KR102302202B1 - 비트 추출물을 포함하는 착색 조성물 및 이를 이용한 분말의 착색 방법 - Google Patents

비트 추출물을 포함하는 착색 조성물 및 이를 이용한 분말의 착색 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 비트 추출물을 포함하는 착색 조성물 및 상기 착색 조성물을 이용한 분말의 착색 방법에 관한 것이다. 구체적으로는, 비트 추출물과 구연산 칼슘을 포함하는 착색 조성물 및 상기 착색 조성물을 이용하여 유동층 분무 방식으로 건강기능식품 분말을 착색하는 방법에 관한 것이다.

Description

비트 추출물을 포함하는 착색 조성물 및 이를 이용한 분말의 착색 방법{COLORING COMPOSITION COMPRISING BEETROOT EXTRACT AND METHOD FOR COLORING POWDER USING THEREOF}
본 발명은 비트 추출물을 포함하는 착색 조성물 및 상기 착색 조성물을 이용한 분말의 착색 방법에 관한 것이다. 구체적으로는, 비트 추출물과 구연산 칼슘을 포함하는 착색 조성물 및 상기 착색 조성물을 이용하여 유동층 분무 방식으로 건강기능식품 분말 과립을 착색하는 방법에 관한 것이다.
식물색소는 클로로필(chlorophylls), 카로티노이드(carotenoids), 플라보노이드(flavonoids) 및 베타레인(betalains)의 4 종류가 알려져 있다. 이들 중 베타레인은 질소함유 색소 그룹으로서 노랑, 오렌지, 분홍, 적색, 자색을 나타낸다. 베타레인은 다른 식물색소들과는 식물 중에 많이 분포되어 있지는 않다. 현재 약 50여개의 베타레인 색소분자들이 알려져 있으며 이들은 주로 식물의 꽃, 과일, 싹, 뿌리에 존재하는데, 홍당무와 레드비트에 특히 많이 존재한다. 베타레인은 적색-자색 베타시아닌(betacyanin)과 황색의 베타크산틴(betaxanthins)의 2개의 그룹으로 나눌 수 있다.
베타레인은 특유의 붉은 색을 이용하여 식품의 착색제로 사용할 수 있으나, pH, 열, 빛, 수분, 그리고 산소 등의 환경 조건에 따라 쉽게 변색되어 안정성에 문제가 있다.
베타닌(betanin)은 베타시아닌 색소의 일종으로서 적색을 나타내는데, pH 4-5사이의 산성 조건에서는 밝은 적자색을 나타내고, pH가 올라갈수록 푸른 자색이 서서히 증가하다가 알카리 조건에 도달하면 분해되어 엷은 갈색으로 변한다. 또한, 높은 온도로 가열하는 경우도 엷은 갈색으로 변한다. 이러한 문제로 인해 상업적으로 베타레인이나 베타닌을 색소로 사용하는 것에는 제한이 있다.
현재, 식물에서 추출된 색소를 이용하고자 하는 다양한 시도가 있다.
일본공개특허 제2001-218568호에서는 가열했을 때 식품 표면에 색을 발현하는 식품용 착색제를 개시하고 있다. 상기 특허에서는 유제품 또는 식용 유지 중 적어도 1종, 단당류 또는 이당류의 적어도 1종의 당류, 파프리카, 카라멜, 비트 분말, 율금, 및 사프란에서 선택된 적어도 1종의 착색제를 포함하는, 식품용 착색제를 개시하고 있다. 상기 특허에서는 식품 표면에 상기 착색재를 부착시킨 후, 오븐이나 전자레인지 등의 조리기구에서 가열하거나 찌는 경우 색이 발현되는 것을 특징으로 한다.
또한, 한국공개특허 제2015-0127173호는 셀룰로오스 중합체 또는 이의 유도체 등의 필름-형성 중합체, 홍화, 해조, 당근, 자주색 당근 등에서 선택된 적어도 1종의 착색 식료품 및 보조 코팅제를 포함하는 코팅 조성물을 개시하고 있다.
본 발명은 비트 추출물에 포함된 베타닌 색소를 이용하여 열이 광에 의한 변색이 없고 안정적으로 착색을 구현할 수 있는 착색 조성물을 제공하고자 한다. 또한, 상기 착색 조성물을 이용하여, 건강기능식품 분말에 선명한 색상을 안정적으로 구현하는 방법을 제공하고자 한다.
상기한 과제는, 비트 추출물 및 구연산 칼슘을 포함하는 분말용 착색 조성물에 의해 달성된다.
바람직하게는, 상기 비트 추출물 및 상기 구연산칼슘은 1~2:2~4의 중량비로 혼합되고, 상기 비트 추출물 및 상기 구연산칼슘 각각은 착색 조성물 총 중량 대비 1 내지 10 중량%로 포함될 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 착색 조성물은 프락토올리고당, 효소처리스테비아 또는 이들의 혼합물을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 과제는, 건강기능식품용 원료 분말 및 정제수를 포함하는 원료 조성물을 준비하는 단계; 비트 추출물, 구연산 칼슘, 프락토올리고당 및 정제수를 포함하는 착색 조성물을 준비하는 단계; 건강기능식품 원료 분말, 결정과당 또는 자일리톨, 혼합과즙분말, 첨가제 및 정제수를 포함하는 원료 조성물을 준비하는 단계; 유동층과립기에 씨드로서 입자 크기 범위가 0.1mm 내지 1.2mm인 혼합과즙분말을 넣고, 상기 원료 조성물을 55℃ 내지 75℃의 온도 조건에서 분무하여 유동층 과립을 제조하는 단계; 및 상기 유동층 과립기에 유동층 과립을 넣고, 상기 착색 조성물을 55℃ 내지 75℃의 온도 조건에서 분무하여 상기 유동층 과립의 표면을 코팅하여 착색된 건강기능식품 분말을 제조하는 단계를 포함하는, 건강기능식품 분말 과립의 착색 방법에 의해 달성된다.
바람직하게는, 상기 건강기능식품 원료 분말은 가르시니아캄보지아, 홍삼, 차전자피식이섬유, 목이버섯식이섬유, 대두식이섬유, 귀리식이섬유, 호로파종자식이섬유, 이눌린, 치커리추출물, 알로에겔분말, 알로에전잎분말, 난소화성말토덱스트린 및 폴리덱스트로스으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 분말일 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 첨가제는 비타민 C, 콜라겐, 히알루론산, 비타민B1염산염, 무수구연산 및 효소처리스테비아로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 유동층 과립의 입자 크기는 0.5mm 내지 10.0mm 이고, 상기 착색된 건강기능식품 분말 과립의 입자 크기는 0.6mm 내지 10.0mm일 수 있다.
본 발명에 따른 착색 조성물은 안정적으로 기재에 베타닌 색소의 색상을 발현시키고, 열이나 빛에 의한 변색이 발생하지 않는다. 본 발명에 따른 착색 조성물을 이용하여 건강기능식품, 음료 또는 화장품 등에 기호도가 우수한 색상을 안정적으로 발현시킬 수 있어 식물 유래 베타닌 색소를 산업에 폭넓게 활용할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 건강기능식품 분말의 착색 방법을 개략적으로 도시한 것이다.
본 발명에서 사용되는 모든 기술용어는, 달리 정의되지 않는 이상, 하기의 정의를 가지며 본 발명의 관련 분야에서 통상의 당업자가 일반적으로 이해하는 바와 같은 의미에 부합된다. 또한 본 명세서에는 바람직한 방법이나 시료가 기재되나, 이와 유사하거나 동등한 것들도 본 발명의 범주에 포함된다.
용어 "약"이라는 것은 참조 양, 수준, 값, 수, 빈도, 퍼센트, 치수, 크기, 양, 중량 또는 길이에 대해 30, 25, 20, 15, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 또는 1% 정도로 변하는 양, 수준, 값, 수, 빈도, 퍼센트, 치수, 크기, 양, 중량 또는 길이를 의미한다.
본 명세서를 통해, 문맥에서 달리 필요하지 않으면, "포함하다" 및 "포함하는"이란 말은 제시된 단계 또는 구성요소, 또는 단계 또는 구성요소들의 군을 포함하나, 임의의 다른 단계 또는 구성요소, 또는 단계 또는 구성요소들의 군이 배제되지는 않음을 내포하는 것으로 이해하여야 한다.
본 발명은 분말용 착색 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 착색 조성물은 비트 추출물 및 구연산 칼슘을 포함한다.
상기 비트 추출물은 비트(Beta vulgaris)의 뿌리에서 뿌리를 물 또는 에틸알콜 등의 유기용매로 추출한 비트레드일 수 있다. 상기 비트는 원산지가 유럽 남부인 명아주과의 두해살이풀이다. 비트의 지상부는 어릴 때 샐러드로 이용된다. 상기 비트레드는 베타레인계의 베타닌(C24H26O13N2)을 주성분으로 하는 붉은색~자색 색소로서, 물에 녹으며, 에탄올 등의 유기용매에는 잘 녹지 않는다.
베타닌(Betalain)은 pH의 변화에 비교적 안정적이나 내열성 및 내광성에 약하며, 금속이온에 의해 변색될 수 있어 수분이 많은 식품이나 고온 가열을 필요로 하는 식품에는 부적합하다.
상기 베타닌은 아래 화학식 1의 구조를 갖는다.
[화학식 1]
Figure 112019040652292-pat00001
본 발명에서는 베타닌을 포함하는 비트 추출물을 구연산칼슘과 함께 사용함으로써, 열이나 빛에 의한 베타닌 색소의 변성을 방지하여 안정성을 확보한 것을 특징으로 한다. 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 착색 조성물은 비트 추출물 및 구연산칼슘을 1~2:2~4의 중량비로 혼합하여 포함하고, 상기 비트 추출물 및 구연산칼슘 각각은 착색 조성물 총 중량 대비 1 내지 10 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 비트 추출물이 상기 중량비를 초과하여 혼합될 경우, 붉은색이 강하게 발현되고, 구연산칼슘이 상기 중량비를 초과하여 혼합될 경우 흰색에 가까워지며, 구연산칼슘이 상기 중량비 미만으로 혼합되거나 들어가지 않는 경우에는, 최종 제품을 과립으로 성형하는 경우, 불규칙한 얼룩무늬와 같은 균일하지 않은 색상이 나타나 전체적으로 제품의 질이 떨어진다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 착색 조성물은 프락토올리고당, 효소처리스테비아 또는 이들의 혼합물을 추가로 포함할 수 있다.
프락토올리고당은 분말 또는 액상을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 고형분 함량이 65%이상인 액상을 사용할 수 있다. 프락토올리고당은 착색 조성물 내에서 비트 추출물과 구연산칼슘의 균일한 혼합을 가능하게 하고, 착색 조성물을 이용한 착색 과정에서 최종 제품에 구연산칼슘 단독으로 부착되는 것을 방지하는 역할을 한다. 프락토올리고당은 착색 조성물 총 중량 대비 1~10 중량%로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 1~5 중량%로 포함될 수 있다.
또한, 상기 효소처리스테비아는 착색의 대상이 되는 원료 분말의 쓴맛이나 특유의 맛을 마스킹하는 역할을 하는 첨가제로서, 분말 형태로 사용될 수 있으며, 착색 조성물 총 중량 대비 0.1 내지 1.0 중량%로 포함될 수 있다. 본 발명에 따른 착색 조성물은 잔량의 정제수를 포함한다.
또한, 본 발명은 상기 착색 조성물을 이용하여 건강기능식품 분말을 착색하는 방법을 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 건강기능식품 분말의 착색 방법을 개략적으로 도시한 것이다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 착색 방법은 다음의 단계들을 포함한다:
비트 추출물, 구연산 칼슘, 프락토올리고당 및 정제수를 포함하는 착색 조성물을 준비하는 단계(S11); 건강기능식품 원료 분말, 결정과당 또는 자일리톨, 혼합과즙분말, 첨가제 및 정제수를 포함하는 원료 조성물을 준비하는 단계(S12); 유동층과립기에 씨드로서 입자 크기가 0.1mm 내지 1.2mm인 혼합과일과즙분말을 넣고, 상기 원료 조성물을 분무하여 유동층 과립을 제조하는 단계(S13); 및 상기 유동층 과립기에 유동층 과립을 넣고, 상기 착색 조성물을 분무하여 상기 유동층 과립의 표면을 코팅하여 착색된 건강기능식품 분말을 제조하는 단계(S14).
이하 각 단계를 상세히 설명한다.
먼저, 비트 추출물, 구연산 칼슘, 프락토올리고당 및 정제수를 포함하는 착색 조성물을 준비한다(S11). 상기 착색 조성물은 조성물 총 중량 대비 1 내지 10 중량%의 비트 추출물, 1 내지 10 중량%의 구연산 칼슘, 1~10 중량%의 액상의 프락토올리고당, 0.1 내지 1.0 중량%의 효소처리스테비아를 포함할 수 있다. 또한, 상기 비트 추출물 및 상기 구연산칼슘은 착색 조성물 내에 1~2:1~2:2~4의 중량비로 혼합되어 포함되는 것이 바람직하다. 상기 각 성분들을 50~70℃로 가열된 정제수에 넣고 교반하여 완전히 용해시켜서 착색 조성물을 제조하는 것이 바람직하다.
다음으로, 건강기능식품 원료 분말, 결정과당 또는 자일리톨 등의 당류, 혼합과즙분말, 첨가제 및 정제수를 포함하는 원료 조성물을 준비한다(S12).
상기 건강기능식품 원료 분말은 가르시니아캄보지아, 홍삼, 차전자피식이섬유, 목이버섯식이섬유, 대두식이섬유, 귀리식이섬유, 호로파종자식이섬유, 이눌린, 치커리추출물, 알로에겔분말, 알로에전잎분말, 난소화성말토덱스트린 및 폴리덱스트로스로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 분말일 수 있다. 원료 분말은 원료 조성물 총 중량 대비 30~60중량%로 포함될 수 있다.
상기 결정과당 또는 자일리톨 등의 당류는 착색 조성물이 잘 코팅되도록 하고, 최종 식품 분말에 단맛을 부여하여 기호도를 향상시키기 위해 첨가될 있다.
상기 혼합과즙분말은 사과, 복숭아, 딸기, 포도 등의 과일 혼합물을 착즙한 후 동결건조하여 제조한 분말일 수 있으며, 상기 분말의 입자 크기는 0.1mm 내지 1.2mm일 수 있다. 과일과즙분말은 유동층과립기를 이용한 과립화 과정에서 씨드로서 사용될 수 있다.
상기 첨가제는 비타민 C, 콜라겐, 히알루론산, 비타민B1염산염, 무수구연산 및 효소처리스테비아로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다. 상기 첨가제의 종류와 양은 건강기능식품 원료 분말의 종류에 따라 변경하여 사용할 수 있다.
상기 원료 분말, 결정과당 또는 자일리톨 등의 당류, 혼합과즙분말, 첨가제는 50~70℃로 가열된 정제수에 넣고 교반하여 완전히 용해시켜서 원료 조성물을 제조하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 원료 조성물은 조성물 총 중량 대비 30~60중량%의 건강기능식품 원료 분말, 15~30 중량% 결정과당 또는 자일리톨 등의 당류, 1 내지 10중량%의 첨가제, 10~30중량%의 혼합과즙분말 및 잔량의 정제수를 포함할 수 있다. 최종 원료 조성물의 당도(sugar content)는 굴절률 측정기로 측정한 바 40~60 brix일 수 있다.
다음으로, 유동층과립기에 씨드를 넣고, 상기 원료 조성물을 60℃ 내지 75℃의 온도 조건에서 바텀스프레이(bottom spray) 방식으로 분무하여 유동층 과립을 제조한다(S13). 상기 씨드는 입자 크기 범위가 0.1mm 내지 1.2mm인 혼합과즙분말을 사용할 수 있다. 제조된 유동층 과립의 입자크기는 0.5mm 내지 10.0mm이고, 보다 바람직하게는 0.7 내지 2.0mm이다. 상기 유동층과립기는 공지된 장치를 사용할 수 있으며, 유동층 과립 제조시 공정 조건은 흡입공기온도 80 내지 120℃, 투입관 온도 55℃ 내지 75℃, 분무압력 1 내지 5 bar, 유입공기량 5~15 m/sec, 투입속도 5~100g/min일 수 있다
마지막으로, 상기 유동층 과립기에 유동층 과립을 넣고, 상기 착색 조성물을 60℃ 내지 75℃의 온도 조건에서 분무하여 상기 유동층 과립의 표면을 코팅하여 착색된 건강기능식품 분말 과립을 제조한다(S14). 상기 코팅 공정 조건은 흡입공기온도 80 내지 120℃, 투입관 온도 55℃ 내지 75℃, 분무압력 1 내지 5 bar, 유입공기량 5~15 m/sec, 투입속도 5~100g/min일 수 있다. 코팅이 완료된 착색된 분말 과립의 입자 크기는 0.6mm 내지 10.0mm이고, 보다 바람직하게는 0.7mm 내지 2.0mm일 수 있다.
이하에서는 실시예를 들어서 본 발명을 상세하게 설명하지만, 이들 실시예에 의해 권리범위가 제한되는 것은 아니다.
실시예 1
착색 조성물은 비트 추출물 분말(비트레드) 1.4 중량%, 구연산칼슘 1.6 중량%, 프락토올리고당(액상, 고형분 함량 65%) 3 중량%와, 60℃로 가열한 잔량의 정제수를 혼합하여 완전히 용해될 때까지 교반하여 제조하였다. 원료 조성물은, 가르시니아캄보지아 추출물 48.0 중량%(분말), 비타민 C 0.6중량%(분말), 콜라겐 1.0 중량%(분말), 히알루론산 0.3 중량%(분말), 비타민B1염산염 0.005중량%(분말), 결정과당 16.6 중량%(분말), 난소화성말토덱스트린 2.0중량%(분말), 무수구연산 3.35중량%(분말), 자일리톨 0.9중량%(분말), 효소처리스테비아 0.12중량%(분말), 혼합과즙분말 21.0중량%(분말, 복숭아, 사과)와 60℃로 가열한 잔량의 정제수를 혼합하여 완전히 용해될 때까지 교반하여 제조하였다.
유동층 과립기에 입자크기가 0.5 mm인 씨드(혼합과즙분말, 입자 크기 범위 0.1~1.2mm)를 넣고, 제조된 원료 조성물을 투입관 온도 65℃, 분무압력 3 bar, 유입공기량 10 m/sec, 원료 투입속도 50g/min의 조건으로 분무하여 입자크기가 1.2mm인 유동층 과립을 제조하였다. 이어서, 상기 착색 조성물을 투입관 온도 65℃, 분무압력 3 bar, 유입공기량 10 m/sec, 원료 투입속도 50g/min의 조건으로 유동층 과립기에 분무하여 핑크색으로 착색된 가르시니아캄보지아 분말 과립을 제조하였다.
비교예 1
착색 조성물에서 구연산 칼슘을 넣지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 핑크색으로 착색된 가르시니아캄보지아 분말 과립을 제조하였다.
비교예 2
착색 조성물에 구연산 칼슘과 프락토올리고당을 넣지 않은 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 핑크색으로 착색된 가르시니아캄보지아 분말 과립을 제조하였다.
실험예 1
색도계(colorymetry, Konica minolta, CM-5 )를 이용하여 실시예 및 비교예1 및 2에서 제조된 가르시니아캄보지아 분말 과립의 색도차를 측정하여, 그 결과를 아래 표 1에 나타냈다. L(ligntness, 명도)값은 색의 밝기를 나타내는 수치로서, 완전한 흰색은 100, 완전한 검은색은 0의 값이고, a(redness, 적색도) 값 100은 완전한 적색, -80은 완전한 녹색을 나타낸다. b(yellowness, 황색도) 값 70은 완전한 노랑색, -70은 완전한 파랑색을 나타낸다.
아래 표 1을 보면, 실시예 1의 가르시니아캄보지아 분말 과립이 명도가 우수하고 연한 핑크색을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 또한, 육안 관찰 결과, 과립에 균일한 핑크색이 나타난 것을 확인할 수 있었다.
구분 d*L d*a d*b
실시예1 68.24 51.15 -21.45
비교예 1 93.07 0.12 7.78
비교예2 94.25 0.31 8.23
실험예 2
실시예 1에서 얻어진 핑크 과립의 안정성을 측정하기 위하여 주광 아래 보관하며 색도 안정성을 색도계를 사용하여 L, a, b 값을 측정하였다. 그 결과를 아래 표 2에 나타냈다. 표 2를 보면, 본 발명에 따른 실시예 1의 가르시티나캄보지아 분말 과립은 12주 동안 색도 변화가 매우 적어 핑크과립 색소의 안정성이 확보되었음을 확인하였다.
구분 d*L d*a d*b
0주 68.24 51.15 -21.45
1주 68.26 51.15 -21.44
4주 68.30 51.14 -21.40
8주 68.58. 51.11 -21.29
12주 68.72 51.08 -21.20
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Claims (7)

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  4. 건강기능식품용 원료 분말 및 정제수를 포함하는 원료 조성물을 준비하는 단계;
    비트 추출물, 구연산 칼슘, 프락토올리고당 및 정제수를 포함하는 착색 조성물을 준비하는 단계;
    건강기능식품 원료 분말, 결정과당 또는 자일리톨, 혼합과즙분말, 첨가제 및 정제수를 포함하는 원료 조성물을 준비하는 단계;
    유동층과립기에 씨드로서 입자 크기 범위가 0.1mm 내지 1.2mm인 혼합과즙분말을 넣고, 상기 원료 조성물을 55℃ 내지 75℃의 온도 조건에서 분무하여 유동층 과립을 제조하는 단계; 및
    상기 유동층 과립기에 유동층 과립을 넣고, 상기 착색 조성물을 55℃ 내지 75℃의 온도 조건에서 분무하여 상기 유동층 과립의 표면을 코팅하여 착색된 건강기능식품 분말 과립을 제조하는 단계를 포함하고,
    상기 비트 추출물 및 상기 구연산칼슘은 1~2:2~4의 중량비로 혼합되고, 상기 비트 추출물 및 상기 구연산칼슘 각각은 착색 조성물 총 중량 대비 1 내지 10 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는, 건강기능식품 분말 과립의 착색 방법.
  5. 제4항이 있어서, 상기 건강기능식품 원료 분말은 가르시니아캄보지아, 홍삼, 차전자피식이섬유, 목이버섯식이섬유, 대두식이섬유, 귀리식이섬유, 호로파종자식이섬유, 이눌린, 치커리추출물, 알로에겔분말, 알로에전잎분말, 난소화성말토덱스트린 및 폴리덱스트로스로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 분말인 것을 특징으로 하는, 건강기능식품 분말 과립의 착색 방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 첨가제는 비타민 C, 콜라겐, 히알루론산, 비타민B1염산염, 무수구연산 및 효소처리스테비아로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 건강기능식품 분말 과립의 착색 방법.
  7. 제4항에 있어서, 상기 유동층 과립의 입자 크기는 0.7mm 내지 2.0mm 이고, 상기 착색된 건강기능식품 분말 과립의 입자 크기는 0.7mm 내지 2.0mm인 것을 특징으로 하는, 건강기능식품 분말 과립의 착색 방법.
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