CN103743917A - 自校准测量装置及便携式检测仪器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自校准测量装置，包括校准液池、废液池、检测传感器及移动检测模块，废液池和第一固定模块连通，校准液池和第二固定模块连通，第一固定模块和第二固定模块分别位于移动检测模块两侧，移动检测模块包括移动块，移动块内设有测量池，检测传感器设置在所述测量池内，移动块上设有与测量池连通的第一毛细导流管、第二毛细导流管，所述第一毛细导流管的自由开口端和所述第二毛细导流管的自由开口端的朝向相反。本发明的测量装置，能够完成多达数百次的样品测量，其整体复杂性远远低于目前模块性的仪器，既包含了干式芯片式仪器的简易和微型化，又包括了模块式仪器的高可靠性和多次测量特性，单次检测成本很低。

Description

自校准测量装置及便携式检测仪器

技术领域

本发明涉及液体检测技术领域，更具体的说涉及一种用于自校准测量装置及带有该自校准测量装置的便携式检测仪器。

背景技术

当前医疗诊断、工业生产、环境保护等领域都需要在现场快速准确地进行测量，对急救、诊断、事故处理、过程监控等都是非常重要的，很多时候甚至是性命攸关，因此，现场快速检测也是目前国内与国际上分析检测仪器重点发展的领域。

在该技术领域内主要分为两类，一类是将仪器小型化、集成化，取消传统仪器外部连接的附属器件如试剂瓶、校准液、进样器、检测器，把这些部分统统设计成模块，并集成到一个较小的仪器内部，形成一个可以轻易搬动的整体（例如专利号：US 5750881、5580790、 5637275的美国专利）。特别是对其中使用寿命（或次数）有限的部件，如传感器、试剂包等，采用容易拆装的耗材包模式，以耗材的方式提供，可以随时更换，不需复杂的维护校准操作。其操作十分简便，耗材包可以提供多次连续测量，缺点是必须在稳定室内环境使用，必须用交流电源，其配置的多次使用型传感器一般不能提供即开即用的便利，需要较长时间的启动和稳定时间，更重要的是，其体积相对较大，即使一个人能够搬动，但是其携带、运输十分不便。归结起来，它主要是将现代技术的发展应用到了系统设计和小型化上，将传统大型仪器小型化、集成化，从而将使用场所从中心化验室向前推进到了手术室和病房一类的场合，从而可以在样品采集现场直接测量。

第二类是把仪器本身和测量单元分开，仪器本身执行重复多次测量，但是需要将完成一次检测必须的试剂、校准液、和检测器集中到一个更小的单元，形成一次性使用的芯片，每次测量需要将一个芯片与仪器连接起来，完成后将芯片废弃（例如专利号US 5096669、 6750053、7419821的美国专利）。这种方法的特点是仪器部分仅执行电子信号转换功能，不涉及化学试剂和液体处理，因此仪器本身可以做成很小，达到手持的尺寸，更方便现场、甚至野外使用。这种系统因为其芯片含有全部完成一次测量所需的元素，不需要另外提供试剂，所以又称为“干式”芯片，其最突出的优点是即开即用，不需任何维护和特殊操作，完全将仪器使用过程转换成非专业化。任何医护人员均可随时随地使用，在任何场地使用。它的缺点主要是每个测量芯片只能使用一次，在平均单次测量成本上具有明显劣势，尤其是需要连续多次测量的情况，其成本的劣势更加明显，操作也显得十分繁琐，需要频繁的更换芯片，所以它是倾向于使用次数不频繁但是又不需要配备前一种仪器的使用者。

这两种方法比之传统方法，主要优势都是提供方便性，在单次使用成本上实际是增加的，并且所产生的材料浪费和废弃物也有所增加。

而目前在此技术领域，尚无能够多次重复使用，并具备方便、低成本、不需维护特点的高效益、高技术的手持芯片式分析仪器。

发明内容

本发明的目的是提供针对现有技术的不足之处，提供一种自校准测量装置及便携式检测仪器，能够克服现有技术的不足之处，能够完成多达数百次的样品测量，其整体复杂性远远低于目前模块性的仪器，既包含了干式芯片式仪器的简易和微型化，又包括了模块式仪器的高可靠性和多次测量特性，单次检测成本很低；结构简单、造价低廉、制造及安装容易，能够大幅度降低在进行检测的时候两个毛细导流管卡滞率，保证整个装置的正常、高效工作，能够降低与本发明装置配合电机的功率，延长电机的使用寿命。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：自校准测量装置，包括校准液池、废液池、检测传感器及移动检测模块，所述废液池和第一固定模块连通，所述校准液池和第二固定模块连通，所述第一固定模块和第二固定模块分别位于所述移动检测模块两侧，所述移动检测模块包括移动块，所述移动块内设有测量池，所述检测传感器设置在所述测量池内，所述移动块上设有与所述测量池连通的第一毛细导流管、第二毛细导流管，所述第一毛细导流管的自由开口端和所述第二毛细导流管的自由开口端的朝向相反。

作为优选，还包括和所述第一固定模块连通的第二校准液池，所述第二校准液池和所述第一固定模块位于所述移动检测模块同一侧；当所述第一毛细导流管和所述第二校准液池连通时，所述第二毛细导流管被所述第二固定模块封闭。

作为优选，所述第二校准液池为2-10个。

第二校准液池的设置，使得原来的校准液池在可以完成存放校准液的功能之外，还可以存放清洗液，用来对测量池及管路等进行清洗，而由第二校准液池存放校准液，更重要的是，第二校准液池的位置，其也和第一固定模块连通；缩短了第一毛细导流管移动的距离，可以在完成校准之后，第一毛细导流管移动很小的距离，就能够将完成校准的校准液推入废液池，节省了大量的时间，提高了效率；其数量可以根据实际需求设置，可以是1、2、3、4等多个。

作为优选，所述第一毛细导流管、第二毛细导流管中有一个处于接通状态时，另一个被封闭。

作为优选，所述第二固定模块包括第二弹性封闭模块及与所述校准液池连通的校准液通道；当所述第二毛细导流管自由开口端处于所述第二弹性封闭模块中时，所述第二毛细导流管被封闭；当所述第二毛细导流管自由开口端处于校准液通道中时，所述第二毛细导流管和所述校准液池连通。

作为优选，所述校准液通道为3-10个。

校准液通道的设置，使得第二毛细导流管可以在移动很小距离的情况下，就能够实现校准液的吸取，减小了移动的时候，提高了效率，并降低了带动移动模块移动的电机的能耗，提高了电机的使用寿命。

作为优选，所述第二弹性封闭模块包括由弹性材料制成的第四弹性块，所述第四弹性块设有既能够使得所述第二毛细导流管通过又能够使得所述第二毛细导流管处于其中被封闭的缝隙，所述缝隙对准所述第二毛细导流管。

本技术方案中，第二弹性封闭模块采用的第四弹性块是在整体，用薄刀片对第四弹性块切割出缝隙，或者，利用直径小于第一毛细导流管的钢针对第四弹性块进行穿刺，形成缝隙，缝隙即能够使得第二毛细导流管通过，又能够使得第二毛细导流管位于其内时，具有密封性，能够将其封闭，其制作、加工容易，使用寿命长，缝隙的精度好，密封性能好。

作为优选，所述第一固定模块包括第一弹性封闭模块、可与所述第一毛细导流管相连通的被检测液体连接口及与所述废液池连通的废液通道；当所述第一毛细导流管自由开口端处于第一弹性封闭模块中时，所述第一毛细导流管被封闭；当所述第一毛细导流管自由开口端处于废液通道中时，所述第一毛细导流管和所述废液池连通。

作为优选，所述第一弹性封闭模块包括两个由弹性材料制成的第一弹性块，所述两个第一弹性块的两个相邻的侧面相贴合，形成贴合缝，所述贴合缝对准所述第一毛细导流管。

采用两个第一弹性块，制作、加工及维护十分方便，而且贴合缝自然形成，在使用的时候，将两个第一弹性块设置在可对其施加夹紧力的凹坑中，或者直接在外部设置两个对第一弹性块夹紧的装置，使得贴合缝贴合的足够紧密，第一弹性块可以采用聚氨酯、弹性橡胶等弹性材质。

作为优选，所述第一弹性封闭模块包括由弹性材料制成的第二弹性块，所述第二弹性块设有既能够使得所述第一毛细导流管通过又能够使得所述第一毛细导流管自由开口端处于其中时被封闭的缝隙，所述缝隙对准所述第一毛细导流管。

本技术方案中，第一弹性封闭模块采用的第二弹性块是在整体，用薄刀片对第二弹性块切割出缝隙，或者，利用直径小于第一毛细导流管的钢针对第二弹性块进行穿刺，形成缝隙，缝隙即能够使得第一毛细导流管通过，又能够使得第一毛细导流管位于其内时，具有密封性，其制作、加工容易，使用寿命长，缝隙的精度好，密封性能好。

作为优选，所述第二弹性封闭模块包括两个由弹性材料制成的第三弹性块，所述两个第三弹性块的两个相邻的侧面相贴合，形成贴合缝，所述贴合缝对准所述第二毛细导流管。

采用两个第三弹性块，制作、加工及维护十分方便，而且贴合缝自然形成，在使用的时候，将两个第三弹性块设置在可对其施加夹紧力的凹坑中，或者直接在外部设置两个对第三弹性块夹紧的装置，使得贴合缝贴合的足够紧密，第三弹性块可以采用聚氨酯、弹性橡胶等弹性材质。

作为优选，所述第一毛细导流管、第二毛细导流管相平行或在轴向投影上轴线重合，并固定在所述移动块两相对侧面上。

为了进一步的降低摩擦力，减小卡滞效果，最好将第一毛细导流管和第二毛细导流管设置成轴向投影时，其轴线是重合的。

一种便携式检测仪器，所述便携式检测仪器包含上述的自校准测量装置。

本发明有益效果在于：本发明提供了一种简单、有效测量装置，使一个测量装置装入便携式检测仪器后，能够完成多达数百次的样品测量，其整体复杂性远远低于目前模块性的仪器，既包含了干式芯片式仪器的简易和微型化，又包括了模块式仪器的高可靠性和多次测量特性，单次检测成本很低；更重要的是，其结构简单、造价低廉、制造及安装容易，能够大幅度降低在进行检测的时候两个毛细导流管卡滞率，保证整个装置的正常、高效工作，能够降低与本发明装置配合电机的功率，延长电机的使用寿命。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

图1为本发明的实施例一的结构示意图；

图2为安装有图1所示自校准测量装置的便携式检测仪器结构图；

图3为本发明的实施例二的结构示意图。

图中：

1、校准液池，2、废液池，3、检测传感器；4、移动检测模块，401、移动块，402、测量池，403、第一毛细导流管，404、第二毛细导流管， 5、第一固定模块，501、第一弹性封闭模块，501a、第一弹性块，501b、第二弹性块，502、被检测液体连接口，503、废液通道，6、第二固定模块，601、第二弹性封闭模块，601a、第三弹性块，601b、第四弹性块，602、校准液通道，7、第二校准液池，8、直线电机，9、活塞泵，10、连接通道。

具体实施方式

以下所述仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明的范围进行限定。

实施例1，见附图1、2，自校准测量装置，整个自校准测量装置设置在便携式检测仪器内，形成完成的便携式检测仪器，具体的，自校准测量装置包括校准液池1、废液池2、检测传感器3及移动检测模块4，校准液池1、废液池2大小根据实际需求设置，其可以是两个容器，也可以设置在便携式检测仪器壳体上的容器，移动检测模块4可以进行线性移动，由直线电机8带动，直线电机8设置在便携式检测仪器内，在安装的时候，移动检测模块4和便携式检测仪器的壳体之间，设有直线导轨副或类似的结构，进行导向，废液池2和第一固定模块5连通，校准液池1和第二固定模块6连通，第一固定模块5和第二固定模块6分别位于移动检测模块4两侧，而不是同一侧，这一点十分重要，移动检测模块4包括移动块401，移动块401内设有测量池402，检测传感器3设置在测量池402内，移动块401上设有与测量池402连通的第一毛细导流管403、第二毛细导流管404，第一毛细导流管403、第二毛细导流管404由不锈钢、塑料等硬质材料制成，为硬质毛细导流管，第一毛细导流管403、第二毛细导流管404都是一端和移动块401固定连接，并且和测量池402相通，另一端为自由端，而且，第一毛细导流管403的自由开口端和第二毛细导流管404的自由开口端的朝向相反，测量池402和活塞泵9连通，活塞泵9和测量池402之间通过软管连通；测量池包括第一通道、第二通道及将所述第一通道和第二通道连接起来的弯道，所述检测传感器就设置在第一通道内；第一毛细导流管403设置在第一通道远离弯道的端部，所述第二毛细导流管404及活塞泵9均和第二通道连接，在本实施方式中，第一毛细导流管403、第二毛细导流管404相平行，最好是在轴向投影上轴线重合，这样能够尽可能的减小摩擦力；并固定在移动块401两相对侧面上，一个位于移动块401前侧面，一个位于移动块401后侧面，而且，在进行检测的时候，第一毛细导流管403、第二毛细导流管404中有一个处于接通状态时，另一个被封闭，以避免误吸情况发生。

申请人经过反复的研究、实验及论证后发现，如果两个毛细导流管都设置在移动检测模块的同侧，实现校准、检测等功能，使得移动检测模块在进行滑动的时候，两个毛细导流管同进、同退，即使只是其中一个在工作，另外一个也必须一起同向运动，在运动的时候两个毛细管和固定模块之间，是有摩擦的，而两个毛细导流管需要同时前进、后退，如果其中一个毛细导流管发生问题，造成其和固定模块之间的摩擦力变大，阻力增加，就会对固定模块及另一个毛细导流管产生影响，使得另外一个毛细导流管和固定模块之间的摩擦力也变大，阻力增加，而这反过来就会使得与模块配合的电机输出功率增大，经常超负荷工作，寿命降低，而且，在对两个毛细导流管进行安装的时候，两个毛细导流管的形状精度、位置精度以及固定模块的位置精度十分重要，大大增加安装、加工制作的成本。为此，本申请人改变了两个毛细导流管的同进同退模式，使得两个毛细导流管，一个在前进的时候，另外一个在后退，这样的设置，当其中一个出现卡滞的情况，因为另外一个在后退，不会对其产生影响，同时，因为后退时候摩擦力要小得多，可以降低电机的功率，延长其使用寿命，具体的，本身申请将原来的固定模块分成两个，设置在移动模块两侧，同时，两个毛细导流管的延伸方向相反，分别和两个固定模块配合，这样进行校准或排废液的时候，只有一个毛细导流管是前进的，另外一个是后退的，大幅度的降低了卡滞几率，减小了电机的功率，延长了电机的使用说寿命，保证整个装置的正常、高效工作。

第一固定模块5包括第一弹性封闭模块501、可与第一毛细导流管403相连通的被检测液体连接口502及与废液池2连通的废液通道503；当第一毛细导流管403自由开口端处于第一弹性封闭模块501中时，第一毛细导流管403被封闭；当第一毛细导流管403自由开口端处于废液通道503中时，第一毛细导流管403和废液池2连通，进一步的，第一弹性封闭模块501包括由弹性材料制成的第二弹性块501b，弹性材料可以才聚氨酯或弹性橡胶或者硅胶，第二弹性块501b设有既能够使得第一毛细导流管403通过又能够使得第一毛细导流管403自由开口端处于其中被封闭的缝隙，缝隙的中间位置对准第一毛细导流管403，第二弹性块501b是整体的，缝隙是通过比较薄的刀片穿过后，形成的缝隙，也可以采用直径小于第一毛细导流管、第二毛细导流管的钢针穿过，形成，结构比较简单，密封性能好。

进一步的，为了提高效率，本测量装置还设有和第一固定模块5连通的第二校准液池7，其通过连接通道10和第一固定模块5连通第二校准液池7和第一固定模块5位于移动检测模块4同一侧；当第一毛细导流管403和第二校准液池7连通时，第二毛细导流管404被第二固定模块6封闭；第二校准液池7的数量根据实际需求来定，可以是1、2、3、4、5等多个，第二校准液池7的设置，即使得原来的校准液池在可以完成存放校准液的功能之外，还可以存放清洗液，用来对测量池及管路等进行清洗，而由第二校准液池存放校准液，更重要的是，第二校准液池的位置，其也和第一固定模块连通；缩短了第一毛细导流管移动的距离，尤其是在第二校准液池为2个或2个以上的时候，可以在完成校准之后，第一毛细导流管移动很小的距离，就能够将完成校准的校准液推入废液池，节省了大量的时间，降低了卡滞的几率，提高了效率，降低了电机的能耗，提高了电机的使用寿命。

同样的，第二固定模块6包括第二弹性封闭模块601及与校准液池1连通的校准液通道602；当第二毛细导流管404自由开口端处于第二弹性封闭模块601中时，第二毛细导流管404被封闭；当第二毛细导流管404自由开口端处于校准液通道602中时，第二毛细导流管404和校准液池1连通；第二弹性封闭模块601包括由弹性材料制成的第四弹性块601b，弹性材料可以才聚氨酯或弹性橡胶或者硅胶，第四弹性块601b设有既能够使得第二毛细导流管404通过又能够使得第二毛细导流管404自由开口端处于其中被封闭的缝隙，缝隙的中间位置对准第二毛细导流管404，缝隙是通过比较薄的刀片穿过后，形成的缝隙，也可以采用直径小于第一毛细导流管、第二毛细导流管的钢针穿过，形成，结构比较简单，密封性能好，为了进步一的提高效率，所述校准液通道为3-10个，多个校准液通道的设置，使得第二毛细导流管可以移动很小的距离，就能够实现校准液的吸取，提高了效率，降低了卡滞的几率。

下面，以校准液池1内设有清洗液为例，需要下本自校准测量装置的工作过程，直线电机8带动移动块401向第二固定模块6方向移动，第二毛细导流管404在第二固定模块6内前进，并且，第一导流管403在从两个第一弹性块501之间的贴合缝退出，摩擦力很小；当第二毛细导流管404达到校准液通道602处时，第二毛细导流管404和校准液池1连通，此时第一毛细导流管403被封闭，处于不导通状态，活塞泵9开始工作，将清洗液吸出，吸出的清洗液经过测量池后进入活塞泵，然后再使得直线电机8带动移动块401向第一固定模块5方向移动，第一毛细导流管403前进，第二导流管404后退，当第一毛细导流管403达到预定位置，通过废液通道503和废液池2连通，第二毛细导流管404被封闭，处于不导通状态，此时活塞泵9开始工作，将泵内的清洗推入废液池2内，完成对测量池和管路等的清洗，如果这个时候需要校准，则第一毛细导流管403向后退出一小段距离，通过连接通道10和第二校准液池7连通，活塞泵9将第二校准液池7内的校准液吸出，然后第一毛细导流管再向前运动，到达废液通道503处，和废液池2连通，第二毛细导流管404被封闭，处于不导通状态，此时活塞泵9开始工作，将泵内的校准液推入废液池2内，完成校准，然后第一毛细导流管继续前行，直线电机8带动移动块401向第一固定模块5方向移动，使得第一毛细导流管403和被检测液体连接口502连通，此时，第二毛细导流管404被第二固定模块6封闭，处于不导通状态，活塞泵9开始工作，将外部被检测液体吸入泵中；然后第一毛细导流管，后退至废液通道503处，和废液池2连通，将检测过的废液推入废液池；而如果在完成清洗之后不需要校准，则，第一毛细导流管在完成排放清洗液之后继续前行，直线电机8带动移动块401向第一固定模块5方向移动，使得第一毛细导流管403和被检测液体连接口502连通，此时，第二毛细导流管404被第二固定模块6封闭，处于不导通状态，活塞泵9开始工作，将外部被检测液体吸入泵中；然后第一毛细导流管后退至废液通道503处，和废液池2连通，将检测过的废液推入废液池2，整个工作过程中可以发现，第一毛细导流管403和第二毛细导流管404一直都是一个处于前进状态，另外一个处于退出状态。

实施例2，见附图2，在本实施方式中，第一弹性封闭模块501包括两个由弹性材料制成的第一弹性块501a，弹性材料可以才聚氨酯或弹性橡胶，两个第一弹性块501a的两个相邻的侧面相贴合，形成贴合缝，贴合缝对准第一毛细导流管403，较佳的，贴合缝的中间位置对准第一毛细导流管403，这个贴合缝即能够使得第一毛细导流管403通过，又能够使得当第一毛细导流管403位于其中时，能够使得其被封闭，不处于导通状态，被检测液体连接口502设置在两个第一弹性块501a端部，用来安装采样头，吸取被检测液体，在废液通道503和贴合缝连通，并且其设有密封圈进行密封。

同样的，第二弹性封闭模块601包括两个由弹性材料制成的第三弹性块601a，第三弹性块601由聚氨酯或弹性橡胶制成，两个第三弹性块601a的两个相邻的侧面相贴合，形成贴合缝，贴合缝对准第二毛细导流管404；较佳的，贴合缝的中间位置对准第二毛细导流管404；贴合缝的存在，即能够使得第二毛细导流管404通过，又能够使得当第二毛细导流管404位于其中时，能够使得其被封闭，不处于导通状态。

以上说明仅仅是对本发明的解释，使得本领域普通技术人员能完整的实施本方案，但并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，这些都是不具有创造性的修改。但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.自校准测量装置，包括校准液池（1）、废液池（2）、检测传感器（3）及移动检测模块（4），其特征在于：所述废液池（2）和第一固定模块（5）连通，所述校准液池（3）和第二固定模块（6）连通，所述第一固定模块（5）和第二固定模块（6）分别位于所述移动检测模块（4）两侧，所述移动检测模块（4）包括移动块（401），所述移动块（401）内设有测量池（402），所述检测传感器（3）设置在所述测量池（402）内，所述移动块（401）上设有与所述测量池（402）连通的第一毛细导流管（403）、第二毛细导流管（404），所述第一毛细导流管（403）的自由开口端和所述第二毛细导流管（404）的自由开口端的朝向相反。

2.根据权利要求1所述的自校准测量装置，其特征在于：还包括和所述第一固定模块（5）连通的第二校准液池（7），所述第二校准液池（7）和所述第一固定模块（5）位于所述移动检测模块（4）同一侧；当所述第一毛细导流管（403）和所述第二校准液池（7）连通时，所述第二毛细导流管（404）被所述第二固定模块（6）封闭。

3.根据权利要求1所述的自校准测量装置，其特征在于：所述第二校准液池（7）为2-10个。

4.根据权利要求1所述的自校准测量装置，其特征在于：所述第一毛细导流管（403）、第二毛细导流管（404）中有一个处于接通状态时，另一个被封闭。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的自校准测量装置，其特征在于：所述第二固定模块（6）包括第二弹性封闭模块（601）及与所述校准液池（1）连通的校准液通道（602）；当所述第二毛细导流管（404）自由开口端处于所述第二弹性封闭模块（601）中时，所述第二毛细导流管（404）被封闭；当所述第二毛细导流管（404）自由开口端处于校准液通道（602）中时，所述第二毛细导流管（404）和所述校准液池（1）连通。

6.根据权利要求5所述的自校准测量装置，其特征在于：所述校准液通道（602）为3-10个。

7.根据权利要求5所述的自校准测量装置，其特征在于：所述第二弹性封闭模块（601）包括由弹性材料制成的第四弹性块（601b），所述第四弹性块（601b）设有既能够使得所述第二毛细导流管（404）通过又能够使得所述第二毛细导流管（404）处于其中被封闭的缝隙，所述缝隙对准所述第二毛细导流管（404）。

8.根据权利要求1或2或3或4所述的自校准测量装置，其特征在于：所述第一固定模块（5）包括第一弹性封闭模块（501）、可与所述第一毛细导流管（403）相连通的被检测液体连接口（502）及与所述废液池（2）连通的废液通道（503）；当所述第一毛细导流管（403）自由开口端处于第一弹性封闭模块（501）中时，所述第一毛细导流管（403）被封闭；当所述第一毛细导流管（403）自由开口端处于废液通道（503）中时，所述第一毛细导流管（403）和所述废液池（2）连通。

9.根据权利要求1或2或3或4或5所述的自校准测量装置，其特征在于：所述第一毛细导流管（403）、第二毛细导流管（404）相平行或在轴向投影上轴线重合，并固定在所述移动块（401）两相对侧面上。

10.一种便携式检测仪器，其特征在于：所述便携式检测仪器包括权利要求1-9任意一项所述的自校准测量装置。

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