CN109480295A - 乌拉草水溶性膳食纤维及其制备方法和通便用途 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种乌拉草水溶性膳食纤维提取物的制备方法,将萃取乌拉草精油后所得的乌拉草膳食粗纤维粉末进行酶解和脱脂,获得乌拉草提取物;酶解的步骤为:按照1g:5~15mL的料液比,于乌拉草粗纤维粉末中添加去离子水,获得混合液;于所得混合液中依次添加植物水解酶,即,淀粉酶、糖化酶和蛋白酶进行水解,合并三次水解后离心所得上清液,获得提取液。本发明还提供一种按照上述制备方法所得的乌拉草水溶性膳食纤维提取物,其持水力高达753%,膨胀力为3.65mL/g。本发明还提出一种乌拉草水溶性膳食纤维提取物的通便用途,将乌拉草水溶性膳食纤维提取物和苜蓿草粉末混合获得粉状制剂,具有较佳的通便效果。
Description
技术领域
本发明涉及天然产物提取技术领域,具体涉及一种乌拉草水溶性膳食纤维及其提取方法,以及利用该乌拉草水溶性膳食纤维提取物制备润肠通便食品或者特殊医学用途配方食品的用途。
背景技术
乌拉草(学名:Carexmeyeriana),又称靰鞡草,是莎草科薹草属植物,主要生长于中国东北长白山脉以及外兴安岭以南(包括库页岛)。乌拉草具有除味祛味、通经活络、消除疲劳、改善血液微循环、提高免疫力的作用。
现今仅在日用领域对乌拉草进行应用,通常作为制作草鞋、草褥、人造棉、纤维板、草编工艺品、造纸等材料,或者对乌拉草做进一步加工,萃取获得乌拉草精油,用于体外抑菌,未对乌拉草进行充分的加工利用。
暂未查询到乌拉草在食用领域的应用,也暂未查询到从乌拉草中提取膳食纤维的相关文献以及乌拉草用于润肠通便的相关文献。
综上,需要对现有技术做进一步改进。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种乌拉草水溶性膳食纤维及其提取方法,以及利用该水溶性乌拉草膳食纤维制备润肠通便食品或者特殊医学用途配方食品,为乌拉草的应用提供新方向,开创新领域。
为了解决上述技术问题,本发明提供一种制作乌拉草水溶性膳食纤维提取物的制备方法:
将萃取乌拉草精油后所得的乌拉草膳食粗纤维粉末进行酶解和脱脂,获得乌拉草水溶性膳食纤维提取物;
所述酶解和脱脂的步骤如下:
1.1)、酶解:
按照1g:5~15mL的料液比,向乌拉草膳食粗纤维粉末中添加去离子水,获得混合液(pH=7);
向所得混合液中添加淀粉酶,在40~60℃下水解1±0.1小时,离心分离后得残渣Ⅰ并收集上清液Ⅰ;
向所得残渣Ⅰ中加入柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液(0.1mol/L,pH4.5),获得残渣混合液Ⅰ(pH=4.5);
注:柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液(0.1mol/L,pH4.5)为现有技术,故无需告知其具体配置方式。
向所得残渣混合液Ⅰ中加入糖化酶,在40~60℃下水解1±0.1小时,离心分离后得残渣Ⅱ并收集上清液Ⅱ;
向所得残渣Ⅱ中加入蒸馏水,配置获得残渣混合液Ⅱ(pH=7);
向所得残渣混合液Ⅰ中加入蛋白酶,在40~60℃下水解1±0.1小时,离心分离后得弃渣并收集上清液Ⅲ;
合并上清液Ⅰ、上清液Ⅱ和上清液Ⅲ,,得提取液。
所述去离子水:柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液:蒸馏水的体积比为1:0.8~1.2:0.8~1.2;
注:上述离心的参数为于3000±4000rpm离心6±2min。
1.2)脱脂:
将步骤1.1)所得提取液3000±4000rpm离心15±2min,获得上清液Ⅳ;
于70~100℃水浴将上清液Ⅳ旋转蒸发浓缩至原液体积的45~55%,得浓缩液;
于所得浓缩液中加入1±0.1倍体积无水乙醇,室温(25-32℃)下脱脂3±1h,之后于1500±2000rpm离心10±2min,取沉淀;
将沉淀用蒸馏水清洗(水洗该沉淀物至无乙醇残留)后干燥,获得乌拉草水溶性膳食纤维提取物。
作为本发明乌拉草水溶性膳食纤维提取物的制备方法的改进:
所述步骤1.1)中淀粉酶、糖化酶和蛋白酶的添加量如下:
所述淀粉酶的用量为乌拉草膳食粗纤维粉末质量的3.5~4.5%;
所述糖化酶的用量为乌拉草膳食粗纤维粉末质量的1.0~1.5%;
所述蛋白酶的用量为乌拉草膳食粗纤维粉末质量的2.5~3.0%。
作为本发明乌拉草水溶性膳食纤维提取物的制备方法的进一步改进:
所述步骤1.1)中淀粉酶、糖化酶和蛋白酶的添加量如下:
所述淀粉酶的用量为乌拉草膳食粗纤维粉末质量的4.0%;
所述糖化酶的用量为乌拉草膳食粗纤维粉末质量的1.3%;
所述蛋白酶的用量为乌拉草膳食粗纤维粉末质量的2.8%。
作为本发明乌拉草水溶性膳食纤维提取物的制备方法的改进:
注:乌拉草膳食粗纤维粉末的制备方法可参照《乌拉草化学成分和药理作用的初步研究》中4.3.2节,本发明例如可按照以下步骤进行:
取乌拉草粉末(40-60目)150克,置于超临界CO2萃取设备中,萃取压力为16MPa,,萃取温度为38℃,解析釜Ⅰ压力为5MPa,温度35℃,解析釜Ⅱ压力为1.5MPa,温度32℃,萃取1.5小时得乌拉草精油0.08克,残留物为乌拉草膳食粗纤维粉末。
现有技术中对乌拉草的应用属于日用领域,暂未查到乌拉草在食用领域的相关文献,主要原因是乌拉草的精油对人体有药理作用,直接食用存在一定的安全风险,即直接对乌拉草粉末进行酶解和脱脂,不去除乌拉草精油,获得乌拉草水溶性膳食纤维提取物没有意义。因此在制备乌拉草水溶性膳食纤维提取物前首先要利用超临界CO2萃取去除乌拉草精油。
为解决上述所提出的技术问题,本发明还提出一种利用上述制备方法制备所得的乌拉草水溶性膳食纤维提取物。
为解决上述所提出的技术问题,本发明还提出一种乌拉草水溶性膳食纤维提取物的通便用途:
所述乌拉草水溶性膳食纤维提取物用于制备润肠通便的食品或者特殊医学用途配方食品。
作为本发明乌拉草水溶性膳食纤维提取物的通便用途的改进:
所述润肠通便的食品或者特殊医学用途配方食品由80~70%乌拉草水溶性膳食纤维提取物和20~30%苜蓿草粉末混合而成;
上述%为质量%。
本发明所得粉状制剂的用法及用量为:一天2次,一次1.5g,3-5天一个疗程(严重便秘者,每天最多6g)。
本发明的技术优势主要体现在:
1、本发明能够利用萃取精油后的乌拉草(即,乌拉草膳食粗纤维粉末)加工获得乌拉草水溶性膳食纤维,从而充分利用乌拉草资源,开创乌拉草应用新领域。
2、本发明将已去除乌拉草精油后所得的乌拉草膳食粗纤维粉末按序(淀粉酶,糖化酶,蛋白酶)进行水解,通过酶的选择与用量、水解时间的控制,从而实现乌拉草纤维温和条件下的水解,保护环境,减少能耗,制备的乌拉草水溶性膳食纤维可以为人安全、高效利用,达到特殊医学用途配方食品有效组件功能的要求。
3、本发明对提取液浓缩程度进行控制,从而获得收率较高的乌拉草水溶性膳食纤维。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述,但本发明的保护范围并不仅限于此。
实施例1、乌拉草水溶性膳食纤维提取物的制备方法,依次进行以下步骤:
1)、酶解与脱脂:
1.1)、酶解:
称取萃取乌拉草精油后所得的乌拉草膳食粗纤维粉末10克于锥形瓶中,并于该锥形瓶中加入100mL去离子水(pH=7),获得混合液;
向所得混合液中添加植物水解酶(即淀粉酶、糖化酶和蛋白酶);
注:本实施例中淀粉酶采用α-淀粉酶(枯草杆菌),酶活为4000U/g;
糖化酶的酶活为10万U/g;
蛋白酶采用木瓜蛋白酶,酶活为800U/mg;
添加顺序为:
①、向上述混合液中添加0.4g淀粉酶(酶活为4000U/g),在45~55℃下水解1.0小时,离心分离后得残渣Ⅰ并收集上清液Ⅰ;
本实施例中淀粉酶的用量为乌拉草膳食粗纤维粉末质量的4.0%。
②、向步骤①所得残渣Ⅰ中加入柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液(0.1mol/L,pH4.5)100mL,获得残渣混合液Ⅰ(pH=4.5);
向残渣混合液Ⅰ中添加0.13g糖化酶(酶活为10万U/g),在45~55℃下水解1.0小时,离心分离后得残渣Ⅱ并收集上清液Ⅱ;
本实施例中糖化酶的用量为乌拉草膳食粗纤维粉末质量的1.3%。
③、向步骤②所得残渣Ⅱ中加入pH=7的蒸馏水100mL配制残渣混合液Ⅲ(pH=7);
向残渣混合液Ⅲ中添加0.28g蛋白酶(酶活为800U/mg),在45~55℃下水解1.0小时,离心分离收集上清液Ⅲ,弃渣。
本实施例中蛋白酶的用量为乌拉草膳食粗纤维粉末质量的2.8%。
④、合并上述步骤①~步骤③3次水解后的上清液,即,合并上清液Ⅰ、上清液Ⅱ和上清液Ⅲ,得提取液。
注:上述水解后进行离心的具体步骤为:于3000±4000rpm离心6±2min,本实施例中于3000rpm离心6min。
1.2)、脱脂:
将步骤④所得提取液经3000rpm离心15min,获得上清液Ⅳ;
于80~90℃水浴将上清液Ⅳ旋转蒸发浓缩至原液体积的50%,得浓缩液。
于所得浓缩液中加入1倍体积无水乙醇,室温(27℃)下脱脂3h,之后于1500rpm离心10min,取沉淀;
用蒸馏水洗沉淀至无乙醇残留,置沉淀于45~55℃真空干燥箱干燥至恒重,得1.0g乌拉草水溶性膳食纤维提取物,收率为10%。
对比例1-1:将步骤2.1)中水解时间由“1.0h”更改为“30min”,即,淀粉酶于混合液中水解30min、糖化酶于残渣混合液Ⅰ中水解30min、蛋白酶于残渣混合液Ⅱ中水解30min;其余均等同于实施例1。
本对比例获得0.65g乌拉草水溶性膳食纤维提取物,收率为6.5%。
即证明水解时间为30min时,不能有效水解乌拉草粗纤维进行水解,影响乌拉草水溶性膳食纤维提取物的收率。
对比例1-2、增加步骤2.1)中植物水解酶的用量,即,淀粉酶的用量由0.4g更改为0.8g、糖化酶的用量由1.3g更改为2.6g、蛋白酶的用量由2.8g更改为5.6g;其余均等同于实施例1。
本对比例获得0.72g乌拉草水溶性膳食纤维提取物,收率为7.2%。
本对比例中各植物水解酶的用量加倍,所得到的乌拉草水溶性膳食纤维提取物收率仅为7.2%,且由于各植物水解酶用量加大,成本提高,用于生产不经济。
对比例1-3、将步骤2.2)中上清液旋转蒸发浓缩的浓缩量由“原体积的50%”更改为“原体积的30%”,其余均等同于实施例1。
本对比例获得0.55g乌拉草水溶性膳食纤维提取物,收率为5.5%。
浓缩量由“原体积的50%”更改为“原体积的30%”,处理时乌拉草水溶性膳食纤维提取物损失加大,而且消耗的能源增加,成本提高。
对比例1-4、将步骤2.2)中上清液旋转蒸发浓缩的浓缩量由“原体积的50%”更改为“原体积的70%”,其余均等同于实施例1。
本对比例获得0.63g乌拉草水溶性膳食纤维提取物,收率为6.3%。
浓缩量由“原体积的50%”更改为“原体积的70%”,处理时乌拉草水溶性膳食纤维提取物损失加大,接续工艺无水乙醇用量增加,处理成本提高。
实验1、理化性质分析:
(1)持水力的测定:
称取实施例1所得乌拉草水溶性膳食纤维100mg,用20℃蒸馏水饱和1h,沥干、称重并计算。
持水力为:Pw=(mw-md)/md×100%
其中:mw为湿样品的质量,单位为g;
md为干样品的质量,单位为g。
结果如表1所示:
表1
组别 | md(g) | mw(g) | Pw(%) |
实施例1 | 0.100 | 0.853 | 753 |
(2)膨胀力测定:
称取乌拉草膳食纤维100mg,置于10mL量筒中,记录其体积;加入5mL蒸馏水,振荡均匀后放入20℃恒温箱保温24h,再次记录乌拉草膳食纤维膨胀后所占的体积。
膨胀力为:Ps=(V1-V2)/md
式中:V1为溶胀后纤维的体积,mL;
V2为干样品的体积,mL;
md为干样品的质量,单位为g,md为0.1g。结果如表2所示:
表2
组别 | V<sub>2</sub>(mL) | V<sub>1</sub>(mL) | Ps(mL/g) |
实施例1 | 5.00 | 5.365 | 3.65 |
上述所有对比例按照实验1进行理化性质分析,具体分析结果如表3所示:
表3
组别 | Pw(%) | Ps(mL/g) |
实施例1 | 753 | 3.65 |
对比例1-1 | 705 | 2.88 |
对比例1-2 | 701 | 2.66 |
对比例1-3 | 702 | 2.76 |
对比例1-4 | 703 | 2.88 |
实施例2、乌拉草水溶性膳食纤维提取物的通便用途;
利用实施例1乌拉草水溶性膳食纤维提取物制备润肠通便食品或者特殊医学用途配方食品(如治疗便秘的药物),下文中统称为提取物配方食品;
提取物配方食品由用本发明得到的乌拉草水溶性膳食纤维和苜蓿草粉末构成,且乌拉草水溶性膳食纤维提取物的重量为80~70%、苜蓿草粉末重量为20~30%,获得粉状制剂。
本实施例中,取2.4g乌拉草水溶性膳食纤维提取物(实施例1制备所得)和0.6g苜蓿草粉末,将其混合均匀后,获得粉状制剂,即润肠通便粉末食品。
实验2、食品安全性动物试验:
于浙江大学动物实验中心完成。
SPF级ICR雄性小鼠购于浙江省医学科学院实验动物中心,合格证号SCXK(浙)20170033,体重20±2g,雌雄各半,4-6周龄,实验前将小鼠随机分为8组,每组10只,分别为空白对照组(与受试样本相同用量的生理盐水)、阳性对照组(市售瑞典RecipAB公司的小麦纤维素颗粒(非比麸Fiberform))以及本发明实施例2所制备获得粉状制剂(即,润肠通便粉末)的正常剂量提取物组、5倍剂量提取物组、10倍剂量提取物组、15倍剂量提取物组、20倍剂量提取物组Ⅰ(剂量25mL/kg)、20倍剂量提取物组Ⅱ(剂量37.25mL/kg),具体数据如表4所示。
实验前12h禁食不禁水,灌胃体积如表4所示,最高剂量为20倍剂量提取物进行灌胃,进行急性毒性试验。各组灌胃给食后,按照常规饲养,给食后2小时之内,隔15分钟观察一次;给食后2-4小时之内,隔30分钟观察一次;给食后4-8小时之内,隔60分钟观察一次,主要观察小鼠的进食饮水情况、对外反应、呼吸异常、皮肤颜色改变等毒性反应和死亡情况。连续给食7天,并进行观察,试验结果见表4:
表4
浓度 | 剂量(mL/kg) | 数量(只) | 死亡数量(只) |
空白组 | 25 | 10 | 0 |
阳性对照组 | 25 | 10 | 0 |
正常剂量提取物组 | 25 | 10 | 0 |
5倍剂量提取物组 | 25 | 10 | 0 |
10倍剂量提取物组 | 25 | 10 | 0 |
15倍剂量提取物组 | 25 | 10 | 0 |
20倍剂量提取物组Ⅰ | 25 | 10 | 0 |
20倍剂量提取物组Ⅱ | 37.25 | 10 | 0 |
结果表明,在给食期间,小鼠生长情况良好,呼吸、进食、活动及其大小便未见异常。一周后处死动物并解剖,经肉眼观察,心、肝、肺等主要脏器外观未存在明显病变现象。上述结果表明,本发明提取物配方是安全的。
实验3、提取物配方食品的的动物模似便秘试验
提取物配方食品对便秘模型小鼠排便时间和排便粒数的影响:取小鼠60只,雌雄各半,随机分为6组,每组10只:空白对照组、模型对照组、阳性组(市售瑞典RecipAB公司的小麦纤维素颗粒(非比麸Fiberform)、实施例2所得粉状制剂(即,提取物配方食品)的正常剂量提取物实验组、10倍剂量提取物实验组、20倍剂量提取物实验组。空白对照组按常规饲养;
除空白对照组外,其它各组按下列方法获得小鼠便秘模型:
每组小鼠每日予以充足饮水,自由进食。第1天灌胃给予白醋0.3mL,次日起按10mL/kg灌胃给予白醋,连续9天;于第7天起灌胃给予白醋同时按40mL/kg分2次灌胃给予10%的0℃活性炭冰水,连续3天,每次灌胃间隔时间是4h。便秘小鼠模型成功的标志为:小鼠全身机能低下,毛发疏松,无光泽,大便次数减少,粪便干结,粪粒细小等。造模成功后各组禁食24h,空白对照组和模型对照组按25mL/kg体积灌胃给水;阳性药组给予市售瑞典RecipAB公司的小麦纤维素颗粒(非比麸Fiberform)0.27g/kg量灌胃;本提取物配方食品正常剂量提取物实验组、10倍剂量提取物实验组、20倍剂量提取物实验组的给食体积为25mL/kg体重。给食后各组分别置于铺有滤纸的烧杯内进行观察,1h后,开始记录排出第一粒粪便的时间,同时记录给食4h内排便的总粒数。统计数据,并进行统计学分析。从表5中可知:模型对照组与空白对照组相比有极显著差异(#P<0.01),说明造模成功。
表5
由上表可知,各给药组与模型对照组相比均能明显缩短排便时间、增加排便粒数(*P<0.01),20倍剂量提取物实验组与阳性药组(便通胶囊)之间有显著差异性(*P<0.05)。说明本提取物配方食品和便通胶囊都具有促进便秘小鼠排便的作用,其中以原提取物配方食品20倍剂量提取物实验组作用最显著。
实施例3、将实施例2中水溶性乌拉草纤维的用量由2.4g更改为2.1g,苜蓿草粉末的用量由0.6g更改为0.9g,其余均等同于实施例2。
对比例2-1、取消实施例2中苜蓿草粉末,并将乌拉草水溶性膳食纤维提取物的重量更改为3.0g,即,总重量保持不变,其余均等同于实施例2。
对比例2-2、将实施例2中水溶性乌拉草纤维的用量由2.4g更改为1.8g,苜蓿草粉末的用量由0.6g更改为1.2g,其余均等同于实施例2。
对比例2-3、将实施例2中水溶性乌拉草纤维的用量由2.4g更改为1.2g,苜蓿草粉末的用量由0.6g更改为1.8g,其余均等同于实施例2。
对比例2-4、将实施例2中水溶性乌拉草纤维的用量由2.4g更改为0.6g,苜蓿草粉末的用量由0.6g更改为2.4g,其余均等同于实施例2。
对比例2-5、取消实施例2中乌拉草水溶性膳食纤维提取物,并将苜蓿草粉末的重量更改为3.0g,即,总重量保持不变,其余均等同于实施例2。
注:本对比例2-5所得粉状制剂全部采用苜蓿草粉末会使患者很难下咽。
将上述实施例3及对比例2-1至对比例2-5制备所得的粉状制剂按照实验3进行实验,测得各粉状制剂正常剂量下对便秘模型小鼠排便时间的影响如表6所示:
表6
排便时间(min) | |
实施例2 | 30.26±2.12 |
实施例3 | 35.72±2.22 |
对比例2-1 | 75.01±2.89 |
对比例2-2 | 40.65±2.32 |
对比例2-3 | 55.83±2.65 |
对比例2-4 | 65.05±2.77 |
对比例2-5 | 79.12±3.33 |
由表6可知,实施例2和实施例3制备所得的粉状制剂均具有较佳的通便效果,而对比例对比例2-1至对比例2-5制备所得的粉状制剂通便效果差。
最后,还需要注意的是,以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然,本发明不限于以上实施例,还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形,均应认为是本发明的保护范围。
Claims (6)
1.乌拉草水溶性膳食纤维提取物的制备方法,其特征是:
将萃取乌拉草精油后所得的乌拉草膳食粗纤维粉末进行酶解和脱脂,获得乌拉草水溶性膳食纤维提取物;
所述酶解和脱脂的步骤如下:
1.1)、酶解:
按照1g:5~15mL的料液比,向乌拉草膳食粗纤维粉末中添加去离子水,获得混合液;
向所得混合液中添加淀粉酶,在40~60℃下水解1±0.1小时,离心分离后得残渣Ⅰ并收集上清液Ⅰ;
向所得残渣Ⅰ中加入柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液,获得残渣混合液Ⅰ;
向所得残渣混合液Ⅰ中加入糖化酶,在40~60℃下水解1±0.1小时,离心分离后得残渣Ⅱ并收集上清液Ⅱ;
向所得残渣Ⅱ中加入蒸馏水,获得残渣混合液Ⅱ;
向所得残渣混合液Ⅱ中加入蛋白酶,在40~60℃下水解1±0.1小时,离心分离后弃渣并收集上清液Ⅲ;
合并上清液Ⅰ、上清液Ⅱ和上清液Ⅲ,得提取液;
所述去离子水:柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液:蒸馏水的体积比为1:0.8~1.2:0.8~1.2;
1.2)脱脂:
将步骤1.1)所得提取液3000±4000rpm离心15±2min,获得上清液Ⅳ;
于70~100℃水浴将上清液Ⅳ旋转蒸发浓缩至原液体积的45~55%,得浓缩液;
于所得浓缩液中加入1±0.1倍体积无水乙醇,室温下脱脂3±1h,之后于1500±2000rpm离心10±2min,取沉淀;
将沉淀用蒸馏水清洗后干燥,获得乌拉草水溶性膳食纤维提取物。
2.根据权利要求1所述的乌拉草水溶性膳食纤维提取物的制备方法,其特征是:
所述步骤1.1)中淀粉酶、糖化酶和蛋白酶的添加量如下:
所述淀粉酶的用量为乌拉草膳食粗纤维粉末质量的3.5~4.5%;
所述糖化酶的用量为乌拉草膳食粗纤维粉末质量的1.0~1.5%;
所述蛋白酶的用量为乌拉草膳食粗纤维粉末质量的2.5~3.0%。
3.根据权利要求2所述的乌拉草水溶性膳食纤维提取物的制备方法,其特征是:
所述步骤1.1)中淀粉酶、糖化酶和蛋白酶的添加量如下:
所述淀粉酶的用量为乌拉草膳食粗纤维粉末质量的4.0%;
所述糖化酶的用量为乌拉草膳食粗纤维粉末质量的1.3%;
所述蛋白酶的用量为乌拉草膳食粗纤维粉末质量的2.8%。
4.利用权利要求1~3任一所述的制备方法制备所得的乌拉草水溶性膳食纤维提取物。
5.如权利要求4所述的乌拉草水溶性膳食纤维提取物的通便用途,其特征在于:
所述乌拉草水溶性膳食纤维提取物用于制备润肠通便的食品或者特殊医学用途配方食品。
6.根据权利要求5所述的乌拉草水溶性膳食纤维提取物的通便用途,其特征是:
所述润肠通便的食品或者特殊医学用途配方食品由80~70%乌拉草水溶性膳食纤维提取物和20~30%苜蓿草粉末混合而成;
上述%为质量%。
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