CN101039588A - 低脂冷冻甜食产品 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种含有3%或更少脂肪的低脂乳品冷冻甜食产品,该产品包含冰结构蛋白(ISP)。
Description
技术领域
本发明涉及包含冰结构蛋白的低脂冷冻乳品甜食产品。
发明背景
从八十年代初开始,出现了对低热量的冷冻甜食产品和甜点例如冰淇淋和相关产品需求的增长。
减少冰淇淋中的脂肪含量是减少热量的最有效的途径,这是因为每克脂肪拥有的热量比碳水化合物高。然而,通过减少冰淇淋中的脂肪含量,由于其稳定结构的有效性降低而出现了许多困难。不够稳定的产品对于冷链来说是不坚固的,并且也是消费者不能接受的。
存在三个贡献于(contribute to)冰淇淋结构且由此贡献稳定性的相,即脂肪、冰以及包含稳定剂的基质。
在降低脂肪结构贡献的低脂冰淇淋中,为了保持或提高产品的稳定性,必须提高冰和基质相中任一种或两者的贡献。然而,当增加冰含量或稳定剂水平可以提高产品的稳定性时,这对冰淇淋的质地具有不良的影响。例如,如果冰含量太高,冰淇淋将会太硬、太冰,而如果稳定剂的水平太高,冰淇淋将会具有粘性的、类似凝胶的质地以及与稳定剂相关的异味。
发明内容
我们现在发现,将冰结构蛋白(ISP)加入低脂冷冻乳品甜食产品显著提高了产品的稳定性,而对质地和/或口味没有不良影响,也不需要高水平的稳定剂。此外,我们已经发现ISP结合提高水平的稳定剂如明胶一同加入时,ISP掩盖/减少了稳定剂对产品质地(如胶粘性)和口味的不良影响,得到稳定性的进一步改善,而不会带来通常与稳定剂水平提高相关的副作用。
因此,本发明提供一种含有3wt%或更少脂肪的低脂乳品冷冻甜食产品,该产品包含冰结构蛋白(ISP)。优选该产品含有2wt%或更少的脂肪。
优选该产品含有至少0.0005wt%的ISP。
一实施方案中,该产品含有至少0.5wt%的稳定剂。在另一实施方案中,该产品含有低于0.5wt%的稳定剂。
一实施方案中,该产品具有表面清晰度(surface definition),我们通过它来表示产品具有一个或多个成型的非平面表面,通常是通过模塑或挤出工艺及类似方法来成型的。
本发明还提供冰结构蛋白(ISP)稳定含有3wt%或更少脂肪的低脂乳品冷冻甜食产品结构的用途。在相关方面中本发明提供冰结构蛋白(ISP)降低稳定剂对含有3wt%或更少脂肪的低脂乳品冷冻甜食产品的质地和/或口味的不良影响的用途。
在另一相关方面中,本发明提供冰结构蛋白(ISP)提高含有3wt%或更少脂肪的低脂乳品冷冻甜食产品保型性(shape retention)的用途。
本发明进一步提供一种稳定含有3wt%或更少脂肪的低脂乳品冷冻甜食产品的方法,该方法包括在产品冷冻之前或期间将冰结构蛋白(ISP)加入产品中。在相关方面中,提供了一种降低稳定剂对含有3wt%或更少脂肪的低脂乳品冷冻甜食产品的质地和/或口味的不良影响的方法,该方法包括在产品冷冻之前、期间和/或之后将冰结构蛋白(ISP)加入产品中。
在另一相关方面中,本发明提供一种提高含有3wt%或更低脂肪的低脂乳品冷冻甜食产品保型性的方法,该方法包括在冷冻产品之前、期间和/或之后将冰结构蛋白(ISP)加入产品中。
发明详述
除非另外定义,在此使用的所有技术和科学术语具与本领域(如冷冻甜食生产,分子生物学以及生物化学)普通技术人员通常所理解的相同含义。冷冻甜食生产中使用的各种术语以及技术的定义和描述可以在Ice Cream(冰淇淋),第4版,Arbuckle,1986年,Van NostrandReinhold Company,New York,NY或Ice Cream(冰淇淋),第6版,Robert T.Marshall,H.Douglas Goff和Richard W.Hartel(2003),Kluwer Academic/Plenum Publishers中找到。
对分子或生化方法采用了标准技术(通常参见Sambrook等,Molecular Cloning:A Laboratory Manual(分子克隆:实验室手册),第三版,(2001),Cold Spring Harbor Laboratory Press,Cold SpringHarbor,N.Y.,和Ausubel等的Short Protocols in Molecular Biology(分子生物学简略方案),(1999),第4版,John Wiley & Sons Inc.,和题为Current Protocols in Molecular Biology的完整版本)。
冰结构蛋白
冰结构蛋白(ISP)是可以影响冷冻发生时所形成冰晶的形状和尺寸并可以抑制冰再结晶的蛋白质(Clarke等,2002,Cryoletters23:89-92;Marshall等,Ice Cream(冰淇淋),第6版,同上)。这些蛋白质中的许多最初是从生活在零下环境中的生物体中鉴别出来的,并被认为能保护生物体免受生物体细胞中的冰晶形成所带来的不良影响。由于上述原因,一些冰结构蛋白也称为抗冻蛋白质(AFP)。在本发明的范围内,ISP被定义为具有冰再结晶抑制(RI)活性的蛋白质。
可以通过WO00/53029中所述的改进背板(splat assay)测定来方便地测定冰再结晶抑制活性的特性:
将2.5μl 30%(w/w)的蔗糖实验溶液移至干净、适当标记的16mm圆形盖片中。将第二个盖片置于溶液滴顶端,并在拇指和手指之间将夹层(Sandwich)挤压在一起。将该夹层滴入在干冰盒中保持在-80℃的己烷浴。当制备完了所有的夹层,用在干冰中经过预冷的镊子将这些夹层从-80℃的己烷浴转移到含有保持在-6℃的己烷的观察室中。一转移到-6℃,就能看到这些夹层由透明的变成不透明的外观。用摄像机将图像记录下来并用20×的物镜将其抓入图像分析系统(LUCIA,NIKON)。在时间=0记录及60分钟之后再次记录每一个背板的图像。两组实验中冰晶的尺寸通过在受控低温保持柜(Bright Instrument Co L,Huntington,UK)中放置玻片来进行对比。样品的图像通过Sony单色CCD摄像机传给定量图像分析仪520MC图像分析系统(Leica,Cambridge UK)。
冰晶的尺寸可以通过环绕冰晶手绘得出。通常,每个样品要测量至少100至400个晶体的尺寸。把冰晶尺寸视为每个晶体的2D投影最大尺度。平均晶体尺寸被测定为单个晶体的数均尺寸。比较两组实验中的冰晶尺寸。如果在30-60分钟的尺寸与t=0时的尺寸相比类似或仅仅是适当地(小于10%)增大,和/或冰晶尺寸小于20微米,优选5至15微米,则表示具有良好的冰晶再结晶性能。
显著的冰再结晶抑制活性可以被定义为其中30wt%的蔗糖中0.01wt%的ISP溶液,迅速冷却(至少每分钟Δ50℃)至-40℃,再迅速加热(至少每分钟Δ50℃)至-6℃,然后保持在该温度,产生的平均冰晶尺寸在一小时内的增长小于5μm。
ISP的类型
根据本发明中所使用的ISP可以源自任何来源,只要它们适于包含于食品中。迄今为止,已经在鱼、植物、苔藓、真菌、微生物和昆虫中鉴定出ISP。而且,已经描述可多种合成的ISP。
鱼ISP原料的例子有AFGP(例如从大西洋鳕、格陵兰鳕以及大西洋小鳕中获得),I型ISP(例如从美洲拟鲽、美洲黄盖鲽、Shorthornsculpin以及Grubby sculpin中获得),II型ISP(例如从美洲绒杜文鱼、胡瓜鱼以及大西洋鲱中获得的),和III型ISP(例如从大洋鳕鱼(Ocean pout)、大西洋狼鱼,发光鳚,Rock gunnel以及Laval′seelpout中获得)。
特别优选III型ISP。III型ISP通常具有从约6.5至约14kDa的分子量,β夹层二级结构和球形三级结构。已经克隆了许多编码III型ISP的基因(Davies和Hew,1990年,FASEB J,4:2460-2468)。特别优选的III型ISP是III型HPLC-12(Swiss-Prot蛋白数据库中的登录号为:No.P19614)。
WO99/37673和WO01/83534中描述苔藓AFP。
从中已经获得ISP的植物实例描述于WO98/04699和WO98/4148中,并包括大蒜-芥末、蓝木紫苑、春燕麦、冬水芹、冬卡诺拉(wintercanola)、球芽甘蓝、胡萝卜(Genbank登录号:No.CAB69453)、兜状荷包牡丹(Dutchman’s breeches)、大戟、萱草(daylily)、冬大麦、弗吉尼亚水迹叶、长叶车前草、车前草、针茅、肯塔基兰草、东部三叶杨、白栎、冬黑麦、(Sidebottom等,2000,Nature,406:256),苦甜龙葵、马铃薯、蘩缕、蒲公英、春小麦和冬小麦、黑小麦、长春花、紫罗兰和草。
可以通过任何合适的方法,例如WO98/04699和WO98/4148中描述的分离方法,从天然来源中提取获得ISP。
或者,还可以通过使用重组技术获得ISP。例如可以修饰宿主细胞,通常是微生物或植物细胞,来表达ISP,然后分离ISP并根据本发明使用。将编码ISP的核酸构建体引入宿主细胞的技术是本领域公知的。
通常,通过编码所需ISP的核酸构建体来转化合适的宿主细胞或生物体。可将编码多肽的核苷酸序列插入合适的表达载体中,该表达载体编码转录和翻译需要的元件,于是它们在合适的条件下(例如在正确的方位和正确的阅读框中并具有合适的靶向和表达序列)得到表达。构建这些表达载体需要的方法是本领域公知的。
许多表达系统可以被使用来表达多肽编码序列。这些包括但并不限于,细菌、真菌(包括酵母)、昆虫细胞系统、植物细胞培养系统以及全部用合适表达载体转化的植物。优选的宿主是那些被认为食品级的——“通常被视为是安全的”(GRAS)。
合适的真菌物种包括酵母如(并不限于)酵母属(Saccharomyces)、克鲁维酵母属(Kluyveromyces)、毕赤氏酵母属(Pichia)、汉森酵母属(Hansenula)、假丝酵母属(Candida)、裂殖酵母属(Schizosaccharomyces)等,而丝状真菌物种如(并不限于)曲霉属(Aspergillus)、木霉属(Trichoderma)、毛霉属(Mucor)、脉孢菌属(Neurospora)、镰刀菌属(Fusarium)等的那些。优选选择的物种是酵母,酵母属中最优选物种为啤酒酵母(S.cerevisiae)。在ISP的糖基化作用导致活性的降低时,则优选宿主呈现出异种蛋白糖基化的降低。
还可以用所需多肽的核酸构建体转化多种植物和植物细胞系统。植物物种的实例包括玉米、西红柿、烟草、胡萝卜、草莓、油菜籽和甜菜。
编码ISP的序列优选为在氨基酸水平与自然界中鉴别的ISP至少80%相同,更优选至少95%或100%相同。但是,本领域技术人员也可以进行保守置换或不会降低ISP的RI活性的其他氨基酸改变。对于本发明的目的,这种与自然产生的ISP具有高度同一性的ISP也包括在术语“ISP”中。
低脂冷冻乳品甜食产品
冷冻乳品甜食是通常含有奶或奶固体的甜食,如冰淇淋,奶冰,冷冻酸奶和糕(Sherbet)。术语“奶(milk)”包括奶替代品,如豆奶,但是优选哺乳动物的奶。优选冷冻乳品甜食是冰淇淋或奶冰。
本发明的低脂产品含有3wt%或更少的脂肪,优选2wt%或更少,更优选低于2wt%或1wt%或更少。一实施方案中,产品无脂肪,这意味着产品基本上没有脂肪(即少于0.1wt%)。其中产品用非乳组合物如巧克力或巧克力涂层包覆,产品脂肪含量的测定不应当包括涂层。
含奶的冷冻甜食优选含有至少约3wt%的非脂肪奶固体(MSNF),更优选约5wt%到约25wt%MSNF。
尽管应当注意到在一些情况中ISP的稳定效果可以代替稳定剂,但是在本发明的冷冻产品中可以存在稳定剂。然而,在一些产品配方中,如含有少于1wt%脂肪的非常低脂肪的产品中,为了产生希望的产品稳定性,除了ISP之外,仍然需要显著水平的稳定剂。尽管如此,得到的产品优于以前的产品,因为ISP减少或缓解了稳定剂对质地和口味的不良效果。
合适的稳定剂包括藻酸盐、明胶、阿拉伯树胶、瓜尔胶、刺梧桐树胶、刺槐豆胶、角叉菜胶及其盐、黄原胶、微晶纤维素、纤维素醚或其混合物。稳定剂含量优选为1.5%重量或更低,更优选1%重量或更低,如0.1-0.8wt%。
一实施方案中,产品含有至少0.5wt%的稳定剂,如至少0.7wt%的稳定剂。优选在该产品中的脂肪含量少于2wt%或1wt%。另一实施方案中,产品含有少于0.5wt%的稳定剂。优选在该产品中的脂肪含量至少为1wt%或更高,更优选至少2wt%。
本发明的冷冻甜食通常含有至少约0.0001wt%的ISP,更优选至少0.0005wt%。能以非常低的浓度使用ISP,因此优选该糖食含有少于0.05wt%的ISP。优选范围为约0.001-0.01wt%,更优选从0.005-0.01wt%。
冷冻甜食可以是充气的或不充气的,优选充气的。不充气的意思是冷冻甜食的膨胀度少于20%,优选少于10%。不充气的冷冻甜食不进行故意的步骤如搅打来提高气体含量。尽管如此,将认识到在不充气冷冻甜食的制备过程可能将少量气体如空气掺入产品。充气产品中存在的膨胀量将根据所需产品特性而改变。例如,冰淇淋中的膨胀度水平通常为约70-100%,而在如慕思的甜食中,膨胀度可以高达200-250wt%,而奶冰中的膨胀度为25-30%。充气冷冻甜食优选的膨胀度为30%-200%,更优选50%-150%。
可以使用本领域公知的多种技术生产本发明的冷冻甜食。产品通常是静态冷冻或使用搅拌,例如在表面刮磨热交换器中。可以将产品模塑。因为ISP的加入保持了该形状和结构的稳定性,产品可以具有复杂的形状和高度的表面清晰度。
可以在产品冷冻之前、期间或之后加入ISP。如果在冷冻之后加入,这将在产品仍然是塑性的时候进行,使得可以混合ISP,例如在从表面刮磨热交换器中挤出之后且在变硬之前。
冰淇淋产品等可以进行任选的低于-20℃至-25℃的冷却硬化步骤。
本发明还包括用于生产本发明低脂冷冻甜食产品的组合物,该组合物包括ISP,优选至少0.005wt%的ISP。该组合物包括液态预混物和干混合物,例如粉末,向其中加入含水液体,如奶或水。
将通过参照以下的实施例来进一步描述本发明,这些实施例只是说明性的而非限制。
实施例
材料与方法
配方
考虑了含有少于1wt%脂肪的常规低脂配方和具有较高的冰含量或较高的稳定剂水平或较高冰含量和较高稳定剂水平两者的改进配方。以下给出了每种冰淇淋的配方。
(1)对照 | (2)++冰 | (3)+冰 | (4)+明胶 | (5)+冰+明胶 | |
乳清粉 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 |
脱脂奶粉 | 11.917 | 11.917 | 11.917 | 11.917 | 11.917 |
34DE玉米糖浆 | 5.0 | 2.5 | 5.0 | 5.0 | 5.0 |
乳脂肪 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
稳定剂共混物CC3052 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
明胶 | 0.25 | 0.25 | 0.25 | 0.5 | 0.5 |
乳化剂 | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.15 |
聚葡萄糖 | 5.25 | 5.25 | 5.25 | 5.25 | 5.25 |
10DE麦芽糖糊精 | 1.0 | - | - | 1.0 | - |
蔗糖 | 12.0 | - | 2.1 | 12.0 | 2.1 |
果糖 | - | 7.0 | 5.8 | - | 5.8 |
水 | 60.933 | 69.433 | 66.033 | 60.683 | 65.783 |
-18℃的冰 | 50% | 60% | 55% | 50% | 55% |
由于不可能提高冰含量并保持甜味、糖组成以及总固体水平不变,因此决定在改进配方来保持甜味不变时改变糖组成来提供需要的冰含量。
配方全部含有0.5wt%的商业稳定剂共混物,Continental CustomIngredients(CCI)CC3052,其含有如下成分,甲基结晶纤维素、纤维素胶(cellulose gum)、单和双甘油酯、刺槐豆胶、聚山梨醇酯80、角叉菜胶和葡萄糖。通过加入明胶(0.25wt%或0.5wt%)来实现用于测试目的的稳定剂水平提高。
加工
所有的冰淇淋都在标准MF75型冷冻机中制得,充气至100%膨胀度,在约-7℃下挤出并收集成500ml鼓风冷冻的块,然后在测试或品尝之前存贮在-25℃。
测试
保型性
当冰淇淋块存贮在控温箱中的恒温下时,进行了保型性的评价。研究了-5℃和-3℃的存贮温度。定期给冰淇淋块拍照,并通过专门小组从照片进行形状改变的评定。通过比较形状的变化,可以将不同配方制得的产品分成不同的等级,并获得产品稳定性提高的评价。
感官性质
通过非正式的品尝进行感觉特性的评价。特别研究了与冰相和稳定剂水平有关的特性,如硬度、结冰的性质(iciness)、黏性和回味。实施例1-提高冰相和/或稳定剂水平对低脂冰淇淋稳定性和质地的影响。
研究了以下冰淇淋配方的保型性和质地:
1)0.8%的脂肪,50%于-18℃的冰和0.25%的明胶(对照)
2)0.8%的脂肪,60%于-18℃的冰和0.25%的明胶(++冰)
3)0.8%的脂肪,55%于-18℃的冰和0.25%的明胶(+冰)
4)0.8%的脂肪,50%于-18℃的冰和0.5%的明胶(+明胶)
5)0.8%的脂肪,55%于-18℃的冰和0.5%的明胶(+冰+明胶)
结果-感官分析
对配方2制得的冰淇淋的感官分析显示,与对照配方1相比其是坚硬的,冷吃时带有稀薄多水的分解。认为这样的质地是无法接受的,对使用该配方的冰淇淋没有进行进一步的测试。
对配方3制得的冰淇淋的感官分析显示,尽管存在与配方2相似的结构特点改变,但该变化不是很大且质地也是可以接受的。
对配方4制得的冰淇淋的感官分析显示,存在与提高至0.5wt%的明胶水平相关的黏性的提高。
对配方5中的冰淇淋的感官分析显示,在硬度和黏性方面都有变化,这与冰含量和明胶的增多有关。
结果-稳定性(保型性)
得到的结果显示,如预计的一样,在两个存贮温度(-5℃和-3℃),提高冰含量或提高明胶水平至0.5wt%都提高了产品的保型性。也与预计的一样,提高冰含量以及添加明胶的结合获得了最大的保型性提高。此外,可以看出在较高的存贮温度下加入明胶比提高冰含量更为有效,这是因为在该存贮温度,冰含量很低,明胶在基质相中的影响比冰相大。
该实施例说明,对于低脂冰淇淋,就保型性而言的产品稳定性,可以通过提高冰含量或提高稳定剂水平来提高。然而,通常对冰淇淋的质地存在不理想的变化。
实施例2-ISP对低脂冰淇淋稳定性的影响
通过将ISP加入实施例1的配方1,3,4和5中来测定冰结构蛋白(ISP)对低脂冰淇淋稳定性的影响。将在酵母中产生的重组大洋鳕鱼III型AFP HPLC-12(参见WO97/02343)以0.001wt%的水平加入配方中。还将ISP加入配方3,4和5中来测定ISP结合提高的冰水平和/或提高的稳定剂水平的效果。
保型性测试的结果证明了在两个存贮温度下,将ISP加入配方1中比提高冰含量(不含ISP的配方3)或加入明胶(不含ISP的配方4)或提高冰含量并加入明胶(不含ISP的配方5)更好地提高了保型性。通过加入ISP获得的提高在较低的存贮温度下更大,这是因为在该温度下冰淇淋中存在更高的冰含量,而且ISP改变了冰淇淋中的冰网结构。
当加入ISP结合提高的冰水平(配方3+ISP)或提高的稳定剂水平(配方4+ISP)时,可以看到稳定性进一步的提高。
这些结果证明,将ISP加入低脂配方中可以用作提高冰含量或加入稳定剂的可替换或附加的方法来提高产品的稳定性。
实施例3-ISP对低脂冰淇淋感官特性的影响
还对实施例2中测试的四个配方研究了ISP对质地和感官特性的影响。
发现对于含有ISP的配方1,冰淇淋较坚固,但并不是不可接受的硬或脆。然而,出乎意料的,发现含有提高水平的明胶的冰淇淋配方(配方4和5)的感官特性受到ISP的影响。发现在ISP的存在下,与明胶加入相关的黏性就不太明显,而且质地也更加理想。
这些结果证明使用ISP替代提高水平的稳定剂来稳定低脂冰淇淋配方,可以避免与加入高水平的稳定剂相关的产品质地不可接受的变化。而且,通过将ISP加入配方中,可以使用提高水平的稳定剂来获得更加稳定的产品,同时避免通常会产生的不可接受的质地和口味而得到更加稳定的、具有更理想质地的低脂冰淇淋。
结论
可以通过影响基质特性的提高冰含量或提高稳定剂水平来改变配方而提高低脂冰淇淋稳定性。然而,这两种选择可能获得不具有可接受质地的产品。而且对产品质地的影响限制了可以提高的冰含量或稳定剂水平的量。
加入ISP而没有改变冰含量或稳定剂水平对提高产品稳定性的效果比提高冰含量或提高稳定剂水平更好,且对产品质地不具有不利影响。
加入ISP并提高冰含量和稳定剂水平获得了最大的产品稳定性提高。而且将ISP加入稳定剂水平提高的配方中,降低了与该稳定剂高水平相关的对质地如黏性和回味的不利影响。实际上,ISP用来掩饰(mask)高稳定剂水平对质地和口味的不利影响同时也用来稳定产品。
以上单个部分中提及的本发明的多种特征和实施方案,如果合适,适用于其他部分,加以必要的修改。因此,一个部分中特定的特征可以结合其他部分中特定的特征,如果合适。
以上说明中提及的所有出版物在此引入作为参考。本发明中所述的方法和产品的各种修改和改进对本领域技术人员而言是显而易见的,没有脱离本发明的范围。尽管结合特定的优选实施方案描述了本发明,但是应当理解所要求的本发明不应当不恰当地限于这样的特定实施方案。事实上,相关领域技术人员显而易见的所述实施本发明方式的各种修改意图处在以下权利要求的范围之内。
Claims (11)
1.一种含有3%或更少脂肪的低脂乳品冷冻甜食产品,该产品包含冰结构蛋白(ISP)。
2.根据权利要求1的产品,其含有2%或更少的脂肪。
3.根据权利要求1或2的产品,其含有至少0.0005wt%的ISP。
4.根据前述任一权利要求的产品,其进一步含有至少0.5wt%的稳定剂。
5.根据前述任一权利要求的产品,其具有表面清晰度。
6.冰结构蛋白(ISP)稳定含有3%或更少脂肪的低脂乳品冷冻甜食产品的结构的用途。
7.冰结构蛋白(ISP)提高含有3%或更少脂肪的低脂乳品冷冻甜食产品保型性的用途。
8.冰结构蛋白(ISP)降低稳定剂对含有3%或更少脂肪的低脂乳品冷冻甜食产品质地和/或口味的不良影响的用途。
9.一种稳定含有3%或更少脂肪的低脂乳品冷冻甜食产品的方法,该方法包括在产品冷冻之前、期间和/或之后将冰结构蛋白(ISP)加入产品中。
10.一种提高含有3%或更少脂肪的低脂乳品冷冻甜食产品保型性的方法,该方法包括在产品冷冻之前、期间和/或之后将冰结构蛋白(ISP)加入产品中。
11.一种降低稳定剂对含有3%或更少脂肪的低脂乳品冷冻甜食产品质地和/或口味不良影响的方法,该方法包括在产品冷冻之前、期间和/或之后将冰结构蛋白(ISP)加入产品中。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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