CN109867568A - 一种多肽三螯合生物包膜型控释肥及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多肽三螯合生物包膜型控释肥及其制备方法，属于缓控释肥技术领域。该肥料是由肥芯100‑150份、第一包膜层10‑15份和第二包膜层8‑10份制成。本发明的控释肥中富含多肽金属螯合物和大量有益微生物，使得肥料稳定性好，施用于土壤后大量有益微生物迅速繁殖，抑制有害细菌的生长，提高植株的抗性，同时本发明采用双包膜处理，包膜材料生物降解性能好，养分缓控释性能好，完全符合玉米的养分需求规律，可以实现一次性施肥种植，节约人力物力，对玉米增产增收效果显著。
Description
技术领域
本发明涉及一种缓控释肥，具体的说是一种多肽三螯合生物包膜型控制肥料及其制备方法。
背景技术
近年来，我国化肥用量一直在大幅度增长，但粮食总产近10年没有大幅度的增加。很明显，化肥用量增幅很大，但农作物产量却没有相应增长，养分效益持续下降，资源环境问题越来越突出，环境污染非常严重。这主要是由于长期以来施肥不当，使土壤存在着单一养分浓度过高，易在土壤、水域中产生有害物质，如硝酸盐类化合物，这些未被作物吸收的肥料养分，随水域的流动进入江河湖泊，产生水体富养化。同时随着施肥量日益增长，土壤结构中有机质比重下降，保水、供肥、通透能力变差，板结严重，造成水土流失，生态失调。目前，除少数地区外，全国绝大多数耕地土壤肥力不高，土壤有机质平均为1.8％左右，旱地仅为1％左右。因而，如何高效的利用肥料成为肥料领域亟待解决的问题。控释肥料是缓释肥料的高级形式，其可以通过各种机制预先设定肥料在作物生长季节的释放模式，使其养分释放规律与作物养分吸收基本同步，从而实现动态平衡，提高肥效利用率，避免了大量施用肥料而造成的环境污染，因而缓控释肥成为近年来肥料领域的研究热点。目前市场上也存在品种繁多的缓控释肥，但大多数缓控释肥的养分释放规律不能很好地与作物需肥规律相一致，肥料初期溶出率过高，养分释放周期过短，无法满足一次性施肥满足整个生长周期肥料需求的效果。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种多肽三螯合生物包膜型控释肥。该肥料养分释放周期长，氮素7天累积释放率为7.2％，养分释放周期达到152天。
本发明还提供了一种多肽三螯合生物包膜型控释肥的制备方法。
本发明采用以下技术方案：
一种多肽三螯合生物包膜型控释肥，它是由以下重量份的原料制成：肥芯100-150份、第一包膜层10-15份和第二包膜层8-10份；所述肥芯是由以下重量份的原料制成：尿素60-80份、磷酸二铵20-30份、硫酸钾10-20份、腐植酸40-50份、γ-聚谷氨酸1-3份；所述第一包膜层为多肽三螯合原液和淀粉按照5:1的重量比组成；
所述第二包膜层由水溶性壳聚糖、聚乙烯醇、复合微生物菌剂按照5：1～2:1的重量比组成。
所述多肽三螯合原液是采用下述方法制备得到的：将鱼类下脚料完全粉碎，然后与水等重量比混合，向混合料中再加入胰蛋白酶酶解，调节pH值在6.0-7.5，升温至42-45℃酶解20-24h，酶解完成后用纳滤膜进行纳滤得到多肽液；向多肽液中按体积比2:1的比例加入1M的金属盐溶液，调节pH在5.0～5.5，升温至60-65℃螯合反应4-6小时后所得反应物即为多肽三螯合原液。其中金属盐溶液为铁盐、锌盐或钙盐。
所述胰蛋白酶加入量为1000U/g。
所述复合微生物菌剂为枯草芽孢杆菌、巴氏梭菌活化后分别在液体种子培养基中30℃下培养10-12小时，然后按照25％的接种量转入已灭菌的大罐发酵培养基中，在35℃发酵培养20小时后，将各菌种发酵产物按照质量比1:2的比例复配后冻干制成冻干粉即得。
所述液体种子培养基为5％葡萄糖、2％酵母膏、2％淀粉、0.1％磷酸二氢钾、0.05％氯化钠和余量无菌水组成，pH为6.5；所述大罐发酵培养基为20g/L玉米淀粉、30g/L豆粕、10g/L葡萄糖、0.5g/L硫酸镁、2g/L氯化钾，pH为7.5。
一种多肽三螯合生物包膜型控释肥的制备方法，它包括以下步骤：
(1)将鱼类下脚料完全粉碎，然后与水等重量比混合，向混合料中再加入胰蛋白酶酶解，调节pH值在6.0-7.5，升温至42-45℃酶解20-24h，酶解完成后用纳滤膜进行纳滤得到多肽液；向多肽液中按体积比2:1的比例加入1M的金属盐溶液，调节pH在5.0～5.5，升温至60-65℃螯合反应4-6小时后所得反应物即为多肽三螯合原液。其中金属盐溶液为铁盐、锌盐或钙盐。将所得多肽三螯合原液与淀粉按照5:1的重量比混合制成第一层包膜液，备用；
(2)将水溶性壳聚糖完全溶解于5倍量的水中，然后将聚乙烯醇和复合微生物菌剂先后加入其中，搅拌均匀，制成第二层包膜液，备用；
(3)将尿素、磷酸二铵、硫酸钾、腐植酸、γ-聚谷氨酸按重量份称取后，全部重新粉碎，送入造粒机中造粒，得到粒径在2～3mm的肥芯颗粒；
(4)将步骤(3)所得肥芯颗粒置于包膜机中预热至55℃，将步骤(1)制备的第一层包膜液于喷雾装置中雾化并喷涂在肥芯颗粒表面，然后干燥得到一次包膜的颗粒；
(5)待一次包膜颗粒的温度降到室温后再送入包膜机中二次预热至55℃，将第二层包膜液于喷雾装置中雾化喷涂在一次包膜颗粒上，干燥后即得到本发明的控释肥料。
所述步骤(1)中胰蛋白酶加入量为1000U/g。
所述步骤(2)中复合微生物菌剂是采用下述方法制备得到的：枯草芽孢杆菌、巴氏梭菌活化后分别在液体种子培养基中30℃下培养10-12小时，然后按照25％的接种量转入已灭菌的大罐发酵培养基中，在35℃发酵培养20小时后，将各菌种发酵产物按照质量比1:2的比例复配后冻干制成冻干粉即得。
所述液体种子培养基为5％葡萄糖、2％酵母膏、2％淀粉、0.1％磷酸二氢钾、0.05％氯化钠和余量无菌水组成，pH为6.5；所述大罐发酵培养基为20g/L玉米淀粉、30g/L豆粕、10g/L葡萄糖、0.5g/L硫酸镁、2g/L氯化钾，pH为7.5。
本发明的有益效果是：本发明的多肽三螯合生物包膜控释肥中富含多肽金属螯合物和大量有益微生物，使得肥料稳定性好，施用于土壤后大量有益微生物迅速繁殖，抑制有害细菌的生长，提高植株的抗性，同时调节土壤微生物菌群，可以源源不断的向植物输送养分。同时本发明采用双包膜处理，包膜材料生物降解性能好，养分缓控释性能好，养分初期累积释放率较低，中期释放率较高，末期释放率较低，控释期达到152天，完全符合玉米全生育期对N、P、K“少-多-少”的吸收趋势，实现玉米生长期一次性施肥，对于玉米增产增收效果显著。试验表明，氮磷钾素利用率与常规施肥相比，都得到了显著的提高。
附图说明
图1为本发明肥料累积养分释放率曲线图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
实施例1
一种多肽三螯合生物包膜型控释肥，它是由以下重量份的原料制成：肥芯100份、第一包膜层10份和第二包膜层8份；所述肥芯是由以下重量份的原料制成：尿素60份、磷酸二铵20份、硫酸钾10份、腐植酸40份、γ-聚谷氨酸1份；所述第一包膜层为多肽三螯合原液和淀粉按照5:1的重量比组成；
所述第二包膜层由水溶性壳聚糖、聚乙烯醇、复合微生物菌剂按照5：1:1的重量比组成。
上述多肽三螯合生物包膜型控释肥的制备方法，它包括以下步骤：
(1)将鱼类下脚料完全粉碎，然后与水等重量比混合，向混合料中再加入以混合料总重计1000U/g的胰蛋白酶酶解，调节pH值在6.0-7.5，升温至42-45℃酶解20-24h，酶解完成后用纳滤膜进行纳滤得到多肽液；向多肽液中按体积比2:1的比例加入1M的金属盐溶液，调节pH在5.0～5.5，升温至60-65℃螯合反应4-6小时后所得反应物即为多肽三螯合原液。其中金属盐溶液为铁盐、锌盐或钙盐。将所得多肽三螯合原液与淀粉按照5:1的重量比混合制成第一层包膜液，备用；
(2)将水溶性壳聚糖完全溶解于5倍量的水中，然后将聚乙烯醇和复合微生物菌剂先后加入其中，搅拌均匀，制成第二层包膜液，备用；其中的，复合微生物菌剂是采用下述方法制备得到的：枯草芽孢杆菌、巴氏梭菌活化后分别在液体种子培养基中30℃下培养10-12小时，然后按照25％的接种量转入已灭菌的大罐发酵培养基中，在35℃发酵培养20小时后，将各菌种发酵产物按照质量比1:2的比例复配后冻干制成冻干粉即得。所述液体种子培养基为5％葡萄糖、2％酵母膏、2％淀粉、0.1％磷酸二氢钾、0.05％氯化钠和余量无菌水组成，pH为6.5；所述大罐发酵培养基为20g/L玉米淀粉、30g/L豆粕、10g/L葡萄糖、0.5g/L硫酸镁、2g/L氯化钾，pH为7.5。
(3)将尿素、磷酸二铵、硫酸钾、腐植酸、γ-聚谷氨酸按重量份称取后，全部重新粉碎，送入造粒机中造粒，得到粒径在2～3mm的肥芯颗粒。
(4)将步骤(3)所得肥芯颗粒置于包膜机中预热至55℃，将步骤(1)制备的第一层包膜液于喷雾装置中雾化并喷涂在肥芯颗粒表面，然后干燥得到一次包膜的颗粒。
(5)待一次包膜颗粒的温度降到室温后再送入包膜机中二次预热至55℃，将第二层包膜液于喷雾装置中雾化喷涂在一次包膜颗粒上，干燥后即得到本发明的控释肥料。
实施例2
一种多肽三螯合生物包膜型控释肥，它是由以下重量份的原料制成：肥芯150份、第一包膜层15份和第二包膜层10份；所述肥芯是由以下重量份的原料制成：尿素80份、磷酸二铵30份、硫酸钾20份、腐植酸50份、γ-聚谷氨酸3份；所述第一包膜层为多肽三螯合原液和淀粉按照5:1的重量比组成；
所述第二包膜层由水溶性壳聚糖、聚乙烯醇、复合微生物菌剂按照5：2：1的重量比组成。
上述多肽三螯合生物包膜型控释肥的制备方法，它包括以下步骤：
(1)将鱼类下脚料完全粉碎，然后与水等重量比混合，向混合料中再加入以混合料总重计1000U/g的胰蛋白酶酶解，调节pH值在6.0-7.5，升温至42-45℃酶解20-24h，酶解完成后用纳滤膜进行纳滤得到多肽液；向多肽液中按体积比2:1的比例加入1M的金属盐溶液，调节pH在5.0～5.5，升温至60-65℃螯合反应4-6小时后所得反应物即为多肽三螯合原液。其中金属盐溶液为铁盐、锌盐或钙盐。将所得多肽三螯合原液与淀粉按照5:1的重量比混合制成第一层包膜液，备用；(2)将水溶性壳聚糖完全溶解于5倍量的水中，然后将聚乙烯醇和复合微生物菌剂先后加入其中，搅拌均匀，制成第二层包膜液，备用；其中的，复合微生物菌剂是采用下述方法制备得到的：枯草芽孢杆菌、巴氏梭菌活化后分别在液体种子培养基中30℃下培养10-12小时，然后按照25％的接种量转入已灭菌的大罐发酵培养基中，在35℃发酵培养20小时后，将各菌种发酵产物按照质量比1:2的比例复配后冻干制成冻干粉即得。所述液体种子培养基为5％葡萄糖、2％酵母膏、2％淀粉、0.1％磷酸二氢钾、0.05％氯化钠和余量无菌水组成，pH为6.5；所述大罐发酵培养基为20g/L玉米淀粉、30g/L豆粕、10g/L葡萄糖、0.5g/L硫酸镁、2g/L氯化钾，pH为7.5。
(3)将尿素、磷酸二铵、硫酸钾、腐植酸、γ-聚谷氨酸按重量份称取后，全部重新粉碎，送入造粒机中造粒，得到粒径在2～3mm的肥芯颗粒。
(4)将步骤(3)所得肥芯颗粒置于包膜机中预热至55℃，将步骤(1)制备的第一层包膜液于喷雾装置中雾化并喷涂在肥芯颗粒表面，然后干燥得到一次包膜的颗粒。
(5)待一次包膜颗粒的温度降到室温后再送入包膜机中二次预热至55℃，将第二层包膜液于喷雾装置中雾化喷涂在一次包膜颗粒上，干燥后即得到本发明的控释肥料。
实施例3
一种多肽三螯合生物包膜型控释肥，它是由以下重量份的原料制成：肥芯130份、第一包膜层12份和第二包膜层9份；所述肥芯是由以下重量份的原料制成：尿素70份、磷酸二铵27份、硫酸钾15份、腐植酸45份、γ-聚谷氨酸2份；所述第一包膜层为多肽三螯合原液和淀粉按照5:1的重量比组成；
所述第二包膜层由水溶性壳聚糖、聚乙烯醇、复合微生物菌剂按照5：1.5：1的重量比组成。
上述多肽三螯合生物包膜型控释肥的制备方法，它包括以下步骤：
(1)将鱼类下脚料完全粉碎，然后与水等重量比混合，向混合料中再加入以混合料总重计1000U/g的胰蛋白酶酶解，调节pH值在6.0-7.5，升温至42-45℃酶解20-24h，酶解完成后用纳滤膜进行纳滤得到多肽液；向多肽液中按体积比2:1的比例加入1M的金属盐溶液，调节pH在5.0～5.5，升温至60-65℃螯合反应4-6小时后所得反应物即为多肽三螯合原液。其中金属盐溶液为铁盐、锌盐或钙盐。将所得多肽三螯合原液与淀粉按照5:1的重量比混合制成第一层包膜液，备用；
(2)将水溶性壳聚糖完全溶解于5倍量的水中，然后将聚乙烯醇和复合微生物菌剂先后加入其中，搅拌均匀，制成第二层包膜液，备用；其中的，复合微生物菌剂是采用下述方法制备得到的：枯草芽孢杆菌、巴氏梭菌活化后分别在液体种子培养基中30℃下培养10-12小时，然后按照25％的接种量转入已灭菌的大罐发酵培养基中，在35℃发酵培养20小时后，将各菌种发酵产物按照质量比1:2的比例复配后冻干制成冻干粉即得。所述液体种子培养基为5％葡萄糖、2％酵母膏、2％淀粉、0.1％磷酸二氢钾、0.05％氯化钠和余量无菌水组成，pH为6.5；所述大罐发酵培养基为20g/L玉米淀粉、30g/L豆粕、10g/L葡萄糖、0.5g/L硫酸镁、2g/L氯化钾，pH为7.5。
(3)将尿素、磷酸二铵、硫酸钾、腐植酸、γ-聚谷氨酸按重量份称取后，全部重新粉碎，送入造粒机中造粒，得到粒径在2～3mm的肥芯颗粒。
(4)将步骤(3)所得肥芯颗粒置于包膜机中预热至55℃，将步骤(1)制备的第一层包膜液于喷雾装置中雾化并喷涂在肥芯颗粒表面，然后干燥得到一次包膜的颗粒。
(5)待一次包膜颗粒的温度降到室温后再送入包膜机中二次预热至55℃，将第二层包膜液于喷雾装置中雾化喷涂在一次包膜颗粒上，干燥后即得到本发明的控释肥料。
将本发明制备的多肽三螯合生物包膜型控释肥采用水浸法试验，测试肥料的养分释放效果。具体试验方法如下：称取本发明实施例1制备的肥料50g放入100目尼龙纱网做成的小袋中，封口后，将小袋放入1000ml的塑料瓶中，加入500ml蒸馏水，加盖密封，置于25℃的生化恒温培养箱中培养，然后分别于培养的第1、3、5、7、10、14、28、42、56、84、112、140、150天取样，取样时将瓶上下颠倒三次，使瓶内的液体浓度一致，移入另一小瓶中，以备养分测定。然后，向装有肥料的小袋的瓶中再加入500ml蒸馏水，加盖密封后放入生化恒温培养箱中，重复上述步骤继续培养，本发明肥料作3次重复试验。按照HG/T 3931-2007和HG/T3997-2008的规定测定，测试结果如图1所示。从图1中可以看出，本发明的肥料7天氮素累积释放率为7.2％，钾素7天累积释放率为5.17％，磷素7天累积释放率为3.61％，即氮磷钾元素初期释放率均较低，而在40天以后养分释放加速，100天之后养分释放放缓，养分总释放期可以达到152天。养分释放特点完全符合玉米全生育期对N、P、K“少-多-少”的吸收趋势，实现玉米生长期一次性施肥，对于玉米增产增收效果显著。
此外本发明还进一步研究了肥料的具体肥效。选取山东莒县某处农耕田作为玉米种植试验田，玉米品种为裕丰303，试验田平均分为4块，其中一块作为对照组施用市售某公司生产的玉米专用复合肥料，总养分≥40％(30-5-5)，其他3块分别施用实施例1-3制备的肥料，4块试验田将肥料作为基肥一次性施入，用量相同，其他常规种植管理法均相同。具体肥效试验结果见表1。
表1肥料增产效果
| 组别 | 产量(kg/亩) | 病株率(％) | 较对照增产率(％) |
| 对照组 | 806.2 | 15.6 | -- |
| 实施例1 | 940.5 | 2.1 | 16.7 |
| 实施例2 | 976.7 | 3.2 | 21.1 |
| 实施例3 | 952.3 | 2.5 | 18.2 |
从上述表1中的数据可以看出，较对照组，本发明的控释肥对玉米增产效果明显，这是由于本发明的肥料养分缓控释性能好，养分初期累积释放率较低，中期释放率较高，末期释放率较低，控释期达到152天，完全符合玉米全生育期对N、P、K“少-多-少”的吸收趋势，一次性施肥，节约人力财力，肥料利用率提高，适宜在种植玉米时推广使用，市场应用前景极好。
Claims (9)
1.一种多肽三螯合生物包膜型控释肥，其特征在于，它是由以下重量份的原料制成：肥芯100-150份、第一包膜层10-15份和第二包膜层8-10份；所述肥芯是由以下重量份的原料制成：尿素60-80份、磷酸二铵20-30份、硫酸钾10-20份、腐植酸40-50份、γ-聚谷氨酸1-3份；所述第一包膜层为多肽三螯合原液和淀粉按照5:1的重量比组成；
所述第二包膜层由水溶性壳聚糖、聚乙烯醇、复合微生物菌剂按照5：1～2:1的重量比组成。
2.根据权利要求1所述的多肽三螯合生物包膜型控释肥，其特征在于，所述多肽三螯合原液是采用下述方法制备得到的：将鱼类下脚料完全粉碎，然后与水等重量比混合，向混合料中再加入胰蛋白酶酶解，调节pH值在6.0-7.5，升温至42-45℃酶解20-24h，酶解完成后用纳滤膜进行纳滤得到多肽液；向多肽液中按体积比2:1的比例加入1M的金属盐溶液，调节pH在5.0～5.5，升温至60-65℃螯合反应4-6小时后所得反应物即为多肽三螯合原液，其中金属盐溶液为铁盐、锌盐或钙盐。
3.根据权利要求2所述的多肽三螯合生物包膜型控释肥，其特征在于，所述胰蛋白酶加入量为1000U/g。
4.根据权利要求1所述的多肽三螯合生物包膜型控释肥，其特征在于，所述复合微生物菌剂为枯草芽孢杆菌、巴氏梭菌活化后分别在液体种子培养基中30℃下培养10-12小时，然后按照25％的接种量转入已灭菌的大罐发酵培养基中，在35℃发酵培养20小时后，将各菌种发酵产物按照质量比1:2的比例复配后冻干制成冻干粉即得。
5.根据权利要求4所述的多肽三螯合生物包膜型控释肥，其特征在于，所述液体种子培养基为5％葡萄糖、2％酵母膏、2％淀粉、0.1％磷酸二氢钾、0.05％氯化钠和余量无菌水组成，pH为6.5；所述大罐发酵培养基为20g/L玉米淀粉、30g/L豆粕、10g/L葡萄糖、0.5g/L硫酸镁、2g/L氯化钾，pH为7.5。
6.一种权利要求1所述的多肽三螯合生物包膜型控释肥的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤：
(1)将鱼类下脚料完全粉碎，然后与水等重量比混合，向混合料中再加入胰蛋白酶酶解，调节pH值在6.0-7.5，升温至42-45℃酶解20-24h，酶解完成后用纳滤膜进行纳滤得到多肽液；向多肽液中按体积比2:1的比例加入1M的金属盐溶液，调节pH在5.0～5.5，升温至60-65℃螯合反应4-6小时后所得反应物即为多肽三螯合原液，与淀粉按照5:1的重量比混合制成第一层包膜液，备用；其中金属盐溶液为铁盐、锌盐或钙盐；
(2)将水溶性壳聚糖完全溶解于5倍量的水中，然后将聚乙烯醇和复合微生物菌剂先后加入其中，搅拌均匀，制成第二层包膜液，备用；
(3)将尿素、磷酸二铵、硫酸钾、腐植酸、γ-聚谷氨酸按重量份称取后，全部重新粉碎，送入造粒机中造粒，得到粒径在2～3mm的肥芯颗粒；
(4)将步骤(3)所得肥芯颗粒置于包膜机中预热至55℃，将步骤(1)制备的第一层包膜液于喷雾装置中雾化并喷涂在肥芯颗粒表面，然后干燥得到一次包膜的颗粒；
(5)待一次包膜颗粒的温度降到室温后再送入包膜机中二次预热至55℃，将第二层包膜液于喷雾装置中雾化喷涂在一次包膜颗粒上，干燥后即得到本发明的控释肥料。
7.根据权利要求6所述的多肽三螯合生物包膜型控释肥的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中胰蛋白酶加入量为1000U/g。
8.根据权利要求6所述的多肽三螯合生物包膜型控释肥的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中复合微生物菌剂是采用下述方法制备得到的：枯草芽孢杆菌、巴氏梭菌活化后分别在液体种子培养基中30℃下培养10-12小时，然后按照25％的接种量转入已灭菌的大罐发酵培养基中，在35℃发酵培养20小时后，将各菌种发酵产物按照质量比1:2的比例复配后冻干制成冻干粉即得。
9.根据权利要求8所述的多肽三螯合生物包膜型控释肥的制备方法，其特征在于，所述液体种子培养基为5％葡萄糖、2％酵母膏、2％淀粉、0.1％磷酸二氢钾、0.05％氯化钠和余量无菌水组成，pH为6.5；所述大罐发酵培养基为20g/L玉米淀粉、30g/L豆粕、10g/L葡萄糖、0.5g/L硫酸镁、2g/L氯化钾，pH为7.5。
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| CN111995466A (zh) * | 2020-09-07 | 2020-11-27 | 嘉施利（眉山）化肥有限公司 | 一种高效螯合态液体肥料及其制备方法 |
| CN113024315A (zh) * | 2021-04-19 | 2021-06-25 | 福州大学 | 一种包膜螯合控释肥及其制备方法 |
| CN114163268A (zh) * | 2020-09-10 | 2022-03-11 | 深圳市芭田生态工程股份有限公司 | 蛋白酶多肽复合肥料及其制备方法 |
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2019
- 2019-04-22 CN CN201910323214.5A patent/CN109867568A/zh not_active Withdrawn
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|---|---|---|---|---|
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