JP2019501086A - 包装容器内への好ましくは液状の食品の充填時に滅菌するための装置および方法 - Google Patents
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Abstract
包装容器内への好ましくは液状の食品の充填時に滅菌するための装置および方法であって、予熱ゾーン(A)、滅菌ゾーン(B)、乾燥ゾーン(C)、充填ゾーン(D)、および封着ゾーン(E)が無菌空間を形成し、互いに直接隣接して配置され、必要な供給要素および供給ラインを収容するカバー(1)によって上部で密閉される、装置および方法を図示および説明する。これら処理ゾーンを通過する上部が開口している包装体ユニット内への、およびこれら処理ゾーンによって形成された無菌空間内への、微生物の侵入を確実に防止するために、複数の開口部を有する基本的に水平な空気ガイド要素(18、22、26)がカバー(1)の下の無菌空間内に設けられ、空気ガイド要素(18、22、26)の下に均等に下向きの層流が形成されるように無菌空気が上から前記カバー(1)を通して空気ガイド要素(18、22、26)に供給されるようにする。
【選択図】図2
【選択図】図2
Description
本発明は、無菌空間を形成し、互いに直接隣接して配置され、必要な供給要素および供給ラインを収容するカバーによって上部で密閉される、予熱ゾーン、滅菌ゾーン、乾燥ゾーン、充填ゾーン、および封着ゾーンを備えた、包装容器内への好ましくは液状の食品の充填時に滅菌するための装置および方法に関する。
包装容器内への特に液状の食品の充填時は、衛生および保存寿命に関する理由により、常に滅菌に特別な注意を払う必要がある。ここで、実際の滅菌は公知の諸方法を用いて行われる。これら方法では、まだ開口している包装体、好ましくは厚紙/プラスチックの複合材料製の包装体、の滅菌対象の表面を所定時間にわたって滅菌剤に接触させる必要がある。その後、すなわち実際の充填工程の前に、この滅菌剤を包装体の表面から再び除去する必要がある(特許文献1)。
この滅菌工程をできる限り費用効率よくするために、滅菌剤としてH2O2、すなわち過酸化水素、の使用に移行している。この場合、滅菌をできる限り素早く且つ効率的に行えるようにするために、充填対象の包装体ユニットを第1のゾーン(予熱ゾーン)において加熱すると最適な効果が達成される。連続的に移動される包装体ユニットは、予熱ゾーンから下流の滅菌ゾーンに搬送され、そこで滅菌剤、好ましくはH2O2、で湿潤される。この目的のために、液状のH2O2は、以降の洗流工程では最早簡単には除去できない大きくて重い液滴が包装体表面に凝結し得ないように、高温圧縮空気または過熱蒸気によってH2O2エアロゾルに霧化される。
高温雰囲気中でH2O2エアロゾルによる湿潤化を短時間行うことが、存在し得る如何なる微生物も確実に全滅させるために十分であることが分かっている。開口している包装体ユニットを予熱することによって、エアロゾル液滴の凝結が確実に防止される。ここで、H2O2エアロゾルを包装体ユニットから再度除去するために、包装体ユニットは乾燥ゾーンとして公知の更なるゾーンを通過する。このゾーンにおいて、包装体ユニットは高温の無菌空気によって大気圧で洗浄される。その後、充填ゾーンにおいて、包装体ユニットへの実際の充填が同様に公知の手段を用いて行われる。最後に、充填された包装体ユニットは、充填工程の直後に封着ゾーンにおいて封着される。
殺菌性雰囲気内での包装体ユニットの搬送を可能にするために、上記の5つのゾーンの全てに無菌状態を存在させる必要があるので、個々のゾーンはかなりの程度まで外部から密封されるものとする。滅菌用にH2O2を使用すること自体は実証されているが、第1に経済的理由により、第2に健康上の理由により(過酸化水素は強酸化剤である)、充填機が配置された室内にH2O2雰囲気が一切達しないことを、使用される充填機によって、保証する必要がある。
上部が開口している包装体ユニットは、これらユニットを収容するセルチェーンによって装置内を連続的に移動されるので、個々のゾーンは底部において、特に包装体ユニットの搬送方向に、常に不十分にしか密封され得ないため、流入および流出の(エア)ロック式の封鎖は不可能である。したがって、滅菌用の一般的な装置(特許文献2)において、上で挙げた5つのゾーンの全てを単一の無菌空間に統合し、この無菌空間を複数の分配要素および供給要素が収容される空洞を有する取り外し可能な共同蓋を用いて密閉することが既に提案されている。ただし、この公知の装置も、充填対象の包装体ユニットが常に連続的に搬送されているという問題を免れ得ない。
したがって、本発明の目的は、複数の処理ゾーンを通過する開口している包装体ユニット内への、およびこれら処理ゾーンによって形成された無菌空間内への、微生物の侵入が確実に防止されるように、冒頭で挙げて上でより詳細に説明した装置を設計し、さらに進展させることである。これに加え、常に必要な洗浄および保守作業(およびコスト)を極減するためにも、装置の簡単な構造が望まれる。この目的は、複数の開口部を有する基本的に水平な空気ガイド要素をカバーの下に設け、これら空気ガイド要素の下に均等な下向きの層流が形成されるように無菌空気を上からカバーを通してこれら空気ガイド要素に供給することによって達成される。これによって、搬送チェーンを介して装置の内部に達し得る埃または微生物がこの箇所において層流に抗って上昇する可能性がないことが保証される。したがって、埃または微生物は、装置の下部に留まる、および/またはそこから更に下方に移送されて装置の外に出る。
本発明の好適な一教示によると、空気ガイド要素は、少なくとも乾燥ゾーン、充填ゾーン、および封着ゾーンの領域に配置される。これら空気ガイド要素は、ゾーンに応じてそれぞれ異なる設計を有し得る。一方では、それぞれのゾーンの既定のサイズに適合化され得るが、他方では、ゾーンおよびそこに配置された(パイプ)ラインに応じて層流を特定の向きにすることもできる。
本発明の別の実施形態によると、カバーからそれぞれの空気ガイド要素まで下方に鉛直に延在する分離壁がゾーン境界に設けられる。これら分離壁は、無菌空間の上部において各ゾーンを互いから密封し、これにより空気の水平方向の入れ替えを防止する。その結果、均等な下向きの層流の形成が更に向上される。これにより、個々のゾーンの各々のために無菌空気室が形成され得る。
本発明の別の教示によると、装置の全幅にわたる少なくとも1つの前分配要素が各無菌空気室内に配置され、そこに無菌空気がカバーを鉛直方向に貫通する供給管を通して供給される場合は、特に適していることが試験によって示されている。各前分配要素は、供給された空気を下方にそれぞれの無菌空気室内に供給するために、複数の開口部を少なくともその水平底面に有する。前分配要素は、例えばU字状の金属シートで構成され得る。
本発明の別の好適な実施形態によると、開口部を備えず衝突ゾーンとして機能する構造、例えば衝突板など、が各前分配要素に、各供給管の下に、設けられる。このような衝突板は、前分配室に僅かな超過圧力で供給された無菌空気が前分配室内で初めに水平に拡がり、その後に装置の全幅にわたって均等に無菌空気室に放出されることを保証する。
本発明の別の実施形態は、空気ガイド要素および/または前分配要素に設けられた開口部を通過する際の無菌空気の乱流を極減する、可能であれば完全に回避する、ために、これら開口部の入口側および/または出口側が面取りされるようにする。
本発明の別の教示によると、空気ガイド要素および/または前分配要素の全ての開口部は、均等に分散されるように配置される。これにより、これら要素の特に簡単な製造が可能になる。ただし、個々のゾーンにおける優勢な形状寸法を(構成要素等々によって)考慮に入れるように、これら開口部を特定区間において他より小さく、または大きく、設計することも、または他より高い、または低い、密度で配置することも可能である。
本発明の別の好適な実施形態は、空気ガイド要素および/または前分配要素が有孔金属シートとして設計されようにする。ただし、ハニカムシートまたは類似物の使用も可能である。空気ガイド要素または前分配要素は、ステンレス鋼から成ることが好ましい。
あるいは、空気ガイド要素および/または前分配要素を格子構造または類似物として設計することも考えられる。
本発明の別の教示は、空気ガイド要素および/または前分配要素が保持ブラケットまたは留め金を用いてカバーに取り外し可能に取り付けられるようにする。このために、空気ガイド要素および/または前分配要素は、保持ブラケットまたは留め金に対応する突耳またはフックを備え得る。保持要素を空気ガイド要素または前分配要素上に適切に配置することによって、これらが装置内に正しい向きでのみ取り付け可能であることが保証され得る。
本発明の別の好適な教示によると、包装体ユニットの搬送方向に平行に延在する装置の壁は透明ガラス板として設計され、各ガラス板に、および/または装置のハウジング上に、全周に延びる溝が存在し、少なくとも1つの前分配要素に接続されるようにする。これによって、カバーと前分配要素との間に形成された、両面で開口している、前分配室は、全周に延びる環状溝に無菌空気を僅かな超過圧力で供給するという更なる役割を果たし得る。これにより、装置の内部への微生物を含む空気の進入を効果的に防止するバリアがもたらされる。
本発明は、包装容器内への好ましくは液状の食品の充填時に滅菌するための方法にも関する。本方法は、
a)包装容器内への好ましくは液状の食品の充填時に滅菌するための装置を設けるステップであって、予熱ゾーン、滅菌ゾーン、乾燥ゾーン、充填ゾーン、および封着ゾーンが無菌空間を形成し、互いに直接隣接して配置され、必要な供給要素と供給ラインとを収容するカバーによって上部で密閉される、ステップと、
b)包装体ユニットに成形可能な少なくとも1つの切片または包装スリーブを供給するステップと、
を含む。
a)包装容器内への好ましくは液状の食品の充填時に滅菌するための装置を設けるステップであって、予熱ゾーン、滅菌ゾーン、乾燥ゾーン、充填ゾーン、および封着ゾーンが無菌空間を形成し、互いに直接隣接して配置され、必要な供給要素と供給ラインとを収容するカバーによって上部で密閉される、ステップと、
b)包装体ユニットに成形可能な少なくとも1つの切片または包装スリーブを供給するステップと、
を含む。
この方法に関して、本発明の目的は、成形可能な切片または包装スリーブから成形された上部が開口している少なくとも1つの包装体ユニットを予熱ゾーン、滅菌ゾーン、乾燥ゾーン、充填ゾーン、および封着ゾーンを通して断続的または連続的に搬送し、その過程で、均等に下向きの無菌空気の層流を包装体ユニットに連続的に当てることによって達成される。
好ましくは、本方法のステップa)において、請求項1〜18の何れか一項に記載の装置が設けられる。
本発明の別の教示によると、無菌空気の層流は、少なくとも複数部分において、0.12バール〜0.55バールの、好ましくは0.18バール〜0.32バールの、超過圧力を有する。上記超過圧力は、例えばプラントル管(独:Prandtl'sches Staurohrs,英:Prandtl tube)を用いて、無菌室内で測定される。
最後に、本発明の別の進展によると、少なくとも1つの包装体ユニットは、0.8m/s〜3.0m/sの、好ましくは1.2m/s〜1.8m/sの、搬送速度で各ゾーンを通って搬送されるようになる。
以下においては、唯一の実施形態を示す図面を用いて本発明をより詳細に説明する。
図1は、包装容器内への好ましくは液状の食品の充填時に滅菌するための本発明による装置のカバー1を側面図で示す。充填対象の包装体ユニットPが通過する個々のゾーン、すなわち予熱ゾーンA、滅菌ゾーンB、乾燥ゾーンC、充填ゾーンD、および封着ゾーンE、が左から右に連続して示されている。
個々のゾーンA、B、C、D、Eによって形成される無菌空間は、全周を取り囲むハウジング(図示せず)によって囲まれる。本発明によると、無菌空間は、その上部がカバー1によって囲まれる。全周を取り囲むその枠2とカバーパネル3のみが識別可能である。一般的な従来技術から既知のように、全ての供給要素はカバー1内に収容される。「無菌空間」は、その下部で構造的に囲まれていない。ただし、その下方延長部分は、上部が開口している包装体ユニットPより下まで達する必要があり、図1に一点破線SHで示されている。
本発明によると、ここで無菌空気がカバー1を貫通延在する複数の無菌空気管を通してカバー1の下の無菌空間に送り込まれる。上部に突き出た無菌空気管の無菌空気ノズル4のみが識別可能である。無菌空気が各無菌空気ノズル4にホース(図示せず)を介して供給される。これら供給要素は、図1の左から右に、高温無菌空気用の分配器5、H2O2分配器6、無菌空気分配器7、2つの充填接続部8とこれらの下に配置された充填ノズル9、および過熱蒸気分配器10を含む。
上記の各供給要素は、カバー1が上部で開いた状態で示されている図2の斜視図で極めて容易に見られる。図2では、(これ以上詳細には説明されない)供給ラインを見ることも可能である。本発明による装置は、上部が開口している包装体ユニットPを滅菌するという目的にかなう。包装体ユニットPは、この実施形態では6つの、凹部12を有する外壁11を貫通する6本の平行ラインL1〜L6に沿って装置に送り込まれる。
上部が開口している包装体ユニットPを加熱するために、予熱接続部13が対応する予熱ノズル14に接続され、予熱ノズル14からの高温空気または過熱蒸気が包装体ユニットPに流し掛けられる。したがって、包装体ユニットPの内側での滅菌液の凝結が確実に防止される。
図2からは、2本のラインL1、L2、およびL3、L4、およびL5、L6にそれぞれ対応付けられた3つのH2O2分配器6の各々の下に、H2O2エアロゾル分配器15が配置されることも分かる。それぞれのH2O2エアロゾルノズル16は、図1に示されているように、カバー1を貫通して無菌空間内に至る。H2O2エアロゾルノズル16は、包装体ユニットPの真上に達する。無菌空間内での過酸化水素の不要な拡散を極減するために、H2O2エアロゾルノズル16はトンネルシート17内に終端する。
本発明によると、下向きの無菌空気の層流を生じさせるために、いくつかの空気ガイド要素がカバー1の下に配置される。図1の乾燥ゾーンCには、断面がL字形状の第1の空気ガイド要素18が見える。空気ガイド要素18は、カバー1の下面と共に、無菌室19を形成する。無菌室19の内部の左上に、前分配要素20が見える。前分配要素20の機能については、以下でより詳細に説明する。無菌室19は、右側で、分離壁21によって後続の充填ゾーンDから分離される。充填ゾーンDも空気ガイド要素22を備える。空気ガイド要素22は、分離壁21およびカバー1の下面と共に、無菌室23を形成する。無菌室23内の右上に、前分配要素24の断面が見える。前分配要素24についても、以下でより詳細に説明する。無菌室23は、右側で分離壁25によって限られる。
図1では、封着ゾーンEも空気ガイド要素26と前分配要素27とを有することが分かる。空気ガイド要素18、22、26および前分配要素20、24、27の精確な配置および機能は、以下で更なる図を用いて説明する。
図2の斜視図には、空気ガイド要素18、22、26の下に確立される無菌空気の層流が矢印によって示されている。
図3は、初めに、予熱ゾーンAのIII−III線に沿った本発明による装置の包装体ユニットPの搬送方向に見た縦断面を示す。ここで、図1および図2にその外枠2のみが見える本発明によるカバーは、その底部において一続きの金属シートによって閉じられることが最初に分かる。この金属シートは、図示の実施形態においては、したがってこの点に関して好適な実施形態においては、枠2と一体に形成される。この上に、外側から装置の中央に向かって隆起するカバーパネル3が載ることが分かる。既に言及した無菌空気分配器5が(このゾーンでは未だ関連のない)無菌空気ノズル4の前に(断面図で)見える。高温無菌空気を消費側に導くためのいくつかの供給ラインが無菌空気分配器5から出ている。
図3の断面は、カバー1のこの側に設けられた2つの接続部13を精確に通っている。上部が開口している包装体ユニットPを過熱蒸気で、または高温空気で、加熱するために、3つの予熱ノズル14がこれら(接続部)から包装体ユニットPの直上まで通じている。図3には、無菌空間の内部でのH2O2の不要な拡散を極減するために、後続の滅菌ゾーンBの領域において包装体ユニットPの開いている開口部の上方に示されているラインL4〜L6の上方に延びる3つのトンネルシート17も見える。最後に、図3には、乾燥ゾーンCの縁端を構成する空気ガイド要素18の、鉛直方向上方に面取りされた、壁も見える。
図4Aは、図1のIV−IV線に沿った乾燥ゾーンCの縦断面を示す。ここで、2つの高温空気分配器7が初めに見える。これら高温空気分配器7から3つの高温空気ノズル7’が下方に延び、開口している包装体ユニットPの口部領域の上方に達する。ここで、空気ガイド要素18の水平底面が見える。これは、複数の穴を備える。これらの穴についてはより詳細に説明しないが、無菌室19の下側境界を構成する有孔シートとして設計されることが好ましい。無菌室19の上部には、前分配要素20がカバー1の下に見える。前分配要素20は、U字状断面の金属シートとして設計され、同様に複数列の穴を備える。ただし、前分配要素20には、無菌空気ノズル4の直下に穴が存在しない。これは、既に説明したように、そこに衝突ゾーン(Prallzonen)PZを形成するためである。最後に、無菌室19を後方で密封する分離壁21も見える。分離壁21は、隣接する充填ゾーンDに対する境界となる。上記の構造要素の配置は、図4Bの斜視図で更に明確に分かる。これは、空気ガイド要素18および前分配要素20に特に当てはまる。
次に図5は、図1のV−V線に沿った充填ゾーンDの領域における断面を示す。ここで、包装体ユニットPは既に充填されている。上から無菌空気ノズル4を介して送り込まれた無菌空気は、対応する衝突ゾーンPZを有する前分配要素24を初めに横切り、空気ガイド要素22に達して無菌室23全体を満たし、空気ガイド要素22の均等に穿孔された底面を通って、その下に形成される、包装体ユニットPの開口部または無菌空間内の構成要素への微生物の下からの接近を防止するための、「無菌空気カーテン」になる。更に、充填ゾーンDも底部の大部分を密封するために、包装体ユニットPの搬送方向に延在するカバーシート28が見える。カバーシート28は、その後方に鉛直方向に延在する分離壁25にフック29で取り付けられる。
図6は、図1のVI−VI線に沿った、すなわち封着ゾーンEの領域における、断面図を示す。この領域においても、無菌空気ノズル4は無菌空気の供給を可能にする。無菌空気は、初めに前分配要素27に供給され、そこから装置の全幅にわたって均等に分配され、その下に配置された空気ガイド要素26に供給される。ここでも、空気ガイド要素26は、高温の無菌空気が下方に向けられ、層流になることを保証する。封着設備自体は図示されていないが、封着された包装体ユニットP’がこの図に既に見えている。
最後に、図7からは、そのハウジングが単に矩形30としてこの図に模式的に示されている、包装体ユニットPの搬送方向に平行に延在する装置の各壁が、好ましくは透明な、ガラス板31として設計されること、および各ガラス板31に、および/または装置のハウジング30上に、全周に延びる溝32が存在し、少なくとも1つの前分配要素20に接続されることが明らかである。これによって、環状溝32内で優勢な超過圧力の故に、ハウジング30とガラス板31との間の如何なる漏れ穴にも微生物が一切侵入し得ないことが確実に実現される。
Claims (22)
- 包装容器内への好ましくは液状の食品の充填時に滅菌するための装置であって、無菌空間を形成し、互いに直接隣接して配置され、必要な供給要素および供給ラインを収容するカバー(1)によって上部で密閉される、予熱ゾーン(A)、滅菌ゾーン(B)、乾燥ゾーン(C)、充填ゾーン(D)、および封着ゾーン(E)を備える装置において、
複数の開口部を有する基本的に水平な空気ガイド要素(18、22、26)が前記カバー(1)の下の前記無菌空間に設けられること、および前記空気ガイド要素(18、22、26)の下に均等な下向きの層流が形成されるように無菌空気が上から前記カバー(1)を通してこれらに供給されることを特徴とする、装置。 - 前記空気ガイド要素(18、22、26)は、少なくとも前記乾燥ゾーン(C)、前記充填ゾーン(D)、および前記封着ゾーン(E)の領域に配置されることを特徴とする、請求項1に記載の装置。
- 前記空気ガイド要素(18、22、26)は、前記ゾーンに応じてさまざまに設計されることを特徴とする、請求項2に記載の装置。
- 前記カバー(1)から下方に鉛直に延在する分離壁(21、25)がゾーン境界(B/C、C/D、D/E)に設けられることを特徴とする、請求項2または3に記載の装置。
- 無菌室(19、23、26)が各ゾーン(C、D、E)のために形成されることを特徴とする、請求項4に記載の装置。
- 前記装置の全幅にわたる少なくとも1つの前分配要素(20、24、27)が各無菌室(19、23、26)内に配置され、そこに前記無菌空気が前記カバー(1)を鉛直方向に貫通する供給管を介して送り込まれることを特徴とする、請求項5に記載の装置。
- 各前分配要素(20、24、27)は、少なくともその水平底面に複数の開口部を有することを特徴とする、請求項6に記載の装置。
- 開口部を備えず衝突ゾーン(PZ)として機能する構造が各前分配要素(20、24、27)に、前記供給管の直下に、設けられることを特徴とする、請求項7に記載の装置。
- 前記開口部は、入口側および/または出口側が面取りされることを特徴とする、請求項1または7に記載の装置。
- 前記開口部は均等に分散されるように配置されることを特徴とする、請求項7〜9の何れか一項に記載の装置。
- 前記開口部は特定区間において他より小さく、または大きく、設計され、または他より高い、または低い、密度で配置されることを特徴とする、請求項9に記載の装置。
- 前記空気ガイド要素(18、22、26)および/または前分配要素(20、24、27)は、有孔シートとして設計されることを特徴とする、請求項1〜11の何れか一項に記載の装置。
- 前記空気ガイド要素および/または前分配要素は、ハニカムシートとして設計されることを特徴とする、請求項1〜11の何れか一項に記載の装置。
- 前記空気ガイド要素(18、22、26)および/または前分配要素(20、24、27)は、ステンレス鋼から成ることを特徴とする、請求項1〜13の何れか一項に記載の装置。
- 前記空気ガイド要素および/または前分配要素は、格子構造として設計されることを特徴とする、請求項1〜11の何れか一項に記載の装置。
- 前記空気ガイド要素(18、22、26)および/または前分配要素(20、24、27)は、保持ブラケットによって前記カバー(1)に取り外し可能に取り付けられることを特徴とする、請求項1〜15の何れか一項に記載の装置。
- 前記空気ガイド要素(18、22、26)および/または前分配要素(20、24、27)は、留め金によって前記カバーに取り外し可能に取り付けられることを特徴とする、請求項1〜16の何れか一項に記載の装置。
- 前記包装体ユニット(P)の搬送方向に平行に延在する前記装置の壁がガラス板(31)として設計されることと、各ガラス板(31)に、および/または前記装置の前記ハウジング(30)上に、全周に延びる溝(32)が存在し、少なくとも1つの前分配要素(20)に接続されることを特徴とする、請求項6〜17の何れか一項に記載の装置。
- 包装容器内への好ましくは液状の食品の充填時に滅菌するための方法であって、
a)包装容器内への好ましくは液状の食品の前記充填時に滅菌するための装置を設けるステップであって、予熱ゾーン(A)、滅菌ゾーン(B)、乾燥ゾーン(C)、充填ゾーン(D)、および封着ゾーン(E)が無菌空間を形成し、互いに直接隣接して配置され、必要な供給要素と供給ラインとを収容するカバー(1)によって上部で密閉される、ステップと、
b)包装体ユニットに成形可能な少なくとも1つの切片または包装スリーブを供給するステップと、
を含む方法において、
成形可能な切片または包装スリーブから成形された上部が開口している少なくとも1つの包装体ユニット(P)は、前記予熱ゾーン(A)、前記滅菌ゾーン(B)、前記乾燥ゾーン(C)、前記充填ゾーン(D)、および前記封着ゾーン(E)を通って断続的または連続的に搬送され、その過程で均等に下向きの無菌空気の層流が前記包装体ユニット(P)に連続的に当てられることを特徴とする方法。 - ステップa)において、請求項1〜18の何れか一項に記載の装置が設けられることを特徴とする、請求項19に記載の方法。
- 前記層流は、少なくとも複数部分において、0.12バール〜0.55バールの、好ましくは0.18バール〜0.32バールの、超過圧力を有することを特徴とする、請求項19または20に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの包装体ユニット(P)は、0.8m/s〜3.0m/sの、好ましくは1.2m/s〜1.8m/sの、搬送速度で前記ゾーン(A、B、C、D、E)を通って搬送されることを特徴とする、請求項19〜21の何れか一項に記載の方法。
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