KR100367055B1 - 고기능성 gaba차의 제조방법 - Google Patents

고기능성 gaba차의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 찻잎을 CO2가스로 10∼30℃에서 3∼5시간 전처리함으로써 찻잎의 감마-아미노부티르산(GABA) 성분을 증대시키는 것을 특징으로 하는 고기능성 GABA차의 제조방법에 관한 것이다.
이와 같이 제조된 GABA차는 녹차의 항암, 항당뇨 및 항비만 등의 효능과 GABA의 혈압상승 억제 효과가 복합된 고기능성 녹차로써 맛, 향 등의 기호성뿐 아니라 성인병 예방 효과에 뛰어나다.

Description

고기능성 GABA차의 제조방법{Method for preparation of high functional GABA tea}
본 발명은 고기능성 GABA차의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 찻잎을 CO2가스로 처리하여 찻잎 중의 여러 가지 약리 활성 성분 중 고혈압 억제 효과가 있는 감마-아미노부티르산 성분을 증대시킨 GABA차를 제조하는 방법에 관한 것이다.
차는 세계에서 가장 대중적인 음료의 하나로써 예로부터 해독, 진통과 진정 및 이뇨 효과를 갖는 것으로 알려져 있고, 고혈압, 동맥경화 등의 성인병에도 탁월한 효능이 있다고 알려져 있다. 최근의 광범위한 연구 결과에 의하면 차 및 차 성분들은 항암, 항돌연변이, 항산화, 혈압 상승 억제, 혈당 상승 억제, 혈소판 응집 억제, 항균, 항바이러스, 항궤양, 항알레르기, 항불임, 항천식대사, 강심, 이뇨 등 성인병에 탁월한 예방과 치료효과를 지니고 있는 동시에 시력보호 및 충치예방에 효과가 뛰어난 것으로 알려져 있다.
이와 같이 여러 가지 우수한 효능이 있는 것으로 알려진 녹차에 대해서 그의 약리 활성 성분들을 규명하는 연구가 수행되었고, 그 결과 카테킨, 카페인 등의 성분이 규명되었고, 또한 감마-아미노부티르산(γ-aminobutyric acid, 이하, GABA라 약칭함)이 포함되어 있음이 밝혀졌다.
상기 GABA는 동·식물계에 널리 분포되어 있는 비단백질구성 아미노산으로 고등동물에 있어서는 신경의 중요한 억제전달물질이며 혈압강하작용을 하는 것으로 알려져 있다. 또한, 사람에 있어서는 신경계, 혈액에 함유되어 있고, 이의 대부분은 뇌의 골수에 존재하여 아세틸콜린이라고 하는 신경전달 물질을 증가시키고, 뇌기능을 촉진시키는 등의 생리작용을 한다는 것이 알려졌다.
이에 따라서, 찻잎 중에 감마-아미노부티르산의 함량을 증가시키고자 하는 노력이 있어왔다.
또한, Tsushida 등은 녹차 생엽의 전처리 과정에서 생엽을 혐기적으로 처리함으로써, 우수한 혈압강하작용이 있는 것으로 공지된 γ-아미노부티르산이 축적됨을 발견하였다(Biochem. Pharmacol.,40, 2337(1990)).
그러나, 찻잎을 혐기적으로 처리하는 경우, 예를 들면 질소 또는 진공상태로 처리하는 경우 많은 시간이 소요되고, 복잡한 설비가 요구되며, 또한 GABA의 증대가 처리시간에 비해 크지 않다는 문제가 있다.
또한, 최근 들어 건강에 대한 소비자의 관심이 높아지면서, 녹차가 기호식품뿐 아니라 기능식품으로 인식됨에 따라 다양한 형태의 녹차 관련 제품이 개발되고 있다.
이에 본 발명자들은 건강에 유익하고 여러 가지 효능을 지닌 찻잎을 활용하는 방법을 연구하던 중, 간편하고, 저렴한 비용으로 찻잎의 약리활성 물질을 증가시켜 기능성이 강화된 찻잎을 이용하여 제품으로 개발하면 건강에 유익한 기능성 식품을 제공할 수 있다는데 착안해 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 찻잎 중의 약리 활성 물질의 함량을 증가시킨 고기능성 차를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 상기한 목적 및 기타 다른 목적, 그리고 본 발명의 특징과 장점들은 하기 발명의 상세한 설명에 의해 당업자에 의해 명백하게 밝혀질 것이다.
도 1은 찻잎을 CO2가스, 진공, 공기로 처리하여 제다한 차의 GABA 함량을 나타낸 그래프이다.
도 2는 CO2가스로 처리한 찻잎과 처리하지 않은 대조 찻잎을 제다한 후 GABA 함량을 나타낸 그래프이다.
도 3은 CO2가스 처리차와 무처리차의 HPLC 분석 결과
도 4는 CO2가스 처리 온도 및 시간에 따른 GABA 함량을 나타낸 그래프이다.
도 5는 찻잎 저장 조건별 CO2가스 처리에 따른 GABA 함량을 나타낸 그래프이다.
도 6은 CO2가스 처리 후 덖음차 제다공정을 나타낸 공정도이다.
도 7은 CO2가스 처리 후 증제차 제다공정을 나타낸 공정도이다.
도 8은 CO2가스 처리 후 증제와 덖음의 혼합공정을 나타낸 공정도이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 채취한 찻잎을 밀폐된 용기중에서 CO2가스 분위기하 10 내지 30℃에서 3 내지 5시간 동안 유지하는 전처리 과정을 거친 후, 제다공정을 행하는 것을 특징으로 하는 GABA차의 제조방법을 제공한다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하다.
본 발명자들의 연구에 따르면, 찻잎에 포함된 약리 활성 성분인 GABA 함량에 가장 큰 영향을 미치는 요인은 유전자원 또는 생육시기 보다는 채엽 후 찻잎을 보관하는 환경조건이다. 따라서, 여러 가지 조건을 달리하여, 찻잎을 전처리한 후 제다하면, 각 처리조건에 따라 GABA 함량이 상이하게 된다.
찻잎 중의 GABA 함량은 글루탐산이 글루탐산 탈탄산효소에 의해 GABA로 변하는 것으로 증대된다. 따라서, 찻잎을 산소 없는 분위기하에서 보관하게 되면 글루탐산 탈탄산효소에 의해 GABA의 함량이 증가된다.
본 발명에서는 CO2가스를 사용하여 찻잎을 처리하는 것으로 GABA 함량을 증대시키고 있다. CO2가스는 그의 비중이 크기 때문에 용기중의 공기를 몰아낼 수 있는 치환능력이 크고, 밑에서부터 용기내의 공기를 위쪽으로 밀어내기 때문에 더욱 확실하게 치환된다.
아울러, CO2가스는 드라이 아이스를 가지고 다량(드라이 아이스 1㎏ 당 수천내지 수만 psi CO2발생) 발생시킬 수 있기 때문에 편리하고, 경제적으로 사용될 수 있다.
또한, CO2가스로 처리하는 경우, 온도는 10 내지 30℃의 범위에서 GABA 함량이 증대되고, 바람직하게는 실온에서 처리하는 것이다.
또한, 본 발명에서는 80∼95%의 CO2가스로 3 내지 5시간동안 처리하여도 GABA의 함량이 무처리 차에 비해 월등히 증가하는 반면, 혐기가스인 질소나 헬륨으로 처리하는 경우 6 내지 15시간이 소요되어야 GABA의 함량이 증대된다. 그러나, 찻잎을 6시간 이상 실온에서 질소가스 또는 헬륨가스로 처리하게 되는 경우 찻잎 중의 폴리페놀 산화효소가 발효될 수 있어 녹차의 주재료로 사용되기에 적합하지 않다.
따라서, 본 발명에 따른 찻잎 처리, 즉 찻잎을 채취 직후나 일정시간 경과 후(20시간 이내) 밀폐된 용기에 넣고 10∼30℃ 온도에서 CO2분위기하에서 3∼5시간동안 유지시켜 주는 것으로, 찻잎 중 글루탐산이 글루탐산 탈탄산효소에 의해 GABA로 변해 찻잎 중의 GABA 함량이 급증하게 된다.
이 찻잎을 이용해 증열과 덖음처리를 통해 기능성과 기호성이 우수한 녹차를 얻을 수 있다.
또한, 상기 찻잎을 분쇄하여 면이나 빵 등 밀가루 음식 재료나 요구르트와 같은 발효 식품 재료에 첨가하면 식품 중에 GABA 함량을 현저히 증가시켜 기능성을 강화할 수 있다.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 설명하기 위한 것으로, 이들 실시예에 의해 본 발명의 범위가 한정되지 않는다는 것은 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 사람들에게 있어서 자명할 것이다.
실시예 1
덖음공정을 이용한 녹차의 제조
5월 초∼중순경 차나무에서 1창 3엽씩 잎을 채취해서 이물질을 없애고 일정크기 용기를 완전히 밀폐시킨 후 바늘구멍을 뚫고 여기에 찻잎을 넣은 후 CO2가스를 처음 2∼3회 정도 용기가 부풀어오를 정도로 가스를 많이 흘려주어 용기중의 산소 등을 제거한 후 25∼30psi의 압력으로 3시간동안 실온에서 처리를 한다. 그러면 찻잎 중에 혈압 상승 억제 효과가 뛰어난 GABA 함량이 급증하게 된다.
CO2처리 후 용기에서 찻잎을 꺼내 도 6과 같은 제다공정 즉, 이산화탄소 처리한 잎을 꺼내 덖음 솥을 270℃로 조절하여 8∼10분간 첫 덖음을 한 후 덖은 잎을 꺼내 10분 정도 비빔을 시행한다. 비빈 찻잎을 다시 덖음 솥에서 180℃로 6∼8분 덖음을 한 후 8분 비빔을 시행, 3번째 덖음(150℃, 5∼6분) 후 5분 비빔을 시행하고, 4번째 덖음(70℃, 3∼5분) 후 5분 비빔, 5번째 덖음(70℃, 3∼5분)후 2∼3분 비빔 시행 후, 50℃에서 1∼2시간 건조를 하여 녹차를 얻는다.
실시예 2
증제공정을 이용한 녹차의 제조
5월 초∼중순경 차나무에서 1창 3엽씩 잎을 채취해서 이물질을 없애고 일정크기 용기를 완전히 밀폐시킨 후 바늘 구멍 정도의 틈을 만들고, 여기에 찻잎을 넣은 후 CO2가스를 처음 2∼3회 정도 용기가 부풀어오를 정도로 충분히 흘려 용기중의 산소 등을 제거한 후 25∼30psi 압력으로 3시간동안 실온에서 처리를 한다. 그러면 찻잎 중에 혈압 상승 억제 효과가 뛰어난 GABA 함량이 급증하게 된다.
CO2처리후 용기에서 찻잎을 꺼내 도 7과 같은 제다공정 즉, CO2처리한 잎을 꺼내 증열기에서 100℃, 50초 동안 찻잎을 쪄서 산화효소의 활성을 제거한 후, 조유기에서 85℃, 35분 동안 어느 정도 수분을 제거하면서 잎 중에서 기호성 및 기능성 관련 수용성분이 잘 용출되도록 잎 상태를 만든다. 그 후 유념기에서 15분 동안 잎들을 비벼 세포 밖으로 수용성 성분들을 용출시킨다. 중유기에서 65℃, 25분 동안 수분 32±2%와 차의 형상을 만들고, 정유기에서 70℃, 20분간 수분 함량 13±2%와 차의 형상을 만든다. 정유기를 거친 찻잎은 90℃ 건조기에서 60∼90분 정도 차 수분이 4∼5%가 될 때까지 건조하여 녹차를 얻는다.
실시예 3
증제와 덖음공정을 이용한 녹차의 제조
5월 초∼중순경 차나무에서 1창 3엽씩 잎을 채취해서 이물질을 없애고, 일정크기 용기를 완전히 밀폐시킨 후 바늘구멍을 뚫고 여기에 찻잎을 넣은 후 CO2가스를 처음 2∼3회 정도 용기가 부풀어오를 정도로 가스를 많이 흘려주어 용기중의 산소 등을 제거한 후 25∼30psi의 압력으로 3시간동안 실온에서 처리를 한다. 그러면 찻잎 중에 혈압 상승 억제 효과가 뛰어난 GABA 함량이 급증하게 된다.
CO2처리 후 용기에서 찻잎을 꺼내 도 8과 같은 제다공정 즉, CO2처리한 잎을 꺼내 증열기에서 100℃, 50초 동안 찻잎을 쪄서 산화효소의 활성을 제거한 후, 조유기에서 85℃, 35분 동안 어느 정도 수분을 제거하면서 잎 중에서 기호성 및 기능성 관련 수용성분이 잘 용출되도록 잎 상태를 만든다. 그 후 유념기에서 15분 동안 잎들을 비벼 세포 밖으로 수용성 성분들을 용출시킨다. 비빈 찻잎을 덖음 솥에서 150℃로 6∼8분 덖음을 한 후 5분 비빔을 시행하고, 두번째 덖음(100℃, 5∼6분) 후 5분 비빔을 시행한 후, 50℃에서 1∼2시간 건조를 하여 녹차를 얻는다.
비교예 1
실시예 1과 동일하게 하되, 용기중에 CO2가스를 주입하는 대신 진공상태로 만드는 것만 제외하여 녹차를 얻는다.
비교예 2
실시예 1과 동일하게 하되, 용기중에 CO2가스를 주입하는 대신 공기를 주입하는 것만 제외하여 녹차를 얻었다.
시험예 1
GABA 함량
실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 2에 의해 얻은 차 시료에 대해 다음과 같은 방법으로 GABA 함량을 측정하였다. 또한, 비교를 위해 무처리한 차의 GABA 함량도 측정하였다.
상기 각각의 차를 분쇄기에 갈아서 분말 시료 1g를 80℃ 물로 3∼4회 추출후 3,000rpm에서 10분간 원심분리하여 상등액을 취해 0.45㎛ 멤브레인 필터에 통과시켜 분석용액으로 사용하였고, 고속액체크로마토그래프(HPLC)를 이용해 GABA 함량을 측정하였다. 이 때 HPLC 조건은 다음과 같다. Detector는 Fluorescence Detector(model FP-920 : EX 345nm, Em 455nm)를, Column은 Finepak AA pak Na Ⅱ-S(ψ4.6×100mm)와 NH3trap column인 AEC pakⅡ(ψ4.6×50mm)를 사용하였으며, Pump는 PU-980, PU-885 2대를 Solvent selection unit는 LV-980-3, Column oven은 CO-965를, 용매 유속은 0.6㎖/min., 시약 유속은 0.4㎖/min., 컬럼온도는 60℃로 하였다.
상기 결과는 도 1, 도 2, 및 도 3에 나타내었다.
도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 찻잎은 CO2가스 처리를 함으로써 찻잎 속의 GABA 함량이 현저히 증가됨을 알 수 있었다.
시험예 2
CO 2 가스 처리온도 및 시간에 따른 GABA 함량
아울러, CO2가스 처리온도와 시간에 따른 GABA 함량을 조사하기 위해, 처리 온도를 각각 10, 20, 30℃로 하고, 처리시간을 각각 1, 3, 5시간으로 하여 실시예 1과 동일한 방법으로 녹차를 얻었다. 얻어진 녹차를 시험예 1과 같은 방법으로 GABA 함량을 측정하였다. 이 결과를 무처리한 경우와 비교하여 도 4에 나타내었다.
도 4에 나타난 바와 같이, CO2가스를 실온에서 3 내지 5시간 처리한 경우에 GABA 함량이 최대로 증가하였다.
시험예 3
찻잎 저장조건별 GABA 함량
찻잎을 채취한 후 저장시간에 따른 GABA 함량에 대해서 조사를 하기 위해, 찻잎을 채취한 후, 1, 10, 20 시간 경과 후, 각각에 대해 5℃에서 CO2처리한 경우와 상온에서 CO2처리한 경우로 나누어서 실시예 1과 같은 방법으로 녹차를 얻었다. 얻어진 녹차를 시험예 1과 같은 방법으로 GABA 함량을 측정하고, 그 결과를 도 5에 나타내었다.
도 5에 의하면, 찻잎을 채취한 후 오랜시간을 방치하게 되면, CO2가스 처리에 의한 GABA함량의 증대 효과가 떨어짐을 알 수 있었다.
시험예 4
본 발명의 처리공정에 따른 기호성의 변화를 파악하고자 품질 관련 성분과 제다품질 검사를 실시하였다.
CO2처리에 따른 품질성분 및 제다품질
처 리* 총질소(%) 총아미노산(mg/100g) 탄 닌(%) 카페인(%) 엽록소(mg/100g) 비타민 C(mg/100g) 관능검사**(점)
CO2 4.95 3,021 13.56 3.10 360 410 80.3
무처리 4.85 2,926 13.34 3.09 330 366 80.4
* 처리 : 가스(25psi) 3시간 처리** 관능검사 : 외관(형상 20, 색택 20), 내질(향기 20, 수색 20, 맛 20)을 총 100점으로하여 20여명의 성인남녀를 대상으로 실시
상기 표 1에서처럼 CO2가스 처리 후 제다한 차가 무처리에 비해 기호성을 양호하게 하는 총질소, 총아미노산, 비타민 C 함량과 녹차의 색을 선명하게 하는 엽록소 함량이 약간 높았다. 따라서 CO2가스 처리 차가 무처리차에 비해 기호성이 약간 양호한 경향이었다.
시험예 5
GABA 함량이 증가된 기능성차가 혈압 상승 억제 효능을 가지고 있는지를 알기 위해 일본 동경 실험실에서 본태성 고혈압 쥐의 수축기 혈압이 152mmHg 이상인 wistar kyoto계 7주령 수컷을 분양받아 이 쥐를 대상으로 3주간 급여하여 체중 및 혈압의 변화를 관찰하였다. 시험 방법은 일반 식수를 대조구로, 시험 예 1은 GABA차 1.5%, 시험 예 2는 일반 녹차 1.5%가 함류된 추출물을 제조하여 급여하였으며, 각각 10마리씩 사육하여 평균값으로 나타내었다. 이 때 식이는 삼양사의 쥐 시험용 사료와 차 침수액, 식수를 무제한 급여하였다.
본태성 고혈압 쥐의 체중변화는 표 2에서 보는 것처럼 3주후 최종 무게는 대조구가 시험예 1과 시험예 2에 비해 높게 나타나 체중 증가가 심함을 알 수 있었으며, 대조구와 시험예 1, 2간에는 유의성이 인정되었다(P<0.01).
3주후 본태성 고혈압 쥐의 체중 변화
처 리 최초 체중(g) 3주후 체중(g)
대조구 259.57±7.45a* 278.28±5.43a
시험예 1 257.71±6.32ab 269.57±6.92ab
시험예 2 248.57±2.79b 261.85±4.08b
하기 표 3은 차 침출수 투여일부터 21일 동안 본태성 고혈압 쥐의 수축기 혈압 변화를 측정한 것으로 첫날의 혈압 측정에서는 각 군간에 차이가 나타나지 않았으나, 7일째부터 대조구와 시험 예 2는 혈압이 상승하기 시작하였으나 시험 예 1은 혈압이 떨어지기 시작했다. 혈압 측정 최종일인 21일에는 대조구가 192.06mmHg, 시험예 1은 177.35mmHg, 시험예 2는 185.39mmHg로 시험예 1의 혈압 상승 억제가 뚜렷함을 알 수 있었다.
본태성 고혈압 쥐의 수축기 혈압 변화
처 리 수 축 기 혈 압(mmHg; 평균±표준오차)
0 1 3 5 7 9 11 14 21
대조구 174.75±4.87 176.96±5.29 177.94±2.78 180.16±1.17 179.30±4.41a** 181.84±2.29a* 183.58±2.57a* 185.43±3.27a* 192.06±8.561)a2)*
시험예 1 175.53±2.87 177.53±1.81 176.76±2.51 176.94±5.29 173.69±4.79b 170.62±5.36b 174.74±4.02b 175.59±3.03ab 177.35±2.47b
시험예 2 177.91±1.63 180.09±2.43 179.58±2.86 177.69±2.78 178.54±2.08a 181.59±4.69a 182.56±8.15ab 180.56±4.35b 185.39±8.42ab
1) 상기 셀내에 동일한 알파벳을 갖는 값은 Duncan's multiple range test에 의한 레벨과 현저히 다르다.2) * P < 0.01, ** P < 0.05
부신피질에서 분비되는 알도스테론(aldosterone)은 신장에 작용해 Na+나 물의 배설을 감소시키는 호르몬으로 분비가 많으면 혈액량이 증가해 혈압을 상승시키는데 표 4에서 보는 것처럼 혈장 알도스테론 농도는 시험예 1이 대조구에 비해 약 41% 정도 밖에 되지 않는 것으로 보아 혈압 상승 억제 효과가 뛰어남을 알 수 있었다.
본태성 고혈압 쥐의 혈장 알도스테론 농도
처 리 혈장 알도스테론 수준(pg/㎖)
대 조 구 606.98±57.79a**
시험 예 1 248.56±30.44b
시험 예 2 561.45±88.67ab
** P < 0.05
이상과 같이 본 발명의 GABA차는 체중 감소 효과가 있고, 여러 가지 성인병 예방 특히 혈압 상승 억제에 뛰어난 효과가 있으며 맛과 향 등의 기호성도 우수하다. 또한, 고기능성 녹차를 간단히 제조 할 수 있으므로 차의 활용도를 높일 수 있어서 차의 국제 경쟁력을 높이고 농가 소득 증대 뿐 아니라 여러 가지 성인병에 시달리는 현대인들의 건강 유지에 크게 기여할 수 있다.

Claims (4)

  1. 감마-아미노부티르산(γ-aminobutyric acid; GABA)을 함유하는 GABA차의 제조에 있어서, 채취한지 20시간 이내의 찻잎을 밀폐된 용기중에서, 80∼95%의 CO2가스 분위기하 10∼30℃에서 3∼5시간 동안 유지시키는 전처리 공정; 및
    상기 전처리 공정을 거친 찻잎을 70∼270℃의 덖음솥에서 2∼10분간 덖음을 한 후 비빔을 시행하는 과정을 2∼5회 반복한 다음 건조시키는 제다공정;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 고기능성 GABA차의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 감마-아미노부티르산(γ-aminobutyric acid; GABA)을 함유하는 GABA차의 제조에 있어서, 채취한지 20시간 이내의 찻잎을 밀폐된 용기중에서 80∼95%의 CO2가스 분위기하 10∼30℃에서 3∼5시간 동안 유지하는 전처리 공정; 및
    상기 전처리 공정을 거친 찻잎을 꺼내 100℃의 증열기에 넣고 50초동안 수분을 제거한 다음 유념기에서 15분간 잎들을 비벼 세포 밖으로 수용성 성분들을 용출시킨 후, 70℃의 정유기에서 20분간 수분 13±2%의 차를 제조한 후 90℃ 건조기에서 60∼90분 정도 건조시켜 차 수분이 4∼5%가 되도록하는 제다공정;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 고기능성 GABA차의 제조방법.
  4. 감마-아미노부티르산(γ-aminobutyric acid; GABA)을 함유하는 GABA차의 제조에 있어서, 채취한지 20시간 이내의 찻잎을 밀폐된 용기중에서 80∼95%의 CO2가스 분위기하 10∼30℃에서 3∼5시간 동안 유지하는 전처리 과정; 및
    상기 전처리 공정을 거친 찻잎을 100℃의 증열기에서 50초 동안 찻잎을 쪄서 산화효소의 활성을 제거한 후 85℃의 조유기에서 35분 동안 수분을 제거한 다음 유념기에서 15분동안 잎들을 비벼 세포 밖으로 수용성 성분들을 유출시킨 후 150℃의 덖음솥에서 6∼8분간 덖음을 한 후 5분 비빔을 시행하고, 두번째 덖음(100℃, 5∼6분) 후 5분 비빔을 시행한 다음 50℃에서 1∼2시간 동안 건조시키는 제다공정;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 고기능성 GABA차의 제조방법.
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