CN103876158B - 一种单质硒与糖的复合物及其制备方法 - Google Patents
一种单质硒与糖的复合物及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种单质硒与糖的复合物及其制备方法，该复合物包括纳米单质硒和水溶性糖，其中水溶性糖和硒的比例按干重折算为1‑10000:1‑10000；其制备方法包括如下步骤：（1）制备纳米单质硒；（2）将纳米单质硒与水溶性糖混合，得混合物；（3）将混合物进行喷雾干燥，即得成品。本发明的复合物采用水溶性单糖或多糖代替或部分代替现有技术中的高分子物质，不但可很好的解决高分子物质的溶解不易、脱水困难、耗时长、耗能过多的弊端，同时还可使产品具有水溶性单糖或多糖本身具备的多种生理功能；本发明的制备方法具有产品质量安全可控、生产工艺简便稳定、能源消耗减少、废弃物排放减少等优点。
Description
技术领域
本发明属于食品添加剂技术领域，具体涉及一种单质硒与糖的复合物及其制备方法。
背景技术
硒是人体必需的一种营养微量元素，在预防心血管疾病、抗氧化、抗衰老、抗病毒、抗癌、免疫功能调节等方面具有重要作用。缺硒与几十种常见疾病存在密切联系。人体自身无法合成硒，且无可长久保留硒的组织或器官，因此，只能从体外摄入硒。1973年，世界卫生组织宣布硒是人和动物生命活动中不可缺少的必须微量元素；1988年，中国营养学会将硒列为15种每日膳食必需营养素之一。合理的补充硒元素，保持体内硒的合理代谢，对维持人体正常生理功能至关重要。
我国是世界上缺硒最严重的国家之一，72%的地区存在缺硒现象，约有7亿中国民众的硒元素摄取量在国际标准以下。缺硒引发了诸如克山病和大骨节病等地方疾病及肿瘤、心血管疾病等恶疾，严重危害着我国人民的生命健康。中国预防医学科学院营养与食品卫生研究所针对我国缺硒国情，推荐膳食中硒元素的供给范围为50-250μg/日，建议使用合理的口服补硒剂以改善人体的硒存量。
目前，市场上主流的补硒产品以口服为主，并严格限制服用量。国内外市场上常见的口服补硒剂主要分为无机硒和有机硒两大类。无机硒主要包括硒酸盐、亚硒酸盐（亚硒酸钠、亚硒酸锌等）、氧化硒、硫化硒、氯化硒以及硒化物（硒化氢、硒化钠、硒化钾等）等；有机硒主要包括硒多糖、含硒蛋白质、硒代氨基酸、富硒酵母、富硒食用菌以及人工合成的其他有机硒化合物。我国的补硒产品研发工作有所进展，国内已见多种补硒产品问世。截至2013年初，我国市场上主流产品的补硒剂原料主要是亚硒酸钠、硒化卡拉胶、含硒蛋白、富硒酵母等。这些补硒剂虽然具有一定的补硒效果，但存在毒性较大、安全剂量与中毒剂量范围很小、工艺复杂、成本较高等缺陷，现实需求急需研发可克服上述缺陷的新补硒产品及可规模产业化的制备工艺。
纳米单质硒产品的出现，带来了新的曙光。纳米单质硒不但补硒效果好，且安全性远胜于市场上的绝大部分补硒产品，翻开了单质硒作为补硒剂的全新篇章。纳米硒的生物学功效已被认可，国家卫生部更是已批准上海四通纳米技术港有限公司的“硒旺”系列纳米硒胶囊为保健食品（卫食健字1998第134号）。研究表明，灰色或黑色单质硒几乎无生物活性和毒性，只有纳米单质硒才具备生物活性。而单一成分的纳米单质硒容易聚集，形成灰色或黑色单质硒。因此，工业生产稳定的纳米单质硒的关键在于寻找合适的还原剂和分散介质。还原剂主要有维生素C、亚硫酸钠、肼、硫代硫酸钠等，分散剂主要有蛋白质、聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纤维素钠、壳聚糖、聚乙烯醇等，一般为高分子物质。CN1184776A公开了一种纳米单质硒的制备方法，在蛋白质或多肽体系（溶液）中还原硒化合物或灰黑色单质硒得到蛋白肽纳米单质硒或多肽态纳米单质硒，再经分离得到具有生物活性的纳米单质硒。其商业化产品即上海四通纳米技术港有限公司的“硒旺”系列纳米硒胶囊。CN1415310A公开了另一种纳米单质硒的制备方法，提出以壳多糖为分散剂、以维生素C为还原剂制备红色纳米硒，其产品和制备工艺具有原料来源广泛、安全无毒、成本低廉的技术优势，但未见工业化产品问世。然而，完全采用高分子物质作为分散剂可能面临着溶解不易、脱水困难、耗时长、耗能过多等问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种单质硒与糖的复合物。
本发明的另一目的在于提供上述单质硒与糖的复合物的制备方法。
本发明的技术方案如下：
一种单质硒与糖的复合物，包括纳米单质硒和水溶性糖，其中水溶性糖和硒的比例按干重折算为1-10000:1-10000。
在本发明的一个优选实施方案中，所述水溶性糖包括水溶性单糖和水溶性多糖，其中水溶性单糖包括葡萄糖、半乳糖、果糖、木糖、阿拉伯糖、甘露糖、山梨糖、葡糖胺、氨基葡萄糖及其盐、半乳糖胺、乙酰氨基葡萄糖、乙酰半乳糖胺中的一种或混合；所述水溶性多糖包括蔗糖、麦芽糖、纤维二糖、海藻糖、龙胆二糖、乳糖、棉籽糖、龙胆糖、龙胆三糖、松三糖、糊精、水溶性淀粉、壳寡糖、壳低聚糖、水溶性壳聚糖、壳聚糖中的一种或混合。
本发明的另一技术方案如下：
一种上述单质硒与糖的复合物的制备方法，包括如下步骤：
（1）制备纳米单质硒；
（2）将纳米单质硒与水溶性糖或其水溶液混合，得混合物；
（3）将混合物进行喷雾干燥，即得成品。
在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤（1）为：将具有+4价或+6价硒的含硒无机物或其水溶液与高分子模板或其水溶液在还原剂存在的条件下进行反应至颜色不再改变为止，得纳米单质硒。
进一步优选的，所述+4价或+6价硒的含硒无机物包括硒酸、亚硒酸、硒酸盐、亚硒酸盐、硒酸氢盐、亚硒酸氢盐、三氧化硒、二氧化硒、二硫化硒中的一种或混合；所述高分子模板包括分子量为100～1000000的甲壳素、壳聚糖、水溶性壳聚糖、海藻酸及其盐、羧甲基纤维素及其盐、十二烷基硫酸钠、葡糖聚糖、水溶性淀粉中的一种或混合；所述还原剂包括维生素C、维生素E、谷胱甘肽、超氧化物歧化酶、盐酸羟胺、碘化钾、硼氢化钠、硫化氢、亚硫酸钠、肼中的一种或混合。
在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤（1）为：将具有-2价硒的含硒无机物或其水溶液与高分子模板或其水溶液在氧化剂存在的条件下进行反应至颜色不再改变为止，得纳米单质硒。
进一步优选的，所述具有-2价硒的含硒无机物包括硒化氢、硒化金属、硒代硫酸盐中的一种或混合；所述高分子模板包括分子量为100～1000000的甲壳素、壳聚糖、水溶性壳聚糖、海藻酸及其盐、羧甲基纤维素及其盐、十二烷基硫酸钠、葡糖聚糖、水溶性淀粉中的一种或混合；所述氧化剂包括碘、溴、氯气、氧气、二氧化硫、三氧化硫、二氧化硒、三氧化硒、高锰酸盐、锰酸盐、铜盐、三价铁盐、浓盐酸、过氧化氢中的一种混合。
在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤（1）为：将亚硒酸钠或硒酸钠在酵母或微藻存在的条件下转化为纳米单质硒。
在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤（3）的喷雾干燥的工艺参数如下：喷雾干燥热风进口温度范围为100-250℃，出口温度范围为50-150℃，雾化器处的压缩空气出口气压范围为0.2～30MPa；从出粉口可得粉末状或颗粒状固体。
本发明的有益效果是：
1、本发明的复合物采用水溶性单糖或多糖代替或部分代替现有技术中的高分子物质，不但可很好的解决高分子物质的溶解不易、脱水困难、耗时长、耗能过多的弊端，同时还可使产品具有水溶性单糖或多糖本身具备的多种生理功能；
2、本发明的方法是将天然存在的、或化学反应产生的、或经生物体转化产生的纳米单质硒，分散于水溶性单糖或多糖中，形成均匀溶液或胶体，再通过喷雾干燥技术，制备了一系列包含纳米单质硒的糖颗粒，其生产工艺具有产品质量安全可控、生产工艺简便稳定、能源消耗减少、废弃物排放减少等优点。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的纳米单质硒与糖的复合物的扫描电镜照片；
图2为本发明实施例1制备的纳米单质硒与糖的复合物的透射电镜照片；
图3为本发明实施例1制备的纳米单质硒与糖的复合物的X射线能谱分析结果图。
图4为本发明实施例9制备的纳米单质硒与糖的复合物的扫描电镜照片；
图5为本发明实施例9制备的纳米单质硒与糖的复合物的透射电镜照片；
图6为本发明实施例9制备的纳米单质硒与糖的复合物的X射线能谱分析结果图。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。
下述实施例按照以下方法进行：
（1）制备纳米单质硒；将具有+4价或+6价硒的含硒无机物或其水溶液与高分子模板或其水溶液在还原剂存在的条件下进行反应至颜色不再改变为止，得纳米单质硒；或将具有-2价硒的含硒无机物或其水溶液与高分子模板或其水溶液在氧化剂存在的条件下进行反应至颜色不再改变为止，得纳米单质硒；或将亚硒酸钠或硒酸钠在酵母或微藻存在的条件下转化为纳米单质硒；
（2）将纳米单质硒与水溶性糖或其水溶液混合，得混合物；
（3）将混合物进行喷雾干燥，即得成品。
本领域技术人员可根据下述实施例并采用下述原料取得可预期的技术效果：
所述水溶性糖包括水溶性单糖和水溶性多糖，其中水溶性单糖包括葡萄糖、半乳糖、果糖、木糖、阿拉伯糖、甘露糖、山梨糖、葡糖胺、氨基葡萄糖及其盐、半乳糖胺、乙酰氨基葡萄糖、乙酰半乳糖胺中的一种或混合；所述水溶性多糖包括蔗糖、麦芽糖、纤维二糖、海藻糖、龙胆二糖、乳糖、棉籽糖、龙胆糖、龙胆三糖、松三糖、糊精、水溶性淀粉、壳寡糖、壳低聚糖、水溶性壳聚糖、壳聚糖中的一种或混合。
所述+4价或+6价硒的含硒无机物包括硒酸、亚硒酸、硒酸盐、亚硒酸盐、硒酸氢盐、亚硒酸氢盐、三氧化硒、二氧化硒、二硫化硒中的一种或混合；所述具有-2价硒的含硒无机物包括硒化氢、硒化金属、硒代硫酸盐中的一种或混合；
所述还原剂包括维生素C、维生素E、谷胱甘肽、超氧化物歧化酶、盐酸羟胺、碘化钾、硼氢化钠、硫化氢、亚硫酸钠、肼中的一种或混合。
所述氧化剂包括碘、溴、氯气、氧气、二氧化硫、三氧化硫、二氧化硒、三氧化硒、高锰酸盐、锰酸盐、铜盐、三价铁盐、浓盐酸、过氧化氢中的一种混合。
所述高分子模板包括分子量为100～1000000的甲壳素、壳聚糖、水溶性壳聚糖、海藻酸及其盐、羧甲基纤维素及其盐、十二烷基硫酸钠、葡糖聚糖、水溶性淀粉中的一种或混合；
所述步骤（3）的喷雾干燥的工艺参数如下：喷雾干燥热风进口温度范围为100-250℃，出口温度范围为50-150℃，雾化器处的压缩空气出口气压范围为0.2～30MPa；从出粉口可得粉末状或颗粒状固体。
实施例1
1克壳聚糖溶解于适量的含1%醋酸溶液中，加入0.4克抗坏血酸，充分溶解后，加入100毫克亚硒酸钠，搅拌反应至溶液中红色不再加深，得到纳米单质硒溶胶。另取100克蔗糖，完全溶解于200ml去离子水中，得蔗糖溶液。将纳米单质硒溶胶和蔗糖溶液充分混合，制备得喷粉液。将喷粉液进行喷雾干燥，喷雾干燥机的热风进口温度为190℃，出口温度为110℃，雾化器处表压为2MPa。喷雾干燥后，获得红褐色粉末状纳米单质硒/蔗糖复合物。该淡红褐色固体粉末于扫描电镜（SEM）下观察，图像如图1所示。将该淡红褐色固体粉末研碎，于透射电镜（TEM）下观察，图像如图2所示。可见，壳聚糖颗粒（图2中阴影部分）包裹着多个深色球状颗粒。如图3所示，X射线能谱分析（EDS）表明，图4中的深色球状颗粒成分为硒。
实施例2
1克羧甲基纤维素钠溶解于适量去离子水中，加入0.6克抗坏血酸，充分溶解后，加入60毫克二氧化硒，搅拌反应至溶液中红色不再加深，得到纳米单质硒溶胶。另取150克葡萄糖，完全溶解于250ml去离子水中，得葡萄糖糖溶液。将纳米单质硒溶胶和葡萄糖溶液充分混合，制备得喷粉液。将喷粉液进行喷雾干燥，喷雾干燥机的热风进口温度为180℃，出口温度为105℃，雾化器处表压为1.5MPa。喷雾干燥后，获得红褐色粉末状纳米单质硒/羧甲基纤维素复合物。
实施例3
1克海藻酸钠溶解于适量去离子水中，加入100毫克硒酸钠，充分搅拌溶解，加入0.6克硼氢化钠，搅拌反应至溶液中红色不再加深，得到纳米单质硒溶胶。另取200克壳寡糖，完全溶解于500ml去离子水中，得壳寡糖溶液。将纳米单质硒溶胶和壳寡糖溶液充分混合，制备得喷粉液。将喷粉液进行喷雾干燥，喷雾干燥机的热风进口温度为160℃，出口温度为85℃，雾化器处表压为1.5MPa。喷雾干燥后，获得红褐色粉末状纳米单质硒/壳寡糖复合物。
实施例4
1克葡聚糖溶解于适量去离子水中，加入20毫克硒酸，充分搅拌溶解，加入0.75克还原型谷胱甘肽，搅拌反应至溶液中红色不再加深，得到纳米单质硒溶胶。另取100克糊精，完全溶解于250ml去离子水中，得糊精溶液。将纳米单质硒溶胶和糊精溶液充分混合，制备得喷粉液。将喷粉液进行喷雾干燥，喷雾干燥机的热风进口温度为160℃，出口温度为95℃，雾化器处表压为1.5MPa。喷雾干燥后，获得红褐色粉末状纳米单质硒/糊精复合物。
实施例5
1克金属硫蛋白溶解于适量去离子水中，加入0.4克抗坏血酸，充分溶解后，加入50毫克亚硒酸钠，搅拌反应至溶液中红色不再加深，得到纳米单质硒溶胶。得到纳米单质硒溶胶。另取100克盐酸氨基葡萄糖，完全溶解于150ml去离子水中，得盐酸氨基葡萄糖溶液。将纳米单质硒溶胶和盐酸氨基葡萄糖溶液充分混合，制备得喷粉液。将喷粉液进行喷雾干燥，喷雾干燥机的热风进口温度为150℃，出口温度为105℃，雾化器处表压为2.0MPa。喷雾干燥后，获得红褐色粉末状纳米单质硒/氨基葡萄糖复合物。
实施例6
1克壳聚糖溶解于适量的含1%醋酸溶液中，加入0.1克硒代硫酸钠，充分溶解后，通入氧气，搅拌反应至溶液中红色不再加深，得到纳米单质硒溶胶。另取100克蔗糖，完全溶解于200ml去离子水中，得蔗糖溶液。将纳米单质硒溶胶和蔗糖溶液充分混合，制备得喷粉液。将喷粉液进行喷雾干燥，喷雾干燥机的热风进口温度为170℃，出口温度为105℃，雾化器处表压为2MPa。喷雾干燥后，获得红褐色粉末状纳米单质硒/蔗糖复合物。
实施例7
1克超氧化物歧化酶溶解于适量去离子水中，加入0.1克硒化钠，充分溶解后，加入20mL含量为30%的过氧化氢水溶液，搅拌反应至溶液中红色不再加深，得到纳米单质硒溶胶。另取10克水溶性淀粉，完全溶解于100ml去离子水中，得淀粉溶液。将纳米单质硒溶胶和淀粉溶液充分混合，制备得喷粉液。将喷粉液进行喷雾干燥，喷雾干燥机的热风进口温度为170℃，出口温度为105℃，雾化器处表压为2MPa。喷雾干燥后，获得红褐色粉末状纳米单质硒/淀粉复合物。
实施例8
0.5克壳聚糖溶解于适量去稀盐酸溶液中，加入5克抗坏血酸，充分溶解后，加入1克硒酸钾，搅拌反应至溶液中红色不再加深，得到纳米单质硒溶胶。得到纳米单质硒溶胶。另取50克纤维二糖，完全溶解于4L去离子水中，得纤维二糖溶液。将纳米单质硒溶胶和纤维二糖溶液充分混合，制备得喷粉液。将喷粉液进行喷雾干燥，喷雾干燥机的热风进口温度为185℃，出口温度为125℃，雾化器处表压为2.6MPa。喷雾干燥后，获得红褐色粉末状纳米单质硒/纤维二糖复合物。
实施例9
1克十二烷基硫酸钠溶解于适量去离子水中，加入0.1克硒代硫酸钠，充分溶解后，加入5%碘单质的碘化钠溶液，搅拌反应至溶液中红色不再加深，得到纳米单质硒溶胶。另取75克壳低聚糖，完全溶解于100ml去离子水中，得壳低聚糖溶液。将纳米单质硒溶胶和壳低聚糖溶液充分混合，制备得喷粉液。将喷粉液进行喷雾干燥，喷雾干燥机的热风进口温度为185℃，出口温度为127℃，雾化器处表压为2.6MPa。喷雾干燥后，获得红褐色粉末状纳米单质硒/壳低聚糖复合物。该红褐色色固体粉末于透射电镜（SEM）下观察，图像如图4所示。该红褐色色固体粉末经过粉碎、研磨后，于透射电镜（TEM）下观察，图像如图5所示。可见，壳聚糖颗粒（图5中阴影部分）包裹着多个深色球状颗粒。如图6所示，X射线能谱分析（EDS）表明，图4中的深色球状颗粒成分为硒。
实施例10
500克水溶性淀粉充分溶解于适量去离子水中，加入2克二氧化硒，充分溶解后，加入一定量的水合肼，搅拌反应至溶液中红色不再加深，得到纳米单质硒溶胶。将制得的单质硒溶胶完全分散于50L去离子水中，制备得喷粉液。将喷粉液进行喷雾干燥，喷雾干燥机的热风进口温度为170℃，出口温度为115℃，雾化器处表压为1.7MPa。喷雾干燥后，获得红褐色粉末状纳米单质硒/淀粉复合物。
实施例11
0.5克壳聚糖溶解于适量去稀盐酸溶液中，加入5克盐酸羟胺，充分溶解后，加入0.6克三氧化硒，搅拌反应至溶液中红色不再加深，得到纳米单质硒溶胶。得到纳米单质硒溶胶。另取45克海藻糖，完全溶解于5L去离子水中，得海藻糖溶液。将纳米单质硒溶胶和海藻糖溶液充分混合，制备得喷粉液。将喷粉液进行喷雾干燥，喷雾干燥机的热风进口温度为180℃，出口温度为115℃，雾化器处表压为2.2MPa。喷雾干燥后，获得红褐色粉末状纳米单质硒/海藻糖复合物。
实施例12
1克甲壳质充分分散于适量去离子水中，加入30ml含量为20%的过氧化氢和2mL浓盐酸，加热至完全溶解后，加入0.2克的硒化氢气体，边通入边搅拌反应至溶液中红色不再加深，得到纳米单质硒溶胶。另取100克水溶性淀粉，完全溶解于1000L去离子水中，得淀粉溶液。将纳米单质硒溶胶和淀粉溶液充分混合，制备得喷粉液。将喷粉液进行喷雾干燥，喷雾干燥机的热风进口温度为220℃，出口温度为135℃，雾化器处表压为3.0MPa。喷雾干燥后，获得红褐色粉末状纳米单质硒/淀粉复合物。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。
Claims (6)
1.一种单质硒与糖的复合物，其特征在于：包括纳米单质硒和水溶性糖，其中水溶性糖和纳米单质硒的比例按干重折算为1-10000:1-10000，该复合物的制备方法包括如下步骤：
(1)制备纳米单质硒；
(2)将纳米单质硒与水溶性糖或其水溶液混合，得混合物，所述水溶性糖包括水溶性单糖和水溶性多糖，其中水溶性单糖包括葡萄糖、半乳糖、果糖、木糖、阿拉伯糖、甘露糖、山梨糖、葡糖胺、氨基葡萄糖及其盐、半乳糖胺、乙酰氨基葡萄糖、乙酰半乳糖胺中的一种或混合；所述水溶性多糖包括蔗糖、麦芽糖、纤维二糖、海藻糖、龙胆二糖、乳糖、棉籽糖、龙胆糖、龙胆三糖、松三糖、糊精、水溶性淀粉、壳寡糖、壳低聚糖、水溶性壳聚糖、壳聚糖中的一种或混合；
(3)将混合物进行喷雾干燥，即得成品，喷雾干燥的工艺参数如下：喷雾干燥热风进口温度范围为100-250℃，出口温度范围为50-150℃，雾化器处的压缩空气出口气压范围为0.2～30MPa；从出粉口可得粉末状或颗粒状固体。
2.如权利要求1所述的一种单质硒与糖的复合物，其特征在于：所述步骤(1)为：将具有+4价或+6价硒的含硒无机物或其水溶液与高分子模板或其水溶液在还原剂存在的条件下进行反应至颜色不再改变为止，得纳米单质硒。
3.如权利要求2所述的一种单质硒与糖的复合物，其特征在于：所述+4价或+6价硒的含硒无机物包括硒酸、亚硒酸、硒酸盐、亚硒酸盐、硒酸氢盐、亚硒酸氢盐、三氧化硒、二氧化硒、二硫化硒中的一种或混合；所述高分子模板包括分子量为100～1000000的甲壳素、壳聚糖、水溶性壳聚糖、海藻酸及其盐、羧甲基纤维素及其盐、十二烷基硫酸钠、水溶性淀粉中的一种或混合；所述还原剂包括维生素C、维生素E、谷胱甘肽、超氧化物歧化酶、盐酸羟胺、碘化钾、硼氢化钠、硫化氢、亚硫酸钠、肼中的一种或混合。
4.如权利要求1所述的一种单质硒与糖的复合物，其特征在于：所述步骤(1)为：将具有-2价硒的含硒无机物或其水溶液与高分子模板或其水溶液在氧化剂存在的条件下进行反应至颜色不再改变为止，得纳米单质硒。
5.如权利要求4所述的一种单质硒与糖的复合物，其特征在于：所述具有-2价硒的含硒无机物包括硒化氢、硒化金属、硒代硫酸盐中的一种或混合；所述高分子模板包括分子量为100～1000000的甲壳素、壳聚糖、水溶性壳聚糖、海藻酸及其盐、羧甲基纤维素及其盐、十二烷基硫酸钠、水溶性淀粉中的一种或混合；所述氧化剂包括碘、溴、氯气、氧气、二氧化硫、三氧化硫、二氧化硒、三氧化硒、高锰酸盐、锰酸盐、铜盐、三价铁盐、浓盐酸、过氧化氢中的一种或混合。
6.如权利要求1所述的一种单质硒与糖的复合物，其特征在于：所述步骤(1)为：将亚硒酸钠或硒酸钠在酵母或微藻存在的条件下转化为纳米单质硒。
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