CN111134089B - 犬伪中间葡萄球菌性角膜溃疡模型的建立方法 - Google Patents

犬伪中间葡萄球菌性角膜溃疡模型的建立方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于生物技术领域,具体涉及犬伪中间葡萄球菌性角膜溃疡模型的建立方法;实验犬麻醉后,使用聚维酮碘溶液冲洗角膜和结膜囊,使用乳酸钠林格溶液将残留的聚维酮碘溶液冲洗干净,开睑器开睑,实验犬右侧卧保定,调整显微镜焦距以及犬头部位置,确保眼球完全暴露在视野内;吸取伪中间葡萄球菌菌液,在显微镜观察下注射器针头从瞳孔正中央水平线右侧0.3mm处进针,穿过角膜上皮层,于正中角膜基质层注入菌液,按住进针点拔出注射器,按压片刻;取下开睑器,闭合上下眼睑。该方法实验设备简单,操作方法简便,可成功构建犬伪中间葡萄球菌性角膜溃疡模型,重复性好,不会导致实验犬并发感染和死亡等不理想情况的发生,适用范围广。

Description

犬伪中间葡萄球菌性角膜溃疡模型的建立方法
技术领域
本发明属于生物技术领域,具体涉及犬伪中间葡萄球菌性角膜溃疡模型的建立方法。
背景技术
在Erica L.Tolar和Marilena R.Prado的研究报告中表明,伪中间葡萄球菌是犬结膜囊内常在菌群,也是造成犬角膜溃疡的常见分离病原菌。对中国北京、江苏省等地区犬细菌性角膜炎流行病学研究分析也同样证实,伪中间葡萄球菌是主要病原菌。同时,伪中间葡萄球菌为人畜共患性病原菌,Stegmann R、Elisabeth H.和FerenceWagner J报道在鼻窦炎患者的病灶处分离到伪中间葡萄球菌,具有重要的公共卫生意义。随着中国宠物养殖数量的增加,犬的眼科疾病,尤其是角膜溃疡性疾病的不断增加,建立犬角膜溃疡模型,对于研究犬角膜感染的发病机制,研究防控技术和方法具有重要的作用。由于犬的角膜平均厚度为0.466mm,中央区为0.376mm,而兔的角膜平均厚度为0.638mm,中央区为0.600mm,相比较而言,犬的角膜更薄,故建立犬的细菌性角膜溃疡模型尤为重要。本技术采用犬角膜溃疡中分离率较高的犬伪中间葡萄球菌,特异性选取一体针管式胰岛素注射器作为菌液注入工具,改进注入方法,并通过眼科相应检查,建立犬伪中间葡萄球菌性角膜溃疡模型,给犬角膜溃疡疾病发病机制、治疗和防控的研究提供方法。
发明内容
本发明提供犬伪中间葡萄球菌性角膜溃疡模型的建立方法,该方法实验设备简单,操作方法简便,可成功构建犬伪中间葡萄球菌性角膜溃疡模型,重复性好,不会导致实验犬感染和死亡等不理想情况的发生,适用范围广。
为达到上述目的,本发明提供了如下技术方案:
一种犬伪中间葡萄球菌性角膜溃疡模型的建立方法,其特征在于,包括以下步骤:
实验犬麻醉后,使用聚维酮碘溶液冲洗角膜和结膜囊,使用乳酸钠林格溶液将残留的聚维酮碘溶液冲洗干净,开睑器开睑,实验犬右侧卧保定,调整显微镜焦距以及犬头部位置,确保眼球完全暴露在视野内;使用一体针管式胰岛素注射器吸取伪中间葡萄球菌菌液,在显微镜观察下注射器针头从瞳孔正中央水平线右侧进针,穿过角膜上皮层,于正中角膜基质层注入菌液,按住进针点拔出注射器,按压瞳孔片刻;取下开睑器,闭合上下眼睑。
进一步的,在显微镜观察下注射器针头从瞳孔正中央水平线右侧0.3mm处进针。
进一步的,麻醉方法为:于术前20min皮下注射0.04mg/kg硫酸阿托品,前肢头静脉预置留置针,静脉推注10mg/㎏丙泊酚进行诱导麻醉,后气管插管使用异氟烷进行吸入麻醉;配合使用2%丙美卡因点眼做局部麻醉。
进一步的,所述伪中间葡萄球菌菌液制备方法为:将保存的冻菌液三区划线法接种于5%鲜血平板培养基上,置于37℃培养箱中18-24h,挑取单个菌落加入5mL LB液体培养基摇床内培养。
进一步的,使用LB液体培养基培养后的菌液OD值稀释到0.05~0.1之间,取稀释后的菌液1mL离心5000r/min 10min,弃上清,用无菌PBS洗脱2-3次;洗脱完成后加入1mL PBS溶液振荡混匀。
进一步的,实验动物在术前禁食12h,禁饮4h。
进一步的,吸取菌液的方式为:使用0.5mL一体针管式胰岛素注射器吸取菌液0.01mL。
进一步的,动物麻醉后,剃除睑缘周围5cm范围的被毛,侧卧保定。
进一步的,进针点选在瞳孔正中央水平线右侧0.3mm处,进针方式为注射针头反挑式向左在角膜上皮层穿行0.15mm,达基质层,继续穿行0.15mm达瞳孔正中央位置停止。
进一步的,注射完成后停留1min,使用无菌棉签轻轻按住进针点拔出注射器,按压30s。
一种犬伪中间葡萄球菌性角膜溃疡模型的建立方法,包括以下步骤:
实验动物在术前禁食12h,禁饮4h。
进一步的,麻醉方法为:于术前20min肌肉注射0.04mg/kg硫酸阿托品,前肢头静脉预置留置针,静脉推注10mg/㎏丙泊酚进行诱导麻醉,后气管插管使用异氟烷进行呼吸麻醉;配合使用2%丙美卡因点眼做局部麻醉。
进一步的,动物麻醉后,剃除睑缘周围5cm范围的被毛,侧卧保定。
进一步的,实验犬麻醉后,使用聚维酮碘溶液冲洗角膜和结膜囊,使用乳酸钠林格溶液将残留的聚维酮碘溶液冲洗干净,开睑器开睑,实验犬右侧卧保定,调整显微镜焦距以及犬头部位置,确保眼球完全暴露在视野内;使用一体针管式胰岛素注射器吸取伪中间葡萄球菌菌液,在显微镜观察下,于瞳孔正中央注入菌液,按住进针点拔出注射器,按压瞳孔片刻;取下开睑器,闭合上下眼睑。
进一步的,所述伪中间葡萄球菌菌液制备方法为:将保存的冻菌液三区划线法接种于5%鲜血平板培养基上,置于37℃培养箱中18-24h,挑取单个菌落加入5mL LB液体培养基摇床内培养。
进一步的,使用LB液体培养基培养后的菌液OD值稀释到0.05~0.1之间,取稀释后的菌液1mL离心5000r/min 10min,弃上清,用无菌PBS洗脱2-3次;洗脱完成后加入1mL PBS溶液振荡混匀。
进一步的,吸取菌液的方式为:使用0.5mL一体针管式胰岛素注射器吸取菌液0.01mL。
进一步的,注入菌液的深度为0.03mm。
进一步的,注射完成后停留1min,使用无菌棉签轻轻按住进针点拔出注射器,按压30s。
本发明提供的技术方案实现了以下有益效果:
所需的实验设备简单,操作方法简便,可成功构建犬伪中间葡萄球菌性角膜溃疡模型,重复性好,不会导致实验犬感染和死亡等不理想情况的发生,适用范围广。通过注射器吸取伪中间葡萄球菌菌液并穿过角膜上皮层在角膜基质层注入菌液的方式,不会造成角膜结构的人为损伤,不容易引发并发感染等干扰,符合生物体实际环境暴露途径,更能反映伪中间葡萄球菌性角膜溃疡在生物体的实际发生情况,有利于相关发病机制研究和防控技术和药物的开发;
造模后实验组与对照组的结果表明:第一,由于本技术采用了吸入麻醉和局部表面麻醉技术,犬在整个造模手术过程中未发现疼痛反应,麻醉效果确实,保证注射部位的准确性,并满足动物福利的要求;第二,本专利采用一体针管式胰岛素注射器,注射针头为29G,量程为0.5mL。与传统使用的微量注射器相比,该注射器具有以下优点:①注射针头不可拆卸,液体不会在针头内残留,注射量更加准确,且避免液体在接口处流出;②该注射器与传统微量注射器相比重量轻,体积小,便于显微镜下精微操作;③注射针头仅为29G,直径更小,可减少对角膜的刺入性损伤,且创口更小,避免其他细菌的污染;④该注射器为无菌一次性使用产品,可减少其他病原菌的污染。通过实验观察,造模组成功建立感染模型,对照组很快恢复;第三,进针点选在瞳孔正中央水平线右侧0.3mm处,进针方式为注射针头反挑式向左在角膜上皮层穿行0.15mm,达基质层,继续穿行0.15mm达瞳孔正中央位置停止。采用瞳孔正中央造模,更符合临床角膜溃疡病例,而且便于模型的统一性,以减少更多的影响因素和误差。本专利所采用的造模方式与传统造模方式相比有以下优点:①该方式可形成闭合腔,在最大程度上减少菌液的流出和外来细菌的进入,保证试验的准确性;②犬角膜平均厚度为0.466mm,中央区为0.376mm,而兔的角膜平均厚度为0.638mm,中央区为0.600mm,相比较而言犬的角膜更薄,采用这种方式可以在很大程度上避免造模时注射针头穿透角膜;第四,采用先进的检测手段,证明了模型建立成功的临床指标和实验室指标,均符合角膜感染模型。
在造模期间实验犬一直佩戴伊丽莎白圈,为防止犬造模后抓挠造成二次损伤,通过实验犬每日牵溜、自由饮水和正常饮食,防止了物理刺激及其它化学药物刺激的影响,效果理想,诱导时间短,为动物和人类相关疾病的治疗和防治提供有力的工具。
附图说明
图1为在基质层注入菌液;
图2为菌液注射完成;
图3为犬泪液量变化(注:以“#”表示试验组与对照组在同一时间点相比较差异显著(P<0.05),以“##”表示试验组与对照组在同一时间点相比较差异极显著(P<0.01),以“*”表示与同组前一时间点相比较差异显著(P<0.05),以“**”表示与同组前一时间点相比较差异极显著(P<0.01)。虚线表示正常值参考范围);
图4为细胞抹片染色结果;
图5为结膜囊内细菌分离结果;
图6为试验组和对照组犬眼内压检测结果;
图7为试验组和对照组犬角膜正面观;
图8为试验组和对照组犬角膜分级评分;
图9为试验组和对照组犬角膜裂隙灯检查;
图10为试验组和对照组犬角膜水肿评分;
图11为试验组和对照组犬角膜上皮荧光素钠染色;
图12为试验组和对照组犬荧光素钠染色评分;
图13为犬角膜新生血管检查图片;
图14为对照组和试验组犬角膜病理学检查A为对照组,B为试验组;
图15为试验组和对照组犬角膜炎性因子和基质金属蛋白酶mRNA表达检测结果。
具体实施方式
实施例1
1材料
1.1主要仪器与设备
裂隙灯(SL-120,ZEISS,德国);眼压计(TV0lt,TonoVet,芬兰);手术显微镜(SOM2000D,苏州六六视觉科技股份有限公司)。常规眼科显微手术器械(苏州六六视觉科技股份有限公司)
1.2主要药品和试剂
乳酸钠林格溶液;聚维酮碘溶液;荧光素钠眼科检查试纸、泪液检查滤纸条;丙泊酚;异氟烷;丙美卡因滴眼液。
2方法
2.1实验动物及分组
2.1.1实验动物准备
选取成年健康比格犬,体重在10~15kg,雌雄不限,裂隙灯检查,确保无眼前节病变,泪液量和眼内压检查,都在正常生理范围内。按《实验动物饲养和使用手册》饲养和管理实验动物,给予营养丰富且均衡的食物,自由饮水。实验犬均单笼饲养,每日早晚牵溜两次,及时打扫笼舍,保持清洁卫生。造模前3d佩戴伊丽莎白圈进行适应性饲养。
2.1.2实验动物分组
每只比格犬左眼为试验组,右眼为对照组。
2.2犬伪中间葡萄球菌性角膜溃疡模型的建立
2.2.1菌液制备
将保存的冻菌液三区划线法接种于5%鲜血平板培养基上,置于37℃培养箱中18-24h,挑取单个菌落加入5mL LB液体培养基摇床内培养(37℃;4h;120r/min)。使用LB液体培养基培养后的菌液OD值稀释到0.05~0.1之间,取稀释后的菌液1mL离心(10min 5000r/min),弃上清,用无菌PBS洗脱2-3次。洗脱完成后加入1mL PBS溶液振荡混匀。
2.2.2术前准备
实验动物在术前禁食12h,禁饮4h,于术前20min皮下注射硫酸阿托品(0.04mg/kg),前肢头静脉预置留置针,静脉推注丙泊酚(10mg/㎏)进行诱导麻醉,后气管插管,异氟烷进行吸入麻醉。动物麻醉后,剃除睑缘周围5cm范围的被毛,侧卧保定。用特制沙袋将头部放平,将角膜正中央位置朝上,使用1%聚维酮碘溶液冲洗角膜和结膜囊,2min后使用无菌的乳酸钠林格钠溶液将残留的聚维酮碘溶液冲洗干净,碘伏消毒眼周围皮肤,随后铺上手术创巾。开睑器开睑,0号丝线牵拉上、下眼直肌以固定眼球;配合使用丙美卡因点眼做局部麻醉。
2.2.3造模方法
实验犬右侧卧保定,调整显微镜焦距以及犬头部位置,确保眼球完全暴露在视野内。使用0.5mL一体针管式胰岛素注射器吸取菌液0.01mL,在显微镜观察下,进针点选在瞳孔正中央水平线右侧0.3mm处,进针方式为注射针头反挑式向左在角膜上皮层穿行0.15mm,达基质层,继续穿行0.15mm达瞳孔正中央位置,在角膜基质层注入菌液,深度约为0.03mm,如图1,2。注射完成后停留1min,使用无菌棉签轻轻按住进针点拔出注射器,按压瞳孔30s。取下开睑器,闭合上下眼睑。实验犬左侧卧保定,操作相同,但注射的液体为无菌PBS溶液,作为造模对照组。
2.3造模后护理
为防止犬造模后抓挠造成二次损伤,在造模期间实验犬一直佩戴伊丽莎白圈,每日牵溜两次,自由饮水,早晚各饲喂一次。
2.4临床指标观察
造模后6、12、24、36、48h,观察实验犬角膜水肿、角膜新生血管、眼分泌物等情况,并测量泪液量、眼内压、泪液细胞染色和结膜囊内病原菌,以及对角膜浑浊度,血管新生及荧光素钠染色情况进行评分。于48h后取角膜制作病理切片及相关炎性因子的检测。
2.4.1泪液量检查
实验犬保定,取出泪液检查滤纸条,用无菌镊在开口处将试纸条折成直角,安置在下眼睑中外1/3处结膜囊内,另一侧垂挂在下眼睑外侧。1min后取出,30s后读取数值。
2.4.2泪液采集及细胞抹片
实验犬保定,将下眼睑外翻下拉呈“V”形,用无菌的20μL玻璃毛细管采取泪液。将采集的泪液(约20μL)转移到无菌的离心管内,离心10min(6000r/min),取15μL上清液转移到新的无菌离心管内,-80℃保存备用。
使用细胞刷取眼部分泌物,涂抹于载玻片上,自然晾干后,采用瑞氏吉姆萨染液进行染色,镜检。
2.4.3结膜囊内病原菌检查
实验犬保定,助手撑开上下眼睑,冲洗后,无菌棉签在结膜囊内旋转逆时针绕行一周后,迅速转移到无菌1.5mL离心管内。超净台内无菌操作,样品三区划线接种于5%鲜血琼脂培养基上,37℃,培养18~20h。使用MALDI Biotyper系统进行细菌种类鉴定。
2.4.4眼内压检查
按眼压计说明书检测眼内压。实验犬保定,将眼压计靠近待测眼睛,保持探针与角膜中央垂直,距离为4~8mm,轻按测量键进行检测,连续测量5次后读取数值。
2.4.5裂隙灯检查
眼球充分暴露,进行裂隙灯检查、新生血管检查和荧光素钠染色,并对角膜水肿情况及荧光素钠染色情况进行评分以及角膜疾病进行分级。
参照Hazlett等的方法对角膜疾病进行分级,如表1。
表1犬角膜疾病分级标准
Figure BDA0002388067530000081
对角膜水肿情况进行评分,如表2。
表2犬角膜水肿情况评分标准
Figure BDA0002388067530000082
对角膜上皮荧光苏钠染色情况进行评分,如表3。
表3犬角膜上皮荧光素钠染色评分标准
Figure BDA0002388067530000083
2.4.6病理组织学和相关炎性因子检测
造模后48h,通过外科手术采取角膜,进行病理组织学和相关炎性分子IL-1β,IL-6,IL-8,TNF-α和TLR2,以及MMP9和MMP2的检测。
3数据处理与统计分析
应用SPSS 25.0统计软件进行差异性分析,数据以平均数±标准差
Figure BDA0002388067530000091
表示。
4结果
4.1泪液量检测结果
如图3,造模前均在正常值范围内;造模后6h两组泪液量均上升,与0h及两组之间相比均无统计学意义(P>0.05);造模后12h,两组均超出正常值范围上限,试验组与6h相比,差异显著(P<0.05),两组之间相比无统计学意义(P>0.05);造模后24h试验组泪液量上升,但与12h相比无统计学意义(P>0.05),对照组泪液量下降,接近正常值,但与12h相比无统计学意义(P>0.05),两组之间相比无统计学意义(P>0.05);造模后36h,试验组泪液量仍超出正常值,对照组泪液量达正常值范围内,与24h相比均无统计学意义(P>0.05),两组之间相比无统计学意义(P>0.05);造模后48h,试验组与对照组相比具有极显著性差异(P<0.01),与36h相比均无统计学意义(P>0.05)。
4.2细胞学检查结果
如图4,对照组和试验组细胞细胞学检查可见:造模前两组仅可见少量脱落的上皮细胞,未见嗜中性粒细胞和病原菌;造模后6h,12h,24h,36h和48h,试验组细胞学检查,可见革兰氏阳性球菌,并伴有脱落的上皮或者嗜中性粒细胞对照组未见革兰氏阳性球菌,可见部分上皮细胞和少量嗜中性粒细胞。
4.3结膜囊内病原菌检查结果
如图5,试验组结膜囊内分离的细菌经检测为伪中间葡萄球菌,对照组结膜囊未分离到伪中间葡萄球菌。
4.4眼内压检查结果
如图6,造模前,对照组和试验组的眼内压,均在正常值范围内;造模后6h,两组眼内压均无显著变化,与0h相比无统计学意义(P>0.05),两组之间相比无统计学意义(P>0.05);造模后12h,两组眼内压均下降,试验组眼内压与6h相比,差异显著(P<0.05),两组之间相比,差异不显著(P>0.05);造模后24h,两组眼内压均低于正常值,差异不显著(P>0.05);造模后36h,对照组眼内压上升,与24h相比,差异显著(P<0.05),试验组眼内压下降,与24h及对照组相比,均差异不显著(P>0.05);造模后48h,对照组眼压恢复正常,与36h相比,差异显著(P<0.05),试验组眼内压下降,与对照组相比,差异极显著(P<0.01)。
4.5裂隙灯检查结果
4.5.1角膜疾病分级结果
如图7、8,对照组和试验组角膜疾病分级:造模前均为0级处于健康无损伤状态;造模后6h,试验组角膜开始发生病变,与0h和对照组相比均具有显著性差异(P<0.05),对照组未发生肉眼可见病变;造模后12h,试验组和对照组角膜评分均升高,且试验组高于对照组,差异不显著(P<0.05);造模后24h,试验组角膜评分等级迅速升高,与对照组相比,差异极显著(P<0.01),对照组角膜评分也出现升高,与12h相比,差异显著(P<0.05),;造模后36h和48h,试验组角膜评分继续升高,且与对照组相比,差异极显著,对照组角膜评分开始下降,36h评分出现极显著下降,48h角膜评分恢复正常。
4.5.2角膜水肿等级评分结果
如图9、10,对照组和试验组犬角膜在造模后6h均出现水肿,12h时水肿加重,与6h相比,差异显著(P>0.05);24h后,对照组犬角膜水肿下降,48h时恢复正常;而试验组24h,36h和48h,角膜水肿急剧加重,评分不断升高,与对照组相比差异极显著(P<0.01),且试验组在12h,24h和36h,均出现显著升高(P<0.05)
4.5.3荧光素钠染色评分结果
如图11、12,试验组和对照组在造模后6h,荧光素钠着色,并极显著升高(P<0.01),两组之间相比,差异不显著(P>0.05);造模12h,试验组和对照组染色评分最高,且与6h相比,差异极显著性(P<0.01),;造模24h,36h和48h,试验组染色评分与对照组相比,差异极显著(P<0.01),且对照组染色评分迅速下降,至48h,恢复正常。
4.5.4新生血管检查结果
如图13,造模前(0h),试验组和对照组均无新生血管。对照组在造模24h,出现结膜充血,造模48h,结膜充血逐步消退。在整个造模过程中未观察到新生血管生成。试验组在造模6h,出现结膜充血,造模24h,第1和4象限出现新生血管,造模后36h、48h新生血管穿过角巩膜缘继续向前延伸,且在多个象限(1、2、3、4象限)出现。
4.6病理学检查结果
如图14,在造模后48h,对照组角膜组织结构和层次清晰,注射点已经被覆上皮,未见炎性细胞浸润,基质层排列紧密,无水肿,内皮细胞排列紧密;试验组注射点出现大量上皮细胞脱落,基质层疏松,可见大量炎性细胞浸润,内皮细胞排列紧密。
4.7炎性因子和基质金属蛋白酶MMP-2和MMP-9的表达检测结果
如图15,在造模后48h,试验组与对照组相比,IL-1β、IL-6、IL-8、TNF-α、TLR2、MMP-9的表达极显著升高P<0.01);试验组MMP-2也升高,与对照组相比,差异显著(P<0.05)。

Claims (6)

1.一种犬伪中间葡萄球菌性角膜溃疡模型的建立方法,其特征在于,包括以下步骤:
使用LB液体培养基培养后的菌液OD值稀释到0.05~0.1之间,取稀释后的菌液1mL 离心5000 r/min 10min,弃上清,用无菌PBS洗脱2-3次;洗脱完成后加入1 mL PBS溶液振荡混匀,得到伪中间葡萄球菌菌液;实验犬麻醉后,使用聚维酮碘溶液冲洗角膜和结膜囊,使用乳酸钠林格溶液将残留的聚维酮碘溶液冲洗干净,开睑器开睑,实验犬右侧卧保定,调整显微镜焦距以及犬头部位置,确保眼球完全暴露在视野内;使用0.5mL一体针管式胰岛素注射器吸取伪中间葡萄球菌菌液0.01 mL,在显微镜观察下,进针点选在瞳孔正中央水平线右侧0.3 mm处,进针方式为注射针头反挑式向左在角膜上皮层穿行0.15 mm,达基质层,继续穿行0.15 mm达瞳孔正中央位置停止,于正中角膜基质层注入菌液,按住进针点拔出注射器,按压瞳孔片刻;取下开睑器,闭合上下眼睑。
2.根据权利要求1所述的犬伪中间葡萄球菌性角膜溃疡模型的建立方法,其特征在于,麻醉方法为:于术前20 min 皮下注射0.04 mg/kg硫酸阿托品,前肢头静脉预置留置针,静脉推注10 mg/㎏丙泊酚进行诱导麻醉,后气管插管使用异氟烷进行吸入麻醉;配合使用2 %丙美卡因点眼做局部麻醉。
3.根据权利要求1所述的犬伪中间葡萄球菌性角膜溃疡模型的建立方法,其特征在于,所述伪中间葡萄球菌菌液制备方法为:将保存的冻菌液三区划线法接种于5 %鲜血平板培养基上,置于37 ℃培养箱中 18-24 h,挑取单个菌落加入5 mL LB液体培养基摇床内培养。
4.根据权利要求1所述的犬伪中间葡萄球菌性角膜溃疡模型的建立方法,其特征在于,实验动物在术前禁食12 h,禁饮4 h。
5.根据权利要求1所述的犬伪中间葡萄球菌性角膜溃疡模型的建立方法,其特征在于,动物麻醉后,剃除睑缘周围5 cm范围的被毛,侧卧保定。
6.根据权利要求1所述的犬伪中间葡萄球菌性角膜溃疡模型的建立方法,其特征在于,注射完成后停留1 min,使用无菌棉签轻轻按住进针点拔出注射器,按压30 s。
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