CN1076170C - 制备食品的可食用包装皮及其组合物的方法 - Google Patents

Abstract

这里揭示了由水样的明胶增塑剂组合物制造可食用包装皮的一种设备、方法及组合物，组合物通过一个细长的旋转挤压机获得产量参数，在模挤压机末端形成一种薄膜。水样的明胶组合物还可含有脱乙酰壳多糖和/或羟丙基纤维素，还包括可任意选择的交联剂，着色剂，调味剂，防腐剂和/或抗氧化剂。

Description

制备食品的可食用包装皮及其组合物的方法

本发明是关于制备食品可食用包装皮及其组合物的改进方法，更具体地说，本发明是牵涉到一种用于可食用包装皮的组合物，其中含有一定量的明胶。

发明背景

已有技术都是对香肠肉使用可食用管状包装皮，其中包装皮是由某些动物肠制成。由于这些包装皮(肠衣)相对短缺，因此它们不能完全满足需要，在常用的动物屠宰步骤中须注意寻找，包装皮常会在屠宰过程中由于不当心被刀划坏，作为包装皮材料这种肠子就没有用了。另外，这些包装皮的壁和直径发生变化，这在现代高速肠衣填充中会产生困难。

由于用动物肠得到的包装皮，也叫做天然包装皮(肠衣)，存在一些困难和增加了费用，所以工业上已进行了实验并且揭示了人造可食用包装皮和人造非食用包装皮的使用。当然，后者由于需要在使用前从肉类食品上除去人造的不可食用的包装皮，而具有明显的缺点。

人造的可食用的包装皮通常是由含有大量胶原蛋白的组合物制造而成，后者也是由在屠宰过程中的副产品而得到的。胶原蛋白尽管非常有用，但只能依赖有限制的生产规模而得到，因此，价钱相当昂贵。

正如所提到的，传统的人造的可食用类型香肠包装皮是从动物产生的胶原蛋白制造的，例如，美国专利3,123,653，Lieberman，E.R.和美国专利3,525,628Cohly，M.A.。特别是，可食用的包装皮是通过以这样的一种方法制造的，即处理动物兽皮以分裂胶原蛋白的结构变成可挤出物质，后者重新形成筒式薄膜。这个过程是相当的复杂，包括多道耗费时间的步骤，来对胶原蛋白材料进行化学和机械处理。由于这种天然蛋白质对热很敏感，处理过程要在低温条件下进行，以避免不需要的裂解。因此常用于制造普通塑料包装材料的传统的“热熔”挤压技术，是不合适的。另外，由于胶原蛋白材料必须在相当低的固态浓度下挤出(3.5到8.0％)，所以化学脱水和压缩空气干燥法都可用来获得适用的包装皮产品，包装香肠制品。

由于明胶比胶原蛋白经济易得，且由于它能制得一种易于处理和贮存的干燥粉末，所以明胶已被考虑用于制备可食用的包装材料。尽管已成功的使用明胶以低的浓度作为添加剂来改进和改变胶原蛋白包装皮的性能，但是，还没有一个成功的方法以生产占优势的明胶包装皮。

Lieberman在美国专利3,346,402中描述了一种方法，对含80—95重量份溶胀腱胶原蛋白和5—20重量份明胶的均匀混合物进行挤压以形成连续长管香肠包装皮。挤出的管体必需是凝固的，鞣制的，增塑的以及干燥的以获得湿度含量为10—30％。假如存在大于20％的明胶，挤压的管体缺乏足够的强度以起到包装皮的作用。

Kosugi，J.等的欧洲专利0,038,628揭示了一种方法，通过部分采用明胶取代胶原蛋白制造改进的组合物结构。采用明胶的含量约5％。材料不适于挤压成管体，但使用电沉积处理可以形成包装皮，这种方法不适合于高速度生产方法。

Winkler，B等的美国专利3,943,262采用少量的明胶作为染料的载体和固定剂加入可食用胶原蛋白包装皮。Bridgeford，D.J的美国专利3,917,862采用明胶作为粘合剂以修补可食用的人造香肠包装皮，明胶还可以用于非食用纤维包装皮的内面的涂层以改进包装皮对干燥香肠表面的吸附力，例如，O′Brien，M.N.等的德国Offen.2,100,210和Rose，H.J.的美国专利3,383,223。

在通常情况下用明胶制造管形香肠包装皮是很困难的。由于明胶的粘性作用和混合均匀溶液的困难，明胶浓度一般采用相当低的浓度，典型为5％到15％且很少在25％以上。这种材料的挤压通常是在低压下进行，且产生的薄膜层一定要支撑在如释出带或铸模筒等的涂层表面上。这些薄膜很弱，无论是片状或管状都很难自己支撑。而且由于湿度含量，材料一定要通过干燥室以提高固态浓度。

还提出一些其它的可食用组合物用来制造肉类的可食用管状包装皮，但没有取得成功。通常，这些其它的产品非常贵，且更重要的是在仓库或家中的冷藏的条件下它的贮藏寿命过程中不能提供适当的所需强度和物理性能，以保持所包装的肉制品。更重要的是，包装皮不能承受蒸煮处理的苛刻条件。

发明概述

本发明设想通过加入明胶作为成功的可接受的包装皮产品的基础，以避免已有技术的失败之处。明胶当然可以作为广泛和容易获得的天然存在的蛋白质产品。

更进一步，本发明的目的是弥补以上描写的不足之处，且提供一种制造可食用香肠包装皮的新方法，即比那些已知和不满意的方法显著地简单，且将允许使用低费用的成分。

按照本发明，将粉状的明胶供入双螺旋混合装置，且在提高温度和压力下加入少于60％的水和增塑剂以形成一种脱气的熔体，驱使其通过一个模具，在张力下取出，充气扩张，让其冷却。在机器中拉伸，且准确控制横向的方向，以获得包装皮结构的取向的平衡。

挑选以注册商标KUCEL售出的5-15％羟丙基纤维素加入，以改进挤压出的包装皮的可挤压性和增加稳定性。另外，可加入2—5％的酸化脱—N—乙酰壳多糖(Chitosan)而形成明胶/脱乙酰壳多糖组合物管以提高湿强度。更进一步，湿强度的改进可通过在脱气之前和在模具中形成管子之前熔体流中加入交联剂得以证明。优选的交联剂是戊二醛和右旋糖。在薄膜性能上的进一步改进可以通过用气态氨对硬化包装皮的处理得以完成。

含有明胶的管式包装皮在许多方面的成功，是由于含有组合物的明胶通过如下文进一步概述的程序上的步骤这个重要的事实。

附图简述

图1是描述本发明连续生产一种可食用包装皮各步骤的工序的流程图

图2是说明本发明采用的设备的安排的俯视平面图。

图3是说明采用共旋转双螺旋杆挤压机的螺旋杆剖面图。图中箭头指向为主要供料方向；其中数字1—8为螺杆进入的各区域。

本发明及附图的详细描述

如前面所述本发明的可食用包装皮的主要组份是明胶。本发明采用的明胶的普通来源是动物体的皮肤、骨头、兽皮和白色连接组织。适于本发明的明胶的等级包括医药用等级、食品等级、A型和B型。起霜值(bloom values)为150—250的明胶为优选的，但起霜值高达300和低至100的明胶也可采用。本发明中明胶有效的含量为40—65％重量比，本发明中使用的优选增塑剂为丙三醇，其它食品等级的多元醇如山梨醇，甘露糖醇和丙二醇，是合适的另一些同类物。本发明有效的增塑剂含量的范围为重量百分比5—30％。

向明胶组合物中添加脱乙酰壳多糖(脱N—乙酰壳多糖)对生产硬性挤压熔体是有效的，该熔体显示减少拉伸性能。由明胶/脱乙酰壳多糖制造的可食用包装皮与使用没有脱乙酰壳多糖的明胶化合物相比，前者在挤压时粘性较小，且在吹制薄膜的塔中易于冷却和凝固。由明胶/脱乙酰壳多糖组合物制造的可食用包装皮与没有添加脱乙酰壳多糖制造的可食用包装皮薄膜相比，其抗拉强度显著增强。脱乙酰壳多糖的有效含量范围为各组分混合物总重量的1至20％。本发明中有用的脱乙酰壳多糖是一种商品脱乙酰基的壳多糖，它是从螃蟹和虾的壳体中提取的，其脱乙酰作用在75和95％之间。

在本发明中为了使用脱乙酰壳多糖，曾发现它通过向含有如醋酸、甲酸、乳酸、乙二酸，苹果酸等稀有机酸的水中混入浆状脱乙酰壳多糖制备溶液是很方便的。将溶液加热到80℃能加速溶解。溶液的pH值为6.0或以下。

向明胶组合物中加入羟丙基纤维素，可以有效地提高本发明制造的可食用包装皮的抗湿性能。非离子的纤维素醚是由Aqualon，Wilmington，DE按商标名KLUCEL生产的。羟丙基纤维的有效含量的范围为各组分混合物总重量的1—20％。

已经发现向组合物中加入防腐剂和/或抗氧化剂对保持可食用包装皮/或包装皮中所含有各组分的质量是很有用的。本发明中有效的食品等级防腐剂包括山梨酸钾，抗坏血酸钠，甲基和丙基paraben、丁基化羟基苯甲醚以及丁基化羟基甲苯。

湿强度的改进已经通过在脱气和在模具中形成管子之前向熔体流中加入交联剂得到证明。所选用的交联剂是戊二醛和右旋糖。戊二醛的使用范围为按重量百分比10—200ppm。右旋糖使用的范围为0.25到20％。当可食用包装皮薄膜在85℃的炉中放18小时熟化时，使用右旋糖可获得最佳的效果。

现在注意力集中到图1和图2。明胶粉末加入漏斗13，漏斗将明胶粉末喂入普通减轻重量的干燥粉末加料器14，减少重量的加料器14装有一个推进给料器15，推进给料器15可继续以一种控制的速度将明胶粉末传送至普通共同旋转双螺杆挤压机16的进入区1。挤压机的二螺旋杆是精细的平行且间隔式地将明胶粉末送至区域2，在那里与水相混合，水相是经过活塞泵17送到注入导管18。挤压机螺旋杆对明胶粉末和水相的材料进行搅拌、混合和推进所产生的混合物至区域3，在此向混合物中加入丙三醇，是由活塞泵19供送经过注入导管20。合成的材料进一步混合、化合，并控制温度，产生一种熔体材料通过区域4，5和6。经过与真空泵22适当相连的真空汽门21，在区域7对生成的聚合物熔体进行脱气。此后，脱了气的挤压熔体生成物，被挤压通过区域8，走向并进入恒压普通的Zeneth熔体泵23，熔体泵23提供恒定压力给环状的薄膜挤压模具24。

应注意，挤压机的各个所说区域的温度控制如下：

         区域1，    在50℃

         区域2，    在55℃

         区域3，    在55℃

         区域4，    在55℃

         区域5，    在80℃

         区域6，    在80℃

         区域7，    在75℃

         区域8，    在77℃

熔体的温度，多少取决于压力，在挤压模具24处是80℃，可食用的聚合物材料在从模具出来时的压力为125Psi(磅/英寸²)。

当熔化的聚合物薄膜以管27的形式从模具中出现时，它在管27内由于空气的压力立即膨胀。空气流动是受压缩空气线中流量压力计26的控制而供给挤压机。

在下游有一个宽的夹辊29，夹断并破坏充气膨胀的聚合物管子27并保持所需要的直径，通过截留空气气泡。

在挤压模具24和夹辊29之间是一个圆周的环形空气出口28，它对着正在移动的聚合物管子的外边吹冷气，通过快速冷却薄膜以控制其膨胀率。由于在膨胀时气泡在各个方向(TD和MD)增长，所以在下游夹辊29处的薄膜速度应当比刚从模具中出现时管子的速度要快。一个典型的MD拉力(最初与最后薄膜速度的比率)和TD吹胀比率(最后与最初管子直径的比率)是在2∶1到5∶1的范围内，但也可以高达10∶1。在夹辊29处管子的压瘪(扁平)要加以控制以避免在夹辊处的形成簇束，和避免由于拉力传回到拉伸的熔料而产生不连续性。充气膨胀管30然后被传送到卷绕站。

由于共同旋转的双螺旋杆挤压机在混合和化合聚合物材料时起着很重要的作用，现将注意力集中到图3，它显示了一个螺旋杆的侧视图，当然要注意它的配合(没有显示出)是相同的。而且以相同的方向旋转。在开始和末端的部分(a)和(m)都由带30毫米间距的一些向前叶片组成。而部分(b)，(d)，(i)，(j)和(n)是由带有间距为20毫米的一些向前叶片组成。另一方面(c)，(e)，(g)和(k)是一些捏和圆盘，这里产生化合作用，而(h)和(l)部分是反转元件。

已显示出的不同区域，具有等距离的120毫米的尺寸，所以图3中的刻度是线性的公制的尺寸。这种尺寸作为应用于共同旋转双螺旋杆挤压机的说明。应注意，这些尺寸会变化，这取决于挤压机螺旋杆的直径，或是螺旋杆的间距和螺旋杆的转速。

还提出共同旋转双螺旋杆是由不同部分构成，通常容易作到可靠，以制造所需的构型。也要对某些部分进行设计，使其设计成传送方式，而另外一些设计用于混合化合方式。通常，如所提到的，部分(c)，(e)，(g)和(k)是混合化合部分，而通常其它的部分设计成运送式的，例如，线性地推进材料。

共同-旋转双螺旋机通常是夹层的，带有适当的冷却或加热装置。必须注意，材料的混合化合和传送，会影响到要加工的材料的温度，因而材料需要适当冷却或加热，以便达到后述各区域所需要的温度梯度。

一方面，在本发明中设想，优选的挤出机是一种共同-旋转的双螺旋杆，但可适当使用一种反式旋转双螺旋杆挤出机，如果对材料能完成相同或相似的处理。通常反式螺旋机会提供不需要的过分的剧烈的混合化合。变换到不同的产量参数，例如旋转速度和/或水量与固体比都可能使用反式旋转双螺旋机，甚至可达到一种完全不同的，加料传送、混合、化合以及挤出的系统。在前面，已经讨论了本发明的设备。在下面将描述包装皮生产的例子。实施例1

在前面已经详细说明了使用一种安装环形的模具的双螺旋挤压机，由明胶，丙三醇和水制备了一种可食用的管形包装皮。使用了一种商用的B型明胶粉末(大西洋明胶)其白化强度为250，pH值为5.0以及固态含量为91.6％。以每小时3.3磅的速度将明胶粉末连续地供入ZSE—27毫米共同-旋转双螺旋挤压机的进口区域。在挤压机的区域2以每小时2.2磅的速率将水注入水门。由Milroyal类型的D41活塞泵17以26％的冲程供入水。在接下来的区域3以每小时1.54磅的速率连续注入丙三醇。由Milroyal类型的DB2活塞泵19以26％冲程加入丙三醇。在区域7安装1个真空泵，且真空连续抽至接近400毫巴。共同旋转双螺旋挤压机的螺旋杆速度为300转/分钟。各区域的温度设定为：区域1—50℃，区域2—55℃，区域3—55℃，区域4-55℃，区域5-80℃，区域6-80℃，区域7-75℃和区域8-77℃。明胶溶液喂入Zeneth熔体泵23，并保持恒定压力至模具24。模具处的温度是80℃。从环形喷咀/模具中出来的材料压力为125Psi。当管子出挤出机时，将空气注入管子以作用吹薄过程。包装皮的直径由25.4毫米增加到203毫米，由此有效地引起一种横向的方向取向。

当挤压的管子移至吹膜塔上，它通过空气冷却环28以降低薄膜的温度，并使它能凝结及凝固。这个硬化的管子在导辊间通过到夹辊29，夹辊29压平管子并将压平的管子移至卷绕站31。

这个实施例制造的薄膜抗拉强度为552Psi，延伸值为195％，和厚度为3.2密耳(mils)。

实施例2

除了当管子从挤压机出来时向它注入无水氨气之外，其过程与实施例I相同。由15磅的压缩气筒32通过压力控制调节器和一种MathesonModel7641流量计33以20cc/min的速度供给氨。

氨气有效地提高了吹膜的pH值，且减少了管子内表面的粘性。

实施例3

除了将水、脱乙酰多壳糖，和乳酸以26∶1∶0.54的比值的混合物注入区域2的挤压机之外，这个过程和实施例2是相同的。脱乙酰多壳糖(Pronova Secure 240)具有脱乙酰值为80.7％，和灰分含量为0.58％。这种脱乙酰多壳糖/蛋白质复合物导致产生一种刚性挤出熔体，它的拉伸性能降低，但挤压产生更稳定的薄膜，它在挤压时的粘性较小，并且容易在吹膜塔中冷却和凝固。通过向装有Barrington和Lightening混合器的不锈钢容器中添加187磅的水以制备脱乙酰壳多糖溶液。在搅拌下向涡流体慢慢加入脱乙酰壳多糖7.2磅，直到完全的变湿，随后加入USP乳酸(88％)直至pH值稳定在4.5(溶液变得清亮)。然后用120目的不锈钢滤网滤出这种溶液。

这个实施例产生的薄膜在机器加工方向(MD)的抗拉强度为2190Psi，一种横向(TD)的抗拉强度为1700Psi以及MD∶TD的比率为1.29。MD的延伸率为120％而TD的延伸率为210％。膜厚度是2.2密耳(mils)，pH值为6.6。

实施例4

除了向区域3注入丙三醇，后者含有140ppm的FD&C红-3证明食物染料，其余过程与实施例3相同。染料在挤压机上均匀的分散，产生一种带透明的红色可食用的管形薄膜。其它用于可食用包装皮的染料可参见美国专利号3,943,263号，这里以参考引用了它的概要。

实施例5

一种可食用薄膜是由明胶，脱乙酰多壳糖和水的混合物制备，是使用双螺杆挤压机，挤压机带有一个普通的涂布吊架式缝隙模具，模具的挤出缝隙为127毫米长和0.27毫米宽。采用重量减轻的干燥明胶粉末供料器(Control and Metering Ltd.)以每小时11.75磅的速度将明胶粉喂入挤压机的入口区域1。以每小时8磅的速度将含水脱乙酰壳多糖溶液注入到区域2。在这个实施例中，丙三醇作为增塑剂以每小时5.25磅的速度注入区域6。ZE40毫米共一旋转双螺旋挤压机的旋转速度控制为200转/分钟。各区域的温度设置为：区域1—50℃，区域2—69℃，区域3—71℃，区域4—72℃，区域5—70℃，以及区域8—43℃。在挤压模具中的压力为50Psi。从模具中挤出的薄膜，直接卷绕到内部用水冷却的不断旋转的镀铬辊筒上。冷却辊筒的速度采用一个比值，使它比聚合物熔体压出模具的速度快40％，这样可以有效地拉伸材料以获得一种薄的、透明的薄膜。一旦聚合物熔体完全凝结，它从冷却辊筒上移走和卷绕到卷片轴上。

这个实施例制备的膜具有pH值5.1，厚度为1.7密耳，抗拉强度为1160磅/英寸²，以及延伸率值为140％。

这种薄膜材料用于制备包装皮，是通过形成一种圆筒管子，使筒管重迭，再用380W的脉冲密封器(American International Electric产品)沿着筒管侧面的一收缩口进行热密封。

实施例6

除了丙三醇中含有40ppm的液体一雾状香料(Charsol C-10)之外，其它按实施例5的方法进行。采用含水的流体雾状组合物的另一个例子可在美国专利第4,104,408号中找到，以参考文献，它的概要在这里引用。香料均匀分散遍及挤压熔体，和制得具有一种温和的像雾一样的香味的可食用的薄膜。

实施例7

除了葡萄糖与2％的明胶粉末预混合外，其它按照实施例1的方法进行。这种粉状的预混合物是以每小时3.3磅的速率连续喂入挤压机的入口区域1。继续将水以每小时2.2磅的速率注入区域2和将丙三醇以每小时1.23磅的速率连续注入到区域3中。

实施例8

除了压扁的管子熟化或在85℃的炉子中退火18小时以及下来在70％的相对温度下使它受潮，其它按照实施例3的方法进行。

在这个实施例中生产的薄膜，机器加工方向(MD)的抗拉强度为2030磅/英寸²，横向的(TD)抗张强度为2000磅/英寸²，以及MD∶TD的比率为1.02。MD方向的延伸率为120％和TD方向的延伸率为170％。薄膜的厚度是2.3密耳。

实施例9

对实施例5的包装皮用新鲜的意大利香肠泥填充和连接到一个模式8—头的Z—连接器(a model 8-head Z-Linker)上，制成一些香肠链串。

包装的香肠放在盘子中在325°F烧烤18分钟。烹饪的香肠有极好的口感质量，咀嚼很嫩，且没有已有技术包装皮，特别是胶原蛋白包装皮相关的典型的收缩性能。

实施例10

将实施例4中的明胶—脱乙酰壳多糖包装皮充填以连接的盐水处理过的猪肩肉，然后包装在松紧织物套中(stockinette)。美国专利第5,147,671号揭示了常见的胶原蛋白包复肉类食品，放入松紧织物套中。在蒸制和烹饪之后产生内部温度为155°F，对火腿进行冷冻和称重。与没有采用本发明的薄膜制备的相似产品相比，这种火腿的重量明显减少，另外，薄膜的存在也使得在不损伤肉表面的情况下，很容易将松紧织物除去。

实施例11

将实施例3中制备的管状薄膜剖开形成一页片，然后切成9—英寸的环型截面。这种可食用的薄膜材料用于常见的预烤制的比萨饼表面，是在添加普通配料包括土豆调味汁，格状奶酪和切片状意大利香肠以及常用的一些调料之前使用。然后将整个比萨饼用铝箔覆盖，冷冻到4℃并在4℃贮存10天。将冷冻的比萨从冷藏箱中取出，打开并在微波炉中加热10分钟。本发明的可食用薄膜有效地阻制湿度从潮湿配料移入比萨的表层，因此使表层保持了脆性，另外，在烹制过程中，熔化了的可食用薄膜在消费过程中可减少它的存在。

Claims (13)

1.一种制备食品的可食用包装皮及其组合物的方法，其特征在于包含：

提供并传送一定量的粉末状明胶，

提供并传送一定量的一种水介质，

提供并传送一定量的一种增塑剂，它选自丙三醇，山梨醇，甘露糖醇，以及丙二醇，

将要传送的所说的水介质和所说的明胶进行混合和化合，

保持所说的水介质和所说的明胶混合物同时在温度足以熔融明胶的情况下进行传送，

在传送时将所说的增塑剂与所说的明胶和所说的水介质一起混合和化合，

所说的明胶，所说的增塑剂和所说的水介质的量分别为：40—65％重量百分比的明胶，5—30％重量百分比的增塑剂以及余量为水介质，

将所说水介质、所说的明胶及所说的增塑剂的混合物保持在足以使明胶熔化的温度，

对所说的混合物脱除气泡，

此后将所说的混合物进行挤压以形成管子，用空气对所说的管子加压，从而使其充气膨胀，并在这之后压扁所说的管子。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：使管子充气膨胀的气体包括氨，它可处理并渗透所说的管子。

3.按照前面任何一项权利要求所述的方法，其特征在于：其中酸化的脱乙酰壳多糖是包含在水介质的量中，其重量百分比范围为各组分混合物总重量的1到20％，并含有交联剂，着色剂，香味剂和防腐剂。

4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：其中粉末状明胶的量含有一定量的右旋糖。

5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：其中所说的增塑剂包含一种材料是选自香味剂和食用染料和它们的混合物。

6.按照权利要求3所述的方法，其特征在于：其中脱乙酰壳多糖是被乳酸酸化，水的比例约为26，脱乙酰壳多糖约为1，乳酸的比例约为0.54。

7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：压扁的管子是在85℃熟化18小时。

8.按照前述任何一项权利要求所述的方法，其特征在于：其中羟丙基纤维素是包含在增塑剂的量中，其重量范围为各组分混合物总重量的1—20％，以及包括交联剂、着色剂、香味剂及防腐剂。

9.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：其中所形成的管状食品包装皮是填充以肉类食品，填充后的食品包装皮被放入管状松紧织物套中，一起蒸煮，然后除去织物套。

10.按照权利要求9所述的方法，其特征在于：其中管状食品包装皮具有薄膜厚度为0.3—4密耳。

11.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：其中所形成的管状食品包装皮沿其长度切开和以此所制得的薄膜被放置于食用烘烤脆皮基质与含水食品配料之间，制成最终产品。

12.按照权利要求11所述的方法，其特征在于：其中所制得的最终产品是冷冻的。

13.按照权利要求12所述的方法，其特征在于：其中冷冻产品是解冻融化的和加热的。

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