CN110441108B - 一种适用于血液样本预处理的圆盘芯片装置与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于血液样本预处理的圆盘芯片装置与方法；该装置包括样本腔体和提取试剂腔体，分离腔体，净化腔体，净化滤膜以及收集样本滤液的腔体；该发明基于微流控芯片进行预处理装置设计，可进行多种复杂液体检材的QuECHERS等分散固相萃取方法的前处理过程，减小基质效应，实现血液样本的毒药物有效提取、血液基质的分离、净化，直接得到分析的样品，与分析测定仪器搭配使用，实现高效、集成、快速、自动化药物分析；本发明装置在单一通道和腔体内进行样本前处理，操作简单，可有效减少系统误差和人为操作误差；节约耗材，绿色环保，节约空间，是一种高效环保的前处理分析装置，可广泛应用于法医毒物，临床分析的样本前处理。
Description
技术领域
本发明涉及用于毒药物分析的前处理领域，具体涉及一种适用于血液样本预处理的圆盘芯片装置与方法。本发明除了适用于血液样，还包括尿液、唾液等生物液体样本。
背景技术
QuEChERS作为一种新型样品前处理方法，因具有快速(quick)、简单(easy)、廉价(cheap)、高效(effective)、可靠(rugged)和安全(safe)等特点而被广泛应用于药物残留分析。QuEChERS方法最早由美国在2003年提出，经过多方面的验证和改进，后经证实有超过200种农药可用该方法进行检测。
QuEChERS实质是固相萃取技术与基质固相分散技术的衍生和进一步发展。该方法的基本原理是将均质后的样品经乙腈(或酸化乙腈)提取后，采用萃取盐盐析分层，利用基质分散萃取机理，采用PSA(乙二胺-N-丙基硅烷)或其它吸附剂如C18(十八烷基硅烷)等与基质中绝大部分干扰物(有机酸、脂肪酸、碳水化合物等)结合，通过离心方式去除，从而达到净化的目的。
对于复杂的样本基质中的目标物分析，QuEChERS前处理方法是一种高效的预处理方法，可减弱样本分析中的基质效应，在食品、环境等药物残留分析已经大量的文献报道。
但是QuEChERS方法在生物样本中的处理，目前大多还是分步骤的人工操作，尚未有可应用于QuEChERS方法的独立操作装置或者设备。
另一方面，20世纪初开始流行的将微机电技术和分析化学检测相结合的“微全分析系统”，可将生物和化学等领域中所涉及的样品制备、生物与化学反应、分离、检测等基本操作单元全部集成或部分集成到一块几平方厘米的芯片上，用以完成不同的生物或化学反应过程。
基于微加工技术的分析和检测技术得到了迅速发展，其中微流控芯片已经广泛应用于生化分析，免疫分析，蛋白分析以及核酸检测等临床检测的各个方面，但是在毒药物分析方面的应用尚少；
目前对于生物预处理芯片的报道，仅有关于液液萃取的芯片研究以及固相萃取萃取芯片的研究报道，但是对于QuEChERS预处理技术应用于微流控芯片分析，尚未有报道。
本发明基于微流控芯片所特有的集成化与高通量的特征，设计了可应用于法医毒药物分析的QuEChERS圆盘芯片，可将多步骤的QuEChERS方法集成于单一的圆盘芯片上，操作简单方便。本发明可将生物样本预处理芯片和后续的检测和分析过程连接起来，可以实现在线的分析，有利于实现便携化和自动化，达到高通量的检测，实现微全分析分析系统的目标。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种适用于血液样本预处理的圆盘芯片装置与方法。
本发明通过下述技术方案实现：
一种适用于血液样本预处理的圆盘芯片装置，包括微流控芯片基体，以及设在微流控芯片基体上的预处理单元。
所述微流控芯片基体为可旋转的圆形基盘1；
所述预处理单元的数量至少有两个以上，它们的结构相同，并以圆形基盘1的圆心为中心，呈辐射状对称分布在圆形基盘1上；
每个预处理单元均包括提取混合腔11、分离腔12、净化腔13、过滤收集腔14；
所述提取混合腔11、分离腔12、净化腔13、过滤收集腔14由圆形基盘1中部区域向边缘区域依次排布；
所述提取混合腔11包括样本腔体11-1、提取试剂包11-2、波浪形混合通道11-3；
所述样本腔体11-1、提取试剂包11-2的出口由流道连通波浪形混合通道11-3的入口端；波浪形混合通道11-3的出口端连通分离腔12；分离腔12的出口通过第一毛细管路12-1连通净化腔13，净化腔13再通过第二毛细管路13-1连通过滤收集腔14。
所述分离腔12和净化腔13均呈长条弧形结构(扇形或弧形)，其中分离腔12的容积大于净化腔13的容积。
所述第一毛细管路12-1具有一个A弯折迂回部，该A弯折迂回部的顶点高出分离腔12的B内侧部；所述第二毛细管路13-1具有一个C弯折迂回部，该C弯折迂回部的顶点高出净化腔13的D内侧部；
即，当处于离心力作用下时，C弯折迂回部的顶点低于净化腔13内的液面高度，A弯折迂回部的顶点低于分离腔12内的液面高度；
具体是指：以圆形基盘1的圆心为零点，分离腔12的B内侧部至圆心的距离大于A弯折迂回部的顶点至圆心的距离；净化腔13的D内侧部至圆心的距离大于C弯折迂回部的顶点的顶点至圆心的距离。
所述分离腔12两端的外缘各设有一个血样沉淀基质留存腔12-2；
所述净化腔13(本体的外边缘)设有一个净化剂基质留存腔13-2。
所述过滤收集腔14为条形弧腔体(扇形或弧形)，其容积小于净化腔13的容积。在过滤收集腔14的末端设置有用于安装样品收集瓶的沉孔。样品收集瓶通过插管与过滤收集腔14的末端连通。
所述分离腔12、净化腔13、过滤收集腔14分别设置有排气孔道15。
所述第一毛细管路12-1和第二毛细管路13-1管径为100-300μm。优选100μm。
一种血液样本的QuEChERS前处理方法，其包括如下步骤：
步骤一：上样萃取
在样本腔体11-1中加入血液样本，将提取试剂包11-2固定在圆形基盘1的中部区域，圆形基盘1进行正向与反向转速交替旋转，转速设定为200～3000r/min，持续时间1～2min进行血液样本提取；在离心力作用下，样本腔体11-1内的血液样本与提取试剂包11-2内的提取液通过波浪形混合通道11-3，进行混合提取；
步骤二：分离
混合后的血液样本和提取液进入分离腔12，待分离腔12的混合液体收集至所需容积后，转速设定为3000r/min～5000r/min，持续时间1～3min；混合液体在离心力的作用下进行分层，得内层上清液及外层血样基质，静止2～60s，上清液由于虹吸作用可在2～60s时间内填充第一毛细管路12-1中，外层的血样基质留存在血样沉淀基质留存腔12-2内，然后给予离心驱动力，转速3000r/min～5000r/min，离心液体转移时间为5～60s(其他样本转移时间与黏度相关)；上清液进入净化腔13，与分离腔12中沉淀的血样基质分离；
所述得内层上清液及外层血样基质中，内层上清液是指靠近圆形基盘1的中心方向为内层上清液；外层血样基质是指靠近圆形基盘1的外缘方向为外层血样基质。
步骤三：净化过滤
分离后的上清液在净化腔13内借助正向与反向转速交替旋转离心力驱动，由预置在净化腔13中的净化剂颗粒作用下进行净化；转速设定为200～3000r/min，持续时间30～90s进行样本净化；然后在转速为3000r/min～5000r/min离心力驱动下液体与净化剂颗粒进行分层，离心时间1～3min，净化剂基质留在净化剂基质留存腔13-2内，靠近净化腔13外层(即圆形基盘1外缘方向)为净化剂，净化腔13内层(即圆形基盘1中心方向)为净化后液体；
步骤四：样本收集
静止圆盘，净化后液体由于虹吸作用进入第二毛细管路13-1中，第二毛细管路13-1充满液体时间2～60s，然后给予离心驱动，转速为3000r/min～5000r/min，离心时间5～60s,液体进入带有滤膜的过滤收集腔14，进行二次过滤和样本收集；
圆形基盘1停止转动，可将所收集的样本直接进行仪器检测。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
(1)减少基质效应：本发明装置可有效用于QuECHERS等分散固相萃取的前处理过程，对复杂基质的样本的提取分离净化与二次净化，有效减少了基质效应，提高衡量物质分析的灵敏度；
(2)集成化：本发明以芯片为平台借用微加工技术，将QuECHERS等分散固相萃取的前处理过程中提取、分离、净化等多项操作集成于单独的圆形基盘芯片中的微通道和腔体等部件，便于和其它检测及分析部分集成；
(3)高效：本发明采用多通道设计，可在圆形基盘芯片中同时进行多样本的提取、分离、净化等操作，收集滤液直接进行仪器分析，此操作在15分钟内可完成多个样本处理，可实现前处理操作与仪器的直接对接，为仪器智能化提供技术基础；
本发明分离腔12两端的外缘各设有一个血样沉淀基质留存腔12-2，可使得密度较大的血样沉淀基质停留在其内，与内侧上清液更好分离，也避免虹吸时间过久而引起的毛细管堵塞；本发明净化腔13的外缘设有一个净化剂基质留存腔13-2，可使得密度较大的净化剂基质停留在其内，与内侧上清液更好分离，也避免虹吸时间过久而引起的毛细管堵塞；
(4)减小分析中的误差：本发明装置可有效用于QuECHERS等分散固相萃取的前处理过程，可避免液液萃取中乳化层的出现，减少系统误差与人工移液等造成的人为误差；
(5)操作简单：本发明可用于QuECHERS等分散固相萃取的前处理过程，仅仅只需人工加入样本后便可借助本发明在单一的离心力驱动下，完成QuECHERS等分散固相萃取中的提取、分离、净化等各项操作得到滤液进行直接分析检测，操作便捷；
(6)绿色环保：本发明装置可使得QuECHERS等分散固相萃取过程中的分析试剂、耗材等与传统的方法处理相比大大减小，避免了造成样本的损失，和环境污染；
本发明装置，技术手段简便易行，能够使用QuECHERS等分散固相萃取方法满足多种液体复杂基质检材中毒药物的提取分析的前处理过程，可将本发明的装置与分析测定仪器搭配使用，实现高效、快速、自动化药物分析。
附图说明
图1为本发明适用于血液样本预处理的圆盘芯片装置结构示意图。
图2为图1中提取混合腔11的结构示意图。
图3为图1分离腔12与净化腔13的另一种结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。
如图1-3所示，本发明公开了一种适用于血液样本预处理的圆盘芯片装置；包括微流控芯片基体，以及设在微流控芯片基体上的预处理单元。
所述微流控芯片基体为可旋转的圆形基盘1；
所述预处理单元的数量至少有两个以上，它们的结构相同，并以圆形基盘1的圆心为中心，呈辐射状对称分布在圆形基盘1上；
每个预处理单元均包括提取混合腔11、分离腔12、净化腔13、过滤收集腔14；
所述提取混合腔11、分离腔12、净化腔13、过滤收集腔14由圆形基盘1中部区域向边缘区域依次排布；净化腔13内置PSA或者C18填料颗粒。
所述提取混合腔11包括样本腔体11-1、提取试剂包11-2、波浪形混合通道11-3；
所述样本腔体11-1、提取试剂包11-2的出口由流道连通波浪形混合通道11-3的入口端；波浪形混合通道11-3的出口端连通分离腔12；分离腔12的出口通过第一毛细管路12-1连通净化腔13，净化腔13再通过第二毛细管路13-1连通过滤收集腔14。提取试剂包11-2内含乙腈混合试剂。
所述分离腔12和净化腔13均呈长条弧形结构(扇形或弧形)，其中分离腔12的容积大于净化腔13的容积。
所述第一毛细管路12-1具有一个A弯折迂回部，该A弯折迂回部的顶点高出分离腔12的B内侧部；所述第二毛细管路13-1具有一个C弯折迂回部，该C弯折迂回部的顶点高出净化腔13的D内侧部；
即，当处于离心力作用下时，C弯折迂回部的顶点低于净化腔13内的液面高度，A弯折迂回部的顶点低于分离腔12内的液面高度；
具体是指：以圆形基盘1的圆心为零点，分离腔12的B内侧部至圆心的距离大于A弯折迂回部的顶点至圆心的距离；净化腔13的D内侧部至圆心的距离大于C弯折迂回部的顶点的顶点至圆心的距离。
所述分离腔12两端的外缘各设有一个血样沉淀基质留存腔12-2；
所述净化腔13的外缘设有一个净化剂基质留存腔13-2。
所述过滤收集腔14为条形弧腔体，其容积小于净化腔13的容积。
所述分离腔12、净化腔13、过滤收集腔14分别设置有排气孔道15。
所述第一毛细管路12-1和第二毛细管路13-1管径为100-300μm。优选100μm，血液样本液体填充毛细管时间2～60s，离心液体转移时间5～60s内，其他样本转移时间与黏度相关。
本发明血液样本的QuEChERS前处理方法，可通过如下步骤实现：
上样萃取：
在样本腔体11-1中加入血液样本，将提取试剂包11-2(如按压试剂包、铝箔试剂包)固定在圆形基盘1的中部区域，圆形基盘1进行正向与反向转速交替旋转，转速设定为200～3000r/min，持续时间1～2min进行血液样本提取；在离心力作用下，样本腔体11-1内的血液样本与提取试剂包11-2内的提取液通过波浪形混合通道11-3，进行混合提取；
分离
混合后的血液样本和提取液进入分离腔12，待分离腔12的混合液体收集至所需容积后，转速设定为3000r/min～5000r/min，持续时间1～3min；混合液体在离心力的作用下进行分层，得内层上清液及外层血样基质，静止2～60s，上清液由于虹吸作用可在2～60s时间内填充毛细管路12-1中，外层的血样基质留存在血样沉淀基质留存腔12-2，然后给予离心驱动力，转速3000r/min～5000r/min，离心液体转移时间为5～60s(其他样本转移时间与黏度相关)。上清液进入净化腔13，与分离腔12中沉淀的血样基质分离；
得内层上清液及外层血样基质中，内层上清液是指靠近圆形基盘1的中心方向为内层上清液；外层血样基质是指靠近圆形基盘1的外缘方向为外层血样基质。
净化过滤
分离后的上清液在净化腔13内借助正向与反向转速交替旋转离心力驱动，由预置在净化腔13中的净化剂颗粒作用下进行净化；转速设定为200～3000r/min，持续时间30～90s进行样本净化；然后在转速为3000r/min～5000r/min离心力驱动下液体与净化剂颗粒进行分层，离心时间1～3min，净化剂基质留在净化剂基质留存腔13-2内。靠近净化腔13外层(即圆形基盘1外缘方向)为净化剂，净化腔13内层(即圆形基盘1中心方向)为净化后液体；
样本收集
静止圆盘，净化后液体由于虹吸作用进入第二毛细管路13-1中，毛细管充满液体时间2～60s，然后给予离心驱动，转速为3000r/min～5000r/min，离心时间5～60s，液体进入带有滤膜的过滤收集腔14，进行二次过滤和样本收集。
在过滤收集腔14的末端可设置用于安装样品收集瓶沉孔。样品收集瓶通过插管与过滤收集腔14的末端连通，对样品进行收集。
圆形基盘1停止转动，可将所收集的样本直接进行仪器检测，其中血液样本为全血、血浆、血清，也可使用本装置进行尿液、唾液等生物样本中药物的前处理分析。所述药物为滥用药物如所列的苯丙胺类药物，也可使用本装置进行复杂基质样本其他种类的药物分析，如农兽药残留、真菌毒素等其他分析检测，也可使用本发明的装置进行前处理分析。
本发明样本腔体11-1体积为200μL～400μL，用于放置提取试剂包11-2的试剂腔体体积为1000μL～1500μL，试剂腔体或者试剂包内包括4～6颗研磨珠；净化腔13放置有20mg～40mg的PSA、10mg C18等填料，腔体体积为1200μL～2000μL，净化腔13腔体出口有过滤网，过滤收集腔14也带有0.22μm的有机滤膜。
如上所述，便可较好地实现本发明，也可对腔体形状、尺寸进行修改实现本发明用途。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种血液样本的QuEChERS前处理方法，其特征在于，基于适用于血液样本预处理的圆盘芯片装置实现；
所述适用于血液样本预处理的圆盘芯片装置包括微流控芯片基体，以及设在微流控芯片基体上的预处理单元，
所述微流控芯片基体为可旋转的圆形基盘（1）；
所述预处理单元的数量至少有两个以上，它们的结构相同，并以圆形基盘（1）的圆心为中心，呈辐射状对称分布在圆形基盘（1）上；
每个预处理单元均包括提取混合腔（11）、分离腔（12）、净化腔（13）、过滤收集腔（14）；
所述提取混合腔（11）、分离腔（12）、净化腔（13）、过滤收集腔（14）由圆形基盘（1）中部区域向边缘区域依次排布；
所述提取混合腔（11）包括样本腔体（11-1）、提取试剂包（11-2）、波浪形混合通道（11-3）；
所述样本腔体（11-1）、提取试剂包（11-2）的出口由流道连通波浪形混合通道（11-3）的入口端；波浪形混合通道（11-3）的出口端连通分离腔（12）；分离腔（12）的出口通过第一毛细管路（12-1）连通净化腔（13），净化腔（13）再通过第二毛细管路（13-1）连通过滤收集腔（14）；
所述第一毛细管路（12-1）具有一个A弯折迂回部，该A弯折迂回部的顶点高出分离腔（12）的B内侧部；所述第二毛细管路（13-1）具有一个C弯折迂回部，该C弯折迂回部的顶点高出净化腔（13）的D内侧部；
即，当处于离心力作用下时，C弯折迂回部的顶点低于净化腔（13）内的液面高度，A弯折迂回部的顶点低于分离腔（12）内的液面高度；具体是指：以圆形基盘（1）的圆心为零点，分离腔（12）的B内侧部至圆心的距离大于A弯折迂回部的顶点至圆心的距离；净化腔（13）的D内侧部至圆心的距离大于C弯折迂回部的顶点至圆心的距离；
所述分离腔（12）两端的外缘各设有一个血样沉淀基质留存腔（12-2）；
所述净化腔（13）的外缘设有一个净化剂基质留存腔（13-2）；
血液样本的QuEChERS前处理包括如下步骤：
步骤一：上样萃取
在样本腔体（11-1）中加入血液样本，将提取试剂包（11-2）固定在圆形基盘（1）的中部区域，圆形基盘（1）进行正向与反向转速交替旋转，转速设定为200~3000r/min，持续时间1~2min进行血液样本提取；在离心力作用下，样本腔体（11-1）内的血液样本与提取试剂包（11-2）内的提取液通过波浪形混合通道（11-3），进行混合提取；
步骤二：分离
混合后的血液样本和提取液进入分离腔（12），待分离腔（12）的混合液体收集至所需容积后，转速设定为3000r/min ~5000r/min，持续时间1~3min min；混合液体在离心力的作用下进行分层，得内层上清液及外层血样基质，静止2~60s，上清液由于虹吸作用可在2~60s时间内填充第一毛细管路（12-1）中，外层的血样基质留存在血样沉淀基质留存腔（12-2）内，然后给予离心驱动力，转速3000r/min ~5000r/min，离心液体转移时间为5~60s；上清液进入净化腔（13），与分离腔（12）中沉淀的血样基质分离；
所述得内层上清液及外层血样基质中，内层上清液是指靠近圆形基盘（1）的中心方向为内层上清液；外层血样基质是指靠近圆形基盘（1）的外缘方向为外层血样基质；
步骤三：净化过滤
分离后的上清液在净化腔（13）内借助正向与反向转速交替旋转离心力驱动，由预置在净化腔（13）中的净化剂颗粒作用下进行净化；转速设定为200~3000r/min，持续时间30~90s进行样本净化；然后在转速为3000r/min ~5000r/min离心力驱动下液体与净化剂颗粒进行分层，离心时间1~3min，净化剂基质留在净化剂基质留存腔（13-2）内；靠近净化腔（13）外层为净化剂，净化腔（13）内层为净化后液体；
步骤四：样本收集
静止圆盘，净化后液体由于虹吸作用进入第二毛细管路（13-1）中，第二毛细管路（13-1）充满液体时间2~60s，然后给予离心驱动，转速为3000r/min ~5000r/min，离心时间5~60s, 液体进入带有滤膜的过滤收集腔（14），进行二次过滤和样本收集；
圆形基盘（1）停止转动，可将所收集的样本直接进行仪器检测。
2.根据权利要求1所述血液样本的QuEChERS前处理方法，其特征在于：所述分离腔（12）和净化腔（13）均呈长条弧形结构，其中分离腔（12）的容积大于净化腔（13）的容积。
3.根据权利要求2所述血液样本的QuEChERS前处理方法，其特征在于：所述过滤收集腔（14）为条形弧腔体，其容积小于净化腔（13）的容积。
4.根据权利要求3所述血液样本的QuEChERS前处理方法，其特征在于：所述分离腔（12）、净化腔（13）、过滤收集腔（14）分别设置有排气孔道（15）。
5.根据权利要求1所述血液样本的QuEChERS前处理方法，其特征在于：所述第一毛细管路（12-1）和第二毛细管路（13-1）管径为100-300μm。
6.根据权利要求1所述血液样本的QuEChERS前处理方法，其特征在于：在所述过滤收集腔（14）的末端，设有用于安装样品收集瓶的沉孔，样品收集瓶通过插管与过滤收集腔（14）的末端连通。
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Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4035156A (en) * | 1977-01-21 | 1977-07-12 | The United States Of America As Represented By The United States Energy Research And Development Administration | Filter type rotor for multistation photometer |
| JP2011021954A (ja) * | 2009-07-15 | 2011-02-03 | Panasonic Corp | 分析用デバイスと分析方法 |
| CN103055979A (zh) * | 2012-12-31 | 2013-04-24 | 苏州汶颢芯片科技有限公司 | 一种检测水体中多环芳烃的离心式微流控芯片及其制备方法 |
| CN103071552A (zh) * | 2012-12-31 | 2013-05-01 | 苏州汶颢芯片科技有限公司 | 一种检测水体中酚类化合物的离心式微流控芯片及其制备方法 |
| CN103464230A (zh) * | 2013-09-25 | 2013-12-25 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 离心式全血分析微流控芯片、制备方法及其应用方法 |
| CN205308354U (zh) * | 2015-12-11 | 2016-06-15 | 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 | 用于内毒素检测的微流控芯片 |
| CN106179546A (zh) * | 2016-07-19 | 2016-12-07 | 大连理工大学 | 一种具有特异构型微通道的poct芯片 |
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|---|---|---|---|---|
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Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4035156A (en) * | 1977-01-21 | 1977-07-12 | The United States Of America As Represented By The United States Energy Research And Development Administration | Filter type rotor for multistation photometer |
| JP2011021954A (ja) * | 2009-07-15 | 2011-02-03 | Panasonic Corp | 分析用デバイスと分析方法 |
| CN103055979A (zh) * | 2012-12-31 | 2013-04-24 | 苏州汶颢芯片科技有限公司 | 一种检测水体中多环芳烃的离心式微流控芯片及其制备方法 |
| CN103071552A (zh) * | 2012-12-31 | 2013-05-01 | 苏州汶颢芯片科技有限公司 | 一种检测水体中酚类化合物的离心式微流控芯片及其制备方法 |
| CN103464230A (zh) * | 2013-09-25 | 2013-12-25 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 离心式全血分析微流控芯片、制备方法及其应用方法 |
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