摘編自《廣東包裝》2012年03月第二期
作者：廣州信安包裝有限公司 付志恩
一、蒸煮鍋內(nèi)的溫度與壓力對高溫蒸煮袋品質(zhì)的影響
高溫蒸煮殺菌是延長食品保質(zhì)期的一個有效方法，長期以來已被很多食品廠廣泛應(yīng)用。 常用的蒸煮袋有以下幾種結(jié)構(gòu)：PET//AL//PA//RCPP、PET//PA//RCPP、PET//RCPP、PA//RCPP等。目前在四川、重慶、湖南、浙江、東北地區(qū)，在一些熟肉制品的包裝上，PA//RCPP結(jié)構(gòu)應(yīng)用得比較多。近兩年，使用PA/RCPP的食品廠對軟包裝材料生產(chǎn)企業(yè)的投訴較多，反映的主要問題是離層與破袋。
通過調(diào)查，發(fā)現(xiàn)一些食品廠在蒸煮加工過程中存在著一些不規(guī)范的問題。一般來講，殺菌時間在121℃的溫度下應(yīng)當(dāng)是30~40min，但很多食品加工企業(yè)對殺菌時間的規(guī)定很隨意，甚至有的達到了90min的殺菌時間。
一些軟包裝企業(yè)所采購的實驗用蒸煮鍋，當(dāng)溫度表顯示為121℃時，有的蒸煮鍋的壓力表示值為0.12~0.14MPa，有的蒸煮鍋則為0.16~0.18MPa。另據(jù)某食品廠反映，當(dāng)其蒸煮鍋的壓力顯示為0.2MPa時，溫度表的示值只有108℃。
為了減少溫度、時間和壓力方面的差異性帶給高溫蒸煮產(chǎn)品的品質(zhì)影響，必須定期對設(shè)備的溫度、壓力和時間繼電器進行校正。我們知道國家對各類儀表有年檢制度，其中壓力儀表屬強制性年檢的儀表，校正周期是每半年一次。也就是說，在正常情況下，壓力儀表應(yīng)當(dāng)是比較準(zhǔn)確的。而溫度測量儀表不屬于強制性年檢的類別，所以，測溫儀表的準(zhǔn)確度是要打折扣的。
時間繼電器的校正也需要定期內(nèi)部校正，用秒表或時間比對的方式進行校正。
實驗用的高壓蒸煮鍋和食品廠用的高溫殺菌釜的校正方法建議如下。
校正的方法：在鍋內(nèi)注入一定量的清水，以能淹沒溫度傳感器為限，將水加熱至沸騰，檢查此時溫度指示是否為100℃（處在高海拔地區(qū)的，此時的溫度可能會在98~100℃之間）？更換標(biāo)準(zhǔn)計量的溫度計進行比對。
放出部分水使溫度傳感器露出水面；把鍋蓋蓋嚴(yán)，將溫度提高到121℃，觀察此時的蒸煮鍋壓力表的示值是否為0.107Mpa（處在高海拔地區(qū)的，此時的壓力值可能會在(0.110~0.120MPa之間）。
如果在校正過程中，上述數(shù)據(jù)能夠吻合，說明該蒸煮鍋的壓力表和溫度表都處于良好的狀態(tài)。否則，就應(yīng)請專業(yè)人員對壓力表或溫度表進行調(diào)校。
目前，絕大多數(shù)軟包裝企業(yè)所生產(chǎn)的所謂高溫蒸煮袋所要求的蒸煮溫度一般都是121℃，也有個別的企業(yè)要求的是115℃或125℃，幾乎沒有人要求采用135℃的殺菌溫度。下面兩張表是實驗的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，可以作為高溫蒸煮產(chǎn)品的工藝參考。
作者：廣州信安包裝有限公司 付志恩
一、蒸煮鍋內(nèi)的溫度與壓力對高溫蒸煮袋品質(zhì)的影響
高溫蒸煮殺菌是延長食品保質(zhì)期的一個有效方法，長期以來已被很多食品廠廣泛應(yīng)用。 常用的蒸煮袋有以下幾種結(jié)構(gòu)：PET//AL//PA//RCPP、PET//PA//RCPP、PET//RCPP、PA//RCPP等。目前在四川、重慶、湖南、浙江、東北地區(qū)，在一些熟肉制品的包裝上，PA//RCPP結(jié)構(gòu)應(yīng)用得比較多。近兩年，使用PA/RCPP的食品廠對軟包裝材料生產(chǎn)企業(yè)的投訴較多，反映的主要問題是離層與破袋。
通過調(diào)查，發(fā)現(xiàn)一些食品廠在蒸煮加工過程中存在著一些不規(guī)范的問題。一般來講，殺菌時間在121℃的溫度下應(yīng)當(dāng)是30~40min，但很多食品加工企業(yè)對殺菌時間的規(guī)定很隨意，甚至有的達到了90min的殺菌時間。
一些軟包裝企業(yè)所采購的實驗用蒸煮鍋，當(dāng)溫度表顯示為121℃時，有的蒸煮鍋的壓力表示值為0.12~0.14MPa，有的蒸煮鍋則為0.16~0.18MPa。另據(jù)某食品廠反映，當(dāng)其蒸煮鍋的壓力顯示為0.2MPa時，溫度表的示值只有108℃。
為了減少溫度、時間和壓力方面的差異性帶給高溫蒸煮產(chǎn)品的品質(zhì)影響，必須定期對設(shè)備的溫度、壓力和時間繼電器進行校正。我們知道國家對各類儀表有年檢制度，其中壓力儀表屬強制性年檢的儀表，校正周期是每半年一次。也就是說，在正常情況下，壓力儀表應(yīng)當(dāng)是比較準(zhǔn)確的。而溫度測量儀表不屬于強制性年檢的類別，所以，測溫儀表的準(zhǔn)確度是要打折扣的。
時間繼電器的校正也需要定期內(nèi)部校正，用秒表或時間比對的方式進行校正。
實驗用的高壓蒸煮鍋和食品廠用的高溫殺菌釜的校正方法建議如下。
校正的方法：在鍋內(nèi)注入一定量的清水，以能淹沒溫度傳感器為限，將水加熱至沸騰，檢查此時溫度指示是否為100℃（處在高海拔地區(qū)的，此時的溫度可能會在98~100℃之間）？更換標(biāo)準(zhǔn)計量的溫度計進行比對。
放出部分水使溫度傳感器露出水面；把鍋蓋蓋嚴(yán)，將溫度提高到121℃，觀察此時的蒸煮鍋壓力表的示值是否為0.107Mpa（處在高海拔地區(qū)的，此時的壓力值可能會在(0.110~0.120MPa之間）。
如果在校正過程中，上述數(shù)據(jù)能夠吻合，說明該蒸煮鍋的壓力表和溫度表都處于良好的狀態(tài)。否則，就應(yīng)請專業(yè)人員對壓力表或溫度表進行調(diào)校。
目前，絕大多數(shù)軟包裝企業(yè)所生產(chǎn)的所謂高溫蒸煮袋所要求的蒸煮溫度一般都是121℃，也有個別的企業(yè)要求的是115℃或125℃，幾乎沒有人要求采用135℃的殺菌溫度。下面兩張表是實驗的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，可以作為高溫蒸煮產(chǎn)品的工藝參考。
二、實例案例分析
通過我們生產(chǎn)高溫蒸煮產(chǎn)品的經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)客戶反饋較多的兩方面的問題是：破袋和漲包。下面重點介紹一下：
?1） 在塑/塑復(fù)合的情況下可耐126℃、30min蒸煮加工，用于加工PA/RCPP結(jié)構(gòu)的蒸煮袋，交貨后，食品廠反映破袋率達到20%。據(jù)了解，該客戶使用的蒸煮溫度是121℃，時間不詳。從客戶處搜集復(fù)合樣品后，在我公司實驗室中用蒸煮鍋分別用121℃和126℃殺菌40min，均未見到破袋現(xiàn)象；只是隨著溫度的升高，向外卷邊現(xiàn)象變得比較嚴(yán)重。在126℃蒸煮前后，對蒸煮袋的外形幾何尺寸進行測量檢查的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)袋子的熱收縮率達到了6.37%。當(dāng)把溫度升高到135℃時，部分袋子出現(xiàn)了破袋現(xiàn)象。
從上述現(xiàn)象進行推論，該食品廠的實際殺菌溫度一定是高于其聲稱的121℃的。因此，作為生產(chǎn)蒸煮袋的復(fù)合軟包裝企業(yè)，應(yīng)當(dāng)對其下游客戶的要求及其實際運行情況有充分的了解，這樣，在發(fā)生質(zhì)量投訴時，才能迅速地找到問題的真正原因，避免不必要地損失。
2）? 食品廠在正常的121℃、20～30min的蒸煮條件下處理過的包裝食品在出廠后出現(xiàn)“漲袋”問題。
“漲袋”問題的原因是在規(guī)定的蒸煮條件下，包裝袋內(nèi)的水分及氣體受熱膨脹，而氣體是熱的不良導(dǎo)體，因而在規(guī)定的蒸煮條件下，包裝內(nèi)容物的中心并未達到徹底殺菌所需要的溫度及時間，于是，殘存的微生物在適宜的條件下繼續(xù)繁殖而導(dǎo)致經(jīng)過殺菌的包裝物發(fā)生“漲袋”。
為了達到徹底殺菌的目的，于是，食品廠就提高蒸煮的溫度或延長殺菌的時間。提高蒸煮溫度的直接結(jié)果就是包裝袋內(nèi)的空氣或水分受熱膨脹得更加嚴(yán)重，包裝袋內(nèi)的壓力進一步提高，使得包裝袋的破袋率明顯上升。
從上述分析中不難看出：殺菌不徹底與蒸煮時破袋的原因都是包裝袋內(nèi)的壓力大于蒸煮鍋內(nèi)的壓力所致。因此，如何控制蒸煮鍋內(nèi)的壓力以使包裝袋在蒸煮過程中不發(fā)生膨脹才是解決問題的關(guān)鍵所在。
三、推薦軟包廠實驗選用的高溫反壓蒸煮鍋和基本資料
通過我們生產(chǎn)高溫蒸煮產(chǎn)品的經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)客戶反饋較多的兩方面的問題是：破袋和漲包。下面重點介紹一下：
?1） 在塑/塑復(fù)合的情況下可耐126℃、30min蒸煮加工，用于加工PA/RCPP結(jié)構(gòu)的蒸煮袋，交貨后，食品廠反映破袋率達到20%。據(jù)了解，該客戶使用的蒸煮溫度是121℃，時間不詳。從客戶處搜集復(fù)合樣品后，在我公司實驗室中用蒸煮鍋分別用121℃和126℃殺菌40min，均未見到破袋現(xiàn)象；只是隨著溫度的升高，向外卷邊現(xiàn)象變得比較嚴(yán)重。在126℃蒸煮前后，對蒸煮袋的外形幾何尺寸進行測量檢查的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)袋子的熱收縮率達到了6.37%。當(dāng)把溫度升高到135℃時，部分袋子出現(xiàn)了破袋現(xiàn)象。
從上述現(xiàn)象進行推論，該食品廠的實際殺菌溫度一定是高于其聲稱的121℃的。因此，作為生產(chǎn)蒸煮袋的復(fù)合軟包裝企業(yè)，應(yīng)當(dāng)對其下游客戶的要求及其實際運行情況有充分的了解，這樣，在發(fā)生質(zhì)量投訴時，才能迅速地找到問題的真正原因，避免不必要地損失。
2）? 食品廠在正常的121℃、20～30min的蒸煮條件下處理過的包裝食品在出廠后出現(xiàn)“漲袋”問題。
“漲袋”問題的原因是在規(guī)定的蒸煮條件下，包裝袋內(nèi)的水分及氣體受熱膨脹，而氣體是熱的不良導(dǎo)體，因而在規(guī)定的蒸煮條件下，包裝內(nèi)容物的中心并未達到徹底殺菌所需要的溫度及時間，于是，殘存的微生物在適宜的條件下繼續(xù)繁殖而導(dǎo)致經(jīng)過殺菌的包裝物發(fā)生“漲袋”。
為了達到徹底殺菌的目的，于是，食品廠就提高蒸煮的溫度或延長殺菌的時間。提高蒸煮溫度的直接結(jié)果就是包裝袋內(nèi)的空氣或水分受熱膨脹得更加嚴(yán)重，包裝袋內(nèi)的壓力進一步提高，使得包裝袋的破袋率明顯上升。
從上述分析中不難看出：殺菌不徹底與蒸煮時破袋的原因都是包裝袋內(nèi)的壓力大于蒸煮鍋內(nèi)的壓力所致。因此，如何控制蒸煮鍋內(nèi)的壓力以使包裝袋在蒸煮過程中不發(fā)生膨脹才是解決問題的關(guān)鍵所在。
三、推薦軟包廠實驗選用的高溫反壓蒸煮鍋和基本資料
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HISAKA WORKS LTD是以生產(chǎn)高溫高壓蒸煮鍋為主業(yè)的企業(yè)，自1975年以來，已為世界各地食品、醫(yī)藥企業(yè)提供了2000多臺殺菌裝置。該企業(yè)生產(chǎn)的軟包裝食品殺菌裝置，基本分為熱水噴淋式、熱水滿水式、蒸汽式3種類型。目前主推的是熱水噴淋式的軟包裝食品殺菌裝置。
從工作原理、生產(chǎn)流程上看，該企業(yè)生產(chǎn)的熱水噴淋式的軟包裝食品殺菌裝置與世界上其他企業(yè)的產(chǎn)品基本上是一致的。下圖是實驗設(shè)備的生產(chǎn)流程。??
從工作原理、生產(chǎn)流程上看，該企業(yè)生產(chǎn)的熱水噴淋式的軟包裝食品殺菌裝置與世界上其他企業(yè)的產(chǎn)品基本上是一致的。下圖是實驗設(shè)備的生產(chǎn)流程。??
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表3：殺菌器中保留不同量空氣時，溫度與壓力的關(guān)系?
注a：實際壓力 = 壓力表讀數(shù)（MPa）+ 0.1013MPa
仔細解讀表3，我們可以得出以下的幾個結(jié)論：
1、當(dāng)蒸煮鍋的壓力表讀數(shù)達到0.1035MPa時，蒸煮鍋內(nèi)的實際壓力（又可稱絕對壓力）為0.2048MPa。
2、當(dāng)蒸煮鍋中未裝入任何被滅菌的包裝物，只有空氣的狀態(tài)下，將蒸煮鍋密閉起來并通入高壓蒸汽，當(dāng)蒸煮鍋的壓力表顯示為0.1035MPa時，蒸煮鍋內(nèi)的溫度只有92.7℃。
3、假如蒸煮鍋內(nèi)貨架及被殺菌的包裝物占有了鍋內(nèi)50%的空間，另一半為空氣的狀態(tài)下，將蒸煮鍋密閉起來并通入高壓蒸汽，當(dāng)蒸煮鍋的壓力表顯示為0.1035MPa時，蒸煮鍋內(nèi)的溫度只有109.2℃。
4、假如蒸煮鍋內(nèi)貨架及被殺菌的包裝物占有了鍋內(nèi)50%的空間，另一半為空氣的狀態(tài)下，將蒸煮鍋密閉起來并通入高壓蒸汽，在加熱的同時，開啟排氣閥緩慢地、百分之百地排出蒸煮鍋中的空氣后，當(dāng)蒸煮鍋的壓力表顯示為0.1035MPa時，蒸煮鍋內(nèi)的溫度可以達到121℃。
與其他企業(yè)不同的是：該企業(yè)還會配套提供AMMU控制系統(tǒng)（Advanced Monitoring Management Unit）。該系統(tǒng)中集成了HISAKA WORKS LTD多年應(yīng)用蒸煮殺菌裝置的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，可有效地解決殺菌過程中蒸煮袋的破袋問題。
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仔細解讀表3，我們可以得出以下的幾個結(jié)論：
1、當(dāng)蒸煮鍋的壓力表讀數(shù)達到0.1035MPa時，蒸煮鍋內(nèi)的實際壓力（又可稱絕對壓力）為0.2048MPa。
2、當(dāng)蒸煮鍋中未裝入任何被滅菌的包裝物，只有空氣的狀態(tài)下，將蒸煮鍋密閉起來并通入高壓蒸汽，當(dāng)蒸煮鍋的壓力表顯示為0.1035MPa時，蒸煮鍋內(nèi)的溫度只有92.7℃。
3、假如蒸煮鍋內(nèi)貨架及被殺菌的包裝物占有了鍋內(nèi)50%的空間，另一半為空氣的狀態(tài)下，將蒸煮鍋密閉起來并通入高壓蒸汽，當(dāng)蒸煮鍋的壓力表顯示為0.1035MPa時，蒸煮鍋內(nèi)的溫度只有109.2℃。
4、假如蒸煮鍋內(nèi)貨架及被殺菌的包裝物占有了鍋內(nèi)50%的空間，另一半為空氣的狀態(tài)下，將蒸煮鍋密閉起來并通入高壓蒸汽，在加熱的同時，開啟排氣閥緩慢地、百分之百地排出蒸煮鍋中的空氣后，當(dāng)蒸煮鍋的壓力表顯示為0.1035MPa時，蒸煮鍋內(nèi)的溫度可以達到121℃。
與其他企業(yè)不同的是：該企業(yè)還會配套提供AMMU控制系統(tǒng)（Advanced Monitoring Management Unit）。該系統(tǒng)中集成了HISAKA WORKS LTD多年應(yīng)用蒸煮殺菌裝置的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，可有效地解決殺菌過程中蒸煮袋的破袋問題。
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筆者曾與國內(nèi)一些生產(chǎn)蒸煮殺菌裝置的企業(yè)接觸，這些企業(yè)是將控制技術(shù)作為選擇件來銷售的，而國內(nèi)大部分的客戶因投資額的限制，通常只選購硬件而放棄選購軟件，由此而導(dǎo)致的與破袋、漲包相關(guān)的質(zhì)量投訴層出不窮。
使用高溫蒸煮鍋的客戶都知道在高溫殺菌過程中需要向鍋內(nèi)施加“反壓”，以防止蒸煮袋發(fā)生破袋現(xiàn)象。而何時開始施加“反壓”，施加多大的“反壓”為合適，則鮮見報道。
HISAKA WORKS LTD是將蒸煮鍋的溫度與壓力作為兩個獨立的參數(shù)進行控制。他們依據(jù)傳熱理論對裝有不同種類內(nèi)容物的真空袋、含水包裝袋、含氣包裝袋進行演算，計算出在達到所需的溫度時包裝袋內(nèi)的氣體受熱膨脹及水分受熱蒸發(fā)后在袋內(nèi)形成的壓力值，給蒸煮鍋施加相同數(shù)值的“反壓”，使得袋內(nèi)外的壓力平衡，從而徹底消除了蒸煮袋受壓變形、變皺及破袋的可能性。
使用高溫蒸煮鍋的客戶都知道在高溫殺菌過程中需要向鍋內(nèi)施加“反壓”，以防止蒸煮袋發(fā)生破袋現(xiàn)象。而何時開始施加“反壓”，施加多大的“反壓”為合適，則鮮見報道。
HISAKA WORKS LTD是將蒸煮鍋的溫度與壓力作為兩個獨立的參數(shù)進行控制。他們依據(jù)傳熱理論對裝有不同種類內(nèi)容物的真空袋、含水包裝袋、含氣包裝袋進行演算，計算出在達到所需的溫度時包裝袋內(nèi)的氣體受熱膨脹及水分受熱蒸發(fā)后在袋內(nèi)形成的壓力值，給蒸煮鍋施加相同數(shù)值的“反壓”，使得袋內(nèi)外的壓力平衡，從而徹底消除了蒸煮袋受壓變形、變皺及破袋的可能性。
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由此可知，國內(nèi)使用蒸煮袋的客戶應(yīng)該對蒸煮鍋的壓力控制問題給予足夠的重視。
四、高溫蒸煮產(chǎn)品蒸煮后產(chǎn)品局部出現(xiàn)“氣泡”的解決方法
如果出現(xiàn)氣泡，企業(yè)在生產(chǎn)時應(yīng)該重點控制以下幾個方面：
1）?油墨的耐溫性是否符合高溫蒸煮殺菌條件要求；（白墨和固化劑的選擇很重要。軟包廠需要多次實驗驗證才可投入正常生產(chǎn)使用。）
2）?印刷料自然固化時間需要達到24h以上，保障油墨固化的充分性和殘留溶劑的揮發(fā)；
3）?復(fù)合高溫膠水的選擇非常重要；（固化劑的添加量在廠家標(biāo)準(zhǔn)配比基礎(chǔ)上增加10%添加量。要計算車間濕度高的時候，空氣中的水分對固化劑的消耗量。）
4）?保證復(fù)合輥的上膠均勻性，并能保證干基涂膠量在3.8~4.2g/m2 ;
5）?復(fù)合烘箱的送排風(fēng)量需要保障;
6）?復(fù)合輥的溫度在65~70℃,三段烘箱溫度是70℃,80℃,90℃,機器速度90~100 m/min;
以上5),6)兩項指標(biāo)做好后，可以確保復(fù)合成品下機器時溶劑殘留量在5.0 g/m2 以下;
7)復(fù)合工序的控制也需要注意,例如:高溫蒸煮結(jié)構(gòu)是PET12//AL9//PA15//RCPP70,那么復(fù)合先生產(chǎn)AL9//PA15,再熟化48h;熟化完成后再復(fù)合印刷料,再復(fù)合RCPP層,最后熟化96h以上才可出料冷卻和分切。熟化條件:50~55℃,時間是96h以上,有條件可熟化120h。
8)對于印刷(SIO2)PET12材料,特別要注意材料供應(yīng)商的選擇;(涂和蒸鍍的質(zhì)量穩(wěn)定性非常重要。)
9)AL選用高溫蒸煮級別的,(針孔控制在100個/m2以內(nèi),除油級別達到A級,拉伸強度和延伸率均要加強
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四、高溫蒸煮產(chǎn)品蒸煮后產(chǎn)品局部出現(xiàn)“氣泡”的解決方法
如果出現(xiàn)氣泡，企業(yè)在生產(chǎn)時應(yīng)該重點控制以下幾個方面：
1）?油墨的耐溫性是否符合高溫蒸煮殺菌條件要求；（白墨和固化劑的選擇很重要。軟包廠需要多次實驗驗證才可投入正常生產(chǎn)使用。）
2）?印刷料自然固化時間需要達到24h以上，保障油墨固化的充分性和殘留溶劑的揮發(fā)；
3）?復(fù)合高溫膠水的選擇非常重要；（固化劑的添加量在廠家標(biāo)準(zhǔn)配比基礎(chǔ)上增加10%添加量。要計算車間濕度高的時候，空氣中的水分對固化劑的消耗量。）
4）?保證復(fù)合輥的上膠均勻性，并能保證干基涂膠量在3.8~4.2g/m2 ;
5）?復(fù)合烘箱的送排風(fēng)量需要保障;
6）?復(fù)合輥的溫度在65~70℃,三段烘箱溫度是70℃,80℃,90℃,機器速度90~100 m/min;
以上5),6)兩項指標(biāo)做好后，可以確保復(fù)合成品下機器時溶劑殘留量在5.0 g/m2 以下;
7)復(fù)合工序的控制也需要注意,例如:高溫蒸煮結(jié)構(gòu)是PET12//AL9//PA15//RCPP70,那么復(fù)合先生產(chǎn)AL9//PA15,再熟化48h;熟化完成后再復(fù)合印刷料,再復(fù)合RCPP層,最后熟化96h以上才可出料冷卻和分切。熟化條件:50~55℃,時間是96h以上,有條件可熟化120h。
8)對于印刷(SIO2)PET12材料,特別要注意材料供應(yīng)商的選擇;(涂和蒸鍍的質(zhì)量穩(wěn)定性非常重要。)
9)AL選用高溫蒸煮級別的,(針孔控制在100個/m2以內(nèi),除油級別達到A級,拉伸強度和延伸率均要加強
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