DE68905163T2 - Verfahren zum sterilisieren. - Google Patents
Verfahren zum sterilisieren.Info
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Description
- Diese Erfindung betrifft allgemein Sterilisationsverfahren und vorzugsweise ein Sterilisationsverfahren für Verpackungen, unter Verwendung von Wasserstoffperoxid als Sterilans.
- Das bisherige Verfahren, Heißluft in einen Karton zu blasen, in welchem Wasserstoffperoxid versprüht war, bewirkt, daß das flüssige Wasserstoffperoxid sofort verdampft und aus dem Karton ausgetrieben wird. Der Faktor der erforderlichen Zeitdauer ist unkontrollierbar und für eine wirksame Sterilisation zu kurz.
- Es sind andere Methoden als das Erzeugen einer Wasserstoffperoxid- und Wasserdampf-Atmosphäre im Inneren des Kartons versucht worden. Solch anderes Verfahren umfaßt das Erzeugen eines Wasserstoffperoxiddampfes in einer zirkulierenden Schleife und das Anwenden dieses Dampfes auf einen offenen Karton, wobei dieser Kondensation bewirken muß, um das Wasserstoffperoxid innerhalb des Kartons zu verteilen. Das war nicht wirksam und erbrachte eine minimale Abtötungsrate.
- Verschiedene Verfahren des Tauchens und/oder Versprühens des Sterilans Wasserstoffperoxid in Verbindung mit Heizen, sind in US-A-4 169 123; US-A-4 225 556; US-A-3 566 575; US-A-4 566 251; und US-A-4 631 173 beschrieben.
- US-A-3 899 862 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen kalten Sterilisieren, aseptischen Füllen und Dosieren von Behältern, in der jeder nachfolgende Behälter mittels einer Dosiervorrichtung eine Menge eines sterilisierenden Mittels dosiert bekommt, die innnerhalb des Behälters eine für eine stattfindende Sterilisation ausreichende Zeit zurückgehalten wird, durch einen Tunnel befördert wird, in welchem eine gasförmige Umgebung unter leichtem Überdruck gehalten wird, gefüllt wird und einen sterilen Deckel hat, der unter sterilen Bedingungen innerhalb des Tunnels angebracht wird.
- Die Dosiervorrichtung dosiert entweder einen Strahl unverdünntes Sterilisationsgas, z.B. Hydrogenchlorid oder einen Mikrotropfen einer gaserzeugenden Flüssigkeit. Nach der Dosierung werden die Behälter eine gewisse Zeit lang durch ein zeitlich begrenztes Verschlußmittel geschlossen gehalten. Das kann auf verschiedene Weise durchgeführt werden. Eine Folie kann über die Behälteröffnungen ausgebreitet werden. Um die Erneuerung dieser Folie zu ermöglichen, deren möglicher Verschleiß durch die unter ihr hindurchwandernden Behälter erfolgt, wird sie von einer Zuführungswalze zu einer Aufwicklungswalze geleitet. Die Folie kann mittels steriler Luft aus einer Blasevorrichtung oder mittels eines elastischen Blocks auf die Behälteröffnungen gepreßt gehalten werden. Alternativ kann ein Endlosband beispielsweise aus undurchlässigem PVC-Schaum, der die Behälteröffnungen verschließt, mit den Behältern vorrücken. Das sterilisierende Mittel wird aus den sterilisierten Behältern durch Strahlen trockener steriler Luft aus einer Vielzahl von Düsen ausgewaschen.
- Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Hochgeschwindigkeitsverfahren zur Sterilisation zur Verfügung zu stellen, das leistungsfähig und wirksam für offenendige thermoplastisch beschichtete Pappverpackungen ist.
- Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur Sterilisation zur Verfügung zu stellen, das in Verbindung mit einer herkömmlichen Form- Füll- und Verschließungsmaschine vom Fördertakt-Typ, einem dazwischenliegenden Arbeitsvorgang des Bildens und Verschließens des einen Endes und dem Füllen und dem Arbeitsvorgang des Formens und Verschließens des anderen Endes auf der Maschine, verwendet werden kann, wie z.B. der dazwischenliegende Sterilisationsabschnitt von US-A-4 556 251.
- Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Hochgeschwindigkeitsverfahren zur Sterilisation zur Verfügung zu stellen, das einen reproduzierbaren Sporen-Reduktions-Index von wenigstens 8D mit Wasserstoffperoxid Resten unter 0,1 ppm in herkömmlichen Pappverpackungen erreicht.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Sterilisationsverfahren zur Verfügung gestellt, umfassend das Einführen eines Mittels zur Sterilisation bei Raumtemperatur in offene Enden von Behältern, deren entgegengesetzte Enden geschlossen sind, die Beförderung der Behälter entlang einem stationären Verschließungselement, wobei die offenen Enden im wesentlichen durch dasselbe verschlossen werden, während die Sterilisation stattfindet, das Spülen der Behälter mit steriler Luft und das Befördern der sterilisierten und gespülten Behälter durch Füllstationen und Stationen zum Verschließen der offenen Enden, dadurch gekennzeichnet, daß das Einführen des Sterilisationsmittels das Hineinsprühen einer Lösung von Wasserstoffperoxid umfaßt, daß die Behälter aus Pappe bestehen, daß, während das Verschließungselement im wesentlichen die Behälter verschließt, die äußere Oberfläche der Behälter heißer, steriler Luft bei einer ersten Temperatur ausgesetzt sind, und dann die äußeren Oberflächen der Behälter steriler Luft bei einer zweiten Temperatur ausgesetzt sind, die höher als Raumtemperatur, aber niedriger als die erste Temperatur ist, daß das Spülen die Trocknung der Behälter mit steriler Luft bei einer dritten Temperatur zwischen erster und zweiter Temperatur umfaßt und da sie in deren offene Enden geleitet ist, ein gewünschtes Endmaximum in Teilen pro Million an Wasserstoffperoxid darstellt und daß die sterilisierten und getrockneten Behälter auf eine Förderanlage umgeladen werden, die die Behälter durch die Füllstationen und die Stationen zum Verschließen der offenen Enden zu transportieren vermag.
- Vorzugsweise umfaßt das Sterilisationsverfahren die Schritte
- (a) des Versprühens von Luft mit einer bis zu 35%-igen Wasserstoffperoxidlösung, wodurch eine Konzentration von 300 bis 400 Teile pro Million gegeben ist, bei Raumtemperatur oder angenähert 21 ºC (70 ºF), in offenendige Pappkartons, nachdem die Kartons das typische Türmchen verlassen, auf dem deren einer Endverschluß gebildet und verschlossen wurde;
- (b) des Bewegens jedes Kartons durch einen außen befindlichen Heizabschnitt hindurch, direkt unterhalb eines stationären Verschließungselements, während Heißluft bei einer Temperatur im Bereich von 171-204 ºC (340-400 ºF) aufwärts und seitlich an den Verpackungen vorbei geblasen wird, wodurch die Innentemperatur des Wasserstoffperoxidfilms auf etwa 71 ºC (160 ºF) ansteigt;
- (c) des Beförderns der Kartons unterhalb des stationären Verschließungselements, das sich durch einen Sterilisationsabschnitt hindurch erstreckt, mit dem es in sehr naher Berührung steht und des Einwirkenlassens von Luft bei einer Temperatur im Bereich von 93-110 ºC (200-230 ºF) auf die äußeren Oberflächen der Kartons, wodurch die Innentemperatur des Wasserstoffperoxidfilms auf etwa 88 ºC (190 ºF) ansteigt;
- (d) des Beförderns der Kartons vom Verschließungselement weg in einen Trocknungsabschnitt und des Trocknens der Kartons mit steriler Luft, die in die offenen Enden der Kartons geleitet wird, bei einer Temperatur im Bereich von 93-116 ºC (200-240 ºF), wodurch die Innentemperatur des Wasserstoffperoxidfilms auf etwa 99 ºC (210 ºF) ansteigt und des Erreichens einer maximalen Konzentration des Wasserstoffperoxids von 0,05 Teilen pro Million; und
- des Umladens der sterilisierten und getrockneten Kartons von dem Trocknungsabschnitt auf eine für den Transport der Kartons durch die Füll- und Verschließungs-Stationen geeignete Förderanlage.
- Damit die Erfindung klar verständlich und leicht ausführbar ist, wird nun an Hand von Beispielen auf die angefügten Zeichnungen Bezug genommen, in denen:
- Figur 1 eine Darstellung als Blockdiagramm der ein Sterilisationsverfahren umfassenden Schritte einschließlich eines wahlweisen Zwischenschritts ist;
- Figur 2 eine schematische Darstellung der zur Durchführung des Verfahrens mit der Ausführungsform in Figur 1 verwendeten Vorrichtung ist;
- Figur 3 eine vergrößerte Querschnitts-Ansicht längs der Ebene der Linie 3-3 in Figur 2 mit Blick in Pfeilrichtung ist; und
- Figur 4 eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Vorrichtung in Figur 2 ist.
- Unter Bezugnahme auf Figur 1 ist ein Blockdiagramm dargestellt, das die folgenden fortlaufenden Schritte beschreibt:
- A. Versprühen einer etwa 35%-igen Lösung von Wasserstoffperoxid, die eine Konzentration von 300-400 Teile pro Million bei Raumtemperatur, d.h. 21 ºC (70 ºF), erzeugt, in die offenen Oberteile der Pappkartons, nachdem sie von den jeweiligen Dornen eines Form-, Füll- und Verschließungstürmchens gestreift sind, auf dem einer der Endverschlüsse der Kartons geformt und verschlossen wurde;
- B. Befördern jedes Kartons durch einen außen befindlichen Heizabschnitt hindurch, unterhalb eines stationären Verschließungselements, das in enger Berührung mit demselben steht, während Heißluft bei einer Temperatur im Bereich von 171-204 ºC (340-400 ºF) aufwärts an den Verpackungen vorbei geblasen wird, wodurch die Innentemperatur des Wasserstoffperoxidfilms auf etwa 71 ºC (160 ºF) ansteigt;
- C. Befördern der Kartons durch einen Sterilisationsabschnitt hindurch, unterhalb eines stationären Verschließungselements, das mit demselben in sehr enger Berührung steht und Einwirkenlassen von steriler Luft bei einer Temperatur im Bereich von 99-110 ºC (210-230 ºF) auf die äußeren Oberflächen der Kartons, wodurch die Innentemperatur des Wasserstoffperoxidfilms auf etwa 88 ºC (190 ºF) ansteigt;
- D. Befördern der Kartons vom Verschließungselement weg und Trocknen der Kartons mit steriler Luft, die in die offenen Enden der Kartons geleitet wird, bei einer Temperatur im Bereich von 93-116 ºC (200-240 ºF), wodurch die Innentemperatur des Wasserstoffperoxidfilms auf etwa 99 ºC (210 ºF) ansteigt und Wasserstoffperoxid auf einen Bereich von 0,01 - 0,05 Teilen pro Million absinkt; und
- E. Umladen der sterilisierten und getrockneten Kartons von dem Trocknungsabschnitt auf eine für den Transport der Kartons durch die Füll- und Verschließungs-Stationen geeignete Förderanlage.
- Wie Figur 1 weiterhin darstellt, kann der obige Schritt D in zwei Stationen mit nach innen gerichteter Luft bei 149- 160 ºC (300-320 ºF) umgewandelt werden, wodurch die Innentemperatur des Wasserstoffperoxidfilms auf etwa 93 ºC (200 ºF) ansteigt; gefolgt von eher zwei als sechs Stationen mit der nach innen gerichteten Luft bei 105-116 ºC (220-240 ºF), wodurch eine Abnahme des Wasserstoffperoxids auf eine minimale Konzentration von 0,05 Teilen pro Million erfolgt.
- Bezieht man sich jetzt auf die Vorrichtung 10, die für das oben beschriebene Verfahren, wie in Figur 2 dargestellt, verwendet wurde, wird ein Ladeabschnitt 12, ein Sprühabschnitt 14, ein außen befindlicher Heizabschnitt 16, ein Sterilisationsabschnitt 18, ein Trocknungsabschnitt 20 und ein Umladungsabschnitt 22 mit bei 23 dargestellten Beförderungsmitteln, mit einem Fördertakt von 3,2 Sekunden gezeigt. Ein Paar Sprühdüsen 24 und 26 sind vom Zentrum der Verpackungen auf wechselseitig gegenüberliegende Seiten des Zentrums abgesetzt, so daß sie beim Fortschreiten jeder Verpackung das Wasserstoffperoxid in Schritt A zweimal in jede Verpackung in dem Sprühabschnitt 14 zur optimalen inneren Oberflächenbedeckung sprühen.
- Ein Heißluftraum 28 und Entleerungseinheiten 30 sind arbeitsmäßig jeweils unter den geschlossenen und über den offenen Enden der Verpackungen verbunden, wobei Heißluft von dem Heißluftraum an den Verpackungen vorbei zu den Entleerungseinheiten für den äußeren Heizungsvorgang im Abschnitt 16 geleitet wird, wie oben in Schritt B beschrieben ist. Diese Luft wird abwechselnd in Winkeln von 5º unterhalb und 5º oberhalb der Horizontalen bei wechselnden Stellungen gelenkt, wie die Ausgänge 32 und 34 des Heißluftraums 28 in Figur 2 verdeutlichen und in Figur 3 gezeigt wird.
- Ein stationäres Verschließungselement 36 ist längsseits eines jeden äußeren Heizabschnitts 16 und des Sterilisationsabschnitts 18 angebracht, an dem sich die Kartons in sehr enger Berührung mit demselben vorbei bewegen, mit steriler Luft, wie oben in Schritt C beschrieben, die von einem Heißluftraum 38 in die Entleerungseinheiten 40 durch die Auslässe 32 und 34 des Heißluftraums zur Verfügung gestellt wird.
- Wie in Figur 3 gezeigt, kann zusätzlich zur Heißluft, die längs an den Verpackungen von deren verschlossenen zu den offenen Enden hin vorbeiströmt, Heißluft seitlich von dem Auslaß 42 an den Seiten der Verpackungen vorbei geleitet werden, besonders während der Fördertakt-Stillstandsperioden für jede der sieben Stationen des Abschnitts 16 und der acht Stationen des Abschnitts 18.
- Ein Heißluftraum 44 in dem Trocknungsabschnitt 20 dient dazu, durch eine Vielzahl von Auslässen 46a, 46b, 46c, 46d, 46e und 46f in die offenen Oberteile der Verpackungen sterile Luft gelangen zu lassen. Insbesondere sind die Auslässe verschiedenartig von den Zentren der jeweiligen Verpackungen abgesetzt, wenn sie unter den Auslässen pausieren, wie in Figur 4 gezeigt ist, wodurch sie ein wirkungsvolles Bewegungsmuster der sterilen Luft in den Verpackungen bewirken.
- Es sollte offensichtlich sein, daß die Erfindung eine leistungsfähige und wirkungsvolle Anordnung zur Sterilisation zur Verfügung stellt, die sich zur Anbringung an eine Form-, Füll- und Verschließungsmaschine, dazwischenliegende Türmchen zur Formung und Verschießung der Enden und dem Füllen und der Stationen zum Verschließen der anderen Enden derselben eignet.
- Vorzugsweise werden in dieser Anordnung die Verpackungen mit einer bis zu 35%-igen Lösung von Wasserstoffperoxid besprüht und im Takt in Heizstationen befördert, wo der Karton verschlossen wird, um eine von Wasserstoffperoxid und Wasser erzeugte Dampfatmosphäre zurückzuhalten. Heißluft wird in einer präzisen Weise an die äußeren Oberflächen der Verpackungen geleitet, um auch die inneren Oberflächentemperaturen der Verpackungen zu erhöhen. Die flüssige Wasserstoffperoxid und Wasser-Mischung wird mit dem Ansteigen der inneren Oberflächentemperatur verdampft. Das Wasser verdampft leichter bei niedrigeren Temperaturen, und da die innere Oberflächentemperatur der Verpackung beim Erhitzen steigt, wird die auf der Verpackungsoberfläche verbleibende flüssige Mischung an Wasserstoffperoxid zunehmend konzentrierter. Die Zunahme der Konzentration an Wasserstoffperoxid trägt zu einer höheren mikrobiologischen Abtötungsrate bei.
- Gleichzeitig mit dem Ansteigen des Peroxiddampfs im Innern des Kartons, steigt auch sein Partialdruck. Dadurch verbleibt das flüssige Peroxid auf den Oberflächen der Verpackung, um bei noch höheren Temperaturen zu verdampfen. Die Peroxidflüssigkeit bei höheren Temperaturen, die sich in enger Berührung mit den inneren Oberflächen der Verpackung befindet, resultiert in einer noch höheren Abtötungsrate.
- Der im Innern der Verpackunng zirkulierende Dampf, kondensiert an den kälteren Oberflächen der Verpackung. Dadurch wird ein Heizen dieser kälteren Oberflächen und eine Verbesserung des Anteils an ihrer jeweiligen Abtötungsrate bewirkt.
- Der zirkulierende Peroxiddampf im Innern des Kartonvolumens hat eine additive sterilisierende Wirkung auf diese heißen Oberflächen, auf denen die Peroxidflüssigkeit vollständig verdampft ist.
- Die sterilisierenden Faktoren (1) der Konzentration des flüssigen Peroxidsterilans, (2) der Temperatur, bei der die Sterilisation abläuft, (3) der engen Berührung des Sterilans mit der zu sterilisierenden Oberfläche und (4) der Zeit, die bei dem Sterilisationsvorgang verstrichen ist, werden alle durch diesen äußeren Heizungsvorgang kontrolliert.
- Während nur eine Ausführungsforxn der Erfindung gezeigt und beschrieben wurde, sind andere Modifikationen derselben innerhalb des Umfangs der folgenden Ansprüche möglich.
Claims (23)
1. Sterilisationsverfahren, umfassend das Einführen eines
Mittels zur Sterilisation bei Raumtemperatur in offene
Enden von Behältern, deren entgegengesetzte Enden
geschlossen sind, die Beförderung der Behälter entlang
einem stationären Verschließungselement, wodurch die
offenen Enden im wesentlichen verschlossen werden,
während die Sterilisation stattfindet, das Spülen der
Behälter mit steriler Luft und das Befördern der
sterilisierten und gespülten Behälter durch Füllstationen und
Stationen zum Verschließen der offenen Enden, dadurch
gekennzeichnet, daß das Einführen des
Sterilisationsmittels das Hineinsprühen einer Lösung von
Wasserstoffperoxid umfaßt, daß die Behälter aus Pappe bestehen, daß,
während das Verschließungselement im wesentlichen die
Behälter verschließt, die äußere Oberfläche der Behälter
heißer, steriler Luft bei einer ersten Temperatur
ausgesetzt sind, und dann die äußeren Oberflächen der
Behälter steriler Luft bei einer zweiten Temperatur
ausgesetzt sind, die höher als Raumtemperatur, aber niedriger
als die erste Temperatur ist, daß das Spülen die
Trocknung der Behälter mit steriler Luft bei einer dritten
Temperatur zwischen erster und zweiter Temperatur umfaßt
und da sie in deren offene Enden geleitet ist, ein
gewünschtes Endmaximum in Teilen pro Million an
Wasserstoffperoxid darstellt und daß die sterilisierten und
getrockneten Behälter auf eine Förderanlage umgeladen
werden, die die Behälter durch die Füllstationen und die
Stationen zum Verschließen der offenen Enden zu
transportieren vermag.
2. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Hineinsprühen auf
einer Form-, Füll- und Verschließungsmaschine,
unmittelbar nachdem die offenseitigen Behälter von deren
jeweiligem Dorn gestreift sind, auf dem deren
entgegengesetzte Enden geformt und verschlossen waren, durchgeführt
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin die Lösung von
Wasserstoffperoxid eine etwa bis 35%-ige Lösung ist, was
eine Konzentration im Bereich von 300-400 Teilen pro
Million ergibt.
4. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche,
worin die erste Temperatur im Bereich von 171-204 ºC
(340-400 ºF) liegt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, worin die Behälter eine
innere Filmtemperatur des Wasserstoffperoxids von etwa
71 ºC (160 ºF) erreichen.
6. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche,
worin die zweite Temperatur im Bereich von 93-110 ºC
(200-230 ºF) liegt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, worin die Behälter eine
innere Filmtemperatur von Wasserstoffperoxid von etwa
88 ºC (190 ºF) erreichen.
8. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche,
worin die dritte Temperatur im Bereich von 93-116 ºC
(200-240 ºF) liegt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, worin die Behälter eine
innere Filmtemperatur von Wasserstoffperoxid von etwa
99 ºC (210 ºF) erreichen.
10. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche,
worin das gewünschte Endmaximum 0,05 Teile pro Million
ist.
11. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche,
worin das Hineinsprühen über zwei Schalttakt-Stationen
abläuft.
12. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche,
worin das Einwirkenlassen heißer, steriler Luft bei der
ersten Temperatur über sieben Schalttakt-Stationen
abläuft.
13. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche,
worin das Einwirkenlassen steriler Luft bei der zweiten
Temperatur über acht Schalttakt-Stationen abläuft.
14. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche,
worin das Trocknen mit steriler Luft bei einer dritten
Temperatur über sechs Schalttakt-Stationen abläuft.
15. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 11 bis 14,
worin die Zeit für jeden Fördertakt etwa 3,2 Sekunden
beträgt.
16. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 13,
weiterhin umfassend das Trocknen der Behälter mit
steriler Luft bei einer Temperatur im Bereich von 149-160 ºC
(300-320 ºF), die in die offenen Oberseiten der Behälter
eingeleitet ist, zwischen der Einwirkung steriler Luft
bei einer zweiten Temperatur und dem Trocknen mit
steriler Luft bei einer dritten Temperatur.
17. Verfahren nach Anspruch 16, worin das Trocknen mit
steriler Luft bei einer Temperatur im Bereich von
149-160 ºC (300-329 ºF) über zwei Schalttakt-Stationen
abläuft.
18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, worin das Trocknen
mit steriler Luft bei einer dritten Temperatur über zwei
Schalttakt-Stationen abläuft.
19. Verfahren nach Anspruch 16, 17 oder 18, worin die
Behälter eine innere Filmtemperatur von Wasserstoffperoxid
von etwa 93 ºC (200 ºF) erreichen.
20. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche, worin die
sterile Luft bei der ersten Temperatur und die sterile
Luft bei der zweiten Temperatur durch einen
kontinuierlichen Strom heißer Luft aus den angrenzenden
gegenüberliegenden Enden der Behälter über deren Außenoberflächen
hinaus, zur Verfügung gestellt wird.
21. Verfahren nach Anspruch 20, worin die heiße Luft an
abwechselnden Schalttakt-Stationen während der
Einwirkung der sterilen Luft bei der zweiten Temperatur und
dem Trocknen mit steriler Luft bei der dritten
Temperatur, jeweils um 5 º von der Vertikalen abweichend, nach
der einen, bzw. anderen Richtung geleitet wird.
22. Verfahren nach Anspruch 20, weiterhin umfassend das
Blasen heißer Luft seitlich an den äußeren Oberflächen
der Behälter zwischen den Fördertakten vorbei.
23. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 20, worin
beim Trocknen mit steriler Luft bei der dritten
Temperatur, die sterile Luft in die offenen Enden der Behälter
derart geleitet ist, daß ein Wechsel zwischen
Vorauseilen und Verzögern des Behälterzentrums stattfindet, so
daß das Behälterinnere einheitlich überstrichen wird.
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1989
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