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Ciencia y Tecnología Otros artículos científicos  

El vino y la gastronomía molecular

Hervé This
Equipo INRA de Gastronomía Molecular
UMR 214 INRA/AgroParisTechParís (Francia)

Introducción

Permítanme empezar esta explicación con la idea que las tan famosas «artes químicas» ya estaban en el corazón del desarrollo inicial de las ciencias químicas.1 Por ejemplo, en lo referente a los alimentos, el médico de origen francés Ambroise Paré introdujo en 1560 el término «emulsión» para describir los sistemas lechosos (del latín emulgere, «ordeñar»), cuando estudiaba lo que hoy en día se denomina «formulación medicamentosa»;2 en 1783, el químico francés Antoine-Laurent de Lavoisier publicó el resultado de sus estudios sobre la sustancia de la carne.3-6 En el campo de la metalurgia (una vez más, un «arte químico»), el físico y químico Michael Faraday, de origen inglés, empezó a estudiar algunas aleaciones del acero, junto con James Stodart en 1830.7 E incluso en otro campo, en el estudio de los jabones y las velas realizado por Michel-Eugène Chevreul, le condujo no sólo al descubrimiento de la constitución de los triglicéridos, sino también a una nueva forma de fabricar velas (patente que comparte con Louis-Joseph Gay-Lussac).8 En lo referente a los tintes, William Henry Perkin obtuvo el color malva en 1855 mientras intentaba hacer quinina a partir de anilina… ¿Todo este tipo de ciencia es tecnología? Es necesario debatir esta cuestión cuando la disciplina científica denominada gastronomía molecular se presenta tal como veremos a continuación.

Aristóteles escribió que la ciencia busca causas; pero, probablemente, el concepto de ciencia moderna no se introdujo hasta Roger Bacon (1214-1294), quien situó los experimentos por encima de la teoría: «La ciencia experimental no recibe la verdad de las manos de ciencias superiores; es ella la dueña y las demás ciencias están a su servicio».9 Galileo Galilei añadió: «La nueva ciencia, mediante relaciones causales empíricas, da una imagen de proporcionalidad constante, lo cual otorga a estas relaciones empíricas una expresión cuantitativa y geométrica. El mundo, este mundo diverso, con innumerables acentos y apariencias, se revela como un todo armonioso donde cada parte responde a otra». Para resumir, digamos que la ciencia significa «utilizar el tan aclamado método experimental, o método hipotético-deductivo, para buscar los mecanismos de los fenómenos».10

En todos los estudios recientes de las artes químicas, y especialmente en los de ciencia de los alimentos, la ciencia se mezcla con la tecnología («solicitando así resultados científicos para la mejora de la técnica»).2 Esto se ve muy claramente en el artículo de Lavoisier sobre las sustancias de la carne: este químico estaba estudiando dichas sustancias porque el Rey le pidió que determinara cuánta cantidad de carne necesitaban los hospitales de París. Desde estos primeros trabajos, las «ciencias de los alimentos»11 se han desarrollado considerablemente… Pero, ¿cómo definir el término «alimento»? Los diccionarios dan la siguiente definición: «Cualquier sustancia que proporciona a los seres vivos los elementos necesarios para su crecimiento o para su conservación».2 Según esta definición, los tejidos de una planta o de un animal también son comida, al igual que un plato cocinado; este tipo de definición resulta confusa, pues los seres humanos apenas comen o beben tejidos sin refinar, o productos naturales; los materiales crudos se transforman de forma que los cambios físicos y químicos determinan la composición final de toda la comida, así como también su bioactividad (efectos sensoriales, valor nutricional, efectos tóxicos eventuales, etc.). Los tejidos vegetales y animales, como mínimo, se lavan, se cortan y sin mencionar el proceso térmico. En general, los cocineros –incluso en la industria alimentaria, a diferencia de aquellos que lo hacen en casa, en restaurantes o en empresas dedicadas a este campo, es una cuestión de escala no de la naturaleza de los productos– se dedican a limpiar microbiológicamente los ingredientes de la comida y cambian su consistencia y su sabor. Incluso en una ensalada sencilla a base de zanahorias, existe una diferencia abismal entre el producto que se extrae del campo y el que ingerimos; por ejemplo, zanahorias gratinadas en un plato. El hecho de cortar el tejido provoca reacciones enzimáticas como, por ejemplo, el pardeamiento enzimático debido a la o-difenol, una óxido-reductasa (EC 1. 10. 301, PPO)…12 o porque puede haber intercambios entre el aliño y el tejido vegetal. Este análisis conduce a una primera conclusión: los reactivos y los productos de las «transformaciones culinarias» no deberían llamarse comida indistintamente. Los ingredientes de la comida distan mucho de lo que encontramos en el plato.

Sin embargo, para explicar realmente qué es la gastronomía molecular, resultaría útil distinguir con claridad entre ciencia, por una parte, y tecnología, por la otra. Ambos campos «no se mezclan» y el biólogo Louis Pasteur (que se dedicaba tanto a la ciencia como a la tecnología)13 explicó perfectamente que las «ciencias aplicadas» no existen (al contrario que las aplicaciones de la ciencia), pues la ciencia busca mecanismos de los fenómenos utilizando el método experimental: si las aplicaciones son el centro, entonces la actividad ya no es ciencia (esto no quiere decir que la ciencia sea más importante que la tecnología, ni viceversa) y si la actividad es ciencia, las aplicaciones no se consideran como mecanismos.

Esto nos conduce a considerar que existe una diferencia fundamental entre la ciencia de las transformaciones de la comida y la tecnología de las transformaciones de la comida. Dicho en otras palabras: la tecnología utiliza los resultados de la ciencia para mejorar su técnica, o su destreza; sin embargo, la ciencia se basa en los fenómenos para llegar a los mecanismos. La tecnología de las transformaciones de la comida (o tecnología culinaria) no es el estudio científico de los fenómenos que suceden durante las transformaciones culinarias, lo cual recibió el nombre de gastronomía molecular en 1988 (volveremos a este tema más adelante). Permítanme añadir que el problema de mejorar la técnica es tecnológico y no científico. Evidentemente, ambos campos pueden contribuir al bienestar de las personas… pero son actividades diferentes. También en el campo de la química existe el mismo problema: ¿no deberíamos introducir nuevos términos para entender mejor qué es realmente la química? Y, ¿no deberíamos distinguir ente «ciencia química», por una parte, y «tecnología química», por otra?

La gastronomía molecular nació hace 20 años

Tal como he comentado anteriormente, la gastronomía molecular tiene ancestros: muchos fenómenos químicos que suceden durante las transformaciones culinarias ya fueron objeto de estudio antes de 1988, cuando se introdujo la gastronomía molecular. Sin embargo, es un hecho que, en los años ochenta, la ciencia culinaria no se interesaba en los procesos culinarios. Por ejemplo, libros de texto como el clásico Química de los alimentos14 apenas hablaba de las transformaciones culinarias: incluso en la edición de 1999 de este libro, menos del 0,5% del capítulo que hablaba sobre la carne describía los «fenómenos culinarios». Así, la mayor parte del capítulo describía la composición y la estructura de este alimento o los productos industriales (salchichas, extractos de carne, entre otros); en esta obra, el capítulo sobre el vino ¡apenas contiene información sobre el uso del vino en la cocina!

Por razones que ahora no tenemos tiempo de examinar, la ciencia culinaria se basó principalmente en la ciencia de los ingredientes y en cuestiones tecnológicas, olvidándose así de los fenómenos que suceden cuando se cocina una fabada típica de Toulouse, un estofado al estilo húngaro o una salsa holandesa. Por esta razón, el ya fallecido Nicholas Kurti (1908-1998), profesor de física en Oxford, y yo decidimos en marzo de 1988 que se necesitaba crear una «nueva disciplina».15

En aquella época, la situación de la biología molecular era más o menos la misma que hacía décadas. La expresión «biología molecular» fue utilizada por primera vez por Warren Weaver,16 en 1938, para describir ciertos programas financiados por la Fundación Rockefeller. Esa palabra que acompañaba a biología sencillamente significaba «la aplicación de técnicas desarrolladas en las ciencias físicas para investigar procesos vitales».17 El primer científico médico en denominar a este trabajo como «biología molecular» fue William Astbury, quien la utilizó por primera vez en 1950 para designar «el estudio de estructuras, funciones y génesis de las moléculas biológicas». Como lo que Kurti y yo teníamos en mente era más o menos lo mismo –pero en otro campo de conocimiento–, escogimos el nombre de «gastronomía molecular y física». La elección de gastronomía en el título era evidente, ya que no significa alta cocina, sino «conocimiento inteligente de todo aquello referente a la alimentación del ser humano».18-19 Cuando Kurti falleció, en 1998, el nombre se abrevió a «gastronomía molecular» y el nombre de Kurti se concedió a las reuniones internacionales de tal disciplina.

El interés en este nuevo campo era, y sigue siendo, claro en términos científicos: si uno quiere descubrir nuevos fenómenos, será mejor escoger la exploración de un nuevo campo que la investigación de objetos ya considerados. Por supuesto, como siempre ocurre cuando se crea un nuevo campo de conocimiento, existe la posibilidad de realizar importantes aplicaciones tecnológicas. Desde el año 2000, por ejemplo, Pierre Gagnaire introduce «innovación» basada en la gastronomía molecular cada mes (con frecuencia, nombres de famosos químicos del pasado se utilizan en nuevos platos).20

Programa y herramientas

A pesar de todo, el programa inicial de la disciplina era un caos intelectual, pues mezclaba ciencia con tecnología. No obstante, en 2001, quedó claro que cualquier receta tiene tres partes principales: 1) una parte técnicamente inútil, 2) una definición y 3) precisiones culinarias. Con este último término se describe la información técnica útil que no se necesita para hacer el plato (las precisiones culinarias incluyen leyendas antiguas, proverbios, trucos, métodos…).

Años más tarde, se entendió que «cocinar» implica también una actividad artística de gran importancia: hacer un suflé de queso no puede considerarse como cocinar si el sabor no es el esperado, pero el sabor es una cuestión de arte, no de técnica. Y, al mismo tiempo, se entendió que el «vínculo social» es fundamental: un buen suflé no es bueno, si se lanza a la cara de los invitados.

Todo ello condujo a la propuesta de un nuevo programa para la gastronomía molecular:

  1. realizar recetas (definiciones culinarias),
  2. reunir y probar precisiones culinarias,
  3. explorar (en términos científicos) el componente artístico de cocinar, y
  4. explorar (en términos científicos) el vínculo social de cocinar.

Con este programa científico más claro, ¿cuál es la forma más racional de explorar el campo de los fenómenos culinarios? Ya que las transformaciones culinarias son procesos dinámicos que incluyen sistemas con estructura,.21 es natural realizar descripciones complementarias del estado físico, por una parte, y del estado químico, por otra. La bioactividad de estos sistemas se considera posteriormente, como resultado de ambos estados.

Ahora concentrémonos primero en la cuestión de la estructura. El formalismo CDS (de «sistema disperso complejo») se introdujo en 2002 para describir el material del cual están compuestas las diversas partes de un plato. Más tarde, en 2003, se propuso otro formalismo denominado NPOS (de «organización no periódica del espacio») para la descripción de los platos y la distribución de los materiales descritos en el formalismo CDS. Ambos formalismos pueden entrelazarse para alcanzar una descripción más comprensiva denominada CDS/NPOS.

Al igual que otros productos formulados, como la pintura, los cosméticos o los medicamentos,22,23 los platos suelen incluir coloides,24 término que suele confundirse con sistemas dispersos complejos o materia suave:25 los coloides están compuestos de muchas partes, cada una de ellas compuesta por muchas fases que los químicos físicos denominan agua (de hecho, soluciones acuosas, incluyendo el vino), aceite (lípidos en estado líquido), gas y sólidos. Sus propiedades se deben a la organización de las moléculas en estas fases y a la organización entre éstas.26 El formalismo CDS se basó en la misma idea que propuso Lavoisier para la química,27,28 pero en dicho formalismo se considera más la naturaleza física que la composición química. En el caso de la comida, donde los líquidos son, sobre todo, agua y mezclas de triacilgliceroles, los símbolos G, O, W y S corresponden respectivamente a gas, aceite, agua y sólido; por supuesto, existen otros símbolos, como por ejemplo E (para etanol), que podrían añadirse si fuera necesario (este símbolo podría ser más útil en otros campos).

La distribución de las fases puede describirse geométricamente o topológicamente por operadores. Tal como recomienda el IUPAC, el símbolo @ describe inclusión (topología): por ejemplo, O@W significa una fase de aceite incluida en una fase de agua. La fisicaquímica también utiliza tradicionalmente el operador o símbolo / para describir la dispersión aleatoria de un gran número de estructuras de una fase en otra, como ocurre, por ejemplo, en W/O (emulsión). Y como muchas fases pueden dispersarse en otras, se necesita el signo +, como ocurre en (G+O)/W para describir emulsiones oreadas, donde el gas (G) y el aceite (O) se dispersan en una fase de agua (W) continua. Tanto para los operadores como para las fases, dado el caso se pueden añadir otros símbolos con tal de poder describir sistemas dispersos complejos, pero hasta ahora no se han necesitado.

Utilizando este formalismo, el vino puede considerarse W y S/W, dependiendo de cómo se considere la naturaleza coloidal del vino.

Gracias al uso del formalismo CDS se ha comprobado que es vital para aplicaciones científicas y tecnológicas. Por ejemplo, se aplicó para la descripción de salsas clásicas de origen galo, lo cual se recopiló en libros de cocina clásicos o de referencia.29-31

Se encontraron 23 categorías. Por orden de complejidad, estas categorías son: W, O, W/S, O/W, S/W, (O+S)/W, (W/S)/W, O+(W/S), (G+O)/W, (G+O+S)/W, (O+(W/S))/W, (S+(W/S))/W, ((W+S)/O)/S, (O+S+(W/S))/W, ((W/S)+(W@S))/W, (O + (W/S)/W)/S, ((O+(W/S))/W)/S, (O /W) + ((G+O)/W), (O+(W/S)+(W@S))/W, (S+(W/S)+(W@S))/W, (((W/S)+(W@S))/W)/S, (O+S+(W/S)+(W@S))/W, (O+S+((G+O)/W))/W.

Evidentemente, cualquiera de estas salsas podría hacerse con vino, de forma que todas las letras W podrían representar dicha sustancia.

Para describir cómo se organizan las partes coloidales de los platos, se propuso la misma idea que he comentado anteriormente (utilizando «objetos» y «operadores»). Sin embargo, el formalismo NPSO (de «organización no periódica del espacio») resultó muy útil a la hora de describir las partes como objetos de una dimensión particular: D0, D1, D2 y D3. Una vez establecida una «dimensión de referencia» (véase más adelante), D0 corresponde a objetos en dimensión física cero («puntos»), como por ejemplo objetos cuyo tamaño en las tres direcciones del espacio está en un orden de magnitud menor que el «tamaño de referencia». D1 corresponde a «líneas» (con una única dimensión del mismo orden de magnitud que la dimensión de referencia), D2 corresponde a superficies (con dos dimensiones del mismo orden de magnitud que la dimensión de referencia) y D3 corresponde a volúmenes. En el caso que fuese necesario, se pueden considerar objetos Dx, donde la x corresponde a un número no entero y estos objetos sean fractales.32 Una vez más se incluyen varios objetos Dk en fórmulas que utilizan operadores: aquí, otra vez, el operador @ representa inclusión; operadores geométricos como ox, oy, oz representan, respectivamente, superposición en la dirección x, y y z –aunque se puede dar cualquier dirección utilizando las coordinadas cartesianas de un vector, como por ejemplo en (u, v, w), o incluso otros sistemas de coordenadas, como {r, θ, φ}, para organizaciones esféricas–. No obstante, en muchos sistemas, se debe describir un desorden y por esa razón deberían utilizarse nuevos operadores. En especial, el operador / resulta muy útil para la descripción de la acumulación desordenada de objetos en el espacio. También se pueden añadir otros operadores si es necesario.

¡Química!

Hasta este momento, la fisicaquímica ha sido el punto central y el vino puede desempeñar el mismo papel que el agua (¡pero con sabor!). Pero también se necesita una visión puramente química para entender las transformaciones culinarias.

Se ha trabajado mucho en este campo, pero la situación es extraña, ya que mientras las reacciones de Maillard son el centro de las reuniones internacionales y la formación de moléculas odoríferas son objeto de investigaciones extensas, las cuestiones culinarias más sencillas siguen sin obtener respuesta.

En el caso del vino, a uno le encantaría entender qué sucede cuando el vino se hierve en una salsa, generalmente acompañada de carne, hasta que el volumen del líquido se reduce a una preparación muy viscosa (los cocineros franceses lo denominan tomber à glace, lo que significa «hervir hasta la viscosidad»). A pesar de la importancia medioambiental de esta química en disolvente acuoso, poco se sabe de las posibles reacciones que pueden suceder y los mecanismos de extracción del soluto:

  • ¿Realmente existe alguna diferencia entre un caldo hecho a partir de carne cortada o de tejidos musculares intactos?
  • ¿Cuál es la importancia de la composición de este caldo al cambiar el pH o la cantidad de sal?
  • Si la luz influye sobre el color del caldo, probablemente a través de GalA o de 4 o 5 residuos insaturados derivados a partir de pectinas,33-35 ¿existe realmente un cambio de primer orden en la composición?

La misma pregunta sale a la luz en lo referente a los colores. Se han investigado extensivamente las reacciones de la clorofila, carotenos y fenoles, pero la mayor parte de los estudios no se hicieron en condiciones culinarias, de forma que si la base para la interpretación de fenómenos culinarios no existe, el verdadero trabajo sigue sin estar hecho…36,37 con posibles sorpresas, pues la comida, en general, es una mezcla de ingredientes con interacciones y no sistemas modelo.

Esto nos conduce a la cuestión de la bioactividad, tanto para una percepción organoléptica, como para la nutrición o la toxicología. Ante todo, uno debería recordar que los fenómenos de segundo orden en uno de los tres campos de interés (estructura física, composición química y bioactividad) pueden ser de primer orden en otro campo. Por ejemplo, mientras el vino está compuesto básicamente de agua, la cantidad diminuta de fenoles y olores es fundamental para la apreciación sensorial (las moléculas odoríferas pueden tener un umbral de percepción de menos de 1 pg·L-1).38

En este caso, los efectos de matriz pueden ser muy importantes, tal como se observó durante el proceso termal del agua en tejidos musculares vacunos durante tres semanas: la consiguiente gelificación del caldo demostró que las moléculas de colágeno todavía estaban presentes, pero un proceso termal de una hora en una hoja de gelatina en las mismas condiciones no mostró gelificación; esto demostró que la hidrólisis del colágeno se puede prevenir siempre y cuando las moléculas de colágeno se mantengan en el interior del tejido.

Algunos de estos efectos ya se conocen, especialmente las emulsiones, y confirman aquello que algunos cocineros creen. Por ejemplo, algunos cocineros profesionales afirman que las salsas hechas con vino y con mantequilla derretida no deberían batirse, sólo agitarse.39 Con el deseo de investigar esta diferencia, estudiamos las salsas modelo hechas con cantidades precisas de agua (unos 160 mL) y gelatina (unos 12 g) en las que la mantequilla (aproximadamente, unos 80 g) se añadiera antes de batir (una batidora de mano, de 20 cm de largo, 12 cm de diámetro, con una velocidad de 35 rps, con 12 hilos de acero inoxidable y batimos durante 65 s) o agitar (la misma duración que para batir, movimientos horizontales y verticales a una distancia de 5 cm), mientras se calentaba.

Observamos a través de un microscópico óptico y vimos claramente (fig.1) que la distribución de la grasa derretida era muy diferente en los dos procesos, lo que significa que la percepción debería ser también muy distinta: uno percibe mejor la fase acuosa (vino y carne de ave) en aquella salsa donde la mantequilla se emulsiona agitando y, en el caso de utilizar la batidora, la mantequilla se percibe mejor.40-46

Figura 1

De forma general, estos efectos de matriz se investigan en profundidad en estudios farmacéuticos, porque son la base de algunos productos. No sorprende que sea así en los casos de la comida, medicamentos, productos cosméticos u otros productos formulados ya que, con frecuencia, se trata de sistemas físicos y químicos complejos que comprenden varias partes, cada una de ellas compuesta de diferentes fases (solución acuosa, gas, grasas…); las propiedades organolépticas (en el caso de la comida) o bioactivas (en el caso de los medicamentos) dependen de la distribución espacial de sus moléculas.47

Aplicaciones

Hasta ahora, sólo hemos tenido en cuenta la ciencia, no la tecnología, pero es muy fácil conseguir ideas innovadoras utilizando el vino. Tal como se ha dicho anteriormente, en la página web de Pierre Gagnaire se propone una idea cada mes, de forma que Pierre Gagnaire la utiliza e inventa nuevas recetas gracias a esta idea.20

Por ejemplo, en noviembre de 2008, con el objetivo de demostrar que la cocina innovadora no siempre produce productos suaves, inventó un «vaso de vino»: la idea era realizar un producto cristalino con sabor a vino.

En marzo de 2008, la propuesta consistió en controlar la liberación del sabor utilizando procesos tales como la extracción de moléculas odoríferas hidrofóbicas del vino en el aceite sin olvidar de controlar la temperatura y utilizando varios componentes presentes en el vino para liberar el sabor sólo en ciertos momentos. Para ello, se hacía uso de asociaciones moleculares con polímeros, como la gelatina; evidentemente, más asociación, menos liberación de moléculas.

En febrero de 2005, la idea que se propuso fue transformar salsas cuajadas en líquidos claros utilizando procesos tales como la destilación o la centrifugación. Sin embargo, se formularon propuestas similares en el Seminario de Física de l’École Normale Supérieure en 1984 (la propuesta de aquella época se basaba en trasladar todas las herramientas químicas propia de la química a las cocinas).

En mayo de 2005, la propuesta fue la de no utilizar el vino en las salsas, sino acudir a los fenoles que se extraen del vino o de las uvas, como por ejemplo uno que produjo una compañía francesa llamada Distilleries de France. El nombre que recibieron las salsas completamente sintéticas que incluían tales componentes fue el de «salsas wöhler», pues Friedrich Wöhler fue el primer químico en obtener moléculas orgánicas sintéticas.

En diciembre de 2004, la propuesta fue realizar gelatinas de vino, a pesar de que los fenoles enturbian el líquido cuando se añade gelatina.

En resumen, el uso innovador del vino es sencillo, pues este líquido contiene moléculas que suscitan mucho interés físico y químico.

Conclusiones

Volviendo al programa científico de gastronomía molecular, debemos admitir que si pudiéramos presentar aquí las herramientas necesarias para describir las transformaciones culinarias, no podríamos debatir con tanto detalle los modelos de estas transformaciones ni la importancia de las precisiones culinarias. Desde 1980, más de 25 000 precisiones culinarias francesas, elaboradas desde el siglo XIV, se están recogiendo en libros de cocina. Algunas de ellas se han investigado, pero la mayoría sigue sin ser estudiadas.

Demostrar que las antiguas leyendas son mentira no resulta muy interesante (por ejemplo, es fácil demostrar que no es verdad que la salsa mayonesa no se hace bien cuando la mujer tiene el período, tal como algunos dicen en Francia). Las precisiones culinarias que describen efectos extraños son más interesantes y algunas se han investigado, ya sea por grupos especializados en gastronomía molecular o por otros científicos. Por ejemplo, un grupo de cocineros publicó que la mermelada de pera podría enrojecerse si las peras se cocinan en una sartén de cobre,48 pero ya se demostró que el metal o el cobre no influyen sobre el color de la fruta, sino que es la acidez la que podría ser el elemento de tal cambio.49

Esta cuestión sobre las precisiones culinarias nos conduce a la idea de que si cada cultura gastronómica recoge y investiga sus propias precisiones culinarias, podemos imaginarnos un día en que se alcanzaría una «gastronomía molecular comparativa», con perspicacias acerca de la historia de los alimentos y la cultura. Un trabajo realizado en 2003 sobre la relación entre el número de precisiones culinarias (N) referentes a un plato en concreto y la «robustez» (ρ) de este plato demostraba que, para seis platos estudiados, la relación N = 1/ρ era cierta; sin embargo, esta ley no funcionó en el caso de la carne. Esto, probablemente, demuestra que la carne es muy importante en la historia de la nutrición humana. Tal como se ha comentado antes, el formalismo CDS también se utilizó para estudiar la evolución culinaria francesa en el caso de las salsas. Pero el mismo tipo de trabajo podría realizarse con el formalismo NPOS: ¿cuántas categorías han descubierto empíricamente o practicado las diversas culturas culinarias? Debería realizarse un trabajo en profundidad sobre este tema.

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[30.01.09]
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