JP3587124B2 - 分注装置および分注方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生化学分野等で液状の試料の分注に用いられる分注装置および分注方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
生化学分野においては、微生物などの生化学物質の培養や試験などの各種の処理が行われる。一般にこれらの処理は、対象の生化学物質を含んだ液状試料を専用の容器に収納した状態で行われる。これらの処理は通常多数の試料を対象として系統的に行われる場合が多いため、容器には多数の液状試料が同時に収納できるように、液状試料の収納部であるウェルが格子状に多数設けられたマイクロプレートが用いられる。そして培養や試験の過程においては、マイクロプレート間で液状試料の移注や小分けを行う分注操作が繰り返し行われる。
【０００３】
ところで、マイクロプレートのウェルは、ウェル数を増大して試験効率を向上させるとともに、使用される試薬の消費量を削減するために内容積を小さくする目的で、ウェルのサイズが小型化する傾向にある。これに伴い、従来一般的であった９６のウェルを備えたものに加えて、ウェルサイズを従来の約半分にし、ウェル数を４倍にした３８４ウェル型のものが用いられるようになっている。これらの異なる種類のマイクロプレートは従来個別に使用されており、一連の実験を行う際には同一種類のマイクロプレートのみを使用して実験系を構成することとしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
実験を効率よく行うためには、実験系の構成の自由度を確保し多様な実験方法を可能にする必要がある。例えば現状では薬剤候補となる有機化合物ライブラリは従来型の９６ウェルのマイクロプレートに保管されている場合が多く、これらの薬剤候補化合物を用いて３８４ウェルによる実験作業を行うことができれば、現有在庫の薬剤候補化合物の有効利用と実験効率の向上とを図ることが可能となる。
【０００５】
しかしながら、従来は異なる種類のマイクロプレート間での分注操作を効率的に行う技術は確立されておらず、必要な場合には手作業的な方法で行うしか方途がなかった。このためこのような分注操作の作業効率は非常に低く、異種類のマイクロプレート間での分注操作を効率的に行う方法が望まれていた。
【０００６】
そこで本発明は、異種類の容器間での分注操作を効率的に行うことができる分注装置および分注方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の分注装置は、液状試料を収納する収納部が格子状に設けられた容器間で液状試料の分注をおこなう分注装置であって、前記収納部から液状試料を吸引し吐出する分注ノズルを備えた分注ヘッドと、この分注ヘッドを前記容器間で相対的に移動させる分注ヘッド移動手段と、液状試料の分注をおこなう際の分注元の容器の収納部と分注先の容器の収納部との対応関係を特定する対応関係特定データを分注元の容器における収納部の配列ピッチならびに分注先の容器における収納部の配列ピッチに基づいて作成する対応関係特定データ作成手段と、この対応関係特定データを記憶する記憶手段と、前記対応関係特定データに基づいて前記分注ヘッド及び分注ヘッド移動手段を制御することにより分注ヘッドに異なる種類の容器間での分注動作を行わせる制御手段とを備えた。
【０００８】
請求項２記載の分注方法は、液状試料を収納する収納部が格子状に設けられた容器間で液状試料の分注をおこなう分注方法であって、前記液状試料の分注をおこなう際の分注元の容器における収納部の配列ピッチと分注先の容器における収納部の配列ピッチとに基づいて分注元の容器の収納部と分注先の容器の収納部との対応関係を特定する対応関係特定データを作成し記憶する工程と、この対応関係特定データに基づいて分注ヘッド及びこの分注ヘッドを前記容器間で相対的に移動させる分注ヘッド移動手段を制御することにより異なる種類の容器間での分注動作を行う分注工程とを含む。
【０００９】
請求項３記載の分注方法は、請求項２記載の分注方法であって、前記分注先の容器における収納部の配列ピッチが分注元の容器における収納部の配列ピッチＰの１／ｎ倍である場合において、前記分注元の容器の液状試料を分注ヘッドによって分注先の容器に対して分注る分注工程に、分注元の容器から液状試料を分注ヘッドによって吸引し次いで分注ヘッドによって分注先の容器に対して液状試料を吐出する単位分注操作を複数回含み、分注先の容器に液状試料を吐出する際には当該容器における収納部の配列ピッチ分だけ分注ヘッドの位置を相対的にずらして液状試料を吐出する。
【００１０】
請求項４記載の分注方法は、請求項２記載の分注方法であって、前記分注先の容器における収納部の配列ピッチＰが分注元の容器における収納部の配列ピッチのｎ倍である場合において、前記分注元の容器の液状試料を分注ヘッドによって分注先の複数の容器に対して分注する分注工程に、分注元の容器から液状試料を分注ヘッドによって吸引し次いで分注ヘッドによって分注先のそれぞれの容器に対して液状試料を吐出する単位分注操作を複数回含み、分注元の容器から液状試料を吸引する際には各単位分注操作ごとに当該容器における収納部の配列ピッチ分だけ分注ヘッドの位置を相対的にずらして液状試料を吸引する。
【００１１】
本発明によれば、液状試料の分注をおこなう際の分注元の容器における収納部の配列ピッチと分注先の容器の収納部の配列ピッチとに基づいて分注元の容器における収納部と分注先の容器における収納部との対応関係を特定する対応関係特定データを作成し、この対応関係特定データに基づいて異なる種類の容器間での分注動作を行わせることにより、配列ピッチの異なる異種類の容器間で効率よく分注を行うことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の生化学物質処理装置の斜視図、図２は本発明の一実施の形態の液状試料収納用のプレートの平面図、図３は本発明の一実施の形態の液状試料収納用のプレートの部分断面図、図４は本発明の一実施の形態の分注装置の制御系の構成を示すブロック図、図５は本発明の一実施の形態のプレートの対応関係特定データを示す図、図６、図７は本発明の一実施の形態の分注方法の工程説明図である。
【００１３】
まず図１を参照して生化学物質処理装置について説明する。図１において、生化学物質処理装置はインキュベータ１と分注装置６より構成される。インキュベータ１は略箱型の筐体２より成る。インキュベータ１の前面には開閉自在な扉３が設けられ、側面にはプレート出し入れ口４が設けられている。プレート出し入れ口４はシャッタ５を備えており、出し入れ操作時などの必要時のみプレート出し入れ口４を開口するようになっている。
【００１４】
インキュベータ１と隣接して分注装置６が配設されている。分注装置６の基台７上面は分注ステージ８となっており、分注ステージ８にはプレート９Ａ，９Ｂが載置されている。プレート９Ａ，９Ｂは、生化学物質などを含む液状試料を収納する収納部としてのウェルが格子状に多数設けられた容器である。図２（ａ）に示すようにプレート９Ａには多数のウェル１０Ａが格子状にピッチＰで設けられており、また図２（ｂ）に示すようにプレート９Ｂには多数のウェル１０Ｂが格子状にＰ／ｎ（本実施の形態ではｎ＝２）のピッチで設けられている。プレート９Ａ，９Ｂの側面には、それぞれプレートの種類を識別する識別マークとしてのバーコードラベルＬａ，Ｌｂが貼付されている。バーコードラベルＬａ，Ｌｂをバーコードリーダによって読み取ることにより、プレート種類を自動的に識別できるようになっている。
【００１５】
分注ステージ８上にはＸＹテーブル１１が配設されており、ＸＹテーブル１１には多数の分注ティップ１３（分注ノズル）が装着された分注ヘッド１２が結合されている。ＸＹテーブル１１を駆動することにより分注ヘッド１２は分注ステージ８内で水平移動し、載置されたプレート９Ａ，９Ｂ間で液状試料の分注をおこなう。ＸＹテーブル１１は、分注ヘッド１２をプレート９Ａ，９Ｂ間で相対的に移動させる分注ヘッド移動手段となっている。
【００１６】
また分注ステージ８上には、プレート搬送機構１４が設けられている。プレート搬送機構１４はＸ軸テーブル１５、Ｙ軸テーブル１６、Ｚθ軸テーブル１７およびＺθ軸テーブル１７に結合された搬送アーム１８より構成される。プレート搬送機構１４を駆動することにより、分注ステージ８上のプレート９Ａ，９Ｂを搬送アーム１８によってクランプし、インキュベータ１の内部に搬入しまたインキュベータ１から取り出す出し入れ作業を、プレート出し入れ口４を介して行うことができる。プレート出し入れ口４の側方には、バーコードリーダ１９が配設されており、出し入れ作業時にプレート９Ａ，９Ｂの側面のバーコードラベルＬａ，Ｌｂを読み取ることにより、各プレートが識別される。
【００１７】
次に図３を参照して分注ヘッド１２に装着された分注ティップ１３の装着ピッチと、各プレート９Ａ，９Ｂのウェルの配列ピッチとの関係について説明する。分注ヘッド１２の下面には、図２（ａ）に示すウェル１０Ａの格子状配列と同様の配列の分注ティップ１３を備えており、図３（ａ）に示すように分注ティップ１３の配列ピッチは、プレート９Ａのウェル１０Ａの配列ピッチＰと等しくなっている。したがって、プレート９Ａを対象として分注操作、すなわち分注ティップ１３による液状試料の吸引または吐出をおこなう場合には、一度の分注操作によって対象プレート９Ａの全てのウェル１０Ａから液状試料の吸引または吐出が可能となっている。
【００１８】
これに対し、図３（ｂ）に示すように、分注ヘッド１２を用いてプレート９Ｂを対象として分注操作をおこなう場合には、分注ティップ１３とウェル１０Ｂの配列ピッチが一致しておらず、ウェル１０Ｂの数量が分注ティップ１３の数量より多い（４倍の数量）ため、同一の分注操作で全てのウェル１０Ｂに対して吸引または吐出を行うことができない。そこで、本実施の形態では、このように種類が異なりウェル配列の異なるプレート９Ａ，９Ｂ間での液状試料の分注操作を後述する方法を用いて行うようにしている。
【００１９】
次に図４を参照して分注装置の制御系について説明する。制御部３０は全体制御部であり、以下に説明する各部を制御する。プレート情報記憶部３１は、各種類のプレートの情報、すなわちプレートの形状やウェルの配列ピッチ、各ウェルに収容されている液状試料の種類などの情報を記憶する。プレート情報組み合わせ部３２は、液状試料の分注元のプレート情報を分注先のプレート情報と組み合わせて、すなわち分注元のプレートにおけるウェルの配列ピッチと分注先のプレートにおけるウェルの配列ピッチとに基づいて、分注先のプレートについての新たなプレート情報を作成する。
【００２０】
ここで、図５を参照してプレート情報について説明する。図５に示すプレート情報は、分注先すなわち液状試料の分注先のプレートについて作成されるものであり、ウェル位置、分注元情報、および分注物情報を含んだものとなっている。ウェル位置は、当該プレートにおける各ウェルの位置を特定する情報であり、格子状に配列されたウェルのそれぞれを行番号および列番号を組み合わせて表示する。すなわち、プレートＺのウェルはＺ（ｉｊ）で表示され、これはプレートＺのｉ行ｊ列に位置するウェルであることを示している。
【００２１】
分注元情報は、分注先のウェルに吐出された液状試料が分注操作前に収納されていた分注元プレートおよびこのプレートにおけるウェルの位置を示す情報である。この場合にも、ウェルの行番号および列番号を組み合わせてウェルの位置を特定する。分注物情報は、薬品名や試料番号など液状試料の種類や識別データを示す情報である。
【００２２】
このように、プレート情報は液状試料の分注をおこなう際の分注元のプレートにおけるウェルと分注先のプレートのウェルとの対応関係を特定するデータとなっている。そしてプレート情報組み合わせ部３２は、液状試料の分注をおこなう際の分注元のプレートにおけるウェルと分注先のプレートのウェルとの対応関係を特定するデータを作成する対応関係特定データ作成手段となっている。
【００２３】
機構駆動部３３は、分注ヘッドの移動手段や分注ヘッド１２およびプレート搬送用の搬送アーム１８を駆動する。プレート識別部３４は、バーコードリーダ１９の読み取り信号に基づいて、プレートを識別する。表示部３５はモニタ用のディスプレイ装置であり、操作・入力時の画面表示やウェルフォーマットなどの表示を行う。操作・入力部３６は、マウスやキーボードであり、操作用コマンドやデータの入力を行う。
【００２４】
この分注装置は上記のように構成されており、次に分注方法について図６、図７を参照して説明する。この分注方法は、液状試料を収容するウェルの配列ピッチが異なるプレート９Ａ，９Ｂ間で液状試料の分注をおこなうものである。
【００２５】
図６は、４個のプレート９Ａ（識別記号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）の各ウェル１０Ａに収納された液状試料を、１個のプレート９Ｂ（識別記号Ｚ）に全て分注する分注操作を示している。すなわち、４個のプレート９Ａを分注元とし、１個のプレート９Ｂが分注先となっている。以下の説明では、各プレートを識別記号を用いて特定する。
【００２６】
まず、分注操作に先立って、分注先のプレートＺについて分注元のプレートにおけるウェルと分注先のプレートのウェルとの対応関係を特定しプレート情報を作成する。この対応関係の特定においては、プレートＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄにおけるウェル配列に等しく分注ティップ１３の配列が設定された分注ヘッド１２を用いることから、プレートＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのウェルのうち角部に位置するウェルが、プレートＺのどのウェルと対応するかを特定すればよい。これにより、角部以外に位置する他のウェルについても同様の対応関係が成立する。
【００２７】
すなわちこのプレート情報では、プレートＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのそれぞれにおいて各プレートの角部に位置するウェル１０Ａ（Ａ（１１），Ｂ（１１），Ｃ（１１），Ｄ（１１））を、図６に示すプレートＺの拡大図に現れた４つのウェル（破線枠で示すウェルＺ（１１），Ｚ（１２），Ｚ（２１），Ｚ（２２））に対応させている。これにより、角部以外のプレートＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各ウェルを含む全てのウェルとプレートＺのウェルとの対応関係が一意的に定まる。そしてこの対応関係を特定するプレート情報は、プレート情報記憶部３１に記憶される。
【００２８】
上記対応関係は、分注先のプレートＺのウェル１０Ｂの配列ピッチが、分注元のプレートＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのウェル１０Ａの配列ピッチＰの１／２となっていることに基づいて成立するものである。すなわち、分注先と分注元の各ウェルの対応関係を示す対応関係特定データは、これらのウェルの配列ピッチに基づいて作成される。
【００２９】
次にこのようにして作成されるプレート情報に基づいて、制御部３０によって分注ヘッド１２及びＸＹテーブル１１を制御することにより、当該プレート間で分注動作が行われる。この分注動作においては、分注ヘッド１２の各分注ティップ１３によって分注元のプレートＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのウェル１０Ａから液状試料を吸引し、次いで、分注ヘッド１２を移動させて分注先のプレートＺのウェル１０Ｂに液状試料を吐出する単位分注操作が４回行われる。
【００３０】
そしてこの単位分注操作において、プレートＺに液状試料を吐出する際には、プレートＺのウェル１０Ｂの配列ピッチ（Ｐ／２）分だけ分注ヘッド１２の位置を順次ずらしてプレートＺに対し液状試料を吐出する。すなわち、まずプレートＡを対象とした単位分注操作において分注ヘッド１２のコーナ部の分注ティップ１３をＡ（１１）に位置あわせして液状試料を吐出した後にプレートＢを対象とした単位分注操作をおこなう際には、分注ヘッド１２をＰ／２だけ矢印ａ方向にずらして液状試料をプレートＺに吐出する。
【００３１】
次いでプレートＤを対象とした単位分注操作をおこなう際には、分注ヘッド１２をＰ／２だけ矢印ｂ方向にずらし、またプレートＣを対象とした単位分注操作をおこなう際には、分注ヘッド１２をＰ／２だけ矢印ｃ方向に順次ずらして液状試料をプレートＺに吐出する。この４回の単位分注操作により、４個のプレートＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各ウェル１０Ａに収納されていた液状試料は、１個のプレートＺのウェル１０Ｂに分注される。
【００３２】
図７は上記分注操作例と反対に、プレートＺを分注元とし、プレートＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを分注先とする分注動作、すなわち分注先のプレートのウェル１０Ａの配列ピッチＰが分注元のプレートのウェル１０Ｂの配列ピッチ（Ｐ／２）の２倍である場合における分注動作を示すものである。
【００３３】
まず、分注操作に先立って、分注先のプレートＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄについてプレート情報を作成し分注元のプレートにおけるウェルと分注先のプレートのウェルとの対応関係を特定する。この対応関係は、前述の図６に示す例と反対の対応関係となる。ここではプレートＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのそれぞれについてプレート情報が作成される。
【００３４】
これらのプレート情報では、図７に示すプレートＺの拡大図に現れた４つのウェル（破線枠で示すウェルＺ（１１），Ｚ（１２），Ｚ（２１），Ｚ（２２））を、プレートＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのそれぞれにおいて各プレートの角部に位置するウェル１０Ａ（Ａ（１１），Ｂ（１１），Ｃ（１１），Ｄ（１１）に対応させる。そして、プレートＡについてのプレート情報に示すように、Ｚ（１３），Ｚ（３１），Ｚ（３３）を、それぞれウェルＡ（１２），Ａ（２１），Ａ（２２）に対応させ、他のウェルについても同様の対応関係でプレートＺの各ウェルと対応させる。プレートＢ，Ｃ，Ｄについても同様にプレート情報が作成され、これらの対応関係を示すプレート情報は、プレート情報記憶部３１に記憶される。
【００３５】
次にこのようにして作成されるプレート情報に基づいて、制御部３０によって分注ヘッド１２及びＸＹテーブル１１を制御することにより、当該プレート間で分注動作が行われる。この分注動作においては、分注ヘッド１２の各分注ティップ１３によって分注元のプレートＺのウェル１０Ｂから液状試料を吸引し、次いで分注ヘッド１２を移動させて分注先のプレートＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのウェル１０Ａに液状試料を吐出する単位分注操作が４回行われる。
【００３６】
そしてこの単位分注操作において、プレートＺから液状試料を吸引する際には、プレートＺのウェル１０Ｂの配列ピッチ（Ｐ／２）分だけ分注ヘッド１２の位置を順次ずらしてプレートＺから液状試料を吸引する。すなわち、まずプレートＡを対象とした単位分注操作後に、プレートＢを対象とした単位分注操作をおこなう際には、分注ヘッド１２をＰ／２だけ矢印ａ方向にずらして液状試料をプレートＺから吸引する。
【００３７】
次いでプレートＤを対象とした単位分注操作をおこなう際には、分注ヘッド１２をＰ／２だけ矢印ｂ方向にずらし、またプレートＣを対象とした単位分注操作をおこなう際には、分注ヘッド１２をＰ／２だけ矢印ｃ方向に順次ずらして液状試料をプレートＺから吸引する。この４回の単位分注操作により、プレートＺのウェル１０Ｂに収納されていた液状試料は、４個のプレートＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各ウェル１０Ａに分注される。
【００３８】
なお上記実施の形態では、配列ピッチ間の比ｎが２である場合について説明しているが、もちろんｎが３以上であってもよい。また、格子状にウェルが形成されたプレートに対して、同様に格子状配列の分注ティップを備えた分注ヘッドを用いる例を示しているが、本発明はこれに限定されず、例えば単に列状に分注ティップが配列された分注ヘッドを用いる場合にあっても、本発明を適用することができる。また分注ヘッド移動手段としてＸＹテーブル１１を用いる例を示したが、プレート側を分注ヘッドに対して移動させる構成でもよい。
【００３９】
上記説明したように、本発明はウェルの配列ピッチが異なる異種のプレート間での分注操作を同一の分注ヘッドによって可能とするものである。これにより、従来より一般に使用されてきた既存のプレートと、近年新たに使用されるようになった小ピッチ型のプレートとが混在する実験を同一の分注装置を用いて行うことができる。したがって、実験系の構成の自由度が確保されると共に、実験過程における分注操作を効率よく行うことが可能となる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、液状試料の分注をおこなう際の分注元の容器における収納部の配列ピッチと分注先の容器の収納部の配列ピッチとに基づいて、分注元の容器における収納部と分注先の容器の収納部との対応関係を特定する対応関係特定データを作成し、この対応関係特定データに基づいて異なる種類の容器間での分注動作を行わせることにより、配列ピッチの異なる異種類の容器間で効率よく分注を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の生化学物質処理装置の斜視図
【図２】本発明の一実施の形態の液状試料収納用のプレートの平面図
【図３】本発明の一実施の形態の液状試料収納用のプレートの部分断面図
【図４】本発明の一実施の形態の分注装置の制御系の構成を示すブロック図
【図５】本発明の一実施の形態のプレートの対応関係特定データを示す図
【図６】本発明の一実施の形態の分注方法の工程説明図
【図７】本発明の一実施の形態の分注方法の工程説明図
【符号の説明】
６ 分注装置
９Ａ，９Ｂ プレート
１０Ａ，１０Ｂ ウェル
１１ ＸＹテーブル
１２ 分注ヘッド
１３ 分注ティップ
３０ 制御部
３１ プレート情報記憶部
３２ プレート情報組み合わせ部

Claims (4)

1. 液状試料を収納する収納部が格子状に設けられた容器間で液状試料の分注をおこなう分注装置であって、前記収納部から液状試料を吸引し吐出する分注ノズルを備えた分注ヘッドと、この分注ヘッドを前記容器間で相対的に移動させる分注ヘッド移動手段と、液状試料の分注をおこなう際の分注元の容器の収納部と分注先の容器の収納部との対応関係を特定する対応関係特定データを分注元の容器における収納部の配列ピッチならびに分注先の容器における収納部の配列ピッチに基づいて作成する対応関係特定データ作成手段と、この対応関係特定データを記憶する記憶手段と、前記対応関係特定データに基づいて前記分注ヘッド及び分注ヘッド移動手段を制御することにより分注ヘッドに異なる種類の容器間での分注動作を行わせる制御手段とを備えたことを特徴とする分注装置。
2. 液状試料を収納する収納部が格子状に設けられた容器間で液状試料の分注をおこなう分注方法であって、前記液状試料の分注をおこなう際の分注元の容器における収納部の配列ピッチと分注先の容器における収納部の配列ピッチとに基づいて分注元の容器の収納部と分注先の容器の収納部との対応関係を特定する対応関係特定データを作成し記憶する工程と、この対応関係特定データに基づいて分注ヘッド及びこの分注ヘッドを前記容器間で相対的に移動させる分注ヘッド移動手段を制御することにより異なる種類の容器間での分注動作を行う分注工程とを含むことを特徴とする分注方法。
3. 前記分注先の容器における収納部の配列ピッチが分注元の容器における収納部の配列ピッチＰの１／ｎ倍である場合において、前記分注元の複数の容器の液状試料を分注ヘッドによって分注先の容器に対して分注する工程に分注元のそれぞれの容器から液状試料を分注ヘッドによって吸引し次いで分注ヘッドによって分注先の容器に対して液状試料を吐出する単位分注操作を複数回含み、分注先の容器に液状試料を吐出する際には各単位分注操作ごとに当該容器における収納部の配列ピッチ分だけ分注ヘッドの位置を相対的にずらして液状試料を吐出することを特徴とする請求項２記載の分注方法。
4. 前記分注先の容器における収納部の配列ピッチＰが分注元の容器における収納部の配列ピッチのｎ倍である場合において、前記分注元の容器の液状試料を分注ヘッドによって分注先の複数の容器に対して分注する分注工程に、分注元の容器から液状試料を分注ヘッドによって吸引し次いで分注ヘッドによって分注先のそれぞれの容器に対して液状試料を吐出する単位分注操作を複数回含み、分注元の容器から液状試料を吸引する際には各単位分注操作ごとに当該容器における収納部の配列ピッチ分だけ分注ヘッドの位置を相対的にずらして液状試料を吸引することを特徴とする請求項２記載の分注方法。

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