JP2837846B2 - グループa連鎖球菌抗原を露出させる方法およびグループa連鎖球菌を同定するための改善された診断試験 - Google Patents

グループa連鎖球菌抗原を露出させる方法およびグループa連鎖球菌を同定するための改善された診断試験

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 グループA連鎖球菌(streptococci)は無症状の個人
で保菌状態でおよび軽い咽頭炎、扁桃炎またはインペチ
ゴにわたる病気の症状を有する有症状の個人での両方に
おいて存在できる重要な病原体であることが証明されて
いる。処置しないと、これらの連鎖球菌感染は糸状体腎
炎、リウマチ熱および多分、永久的リウマチ性心臓病を
導くことができる。抗菌剤、特にペニシリン誘導抗生物
質の進歩により、この原因的微生物は適当な抗生物質治
療の指示投与の後に容易に排除することができる。 感染した個人(通常、子供および青少年)は特に保育
園および学校で、他人にグループA連鎖球菌微生物をう
つことがあるので、既知の感染者は抗菌剤治療が初めら
れた後の少なくとも24〜72時間はこれらの環境から隔離
する必要がある。早期の検出および処置が問題の多い病
原体の総合的循環伝染パターンの減少およびグループA
感染の続発症(リウマチ熱または腎炎)の減少または排
除をもたらすことは管理研究で証明されている。連鎖球
菌属の血清学的および免疫学的グループを初めて同定し
た人はRebecca Lancefield博士であり[Lancefield,R.
C.による「A Serological Differentiation of Human a
nd other Groups of Hemolytic Streptococci」、J.Ex
p.Med.,57巻、571〜595頁(1933年)]、その後、グル
ープ分類システムで命名された。グループA連鎖球菌は
この微生物の細胞壁の一部分として見い出される反復ラ
ムノース糖幹鎖上のB−1,4N−アセチルグルコサミン末
端糖部分にもとづいて同定されている。グループA連鎖
球菌に対して生じる抗血清および引続く、交差反応を除
くための吸収はこれらの微生物の細胞壁成分と特異的に
反応し、グループA連鎖球菌に対するグループ分類に対
する抗血清になることが証明された。グループA連鎖球
菌細胞壁炭水化物を分解するための多くの方法が案出さ
れている。これらの方法はpH2.0における加熱沸とう、
オートクレーブ処理、三塩化酢酸による抽出、熱いホル
ムアミドによる分解(digestion)、亜硝酸による抽出
およびストレプトマイセス種の土壌微生物に由来する酵
素およびフアージ付随酵素リジン(lysin)による酵素
分解を包含する。これらの方法はそれぞれ、種々の利点
と欠点とを有する。 グループA連鎖球菌による咽頭炎の迅速な診断はグル
ープA連鎖球菌の存在を同定するための最低でも24〜72
時間を要する時間のかかる培養法の代りに、1時間より
短い時間で実施でき、読み取りができる迅速な抗原−抗
体試験を用いることにより、医師および臨床研究室でさ
らに容易に利用できるようになつた。培養法は検出感度
の度合が変化する。一つの場合に、単純な5%羊血液寒
天板をBacitracinデイクスと組合せて使用でき、37Cで2
4時間、通気培養して、グループA連鎖球菌を同定する
ことができる。別法では、選択的媒質および空気遮断条
件を使用して、他の微生物による繁殖を防止し、最低48
時間、35Cでインキユベーシヨンを行なう。さらに、輸
送培地、試験の遅れおよび患者が摂取している可能性が
あるいずれかの抗菌剤によつて、患者にはグループA連
鎖球菌によるコロニーが生じるべきであるにもかかわら
ず、培地において発育できない生存不能の微生物をもた
らすことがある。後者の場合に、グループA連鎖球菌の
抗原に対する敏感な免疫検定法がこれらの生存不能の微
生物を検出することができる。 免疫検定法の感度は特異的免疫学的反応剤により放出
され、認定されるグループA連鎖球菌の炭水化物抗原の
量により作用を受ける。ストレプトマイセス種により産
生される酵素のような酵素による酵素分解は或る種の化
学的方法で放出される抗原および微量−亜硝酸により全
く効果的に証明されるが、貧弱な特異活性およびプロテ
アーゼの存在が免疫学的反応剤との延長された時間の接
触に係り、この方法を遅く、しかも適合できない方法に
している。 C1として同定されている特定のバクテリオフアージで
感染させた後に、グループC連鎖球菌属微生物により産
生される酵素の特徴はMaxtedにより[Maxted,W.R.、「T
he Active Agent in Nascent Phage Lysis of Stroptoc
occi」、J.Gen.Micro,16巻、585〜595頁(1957年)]、
Krauseにより[Krause,R.M.、「Studies on the Bacter
iophages of Hemolytic Streptococci」、J.Exp.Med.10
8巻、803〜821頁(1958年)]、およびFischettiにより
[Fischetti,V.A.等、「Purification and Physical Pr
operties of Group C Streptococcal Phage Associated
Lysin」、J.Exp.Med.、133巻、1105〜1117頁(1971
年)]報告されている。この酵素はリシン(Lysin)と
命名されており、グループA、グループCおよびグルー
プE連鎖球菌の細胞壁を特異的に分解することが見い出
されている。これらの研究者達はグループA連鎖球菌を
溶解し、細胞壁炭水化物を放出することに関して、この
酵素の活性および特徴に係る情報を提供している。彼等
は患者の咽頭スワブからのグループA連鎖球菌の検出
に、この酵素を免疫学的診断試験で使用することについ
ては全く報告していない。この酵素を臨床診断試験に使
用することに失敗した理由はこの酵素が付随する多くの
問題、たとえばグループC連鎖球菌で大量のバクテリオ
フアージを発育させることが困難であること、フアージ
ストツクを得ようとした場合に、残留酵素の不活性化が
遅れること、酵素それ自体が酸化性条件および熱に対し
て不安定であること、および検体中の他の微生物および
生物学的成分の存在のもとで行なわれる免疫検定では非
特異的反応であることにある。我我はこれらの問題をそ
れぞれ、処理し、解消し、本発明に改善をもたらした。 グループA連鎖球菌抗原の迅速で、敏感な検出が、診
断試験キツトにより提供される。このキツトはデクロン
またはレイヨンのような合成または天然繊維から作られ
た咽頭用スワブおよびこの繊維を保持しており、そして
繊維を扁桃区域に入れるに充分に長く、この区域をぬぐ
つて、充分の数の、コロニイ形成しているまたは感染し
ている微生物を取り出すことができる、いくつかの型の
シヤフト(柄)よりなる検体採取用具を使用するもので
ある。スワブは次いで、数種の方式で酵素抽出剤中に入
れ、引続いて免疫検定に用いる。 発明の要旨 本発明で規定された方法を使用すると、咽頭スワブ、
唾液または感染病巣のような生物学的検体中のグループ
A連鎖球菌の存在を迅速に、しかも信頼できる方法で同
定することができる。アプリケーター スワブは微生物
を感染域から検定溶液に移すために使用される。感染微
生物を含有するスワブを、スワブ中に存在するいずれか
のグループA連鎖球菌の細胞壁を分解し、溶液中にグル
ープA炭水化物および他の細胞壁抗原を放出する、グル
ープC連鎖球菌フアージ リシン酵素[リシン(Lysi
n)]を含有する溶液中に入れる。この方法のためのイ
ンキユベーシヨン時間は速く、一般に1〜4分である。 本発明はフアージ リシンがグループA連鎖球菌の細
胞壁を効果的にしかも効率良く分解することができ、生
成した抗原断片がグループA連鎖球菌炭水化物に対して
特異的な抗体と反応性であること、そしてまたこのよう
な抗体を粒子、螢光または非螢光発色団または酵素で標
識付けすると、生成した抗体複合体が適当な免疫検定に
より検出できるという発見にもとづいている。半精製酵
素はタンパク分解酵素活性に欠けており、従つて細菌細
胞壁の分解中に存在する場合に特異的抗体に対して分解
性ではなく、かくして、標識付けした抗体および酵素を
組合せて使用すると、検定時間の短縮に一層効果的であ
る。フアーシ リシンがグループA連鎖球菌の診断用に
設計されている当業者に既知のかなりの異なる方式の検
定法、たとえば凝集検定法、酵素結合免疫検定法、螢光
免疫検定法および発色団結合免疫検定法で使用できるこ
とは当業者にとつて明白である。 本特許の詳細な説明 ここでは、感染組織からのグループA連鎖球菌の同定
に係る改善された抽出方法および診断試験について説明
する。この試験は一工程で行なうことができ、複雑な装
置または実験の必要なく、5分より短い時間で、使用者
に答を提供する。これは医院および自宅の両方で試験を
行なうことを可能にする。すなわち、医師は慣用の検定
の結果を24〜48時間遅らせる必要なく迅速に、処置中に
得ることができる。検定は同定用培地上における微生物
の生育を待つのではなく、検体中の連鎖球菌からの抗原
の迅速で、効果的な抽出に依存している。抽出する酵素
の活性および抗体プローブの特異性が本発明の検定を慣
用の培養試験とほとんど同様の精度および感度にするこ
とができる。 本発明に従い、試験キツトが生物学的検体からのグル
ープA連鎖球菌の精確で、迅速な同定のために提供され
る。検体は繊維スワブを一端に有するアプリケータース
テイツク上で採取する。感染域をぬぐつて、微生物を感
染組織からスワブに移す。スワブを次いで、緩衝溶液中
にリシン酵素を含有する溶液中に移す。酵素はスワブに
存在するいずれかのグループA連鎖球菌の細胞壁を分解
し、このグループの炭水化物を溶液中に放出させる。本
発明の重要な特徴は繊維のマトリツクス中に捕捉された
微生物がまた分解される、すなわち微生物を、その分解
を生じさせるための分解用溶液に放出する必要がないと
いう事実にある。酵素溶液はタンパク分解活性を示さな
いので、指示剤(グループ炭化水素に特異的な抗体)は
抽出処理中の抽出溶液中に存在させることができる。抗
原がグループA連鎖球菌を含有するスワブから放出され
ると、抗体はこの抗原と反応する。本発明のもう一つの
特徴はこの酵素のグループA連鎖球菌細胞壁に対する活
性が高く、5分より短い間に、細胞壁抗原の完全な放出
を可能にすることにある。 例1 グループCフアージ リシン酵素を含有する抽出剤は
次のとおりにして調製する: グループC連鎖球菌種26RP66(ATCC#21597)または
いづれか他のグループC連鎖球菌種をTodd Hewitt培地
で37Cにおいて、18mm管内で650nmで0.23のODまで発育さ
せる。5×106のタイターでグループCバクテリオフア
ージCC1)(ATCC#21597−B1)を細胞4部に対してフア
ージ1部の割合で加える。混合物を37Cで18分間放置す
る。この時点で、感染細胞を氷片上に注ぎ入れ、溶液の
温度を15℃以下に減じる。感染細胞を次いで冷蔵遠心分
離器で分離採取し、ジチオスレイトール5×10-3Mおよ
びDNAアーゼ10μgを含有するpH6.1の0.1Mリン酸塩緩衝
液中に元の量の1/300で懸濁する。細胞は放出フアージ
およびリシン酵素を溶解する。100,000xgで5時間遠心
分離して、大部分の細胞破片およびフアージを分離した
後に、この酵素溶液を適量に分け、そのグループA連鎖
球菌溶解能力に係り試験する。 酵素ロツトにおける単位/mlの数値はグループA連鎖
球菌の懸濁液のOD650を15分で、0.3〜0.15のODに減少さ
せるに要する酵素の最高稀釈度の逆数をして決定され
る。代表的酵素調製物において、4×105〜4×106単位
が一個の12バツチで生成される。 免疫診断検定法において酵素を使用するには、要求さ
れるインキユベーシヨン時間に応じて、一試験当り最低
単位数のリシン酵素が必要である。酵素は安定性に係る
適当な条件、最大酵素活性、非特異的反応の阻害体およ
び或る情況では、グループA炭水化物に対して特異的な
抗体を含む緩衝液中で稀釈する。好適態様では、水で再
構成することができる凍結乾燥剤を使用する。 リシン生成用のフアージ ストツクの調製法はリシン
酵素の調製においてフアージおよびグループC連鎖球菌
の感染に係り前記した方法と同一の方法である。しかし
ながら、感染細胞を氷上に注ぎ入れる代りに、インキユ
ベーシヨンを37℃で全部で1時間続け、全体のフアージ
およびまた酵素の溶解および放出を可能にする。フアー
ジを引続くリシン生成に使用するためには、残留酵素を
不活性化するか、または分離してフアージ感染よりもむ
しろグループC細胞の外部から溶解を防止しなければな
らない。 本発明に従い、抽出剤中のグループA連鎖球菌抗原の
存在が、抗原−抗原反応(免疫検定法)において、抗体
を指示粒子または分子で標識付けする方法により検出さ
れる。 本発明によりグループA連鎖球菌抗原の理想的な検出
態様は、発色団標識を付けた膜スポツト試験方法であ
る。 リシン酵素により放出されるグループA抗原の同定が
上記の同定方法に制限されないことは理解されるべきで
ある。検出方法としては、代りに、抗体結合ラテツクス
粒子、放射免疫検定、免疫螢光技法、酵素結合免疫吸着
検定(ELISA)等のようないづれかの免疫検出系を使用
することができる。 検出しようとする抗原がまたグループA炭水化物に制
限されないことも理解されるべきである。他の細胞壁抗
原が分解プロセス中に放出される(すなわち、Mプロテ
イン)ので、これらの抗原の抗体検出がまたグループA
連鎖球菌の同定に使用できる。 本発明による試験キツトには、検体輸送用に適当なア
プリケーター スワブを使用する。酵素含有抽出剤はそ
の場で再構成する凍結乾燥形で提供できる。再構成した
後に、抽出剤は5週間より長い期間、冷蔵庫温度(2〜
10℃)で保存することができる。 例2 0.1%ウサギ免疫グロブリン、0.005M(エチレンジニ
トリロ)テトラ酢酸ジナトリウム塩(EDTA)、0.005Mジ
チオスレイトール、0.02%ナトリウムアジド、0.01%ナ
セチルグルコサミンを含有する0.05Mクエン酸塩−リン
酸塩緩衝剤(pH6.1)よりなる緩衝液中で、例1に従い
調製した酵素を100単位/mlの濃度に稀釈する。この酵素
剤3部に、0.02Mトリス緩衝液(pH8.2)、1.0%牛血清
アルブミン、0.02%ナトリウム アジド、300K単位ヘパ
リン中に懸濁されたグループA連鎖球菌抗体(OD5201.
5)で標識付けしたコロイド状金ゾル1部を加え、混合
し、0.22ミクロン フイルターに通して濾過し、次いで
1個の管当り200マイクロリツターづつに分け、次いで
凍結乾燥させる。この凍結乾燥させた試剤は高められた
温度(すなわち、45℃)で短時間(すなわち、2週
間)、安定であり、そして室温で長期間(>1年)、保
存できる。好ましくは乾燥している、レイヨンまたはダ
クロン スワブを使用して、予想される感染域をぬぐ
う。凍結乾燥させた発色団−酵素混合物を含有する反応
管に脱イオン化水200マイクロリツターを加え、スワブ
を入れ、振りまわして、試剤を混合する。室温で4分間
インキユベートした後に、スワブを直径がそれぞれ1.5m
mである2個の穴を有するプラスチツクラミネートの頂
上部に配置されている1.2ミクロンセルロースアセテー
ト フイルターよりなる器具上に置く。穴の一つの下
に、ウサギ抗連鎖球菌グループA捕獲(capture)抗体
で飽和された検出膜を同定し、もう一つの穴の下には、
ウサギ非免疫免疫グロブリンで飽和された対照膜を固定
する。両方の膜を吸取紙表面において、膜を通してスワ
ブからの過剰の液体を取り去る。グループA抗原が存在
する場合には、免疫複合体が沈着し、検出膜上に捕捉さ
れ、桃色〜黒色の色を検出膜上に見ることができる。グ
ループA連鎖球菌抗原が存在しない場合には、発色団標
識付けされている抗体は膜を通つて拡散し、この膜上に
見ることはできない。グループA連鎖球菌が接種されて
いるスラブを使用して、5分間より短い時間で2×104
の微生物を検出することができる。臨床上の咽頭検体で
遭遇する非特異的反応の発生を減じるためには、ヘパリ
ン、0.01%N−アセチル グルコサミン、0.1%ウサギ
免疫グロブリンの添加および1〜2ミクロン フイルタ
ーの重層が必要である。 グループa連鎖球菌を検出するもう一つの態様では、
リシン抽出剤は代表的に、その場で再構成する凍結乾燥
形態で用意する。再構成前では、この抽出剤は少なくと
も30日間、酵素活性をいずれか有意の程度に失なうこと
なく、冷蔵(2゜〜8℃)貯蔵することができる。再構
成された抽出剤は分配する(代表的には、200マイクロ
リツター)。咽頭スワブを試料カツプに入れ、室温で少
なくとも2分間インキユベートして、スワブ繊維からの
連鎖球菌細胞壁抗原を酵素と自由に接触させる。インキ
ユベーシヨン期間の後に、スワブをまわし、試料カツプ
の壁に押つ付けて絞り、液体を絞り出す。一定量の液体
は次いで、ラテツクス凝集のような免疫検定法で試験す
ることができる。 例3 グループA連鎖球菌の直接検出用の市販ラテツクス凝
集検定用キツト(Streptogen,New−Horizone Diagnosti
cs)を利用して、リシン抽出剤のラテツクス凝集試薬と
の適合性を試験した。スワブに既知の濃度のグループA
連鎖球菌を接種し、次いで種々のリシン濃度を有する抽
出剤中で室温で2〜10分間にわたりインキユベートす
る。 絞り出された液体1滴(約40マイクロリツター)をガ
ラス板上の円形検出域および対照域の両方に適用する。
円形検出域に、検出ラテツクス(ウサギ抗グループA抗
体付着ラテツクス)1滴を加え、他方円形対照域には対
照ラテツクス(ウサギ非免疫ガンマグロブリン付着ラテ
ツクス)を加える。反応体を機械的回転器上で2分間回
転させ、円形検出域および対照域を凝集の存在について
検査する。この実験の結果を表Iにまとめて示す。 これらの結果はリシン酵素によるグループA炭水化物
の放出がリシン濃度およびインキユベーシヨン時間に依
存することを示している。 臨床咽頭スワブ検体を5%羊血液寒天板上で培養し、
スワブを次いで、3分間、室温(25C)リシン抽出(20
単位リシン/試験)インキユベーシンを用いてラテツク
ス凝集検定法により試験した。結果を下記にまとめて示
す: ラテツクス陽性 ラテツクス陰性 培養陽性 10 0 培養陰性 1 55 ここで詳述に記述されている本発明の種々の変更は当
業者にとつて明白である。このような全ての変更は本発
明の精神および範囲内にあるものとし、本発明は以下の
請求の範囲における規定によつてだけ制限されるものと
する。
フロントページの続き (72)発明者 フィスケッティ,ビンセント,エイ. アメリカ合衆国 11552 ニューヨーク 州,ウエスト ヘンプステッド,ジョア ン コート 448 (56)参考文献 Journal of Experi mental Medicine,112, p77−96(1960) Proc.Natl.Acad.Sc i.USA,78(8),p4689−4693 (1981) Journal of Clinic al Microbiology,12 (4),p506−508(1980) Applied Microbiol ogy,29(2),p175−178(1975) Journal of Experi mental Medicine,133, p1105−17,(1971) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01N 33/569 BIOSIS PREVIEWS

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.グループAの連鎖球菌抗原の検出方法であって、 グループAの連鎖球菌を含むことが疑われる臨床検体
    を、グループC連鎖球菌ファージリシン酵素を含む抽出
    剤で、最初に該臨床検体を培養することなく、処理して
    グループAの連鎖球菌抗原を該抽出剤中に放出させ、放
    出した該抗原を免疫学的リガンドレセプター検定法によ
    り検定する検定方法であり、 該臨床検体と該抽出剤との接触時間は6分間より短か
    く、検出の全ての手順を21℃から29℃の室温の範囲内で
    実施し、そして該連鎖球菌ファージリシン酵素は、グル
    ープAの連鎖球菌抗原に特異的な抗体に対してタンパク
    分解活性を欠いている、 上記検定方法。 2.臨床検体をアプリケータースティックの一端に備え
    られている天然または合成繊維スワブを用いて、採取部
    位から採取する、請求の範囲1の方法。 3.免疫学的リガンドレセプター検定法が、凝集検定
    法、酵素結合免疫検定法、蛍光免疫検定法及び発色団結
    合免疫検定法からなる群より選ばれる免疫学的検定法で
    ある請求の範囲1の方法。 4.免疫検定法が指示体粒子もしくは分子、または検定
    膜に共有的に付着されているか、あるいは不動的に吸着
    されている特異的抗体を包含する、請求の範囲1の方
    法。 5.グループAの炭水化物細胞壁抗原が放出される請求
    の範囲1の方法。 6.Mタンパク質抗原が放出される請求の範囲1の方
    法。 7.臨床検体を、該特異的抗体および該リシン酵素抽出
    剤を含む溶液中に入れる、請求の範囲4の方法。 8.該リシン酵素抽出剤が、リシン酵素の最適活性を可
    能にする安定化緩衝液を含む請求の範囲1の方法。 9.リシン酵素抽出剤が検定を行なう前に、液体で再構
    成される凍結乾燥剤である、請求の範囲1の方法。 10.安定化緩衝液が還元剤を含有する、請求の範囲8
    の方法。 11.還元剤がジチオスレイトールである、請求の範囲
    10の方法。 12.安定化緩衝液が金属キレート化剤を含有する、請
    求の範囲8の方法。 13.金属キレート化剤がエチレンジアミンテトラ酢酸
    ジナトリウム塩である、請求の範囲12の方法。 14.安定化緩衝液が免疫グロブリンまたは免疫グロブ
    リン断片を含有する、請求の範囲8の方法。 15.安定化緩衝液がクエン酸塩−リン酸塩緩衝剤を含
    有する、請求の範囲8の方法。 16.安定化緩衝液が5.0〜9.0の範囲のpH値を有する、
    請求の範囲8の方法。 17.安定化緩衝液が保存剤として殺菌剤または静菌剤
    を含有する、請求の範囲8の方法。 18.保存剤がナトリウムアジドである、請求の範囲17
    の方法。 19.臨床検体中のグループAの連鎖球菌を検定するた
    めの診断用キットであって、 グループAの連鎖球菌抗原を放出させるためのグループ
    C連鎖球菌ファージリシン酵素であって、グループAの
    連鎖球菌抗原に特異的な抗体に対してタンパク分解活性
    を欠いているリシン酵素を含む抽出剤; および、 グループAの連鎖球菌抗原の1つもしくはそれ以上と結
    合する免疫学的リガンド; を含む上記診断用キット。 20.該抽出剤が凍結乾燥試薬として用意されている請
    求の範囲19のキット。 21.グループAの連鎖球菌抗原の1つもしくはそれ以
    上と結合する免疫学的リガンドが、指示体粒子もしくは
    分子、または膜に共有的に付着されているか、あるいは
    不動に吸着されている特異的抗体よりなる標識付けされ
    た抗体である、請求の範囲19のキット。 22.グループAの連鎖球菌のための診断用酵素抽出検
    定方法であって、 グループAの連鎖球菌を含むことが疑われる臨床検体
    を、酵素抽出剤で処理して臨床検体中に存在するグルー
    プAの連鎖球菌抗原を放出させて、該抗原の存在あるい
    は非存在を、該抗原に結合する免疫学的試薬を用いて測
    定する検出法であり、 該酵素抽出剤はグループC連鎖球菌ファージリシン酵素
    を含み、該抽出剤で臨床検体を処理してグループAの連
    鎖球菌抗原を該酵素抽出剤中に放出させ、そして、該リ
    シン酵素は、グループAの連鎖球菌抗原の特異的抗体に
    対してタンパク分解活性を欠いているものである、 上記検定法。 23.グループAの連鎖球菌抗原の検定方法であって、 グループC連鎖球菌ファージリシン酵素を含む単一試薬
    と、グループAの連鎖球菌抗原に対して特異的な抗体ま
    たはその断片を調製し、ここで該リシン酵素は、グルー
    プAの連鎖球菌抗原の抗体に対してタンパク分解活性を
    欠いており; 該単一試薬で、グループAの連鎖球菌を含むことが疑わ
    れる臨床検体を処理して、該臨床検体からグループAの
    連鎖球菌抗原を、該単一試薬に放出させ; 次いで、放出したグループAの連鎖球菌抗原を免疫学的
    に検出する; ことを含む上記検定方法。
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