CN211740557U - 一种血管加载装置及血管装载槽 - Google Patents

Abstract

一种血管加载装置，包括液体泵、储液槽、电磁阀、血管装载组件、压力传感器、所述液体泵将储液槽中的液体经由电磁阀泵送至装载于血管装载组件的血管后回流至所述储液槽，所述压力传感器设置于所述血管装载组件的进口和出口以分别测量流入和流出血管的液体的压力；同时还提供了一种血管装载槽，其特征在于，包括：槽体，该槽体为上端开口的俯视截面为矩形立体方槽，其具有底面和四个竖直侧壁，其中两个相对的面积较小的侧壁上设置有两个孔径相同且共轴线的安装孔。

Description

一种血管加载装置及血管装载槽

技术领域

本实用新型属于人体器官测试领域，尤其涉及一种用于血管加载装置及血管装载槽。

背景技术

随着人们生活水平的提高，心脑血管疾病(Cardiovascular Disease，简称CVD)已经成为全世界死亡率最高的疾病之一。通过研究在体血管的力学特性可以阐明CVD的发病机制为其诊断与治疗提供帮助，但目前没有一个较好的方法实现在体测量。为此，希望通过实验装置模拟在体环境，模拟对血管及血管仿体的力学特性的相关加载，进而实现对受载血管及血管仿体的测量。进一步的，这样的加载装置需要具有一定的灵活性、移动性、稳定性，才能将模拟真实条件的受载血管试样或血管仿体连同加载装置一起置于显微镜或其他测试设备环境下进行测量表征。

目前组织工程血管(也称“人工血管”，是血管仿体的一种)及放入支架的血管等研究方兴未艾，如何在体外环境更加真实的模拟人体内的心脏和血液加载条件，从而开展这类相关研究也是目前组织工程血管研究领域面临的难题。

实用新型内容

为了一定程度上至少解决上述技术问题的一部分，本实用新型提出了一种血管加载装置。

一方面，本申请的血管加载装置包括液体泵、储液槽、电磁阀、血管装载组件、压力传感器、所述液体泵将储液槽中的液体经由电磁阀泵送至装载于血管装载组件的血管后回流至所述储液槽，所述压力传感器设置于所述血管装载组件的进口和出口以分别测量流入和流出血管的液体的压力。

可选的，所述血管加载装置配置有主基座，所述液体泵、储液槽、电磁阀均可拆卸地固定设置于所述主基座上，并且所述血管加载装置还配置有可与所述主基座分离的移动基座，所述血管装载组件、压力传感器均可拆卸地固定设置于所述移动基座上。

可选的，还包括用于连接所述液体泵、储液槽、电磁阀、血管装载组件、压力传感器的软管，使得储液槽中的液体先后进入由软管连接的液体泵、电磁阀、血管装载组件之后再回流至储液槽。

可选的，所述软管为透明细质软管。

可选的，所述主基座和/或移动基座底部设置有用于安装固定的固定部。

可选的，所述血管装载组件包括液体槽和两个装载部件，所述装载部件分别对称密封穿过设置于所述液体槽的两个相对的侧壁上，所述装载部件具有流体通道、血管装载部、软管连接端，所述血管装载部用于紧密接合血管两端，使得可以经由所述软管连接端通过所述装载部件的流体通道从所述液体槽外部向浸没在所述液体槽的液体中的血管通入载有激励的液体。

可选的，所述装载部件由圆柱状装载主体、形成于所述装载主体一端的圆柱状的凸台、形成于所述凸台顶端的安装部、套设在所述延伸部外侧的紧固圈以及压合所述紧固圈并紧固至所述凸台的压紧盖帽，使得不同口径的血管可套装于所述安装部外侧并在其圆周外侧被紧固圈和压紧盖帽压合于所述凸台，从而实现通过所述装载部件与血管的密封连通。

另一方面，本申请还披露了一种血管装载槽，包括：

槽体，该槽体为上端开口的俯视截面为矩形立体方槽，其具有底面和四个竖直侧壁，其中两个相对的面积较小的侧壁上设置有两个孔径相同且共轴线的安装孔，

两个可移动的插入并部分固定于所述安装孔中的圆柱状的装夹件，其形成为包括圆柱状主体、沿该主体的一个端面的中心竖直向外延伸的软管接头、沿该主体的另一个端面的中心竖直向外延伸的血管接头，所述圆柱状主体圆周表面具有环状槽，该槽内配置有O形密封圈，以及，贯穿所述装夹件的主体、软管接头、血管接头的流体通道。

可选的，所述血管接头形成为锥状接头，其锥角为0.2至0.6。

可选的，所述血管接头外部套设有锥状的橡胶圈和用于夹紧血管和橡胶圈的夹紧帽，所述夹紧帽通过卡扣、磁吸和/或螺纹等将血管固定套设于所述血管接头。

综合以上，本申请的可能的有益效果包括但不限于：根据与本实用新型的血管加载装置和相关的装载槽可以在更大范围内实现装载并加载不同长度、口径的血管并实现更可靠的装载和加载效果，并且根据本实用新型的加载装置具有更好可移动性和灵活性，可以更好的安装或固定在其他测试设备或装置上，更便于加载后的测试等等。

附图说明

为了更清楚地说明根据本实用新型的实施例和/或现有技术中的相关技术方案，下面将对根据本实用新型的实施例和/或现有技术描述中相关方案所需要使用的附图作简单地说明介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是根据本实用新型的实施例中记载的部分实施例，对于本领域普通技术人员而言，还可以根据这些附图获得其他的附图并想出不超出本实用新型精神的其他可能的实施方式，其中：

图1为根据本实用新型的血管加载装置的俯视图，示出了根据本实用新型的血管加载装置的主要构造；

图2为根据本实用新型的血管加载装置的立体图，示出了根据本实用新型的血管加载装置的主要构造和主要部件的设置及位置关系；

图3示出了根据本实用新型的血管加载装置的血管加载组件的组装立体图；

图4示出了根据本实用新型的血管加载装置的血管加载组件的装载部件的结构图；

图5A和图5B示出了根据本实用新型的血管加载装置的血管加载组件的装载部件的变体实施例；

图6示意性的示出了具有血管三通接头的血管加载装置的连接关系，其中，连接至血管内OCT系统的纤维镜通过所述血管三通接头插入至待测血管中，从而测量加载状态下血管的特性。

具体实施方式

下面结合具体实施例及其附图，对本实用新型所述技术方案进行详细说明。在此记载的实施例为本实用新型的特定的具体实施方式，他们仅用于说明本实用新型的构思，并且这些说明均是解释性和示例性的，不应理解为对本实用新型实施方式及本实用新型保护范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本公开的权利要求书及其说明书所公开的内容采用显而易见的其它替代性技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例做出任何显而易见的替换和修改的技术方案，他们都属于本公开所保护的范围之内。应当理解的是，除非特别予以说明，为了便于理解，以下对本实用新型具体实施方式的描述都是建立在相关设备、装置、部件等处于原始静止的未给予外界控制信号和驱动力的自然状态下描述的。

在本公开的全部内容中，应当理解的是，“血管”泛指人体的真实生理组织、人工仿体血管(也称组织工程血管)或其他的动物血管等类血管体，其含义并不局限于人体的在体血管；如图1所示的根据本实用新型的血管加载装置10类似于一种模拟的人工心脏，通过模拟真实心脏的作业向待测的血管输送载有脉搏波的“血液”，本公开中的血液或液体可以是真实的人体血液、动物血液、血清、人造血液和/或生理盐水等液体及其混合物。

具体而言，如图1和图2所示，根据本实用新型的血管加载装置10包括：液体泵101、储液槽102、电磁阀103、血管装载组件201、第一压力传感器202以及第二压力传感器203，液体泵101将储液槽102中的液体经由电磁阀103输送至装载于血管装载组件201中的血管后回流至储液槽102，第一压力传感器202和第二压力传感器203连接于血管装载组件201 两端的液体进口和出口以分别测量流入和流出血管的液体的压力。

实际上，液体泵101是借助本领域技术人员常用的透明的细质软管(未示出)与储液槽 102相连以将储液槽102中的液体抽出并以一定速度和压力泵送至电磁阀103，电磁阀103 受控以特定的频率开关闭合从而使得所述液体以类似于动脉血的脉冲流形式向外流射而出后经由透明的细质软管流入用于测量血管入口压力的第一压力传感器202之后，再经由用于连接的透明的细质软管流入装载于血管装载组件201中的血管从而对血管实施脉搏波加载，所述液体流经并加载血管后会流出血管装载组件201，然后经由软管流流入用于测量血管出口压力的第二压力传感器203，之后再经由软管流回至储液槽102，如此动态循环，从而实现可循环的闭环持续加载。

本公开中，所述透明的细质软管也称为“软质细管”，其可由细硅橡胶管形成，作为一种医用橡胶管，一般由医用橡胶和含有硫酸钡的硅橡胶两种材料经共挤机挤出，具有较好的医用性，因此，将其作为心血管系统中毛细血管的替代品用于传输血液或液体；采用这种透明的软管的优势在于便于观察或通过光学检测仪器检测那些可能插入所述软管的球囊、支架、显微镜等装置或部件的作业。

血管加载装置10还包括用于控制电磁阀103和/或液体泵101的工控单元(未示出)，所述工控单元包括上位机和/或诸如蓝牙、WiFi、USB等可与外部电子设备进行数据交换的数据接口部件，从而与外部设备连接实现对本实用新型的血管加载装置的作业控制；进一步的，可以以单片机作为上位机，通过工控单元中的蓝牙模块与外部手机连接，并通过手机内安装的应用软件来控制液体泵101和电磁阀103并进一步控制电磁阀103开关的频率；为了模拟人体心脏的供血，电磁阀103的开关频率可以控制在40至180次/分钟，优选的，可以为60 至120次/分钟。

优选的，上述液体泵101可采用蠕动泵、变量泵或定量泵，所述蠕动泵主要由三个部分组成，分别是驱动器、泵头和软管；蠕动泵在工作时，通过控制电机的转动来挤压所述软管，使得液体在软管中以一定的流速流动。蠕动泵就像手指一样，通过挤压软管内的空气，让血液充满管腔；之后再挤压血液/液体使其具有一定的流速。在根据本实用新型的血管加载装置中，液体泵101类似于心血管系统中的左心房，为整个加载装置提供动能，使得血液能够在整个系统中循环，可选用固定量程为30～200ml/min的蠕动泵，优选采用固定量程为 50～180ml/min的蠕动泵；或者，也可选用变量程的蠕动泵、微型液体泵等。鉴于成年人的收缩压一般为90-139mmHg(12-17kPa)，舒张压为60-89mmHg(8-11.9kPa)，因此，根据本实用新型的血管加载装置10的第一压力传感器202优选采用5级精度的量程为0-100kPa 的液压传感器，其输出信号为0V～12V的电压信号，优选输出信号为0V～3.3V的电压信号。

储液槽102主要是使血管加载装置10能够实现液体循环加载，其两端或两侧分别经由软管连接有作为动力装置的液体泵101和作为控制装置之一的电磁阀103等，储液槽102可看作人体心血管系统中的静脉。在心血管系统中，心室供血是通过主动脉瓣与房室瓣的开闭实现周期性的供血。因此，根据本实用新型的血管加载装置10采用电磁阀103来替代性地模拟动脉瓣与房室瓣。当电磁阀103不通电时，电磁阀103的阀门关闭，由于液体泵101一直处于工作状态，储存在软管中的液体压力增大；当电磁阀103接通电源时，电磁阀103的阀门开启，储存在软管中的液体得到释放，形成较高流速的压力流体，流经软管并实现对装载的待测血管的脉搏波加载，为实现对液体泵101供给流量的控制以模拟心血管射血循环过程，可选用KVE电磁阀(KVE21PS24N2N651)。

此外，为了增加根据本实用新型的血管加载装置10的可移动性和可分离性，从而便于将其置于不同的测量装置中或测量镜头/传感器之下，血管加载装置10配置有主基座100，使得液体泵101、储液槽102、电磁阀103均可拆卸地固定设置于主基座100上，并且血管加载装置10还配置有与主基座100可分离的移动基座200；血管装载组件201、第一压力传感器202、第二压力传感器203均可拆卸地固定设置于移动基座200上；主基座100和移动基座200均由相对磁导率较小的铝、铝合金和/或不锈钢材料制成，从而增加所述基座的重量以减少液体泵所产生的振动对血管的影响并且降低所述基座可能对测量信号产生的诸如感应电涡流类干扰，从而便于更精确地通过外部测量设备测量可能设置于血管内的支架、球囊等内置其他可能由金属制成的部件。

如图3所示，根据本实用新型的血管加载装置10的血管装载组件201由装载槽2011和两个装载部件2022A和2022B组成，血管加载装置10的储液槽102和装载槽2011均由诸如聚甲基丙烯酸甲酯等塑料制成，并且储液槽102和装载槽2011的内壁表面可涂覆一层诸如特氟龙之类的疏水材料或亲水材料，优选的，可在所述内壁表面涂覆超亲水材料层或超疏水材料层；进一步的，为了增加所述储液槽102和装载槽2011的稳定性等，其侧壁的厚度应不少于2mm，并且优选不少于10mm。

进一步的，储液槽102和装载槽2011的底部或者侧面设置有磁性吸盘、真空吸盘、夹爪、卡爪、固定翼2001之类的固定部件，以便增加他们的固定可靠性、便捷性及稳定性并便于将血管加载装置10固定于其他测试装置、试验台或载物台上。

另外，如图3所示，为了使根据本实用新型的血管加载装置10具有普遍适用性，使其能够加载不同形式、不同尺寸、不同材质、不同长度的血管或类似物，血管装载组件201可以形成由装载槽2011和两个装载部件2022A和2022B组成，装载组件201形成为上方开口的矩形方槽作为装载槽2011，矩形装载槽2011的两个相对的侧壁贯穿地形成有两个彼此相对的直径大体相同或近似的通孔2023A和2023B，并且，这两个通孔优选是共轴线设置的；进一步的，为了便于装载血管，两个通孔2023A和2023B形成在装载槽2011的面积较小的两个相对侧壁2011A和2011B上。装载部件2022A是通过过盈配合的摩擦力插入并固定于通孔2023A中并调节插入距离的，并且装载部件2022B也是通过过盈配合的摩擦力插入固定到通孔2023B中并调节插入距离的；因此两个侧壁2011A和2011B的厚度应不少于2mm，并且优选不少于10mm；或者如图3所示，可在侧壁2011A和2011B设置用于分别固定卡合装载部件2022A和2022B的延伸部228A和228B，以加强侧壁与装载部件之间的固定并增加装载部件之间距离调节的稳定性和可靠性。

进一步的，如图4所示，装载部件2022A形成为包括圆柱状的主体222A、沿圆柱主体的中轴线贯穿整个装载部件2022A的内部中心通道223A、软管接头224A、血管接头225A、环状密封凹槽226A和套设至环状密封凹槽226A的O形密封圈(未示出)；其中，主体222A 的外径的与通孔2023A的内径形成为过盈配合关系从而使其便于插入并固定在通孔2023A 中，由于两个结构和构造相同的装载部件2022A和2022B的主体222A和222B分别经由通孔2023A和2023B插入装载槽2011的插入长度的不同，使得两个相对的血管接头225A和 225B的距离不同，从而实现的可以装载或装夹固定不同长度的血管。尽管未示出，但作为根据本实用新型的血管加载装置的装载部件2022A和2022B的改进，可以在圆柱主体222A 和/或222B上设置两个或多个平行的环状凹槽226并配置两个或多个相应的O形密封圈，从而增大血管接头225A和225B的之间距离的可调性、稳定性和密封性，并使得当主体222A 和/或222B固定在装载槽2011的侧壁中时，所述密封圈也位于所述装载槽2011的侧壁中从而防止装载槽2011中的液体通过所述装载部件2011与通孔2023之间的装配缝隙向外流出，并且其表面形成有纹理结构并且其表面的表面粗糙度大于Ra0.2mm。优选的，所述血管接头 225A和225B形成为锥状或倒锥状，其锥角为0.2至0.6，其长度为3mm至12mm，并且其表面形成有纹理结构并且其表面的表面粗糙度大于Ra0.2mm。

为了便于将软管固定安装至软管接头224A，圆柱形软管接头224A的圆周外表面形成有环状凸起228A，使得便于将软管紧密地卡紧至软管接头224A的外部圆周壁；类似的，圆柱形软管接头224A的外表面形成有至少一圈环状凸起228A使得便于将血管通过过盈配合紧密地卡合安装至所述血管接头224A。优选的，环状凸起228A的高度为0.1mm至0.3毫米，并且环状凸起228A的高度为0.1mm至0.3毫米；进一步的，可以设置两圈或更多的彼此平行且高度不同的环状凸起228A以适应不同口径的软管，鉴于软管接头224A的外伸长度约为10mm-20mm并且软管的内径为0.5mm-1.5mm，不同环状凸起之间的距离优选为为3mm 至10mm，并且靠近圆柱状的主体222A的凸起的高度至少比靠近软管接头224A端部的环状凸起大0.5mm，优选大1mm。

作为血管加载装置10的装载组件201的装载部件的变体，所述装载部件也可以形成为如图5A和图5B所示的装载部件30，其包括圆柱状的装载主体301、形成于装载主体301外表面的环状凹槽302、套设于凹槽302的O形的密封圈(未示出)、装载主体301的用于装夹血管的插入端上形成有阶梯状的外伸的凸台3011并且该凸台3011的外表面具有螺纹，凸台3011的端面上形成有用于接合血管以辅助固定的阶梯状的外伸的延伸接口3012，延伸接口3012外围套设有环状的锥形的橡胶圈3013，锥形的橡胶圈3013的内壁为圆柱状并且贴合延伸接口3012的外壁并且其外壁形成为圆锥状，橡胶圈3013套设在延伸接口3012外侧后插入血管，由于橡胶圈3013具有一定弹性并且该橡胶圈3013形成为其底端直径为顶端直径 1.2至2倍，因此足以适应插入不同口径的血管，橡胶圈3013的顶端直径为2mm至9mm以适应大部分常见血管的加载，优选为5mm或6mm；并且橡胶圈3013的上部外侧还套设有由塑料类材质制成的压紧盖帽303，其表面形成为具有与橡胶圈3013的外表面配合的固定锥面并且在其靠近开口的底端内表面形成有用于与凸台3011的外螺纹配合的内螺纹；容易想到的是，装载主体301内部沿其中轴线形成有贯穿的通孔，从而将血液经由装载组件201的装载主体301从装载槽2011的外部输入和/或其内部所装载的血管中实现载波液体对血管的加载。优选的，所述橡胶圈的锥角为0.2至0.6，其外表面形成有纹理结构和/或凸起结构并且表面粗糙度大于Ra0.2mm以紧固夹紧血管。

优选的，目前所知的影响血管力学行为的主要物质是弹性蛋白、脂质蛋白纤维和平滑肌。弹性蛋白纤维的杨氏模量较小，约为3-6×10--dyn/cm，抗张强度较低，应力-应变曲线滞后环面积很小，应力松弛也不明显，很接近于完全弹性体。血管的弹性主要由弹性蛋白纤维提供。胶原纤维的弹性模量很高，可达10dyn/cm，抗张强度很高。滞后环和应力松弛现象较弹性蛋白纤维显著。因此，为了更好的固定不同类型及采自不同活体样本的血管并且满足安全性要求，优选采用全氟醚橡胶(FFKM)来制备橡胶圈3013，并且为了避免渗透影响，优选在橡胶圈3013的全部表面涂覆派瑞林涂层，并且在压紧盖帽303的与橡胶圈3013压紧的表面或全部表面涂覆派瑞林涂层，所述派瑞林涂层的厚度可以为0.5μm-2μm。

如图6所示，可以在其中一个装载部件的一端设置血管三通接头501，从而便于将连接至诸如血管内OCT系统的外部装置的导线、光纤、纤维、透镜、球囊等插入血管中以测量血管在脉搏波作用下的性能等，然而，血管三通接头501可能会占用一定空间，并存在影响脉搏波的传播、连接耗时、容易漏液等问题。尽管图中并未示出，但可以在图4所示的装载部件2022A的侧壁表面或主体外壁面设置贯穿延伸通入装载部件2022A的内部中心通道223A的贯穿的斜孔，并且配备用于堵住该斜孔的孔塞，从而便于通过该斜孔向待测血管中插入光纤、透镜、球囊的装置或部件等，从而节省了血管三通接头501所占用的空间，并且也更便于携带和移动，增加了整体装置的可靠性。

本说明书的附图为示意图，辅助说明本实用新型的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。应当理解的是，为了便于清楚地表现出本实用新型实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制，相同的参考标记用于表示附图中相同的部分。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种血管加载装置，其特征在于，包括液体泵、储液槽、电磁阀、血管装载组件、压力传感器、所述液体泵将储液槽中的液体经由电磁阀泵送至装载于血管装载组件的血管后回流至所述储液槽，所述压力传感器设置于所述血管装载组件的进口和出口以分别测量流入和流出血管的液体的压力。

2.如权利要求1所述的血管加载装置，其特征在于，所述血管加载装置配置有主基座，所述液体泵、储液槽、电磁阀均可拆卸地固定设置于所述主基座上，并且所述血管加载装置还配置有可与所述主基座分离的移动基座，所述血管装载组件、压力传感器均可拆卸地固定设置于所述移动基座上。

3.如权利要求1所述的血管加载装置，其特征在于，还包括用于连接所述液体泵、储液槽、电磁阀、血管装载组件、压力传感器的软管，使得储液槽中的液体先后进入由软管连接的液体泵、电磁阀、血管装载组件之后再回流至储液槽。

4.如权利要求3所述的血管加载装置，其特征在于，所述软管为透明细质软管。

5.如权利要求2所述的血管加载装置，其特征在于，所述主基座和/或移动基座底部设置有用于安装固定的固定部。

6.如权利要求1所述的血管加载装置，其特征在于，所述血管装载组件包括液体槽和两个装载部件，所述装载部件分别对称密封穿过设置于所述液体槽的两个相对的侧壁上，所述装载部件具有流体通道、血管装载部、软管连接端，所述血管装载部用于紧密接合血管两端，使得可以经由所述软管连接端通过所述装载部件的流体通道从所述液体槽外部向浸没在所述液体槽的液体中的血管通入载有激励的液体。

7.如权利要求6所述的血管加载装置，其特征在于，所述装载部件由圆柱状装载主体、形成于所述装载主体一端的圆柱状的凸台、形成于所述凸台顶端的安装部、套设在所述装载部件的延伸部外侧的紧固圈以及压合所述紧固圈并紧固至所述凸台的压紧盖帽，使得不同口径的血管可套装于所述安装部外侧并在其圆周外侧被紧固圈和压紧盖帽压合于所述凸台，从而实现通过所述装载部件与血管的密封连通。

8.一种血管装载槽，其特征在于，包括：槽体，该槽体为上端开口的俯视截面为矩形立体方槽，其具有底面和四个竖直侧壁，其中两个相对的面积较小的侧壁上设置有两个孔径相同且共轴线的安装孔，两个可移动的插入并部分固定于所述安装孔中的圆柱状的装夹件，其形成为包括圆柱状主体、沿该主体的一个端面的中心竖直向外延伸的软管接头、沿该主体的另一个端面的中心竖直向外延伸的血管接头，所述圆柱状主体圆周表面具有环状槽，该槽内配置有O形密封圈，以及，贯穿所述装夹件的主体、软管接头、血管接头的流体通道。

9.如权利要求8所述的装载槽，其特征在于，所述血管接头形成为锥状接头，其锥角为0.2至0.6。

10.如权利要求8所述的装载槽，其特征在于，所述血管接头外部套设有锥状的橡胶圈和用于夹紧血管和橡胶圈的夹紧帽，所述夹紧帽通过卡扣、磁吸和/或螺纹等将血管固定套设于所述血管接头。

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