CN114947000B - 一种饲料用抗菌促生长复合添加剂及其制造方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种饲料用抗菌促生长复合添加剂及其制造方法和应用，该添加剂包括以下质量百分数的组分：植物精油20‑30％，植物精油为肉桂油和百里香酚；酸度调节剂35‑50％，酸度调节剂为苯甲酸；抗菌增效剂2‑10％，抗菌增效剂为单月桂酸甘油酯和丁酸甘油酯；乳化包衣剂10‑32％，乳化剂为单硬脂酸甘油酯、棕榈油、蔗糖脂肪酸酯和聚乙二醇甘油蓖麻酸酯；风味改良剂0.5‑8％，风味改良剂为薄荷油、茴香油、香兰素、纽甜和三氯蔗糖。本发明产品对常见革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌均具有较强抑菌杀菌作用，对畜禽有显著防病、促生长作用，可以有效替代养殖过程中使用的抗生素。
Description
技术领域
本发明涉及饲料技术领域，具体涉及一种饲料用抗菌促生长复合添加剂及其制造方法和应用。
背景技术
2020年饲料禁抗实锤落地，动物饲料中将不能再添加具有促生长作用的药物饲料添加剂，开发、寻找新型、绿色、安全、高效、经济的具有抑菌、杀菌功能的抗生素替代品已成大势所趋。现在用得比较广泛的替抗饲料添加剂包括：酸度调节剂、微生态制剂、酶制剂、复合精油、单宁、抗菌肽、中草药等。但如何研制一款具有类似抗生素抑菌抗炎功能，又具有较高性价比，适合饲料用的添加剂方案是目前广大饲料研究人员面临的难题。
植物精油和酸度调节剂是目前饲料市场上比较认可的，最具替代抗生素潜力的产品。其中，植物精油是一类植物体内的次级代谢物质，是世界公认安全的物质。许多研究证实，植物精油凭借自身具有抗菌消炎、抗氧化、延缓衰老等多种生物活性，已被广泛用于医疗保健、食品工业和日化产品等领域。肉桂油(主要成分为肉桂醛)、茴香油、牛至油(主要成分为百里香酚、香芹酚)、薄荷油、丁香油、桉叶油等这些精油产品具有天然、无残留、抗菌及不容易产生抗药性等特点，可以作为替代抗生素原料。肠道菌群是一个由益生菌、条件致病菌和病原菌组成的复杂微生态系统，其微生物种类超过1000种。其中益生菌主要是乳杆菌和双歧杆菌等，大肠杆菌是肠道常见的引起腹泻的致病菌。药物饲料添加剂如金霉素、喹烯酮、抗敌素、吉它霉素等就是通过杀灭肠道内致病菌，提高饲料消化吸收率，从而达到防病促生长作用。众多资料显示，根据植物精油的抑菌机理可知，植物精油对任何微生物都会起到抑制作用，但是不同活性成分的植物精油对微生物的抑制强度都不一样。据吴克刚等“8种植物精油对肠道常见微生物体外抑菌效果的研究”，八种植物精油均对肠道致病菌和益生菌具有一定的抑杀能力，其中综合抑菌效果最好的是肉桂和牛至。
酸度调节剂，例如苯甲酸、甲酸、乙酸、丁酸、乳酸、富马酸、柠檬酸等，具有抑菌防腐、改善饲料适口性、维持乳仔猪的胃肠道健康、提高饲料报酬及减少仔猪营养性拉稀等重要的生理作用。欧盟是最早在饲料中禁用抗生素的地区，现在已经有一整套无抗饲料方案，甲酸、苯甲酸被广泛用于乳仔猪、育肥猪，取代抗生素，改善肠道健康、促进生长。同时，由于苯甲酸可以在肝脏内与甘氨酸反应成马尿酸，由肾脏排出，这样可以降低尿液和尿道pH值，同时减少粪便氨臭味，提升猪群体健康水平。
然而，植物精油在使用过程中，存在很多缺点：成本高、适口性差、稳定性不好、对环境对人不友好(刺激性辛辣味、易使人过敏)。比如肉桂油(主要成份肉桂醛)极不稳定，在空气中很容易氧化成肉桂酸，并放出大量热，使饲料变色变质；同时，肉桂类物质在高浓度时具有强烈的刺激味，严重影响饲料适口性和产生致敏作用，降低采食量，影响动物生产性能。精油类物质极易在动物胃和十二指肠吸收，没法到达后肠段，少量添加没有抑菌作用，大量添加成本过高，采食量下降，没法起类抗生素作用，而且精油类物质在饲料加工贮藏过程中极易挥发，含量与效果都无法保持稳定。
苯甲酸虽然抗菌防腐作用强，但其也有不少缺点：刺激味大，适口性差，大量添加会降低饲料采食量，从而影响生产性能。国内外一些研究表明，日粮中绝大部分苯甲酸在动物消化道前端被吸收，很难象抗生素一样在消化道后段(空肠、回肠)起抑菌作用，而且在猪日粮中大量添加苯甲酸(0.5％或以上)，猪血液中苯甲酸含量快速升高，导致血糖浓度直线上升，猪只产生饱感，采食量明显下降。另外，苯甲酸每吨饲料用量需要达到5kg以上才能显示较好的效果，然而，过量使用苯甲酸会诱发动物膀胱癌，引发动物福利及环境污染问题。
因此，有必要通用科学研究，找出植物精油与酸度调节剂最佳组合，通过使用抗菌增效剂增强其抗菌作用，减少用量；通过添加风味改良剂，改善精油与酸度调节剂的不良味道，改善适口性；同时要找到一种方法，让植物精油和酸度调节剂能充分融合包埋在一起，使其在饲料加工、贮藏过程中稳定、对人和环境友好、又能在动物消化道后段充分溶解、释放，对肠道有害菌起到较好抑杀作用。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种饲料用的抗菌促生长复合添加剂及其制备方法和应用，本发明产品对常见革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌均具有较强抑菌杀菌作用，对畜禽有显著防病、促生长作用，可以有效替代养殖过程中使用的抗生素，具有较大的经济价值和社会效益。
为实现本发明的目的，本发明提供了一种饲料用抗菌促生长复合添加剂，其包括以下质量百分数的组分：植物精油20-30％，植物精油为肉桂油和百里香酚；酸度调节剂35-50％，酸度调节剂为苯甲酸；抗菌增效剂2-10％，抗菌增效剂为单月桂酸甘油酯和丁酸甘油酯；乳化包衣剂10-32％，乳化剂为单硬脂酸甘油酯、棕榈油、蔗糖脂肪酸酯和聚乙二醇甘油蓖麻酸酯；风味改良剂0.5-8％，风味改良剂为薄荷油、茴香油、香兰素、纽甜和三氯蔗糖。
优选地，相对于饲料用抗菌促生长复合添加剂的总质量为100％，植物精油中肉桂油的质量百分数为20-25％，百里香酚的质量百分数为0.5-5％。
优选地，相对于饲料用抗菌促生长复合添加剂的总质量为100％，抗菌增效剂中单月桂酸甘油酯的质量百分数为1-5％，丁酸甘油酯的质量百分数为1-5％。
优选地，相对于饲料用抗菌促生长复合添加剂的总质量为100％，乳化剂中单硬脂酸甘油酯的质量百分数为5-15％，棕榈油的质量百分数为5-10％、蔗糖脂肪酸酯的质量百分数为1-5％，聚乙二醇甘油蓖麻酸酯的质量百分数为0.5-2％。
优选地，相对于饲料用抗菌促生长复合添加剂的总质量为100％，风味改良剂中薄荷油的质量百分数为0.05-0.5％，茴香油的质量百分数为0.5-5％，香兰素的质量百分数为0.1-1％，纽甜的质量百分数为0.05-0.2％，三氯蔗糖的质量百分数为0.1-0.5％。
优选地，饲料用抗菌促生长复合添加剂是直径为0.7-1.0mm的球型微丸。
为实现本发明的目的，本发明还提供了上述饲料用抗菌促生长复合添加剂的制备方法，其包括以下步骤：
步骤一：将苯甲酸、棕榈油、单硬脂酸甘油酯、单月桂酸甘油酯、丁酸甘油酯混合，投入有加热保温的反应罐中进行熔化；
步骤二：将肉桂油、茴香油、薄荷油、百里香酚一起投入另一反应罐内，混合好后，将熔化后的步骤一所得的物料加入，混合均匀，并保温；
步骤三：往步骤二所得的混合物中加入蔗糖脂肪酸酯、聚乙二醇甘油蓖麻酸酯、纽甜、三氯蔗糖和香兰素，均质处理；
步骤四：将步骤三所得的物料送入冷却喷雾造粒，进行压力冷喷操作，3kg压力冷喷，喷成均匀颗粒，冷却后过筛，得到饲料用抗菌促生长复合添加剂。
优选地，步骤一和步骤二的保温温度为95±2℃。
优选地，步骤三中均质处理的时间为30分钟；步骤四中压力冷喷的压力为3kg。
与现有技术相比，本发明能够取得以下有益效果：
1)本发明抗菌促生长复合饲料添加剂产品具有类似抗生素的抑菌作用，1000-2000ppm就可以完全抑杀大肠杆菌、沙门氏菌和金黄色葡萄球菌；对本发明复合饲料添加剂主要成分进行稳定性能测试，结果表明，常规的饲料贮存、加工条件下极其稳定；对本发明复合饲料添加剂主成分进行胃、肠溶出度检测，发现本制造工艺能将大部分肉桂醛、百里香酚和苯甲酸通过胃，在肠道大释放出来，说明包衣材料能很好的对主成分包裹，顺利通过胃，并在肠道溶出来进行抑菌促生长。
2)本发明抗菌促生长复合饲料添加剂产品临床试验表明，在饲料生产、养殖过程中，完全可替代传统抗生素添加剂，用于畜禽改善肠道微生物群菌，调节肠道pH值，减少动物腹泻，提高生产性能。
3)本发明抗菌促生长复合饲料添加剂产品综合试验结果表明：本发明的产品精油、苯甲酸、乳化剂能起到较好的增效抗菌作用，少量使用就具有类抗生素的抗菌促生长作用；包衣脂肪和风味剂能有效提高精油稳定性，改善适合性，安全环保，从而使本发明产品经济、安全、高效，具有极高的经济效益和社会价值。
附图说明
图1是本发明替抗饲料添加剂实施例中原料精油的抑菌效果照片。
图2是本发明替抗饲料添加剂实施例中原料苯甲酸的抑菌效果照片。
图3是本发明替抗饲料添加剂实施例中原料精油与苯甲酸不同配方的抑菌效果照片。
图4是本发明替抗饲料添加剂实施例的抑菌效果照片。
图5是本发明替抗饲料添加剂实施例的外观照片。
以下结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
具体实施方式
一、产品抑菌试验
以下对本配方范围内的替抗饲料添加剂样品和各原料进行抑菌试验。
1、菌株：大肠杆菌菌株ATCC25922
2、操作步骤：
(1)培养基配制：根据所需量配制LB肉汤和营养琼脂培养基，在电子炉上煮沸后，LB肉汤冷却至室温，准确移取9ml到试管中，营养琼脂培养基分装于三角瓶中。
(2)生理盐水(0.85％)配制：称量0.85g氯化钠于100ml烧杯中，加入100ml纯净水，溶解摇匀，准确移取10ml生理盐水到试管中。
(3)将1ml刻度吸管、10ml刻度吸管、培养皿、培养基、生理盐水放入灭菌锅，121℃灭菌20min备用。
(4)含菌及待测原料的混合液制备：大肠杆菌菌株降回室温，在超净工作台用接种环挑取大肠杆菌于10ml的无菌生理盐水中，放在旋涡混合器中摇匀，使大肠杆菌量约106cfu/ml，用无菌刻度吸管移1ml到9ml无菌的LB肉汤中，加入待测原料，用混合器摇匀，制成混合液，置于37℃摇床200r/min放置0h、1h、2h、3h。
(5)用无菌刻度吸管分别移取1ml培养0h、1h、2h、3h的混合液于无菌培养皿中，倒入30ml营养琼脂培养基，摇匀，冷凝，倒置，同时做营养琼脂培养基空白及含菌液+LB肉汤的试验对照组。放入培养箱37℃，24h。
(6)观察放置了0h、1h、2h、3h及对照组的培养皿，菌落的生长情况。
3、结果：
(1)原料精油筛选：肉桂醛、香芹酚、百里香酚抑菌效果
分别以1000ppm肉桂醛、1000ppm香芹酚和1000ppm百里香酚作为待测原料，按照上述操作步骤进行抑菌试验。如图1所示，(A)为加入1000ppm肉桂醛的样品的抑菌效果，(B)为加入1000ppm香芹酚的样品的抑菌效果，(C)为加入1000ppm百里香酚的样品的抑菌效果，(D)为对照组的抑菌效果。
从图1可以看出，添加1000ppm的肉桂醛、香芹酚、百里香酚对大肠杆菌有抑制作用，但不能完全杀死大肠杆菌的生长。提高这些精油的浓度可以杀菌，但适口性不佳。此外，香芹酚和百里香酚成本过高。因此，肉桂醛、香芹酚、百里香酚单独使用抑菌效果欠佳，需要复配其他物质，才能经济高效地抑制大肠杆菌。
(2)原料酸度调节剂筛选：苯甲酸的抑菌效果
分别以4000ppm、3000ppm、2000ppm的苯甲酸作为待测原料，按照上述操作步骤进行抑菌试验。如图2所示，(A)为加入4000ppm苯甲酸的样品的抑菌效果，(B)为加入3000ppm苯甲酸的样品的抑菌效果，(C)为加入2000ppm苯甲酸的样品的抑菌效果，(D)为对照组的抑菌效果。
从图2可以看出，苯甲酸用量需达到3000ppm及以上可以开始完全抑制大肠杆菌生长。
(3)精油和酸度调节剂不同配方1000ppm对大肠杆菌抑菌作用
图3中(A)至(D)为不同精油和酸度调节剂的配方对大肠杆菌的抑菌效果。图3中(A)配方为肉桂油、茴香油、薄荷油、百里香酚和苯甲酸，相应原料的质量比为20：0.5：0.5：0.5：50；(B)配方为肉桂油、茴香油、薄荷油、百里香酚和苯甲酸，相应原料的质量比为20：3：0.2：5：45；(C)配方为肉桂油、茴香油、薄荷油、百里香酚和苯甲酸，相应原料的质量比为25：5：0.05：5：35；(D)配方为肉桂油、百里香酚和苯甲酸，相应原料的质量比为25：5：35；(E)为对照组的抑菌效果。
从图3可以看出，采用(A)和(C)配方的精油和酸度调节剂配合，对大肠杆菌具有良好的杀菌和抑菌效果。与(D)配方对比，茴香油和薄荷油具有强渗透性，可以增强其他精油产品通过细胞壁的能力，作为风味改良剂的同时能过够增效抗菌。
(4)本发明产品1000ppm对大肠杆菌、沙门氏菌和金黄色葡萄球的抑菌效果
图4(A)为上述配方产品对沙门氏菌的抑菌效果，(B)为上述配方产品对大肠杆菌的抑菌效果，(C)为上述配方产品对金黄色葡萄球菌的抑菌效果。具体地，本试验的添加剂配方为肉桂油30％，茴香油2％，薄荷油0.5％，百里香酚3％，苯甲酸40％，单月桂酸甘油酯2％、丁酸甘油酯2％、棕榈油5％，单硬脂酸甘油酯10％，蔗糖脂肪酸酯2％，聚乙二醇甘油蓖麻酸酯2％，纽甜0.2％，三氯蔗糖0.2％，香兰素0.1％。按配比将精油、酸度调节剂、乳化剂、包衣材料脂肪和风味改良剂等混合、热熔、乳化均质，再冷喷制成直径0.7-1.0mm球型微丸状的复合饲料添加剂。棕榈油、单硬脂酸甘油酯等脂肪类物质，常温下是固体，熔点在55-85℃，与油溶性的精油、苯甲酸等互溶，利用这些特性，可以把精油与苯甲酸等物料一起热熔在一起，再加入适量的乳化剂蔗糖脂肪酸酯、聚乙二醇甘油蓖麻酸酯，抗菌增效乳化剂单月桂酸甘油酯、丁酸甘油酯，经乳化均质、冷喷雾就可做成直径0.7-1.0mm球状颗粒包衣缓释型精油+酸复合饲料添加剂微丸。
从图4可以看出，本发明抗菌促生长饲料添加剂添加1000ppm，就完全可以抑制金黄色葡萄球菌，对大肠杆菌和沙门氏菌也有较好的抑制作用。说明本发明产品具有较好的增效抗菌作用。
二、溶出度检测
1、样品：本发明替抗饲料添加剂
2、溶出度检测方法：中国药典2015版0931溶出度与释放度测定法小杯法。
3、结果：
| 主成分 | 胃溶出度 | 肠溶出度 |
| 肉桂醛 | 4.62％ | 92.14％ |
| 百里香酚 | 3.58％ | 95.42％ |
| 苯甲酸 | 6.73％ | 93.25％ |
试验结果表明：由以上两组数据看出，本发明替抗饲料添加剂，主成分能被很好的包裹，大部分能通过胃，直达肠道才溶出进行抑菌作用。
三、产品稳定性检测：
测试项目：主要成份百里香酚、肉桂醛、苯甲酸在高温条件下稳定性试验(85℃和100℃，3分钟，5分钟)。
试验结果表明:本发明替抗饲料添加剂在高温条件下具有良好的稳定性。
四、临床试验实例：本发明替抗饲料添加剂在断奶乳猪日粮中的应用效果评估
试验时间：2020年10月
试验地点：山东临沂莒县百诺养殖场
将66头24日龄断奶的仔猪，依据父本、品种、体重随机分为3组，每组重复24头仔猪。试验时间14天。
对照组：饲喂基础日粮。
抗生素组：基础日粮+15％金霉素(500g/T)、50％喹烯酮(100g/T)。
本发明替抗饲料添加剂组：基础日粮+替抗饲料添加剂(1000g/T)。
试验结果如下：
| 对照组 | 抗生素组 | 替抗饲料添加剂组 | |
| 猪群头数(头) | 22 | 22 | 22 |
| 结束头数(头) | 22 | 22 | 22 |
| 起始均重(kg) | 6.32 | 6.38 | 6.37 |
| 结束均重(kg) | 9.68 | 10.35 | 10.67 |
| 日增重(g/d) | 240.0 | 283.6 | 307.1 |
| 头均采食量(g/d) | 398.5 | 403.2 | 423.5 |
| 料重比(F/G) | 1.66 | 1.42 | 1.38 |
| 腹泻率(％) | 16.4 | 5.0 | 3.2 |
试验结果表明：1)与对照组相比，替抗饲料添加剂组和抗生素组均能显著提高仔猪采食量、日增重，但替抗饲料添加剂表现更好。2)与对照组相比，抗生素组和替抗饲料添加剂组均能显著降低仔猪腹泻率，但替抗饲料添加剂组更好。因此，本发明的替抗饲料添加剂可以有效替代抗生素，减少仔猪腹泻率，并且可提高仔猪采食量和生长速度。
五、本发明替抗饲料添加剂外观
从图5可以看出，本发明饲料用抗菌促生长添加剂颜色均匀，常温下形成圆颗粒固体，微有香甜味，没有不良气味，人接触也不过敏。说明本发明抗菌促生长剂饲料添加剂完全达到了本发明的设计效果。
由上可见，本发明通过实验及临床试验研究，找出最具性价比的各种植物精油、酸度调节剂、乳化剂、脂肪包衣剂、风味改良剂等主要成分及其适当添加比例，再通过适当的加工工艺，将精油、酸度调节剂、乳化剂、风味改良剂、脂肪包衣材料等包膜融合起来，从而制成一种抑菌性强、稳定好、经济又环保的复合抗菌促生长饲料添加剂产品。具体地，本发明首先通过试验室抑菌性能测试，筛选出适合在饲料用的具有较强抑菌防腐作用植物精油——肉桂醛和百里香酚，高效抑菌防腐又能与精油互溶的酸度调节剂——苯甲酸，抗菌增效剂——单月桂酸甘油酯和丁酸甘油酯，高效乳化包衣剂——单硬脂酸甘油酯、棕榈油、蔗糖脂肪酸酯和聚乙二醇甘油蓖麻酸酯，风味改良剂——薄荷油、茴香油、香兰素、纽甜、三氯蔗糖。
最后需要强调的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种饲料用抗菌促生长复合添加剂，其特征在于包括以下质量百分数的组分：
植物精油，包括肉桂油和百里香酚；相对于饲料用抗菌促生长复合添加剂的总质量为100％，所述植物精油中肉桂油的质量百分数为20-25％，百里香酚的质量百分数为0.5-5％；
酸度调节剂35-50％；所述酸度调节剂为苯甲酸；
抗菌增效剂2-10％；所述抗菌增效剂包括单月桂酸甘油酯和丁酸甘油酯；
乳化包衣剂10-32％；所述乳化包衣剂包括单硬脂酸甘油酯、棕榈油、蔗糖脂肪酸酯和聚乙二醇甘油蓖麻酸酯；
风味改良剂0.5-8％；所述风味改良剂包括薄荷油、茴香油、香兰素、纽甜和三氯蔗糖；相对于饲料用抗菌促生长复合添加剂的总质量为100％，所述风味改良剂中薄荷油的质量百分数为0.05-0.5％，茴香油的质量百分数为0.5-5％；
所述饲料用抗菌促生长复合添加剂是包衣缓释型精油+酸复合饲料添加剂微丸。
2.根据权利要求1所述的一种饲料用抗菌促生长复合添加剂，其特征在于：
相对于饲料用抗菌促生长复合添加剂的总质量为100％，所述抗菌增效剂中单月桂酸甘油酯的质量百分数为1-5％，丁酸甘油酯的质量百分数为1-5％。
3.根据权利要求1所述的一种饲料用抗菌促生长复合添加剂，其特征在于：
相对于饲料用抗菌促生长复合添加剂的总质量为100％，所述乳化包衣剂中单硬脂酸甘油酯的质量百分数为5-15％，棕榈油的质量百分数为5-10％、蔗糖脂肪酸酯的质量百分数为1-5％，聚乙二醇甘油蓖麻酸酯的质量百分数为0.5-2％。
4.根据权利要求1所述的一种饲料用抗菌促生长复合添加剂，其特征在于：
相对于饲料用抗菌促生长复合添加剂的总质量为100％，所述香兰素的质量百分数为香兰素的质量百分数为0.1-1％，所述风味改良剂中纽甜的质量百分数为0.05-0.2％，三氯蔗糖的质量百分数为0.1-0.5％。
5.根据权利要求1至4任一项所述的一种饲料用抗菌促生长复合添加剂，其特征在于：
所述饲料用抗菌促生长复合添加剂是直径为0.7-1.0mm的球型微丸。
6.根据权利要求1至5任一项所述的一种饲料用抗菌促生长复合添加剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一：将苯甲酸、棕榈油、单硬脂酸甘油酯、单月桂酸甘油酯、丁酸甘油酯混合，投入有加热保温的反应罐中进行熔化；
步骤二：将肉桂油、茴香油、薄荷油、百里香酚一起投入另一反应罐内，混合好后，将熔化后的步骤一所得的物料加入，混合均匀，并保温；
步骤三：往步骤二所得的混合物中加入蔗糖脂肪酸酯、聚乙二醇甘油蓖麻酸酯、纽甜、三氯蔗糖和香兰素，均质处理；
步骤四：将步骤三所得的物料送入冷却喷雾造粒，进行压力冷喷操作，3kg压力冷喷，喷成均匀颗粒，冷却后过筛，得到饲料用抗菌促生长复合添加剂。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：
所述步骤一和所述步骤二的保温温度为95±2℃。
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于：
所述步骤三中所述均质处理的时间为30分钟。
9.一种饲料用抗菌促生长复合添加剂在制备饲料中的应用，其特征在于：所述饲料添加剂为权利要求1至5任一项所述的一种饲料用抗菌促生长复合添加剂或者权利要求6至8任一项所述的制备方法所制得的饲料用抗菌促生长复合添加剂；所述饲料用抗菌促生长复合添加剂在饲料中用量为1000-2000ppm。
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