王康寧，李蛟龍，呂經(jīng)秀，李鵬鵬，王道營，徐為民

摘? 要：以黃羽肉雞為對象，研究微波聯(lián)合蒸汽保溫預(yù)處理黃羽肉雞原料的最優(yōu)加工工藝。以微波加熱時間、蒸汽保溫時間和微波聯(lián)合蒸汽處理循環(huán)次數(shù)為單因素影響因子，預(yù)處理黃羽肉雞原料雞胸肉的剪切力和蒸煮損失率為響應(yīng)值，通過響應(yīng)面優(yōu)化試驗確定黃羽肉雞預(yù)處理最佳工藝參數(shù)。結(jié)果表明，黃羽肉雞最佳預(yù)處理工藝為微波加熱時間30 s、蒸汽保溫時間55 s、微波結(jié)合蒸汽處理循環(huán)次數(shù)7 次，在此預(yù)處理條件下黃羽肉雞胸肉的剪切力為18.31 N，蒸煮損失率為13.10%，與預(yù)測值接近。

關(guān)鍵詞：黃羽肉雞;微波;蒸汽;響應(yīng)面;工藝優(yōu)化

Response Surface Methodology Optimization of Microwave Combined with Steam Pretreatment of Yellow-Feathered Broiler Carcasses

WANG Kangning1，2， LI Jiaolong1，2， Lü Jingxiu2， LI Pengpeng2， WANG Daoying1，2，*， XU Weimin1，2

（1.School of Food Science and Technology， Nanjing Agricultural University， Nanjing? ?210095， China; 2.Institute of Agricultural Products Processing， Jiangsu Academy of Agricultural Sciences， Nanjing? ?210014， China）

Abstract： The objective of this study was to investigate the optimal conditions for the microwave combined with steam pretreatment of yellow-feathered broiler carcasses using response surface methodology （RSM）. Microwave heating time， steam holding time and number of microwave combined with steam treatment cycles were considered as the independent variables， while the shear force and cooking loss of chicken breast meat were considered as response variables. The optimal processing parameters were as follows： microwave heating time of 30 s， steam holding time of 60 s， and seven cycles of treatments. Under these conditions， the shear force of chicken breast was 18.31 N， and the cooking loss was 13.10%， both of which were close to the predicted values. Keywords： yellow-feathered broiler; microwave; steam; response surface methodology; process optimization

DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20220421-042

中圖分類號：TS251.1? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：

引文格式：

王康寧， 李蛟龍， 呂經(jīng)秀， 等. 響應(yīng)面法優(yōu)化微波聯(lián)合蒸汽預(yù)處理黃羽肉雞原料肉工藝[J]. 肉類研究， 2022， 36（5）：? . DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20220421-042.? ? http：//www.rlyj.net.cn

WANG Kangning， LI Jiaolong， Lü Jingxiu， et al. Response surface methodology optimization of microwave combined with steam pretreatment of yellow-feathered broiler carcasses[J]. Meat Research， 2022， 36（5）：? . DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20220421-042.? ? http：//www.rlyj.net.cn

黃羽肉雞是我國本土的肉雞品種，因其具有生長周期長、味道鮮美、肉質(zhì)緊實等特點(diǎn)，深受中國居民喜愛[1-2]。傳統(tǒng)中式烹飪一般用現(xiàn)宰的黃羽肉雞為原料，經(jīng)較長時間燉煮后得到肉質(zhì)緊實有嚼勁、湯汁鮮美的中式烹飪美食。近幾年受禽流感、新冠肺炎疫情等影響，尤其是政府活禽禁宰、定點(diǎn)屠宰等政策的實施，黃羽肉雞的屠宰方式由熱鮮雞向冷鮮雞轉(zhuǎn)變[3-4]。冷鮮雞的屠宰處理方式導(dǎo)致雞肉原料過度嫩化，經(jīng)過長時間燉煮后使肉粉化、咀嚼感喪失，并不適合中式烹飪，對黃羽肉雞產(chǎn)業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了一定的負(fù)面影響[5]。目前在研究適合中式烹飪的黃羽肉雞原料專用屠宰加工技術(shù)方面，存在很大空白。

為改善黃羽肉雞過度嫩化、肉質(zhì)粉化等問題，許多學(xué)者對此進(jìn)行了研究。王安琪等[6]發(fā)現(xiàn)，55 ℃熱處理條件下黃羽肉雞的咀嚼性提高50%，保水性也有明顯改善。李煜等[7]在白條鴨的研究中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)浸燙溫度為55～60 ℃時剪切力上升。Li Pengpeng等[8]研究指出，55 ℃短時處理后雞肉中的蛋白酶均表現(xiàn)出一級失活動力學(xué)，肉的硬度顯著提升，改善了肉的質(zhì)地和微觀結(jié)構(gòu)。上述研究表明，一定程度的加熱預(yù)處理能改善肉過度嫩化和肉質(zhì)粉化的問題。

與傳統(tǒng)水浴加熱相比，微波加熱能使肉中肌原纖維迅速聚集、縮短，提高肉的硬度[9]。同時由于其加熱時間短，肌原纖維未能在短時間內(nèi)完全聚集，從而在相同溫度下比其他加熱方式處理的肉具有更好的質(zhì)地和微觀結(jié)構(gòu)。但是微波射頻處理存在加熱不均勻的缺點(diǎn)[10-11]，尤其是食品物料性質(zhì)復(fù)雜，單一的射頻處理會出現(xiàn)“冷點(diǎn)”和“熱點(diǎn)”的現(xiàn)象[12]，影響整體的處理效果。熱蒸汽處理能提高加熱的均勻性，具有在較低溫度物料表面優(yōu)先凝結(jié)的優(yōu)點(diǎn)[13-14]，因此能夠從一定程度上彌補(bǔ)微波加熱的不足，并保持胴體表面的濕度，改善預(yù)處理產(chǎn)品的感官品質(zhì)[15-16]。

本研究利用微波加熱和熱蒸汽保溫相結(jié)合的預(yù)處理方式，通過對預(yù)處理黃羽肉雞的溫度、剪切力和蒸煮損失進(jìn)行測定，研究不同微波處理時間、蒸汽保溫時間及循環(huán)次數(shù)對雞胸肉肉質(zhì)的影響，開發(fā)一種能改善雞肉過度嫩化的黃羽肉雞原料肉預(yù)處理工藝，為探索適合中式烹飪的黃羽肉雞專用屠宰加工技術(shù)提供指導(dǎo)。

1? ?材料與方法

1.1? ?材料與試劑

黃羽肉雞購自南京市孝陵衛(wèi)菜市場，體質(zhì)量約1.25 kg，所有黃羽肉雞均為當(dāng)天宰殺的熱鮮雞。

1.2? ?儀器與設(shè)備

PG23EOW微波蒸烤箱? ?美的集團(tuán)股份有限公司;HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋? ?常州國華電器有限公司;C-LM3F數(shù)顯式肌肉嫩度儀? ?東北農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院。

1.3? ?方法

1.3.1? ?黃羽肉雞預(yù)處理工藝

黃羽肉雞宰殺放血后凈膛，經(jīng)2 h排酸后，置于微波蒸烤箱中進(jìn)行微波和蒸汽循環(huán)處理，其中微波功率為1 000 W，蒸汽保溫溫度為60 ℃。冷卻至室溫后放入4 ℃環(huán)境中靜置24 h后取出恢復(fù)至室溫，剖取雞胸肉部分進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)的測定。實驗中各指標(biāo)進(jìn)行6 次重復(fù)測定。

1.3.2? ?單因素試驗設(shè)計

根據(jù)前期預(yù)試驗結(jié)果，分別評價不同微波加熱時間（20、30、40、50、60 s）、蒸汽保溫時間（30、60、90、120、150 s）和微波蒸汽循環(huán)次數(shù)（6、7、8、9、10 次）3 個因素對剪切力和蒸煮損失率的影響。當(dāng)評價其中1 個參數(shù)時，其他參數(shù)固定為微波時間30 s、蒸汽保溫時間60 s、微波蒸汽循環(huán)7 次。

1.3.3? ?響應(yīng)面法優(yōu)化黃羽肉雞預(yù)處理工藝參數(shù)

采用Design-Expert 8.0軟件，依據(jù)Box-Benhnken中心組合試驗設(shè)計原理設(shè)計以微波處理時間、蒸汽保溫時間、微波蒸汽保溫循環(huán)次數(shù)為因變量，以蒸煮損失率和剪切力為響應(yīng)值的響應(yīng)面優(yōu)化試驗，各因素和水平設(shè)計如表1所示。

1.3.4? ?指標(biāo)測定

1.3.4.1? ?預(yù)處理黃羽肉雞胴體溫度測定

將預(yù)處理黃羽肉雞從微波箱內(nèi)取出后，插入溫度計測量溫度。選取大腿內(nèi)側(cè)、大腿外側(cè)、腔體內(nèi)部、胸部共4 點(diǎn)作為溫度測定采樣點(diǎn)，代表胴體溫度。用數(shù)顯溫度計進(jìn)行溫度測定，所有采樣點(diǎn)分別測定2 次。

1.3.4.2? ?預(yù)處理黃羽肉雞雞胸肉蒸煮損失率測定

參照張澤等[14]的方法，取雞大胸，修整去除附著的脂肪后稱質(zhì)量并記錄。隔水放入80 ℃水浴鍋中，待中心溫度達(dá)到75 ℃后取出，冷卻至室溫后擦干表面水分，稱質(zhì)量并記錄。蒸煮損失率按下式計算。

1.3.4.3? ?預(yù)處理黃羽肉雞雞胸肉剪切力測定

參考李超等[17]的方法，雞胸肉樣品經(jīng)1.3.4.2節(jié)的水浴加熱處理后，冷卻至室溫。沿肌肉纖維的方向進(jìn)行整形分切，得到寬10 mm、高10 mm的長形肉條，將肉樣水平放置，剪切力測定儀在肌纖維垂直方向上測定每個肉樣的剪切力。

1.4? ?數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理和顯著性分析采用IBM SPSS Statistics 23軟件，采用單因素方差分析，LSD法進(jìn)行多重比較，檢測結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，P<0.05表示數(shù)據(jù)間具有顯著性差異。采用SigmaPlot 12.5軟件作圖，采用Design Expert 10軟件進(jìn)行響應(yīng)面試驗計算和分析。

2? ?結(jié)果與分析

2.1? ?微波聯(lián)合蒸汽預(yù)處理后黃羽肉雞胴體的溫度變化

A. 不同微波時間處理;B. 不同蒸汽保溫時間處理;C. 不同循環(huán)次數(shù)處理;小寫字母不同，表示同一部位、不同處理條件差異顯著（P<0.05）。圖2～3同。

由圖1A可知，隨著微波時間的延長，黃羽肉雞各部位溫度顯著上升（P<0.05），30～40 s達(dá)到55 ℃左右，而在60 s時大腿外側(cè)溫度已經(jīng)升高到80 ℃以上。由圖1B可知，蒸汽保溫時間30～60 s時胸肉的溫度逐漸上升，并在60 ℃時達(dá)到最大。由圖1C可知，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，各部位溫度顯著上升（P<0.05），胸肉溫度最高達(dá)到70 ℃左右，各部位溫度上升幅度最大的是大腿外側(cè)，最高達(dá)到90 ℃左右，其次是胸肉，大腿內(nèi)側(cè)和腔體內(nèi)部溫度上升幅度最小。

在微波電場的交互作用下，樣品內(nèi)部極性分子不斷摩擦碰撞，隨著總微波時長的延長，黃羽肉雞溫度不斷升高。蒸汽保溫處理組因2 次微波的間隔太長，且蒸汽升溫的速率慢，因此90 s及以后的保溫時長處理后溫度不升反降。不同部位溫度的差距主要是由于微波穿透能力有限，大腿內(nèi)側(cè)和腔體內(nèi)部分別受腿外側(cè)和翅膀的阻擋，因而溫度上升緩慢[18]。胸肉溫度和大腿外側(cè)溫度受微波時長、蒸汽保溫時間、微波和蒸汽循環(huán)處理次數(shù)影響均比較明顯，胸肉質(zhì)量占整雞質(zhì)量的比例較高[19]，更具有代表性，因此選擇雞胸肉作為代表，進(jìn)行后續(xù)品質(zhì)指標(biāo)的測定和分析。王安琪[20]通過研究發(fā)現(xiàn)，將雞肉溫度升高到50～55 ℃時，雞胸肉的蒸煮損失率、剪切力、彈性等品質(zhì)指標(biāo)均優(yōu)于冷鮮黃羽肉雞。并且在預(yù)實驗中發(fā)現(xiàn)，溫度過高時，胴體大部分部位表現(xiàn)出明顯的熟化現(xiàn)象，不符合預(yù)處理原料肉產(chǎn)品的要求。因此選擇雞胸肉溫度在50～55 ℃的微波時長、蒸汽保溫時間和微波蒸汽循環(huán)次數(shù)工藝參數(shù)。

2.2? ?單因素試驗結(jié)果

2.2.1? ?不同微波時間、蒸汽保溫時間和循環(huán)次數(shù)對黃羽肉雞胸肉蒸煮損失率的影響

由圖2可知，隨著微波時間、蒸汽保溫時間和微波蒸汽循環(huán)次數(shù)的增加，黃羽肉雞胸肉蒸煮損失率整體上呈現(xiàn)先下降后上升，而后下降或接近平衡的趨勢。由圖2A可知，微波加熱時間20～30 s時蒸煮損失率降低，在30 s時出現(xiàn)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，30～50 s蒸煮損失率上升，并在50 s時達(dá)到最高，而后60 s時迅速下降。由圖2B可知，蒸煮損失率的最低點(diǎn)是蒸汽保溫時間為60 s時，120～150 s蒸煮損失率無顯著差異。圖2A與圖2C變化趨勢相似，蒸煮損失率先下降，在循環(huán)次數(shù)7 次時出現(xiàn)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，而后上升，在循環(huán)次數(shù)8 次達(dá)到最高，最后迅速下降。

蒸煮損失能直觀反映雞肉的持水能力[21]，主要是加熱使肌原纖維蛋白結(jié)構(gòu)改變[22]，肌節(jié)縮短和肌原纖維收縮，肌漿損失，肌肉中的水分子釋放導(dǎo)致的[23-24]。3 組處理的蒸煮損失率先下降的原因與微波處理有關(guān)，汪雪嬌[25]認(rèn)為，微波升溫速率快，導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性的時間縮短、肉品中肌原纖維收縮的時間減少，雞肉中水分的滲出率也將會隨之下降。微波時間為60 s時，雞胸肉的溫度甚至達(dá)到73 ℃左右，過度加熱導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性，蛋白質(zhì)空間構(gòu)象改變，表面和分子內(nèi)的疏水區(qū)暴露，疏水作用增強(qiáng)[26]，水分子與蛋白質(zhì)分子結(jié)合能力進(jìn)一步減弱，導(dǎo)致蒸煮時更多的水分流失[27]，蒸煮損失迅速下降。蒸汽保溫時間120～150 s蒸煮損失率無顯著差異的原因可能是2 次微波處理的間隔時間過長，削弱了微波處理對肌原纖維蛋白結(jié)構(gòu)的影響。同時由于蒸汽保溫時間的間隔時間較長，蒸汽保溫處理組的樣品總受熱時間遠(yuǎn)高于微波和循環(huán)次數(shù)處理的受熱時間，樣品長期處于高溫狀態(tài)下，導(dǎo)致其蒸煮損失率顯著高于其他各組。循環(huán)次數(shù)組實驗中蒸煮損失率的變化與微波時間的變化原因類似，微波加熱時間和整體的加熱時間較短，因此循環(huán)次數(shù)實驗中蒸煮損失率小于另外2 組，其中最轉(zhuǎn)折點(diǎn)出現(xiàn)在循環(huán)7 次時。

單因素試驗結(jié)果中3 種處理的蒸煮損失率具有明顯轉(zhuǎn)折點(diǎn)，即微波時間30 s、蒸汽保溫時間60 s、循環(huán)次數(shù)7 次，符合響應(yīng)面試驗要求。

2.2.2? ?不同微波時間、蒸汽保溫時間和循環(huán)次數(shù)對黃羽肉雞胸肉剪切力的影響

剪切力是分析肉品嫩度的指標(biāo)之一，一般條件下，剪切力越大，肉品的嫩度也就越低[8，28]。圖3A中樣品的剪切力先上升后下降，圖3B和圖3C中樣品的剪切力表現(xiàn)為先上升后下降，后又上升，出現(xiàn)了2 個增高的區(qū)間，加熱使蛋白質(zhì)熱收縮，導(dǎo)致剪切力增大，而后過高的溫度使肌原纖維蛋白發(fā)生斷裂、降解，從而剪切力下降[29]，所以微波處理組剪切力先升后降。蒸汽保溫組和循環(huán)次數(shù)組出現(xiàn)了2 個增高的區(qū)間，造成這一現(xiàn)象的原因可能是肌纖維組織中不同部位對溫度的敏感性不同[30]。剪切力出現(xiàn)小幅度下降的原因可能是肌動蛋白與肌球蛋白解離，也可能與肌間膠原蛋白受熱溶解有關(guān)，Palka[31]發(fā)現(xiàn)，部分肌間結(jié)締組織的溶解溫度為60 ℃，而此時處理樣品的溫度也恰好在此溫度附近。溫度繼續(xù)升高，高溫導(dǎo)致肌內(nèi)膜被破壞，剪切力增加，此時的肌原纖維結(jié)構(gòu)因高溫而受到破壞，變得不清晰[32]。

單因素試驗結(jié)果中3 種處理的蒸煮損失率和剪切力均出現(xiàn)明顯轉(zhuǎn)折區(qū)間，經(jīng)分析后選擇微波時間20、30、60 s，蒸汽保溫時間30、60、90 s，循環(huán)次數(shù)6、7、8 次進(jìn)行響應(yīng)面試驗。

2.3? ?響應(yīng)面優(yōu)化試驗結(jié)果及分析

2.3.1? ?響應(yīng)面優(yōu)化方案及結(jié)果分析

響應(yīng)面優(yōu)化試驗方案及結(jié)果見表2，通過Design-Exper進(jìn)行多元回歸擬合，得到A（微波時間）、B（蒸汽保溫時間）、C（循環(huán)次數(shù)）3 個因素與響應(yīng)值Y1（蒸煮損失率）之間的多元二次回歸模型方程為Y1=13.12-0.09A+0.33B+0.35C+0.15AB-0.31AC-0.02BC+0.87A2+1.17B2+1.63C2，與響應(yīng)值Y2（剪切力）之間的多元二次回歸模型方程為Y2=18.94+1.44A+0.96B+1.30C+1.55AB+0.32AC+1.30BC-1.95A2-3.50B2-1.85C2。

由表3可知，模型的F=140.16，且P<0.01，此模型極顯著，失擬項的F=0.38，且P>0.05，因此失擬項不顯著，說明該模型擬合良好，能夠?qū)︻A(yù)處理黃羽肉雞的蒸煮損失率進(jìn)行分析和預(yù)測，該結(jié)果具有統(tǒng)計學(xué)意義。根據(jù)F值判斷得出，各單因素對蒸煮損失率的影響大小順序為循環(huán)次數(shù)（C）>蒸汽保溫時間（B）>微波時間（A）;交互項因素對蒸煮損失率的影響大小順序為AC>AB>BC;二次項因素對蒸煮損失率的影響大小順序為C2>B2>A2。

由表4可知，模型的F=17.54，且P<0.01，此模型極顯著，失擬項的F=3.31，且P>0.05，因此失擬項不顯著，說明該模型擬合良好，能夠?qū)︻A(yù)處理黃羽肉雞的剪切力進(jìn)行分析和預(yù)測，該結(jié)果具有統(tǒng)計學(xué)意義。根據(jù)F值判斷得出，各單因素對剪切力的影響大小順序為微波時間（A）>循環(huán)次數(shù)（C）>蒸汽保溫時間（B）;交互項因素對剪切力的影響大小順序為AB>BC>AC;二次項因素對剪切力的影響大小順序為B2>A2>C2。

2.3.2? ?交互作用分析

由圖4～6可知：AC之間的響應(yīng)面坡度陡峭，等高線圖趨近于橢圓，說明微波時間與循環(huán)次數(shù)交互作用較強(qiáng)，對蒸煮損失率的影響較大;BC和AB之間的響應(yīng)面坡度較緩，說明蒸汽保溫時間與循環(huán)次數(shù)、微波時間與蒸汽保溫時間的交互作用較弱，對蒸煮損失率的影響較小，結(jié)果與方差分析相一致。

由圖7～9可知：AB之間的響應(yīng)面坡度陡峭，等高線圖趨近于橢圓，說明微波時間與蒸汽保溫時間交互作用較強(qiáng)，對剪切力的影響較大;BC和AC之間的響應(yīng)面坡度較緩，說明蒸汽保溫時間與循環(huán)次數(shù)、微波時間與循環(huán)次數(shù)的交互作用較弱，對剪切力的影響較小，結(jié)果與方差分析相一致。微波升溫速率過快，肌原纖維收縮劇烈，不利于水分的保持，因而蒸煮損失較大。蒸汽保溫時間越長，微波加熱的間隔就越大，升溫速率下降，Palka[31]認(rèn)為，部分肌間結(jié)締組織的溶解溫度為60 ℃，隨后溫度上升又會在肌原纖維結(jié)構(gòu)中形成凝膠，升溫速率慢時凝膠強(qiáng)度相對較弱。

2.3.3? ?最佳預(yù)處理工藝及驗證實驗

為得到黃羽肉雞最優(yōu)預(yù)處理工藝，采用Design-Expert 8.0.6軟件對預(yù)處理后雞胸肉的蒸煮損失率和剪切力進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化。設(shè)置約束條件，即微波加熱時間20～60 s、蒸汽保溫時間30～150 s、循環(huán)次數(shù)6～10 次，優(yōu)化指標(biāo)為蒸煮損失率（Y1）和剪切力（Y2），根據(jù)2.3.1節(jié)的多元二次回歸模型方程，取Y1的極小值和Y2的極大值，最終得到黃羽肉雞最佳預(yù)處理工藝為微波加熱時間30.47 s、蒸汽保溫時間55.60 s、微波結(jié)合蒸汽處理循環(huán)次數(shù)6.89 次，在此預(yù)處理條件下黃羽肉雞雞胸肉的剪切力為18.64 N，蒸煮損失率為13.07%。考慮到生產(chǎn)車間的實際可操作性，將最優(yōu)工藝調(diào)整為微波加熱時間30 s、蒸汽保溫時間55 s、微波結(jié)合蒸汽處理循環(huán)次數(shù)7 次，進(jìn)行驗證實驗，進(jìn)行3 次平行實驗后取平均值。

由表5可知，驗證實驗結(jié)果為雞胸肉的剪切力18.31 N，蒸煮損失率13.10%，與預(yù)測值接近，證明響應(yīng)面分析法對于黃羽肉雞預(yù)處理工藝優(yōu)化結(jié)果可靠，具有實用價值。

3? ?結(jié)? 論

本研究對微波聯(lián)合蒸汽預(yù)處理黃羽肉雞的工藝進(jìn)行研究，通過單因素與響應(yīng)面優(yōu)化分析后得到最優(yōu)預(yù)處理工藝為微波加熱時間30.47 s、蒸汽保溫時間55.57 s、循環(huán)次數(shù)6.89 次。在此工藝條件下預(yù)處理黃羽肉雞胸肉的蒸煮損失率為13.07%，剪切力為18.64 N。根據(jù)生產(chǎn)車間的實際可操作性，將最優(yōu)工藝調(diào)整為微波加熱時間30 s、蒸汽保溫時間55 s、循環(huán)次數(shù)7 次，驗證實驗結(jié)果為蒸煮損失率13.10%，剪切力18.31 N，與預(yù)測值接近。本研究能夠用于改善雞肉過度嫩化的黃羽肉雞原料肉預(yù)處理工藝的開發(fā)，為探索適合中式烹飪的黃羽肉雞專用屠宰加工技術(shù)提供指導(dǎo)。

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