JP3794012B2 - 回転反応器の測定方式 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はターンテーブルの外周の円周上に複数の反応セルを配置し、反応セルを挟んで光源と分光検出器を配置して、反応セルを透過する光量を測定する回転反応器の測定方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ターンテーブルの外周の円周上に複数の反応セルを配置し、反応セルを挟んで光源と分光検出器を配置して反応セルを透過する光量を測定する回転反応器が知られている。このような反応器による測定においては、各反応セルの位置決めを各セルに対応したバネやベアリング等で機械的に行うもの、或いは各セルに対応したスリット、チョッパー、シャッター等のマーカを付けてセンサーで検出し、電気的に行うものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような機械的な方法では、反応セルの数が増加し、動作が高速になると調整方法や耐久性の面で問題が生じる。また、上記のような電気的な方法では、センサー検出位置と検出器のずれがあると、例えば加速時、減速時等のセルの移動速度むらとなり、測光タイミングがずれて測光データが使えず、また、位置のずれを調整するための方法も困難である。また、測光開始タイミング用センサーや測光開始用のマーカー等が必要となるため、測定装置としてのコストが高くなってしまうという問題もある。
【０００４】
本発明は上記課題を解決するためのもので、高精度の測定再現性が得られると共に、低コストで測定ができるようにすることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ターンテーブルの外周の円周上に複数の反応セルを配置し、反応セルを挟んで光源と分光検出器を配置して反応セルの光量を測定する回転反応器の測定方式において、ターンテーブルに連結されエンコーダを有するダイレクトドライブモータと、エンコーダ信号を計数するエンコーダカウンタと、各反応セルごとに測定開始位置が設定された設定レジスタと、エンコーダカウンタの値と設定レジスタの値とを比較して両者が一致したときアドレス一致信号を出力するエンコーダコンパレータとを備え、エンコーダコンパレータからアドレス一致信号が出力されたとき、割り込みを発生し、その位置を各反応セルの測光開始位置とすることを特徴とする。
また、本発明は、予めターンテーブルの外周の円周上にある複数の反応セルを全周にわたりエンコーダ信号に同期して測光し、各反応セルごとの測光開始位置の設定を行うことを特徴とする。
また、本発明は、予め吸光度のある試料を反応セル中に分注してエンコーダ信号に同期して測光し、各反応セルごとの測光開始位置の設定を行うことを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の回転反応器の測定方式の一例を説明する図である。
回転反応器を構成するターンテーブル１は、その外周上に反応容器の入った反応セル４と、反応セルを挟んで光源５と分光検出器６が配置され、反応セル４を透過した光量を分光検出器６で測定する。ターンテーブル１を回転駆動するダイレクト・ドライブ（ＤＤ）モータ２には、その外周にポジションセンサー７が設けられて、パルス／回転を発生させている。ＤＤモータ２は位置検出が可能なエンコーダを有するＤＤモータドライバー３により駆動される。ここで使用するエンコーダは、例えば１２２８８０パルス／回転の９０°位相の異なるＡ相、Ｂ相のパルス（或いはその逓倍、４逓倍、１／２倍）のほかに、１２０パルス／回転のＺ相信号を発生する。そして、アレンジゲート信号でポジションセンサーの検出信号とＺ相信号の論理積をとり、そのＡＮＤ信号を基準位置信号としている。
【０００７】
ターンテーブル１の外周上に配置される反応セルは、エンコーダの分解能（１回転当たりのパルス数）によりアドレスされ、この例では、図１（ｂ）に示すように、等間隔で２２１本（Ｎ＝２２１）配置されるので、反応セルの配列ピッチはエンコーダパルス数で１２２８８０÷２２１＝５５６パルスとなり、これに基づいてアドレスされる。
エンコーダカウンタ８はＤＤモータドライバー３からのＺ相信号とポジションセンサー信号のＡＮＤ信号（基準位置信号）でクリアされ基準位置が決められる。以降、エンコーダカウンタ８はターンテーブルが１回転する毎にエンコーダの検出分解能によりプリスケールされた値によりクリアされる。従って、各回転ごとにポジションセンサー信号とエンコーダＺ相のＡＮＤ信号により、エンコーダカウントの基準位置が決定され、１回転３６０度がエンコーダの分解能により分割され、各々の反応セルがエンコーダカウント値によりアドレスされる。
【０００８】
設定レジスタ１０には、予め各反応セルごとに、測定開始点（データをサンプリングしてデジタル信号として取り込むＡＤ開始点）が設定される。この測定開始点は、測定に先立って予め反応セルを全周にわたって測光した結果により、個々の反応セルの開始位置が決められる。エンコーダコンパレータ９は、エンコーダカウンタ８の値と設定レジスタ１０の値とを比較して一致するとアドレス一致出力をＣＰＵ１１に送出して割り込みを発生し、Ａ／Ｄ変換器１２による分光検出器６からのデータの取り込みが行われる。データの取込みは複数ポイントについての値が積分されて求められる。実際には、このように測定したＡＤ値は真っ暗な状態で測定したリファレンス積分データが差し引かれ、また、ノイズの影響で積分値がマイナスになる場合もあるので、その場合は値０とする。
【０００９】
なお、エンコーダのタイミングはさらに逓倍、４逓倍、あるいは１／２倍として測定を行うこともでき、また、反応容器を透過した光を回折格子で回折させ、これをフォトダイオードアレイにより検出し、各波長毎にＡ／Ｄ変換することにより、各波長に対応した複数種類の試験を行うことも可能である。
【００１０】
次に、各反応セルの測定開始点の設定について説明する。
図２は反応セルの幅、間隔、分光検出器のスリット幅に基づく測定開始点、測定可能区間を説明する図で、４は反応セル、Ｓは分光検出器のスリットを表しており、ここでは
反応セル本数：２２１本
反応セルの幅：２．５ｍｍ
反応セルの配列ピッチ：５．４ｍｍ
スリット径：１．５ｍｍ
エンコーダの分解能：１２２８８０パルス／回転
ＤＤモータの回転速度：０．３３ｒｐｓ
としている。反応セルの幅２．５ｍｍをエンコーダパルス数（ポイント数）で表すと、
（１２２８８０／２２１）×２．５ｍｍ／５．４ｍｍ＝２５７ポイント
となり、時間に換算すると、
２５７×１／（１２２８８０×０．３３）＝６．３３ｍｓｅｃ
となる。また、図２（ｂ）に示すように、スリットＳが完全に反応セル４内に入らないと反応セルを透過しない光も測定してしまうので、スリットＳが完全に反応セル４内に入っている状態が正常に測定できる区間で、これは１．０ｍｍとなる。従って、この間を測定可能区間としてエンコーダパルス数（測定可能ポイント数）として表すと、
（１２２８８０／２２１）×１ｍｍ／５．４ｍｍ＝１０２ポイント
となり、時間に換算すると２．５ｍｓｅｃとなる。また、反応セルエッジから測定可能ポイントまでの間隔は、
（１２２８８０／２２１）×０．７５ｍｍ／５．４ｍｍ＝７７ポイント
となり、時間に換算すると１．９ｍｓｅｃとなる。このように、反応セルエッジから測定可能ポイント（測定開始点）までのポイント数、測定可能区間のポイント数が求められるので、これを設定レジスタに設定しておくことにより、エンコーダパルスに基づいて測定が行われる。なお、実際には、ポジションセンサー信号とＺ相信号とのＡＮＤ信号による基準位置は完全には決まらないため、オフセット値で基準位置を補正し、また、各反応セル毎に測定開始点の補正値のテーブルをもっておき、測定開始点を決定している。
前述したように、反応セルはエンコーダの分解能により細分され、個々の反応セルが位置決めされ、反応セルの透過光量はエンコーダに同期して測定されるため、予め反応セルを全周にわたり測定した結果により個々の反応セルのエッジが求められると、そこから測定始ポイントが求められる。
【００１１】
前述したように、反応セルはエンコーダの分解能により細分され、個々の反応セルが位置決めされ、反応セルの透過光量はエンコーダに同期して測定されるため、予め反応セルを全周にわたり測定した結果により個々の反応セルのエッジが求められると、そこから測定始ポイントが求められる。
【００１２】
図３は反応セルの測定開始位置を求める例を説明する図である。
この例では、反応セルの測定は反応セルに溶液が入っていない状態、あるいは純粋の水が入っている状態において、実際の測定に先立って行われる。図のＴ１、Ｔ２、Ｔ３はターンテーブル１周を反応セル数で割った等間隔の位置を表し、前述したようにそれらの間隔は５５６パルスに相当する。光量測定されたデータは各反応器毎に区分され、光量が最小となる位置を各反応セルの側面のポイント（エッジ）としてエンコーダアドレスによってエッジＸ，Ｙが求められる。また、Ｘ，Ｙがずれる可能性があるので、Ｘ，Ｙから反応セルの中心Ｚを求めておく。反応セルの幅は既知であるので逆に中心ＺからＸ，Ｙが決められる。反応セルのエッジポイントはエンコーダの分解能で決められ、上記の例では、この位置から測定開始位置までは７７ポイント（１．９ｍｓｅｃ）として求められ、そこから１０２ポイント（２．５ｍｓｅｃ）が測定可能区間となる。
【００１３】
図４は測定開始位置を決定する他の例を説明する図である。
この例では反応セルに吸光度のある溶液を分注した状態で予め測定が行われる。図のようなデータが測定されたとすると、ある吸光度に対応したスレッシュホールド値の設定を行い、これと測定データとの交点を求め、これが各反応セルのエッジＸ，Ｙとしてエンコーダアドレスによって求められ、図３の場合と同様にこのＸ，Ｙから反応セルの中心Ｚが求められる。Ｘ，Ｙが決まると、同様に測定開始ポイント、測定可能区間が求められる。
【００１４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、エンコーダにより各反応セルが位置決めされるため、エンコーダの分解能により決まる高精度な測定を再現性よく行うことができる。また、反応セルに対応した測定開始用スリット等が要らなくなるため、測定装置としてのコストを安くすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の回転反応器の測定方式の１例を説明する図である。
【図２】 反応セルの幅、間隔、分光検出器のスリット幅に基づく測定開始点、測定可能区間を説明する図である。
【図３】 反応セルの測定開始位置を求める例を説明する図である。
【図４】 測定開始位置を決定する他の例を説明する図である。
【符号の説明】
１…ターンテーブル、２…ＤＤモータ、３…ＤＤモータドライバー、４…反応セル、５…光源、６…分光検出器、７…ポジションセンサー、８…エンコーダカウンタ、９…エンコーダコンパレーター、１０…設定レジスタ、１１…ＣＰＵ、１２…ＡＤ、１３…メモリ。
【発明の属する技術分野】
本発明はターンテーブルの外周の円周上に複数の反応セルを配置し、反応セルを挟んで光源と分光検出器を配置して、反応セルを透過する光量を測定する回転反応器の測定方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ターンテーブルの外周の円周上に複数の反応セルを配置し、反応セルを挟んで光源と分光検出器を配置して反応セルを透過する光量を測定する回転反応器が知られている。このような反応器による測定においては、各反応セルの位置決めを各セルに対応したバネやベアリング等で機械的に行うもの、或いは各セルに対応したスリット、チョッパー、シャッター等のマーカを付けてセンサーで検出し、電気的に行うものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような機械的な方法では、反応セルの数が増加し、動作が高速になると調整方法や耐久性の面で問題が生じる。また、上記のような電気的な方法では、センサー検出位置と検出器のずれがあると、例えば加速時、減速時等のセルの移動速度むらとなり、測光タイミングがずれて測光データが使えず、また、位置のずれを調整するための方法も困難である。また、測光開始タイミング用センサーや測光開始用のマーカー等が必要となるため、測定装置としてのコストが高くなってしまうという問題もある。
【０００４】
本発明は上記課題を解決するためのもので、高精度の測定再現性が得られると共に、低コストで測定ができるようにすることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ターンテーブルの外周の円周上に複数の反応セルを配置し、反応セルを挟んで光源と分光検出器を配置して反応セルの光量を測定する回転反応器の測定方式において、ターンテーブルに連結されエンコーダを有するダイレクトドライブモータと、エンコーダ信号を計数するエンコーダカウンタと、各反応セルごとに測定開始位置が設定された設定レジスタと、エンコーダカウンタの値と設定レジスタの値とを比較して両者が一致したときアドレス一致信号を出力するエンコーダコンパレータとを備え、エンコーダコンパレータからアドレス一致信号が出力されたとき、割り込みを発生し、その位置を各反応セルの測光開始位置とすることを特徴とする。
また、本発明は、予めターンテーブルの外周の円周上にある複数の反応セルを全周にわたりエンコーダ信号に同期して測光し、各反応セルごとの測光開始位置の設定を行うことを特徴とする。
また、本発明は、予め吸光度のある試料を反応セル中に分注してエンコーダ信号に同期して測光し、各反応セルごとの測光開始位置の設定を行うことを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の回転反応器の測定方式の一例を説明する図である。
回転反応器を構成するターンテーブル１は、その外周上に反応容器の入った反応セル４と、反応セルを挟んで光源５と分光検出器６が配置され、反応セル４を透過した光量を分光検出器６で測定する。ターンテーブル１を回転駆動するダイレクト・ドライブ（ＤＤ）モータ２には、その外周にポジションセンサー７が設けられて、パルス／回転を発生させている。ＤＤモータ２は位置検出が可能なエンコーダを有するＤＤモータドライバー３により駆動される。ここで使用するエンコーダは、例えば１２２８８０パルス／回転の９０°位相の異なるＡ相、Ｂ相のパルス（或いはその逓倍、４逓倍、１／２倍）のほかに、１２０パルス／回転のＺ相信号を発生する。そして、アレンジゲート信号でポジションセンサーの検出信号とＺ相信号の論理積をとり、そのＡＮＤ信号を基準位置信号としている。
【０００７】
ターンテーブル１の外周上に配置される反応セルは、エンコーダの分解能（１回転当たりのパルス数）によりアドレスされ、この例では、図１（ｂ）に示すように、等間隔で２２１本（Ｎ＝２２１）配置されるので、反応セルの配列ピッチはエンコーダパルス数で１２２８８０÷２２１＝５５６パルスとなり、これに基づいてアドレスされる。
エンコーダカウンタ８はＤＤモータドライバー３からのＺ相信号とポジションセンサー信号のＡＮＤ信号（基準位置信号）でクリアされ基準位置が決められる。以降、エンコーダカウンタ８はターンテーブルが１回転する毎にエンコーダの検出分解能によりプリスケールされた値によりクリアされる。従って、各回転ごとにポジションセンサー信号とエンコーダＺ相のＡＮＤ信号により、エンコーダカウントの基準位置が決定され、１回転３６０度がエンコーダの分解能により分割され、各々の反応セルがエンコーダカウント値によりアドレスされる。
【０００８】
設定レジスタ１０には、予め各反応セルごとに、測定開始点（データをサンプリングしてデジタル信号として取り込むＡＤ開始点）が設定される。この測定開始点は、測定に先立って予め反応セルを全周にわたって測光した結果により、個々の反応セルの開始位置が決められる。エンコーダコンパレータ９は、エンコーダカウンタ８の値と設定レジスタ１０の値とを比較して一致するとアドレス一致出力をＣＰＵ１１に送出して割り込みを発生し、Ａ／Ｄ変換器１２による分光検出器６からのデータの取り込みが行われる。データの取込みは複数ポイントについての値が積分されて求められる。実際には、このように測定したＡＤ値は真っ暗な状態で測定したリファレンス積分データが差し引かれ、また、ノイズの影響で積分値がマイナスになる場合もあるので、その場合は値０とする。
【０００９】
なお、エンコーダのタイミングはさらに逓倍、４逓倍、あるいは１／２倍として測定を行うこともでき、また、反応容器を透過した光を回折格子で回折させ、これをフォトダイオードアレイにより検出し、各波長毎にＡ／Ｄ変換することにより、各波長に対応した複数種類の試験を行うことも可能である。
【００１０】
次に、各反応セルの測定開始点の設定について説明する。
図２は反応セルの幅、間隔、分光検出器のスリット幅に基づく測定開始点、測定可能区間を説明する図で、４は反応セル、Ｓは分光検出器のスリットを表しており、ここでは
反応セル本数：２２１本
反応セルの幅：２．５ｍｍ
反応セルの配列ピッチ：５．４ｍｍ
スリット径：１．５ｍｍ
エンコーダの分解能：１２２８８０パルス／回転
ＤＤモータの回転速度：０．３３ｒｐｓ
としている。反応セルの幅２．５ｍｍをエンコーダパルス数（ポイント数）で表すと、
（１２２８８０／２２１）×２．５ｍｍ／５．４ｍｍ＝２５７ポイント
となり、時間に換算すると、
２５７×１／（１２２８８０×０．３３）＝６．３３ｍｓｅｃ
となる。また、図２（ｂ）に示すように、スリットＳが完全に反応セル４内に入らないと反応セルを透過しない光も測定してしまうので、スリットＳが完全に反応セル４内に入っている状態が正常に測定できる区間で、これは１．０ｍｍとなる。従って、この間を測定可能区間としてエンコーダパルス数（測定可能ポイント数）として表すと、
（１２２８８０／２２１）×１ｍｍ／５．４ｍｍ＝１０２ポイント
となり、時間に換算すると２．５ｍｓｅｃとなる。また、反応セルエッジから測定可能ポイントまでの間隔は、
（１２２８８０／２２１）×０．７５ｍｍ／５．４ｍｍ＝７７ポイント
となり、時間に換算すると１．９ｍｓｅｃとなる。このように、反応セルエッジから測定可能ポイント（測定開始点）までのポイント数、測定可能区間のポイント数が求められるので、これを設定レジスタに設定しておくことにより、エンコーダパルスに基づいて測定が行われる。なお、実際には、ポジションセンサー信号とＺ相信号とのＡＮＤ信号による基準位置は完全には決まらないため、オフセット値で基準位置を補正し、また、各反応セル毎に測定開始点の補正値のテーブルをもっておき、測定開始点を決定している。
前述したように、反応セルはエンコーダの分解能により細分され、個々の反応セルが位置決めされ、反応セルの透過光量はエンコーダに同期して測定されるため、予め反応セルを全周にわたり測定した結果により個々の反応セルのエッジが求められると、そこから測定始ポイントが求められる。
【００１１】
前述したように、反応セルはエンコーダの分解能により細分され、個々の反応セルが位置決めされ、反応セルの透過光量はエンコーダに同期して測定されるため、予め反応セルを全周にわたり測定した結果により個々の反応セルのエッジが求められると、そこから測定始ポイントが求められる。
【００１２】
図３は反応セルの測定開始位置を求める例を説明する図である。
この例では、反応セルの測定は反応セルに溶液が入っていない状態、あるいは純粋の水が入っている状態において、実際の測定に先立って行われる。図のＴ１、Ｔ２、Ｔ３はターンテーブル１周を反応セル数で割った等間隔の位置を表し、前述したようにそれらの間隔は５５６パルスに相当する。光量測定されたデータは各反応器毎に区分され、光量が最小となる位置を各反応セルの側面のポイント（エッジ）としてエンコーダアドレスによってエッジＸ，Ｙが求められる。また、Ｘ，Ｙがずれる可能性があるので、Ｘ，Ｙから反応セルの中心Ｚを求めておく。反応セルの幅は既知であるので逆に中心ＺからＸ，Ｙが決められる。反応セルのエッジポイントはエンコーダの分解能で決められ、上記の例では、この位置から測定開始位置までは７７ポイント（１．９ｍｓｅｃ）として求められ、そこから１０２ポイント（２．５ｍｓｅｃ）が測定可能区間となる。
【００１３】
図４は測定開始位置を決定する他の例を説明する図である。
この例では反応セルに吸光度のある溶液を分注した状態で予め測定が行われる。図のようなデータが測定されたとすると、ある吸光度に対応したスレッシュホールド値の設定を行い、これと測定データとの交点を求め、これが各反応セルのエッジＸ，Ｙとしてエンコーダアドレスによって求められ、図３の場合と同様にこのＸ，Ｙから反応セルの中心Ｚが求められる。Ｘ，Ｙが決まると、同様に測定開始ポイント、測定可能区間が求められる。
【００１４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、エンコーダにより各反応セルが位置決めされるため、エンコーダの分解能により決まる高精度な測定を再現性よく行うことができる。また、反応セルに対応した測定開始用スリット等が要らなくなるため、測定装置としてのコストを安くすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の回転反応器の測定方式の１例を説明する図である。
【図２】 反応セルの幅、間隔、分光検出器のスリット幅に基づく測定開始点、測定可能区間を説明する図である。
【図３】 反応セルの測定開始位置を求める例を説明する図である。
【図４】 測定開始位置を決定する他の例を説明する図である。
【符号の説明】
１…ターンテーブル、２…ＤＤモータ、３…ＤＤモータドライバー、４…反応セル、５…光源、６…分光検出器、７…ポジションセンサー、８…エンコーダカウンタ、９…エンコーダコンパレーター、１０…設定レジスタ、１１…ＣＰＵ、１２…ＡＤ、１３…メモリ。
Claims (3)
- ターンテーブルの外周の円周上に複数の反応セルを配置し、反応セルを挟んで光源と分光検出器を配置して反応セルの光量を測定する回転反応器の測定方式において、ターンテーブルに連結されエンコーダを有するダイレクトドライブモータと、エンコーダ信号を計数するエンコーダカウンタと、各反応セルごとに測定開始位置が設定された設定レジスタと、エンコーダカウンタの値と設定レジスタの値とを比較して両者が一致したときアドレス一致信号を出力するエンコーダコンパレータとを備え、エンコーダコンパレータからアドレス一致信号が出力されたとき、割り込みを発生し、その位置を各反応セルの測光開始位置とすることを特徴とする回転反応器の測定方式。
- 請求項１記載の測定方式において、予めターンテーブルの外周の円周上にある複数の反応セルを全周にわたりエンコーダ信号に同期して測光し、各反応セルごとの測光開始位置の設定を行うことを特徴とする回転反応器の測定方式。
- 請求項１記載の測定方式において、予め吸光度のある試料を反応セル中に分注してエンコーダ信号に同期して測光し、各反応セルごとの測光開始位置の設定を行うことを特徴とする回転反応器の測定方式。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06353799A JP3794012B2 (ja) | 1999-03-10 | 1999-03-10 | 回転反応器の測定方式 |
| US09/523,113 US6723287B1 (en) | 1999-03-10 | 2000-03-10 | Measuring system for automatic chemical analyzer |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP06353799A JP3794012B2 (ja) | 1999-03-10 | 1999-03-10 | 回転反応器の測定方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000258433A JP2000258433A (ja) | 2000-09-22 |
| JP3794012B2 true JP3794012B2 (ja) | 2006-07-05 |
Family
ID=13232075
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP06353799A Expired - Lifetime JP3794012B2 (ja) | 1999-03-10 | 1999-03-10 | 回転反応器の測定方式 |
Country Status (2)
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| JP (1) | JP3794012B2 (ja) |
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| JP2012083118A (ja) * | 2010-10-07 | 2012-04-26 | Hitachi High-Technologies Corp | 自動分析装置 |
Families Citing this family (12)
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|---|---|---|---|---|
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