JP5305361B2 - 流体コネクタおよびマイクロ流体システム - Google Patents
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Description
本願は、米国仮特許出願第60/927,640号(名称「Fluid Connectors and Microfluidic Systems」、2007年5月4日出願)の米国特許法第119条第(e)項の優先権を主張し、この出願は本明細書に参考として援用される。
本発明は、概して、マイクロ流体システムおよびそれらの構成要素に関し、より具体的には、マイクロ流体システムによって分析を行うための流体コネクタ、方法、および装置に関する。
例えば、本発明は以下の項目を提供する。
(項目1)
基板内に形成されるマイクロ流体システムであって、少なくとも1つの入口および1つの出口を含む、第1のマイクロ流体チャネルと、少なくとも1つの入口および1つの出口を含む、第2のマイクロ流体チャネルとを備える、マイクロ流体システムと、
流路入口および流路出口を含む流路を備える、該基板に接続することができる流体コネクタであって、接続時に、該流路入口は、該第1のマイクロ流体チャネルの該出口に接続することにより、該流路と該第1のマイクロ流体チャネルとの間の流体連通を可能にし、該流路出口は、該第2のマイクロ流体チャネルの該入口に接続することにより、該流路と該第2のマイクロ流体チャネルとの間の流体連通を可能にする、流体コネクタと
を備え、
該流路は、該基板への該流体コネクタの接続前に、自身の中に配置される試薬を含有し、
該マイクロ流体システムは、該システム内の流体の再循環なしで動作するように構成および配設される、装置。
(項目2)
上記第1および第2のマイクロ流体チャネルは、第1の使用前には、相互に流体連通しておらず、第1の使用時には、該第1および第2のマイクロ流体チャネルは、相互に流体連通させられる、項目1に記載の装置。
(項目3)
上記第1のマイクロ流体チャネルは、上記基板への上記流体コネクタの接続前に、自身の中に配置される第1の試薬を備える、項目1に記載の装置。
(項目4)
上記第1のマイクロ流体チャネルは、さらに、上記基板への上記流体コネクタの接続前に、自身の中に配置される第2の試薬を備える、項目3に記載の装置。
(項目5)
上記第1および第2の試薬は、該第1および第2の試薬と混合しない流体によって分離される流体試薬である、項目4に記載の装置。
(項目6)
上記第1および第2の試薬は、液体試薬であり、該第1および第2の試薬と混合しない上記流体は、気体である、項目5に記載の装置。
(項目7)
上記第2のマイクロ流体チャネルは、自身の中に配置される試薬を含有する、項目1に記載の装置。
(項目8)
上記第2のマイクロ流体チャネルの中の上記試薬は、第1の使用前に乾燥させられる、項目7に記載の装置。
(項目9)
上記第2のマイクロ流体チャネルの中の上記試薬は、該第2のマイクロ流体チャネルの表面に吸収される、項目7に記載の装置。
(項目10)
上記装置はさらに、上記第1および第2のマイクロ流体チャネルを封入するよう上記基板に隣接して配置される、カバーを備える、項目1に記載の装置。
(項目11)
上記カバーは、テープである、項目10に記載の装置。
(項目12)
上記第1および/または第2のマイクロ流体チャネルと流体連通している反応域をさらに備え、該反応域は、該反応域の中の化学および/または生物学的反応の検出を可能にする、項目1に記載の装置。
(項目13)
上記反応域は、少なくとも1つの蛇行チャネル領域を備える、項目12に記載の装置。
(項目14)
上記反応域は、直列に接続される、少なくとも2つの蛇行チャネル領域を備える、項目12に記載の装置。
(項目15)
上記少なくとも2つの蛇行チャネル領域の各々は、化学および/または生物学的反応を受けることができる、化学および/または生物学的種を備える、項目14に記載の装置。
(項目16)
上記少なくとも2つの蛇行チャネル領域の各々は、該領域の中で化学および/または生物学的反応を実行する際に、該領域の各々の中での単一の均質な信号の検出を可能にする、項目15に記載の装置。
(項目17)
上記第1の蛇行チャネル領域と整列した第1の検出器をさらに備える、項目13に記載の装置。
(項目18)
上記第2の蛇行チャネル領域と整列した第2の検出器をさらに備える、項目17に記載の装置。
(項目19)
上記マイクロ流体システムは、2つより少ないチャネル交差を含む、項目1に記載の装置。
(項目20)
上記マイクロ流体システムは、チャネル交差を全く含まない、項目1に記載の装置。
(項目21)
上記流路は、第1の体積を有し、上記マイクロ流体システムへの上記流体コネクタの接続前に、該流路の中への該第1の体積より少ない制御された体積の流体の導入を可能にする、体積制御要素をさらに備える、項目1に記載の装置。
(項目22)
出口に接続されることができる真空源をさらに備える、項目1に記載の装置。
(項目23)
上記流体コネクタは、上記基板の特徴を補完する少なくとも1つの非流体特徴を備えることにより、接続時に該流体コネクタと該基板との間に非流体接続を形成する、項目1に記載の装置。
(項目24)
上記流体コネクタは、上記基板の特徴を補完する少なくとも1つの特徴を備えることにより、該流体コネクタと該基板との間に不可逆的な接続を形成する、項目1に記載の装置。
(項目25)
上記流体コネクタはさらに、生物学的実体から流体試料を受容することができる、試料採取要素を備える、項目1に記載の装置。
(項目26)
上記流体コネクタは、上記生物学的実体から上記流路への流体の移動を可能にすることができる、項目25に記載の装置。
(項目27)
基板内に形成されるマイクロ流体システムであって、入口および出口を含む第1のマイクロ流体チャネルと、入口および出口を含む第2のマイクロ流体チャネルとを備える、マイクロ流体システムと、
流路入口および流路出口を含む流路を備える、該基板に接続することができる流体コネクタであって、接続時に、該流路入口は該第1のマイクロ流体チャネルの該出口に接続することにより、該流路出口は、該第2のマイクロ流体チャネルの該入口に接続する、流体コネクタと
を備え、該基板の特徴を補完する少なくとも1つの非流体特徴をさらに備えることにより、接続時に、該流体コネクタと該基板との間に非流体接続を形成する、装置。
(項目28)
上記マイクロ流体システムは、上記システム中の流体の再循環なしで動作するように構成および配設される、項目27に記載の装置。
(項目29)
上記第1および第2のマイクロ流体チャネルは、第1の使用前に、相互に流体連通しておらず、第1の使用時に、該第1および第2のマイクロ流体チャネルは、相互に流体連通させられる、項目27に記載の装置。
(項目30)
基板に形成され、自身の中に配置される第1の試薬を含有する、第1のマイクロ流体チャネルと、
該基板に形成され、自身の中に配置される第2の試薬を含有する、第2のマイクロ流体チャネルと
を備え、該第1および第2のマイクロ流体チャネルは、第1の使用前には、相互に流体連通しておらず、第1の使用時には、該第1および第2のマイクロ流体チャネルは相互に流体連通させられる、装置。
(項目31)
上記第1のマイクロ流体チャネルはさらに、第3の試薬を備え、上記第1および第3の試薬は、該試薬と混合しない流体によって分離される、項目30に記載の装置。
(項目32)
上記第2の試薬は、第1の使用前に乾燥させられる、項目30に記載の装置。
(項目33)
上記第1および第2のマイクロ流体チャネルは、第1の使用前に、相互に流体連通しておらず、第1の使用時に、該第1および第2のマイクロ流体チャネルは、相互に流体連通させられる、項目30に記載の装置。
(項目34)
基板に形成される第1のマイクロ流体チャネルの中に第1の試薬を配置することと、
該基板に形成される第2のマイクロ流体チャネルの中に第2の試薬を配置することであって、該第1および第2のマイクロ流体チャネルは、該配置することの間に相互に流体連通していない、ことと
該第1のマイクロ流体チャネルの中に該第1の試薬を格納するように、該第1のマイクロ流体チャネルの入口および/または出口を密閉することと、
該第2のマイクロ流体チャネルの中に該第2の試薬を格納するように、該第2のマイクロ流体チャネルの入口および/または出口を密閉することと
を含む、試薬を格納する方法。
(項目35)
密閉する前に、上記第1のマイクロ流体チャネルは、自身の中に配置される第3の試薬を含有し、上記第1および第3の試薬は、該試薬と混合しない流体によって分離される、項目34に記載の方法。
(項目36)
上記第2の試薬は、上記第2のマイクロ流体チャネルの上記入口を密閉する前に乾燥させられる、項目34に記載の方法。
(項目37)
基板に形成され、第1の使用前に自身の中に配置される第1の試薬を含有する、第1のマイクロ流体チャネルを提供することと、
該基板に形成され、第1の使用前に自身の中に配置される第2の試薬を含有する、第2のマイクロ流体チャネルを提供することであって、
該第1および第2のマイクロ流体チャネルは、第1の使用前に、相互に流体連通しておらず、第1の使用時に、該第1および第2のマイクロ流体チャネルは、相互に流体連通させられる、ことと、
該第1および第2のマイクロ流体チャネルを相互に流体連通させることと
を含む、方法。
(項目38)
上記流体連通させることは、上記第1と第2のマイクロ流体チャネルとの間の流路を接続することを含む、項目37に記載の方法。
(項目39)
上記流路は、自身の中に配置される試料を含有する、項目38に記載の方法。
(項目40)
上記試料は、流体試料である、項目39に記載の方法。
(項目41)
基板に形成されるマイクロ流体システムであって、入口および出口を含む、第1のマイクロ流体チャネルと、入口および出口を含む、第2のマイクロ流体チャネルとを備える、マイクロ流体システムと、
該基板に接続することができる流体コネクタであって、流路入口および流路出口を含む流路を備え、接続時に、該流路入口は、該第1のマイクロ流体チャネルの該出口に接続することにより、該流路と該第1のマイクロ流体チャネルとの間の流体連通を可能にし、該流路出口は、該第2のマイクロ流体チャネルの該入口に接続することにより、該流路と該第2のマイクロ流体チャネルとの間の流体連通を可能にする、流体コネクタと
を備え、
該流路は、該マイクロ流体システムへの該流体コネクタの接続前に、該流路の中への第1の体積より少ない制御された体積の流体の導入を可能にすることができる、体積制御要素をさらに備える、装置。
(項目42)
上記体積制御要素は、フリットである、項目41に記載の装置。
(項目43)
基板に形成されるマイクロ流体システムであって、入口および出口を含む、第1のマイクロ流体チャネルと、入口および出口を含む、第2のマイクロ流体チャネルとを備える、マイクロ流体システムと、
流路入口および流路出口を含む流路を備える、該基板に接続されることができる流体コネクタであって、接続時に、該流路入口は、該第1のマイクロ流体チャネルの該出口に接続し、該流路出口は、該第2のマイクロ流体チャネルの該入口に接続する、流体コネクタと、
生物学的構成要素を穿刺することができる、試料採取要素をさらに備える、装置。
(項目44)
上記生物学的構成要素は、ヒト皮膚である、項目43に記載の装置。
(項目45)
上記試料採取要素は、上記生物学的構成要素から流体試料を受容することができる、項目43に記載の装置。
(項目46)
上記流体コネクタは、上記生物学的実体から上記流路への流体の移動を可能にする、項目43に記載の装置。
(項目47)
上記試薬は、上記流路の表面を被覆する抗凝固剤を備える、項目1に記載の装置。
(項目48)
上記試薬は、ヘパリンを備える、項目47に記載の装置。
(項目49)
上記流体コネクタの上記流路は、上記基板への該流体コネクタの接続前に、自身の中に配置される一連の試薬を含有する、項目1に記載の装置。
(項目50)
上記流体コネクタの上記流路は、上記基板への該流体コネクタの接続前に、自身の中に配置される試料を含有する、項目1に記載の装置。
(項目51)
上記第1のマイクロ流体チャネルは、少なくとも10:1の、長さ対平均断面寸法を有する、項目3に記載の装置。
(項目52)
マイクロ流体システムを備える基板であって、該マイクロ流体システムは、入口および出口を含む、第1のマイクロ流体チャネルと、入口および出口を含む、第2のマイクロ流体チャネルとを含む、基板と、
該基板への接続に合致するように構成される流体コネクタであって、流路入口および流路出口を含む流路を含み、該基板への該流体コネクタの接続時に、該流路入口は、該第1のマイクロ流体チャネルの該出口に接続し、該流路出口は、該第2のマイクロ流体チャネルの該入口に接続する、流体コネクタと、
該基板と関連する整列要素であって、該基板から延在し、該流体コネクタを受容および係合して、それにより、該基板に対する所定の設定構成に該コネクタを配置するように構成および配設される、空洞を備える、整列要素と
を備え、該流体コネクタは、摺動運動によって該整列要素に挿入されるように適合される、装置。
(項目53)
上記空洞は、上記流体コネクタと上記整列要素との係合時に、上記流路入口および流路出口の位置から測定して少なくとも1cmの深さを有する、項目52に記載の装置。
(項目54)
上記整列要素は、上記基板とほぼ垂直に延在する、項目52に記載の装置。
(項目55)
上記流体コネクタは、上記整列要素の一部分を補完する形状および構成を有する、整列構成要素を備える、項目52に記載の装置。
(項目56)
マイクロ流体システムを備える基板であって、入口および出口を含む、第1のマイクロ流体チャネルと、入口および出口を含む、第2のマイクロ流体チャネルとを含む、基板と、
該基板への接続に合致するように構成される流体コネクタであって、流路入口および流路出口を含む流路を備え、該基板への該流体コネクタの接続時に、該流路入口は、該第1のマイクロ流体チャネルの該出口に接続し、該流路出口は、該第2のマイクロ流体チャネルの該入口に接続する、流体コネクタと、
該基板と関連する整列要素であって、流体コネクタを受容および係合し、それにより、該基板に対する所定の設定構成に該コネクタを配置するように構成および配設される、整列要素と
を備え、
該整列要素は係合構成要素を備え、該係合構成要素は、整列要素が該流体構成要素を受容する際に、該流体コネクタの一部分に係合して、該整列要素に対する該流体コネクタの移動への実質的な抵抗を生成するように構成および配設される、装置。
(項目57)
上記係合構成要素は、上記流体コネクタの係合構成要素を補完する、項目56に記載の装置。
(項目58)
上記整列要素は、上記基板とほぼ垂直に延在する、項目56に記載の装置。
(項目59)
上記整列要素は、少なくとも1cm 2 の面積にわたって上記流体コネクタに接触する、項目56に記載の装置。
(項目60)
上記係合構成要素は、上記流体コネクタと上記整列要素との係合時に、上記流路入口および流路出口の位置から測定して少なくとも1cmの高さを有する、項目56に記載の装置。
(項目61)
マイクロ流体システムを備える基板であって、入口および出口を含む、第1のマイクロ流体チャネルと、入口および出口を含む、第2のマイクロ流体チャネルとを含む、基板と、
該基板への接続に合致するように構成される流体コネクタであって、流路入口および流路出口を含む流路を備え、該基板への該流体コネクタの接続時に、該流路入口は、該第1のマイクロ流体チャネルの該出口に接続し、該流路出口は、該第2のマイクロ流体チャネルの該入口に接続する、流体コネクタと、
該基板と関連し、該基板とほぼ垂直に延在する、整列要素と
を備え、
該整列要素は、該流体コネクタに係合して、それにより、該流体コネクタの該流路が該基板とほぼ垂直である、該基板に対する所定の設定構成に該コネクタを配置するように構成および配設される、装置。
(基板におけるマイクロ流体チャネルの加工)
マイクロ流体チャネルシステムを加工するための方法を説明する。
(マイクロ流体システムに試薬を格納するステップ)
この実施例は、マイクロ流体システムに乾燥および液体試薬を格納するための方法を説明する。
(開放端毛細管を使用して試料を搭載することより免疫学的検定を行うステップ)
この実施例は、開放端毛細管を使用して試料を搭載し、マイクロ流体基板上に格納された試薬を使用することによって、免疫学的検定を行うことができることを示す。
(流体コネクタを使用して試料を搭載することにより免疫学的検定を行うステップ)
この実施例は、流体コネクタを使用して試料を搭載し、マイクロ流体基板上に格納された試薬を使用することによって、免疫学的検定を行うことができることを示す。
Claims (35)
- マイクロ流体システムを含む基板であって、該マイクロ流体システムは、少なくとも1つの入口および1つの出口を含む、第1のマイクロ流体チャネルと、少なくとも1つの入口および1つの出口を含む、第2のマイクロ流体チャネルとを含み、該第2のマイクロ流体チャネルは、反応域と流体連通する、基板と、
該第1のマイクロ流体チャネルに配置された第1の試薬であって、液体試薬である、第1の試薬と、
該第1のマイクロ流体チャネルの中に該第1の試薬を格納するように、該第1のマイクロ流体チャネルの入口を覆うシールおよび該第1のマイクロ流体チャネルの出口を覆うシールと、
該反応域に配置された第2の試薬であって、実質的に乾燥試薬である、第2の試薬と、
該基板に接続することができる流体コネクタであって、該流体コネクタは流路入口および流路出口を含む流路を備え、接続時に、該流路入口は、該第1のマイクロ流体チャネルの該出口に接続することにより、該流路と該第1のマイクロ流体チャネルとの間の流体連通を可能にし、該流路出口は、該第2のマイクロ流体チャネルの該入口に接続することにより、該流路と該第2のマイクロ流体チャネルとの間の流体連通を可能にする、流体コネクタと
を備え、
該第1のマイクロ流体チャネルおよび該第2のマイクロ流体チャネルは、第1の使用前に、相互に流体連通しておらず、第1の使用時に、該第1のマイクロ流体チャネルおよび該第2のマイクロ流体チャネルは、該流体コネクタを介して相互に流体連通する、装置。 - 前記第1のマイクロ流体チャネルは、さらに、第1の使用前に、該第1のマイクロ流体チャネルの中に第3の試薬を格納するように、該第1のマイクロ流体チャネル内に配置される該第3の試薬を備える、請求項1に記載の装置。
- 前記第1の試薬および該第3の試薬は、該第1の試薬および該第3の試薬と混合しない流体によって分離される流体試薬である、請求項2に記載の装置。
- 前記第3の試薬は、液体試薬であり、該第1の試薬および該第3の試薬と混合しない前記流体は、気体である、請求項3に記載の装置。
- 前記第2のマイクロ流体チャネルの前記少なくとも1つの入口および1つの出口が、該第2のマイクロ流体チャネルの中に該第2の試薬を格納するように、第1の使用前に密閉されている、請求項1に記載の装置。
- 前記第2のマイクロ流体チャネルの中の前記第2の試薬は、該第2のマイクロ流体チャネルの表面に吸収される、請求項5に記載の装置。
- 前記装置はさらに、前記第1のマイクロ流体チャネルおよび前記第2のマイクロ流体チャネルを封入するよう前記基板に隣接して配置される、テープを含むカバーを備える、請求項1に記載の装置。
- 前記反応域は、少なくとも第1の蛇行チャネル領域を備える、請求項1に記載の装置。
- 前記反応域は、直列に接続される、少なくとも第1および第2の蛇行チャネル領域を備える、請求項1に記載の装置。
- 前記少なくとも第1および第2の蛇行チャネル領域の各々は、化学的反応および/または生物学的反応を受けることができる、化学的種および/または生物学的種を備える、請求項9に記載の装置。
- 前記少なくとも第1および第2の蛇行チャネル領域の各々は、該領域の中で化学的反応および/または生物学的反応を実行する際に、該領域の各々の中での単一の均質な信号の検出を可能にする、請求項10に記載の装置。
- 前記第1の蛇行チャネル領域と整列した第1の検出器をさらに備える、請求項9に記載の装置。
- 前記第2の蛇行チャネル領域と整列した第2の検出器をさらに備える、請求項12に記載の装置。
- 前記マイクロ流体システムは、2つより少ないチャネル交差を含む、請求項1に記載の装置。
- 前記流路は、第1の体積を有し、前記マイクロ流体システムへの前記流体コネクタの接続前に、該流路の中への該第1の体積より少ない制御された体積の流体の導入を可能にする、体積制御要素をさらに備える、請求項1に記載の装置。
- 出口に接続されることができる真空源をさらに備える、請求項1に記載の装置。
- 前記流体コネクタは、前記基板の特徴を補完する少なくとも1つの非流体特徴を備えることにより、接続時に該流体コネクタと該基板との間に非流体接続を形成する、請求項1に記載の装置。
- 前記流体コネクタは、前記基板の特徴を補完する少なくとも1つの特徴を備えることにより、該流体コネクタと該基板との間に不可逆的な接続を形成する、請求項1に記載の装置。
- 前記流体コネクタはさらに、生物学的実体から流体試料を受容することができる、試料採取要素を備える、請求項1に記載の装置。
- 前記流体コネクタは、前記生物学的実体から前記流路への流体の移動を可能にすることができる、請求項19に記載の装置。
- 前記流体コネクタは、前記基板の特徴を補完する少なくとも1つの非流体特徴を含むスナップ式機構をさらに備えることにより、接続時に、該流体コネクタと該基板との間に非流体接続を形成する、請求項1に記載の装置。
- 少なくとも1つの入口および1つの出口を有する第1のマイクロ流体チャネルと、少なくとも1つの入口および1つの出口を有し、反応域と流体連通する第2のマイクロ流体チャネルとを含む基板を提供することであって、
該第1のマイクロ流体チャネルおよび該第2のマイクロ流体チャネルは、第1の使用前に、相互に流体連通しておらず、第1の使用時に、該第1のマイクロ流体チャネルおよび該第2のマイクロ流体チャネルは、相互に流体連通し、
第1の試薬が該第1のマイクロ流体チャネルに配置され、該第1の試薬は液体試薬であり、
該第1のマイクロ流体チャネルの中に該第1の試薬を格納するように、シールが該第1のマイクロ流体チャネルの入口を覆っており、シールが該第1のマイクロ流体チャネルの出口を覆っており、
第2の試薬が該反応域に配置され、該第2の試薬は実質的に乾燥試薬である、ことと、
流体コネクタを該基板に接続することにより該第1のマイクロ流体チャネルおよび該第2のマイクロ流体チャネルを相互に流体連通させることであって、該流体コネクタは流路入口および流路出口を含む流路を備え、接続時に、該流路入口は、該第1のマイクロ流体チャネルの該出口に接続することにより、該流路と該第1のマイクロ流体チャネルとの間の流体連通を可能にし、該流路出口は、該第2のマイクロ流体チャネルの該入口に接続することにより、該流路と該第2のマイクロ流体チャネルとの間の流体連通を可能にする、ことと
を含む、方法。 - 前記流体コネクタは、該流体コネクタ内に配置される試料を含有する、請求項22に記載の方法。
- 前記試料は、流体試料である、請求項23に記載の方法。
- 前記試薬は、前記流路の表面を被覆する抗凝固剤を含む、請求項1に記載の装置。
- 前記試薬は、ヘパリンを含む、請求項25に記載の装置。
- 前記流体コネクタの前記流路は、前記基板への該流体コネクタの接続前に、自身の中に配置される一連の試薬を含有する、請求項1に記載の装置。
- 前記流体コネクタの前記流路は、前記基板への該流体コネクタの接続前に、自身の中に配置される試料を含有する、請求項1に記載の装置。
- 前記第1のマイクロ流体チャネルは、少なくとも10:1の、長さ対平均断面寸法を有する、請求項1に記載の装置。
- 前記基板と関連する整列要素であって、該基板から延在し、該流体コネクタを受容および係合して、それにより、該基板に対する所定の設定構成に該コネクタを配置するように構成および配設される、空洞を備える、整列要素を備える、請求項1に記載の装置。
- 前記流体コネクタが第1の係合構成要素を備え、
前記装置が、該基板と関連する整列要素であって、流体コネクタを受容および係合し、それにより、該基板に対する所定の設定構成に該コネクタを配置するように構成および配設される、整列要素を備え、
該整列要素は、該流体コネクタの該第1の係合構成要素の形状を補完する形状を有する第2の係合構成要素を備え、該第1および第2の係合構成要素は、相互に係合して、該整列要素に対する該流体コネクタの移動への実質的な抵抗を生成するように構成および配設され、
該第1および第2の係合構成要素はスナップ式機構を備える、請求項1に記載の装置。 - 前記基板と関連し、該基板とほぼ垂直に延在する、整列要素を備え、
該整列要素は、該流体コネクタに係合して、それにより、該流体コネクタの該流路が該基板とほぼ垂直である、該基板に対する所定の設定構成に該コネクタを配置するように構成および配設される、請求項1に記載の装置。 - 前記基板が、2つ以上の基板層を含む、請求項1に記載の装置。
- 前記試薬が、抗体を含む、請求項6に記載の装置。
- 前記流体コネクタが、摺動運動によって前記整列要素に挿入されるように適合される、請求項30に記載の装置。
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