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        物理保濕對(duì)賓川白肋煙上部葉調(diào)制及其香氣物質(zhì)含量的影響

        2013-07-04 01:18:04周海燕史宏志孫軍偉楊金鵠軒書章周春明
        關(guān)鍵詞:物理

        周海燕,史宏志,孫軍偉,楊金鵠,褚 睿,字 萍,軒書章,周春明

        (1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院,河南 鄭州, 450002;2.云南煙草大理州公司,云南 大理,615000;3.云南省賓川白肋煙公司,云南 賓川, 617600)

        白肋煙是混合型卷煙的重要原料,具有香氣量大、焦油含量低等特點(diǎn),在低焦油卷煙生產(chǎn)中占有重要地位[1].白肋煙調(diào)制效果的好壞明顯受晾房?jī)?nèi)溫度、濕度、氣流、光等環(huán)境因子的影響[2].晾制設(shè)備落后、晾房設(shè)計(jì)不合理、缺乏對(duì)晾制環(huán)境條件有效調(diào)節(jié)是中國(guó)白肋煙生產(chǎn)中的突出問(wèn)題,也是研究者著力研究和解決的重要方面[4].廖曉玲等研究白肋煙調(diào)制過(guò)程中濕度對(duì)其香氣物質(zhì)含量的認(rèn)為,適當(dāng)?shù)臐穸扔欣诎桌邿煙熑~香氣物質(zhì)的積累,低濕環(huán)境有利于白肋煙的香氣物質(zhì)的積累[3].白肋煙的的主要香氣物質(zhì)含量受晾房?jī)?nèi)的調(diào)制環(huán)境的影響較大,在有光線的晾房?jī)?nèi),二氫獼猴桃內(nèi)脂的含量在調(diào)制后期急劇增加[4].不同晾房對(duì)自肋煙晾后煙葉常規(guī)化學(xué)成分有較大影響,其原因是各晾房?jī)?nèi)溫濕度的差異[5,6].白肋煙的香氣量,香氣特征及吃味與其生長(zhǎng)環(huán)境、栽培技術(shù)及調(diào)制方法有不可分割的關(guān)系[7,8].云南賓川白肋煙煙區(qū)相對(duì)濕度偏低,不利于煙葉晾制過(guò)程中物質(zhì)的充分轉(zhuǎn)化,氣候條件是限制白肋煙質(zhì)量提升的重要因素.本試驗(yàn)鑒于云南賓川地區(qū)高溫低濕的氣候條件,白肋煙香氣前體物未充分轉(zhuǎn)化,探索白肋煙的調(diào)制環(huán)節(jié)物理保濕對(duì)煙葉調(diào)制、煙葉中性香氣物質(zhì)含量及外觀質(zhì)量的影響,以期優(yōu)化白肋煙調(diào)制方法,增加煙葉中香氣物質(zhì),為白肋煙的科學(xué)調(diào)制和提高綜合品質(zhì)提供科學(xué)的理論依據(jù).

        1 材料與方法

        1.1 試驗(yàn)材料

        試驗(yàn)于2011年在云南省大理市賓川縣力角鎮(zhèn)中營(yíng)村進(jìn)行,供試土壤為沙壤土,供試品種為當(dāng)?shù)刂髟云贩NTN 86,前茬作物為蠶豆,供試肥料為硝酸銨,硫酸鉀,煙草專用復(fù)合肥(m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)=15 ∶15 ∶15).試驗(yàn)中各處理施氮量225 kg·hm-2.2011- 05- 10 移栽,行株距為120 cm×55 cm.50%的煙株第1 朵中心花開放后統(tǒng)一打頂,統(tǒng)一留葉數(shù)為每株25片,2011-08-24采收,半整株砍收晾制.

        1.2 試驗(yàn)處理與取樣

        采用單因素試驗(yàn),物理保濕保濕方法,煙葉晾制前采用3種材料(遮陽(yáng)網(wǎng)、黑膜和麻片)維護(hù)晾房,A.標(biāo)準(zhǔn)化晾房+遮陽(yáng)網(wǎng);B.標(biāo)準(zhǔn)化晾房+黑膜;C.標(biāo)準(zhǔn)化晾房+麻片;D.標(biāo)準(zhǔn)化晾房+不維護(hù)(對(duì)照).半整株砍收晾制,晾制結(jié)束后取樣,取上部葉(20,21,22葉位)的煙葉1.5 kg 測(cè)定.為了使樣品具有更廣泛的代表性,采用半葉取樣法,其中一半用于化學(xué)成分測(cè)定,煙葉在60℃下烘干后,用碾子磨碎后過(guò)60目篩,測(cè)定煙葉中性致香物質(zhì)含量和類胡蘿卜素的含量.

        1.3 氣象數(shù)據(jù)采集

        采用奧作生態(tài)儀器公司生產(chǎn)的HOBOU23 系列數(shù)據(jù)采集器記錄白肋煙晾制期間的溫度和濕度,設(shè)置每隔1 h 記載1次.白肋煙成熟砍收置于晾房?jī)?nèi),自動(dòng)溫濕度儀開始記錄,每隔1 h 記錄相對(duì)應(yīng)的溫度和濕度,直到煙葉晾制結(jié)束后終止記錄,通過(guò)HOBOware Pro 軟件下載讀取溫度和濕度的數(shù)據(jù).

        1.4 煙葉含水量的測(cè)定

        煙株砍收當(dāng)天、自調(diào)制后7,14,21,28 d分別取樣15片,稱其質(zhì)量后,于100℃下殺青5 min,再置于60℃下烘干至質(zhì)量恒定稱取為干質(zhì)量.根據(jù)公式計(jì)算煙葉的含水量.

        1.5 類胡蘿卜素測(cè)定方法

        類胡蘿卜素采用丙酮提取比色法測(cè)定,測(cè)4次重復(fù),取平均值.

        1.6 香氣物質(zhì)含量的測(cè)定

        前處理采用水蒸氣蒸餾,二氯甲烷溶劑萃取法[9].在500 mL 圓底燒瓶中加入10.000 g 煙樣、1.0 g 檸檬酸、500 L 內(nèi)標(biāo)(302 g·mL-1硝基苯)、350 mL 蒸餾水.安裝同步蒸餾萃取裝置,從冷凝管上方加入40 mL 二氯甲烷于250 mL 燒瓶中,待開始沸騰時(shí)進(jìn)行同時(shí)蒸餾萃取,裝置中出現(xiàn)分層時(shí)開始計(jì)時(shí).2.5 h后,收集250 mL 燒瓶中的有機(jī)相,加入10 g 左右無(wú)水硫酸鈉搖勻至溶液澄清,轉(zhuǎn)移有機(jī)相到雞心瓶,水浴濃縮有機(jī)相至1 mL 左右.所得分析樣品以GC/MS 鑒定結(jié)果和NIST 庫(kù)檢索定性.

        采用美國(guó)HP5890II—5972 氣質(zhì)連用儀對(duì)煙葉樣品進(jìn)行定性分析.色譜柱為HP-5[60 m×0.25 mm(i.d.)×0.25 m(d.f.)];載氣及流速為He,0.8 mL·min-1;進(jìn)樣口溫度為250℃:傳輸線溫度為280℃;離子源溫度為177℃;升溫程序?yàn)樵?0℃停留5 min,以5℃·min-1的升溫速度升至120℃,停留5 min,再以5℃·min-1的升溫速度升至180℃,停留5 min,然后以6℃·min-1的升溫速度升至250℃,停留15 min;分流比和進(jìn)樣量為1∶15,2 L;電離能為70 eV;電離方式為EI;質(zhì)量數(shù)范圍為50~500 Da.采用NIST02 譜庫(kù)檢索定性.假定相對(duì)校正因子為1,采用內(nèi)標(biāo)法定量.

        2 結(jié)果與分析

        2.1 物理保濕對(duì)白肋煙及其調(diào)制進(jìn)程的影響

        2.1.1 物理保濕對(duì)晾房?jī)?nèi)溫濕度差異的影響 根據(jù)賓川高溫低濕的氣候特征,煙葉調(diào)制期間為促進(jìn)煙葉內(nèi)含物質(zhì)的轉(zhuǎn)化和大分子物質(zhì)降解,采取對(duì)晾房進(jìn)行物理保濕.結(jié)果表明,遮陽(yáng)網(wǎng)和黑膜處理的晾房?jī)?nèi)的濕度上升較麻片處理快.物理保濕的晾房?jī)?nèi)的溫度與對(duì)照差異不明顯,但濕度的差異比較明顯.煙葉調(diào)制的前期煙株處于凋萎期,煙株散失水分,對(duì)照晾房由于不采取維護(hù),空氣流速快,水分容易散失,晾房?jī)?nèi)的升溫快,處理的晾房?jī)?nèi)的溫度比對(duì)照低,且從7 d 至21 d 溫度差值增大.3種物理保濕的晾房?jī)?nèi)溫度差異小(-0.02~0.79℃),從21 d 以后溫度差異小.晾房?jī)?nèi)的濕度差異顯著:整個(gè)煙葉調(diào)制期間,物理保濕的晾房?jī)?nèi)的濕度比對(duì)照高(0.14%~2.49%).黑膜處理7和14 d 晾房?jī)?nèi)的濕度顯著高于對(duì)照,這可能是黑膜集熱高溫效應(yīng),煙株的水分不易迅速排出,故而濕度快速上升.麻片和遮陽(yáng)網(wǎng)有細(xì)孔,覆蓋物上的細(xì)孔有利于煙株凋萎期散失的水分排除,黑膜處理的晾房?jī)?nèi)的水分流動(dòng)緩慢,故黑膜處理的晾房?jī)?nèi)濕度最大.由于黑色覆蓋物有集熱效應(yīng),黑膜和遮陽(yáng)網(wǎng)處理晾房?jī)?nèi)的濕度快速升高.相比黑色的覆蓋物,麻片處理的晾房?jī)?nèi)濕度上升緩慢.

        表1 物理保濕對(duì)晾房?jī)?nèi)溫濕度的影響Table 1 Effect of physical manners to keep humidity on humidity and temperature in barns in burley tobacco curing process

        2.1.2 物理保濕對(duì)調(diào)制過(guò)程中上部煙葉自由水和類胡蘿卜素含量的影響 水分是生理生化反應(yīng)的重要條件[10],水分也是影響白肋煙晾制的一個(gè)至關(guān)重要的因素.結(jié)果表明(表2),物理保濕(遮陽(yáng)網(wǎng)、黑膜和麻片)的晾房?jī)?nèi)的煙葉自由水含量高于對(duì)照,這與前面的晾房?jī)?nèi)濕度相一致.煙葉調(diào)制的初期,煙株內(nèi)含有大量的水分,隨著調(diào)制時(shí)間的推移,不同處理的煙葉水分的含量產(chǎn)生了明顯的差異.煙葉晾制的前28 d,遮陽(yáng)網(wǎng)和麻片處理晾房的煙葉自由水含量均比對(duì)照高.晾制后前14 d 黑膜處理的煙葉自由水含量比對(duì)照高,晾制后14~28 d黑膜處理的煙葉自由水含量比對(duì)照低,這是由于黑膜有集熱效應(yīng),晾制后7~14 d 煙葉自由水快速散失,晾制后14~28 d 煙葉的自由水含量相對(duì)較低,故黑膜處理的煙葉水分含量比對(duì)照低.

        類胡蘿卜素在煙葉調(diào)制過(guò)程中可降解轉(zhuǎn)化形成多種能體現(xiàn)煙草特征香味的物質(zhì)[11~13],β- 大馬酮、巨豆三烯酮和二氫獼猴桃內(nèi)酯等可增加煙葉香氣,抑制煙氣的刺激性[14,15].結(jié)果表明(表2),對(duì)照的晾房?jī)?nèi)的煙葉從晾制7 d 至晾制結(jié)束類胡蘿卜素含量始終是顯著高于物理保濕處理過(guò)的煙葉.晾制的7,14,21 d,麻片的處理晾房?jī)?nèi)煙葉的類胡蘿卜素含量高于遮陽(yáng)網(wǎng)和黑膜處理,煙葉晾制結(jié)束麻片的處理晾房?jī)?nèi)煙葉的類胡蘿卜素含量低于遮陽(yáng)網(wǎng)和黑膜處理.晾制結(jié)束煙葉中的類胡蘿卜素含量的大小順序?yàn)?對(duì)照>黑膜>遮陽(yáng)網(wǎng)>麻片.這與前人研究的溫度對(duì)白肋煙類胡蘿卜素降解的結(jié)果一致:即調(diào)制期間的環(huán)境條件對(duì)色素降解有顯著的影響,黑暗條件下降解速度快于光照條件下,提高溫度可以加速類胡蘿卜素的降解并使最終含量接近[15].對(duì)照的煙葉中類胡蘿卜素的含量顯著高于遮陽(yáng)網(wǎng)、赤膜和麻片處理,遮陽(yáng)網(wǎng)和黑膜處理的類胡蘿卜素含量差異不明顯,遮陽(yáng)網(wǎng)和黑膜處理的類胡蘿卜素含量顯著高于麻片處理.對(duì)照煙葉中高含量的類胡蘿卜素與低濕度相關(guān),物理保濕的煙葉中的低含量的類胡蘿卜素與高濕度相關(guān).

        表2 物理保濕對(duì)晾制過(guò)程中上部葉水分和類胡蘿卜素含量的影響Table 2 Effect of physical manners to keep humidity on content of free-water and carotenoid content of upper leaves in burley tobacco curing process

        2.1.3 物理保濕對(duì)煙葉晾制進(jìn)程的影響 將長(zhǎng)勢(shì)一致的白肋煙置于處理的晾房?jī)?nèi)調(diào)制,物理保濕處理對(duì)煙葉失水速率和晾制的進(jìn)程產(chǎn)生顯著影響(表3).對(duì)照的晾房煙葉的的調(diào)制進(jìn)程最短;與對(duì)照比較,麻片處理的晾房?jī)?nèi)煙葉的調(diào)制進(jìn)程最長(zhǎng),黑膜和遮陽(yáng)網(wǎng)處理的晾房?jī)?nèi)煙葉的調(diào)制進(jìn)程長(zhǎng).對(duì)照不維護(hù),晾房?jī)?nèi)空氣流速快,陽(yáng)光直射,煙葉水分容易散失,黑膜和遮陽(yáng)網(wǎng)對(duì)光照和熱量有吸附集熱效應(yīng),使晾房?jī)?nèi)的溫度升高,又具有保濕效應(yīng),故延長(zhǎng)了煙葉的調(diào)制進(jìn)程.與黑膜和遮陽(yáng)網(wǎng)處理的晾房相比,麻片處理的晾房不具增熱、增溫效應(yīng),煙葉失水緩慢,故麻片處理的晾房煙葉的調(diào)制時(shí)間最長(zhǎng).

        表3 物理保濕對(duì)白肋煙調(diào)制進(jìn)程的影響Table 3 Effect of physical manners to keep humidity on curing time at four stages in Burley tobacco curing process

        2.2 物理保濕對(duì)調(diào)制后上部煙葉的各類香氣物質(zhì)含量的影響

        煙葉成熟和調(diào)制過(guò)程是香氣前體物降解,香氣形成和轉(zhuǎn)化的主要時(shí)期[16~18].煙葉的香氣物質(zhì)是通過(guò)煙葉的香氣前體物降解、轉(zhuǎn)化形成的.煙葉香氣前體物是煙葉在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中形成的,其本身不具有香味特征,但通過(guò)分解、轉(zhuǎn)化可以成為致香物質(zhì)[19~21].類胡蘿卜素是最重要的萜烯類化合物之一,它的降解產(chǎn)物是煙葉中關(guān)鍵的致香物質(zhì).葉綠素降解產(chǎn)物新植二烯在煙葉中性香氣物質(zhì)占很大比例,它能直接進(jìn)入煙氣,具有增進(jìn)煙葉的香味和吃味.西柏烷類降解產(chǎn)物茄酮均是具有明顯的致香作用[4].結(jié)果表明(表4),類胡蘿卜素降解產(chǎn)物、美拉德反應(yīng)產(chǎn)物、香族氨基酸的降解產(chǎn)物、葉綠素降解產(chǎn)物新植二烯、除新植二烯的中性香氣物質(zhì)、揮發(fā)性中性香氣物質(zhì)的含量的大小順序?yàn)?遮陽(yáng)網(wǎng)>黑膜>麻片>對(duì)照,物理保濕上部煙葉的各類香氣物質(zhì)的含量均大于對(duì)照的上部葉;但西柏烷類的降解產(chǎn)物茄酮的含量是:遮陽(yáng)網(wǎng)>黑膜>對(duì)照>麻片.遮陽(yáng)網(wǎng)、黑膜和麻片處理的煙葉中性香氣物質(zhì)的含量比對(duì)照分別高出102.74%,88.73%,50.24%,遮陽(yáng)網(wǎng)、黑膜和麻片處理的煙中葉除新植二烯外的中性香氣物質(zhì)的含量比對(duì)照分別高出194.21%,45.90%,28.23%.物理保濕的煙葉的中性香氣物質(zhì)的含量顯著高于對(duì)照,遮陽(yáng)網(wǎng)和黑膜處理的煙葉的中性香氣物質(zhì)含量相近,麻片處理的煙葉中性香氣物質(zhì)含量次之,對(duì)照最低.采用黑色的遮陽(yáng)網(wǎng)和黑膜維護(hù)處理的上部煙葉中的類胡蘿卜素降解產(chǎn)物的含量顯著高于非遮光處理(麻片和對(duì)照),這可能是遮光維護(hù)處理有助于類胡蘿卜素降解,與前面的類胡蘿卜素的降解相符合.

        類胡蘿卜素是煙草中最重要的烯萜類化合物,其雙鍵斷裂的位置不同在煙葉的調(diào)制、醇化和燃燒過(guò)程中形成關(guān)鍵的致香物質(zhì),如巨豆三烯酮、β-大馬酮、法尼基丙酮、3-羥基-β-二氫大馬酮、香葉基丙酮、氧化異佛爾酮螺巖蘭草酮等.β-大馬酮賦予煙葉花香、果香和似玫瑰香氣,并增加香氣濃度,巨豆三烯酮增加煙葉的花香和木香特征,法尼基丙酮具有甜味特征[3].從表4可以看出,巨豆三烯酮占類胡蘿卜素降解產(chǎn)物的35.91%~49.12%,β-大馬酮占14.80%~18.10%,法尼基丙酮占18.26%~25.56%,3-羥基-β-二氫大馬酮占6.63%~9.56%,其他香氣物質(zhì)含量都較低.前面類胡蘿卜素的含量大小順序?yàn)閷?duì)照>黑膜>遮陽(yáng)網(wǎng)>麻片.對(duì)照處理的煙葉中類胡蘿卜素的含量最高,而類胡蘿卜素的降解產(chǎn)物的含量最低;遮陽(yáng)網(wǎng)和赤膜的類胡蘿卜素含量居中,揮發(fā)性中性香氣物質(zhì)中的類胡蘿卜素降解產(chǎn)物的含量最多,煙葉遮光調(diào)制可能促進(jìn)類胡蘿卜素降解產(chǎn)物的形成和積累;麻片處理煙葉中的類胡蘿卜素含量最低,但其類胡蘿卜素降解產(chǎn)物的含量相對(duì)偏低,這與其煙葉的調(diào)制時(shí)間相關(guān),長(zhǎng)時(shí)間的物質(zhì)消耗降低了類胡蘿卜素降解產(chǎn)物的含量.煙葉中的類胡蘿卜素降解產(chǎn)物的含量與煙葉中殘留的類胡蘿卜素的含量呈負(fù)相關(guān).

        表4 物理保濕對(duì)上部白肋煙中各類香氣物質(zhì)和類胡蘿卜素的影響Table 4 Effect of physical manners to keep humidity on content of neutral aroma components and carotenoids of upper leaves in burley tobaccoμg·g -1

        2.3 物理保濕對(duì)調(diào)制后上部煙葉外觀質(zhì)量的影響

        過(guò)偉民[22]研究表明,煙葉的外觀質(zhì)量,尤其是油分,和顏色與質(zhì)體色素和多酚的密切相關(guān).調(diào)制環(huán)境直接影響質(zhì)體色素的降解和最終含量,質(zhì)體色素的降解產(chǎn)物對(duì)煙葉的顏色產(chǎn)生影響,故調(diào)制環(huán)境間接影響煙葉的外觀質(zhì)量.不同的晾房調(diào)制出的上部葉的煙葉外觀差異較明顯(表5),黑膜和遮陽(yáng)網(wǎng)處理的煙葉色澤偏深,顏色為紅棕,并且色度分布均勻,葉片柔軟又光澤,外觀質(zhì)量最好;較黑膜和遮陽(yáng)網(wǎng)處理的煙葉,麻片處理的上部煙葉外觀煙葉色澤稍暗,色度分布較均勻,色澤尚鮮明,麻片處理的煙葉煙葉深一些,而且顏色均勻,葉片稍薄;對(duì)照的上部煙葉顏色偏淡,葉片失水不均勻,陽(yáng)光照射,調(diào)制后的煙葉存在一部分花斑煙,色度分布不均勻,煙葉的外觀質(zhì)量最差.物理保濕方法能有效改善煙葉的外觀質(zhì)量,尤其是煙葉的顏色深度和葉面顏色均勻程度.

        表5 物理保濕對(duì)上部煙煙葉外觀的影響Table 1 Effect of three keeping humidity manners on burley upper leaves appearance

        3 結(jié)語(yǔ)與討論

        白肋煙調(diào)制方法為自然晾制,晾制過(guò)程和效果受環(huán)境條件的強(qiáng)烈影響.在賓川特定生態(tài)條件下,本試驗(yàn)研究了采用物理方法對(duì)通風(fēng)性較強(qiáng),且缺乏保濕功能的傳統(tǒng)晾房進(jìn)行圍護(hù)保濕的效果,以提高煙葉香氣物質(zhì)含量.空氣濕度與植物內(nèi)部的自由水的含量是密切相關(guān)的.物理維護(hù)處理能有效提高晾房?jī)?nèi)的濕度,并減緩煙葉的水分散失,促進(jìn)類胡蘿卜素等香氣前體物質(zhì)的降解和中性香氣物質(zhì)的產(chǎn)生和積累.與對(duì)照相比,遮陽(yáng)網(wǎng)、黑膜和麻片處理的晾房?jī)?nèi)的溫度差異不明顯,濕度差異顯著,維護(hù)處理能有效增加晾房?jī)?nèi)的濕度,減緩晾房?jī)?nèi)空氣流速和水分散失速率,煙葉調(diào)制的關(guān)鍵時(shí)期(變色期和褐變期)含水量適宜,煙葉中的大分子物質(zhì)降解轉(zhuǎn)化充分,并延長(zhǎng)煙葉的調(diào)制時(shí)間,明顯改善煙葉的外觀質(zhì)量.晾制結(jié)束樣品的類胡蘿卜素含量表明,對(duì)照煙葉中類胡蘿卜素的含量顯著高于遮陽(yáng)網(wǎng)、黑膜和麻片處理,處理間類胡蘿卜素含量的大小順序?yàn)閷?duì)照>黑膜>遮陽(yáng)網(wǎng)>麻片.調(diào)制后煙葉類胡蘿卜素降解產(chǎn)物、美拉德反應(yīng)產(chǎn)物、芳香族氨基酸的降解產(chǎn)物、葉綠素降解產(chǎn)物新植二烯、除新植二烯的中性香氣物質(zhì)、揮發(fā)性中性香氣物質(zhì)的含量大小均為:遮陽(yáng)網(wǎng)>黑膜>麻片>對(duì)照,物理保濕處理的各類香氣物質(zhì)的含量大于對(duì)照.研究結(jié)果表明,調(diào)制后煙葉中的類胡蘿卜素降解產(chǎn)物的含量與煙葉中殘留的類胡蘿卜素的含量呈負(fù)相關(guān),物理保濕措施促進(jìn)了類胡蘿卜素等大分子香氣前體物的降解,因此在調(diào)制后的煙葉殘留較少,而在對(duì)照的類胡蘿卜素降解相對(duì)較不充分,調(diào)制后煙葉類胡蘿卜素的殘留量相對(duì)較多.

        綜上所述,保濕處理能有效增加賓川白肋煙的香氣物質(zhì),遮陽(yáng)網(wǎng)和黑膜處理對(duì)提高白肋煙香氣物質(zhì)含量效果最佳,遮陽(yáng)網(wǎng)和黑膜處理的煙葉香氣含量明顯高于麻片和對(duì)照處理,且遮陽(yáng)網(wǎng)和黑膜投入成本較低,操作簡(jiǎn)便,適宜在賓川地區(qū)推廣應(yīng)用.

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