CN115135166A - 生产肉类似物的方法以及由此制备的肉类似物 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种生产肉类似物的方法，包括以下步骤：a)将肉糊引入加热单元并将所述肉糊加热到高于蛋白质的熔点以上的温度以生产经热处理的产品，所述肉糊包含：i)除蛋粉之外的动物蛋白，ii)植物纤维和/或淀粉，和iii)蛋粉，b)通过移动经过冷却单元对所述经热处理的产品进行冷却，使得所述经热处理的产品在离开冷却单元时具有低于环境压力下的水沸点的温度，和c)将冷却的经热处理的产品分割成块。

Description

生产肉类似物的方法以及由此制备的肉类似物
本发明涉及一种生产肉类似物(meat analogue)的方法、在所述方法中使用的肉糊(meat batter)以及可通过该方法获得的肉类似物。
宠物食品长期一直由动物副产品和非动物衍生成分制成，以制备高质量食品，为宠物提供所需的营养成分，而不与人类对肉类的食品需求竞争。随着全球人口的增加，预计全球对包括肉类在内的高蛋白食品的需求将增加，因此预计对由满足宠物营养需求的肉类似物制备的宠物食品的需求将增加。
肉类似物通常通过混合、切碎和乳化生肉成分的混合物来制备，所述生肉成分为例如从肌肉组织和肉副产品中获得的牛肉、猪肉、羊肉和鸡肉。然后将这些生肉成分与各种干成分混合以制备肉糜(meat emulsion)，所述干成分为例如蔬菜副产品、淀粉、维生素、矿物质、树胶和麸质(gluten)。然后将所得的肉糜挤出成连续的厚片(slab)或片材(sheet)，进一步转移到蒸汽隧道中，在蒸汽隧道中所述厚片/片材通过暴露于热量进行烹制。然后将经烹制的厚片/片材切成块，可以任选地添加酱汁制剂等，并且将肉类似物进行包装和灭菌加工。
DE 1020176125870公开了一种用于生产肉类似物的替代方法，包括：a)将包含蛋白质的肉糊引入第一加热单元中并将肉糊加热到高于肉糊中蛋白质的变性温度但低于蛋白质的熔点的温度，以生产第一经热处理的产品，和b)将所述第一经热处理的产品转移到第二加热单元并将所述第一经热处理的产品加热到高于蛋白质的熔化温度的温度，以生产第二经热处理的产品，c)通过移动经过冷却单元对所述第二经热处理的产品进行冷却，使得所述第二经热处理的产品在离开所述冷却单元时具有低于环境压力下的水沸点的温度，和d)将冷却的第二经热处理的产品分割成块。
在该方法中，当加热到140℃以上时，来自使用新鲜肉或解冻肉的水分释放通过植物蛋白(如小麦麸质)吸附/吸收水分来抵消，并能够在冷却后形成均匀的大块。
因此，如上制备的蛋白质熔融大块需要植物蛋白粉，例如小麦麸质、玉米麸质、大豆蛋白浓缩物或其他植物蛋白分离物，以实现合适的蛋白质含量，以当熔体(melt)通过冷却装置时形成结构化的熔体，将熔体温度降至低于约105℃，以避免混合物中的水在释放到大气压时的膨胀。小麦和玉米麸质对一些食用者来说是不利的成分。当简单地去除麸质并仅加热肉时，固有水分的释放会产生肉碎屑(meat debris)，如“博洛尼亚(Bologna)”式酱汁中加热的碎肉(ground meat)。
本发明提供了一种生产质地化(textured)肉类似物的新方法，所述肉类似物基本上含有源自肉和肉副产品的蛋白质，但与本领域已知的方法相比，包含的植物蛋白含量更低。
有利地，本发明的方法能够由富含纤维和/或淀粉的肉糊制备肉类似物，以生产真正的纤维质地的肉类似物，同时能实现像非结构化(non-textured)肉制剂中非常低的蛋白质含量。与使用大量的植物蛋白(如小麦麸质)相比，可包括显著更少量的纤维、淀粉和蛋粉，从而可包括更多的肉类材料，以得到肉块。本发明的方法允许在低蛋白质含量下使用最少的纤维添加。
本发明提供了一种生产肉类似物的方法，包括以下步骤：
a)将肉糊引入加热单元并将所述肉糊加热到蛋白质的熔点以上的温度以生产经热处理的产品，所述肉糊包含
i)除蛋粉(egg powder)之外的动物蛋白，
ii)植物纤维和/或淀粉，和
iii)蛋粉，
b)通过移动经过冷却单元对经热处理的产品进行冷却，使得所述经热处理的产品在离开冷却单元时具有低于环境压力下的水沸点的温度，和
c)将冷却的经热处理的产品分割成块。
本发明还提供了一种肉糊，所述肉糊包含
-除蛋粉之外的动物蛋白，
-植物纤维和/或淀粉，和
-蛋粉。
本发明还提供了一种可通过本发明的方法获得的肉类似物。
本发明方法、肉糊和肉类似物的其他实施方案可以从从属权利要求中获得。
蛋粉、植物纤维和/或淀粉的使用提供了使用最少纤维的具有协同效应的肉糊。当仅使用植物纤维和/或淀粉时，需要显著更高量的这些成分，然而，导致低热量密度和高湿粪便产生(output)。
对于加热单元，所有导致蛋白质熔化(melting)的加热形式都将起作用。在一个实施方案中，加热单元可以包括微波加热单元、射频加热单元、超声加热单元、管式热交换器、刮面式热交换器、挤出机、双螺杆或行星螺杆挤出机或欧姆加热单元(Ohmic heatingunit)。
加热单元可以是单个加热单元或者可以是包括两个或更多个可串联布置的加热单元的加热单元。在多个加热单元的情况下，仅需将肉糊最终加热到约140℃至约170℃的温度，即高于蛋白质的熔点(melting point)的温度。关于该点，必须注意每种蛋白质(动物和植物蛋白)的变性和熔点都是特定的。因此，在实际产品中，必须处理各种蛋白质的混合物，使得能够观察到变性和熔化的温度范围。下面给出了测量所用蛋白质的熔化范围的方法。
在一个实施方案中，该方法可以包括通过将所有成分添加到混合器中来制备肉糊的附加步骤。在一个实施方案中，肉糊可以通过容积泵(positive displacement pump)输送到加热单元。
在一个实施方案中，经热处理的产品可以通过容积泵转移到冷却单元。
当在本文中使用时，术语“肉类似物(meat analogue)”是指适用于宠物或动物食品中作为肉替代品的肉替代物，其可以适当地为“大块(chunk)”。肉类似物可具有类似于熟肉的感官特性。肉类似物可以掺入宠物或人类食品中。它们特别适合包含在所有类型的湿宠物食品中，例如它们可加入糊(pates)、糕(loaves)和酱汁中的大块(chunk in sauce)形式。它们特别适合包含在“酱汁大块(chunk in sauce)”产品中，例如“大块和肉汁(chunksand gravy)”、“大块和胶状物(chunks and jelly)”或“大块和慕斯(chunk and mousse)”产品。肉类似物沿最长尺寸的长度通常在约13mm至约20mm之间。它们的营养组成可适当地为约55-65重量％、优选60-65重量％水分，约12-28重量％蛋白质、优选15-18重量％蛋白质，和8-16重量％、优选8-12重量％的脂肪，基于肉类似物的总重量计。
当在本文中使用时，术语“肉糊”是指水和源自诸如肉或肉副产品原材料的其他物质的浓稠混合物。它们不是蛋黄酱(mayonnaise)或牛奶等乳液，而是脂肪颗粒和气泡在由水、溶解的肉蛋白、细胞组分和其他成分组成的复杂相中的分散体。它们还可称为肉糜或肉浆(meat slurry)。这些术语在本领域中是很好理解的并且可以互换使用。通常，它们包含连续相，该连续相是含水介质，该含水介质含有可溶性蛋白质、可溶性肌肉组分、肌肉纤维片段、结缔组织纤维、骨骼等。肉糊/肉糜/肉浆还可包含本领域中常见的其他添加剂。肉糊可以通过已知方法获得，例如通过将获自动物骨骼肌的冷冻肉弄碎以产生肉碎片，所述肉碎片可与水、一种或多种粘合剂和任选的其他成分混合。冷冻肉经过适当的切碎、压碎和磨碎，制成肉糊/肉浆/肉糜。通常，碎肉浆通过使用包括旋转和静态元件的系统来减小尺寸，例如借助于模板上的旋转刀，最后通过具有特征直径的孔。在多种实施方案中，孔的最大直径为约0.5mm、约1mm、约2mm、约3mm、约4mm、约5mm、约6mm、约7mm、约8mm、约9mm和/或约10mm。可以将所得的更细碎肉糜适当地转移到混合器中，在该混合器中可以任选地添加水、干成分和液体成分(例如着色剂)以提供肉糊。
当在本文中使用时，术语“动物蛋白”包括任何动物来源的蛋白质(包括脊椎动物和无脊椎动物蛋白质)，例如源自哺乳动物、家禽、鱼和昆虫的蛋白质。合适的动物蛋白的实例包括源自鸡肉、火鸡、牛肉、羊肉、猪肉、鹿肉、水牛、鸭、袋鼠、贝类、甲壳类、鲑鱼、金枪鱼、白鲑(whitefish)等的那些蛋白质。它们可适当地源自肌肉、器官、腱、骨骼等。
在一个实施方案中，植物纤维选自纤维素粉末、甜菜粕粉末(sugar beet pulppowder)、含果胶的材料，例如苹果渣和柑橘纤维，以及它们的混合物。
蛋粉可以适当地为全蛋粉(full egg powder)、蛋清粉(egg white powder)、蛋黄粉(egg yolk powder)或它们的混合物。
在某些实施方案中，肉糊包含最大含量为40重量％的植物蛋白，基于肉糊的总重量计。肉糊优选包含最大含量为40重量％、35重量％、30重量％、25重量％、20重量％、15重量％、10重量％、5重量％、3重量％的植物蛋白，基于肉糊的总重量计。肉糊适当地包含小于10-20重量％的植物蛋白，基于肉糊的总重量计；小于10-15重量％，基于肉糊的总重量计；小于5-15重量％，基于肉糊的总重量计；小于5-10重量％，基于肉糊的总重量计；小于3-10％，基于肉糊的总重量计；或小于3-5重量％，基于肉糊的总重量计。植物蛋白是本领域熟知的，并且可选自豌豆蛋白、马铃薯蛋白、大豆蛋白、小麦麸质(wheat gluten)、玉米麸质(corn gluten)、油籽压饼、大豆蛋白浓缩物或植物蛋白分离物。植物蛋白优选是植物分离物，更优选豌豆分离物或马铃薯分离物，最优选豌豆分离物。
在一个实施方案中，肉糊不含麸质(gluten free)。在另一个实施方案中，肉糊不含谷物(grain free)。在又一个实施方案中，肉糊不含大豆(soy free)。肉质也可以不含麸质和谷物；不含麸质和大豆；不含谷物和大豆；或者其可不含麸质、谷物和大豆。尤其是纤维素粉、甜菜粕和全蛋粉在本领域中众所周知吸收/吸附大量的水。例如，当加热到高于140℃的温度时，甜菜粕吸收的水约为自身重量的约4倍，纤维素粉吸收的水约为自身重量的约5倍，并且全蛋粉吸收的水约为自身重量的约1.9倍。可以选择和调整这些成分的量，使得能够分别吸收/吸附在加工期间从所用的肉中释放的水，从而从冷却单元中获得均匀的连续大块。在一个实施方案中，肉糊不含植物蛋白。
在一个实施方案中，第一和第二加热单元可以适当地为本领域已知的任何加热系统，例如，它们可以适当地包括高剪切乳化器、热交换器或介电加热器。在一些实施方案中，第一和第二加热单元中的至少一个包括热交换器，优选刮面式热交换器。当在本文中使用时，术语“刮面式热交换器”是指具有加热表面的机械装置和用于通过刮擦将材料从加热表面移出的装置。合适的刮面式热交换器的实例包括管状装置，该管状装置具有围绕其外壁的加热夹套，热量通过该加热夹套传递。这种管状装置可以包括具有固定到其上的刮刀的中心转子(rotor)。当所述中心转子旋转时，刮刀从管状装置的内壁移除产品。在使用中，可以将各成分的混合物进给到管状装置的一端并推过该装置。加热以及运动通过加热的圆柱体内壁和中心转子之间的环形空间导致混合物的转变。刮面式热交换器的优点是使成分混合物不断地移动通过管道或类似的空心圆柱体，所述管道或类似的空心圆柱体被布置成将热量施加到其外表面。这可以通过将管道或圆柱体封装在可以保持在所需温度的水浴中来实现，例如，通过将管道或圆柱体封装在热介质、蒸汽室、热油或其他合适的可保持在所需温度的加热介质中来实现。还可使用外部电加热外部温度源。刮面式热交换器的内外温差使成分混合物通过间接加热方式被加热。刮面式热交换器在本领域中是众所周知的。在优选的实施方案中，第一和第二加热单元都包括热交换器，优选地它们都包括刮面式热交换器。
在一个实施方案中，第二加热单元可包括微波加热单元、射频加热单元或欧姆加热单元，其使用可以减少第一经热处理的产品在第二加热单元中的停留时间。
在另一个实施方案中，本发明的方法可以包括使用额外的加热单元，例如步骤a)之前的用于将肉糊加热到低于蛋白质变性温度的温度的加热单元，和/或在步骤a)和步骤b)之间的用于进一步将第一经热处理的产品加热到低于蛋白质熔化温度的另外的加热单元。
在另一个实施方案中，两个或更多个加热单元可以在一个工艺步骤中并行操作。在另一个实施方案中，两个或更多个加热单元也可以在一个工艺步骤中串联操作。
当肉糊进入第一加热单元时，它可适当地具有约10-35℃、优选15-25℃的温度。浆料可适当地以约800-2000kPa、优选1000-1250kPa的压力泵入单元中，并在通过单元时加热，例如通过向热夹套供应蒸汽。在一些实施方案中，肉糊在第一加热单元中被加热至约90℃至约120℃的温度；约100℃至约120℃；约90℃至约115℃；约100℃至约115℃；约90℃至约110℃；或约100℃至约110℃。在进一步的实施方案中，第一经热处理的产品在第二加热单元中被加热至约140℃至约170℃的温度；约145℃至约170℃；约150℃至约170℃；约155℃至约170℃；约160℃至约170℃；约140℃至约165℃；约145℃至约165℃；约150℃至约165℃；155℃至约165℃或约160℃至约165℃。所述糊在第一加热单元中的停留时间与在第二加热单元中的停留时间之比适当地为约3:2至约14:2，优选约3:2至约7:2，更优选约4:2至约6:2。在一些实施方案中，第一加热单元中的压力和第二加热单元中的压力超过各自局部温度下的水蒸气压力。在一些实施方案中，第一加热单元中的压力和第二加热单元中的压力基本上相等，并且优选为约800至约2000kPa；约800至约1,800kPa；约1,000至约1,800kPa；约1,000至约1,500kPa；更优选约1000kPa至约1250kPa。该压力范围允许提高能量传递效率并减少设备(例如刮面式热交换器中的刮刀)磨损。第二经热处理的产品可在约40℃至约80℃、约40℃至约70℃、约50℃至约80℃、约50℃至约70℃的温度下适当地分割成块。
本发明方法中使用的肉糊通常包含具有不同变性温度和熔化温度的蛋白质的混合物。优选地，肉糊中的基本上所有蛋白质在第一加热单元中变性。优选地，在第二加热单元中，至少50重量％、60重量％、70重量％、80重量％或90重量％的蛋白质熔化，基于肉糊中蛋白质的总量计。最优选地，基本上所有的蛋白质都熔化。在一个实施方案中，仅需要熔化足够的蛋白质以形成第二经热处理的产品的粘性连续的外相，所述第二经热处理的产品可具有未熔化的其他蛋白质、纤维、骨颗粒等。
当在本文中使用时，与蛋白质相关的术语“变性”是指变性的蛋白质已经失去了其三维结构。变性的蛋白质可具有广泛的特征，从溶解度损失到蛋白质聚集。本领域技术人员非常了解在变性的蛋白质下应理解的内容。
当在本文中使用时，蛋白质的熔点是其在所选压力下从固态变为液态的温度。
蛋白质的变性温度可以通过本领域熟知的方法测量，例如通过使用橡胶加工分析仪。作为橡胶加工分析仪，可以使用来自德国韦茨拉尔(Wetzlar)的TA Instruments的RPAElite型号的相应分析仪，测量蛋白质/水分样品的粘弹性，进行温度扫描分析，提供蛋白质熔化范围。
关于所用蛋白质的熔化范围，可以使用流变测量，其中所述熔化范围是温度范围，其中在由于蛋白质变性(展开)而粘度增加后，观察到粘度下降，表明从固体悬浮液相变成均质液相。混合物的整体流动性将决定它是否可以分层固化。在一个实施方案中，多于50％的蛋白质应在混合物中是熔融的。粘度的最小值将由所有蛋白质的液态决定。这也可以在普通流变仪中测量，所述流变仪与压敏元件(pressure cell)(安东帕流变仪(Anton PaarRheometer))内的主轴磁耦合。
蛋白质的熔点也可以通过本领域熟知的方法测量，例如通过差示扫描量热法(DSC)。
对于单个蛋白质，变性温度和熔点的相应数据也可以从科学文献中获得。
经热处理的产品适当地为在步骤(c)中随着材料冷却而形成的分层和/或排列的产品。随着熔融的材料固化，形成分层的纤维肉类似物结构。步骤(c)和/或步骤(d)任选地在约800-2000kPa的压力下进行，使得蛋白质逐渐分层固化，从而产生纤维结构。因此，在冷却步骤中，蛋白质的聚集体从液态熔体(liquid melt)变为固相。
换言之，蛋白质固化是熔融蛋白质的受控凝固。肉状纤维的形成是适当受控冷却的直接结果。如上所述，如果第一经热处理的产品已被加热到蛋白质的熔点以上，则该蛋白质(或蛋白质混合物)的至少一部分被称为是熔融的。一旦蛋白质进入熔融状态，冷却后，它们将凝固成具有类似皮革特性的强弹性物质。这种物质不容易重新熔融，也不容易机械泵送。因此，重要的是，一旦熔融，蛋白质保持运动并在冷却单元中冷却，固化材料可以从该冷却单元中连续排出。
经热处理的产品在例如140℃至约170℃下离开加热单元并在冷却单元中冷却至优选低于水沸点的温度，例如使用用水冷却的管状冷却区。此外，还可以使用矩形冷却模具设计。产品转移通过所述冷却单元，例如沿着冷表面，并且随着熔体凝固(当产品温度降至其熔点以下)，形成层状纤维结构。这发生在压力下和运动中，并且蛋白质逐渐分层固化，形成纤维结构。
当在本文中使用时，术语“分割”是指粉碎经热处理的产品的任何操作，例如切割(cutting)、撕破(ripping)、撕裂(tearing)、挤压(squeezing)、锤磨等。这可适当地使用栅格或旋转切割装置进行。分割可以在一个或多个步骤中进行，例如可以使用栅格切割器(grid cutter)进行第一次切割，然后使用旋转切割器进行第二次切割。所得的肉类似物在形状上是不规则的、随机的或基本上随机的。任选地，它们可转移到检查站进行目视检查，以促进手动或自动质量控制，例如使用数码相机和合适的图像识别软件。
还提供了一种用于生产肉类似物的设备。所述设备可包括：
i)转移装置，其用于将肉糊转移到加热单元中，例如容积泵，
ii)加热单元，其可操作以将肉糊加热到蛋白质的熔化温度以上的温度，
iii)另外的转移装置，其用于将经热处理的产品转移到冷却单元，例如容积泵，
iv)冷却单元，其位于加热单元的下游，并且可操作以将从加热单元获得的经热处理的产品冷却至当离开冷却单元时低于环境压力下的水沸点，和
v)分割单元，其位于冷却单元下游，并且适于将从冷却单元获得的冷却的经热处理的产品分割成块。
该设备还可另外包括以下一项或多项：
i)用于研磨肉的研磨机，
ii)混合器，
iii)安装在输送装置上游的乳化单元或肉糊泵，
iv)处理单元，
v)包装单元，和
vi)安装在加热单元下游的灭菌单元。
传送装置可以适当地是泵等，其允许将肉糊和经热处理的产品传送通过设备的所有步骤。如果需要，可以提供另外的传送装置，例如在第一加热单元和第二加热单元之间、在第二加热单元和冷却单元之间、或在冷却单元和分割单元之间。另外的传送装置也可以是任何类型的泵等。优选地，本发明的方法不使用和/或不包括蒸汽隧道(steam tunnel)。
加热单元、优选第一和/或第二加热单元可以适当地略微倾斜。在这样的实施方案中，经热处理的产品优选地从下方进入加热单元，使空气挤出所述单元，确保改进的热传递。
本发明的其他特征和优点在以下实施例中进行说明，这些实施例不旨在以任何方式进行限制。
实施例
制备了以下组成的肉糊，其中以下给定的量是重量百分比，基于肉糊的总重量计：
Figure BDA0003809252820000101
矿物质、维生素等加至100
将混合物以4kg/min的速率连续进料到体积为大约17L且在1,200kPa产品压力下表面积体积比为60m2/m3的第一SSHE(刮面式热交换器，scraped surface heat exchanger)单元中。第一SSHE单元连续供应温度在134-136℃之间的蒸汽，并且轴以200rpm运行。该加热单元的材料出口温度在109至111℃之间。材料立即被引导入第二SSHE单元，所述第二SSHE单元的体积为大约9.7L且在1,200kPa产品压力下表面积体积比为60m2/m3。第二SSHE单元连续供应温度在166-168℃之间的蒸汽，并且轴以300rpm运行。该加热单元的材料出口温度在158-160℃之间。两个加热单元中的停留时间分布为在第一加热单元中三分之二并且在第二加热单元中三分之一。然后将材料引导至冷却区域，通过该区域将其温度降至低于80℃。将获得的固体材料切割以生产具有内部纤维性的肉类似物。
在前文说明书以及权利要求中公开的特征可以单独地和以任何组合方式成为以不同形式实现本发明的材料。

Claims (12)

1.一种生产肉类似物的方法，所述方法包括以下步骤：
a)将肉糊引入加热单元并将所述肉糊加热到蛋白质的熔点以上的温度以生产经热处理的产品，所述肉糊包含
i)除蛋粉之外的动物蛋白，
ii)植物纤维和/或淀粉，和
iii)蛋粉，
b)通过移动经过冷却单元对经热处理的产品进行冷却，使得经热处理的产品在离开冷却单元时具有低于环境压力下的水沸点的温度，和
c)将冷却的经热处理的产品分割成块。
2.根据权利要求1所述的生产肉类似物的方法，其中，在步骤a)中，将所述肉糊引入第一加热单元，并将所述肉糊加热到高于所述肉糊中蛋白质的变性温度但低于蛋白质的熔点的温度，以生产第一经热处理的产品，然后将所述第一经热处理的产品转移到第二加热单元，并将所述第一经热处理的产品加热到高于蛋白质的熔点的温度，以生产第二经热处理的产品。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述肉糊包含：
基于肉糊的总重量计，
-75-85重量％的肉和肉副产品作为动物蛋白，
-至少7重量％的植物纤维和/或淀粉，和
-至少8重量％的蛋粉。
4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述蛋粉选自全蛋粉、蛋清粉、蛋黄粉或它们的混合物。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述植物纤维选自纤维素粉末、甜菜粕粉末、含果胶的材料或它们的混合物。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述肉糊包含基于肉糊的总重量计，最大含量为40重量％的植物蛋白。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述肉糊包含基于肉糊的总重量计，小于10-20重量％的量的植物蛋白。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述肉糊不含麸质，优选不含谷物和/或大豆。
9.根据前述权利要求2至8中任一项所述的方法，其中所述第一加热单元和所述第二加热单元中的至少一个包括刮面式热交换器，优选所述第一加热单元和第二加热单元都包括刮面式热交换器。
10.根据前述权利要求2至9中任一项所述的方法，其中所述肉糊在所述第一加热单元中加热至约90℃至约120℃的温度，并且所述第一经热处理的产品在所述第二加热单元中加热至约140℃至约170℃的温度。
11.肉糊，所述肉糊包含：
-除蛋粉之外的动物蛋白，
-植物纤维和/或淀粉，和
-蛋粉。
12.肉类似物，所述肉类似物可通过根据权利要求1至11中任一项所述的方法获得。
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