JP2015524654A - 食品材料を無菌的に添加し調製するための方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
滅菌液状食品を生産する方法及び装置が提供される。本方法は、滅菌フィルタを使用して熱感受性食品材料を無菌に滅菌するステップと、プラスチック部材を有する無菌容器に滅菌された熱感受性材料を充填するステップと、生産ラインで滅菌プロセスを使用して、非熱感受性食品材料を加熱滅菌するステップと、無菌容器のプラスチック部材と生産ラインへの流体流路との間に滅菌接続を作り出すヒートシーラを使用して、充填された無菌容器を製品ラインに接続するステップと、滅菌された熱感受性食品材料を添加弁を通して供給し、滅菌された熱感受性食品材料を滅菌された非熱感受性食品材料と混合するステップと、第２の容器に混合物を充填するステップとを含む。【選択図】図１
Description
[0001]本発明は、一般には、食品材料を調製するための方法及び装置に関する。より詳細には、本発明は、食品材料、特に無菌構成成分を要する飲料を調製するための方法及び装置に関する。
[0002]液状食品材料、特に飲料、濃縮物、スープ、クリーマ、栄養製品、調理用製品などを調製する際、無菌構成成分を供給することが知られている。かかる食品を調製する１つの方法は、全ての構成成分を共に混合し、次に構成成分に加熱処理ステップを施して合成物を滅菌するというものである。この方策に関する課題は、熱感受性構成成分の一部、例えば香味料が、加熱ステップの間に劣化することである。それに加えて、蒸気噴射による直接加熱が使用される場合、後に続く急速気化（ｆｌａｓｈｉｎｇ）ステップによって揮発性の香味料／香気が大幅に損なわれる。
[0003]熱処理を使用して滅菌された他の飲料構成成分に、液状食品材料を無菌的に添加することが知られている。液状材料を無菌的に添加することによって、熱感受性構成成分に熱処理を施さないことでその損失を減ずることができる。これによって製品の官能プロファイルを改善することができる。香味料、着色剤、ビタミン、酵素、ジュース、発酵培養物、プロバイオティクス、香気、一価及び多価不飽和脂肪酸、ポリフェノール、細菌、薬物、並びに抗酸化剤を含む、例えば飲料に使用される、様々な熱感受性食品材料がある。
[0004]従来技術では、インライン濾過を生産ラインの一部として使用して、無菌的に添加することが知られてきた。インライン濾過を生産ラインの一部として使用する一例は、テトラパック（Ｔｅｔｒａ Ｐａｋ）によって実践されているテトラアルドス（Ｔｅｔｒａ Ａｌｄｏｓｅ）システムである。生産ラインの一部としてインラインで滅菌することに関する問題は、フィルタが破損した場合、製品のバッチ全体が損害を受けることである。更に、別の構成成分、例えば香味料を流したい場合、生産ラインを停止させ洗浄しなければならない。同様に、フィルタを変える必要があるとき、これにはシステムを停止させ洗浄することを要する。
[0005]また、針注入システムを使用して無菌的に添加することが知られている。針注入システムの一例は、テトラパックによって実践されているテトラフレックスドス（Ｔｅｔｒａ Ｆｌｅｘｄｏｓｅ）である。
[0006]本発明は、液状食品材料の無菌添加のための方法及び装置を提供する。方法及び装置は非常に柔軟であって多機能である。加工ラインの異なる位置で適用することができ、従来の装置及び方法に対して多数の利点をもたらす。
[0007]本開示は、一実施形態では、食品を生産する方法を提供し、方法は、滅菌フィルタを使用して熱感受性食品材料を無菌に滅菌するステップと、滅菌された熱感受性材料をチューブを有する無菌容器に充填するステップと、無菌容器のチューブと生産ラインへの流体流路との間に滅菌接続を作り出すヒートシーラを使用して、充填された無菌容器を生産ラインに接続するステップと、生産ラインで熱滅菌プロセスを使用して、非熱感受性食品材料を加熱滅菌するステップと、滅菌された熱感受性食品材料を添加弁（ｄｏｓｉｎｇ ｖａｌｖｅ）を通して供給し、滅菌された熱感受性食品材料を滅菌された非熱感受性食品材料と混合するステップと、第２の容器に混合物を充填するステップとを含む。熱感受性食品成分及び非熱感受性食品成分は、添加弁内で混合することができる。
[0008]一実施形態では、熱感受性食品材料は、香味料、着色剤、ビタミン、酵素、ジュース、発酵培養物、プロバイオティクス、香気、一価及び多価不飽和脂肪酸、ポリフェノール、細菌、薬物、並びに抗酸化剤から成る群から選択される。
[0009]一実施形態では、方法は、１つの無菌容器を生産ラインから分離し、無菌に滅菌された別の熱感受性食品成分を収容した別の容器を生産ラインに滅菌的に接続するステップを含む。別の容器は、様々な無菌に滅菌された熱感受性成分を収容した容器の在庫から選択することができる。
[0010]滅菌接続は、流路を規定する第２のチューブ又はホースにチューブを融着することによって行うことができる。それに加えて、方法は、容器を生産ラインから滅菌的に分断し、後で使用するために容器を貯蔵するステップを含むことができる。
[0011]更なる一実施形態では、本開示は、液状材料を飲料又は濃飲料に無菌的に添加する方法を提供し、方法は、生産ラインで熱滅菌プロセスを使用して、第１の食品材料を加熱滅菌するステップと、生産ラインの一部としては行われないプロセスにおいて、滅菌フィルタを使用して第２の食品材料を無菌に滅菌するステップと、チューブを有する無菌バッグに滅菌された第２の食品材料を充填するステップと、無菌バッグのチューブと添加弁への流路との間に滅菌接続を作り出すヒートシーラを使用して、充填された無菌バッグを添加弁と流体連通している流路に接続するステップと、滅菌された第２の食品材料を添加弁を通して供給するステップと、滅菌された第１の食品材料を滅菌された第２の食品材料と混合するステップと、第１及び第２の食品材料の滅菌された混合物を容器に充填するステップとを含む。
[0012]更なる一実施形態では、本開示は、飲料を調製するための装置を提供し、装置は、無菌的に充填されたバッグのプラスチックチューブに滅菌的に接続することができ、添加弁の上流に位置するプラスチック部材を含む、生産ラインを備える。加熱滅菌された食品材料が中を通って滅菌的に流れることができるように設計された、材料供給経路が設けられる。また、添加弁は、プラスチック部材を通って流れる材料を加熱滅菌された食品材料に注入するように設計される。
[0013]本発明の１つの利点は、液状食品材料に無菌的に添加する改善された方法を提供することである。
[0014]本発明の別の利点は、無菌構成成分を含む食用飲料を調製するための改善された装置を提供することである。
[0015]更に、本発明の１つの利点は、無菌構成成分を含む食用飲料を調製するための、高い柔軟性と多数の機能を有する方法及び装置を提供することである。
[0016]本発明の更に別の利点は、少量の無菌材料を正確に添加することである。
[0017]更に、本発明の１つの利点は、熱感受性材料を保存し、より優れた品質の製品を提供することである。
[0018]本発明の追加の利点は、安全で一貫した無菌操作を提供すると共に、簡単に洗浄することができる方法及び装置を提供することである。
[0019]本発明の別の利点は、バッグ添加方法が滅菌した成分で始まり、濾過方法によって滅菌していない成分が滅菌した成分に変換されるので、滅菌していない成分又は滅菌した成分と共に使用できることである。
[0020]更なる特徴及び利点が本明細書に記載され、以下の詳細な説明及び図面から明白となるであろう。
[0025]本開示は、無菌構成成分を含む食品材料を調製するための装置及び方法を提供する。本明細書で使用するとき、「食品材料」という用語は、例えばジュースなどの飲料を含む。本開示の一実施形態によれば、無菌添加は、熱感受性構成成分が損なわれることを防ぐために使用される。本発明の一実施形態に従って使用することができる熱感受性食品材料としては、特に、香味料、着色剤、ビタミン、酵素、ジュース、発酵培養物、プロバイオティクス、香気、一価及び多価不飽和脂肪酸、ポリフェノール、細菌、薬物、並びに抗酸化剤が挙げられる。この目的のため、熱感受性構成成分は、他の液状食品材料の熱処理後にそれらの材料に無菌的に添加される。一般的に、加熱処理済み材料は熱感受性が低い構成成分であるので、材料が損なわれたり、又は材料の官能プロファイルを劣化させたりすることなく、それらを滅菌するために加熱することができる。
[0026]本開示によれば、より柔軟性が高く多機能のシステムをもたらす方法及び装置が提供される。少量の添加レベルであっても、正確な無菌添加を行うことができる。無菌操作は安全で一貫しており、また、装置の設計により、デバイスは簡単に洗浄される。結果の製品は官能プロファイルがより良好であるので、より高品質の最終製品が得られる。
[0027]一実施形態では、一般に、本発明のプロセスは次の通りである。熱感受性食品材料は、滅菌フィルタをオフラインで使用して滅菌される。熱感受性材料は、滅菌された後、封止されるバッグなどの無菌容器に充填される。次に、これらのバッグは後で使用するまで貯蔵することができる。結果の製品を作り出すために、無菌バッグは次に、最終飲料製品を作り出すための生産ラインに連結される。具体的には、バッグは、後述する無菌シール技術を使用して、添加弁の上流に連結される。その結果、バッグ内の材料を食品の他の構成成分に、例えば非熱感受性構成成分に添加し、次に容器に充填することができる。
[0028]次に図１〜３を参照して、本開示の一実施形態による製品を生産するためのプロセスについて説明する。図面に、例えば図１に示されるように、熱感受性材料は、最終製品を製造するプロセス３０とは別個にそこから離れて、プロセス１０においてオフラインで滅菌される。図示される実施形態では、成分は濾過システムを使用して滅菌される。図２は、熱感受性材料を滅菌するためのプロセス１００を概略的に示す。簡潔さと便宜のため、以下、図１及び２の両方を同時に参照する場合がある。
[0029]図１及び２を参照すると、任意の成分を濾過システム１０及び１００に流すのに先立って、システムが加熱され、滅菌され、次に冷却される。システム１０及び１００内の無菌状態を維持するため、蒸気バリア及び正圧がライン内で使用される。一旦システム１０及び１００の滅菌が完了すると、成分１１２が成分タンク１４及び１１４に充填される。上述したように、これらの成分１１２は一般的に、熱感受性食品材料、例えば香味料である。便宜のため、出願人らは、以下の説明において、具体的な熱感受性成分を香味料と呼ぶ。しかし、これは例示であって限定的なものではないことに留意されたい。したがって、「香味料」という語句が使用されるときは常に、任意の熱感受性成分であり得ることを理解されたい。
[0030]滅菌される香味料１１２は成分タンク１４及び１１４に入れられる。次に、香味料は、プレフィルタ１８及び１１８を通して、ポンプ１６及び１１６を使用して給送される。プレフィルタ１８及び１１８の目的は大きい汚染物質を除去することである。この目的のため、プレフィルタ１８及び１１８は、好ましくは０．５ミクロン以上の孔径を有し、一実施形態では、プレフィルタは０．６ミクロンの孔径を有する。しかし、プレフィルタ１８及び１１８をシステム１０及び１１０に使用することは、必須ではないことに留意されたい。プレフィルタは滅菌フィルタの寿命を延ばすことができる。
[0031]プレフィルタ１８及び１１８から、次に香味料が、滅菌フィルタ２０及び１２０及び１２２を通して給送される。様々な滅菌フィルタが当該分野において知られている。材料を無菌に滅菌するために、フィルタは０．５ミクロン以下の孔径を有する。滅菌フィルタ２０及び１２０及び１２２は、好ましくは０．２ミクロン以下の孔径を有する。かかる滅菌フィルタの例としては、ポール（Ｐａｌｌ）及びミリポア（Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ）によって市販されているフィルタが挙げられる。使用することができる具体的なフィルタはＵｌｔｉｐｏｒ Ｎ６６である。滅菌フィルタ２０及び１２０及び１２２は、香味料がそこを通って濾過される際に香味料を滅菌する。図示される実施形態では、２つの滅菌フィルタ１２０及び１２２が利用されている。しかし、必須なのは１つの滅菌フィルタのみである。第２のフィルタ１２２は、第１のフィルタ１２０が破損した場合の予備として作用する。
[0032]「インライン」濾過システム１０及び１００が提供されるが、この濾過は、最終製品のための生産ラインからはオフラインである。それ故、この濾過及び滅菌プロセス１０及び１００の間のいかなる問題も、生産ライン３０及び１３０に悪影響を及ぼさない。したがって、ラインが故障したか又はフィルタに漏れが生じた場合であっても、生産ライン３０及び１３０を停止させる必要はない。
[0033]一旦香味料が滅菌フィルタ２０及び１２０に通すことによって滅菌されると、次に、容器１２６に無菌的に添加される。任意の無菌充填弁２４及び１２４を利用して容器１２６を充填することができる。一実施形態では、Ｒａｙｐａｋ充填弁が使用される。
[0034]上述したように、一実施形態では、香味料が容器１２６に添加される。一実施形態では、容器１２６はバッグである。香味料の無菌性を維持することができる任意のバッグ１２６を、香味料を貯蔵するのに利用することができる。
[0035]図４を参照すると、容器１２６、例えばバッグの一実施形態が示される。バッグ１２６は、香味料が容器１２６の内部を充填することを可能にする充填ノズル１２７を含む。一旦容器１２６が充填されると、充填ノズルは封止される。容器１２６はそこから延在するチューブ１２９を含み、それによって、後述するような生産ライン３０及び１３０に連結することができる。容器２６及び１２６並びに充填ノズル１２７の正確な仕組み及び構造は、変わる場合があることに留意されたい。必須なのは、容器が滅菌性を維持し、後述するように生産ライン３０及び１３０に連結できるという点である。
[0036]容器１２６は、充填された後、封止され、生産ライン３０及び１３０ですぐに使用するか、又は適切な条件下で貯蔵することができる。例えば、容器１２６は、周囲条件で貯蔵し、依然として滅菌性を維持することができる。
[0037]以下で分かるように、本開示の利点の１つは、香味料若しくは他の熱感受性成分を、必要に応じて生産ライン３０及び１３０で使用し、又は交換することができるという点で、多用性を提供することである。したがって、本開示の方法及び装置は高い柔軟性を有し、ダウンタイムをほぼ伴わずに生産ライン内で様々な製品を作ることを可能にする。
[0038]図３を参照すると、香味料を使用することが望ましいとき、無菌バッグ１２６は生産ライン１３０に融着される。この目的のため、バッグ１２６上のチューブ１２９は、生産ライン１３０の対応するプラスチック部材１３４に融着される。一実施形態では、生産ライン１３０のチューブ１３４は、可撓性のホース又はチューブによって規定される。可撓性のホース又はチューブは、一端１３８ではライン１４２の出口１４０に、第２の端部１３９ではライン１４４の入口１４３に固定される。この目的のため、好ましくは、ホースは、クランプ又は他の装置を使用して生産ライン上の取付け具に連結される。ホース又はチューブ１３４の可撓性の構造により、生産ラインが滅菌されたときにホース１３４の内部が滅菌されることが可能になる。
[0039]容器１２６のチューブ１２９は、２つのプラスチックチューブ間に滅菌接続を作り出すことができるデバイス１４６を使用して、可撓性チューブ１３４に融着される。滅菌されていない環境での滅菌接続を可能にする、任意の装置を利用することができる。熱可塑性配管における滅菌接続及び分断を可能にするデバイスの１つは、ザルトリウス（Ｓａｒｔｏｒｉｕｓ）から入手可能なバイオウェルダー（Ｂｉｏｗｅｌｄｅｒ）３０である。バイオウェルダーは、滅菌性を維持しながら接続を行うために、バイオ医薬品製造プロセスで利用される。バイオウェルダーは、滅菌融着動作で熱可塑性配管を接続するための完全自動デバイスである。任意の配管を利用することができるが、好ましくは、１／４〜３／４インチ（０．６４〜１．９１ｃｍ）の外径を有する配管を利用することができる。
[0040]生産ライン１３０と、具体的には可撓性ホース１３４及び無菌バッグ１２６との間に滅菌接続を作り出すことによって、生産プロセスの柔軟性がより大きくなる。上述したように、生産設備は、無菌バッグ１２６の在庫を有することができ、生産ライン１３０を完全に停止し、洗浄し、再滅菌する代わりに、単に香味料を洗い落とすことによって香味料を切り換えることができる。また、滅菌接続デバイス１４６を使用することによって、部分的に使用済みのバッグ１２６を再封止し、後で生産プロセスに使用することができる。したがって、大幅なコスト削減を実現することができる。
[0041]上述したように、図３は、食品を、特に飲料を製造するための生産ラインの概略図である。図示されるように、非熱感受性材料１５０は、タンク１５２からポンプ１５４を通して滅菌エリア１５６に供給される。「非熱感受性材料」という用語は、製品を劣化させるとしても従来加熱滅菌される、任意の材料を含むように広く使用されていることに留意されたい。非熱感受性材料１５０は、ＵＨＴ、ＨＴＳＴ、低温殺菌、又は他の熱滅菌プロセスなど、任意の加熱滅菌方法を使用して加熱滅菌される。この目的のため、材料は滅菌されるまで処理される。次に、熱処理された材料は添加地点１７２に供給される。
[0042]上述したように、無菌バッグ１２６は生産ライン１３０に接続され、それによって熱感受性材料を、例えば香味料を非熱感受性材料に添加することができる。この目的のため、それらはポンプを通して添加弁１７４に供給される。一実施形態では、添加弁１７４は洗浄可能なＣＩＰ／ＳＩＰ添加ユニットである。より具体的な一実施形態では、添加弁１７４はＧｅｍｕバルブという添加弁である。これらの弁は、ドイツのゲミューバルブ社（Ｇｅｍｕ Ｖａｌｖｅｓ，Ｉｎｃ．）から入手可能である。しかし、様々な弁を添加弁１７４として利用できることに留意されたい。例えば、任意のクラスタブロック（ｃｌｕｓｔｅｒ ｂｌｏｃｋ）添加弁、並びにＡｓｅｐｔｏｍａｇ無菌二重チャンバ添加弁などの二重チャンバ添加弁も、利用することができる。求められるのは、弁１７４がその中を滅菌された材料のフローが流れるのを可能にすることと、好ましくはＣＩＰ（定置洗浄）及びＳＩＰ（定置滅菌）の機能性を用いて香味料を更なる製品に添加する能力を可能にすることである。次に、香味料及び非熱感受性材料は、添加地点１７２で共に混合され、結果の製品１７６が次に無菌タンク１７８内へと移送される。
[0043]従来の添加システムと比べて、本開示は多数の利点を提供する。熱処理に先立って香味料を追加し、次に流れを加熱に晒し、その後、熱感受性香味料を充填することを伴う従来のシステムでは、加熱ステップの間に構成成分が劣化する。それに加えて、直接加熱及び後に続く急速気化ステップがある場合、揮発性の香味料及び香気が損なわれる。対照的に、本開示では、熱感受性香味料は十分に保存されており、充填済み製品の品質／香味料として更に強化される。
[0044]生産ラインでインラインフィルタを使用する従来システムでは、香味料の注入には柔軟性がなく、一般的に、単一の添加構成成分を含む大型の生産ラインに適合される。これは、香味料がフィルタに通され、それによって非無菌構成成分が除去されるという事実による。基本の流れは、熱滅菌に晒され、冷却され、次に無菌香味料が充填に先立って追加される。香味料は生産ラインのインラインで滅菌されるので、香味料を変更する度に、インライン濾過及び注入システムの洗浄を要する。更に、システムを洗浄する前にフィルタの変更を要する。更にまた、生産中にフィルタに漏れが生じた場合、滅菌性が損なわれる可能性があり、大量の充填済み製品を廃棄しなければならない。
[0045]対照的に、本開示によれば、無菌香味料の充填動作の間にフィルタが詰まったり破損したりした場合、フィルタの香味料を再処理（フィルタ滅菌）し、それによって大量の生成物の損失を回避することができる。香味料の変更は、香味料の注入システム全体を滅菌することなく簡単に行うことができる。部分的に使用済みの香味料バッグを続いて再使用することができる。製品の複数の香味料を、簡単且つ迅速に作り、無菌的に貯蔵することができる。
[0046]本明細書に記載した現在好ましい実施形態に対する様々な変更及び修正が、当業者には明白となるであろうことを理解されたい。かかる変更及び修正は、本主題の趣旨及び範囲から逸脱することなく、またその意図される利点を減少させることなく行うことができる。したがって、かかる変更及び修正は添付の請求項に包含されるものとする。
Claims (17)
- 滅菌フィルタを使用して熱感受性食品材料を無菌に滅菌するステップと、
チューブを有する無菌容器に前記滅菌された熱感受性食品材料を充填するステップと、
前記無菌容器の前記チューブと生産ラインへの流体流路との間に滅菌接続を作り出すヒートシーラを使用して、前記充填された無菌容器を前記生産ラインに接続するステップと、
前記生産ラインで熱滅菌ステップを使用して非熱感受性食品材料を滅菌するステップと、
前記滅菌された熱感受性食品材料を添加弁を通して供給し、前記滅菌された熱感受性食品材料を前記滅菌された非熱感受性食品材料と混合するステップと、
第２の容器に混合物を充填するステップと、を含む、食品を生産する方法。 - 前記熱感受性食品材料が、香味料、着色剤、ビタミン、酵素、ジュース、発酵培養物、プロバイオティクス、香気、一価及び多価不飽和脂肪酸、ポリフェノール、細菌、薬物、並びに抗酸化剤から成る群から選択される、請求項１に記載の方法。
- 前記無菌容器を前記生産ラインから分離し、無菌に滅菌された別の熱感受性食品成分を含む別の容器を前記生産ラインに滅菌的に接続するステップを含む、請求項１に記載の方法。
- 前記別の容器が容器の在庫から選択される、請求項３に記載の方法。
- 熱感受性食品成分及び非熱感受性食品成分が前記添加弁内で混合される、請求項１に記載の方法。
- 流路を規定する第２のチューブに前記チューブを接合することによって前記滅菌接続が行われる、請求項１に記載の方法。
- 前記無菌容器を前記生産ラインから滅菌的に分断し、後で使用するために前記無菌容器を貯蔵するステップを含む、請求項１に記載の方法。
- 前記無菌容器が適切な接合チューブを有する任意のパッケージング器具である、請求項１に記載の方法。
- 液状材料を飲料食品に無菌的に添加する方法であって、
生産ラインで熱滅菌プロセスを使用して第１の食品材料を滅菌するステップと、
前記生産ラインの一部としては行われないプロセスにおいて、滅菌フィルタを使用して第２の食品材料を無菌に滅菌するステップと、
チューブを有する無菌バッグに前記滅菌された第２の食品材料を充填するステップと、
前記無菌バッグの前記チューブと添加弁への流路との間に滅菌接続を作り出すヒートシーラを使用して、前記充填された無菌バッグを添加弁と流体連通している前記流路に接続するステップと、
前記滅菌された第２の食品材料を前記添加弁を通して供給するステップと、
前記滅菌された第１の食品材料を前記滅菌された第２の食品材料と混合するステップと、
前記第１の食品材料と前記第２の食品材料との混合物を容器に充填するステップと、を含む方法。 - 前記第１の食品材料が、香味料、着色剤、ビタミン、酵素、ジュース、発酵培養物、プロバイオティクス、香気、一価及び多価不飽和脂肪酸、ポリフェノール、細菌、薬物、並びに抗酸化剤から成る群から選択される、請求項９に記載の方法。
- 前記無菌バッグを前記添加弁から分離し、無菌に滅菌された別の食品成分を含む別のバッグを滅菌的に接続するステップを含む、請求項９に記載の方法。
- 前記第１の食品材料及び前記第２の食品材料が前記添加弁内で混合される、請求項９に記載の方法。
- 前記滅菌接続が、流路を規定する第２のチューブに前記チューブを融着することによって行われる、請求項９に記載の方法。
- 前記無菌バッグを前記生産ラインから滅菌的に分断し、後で使用するために前記無菌バッグを貯蔵するステップを含む、請求項９の方法。
- 容器のプラスチックチューブに滅菌的に接続することができるとともに添加弁の上流に位置するプラスチック部材を含む、生産ラインと、
滅菌された食品材料が中を通って流れることができるように設計された材料供給経路と、
前記プラスチック部材を通って流れる滅菌材料を加熱滅菌された前記食品材料に注入するように設計された、前記添加弁と、を備える、液状食品を調製するための装置。 - 前記プラスチック部材が可撓性チューブである、請求項１５に記載の装置。
- 前記プラスチック部材の一部分を前記プラスチックチューブの一部分に融着することができる無菌ウェルダーを含む、請求項１５に記載の装置。
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