CN109311587B - 用于饮料制备机器的胶囊 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种饮料胶囊(100)，该饮料胶囊包括胶囊主体(102)，该胶囊主体限定腔室(104)并且包括与饮料制备设备(200)的注水装置(206)配合的第一端面(106)，并且该饮料胶囊还包括从所述胶囊主体(102)的与所述第一端面(106)相对的第二端面(116)延伸到所述腔室(104)中的杯形分隔件(114)，在所述分隔件(114)与所述第一端面(106)之间形成空间(118)，并在所述分隔件(114)内形成其中设置有一定量饮料配料(120)的室(117)，流体连通装置(126)跨所述分隔件(114)建立流体连通。

Description

用于饮料制备机器的胶囊

技术领域

本发明涉及一种用于饮料制备机器的胶囊。本发明还涉及一种用于破坏此类胶囊的设备，以及一种包括所述设备和至少一个此类胶囊的套件。

背景技术

单份饮料制备机器在食品工业和消费品领域中是众所周知的。此类机器允许消费者按需制备单份饮料，诸如滴流咖啡、浓缩咖啡、茶、热巧克力饮品，或甚至是液体食料诸如汤或婴儿配方食品。

大多数家用饮料制备机器根据一种系统操作，在该系统中，饮料配料以单份形式提供在单个容器中，具体地讲以刚性或半刚性胶囊的形式提供。此类胶囊通常(但并非必需)是气密密封的，以便在使用之前保持胶囊内饮料配料的新鲜度和品质。

为了制备一份饮料，首先将胶囊插入适于接收其的饮料制备机器中。饮料制备机器包括用于加热一定体积的水并将其传送到饮料胶囊中的装置，其中加热的水与饮料配料组合以制备饮料。

饮料制备机器的适于接收饮料胶囊的装置可采用各种形式，但通常将包括适于所考虑的胶囊形式的容座；和包括注射针并且定位在饮料胶囊上的注射单元。

水可在高压下注入(用于例如浓缩咖啡)，或只是在大气压力下流入胶囊(用于例如滴流咖啡或可溶饮料配料)。当胶囊以气密密封形式提供时，饮料制备机器可有利地设置有中空注射针，用于同时打破胶囊的气密密封并注入所加热的水以制备饮料。

制备好饮料后，即将饮料从胶囊分配到等待容器中供消费。为了保持胶囊的气密密封，将胶囊的出口保持在密封状态，直至饮料制备过程开始，此时胶囊打开以允许水注入并且允许饮料流出胶囊。这有利地通过构造易碎材料的饮料胶囊，和/或在适于被注射针刺穿的饮料胶囊表面上提供易碎膜来实现。

然而，本领域已知的饮料胶囊是有缺点的，因为大多数饮料配料(具体地讲是以颗粒状或细小颗粒形式提供的那些，诸如研磨咖啡)将趋于在注入水时形成“槽式流”。槽式流意味着流过配料的水将自然地有利于某种路径，从而使饮料配料的其余体积提取不足。

通过注射针将水注入胶囊中会频繁加剧这种情况，因为从所述针流出的细流将搅动饮料配料并引发或加剧此类槽式流。可采用扩散元件减轻这种情况，但此类装置将增加包含它们的饮料胶囊的重量、复杂性和成本。

因此，饮料胶囊必须比绝对必需的更大并且包含更多饮料配料，以便补偿此槽式流并提供可接受品质的饮料。

因此，需要一种至少部分解决这些缺点的饮料胶囊。

发明内容

为此，在第一方面，本发明涉及一种用于饮料制备设备的胶囊，该胶囊包括大致杯形胶囊主体，该胶囊主体限定腔室并且包括适于与所述饮料制备设备的注水装置配合的第一端面。

根据本发明，所述胶囊还包括从所述胶囊主体的与所述第一端面相对的第二端面延伸到所述腔室中的大致杯形分隔件，从而在所述分隔件与所述第一端面之间形成空间，所述分隔件与所述第二端面限定其内设置一定量饮料配料的室；并且流体连通装置设置在所述分隔件中并且跨所述分隔件建立流体连通。

如此构造的胶囊是有利的，因为提供分隔件大大简化了对注入胶囊的流体的控制。

具体地讲，通过将分隔件置于其中注入水的第一端面与饮料配料之间，跨分隔件并因此进入并流过饮料配料的水流可通过控制设置在分隔件上的至少一个通道的尺寸、形状、数量和位置进行精细控制。

因此，可实现均匀的“塞式”水流(即水流的速度在垂直于水流方向的任何横截面上是恒定的)进入室并经过饮料配料，从而避免形成槽式流和由此造成的不规则和较低质量的饮料提取。

此外，插入如上所述的分隔件将防止水随着其注入到胶囊中而直接入射到饮料配料上，从而避免在注入水时水射流造成饮料配料破裂，并因此导致形成槽式流。

这样，饮料提取质量和一致性得到改善。此外，由于对水流施加更大的控制，饮料制备过程更高效，并且每个胶囊中的饮料配料量可因此减少。

胶囊的构造也相对于本领域中的那些构造大大简化，因为它仅包括一个或两个部件以及任何密封膜。

在一个可能的实施方案中，室与胶囊的第二端面上的开口连通，所述开口被膜密封。

如此构造的饮料胶囊是有利的，因为通过用简单的膜密封第二端面上的开口，用饮料配料制造和填充胶囊得到极大简化。

具体地讲，提供第二膜允许从第二端面(即胶囊的底部)填充饮料胶囊。因此，可在无需担心意外压裂胶囊上的一个膜的情况下填充饮料配料，因为分隔件将保护第一端面上的膜，并且第二膜在填充完成之后附接。

在一个优选的实施方案中，饮料配料被压缩到由分隔件限定的室中。

这是有利的，因为饮料配料的压缩块将天然有利于使经过其的水均匀流动，从而与本领域不能确保此类均匀流的已知系统相比，能够以更少的每单位饮料体积的饮料配料制备更高质量的饮料。

在一个可能的实施方案中，流体连通装置邻近饮料胶囊的第一端面并且与饮料胶囊的第二端面相对地设置在分隔件中。

这是有利的，因为进入室并且与饮料配料混合以形成饮料的水将必须行进室的整个高度，之后才能从第二端面上的开口排出。这样，实现更彻底的提取，制备更高质量的饮料。

优选地，流体连通装置由均匀地分布在分隔件表面上的多个穿孔构成。

这样，使得渗透到室中进而渗透到饮料配料中的水更好地扩散并且更均匀。饮料提取的质量从而得到改善。

在一个可能的实施方案中，分隔件居中设置在胶囊主体内，分隔件与胶囊主体之间形成环形槽。

这是有利的，因为将水注入到饮料胶囊中时，将首先填充槽，之后水达到分隔件上至少一个通道的水平，在此处水将随后流入室并与饮料配料混合以形成饮料。因此，注入到胶囊的高压水流破碎，无需扩散板或其它此类结构。

另外，通过平衡分隔件上的压力，当饮料胶囊受压时，槽的存在将有助于保持分隔件的结构完整性。因此，对室中饮料配料以及流过其的任何所得槽式流造成的干扰被最小化。同时，分隔件可以更薄，因为它必须支撑的压差减小。

此外，槽在饮料制备过程结束时将自然保留过量的水，从而在其从饮料制备机器移除以便弃置时减少从胶囊的滴落。

在一个可能的实施方案中，分隔件具有圆柱形或截头圆锥体形状。

这种形状是有利的，因为其通常易于制造并且有利于胶囊主体的构型以便可堆叠，同时仍保持相当大的结构强度，尤其是压缩方面的强度。

此外，提供分隔件有利于压缩饮料配料，因为分隔件提供可压缩饮料配料的面，尤其是与抵靠所述面暂时定位的砧座或其它此类结构配合时，使得可承受捣固机的力而不造成胶囊主体变形。

在一个可能的实施方案中，室的容积介于10cm³和15cm³之间，并且优选地为12cm³。

如此构造的饮料胶囊是有利的，因为一定范围的室容积适于通过多种饮料配料(尤其是研磨烘焙咖啡)制备多种饮料。

在一个可能的实施方案中，胶囊主体和分隔件被制成一体件。

这是有利的，因为饮料胶囊以最少数量的操作制造，从而降低其制造成本和时间。

在另一个可能的实施方案中，胶囊主体和分隔件单独形成，然后组装在一起。

这样，饮料胶囊在构型方面以及在其构造中所采用的材料方面具有更大程度的灵活性。

根据第二方面，提供包括至少一个突出部的破坏元件，所述破坏元件适于设置在与根据前述权利要求中任一项所述的胶囊相邻的胶囊容座中，使得当一定体积的水注入胶囊时，所述胶囊的第二端面偏转向所述破坏元件的所述至少一个突出部并通过所述至少一个突出部破裂。

这是有利的，因为上文所述的饮料胶囊可用于可能不适合其的饮料制备设备。具体地讲，提供破坏元件使得根据本发明的胶囊可在设计用于第二端面手动打开或包括集成到胶囊自身的破坏装置的饮料胶囊的系统中使用。破坏元件是相对于一个对应凹陷部或一系列凹陷部为一个或多个凸起元件的一个元件或多个元件。凸起元件和凹陷元件为胶囊容座的表面提供非平坦表面。当胶囊的第二端面在压力下偏转时，其表面机械地适形于由凸起元件和凹陷元件形成的不均匀表面。为了将其状态从大致平坦表面改变成不均匀表面，胶囊第二端面的材料被拉伸，直至其达到其最大拉伸点并撕开。

作为上述开口机构的替代或与其同时，还可通过凸起和/或凹陷破坏元件的尖锐轮廓更直接地刺穿胶囊的第二端面。

此外，与饮料胶囊分开设置并且与其配合的破坏元件是有利的，因为它与结合到饮料胶囊的结构中的类似元件相比在机械方面更稳定，从而提高其可靠性。

这样，根据本发明的饮料胶囊的优点可以最少的额外成本在更广泛的应用中采用。

在一个可能的实施方案中，破坏元件适于附接到饮料胶囊。

这样，胶囊设置有其自身的破坏元件，且不增加将此类元件结合到胶囊本身中的成本或复杂性。

破坏元件可在制造期间永久性地附接到饮料胶囊，或为可移除的使得使用者可定期更换破坏元件，例如当从一种饮料切换到另一种饮料时或在使用之间进行清洁时。

优选地，破坏元件还包括适于引导从饮料胶囊流出的饮料流的至少一个通道。

这是有利的，因为饮料制备机器内的饮料流得到更好的控制，从而改善所生产饮料的质量和生产的清洁度。

优选地，破坏元件还包括多个锥形突出部。

这是有利的，因为它将在使用期间有效地破坏饮料胶囊，而不会呈现出非常锋利的表面以导致使用者在意外接触它时受伤。

此外，锥形板将在胶囊中形成多个开口，从而改善来自所述胶囊的流并且对饮料提取提供更大程度的控制。

另外，锥形板的使用是有利的，因为在制造过程中锥形突出部的尺寸和变化非常容易控制，从而让使用者能够在没有大量额外工作或支出的情况下制造高度精确的破坏元件。

根据第三方面，提供一种包括至少一个如上所述的胶囊和如上所述的破坏元件的套件。

这是有利的，因为在一个包装中提供饮料胶囊以及破坏板，使得使用者能够以简单方便的包装实现两者的优点。

附图说明

本发明的附加特征和优点在下文参照附图给出的目前优选实施方案的说明中有所描述，并且这些特征和优点将从该说明中显而易见，其中：

图1是根据本发明的一个实施方案的饮料胶囊的剖视图；并且

图2是根据图1的实施方案的饮料胶囊和根据本发明的一个实施方案的破坏元件在设置在饮料制备机器的胶囊容座中时的剖视图。

具体实施方式

现在转到附图，首先将参考图1中所示的实施方案来说明本发明。

根据本发明的饮料胶囊100包括胶囊主体102。胶囊主体102为大致杯状结构，并因此包封腔室104。

根据要采用胶囊主体的应用的具体需要，胶囊主体102在尺寸、形状和比例方面可大不相同。例如，在图1所示的实施方案中，它大致呈倒置截头圆锥的形状。然而，其它应用中可设想其它形状，诸如圆柱体、半球形或更复杂的形状。

饮料胶囊100的第一端面106包括第一开口108，腔室104通过该开口与环境连通。第一膜110被设置在第一开口108上以将其密封；例如，在图1所示的实施方案中，第一膜110在其整个圆周上密封至边缘112。

饮料胶囊100还包括分隔件114。分隔件114从饮料胶囊的与第一端面 106相对的第二端面116延伸。分隔件114从第二端面116朝向第一端面 106延伸，使得其包封腔室104的一部分，此处由室117表示。

应当指出的是，虽然分隔件114朝向第一端面106延伸，但不延伸穿过腔室104的整个高度。这样，在分隔件114邻近第一端面106的面119与第一端面106自身之间形成空间118。

因此，通过第一膜110注入腔室104的水将必须进入也不在室117内的腔室104的一部分，流经分隔件114与第一端面116之间的空间118，之后可根据下文所述的方式进入室117。

因此，室117被定义为腔室104的体积的特定部分并且由分隔件114 与其分开。室117中设置有一定量的饮料配料120。

所谓“饮料配料”应当理解为可设想许多不同的饮料配料、前体或组分，并且根据本发明的饮料胶囊不一定限于任何一种。例如，可设想研磨咖啡、冻干咖啡、干茶叶、奶粉、可可粉、糖或这些的任何组合。其它食物产品也可为适当的，诸如粉末状婴儿配方食品或冻干汤料。

室117的容积至少部分取决于要包装到其中的饮料配料类型。然而，对于大多数消费者应用，介于10cm³和15cm³之间的室容积是合适的； 12cm³尤其可取，因为该容积适于包装足以提取一份饮料的一剂研磨烘焙咖啡。

应当指出的是，分隔件的大致杯形形状将允许饮料配料被压缩到室中。例如，要将饮料配料120加载到饮料胶囊100中，制造商只需要反转胶囊体102，将正确量的饮料配料分配到室117中，然后通过例如捣固装置抵靠分隔件压缩饮料配料。分隔件114提供有利于将胶囊主体102定位在压缩装置中的结构，例如，压缩饮料配料的捣固机和抵靠与饮料配料相对的分隔件114设置的砧座，捣固装置抵靠其进行压制。这样，饮料胶囊100 的结构发生变形或其它损坏的风险降低。

这避免了在本领域已知的饮料胶囊中遇到的问题，其中尝试将饮料配料压缩到饮料胶囊中可能破坏胶囊的结构，尤其是导致密封饮料胶囊的开口的膜变形或甚至过早破裂。

第二端面116还包括第二开口122，室117通过该开口与环境连通，并且第二膜124密封所述第二开口122以完全包封室117。

在图1所示的实施方案中，第二开口122在位于分隔件114内的第二端面116的整个部分上延伸。然而，并非一定需要这种情况；在其它实施方案中，可能希望以不同方式配置第二开口，或甚至以较小孔的集合形式提供第二开口。

应当指出的是，在图1所示的实施方案中，分隔件114以截头圆锥状提供。然而，对于其它实施方式可能希望以其它形式提供分隔件，例如以圆柱形、半球形或其它规则的三维几何形状的形式，或甚至以不规则的三维形状提供。

显然为了使用饮料胶囊100制备饮料，必须有一些装置来将一定体积的水引入胶囊并使其与饮料配料120混合来制备饮料。

为此，分隔件114设置有流体连通装置126，该装置跨分隔件114在腔室104的未被分隔件114包封(即，不包括室117)的部分与腔室104的被分隔件114包封(即，包括室117)的部分之间建立流体连通。

这样，通过常规方法(例如，通过用于刺穿第一膜110的中空针，参考下文所述)注入到胶囊中的水可流过由分隔件包封在室内的饮料配料。

在图1所示的实施方案中，流体连通装置126由多个穿孔128构成，这些穿孔均匀地分布在分隔件114的邻近第一端面106的面119上。

出于多种原因，这特别有利。首先，穿孔128中的每个单个穿孔的小面积用于将水流扩散到整个分隔件114上。

此外，由于尺寸小，穿孔128将有助于限制穿过分隔件114的水流，因此流过室117中的饮料配料120的水的压力可受到额外程度的控制；这将有助于缓和注射到胶囊100中的水的压力变化并得到更一致的饮料质量。

这样，可以实现对流经饮料配料120的水的压力的简单控制，无需以其它方式改造或调节饮料制备机器。这是有利的，因为一种类型的饮料胶囊100可适于不一定在相同压力下提取的多种不同类型饮料配料。

最后，以均匀分布的方式在面119上设置穿孔128有助于在室117的横截面上得到均匀流速的水流。这导致大致均匀的非管状水流流过室117 和饮料配料120，即因其大致平坦的速度流动轮廓而得到的具有最小程度湍流和变化的所谓“塞式流”。

应当指出的是，根据胶囊主体和分隔件的形状，可采用不同的方法来制造饮料胶囊。

例如，可将分隔件和胶囊主体制成单个单元，诸如通过注塑。这在分隔件和饮料胶囊具有相当简单的几何形状时是特别有利的，并且有利于高速、高容量的自动制造。

另选地，可能有利的是单独形成分隔件和胶囊主体，然后通过机械、化学、热或其它结合方式在饮料胶囊的制造过程中将它们组装在一起。这在分隔件和胶囊主体具有复杂的形状时可能特别有利，此类复杂的形状不容易采用一体制造工艺，对这两个部件采用不同的材料，或出于其它原因而排除一体制造。

现在转到图2，其中示出了设置在示例性饮料制备设备200中的饮料胶囊100。

饮料制备设备200包括适于接收饮料胶囊诸如饮料胶囊100的胶囊容座202。胶囊容座包括排放孔204，用于允许饮料流出饮料胶囊100并流入等待容器以供消费。

显然应当认识到，此处示出的胶囊容座202仅为一个可能的实施方案，因此可以改变或调整以随本文在其它实施方案中示出的情况而变化。

饮料制备设备200还包括注射针206，该注射针被设置成使得当胶囊保持器202设置就位以制备饮料时，它将刺穿第一膜110并突出到饮料胶囊100中。这样，可将处于压力下的一定体积的水注入到饮料胶囊100 中。

当然，在其它实施方案中可设想除注射针之外的注水装置。

应当指出的是，提供分隔件114有利于此注入。首先，应当注意分隔件可有利地定位成使得它在分隔件与胶囊主体之间的空间中形成槽。这在图2中显而易见，其中可看出胶囊主体102与分隔件114之间形成槽208。

该槽是有利的，因为经由注射针206将水注入到饮料胶囊100中时，水不直接冲击在饮料配料上而是落入槽208中。

槽208随后将被水填充，直至水达到面119的水平，此时水将溢出到通道128中并进入室117，与饮料配料120混合，从而制备饮料。这样，实现了均匀分布的水流穿过饮料配料120的横截面。

此外，由于水是不可压缩的，在饮料提取期间槽208中存在水起到分隔件114抵抗内部压力的结构性增强作用。因此，可增大提取饮料时的最大压力，而不产生在分隔件114上形成压差并对饮料配料120的质量施加应变的风险。

这样，饮料配料120的结构完整性得以保持，从而避免在其中形成可导致槽式流并因此降低由于所述槽式流造成的不均匀提取而制得的饮料的质量的裂纹。

应当指出的是，为了从饮料胶囊排出饮料，在饮料胶囊的第二端必须有某种开口以允许从中排出饮料。因此，可能有利的是提供用于在饮料制备期间破坏第二膜124的装置。为此，在胶囊容座202中提供与饮料胶囊 100互补的破坏元件210。在该实施方案中，破坏元件210由胶囊容座202 中的多个锥形突出部212构成。当通过注射针206将水注入到饮料胶囊100 中时，饮料胶囊100内的压力将升高，导致第二膜124向外偏转。

由于该向外偏转，第二膜124与设置在胶囊容座202中的锥形突出部 212接触。这导致第二膜124连同在本说明书的序言中所述的开口机构一起破裂，从而形成饮料可从饮料胶囊100流出的出口。

应当指出的是，为了清楚起见，如图2中所示的胶囊容座202和破坏元件210的尺寸被放大；具体地讲，第二膜124与锥形突出部212之间的间距不一定如本文所示的那么大。实际上，图2中胶囊容座202和破坏元件210的形状应被视为仅仅是代表性的，并且可根据需要针对任何特定应用进行调整。

应当理解，破坏元件不一定必须是本文所示的多个锥形突出部。相反，它也可只是单个突出部(例如针或尖刺)、刀片或用于以清洁和可预测的方式破裂饮料胶囊的第二膜的一些其它装置。然而，应当指出的是，锥形突出部是有利的，因为它们相对容易制造，在使用过程中耐受钝化，并且在与皮肤接触时比刀片或针不易导致受伤。

在图2中应当指出的是，锥形突出部212被集成到胶囊容座202中。然而，在其它实施方案中，可能优选的是提供破坏元件作为与饮料胶囊100 分开的单元。这在某些应用中是有利的；例如，破坏元件可为永久性的或半永久性的，仅在定期清洁时从胶囊容座202移除。

另选地，可将破坏元件制成永久性地附接到饮料胶囊；在饮料胶囊已完全填充并密封之后，这种破坏元件将被组装到饮料胶囊，因此被构造成仅使用一次。该附接可通过简单廉价的方式诸如摩擦配合、粘合剂层或者热焊接或超声焊接来实现。另选地，更复杂的结构诸如按扣、夹子、螺纹或其它此类机构或结构可能被认为适合某些具体实施。

因此，本领域的技术人员将能够容易地正确确定如何针对任何具体应用构造胶囊和互补的破坏元件。

应当理解，对本文所述的目前优选的实施方案作出的各种变化和修改对于本领域的技术人员将是显而易见的。可在不脱离本发明的实质和范围并在不减少所伴随的优点的情况下作出这些变化和修改。因此，这些变化和修改旨在由所附权利要求书涵盖。

Claims (14)

1.一种套件，包括破坏元件(210)和至少一个用于饮料制备设备(200)的胶囊(100)，所述胶囊(100)包括大致杯形胶囊主体(102)，所述大致杯形胶囊主体(102)限定腔室(104)并且包括适于与所述饮料制备设备(200)的注水装置(206)配合的第一端面(106)，其中，所述胶囊还包括从所述胶囊主体(102)的与所述第一端面(106)相对的第二端面(116)延伸到所述腔室(104)中的大致杯形分隔件(114)，从而在所述分隔件(114)与所述第一端面(106)之间形成空间(118)，所述分隔件(114)与所述第二端面(116)限定其内设置有一定量饮料配料(120)的室(117)；并且流体连通装置(126)设置在所述分隔件(114)中并且跨所述分隔件(114)建立流体连通，并且其中，所述破坏元件(210)包括至少一个破裂突出部(212)，所述破坏元件(210)适于设置在与所述胶囊(100)相邻的胶囊容座(202)中，使得当一定体积的水注入所述胶囊(100)时，所述胶囊(100)的所述第二端面(116)偏转向所述破坏元件(210)的所述至少一个突出部(212)并通过所述至少一个突出部(212)破裂。

2.根据权利要求1所述的套件，其中所述室(117)与所述胶囊(100)的所述第二端面(116)中的开口(122)连通，膜(124)被密封到所述开口(122)。

3.根据权利要求1或2所述的套件，其中所述饮料配料(120)被压缩到由所述分隔件(114)限定的所述室(117)中。

4.根据权利要求1或2所述的套件，其中所述流体连通装置(126)邻近所述胶囊的所述第一端面(106)并且与所述胶囊的所述第二端面(116)相对地设置在所述分隔件(114)中。

5.根据权利要求1或2所述的套件，其中所述流体连通装置(126)由均匀地分布在所述分隔件(114)的表面(119)上的多个穿孔(128)构成。

6.根据权利要求1或2所述的套件，其中所述分隔件(114)居中设置在所述胶囊主体(102)内，在所述分隔件(114)与所述胶囊主体(102)之间形成环形槽(208)。

7.根据权利要求1或2所述的套件，其中所述分隔件(114)具有圆柱形或截头圆锥体形状。

8.根据权利要求1或2所述的套件，其中所述室(117)的容积介于10cm³和15cm³之间。

9.根据权利要求1或2所述的套件，其中所述胶囊主体(102)和分隔件(114)被制成一体件。

10.根据权利要求1或2所述的套件，其中所述胶囊主体(102)和所述分隔件(114)单独形成并组装在一起。

11.根据权利要求1或2所述的套件，其中所述破坏元件(210)适于附接到所述胶囊(100)。

12.根据权利要求1或2所述的套件，其中所述破坏元件还包括适于引导从所述饮料胶囊(100)流出的饮料流的至少一个通道(214)。

13.根据权利要求1或2所述的套件，其中所述破坏元件还包括多个锥形突出部(212)。

14.根据权利要求8所述的套件，其中所述室(117)的容积为12cm³。

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