CN109691628A - 一种用于辅助低温熟肉制品真空预冷的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于低温熟肉制品加工设备领域,涉及一种用于辅助低温熟肉制品真空预冷的装置。该装置由空心体基板(21)、容置腔(20)以及载冷剂(20)所组成,容置腔(20)内嵌至空心体基板(21)中并通过空心槽(17)与空心体基板(21)的上平面连接,与空心体基板(21)中除去容置腔(20)的其他部分形成密封的中空区域,中空区域内再填充载冷剂(20)形成该装置。该装置经低温处理后内置于真空预冷系统中的真空箱(1)中并与真空预冷系统协同完成蒸熟后的低温熟肉制品的预冷。该单元装置通过重组后可以应用于大规模低温熟肉制品的真空预冷,从而实现工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于食品加工技术领域,具体涉及一种用于辅助低温熟肉制品真空预冷的装置。
背景技术
真空预冷主要是通过降低物料环境的压强以引起物料中自由水的蒸发,而水蒸发所需要的巨大潜热来自于物料本身从而使得物料快速降温。不难发现物料具有一定的孔隙结构和自由水含量是保证其能够被真空预冷的关键。相反,这种通过水分蒸发来降温的预冷方式必然会导致物料水分的损失,而水分的损失往往会降低商品的市场价值(商品大多按照重量来进行计算)。
目前,针对低温熟肉制品真空预冷过程中水分损失的改善的方法主要集中在以下几个方面,其一是水浸渍真空预冷,即将低温熟肉制品浸泡在水中或者汤汁中然后一并移入至真空箱中进行真空预冷,以此达到改善水分损失的作用;其二是采用复合预冷的方式,常见的复合预冷方式有先真空预冷后风冷、先风冷后真空预冷、先真空预冷后水浸渍真空预冷、先水浸渍真空预冷后真空预冷结合;其三是采用喷水真空预冷,即预冷结束后通过喷水来弥补水分损失。上述提到的真空预冷优化方法虽然能够弥补物料水分的损失,但往往以其快速的预冷速率为代价。
不难发现,既要获得快速的预冷速率,同时又要降低水分损失仍然是目前迫切需要解决的难题。专利(CN106942341A)和专利(CN10689713A)提出了采用冰浸渍真空预冷(冰作为辅助介质)以及超声波辅助冰浸渍真空(冰作为辅助介质,同时提供超声波辅助),该两项专利较前期技术有较大的创新,在弥补水分损失的同时,又不影响或者反而提升了冷却速率。尽管上述两种方法在预冷速率和水分损失方法达到了较好的效果,然而样品却始终浸泡在冰-水(冰融解成水)所形成的“膜”中,仍会对样品平面的色泽导致一定的影响,特别是导致样品的L*值(亮度值)增大和a*值(红色值)减少。冰作为辅助介质能够加快预冷速率和降低水分损失来源于其与低温熟肉制品之间较大的温差,故为了避免冰融解后导致的大量水分(易引起”二次污染”),同时又要满足大批量的工业化生产,所以本专利特设计一种装置来辅助低温熟肉制品的真空预冷,目的是在获得快速预冷、低的水分损失、高的色泽需求,又能够实现大批量的工业化生产。
发明内容
基于此,本发明的目的在于,提供一种用于辅助低温熟肉制品真空预冷的装置,本发明不仅大大降低了低温熟肉制品从中心温度72℃降至4℃所需的预冷时间;同时还减少了低温熟肉制品在预冷过程中的水分损失,使水分损失控制在2%以内,效益显著,且还能够获得较为理想的色泽,最后,该装置能够实现大批量低温熟肉制品提供同时预冷的需求,且操作极其方便。
技术方案
该装置由空心体基板、容置腔以及载冷剂所组成,容置腔内置于空心体基板中与空心体基板中除去容置腔的其他部分形成密封中空区域,中空区域内填充载冷剂,该装置经低温处理后内置于真空预冷系统中的真空箱(1)中并与真空预冷系统协同完成蒸熟后的低温熟肉制品的预冷。
进一步地,容置腔内置于空心体基板中,与空心体基板的上下平面平行,垂直贯穿空心体基板上下平面的垂直面,且与空心体基板的上平面相通,衔接处进行密封处理,与空心体基板中除去容置腔的其他部分形成所述的密封中空区域。
进一步地,容置腔与空心体基板的上平面通过空心槽相通,空心槽垂直贯穿空心体基板的上平面和容置腔的顶部。
进一步地,多个相邻的所述装置中间由圆柱形脚垫间隔开,形成相互串联的辅助装置组。
进一步地,空心体基板为第一空心长方体或第一空心圆柱体或第一正方体,优选地,空心体基板为第一空心长方体;容置腔为第二空心圆柱体或第二空心长方体或第二正方体,优选地为第二空心圆柱体;空心槽为空心小长方体槽或空心圆柱形槽或空心梯形槽或空心立方体槽,优选地为空心小长方体槽。
进一步地,第二空心圆柱体在第一空心长方体由高度和长度所组成的平面上均匀贯穿,彼此相隔的间距为第二空心圆柱体直径d的0.5倍,且与第一空心长方体下平面的间距均为空心圆柱体直径d的0.25倍。
进一步地,第一空心长方体,其长度为第二空心圆柱体个数n及其直径d的1.5倍,高度为第二空心圆柱体直径d的1.5倍,宽度与第二空心圆柱体的高度相同。
进一步地,空心小长方体槽的长度与第一空心长方体的宽度相同,空心小长方体槽的高度即第二空心圆柱体顶部距第一空心长方体上平面的距离为第二空心圆柱体直径d的0.25倍,空心小长方体槽的宽度即在第一空心长方体长度方向上的开口大小为第二空心圆柱体直径d的0.05倍。
进一步地,第二空心圆柱体的直径d比需预冷样品直径大5±1mm,高度与预冷样品的高度相同。
进一步地,空心体基板、容置腔、空心槽所用材料均为304不锈钢,不锈钢厚度为0.4mm。
本发明所述的一种用于辅助低温熟肉制品真空预冷的装置,包括:将蒸煮后的低温熟肉制品放入至于一种经过低温、消毒处理后的装置中,然后一并转移至真空预冷机中进行真空预冷,开启真空预冷机的冷凝器,降低冷凝器的温度,再开启真空泵,并控制压强下降速率,使低温熟肉制品在真空环境下持续冷却,直至达到设定的温度。
本发明利用该装置包裹住蒸熟后的低温熟肉制品,低温处理后的装置不仅具有保湿和低温特性,同时又不会阻碍低温熟肉制品本身的孔隙率(该装置上平面含有独特的空心小长方体槽,不会阻碍水分的蒸发),所以不仅可以大大降低低温熟肉制品预冷所需的时间,同时又减少其在预冷过程中的水分损失。同时,该装置相对于普通的冰而言也具有明显的优势,能够有效地避免冰融解后的液态水持续地浸泡低温熟肉制品,从而可以有效地保护样品本身的色泽。当然,还可以无限次地循环利用也是其另一更突出的优势。最为重要的是能够实现大批量的低温熟肉制品同时冷却,操作方便。
本发明的技术效果在于:
1)低温和消毒处理后的该装置包裹住低温熟肉制品,可以快速降低其表面的温度,有利于抑制水蒸气向外蒸发,从而有效降低水分损失。
2)真空预冷时,经过低温处理后的该装置所具备足够的制冷量不仅不会影响低温熟肉制品在真空环境下的降温速率(空心小长方体槽提供足够的缝隙),而且可以辅助真空预冷加快降温速率(不锈钢金属界面能够与低温熟肉制品进行热传导)。该装置对低温熟肉制品的辅助降温可以降低由真空预冷所引起的降温,即真空预冷不需要完全预冷整个降温段(从72℃到4℃),从而有助于减少水分的损失(真空预冷降温与水分损失存在正相关),较好地保持了低温熟肉制品的品质。通过对特定空心圆柱体、小长方体槽尺寸以及间隔分布数据的选择,获得了最优的低温熟肉制品真空预冷效果。
3)该装置只是起到辅助降温作用,特别是前阶段的降温,避免了从外界直接补水。所以可以避免低温熟肉制品品质变差和二次补水所导致的“二次污染”。
4)该装置外壁相对薄的尺寸和高的导热系数可以极大程度地降低低温熟肉制品的温度,特别是当低温熟肉制品处于高温阶段(该阶段也是真空预冷过程中水分损失较大的阶段)。
5)空心圆柱体的直径与低温熟肉制品直径之差设置在0.05倍空心圆柱体直径,在方便操作的前提下尽量缩短直径的距离以获得最佳的预冷效果;同时,控制合适的空心圆柱体之间的间距即确保最佳的预冷效果又提高设备的利用率。
6)该装置冷却的时间与真空预冷低温熟肉制品的时间相似,可以无限次地提供循环使用。
7)洁净卫生,操作方便。同时,可以推广实现产业化发展。
8)能够充分利用晚上电费便宜特点,晚上预先冷却好该装置。
附图说明
图1真空预冷与辅助装置示意图;
图2辅助装置堆叠示意图(容置腔20为空心圆柱体);
图3辅助装置示意图(容置腔20为第二空心长方体);
图4辅助装置示意图(空心槽17为空心梯形槽)。
1、真空预冷箱;2.真空泵;3.气动阀;4.制冷机组;5.低温循环泵;6.排气阀;7.辅助装置组;8.重量传感器;9.压力传感器;10.温度传感器;11.圆柱形脚垫;12.辅助装置;13.排水阀;14.冷凝器;15.数据处理器;16.电脑;17.空心槽;18.空心体基板上平面;19.蒸汽通道;20.容置腔;21.空心体基板;22.内置载冷剂
具体实施方式
以下通过实施例对本发明作进一步说明。
本发明所用真空预冷机为KM-100设备(实验型小型真空预冷机),真空预冷机主要有真空箱、冷凝器、真空泵以及操作界面等,其中操作界面可以控制管路阀门开启的大小、真空泵开启及关闭、冷凝器开启及关闭、排水阀的开启及关闭。
本发明所用的压强下降速率系数由公式P=Pie-Yt确定。其中,P为运行过程中真空预冷机真空箱体内绝地压强,单位为mbar;Pi为当地大气压,单位为mbar;t为真空箱抽气时间,单位是min;Y则为压强下降速率,单位为min-1;以当地大气压1000mbar降至绝地压强6.5mbar所用时间t来计算压强下降速率Y值。压强下降速率系数Y表示压强下降速率的快慢,压强下降速率系数越大,表示压强下降的速率越快,所用时间也越短。反之,则压强下降的速率越慢,所用时间也越长。例如,如果压强从1000mbar下降至6.5mbar所用的时间为8min,则压强下降速率系数为0.629min-1。而如果压强从1000mbar下降至6.5mbar所用的时间为16min,则压强下降速率系数为0.315min-1。
实施例1
本发明所涉及的辅助装置组7与真空预冷组合一并使用于西式火腿的预冷。其中,真空预冷机包括冷凝系统,真空系统,数据收集系统,和数据处理及操作系统组成,依次相连,包括制冷机组4、冷凝器14、低温液循环泵5、真空箱1、真空泵2、气动阀3、排气阀6、排水阀13、重量传感器8、压力传感器9和温度传感器10、数据处理器15和电脑16;冷凝系统由制冷机组4、低温液循环泵5和冷凝器14组成;真空系统由真空箱1和真空泵2组成;数据收集系统由重量传感器8、压力传感器9和温度传感器10组成;数据处理及操作系统由数据处理器15和电脑16组成。辅助装置即辅助装置组7由辅助单元装置12、圆柱形脚垫11所组成,圆柱形支架垫将多个单元装置串联成辅助装置组,所述辅助装置12由空心长方体、空心圆柱体、空心小长方体槽和内置载冷剂20所组成,辅助装置组7经低温处理后(具备足够的载冷量)内置于真空预冷中的真空箱1中并与真空预冷机协同完成蒸煮后的西式火腿的预冷。具体实施情况如下:
首先,先将辅助装置组7用自来水清洗干净,然后放入-18℃冷库中预冷6-8h,再用75%的低温酒精消毒处理,处理后再用低温自来水清洗待用;
其次,将蒸熟后的西式火腿用消毒后的纱布进行包裹,包裹后的西式火腿分别快速地放入至预处理好的辅助装置12的空心圆柱体内,然后一并快速转移至真空预冷箱1中进行真空预冷。
最后,将真空箱门关闭,通过调节气动阀3的大小来控制压强下降速率,再开启制冷剂组5和低温液循环泵,使得冷凝器14的温度控制在-10±2℃的范围,最后开启真空泵2,同时需要控制最终的压强不低于650Pa,最后再通过数据处理系统来获得西式火腿降温过程中的压强和温度下降曲线,待西式火腿的温度降至4℃时,关闭真空泵2、制冷机组4和低温液循环泵5,同时打开排气阀6和排水阀13,恢复至常压后,取出辅助装置组7,将预冷结束后的西式火腿取出以检测其相关指标。辅助装置组7再通过上述步骤可以实现循环利用。
具体实施例1(即表中“设计装置辅助真空预冷”)中西式火腿直径为95mm、高度为500mm;空心圆柱体的直径为100mm、空心圆柱体的高度为500mm;空心长方体高度为150mm、宽度为500mm、长度为900mm(放置6根西式火腿);内置小长方体槽长度为500mm、高度为25mm、宽度为5mm;空心圆柱体彼此在空心长方体上的间距为50mm,与空心长方体上下平面相距分别为25mm。
实施例2
(1)对西式火腿进行蒸煮,使其中心温度为72℃,取出并去除其包装材料得到西式火腿(圆柱形),西式火腿的孔隙率为0.38%,直径95mm,长度500mm,然后用杀菌后的两层湿纱布包裹西式火腿。
(2)将包裹两层湿纱布的西式火腿放入清洗、预冷和消毒后的装置中(塞入空心圆柱体中)。
(3)将上述样品一并放入至真空预冷机的真空箱内,将温度探头插入至西式火腿的几何中心,关闭真空预冷机真空箱门,开启真空泵,把真空泵的压强下降速率系数调节为0.21min-1,30s后启动冷凝器,同时把冷凝温度设定为-10±2℃,压强最终值不低于6.5mbar。
(4)实施例2、4、5、6中“设计装置辅助真空预冷”的操作条件与实施例1中“设计装置辅助真空预冷”相同。
(5)通过操作界面观察温度的变化,待西式火腿的温度降至4℃时,关闭真空泵,开启排气阀,待压强恢复至常压后,取出已冷却好的西式火腿。
(6)同时,分别采用风冷、真空预冷西式火腿进行对比,使西式火腿的中心温度从72℃降至4℃,记录每种方法的预冷时间和计算预冷结束后的水分损失,其中真空预冷操作条件和设计装置辅助真空预冷操作条件相同(不同的就是,设计辅助真空预冷较真空预冷而言增加了辅助装置(内含载冷剂)(图2),真空预冷的西式火腿也是放入本专利所设计的辅助装置(图2)中,但该装置内部无载冷剂。风冷采用温度为2±1℃,风速为1±0.5m/s的冷库(4000mm*3000mm*2400mm,2.5KW)进行预冷,风冷的西式火腿也是采用本专利所设计的辅助装置(图1)来隔开,但该装置内部无载冷剂。
表1不同预冷方式对西式火腿预冷时间和水分损失的结果
从表1可以获知,设计装置辅助真空预冷的降温时间为125.5min,而真空预冷、风冷的时间分别为230.5min和365.5min。同时,较真空预冷后高达8.33%的水分损失率,风冷、设计装置辅助真空预冷对西式火腿水分损失则小的多,尤其是设计装置辅助真空预冷,其预冷水分损失率仅分别为1.86%。
表2不同预冷方式对西式火腿预冷后色泽的影响
备注:L*:表示黑白,值越大则色泽越白;a*:表示红绿,+表示偏红,-表示偏绿;b*:表示黄蓝,+表示偏黄,-表示偏蓝。数字表示所呈现色泽的大小,值越大则所对应的色泽值也越大。
从表2中可以看出,设计装置辅助真空预冷与风冷的色差数据相似,而与真空预冷的色泽数据相差较大,特别是在L*、a*值。此结果表明设计装置辅助真空预冷较真空预冷而言有更理想的亮度值和红色值。
上述结果表明设计装置辅助真空预冷不仅能够获得较快的预冷速率和较低的水分损失,同时在色泽上也表现的更为理想。
实施例3
将制作后的火腿肠(孔隙率为0.86%,直径55mm,高度500mm)进行蒸煮,使其中心温度为72℃,取出并去除其包装材料,然后用杀菌后的两层湿纱布包裹西式火腿。其他操作方式如实施例1。实施例3中所设计的装置参数如下:西式火腿直径为55mm、高度500mm;空心圆柱体的直径为60mm、空心圆柱体高度为500mm;空心长方体高度为90mm、宽度为500mm、长度为540mm(放置6根西式火腿);内置小长方体槽的高度为15mm、宽度为3mm、长度为500mm;空心圆柱体彼此在空心长方体上的间距为30mm,与空心长方体上下平面相距分别为15mm。结果如下面表3和表4所示。
表3不同预冷方式对火腿肠预冷时间和水分损失的结果
不难发现,表3所呈现的结果与实施例1中的表1的结果相似,设计装置辅助真空预冷能够获得理想的预冷时间和水分损失。
表4不同预冷方式对火腿肠预冷后色泽的影响
备注:L*:表示黑白,值越大则色泽越白;a*:表示红绿,+表示偏红,-表示偏绿;b*:表示黄蓝,+表示偏黄,-表示偏蓝。数字表示所呈现色泽的大小,值越大则所对应的色泽值也越大。
设计装置辅助真空预冷在色泽上与风冷相似,更能反映出火腿肠原有的色泽,避免了色泽变白(L*值增大)和红色下降(a*值变小)。
综上所述,设计装置在辅助真空预冷西式火腿过程中扮演着非常重要的角色。利用其低温度的特性可以有效地降低西式火腿的温度和减少水分的损失,同时对色泽又不产生明显的影响,最为关键的是其能实现大规模的生产,为工业化提供了有效途径。
实施例4
实施例4和实施例1操作方法一样,预冷的西式火腿直径为95mm,长度为500mm,不同的是装置不一样,实施例4所选用的装置与实施例1中的装置不同在于空心圆柱体的直径值,实施例4中所选用的空心圆柱体直径为100mm(比西式火腿大5mm),本实施例4所选用空心圆柱体的直径为105mm(比西式火腿大10mm)和110mm(比西式火腿大15mm),其他条件一样,预冷后所获得的结果如表5所示:
表5不同装置辅助真空预冷方式对西式火腿色泽和过程参数的影响
备注:L*:表示黑白,值越大则色泽越白;a*:表示红绿,+表示偏红,-表示偏绿;b*:表示黄蓝,+表示偏黄,-表示偏蓝。数字表示所呈现色泽的大小,值越大则所对应的色泽值也越大。
表5是不同装置辅助真空预冷方式对西式火腿色泽和过程参数的影响,结果表明增加空心圆柱体的直径会增加预冷时间和水分损失率,同时导致色泽方面也会出现相应的改变,如亮度值L*值下降等。所以,控制空心圆柱体直径与西式火腿直径的差距是确保获得理想预冷时间和色泽的关键。但如果差距变得更小,则对于操作会变得很困难。上述结果表明本专利权利范围所选定的特定的空心圆柱体的直径能有效地降低了西式火腿水分损失率、预冷时间和色泽影响。
实施例5
实施例5和实施例1操作方法一样,不同的是装置不一样,实施例5所选用的装置与实施例1中的装置不同在于是否含有预留小长方体槽,实施例5中所选用的是不含小长方体槽,即一个完整的空心圆柱体直接内嵌至空心长方体中。预冷结果如表6所示。
表6不同装置辅助真空预冷方式对西式火腿色泽和过程参数的影响
备注:L*:表示黑白,值越大则色泽越白;a*:表示红绿,+表示偏红,-表示偏绿;b*:表示黄蓝,+表示偏黄,-表示偏蓝。数字表示所呈现色泽的大小,值越大则所对应的色泽值也越大。
表6针对了是否含有小长方体槽来对西式火腿进行真空预冷,结果表明,虽然不含小长方体槽能够获得更低的水分损失(1.81%),但却增加了将近34min的预冷时间。上述结果表明本专利权利范围所选定的特定的小长方体槽的添加能有效地降低了西式火腿水分损失率、预冷时间和色泽影响。
实施例6
实施例6与实施例1相似,不同的是空心圆柱体与空心圆柱体在空心长方体上的间距,研究结果如表7所示,空心圆柱体之间的间距如果小于0.5倍空心圆柱体直径(25mm),那么则会相应的延长预冷时间(对比实施例1,预冷时间大概增加了大概10min),而100mm间距与50mm间距相比则在相关指标上差距不大。相反,间距过大反而会降低生产效率和空间使用率。
表7不同装置辅助真空预冷方式对西式火腿色泽和过程参数的影响
备注:L*:表示黑白,值越大则色泽越白;a*:表示红绿,+表示偏红,-表示偏绿;b*:表示黄蓝,+表示偏黄,-表示偏蓝。数字表示所呈现色泽的大小,值越大则所对应的色泽值也越大。
当然,从质量安全的角度上不难发现,消毒、低温处理后的设计装置参与辅助真空预冷与样品仅仅存在着热传导的关系,属于纯物理手段,对样品的卫生和安全不存在任何负面影响。
上述结果表明低温装置辅助真空预冷不仅能够获得极快的预冷速率和低的水分损失,而且还能够获得较理想的色泽值,从而大大促进了真空预冷技术在西式火腿预冷方面的应用,同时该装置操作方便,可以实现大批量西式火腿同时进行真空预冷。
Claims (10)
1.一种用于辅助低温熟肉制品真空预冷的辅助装置,其特征在于:该辅助装置(12)由空心体基板(21)、容置腔(20)以及载冷剂(20)所组成,容置腔(20)内置于空心体基板(21)中,与空心体基板(21)中除去容置腔(20)的其他部分形成密封的中空区域,中空区域内填充载冷剂(20),该装置经低温处理后内置于真空预冷系统中的真空箱(1)中并与真空预冷系统协同完成蒸熟后的低温熟肉制品的预冷。
2.根据权利要求1所述的的辅助装置,其特征在于:容置腔(20)内置于空心体基板(21)中,与空心体基板(21)的上下平面平行,垂直贯穿空心体基板(21)上下平面的垂直面,且与空心体基板(21)的上平面相通,衔接处进行密封处理,与空心体基板(21)中除去容置腔(20)的其他部分形成所述的密封中空区域。
3.根据权利要求2所述的装置,其特征在于:容置腔(20)与空心体基板(21)的上平面通过空心槽(17)相通,空心槽(17)垂直贯穿空心体基板(21)的上平面和容置腔(20)的顶部。
4.根据权利要求1所述的的辅助装置,其特征在于:多个相邻的所述辅助装置(12)中间由圆柱形脚垫(11)间隔开,形成相互串联的辅助装置组(7)。
5.根据权利要求3所述的的辅助装置,其特征在于:空心体基板(21)为第一空心长方体或第一空心圆柱体或第一正方体,优选地,空心体基板(21)为第一空心长方体;容置腔(20)为第二空心圆柱体或第二空心长方体或第二正方体,优选地为第二空心圆柱体;空心槽(17)为空心小长方体槽或空心圆柱形槽或空心梯形槽或空心立方体槽,优选地为空心小长方体槽。
6.根据权利要求5所述的的辅助装置,其特征在于:第二空心圆柱体在第一空心长方体由高度和长度所组成的平面上均匀贯穿,彼此相隔的间距为第二空心圆柱体直径d的0.5倍,且与第一空心长方体下平面的间距均为空心圆柱体直径d的0.25倍。
7.根据权利要求6所述的的辅助装置,其特征在于:第一空心长方体,其长度为第二空心圆柱体个数n及其直径d的1.5倍,高度为第二空心圆柱体直径d的1.5倍,宽度与第二空心圆柱体的高度相同。
8.根据权利要求7所述的的辅助装置,其特征在于:空心小长方体槽的长度与第一空心长方体的宽度相同,空心小长方体槽的高度即第二空心圆柱体顶部距第一空心长方体上平面的距离为第二空心圆柱体直径d的0.25倍,空心小长方体槽的宽度即在第一空心长方体长度方向上的开口大小为第二空心圆柱体直径d的0.05倍。
9.根据权利要求8所述的的辅助装置,其特征在于:第二空心圆柱体的直径d比需预冷样品直径大5±1mm,高度与预冷样品的高度相同。
10.根据权利要求3所述的的辅助装置,其特征在于:空心体基板(21)、容置腔(20)、空心槽(17)所用材料均为304不锈钢,不锈钢厚度为0.4mm。
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