KR101322852B1 - 엽채류/근채류의 탈수 장치 및 그 탈수 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엽채류/근채류 속에 포함된 액을 최대한으로 탈수시키는 탈수 장치 및 그 탈수 방법을 제공하기 위한 것이다. 이를 위해, 본 발명은, 엽채류/근채류를 탈수시키기 위한 탈수 장치에 있어서, 통으로 형성된 본체; 상기 본체의 일측에 설치되어 상기 통에 담긴 물과 분자압축 탈수제 및 엽채류/근채류를 회전시키는 펌프; 상기 본체의 하부에 설치되어 상기 본체에 담긴 물과 분자압축 탈수제를 진동시켜서 교반하는 복수개의 초음파 진동기들; 및 상기 복수개의 초음파 진동기들에 연결되어 상기 초음파 진동기들을 동작시키기 위하여 상기 본체의 일측에 설치된 초음파 발진기를 구비하는 엽채류/근채류의 탈수 장치를 제공한다.

Description

엽채류/근채류의 탈수 장치 및 그 탈수 방법{Dehydrator for dehydrating leafy vegetables/root vegetables and method thereof}

본 발명은 건조 장치에 관한 것으로서, 특히 엽채류/근채류의 액을 탈수시키는 탈수 장치 및 그 탈수 방법에 관한 것이다.

사람들의 생활 수준이 향상되면서 사람들은 건강에 많은 관심을 가지고 있다. 사람이 건강하기 위해서는 동물성 음식보다는 식물성 음식을 많이 먹어야 한다. 이를 위해 야채나 과일 같은 농산물의 생산량이 증대되고 있다. 뿐만 아니라, 농산물을 오랜 동안 두고 먹기 위해서는 장시간 보관할 수 있는 방법이 많이 연구되고 있다.

농산물을 장시간 보관하기 위해서는 건조 과정이 필요하다. 농산물을 건조시키기 위해서는 농산물에 묻어있는 물기를 제거하는 것도 필요하지만, 더욱더 농산물에 포함되어 있는 수분을 제거하는 탈수 과정이 반드시 필요하다. 농산물을 탈수하고 건조하기 위하여 지금까지 다양한 방법을 사용해 오고 있다.

농산물을 탈수하고 건조하는 방법으로서, 삼투압 탈수(osmotic dehydration)법, 열풍건조법 및 동결 건조법 등이 있다. 그러나, 이러한 방법들은 조직의 맛과 품질에 나쁜 영향을 주거나 가공비가 비싸다는 단점을 가지고 있다.

농산물을 탈수하는 농산물 탈수 장치에 대하여 특허(국내 공개번호: 10-2007-0103324)에서는 건조탈수실 내부에 타공판을 구비하고, 타공판의 하부에서 가압부와 차압부를 배치하여 상기 타공판을 통하여 상부로 공기가 분출되거나 하부로 공기가 빨려나가도록 하여 농산물을 탈수 건조하는 장치를 보여주고 있다. 그러나, 상기 특허에서는 공기를 이용하여 농산물을 탈수 건조함으로써, 농산물 외부에 묻은 물기는 탈수시키지만, 농산물 안의 액은 탈수시키지 않는다.

또한, 특허(국내 공개번호: 10-2006-0001853)는 건조탈수실의 상부에 좁은 흡입구를 형성하고, 내부에 타공판을 구비하여 타공판의 하부에서 차압팬을 이용하여 공기를 외부로 배출함으로써 타공판의 하부의 압력이 낮아지도록 하여 압력의 차이에 의하여 상기 흡입구에서 공기가 유입되도록 하는 세척 농산물 차압 건조 탈수기를 보여주고 있다. 이 특허 역시 공기를 이용하여 농산물을 건조 탈수하기 때문에 농산물 속에 포함된 액은 탈수시키지 않는다.

본 발명은 엽채류/근채류 속에 포함된 액을 최대한으로 많이 탈수시킬 수 있는 탈수 장치 및 그 탈수 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,

엽채류/근채류를 탈수시키기 위한 탈수 장치에 있어서, 통으로 형성된 본체; 상기 본체의 일측에 설치되어 상기 통에 담긴 물과 분자압축 탈수제 및 엽채류/근채류를 회전시키는 펌프; 상기 본체의 하부에 설치되어 상기 본체에 담긴 물과 분자압축 탈수제를 진동시켜서 교반하는 복수개의 초음파 진동기들; 및 상기 복수개의 초음파 진동기들에 연결되어 상기 초음파 진동기들을 동작시키기 위하여 상기 본체의 일측에 설치된 초음파 발진기를 구비하는 엽채류/근채류의 탈수 장치를 제공한다.

상기 펌프에는 물을 전달하는 급수관이 연결되며, 상기 급수관의 단부는 상기 본체의 하부에 설치되어 상기 급수관으로부터 공급되는 물과 분자압축 탈수제에 의해 상기 본체에 담긴 물과 분자압축 탈수제 및 엽채류/근채류가 회전한다.

상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 또한,

엽채류/근채류를 탈수하는 방법에 있어서, (a) 엽채류/근채류를 잘게 슬라이스한 것과, 물 및 분자압축 탈수제를 혼합한 것을 준비하는 단계; (b) 상기 슬라이스된 엽채류/근채류와 상기 혼합된 물 및 분자압축 탈수제를 하나의 통에 넣어서 혼합하는 단계; 및 (c) 상기 혼합된 엽채류/근채류, 물 및 덱스트린을 일정 시간 간격으로 회전시키면서 상기 엽채류/근채류의 액을 탈수시키는 단계를 포함하는 엽채류/근채류의 탈수 방법을 제공한다.

상기 분자압축 탈수제는 덱스트린을 사용할 수 있다.

상기 엽채류/근채류와 물과 분자압축 탈수제의 혼합 비율은 1:1.2:1.6과 1:0.75∼0.5:1의 비율 중 하나를 선택한다.

상기 근채류는 3∼8[mm]의 두께로 슬라이스할 수 있다.

상기 물은 섭씨 4도의 냉수를 사용할 수 있다.

상기 엽채류/근채류는 상기 통 속에서 12시간동안 탈수하는 것이 바람직하다.

상기 (c) 단계 후에, (d) 상기 통에서 상기 엽채류/근채류를 제거하는 단계; 및 (e) 상기 물에 포함된 상기 엽류/근채류의 액을 추출하여 농축하는 단계를 더 수행할 수 있다.

본 발명은 엽채류/근채류의 탈수 장치에 펌프를 구비하고, 펌프를 이용하여 탈수 장치의 하부에 물을 공급함으로써, 물의 회전력을 강화시켜서 물에 혼합된 분자압축 탈수제가 물속에 잠긴 엽채류/근채류의 모든 부분에 골고루 접착될 수가 있다.

탈수 장치에는 또한, 복수개의 초음파 진동기들을 그 하부에 설치하여 탈수 장치에 잠긴 물에 초음파를 발사함으로써, 물과 분자압축 탈수제를 균일하게 교반시킨다.

또한, 본 발명의 탈수 방법에 따라 분자압축 탈수제가 교반된 물에 엽채류/근채류를 혼합시키고, 12시간 동안 10분 간격으로 물을 회전시키는 과정을 반복함으로써, 엽채류/근채류에 포함된 액을 최대한도로 탈수시킬 수가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 엽채류/근채류 탈수 장치의 정단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 탈수 장치의 평단면도이다.
도 3은 근채류의 하나인 무를 복수개의 슬라이스로 자른 상태를 보여준다.
도 4는 본 발명에 따른 탈수 방법을 도시한 흐름도이다.

이하, 첨부한 도면들을 참고하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 각 도면에 제시된 참조부호들 중 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명에 따른 엽채류/근채류의 탈수 장치(100)의 정단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 탈수 장치(100)의 평단면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 엽채류/근채류의 탈수 장치(100)에 대해 설명하기로 한다.

엽채류는 배추, 상추, 시금치 등과 같이 잎을 식용하는 식물을 나타내며, 근채류는 고구마, 무, 감자 등과 같이 뿌리를 식용하는 식물을 나타낸다.

엽채류/근채류의 탈수 장치(100)는 본체(111), 펌프(121), 복수개의 초음파 진동기들(135), 초음파 발진기(131) 및 배출부(141)를 구비한다.

본체(111)는 통으로 형성되며, 통에 탈수가 요구되는 엽채류 또는 근채류가 넣어진다. 본체(111)의 상부에는 본체(111)의 통을 밀폐하는 접이식 도어(121)가 설치된다. 접이식 도어(121)는 힌지와 같은 체결 수단에 의해 본체(111)에 연결된다.

펌프(121)는 본체(111)의 일측 내부에 설치된다. 펌프(121)에는 급수관(123)이 연결되므로 펌프(121)는 급수관(123)을 통해서 본체(111)의 통에 물과 분자압축 탈수제를 공급한다. 급수관(123)에는 밸브(125)가 설치되고, 사용자가 밸브(125)를 열면 물이 공급되고, 밸브(125)를 잠그면 물 공급이 차단된다. 밸브(125)는 수동으로 동작하도록 설치될 수도 있고, 본체(111)의 표면에 스위치를 연결하여 밸브(125) 대신 상기 스위치를 조작하여 급수관(123)의 물 공급을 제어할 수도 있다. 펌프(121)에는 외부에서 펌프(121)로 물을 공급하는 수도관과 같은 외부 급수관(123)이 연결된다.

급수관(123)의 단부는 본체(111)의 하부에 설치된다. 따라서, 본체(111)의 통에 물과 분자압축 탈수제(molecular press dehydrating agent) 및 엽채류/근채류가 어느 정도 채워진 상태에서 급수관(123)으로부터 본체(111)의 통으로 물과 분자압축 탈수제가 공급되면, 본체(111)의 통에 채워진 물과 분자압축 탈수제 및 엽채류/근채류는 급수관(123)으로부터 공급되는 물과 분자압축 탈수제의 힘에 의해 회전을 하게 된다. 이와 같이 통 속의 물과 분자압축 탈수제 및 엽채류/근채류가 회전하면 이 회전력에 의해 물에 혼합된 분자압축 탈수제, 예컨대 덱스트린이 엽채류/근채류의 모든 부분에 골고루 접착될 수가 있다. 분자압축 탈수제가 엽채류/근채류에 골고루 접착되면 엽채류/근채류의 액이 최대한 많이 탈수되어 탈수 효과를 높여준다.

분자압축 탈수제를 이용한 분자 압축 탈수법은 사이토리시스(cytorrhysis) 현상을 이용한다. 사이토리시스란 식물 세포가 세포벽의 세공보다 큰 수용성 고분자 물질의 고농도 용액 중에 놓여 있을 때, 고분자 물질이 세포벽 내로는 침투하지 못하고 세포 외부에서 확산 압력을 가함으로써 세포를 수축시켜 식물 세포의 액을 탈수시키는 현상이다. 분자 압축 탈수법은 삼투압 탈수보다 다량의 액을 탈수시키면서도 세포벽을 비롯한 세포내 성분을 변성시키지 않으며, 탈수 후 식물의 건조를 빠르게 하고 식물 조직의 맛과 향에 영향을 적게 준다. 또한, 분자 압축 탈수법으로 건조된 식물의 조직은 물에 복원시 거의 생조직 상태로 복원된다. 분자 압축 탈수법에서 탈수 과정 중 식물로부터 유출되는 다량의 탈수액은 물로 희석되지 않은 상태이기 때문에 유용 성분의 농도가 높아 천연의 향미를 거의 그대로 간직하며, 고농도 탈수제 때문에 미생물에 의한 부패와 공기 산화에 의한 변질이 고도로 억제되어 활용도가 높다.

분자압축 탈수제로써는 세포벽의 세공보다 크기가 큰 수용성 고분자 물질을 사용할 수 있으며, 이러한 수용성 고분자 물질은 세포외에서만 확산 압력을 가하고 세포 내외의 탈수제의 농도 구배를 지속적으로 유지할 수 있어야 한다. 이러한 수용성 고분자 물질로는 PEG(polyethylene glycol), 검아라빅(gum arabic), 아라비노갈락탄(arabinogalactan), 난백, 유단백 또는 대두 단백 등이 있다.

분자압축 탈수제로써, 또한, 전분 가수 분해물과 전분 가수 분해물의 유도체를 사용할 수 있다. 전분 가수 분해물로는 덱스트린(dextrin), 폴리덱스트로스(polydextrose), 말토덱스트린(maltodextrin) 등이 있으며, 이들 중 하나 이상을 결합하여 분자압축 탈수제로 사용할 수 있다. 전분 가수 분해물의 유도체 즉, 전분 가수 분해물의 사슬에 여러 가지 기능기(functional group)를 화학적으로 결합시킨 물질로는 3.5[mm] 이상의 크기를 지니는 아밀로펙틴 유도체, 아밀로오스 유도체 등의 분획물, 에테르(ether)화 전분, 에스테르(ester)화 전분 등이 있으며, 이들 중 하나 이상을 결합하여 분자압축 탈수제로 사용할 수 있다.

복수개의 초음파 진동기들(135)은 본체(111)의 하부 즉, 통의 바닥면에 설치된다. 복수개의 초음파 진동기들(135)은 초음파를 본체(111)의 통에 담겨진 물과 분자압축 탈수제의 혼합물에 발사하여 물과 분자압축 탈수제를 진동시킨다. 물과 분자압축 탈수제가 진동함에 따라 물과 분자압축 탈수제는 균일하게 교반된다.

초음파 진동기(135)에서 발생되는 초음파는 사람이 청각으로 느끼거나 들을 수 없는 음파이며, 그 진로가 방향성을 가지면서 매우 짧은 펄스이어서 강한 진동을 동반한다. 이와 같이 초음파 진동기(135)에서 본체(111)의 통속에 채워진 물에 초음파를 발사하면, 물은 수축과 팽창을 교대로 수행하여 전파되고 초음파 에너지가 더욱 증가하면 물의 분자간의 응집력이 파괴되면서 진로상의 매질은 부분적으로 가열되어 그 격렬한 장력 때문에 물속에서 수천만개의 작은 기포가 발생과 소멸을 반복하게 되는데 이 현상을 공동현상(cavitation)이라 하며, 이러한 공동현상 과정 중에 강력한 에너지가 생성되어 물과 분자압축 탈수제가 균일하게 교반된다.

초음파 발진기(131)는 복수개의 초음파 진동기들(135)에 전선을 통해서 연결되어 전압을 공급함으로써, 복수개의 초음파 진동기들(135)을 동작시킨다. 초음파 발진기(131)는 미관상 본체(111)의 일측의 내부에 설치되지만, 외부에 부착될 수도 있다.

배출부(141)는 본체(111)의 일측에 설치된다. 본체(111)에 담긴 물이 설정된 수위 이상으로 높아질 경우에 상기 설정된 수위 이상으로 높아진 물은 배출부(141)에 형성된 구멍을 통해서 본체(111)의 통으로부터 배출부(141)로 배출된다. 배출부(141)의 하부에는 배출구(145)가 형성될 수 있으며, 상기 배출부(141)로 들어온 물은 배출구(145)를 통해서 외부로 유출될 수 있다.

배출부(141)를 설치하지 않고, 본체(111)의 통의 상부 일측에 통속의 물을 감지하는 물감지센서(도시 안됨)와 통의 하부에 배출구(145)를 설치할 수 있다. 이 때, 상기 물감지센서를 배출구(145)에 전기적으로 연결하고, 상기 물감지센서는 본체(111)의 통속의 물의 수위가 적정하게 유지될 수 있도록 하기 위해, 물의 위험 수위에 해당하는 위치에 설치된다. 이 상태에서, 본체(111)의 통에 담긴 물의 수위가 높아져서 상기 위험 수위에 도달하면, 상기 물감지센서가 이를 감지하여 배출구(145)를 열어주고, 그에 따라, 본체(111)의 통속의 물이 배출구(145)를 통해서 배출되어 물의 수위가 낮아지게 된다. 물의 수위가 상기 위험 수위 아래로 낮아지면 상기 물감지센서는 물을 감지하지 못하므로 배출구(145)는 닫혀지고 그에 따라 물의 수위는 적정 수위로 유지될 수가 있다.

본체의 통의 상부에는 채반과 같이 복수개의 구멍이 형성된 평판이 더 설치될 수 있다. 본체의 통 속에 물을 채울 때 상기 평판이 물 속에 잠기도록 채운다. 따라서, 상기 평판은 통에 채워진 물에 잠겨진 엽채류/근채류가 물의 수면으로 떠오르지 못하도록 막아준다.

도 3은 근채류(301), 예컨대 무를 두께가 얇은 복수개의 슬라이스(slice)로 자른 상태를 보여준다. 도 3에 도시된 바와 같이 탈수 장치(도 1의 100)의 본체(도 1의 111)의 통 속에 근채류(301)를 두께가 얇은 복수개의 슬라이스로 잘게 잘라서 넣음으로써, 물에 혼합된 분자압축 탈수제가 슬라이스의 모든 부분에 접착될 수가 있고, 그에 따라 근채류(301)의 액을 최대한 많이 탈수시킬 수가 있다.

엽채류는 대개 두께가 얇기 때문에 길이로 복수개 자르는 것이 필요하다.

도 4는 본 발명에 따른 엽채류/근채류의 탈수 방법을 도시한 흐름도이다. 도 4를 참조하면, 엽채류/근채류의 탈수 방법은 제1 내지 제5 단계(411∼451)를 포함한다. 도 1 내지 도 3을 참조하여 도 4에 도시된 엽채류/근채류의 탈수 방법을 설명하기로 한다.

제1 단계(411)로써, 근채류를 도 3에 도시된 바와 같이 두께가 얇게 복수개로 슬라이스하거나 엽채류를 길게 복수개로 슬라이스한 것과, 물 및 분자압축 탈수제를 혼합한 것을 준비한다. 물과 분자압축 탈수제는 믹서기(mixer)에서 혼합시킬 수도 있고, 도 1에 도시된 탈수 장치(100)의 통 속에 넣고 복수개의 초음파 진동기들(135)을 동작시켜서 혼합시킬 수 있다. 상기 분자 압축 탈수제로써 덱스트린을 사용할 수 있다. 상기 근채류는 3∼8[mm]의 두께로 슬라이스하는 것이 바람직하다. 상기 물은 섭씨 4도의 냉수를 사용할 수 있으며, 이에 따라 엽채류의 갈변이 방지되고, 균이 침투하는 것을 방지할 수 있다.

제2 단계(421)로써, 복수개로 슬라이스된 엽채류/근채류와 상기 혼합된 물 및 분자 압축 탈수제를 하나의 통(도 1에 도시된 본체의 통)에 넣어서 혼합한다. 이 때, 엽채류/근채류와 물과 분자압축 탈수제의 혼합 비율은 1:1.2:1.6로 하거나 1:0.75∼0.5:1의 비율로 하는 것이 바람직하다. 이러한 비율로 혼합할 때, 엽채류/근채류의 탈수를 위한 교반 효율이 가장 좋다.

제3 단계(431)로써, 상기 혼합된 엽채류/근채류, 물 및 덱스트린을 일정 시간, 예컨대 1시간 간격으로 10분 정도 회전시키는 동작을 12시간 동안 실행한다. 10분 정도 물을 회전시킬 때, 펌프(도 1의 121)를 이용할 수 있다. 이와 같이, 엽채류/근채류, 물 및 덱스트린을 12시간동안 혼합시켜놓음으로써, 엽채류/근채류의 액이 추출되어 물에 포함된다.

제4 단계(441)로써, 상기 통에서 엽채류/근채류를 건져낸다. 상기 건져낸 엽채류/근채류는 원심 탈수기로 옮겨져서 엽채류/근채류에 묻어있는 물기와 분자압축 탈수제가 제거된다. 이어서, 엽채류/근채류는 원적외선 건조기나 마이크로웨이브 건조기에 의해 함수율 10%까지 건조될 수 있다. 이렇게 건조된 엽채류/근채류는 ACM과 같은 분말 장치에 의해 분말화되어 포장되거나, 물에 의해 원래의 상태로 복원되어 사용될 수 있다.

제5 단계(451)로써, 상기 물에 포함된 상기 엽채류/근채류의 액을 추출하여 농축한다. 농축 농도는 50브릭스(brix)로 하는 것이 바람직하다. 상기 농축된 액은 살균 처리된 후에 저장기기에 저장될 수 있다. 상기 엽채류/근채류의 농축액은 식용이나 음식 재료로 사용될 수 있다.

본 발명은 도면들에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이들로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (9)

1. 엽채류/근채류를 탈수시키기 위한 탈수 장치에 있어서,
   통으로 형성된 본체;
   상기 본체의 일측에 설치되어 상기 통에 담긴 물과 분자압축 탈수제 및 엽채류/근채류를 회전시키는 펌프;
   상기 본체의 하부에 설치되어 상기 본체에 담긴 물과 분자압축 탈수제를 진동시켜서 교반하는 복수개의 초음파 진동기들; 및
   상기 복수개의 초음파 진동기들에 연결되어 상기 초음파 진동기들을 동작시키기 위하여 상기 본체의 일측에 설치된 초음파 발진기를 구비하는 것인 엽채류/근채류의 탈수 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 펌프에는 물을 전달하는 급수관이 연결되며, 상기 급수관의 단부는 상기 본체의 하부에 설치되어 상기 급수관으로부터 공급되는 물과 분자압축 탈수제에 의해 상기 본체에 담긴 물과 분자압축 탈수제 및 엽채류/근채류가 회전하는 것을 특징으로 하는 엽채류/근채류의 탈수 장치.
3. 엽채류/근채류를 탈수하는 방법에 있어서,
   (a) 엽채류/근채류를 잘게 슬라이스한 것과, 물 및 분자압축 탈수제를 혼합한 것을 준비하는 단계;
   (b) 상기 슬라이스된 엽채류/근채류와 상기 혼합된 물 및 분자압축 탈수제를 하나의 통에 넣어서 혼합하는 단계; 및
   (c) 상기 혼합된 엽채류/근채류, 물 및 분자압축 탈수제를 일정 시간 간격으로 회전시키면서 상기 엽채류/근채류의 액을 탈수시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엽채류/근채류의 탈수 방법으로서,
   (a) 단계의 혼합 또는 (b) 단계의 혼합하는 단계는 물과 분자압축 탈수제의 혼합물에 초음파를 발사하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 분자압축 탈수제는 수용성 고분자 물질, 전분 가수 분해물, 및 전분 가수 분해물의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용하는 것인 엽채류/근채류의 탈수 방법.
5. 제3항에 있어서, 상기 엽채류/근채류와 물과 분자압축 탈수제의 혼합 비율은 1:1.2:1.6과 1:0.75∼0.5:1의 중량 비율 중 하나를 선택하는 것인 엽채류/근채류의 탈수 방법.
6. 제1항에 있어서, 탈수 장치는 상기 엽채류/근채류 안의 액을 탈수시키는 것인 엽채류/근채류의 탈수 장치.
7. 제3항에 있어서, 상기 탈수 방법은 상기 엽채류/근채류 안의 액을 탈수시키는 것인 엽채류/근채류의 탈수 방법.
8. 제3항에 있어서, 상기 엽채류/근채류는 상기 통 속에서 12시간동안 탈수하는 것을 특징으로 하는 엽채류/근채류의 탈수 방법.
9. 제3항에 있어서, 상기 (c) 단계 후에,
   (d) 상기 통에서 상기 엽채류/근채류를 제거하는 단계; 및
   (e) 상기 물에 포함된 상기 엽채류/근채류의 액을 추출하여 농축하는 단계를 더 포함하는 것인 엽채류/근채류의 탈수 방법.

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