食品机械与设备

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1、食品机械与设备第一章 概论食品机械定义:把食品原料加工成食品或半成品的过程所用的机械设备或装置。第二章 典型的食品生产线1. 桔片罐头生产设备流程:原料处理加入糖汁 封罐杀菌冷却. 原料处理:原料桔子首先按品种和大小分级。为便于外皮及桔络剥离,将分级后的原料桔子置于95100水中烫煮2545s,并趁热剥去桔皮、桔络,按桔片大小分别放入流槽式酸碱处理机中浸泡处理。采用的盐酸液浓度为0.090.12%,常温处理时间2Omin,清水洗涤一次,碱液浓度0.070.09%,温度4044,时间5min左右(以大部分囊衣易脱落、桔肉不起毛、不松散软烂为准),在流槽里清水洗30min左右。选择去籽、装罐称量,

2、操作内容是将酸碱处理后的桔瓣逐瓣去除残余囊衣,桔络及桔籽,按色泽、大小瓣分别装罐. 加汁机加入糖汁:为保证罐中的真空度,一般加入糖汁的温度在80左右。真空封罐机封罐:为保证封罐的真空度,加入糖汁后及时封罐。真空封罐机的封罐室应保持4055kPa的真空度。常压连续杀菌机杀菌冷却:为保证桔片色泽鲜艳,一般采用常压连续杀菌,并且在杀菌后及时冷却。2蘑菇罐头生产设备流程:清洗 预煮 修整 分级、切片、装罐 加汁、封罐、杀菌。清洗:原料蘑菇首先经过清水清洗,一般经流送槽流送至斗式提升机进料口,将洗净排水后的原料蘑菇提升至连续预煮机进料口。预煮:预煮时加入0.070.l%柠檬酸液,蘑菇与溶液之比为11.5

3、。采取这些工艺的目的,是为防止蘑菇褐变,稳定蘑菇色泽。预煮后,应快速及时冷却。修整:将预煮冷却后的蘑菇升运至带式检验台,将泥、根、菇柄过长或起毛、有病虫害的蘑菇、斑点菇等检出来进行修整。分级、切片、装罐:修整后的蘑菇经提升机运至蘑菇分级机分级,大号菇由定向切片机切片后装罐。同一罐内片菇的厚薄应均匀。把颜色淡黄、有弹性、菌盖形态完整的整菇装入整菇罐。不规则的碎片块,装罐成碎片菇罐。加汁、封罐、杀菌:蘑菇装罐后,用加汁机加入汤汁并及时封罐。封罐机真空度保持在4555kPa。采用杀菌锅加压杀菌和加压冷却或采用高温短时杀菌。第三章 食品输送机械与设备1食品输送机械与设备作用:按生产的要求将物料从一个工

4、作地点送到另一个工作地点或在输送中对物料进行工艺操作处理。2食品输送机械与设备意义:对保证生产连续性,提高劳动生产率和产品质量、减轻工人劳动强度,改善劳动条件,减少输送中的污染以及缩短生产周期等都有重要作用。流体输送机械有:离心泵、螺杆泵、齿轮泵及真空吸料装置。3 离心泵部件轴封装置:泵轴与泵壳之间的密封部分。作用:防止高压液体从泵壳内沿轴的四周,或者外界空气以相反方向漏入泵壳内。轴封装置有填料密封和机械密封两种。离心奶泵所采用的是不透性石墨端面密封装置。4 螺杆泵:是一种新型的内啮合回转式容积泵,是利用一根或数根螺杆的相互啮合空间的容积变化来输送液体的。(主要用于高黏度黏稠液体及带有固体物料

5、的浆体的输送。)5 固体物料输送机械:带式输送机、斗式提升机、螺旋输送机、气力输送装置等。6 带式输送机 输送带 橡胶带:由2-10层棉织品或麻织品、人造纤维的衬布用橡胶加以胶合而成的。胶带连接形式:皮线缝合法、胶液冷粘缝合法、带扣搭接法和加热硫化法。7硫化搭接法:搭接强度可达胶带强度的90,方法是沿纤维带剖开纤毛,涂胶水然后在一定压力下放置135环境中保持30min即可搭接好。8. 斗式提升机料斗布置形式:松散布置和密接布置。装料方式:挖取式(适用于粉状,散粒状物料)和撒入式(适用于大块,磨损性大的物料)。卸料方式:离心式、定向自流式、无定向自流式。离心式卸料:靠离心力作用卸料的方式,用于物

6、料提升速度在1-2m/s左右;利用离心力将物料抛出,斗与斗之间要保持一定的距离。适用于粒度较小而且磨损性小的物料。9. 斗式提升机极距:斗式提升机工作时,重力和离心力的合力R作用方向的反向延长线与驱动轮的垂直中心线交点至驱动轮中心的距离。10. 斗式提升机 料斗填充系数:料斗的实际容积与理论容积之比。安全系数:材料强度极限与材料许用强度之比。11. 螺旋输送机 主要应用:输送需要密闭的运输的物料和干燥的的小颗粒或粉状的物料。螺旋输送机的类型中,螺旋螺距相等的结构主要用于输送;螺旋螺距不相等的结构用于输送的同时产生挤压力。12. 螺旋输送机优点:结构简单、紧凑、横断面尺小,在其他输送设备无法安装

7、时或操作困难的地方使用。工作可靠,易于维修,成本低。机槽可以全封闭,能实现密闭输送。可以多点进料或卸料,工艺安排灵活。一台输送机可以同时向两个方向输送物料。在物料输送过程中,还可以同时进行混合、搅拌、松散加热和冷却等工艺操作。核心部分:一根装有螺旋叶片的转轴(常称输送螺旋)和料槽(壳体)组成的。13. 螺旋外径与料槽的间距为6.0-9.5mm,间距太大降低输送效率,太小则增加输送阻力。14. 螺旋输送机螺旋的极限转速13.绞肉机中螺杆的作用是送料和产生一定的挤压力。15气力输送装置:在输送管借助高速流动气流作用,使散装粒物料悬浮并随气流一起定向流动。特点:输送过程密封(特别是吸送式气力输送装置

8、),因此物料损失很少,且能保证物料不致吸湿、污损或混入其他杂质,同时输送场所灰尘大大减少,从而改善了劳动条件;结构简单,装卸、管理方便; 可同时配合进行各种工艺过程(如混合、分选、烘干、冷却等),工艺过程的连续化程度高,便于实现自动化操作;输送生产率较高,尤其有利于实现散装物料的运输机械化,降低装卸成本。 缺点:动力消耗较大;管道及其他与被输送物料接触的构件易磨损,尤其是在输送磨琢性较大的物料时; 对输送物料的品种有一定的限制, 不宜输送易成团、 易粘结和怕碎的物料。16. 气力输送装置 混合比:又称料气比,它是指单位时间内通过输送料管道截面的物料量与空气比值,一般采用质量比值。第四章 食品清

9、理和分选机械与设备1. 除石机 筛孔作用:对气流进行导向和阻止石子下滑,并不起筛选作用。(判断:比重去石机工作时,物料中的沙石由筛体分离出去。)2. 振动分选机械 分级效率:分级机工作时实际分级量与理论分级量之比。筛分效率:从数量上衡量筛分过程的指标。3.开孔率(有效面积系数):筛孔面积与筛面面积之比。4.滚筒式分级机:主要用于球形或近似球形的果蔬原料(如苹果、柑桔、番茄和桃子等),按直径大小进行分级。5. 色选机:是利用光电原理,从大量散装物品中将颜色不正常或感染病虫害的个体以及外来杂质检测并分离的设备。6. 色选机的工作原理:花生米经由电磁振荡下料机构排列落入光箱,处在比色板与镜头之间时,

10、以浅灰色作为背景的比色板根据落入花生的颜色进行对比,当带皮红色的花生米通过时,颜色比浅灰色深,则产生一个正脉冲信号、由执行机构把花生米吹出;当去皮的白色花生米通过时,颜色比浅灰色浅,则产生一个负脉冲,执行机构不动作,花生米则自动落下,从而达到分级的目的。7.三滚筒式分级机主要用于球形体或近似球形的果蔬原料,如苹果柑橘等,按果蔬原料的直径大小进行分级。8.鼓风式清洗机适合于果蔬原料的清洗。第五章 食品粉碎机械与设备1 粉碎是用机械的方法克服固体物料内部凝聚力并将其分裂。粉碎比:物料粉碎前后的直径比称为粉碎比。2 物料粉碎的基本方法包括五种形式:压碎、劈碎、折断、磨碎、冲击破碎。压碎:物料置于两个

11、粉碎面之间,施加压力后物料因压应力达到其抗压强度极限而被粉碎,适用:大块物料、脆性物料。劈碎:用一个平面和一个带尖棱的工作表面挤压物料时,物料沿压力作用线的方向劈裂,这是由于劈裂平面上的拉应力达到或超过物料拉伸强度极限,适用:多用于脆性物料的破碎。折断:被粉碎的物料相当于承受集中载荷的两支点或多支点梁,当物料内的弯曲应力达到物料的弯曲强度极限时而被折断。适用:大块的长或薄的脆性物料,粉碎度较低。磨碎:物料与运动表面之间受一定的压力和剪切力作用,当剪应力达到物料的剪切强度极限时,物料就被粉碎。冲击破碎:物料在瞬间受到外来的冲击力时,受到时间极短的变载荷,物料被击碎,也有利用物料自身高速相对运动而

12、碰撞粉碎,如超音速喷射粉碎机。3 磨浆机的磨盘应具有破碎区;中间区(磨浆区);精磨区等三个区。4 蘑菇定向切片机工作时,原料的定位是利用蘑菇的形状特性。定位装置使蘑菇排列整齐地进入切片机中定向切片。5 蘑菇定向切片机 工作过程:蘑菇定向切片机用于大号蘑菇定向切片,切成厚薄均匀的片状菇,蘑菇经提升机或人工倒入进料斗后,由于振动装置的振动和冷水喷淋,使蘑菇盖朝下,菇柄向上,有规则地在倾斜的定向滑料槽板上排列成行并滑行至刀片上。与刀片配套的工作件为垫辊,垫辊和刀片由齿轮带动,转动方向相反,蘑菇进入刀片和垫辊之间时即被切成规则的片状蘑菇。刀片至出料口之间有与刀片数相同的出料孔,蘑菇的边片被切割后下落至

13、出料口卸出,蘑菇中间部分的片状菇经刀片之间的一出料口排出。出料口内有自上而下的流水,使切片后的蘑菇顺利地从两个出料口排出。6 打浆机导程角:打浆机刮板与筛筒轴线的夹角。7 压榨螺杆 压缩比:进料端第一个螺旋槽的容积与最后一个容积之比。为了使物料进入榨汁机后尽快受到压榨,螺杆槽的容积要根据浆料的性质有规律地逐渐缩小。缩小容积有三种方法:A、改变螺杆的螺距(螺旋升角)B、改变螺旋槽的深度C、既变螺距又变深度。绞肉机中螺杆的作用是送料和产生一定的挤压力。8 使用螺旋式榨汁机榨汁,在榨汁开始时,应将压榨力调小。9 活塞式榨汁机 工作过程:是由连接板与活塞用挠性导汁芯连接起来。水果经打浆成浆料经连接板中

14、心孔进入筒体内,活塞压向连接板,果汁经导汁芯和后盖上伸缩导管进入集汁装置。为了充填均匀和压榨力分布平衡,在压榨过程中筒体处于回转状态。完成榨汁,活塞后退,弯曲了的导汁芯被拉直,果渣被松散,然后筒向后移,果渣落入排渣装置排出。第七章 食品混合机械与设备1 搅拌:借助外力使两种或两种以上的物料流动,并在彼此之间相互散布的一种操作。2.搅拌目的:食品工业中,搅拌操作的作用是强化热交换和取得均匀的混合物。3.均质:借助于流动中产生的剪切力将物料细化、将液滴碎化的操作。食品工业中均质操作的目的是减缓脂肪分离、获得稳定的、液相均匀的产品和有利于消化和吸收。4. 牛奶静置时,脂肪球分离速度遵守斯托克定律。奶

15、油制造机工作的作用是使脂肪球聚合成奶油粒同时分离出酪乳。5. 搅拌机 搅拌混合的机理:对流混合:互不相溶组分,依靠搅拌装置使物料各部分做相对运动而混合。扩散混合:互溶组分 对流混合到扩散混合的过渡。剪切混合 剪切力使物料组分被拉成愈来愈薄的料层,使某一种组分原来占有区域的尺寸愈来愈小,对于高粘度的组分特别明显。6.在搅拌设备中,为防止漩涡的发生,常采用增加挡板的方法以获得良好的流型。7.行星式搅拌器 搅拌器(桨叶)即自转又绕固定轴线公转,能产生强烈的涡流和获得很高的传热系数。8.物料打浆时,在打浆机中的时间与棍棒长度成正比。第八章 食品浓缩机械与设备1 降膜浓缩:一种薄膜浓缩,物料由降膜分布器

16、均布于加热管,适合于果汁浓缩。降膜和升膜式浓缩装置在结构上的差别是进料位置不同。 2 .升膜式浓缩设备 工作过程: 作时,牛乳自加热器的底部进入加热管,在加热管内的液位仅占全部管长的1/31/5,加热蒸汽在管外对牛乳进行加热,使其迅速气化,产生大量二次蒸气,在管内高速上升,将牛乳挤向管壁。二次蒸汽的量沿加热管方向由下而上逐渐增大,从而使牛乳不断地形成薄膜。在二次蒸气的诱导及分离器高真空的吸力下,被浓缩的牛乳及二次蒸汽以较高的速度沿切线方向进入分离器。在牛乳进入分离器后,在离心力的作用下,沿其周壁高速旋转,并均匀地分布于周壁,使牛乳表面积增加,加速了水分的进一步汽化;次蒸汽及其夹带的牛乳液滴,经

17、雾沫分离器进一步分离后,二次蒸气导入水力喷射器冷凝,分离得到的浓缩乳则由于重力及位差作用,沿循环管下降,进入加热器底部,与新进入的牛乳自行混匀后,一并进入加热管内再度受热蒸发,如此往复。经数分钟后,料液浓度即可达到要求。3 单效升膜浓缩设备的特点:管内静液面较低,因而由静压头而产生的沸点升高很小;物料受热时间短,仅几秒到十余秒,适用于热敏性溶液之浓缩;高速的二次蒸汽 (常压时为2030m/s,负压时80200m/s)具有良好的破沫作用,尤其适用于易起泡沫的料液;二次蒸汽在管内高速螺旋式上升(其流速一般不得小于l0m/s),将料液贴管内壁拉成薄膜状,薄膜料液的上升必须克服其重力与管壁的摩擦阻力,

18、因此不适用于粘度较大的溶液浓缩。4 离心式薄膜浓缩设备:一种薄膜浓缩装置,依靠高速旋转的离心盘将液料分布于传热器表面,不断受热蒸发进行浓缩的装置。5.离心式薄膜浓缩设备常用于果汁等热敏性原料的浓缩。6 .水环式真空泵(简称水环泵) 是食品工业中常用的真空装置,其结构主要由泵体;泵壳组成。7.水环式真空泵的工作原理:启动前,工作室内注入适量水,工作时,电机驱动叶轮转动,叶轮带动叶片间的水一起转动,水在离心力作用下被甩至泵壁形成一个旋转水环。水环的外部表面与轮壳相切,沿箭头方向旋转的叶轮,在前半周中,水环内表面渐渐离开叶轮,叶片间的空隙增大,形成一定负压,当气压小于贮料罐压力时,贮罐中的空气从吸气

19、口吸入,使罐内形成一定的真空度。在后半周,水环内表面逐渐靠近叶轮,叶片间的空隙逐渐减小,叶片间的空气被压缩,当气压大于大气压力时,气体则从排气口排出。周而复始而达到抽真空的目的。因此,水环泵的整个 工作过程分为进气、压缩、排气三个连续阶段,叶片间的工作室相当于气缸,水环类似活塞,其工作原理相当于圆柱活塞作往复运动,使叶片间工作室压力发生周期性变化。水环泵正常工作时必满足:叶轮与壳体偏心装,工作室内保持一定量的液体。8.表面式冷凝器:通过一层管壁间接传热,加上壁垢形成之后,两边温差较大,一般情况下,二次蒸汽的温度与冷却水的最终温度相差达1020。9.降膜和升膜浓缩装置在结构上的差别是进料位置不同

20、。10.喷射式冷凝器兼有抽真空和冷凝作用。第九章 食品干燥机械与设备1. 食品工业中,喷雾干燥常用的雾化器有压力式、离心式和气流式。2. 滚筒干燥器主要由一只或两只滚筒所组成。滚筒是中空的金属圆筒,由蒸汽或其他加热剂通入其内部进行加热。被干燥物料附在滚筒表面进行接触传热,以达到干燥的目的。3. 滚筒干燥器 上料布膜形式:浸液式、喷溅式。4. 流化床干燥器(沸腾床干燥器):在一个干燥设备中,将颗粒物料堆放在分布板上,当气体由设备下部通入床层,随着气流速度加大到某种程度,固体颗粒在床层内就会产生沸腾状态,这种床层称为流化床。采用这种方法进行物料干燥称为流化床干燥。5 .流化床干燥器按操作形式可分为

21、间歇式和连续式。6 .带式干燥器 多层带式真空干燥机的工作过程:经预热的液状或浆状物料,经供料泵均匀地置于干燥室内的输送带上,带下有加热装置,加热装置以不同的温度状态组成三个区,即为蒸汽加热区、热水加热区和冷却区。在加热区上又分为四段或五段,第一、二段用蒸汽加热为恒速干燥段,第三、四段为减速干燥段,第五段为均质段,三、四、五段用热水加热。各段的温度可以根据需要加以调节。原料在带上边移动边蒸发水分,干燥后形成泡沫片状物料,然后通过冷却区,再进入粉碎机粉碎成颗粒制品,由排出装置卸出。干燥室内的水蒸汽用冷凝器凝缩成冰,再间歇加热成水排出。7. 气流干燥:利用高速热气流将潮湿的粉、粒、块状物料分散而又

22、悬浮于气流中,一边与热气流并流输送,一边进行干燥,称为气流干燥。8 .脉冲式气流干燥的特征是干燥管的管径交替缩小和扩大,使物料粒子不断地被加速和减速。9. 升华干燥(真空冷冻干燥):利用冰晶升华原理,在高真空的环境下,将已冻结的食品物料的水分不经冰的融化直接由冰态升华为水蒸汽,从而使食品干燥的方法。10.食品干燥的方法很多,但从风味和营养角度考虑,以冷冻干燥最好。11.红外线的波长为0.75-1000um。超声波:振动频率在20kHz以上的声波叫超声波。微波:在电磁波波谱中,频率为300MHz-300GHz之间的超高频电磁波,其波长为1mm至1m。第十章 食品杀菌机械与设备1 超高温瞬时杀菌法

23、(UHT),杀菌温度在120以上,仅保持几秒钟。HTST和UHT杀菌法效率高,而且食品组织、外观、营养和风味的保存都更为优良。2 食品罐头的杀菌方法有加压杀菌(压力大于0.1MPa,温度为120 左右)和常压杀菌两种,PH小于4.5的酸性产品常用常压杀菌。而液体的杀菌方法有常压杀菌,高温短时杀菌,和超高温瞬时杀菌三种。3.常压杀菌:指杀菌温度在100以下,压力在常压下的杀菌方法。3 淋水式杀菌装置工作时,温度范为20145,工作压力为00.5Mpa。4 板式杀菌设备 板式换热器主要由板片(传热片)、密封垫圈、压紧装置等组成。5 板式杀菌器(板式换热器)的优点:(1)传热效率高,热能利用率高(2

24、)结构紧凑,设备占地面积小(3)适宜于热敏性物料的杀菌(4)有较大的适应性(5) 卫生条件可靠(6) 使用安全。缺点:密封圈容易从波纹片上脱落;垫圈容易变形老化。6 片式热交换器的优点很多,在乳品工业中主要用于牛乳的热交换、杀菌。7 管式杀菌设备 列管式热交换器的工作过程:工作前,先开动水泵,使循环水槽内的水不断循环流动,当水流经喷嘴时,由于喷嘴处的截面积小,而流速极高,水在喷嘴出口处动能增加,位能下降,压力也随之下降形成真空,从而使止逆阀的两端产生压力差,使止逆阀开启,排除了真空桶内部分不凝结气体及冷凝水。如此不断进行,真空桶内即形成负压状态,真空桶又通过冷凝水排除器与上端的杀菌器回流管相连

25、,所以,加热室内也呈负压状态,但其真空度较真空桶内低。真空桶内产生负压时,可开启输料泵,将料液送入列管内并循环,将管内空气全部排除,当加热室的真空度达到0.0430.045MPa时,即可送入蒸汽。加热后残留下来的蒸汽及冷凝水,通过冷凝水排除器排到真空桶内。为了防止冷凝水进入真空桶后,由于压力降低再次汽化影响水泵的效率,所以真空桶外应喷淋冷水,用以降温。当物料在加热管中处于某一杀菌温度,保持一定时间后,即可达到杀菌目的。8 CIP:Cleaning in Place的简称,不用拆开或移动装置,即可用高温、高浓度的洗净液,对装置加以强力作用,把与食品接触面洗净的方法。第十三章 食品包装机械1封罐机

26、卷边滚轮径向推进机构按结构类型可分为偏心轮推进和凸轮推进两种。2食品工业中,金属罐封口采用二次卷封,玻璃瓶罐采用一次卷封。3排气机械的作用是将罐头内的空气最大限度的排出去。罐头排气方式有热力排气和真空封口。4根据物料特性,装料机可分为液体装料机、固体装料机、酱体装料机三种。5饮料罐装常用的定量方法有控制液位定量法、定量杯定量法;定量泵定量法等三种。6挤压膨化机:依靠挤压和摩擦作用使物料升温熟化,然后从模口排出,物料水分闪蒸而成蜂窝状的加工机械。7分离因素:衡量分离机工作效果的主要参数,其值为离心加速度与重力加速度之比。8洗瓶的基本方式有浸泡、喷射、刷洗三种。补充问题1. 选择食品机械时应重点考

27、虑那些因素?1 用材要求与性能,如机械、物理耐腐蚀性能等。设备结构要求,如结构的安全与卫生、结构的可洗净性、产品接触面的表面质量及要求、设备的可拆卸性要求、设备安全卫生检查方便性要求、设备的安装配置要求等。选型的原则,如满足工艺条件要求、生产能力匹配、相互配套原则、性能价格比合理性原则、可靠性原则、兼容性原则等。2. 喷雾干燥设备的要求?答:为了减少料液粘壁,造成产品过热或焦化,喷雾干燥室的内表面,凡与产品接触的部位,应平整,光滑,具有便于卸料,清洗及消毒的结构,一般不采用不锈钢材料,在干燥室的外壁应设置将粘壁物料振落的装置。为了便于检查生产运转情况,应配置温度、压力指示记录仪等装置和在干燥室

28、上设置人孔、视孔、灯孔等。为了提高微粉的回收率,应选用高效率的捕粉装置。为了提高产品的溶解度及保藏性,干燥后的产品应迅速从干燥室卸出并及时进行冷却。针对产品的要求,合理的选用雾化方式和雾化器。减少和避免杂质对产品的影响,应选用高效及易于清洁的空气过滤器,对送风的管道、加热器要充分考虑防止铁锈对产品的影响。为了防止热风吹入口产生的涡流及逆流,设备或配备合理的热风分配器,使干燥塔内风量分配均匀。为了保证干燥系统的安全性,干燥室顶部或雾化料液达不到的死角,应附有良好的绝热层,根据食品卫生的特点,绝热材料不能使用有毒或易于污染的材料。干燥室最好设置具有冷却作用的水夹套装置,同时应控制排风的温度不能超过

29、100,以保证干燥室的安全性和微粉回收装置的寿命。3食品机械在使用过程中应如何管理和维护?4在食品生产中如何选择搅拌器?根据介质粘度的高低选型。由于物料的粘度对搅拌状态有很大的影响,所以,根据搅拌介质粘度的大小来选型是一种基本方法。根据搅拌过程和目的选型。这种方法根据搅拌过程和目的,对搅拌器的流动效果做出判断和选择。5.离心泵的选择原则?输送温度下液体的运动粘度不宜大于650mm2/s,否则,泵效率下降较大;流量较大,扬程相对较低;液体中溶解或夹带的气体不宜大于5(体积分数);液体中含有固体颗粒时,宜选用特需离心泵(如泥浆泵);要求流量变化大、扬程变化小者,宜选用平坦的H-Q曲线的离心泵,要求流量变化小、扬程变化大者,宜选用陡降的H-Q曲线的离心泵。6.高压均质机如何管理维护?7食品工厂进行食品机械运行的基本原则? 计算题7 食品机械与设备考试重点 2010/10/30 张晓东整理

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