JP3545148B2 - 食用マイクロカプセル及びそれを含有する食品 - Google Patents

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    • A23P10/00Shaping or working of foodstuffs characterised by the products
    • A23P10/30Encapsulation of particles, e.g. foodstuff additives

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、乾燥粉体化に適した食用マイクロカプセル及び当該マイクロカプセルを含有する食品に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ビタミンA,ビタミンD等の脂溶性ビタミン,フレーバー油,EPA(エイコサペンタエン酸)およびDHA(ドコサヘキサエン酸)のような油脂、脂肪酸等の疎水性物質を芯物質とする食用マイクロカプセルにおいては、安定した保存性に対する要求からマイクロカプセルをドライ粉体状に仕上ることが必須の条件となっている。
【0003】
現在の技術でこの条件を満すマイクロカプセルは、その粒子径が100μm以下の小粒径にあってはスプレードライ装置による噴霧乾燥法が用いられている。この方法は一般的には液状組成物を微粒化する造粒法として利用されている。本方法を用いてマイクロカプセルをつくるときは、アラビアゴム,デキストリン等の被覆物質の水溶液中に芯物質となるフレーバー油,脂肪酸などの疎水性物質を乳化した分散液をつくり、その分散液体を高温気流中で噴霧乾燥してマイクロカプセルの粉体粒子を得る方法である。この方法は高温気流中に噴霧する分散液滴を小さくして液滴全体の表面積を大きくし、これによって乾燥効果を上げることを製造上の特徴としている。従って、どちらかというと粒径100μm以下、好ましくは数10μmオーダーの粉体粒子をつくるのに適している。
【0004】
一方、粒径が1,000μm以上の大粒径にあっては、内心管と外周管からなる二重ノズルより液状化した芯物質と、同じく液状化した壁膜物質を、壁膜が芯物質を包み込むように油中に圧出滴下して冷却硬化後、油中より捕集してさらに乾燥する所謂オリフィス法によるものが実用化されている。
【0005】
これら2つの既に実用化されている製法のほかに、食品の添加に最も適応する粉体粒子サイズとして粒径が100μm〜400μm程度の食用マイクロカプセルの製造方法としてコアセルベーション法が注目されている。コアセルベーション法は大きくコンプレックスコアセルベーション法とシンプルコアセルベーション法に分けられる。また、塩析法はシンプルコアセルベーション法の1種である。さてコンプレックスコアセルベーション法は、ポリカチオンとポリアニオンの電荷的作用によりコアセルベーション(相分離)を起し、平衡液中から濃度の濃いポリマーが析出し、疎水性芯物質の液滴のまわりに吸着して壁膜を形成するものである。食用に適するポリカチオンとポリアニオンの組合せとしてはゼラチン−アラビアゴム,ゼラチン−CMCナトリウム,ゼラチン−カラゲニンなどが代表例として挙げられる。
【0006】
コンプレックスコアセルベーション法によるマイクロカプセル化工程の概略は以下の通りである。
▲1▼ 保護コロイド能をもつ水溶性高分子水溶液中に疎水性芯物質を乳化又は分散する。
▲2▼ 反対の電荷をもつ親水性コロイド溶液を添加する。
▲3▼ コロイド濃度、pH、反応系の温度等をコントロールしてコアセルベーション(相分離)を起させて、水溶性高分子の濃厚相を疎水性芯物質のまわりに析出、吸着させマイクロカプセル壁膜を形成する。
▲4▼ 壁膜を安定化する為に架橋不溶化処理を行う。
【0007】
通常、硬化架橋剤(本発明においては架橋不溶剤とも言うことがある)としてはホルムアルデヒドやグルタールアルデヒド等のアルデヒド類が用いられているがこの処理方法は食用には適さない。また、食品に添加できる硬化架橋剤としてタンニン酸、没食子酸等があるがその架橋効果は充分とはいえず、またこれらの硬化架橋剤のなかにはゼラチン等の壁膜が着臭着味されることがあり好ましくない。
【0008】
これに対し、特開平1−27471号に開示されている酵素であるトランスグルタミナーゼ酵素を用いる壁膜の硬化架橋化処理(本発明においては架橋不溶化処理ともいうことがある)は上記に挙げた従来の硬化架橋化処理と比較して格段に優れている。なお、このトランスグルタルミナーゼを壁膜の硬化架橋化剤としてコアセルベーション法により、食用マイクロカプセルに用いる技術は既に報告されている(特開平5−292899号参照)。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
現在実用化されているスプレードライ装置による噴霧乾燥法の歴史は古く、既に今世紀の初頭から脱脂乳を乾燥粉体化する用途に利用されていた。(日本粉体工業技術協会編「造粒ハンドブック」)
その後、利用分野の拡大に呼応してスプレードライ装置も高速・自動化され、これにより、本方法は液状物質の微粒化造粒手段として広く実用化されている。
【0010】
この噴霧乾燥法の特徴は、(イ)液状物質から直接粉体粒子が得られる、(ロ)液状物質の加圧ノズルよりの噴射、または高速回転円盤の遠心力による液滴の微粒化により表面積を大きくして乾燥効率を上げられる、(ハ)連続大量生産に適している、などに要約できるように、液状物質を微粒化して造粒するのには非常に合理的である。
【0011】
しかし、この方法による乾燥微粒化された製品は中空球状の粒子が多く、芯物質を被覆材の液中で乳化した懸濁液を乾燥微粒化しても、本法の属性的な特徴から理解できるように、芯物質粒子の表面を連続壁膜によって、完全に被包する“マイクロカプセル”の乾燥粉体粒子を得ることは難しい。また、噴霧乾燥法によって得られる被覆層にある程度の保護能を期待するときは全量に対する被覆材の比率が70〜80%に達し、相対的に芯物質の内包量が著しく少量に限定される。
【0012】
一方、オリフィス法では、二重ノズルの内心管から圧出滴下する液状芯物質を外周管から圧出するゼラチンなどの壁膜物質によって包み込むようにして油中に圧出滴下した被包粒子の壁膜を冷却硬化することによりマイクロカプセルが得られる。このようにして得られたマイクロカプセルの完成粒子は、その芯物質が連続壁膜によって完全に被包されていることでは、噴霧乾燥法に比して遥かに良好な“マイクロカプセル”の乾燥粉体粒子である。
【0013】
しかし、本方法が二重ノズルの内心管と外周管に液状芯物質と液状壁膜物質を高圧ポンプによって圧入・圧出するメカニカルな工程を要するため、直径1,000μm以下の微粒化と壁膜の薄膜化が著しく困難である。また、大量生産のためには、ノズルの本数を増やし且つノズルよりの圧入・圧出噴射スピードを高速化するしかなく、そのためにはポンプの高圧化、圧入、圧出、滴下、冷却、乾燥、回収、脱脂の各工程を自動化し微妙な制御を自動工程に組込む高価な装置を必要とする。
【0014】
更に、マイクロカプセル粒子を口に入れたときに違和感を感じさせない粒径100〜500μmの粉体粒子からなる食用マイクロカプセルを得るコンプレックスコアセルベーション法は、既に本願共願人が特開平5−292899号において開示している。本方法によって最終的に食用マイクロカプセルとして良好な乾燥粉体粒子に仕上げるための乾燥方法としては、マイクロカプセルの粒子径が100μm以下の小粒径の食用マイクロカプセルにあってはコンプレックスコアセルベーション法によってつくられたマイクロカプセルスラリーの水分除去と乾燥を一挙に行うスプレードライ装置による噴霧乾燥方法が行われる。
【0015】
また、100μm以上の中粒径食用マイクロカプセルにあってはマイクロカプセルスラリーをフィルター脱水した脱水ケーキに微小粒径のスターチ粉をまぶしてマイクロカプセル一次粒子相互のブロッキングを防ぎながら、流動層法又は温・熱風通気法による乾燥が行われる。
【0016】
ところが、コンプレックスコアセルベーション法によって製造されたマイクロカプセル壁膜は膨潤度が高い(含水率が高い)ため、乾燥前処理の脱水効率が悪い。また、そのため壁膜表面のベタツキがひどく乾燥助剤を多量必要とし、それにもかかわらず単核マイクロカプセル粒子になりにくく凝集マイクロカプセル粒子が多く混り製品中の芯物質の内包量が低下する欠点がある。
【0017】
本発明の目的は、▲1▼膨潤度の小さい(含水率が低い)壁膜をもち、▲2▼壁膜表面の粘着性も少ない為に乾燥粉体化に適し、▲3▼更に壁膜を薄膜化することにより芯物質の内包量の上限の高い食用マイクロカプセル及び当該マイクロカプセルを含有する食品を提供することにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る食用マイクロカプセルは、可食疎水性物質を芯物質として、蛋白質と可食塩類の組合せにより塩析法で壁膜が形成され、トランスグルタミナーゼが壁膜の硬化架橋剤として用いられていることを特徴とする。
【0019】
塩析法とは前述したようにシンプルコアセルベーション法の一種であり、コンプレックスコアセルベーション法で用いられたアラビアゴム,CMCナトリウム等のポリアニオンの代りにリン酸ナトリウム等の塩類を用いるのが特徴である。
【0020】
前記蛋白質としてゼラチン,カゼイン,大豆蛋白,トウモロコシ蛋白,コラーゲン等の蛋白質が使用される。また前記可食塩類として塩化ナトリウム,酢酸ナトリウム,硝酸ナトリウム,炭酸ナトリウム,亜硫酸ナトリウム、乳酸ナトリウム,クエン酸ナトリウム,硫酸ナトリウム,各種リン酸ナトリウム,塩化アンモニウム,硫酸アンモニウム,炭酸カリウム,塩化カルシウム,硫酸マグネシウム,硫酸鉄,硫酸亜鉛等の可食塩のいずれか、もしくは2種以上の混合物が使用される。
【0021】
上記本発明に係る食用マイクロカプセルは、その壁膜の含水率が低く膨潤度も小さいため、壁膜表面の粘着性も少なく、収率のよい一次粒子の乾燥粉体化に適している。
【0022】
また、中性塩、弱アルカリ塩の使用により壁膜形成後の系pHが中性付近となり、壁膜の硬化架橋剤として用いられるトランスグルタミナーゼの働きが活発となり十分な架橋効果が得られるので壁膜が強く、これにより芯物質の保護能力が高くなる。本発明の食用マイクロカプセルは壁膜の薄膜化と芯物質の内包量の上限が高くなるという特徴をあわせもつ。
【0023】
【発明の実施の形態】
本発明に係る食用マイクロカプセルは、可食疎水性物質を芯物質として、蛋白質と可食塩類の組合せによる塩析法で壁膜が形成され、トランスグルタミナーゼが壁膜の硬化架橋剤として用いられている。前記蛋白質としてはゼラチン,カゼイン,大豆蛋白,トウモロコシ蛋白,コラーゲン等の種々の可食蛋白質が使用される。しかし、このなかでも使い易く、かつカプセル化能が最も高いゼラチンが最も好ましい。また、可食塩類としては、塩化ナトリウム,酢酸ナトリウム,硝酸ナトリウム,炭酸ナトリウム,亜硫酸ナトリウム、乳酸ナトリウム,クエン酸ナトリウム,硫酸ナトリウム,メタリン酸ナトリウム,リン酸1水素ナトリウム,リン酸2水素ナトリウム等の各種リン酸ナトリウム,塩化アンモニウム,硫酸アンモニウム,炭酸カリウム,塩化カルシウム,硫酸マグネシウム,硫酸鉄,硫酸亜鉛のいずれか、もしくは2種以上の混合物が使用される。
【0024】
しかし、このなかでも使い易く、且つカプセル化能が最も高い、酢酸ナトリウム,亜硫酸ナトリウム,硫酸ナトリウム,メタリン酸ナトリウム,リン酸1水素ナトリウム,リン酸2水素ナトリウム,塩化アンモニウム,硫酸アンモニウムが最も好ましい。
【0025】
本発明で用いられるトランスグルタミナーゼとは、ペプチド鎖内にあるグルタミン残基のγ−カルボキシアミド基のアシル転移反応を触媒する酵素である。このトランスグルタミナーゼは、アシル受容体としての蛋白質中のリジン残基が作用すると、分子内または分子間にε−(γ−Glu)−Lys架橋構造が形成される。
【0026】
さて、トランスグルタミナーゼには、カルシウム非依存性のものとカルシウム依存性のものがあるが、いずれも使用することが可能である。前者の例としては、微生物由来のもの(例えば、特開昭64−27471号参照)を挙げることができる。後者の例としては、モルモット肝臓由来のもの(特公平1−50382号参照)、魚由来のもの(例えば、関信夫;日本水産学会誌56,125〜132<1990>)血液中に存在する第13因子等を挙げることができる。この他、遺伝子組み換え法により製造されるもの(特開平1−300889号、特開平5−199883号など)等、いずれのトランスグルタミナーゼでも用いることができ、起源及び製法に限定されるものではない。しかし、好ましくは、活性発現にカルシウムを必要としないもの、即ち、カルシウム非依存性のトランスグルタミナーゼが好ましい。
【0027】
芯物質となる可食疎水性物質は特に限定するものではないが、例えばコーン油,大豆油,菜種油,落花生油,パーム油等の植物油,魚油,ラード,ヘッド等の動物油,α−リノレン酸,エイコサペンタエン酸(EPAと略する)、ドコサヘキサエン酸(DHAと略する)といった脂肪酸等、更にはフレーバー油,脂溶性ビタミン等を挙げることができる。また食用ワックス類を用いても何等差し支えない。これらは単独或いは配合して用いられ、目的に応じ適宜選択することができる。この疎水性物質に調味料,香辛料,乳化剤等を含有させたり、或いは着色剤を添加したりすることは何等差し支えない。要するに、これらを目的に応じて単独又は複数配合することができる。
【0028】
なお、ここで述べるフレーバー油とは例えば、ミートフレーバー,かつお節フレーバー等の蓄肉魚介類に関連したものや、果実フレーバー,野菜フレーバー等が挙げられる。脂溶性ビタミン類としては、ビタミンA,D,E,F,K等を挙げることができる。これらを、目的に応じて、単独又は複数配合してもよい。
【0029】
使用される可食疎水性物質の量は、特に制限はないが、通常皮膜となるゼラチン等の蛋白質1に対して、重量比で1−10程度である。
【0030】
なお、以上については主として疎水性の素材について言及してきたが、蛋白質,アミノ酸,核酸,酵素のような水溶性の物質も疎水性物質と共に芯物質とすることもできる。
【0031】
以下に本発明、即ちシンプルコアセルベーション法の一種である塩析法によるマイクロカプセルの製造法について記す。
本発明で使用される可食疎水性物質,蛋白質,水等の成分比は通常の塩析法に用いられる範囲内であれば何等差し支えない。参考までに一般的な手法を以下に示すが、必ずしもこれに限定されるものではない。
【0032】
例えば、ゼラチン等の蛋白質を1〜20重量%を含む水溶液を調整する。この水溶液100g当り、1〜200ml又は1〜200重量gの可食疎水性物質を添加し、約100〜約400μm粒径の液滴になるように分散し、O/W型エマルジョンを作成する。
【0033】
このO/W型エマルジョンを30℃〜70℃の温度範囲に保ちながら、30℃〜70℃の温度範囲の蒸留水をエマルジョン100g当り10〜200g添加する。
【0034】
次に、可食塩類を0.5〜30重量%含む水溶液を、トータルで上記エマルジョン100g当り10〜200g滴下して可食疎水性物質の回りに壁膜を形成させる。その後、ゆっくりと10〜40℃にまで冷却して壁膜を厚くし、その後、壁膜の硬化架橋剤であるトランスグルタミナーゼを添加反応させる。
【0035】
トランスグルタミナーゼを作用させる際の条件は特に限定されないが、通常、10〜60℃で、10分〜48時間反応させればよい。また、トランスグルタミナーゼの添加量は系内に存在するゼラチン等の蛋白質1g当りの0.1〜100単位(ユニット)添加すればよい。
【0036】
更に、トランスグルタミナーゼを作用させて壁膜を硬化させる工程において、カプセル粒子間の凝集、結着を防止する為に、メチルセルロース,カルボキシメチルセルロース等を添加してもかまわない。また、塩析法による食用マイクロカプセルを製造する工程で、上記した可食疎水性物質,蛋白質,可食塩類以外の他の物質を必要により添加しても構わないことはいうまでもない。
【0037】
このようにして製造された食用マイクロカプセルはそのまま又はセルロース微粉,でんぷん粉等の乾燥助剤を添加混合後、乾燥する。乾燥手段は温風乾燥、熱風乾燥、凍結乾燥、真空乾燥、流動層法等の通常の乾燥手段を用いればよい。
【0038】
また、このようにして得られた食用マイクロカプセルは各種スープ,チュインガム,各種レトルト食品等の食品に広く添加できるものである。本発明で得られる食用マイクロカプセルを含有する食品は風味、味とも優れたものである。
【0039】
【実施例】
以下に本発明の実施例を挙げるが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【0040】
実施例1
ゼラチン(株式会社ニッピ製)の10%水溶液40g中に60ml(約54g相当)の香料(オレンジフレーバー 高砂香料工業株式会社製)を添加し、200μm粒径の液滴になるように分散しO/W型エマルジョンを作成した。エマルジョンを50℃に保ちながら50℃の蒸留水40gを加えた後、20%炭酸ナトリウム水溶液30gを加え、さらに10gをゆっくり滴下して、香料油滴のまわりに壁膜を形成させた。即ち、塩析法で壁膜を形成させたわけである。
【0041】
次に、ゆっくり30℃まで冷却して壁膜を厚くして、30℃に保持しながらトランスグルタミナーゼを含有する製剤「アクティバ」TG−S(味の素株式会社製)2g(トランスグルタミナーゼの添加量は200ユニット、即ち、ゼラチン1g当りトランスグルタミナーゼ40ユニット添加したことになる)を加え2時間攪拌後40℃に系温度を上げて1晩攪拌を続けた。攪拌を止めカプセルを捕集し定性No.1瀘紙(東洋瀘紙株式会社製)を用いて真空脱水した。
【0042】
次に乾燥助剤である結晶性セルローズ微粉アビセル(旭化成株式会社製)を20g加え軽くもみほぐして乾燥トレーに拡げ、40℃で温風乾燥した乾燥粉を140メッシュスクリーンで篩い、乾燥助剤を極力除去しやや黄色がかった単核のカプセル粉66gを得た。この粉体マイクロカプセル中の香料含量は約70%であり、仕込香料に対する収率は96%であった。なお、「アクティバ」は商品名である。
【0043】
実施例2
ゼラチン(株式会社ニッピ製)の10%水溶液60gに40gのDHAオイル(日本化学飼料株式会社製)を400μm粒径の液滴になるように分散しO/W型エマルジョンを作成した。
【0044】
エマルジョンを50℃に保ちつつ50℃の蒸留水70gを加え、さらに1.0%濃度のメタリン酸ナトリウム水溶液60gを滴下した。エマルジョンをゆっくり30℃まで冷却し、オイル油滴のまわりに厚いゼラチン壁を形成させた。このように塩析法で調整した壁を30℃に保ちながら、トランスグルタミナーゼを含有する製剤「アクティバ」TG−B(味の素株式会社製)4g(トランスグルタミナーゼの添加量は240ユニット、即ちゼラチン1g当り、トランスグルタミナーゼ40ユニット添加したことになる)を加え24時間攪拌を続けた。マイクロカプセルを100メッシュネットで捕集し水洗いした後、定性No.1瀘紙を用いて真空脱水した。脱水したものにでんぷん粉を30g加えもみほぐした後、乾燥トレーに拡げ室温の風を送って乾燥した。乾燥粉を120メッシュスクリーンで篩い余剰のでんぷん粉を極力ふるい落し白色の単核マイクロカプセル粉69gを得た。
【0045】
実施例3
本発明に係るマイクロカプセルの壁膜となるゼラチンのコアセルベート液滴を試料1とし、従来のコンプレックスコアセルベーション法によるマイクロカプセルの壁膜となるゼラチンのコアセルベート液滴を試料2として、▲1▼上記のゼラチンコアセルベート液滴粒子の体積および、▲2▼コアセルベーション(相分離)後の平衡水溶液中に残ったゼラチン希薄相のソリッド分を比較測定した。なお、それぞれの試料の作成は以下に示す。
【0046】
* 試料の作成
試料1(本発明) 試料2(従来法)
10% ゼラチン水溶液 60 g 10% ゼラチン水溶液 60 g
蒸留水 70 g 蒸留水 230 g
1%リン酸ナトリウム水溶液 60 g 10% アラビアゴム水溶液 60 g
攪拌スピード、pH、冷却速度をコン 攪拌スピード、pH、冷却速度をコン
トロールしコアセルベート滴が トロールしコアセルベート滴が
約 100μm前後の粒子となるように 約 100μm前後の粒子となるように
した。 した。
トランスグルタミナーゼを含有する トランスグルタミナーゼを含有する
製剤「アクティバ」TG-B 4g 添加の 製剤「アクティバ」TG-B 4g 添加の
うえ30℃で24時間攪拌した。 うえ30℃で24時間攪拌した。
この試料の水分量を右記(試料2)
の水分量と同一にする為に、この試
料に蒸留水155gを加え 3時間攪拌を
続けた。
【0047】
*測定方法
両試料をそれぞれ500mlのメスシリンダーに全量入れ24時間静置し析出したゼラチン濃厚液滴粒子を沈降させ、沈んだ析出ゼラチン粒子の体積及び相分離の結果平衡水溶液中に残ったゼラチン稀薄相を含むソリッド分を測定した。
【0048】
*測定結果
Figure 0003545148
また、試料液を攪拌機を用いて再分散したところ試料1は簡単に100μm粒子のコアセルベートが再分散できたのに対して、試料2はコアセルベートの凝集がなかなか解消しなかった。
【0049】
以上の結果は、平衡液中のソリッド分が両試料いずれもほぼ同量であることから、仕込んだゼラチンが正常に相分離しゲルとして析出したことを示している。ゼラチン析出液滴粒子を両者同じ大きさに調整したので、液滴粒子のゼラチン濃度が同じであれば同体積となるはずであるが、試料2に比較し試料1の体積が遥かに少なくゼラチン濃度の高いゼラチン液滴であることを示している。
【0050】
また試料1の方が沈んだゼラチン液滴粒子の再分散が容易であったことは、試料1で得られたゼラチン液滴粒子の表面のベタツキがより少ないことを表している。
【0051】
以上の比較試験の結果、ゼラチン膜マイクロカプセルの乾燥粉体化の条件としては、本発明に係る食用マイクロカプセルがコンプレックスコアセルベーション法(従来法)によるマイクロカプセルより遥かに有利であることが実証できた。
【0052】
実施例4
40gDHAオイルを40gのゴマ油に変えた以外は実施例2と全く同一の方法で食用マイクロカプセルを調整する。
このようにして得られた食用マイクロカプセルを中華料理である麻婆豆腐に用いる豆腐等の具材とともにレトルト袋に入れ、レトルト処理する。
【0053】
レトルト処理後、3カ月間室温で保存後、開封してもゴマの香ばしさが保持されている。
【0054】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る食用マイクロカプセルによれば、その壁膜の含水率が低く膨潤度も小さいため、壁膜表面の粘着性も少ないという利点がある。また、本発明のマイクロカプセルは収率よく単核マイクロカプセル粉体として乾燥処理することができるので、食用マイクロカプセルの乾燥粉体化に適する。更には壁膜の厚みの調節の自由度が大きくなり、結果的に芯物質の放出条件の選択肢が拡大される効果も有する。

Claims (4)

  1. 可食疎水性物質を芯物質として、蛋白質と可食塩類の組合せによる塩析法で壁膜が形成
    れ、トランスグルタミナーゼが壁膜の硬化架橋剤として用いられていることを特徴とする
    食用マイクロカプセル。
  2. 蛋白質がゼラチンであることを特徴とする請求項1記載の食用マイクロカプセル。
  3. 可食塩類が、酢酸ナトリウム,亜硫酸ナトリウム、硫酸ナトリウム,メタリン酸ナトリウム,リン酸1水素ナトリウム,リン酸2水素ナトリウム,塩化アンモニウム,硫酸アンモニウムのいずれか、もしくは2種以上の混合物であることを特徴とする請求項1記載の食用マイクロカプセル。
  4. 請求項1乃至3記載の食用マイクロカプセルを含有する食品。
JP33231596A 1996-01-08 1996-12-12 食用マイクロカプセル及びそれを含有する食品 Expired - Lifetime JP3545148B2 (ja)

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