본 연구에서는 쌀가루와 호화쌀가루의 첨가량과 처리를 달리한 요구르트를 제조하여 반응표면분석법(RSM)을 이용하여 쌀가루 첨가량의 관능적 최적점을 갖는 조성을 확인하고 이 때의 유산발효 특성을 연구하고자 하였다. RSM을 통해 발효액 조성이 최적화 된 2가지(쌀가루, 호화쌀가루)의 요구르트 발효 중 pH, 산도, 당도, 점도, 유산균 수 검사를 통하여 유산발효 특성을 알아보았다. 쌀가루와 호화쌀가루 첨가 요구르트 모두에서 발효시간이 증가함에 따라 pH가 감소하는 경향을 보였으며, 적정산도는 발효시간이 증가함에 따라 점점 증가하는 경향을 보였다. 당도는 발효시간이 증가함에 따라 감소하는 경향을 보였는데 발효되는 동안 당이 분해 감소되고 젖산발효에 의한 것으로 여겨진다. 점도는 발효 6시간에서 가장 높았으며 발효 완료 시점인 10시간에서는 발효 시작 전보다 높은 점도를 보였다. 쌀가루와 호화쌀가루 첨가 요구르트의 유산균수는 7.43~9.00 log CFU/mL으로 호상요구르트의 식품 규격 적정치 범위 이상으로 측정되어 미분첨가가 요구르트 제조 시의 유산균수에 부합하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 쌀가루 보다는 호화쌀가루를 첨가하였을 때 쌀의 첨가량도 늘릴 수 있으며, 점도에서도 좋은 결과를 보여 호화쌀가루를 이용한 요구르트는 쌀을 활용한 더 효과적인 기능성 유산발효제품이 될 수 있을 것으로 보였다.
본 연구에서는 쌀가루와 호화쌀가루의 첨가량과 처리를 달리한 요구르트를 제조하여 반응표면분석법(RSM)을 이용하여 쌀가루 첨가량의 관능적 최적점을 갖는 조성을 확인하고 이 때의 유산발효 특성을 연구하고자 하였다. RSM을 통해 발효액 조성이 최적화 된 2가지(쌀가루, 호화쌀가루)의 요구르트 발효 중 pH, 산도, 당도, 점도, 유산균 수 검사를 통하여 유산발효 특성을 알아보았다. 쌀가루와 호화쌀가루 첨가 요구르트 모두에서 발효시간이 증가함에 따라 pH가 감소하는 경향을 보였으며, 적정산도는 발효시간이 증가함에 따라 점점 증가하는 경향을 보였다. 당도는 발효시간이 증가함에 따라 감소하는 경향을 보였는데 발효되는 동안 당이 분해 감소되고 젖산발효에 의한 것으로 여겨진다. 점도는 발효 6시간에서 가장 높았으며 발효 완료 시점인 10시간에서는 발효 시작 전보다 높은 점도를 보였다. 쌀가루와 호화쌀가루 첨가 요구르트의 유산균수는 7.43~9.00 log CFU/mL으로 호상요구르트의 식품 규격 적정치 범위 이상으로 측정되어 미분첨가가 요구르트 제조 시의 유산균수에 부합하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 쌀가루 보다는 호화쌀가루를 첨가하였을 때 쌀의 첨가량도 늘릴 수 있으며, 점도에서도 좋은 결과를 보여 호화쌀가루를 이용한 요구르트는 쌀을 활용한 더 효과적인 기능성 유산발효제품이 될 수 있을 것으로 보였다.
The purpose of this study is developing a formulation with an optimum sensory point by using yogurt added with rice flour and pregelatinized rice flour(alpha rice flour) optimized by response surface method(RSM). The pH, acidity, sugar content, viscosity and number of lactic acid bacteria during fer...
The purpose of this study is developing a formulation with an optimum sensory point by using yogurt added with rice flour and pregelatinized rice flour(alpha rice flour) optimized by response surface method(RSM). The pH, acidity, sugar content, viscosity and number of lactic acid bacteria during fermentation of two types of yogurt(added with rice flour and pregelatinized rice flour) optimized by RSM were analyzed As the fermentation time of both types of yogurt increased, pH showed decreasing trend. The titratable acidity showed increasing trend as fermentation time increased. Sugar content decreased as fermentation time increased. The reasons are believed to be the sugar decrease during glycolysis and lactic acid fermentation. Viscosity was the highest at 6 hours of fermentation. After 10 hours of fermentation, the viscosity was higher than it was before the fermentation. The number of lactic acid bacteria of yogurt added with rice flour and pregelatinized rice flour was 7.43~9.00 log CFU/mL, which is more than optimum value. Therefore, it is possible to confirm that adding rice flour during yogurt manufacturing increases the number of lactic acid bacteria.
The purpose of this study is developing a formulation with an optimum sensory point by using yogurt added with rice flour and pregelatinized rice flour(alpha rice flour) optimized by response surface method(RSM). The pH, acidity, sugar content, viscosity and number of lactic acid bacteria during fermentation of two types of yogurt(added with rice flour and pregelatinized rice flour) optimized by RSM were analyzed As the fermentation time of both types of yogurt increased, pH showed decreasing trend. The titratable acidity showed increasing trend as fermentation time increased. Sugar content decreased as fermentation time increased. The reasons are believed to be the sugar decrease during glycolysis and lactic acid fermentation. Viscosity was the highest at 6 hours of fermentation. After 10 hours of fermentation, the viscosity was higher than it was before the fermentation. The number of lactic acid bacteria of yogurt added with rice flour and pregelatinized rice flour was 7.43~9.00 log CFU/mL, which is more than optimum value. Therefore, it is possible to confirm that adding rice flour during yogurt manufacturing increases the number of lactic acid bacteria.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 쌀가루와 호화쌀가루를 첨가한 요구르트를 제조하여 반응표면분석법(RSM)을 이용하여 관능적 최적점을 갖는 레시피를 확립하고, 이화학적, 기계적 품질특성을 통해 쌀가루와 호화쌀가루를 첨가한 요구르트의 발효특성에 대해 평가하고자 한다.
본 연구에서는 쌀가루와 호화쌀가루를 첨가한 요구르트를 제조하여 곡류를 이용한 유산발효제품의 상품화 가능성을 살펴보고자 먼저 반응표면 분석법(RSM)을 이용하여 쌀가루 첨가량의 관능적 최적점을 갖는 조성을 확인하고 이 때의 유산발효 특성을 연구하고자 하였다. 반응표면분석법을 이용하여 쌀가루 첨가량을 최적화 한 결과, 쌀가루 첨가 요구르트의 경우 쌀가루 10.
제안 방법
pH 측정은 요구르트 3 g을 취하여 pH meter(S20 SevenEasy™ pH meter, Mettler-Toledo Inc., USA)로 3회 반복 측정 하였다.
관능검사는 조리전공 대학원생 10명을 panel로 선정하여 충분한 지식과 용어, 평가기준 등을 숙지시킨 후 쌀가루 첨가 요구르트의 실험목적과 취지를 설명한 뒤 실험에 응하도록 하였다. 모든 시료들은 3자리의 난수표로 표시하였으며 관능검사 항목은 색(color), 향(flavor), 단맛(sweetness), 신맛(sourness), 전분풀맛(pastelike), 가루느낌(gritty), 전체적인 수응도(Overall acceptance)에 대한 기호도 특성이었으며, 7점 척도법으로 평가하여 선호도가 높을수록 높은 점수를 주도록 하였다.
쌀가루와 호화쌀가루를 첨가한 요구르트의 모든 실험설계는 반응표면 실험계획법(Response surface methodology)의 중심합성계획(central composite design)에 따라 SAS 프로그램을 사용하였다. 독립변수로는 쌀가루 첨가량(X1), 전처리 방법(X2)을, 종속변수로는 관능적 특성의 색, 향, 단맛, 신맛, 전분풀맛, 가루느낌, 전체적인 수응도로 설정하였다. 호화쌀가루를 첨가한 요구르트의 실험계획법 또한 독립변수는 호화쌀가루의 첨가량 (X1), 전처리 방법(X2)을, 종속변수로는 관능적 특성의 색, 향, 단맛, 신맛, 전분풀맛, 가루느낌, 전체적인 수응도로 설정하였다.
관능검사는 조리전공 대학원생 10명을 panel로 선정하여 충분한 지식과 용어, 평가기준 등을 숙지시킨 후 쌀가루 첨가 요구르트의 실험목적과 취지를 설명한 뒤 실험에 응하도록 하였다. 모든 시료들은 3자리의 난수표로 표시하였으며 관능검사 항목은 색(color), 향(flavor), 단맛(sweetness), 신맛(sourness), 전분풀맛(pastelike), 가루느낌(gritty), 전체적인 수응도(Overall acceptance)에 대한 기호도 특성이었으며, 7점 척도법으로 평가하여 선호도가 높을수록 높은 점수를 주도록 하였다. 시료는 투명 플라스틱 일회용 용기(5×5 cm)에 20 g씩 담아 제공하였다.
시료는 투명 플라스틱 일회용 용기(5×5 cm)에 20 g씩 담아 제공하였다.
5 g, 설탕 4 g을 simmering하여 제조 하는 것이 관능적 최적의 조건을 나타냈다. 쌀가루 첨가량의 최적화한 후 쌀가루와 호화쌀가루를 첨가한 요구르트의 발효시간의 경과에 따른 이화학적 특성을 살펴보기 위해 40℃ 발효기에 발효하면서 0, 3, 6, 8, 10시간 간격으로 pH, 적정산도, 당도, 점도, 유산균수를 측정하였다.
쌀가루와 호화쌀가루를 첨가한 요구르트의 발효시간의 경과에 따른 이화학적 특성을 살펴보기 위해 40℃ 발효기(CSW-5521, CUCKOO, Korea)에 발효하면서 0, 3, 6, 8, 10시간 간격으로 pH, 적정산도, 당도, 점도, 유산균수를 측정하였다.
예비실험을 통해 각 요인의 최소 및 최대 범위를 쌀가루의 경우 10~16% 호화쌀가루의 경우 10~18% 으로 정하였고, 전처리 방법은 건열처리(toasting), 시머링(simmering), 굽기(baking in oven)로 설정하였다. 중심합성계획의 실험 점은 중앙점과 ±α점(axial point), ±1 level점(factorial point)으로 이루어지며, 이러한 실험 점들 사이에는 모델설정 및 적합결여 검증을 위한 반복점이 존재한다(Park SH & Lim SI 2007).
요구르트를 멸균 식염수(0.85%)로 10배씩 희석한 후 표준 평판 배양법으로 MRS broth 한천배지에 도말하고 37±1℃, 혐기성 조건에서 48시간 배양하여 나타난 colony수를 조사하여 log colony forming unit(CFU/mL)로 환산하여 표시하였다.
독립변수로는 쌀가루 첨가량(X1), 전처리 방법(X2)을, 종속변수로는 관능적 특성의 색, 향, 단맛, 신맛, 전분풀맛, 가루느낌, 전체적인 수응도로 설정하였다. 호화쌀가루를 첨가한 요구르트의 실험계획법 또한 독립변수는 호화쌀가루의 첨가량 (X1), 전처리 방법(X2)을, 종속변수로는 관능적 특성의 색, 향, 단맛, 신맛, 전분풀맛, 가루느낌, 전체적인 수응도로 설정하였다.
대상 데이터
실험에 사용한 쌀가루는 동대문 소재 이마트에서 구입하여 사용하였으며, 호화쌀가루는 ㈜아태푸드로부터 제공받아 사용하였다. 물(삼다수), 탈지분유(서울우유), 설탕((주)CJ)을 시중에서 구입하였고, 스타터 미생물로 사용된 균주는 Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium longum, Sterpttococcus thermophilus 혼합 균주 제품(국제유업)을 냉동보관하며 사용하였다.
반응표면 분석법에서 최적점으로 도출된 2개의 요구르트 시료를 제조하였으며, 쌀가루와 호화쌀가루는 40 mesh 체에 내려 사용하였다.
실험에 사용한 쌀가루는 동대문 소재 이마트에서 구입하여 사용하였으며, 호화쌀가루는 ㈜아태푸드로부터 제공받아 사용하였다. 물(삼다수), 탈지분유(서울우유), 설탕((주)CJ)을 시중에서 구입하였고, 스타터 미생물로 사용된 균주는 Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium longum, Sterpttococcus thermophilus 혼합 균주 제품(국제유업)을 냉동보관하며 사용하였다.
데이터처리
분산분석 차이비교 결과 유의적인 차이가 있을 경우, p<0.05 수준에서 Duncan's multiple range test를 실시하여 유의성을 검증하였다.
실험결과의 통계처리는 SPSS Program(ver. 18.0)을 이용하여 평균값, 표준편차를 산출하였고, 발효시간에 따른 요구르트의 특성 차이비교를 위해 분산분석을 실행하였다. 분산분석 차이비교 결과 유의적인 차이가 있을 경우, p<0.
3이 되었을 때의 NaOH 작용량을 lactic acid 환산계수로 산출하여 표시하였다. 측정은 3회 반복실험을 실시하여 평균값으로 나타내었다.
통계 SAS를 이용하여 쌀가루 첨가량(X1), 전처리 방법(X2), 호화쌀가루 첨가량(X1), 전처리 방법(X2)의 재료의 배합성분을 각각 독립변수로 하고 실험결과인 반응변수와의 관계를 2차 다항 회귀식으로 구하였고 1차 선형 효과, 2차 곡선효과 및 인자간의 교호작용을 살펴보았으며 독립변수에 대한 종속변수의 반응표면 상태를 3차원 그래프와 등고선분석을 실시하였다. 회귀분석 결과 정상점이 안장점일 경우에는 능선분석을 행하여 최적점을 구하였다.
)의 재료의 배합성분을 각각 독립변수로 하고 실험결과인 반응변수와의 관계를 2차 다항 회귀식으로 구하였고 1차 선형 효과, 2차 곡선효과 및 인자간의 교호작용을 살펴보았으며 독립변수에 대한 종속변수의 반응표면 상태를 3차원 그래프와 등고선분석을 실시하였다. 회귀분석 결과 정상점이 안장점일 경우에는 능선분석을 행하여 최적점을 구하였다.
이론/모형
쌀가루와 호화쌀가루를 첨가한 요구르트의 모든 실험설계는 반응표면 실험계획법(Response surface methodology)의 중심합성계획(central composite design)에 따라 SAS 프로그램을 사용하였다. 독립변수로는 쌀가루 첨가량(X1), 전처리 방법(X2)을, 종속변수로는 관능적 특성의 색, 향, 단맛, 신맛, 전분풀맛, 가루느낌, 전체적인 수응도로 설정하였다.
성능/효과
pH 측정결과, 쌀가루와 호화쌀가루 첨가 요구르트 모두에서 발효시간이 증가함에 따라 pH가 감소하는 경향을 보였다(p<0.001).
쌀의 전분이 호화될 때 점도가 높아지기 때문인 것으로 보이며 호화쌀가루의 경우에는 전분입자의 크기가 작아져 있으므로 재호화 시에 농도 증가 효과가 적은 것으로 사료된다. 농후 요구르트는 점도에 의해 그 식미가 크게 영향을 받는데, 본 연구결과 호화쌀가루의 사용 시 일반 쌀가루에 비해 점도 변화에 영향을 덜 주므로 쌀요구르트 제조 시에 호화쌀가루를 사용하는 것이 효과적이라고 판단되어 진다.
본 연구에서는 쌀가루와 호화쌀가루를 첨가한 요구르트를 제조하여 곡류를 이용한 유산발효제품의 상품화 가능성을 살펴보고자 먼저 반응표면 분석법(RSM)을 이용하여 쌀가루 첨가량의 관능적 최적점을 갖는 조성을 확인하고 이 때의 유산발효 특성을 연구하고자 하였다. 반응표면분석법을 이용하여 쌀가루 첨가량을 최적화 한 결과, 쌀가루 첨가 요구르트의 경우 쌀가루 10.5 g 물 76 g, 탈지분유 9.5 g, 설탕 4 g을 simmering하여 제조 하는 것이 관능적으로 최적의 조건을 나타냈으며, 호화쌀가루의 경우 호화쌀가루 11.5 g, 물 76 g, 탈지분유 8.5 g, 설탕 4 g을 simmering하여 제조 하는 것이 관능적 최적의 조건을 나타냈다. 쌀가루 첨가량의 최적화한 후 쌀가루와 호화쌀가루를 첨가한 요구르트의 발효시간의 경과에 따른 이화학적 특성을 살펴보기 위해 40℃ 발효기에 발효하면서 0, 3, 6, 8, 10시간 간격으로 pH, 적정산도, 당도, 점도, 유산균수를 측정하였다.
91 log CFU/mL으로 쌀가루 첨가 요구르트와 같이 최대한 증식한 것을 확인할 수 있었다. 발효 8시간과 10시간에는 각각 8.58, 8.34 log CFU/mL으로 배양 6시간과 비교하면 감소하는 경향을 보였다. Lim YS 등(2013)의 SMP를 첨가한 유청 요구르트의 경우에도 발효 6시간에 유산균이 최대한 증식한 것을 확인할 수 있었는데 본 연구와 비슷한 경향을 보였다.
001). 발효 완료 시점인 10시간에서 쌀가루와 호화쌀가루 첨가 요구르트의 pH는 각각 4.19, 4.36을 나타내어 요구르트의 적정 pH 범위 안에 포함되는 것을 확인할 수 있었다.
호화쌀가루 첨가의 경우에도 발효 6시간까지 점도가 증가하다가 발효 8시간에는 감소, 다시 발효 10시간째에는 증가하는 경향을 보였다. 발효 완료 시점인 10시간에서는 발효 시작 전보다(0시간) 점도가 증가한 것을 확인할 수 있었으며, 발효 6시간에 가장 높은 점도를 보였다. 일반적으로 요구르트의 점도는 젖산 발효 시 우유단백질의 등전점(pH 4.
쌀가루와 호화쌀가루 첨가 요구르트 모두에서 발효시간이 증가함에 따라 pH가 감소하는 경향을 보였다(p<0.001).
쌀가루와 호화쌀가루 첨가 요구르트 모두에서 발효시간이 증가함에 따라 산도가 점점 증가하는 경향을 보였다(p<0.001).
001), 발효되는 동안 발효액 내의 당은 젖산균에 의해 분해되어 감소하고 유산 및 초산 등이 생성되는 젖산발효에 의한 것으로 여겨진다. 쌀가루와 호화쌀가루 첨가 요구르트의 발효 전 당도는 각 24.90, 24.93으로 비슷한 ˚brix(%)를 나타냈으나, 최종 발효 완료 시점인 10시간에서는 쌀가루 첨가 요구르트보다 호화쌀가루 첨가 요구르트의 당도가 약 2 ˚brix(%)정도 높게 나타났다. 이는 호화쌀가루의 경우는 이미 전분이 호화된 상태로, 가루보다 전분이 더 작게 분해되어 있어 유산 및 초산에 의하여 전분을 포도당으로 전환시키기에 좀 더 용이하여 당 함량이 높게 나타난 것으로 사료되어 진다.
호화쌀가루 첨가 요구르트의 경우에도 발효시작 시점에서 발효 6시간까지는 균이 증식되다가 발효 10시간에는 6시간보다 감소되었다. 쌀가루와 호화쌀가루 첨가 요구르트의 발효 중 유산균수는 7.43~9.00 log CFU/mL으로 적정치 범위 이상으로 측정되어 미분첨가가 요구르트 제조 시의 유산균수에 부합하는 것을 확인할 수 있었다.
쌀가루와 호화쌀가루를 첨가한 요구르트 모두에서 발효 6시간에 가장 높은 점도를 보이다가 점차 감소하는 경향을 보였다. 요구르트의 점도는 젖산 발효 시 우유단백질의 등전점 침전, protease에 의한 분해와 응고 등의 이유로 야기되는데 발효 6시간에서 pH가 우유단백질 등전점이 pH 4.
우리나라의 축산물 가공기준 및 성분 규격에 정해진 호상요구르트의 총 유산균수는 1×108 CFU/mL 이상으로 본 실험 결과 제조된 요구르트의 유산균수는 적정치 범위 이상인 것으로 나타났다.
유산균 측정결과, 쌀가루 첨가 요구르트의 경우 발효 시작 시점에서 발효 6시간까지 증식되는 것으로 보이다가 발효 완료 시점인 10시간에서는 6시간보다 감소되는 것을 확인할 수 있었다. 호화쌀가루 첨가 요구르트의 경우에도 발효시작 시점에서 발효 6시간까지는 균이 증식되다가 발효 10시간에는 6시간보다 감소되었다.
이상의 결과를 종합하여 볼 때 쌀가루가 첨가된 요구르트의 개발은 시판 판매되는 요구르트와 비교하였을 때 pH, 당도, 점도, 유산균수와 비슷한 경향을 보여 제품화의 가능성을 보여 주었으며, 또한 쌀가루 보다는 호화쌀가루를 첨가하였을 때 쌀의 첨가량도 늘릴 수 있으며, 점도에서도 좋은 결과를 보여 호화쌀가루를 이용한 요구르트는 쌀을 활용한 더 효과적인 기능성 유산발효제품이 될 수 있을 것으로 사료된다.
93 log CFU/mL으로 배양 6시간과 비교하면 감소하는 경향을 보였다. 호화쌀가루 첨가 요구르트의 경우 발효 시작 시점에 7.43 log CFU/mL, 발효 6시간에는 8.91 log CFU/mL으로 쌀가루 첨가 요구르트와 같이 최대한 증식한 것을 확인할 수 있었다. 발효 8시간과 10시간에는 각각 8.
쌀가루의 경우 발효 6시간까지 점도가 증가하는 경향을 보이다가 발효 8시간에는 감소하였고, 다시 발효 10시간에는 증가하였다. 호화쌀가루 첨가의 경우에도 발효 6시간까지 점도가 증가하다가 발효 8시간에는 감소, 다시 발효 10시간째에는 증가하는 경향을 보였다. 발효 완료 시점인 10시간에서는 발효 시작 전보다(0시간) 점도가 증가한 것을 확인할 수 있었으며, 발효 6시간에 가장 높은 점도를 보였다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
쌀의 제분방법에는 무엇이 있는가?
쌀 가공식품의 원료로 쌀은 낟알이나 가루로 사용하게 되는데, 가루로 사용할 경우 조리 사용에 제한이 있고 손상전분의 함량이 높고, 저장·유통 중에 쉽게 산화되어 이취를 내며, 경제성도 낮아 쌀가루 가공제품의 개발이 적어 쌀 가공품에 바람직하지 못하는 영향을 주는 것으로 보고되고 있다(Nishita KD & Bean MM 1982, Park YM & Yoon HH 2012).쌀가루의 품질은 제분조건에 따라 크게 영향을 받는 것으로 알려져 있는데(Jun HI 등 2008), 쌀의 제분방법에는 도정한 쌀을 그대로 제분한 건식제분과 전통적으로 수침한 쌀을 제분한 습식제분이 있으며 그 외에도 반습식 제분방식이 있다(Kim RY 등 2009).
호화전분은 어떤 구조를 형성하는가?
한편 호화전분은 호화된 상태에서 건조되어 무정형 구조이며 수분에 대한 흡수율이 높으므로 가공식품 제조에 적합한 첨가물이며 물과 결합에서도 호화 쌀가루는 백미 쌀가루에 비해 2.3~2.
중심 합성 계획에 따라 최적화된 2개의 시료, 쌀가루와 호화 쌀가루 첨가 요구르트의 발효 중 pH 및 산도의 변화는 어떠한가?
중심합성계획에 따라 최적화 된 2개의 시료, 쌀가루와 호화쌀가루 첨가 요구르트의 발효 중 pH 및 산도의 변화는 [Table 5]와 같다. 쌀가루 첨가 요구르트의 pH는 발효 전 6.50이었고, 발효 10시간째에 4.19를 나타내었다. 호화쌀가루 첨가 요구르트의 pH는 발효 전 6.44였고, 발효 10시간째에 4.36을 나타내었다. 쌀가루와 호화쌀가루 첨가 요구르트 모두에서 발효시간이 증가함에 따라 pH가 감소하는 경향을 보였다(p<0.001). 발효 완료 시점인 10시간에서 쌀가루와 호화쌀가루 첨가 요구르트의 pH는 각각 4.19, 4.36을 나타냈다. 곡류에는 여러 가지 무기질과 비타민이 함유되어 있으므로 이들 무기질과 비타민에 의하여 젖산균의 생육이 촉진되어 산 생성이 촉진된 것으로 추측되어 진다(Paik SH 등 2004).
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