JP2014526286A - 複合カニューレ - Google Patents
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Abstract
コア針及びスリーブで構成されるカニューレであって、コア針及びスリーブが導管を形成する突起によって間隔をあけられているカニューレを提供する。突起は、コア針の表面またはスリーブの内面に沿って軸方向に並んでいてよい。コア針がスリーブと係合することで、カニューレの全長に沿って流体を移送するための1または複数の導管を有する複合針を形成する。コア針とスリーブとの係合は、異なる係合手段を用いて高めてもよい。好ましくは、コア針及びスリーブは、ポリマー材料で構成される。コア針またはスリーブの形成過程でコアピンを必要とせずに生産することができる。複合針には、材料を貫通するための鋭利な先端と、流体を移送するための側面開口部とを備えることができる。このようにする代わりに、複合針は、先端が鈍いものでもよい。
【選択図】図6
【選択図】図6
Description
本発明は、カニューレ及び注射針の分野に関し、特にポリマー製のカニューレ及び注射針、ならびにポリマー製の注射針を成形する方法及び器具に関する。
関連出願:本出願は、2011年9月13日に出願された特許文献1の優先権及び利益を主張するものである。
毎年何百万本もの注射針が物質の注入に使用されている。被験者に治療物質を投与するなどの医療目的で使用される注射針は、感染回避のために滅菌状態でなければならないほか、投与部位への皮膚貫通をできる限り細く、痛み及び損傷を最小限に抑えるものでなければならない。両方の目的を達成するためには、針の強度とゲージとの間で妥協しなければならない。針は、貫通するのに十分強く、貫通過程で破損しないように弾性のあるものでなければならず、破損した場合は注射過程で不慮の損傷に至るおそれがある。
先行技術においては、強度特性という理由から金属針が公知のものである。金属針であれば細いゲージで製造できるが、組織を貫通しても破損しないほど十分な強度を備えている。最近、金属針に取って代わるものとして、針をポリマー製材料から製造できることがわかってきた。
Stevens、Smith及びBartlettは、特許文献2に、ガスアシスト射出成形によってポリマー製の皮下注射針を製造する方法を記載しており、本特許文献2をこれ以降‘639特許と称し、これを参照することにより本明細書に組み入れる。‘639特許の方法は、射出成形ポリマー製針を一回のみ使用した後に廃棄する場合に特に有益である。このようなポリマー製針は、安価で製造しやすいため魅力的である。
ポリマー製針に用いる射出成形方法及び器具の改善について、特許文献3〜5に開示されている。しかしながら、ポリマー製針が破損に耐える強度にするには比較的大きいゲージが必要になるという妥協があるということは、多くの用途で極細のゲージポリマー製針が十分な強さではない可能性があるということを意味している。
Stevens、Smith及びBartlettは、特許文献2に、ガスアシスト射出成形によってポリマー製の皮下注射針を製造する方法を記載しており、本特許文献2をこれ以降‘639特許と称し、これを参照することにより本明細書に組み入れる。‘639特許の方法は、射出成形ポリマー製針を一回のみ使用した後に廃棄する場合に特に有益である。このようなポリマー製針は、安価で製造しやすいため魅力的である。
ポリマー製針に用いる射出成形方法及び器具の改善について、特許文献3〜5に開示されている。しかしながら、ポリマー製針が破損に耐える強度にするには比較的大きいゲージが必要になるという妥協があるということは、多くの用途で極細のゲージポリマー製針が十分な強さではない可能性があるということを意味している。
先行技術においては、使い捨ての針を作製することで製造費を最小限に抑えることが知られ、この使い捨ての針は、チューブの端部にいくつかのカット面を研削して先端を作製したステンレス鋼引抜管を備えている。このような針は、作製しやすいが貫通に力を要し、この力によって材料の破損または組織の不当な損傷を引き起こしかねない。なぜなら、針の「外端部(heel)」は自らの進路を切り開いて標的の材料を通過しなければならず、その結果、針が材料を貫通する際に導管の中に引きずり込まれる材料のスラグから「コアリング」が起こる。
「非外傷性の針」は、コアリングの問題を克服するように設計されている。このような針は、貫通の際に材料をコアリングせず、必要な貫通力が少ない。なぜなら、このような針は、物質を移送するための側面開口部を備えているからである。しかしながら、このような非外傷性の針は製造費が高い。このような針の費用によって、特殊な用途に使用が制限される。必要なのは、製造が容易かつ安価である一方で、組織などの材料を所望の深さまで貫通して、材料を貫通する間にその材料に及ぼす損傷を最小限に抑えて物質を移送するのに十分強い針である。例えば、コストのかからないゲージの細い注射針で、組織を破壊することもコアリングすることもなく組織を貫通するのに十分強い注射針に対する需要がある。
先行技術の教示には、薬物投与に用いる注射針など、流体輸送用のカニューレに設けられた小さな孔は、機械的なコアピンを用いて形成するか、あるいはこのようにする代わりに、例えば‘639特許に教示されているようなガスアシスト射出成形によって、または機械的なコアリング方法によって形成してよいと記載されている。本発明は、流体管をコアピンで形成しないことによって、ポリマー射出成形があまり複雑にならず、いくつかの用途で小さく壊れやすいコアピンに求められる要件を除外することができるという点で、先行技術による方法にみられる問題を最も有利に解決するものである。その代わりに、本発明では、コア針及びスリーブで構成されるカニューレを提供する。本発明のコア針は、通常のポリマー射出成形技術を用いて生産できるとともに、外径の範囲最小値が約0.2mmである小ゲージの針を生産することができる。ポリマー材料は、射出成形に適した任意の材料であってよく、例えば‘639特許に記載されている材料及び先行技術で公知のその他の材料である。コア針及びスリーブは、柔軟性及び強度を得るのに適した様々な特性を備える様々なポリマーであってよい。スリーブには、コア針に沿ってスライドするための弾性が必要だが、強度は必要ではない。針先を備えていてよいコア針には、先端の変形の回避、または貫通して湾曲している間を含めた使用中の破損を回避する強度が必要である。本発明は、複合カニューレを製造する方法を含む。
1つの態様において、本発明では、流体輸送用の少なくとも1つのチャネル及び係合手段を有するコア針と、コア針を係合させるためのスリーブとで構成されるカニューレであって、スリーブが前記コア針と係合している際は、流体輸送用の気密管が形成される、カニューレを提供する。好ましくは、チャネルは、前記コア針または前記スリーブから突起するスペーサ突起によって規定される。さらに好ましくは、スペーサ突起は、コア針から突起する軸沿いのスペーサで構成される。好ましくは、チャネルは、長手方向のものだが、複数の突起から形成されて線形ではない流体循環経路を作ってもよい。好ましくは、カニューレは、スリーブをコア針と係合させるための係合手段を備える。好ましくは、係合手段は、長手導管を針ハブに接続している径方向の押し上げ穴で構成される。カニューレは、鋭利な先を有する先端を備えていてよい。カニューレは、鋭利な刃を有する先端を備えていてよい。カニューレは、先端端部から間隔を置いた所にある1つの開口または複数の開口を備えていてよい。カニューレは、側面開口部を有する外傷性の先端を備えていてよい。カニューレは、ハブ内に一体化したスリーブを有していてよい。好ましくは、カニューレのコア針またはスリーブのうち少なくとも一方は、ポリマー材料で構成される。好ましくは、カニューレは、外径が0.2mm以上である。
もう1つの態様において、本発明は、カニューレの周囲面に少なくとも1つの長手チャネルを有するカニューレを形成するための金型を提供する。
もう1つの態様において、本発明は、本明細書で記載したようなカニューレを共押出する器具を提供する。好ましくは、器具は、特性の異なる2つの材料を組み合わせて、本明細書で記載したようなカニューレを形成する。
もう1つの態様において、本発明は、流体を注入するためのカニューレを製造する方法であって、周囲面にチャネルを有するコア針を形成するステップと、スリーブを形成するステップと、スリーブをコア針と係合するステップとを含む、方法を提供する。好ましくは、係合は摩擦係合だが、その他の任意の適切な種類の係合を用いてもよい。
本発明の目的は、本明細書に記載する実施形態及び図面を参照すると最もよくわかる。図1〜12に本発明の実施形態を示している。図面では、同様の特徴には同じ符号で表記している。本開示における図は説明のみを目的とし、本発明は、図示した実施形態に限定されるものではなく、図示していない実施形態も含むが、本明細書に添付の特許請求の範囲内のものに限られることは、当業者には理解される。
本発明は、カニューレまたはシリンジ用の針に用いる器具を提供する。好ましくは、カニューレまたは針は、射出成形したポリマー材料で構成される。図示した実施形態には注射針を例示しているが、本発明の範囲には、再構成型の針など(またはその他の使用で、流体材料を1つの容器から別の容器へ移送したい場合の工業用途など)、医療に使用するその他の種類のカニューレも含まれる。本発明は、カニューレを押出または共押出するための器具も含む。例えば、図6〜図8は、共押出で製造できる複合針を示している。このような実施形態では、共押出したコア針2及びスリーブ7が針ハブ11と係合する。本発明は、カニューレを成形するための射出成形器具を含み、この器具は、流体を流すための少なくとも1つのチャネルを有する少なくとも1つのコア針と、コア針と係合して少なくとも1つのチャネルまたは複数のチャネルを有する流体管を形成するためのスリーブとを備えている。本発明は、複数の導管を有する単一のコア針を備えた実施形態を含む。本発明は、図12に例示したように、2つの先端を備えているダブル複合針のような、一構造内にある複数の複合針も含む。導管の数は、1つ以上であってよい。導管は4つあるのが好ましい。好ましくは、針は、注入部位で流体を投与するための側面開口部を備えている。本明細書に示したように、鈍い先端に端末の開口部があるような他の実施形態も可能である。最も好ましくは、本発明は、側面開口部を備えている非外傷性の複合針を含む。
有利には、コア針及びスリーブは、強度及び弾性についての適切な特性を有する任意の材料で構成されてよく、金属及びポリマー、またはこれらを組み合わせたものなどだが、これに限定されない。好ましくは、コア針及びスリーブは、両方ともポリマー材料で構成される。最も有利には、コア針をスリーブ内に組み合わせることで、外径が約0.2mm以上であるような、ゲージが比較的小さい複合針を製造できるほど十分な強度がある複合針を提供する。
次に、本発明の好適な実施形態について図面を参照して説明していく。図面は、シリンジに用いる複合針を開示しており、好ましくは、針は、先端に切断刃を備えている。最も好適な実施形態は、コア針から突起しスリーブの内面と係合しているスペーサ突起で形成された軸チャネルまたは長手チャネルを含む。本明細書において、軸及び長手という語は、相互に入れ替え可能なように用いている。同じように、スペーサ、及び突起という語も同様に入れ替え可能である。
他の種類のスペーサを用いて多くの種類のチャネルを形成できる。例えば、図12に示したように、バンプ様のスペーサまたは突起がコア針の表面から突起していてよい。図12aは、複合針2の一実施形態の断面図であり、この図では、導管17は、平滑なコア針2が突起10を有するスリーブ7と係合することで形成されている。このようにする代わりに、突起は、コア針の表面に沿ってこの表面から軸沿いに突起していてよく、あるいは図12cに示したように複数のバンプ様の突起26であってもよい。突起は、図12bに示したように、コア針の円周の周りに不均等に分布していてよい。本発明の範囲内で、他の種類のチャネルを形成してもよく、あるいは複数のチャネルを形成してもよい。本発明は、切断刃または鋭利な先端を備えていなくてよいカニューレなど、他の実施形態を含むことは理解されるであろう。このようにする代わりに、針は、先端に切断刃または鋭利な先を備えていなくてよいが、図5に示したような鈍い先端20またはその他の先端構成に、簡易な開口を備えてよい。
図1は、本発明の一実施形態の側面斜視図であり、ハブ11、コア針2、及びスリーブ7を有するカニューレ1を分解した図である。スリーブ7は、スリーブ7の内面14と、長手軸に平行なコア針2の軸沿いの突起10とで形成されたチャネル9に沿って、流体を輸送するための導管を形成する。
スリーブ7は、コア針2と係合した際に、チャネル9の遠位部が、チャネルとスリーブとで形成された導管から流体を投与するための開口16を形成するように、適切な長さになっている。好ましくは、開口は、図1または図2cに示したような側面開口部21を形成する。代替的な実施形態では、図7に示したように、針の先端3に開口を備えることができる。本発明の範囲は、本明細書で挙げた例以外にも、流体を送るための開口または開口部を設置するための多くの選択肢を含む。開口または開口部の形状は、チャネル9の形状、チャネルとコア針2との両方に対するスリーブ7の係合位置によって決定される。流体投与のための側面開口部を備えている複合針15の実施形態では、最も有利には、先行技術で公知の他の構成及び他の針にある開口部の場合に起こることが知られている、組織へのコアリング作用を最小限に抑える。
図1b及び図1cは、コア針の近位端8またはコア針2の遠位端もしくは先端3における軸沿いの突起10及びチャネル9をさらに明瞭に示しており、近位端及び遠位端は、それぞれ図1aの円C及び円Bで示している。好ましくは、コア針2の先端端部3は、流体を投与する部位で材料または生体をさらに効果的に貫通するように、図1bに示したような切断刃5及び鋭利な先6を備えている。ただし、いくつかの実施形態では、先端20が鈍い代替的な実施形態を図5に示したように、先端3には切断刃も鋭利な先端もなくてよい。図1bは、スリーブ7の遠位端12を係合させるための係合手段19を備えているコア針2の先端3を示している。同じように、図1cは、スリーブ7の近位端13を係合させるための係合手段22を備えている針2の近位端8を示している。図1cは、流体導管17を複合針15のハブ11に接続するための径方向の押し上げ穴18を有して、流体が、シリンジバレルタンク25(図10に図示)からハブ11の内部まで、押し上げ穴18を通って長手方向の流体用の穴に沿って針の先3に至るまで流れることができる一実施形態も示している。
係合手段は、コア針2の遠位端19と近位端22との両方にある簡易な肩部19、22であってよく、この肩部は、いったんしかるべき位置に収まると摩擦係合を利用するものである。このような係合手段は、最も有利には、組み立てた複合針15を材料または生体を貫通しやすいように、平滑な外面になる。スリーブ7とコア針2との係合は、図3に示したように、コア針2の突起10の円周面23を湾曲させると簡単に達成できる。
コア針2は、シリンジバレル25などのタンクからハブ11を介して複合針15内の導管17へ流体を移送するための少なくとも1つの導管を備えている。図8は、実質的に線形のハブ導管24が複合針の導管17と直接流体連通しているという1つの実施形態を示している。流体を輸送するための代替的な実施形態は、ハブにあるシリンジの流体タンク25と、複合針によって注入部位に流体を移送するための各導管17との間を流体連通させるための押し上げ穴18(図4a)を備えている。いくつかの実施形態では、複数の導管には複数の押し上げ穴が必要である。
図2は、使用準備の整った複合針15の一実施形態を示している。複合針15は、スリーブ7内にあるコア針で構成されている。コア針2の先端端部3は、コア針の近位端13と同じように外から見えている。スリーブ7は、遠位端を除いてコア針2のチャネル9及びコア針自体のほとんどを隠している。スリーブ7は、チャネル9の長さよりもわずかに短いため、遠位端は、複合針15の先端端部3の近傍に開いた開口16を形成する。好ましくは、開口16は、針の先端端部3から間隔を置いた所にあり、流体を移送するための側面開口部を形成する。これらの実施形態では、先端端部を貫通させる過程で材料を貫通するコアリングが起こる可能性が低くなる。ただし、本発明のいくつかの実施形態では、図5に示した開口のように、複合針15の先端端部3に開口があってよい。複合針15の近位端13は、流体がシリンジバレルなどのタンクから導管を形成するチャネルに入って、このチャネルに沿って複合針の先端端部3にある開口16まで誘導されるように、開口を有していない。
図3は、スリーブ7とチャネル9を有するコア針2とがどのように協働して、流体を送るための導管17を形成するのかを示している。図3aは、ハブ11、スリーブ7、及び先端3を有する組み立て後の複合針15の平面図である。組み立てた複合針の状態では、コア針2の先端3のみが見えている。図3bは、図3aに示した複合針をH−Hで表記した線で切断した横断面図である。図3b内の針材は、表面湾曲部23の内部の平行線で示されている。この好適な実施形態では、コア針2の表面から長手方向に沿って突起している4つの軸沿いの突起10があり、軸沿いの突起10はそれぞれ、スリーブ7の相補形の内面14と係合するための湾曲した周囲面23を有する。流体を送るための導管17は、コア針2内のチャネル9と、軸沿いの突起10の周囲面23と、スリーブ7の内面14とで形成される。
湾曲した周囲面23の係合は、流体を漏らすことなく確実に導管17を通して送るために強固なものである。好ましくは、この面同士の間の摩擦係合は、本発明の多くの実施形態における係合に十分なものである。係合肩部22、19などのその他の係合手段が新たな係合力を提供し、スリーブ7をしかるべき位置に保持することができる。遠位端19及び近位端22の肩部は、スリーブ7を複合針15の軸に沿って動けないようにする。このようにする代わりに、この係合は、レーザ溶接、熱収縮、機械的圧入、または収縮包装など、先行技術で公知のその他の手段または任意の適切な方法で行ってよい。最も適切な係合手段または係合方法は、コア針及びスリーブの製造に使用する材料によって決定される。
スリーブの係合手段は、図4の複合針の長手平面断面図に示したものであり、針材には平行線でハッチングを施している。図4aは、Kの近位端と、先端3を有するLの遠位端とを有する複合針15を示している。Kで示した円内にある針の近位端を図4bに拡大して、スリーブ13の近位端とコア針2との係合の詳細を示し、Lの針先端端部を図4cに拡大している。この実施形態では、スリーブ7とコア針2とを係合する係合手段は、スリーブ7の各端部にある小さな肩部19が当接面となって、スリーブ7をコア針2と摩擦係合させることによって得られる。コア針の係合部にある肩部19、22は、機械加工されるか成形されて複合針の外面が平滑になり、針を貫通させる過程で不慮の組織破損が起こらないようにする。押し上げ穴18と肩部22との間のコア針2の表面は、スリーブ7の内面とに気密係合を形成して漏れを防止できる。図4cは、複合針15の先端端部3でスリーブ7の遠位端12がコア針12の肩部19と係合している様子を示している。スリーブ7は、コア針2を覆うようにスライドするため、スリーブまたはコア針のいずれか一方が弾性材料製で、スリーブがしかるべき位置にスライドして肩部の当接面と係合できなければならない。コア針及びスリーブの遠位端及び近位端における係合手段については、段状の肩部、フランジなど、その他の実施形態も可能である。選択した係合手段は、使用する材料によって異なってくる。ポリマー材料で構成されるスリーブ及びコア針であれば多くの係合手段を備えることができ、成形できる係合手段の種類によってのみ制限される。
スリーブ及びコア針の製造に使用する最も好適な材料は、射出成形に適したポリマー材料である。本発明の範囲は、本発明の実施形態である針を形成するように設計された金型を含む。コア針2に用いる金型は、機械的なコアピンを必要としない。チャネル9は、通常の工作技術で形成できる。コア針2のチャネル9に対するパーティングラインは経済的に実現できるものであり、コアピンまたはその他の特別な離型技術は必要ではない。
図6は、鈍い先端3を有するコア針2と、スリーブ7の遠位端12が傾斜しているスリーブとを有する本発明のさらに別の実施形態の分解図である。図7は、スリーブ7がコア針2と係合した位置にある複合針15を示している。コア針2の鈍い先端3は、Rの円内に見ることができる。この実施形態におけるコア針2及びスリーブ7は、スリーブ7の遠位端12が複合針15の先端3を一緒に形成するように形成され係合する。この実施形態では、スリーブの遠位端に係合肩部19またはその他の摩擦係合手段がない。この実施形態では、スリーブの傾斜した遠位端12とコア針の先端3の傾斜した鈍い端部とが一緒に先端を形成し、この先端は、平坦で鈍い先端よりも少ないコアリングで組織を十分に貫通することができる。最も有利には、この実施形態及び構成のコア針及びスリーブは、製造方法がポリマー材料の射出成形である場合、共押出に適している。
図8は、係合したコア針2及びスリーブ7を有する複合針15の代替的な実施形態の長手断面図である。図8aは、ハブのタンク部25と流体連通している長手導管24を示している。本発明のこの実施形態は、図1c及び図4bに示したような押し上げ穴18を必要としない代替的な構成を提供して、長手導管24をハブタンク25に接続する。図8bは、複合針15の流体導管17及びコア針2を示している。
図9は、ハブ11と一体化したスリーブ7を有する本発明のさらに別の実施形態の分解図である。この実施形態におけるスリーブ7とハブ11との一体化によって、最も有利には、一体化する部材を単一の物品として射出成形できる。ハブの内部には、コア針2の肩部29と摩擦係合させるための係合手段を備えてよい。
図10は、シリンジのハブ11と一体化したスリーブ7を有する複合針15の一実施形態の長手断面図である。図10aは、コアピン2と係合したスリーブ7、及びハブ26の導管と係合しているコアピン2を示している。図10bは、図10aのABの拡大断面図であり、スリーブ7及びコアピン2がハブ7のハブ内面26と係合する様子をさらに詳細に示している。図10cは、ハブ11内で係合したコアピン2及びスリーブ7を備える複合針15のさらに別の実施形態を示している。この実施形態では、コアピン2の近位端27は、ハブ26の内部と係合するためのフランジを備えている。図10cのAC部分を図10dにさらに明瞭に示している。
図11は、2つの複合針15がこの針のハブ11で連結している、本発明のさらに別の実施形態を示している。この実施形態では、ハブと流体連通しているタンク25はない。この実施形態では、本明細書に記載したように、複合針15内に形成したチャネルを介して流体を1つの容器から別の容器へ移送することができる。この実施形態は、最も都合よく、容器に貫通して容器間で流体を移送するための手段を提供する。
図12は、バンプ様の突起であるスペーサを有する複合針についてのその他の実施形態の例を提示している。好適な実施形態はコア針から突起している突起を含むが、図12aは複合針の横断面図であり、コア針2と係合している場合に突起10がスリーブ7の内面から突起して導管17を形成する。図12bは、複合針15の横断面図であり、スリーブ7とコア針2との間にスペーサを形成している導管は、バンプ様の突起26である。このような突起の分布は、コア針2上で規則的なものでも不規則なものでもよい。
本明細書の図面は、先が鋭利または尖った針先端であるカニューレ内に複数の導管を有する実施形態を示している。本発明は、複数の導管を有するが、先が鋭利または尖った針先端のないカニューレを含む。
Claims (17)
- 流体輸送用の少なくとも1つのチャネル及び係合手段を有するコア針と、前記コア針を係合させるスリーブとで構成されるカニューレであって、
前記スリーブが前記コア針と係合している際は、流体輸送用の気密管が形成される
ことを特徴とするカニューレ。 - 前記チャネルは、スペーサによって規定される
請求項1に記載のカニューレ。 - 前記スペーサは、前記コア針または前記スリーブから突起する
請求項1または2に記載のカニューレ。 - 前記スペーサは、前記コア針から突起する軸沿いの突起で構成される
請求項1ないし3のいずれかに記載のカニューレ。 - 前記スリーブを前記コア針と係合させるための係合手段を備える
請求項1ないし4のいずれかに記載のカニューレ。 - 係合手段は、前記長手導管を前記針ハブに接続している径方向の押し上げ穴で構成される
請求項5に記載のカニューレ。 - 鋭利な先を有する先端で構成される
請求項1ないし6のいずれかに記載のカニューレ。 - 鋭利な刃を有する先端で構成される
請求項1ないし7のいずれかに記載のカニューレ。 - 前記先端端部から間隔をおいた位置にある開口で構成される
請求項1ないし8のいずれかに記載のカニューレ。 - 側面開口部を有する外傷性の先端で構成される
請求項1ないし9のいずれかに記載のカニューレ。 - 前記スリーブは、前記ハブ内で一体化している
請求項1ないし10のいずれかに記載のカニューレ。 - 前記コア針またはスリーブのうち少なくとも一方は、ポリマー材料で構成される
請求項1ないし11のいずれかに記載のカニューレ。 - 外径が少なくとも0.2mmである
請求項1ないし12のいずれかに記載のカニューレ。 - カニューレの周囲面に少なくとも1つの長手チャネルを有するカニューレ形成用金型。
- 請求項1ないし13のいずれかに記載のカニューレを共押出する器具。
- 特性の異なる2つの材料を組み合わせて、請求項1ないし13のいずれかに記載のカニューレを形成する器具。
- 流体を注入するためのカニューレを製造する方法であって、
周囲面にチャネルを有するコア針を形成するステップと、
スリーブを形成するステップと、
前記スリーブを前記コア針と係合させるステップとを有する
ことを特徴とする方法。
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