JP4255103B2 - 落下式蒸気殺菌方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流動自在な粉粒状材料、例えば胡椒原粒、そば粉、茶葉、トウガラシ、スパイス、乾燥野菜及び小麦粉等の食材の殺菌に好適な落下式蒸気殺菌方法に関するものである。
【０００２】
【発明の背景】
胡椒原粒やそば粉等の粉粒状素材（以下、被処理物とする）を、殺菌ないしは滅菌するにあたっては、例えば被処理物を受け入れるドラムを横臥状態に寝かせた、いわゆる横回転胴タイプの殺菌装置が知られている。しかしながら、このような横回転胴タイプのものは比較的長い処理時間を要することや、メンテナンスに手間が掛かる等の問題があった。このため、被処理物を受け入れるドラムを、ほぼ垂直に設置し、被処理物がドラム内を落下する間に高圧蒸気と接触させて、被処理物の乾燥を行う、いわゆる縦胴タイプのものが案出されてきている。
【０００３】
このような状況下、本出願人も、この縦胴タイプの殺菌装置の開発を試み、特開２００２−１１２７４９「落下式蒸気殺菌装置並びに落下式蒸気殺菌方法」の特許出願に至っている。この特開２００２−１１２７４９は、いわゆる二重シャッター構造の採用により処理部を高いレベルで密閉できるようにするとともに、各構成部を分断可能としたものであり、縦胴タイプの殺菌装置が実機として要求される、汎用性、多様性及びサニタリイ性等を向上させ得るものである。しかしながら、このような殺菌装置においても、以下のような点においてまだ改良の余地があった。
【０００４】
すなわち前記特開２００２−１１２７４９では、被処理物の殺菌を行う際、外部との連通を遮断した処理室に、予め高圧の殺菌用蒸気を充満させた後、この処理室に被処理物を落下させて、殺菌を行うものであった。また被処理物は、落下以前の段階では、処理室前段の予備室等において、ある程度、塊状態で積層され、自重による圧縮を受けた状態で一時的に貯留されるものであった。このため、被処理物は処理室内を落下して行く際にも直ちに粒状にバラバラに解きほぐされるわけではなく、従って殺菌用の蒸気も、塊状の一部に局部的に作用する傾向となり、被処理物を均一に殺菌できない場合があった。
【０００５】
【開発を試みた技術的課題】
本発明は、このような背景を認識してなされたものであって、被処理物がほぼ大気圧場の処理室内を落下している間に、処理室内に蒸気を導入できるようにし、被処理物を、より効率的に殺菌できるようにした新規な殺菌手法の開発を試みたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち請求項１記載の落下式蒸気殺菌方法は、ほぼ大気圧場に設定された密閉状態の処理室内において、粉粒体状の被処理物を落下させ、この落下中に高圧状態の蒸気を処理室に導入し、蒸気との接触によって被処理物の殺菌を行うようにした殺菌方法であって、
前記被処理物の殺菌にあたっては、蒸気の吐出口を被処理物で埋没させるように被処理物を処理室内に一時的に貯留した後、この被処理物群の中で下向きに蒸気を導き出すことにより、堆積状態に貯留した被処理物をバラバラに拡散し、この拡散状態で被処理物を落下させて、蒸気とほぼ満遍なく接触させるようにしたことを特徴として成るものである。
この発明によれば、被処理物が、ほぼ大気圧状態に設定された処理室内を落下する間に、高圧蒸気と接触させて殺菌を行うため、効果的な殺菌が行える。また被処理物の落下や蒸気の供給タイミング等が、被処理物の比重等に応じて種々選択でき、好適な処理条件が選択できる。特に本発明では、ほぼ堆積状態の被処理物群の内部において、高圧状態の蒸気を吐き出させるため、被処理物が処理室内を舞い上がる、バラバラの状態となり易く、被処理物の拡散落下を促進させ得る。また蒸気が被処理物の粉粒状表面に全体的に接触し、均一な殺菌が行える。
【０００７】
また請求項２記載の落下式蒸気殺菌方法は、前記請求項１記載の要件に加え、前記処理室に導入された蒸気は、殺菌処理後、外部に放出するようにしたことを特徴として成るものである。
この発明によれば、殺菌処理後、処理室内の蒸気を外部に放出するため、残留蒸気による水分の発生を抑えることができ、被処理物の装置等への付着を防止することができる。また次の殺菌を行う際には、処理室内が、ほぼ大気圧場にリセットされるため、装置に与え得る急激な熱変化や圧力変化を抑制できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明は、被処理物Ａを拡散状態で落下させながら、高圧の蒸気と接触させて、殺菌するものであり、まず実施の形態の説明に先立ち、殺菌対象となる被処理物Ａについて説明する。被処理物Ａとしては、流動自在な粉粒状の素材が好適であり、具体的には、胡椒原粒、そば粒、茶葉、トウガラシ、スパイス、乾燥野菜及び小麦粉等が挙げられる。なお被処理物Ａと接触させる、殺菌用の蒸気Ｊとしては、一例として高圧の過熱蒸気を用いるが、その他、高圧の飽和蒸気を用いることも可能である。
【０００９】
以下本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。説明にあたっては、まず本発明に係る落下式蒸気殺菌装置１について説明し、次いでこの装置の作動態様を説明しながら、実質的に本発明方法の落下式蒸気殺菌方法について併せて説明する。
落下式蒸気殺菌装置１は、一例として図１〜４に示すように、フレーム部材となる機枠２と、被処理物Ａの殺菌を実質的に行う処理部３と、この処理部３を適宜閉鎖空間とするためのシャッタ部４と、処理部３に被処理物Ａを供給する投入部５と、殺菌処理後の被処理物Ａを取り出す排出部６とを具えて成るものである。以下各構成部について説明する。
【００１０】
まず機枠２について説明する。このものは、処理部３、シャッタ部４、投入部５、排出部６等を支持するものであり、一例として直方体の枠型に形成されたメインフレーム１１に、シャッタ部４を支持するためのサブフレーム１２が取り付けられて成るものである。
そして機枠２に支持されるもののうち、処理部３、投入部５、排出部６が、昇降ブラケット１３によりメインフレーム１１の縦フレームに対して昇降自在に係止され、昇降シフタ１４により上下動できるように構成されている。なお昇降シフタ１４としては、エアシリンダ、油圧シリンダ、モータシリンダ等の適宜のシフト機器を用いることができる。
【００１１】
一方、シャッタ部４は、水平方向にスライドできるように、サブフレーム１２に対してハンガブラケット１５によって吊持される（水平摺動を担うシフタは図示省略）。
なお図中符号Ｂに示す部材は、各部を一体的に連結固定する、固定金具であり、本落下式蒸気殺菌装置１は、このような構造によって、セグメント状に分断可能に支持されるものである。
【００１２】
次に処理部３について説明する。処理部３は、蒸気殺菌を行うための処理室２０を形成する円筒状の処理バレル２１と、この内部に設けられるインナーホッパ２２とを具えて成るものである。なお本実施の形態では、処理部３は、インナーホッパ２２を内挿した処理バレル２１を、一例として二基、縦に連接して構成されるが、この数は適宜変更可能である。
そして処理バレル２１は、一例として上下端にフランジ２３を有し、ここに前記固定金具Ｂを受け入れる切欠溝２３ａが形成されている。
【００１３】
インナーホッパ２２は、処理室２０内において被処理物Ａを一時的に貯留するとともに、被処理物Ａを順次落下させるものである。このものは、上方に投入口２４ａが開口されるとともに下方に排出口２４ｂが開口されたホッパー本体２４と、この排出口２４ｂを適宜開閉するダンパ２５とを具えて成るものである。
【００１４】
ホッパー本体２４は、一例としてロート状の外観を呈するように形成され、下端はダンパ２５が傾斜状態に取り付けられ、排出口２４ｂを適宜開閉できるように回動自在に構成されている。なおダンパ２５を作動させるにあたっては、リンク機構２６を介してダンパ用シフタ２７によって回動させるものである。因みにダンパ用シフタ２７としては、エアシリンダ、油圧シリンダ、モータシリンダ等、適宜のシフト機器を用いることができる。
なおホッパー本体２４やダンパ２５等を上下二基の処理バレル２１において区別したい場合には、上側のものを２４Ａ、２５Ａ等とし、下側のものを２４Ｂ、２５Ｂ等とし、「Ａ」、「Ｂ」の末尾符号で区別する。
【００１５】
そして二基のホッパー本体２４のうち、上側のホッパー本体２４Ａのみに蒸気Ｊや熱風が導入されるものであり、これらを導く管を導入管２８とする。また導入管２８の吐出口を２８ａとするものであり、この位置は、ホッパー本体２４Ａ内に臨むように、より具体的には、投入口２４ａと排出口２４ｂとの間に、下向きに設けられる。なお本発明では、吐出口２８ａは、被処理物Ａがダンパ２５上に貯留された際、被処理物Ａに埋没するような位置に設けられる。このような構成を採ることにより、被処理物Ａの落下とほぼ同時に、ないしは落下直後に蒸気Ｊを導くことで、ほぼ堆積状態の被処理物Ａを、ホッパー本体２４Ａ内において舞い上げる、ないしは吹き上げるかのようにバラバラの状態に拡散させ、この拡散状態で被処理物Ａを落下させ得るものである。
【００１６】
また処理バレル２１には、殺菌処理後、バレル内に残存する蒸気Ｊを大気中に放出し得る、排気管２９が接続されるものである。この排気管２９は、一例として上下の処理バレル２１（処理室２０）から各々導き出された後、これらを合流させてから大気中に放出するように、配管が成されている。またこの排気管２９は、例えば弁の開閉操作により、処理バレル２１内を大気中と連通させ、言わば自然放出させるものであるが、処理バレル２１内に残留する蒸気Ｊや空気等を積極的に吸引することも可能である。
【００１７】
なお排気管２９は、各ダンパ２５よりも上方に接続されるものであり、この位置は、ホッパー本体２４内に一時貯留された被処理物Ａが、排気とともに流出しないように考慮されている。
またホッパー本体２４は、金属板により形成されるものであるが、被処理物Ａの種類によっては金網やパンチングメタル等の通気性素材で形成するようにしてもよい。
【００１８】
次に処理部３を適宜閉鎖状態とするシャッタ部４について説明する。シャッタ部４は、殺菌処理中、処理室２０を閉鎖空間とすべく、外部との連通を遮断するものであり、処理部３の投入側及び排出側に各々設けられたバルブユニット３１により構成される。このバルブユニット３１には、一例としてバタフライ弁タイプのものが適用され、具体的にはバルブケージ（弁箱；valve cage）３２に円板状のバルブエレメント（弁体；valve element)が回動自在に支持されて成るものである。
【００１９】
なお本実施の形態では、上述したようにバタフライ弁タイプのものを採用するため、上記バルブエレメントを、以下、バタ弁３３と称するものである。またこのときの回動軸をバルブステム３４とする。そして、バタ弁３３を回動させ、落下経路を適宜開閉するにあたっては、支持ブラケット３５によって連結されたバルブシフタ３６によって回動させるものであり、被処理物Ａの比重等の性状に応じて、好適な開放量に設定され得る。
【００２０】
またここでは、処理部３の前段（投入部５と処理部３との間）に設けられたものを投入側バルブユニット３１Ａとし、処理部３の後段（処理部３と排出部６との間）に設けられたものを排出側バルブユニット３１Ｂとして区別している。更にバタ弁３３も処理部３の前段に設けられるものを３３Ａ、後段のものを３３Ｂとして区別するものである。
【００２１】
次に投入部５について説明する。投入部５は、処理部３に被処理物Ａを送り込むものであり、前記処理部３とほぼ同一の構成を採るものである。すなわち、投入部５は円筒状の投入バレル４１と、この中に設置されるインナーホッパ４２とを具えて成る。投入バレル４１は、一例として上下端にフランジ４３を有し、ここに固定金具Ｂを受け入れる切欠溝４３ａが形成される。一方、インナーホッパ４２は、上方に投入口４４ａが開口されるとともに下方に排出口４４ｂが開口されたホッパー本体４４と、前記排出口４４ｂに設けられるダンパ４５とから成る。なおダンパ４５は、図示を省略するリンク機構を介してダンパ用シフタにより開閉される。
また投入部５に連結される、図中符号７が投入移送部であり、具体的には例えば傾斜コンベヤ等が適用され、被処理物Ａを所定量ずつ投入部５に送り込む作用を担っている。
【００２２】
次に排出部６について説明する。排出部６は、処理部３で殺菌された被処理物Ａを受け取り、外部に送り出す部位であり、上部にフランジ５３を有した円筒状の排出バレル５１により構成されるものである。
なお排出部６に連結される図中符号８は、排出移送部であり、このものは例えば振動コンベヤやスクリューコンベヤ等が適用されるものである。
【００２３】
本発明に係る落下式蒸気殺菌装置１は、以上のような基本構造を有するものであり、以下この装置の作動態様を説明しながら、実質的に本発明の落下式蒸気殺菌方法について説明する。
（１）初期状態
まず実質的に被処理物Ａの殺菌を行う以前の初期状態について説明する。この状態は、落下式蒸気殺菌装置１に被処理物Ａが供給される以前の段階であり、処理室２０の内部は大気圧とほぼ同じ状態に設定されている。すなわち処理室２０は外部と連通した排気状態に設定され、ほとんど蒸気が存在しない状態となっている。また投入部５のダンパ４５、処理部３の両ダンパ２５Ａ、２５Ｂ、投入側のバタ弁３３Ａ、排出側のバタ弁３３Ｂが全て閉鎖された状態となっている。
【００２４】
（２）被処理物の投入部への供給
まず投入移送部７から、投入部５に被処理物Ａが適量供給され、図５（ａ）に示すように、インナーホッパ４２内に貯留される。なお図５〜７に示す（ア）〜（シ）までの符号は、装置の作動状況（段階）を順に示す、符号（通し番号）である。
【００２５】
（３）投入部から処理部への供給
(i) 投入側バタ弁の開放
インナーホッパ４２内に貯留されていた被処理物Ａは、その後、処理部３に送られるが、これには図５（ｂ）に示すように、まず投入側バルブユニット３１Ａのバタ弁３３Ａを開放させる。
【００２６】
(ii)投入部ダンパの開放
そしてバタ弁３３Ａを開放させた状態で、図５（ｃ）に示すように、投入部５のダンパ４５を開放させ、被処理物Ａをインナーホッパ４２から落下させる。
【００２７】
(iii) 投入部ダンパの閉鎖
このようにして全ての被処理物Ａを処理部３のホッパー本体２４Ａ内に落下させたら、図５（ｄ）に示すように、今度は投入部５のダンパ４５を閉鎖する。なおホッパー本体２４Ａ内に貯留される被処理物Ａは、吐出口２８ａを覆い、埋める程度の量である。
【００２８】
(iv)投入側バタ弁の閉鎖
そして投入部５のダンパ４５が閉鎖したら、図６（ａ）に示すように、投入側のバタ弁３３Ａを閉鎖して、被処理物Ａの処理部３への供給（移送）を終了する。
【００２９】
（４）被処理物の殺菌
これ以降、実質的に被処理物Ａの殺菌を行うものであり、これには、図６（ｂ）に示すように、上側のダンパ２５Ａを開放し、被処理物Ａを下方のホッパー本体２４Ｂに導く（落下させる）ものである。なお被処理物Ａは、ホッパー本体２４Ａ内で貯留されている間、ある程度、塊状態で積層され、自重による圧縮も受けるものであるが、ホッパー本体２４Ａから落下する際には、排出口２４ｂが傾斜状態に形成されていることや、ダンパ２５Ａが徐々に開放されること等に因み、被処理物Ａは、バラバラになった拡散状態で落下するものである。そしてダンパ２５Ａの開放とほぼ同時に、ないしは被処理物Ａの落下開始直後に、導入管２８から蒸気Ｊを処理室２０内に導き、拡散状態で落下する被処理物Ａと、ほぼ満遍なく接触させ、被処理物Ａの殺菌を行うものである。
【００３０】
なおホッパー本体２４Ａ内に一旦収容される被処理物Ａは、吐出口２８ａを埋没するような状態で貯留されるため、蒸気Ｊの吐出によって、この堆積状態の被処理物Ａ（群塊状）が、ホッパー本体２４Ａ内において舞い上げられる（吹き上げられる）ようにバラバラの状態にされ、被処理物Ａの拡散落下を、より促進させ得るものである。
【００３１】
このように本発明においては、拡散状態で落下する被処理物Ａに蒸気Ｊを接触させて殺菌を行うものであるが、ダンパ２５Ａの開放量や開放速度、あるいは蒸気Ｊの導入タイミングや供給量等について、種々の設定が採り得るものである。すなわち被処理物Ａを拡散状態で落下させ、蒸気Ｊとほぼ均一に接触させることができれば、種々の設定が可能である。このため被処理物Ａの性状や排出口２４ｂの大きさ等によっては、例えばダンパ２５Ａを開放させたまま、あるいはダンパ２５Ａを設けることなく、被処理物Ａを落下させ、殺菌を行うことが可能である。
【００３２】
（５）上側ダンパの閉鎖・蒸気の大気中への放出
被処理物Ａの実質的な殺菌が終了すると、図６（ｃ）に示すように、ダンパ２５Ａが閉鎖され、これに伴い処理室２０への蒸気Ｊの供給も停止される。この際、被処理物Ａは、同図に示すように、下方のホッパー本体２４Ｂに全て収容され、ここに貯留された状態となる。そして蒸気Ｊの供給停止とほぼ同時に、処理室２０内に残存（存在）する蒸気Ｊを、排気管２９から大気中に放出（排出）する。なお蒸気Ｊを放出する際には、一般に処理室２０内に残存した蒸気Ｊが、依然として高圧状態であるため、排気管２９は単にバルブの操作により、外部と連通状態とするだけで、排気が行えるものである。もちろん、このような単なるバルブ操作によって処理室２０の圧力を外部とバランスさせることにとどまらず、処理室２０から積極的に蒸気Ｊを吸引する手法も可能である。
【００３３】
因みに従来の殺菌技術では、処理室２０の空気を極力排除した、減圧下ないしは真空下において、被処理物Ａの殺菌を行うのが一般的な技術思想であったが、本出願人が行った実験では、空気の存在が、殺菌に特別な悪影響を及ぼすことはなく、むしろ空気が存在していても、高いレベルでの殺菌が行えることが確かめられた。このため本発明においては、殺菌処理後に処理室２０内の空気を吸引したり、処理室２０内の気密を高度に維持することは可能であるが、これらは必須の構成ではない。
【００３４】
（６）被処理物の排出
(i) 排出側バタ弁の開放
排気によって処理室２０内の圧力がほぼ大気圧と同じになった後、図６（ｄ）に示すように、排出部６側のバタ弁３３Ｂを開放する。
【００３５】
(ii)処理部の下側ダンパの開放
その後、バタ弁３３Ｂを開放したまま、図７（ａ）に示すように、処理部３の下側のダンパ２５Ｂを開放し、被処理物Ａを排出移送部８に送る。
【００３６】
(iii) 処理部の下側ダンパ及び排出側バタ弁の閉鎖
被処理物Ａを排出移送部８に落下させたら、図７（ｂ）（ｃ）に示すように、下側のダンパ２５Ｂを閉じ、次いで排出部６側のバタ弁３３Ｂを閉鎖する。
【００３７】
(iv)熱風供給・蒸気排出
その後、図７（ｄ）に示すように、処理部３の上下のダンパ２５Ａ、２５Ｂを共に開放し、導入管２８から処理室２０に熱風（空気）を供給し、処理室２０内に残存した蒸気Ｊを、ほぼ完全に排気する。
その後、熱風の供給を停止するとともに、処理部３の上下のダンパ２５Ａ、２５Ｂを共に閉鎖して、初期状態とし、再度殺菌を繰り返すものである。
【００３８】
なお本装置の各部の制御手法、すなわちダンパやバタ弁の操作、あるいは蒸気や熱風の供給タイミング等の一例を、図８に示すものである。因みにこの図は、横軸が時間の経過を示している。なお本図中（ア）〜（シ）の符号は、上記図５〜７に示した符号（通し番号）であり、装置の作動状況（段階）を示している。また本図では、「排気」の項目は「ＯＮ」で排気状態（連通状態）を示している。すなわちここでは「排気」は、実質的な殺菌（上記図６（ｂ））以外において常に「ＯＮ」であるため、処理室２０は非殺菌時、常時外部と連通状態に設定されている。
【００３９】
また本装置をメンテナンスする際には、シャッタ部４を装置から離反させるようにほぼ水平にスライドさせ、処理部３、投入部５、排出部６等を適宜昇降動させて行うものであるが、これについての詳細な説明は省略し、前記特開２００２−１１２７４９「落下式蒸気殺菌装置並びに落下式蒸気殺菌方法」を援用するものである。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、粉粒体状の被処理物Ａの、蒸気Ｊによる殺菌が、能率的に行える。特に、被処理物Ａを、処理室２０内でバラバラの拡散状態で落下させ、その間に蒸気Ｊを接触させることで、被処理物Ａの粉粒体表面に、ほぼ満遍なく蒸気Ｊが作用し、均一に殺菌することができる。とりわけ堆積状態に貯留されている被処理物Ａ中に、蒸気Ｊを導き出すことによって、被処理物Ａの拡散落下を、より促進させることができる。更に、処理室２０の密閉状態は、前後に設けられた一基ずつのバタ弁３３Ａ、３３Ｂで実用上充分に確保できるため、装置の構造を比較的、簡略なものにでき、被処理物Ａの落下（移送）もスムーズに行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る落下式蒸気殺菌装置を示す斜視図（ａ）、並びに被処理物の殺菌の様子を示す側面図（ｂ）である。
【図２】 落下式蒸気殺菌装置の処理部を拡大して示す斜視図である。
【図３】 落下式蒸気殺菌装置を示す側面図である。
【図４】 同上正面図である。
【図５】 落下式蒸気殺菌装置の作動態様を段階的に示す側面図である。
【図６】 落下式蒸気殺菌装置の作動態様を段階的に示す側面図である。
【図７】 落下式蒸気殺菌装置の作動態様を段階的に示す側面図である。
【図８】 落下式蒸気殺菌装置の制御手法の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 落下式蒸気殺菌装置
２ 機枠
３ 処理部
４ シャッタ部
５ 投入部
６ 排出部
７ 投入移送部
８ 排出移送部
１１ メインフレーム
１２ サブフレーム
１３ 昇降ブラケット
１４ 昇降シフタ
１５ ハンガブラケット
２０ 処理室
２１ 処理バレル
２２ インナーホッパ
２３ フランジ
２３ａ 切欠溝
２４ ホッパー本体
２４Ａ ホッパー本体（上側）
２４Ｂ ホッパー本体（下側）
２４ａ 投入口
２４ｂ 排出口
２５ ダンパ
２５Ａ ダンパ（上側）
２５Ｂ ダンパ（下側）
２６ リンク機構
２７ ダンパ用シフタ
２８ 導入管
２８ａ 吐出口
２９ 排気管
３１ バルブユニット
３１Ａ バルブユニット（投入側）
３１Ｂ バルブユニット（排出側）
３２ バルブケージ
３３ バタ弁
３３Ａ バタ弁（前段）
３３Ｂ バタ弁（後段）
３４ バルブステム
３５ 支持ブラケット
３６ バルブシフタ
４１ 投入バレル
４２ インナーホッパ
４３ フランジ
４３ａ 切欠溝
４４ ホッパー本体
４４ａ 投入口
４４ｂ 排出口
４５ ダンパ
５１ 排出バレル
５３ フランジ
Ａ 被処理物
Ｂ 固定金具
Ｊ 蒸気

Claims (2)

1. ほぼ大気圧場に設定された密閉状態の処理室内において、粉粒体状の被処理物を落下させ、この落下中に高圧状態の蒸気を処理室に導入し、蒸気との接触によって被処理物の殺菌を行うようにした殺菌方法であって、
   前記被処理物の殺菌にあたっては、蒸気の吐出口を被処理物で埋没させるように被処理物を処理室内に一時的に貯留した後、この被処理物群の中で下向きに蒸気を導き出すことにより、堆積状態に貯留した被処理物をバラバラに拡散し、この拡散状態で被処理物を落下させて、蒸気とほぼ満遍なく接触させるようにしたことを特徴とする落下式蒸気殺菌方法。
2. 前記処理室に導入された蒸気は、殺菌処理後、外部に放出するようにしたことを特徴とする請求項１記載の落下式蒸気殺菌方法。

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