(57)【要約】本発明に係る滅菌装置（１）は、対象物（２）に電子線を照射して対象物（２）を滅菌する滅菌装置（１）であって、対象物（２）の口部と底部とを結ぶ軸方向に対する側方から電子線を照射する側方電子線照射部（３）と、対象物（２）の軸方向に沿って口部側の外側から電子線を照射する口部側電子線照射部（４）と、を備え、側方電子線照射部（３）において対象物（２）に照射される電子線の線量である側方線量と、口部側電子線照射部（４）において対象物（２）に照射される電子線の線量である口部側線量と、が異なることを特徴とする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器、容器のキャップ、および容器のプリフォームから選択される対象物に電子線を照射して前記対象物を滅菌する滅菌装置であって、
前記対象物の口部と底部とを結ぶ軸方向に対する側方から電子線を照射する側方電子線照射部と、前記対象物の前記軸方向に沿って前記口部側の外側から電子線を照射する口部側電子線照射部と、を備え、
前記側方電子線照射部において前記対象物に照射される電子線の線量である側方線量と、前記口部側電子線照射部において前記対象物に照射される電子線の線量である口部側線量と、が異なる滅菌装置。
【請求項２】
前記対象物を滅菌する際に、第一に前記側方電子線照射部による前記対象物の前記軸方向に対する側方からの電子線照射が行われ、第二に前記口部側電子線照射部による前記対象物の前記軸方向に沿って前記口部側の外側からの電子線照射が行われる請求項１に記載の滅菌装置。
【請求項３】
前記口部側線量は、前記側方線量より小さい請求項１または２に記載の滅菌装置。
【請求項４】
前記口部側線量は、３〜５ｋＧｙである請求項１〜３のいずれか１項に記載の滅菌装置。
【請求項５】
前記口部側電子線照射部による前記対象物の前記軸方向に沿って前記口部側の外側からの電子線照射が行われるときに、前記口部側電子線照射部の電子線照射源と、前記対象物と、の離間距離の最小値が１０ｍｍ以下である請求項１〜４のいずれか１項に記載の滅菌装置。
【請求項６】
前記対象物の、内表面全体の滅菌後の菌数の対数減少値ＬＲＶが６以上である請求項１〜５のいずれか１項に記載の滅菌装置。
【請求項７】
容器、容器のキャップ、および容器のプリフォームから選択される対象物に電子線を照射して前記対象物を滅菌する滅菌方法であって、
前記対象物の口部と底部とを結ぶ軸方向に対する側方から電子線を照射する側方電子線照射工程と、前記対象物の前記軸方向に沿って前記口部側の外側から電子線を照射する口部側電子線照射工程と、を備え、
前記側方電子線照射工程において前記対象物に照射される電子線の線量である側方線量と、前記口部側電子線照射工程において前記対象物に照射される電子線の線量である口部側線量と、が異なる滅菌方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、滅菌装置および滅菌方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチックボトルなどの容器、プラスチックボトルのプリフォーム、プラスチックボトルのキャップなどの対象物を滅菌する手段として、従来、電子線による滅菌処理が汎用されている。【０００３】
しかし、電子線による滅菌処理においては、容器の口部などの肉厚が分厚い部分に対して電子線が届きにくく滅菌が不十分になる場合があった。ここで、肉厚が分厚い部分の滅菌を十分に行うべく照射線量を大きくすると、電子線照射に伴う発熱により容器が変形してしまうという課題があった。かかる課題を解決する方法として、薬剤による滅菌処理を併用する方法（特許文献１）や、容器の内部に挿入したノズルから電子線照射を行う方法（特許文献２）などが提案されている。【０００４】
このような方法を用いて滅菌処理をした容器を用いることで、飲料、食料、薬品などの製品を安全に供給することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】日本国特開２０１５−２１７９５１号公報
【特許文献２】日本国特開２０１８−１９８０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１のような技術では、滅菌後に薬剤を完全に除去することが不可能または困難である場合や、薬剤を除去するため容器の洗浄に時間および費用を要する場合があった。また、特許文献２のような技術では、容器の狭い口部を経由してノズルを出し入れする工程を要するため、滅菌処理の処理速度を高めにくく、かつ、装置が大掛かりになりやすいことから、容器および当該容器に充填した飲料などの製造コストが上昇するおそれがあった。【０００７】
そこで、薬剤を用いることなく、比較的構造が簡単な装置で効果的な滅菌を実現することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る滅菌装置は、容器、容器のキャップ、および容器のプリフォームから選択される対象物に電子線を照射して前記対象物を滅菌する滅菌装置であって、前記対象物の口部と底部とを結ぶ軸方向に対する側方から電子線を照射する側方電子線照射部と、前記対象物の前記軸方向に沿って前記口部側の外側から電子線を照射する口部側電子線照射部と、を備え、前記側方電子線照射部において前記対象物に照射される電子線の線量である側方線量と、前記口部側電子線照射部において前記対象物に照射される電子線の線量である口部側線量と、が異なることを特徴とする。【０００９】
また、本発明に係る滅菌方法は、容器、容器のキャップ、および容器のプリフォームから選択される対象物に電子線を照射して前記対象物を滅菌する滅菌方法であって、前記対象物の口部と底部とを結ぶ軸方向に対する側方から電子線を照射する側方電子線照射工程と、前記対象物の前記軸方向に沿って前記口部側の外側から電子線を照射する口部側電子線照射工程と、を備え、前記側方電子線照射工程において前記対象物に照射される電子線の線量である側方線量と、前記口部側電子線照射工程において前記対象物に照射される電子線の線量である口部側線量と、が異なることを特徴とする。【００１０】
この構成によれば、薬剤を用いることなく、電子線のみによって十分な滅菌を実現することができる。また、対象物の外部から電子線を照射する装置のみによって構成されているため装置の構成が単純であり、滅菌処理の速度および装置のメンテナンス性に優れる。【００１１】
以下、本発明の好適な態様について説明する。ただし、以下に記載する好適な態様例によって、本発明の範囲が限定されるわけではない。【００１２】
本発明に係る滅菌方法は、一態様として、前記対象物を滅菌する際に、第一に前記側方電子線照射部による前記対象物の前記軸方向に対する側方からの電子線照射が行われ、第二に前記口部側電子線照射部による前記対象物の前記軸方向に沿って前記口部側の外側からの電子線照射が行われることが好ましい。【００１３】
この構成によれば、側方電子線照射部における滅菌の滅菌度に応じて、口部側電子線照射部における電子線照射条件を微調整することができるため、良好な滅菌効果を得やすい。【００１４】
本発明に係る滅菌方法は、一態様として、前記口部側線量は、前記側方線量より小さいことが好ましい。【００１５】
この構成によれば、口部側電子線照射部を補助的な電子線照射部として用い、過度な電子線照射を行うことなく、十分な滅菌を実現しうる。【００１６】
本発明に係る滅菌方法は、一態様として、前記口部側線量は、３〜５ｋＧｙであることが好ましい。【００１７】
この構成によれば、電子線照射による対象物の変形を伴うことなく、十分な滅菌を実現しうる。【００１８】
本発明に係る滅菌方法は、一態様として、前記口部側電子線照射部による前記対象物の前記軸方向に沿って前記口部側の外側からの電子線照射が行われるときに、前記口部側電子線照射部の電子線照射源と、前記対象物と、の離間距離の最小値が１０ｍｍ以下であることが好ましい。【００１９】
この構成によれば、酸素原子との衝突によって対象物の滅菌に寄与しない電子線を最小限に抑えることができるので電子線の利用効率が高く、必要な電子線照射線量を確保しつつ電子線照射装置の設置台数を減らしうる。【００２０】
本発明に係る滅菌方法は、一態様として、前記対象物の、内表面全体の滅菌後の菌数の対数減少値ＬＲＶが６以上であることが好ましい。【００２１】
この構成によれば、飲料、食料、薬品などの製品のための対象物として好適に用いうる。【００２２】
本発明のさらなる特徴と利点は、図面を参照して記述する以下の例示的かつ非限定的な実施形態の説明によってより明確になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る滅菌装置を備える清涼飲料水の製造設備のフロー図。
【図２】本発明に係る滅菌装置の全体図。
【図３】本発明に係る滅菌装置の側方電子線照射部の拡大図。
【図４】本発明に係る滅菌装置の口部側電子線照射部の拡大図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明に係る滅菌装置の実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態では、本発明に係る滅菌装置を、清涼飲料水の製造設備Ｐにおいて用いられる、清涼飲料水を充填する前にプラスチックボトル（対象物の例であり、容器の例。以下、単にボトルと称する。）２を滅菌する滅菌装置１に適用した例について説明する。
【００２５】
製造設備Ｐは、プリフォームを原料としてボトル２のブロー成形を行う容器成形部Ｂと、容器成形部Ｂにおいて成形されたボトル２の滅菌を行う滅菌部Ｓと、滅菌部Ｓにおいて滅菌されたボトル２に清涼飲料水を充填する充填部Ｆと、ボトル２を各部間にわたって搬送する搬送部Ｃと、を備える（図１、２）。滅菌部Ｓには、搬送部Ｃによって搬送されるボトル２に対して電子線Ｅを照射してボトル２の滅菌を行う滅菌装置１が設置されている。なお、搬送部Ｃとしては、スターホイールやベルトコンベアなどの公知の装置を用いることができる。なお本実施形態において、ボトル２は、口部２１側を上、底部側を下に向けた姿勢で搬送部Ｃに支持された状態で搬送される。
【００２６】
ボトル２は、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレートなどの熱可塑性樹脂を主材料として、二軸延伸ブロー成形などの延伸成形法によって一体的に成形することができる。ボトル２の容量は特に限定されず、一般的に流通している２８０ｍＬ、３５０ｍＬ、５００ｍＬなど、２００ｍＬ〜２Ｌ程度とすることができる。また、ボトル２に充填する液体は特に限定されず、たとえば、炭酸飲料水、清涼飲料水、茶、果汁、コーヒー、ココア、アルコール飲料、乳飲料、スープなどの飲料や、ソースや醤油などの液体調味料、などが挙げられる。
【００２７】
〔滅菌装置１の装置構成〕
まず、滅菌装置１の装置構成について説明する。滅菌装置１は、ボトル２の口部２１と底部とを結ぶ軸方向に対する側方（以下、単に「側方」という。）から電子線Ｅを照射する側方電子線照射部３と、ボトル２の軸方向に沿って口部２１側の外側（以下、単に「口部側」という。）から電子線Ｅを照射する口部側電子線照射部４と、を備える（図２）。
側方電子線照射部３および口部側電子線照射部４は、ボトル２を搬送する搬送部Ｃの経路に沿って設けられており、搬送部Ｃにより搬送されるボトル２に対し、その搬送を止めることなく電子線Ｅを照射することができる。本実施形態においては、ボトル２は口部２１側を上に向けた姿勢で搬送されるので、口部側電子線照射部４は搬送部Ｃにより搬送されるボトル２の上方側から電子線Ｅを照射できるように設けられている。
【００２８】
また、滅菌装置１は、搬送部Ｃの経路に沿って滅菌部Ｓの入口側に側方電子線照射部３が、出口側に口部側電子線照射部４が、それぞれ位置するように設けられている。したがって、滅菌部Ｓ内を搬送されるボトル２に対し、第一に側方電子線照射部３によるボトル２の側方からの電子線照射が行われ、第二に口部側電子線照射部４によるボトル２の口部側からの電子線照射が行われる。
【００２９】
側方電子線照射部３は、１台の高圧電子線照射装置３１を有する。なおここで「高圧」とは、後述する口部側電子線照射部４の低圧電子線照射装置４１との比較において電圧が高いことを意味する。高圧電子線照射装置３１は、ボトル２の側方から、ボトル２の上下方向の全域にわたって電子線Ｅを照射可能であるように設けられている（図３）。
【００３０】
口部側電子線照射部４は、２台の低圧電子線照射装置４１を有する。なおここで「低圧」とは、前述の側方電子線照射部３の高圧電子線照射装置３１との比較において電圧が低いことを意味する。低圧電子線照射装置４１は、ボトル２の口部側（口部２１の上方）から電子線Ｅを照射可能であるように設けられている。また、低圧電子線照射装置４１は、各低圧電子線照射装置４１の電子線照射源４２の先端４２ａとボトル２の口部２１との離間距離ｄの最小値が５ｍｍとなるように設けられている（図４）。
【００３１】
〔滅菌装置１を用いた滅菌方法〕
次に、滅菌装置１を用いたボトル２の滅菌方法について説明する。
【００３２】
搬送部Ｃにより搬送されるボトル２は、第一に、滅菌部Ｓの側方電子線照射部３に進入する。側方電子線照射部３の高圧電子線照射装置３１は、側方電子線照射部３を通過するボトル２に対し、ボトル２の側方から電子線Ｅを照射する。
【００３３】
側方電子線照射部３において電子線Ｅの照射を受けたボトル２は、第二に、滅菌部Ｓの口部側電子線照射部４に進入する。口部側電子線照射部４の低圧電子線照射装置４１は、口部側電子線照射部４を通過するボトル２に対し、ボトル２の口部側から電子線Ｅを照射する。ここで、口部側電子線照射部４においてボトル２に照射される電子線Ｅの線量である口部側線量は、側方電子線照射部３においてボトル２に照射される電子線Ｅの線量である側方線量より小さく、その値は４ｋＧｙである。また、口部側電子線照射部４における加速電圧は９０ｋＶである。
【００３４】
このように、側方線量に比べて口部側線量が小さく設定されている理由は、側方電子線照射部３と口部側電子線照射部４との役割の違いによる。すなわち、側方電子線照射部３はボトル２の全体を滅菌対象として比較的大きな線量の電子線Ｅを照射する主たる電子線照射部としての役割を担い、口部側電子線照射部４はボトル２の口部周辺のみを滅菌対象として比較的小さな線量の電子線Ｅを照射する補助的な電子線照射部としての役割を担う。
【００３５】
〔滅菌度の評価〕
側方電子線照射部３において電子線Ｅの照射を受けた後、口部側電子線照射部４に搬送される前のボトル２（ボトル２Ａとする。）、および、口部側電子線照射部４において電子線Ｅの照射を受けたボトル２（ボトル２Ｂとする。）、のそれぞれについて菌数の評価を行い、滅菌部Ｓに搬送される前のボトル２と比較した菌数の対数減少値ＬＲＶにより滅菌度を評価した。なお、各ボトル２の滅菌度の評価は、口部２１と胴部２２とのそれぞれについて別個に行った。
【００３６】
なお、菌数の評価を行うための指標菌については、求める殺菌強度に応じて、任意の菌を選択して評価を行うことができる。本評価においては、耐熱性芽胞を用いて評価を行った。
【００３７】
まず、ボトル２Ａの胴部２２の滅菌度はＬＲＶ６．０であり、胴部２２については十分に滅菌されていた。一方、口部２１の滅菌度はＬＲＶ３．６であり、口部２１の滅菌は不十分だった。これは、口部２１が肉厚に成形されているため、側方から照射される電子線が透過しにくいためである。
【００３８】
次に、ボトル２Ｂの口部２１の滅菌度はＬＲＶ６．０であり、ボトル２Ｂの胴部の滅菌度もＬＲＶ６．０だった。すなわち、側方電子線照射部３単独では胴部２２に比べて滅菌が不十分であった口部２１についても、ボトル２Ｂは十分に滅菌されていた。このように、ボトル２の全体にわたって十分な滅菌度（ＬＲＶ６以上）を達成するためには、側方電子線照射部３単独では不可能であり、側方電子線照射部３と口部側電子線照射部４とを併用する必要がある。
【００３９】
〔滅菌装置１の作用効果〕
電子線照射による滅菌装置を用いてボトル２のような容器を滅菌する場合、一般的に容器は上下方向に長い形状を有するため、口部側から電子線を照射すると、容器の全域に電子線を照射することができないか、できたとしても容器の口部側と底部側とで照射量が大きく異なり滅菌が十分に行われない。そこで、容器の全域に均一に電子線を照射するため、容器の側方から電子線を照射する方法が一般的であった。しかし、容器の口部は、キャップを着脱するための螺合部を形成するなどの目的により、容器の他の部分より肉厚に形成されていることが多いため、側方から照射された電子線が十分に透過せず、その結果として口部の滅菌が十分に行われないという課題があった。ここで、口部の滅菌を十分に行いうるため照射線量を大きくすると、電子線照射に伴う発熱により容器が変形してしまうという課題があった。
【００４０】
そこで滅菌装置１では、ボトル２の全体にわたる滅菌を担う主たる電子線照射部として側方電子線照射部３を備え、側方電子線照射部３による電子線照射では滅菌が十分に行われないボトル２の口部２１についての追加的な滅菌を担う補助的な電子線照射部として口部側電子線照射部４を備える、という構成を採用した。この構成により、口部側電子線照射部４は、側方電子線照射部３による電子線照射では不足する滅菌度を補うに足る線量の電子線Ｅを照射すれば十分であるので、側方線量に比べて口部側線量を小さく設定することができる。また、口部側電子線照射部４はボトル２の口部側から、すなわち開口部から電子線Ｅを照射するため、口部２１を構成する肉厚に形成された熱可塑性樹脂部分に阻まれることなく電子線Ｅを照射することができ、このことも口部側線量を小さく設定できることに寄与している。このように、口部側電子線照射部４を補助的な電子線照射部とし、口部側線量を小さく設定する構成を採用することで、ボトル２の全体を、ボトル２の変形を伴うことなく十分に殺菌することができる。
【００４１】
また、滅菌装置１は、口部側電子線照射部４において各低圧電子線照射装置４１の電子線照射源４２の先端４２ａとボトル２の口部２１とが最も接近するときの離間距離ｄが５ｍｍとなるように構成されていることにも特徴がある。電子線照射源４２から照射された電子線はボトル２に到達する前に空気層を通過するため、照射された電子線Ｅの一部は空気中の酸素分子などに衝突してボトル２に到達しない。そこで、かかる空気層を小さくする、すなわち離間距離ｄを短くすることで、酸素分子などに衝突して失われる電子線Ｅを減らし、低圧電子線照射装置４１から照射された電子線Ｅが効率よくボトル２に到達し滅菌に寄与するようにした。このように構成することで、４ｋＧｙの口部側線量を達成するために必要な低圧電子線照射装置４１の台数を少なくできるため、設置費用、設置面積、および、設備の維持管理、などの観点から好ましい。
【００４２】
〔その他の実施形態〕
次に、本発明に係る滅菌装置のその他の実施形態について説明する。なお、以下のそれぞれの実施形態で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することも可能である。
【００４３】
上記の実施形態では、第一に側方電子線照射部３によるボトル２の側方からの電子線照射が行われ、第二に口部側電子線照射部４によるボトル２の口部側からの電子線照射が行われる構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、第一に口部側電子線照射部による電子線照射が行われ、第二に側方電子線照射部による電子線照射が行われるように構成してもよい。また、口部側電子線照射部による電子線照射と、側方電子線照射部による電子線照射とが同時に行われるように構成してもよい。
【００４４】
上記の実施形態では、殺菌されるボトル２が、口部側を上、底部側を下に向けた姿勢で搬送部Ｃに支持された状態で搬送される構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、殺菌される対象物が、口部側を下、底部側を上に向けた姿勢で搬送されるように構成してもよい。その場合、口部側電子線照射部は、搬送部により搬送される対象物の下方側から電子線を照射できるように設けられる。
【００４５】
上記の実施形態では、口部側線量が側方線量より小さい構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、側方線量が口部側線量より小さい構成を採用してもよい。ただし、対象物の短手方向を横切る方向に主たる電子線照射が行われるほうが、電子線が対象物の全体に十分に照射されるため、滅菌度を高めやすい。
【００４６】
上記の実施形態では、口部側線量が４ｋＧｙである構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、口部側線量が３〜５ｋＧｙであれば、口部２１の滅菌度を高めやすい。なお、側方電子線照射部による電子線照射のみを行った対象物について滅菌度の評価を行い、あらかじめ定められた滅菌度の目標値に対して不足する滅菌度の値を特定し、特定された滅菌度の不足値を補うに足る線量になるように口部側線量を決定することが好ましい。
【００４７】
上記の実施形態では、口部側電子線照射部における加速電圧は９０ｋＶである構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、加速電圧が８０〜１００ｋＶであれば、口部２１の滅菌度を高めやすく、かつ装置の大型化を招きにくい。なお、口部側線量と同じく、側方電子線照射部による電子線照射のみを行った対象物について滅菌度の評価を行い、あらかじめ定められた滅菌度の目標値に対して不足する滅菌度の値を特定し、特定された滅菌度の不足値を補うに足る線量になるように加速電圧を決定することが好ましい。
【００４８】
上記の実施形態では、低圧電子線照射装置４１の電子線照射源４２の先端４２ａとボトル２の口部２１とが、最も接近するときの離間距離ｄが５ｍｍとなるように構成する例について説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、離間距離ｄが１０ｍｍ以下であれば、照射された電子線が効率よく滅菌に寄与するため好ましい。
【００４９】
上記の実施形態では、滅菌装置１が、清涼飲料水を充填するボトル２を滅菌するために用いられる構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、滅菌装置１が滅菌対象とする対象物は、アルコール飲料、調味料、医薬品などを充填する容器であってよい。
【００５０】
上記の実施形態では、滅菌装置１が滅菌対象とする対象物がプラスチックボトルである構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、滅菌装置１が滅菌対象とする対象物は、樹脂キャップ、アルミキャップ、ビニール袋、プラスチックカップであってよい。ここで、樹脂キャップやアルミキャップなどのキャップを対象物とする場合は、キャップの開口部を「口部」、キャップの開口部に対向する部分を「底部」としてそれぞれ取り扱って、本願発明を適用する。また、ビニール袋のような明確な底部を持たない容器を対象物とする場合は、口部に対向する部分を「底部」として取り扱って、本願発明を適用する。
【００５１】
上記の実施形態ではプラスチックボトルが容器状に成形されている構成を例として説明したが、プラスチックボトルの成形前のプリフォームを滅菌対象として本発明を用いてもよい。その場合、より低い線量によって滅菌が可能であるため、使用するエネルギーの削減と、滅菌対象に与えるダメージの軽減が可能となる。
【００５２】
その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で例示であって、本発明の範囲はそれらによって限定されることはないと理解されるべきである。当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜改変が可能であることを容易に理解できるであろう。したがって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で改変された別の実施形態も、当然、本発明の範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、たとえば清涼飲料水を充填するプラスチックボトルの滅菌に利用することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１        ：滅菌装置
２        ：プラスチックボトル
２１      ：口部
２２      ：胴部
３        ：側方電子線照射部
３１      ：高圧電子線照射装置
４        ：口部側電子線照射部
４１      ：低圧電子線照射装置
４２      ：電子線照射源
４２ａ    ：電子線照射源の先端
Ｅ        ：電子線
ｄ        ：電子線照射源の先端４２ａと口部２１との離間距離
Ｐ        ：製造設備
Ｂ        ：容器成形部
Ｆ        ：充填部
Ｓ        ：滅菌部
Ｃ        ：搬送部
【図１】
2020075846.tif 000003
【図２】
2020075846.tif 000004
【図３】
2020075846.tif 000005
【図４】
2020075846.tif 000006
【国際調査報告】
2020075846.tif 000007
2020075846.tif 000008
2020075846.tif 000009
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