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문제 정의
- 배추품질 특성의 경우 품종과 같은 유전적 인자, 저장조건뿐만 아니라 재배조건에도 영향을 받으므로(17, 18) 배추의 품질향상을 위한 새로운 재배법에 관한 연구가 필요하나 아직 미비한 실정이다. 따라서 본 연구는 배추의 품질 향상을 위한 친환경 가공 황토 소재를 적용하여 재배한 배추의 일반성분, 영양성분, 기능적 특성 및 물성에 대하여 연구하였다.
- 본 연구는 배추 재배 시 가공 황토 처리 여부에 따른 배추 시료의 품질 특성을 비교하고자 배추 시료를 동일한 조건으로 재배하여 일반성분, 물성, 영양소, 기능적 특성 및 관능적 특성을 분석하였다. 일반성분 분석 결과 모든 항목에서 유의적 차이가 없는 것으로 나타났으나, 영양성분의 경우 가공 황토 처리구에서 칼륨의 함량이 무처리구와 생황토 처리 구보다 높게 나타남과 동시에 나트륨의 함량은 유의적으로 적게 나타난 것을 확인할 수 있었다.
가설 설정
- 1) Amount required for 50% reduction of hydrogen donating activity.
- 1:IRC: red clay.
- 3) Means with different capital letters in the same row are significantly different (P<0.05).
- 4) Means with different capital letters in the same column are significantly different (P<0.05).
- 4) Means with different letters in the same row are significantly different (P<0.05).
- 4) Means with different small letters in the same column are significantly different (P<0.05).
- 4) NS: not significant.
- 5) Means with different small letters in the same row are significantly different (P<0.05).
- 7) Means with different letters in the same column are significantly different (P<0.05).
제안 방법
- 파종하였다. 2.0 mX2.0 m 처리구에 0.5 mX0.5 m 간격으로 9개씩 정식하였고 처리구마다 0.5 m의 버퍼를 두었으며, 각 처리구별 난괴법 3반복으로 처리하였다. 시료는 3반복 내에서 무작위로 추출하였다.
- 시료의 농도 구간은 0~20 mg/ mL로 하였으며 ascorbic acid를 양성 무처리구로 사용하였다. DPPH 라디칼 소거능을 구한 뒤 검체 농도에 따른 항산화 활성 변화곡선으로부터 산화를 50% 억제시키는 시료의 농도를 IC50값으로 나타내었다.
- DPPH(2, 2-diphenyl-1-picrylhydrazyl) 라디 칼 소거 능은 시료의 라디칼 소거 효과를 측정하는 Blois(23)의 방법을 변형하여 시행하였다. 시료 0.
- FRAP(ferric reducing antioxidant power assay) 측정 FRAP assay는 Pulido의 방법을 변형하여 사용하였다 (25). 300 mM acetate buffer(pH 3.
- 가공 황토 처리 배추 시료의 유변물성을 평가하기 위하여 냉장저장 온도(4±0.5℃)에서 저장하며 조직감 변화 및 안정성을분석하였다. 배추 시료의 견고성은 조직감 분석법인 절단 강도시험에서 얻어지는 최대 peak값으로 나타내었다(Table 4).
- 배추 시료를 사용하여 측정된 23개의 지표 간 상관성을 확인하기 위하여 PCA 분석을 실시하였다. 저장기간별 배추의 조직감 측정 결과와 묘사분석 결과는 저장기간과 시료 간의 교호작용이 없는 것으로 나타나 저장기간 전체에 대한평균값을 사용하여 분석하였다/ value=0.
- 배추를 세척한 후 분쇄하여 시료 양의 2배에 해당하는 80%(w/v) 에탄올을 가해 실온에서 자동교반기(hot plate and magnetic stirrer, VS-130SH, Vision, Daejeon, Korea)를 이용하여 24시간 동안 추출하였다(22). 추출액은 감압 여과 후 여액을 40℃ 수욕상에서 감압농축(Rotary vacuum evaporator N-N1, Eyela, Gyeonggi, Korea) 한 뒤 동결건조(FD8508, Ilshin, Gyeonggi, Korea) 하여 분말화하였다.
- 7명)에 의해 실시되었다. 배추의 관능 특성 도출 및 평가 방법을 설정하기 위하여 패널들에게 본 테스트 전 2시간 동안 오리엔테이션을 실시하였다. 시료의 준비는 기기적 조직감 측정에 사용한 시료와 동일한 조건에서 저장된 것으로 세척 후 가로 2 cm, 세로 8 cm, 두께 0.
- 따라서 일정기간 동안 견고성의 유지 여부는 배추의 품질 특성과 연관성이 높다고 할 수 있다. 배추의 저장 중 조직감 변화 측정을 위해 시료를 4±1℃ 에 저장보관 하였고 4주 동안 일주일 간격으로 조직감을 측정하였다. 실험 2시간 전 상온에서 시료를 보관한 후 실험을 실시하였고 세척하여 가로 2 cm, 세로 8 cm, 두께 0.
- 5 cm의 배추 줄기를 측정 시료로 사용하였다. 배추의 절단강도시험 (cutting force)에 의한 경도 측정은 Brookfield Texture Analyzer(TA-CT3, Brookfield, Middleboro, IN, USA)를이용하여 너비 6 cm의 cutting knife edge probe로 시료 두께의 70%를 침투하여 1.0 mm/s의 cross-head speed로 측정하였다. 배추의 경도는 최소 6회 이상 반복하여 측정하였다.
- 3 g에 질산 10 mL를 가하여 분해하였다. 분해된 시료액 50 mL를 플라스크에 정용하여 시험용액으로 사용하였으며 표준용액(Multi Element Calibration Standard 21, 100 ug/ mL, ICP grade, PerkinElmer, Billerica, MA, USA)과 함께 ICP-OES(Optima8300, PerkinElmer)를 이용하여 분석하였다. 유도결합질 량분석 기 (plasma control gas flow, Harrick Plasma, Ithaca, NY, USA)의 작동조건은 plasma 10 L/min, auxiliary 0.
- , State College, PA, USA)을 사용하여 분산분석 하고 각 군 간의 유의성 검증을 수행한 후 Duncan's multiple range test 방법을 사용하여 5% 수준에서 유의성을 검정하였다. 상대적으로 반복 간 편차가 큰 조직감 평가를 제외한 모든 실험은 3 반복 수행하였다. 배추의 품질 특성 간의 상관관계를 다변량으로 분석하는 주성분 분석(principal component analysis)은 XLStat version2012 for Windows(Addinsoft Inc.
- 5 m의 버퍼를 두었으며, 각 처리구별 난괴법 3반복으로 처리하였다. 시료는 3반복 내에서 무작위로 추출하였다. 황토 무처리군을 대조 구로 사용하였고, 생황토는 보령황토(Chungnam, Korea) 를 사용하였으며 처리 조건은 재배면적 330 m2당 0.
대상 데이터
- 배추 종자는 홍농씨앗 불암3호(종자번호 제10-안성-2011 -10-02호)를 사용하였으며 육묘용 상토(TKS-2, Flora-Gard, Oldenburg, Germany)와 50구 육묘용 포트를 이용하여 파종하였다. 2.
- 배추의 묘사분석은 6개월(30시간) 이상 기본맛과 조직감구별 훈련을 받은 10명의 묘사분석 패널(20대 남자 3명, 여자 7명)에 의해 실시되었다. 배추의 관능 특성 도출 및 평가 방법을 설정하기 위하여 패널들에게 본 테스트 전 2시간 동안 오리엔테이션을 실시하였다.
- 본 실험에 사용한 황토 가공 소재의 나노슬러리 형태 분쇄를 위하여 이온코리아(Gyeongbuk, Korea)에 위탁 가공을 수행하였다. 황토 소재의 분쇄공정은 3 mm 이하로 분쇄한 후 볼밀로 10 um 이하로 분쇄한 다음 평균 500 nm 크기로 습식분쇄 하였다.
- 배추의 관능 특성 도출 및 평가 방법을 설정하기 위하여 패널들에게 본 테스트 전 2시간 동안 오리엔테이션을 실시하였다. 시료의 준비는 기기적 조직감 측정에 사용한 시료와 동일한 조건에서 저장된 것으로 세척 후 가로 2 cm, 세로 8 cm, 두께 0.5 cm의 배추 줄기를 측정 시료로 사용하였다. 흰색 종이컵에 3-digit code로 표기하여 제공되었으며 상온의 물을 함께 제공하였다.
- 배추의 저장 중 조직감 변화 측정을 위해 시료를 4±1℃ 에 저장보관 하였고 4주 동안 일주일 간격으로 조직감을 측정하였다. 실험 2시간 전 상온에서 시료를 보관한 후 실험을 실시하였고 세척하여 가로 2 cm, 세로 8 cm, 두께 0.5 cm의 배추 줄기를 측정 시료로 사용하였다. 배추의 절단강도시험 (cutting force)에 의한 경도 측정은 Brookfield Texture Analyzer(TA-CT3, Brookfield, Middleboro, IN, USA)를이용하여 너비 6 cm의 cutting knife edge probe로 시료 두께의 70%를 침투하여 1.
- 5 kg을사용하였다. 실험에 사용된 가공 황토의 조건은 가공 황토 소재 슬러리를 물에 2,000 ppm 농도로 희석하여 생황 토와 동일한 양을 사용하였다. 농약 살포는 하지 않았으며 최종수확 및 재배환경(25℃) 등 모든 실험조건은 동일하게 수행되었다.
- ) 를 측정하였다. 표준시료로 FeSO4를 사용하였으며 이를 이용하여 만든 표준곡선에 대입하여 시료의 환원력을 환산하였다.
- 시료는 3반복 내에서 무작위로 추출하였다. 황토 무처리군을 대조 구로 사용하였고, 생황토는 보령황토(Chungnam, Korea) 를 사용하였으며 처리 조건은 재배면적 330 m2당 0.5 kg을사용하였다. 실험에 사용된 가공 황토의 조건은 가공 황토 소재 슬러리를 물에 2,000 ppm 농도로 희석하여 생황 토와 동일한 양을 사용하였다.
데이터처리
- 상대적으로 반복 간 편차가 큰 조직감 평가를 제외한 모든 실험은 3 반복 수행하였다. 배추의 품질 특성 간의 상관관계를 다변량으로 분석하는 주성분 분석(principal component analysis)은 XLStat version2012 for Windows(Addinsoft Inc., Paris, France)를 사용하여 실시하였다.
- 실험 결과는 평균土표준편차로 나타내었으며 각 그룹 간의 유의성은 Minitab version16(Minitab Inc., State College, PA, USA)을 사용하여 분산분석 하고 각 군 간의 유의성 검증을 수행한 후 Duncan's multiple range test 방법을 사용하여 5% 수준에서 유의성을 검정하였다. 상대적으로 반복 간 편차가 큰 조직감 평가를 제외한 모든 실험은 3 반복 수행하였다.
이론/모형
- Martins-Junior 등(21)의 방법으로 추출한 후 고속액체크로마토그래피(Agilent 1200 Series, Agilent, Santa Clara, CA, USA)를 통하여 분석하였다. 분석조건으로 칼럼은 Unison US-C18(2 mmX150 mmX5 um, Imtakt, Portland, OR, USA)을 사용하였으며 칼럼 온도는 35℃, 반응액의 유속은 0.
- 비타민 함량은 식품공전(20)의 시험방법을 기준으로 하여 thiamin, riboflavin, niacin의 함량을 분석하였다. Martins-Junior 등(21)의 방법으로 추출한 후 고속액체크로마토그래피(Agilent 1200 Series, Agilent, Santa Clara, CA, USA)를 통하여 분석하였다.
- 수분은 105℃ 상압가열건조법으로 측정하였고 조단백질은 micro Kjeldahl법, 조지방은 Soxhlet 추출법, 조회분은 550℃ 직접 회화법으로 분석하였다.
- 592 nm였다. 인의 경우 몰리브덴 청 비색법을 이용하여 분석하였으며 가시/자외선 분광광도계(Optizen 2120UV Plus, Mecasys, Daejeon, Korea)를 이용하여 650 nm에서 흡광도를 측정하였다.
- 일반성분 분석은 AOAC법(19)에 준하여 수분 함량, 조단백 함량, 조지방 함량, 조회분 함량을 분석하였다. 수분은 105℃ 상압가열건조법으로 측정하였고 조단백질은 micro Kjeldahl법, 조지방은 Soxhlet 추출법, 조회분은 550℃ 직접 회화법으로 분석하였다.
- 총 폴리페놀 함량은 알칼리 조건에서 Folin Ciocalteu 시약이 폴리페놀성 화합물에 의해 환원되어 몰리브덴 청색을 나타내는 방법을 이용하였다(24). 20 mg/mL의 추출물에 0.
- 5 cm의 배추 줄기를 측정 시료로 사용하였다. 흰색 종이컵에 3-digit code로 표기하여 제공되었으며 상온의 물을 함께 제공하였다. 시료는 패널들에게 랜덤하게 제공되었고, 평가 항목은 경도, 아삭함, 섬유질의 정도, 수분감이었으며 15점 척도법으로 평가하였다.
성능/효과
- 무기성분과 비타민 분석 결과 대부분의 항목에서 가공 황토 처리구가 높은 함량을 나타내었다. K, riboflavin, niacin의 함량이 가공 황토 처리구가무처리구에 비하여 유의적으로 더 높은 함량을 나타냈다. 또한 가공 황토 처리구의 K, Ca, Mn, thiamin 함량이 생 황토 처리 구보다 유의적으로 높은 수치를 나타내었다.
- 00 mg/100 g 으로 대조구에 비하여 높은 함량을 나타내었다. Niacin 함량측정 결과 대조구, 생황토 처리구, 가공 황토 처리구 각각 0.03±0.00 mg/100 g, 0.04±0.00 mg/100 g, 0.04±0.00 mg/100 g으로 riboflavin 함량 측정 결과와 동일한 결과를 나타냈다. Riboflavine 조효소로서 포도당과 지방산, 아미노산으로부터 에너지를 생성할 때 산화, 환원 반응의 촉매 역할을 하고, niacine 조효소 형태로 세포 내 호흡과 탄수화물, 지방산, 알코올 대사에 관여한다고 알려져 있다(35).
- 일반성분 분석 결과 모든 항목에서 유의적 차이가 없는 것으로 나타났으나, 영양성분의 경우 가공 황토 처리구에서 칼륨의 함량이 무처리구와 생황토 처리 구보다 높게 나타남과 동시에 나트륨의 함량은 유의적으로 적게 나타난 것을 확인할 수 있었다. 견고성 측정 결과 4주 저장 시 가공 황토 처리 배추의 견고성이 유의적으로 다른 두 처리군에 비하여 높은 수치를 나타내었다. 또한 저장 기간 동안 견고성 감소율이 낮아 가공 황토 처리구의 경우 생 황토 처리 구에 비하여 장기간 안정적인 조직감의 유지가 가능한 것으로 나타났다.
- 또한 저장 기간 동안 견고성 감소율이 낮아 가공 황토 처리구의 경우 생 황토 처리 구에 비하여 장기간 안정적인 조직감의 유지가 가능한 것으로 나타났다. 따라서 배추 재배 시 친환경 가공 황토 소재를 화학비료 대신 적용하여 재배할 경우 배추의 영양성분이 강화된 고품질의 배추 생산이 가능해지며 저장성이 향상된 배추의 생산 또한 가능해져 국내 배추 시장의 활성을촉진시킬 수 있다고 판단된다. 후속 연구로 가공 황토 소재로 재배한 배추김치 제품의 품질 평가를 수행하여 가공 후에도 가공 황토 소재의 기능성 유지 여부를 검증할 계획이다.
- 또한 가공 황토 처리군은 나머지 실험군 대비 0~3주간의 저장기간 동안 가장 높은 절단 강도 수치를 일정하고 안정적으로 나타내고 있으며, 생황토 배추는 무처리 배추에 비해 2주 저장기간까지는 안정적 수치를 나타내는 것으로 보인다. 따라서 전반적으로 가공 황토 처리 배추는 무처리 배추와 생황토 배추에 비해 저장기간에 따라 품질이 안정적으로 유지되는 것으로 나타났으며, 특히 가공 황토 처리 배추는 장기간 저장 동안에 조직감 변화 없이 품질을 유지하는 반면에 생황토 배추는 단기 저장기간 동안(2 주)에만 무처리 배추보다 좋은 품질을 유지하는 것으로 나타났다.
- K, riboflavin, niacin의 함량이 가공 황토 처리구가무처리구에 비하여 유의적으로 더 높은 함량을 나타냈다. 또한 가공 황토 처리구의 K, Ca, Mn, thiamin 함량이 생 황토 처리 구보다 유의적으로 높은 수치를 나타내었다. 칼륨의 대조구 함량은 195.
- 견고성 측정 결과 4주 저장 시 가공 황토 처리 배추의 견고성이 유의적으로 다른 두 처리군에 비하여 높은 수치를 나타내었다. 또한 저장 기간 동안 견고성 감소율이 낮아 가공 황토 처리구의 경우 생 황토 처리 구에 비하여 장기간 안정적인 조직감의 유지가 가능한 것으로 나타났다. 따라서 배추 재배 시 친환경 가공 황토 소재를 화학비료 대신 적용하여 재배할 경우 배추의 영양성분이 강화된 고품질의 배추 생산이 가능해지며 저장성이 향상된 배추의 생산 또한 가능해져 국내 배추 시장의 활성을촉진시킬 수 있다고 판단된다.
- 결과는 Table 1과 같다. 모든 분석 항목에 대하여 각시료는 유의적인 차이를 보이지 않았으나(/>0.05) 가공 황토 처리구의 조지방 함량이 무처리구와 황토 처리구에 비하여 높은 경향이 나타났다. 이는 지방산, 인지질, 알코올류, 왁스류, 알칼로이드, 유기산, 지용성 색소 등이 유기용매에 용해되어 조지방 함량으로 측정되므로 가공 황토의 구조에 의해 배추의 생장 시 위와 같은 물질의 생산이 증가한 것으로 사료된다.
- 5℃)에서 저장하며 조직감 변화 및 안정성을분석하였다. 배추 시료의 견고성은 조직감 분석법인 절단 강도시험에서 얻어지는 최대 peak값으로 나타내었다(Table 4). 0~3주간의 저장기간에 따른 세 처리군 간의 견고성에 대한 유의적인 차이는 나타나지 않았으나 4주 저장 시 가공 황토 처리 배추의 견고성이 무처리구와 생황토 처리구에 비하여 유의적으로 높은 절단강도를 나타내고 있다.
- 배추 시료의 총 폴리페놀 함량은 대조구에 비하여 생 황토 처리 구와 가공 황토 처리구 모두 2배 이상의 함량으로 높게 측정되었다. 생황토 처리구의 총 폴리페놀 함량은 9.
- 배추 시료는 수분이 가장 많은 함량을 차지하였고 다음으로 단백질, 회분, 지방 순이었다. 배추의 재배 시 가공 황토 처리 여부는 일반성분에 대해서는 큰 영향을 주지는 않았으나 조지방 함량에는 다소 영향을 주는 것으로 나타났다.
- 나타내었다. 배추의 조직감에 대한 4개의 관능 지표(경도, 아삭함, 섬유질의 정도, 수분이 감지되는 정도)에 대한 평가 결과 저장 기간별 각 항목에 대하여 세 처리군 간의 유의적인 차이는 나타나지 않았다. 기기적으로 평가된 가공 황토 처리 배추의 높은 견고성 차이를 묘사분석 패널이 감지하지 못한 이유는 조직감의 특성상 시료 간의 품질 차이가 기기적, 관능 평가에 의한 차이 구별보다 크게 나타난 것으로 추측된다.
- 생황토 처리구의 총 폴리페놀 함량은 9.15± 0.47 ug GAE/g, 가공 황토 처리구의 결과는 8.50±0.21 ug GAE/g으로 나타났으나 두 군 간의 유의적인 차이는 나타나지 않았다(Table 3). 따라서 가공 황토 처리 배추의 항산화성이 무처리구 대비 높다고 판단되며 가공 황토의 처리는 배추의 총 폴리페놀 함량과 유의적인 상관성이 있다고 보인다.
- 흰색 종이컵에 3-digit code로 표기하여 제공되었으며 상온의 물을 함께 제공하였다. 시료는 패널들에게 랜덤하게 제공되었고, 평가 항목은 경도, 아삭함, 섬유질의 정도, 수분감이었으며 15점 척도법으로 평가하였다. 오리엔테이션 과정에서 배추의 향미관련 관능 특성은 처리구 간 차이가 발견되지 않아 평가에서 제외되었다.
- 생황토 처리구는 관능 평가 지표들과 무처리구는 마그네슘 함량과 가까이 위치한 것으로 나타나 동 특성에 의해 영향 받음을 알 수 있다. 이 분석 결과는 이화학 실험 결과와도 유사한 경향을 나타내며 배추 재배 시 가공 황토 처리 여부는 영양성분과 배추줄기의 견고성에 높은 영향을 주는 것으로 규명되었다.
- 분석하였다. 일반성분 분석 결과 모든 항목에서 유의적 차이가 없는 것으로 나타났으나, 영양성분의 경우 가공 황토 처리구에서 칼륨의 함량이 무처리구와 생황토 처리 구보다 높게 나타남과 동시에 나트륨의 함량은 유의적으로 적게 나타난 것을 확인할 수 있었다. 견고성 측정 결과 4주 저장 시 가공 황토 처리 배추의 견고성이 유의적으로 다른 두 처리군에 비하여 높은 수치를 나타내었다.
- 위하여 PCA 분석을 실시하였다. 저장기간별 배추의 조직감 측정 결과와 묘사분석 결과는 저장기간과 시료 간의 교호작용이 없는 것으로 나타나 저장기간 전체에 대한평균값을 사용하여 분석하였다/ value=0.731). 대부분의 지표가 가공 황토 처리구와 인접한 경향을 나타내었는데, 특히 영양성분과 인접한 것으로 나타났다(Fig.
- 1). 조 지방함량, 조회분 함량, 인, 칼륨, 망간과의 거리가 가깝게 나타났으며 견고성과도 인접한 것으로 나타났다. 또한 나트륨 함량과는 정반대에 위치하므로 상관성이 낮은 것으로 사료된다.
- 표준시료인 FeSO4의 표준곡선으로부터 환원력을 환산하여 Table 3에 나타내었다. 측정 결과 무처리구 (2.36±0.08 MFeSO4/g), 생황토 처리구(3.46±0.33 MFeSO4 /g), 가공 황토 처리구(2.96±0.06 MFeSO4/g) 간의 유의적인 차이는 나타나지 않았다(Table 3).
- 또한 가공 황토 처리구의 K, Ca, Mn, thiamin 함량이 생 황토 처리 구보다 유의적으로 높은 수치를 나타내었다. 칼륨의 대조구 함량은 195.70±0.40 mg/100 g, 생황토 처리구와 가공 황토 처리구의 함량은 각각 168.10±1.80 mg/100 g, 208.70±1.10 mg/100 g으로 대조구 대비 각각의 생황토, 가공 황토 처리구에서 유의적으로 더 높은 함량을 나타내었다. 반면 나트륨의 경우 대조구에서 함량은 25.
후속연구
- 결과이다. 그러므로 향후 가공 황토 소재 처리 조건의 최적화와 관련된 지속적인 실험을 통하여 배추의 가공 황토 적용 시 항산화성 향상을 지속적으로 검증해야 할 것으로 보인다.
- 기기적으로 평가된 가공 황토 처리 배추의 높은 견고성 차이를 묘사분석 패널이 감지하지 못한 이유는 조직감의 특성상 시료 간의 품질 차이가 기기적, 관능 평가에 의한 차이 구별보다 크게 나타난 것으로 추측된다. 따라서 향후 보다 많은 시료를 대상으로 지속적으로 가공 황토 처리 배추의 조직감 관능 평가를 수행할 필요가 있다고 판단된다.
- 04 mg/mL)보다 유의적으로 높게 측정되었으며 대조구와는 유의적 차이를 나타내지 않았다. 생황토 처리구 대비 가공 황토 처리구의 항산화 활성이 낮게 측정된 것은 반복 간 편차에 기인한 것으로 예상되며 추가 실험을 통해 재검증이 필요할 것으로 사료된다.
- 따라서 배추 재배 시 친환경 가공 황토 소재를 화학비료 대신 적용하여 재배할 경우 배추의 영양성분이 강화된 고품질의 배추 생산이 가능해지며 저장성이 향상된 배추의 생산 또한 가능해져 국내 배추 시장의 활성을촉진시킬 수 있다고 판단된다. 후속 연구로 가공 황토 소재로 재배한 배추김치 제품의 품질 평가를 수행하여 가공 후에도 가공 황토 소재의 기능성 유지 여부를 검증할 계획이다.
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