ES2377048T3 - Unidad de cinta diagnóstica y sistema de medición diagnóstica - Google Patents

Unidad de cinta diagnóstica y sistema de medición diagnóstica Download PDF

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Abstract

Unidad de cinta diagnostica, concretamente un casete (10) para la prueba de azucar en sangre, que lleva una cinta de ensayo (12) enrollada o enrollable sobre un carrete, formada por una cinta transportadora (18) sobre la cual hay aplicados una serie de elementos de ensayo (20) que constan de una capa de reactivo analitico (34), una lamina soporte (36) que lleva encima la capa de reactivo (34) y un trozo de cinta adhesiva (28) que une la lamina soporte (36) con la cinta transportadora (18), de manera que la cara anterior (24) de la capa de reactivo (34) , opuesta a la lamina soporte (36), esta prevista para la aplicacion de una muestra de analisis y los elementos de ensayo (20) forman respectivamente con la cinta transportadora transparente (18) un sistema optico multicapa para una medicion reflectofotometrica por la cara posterior de la capa de reactivo (34), caracterizada porque el indice de refraccion y/o la transmision y/o la turbidez del sistema multicapa constituido por la lamina soporte (36), el trozo de cinta adhesiva (28) y la cinta transportadora (18) se ajustan reciprocamente dentro de determinadas tolerancias.

Description

Unidad de cinta diagnostica y sistema de medicion diagnostica
5 La presente invencion se refiere a una unidad de cinta diagnostica, concretamente a casetes para la prueba de azucar en sangre, que llevan una cinta de ensayo enrollada o enrollable sobre un carrete formada por una cinta transportadora sobre la cual hay aplicados una serie de elementos de ensayo consistentes en una capa de reactivo analitico, una lamina soporte que lleva encima la capa de reactivo y un fragmento de cinta adhesiva que une la lamina soporte con la cinta transportadora, de modo que la cara anterior de la capa de reactivo, opuesta a la lamina soporte, esta prevista para la aplicacion de una muestra de analisis. La presente invencion tambien se refiere a un sistema de medicion para el uso de una unidad de cinta de este tipo. Estas unidades de cinta fueron disenadas especialmente para pruebas de azucar en sangre, a fin de mejorar el empleo de los sistemas de tiras reactivas del mercado de modo que resultara mas comodo para el usuario. Asi, para
15 facilitar el manejo, sobre una cinta transportadora enrollable puede disponerse de manera compacta un gran numero de elementos de ensayo que una vez usados se pueden eliminar igualmente mediante la cinta transportadora. Una unidad de cinta de este tipo puede emplearse de manera funcional en forma de un casete desechable montado en un aparato manual, para permitir que el usuario lleve a cabo su propia prueba de forma ampliamente automatica. En las tiras de ensayo convencionales las areas de reactivos quimicos secos estan aplicadas sobre unos soportes relativamente gruesos. Este tipo de sistema monocapa facilita bastante la medicion optica por reflexion. Por tanto no puede confeccionarse con el una cinta con multiples areas de ensayo enrollada en forma de bobina. Partiendo de ahi, la presente invencion tiene por objeto perfeccionar los disenos de cintas conocidos del estado
25 tecnico, p.ej. a traves de la patente WO-A-2004/056269, y proponer una unidad de cinta del tipo descrito al principio, disenada como producto masivo para una medicion fiable, asi como un sistema de medicion de la misma. Para resolver esta tarea se propone la combinacion de caracteristicas aludida en las reivindicaciones independientes de la patente. De las reivindicaciones secundarias se desprenden formas de ejecucion y variantes ventajosas de la presente invencion. La presente invencion parte de la idea de hacer posible una aplicacion de muestra sobre la cara anterior y una medicion por la cara posterior de una cinta de ensayo con areas de prueba espaciadas entre si. Conforme a ello la presente invencion propone que los elementos de ensayo, junto con la cinta transportadora transparente, formen
35 respectivamente un sistema optico multicapa para una medicion reflectofotometrica de la capa reactiva por la cara posterior. La estructura multicapa permite integrar en un rollo de cinta soportes de ensayo prefabricados de espesor relativamente delgado, de forma que con el compuesto optico unitario multicapa se pueda medir tecnicamente la remision en un fragmento descubierto de la cinta de ensayo, independientemente de la cara manipulada. Con el fin de obtener una senal de medicion que tenga la calidad necesaria para usos diagnosticos hay que ajustar entre si, dentro de determinadas tolerancias, los indices de refraccion y/o la transmision y/o la turbidez de las capas del sistema compuesto formadas por la lamina soporte, el trozo de cinta adhesiva y la cinta transportadora. Sobre todo es conveniente en este sentido que el indice de refraccion de la cinta transportadora, de la cinta soporte y del trozo de cinta adhesiva este comprendido respectivamente entre 1,4 y 1,7, preferiblemente entre 1,5 y 1,6.
45 Se pueden reducir aun mas las perturbaciones haciendo que la diferencia del indice de refraccion entre las capas individuales del sistema multicapa sea como maximo de 0,2 y preferiblemente menor de 0,1. En cuanto a la optimizacion de los parametros globalmente factibles mediante el sistema multicapa es conveniente que el indice de refraccion total sea de aproximadamente 1,5. Para mantener los efectos de reflexion en un margen no critico, la desviacion del indice de refraccion deberia ser sobre todo inferior a 0,1. Se pueden lograr otras mejoras haciendo que la cinta transportadora, el trozo de cinta adhesiva y la lamina soporte tengan respectivamente en la region de longitud de onda visible una transmision superior a 80%, preferiblemente de
55 85% hasta 92% y que la transmision global del sistema multicapa en la region de longitud de onda visible sea como minimo del 80%. Para que la medicion sea reproducible es ademas de especial importancia que la tolerancia de la transmision de la totalidad de los elementos de ensayo de la cinta este por debajo del 5%. Para reducir de manera suficiente las perdidas por dispersion es ventajoso que la turbidez optica de la cinta soporte y del trozo de cinta adhesiva en la region de longitud de onda visible sea menor del 10%, sobre todo igual a 8% aproximadamente. Tambien es ventajoso que la turbidez optica de la cinta transportadora en la region de longitud de onda visible sea menor del 3%, sobre todo igual a 2,5% aproximadamente y que la turbidez optica de todo el sistema
65 multicapa en la region de longitud de onda visible sea menor del 20%, sobre todo igual a 15% aproximadamente.
Teniendo en cuenta las posibles perturbaciones causadas por el proceso de elaboracion, la turbidez del sistema multicapa deberia inspeccionarse durante un periodo de tiempo -en particular 1 hasta 2 semanas despues de su elaboracion -y encontrarse un valor relativamente constante.
Para limitar suficientemente las varianzas en una unidad de cinta determinada, la tolerancia de la turbidez de todo el sistema multicapa de una cinta de ensayo deberia ser inferior al 5%.
Se utiliza ventajosamente un trozo de cinta adhesiva multicapa formada por un substrato laminar transparente que lleva por ambas caras un recubrimiento de adhesivo.
Para el uso previsto es tambien conveniente que la cinta transportadora y la lamina soporte sean de film de PET. En general pueden emplearse ventajosamente laminas polimericas. Por ejemplo, ademas del polietilentereftalato (PET) cabe mencionar como materiales ventajosos el poli(fluoruro de vinilo) (PVF), el polietileno (PE), el polipropileno (PP), el poli(fluoruro de vinilideno) (PVDF), el poli(cloruro de vinilo) (PVC), el poliestireno (PS), los copolimeros de eteno/tetrafluoroetileno (ETFE), el policarbonato y el carbonato de propileno.
Para una ejecucion practica tambien es conveniente que el grosor de la lamina soporte este comprendido entre 20 y 25 !m, el de la cinta transportadora entre 10 y 15 !m y el del trozo de cinta adhesiva entre 30 y 50 !m.
Teniendo en cuenta las perturbaciones resultantes de una estructura concreta, es ventajoso que el analito contenido en una sustancia ensayada, constituida preferentemente por un liquido corporal, especialmente sangre, se pueda determinar mediante una medicion relativa de remision, asignando a los elementos de ensayo datos de calibracion definitorios de la concentracion del analito en funcion de la remision medida.
Otro aspecto de la presente invencion se refiere a un sistema de medicion diagnostica, en concreto para pruebas de azucar en sangre, con una unidad de cinta diagnostica segun la presente invencion y un dispositivo de medicion reflectofotometrica, que consta de una fuente luminosa y un fotodetector, dirigido hacia la cara posterior de la capa reactiva del elemento de ensayo situado en posicion de medida, de manera que el detector esta colocado fuera del camino directo de reflexion de la luz de medicion irradiada por la fuente luminosa sobre la capa reactiva a traves del sistema multicapa.
En este sentido, para optimizar la iluminacion es ventajoso que la fuente luminosa genere un punto de luz de menos de 1 mm2 sobre la cara posterior de la capa reactiva, sirviendo la granulacion de la capa reactiva de cuerpo difusor.
A continuacion se explica con mas detalle la presente invencion mediante el ejemplo de ejecucion representado esquematicamente en el dibujo. Las figuras muestran: Fig. 1 una unidad de cinta diagnostica en forma de un casete cortado en perspectiva; Fig. 2 un corte longitudinal de la cinta de ensayo del casete en la zona de un elemento de ensayo; y Fig. 3 un diagrama de un dispositivo de medicion reflectometrica dirigido hacia la cinta de ensayo.
El casete de cinta 10 representado en la fig. 1 se puede usar como unidad consumible en un aparato manual, no representado, para efectuar una serie de autopruebas de azucar en sangre. El casete comprende una cinta de ensayo 12, un carrete 14 para desenrollar la cinta de ensayo no utilizada y un carrete 16 para enrollar la cinta de ensayo usada. La cinta de ensayo 12 consta de una cinta transportadora enrollable 18 sobre la cual hay una serie de elementos de ensayo 20 distanciados entre si.
La cinta de ensayo no utilizada se mantiene protegida de los agentes ambientales en forma de rollo bobinado sobre el carrete 14. La cinta de ensayo 12 se puede mover mediante un accionamiento que hace girar el carrete 16 para hacer avanzar sucesivamente el elemento de ensayo 20 hacia un lugar de aplicacion 22 del usuario. Ahi, en esta parte delantera descubierta 24 del correspondiente elemento de ensayo activo 20, se puede depositar de manera sencilla una gota de sangre, mientras por la cara posterior tiene lugar una medicion reflectofotometrica mediante un dispositivo del aparato que actua en la camara de medicion 26 del casete 10. El fragmento de cinta de ensayo usado se retira enrollandolo sobre el carrete 16. De este modo se podrian realizar unas 50 pruebas sin que el usuario tenga que manipular el aparato o hacer operaciones complicadas.
Como se ilustra en la fig. 2 la cinta transportadora 18 forma con los elementos de ensayo 20 aplicados sobre ella un compuesto estratificado o sistema multicapa facil de elaborar, tal como esta descrito en la patente EP-A 1 593 434, la cual se toma aqui a este respecto como referencia. Los elementos de ensayo 20 se pegan en cierto modo como etiquetas de ensayo sobre la cinta transportadora 18 mediante un trozo de cinta adhesiva de doble cara 28. Para ello el trozo de cinta adhesiva 28 comprende una lamina 30 dotada de una capa de adhesivo 32, 32' por ambas caras. La reaccion de deteccion tiene lugar en una delgada capa de reactivo 34 aplicado como sustancia seca sobre una lamina soporte 36 pegada sobre el trozo de cinta adhesiva 28. La intensidad de una variacion de color del reactivo depende funcionalmente de la concentracion del analito medido (en este caso glucosa en sangre). Con una capa de extension 38 en forma de red sobre la capa de reactivo 34 se consigue que el liquido corporal depositado se reparta por toda la superficie.
La determinacion de la concentracion de glucosa tiene lugar por fotometria de remision, calculandose un valor de remision relativa como cociente ente el valor final y el valor inicial del elemento de ensayo 20, al tener en cuenta las magnitudes de perturbacion constantes. Para ello, antes de depositar la muestra se mide el valor inicial de remision del elemento de ensayo y despues de depositar la muestra sobre la capa reactiva se mide de nuevo la remision tras un intervalo de tiempo. Tanto la primera medicion como las siguientes incluyen magnitudes perturbadoras que contribuyen a la senal de medicion, independientemente de la senal util. El calculo de la concentracion de muestra se efectua luego mediante una regla (curva funcional) almacenada en el aparato. Esta curva funcional se puede establecer calibrando el sistema de medicion. De esta manera se tienen en cuenta las magnitudes de perturbacion constantes en la calibracion del sistema.
De todos modos, para que la remision medida sea fiable las perturbaciones opticas deben ser pequenas respecto a la senal de medicion. Asi como en las tiras de ensayo corrientes solo se mide a traves de un soporte monocapa de reactivo, en el compuesto multicapa segun la fig. 1 hay que tener en cuenta las diversas laminas y capas adhesivas. En este contexto hay que advertir que todas las laminas existentes en el mercado presentan tolerancias respecto a sus especificaciones opticas, basadas en los procesos de fabricacion. Asi, el camino optico del rayo esta influido por la transparencia, la absorcion, el indice de refraccion y los parametros de dispersion de cada componente individual y de la combinacion de los componentes empleados.
Por tanto, para que una medida de remision tenga la exactitud que requieren las mediciones de azucar en sangre no pueden emplearse laminas de cualquier tipo, sino que en la cinta de estructura multicapa descrito anteriormente hay que adoptar las precauciones y ajustes especiales de las propiedades opticas resumidas en la siguiente tabla I.
Al disminuir la transparencia o la transmision de las laminas decrece la magnitud de la senal util. Paralelamente la dispersion superficial y volumetrica tambien tiene influencia en la calidad de la senal. Ambas pueden registrarse conjuntamente mediante una medicion de turbidez. Los citados parametros se pueden determinar con un metodo de medicion estandarizado segun la norma ASTM-D 1003-61 metodo A (metodo de ensayo normalizado para medir la turbidez y la transmitancia luminica de los plasticos transparentes). Para ello se mide la dispersion de la luz continua en sentidodirecto medianteunturbidimetro, como por ejemplo el quese comercializaconlamarcacomercial "BYK Gardner Haze-Gard Plus". El funcionamiento de este aparato se basa en hacer incidir centralmente un haz de luz colimado en la entrada de una esfera de Ulbricht, a traves de una muestra laminar. En la salida de la esfera opuesta diametralmente a la entrada hay una trampa de luz y la luz dispersa se detecta bajo un angulo de 900 respecto al centro del eje de irradiacion. De este modo se puede distinguir entre luz no dispersa y luz dispersada en sentido directo por la turbidez de la lamina. Para medir la transmision se solapa una zona de la esfera con un patron de dispersion.
Sorprendentemente se ha demostrado que mediante estas mediciones de turbidez en sentido directo se obtiene una magnitud de influencia registrable con aparatos normalizados que tambien puede servir para mediciones de turbidez en sentido inverso. Para una estructura multicapa se hallo una relacion lineal entre el valor en blanco de la remision registrado en el sistema de medicion diagnostica y los parametros del material registrados en el turbidimetro segun el grosor de capa (turbidez H). De este modo, una oscilacion de la dispersion que sea aceptable para la verdadera senal de medicion se puede trasladar a un margen de tolerancia definido de la senal de turbidez, lo cual permite garantizar la calidad de las laminas empleadas. Entonces debe tenerse en cuenta que si aumenta la turbidez tambien hay que reducir los margenes de oscilacion y tolerancia.
La cinta trasportadora larga y flexible 18 es ventajosamente de PET y tiene un grosor d de aproximadamente 12 !m. El indice de refraccion n es de 1,6. Deberia ser muy translucida y transparente, con una transmision espectral T mayor del 85% en la region de longitud de onda comprendida entre 400 y 900 nm. Por conveniencia la turbidez deberia ser de un 2,5% aproximadamente (turbidez H). Como se ha dicho arriba, el mantenimiento de margenes de tolerancia es de especial importancia para garantizar en el marco de una produccion masiva que la precision de la medida este dentro de los limites permitidos. Para la cinta trasportadora 18, cortada segun la longitud necesaria, la tolerancia de la transmision LT deberia ser menor del 2% y la turbidez deberia variar menos del 0,5%.
Las demas capas del sistema multicapa tambien estan especialmente adaptadas una sobre otra segun la tabla I.
Tabla I:
d
n T LT H LH
Cinta trasportadora 18
12 !m 1,6 > 88% < 2% 2,5% < 0,5%
Trozo de cinta adhesiva 28
42 !m 1,5 > 85% < 3% 8,0% < 3%
Lamina soporte de PET 36
23 !m 1,6 > 88% < 2% 8,0% < 1%
Sistema total 18, 28, 36
77 !m 1,5 > 80% < 5% 15% < 5%
En las ultimas filas de la tabla se indican los valores medidos unitariamente para todo el conjunto, formado por la cinta trasportadora 18, el trozo de cinta adhesiva 28 y la lamina soporte 36. Para el sistema total se observo como problematica especial en cuanto a la constancia de los valores medidos, que en la primera hasta la segunda semana posterior a la elaboracion se producia un descenso de los valores de turbidez. Despues los valores medidos quedan practicamente constantes durante el tiempo. Los componentes individuales no muestran este comportamiento antes de juntarlos. Ello se explica porque la mayor turbidez inicial es causada por la inclusion de burbujas de aire al juntar los componentes para formar el sistema total y por la mayor dispersion que esto produce. El descenso de los valores de turbidez medidos posteriormente es debido al escape por difusion del aire atrapado.
5 La fig. 3 ilustra un sistema de medicion diagnostica como el que se realiza en un aparato portatil de medicion de azucar en sangre que lleva incorporado un casete de cinta 10. La medicion por la cara posterior de la capa reactiva 34 se efectua mediante un dispositivo reflectofotometrico 40 situado en el aparato, el cual comprende una fuente luminosa (LED 42) y un detector optico (fotodiodo 44). El haz de luz incidente 46 se enfoca mediante una optica (lente convexa 48) hacia un punto de luz sobre la cara posterior de la capa reactiva 34, cuya granulacion sirve de
10 cuerpo dispersor. El detector 44 esta fuera del angulo de reflexion de la porcion de luz directamente reflejada, de manera que solo se capta basicamente la luz dispersada.
Por tanto el sistema esta disenado de manera que el area de prueba formada por la capa de reactivo 34 se ilumine con gran intensidad. La luz de medicion interactua con el reactivo y se dispersa en funcion de la absorcion y de la 15 transmision. La luz util 50 cae segun el angulo solido de deteccion sobre el detector 44. �o obstante ahi tambien se mide la luz interferente 52 dispersada o reflejada por los demas componentes 18, 28, 36 (en la fig. 3 el camino de la radiacion esta simplificado simbolicamente). Por lo tanto la calidad de la senal de medicion es el resultado de la relacion de luz util a luz interferente. Con el citado ajuste de las propiedades opticas de los elementos que se hallan en el camino de la radiacion, respecto a indice de refraccion, transmision, absorcion y poder de dispersion dentro de
20 la region de longitud de onda de la iluminacion, se consigue que la senal de medicion tenga la calidad exigida.
La relacion funcional entre la remision medida y la concentracion del analito puede describirse mediante una curva de calibracion. Por consiguiente el aparato medidor, regulado por un sistema microelectronico, puede asignar cada medida de remision al valor de concentracion correcto e indicarlo en una pantalla. La curva de calibracion se hace
25 con los mismos reactivos de las areas de prueba descritas. La porcion de luz interferente resultante de cada sistema especifico puede tenerse en cuenta para la calibracion. Las oscilaciones de los diversos factores de perturbacion debidas al proceso se incluyen dentro de una determinada tolerancia. La tolerancia permitida para estos factores de perturbacion se desprende de los limites prefijados o admitidos para la concentracion del respectivo analito.

Claims (13)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Unidad de cinta diagnostica, concretamente un casete (10) para la prueba de azucar en sangre, que lleva una cinta de ensayo (12) enrollada o enrollable sobre un carrete, formada por una cinta transportadora (18) sobre la cual
    5 hay aplicados una serie de elementos de ensayo (20) que constan de una capa de reactivo analitico (34), una lamina soporte (36) que lleva encima la capa de reactivo (34) y un trozo de cinta adhesiva (28) que une la lamina soporte
    (36) con la cinta transportadora (18), de manera que la cara anterior (24) de la capa de reactivo (34), opuesta a la lamina soporte (36), esta prevista para la aplicacion de una muestra de analisis y los elementos de ensayo (20) forman respectivamente con la cinta transportadora transparente (18) un sistema optico multicapa para una medicion
    10 reflectofotometrica por la cara posterior de la capa de reactivo (34), caracterizada porque el indice de refraccion y/o la transmision y/o la turbidez del sistema multicapa constituido por la lamina soporte (36), el trozo de cinta adhesiva
    (28) y la cinta transportadora (18) se ajustan reciprocamente dentro de determinadas tolerancias.
  2. 2. Unidad de cinta diagnostica segun la reivindicacion 1, caracterizada porque el indice de refraccion de la
    15 cinta transportadora (18), de la lamina soporte (36) y del trozo de cinta adhesiva (28) esta comprendido entre 1,4 y 1,7, con preferencia entre 1,5 y 1,6 respectivamente.
  3. 3. Unidad de cinta diagnostica segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizada porque las capas individuales del
    sistema multicapa tienen una diferencia de indice de refraccion de 0,2 como maximo, preferiblemente menor de 0,1. 20
  4. 4.
    Unidad de cinta diagnostica segun una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el indice de refraccion global del sistema multicapa es de 1,5.
  5. 5.
    Unidad de cinta diagnostica segun una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque la cinta
    25 transportadora (18), el trozo de cinta adhesiva (28) y la lamina soporte (36) tienen respectivamente una transmision mayor del 80%, preferiblemente del 85% hasta el 92%, en la region de longitud de onda visible.
  6. 6. Unidad de cinta diagnostica segun una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque la transmision
    total del sistema multicapa en la region de longitud de onda visible es como minimo del 80%. 30
  7. 7.
    Unidad de cinta diagnostica segun una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque la tolerancia de la transmision para todos los elementos de ensayo (20) de una cinta de ensayo (12) es inferior al 5%.
  8. 8.
    Unidad de cinta diagnostica segun una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque la turbidez optica
    35 de la lamina soporte (36) y del trozo de cinta adhesiva (28) en la region de longitud de onda visible es menor del 10%, sobre todo menor del 8%.
  9. 9. Unidad de cinta diagnostica segun una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque la turbidez optica
    de la cinta transportadora (18) en la region de longitud de onda visible es menor del 3%, sobre todo menor del 2,5%. 40
  10. 10. Unidad de cinta diagnostica segun una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque la turbidez optica total del sistema multicapa en la region de longitud de onda visible es menor del 20%, con preferencia menor del 15% aproximadamente.
    45 11. Unidad de cinta diagnostica segun una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada porque la tolerancia de la turbidez para todo el sistema multicapa de una cinta de ensayo (12) es inferior al 5%.
  11. 12. Unidad de cinta diagnostica segun una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizada porque el trozo de cinta
    adhesiva multicapa (28) consta de un substrato laminar transparente (30) recubierto por ambas caras con una capa 50 de adhesivo (32, 32').
  12. 13. Unidad de cinta diagnostica segun una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizada porque la cinta transportadora (18) y la lamina soporte (36) son de film de PET.
    55 14. Sistema de medicion diagnostica, concretamente para pruebas de azucar en sangre, con una unidad de cinta diagnostica (10) segun una de las reivindicaciones anteriores y un dispositivo reflectofotometrico (40), dirigido hacia la cara posterior de la capa reactiva (34) del elemento de ensayo (20) situado en una posicion de medicion, el cual comprende una fuente luminosa (42) y un fotodetector (44) que queda fuera del camino directo de reflexion de la luz de medicion irradiada por la fuente luminosa (42) sobre la capa reactiva (34) a traves del sistema multicapa.
  13. 15. Sistema de medicion diagnostica segun la reivindicacion 14, caracterizado porque la fuente luminosa (42) genera un punto de luz de menos de 1 mm2 sobre la cara posterior de la capa reactiva (34) y la granulacion de la capa reactiva (34) sirve como cuerpo difusor.
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