DE3603085C1 - Immunological method for detecting antigen-specific antibodies and test kit for carrying out the method - Google Patents
Immunological method for detecting antigen-specific antibodies and test kit for carrying out the methodInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein immunologisches Verfahren zum
Nachweis antigenspezifischer Antikörper in Humanserum unter
Verwendung markierter Antigene und einer mit Rheumafaktor
beschichteten Trägerplatte.
Es sind zahlreiche immunologische Verfahren zum Nachweis
von Antigen-spezifischen Antikörpern in Humanserum bekannt.
Derartigen Nachweisverfahren liegt das gemeinsame Prinzip
zugrunde, daß die Serumprobe mit dem jeweiligen Antigen in
Kontakt gebracht und der gebildete Immunkomplex entweder
anhand markierter Anti-Ig-Antikörper oder durch Markierung
der Antigene nachgewiesen wird, wobei die Anti-Ig-Antikörper
oder die Antigene auf Trägern fixiert sein können.
Die bekannten Verfahren sind jedoch mit einer Reihe von
Nachteilen verbunden.
Diejenigen Verfahren, die, wie beispielsweise das Immunblotting-
oder das indirekte Immunfluoreszenzverfahren, zu
zuverlässigen Ergebnissen führen, sind verhältnismäßig
kompliziert und demgemäß für Reihenuntersuchungen ungeeignet.
Demgegenüber sind die bekannten Enzym-Immuntests
wie der "Enzyme-Linked-Immuno-Sorbent-Assay" (ELISA) einfacher
und schneller durchzuführen, die erhaltenen Ergebnisse
sind jedoch weniger zuverlässig. Insbesondere bei
niedrigen Serumkonzentrationen führt eine unspezifische
Bindung von Antikörpern an die immobilisierten Antigene
oder die Bindung von Antikörpern an Verunreinigungen der
Antigene zu falschen Positivwerten (vgl. Schmitz, H., Dörr,
H. W., Kamper, D. und Voigt, A. J. Clin. Microbiol. 5, 629,
(1977)). Ferner wirkt sich die Anwesenheit von Rheumafaktor
im Serum vielfach störend aus (vgl. Fraser, K. B.,
Shirodaria, P. V. and Stanford, F. Br. Ned. J. 3, 707,
(1971)).
In der EP-PS 00 23 989 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem
zur Vermeidung der oben genannten Nachteile direkt mit
Enzym markierte Antigene in Verbindung mit fixierten
Antikörpern verwendet werden, die spezifisch gegen IgM-,
IgA-, IgG- oder IgE- gerichtet sind. Dieses Verfahren hat
sich zwar insbesondere zum Nachweis von Antikörpern der
Gruppen IgM oder IgA bewährt; zum Nachweis von IgG-Antikörpern
ist es jedoch weniger geeignet, da hier das Verhältnis
von spezifischem zu Gesamt-IgG häufig sehr niedrig ist und
daher nur wenige der spezifischen IgG-Antikörper an die
fixierten Anti-IgG-Antikörper gebunden werden (vgl.
Schmitz, H., von Deimling, U. und Flehmig, B., Gen. Virol.
50, 59 (1980)). Im übrigen ist auch dieses Verfahren für
Reihenuntersuchungen ungeeignet, da es mehrere Inkubationsschritte
erfordert.
Schließlich ist von M. Sacher, P. Emmerich, H. Mohr und
H. Schmitz in Journal of Virological Methods 10, 99-110
(1985) ein Verfahren beschrieben worden, bei dem direkt mit
Enzym markierte Antigene in Gegenwart von trägerfixiertem
Rheumafaktor (RF) in einem Inkubationsschritt mit dem
Testserum in Kontakt gebracht werden. Da Rheumafaktor
bevorzugt Antigen-Antikörper-Komplexe durch spezifische
Erkennung des geänderten Fc-Teils der Antikörper bindet
(vgl. Normansell, D. E., Immunochemistry 8, 593 (1971))
werden im wesentlichen die markierten Immunkomplexe an den
Träger gebunden. Auch dieses Verfahren setzt jedoch hochgereinigte
Antigene voraus, wenn falsche positive Ergebnisse
vermieden werden sollen.
Die Verwendung einer mit Rheumafaktor beschichteten Festphase
zum Nachweis von Immunkomplexen ist ferner aus
der DE-PS 25 22 086 bekannt. Nach der Lehre dieser Veröffentlichung
kann die Festphase sowohl zum Nachweis
zirkulierender Immunkomplexe als auch in Verfahren zur
Bestimmung von Antigenen oder Antikörpern verwendet werden.
Es wird jedoch keinerlei Hinweis darauf gegeben,
wie unspezifische Bindungsreaktionen vermieden werden
können.
Aufgabe der Erfindung ist es demgemäß, ein für Reihenuntersuchungen
geeignetes immunologisches Nachweisverfahren zu
schaffen, das auch bei Verwendung weitgehend ungereinigter
Antigenaufarbeitungen zuverlässige Ergebnisse liefert.
Zur Lösung der Aufgabe wird das Verfahren gemäß Anspruch 1
vorgeschlagen, bei dem man
- a) die Antigene an Tracer koppelt, die aus markierten F(ab)₂-Fragmenten oder markierten monoklonalen Antikörpern bestehen,
- b) die Tracer-gekoppelten Antigene gleichzeitig mit einer Probe des zu untersuchenden Serums und einer mit Rheumafaktor beschichteten Trägerplatte in Kontakt bringt,
- c) die nicht an die Trägerplatte gebundenen Bestandteile der Mischung entfernt und
- d) die Markierung auf der Trägerplatte mit geeigneten Verfahren nachweist.
Die erfindungsgemäße Verwendung von Rheumafaktor in Kombination
mit Tracer-gekoppelten Antigenen ermöglicht es, gleichzeitig
die Bindung nicht-spezifischer Komponenten auszuschließen
und die Bildung des spezifischen Immunkomplexes
sowie dessen selektive Bindung an einen festen Träger in
nur einem einzigen Inkubationsschritt herbeizuführen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist demgemäß insbesondere
zur Durchführung von Reihenuntersuchungen geeignet, und die
Zuverlässigkeit der Ergebnisse ist vergleichbar mit denjenigen
des sehr viel komplizierteren indirekten Immunofluoreszenztests
(vgl. Tabelle 2).
Die erfindungsgemäß verwendeten Tracer sind nach bekannten
Verfahren durch Pepsinspaltung hergestellte F(ab)₂-Fragmente
Antigen-spezifischer Antikörper oder monoklonale,
gegen eine Determinante des verwendeten Antigens gerichtete
Antikörper, die nach bekannten Verfahren mit Markern wie
radioaktiven Isotopen, fluoreszierenden Substanzen oder
Enzymen versehen sind, wobei Enzym-markierte Tracer für
Reihenuntersuchungen besonders geeignet sind. Die Markierung
mit Enzymen wird vorzugsweise nach Wilson und Nakane
("Immunofluorescence and related Techniques", Seiten
215-224, W. Knapp, Amsterdam, Elsevier) vorgenommen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere dann von
Vorteil, wenn Antigene verwendet werden, die sich nur
schwer oder gar nicht von Verunreinigungen wie Zellmaterial
trennen lassen. So können beispielsweise ganze Viren oder
unlösliche und lösliche Fragmente oder Mischungen derselben,
beispielsweise als Rohextrakt verwendet und Antigenverluste
durch besondere Reinigungsschritte demgemäß
vermieden werden.
Es hat sich jedoch erfindungsgemäß gezeigt, daß die
Zuverlässigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens wesentlich
von dem Mengenverhältnis von Tracer zu Antigen während der
Kopplung abhängt. Es variiert abhängig von der Art der
gewählten Reaktionspartner. Das jeweils optimale Mengenverhältnis
kann durch Schachbrett-Titration unter Verwendung
eines positiven und eines negativen Kontrollserums ermittelt
werden, indem man das Verhältnis von positiver zu
negativer Reaktion beim Nachweis der Markierung auf der
Trägerplatte bestimmt.
Der erfindungsgemäß zur Bindung der Immunkomplexe verwendete
Rheumafaktor kann beispielsweise humaner Rheumafaktor
sein, der nach bekannten Verfahren (vgl. M. Sacher,
P. Emmerich, H. Mohr und H. Schmitz, J. Virol. Meth. 10,
99-110 (1985)) aus dem Serum von Patienten mit rheumatoider
Arthritis gewonnen und auf Trägerplatten aufgebracht
wird.
Für den erfindungsgemäßen Immuntest hat es sich als besonders
geeignet erwiesen, den Rheumafaktor auf Mikrotiterplatten
aufzubringen und die beschichteten Platten anschließend
zu gefriertrocknen. Die gefriergetrockneten Platten können
dann vakuumversiegelt in aluminiumbeschichteten Plastikbehältern
bei Raumtemperatur aufbewahrt werden.
Zur Durchführung des Verfahrens werden die Platten entnommen
und mit einer Pufferlösung gewaschen, deren pH-Wert
etwa 7 bis 8 beträgt. Die Testseren werden in verschiedenen
Verdünnungsstufen jeweils in die Löcher der Mikrotiterplatte
eingebracht und nach Hinzufügen der Antigenkomponente
inkubiert. Nach Anlauf der Inkubationszeit werden die
Platten mehrmals gewaschen und die an den Rheumafaktor
gebundene Markierung in den jeweiligen Löchern mit geeigneten
Mitteln nachgewiesen. Wurde Enzym-markierter Tracer
verwendet, so wird nach Abschluß der Inkubation und Waschen
Substrat in die Löcher gegeben und die Enzymreaktion
vorzugsweise spektrophotometrisch gemessen.
Das erfindungsgemäße Verfahren erfordert demgemäß nur einen
Inkubationsschritt und kann mit leicht zugänglichen Materialien
schnell und sicher durchgeführt werden. Es ist
besonders zur Durchführung von Reihenuntersuchungen beispielsweise
zum Nachweis von AIDS geeignet. Demzufolge wird
die Erfindung nachfolgend im einzelnen anhand einer Ausführungsform
beschrieben, bei der Viren des Typs HTLV-III oder
Fragmente derselben als Antigene verwendet und mit Enzym-markierten
markierten F(ab)₂-Fragmenten gekoppelt werden, um HTLV-III-
spezifische Antikörper in Humanserum nachzuweisen.
Die Virusextrakte können aus HTLV-III produzierenden Zellinien
wie Molt 3- oder H9-Zellkulturen (vgl. Popovic, M.,
Sarngadharan, M. G., Read, E. and R. C. Gallo, Science 224,
497 (1984) und Popovic, M., Read-Connole, E. and R. C. Gallo,
Lancet ii, 1472 (1984)) gewonnen werden.
Eine besondere Reinigung der Virusextrakte ist nicht
erforderlich. Es zeigte sich vielmehr, daß der Überstand
HTLV-III-infizierter Molt 3- oder H9-Zellen nach einer
Kultivierungsdauer von 8 Tagen als Antigenquelle verwendet
werden kann. Selbst das nach 3stündiger Zentrifugation bei
200 000 g im Überstand verbliebene lösliche Antigen ist
erfindungsgemäß geeignet.
Für die Kopplung werden HTLV-III-Antigene und der Enzym-markierte
F(ab)₂-Tracer vorzugsweise in Gegenwart eines
Tensids inkubiert, wobei die Verwendung nichtionogener
Tenside bevorzugt ist. Es zeigte sich ferner, daß eine
Hitzeinaktivierung der Viren bei 56°C über einen Zeitraum
von 2 Stunden ohne Beeinträchtigung des Verfahrens möglich
ist.
Hinsichtlich der Zuverlässigkeit der Testergebnisse erwies
sich das erfindungsgemäße einstufige immunologische Nachweisverfahren
als gleichwertig mit dem Immunofluoreszenztest
(siehe Vergleichsbeispiel und Tabelle 2) und einem
handelsüblichen ELISA (Organon, Technika, Boxtel, Niederlande)
überlegen (siehe Vergleichsbeispiel).
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen
erläutert.
Die γ-Globulinfraktion menschlicher Seren wurde durch
(NH₄)₂SO₄-Fällung (Sättigungsgrad 50% und 40%) gewonnen.
Nach Dialyse gegen PBS (Phosphat gepufferte Kochsalzlösung)
wurde die Proteinkonzentration des γ-Globulins auf 8 mg/ml
eingestellt. Zu 0,5 ml γ-Globulin wurden 5 µl Pepsin aus
Schweinemagenmucosa (Sigma, USA), Konzentration 1 mg/ml in
1 M Acetatpuffer, pH 4 gegeben und die Mischung 16 Stunden
lang bei 37°C inkubiert. Nach Neutralisieren mit 2M Tris
wurden die F(ab)₂-Antikörperfragmente mit (NH₄)₂SO₄ gefällt
(Sättigungsgrad 50%). Das Sediment wurde in 0,5 ml PBS
gelöst und 1 mg Protein A Sepharose (Pharmacia, Uppsala,
Schweden), vorgequollen in PBS, hinzugegeben. Die Mischung
wurde 2 Stunden lang bei 40°C inkubiert, über Nacht gegen
PBS dialysiert und die Protein-A-Sepharose anschließend
abzentrifugiert. Der die F(ab)₂-Fragmente enthaltende Überstand
wurde nach dem Verfahren von Wilson und Nakane (siehe
oben) mit Peroxydase markiert. Das markierte Material wurde
in PBS plus 1% BSA ("bovine serum albumin" = Rinderserumalbumin)
bei -20°C tiefgefroren aufbewahrt.
HTLV-III-infizierte Molt 3-Zellen (s. o.), die zu etwa
60% Antigensynthese zeigten (nachgewiesen mit dem
indirekten Immunofluoreszenzverfahren), wurden in frischem
RPMI 1640 Medium (Flow Laboratories, Meckenheim)
unter Zusatz von 20% FCS (fötales Kälberserum) bei
einer Ausgangskonzentration von 3 × 10⁵ Zellen/ml 8 Tage
lang kultiviert. Die Hälfte des Mediums wurde am
3. Tag ersetzt. Der Überstand dieser Zellen wurde als
Antigenquelle verwendet.
Der Überstand gemäß A) wurde 10 Minuten lang bei
3000 g zentrifugiert und der Überstand als Antigenlösung
verwendet.
Der Peroxydase-markierte F(ab)₂-Tracer gemäß Beispiel 1
wurde jeweils im Verhältnis 1 : 200, 1 : 400, 1 : 800 und
1 : 1600 verdünnt. Zu 1 ml Antigenlösung wurden
1 ml Tracer der jeweiligen Verdünnungsstufe und 0,05%
NP40 (Tensid der Fa. Shell, Hamburg) gegeben. Die
Mischungen wurden etwa 5 Tage lang bei 4°C inkubiert
und anschließend erfindungsgemäß als Tracer-gekoppelte
Antigene eingesetzt.
Es wurde ein positives Testserum (Verdünnung 1 : 1000)
und ein negatives Kontrollserum (unverdünnt) verwendet
und nach Ablauf der Enzymreaktion (vgl. Beispiel 4)
jeweils die Absorption bei 495 nm bestimmt.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 wiedergegeben. Sie
zeigen, daß die zuverlässigsten Ergebnisse mit einer
Tracer-Verdünnung von 1 : 800 erhalten wurden.
Seren von Patienten mit rheumatoider Arthritis wurden
unter Verwendung eines Latextests (Rapitex der Behringwerke,
Marburg), auf Rheumafaktor untersucht. Es
wurden nur Seren mit einem Titer höher als 512
verwendet. Die Abwesenheit spezifischer Antikörper
gegen HTLV-III in den RF-Seren wurde mit dem Immunfluoreszenzverfahren
bestätigt. Die IgM-Fraktion wurde
gelchromatographisch mit Sephacryl 300 (Pharmacia
Uppsala, Schweden) isoliert. Die Proteinkonzentration
der isolierten IgM-Fraktionen wurde durch Messung der
OD (optischen Dichte) bei 280 nm bestimmt.
Als Träger dienten Polystyrol-Mikrotiterplatten mit
Rundbodenlöchern. Diese wurden zuvor mit γ-Strahlung
(2 mrad) behandelt, um die Proteinbindungs-Kapazität
zu erhöhen. Die Platten wurden beschichtet, indem man
jedes Loch mit 100 µl der RF-Fraktion gemäß A), mit
PBS verdünnt auf eine Proteinkonzentration von
5 µg/ml, versetzte. Die Platten wurden bei 4°C in
einer Feuchtkammer gelagert und waren nach einer
Adsorptionszeit von 2 Tagen erfindungsgemäß verwendbar.
Sie konnten nach Tiefgefrieren (-20°C) gefriergetrocknet
und versiegelt in aluminiumbeschichteten
Plastikbehältern bei Raumtemperatur gelagert werden.
Die Mikrotiterplatten wurden nach Entnehmen aus der Umhüllung
mit Waschpuffer (0,1 M Tris-HCL, 0,15 M NaCl, pH 7,6,
0,05% Tween 20 (Serva, Heidelberg), gewaschen. Die Serumproben
wurden mit PBS in geometrischer Reihe von 1 : 2 bis
1 : 20 000 verdünnt; es wurden insgesamt 1000 Proben untersucht.
Bei jeder Serumprobe ließ man zwei positive (Verdünnung
1 : 1000) und drei negative (Verdünnung 1 : 2) Serumproben
und zwei PBS-Kontrollen mitlaufen. In jedes Loch der
Mikrotiterplatte wurden 10 µl Serumverdünnung und 50 µl des
Tracer-gekoppelten Antigens gegeben und die Platten 3 Stunden
lang bei Raumtemperatur inkubiert. Anschließend wurden
die Platten dreimal mit Waschpuffer gewaschen und jedes
Loch mit 50 µl Substrat (1 mg o-Phenylendiamin/ml 0,1 M
Phosphatpuffer, pH 6 mit einem Gehalt an 0,01% H₂O₂)
versetzt. Die Reaktion wurde nach 5 Minuten mit 2 M
H₂SO₄ zum Stehen gebracht. Der Test wurde mit einem
Spektrophotometer bei 495 nm abgelesen. Absorptionswerte,
die das arithmetische Mittel der Negativkontrollen plus
Standardabweichungen (x + 3 SD) überschritten, wurden als
positiv gewertet. Als Antikörpertiter wurde die höchste
Serumverdünnung definiert, deren optische Dichte den Grenzwert
noch überschritt.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 wiedergegeben.
Die in Beispiel 4 untersuchten Serumproben wurden zusätzlich
mit dem Immunofluoreszenztest (IF) untersucht.
Zu diesem Zweck wurden Ausstriche von HTLV-III-infizierten
Molt 3-Zellen auf Glasträgern angefertigt, indem man kleine
Tropfen (5 × 10⁶ Zellen/ml) in die Vertiefungen teflonbeschichteter
Objektträger setzte. Durch sofortiges Entfernen
überschüssiger Flüssigkeit bildete sich ein dünner Zellfilm
auf dem Glas. Nach kurzem Trocknen wurden die Zellen
10 Minuten lang in kaltem Aceton fixiert und konnten bei
-70°C für längere Zeit aufbewahrt werden.
Die Seren wurden mit PBS beginnend mit einer Verdünnung von
1 : 20 verdünnt. Die Serumverdünnungen wurden 1 Stunde lang
bei 37°C auf den Objektträgern inkubiert. Anschließend
wurde gewaschen und FITC(Fluorescein)-markiertes Antihuman-Ig-Globulin
(Welcome Laboratories, Beckenham, Kent, U. K.)
30 Minuten lang bei 37°C aufgebracht.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 in Korrelation zu den mit
dem erfindungsgemäßen RF-ELIC-Verfahren erhaltenen Ergebnissen
wiedergegeben. Wie die Tabelle zeigt, stimmen die
Ergebnisse beider Tests weitgehend überein. Nach beiden
Verfahren sind 687 der 1000 untersuchten Seren negativ,
wobei nur jeweils ein Serum mit dem RF-ELIC-Test positiv
und dem IF-Test negativ und umgekehrt war. Beide Seren
waren mit der Immunoblot-Analyse (vgl. Schmitz, H. and
Mueller-Lantsch, Intervirology 13, 154 (1980b) und Towbin,
H., Staehlin, T. and J. Gordon, Proc. Natl. Acad. Sci. USA
76, 4350 (1979) positiv. Zur Durchführung der Immunreaktion
wurden 2 mm Streifen 16 Stunden lang in 1 ml Serum inkubiert.
Nach dem Waschen ließ man ein anti-Human-IgG-
POD-Konjugat (DAKO, Kopenhagen), Verdünnung 1 : 1000, 2 Stunden
lang einwirken. Nach erneutem Waschen wurden die
Streifen mit Chlornaphthol angefärbt.
Zusätzlich wurden sämtliche Seren mit einem handelsüblichen
indirekten ELISA (Organon) untersucht. Hierbei wurde mit
einem der positiven Seren ein falsches negatives Ergebnis
und mit 6 der 686 negativen Seren positive Ergebnisse
erhalten. Die mit dem ELISA erhaltenen Ergebnisse ließen
sich mit der Immunoblot-Analyse nicht bestätigen.
Claims (6)
1. Immunologisches Verfahren zum Nachweis Antigen-spezifischer
Antikörper in Humanserum unter Verwendung
markierter Antigene und einer mit Rheumafaktor beschichteten
Trägerplatte, dadurch gekennzeichnet, daß man
- a) die Antigene an Tracer koppelt, die aus markierten F(ab)₂-Fragmenten oder markierten monoklonalen Antikörpern bestehen,
- b) die Tracer-gekoppelten Antigene gleichzeitig mit einer Probe des zu untersuchenden Serums und einer mit Rheumafaktor beschichteten Trägerplatte in Kontakt bringt,
- c) die nicht an die Trägerplatte gebundenen Bestandteile der Mischung entfernt und
- d) die Markierung auf der Trägerplatte mit geeigneten Verfahren nachweist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
man als Tracer in Stufe a) Enzym-markierte F(ab)₂-Fragmente
oder Enzym-markierte monoklonale Antikörper verwendet.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
man als Antigene Viren vom Typ HTLV III und/oder
Fragmente derselben verwendet.
4. Verwendung eines Testkits enthaltend
- a) Tracer-gekoppelte Antigene, wobei der Tracer aus markierten F(ab)₂-Fragmenten oder markierten monoklonalen Antikörpern besteht,
- b) Trägerplatten beschichtet mit Rheumafaktor und
- c) geeignete Mittel zum Nachweis der Markierung
zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1
bis 3.
5. Verwendung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Tracer aus Enzym-markierten F(ab)₂-Fragmenten
oder Enzym-markierten monoklonalen Antikörpern besteht
und daß das Mittel zum Nachweis der Markierung ein
geeignetes Substrat für die Enzymreaktion ist.
Priority Applications (1)
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DE19863603085 DE3603085C1 (en) | 1986-02-01 | 1986-02-01 | Immunological method for detecting antigen-specific antibodies and test kit for carrying out the method |
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DE19863603085 DE3603085C1 (en) | 1986-02-01 | 1986-02-01 | Immunological method for detecting antigen-specific antibodies and test kit for carrying out the method |
Publications (1)
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DE3603085C1 true DE3603085C1 (en) | 1987-04-23 |
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Family Applications (1)
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DE19863603085 Expired DE3603085C1 (en) | 1986-02-01 | 1986-02-01 | Immunological method for detecting antigen-specific antibodies and test kit for carrying out the method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3603085C1 (de) |
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D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
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