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Brillant
Anmeldungsdatum: 12.02.2013
Beiträge: 1973
Wohnort: Hessen
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 Brillant Verfasst am: 09. Sep 2022 15:31 Titel: Kartoffeln kochen |
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Hallo,
bei den teuren Energiepreisen ist Wissen = Einsparung.
Was spielt sich physikalisch beim Kochen von Kartoffeln ab?
Das kochende Wasser macht die Kartoffeln nicht weich, es braucht auch Zeit.
Scheinbar ist die Zeit wichtiger als das kochende Wasser. Ich setze die Kartoffeln kalt auf und stelle die Induktions-Kochplatte auf 200 W, 40 min
Es dauert 10 - 20 min (genaue Messreiche habe ich noch nicht, mir geht es um das grundsätzliche Verständnis) bis das Wasser kocht. Und dann blubbert es immer mal wieder, weil die Kochplatte offensichtlich mit voller Kraft feuert, aber in Schüben.
Nach 40 min ist diese Kartoffelsorte gar. Es geht nicht schneller, wenn ich am Anfang voll feure, bis es kocht und dann zurückstelle.
Was passiert in den Kartoffeln und warum ist die Zeit wichtiger als die Temperatur?
Und dann die Kartoffeln mit einer Prise Salz und Butter: Leeeker!
P.S. Wenn wenig, aber stete Energiezufuhr reicht, werde ich den Elektro-Preis auch mit dem von Spiritus vergleichen.
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Glaubt nicht dem Hörensagen ... oder eingewurzelten Anschauungen, auch nicht den Worten eines verehrten Meisters; sondern was ihr selbst gründlich geprüft und als euch selbst und anderen zum Wohle dienend erkannt habt, das nehmt an. Siddhartha Gautama |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18017
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| TomS Verfasst am: 09. Sep 2022 15:52 Titel: |
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Wenn das Wasser kocht, kocht es konstant bei 100 Grad, da kannst du soviel heizen wir du willst (du erreichst damit lediglich, dass das Wasser schneller verdampft).
Ein chemischer Prozess bei einer bestimmten Temperatur benötigt eine gewisse Zeit. Wenn du das beschleunigen willst, musst du einen Dampfkochtopf verwenden. Durch den höheren Druck siedet das Wasser bei einer höheren Temperatur.
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Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago. |
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Brillant
Anmeldungsdatum: 12.02.2013
Beiträge: 1973
Wohnort: Hessen
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| Brillant Verfasst am: 09. Sep 2022 16:14 Titel: |
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| TomS hat Folgendes geschrieben: | | Wenn du das beschleunigen willst, musst du einen Dampfkochtopf verwenden. |
Das „Beschleunigen“ ist nicht meine Frage, Zeit habe ich kostenlos. Ich möchte wissen, mit welcher Temperaturkurve die geringste Energie verbraucht wird, bis die Kartoffeln gar sind. Wenn Druck hilfreich ist, gerne.
Nun gut, die maximale Zeit möge 1 h sein, wochenlang will ich ja auch nicht warten.
Da fällt mir ein Hörensagen ein: Die Kartoffeln bis zum Kochen erhitzen und dann thermisch isoliert (unter der Bettdecke / in der Kochkiste) aufbewahren. Habe ich noch nicht probiert, Kennt das jemand? Wäre das - rein vom fachmännischen Gefühl - die energiesparendste Lösung?
Dann wüsste ich aber immer noch gerne, was die da unter der Bettdecke machen, das im Schnellverfahren nicht möglich ist.
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Glaubt nicht dem Hörensagen ... oder eingewurzelten Anschauungen, auch nicht den Worten eines verehrten Meisters; sondern was ihr selbst gründlich geprüft und als euch selbst und anderen zum Wohle dienend erkannt habt, das nehmt an. Siddhartha Gautama |
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Fragvogel_1
Anmeldungsdatum: 30.03.2022
Beiträge: 73
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| Fragvogel_1 Verfasst am: 09. Sep 2022 16:38 Titel: |
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Mahlzeit,
ich denke mal, dass das eher ein chemischer Prozess ist. Einige Pflanzenteile müssen aufgebrochen werden. Eine Kombination aus Temperatur und der Bewegung der kochenden Wassermoleküle ist entscheidend.
Kocht Wasser im Druckkochtopf überhaupt?
| Zitat: | | Da fällt mir ein Hörensagen ein: Die Kartoffeln bis zum Kochen erhitzen und dann thermisch isoliert (unter der Bettdecke / in der Kochkiste) aufbewahren. Habe ich noch nicht probiert, Kennt das jemand? Wäre das - rein vom fachmännischen Gefühl - die energiesparendste Lösung? |
Das funktioniert bei Kartoffeln schlecht, die müssen mindestens halb gar sein. Bei Reis geht das.
Grüße
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Wenn jeder von uns etwas sät, wird die Welt voller Blumen sein. |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18017
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| TomS Verfasst am: 09. Sep 2022 16:44 Titel: |
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Nehmen wir an, du führst eine Wärmemenge pro Zeit von q(t), die das Wasser sehr schnell jedoch die Kartoffeln definitiv sehr langsam erwärmen. Dann wirst diese Aufwärmphase möglichst verkürzen wollen, d.h. maximale Heizleistung.
Wenn der Prozess bei z.B. 80 bis 100 °C immer gleichschnell ablaufen würde, dann wäre es sinnvoll, eine möglichst niedrige Temperatur zu wählen, da bei höherer Temperatur auch die Wärmeabgabe an die Umgebung steigt. Nachdem dies jedoch offensichtlich nicht der Fall ist, wirst du durch eine höhere Temperatur und damit eine höhere Heizleistung die Zeit reduzieren können. Das sind zwei gegenläufige Effekte, ohne ein konkretes chemisches Modell wird man da wenig sagen können.
Nehmen wir an, die Garzeit sei eine Funktion der Gartemperatur. Letztere sei der Einfachheit halber über die Garzeit konstant (was natürlich in der Praxis nicht zutrifft, da die Aufheizphase ignoriert wird). Dann gilt für die pro Zeit an die Umgebung abgegebene Wärme
 + P = 0)
d.h. die abgegebene Wärme wird durch Zuführung einer konstanten Leistung P ersetzt.
Für aufzuwendende Gesamtenergie gilt
} dt \, P = \int_0^{t_g(T)} dt \, hA \, (T - T_0) = hA \, (T - T_0) \, t_g(T))
Die optimale Energie E hängt also davon ab, wie die Garzeit mit der Temperatur variiert.
Sei in einem gewissen sinnvollen Temperaturbereich z.B. zwischen 80 und 120 °C eine lineare Näherung
 = -\gamma \, (T - T_s) + t_s)
gültig. Dann ist
 \, [-\gamma \, (T - T_s) + t_s])
Dafür ist jetzt das Minimum im relevanten Bereich zu suchen.
Wie gesagt, ein realistisches Modell für die Gartemperatur wäre ein Fragestellung für die Chemie. Andererseits könntest du das evtl. auch selbst ermitteln, also z.B. bei 80 °C, 100 °C und 120 °C kochen und die Garzeit bestimmen. Allerdings musst du beachten, dass das Ergebnis insbs. von der Außenfläche A des Topfes abhängt, d.h. du müsstest immer mit dem selben Topf arbeiten.
Der Hinweis auf das Ruhenlassen ist auch wichtig. Natürlich kannst du ab einem gewissen Gargrad die Wärmezufuhr auf Null reduzieren, wenn im langsam abkühlenden Wasser die Kartoffeln gerade noch gar ziehen. Die Obergrenze des Integrals entspricht dann nicht mehr der Garzeit sondern der Heizzeit.
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Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.
Zuletzt bearbeitet von TomS am 10. Sep 2022 08:08, insgesamt einmal bearbeitet |
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Cry
Gast
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| Cry Verfasst am: 09. Sep 2022 21:10 Titel: |
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Nehmen wir mal an du kochst deine Kartoffeln auf dem Mount Everest, dann kocht das Wasser schon bei etwa 70 Grad, aber werden die Kartoffeln dann genauso schnell gar? |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18017
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| TomS Verfasst am: 09. Sep 2022 21:36 Titel: |
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| Cry hat Folgendes geschrieben: | | Nehmen wir mal an du kochst deine Kartoffeln auf dem Mount Everest, dann kocht das Wasser schon bei etwa 70 Grad, aber werden die Kartoffeln dann genauso schnell gar? |
Nein.
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Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago. |
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DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5041
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| DrStupid Verfasst am: 09. Sep 2022 22:48 Titel: |
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| TomS hat Folgendes geschrieben: | | Wie gesagt, ein realistisches Modell für die Gartemperatur wäre ein Fragestellung für die Chemie. |
Ohne nähere Informationen würde ich hier von einer Kinetik erster Ordnung und Temperaturabhängigkeit gemäß Arrhenius ausgehen:
 \cdot x)
Daraus folgt dann für die Garzeit in Abhängigkeit von der Temperatur T und dem gewünschten Umsatz x
 = - \frac{{\ln x}}{{k_0 }} \cdot \exp \left( {\frac{{E_A }}{{R \cdot T}}} \right)) |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18017
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| TomS Verfasst am: 10. Sep 2022 09:17 Titel: |
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Guter Punkt.
Das Ergebnis hängt empfindlich von der Aktivierungsenergie ab. Hätte man ein solches Modell, könnte man die Frage tatsächlich direkt quantitativ beantworten.
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18017
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| TomS Verfasst am: 10. Sep 2022 10:48 Titel: |
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Ok, hab mir das nochmal angesehen.
Für
 \, t_g(T) = C_A \, (T - T_0) \, e^{T_A/T})
folgen Bedingung und Lösung für ein Extremum
 = 0)
)
Damit nun überhaupt reelle Lösungen und damit Extrema vorliegen, muss die „Aktivierungstemperatur“ *) groß ggü. der Umgebungstemperatur von ca. 300 Kelvin sein.
Nimmt man an, dass ein Maximum vorliegt (das weiter rechts liegende Extremum) kann man dessen Position vorgeben - zum Beispiel im Bereich 80 bis 120 Grad Celsius - und die entsprechende Aktivierungstemperatur
berechnen.
Wenn ein Maximum vorliegt, dann wäre eine möglichst hohe Gartemperatur sinnvoll, andernfalls eine möglichst niedrige Gartemperatur.
Was wären denn typische Aktivierungstemperaturen bzw. -temperaturen? M.a.W. ist es überhaupt realistisch, dass ein Maximum im relevanten Bereich vorliegt?
*) ich nenne die Größe so, weil sie die Dimension einer Temperatur hat; ob sie eine solche physikalische Bedeutung hat, müsste man sehen …
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DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5041
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| DrStupid Verfasst am: 10. Sep 2022 12:00 Titel: |
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| TomS hat Folgendes geschrieben: | | Was wären denn typische Aktivierungstemperaturen bzw. -temperaturen? |
Typische Aktivierungsenergien für chemische Reaktionen liegen zwischen 30 und 100 kJ/mol. Die Aktivierungstemperaturen liegen also zwischen 4000 und 12000 K. |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18017
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| TomS Verfasst am: 10. Sep 2022 15:12 Titel: |
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Dann liegt das energetische Minimum extrem weit außerhalb des relevanten Bereiches in der Größenordnung der Aktivierungstemperatur, und das Maximum tatsächlich im relevanten Bereich d.h. in der Größenordnung der Umgebungstemperatur. Damit wäre die maximal mögliche Temperatur auch die energetisch optimale.
Vernachlässigt haben wir dabei die Aufheizphase (also gerade bei Kartoffeln wichtig, nicht bei Nudeln oder Reis) und natürlich verschiedene konkurrierende Prozesse (gibt es z.B. bei Fleisch).
Optimales Garen erfolgt dann - wie bekannt - bei einer geringstmöglichen Wassermenge und einer maximal möglicher Temperatur (im Dampfkochtopf über 100 Grad Celsius *) bis zu einem gewissen Gargrad mit passender Leistung zur Aufrechterhaltung der Temperatur sowie frühes Ausschalten und Nachziehenlassen in einer gut isolierenden Kochkiste.
Eigtl. haben wir nix neues herausgefunden :-(
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Cry
Gast
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| Cry Verfasst am: 10. Sep 2022 15:18 Titel: |
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Und warum lassen sich gekochte Kartoffeln besser braten als rohe obwohl beide bei der selben Temperatur den Anbratvorgang starten? |
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Fragvogel_1
Anmeldungsdatum: 30.03.2022
Beiträge: 73
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| Fragvogel_1 Verfasst am: 10. Sep 2022 15:37 Titel: |
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Hi,
| TomS hat Folgendes geschrieben: | ....
Eigtl. haben wir nix neues herausgefunden :-( |
Chinesischen Sprichwort: "Während die Weisen grübeln, erobern die Dummen die Festung."
Mahlzeit
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Cry
Gast
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| Cry Verfasst am: 10. Sep 2022 19:55 Titel: |
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Woher weiss denn die Kartoffel ob sie mehlig oder fest werden soll, das Etikett kann sie ja nicht lesen? |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18017
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| TomS Verfasst am: 10. Sep 2022 22:33 Titel: |
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Gibt es eigentlich irgend ein Thema, zu dem ihr nicht irgendeinen Quatsch schreiben müsst?
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Frankx
Anmeldungsdatum: 04.03.2015
Beiträge: 982
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| Frankx Verfasst am: 11. Sep 2022 11:17 Titel: |
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Da kleingeschnittene oder kleine Kartoffeln deutlich schneller gar sind als ganze bzw. große Kartoffeln, scheint mir die Frage des Temperaturgradienten zum Inneren der Kartoffel relevant zu sein.
Wer also Energie sparen will, sollte kleine oder geschnittene Kartoffeln kochen.
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18017
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| TomS Verfasst am: 11. Sep 2022 11:20 Titel: |
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| Frankx hat Folgendes geschrieben: | Da kleingeschnittene oder kleine Kartoffeln deutlich schneller gar sind als ganze bzw. große Kartoffeln, scheint mir die Frage des Temperaturgradienten zum Inneren der Kartoffel relevant zu sein.
Wer also Energie sparen will, sollte kleine oder geschnittene Kartoffeln kochen. |
Stimmt.
Ich hatte auch oben geschrieben
| TomS hat Folgendes geschrieben: | | Vernachlässigt haben wir dabei die Aufheizphase (also gerade bei Kartoffeln wichtig, nicht bei Nudeln oder Reis) und natürlich verschiedene konkurrierende Prozesse (gibt es z.B. bei Fleisch). |
Das sollte man dahingehend ergänzen, dass natürlich nicht nur das Aufheizen des Wassers sondern der Kartoffeln selbst berücksichtigt werden muss.
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Cry
Gast
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| Cry Verfasst am: 11. Sep 2022 14:48 Titel: |
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| TomS hat Folgendes geschrieben: | | Gibt es eigentlich irgend ein Thema, zu dem ihr nicht irgendeinen Quatsch schreiben müsst? |
Weiss garnicht was du meinst, Kartoffeln kochen ist ein hoch komplexer Vorgang der sich nur mit viel Mathematik korrekt beschreiben lässt. Das ist kein Gedöns. |
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Brillant
Anmeldungsdatum: 12.02.2013
Beiträge: 1973
Wohnort: Hessen
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| Brillant Verfasst am: 11. Sep 2022 19:38 Titel: |
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| Cry hat Folgendes geschrieben: | | Woher weiss denn die Kartoffel ob sie mehlig oder fest werden soll, das Etikett kann sie ja nicht lesen? |
Das wird von einer Kartoffelgeneration zur anderen weitergesagt oder gestunken. Pflanzen kommunizieren ja eher durch Gerüche.
Du kennst dieses Affen-Experiment? Eine Banane wurde aufgehängt und wenn ein Affe danach greifen will, werden alle Affen nass gespritzt. Nach kurzer Zeit halten die Affen selbst andere Affen davon ab, sich die Banane zu holen. Nach und nach wurden die Affen der Gruppe ausgetauscht, aber auch als kein alter Affe mehr in der Gruppe war, wurde diese Affen-Regel beibehalten.
So dürfte das auch mit Kartoffeln sein. Die werden im Laden teils verkauft und wieder aufgefüllt. Auf die erste Füllung im Regal kommt es an. ;-)
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DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5041
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| DrStupid Verfasst am: 11. Sep 2022 22:27 Titel: |
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| TomS hat Folgendes geschrieben: | | Optimales Garen erfolgt dann - wie bekannt - bei einer geringstmöglichen Wassermenge |
Das sollte man aber nur bei Kartoffeln mit geringem Solaningehalt machen. Das Zeug wird beim Kochen nicht zerstört, sondern nur gelöst und je weniger Wasser man verwendet, um so mehr Gift bleibt in den Kartoffeln. |
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Supermaus99
Gast
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| Supermaus99 Verfasst am: 12. Sep 2022 03:15 Titel: |
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Ich will meine Kartoffeln gefälligst als Pommes Rot Weiß zu meinem Cheeseburger!
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