EP4132631A1 - Einrichtung zum herstellen von mikro-arrays sowie verfahren zum herstellen eines mikro-arrays - Google Patents

Einrichtung zum herstellen von mikro-arrays sowie verfahren zum herstellen eines mikro-arrays

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EP4132631A1
EP4132631A1 EP21714869.1A EP21714869A EP4132631A1 EP 4132631 A1 EP4132631 A1 EP 4132631A1 EP 21714869 A EP21714869 A EP 21714869A EP 4132631 A1 EP4132631 A1 EP 4132631A1
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EP
European Patent Office
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cavities
micro
cover element
producing
die
Prior art date
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Application number
EP21714869.1A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Henke
Jörg Bender
Hagen Trommer
Sebastian SCHERR
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LTS Lohmann Therapie Systeme AG
Original Assignee
LTS Lohmann Therapie Systeme AG
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Filing date
Publication date
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    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/756—Microarticles, nanoarticles

Definitions

  • the invention relates to a device for producing micro-arrays and a method for producing a micro-array.
  • Micro-arrays have a multiplicity of microneedles which are usually arranged on a carrier element, such as a patch, a plaster or the like, or are connected to a carrier element. Such micro-arrays have a large number of microneedles.
  • the length of the needles is chosen so that when the microneedles penetrate the patient's skin, they only penetrate the skin to such an extent that nerves or blood vessels are not touched by the needle tips as far as possible.
  • the microneedles have an active ingredient or a drug.
  • the corresponding active ingredient can be applied to a surface or outside of the needle.
  • the needle itself can also have a corresponding active ingredient, the needle material then dissolving in the patient's skin. This is how the active ingredient is applied.
  • a first, active substance-containing liquid is first dosed into the cavity of the die. If necessary, after a first drying step, a further active substance-free liquid is metered in. If necessary, more than two layers can also be provided.
  • a disadvantage when producing a micro-array from several layers is that when the liquid containing the active ingredient is dosed, it often not only gets into the tips of the cavities, but also on the top of the die and on the upper edges inner walls of the cavities is arranged. The active ingredient located here is not released to the patient.
  • the object of the invention is to create a device for the production of micro-arrays, with which it is ensured that the active substance-containing liquid is essentially only arranged in the cavity tips.
  • a further object of the invention is to create a corresponding method for producing a micro-array.
  • the object is achieved by a device for producing micro-arrays with the features of claim 1, as well as by a method for producing a micro-array with the features of claim 11.
  • the device according to the invention for producing microarrays has a die with a large number of cavities. Furthermore, a cover element is provided that covers the areas between the cavities. This makes it possible, particularly in the case of a multilayer micro-array, to first place the cover element on the top of the die so that the areas between the cavities are at least partially covered. In the next step the metering of the active ingredient-containing material, in particular the corresponding liquid, takes place. The parts of the liquid that do not go into the cavities but on the cover element can be removed in a simple manner by removing the cover element from the die. In the next step, the second active substance-free liquid can then be dosed. The corresponding carrier layer or the corresponding carrier element can then be formed with the water.
  • the first, active ingredient-containing liquid is added in such an amount that the cavities are only partially filled. This creates needle tips with an active ingredient.
  • the upper part of the individual needles is then filled with an active substance-free material.
  • a cover layer is applied to the top of the die, which forms the carrier element.
  • the die preferably has an upper side on which the opening of the cavities are formed.
  • the cavities are in particular formed in the shape of a pyramid and have a square cross section.
  • the cavities can also be designed as a cone with a round cross section.
  • the cover element is designed in such a way that it rests on the upper side of the die, in particular when dispensing active substance-containing liquid.
  • the cover element is designed according to a template or film with openings, so that essentially only the areas between the cavities are covered by the cover element.
  • the cover element is preferably placed only on the top of the die and can thus be removed in a simple manner in order to then dose an active substance-free liquid in a subsequent step. With the removal of the cover element, the active substance-containing liquid that is not arranged in the cavity tips is also removed.
  • the cover element is from a film or a template. It is particularly preferred that the cover element has lugs which protrude into the cavities.
  • the lugs are designed in such a way that they protrude into the cavities in an upper region and rest against the inner walls of the cavities. As a result, when removing the cover element, it is possible to remove the active substance-containing liquid also in the upper region of the cavities.
  • the upper area of the cavities is that area which points in the direction of the top of the die.
  • At least individual approaches are designed in such a way that they are circumferential in the shape of a collar. At least some of the approaches thus protrude into a cavity as a surrounding collar. All approaches are preferably designed in this way. It is particularly preferred that at least some of the attachments are designed in such a way that they completely cover this area in the upper area of the corresponding cavity.
  • the device according to the invention makes it possible to significantly improve the quality of microarrays, since the active substance-containing liquid is essentially only present in the area of the tips of the micro-needle.
  • the invention also relates to a method for producing a microarray, it being particularly preferred that this be done by means of the device according to the invention described above.
  • a cover element is arranged on a die, in particular on an upper side of the die.
  • the cover element is designed in such a way that it covers areas located between the cavities of the die.
  • the cover element can preferably be designed as described above and in particular have shoulders protruding into the cavities.
  • a liquid containing the active substance is metered into the cavities. In this case, liquid also reaches the cover element. in the The next step is then to remove the cover element. If necessary, a drying step can be carried out before the cover element is removed, in which the active substance-containing liquid hardens at least partially through evaporation of solvent.
  • an active substance-free liquid is metered both into the cavities and onto the top of the die. In this way, a carrier layer or a carrier element of the microarray is formed.
  • the individual steps take place in the sequence described above.
  • one or more intermediate layers can also be dosed, which serve to stabilize the microarray and / or contain another active ingredient.
  • FIGS. 1 to 4 show a device according to the invention for producing microarrays in different states.
  • FIG. 1 shows a schematic cross section of a die 10 with a large number of cavities 12.
  • the cavities extend from an upper side 14 of the die, so that the individual cavities 12 have openings 16 in the area of the upper side.
  • a cover element 18 (FIG. 2) is placed on top of the die 10.
  • the cover element 18 is designed in such a way that it covers the areas of the upper side 14 that are formed between the cavities 12.
  • the cover element 18 has extensions 20. These protrude into the cavities 12 and cover the inner walls 22 of the cavities in an upper region of the cavities, that is to say pointing in the direction of the upper side 14 of the die 10.
  • the active substance-containing liquid is metered.
  • the corresponding liquid is arranged in the tips 24. Since dosing only into the cavities 12, in particular due to the small size of the cavities, is not possible, some of the liquid containing the active substance is arranged on the cover element 18. These are drop-like areas 26 of the active ingredient-containing liquid.
  • the active substance-containing liquid which is located on the cover element is also removed.
  • a liquid can then be added which does not contain any active ingredient. On the one hand, this fills the upper regions 28 of the cavities and, on the other hand, forms a continuous cover layer 30. After the material has hardened, the micro-array can be removed from the mold 10.

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Abstract

Eine Einrichtung zum Herstellen von Mirko-Arrays weist eine Matrize (10) auf. In der Matrize (10) sind eine Vielzahl von Kavitäten (12) ausgebildet. Ferner ist ein Abdeckelement (18) vorgesehen, um Bereiche zwischen den Kavitäten abzudecken. Hierdurch ist es möglich beim Dosieren einer wirkstoffenthaltenden Flüssigkeit diese von den zwischen den Kavitäten (12) ausgebildeten Bereichen zu entfernen. Dies erfolgt in dem das Abdeckelement (18) wieder entfernt wird. Anschließend kann eine wirkstofffreie Flüssigkeit dosiert werden, mit der sodann ein verbleibender Teil der Kavitäten gefüllt und eine Trägerschicht (30) an der Oberseite (14) der Matrize (10) ausgebildet wird.

Description

Einrichtunq zum Herstellen von Mikro-Arravs sowie Verfahren zum
Herstellen eines Mikro-Arravs
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Herstellen von Mikro-Arrays sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Mikro-Arrays.
Mikro-Arrays weisen eine Vielzahl von Mikronadeln auf, die üblicherweise an ei nem Trägerelement, wie einem Patch, einem Pflaster oder dergleichen angeord net, bzw. mit einem Trägerelement verbunden sind. Derartige Mikro-Arrays wei sen eine hohe Anzahl von Mikronadeln auf. Die Länge der Nadeln ist hierbei derart gewählt, dass beim Eindringen der Mikronadeln in die Haut eines Patien ten diese nur soweit in die Haut eindringen, dass Nerven oder Blutgefäße mög lichst nicht von den Nadelspitzen berührt werden. Die Mikronadeln weisen einen Wirkstoff, bzw. ein Medikament auf. Hierbei kann der entsprechende Wirkstoff an einer Oberfläche bzw. Außenseite der Nadel aufgebracht sein. Ebenso kann die Nadel selbst einen entsprechenden Wirkstoff aufweisen, wobei sich das Na delmaterial sodann in der Patientenhaut auflöst. Hierdurch erfolgt die Applika tion des Wirkstoffs.
Zur Herstellung von Mikro-Arrays ist die Verwendung von Matrizen, beispiels weise aus Silikon bekannt. Diese weisen eine Vielzahl von Kavitäten auf, die die Mikronadeln ausbilden. Eine mit dem entsprechenden Wirkstoff versehene Flüs sigkeit bzw. Masse wird derart auf die Matrize dosiert, dass die Kavitäten mit der entsprechenden Flüssigkeit zumindest teilweise gefüllt sind. Hierbei ist es möglich eine so große Menge an Wirkstoff enthaltene Flüssigkeit auf die Matrize zu dosieren, dass auf der Oberseite der Matrize eine Trägerschicht bzw. ein Trä- gerelement entsteht, das die einzelnen Nadeln miteinander verbindet. Da hier bei das gesamte Mikro-Array aus einem wirkstoffaufweisenden Material herge stellt ist und diese Materialien teuer sind, ist es ferner bekannt, Mikro-Arrays aus mehreren Schichten herzustellen. Hierbei wird zunächst eine erste, wirk stoffenthaltende Flüssigkeit in die Kavitäten der Matrize dosiert. Gegebenenfalls nach einem ersten Trocknungsschritt erfolgt ein Dosieren einer weiteren wirk stofffreien Flüssigkeit. Gegebenenfalls können auch mehr als zwei Schichten vorgesehen sein. Ein Nachteil besteht beim Herstellen eines Mikro-Arrays aus mehreren Schichten darin, dass beim Dosieren der den Wirkstoff enthaltenen Flüssigkeit diese häufig nicht nur in die Spitzen der Kavitäten gelangt, sondern auch auf der Oberseite der Matrize sowie an den oberen Rändern, bzw. den oberen inneren Wänden der Kavitäten angeordnet ist. Der sich hier befindende Wirkstoff wird nicht an den Patienten abgegeben.
Aufgabe der Erfindung ist es eine Einrichtung zur Herstellung von Mikro-Arrays zu schaffen, mit der sichergestellt ist, dass wirkstoffaufweisende Flüssigkeit im Wesentlichen nur in den Kavitätenspitzen angeordnet ist. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung ein entsprechendes Verfahren zum Herstellen eines Mikro-Arrays zu schaffen.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Einrichtung zur Herstellung von Mikro-Arrays mit den Merkmalen des Anspruchs 1, sowie durch ein Verfahren zum Herstellen eines Mikro-Arrays mit den Merkmalen des Anspruchs 11.
Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Herstellung von Mirko-Arrays weist eine Matrize mit einer Vielzahl von Kavitäten auf. Ferner ist ein Abdeckelement vor gesehen, dass die Bereiche zwischen den Kavitäten abdeckt. Hierdurch ist es insbesondere bei einem mehrschichtigen Mirko-Array möglich, zunächst auf die Oberseite der Matrize das Abdeckelement aufzulegen, sodass die Bereiche zwi schen den Kavitäten zumindest teilweise abgedeckt sind. Im nächsten Schritt erfolgt das Dosieren des wirkstoffenthaltenden Materials, insbesondere der ent sprechenden Flüssigkeit. Die Teile der Flüssigkeit, die nicht in die Kavitäten ge langen, sondern auf dem Abdeckelement, können auf einfache Weise durch Ent fernen des Abdeckelements von der Matrize entfernt werden. Im nächsten Schritt kann sodann die zweite wirkstofffreie Flüssigkeit dosiert werden. Mit die ser kann sodann die entsprechende Trägerschicht, bzw. das entsprechende Trä gerelement ausgebildet werden. Die erste, wirkstoffenthaltende Flüssigkeit wird hierbei in einer Menge zudosiert, dass die Kavitäten nur teilweise gefüllt sind. Hierdurch entstehen Nadelspitzen mit Wirkstoff. Der obere Teil der einzelnen Nadeln ist sodann mit einem wirkstofffreien Material befüllt. Zusätzlich wird eine Deckschicht auf die Oberseite der Matrize aufgebracht, die das Trägerelement ausbildet.
Vorzugsweise weist die Matrize eine Oberseite auf, an der die Öffnung der Ka vitäten ausgebildet sind. Die Kavitäten sind insbesondere pyramidenförmig aus gebildet und weisen einen quadratischen Querschnitt auf. Auch können die Ka vitäten als Kegel mit einem runden Querschnitt ausgebildet sein. Das Abde ckelement ist derart ausgebildet, dass es insbesondere beim Dosieren von wirk stoffenthaltender Flüssigkeit auf der Oberseite der Matrize aufliegt. Hierbei ist das Abdeckelement entsprechend einer Schablone oder Folie mit Öffnungen ausgebildet, sodass durch das Abdeckelement im Wesentlichen nur die Bereiche zwischen den Kavitäten abgedeckt werden.
Das Abdeckelement ist vorzugsweise nur auf die Oberseite der Matrize aufgelegt und kann somit auf einfache Weise entfernt werden, um sodann in einem an schließenden Schritt eine wirkstofffreie Flüssigkeit zu dosieren. Mit dem Entfer nen des Abdeckelements wird auch wirkstoffenthaltende Flüssigkeit entfernt, die nicht in den Kavitätenspitzen angeordnet ist.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung handelt es sich bei dem Ab deckelement um eine Folie oder eine Schablone. Besonders bevorzugt ist es, dass das Abdeckelement Ansätze aufweist, die in die Kavitäten ragen. Insbe sondere sind die Ansätze derart ausgebildet, dass sie in einem oberen Bereich in die Kavitäten ragen und an den Innenwänden der Kavitäten anliegen. Hier durch ist es möglich beim Entfernen des Abdeckelements wirkstoffenthaltende Flüssigkeit auch in dem oberen Bereich der Kavitäten zu entfernen. Der obere Bereich der Kavitäten ist hierbei derjenige Bereich, der in Richtung der Oberseite der Matrize weist.
Insbesondere sind zumindest einzelne Ansätze derart ausgebildet, dass sie kra genförmig umlaufend sind. Zumindest einzelne der Ansätze ragen somit als um laufender Kragen in jeweils eine Kavität. Vorzugsweise sind alle Ansätze derart ausgebildet. Besonders bevorzugt ist es, dass zumindest einzelne der Ansätze derart ausgebildet sind, dass diese im oberen Bereich der entsprechenden Ka vität diesen Bereich vollständig abdecken.
Durch die erfindungsgemäße Einrichtung ist es möglich, die Qualität von Mikro- Arrays deutlich zu verbessern, da die wirkstoffenthaltende Flüssigkeit im We sentlichen nur im Bereich der Spitzen der Mikro-Nadel vorhanden ist.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Mikro-Arrays, wobei es besonders bevorzugt ist, dass dies mittels der vorstehend beschriebe nen erfindungsgemäßen Einrichtung erfolgt. In einem ersten Schritt des erfin dungsgemäßen Verfahrens wird ein Abdeckelement auf einer Matrize, insbeson dere auf einer Oberseite der Matrize angeordnet. Das Abdeckelement ist hierbei derart ausgebildet, dass es zwischen den Kavitäten der Matrize befindliche Be reiche abdeckt. Vorzugsweise kann das Abdeckelement, wie vorstehend be schrieben, ausgebildet sein und insbesondere in die Kavitäten ragende Ansätze aufweisen.
Im nächsten Schritt erfolgt das Dosieren einer wirkstoffenthaltenden Flüssigkeit in die Kavitäten. Hierbei gelangt Flüssigkeit auch auf das Abdeckelement. Im nächsten Schritt erfolgt sodann ein Entfernen des Abdeckelements. Gegebenen falls kann vor dem Entfernen des Abdeckelements ein Trockenschritt erfolgen, in dem die wirkstoffenthaltende Flüssigkeit zumindest teilweise durch Verduns tung von Lösungsmittel aushärtet.
Nach dem Entfernen des Abdeckelements erfolgt ein Dosieren einer wirk stofffreien Flüssigkeit sowohl in die Kavitäten als auch auf die Oberseite der Matrize. Hierdurch wird eine Trägerschicht, bzw. ein Trägerelement des Mirko- Arrays ausgebildet.
In besonders bevorzugter Ausführungsform erfolgen die einzelnen Schritte in der vorstehend beschriebenen Reihenfolge.
Gegebenenfalls können auch noch ein oder mehrere Zwischenschichten dosiert werden, die zur Stabilisierung des Mikro-Arrays dienen und/oder einen anderen Wirkstoff enthalten.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform un ter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Figuren 1 bis 4 eine erfindungsgemäße Einrichtung zum Herstellen von Mikro- Arrays in unterschiedlichen Zuständen.
Figur 1 zeigt einen schematischen Querschnitt einer Matrize 10 mit einer Viel zahl von Kavitäten 12. Die Kavitäten erstrecken sich ausgehend von einer Ober seite 14 der Matrize, sodass die einzelnen Kavitäten 12 im Bereich der Oberseite Öffnungen 16 aufweisen. Vor dem Dosieren einer wirkstoffenthaltenden Flüssigkeit wird ein Abdeckele ment 18 (Figur 2) auf die Oberseite der Matrize 10 aufgelegt. Das Abdeckele ment 18 ist hierbei derart ausgebildet, dass es die Bereiche der Oberseite 14, die zwischen den Kavitäten 12 ausgebildet sind, abdeckt. Ferner weist das Ab deckelement 18 Ansätze 20 auf. Diese ragen in die Kavitäten 12 und decken in einem oberen, d.h. in Richtung der Oberseite 14 der Matrize 10 weisenden Be reiche der Kavitäten die Innenwände 22 der Kavitäten ab.
Im nächsten Schritt (Figur 3) erfolgt ein Dosieren der wirkstoffenthaltenden Flüssigkeit. Die entsprechende Flüssigkeit ist in den Spitzen 24 angeordnet. Da ein Dosieren ausschließlich in die Kavitäten 12, insbesondere aufgrund der ge ringen Größe der Kavitäten nicht möglich ist, ist ein Teil der wirkstoffenthalten den Flüssigkeit auf dem Abdeckelement 18 angeordnet. Hierbei handelt es sich um tropfenähnliche Bereiche 26 der wirkstoffenthaltenden Flüssigkeit.
Durch entfernen des Abdeckelements 18 wird auch die wirkstoffenthaltende Flüssigkeit entfernt, die sich auf dem Abdeckelement befindet. In einem nächs ten Schritt kann sodann eine Flüssigkeit zudosiert werden, die keinen Wirkstoff enthält. Diese füllt einerseits die oberen Bereiche 28 der Kavitäten und bildet andererseits eine durchgehende Deckschicht 30 aus. Nach dem Aushärten des Materials kann das Mikro-Array aus der Matrize 10 entformt werden.

Claims

Ansoriiche
1. Einrichtung zum Herstellen von Mirko-Arrays, mit einer eine Vielzahl von Kavitäten (12) aufweisenden Matrize (10) und einem Bereich zwischen den Kavitäten (12) abdeckenden Abdeckele ment (18).
2. Einrichtung zum Herstellen von Mikro-Arrays nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize (10) eine Oberseite (14) aufweist, an der die Öffnungen (16) der Kavitäten (12) ausgebildet sind.
3. Einrichtung zum Herstellen von Mikro-Arrays nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckelement (18) insbesondere beim Do sieren von wirkstoffenthaltender Flüssigkeit auf der Oberseite (14) der Matrize (10) aufliegt.
4. Einrichtung zum Herstellen von Mikro-Arrays nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckelement (18) insbesondere zum Dosieren einer wirkstofffreien Flüssigkeit entfernbar ist.
5. Einrichtung zum Herstellen von Mikro-Arrays nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckelement als Folie ausgebildet ist.
6. Einrichtung zum Herstellen von Mirko-Arrays nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckelement (18) als Schablone ausgebildet ist.
7. Einrichtung zum Herstellen von Mikro-Arrays nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckelement (18) Ansätze (20) aufweist, die in die Kavitäten (12) ragen.
8. Einrichtung zum Herstellen von Mikro-Arrays nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansätze (20) in einem oberen Bereich der Ka vitäten (12) an Innenwänden (22) der Kavitäten (12) anliegen.
9. Einrichtung zum Herstellen von Mikro-Arrays nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansätze (20) kragenförmig umlaufend ausgebildet sind.
10. Einrichtung zum Herstellen von Mikro-Arrays nach Anspruch 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Bereich der Kavitäten (12) von Ansätzen (20) vollständig bedeckt ist.
11. Verfahren zum Herstellen eines Mikro-Arrays, insbesondere mittels einer Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, mit den Schritten:
Anordnen eines Abdeckelements (18) auf einer Matrize (10), insbeson dere derart, dass Bereiche zwischen den Kavitäten (12) der Matrize (10) abgedeckt sind,
Dosieren einer wirkstoffenthaltenden Flüssigkeit in die Kavitäten (12), Entfernen des Abdeckelements (18) und
Dosieren einer wirkstofffreien Flüssigkeit in die Kavitäten (12) und auf eine Oberseite (14) der Matrize zum Erzeugen einer Trägerschicht (30) des Mikro-Arrays.
12. Verfahren zum Herstellen eines Mikro-Arrays nach Anspruch 11, bei wel chem vor dem Entfernen des Abdeckelements (18) ein Trockenschritt erfolgt.
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