CN111165633A - 低咖啡因咖啡饮料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种制备咖啡原料的方法,所述方法包括将咖啡豆或咖啡粉研磨至粒度小于70微米。
Description
技术领域
本发明涉及咖啡饮料及其制备方法,具体地,涉及一种低咖啡因咖啡饮料及其制备方法。
背景技术
咖啡是世界上三大无醇饮料之一。咖啡是用经过烘焙的咖啡豆制作出来的饮料,与可可、茶同为流行于世界的主要饮品。
咖啡树是属茜草科常绿小乔木,日常饮用的咖啡是用咖啡豆配合各种不同的烹煮器具制作出来的,而咖啡豆就是指咖啡树果实里面的果仁,再用适当的方法烘焙而成,一杯标准的咖啡品尝起来的味道不应该是苦涩的,合格的咖啡师在制作咖啡时会严谨地进行每一步操作,最后为客人呈上的咖啡在味觉上会呈现出不同程度的甜度、酸度、醇厚度或是干净度。
发明内容
本发明首次通过研磨的物理方式获得粒度小于70微米的咖啡原料。所述粒度大小的咖啡原料口感更细腻,入口无颗粒感,并且该粒度大小的咖啡原料可以用于获得低咖啡因的咖啡饮料。
具体地,本发明涉及以下方面:
1.制备咖啡原料的方法,所述方法包括将咖啡豆或咖啡粉研磨至粒度小于70微米,优选小于60微米、小于50微米、小于40微米,小于30微米,小于20微米或小于10微米。
2.根据1所述的方法,其中所述研磨是通过二步研磨进行,包括用湿法粉碎机进行第一步研磨,然后用卧式砂磨机或高压射流磨机进行第二步研磨。
3.根据2所述的方法,其中在湿法粉碎机进行的第一步研磨中,一级研磨时的输入转速为4000-5000rpm(优选4300rpm、4500rpm、4700rpm或4900rpm),输出转速为60-80rpm(优选65rpm、70rpm或75rpm),二级研磨时输出转速为5000-6500rpm(优选5300rpm、5500rpm、5800rpm、6000rpm或6300rpm),同时55-65℃水(优选60℃、65℃或70℃)的进料流量为50-300L/小时(优选100L/小时、150L/小时、200L/小时或250L/小时)。
4.根据2所述的方法,其中在卧式砂磨机进行的第二步研磨中,一级粉碎转速为4000-6000rpm(优选4500rpm、5000rpm或5500rpm),二级粉碎转速为6500-7500rpm(优选6700rpm、6900rpm、7100rpm或7200rm),研磨介质为0.5-5mm的介质球(优选0.5mm、1mm、2mm、3mm或4mm),研磨温度为50-60℃(优选51℃、52℃、53℃、54℃、55℃、56℃、57℃、58℃或59℃)。
5.根据2所述的方法,其中在高压射流磨机进行的第二步研磨中,逐渐加压,最终压力达到2.0-2.5MPa(优选2.1MPa、2.2MPa、2.3MPa或2.4MPa)。
6.根据2所述的方法,其中所述湿法粉碎机为NSI-CX7湿法粉碎机,所述卧式砂磨机为MEANS SP10-T卧式砂磨机,所述高压射流磨机为SP3037高压射流磨机。
7.咖啡原料,其是按照1-6任一项的方法制备的。
8.咖啡饮料,其包含7所述的咖啡原料,优选所述咖啡饮料是低咖啡因饮料。
9. 8所述的咖啡饮料,其还包含奶(如来自奶粉或液态奶)、糖和/或可可粉。
10.制备咖啡饮料(优选低咖啡因的咖啡饮料)的方法,包括按照上述1-6任一项所述的方法制备咖啡原料,将所述咖啡原料与奶、糖和/或可可粉混合。
国标GB/T 30767-2014中规定咖啡在一定固形物含量(咖啡固形物含量大于等于0.5g/100mL)的情况下,咖啡因含量小于等于50mg/kg(该值是咖啡因含量与咖啡固形物重量的比值)的饮料称为低咖啡因饮料。传统的低咖啡因咖啡都是采用咖啡豆经过萃取后,除去一部分咖啡因后制得。
而本发明采用无化学萃取的物理研磨方法,得到得率高的粒度小于70微米的咖啡原料,进而制得低咖啡因的咖啡饮料。
在优选的实施方案中,本发明的方法通过物理研磨方法,研磨得到粒度小于70微米的咖啡颗粒与总咖啡固体的比例达到90%(参见Dx(90)数值),而传统方法从总咖啡固形物含量中只能得到30%-40%可直接饮用的萃取物(即粒度小于70微米的咖啡颗粒)。本发明的方法通过提高固形物的含量从而保证咖啡因含量在国标范围内。传统咖啡的萃取方法是将咖啡豆粗研磨后反复用水过滤,由于咖啡豆是经过粗研磨,使得过滤时部分粗粒度的咖啡豆保留在残渣,使得过滤得到的咖啡液中咖啡的固形物含量低,进而不满足低咖啡因饮料的标准,因而需要另外去除部分咖啡因。而通过本发明的方法,由于获得的咖啡原料粒度小于70微米,无需过滤步骤,同等咖啡豆原料用量情况下,相比于传统化学萃取方法而言,相当于无形中将固形物的含量明显提高。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例,对本发明实施中的技术方案进行清楚、完整的描述,这些实施例仅用来说明本发明,并不限制本发明的保护范围。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
对于湿法粉碎机的第一步研磨中,选用NSI-CX7湿法粉碎机,启动热水(55-65℃)泵,启动一级研磨,输入转速4000-5000rpm,启动固气分离搅拌,输出转速60-80rpm;启动二级研磨,输出转速5000-7000rpm,调节进料流量50-300L/h,螺杆输送调速到1200r/min。
在卧式砂磨机进行的第二步研磨中,一级粉碎转速为4000-6000rpm(优选4500rpm、5000rpm或5500rpm),二级粉碎转速为5000-6500rpm(优选6700rpm、6900rpm、7100rpm或7200rm),研磨介质为0.5-5mm的介质球(优选0.5mm、1mm、2mm、3mm或4mm),研磨温度为50-58℃(优选51℃、52℃、53℃、54℃、55℃、56℃或57℃)。
在高压射流磨机进行的第二步研磨中,逐渐加压,最终压力达到2.0-2.5MPa(优选2.1MPa、2.2MPa、2.3MPa或2.4MPa)。
实施例1.制备咖啡原料
设置湿法粉碎机的各项参数:进料速度15KG/h,进料泵3.5L/min,螺杆进料参数为20.5KG/h,一级研磨输入转速为4000rpm,一级研磨输出转速为60rpm,二级研磨的输出转速为5000rpm,调节进咖啡豆进料流量为50L/h,螺杆输送调速到1200r/min。
将研磨到20目的咖啡豆粉分批量加入NSI-CX7湿法粉碎机的进料斗中,启动热水泵,在观察55度热水进入一级研磨腔内后,启动进料机,启动螺杆输送,启动固气分离搅拌,启动一级研磨和动二级研磨,研磨30分钟。
将湿法粉碎机研磨后的物料投入MEANS SP10-T卧式砂磨机的循环研磨器中,物料通过循环泵不断地从物料筒传送到研磨机进行研磨,然后再返回物料筒,进行循环,第一次运转时,常规选择是通常物料供量不超过设备研磨器量的85%以避免影响研磨效果,检查密封液液面,调整密封液压力,用漏斗填充物料,堆积到物料填充口,盖上物料充口的盖子,点击启动开关,开动搅拌电机(大约1-2秒)填充剩余的物料,间断启动搅拌轴,直到所有的物料到达研磨筒的顶端,同时研磨筒内充满液体,一级粉碎转速为4000rpm,二级粉碎转速为5000rpm。研磨介质采用5mm的介质球,研磨温度在50度,转速1200r/min,运转30min。研磨得到的咖啡液中咖啡的粒度平均达到70微米以下,测量数值参见下表。
记录编号: | Dx(90)(μm) | |
1 | 67.4 | |
2 | 66.3 | |
3 | 67.5 | |
4 | 66.8 | |
5 | 66.9 | |
平均值 | 66.98 | |
1x标准偏差 | 0.487 | |
1RSD(%) | 0.007 |
实施例2.制备咖啡原料
重复实施例1的步骤,其中湿法粉碎机的各项参数设置如下:
进料速度15KG/h,进料泵3.5L/min,螺杆进料参数为20.5KG/h,一级研磨输入转速为4500rpm,一级研磨输出转速为70rpm,二级研磨的输出转速为6000rpm,调节进咖啡豆进料流量为200L/h,螺杆输送调速到1200r/min,热水温度为55℃。
在卧式砂磨机进行的第二步研磨中,一级粉碎转速为4000rpm,二级粉碎转速为5000rpm,研磨介质为4mm,研磨温度为57℃。
研磨得到的咖啡液中咖啡的粒度平均达到60微米以下,测量数值参见下表。
记录编号: | Dx(90)(μm) | |
6 | 55.4 | |
7 | 54.5 | |
8 | 55.2 | |
9 | 54.9 | |
10 | 55 | |
平均值 | 55 | |
1x标准偏差 | 0.34 | |
1RSD(%) | 0.62 |
实施例3.
重复实施例1的步骤,其中湿法粉碎机的各项参数设置如下:
进料速度15KG/h,进料泵3.5L/min,螺杆进料参数为20.5KG/h,一级研磨输入转速为5000rpm,一级研磨输出转速为80rpm,二级研磨的输出转速为7000rpm,调节进咖啡豆进料流量为300L/h,螺杆输送调速到1200r/min,热水温度为60℃。
在卧式砂磨机进行的第二步研磨中,一级粉碎转速为4000rpm,二级粉碎转速为5500rpm,研磨介质为3mm,研磨温度为56℃。
研磨得到的咖啡液中咖啡的粒度平均达到50微米以下,5个样品粒度测量数值参见下表。
实施例4.制备咖啡原料
重复实施例1的步骤,其中湿法粉碎机的各项参数设置如下:
进料速度15KG/h,进料泵3.5L/min,螺杆进料参数为20.5KG/h,一级研磨输入转速为5000rpm,一级研磨输出转速为80rpm,二级研磨的输出转速为6000rpm,调节进咖啡豆进料流量为200L/h,螺杆输送调速到1200r/min,热水温度为65℃。
在卧式砂磨机进行的第二步研磨中,一级粉碎转速为5000rpm,二级粉碎转速为5500rpm,研磨介质为3mm,研磨温度为58℃。
研磨得到的咖啡液中咖啡的粒度平均达到40微米以下,5个样品粒度测量数值参见下表。
记录编号: | Dx(90)(μm) | |
16 | 35.8 | |
17 | 35.4 | |
18 | 35.7 | |
19 | 34.9 | |
20 | 35.6 | |
平均值 | 35.48 | |
1x标准偏差 | 0.36 | |
1RSD(%) | 1.00 |
实施例5.制备咖啡原料
重复实施例1的步骤,其中湿法粉碎机的各项参数设置如下:
进料速度15KG/h,进料泵3.5L/min,螺杆进料参数为20.5KG/h,一级研磨输入转速为5000rpm,一级研磨输出转速为80rpm,二级研磨的输出转速为6000rpm,调节进咖啡豆进料流量为200L/h,螺杆输送调速到1200r/min,热水温度为55℃。
将在卧式砂磨机中进行的第二步研磨替换为在高压射流磨机中进行,分别打开冷却水阀,打开送料阀,接通射流磨总开关,分别开启增压泵和高压泵,开始加压,频率逐步由低频升到高频率,最终达到2.0MPa压力。研磨到咖啡粉的粒度平均达到30微米以下。测量数值参见下表。
记录编号: | Dx(90)(μm) | |
21 | 26 | |
22 | 26.1 | |
23 | 25.8 | |
24 | 25.6 | |
25 | 25.9 | |
平均值 | 25.88 | |
1x标准偏差 | 0.19 | |
1RSD(%) | 0.74 |
实施例6.制备咖啡原料
重复实施例1的步骤,其中湿法粉碎机的各项参数设置如下:
进料速度15KG/h,进料泵3.5L/min,螺杆进料参数为20.5KG/h,一级研磨输入转速为5000rpm,一级研磨输出转速为80rpm,二级研磨的输出转速为6000rpm,调节进咖啡豆进料流量为200L/h,螺杆输送调速到1200r/min,热水温度为65℃。
在卧式砂磨机进行的第二步研磨中,一级粉碎转速为5000rpm,二级粉碎转速为6500rpm,研磨介质为0.5mm,研磨温度为60℃。
研磨得到的咖啡液中咖啡的粒度达到20微米以下,5个样品粒度测量数值参见下表。
记录编号: | Dx(90)(μm) | |
26 | 14.1 | |
27 | 13.9 | |
28 | 14 | |
29 | 14.2 | |
30 | 13.9 | |
平均值 | 14.02 | |
1x标准偏差 | 0.130 | |
1RSD(%) | 0.93 |
实施例7.制备咖啡原料
重复实施例1的步骤,其中湿法粉碎机的各项参数设置如下:
进料速度15KG/h,进料泵3.5L/min,螺杆进料参数为20.5KG/h,一级研磨输入转速为5000rpm,一级研磨输出转速为80rpm,二级研磨的输出转速为6000rpm,调节进咖啡豆进料流量为200L/h,螺杆输送调速到1200r/min,热水温度为65℃。
将在卧式砂磨机中进行的第二步研磨替换为在高压射流磨机中进行,分别打开冷却水阀,打开送料阀,接通射流磨总开关,分别开启增压泵和高压泵,开始加压,频率逐步由低频升到高频率,最终达到2.5MPa压力。研磨到咖啡粉的粒度平均达到10微米以下。测量数值参见下表。
实施例8.制备咖啡因饮料
1)取实施例1中得到的咖啡液10千克(样品编号1),向其中加入碳酸氢钠(用于调节pH值,也可以使用碳酸钠、六偏磷酸钠、磷酸氢二钠或柠檬酸钠等缓冲盐溶液),调节pH值到7.1。将奶粉(75千克)加入水,高速搅拌10-40分钟。将白糖(50千克)加入水,50-70℃下混合15-35分钟。将经pH调节的研磨咖啡液,奶粉混合液以及白糖水混合,加入适量水(加入的量可根据需要调节),并加入香精。灭菌:将以上所得混合溶液通过UHT在137℃,4-60s灭菌,或采用121℃-139℃,灭菌5-40min。然后在20-30℃下进行罐装。
表.咖啡饮料配方如下:
添加量(w/w%) | |
研磨咖啡溶液 | 1.00 |
奶粉 | 7.50 |
香精 | 0.30 |
白砂糖 | 5.00 |
碳酸氢钠 | 1.00 |
水 | 85.7 |
总计 | 100 |
咖啡因的测量方法:
称取1g(精确至0.001g)经粉碎低于30目的均匀样品于250mL锥形瓶中,加入约200mL水,沸水浴30min,不时振摇,取出流水冷却1min,加入5g氧化镁,振摇,再放入沸水浴20min,取出锥形瓶,冷却至室温,转移至250mL容量瓶中,加水定容至150ml,摇匀,静置,取上清液经微孔滤膜过滤,备用。将试样溶液注入液相色谱仪中,以保留时间定性,同时记录峰面积,根据标准曲线得到待测液中咖啡因的浓度。
按照上述方法,得到的咖啡饮料中咖啡因的含量为44mg/kg。
2)按照HUBERT,PETER 1978年公布的Verfahren zur Entcoffeinierung vonRohkaffee参考文献描述的化学萃取方法,提取越南罗伯斯塔咖啡豆,经过研磨后,将咖啡豆粉和水按照1:8的比例混合,在离心机1500转下离心30分钟,将上清液倒去,用滤纸吸干倒扣的残液,称取质量,计算沉淀占溶液的比例得到离心沉淀率达到1.6%。
而通过上述配方得到的咖啡饮料在离心机1500转下离心30分钟,离心沉淀率仅为0.7%,说明本发明的咖啡饮料悬浮性能很好,几乎尝不出残渣。
实施例9
重复实施例8的实验,仅是将实施例1的样品编号1换为下表的样品,得到的咖啡因含量以及离心沉降率见下表
咖啡因含量(mg/kg) | 离心沉降率(%) | |
实施例2的样品6 | 43 | 0.8 |
实施例3的样品11 | 41 | 0.8 |
实施例4的样品16 | 40 | 0.8 |
实施例5的样品21 | 39 | 0.7 |
实施例6的样品26 | 38.5 | 0.7 |
实施例7的样品31 | 38 | 0.6 |
比较例1
重复实施例1的步骤,其中湿法粉碎机的各项参数设置如下:
进料速度15KG/h,进料泵3.5L/min,螺杆进料参数为20.5KG/h,一级研磨输入转速为5000rpm,一级研磨输出转速为80rpm,二级研磨的输出转速为6000rpm,调节进咖啡豆进料流量为200L/h,螺杆输送调速到1200r/min,热水温度为50℃。
在卧式砂磨机进行的第二步研磨中,一级粉碎转速为3000rpm,二级粉碎转速为4000rpm,研磨介质为5mm,研磨温度为30℃。
研磨得到的咖啡液中咖啡的粒度平均达到80微米以上,5个样品粒度测量数值参见下表。
记录编号: | Dx(90)(μm) | |
36 | 86.9 | |
37 | 89.9 | |
38 | 86.2 | |
39 | 88.1 | |
40 | 90.4 | |
平均值 | 88.3 | |
1x标准偏差 | 1.83 | |
1RSD(%) | 2.07 |
比较例1的离心沉降率、以及咖啡因含量
咖啡因含量(mg/kg) | 离心沉降率(%) | |
比较例1的样品38 | 98 | 1.7 |
比较例2
重复实施例1的步骤,其中湿法粉碎机的各项参数设置如下:
设置湿法粉碎机的各项参数:进料速度15KG/h,进料泵3.5L/min,螺杆进料参数为20.5KG/h,一级研磨输入转速为3000rpm,一级研磨输出转速为50rpm,二级研磨的输出转速为3500rpm,调节进咖啡豆进料流量为40L/h,螺杆输送调速到1200r/min。
将研磨到20目的咖啡豆粉分批量加入NSI-CX7湿法粉碎机的进料斗中,启动热水泵,在观察30度热水进入一级研磨腔内后,启动进料机,启动螺杆输送,启动固气分离搅拌,启动一级研磨和动二级研磨,研磨10分钟。
将湿法粉碎机研磨后的物料投入MEANS SP10-T卧式砂磨机的循环研磨器中,物料通过循环泵不断地从物料筒传送到研磨机进行研磨,然后再返回物料筒,进行循环,第一次运转时,常规选择是通常物料供量不超过设备研磨器量的85%以避免影响研磨效果,检查密封液液面,调整密封液压力,用漏斗填充物料,堆积到物料填充口,盖上物料充口的盖子,点击启动开关,开动搅拌电机(大约1-2秒)填充剩余的物料,间断启动搅拌轴,直到所有的物料到达研磨筒的顶端,同时研磨筒内充满液体,一级粉碎转速为3000rpm,二级粉碎转速为3500rpm。研磨介质采用5mm的介质球,研磨温度在30度,转速1200r/min,运转10min。研磨得到的咖啡液中咖啡的粒度平均达到120微米以下,测量数值参见下表。
记录编号: | Dx(90)(μm) | |
41 | 130.4 | |
42 | 126.7 | |
43 | 137.3 | |
44 | 124.9 | |
45 | 135.6 | |
平均值 | 130.98 | |
1x标准偏差 | 5.41 | |
1RSD(%) | 4.13 |
比较例2的离心沉降率、以及咖啡因含量
咖啡因含量(mg/kg) | 离心沉降率(%) | |
比较例2的样品44 | 189 | 2.1 |
比较例3
重复实施例1的步骤,其中湿法粉碎机的各项参数设置如下:
设置湿法粉碎机的各项参数:进料速度15KG/h,进料泵3.5L/min,螺杆进料参数为20.5KG/h,一级研磨输入转速为5500rpm,一级研磨输出转速为85rpm,二级研磨的输出转速为8000rpm,调节进咖啡豆进料流量为350L/h,螺杆输送调速到1200r/min。
将研磨到20目的咖啡豆粉分批量加入NSI-CX7湿法粉碎机的进料斗中,启动热水泵,在观察80度热水进入一级研磨腔内后,启动进料机,启动螺杆输送,启动固气分离搅拌,启动一级研磨和动二级研磨,研磨40分钟。
将湿法粉碎机研磨后的物料投入MEANS SP10-T卧式砂磨机的循环研磨器中,物料通过循环泵不断地从物料筒传送到研磨机进行研磨,然后再返回物料筒,进行循环,第一次运转时,常规选择是通常物料供量不超过设备研磨器量的85%以避免影响研磨效果,检查密封液液面,调整密封液压力,用漏斗填充物料,堆积到物料填充口,盖上物料充口的盖子,点击启动开关,开动搅拌电机(大约1-2秒)填充剩余的物料,间断启动搅拌轴,直到所有的物料到达研磨筒的顶端,同时研磨筒内充满液体,一级粉碎转速为5500rpm,二级粉碎转速为8000rpm。研磨介质采用5mm的介质球,研磨温度在80度,转速1200r/min,运转40min。研磨得到的咖啡液中咖啡的粒度平均达到90微米以下,测量数值参见下表。
记录编号: | Dx(90)(μm) | |
46 | 90.3 | |
47 | 95.7 | |
48 | 93.5 | |
49 | 96.8 | |
50 | 94.2 | |
平均值 | 94.1 | |
1x标准偏差 | 2.48 | |
1RSD(%) | 2.64 |
比较例3的离心沉降率、以及咖啡因含量
咖啡因含量(mg/kg) | 离心沉降率(%) | |
比较例3的样品48 | 102 | 1.7 |
最后说明的是:以上实施例仅用于说明本发明的实施过程和特点,而非限制本发明的技术方案,尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,对本发明进行修改或者同等替换,而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换,均应涵盖在本发明的保护范围当中。
Claims (10)
1.制备咖啡原料的方法,所述方法包括将咖啡豆或咖啡粉研磨至粒度小于70微米,优选小于60微米、小于50微米、小于40微米,小于30微米,小于20微米或小于10微米。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述研磨是通过二步研磨进行,包括用湿法粉碎机进行第一步研磨,然后用卧式砂磨机或高压射流磨机进行第二步研磨。
3.根据权利要求2所述的方法,其中在湿法粉碎机进行的第一步研磨中,一级研磨时的输入转速为4000-5000rpm(优选4300rpm、4500rpm、4700rpm或4900rpm),输出转速为60-80rpm(优选65rpm、70rpm或75rpm),二级研磨时输出转速为5000-7000rpm(优选5500rpm、6000rpm、或6500rpm),同时55-65℃水(优选60℃、65℃或70℃)的进料流量为50-300L/小时(优选100L/小时、150L/小时、200L/小时或250L/小时)。
4.根据权利要求2所述的方法,其中在卧式砂磨机进行的第二步研磨中,一级粉碎转速为4000-6000rpm(优选4500rpm、5000rpm或5500rpm),二级粉碎转速为5000-6500rpm(优选5300rpm、5500rpm、5800rpm、6000rpm或6300rpm),研磨介质为0.5-5mm的介质球(优选0.5mm、1mm、2mm、3mm或4mm),研磨温度为50-60℃(优选51℃、52℃、53℃、54℃、55℃、56℃、57℃、58℃、59℃或60℃)。
5.根据权利要求2所述的方法,其中在高压射流磨机进行的第二步研磨中,逐渐加压,最终压力达到2.0-2.5MPa(优选2.1MPa、2.2MPa、2.3MPa或2.4MPa)。
6.根据权利要求2所述的方法,其中所述湿法粉碎机为NSI-CX7湿法粉碎机,所述卧式砂磨机为MEANS SP10-T卧式砂磨机,所述高压射流磨机为SP3037高压射流磨机。
7.咖啡原料,其是按照权利要求1-6任一项的方法制备的。
8.咖啡饮料,其包含权利要求7所述的咖啡原料,优选为低咖啡因饮料。
9.权利要求8所述的咖啡饮料,其还包含奶(如来自奶粉或液态奶)、糖和/或可可粉。
10.制备咖啡饮料(优选低咖啡因的咖啡饮料)的方法,包括按照实例1-6任一项所述的方法制备咖啡原料,将所述咖啡原料与奶、糖和/或可可粉混合。
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