KR20150071181A - 전기천공법용 전극침 일체형 침관장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 침관과 전극침이 일체로 구비되어 동시에 자입됨에 따라 침관에 의해 표적물질이 세포외막에 주입됨과 동시에 침관에 인접하는 전극침의 고전압을 통해 세포막에 인위적인 천공이 형성됨으로써 세포 내로 표적물질이 더욱 효과적으로 침투될 수 있도록 하는 전기천공법용 전극침 일체형 침관장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 전기천공법용 전극침 일체형 침관장치는, 표적물질을 세포외막에 주입하기 위한 전기천공법용 침관장치에 있어서, 전방에 관통공이 형성되는 통 형상의 케이싱과, 상기 케이싱의 후단에 전후 이동가능하게 결합되고 후방에는 상기 표적물질을 주입하기 위한 주입기가 결합될 허브축이 돌출형성되는 허브와, 상기 허브에 결합되어 상기 케이싱의 관통공을 통해 전방으로 돌출되고 생체조직 내에 자입되어 세포외막에 상기 표적물질을 주입하는 침관과, 상기 허브에 결합되어 상기 케이싱의 관통공을 통해 전방으로 돌출되고 상기 침관에 인접되게 나란히 연장되며 상기 침관과 동시에 생체조직 내에 자입되어 고전압 펄스를 가함으로써 세포외막에 상기 표적물질의 침투를 위한 인위적인 천공을 형성하는 전극침을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전기천공법용 전극침 일체형 침관장치{ELECTROD INTEGRATED NEEDLE APPARATUS FOR ELECTROPORATION}
본 발명은 전기천공법에서 예를 들어 DNA, RNA, Peptide 등과 같은 표적물질을 주입하기 위해 사용되는 침관장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 침관과 전극침이 일체로 구비됨에 따라 침관에 의해 표적물질이 세포외막에 주입됨과 동시에 침관에 인접하는 전극침의 고전압을 통해 세포막에 인위적인 천공이 형성됨으로써 세포 내로 표적물질이 더욱 효과적으로 침투될 수 있도록 하는 전기천공법용 전극침 일체형 침관장치에 관한 것이다.
일반적으로 전기천공법은 세포를 DNA 용액에 현탁하여 직류고전압의 펄스를 통과시키면 세포 내에 DNA가 도입되는 것을 이용한 유전자 도입법의 하나이다.
이러한 전기천공법은 통상 침관장치로 예를 들어 DNA, RNA, Peptide 등과 같은 표적물질을 세포외막에 주입한 후에 다시 전극침을 주입하여 고전압 펄스를 가함으로써 세포막내 천공을 형성하여 표적물질이 세포 내로 침투되도록 한다.
이러한 전기천공장치의 일 예로, 국제특허공개공보 제2008/048632호 (2008.04.24. 공개)에는, 사용자가 입력한 미리 설정된 전류와 유사한 정전류를 발생시키는 에너지 펄스를 포유류의 소망하는 조직에 전달하도록 되어 있는 전기천공장치로서, 소망하는 조직에 정전류를 발생시키는 에너지 펄스를 전달할 수 있으며 피드백 기구를 갖는 전기천공 부품과, 공간적으로 배열된 다수의 피부 전극을 갖는 전극 배열체를 포함하는 피부 전극 조립체를 포함하고, 상기 피부 전극 조립체는 전기천공 부품으로부터 에너지 펄스를 받아서 이를 피부 전극을 통해 소망하는 조직에 전달하며, 다수의 피부 전극들 중 적어도 하나는 에너지 펄스의 전달 동안에 중성이며 소망하는 조직에서 임피던스를 측정하여 그 임피던스를 전기천공 부품에 전달하게 되며, 상기 피드백 기구는 측정된 임피던스를 받아서, 정전류를 유지시키기 위해 전기천공 부품에 의해 전달되는 에너지 펄스를 조절하게 되는 전기천공 장치가 개시되어 있다.
또한 국제특허공개공보 제2011/109399호(2011.09.09. 공개)에는 단일 적용개소에서 근육 조직 및 피부 조직 모두를 전기천공할 수 있는 듀얼 깊이 전기천공 장치에 있어서, 전기 펄스 발생기와, 상기 전기 펄스 발생기로 전기 통신을 하는 어레이로서, 상기 어레이는 제 1 세트의 바늘 전극들 및 제 2 세트의 전극들을 갖는, 상기 어레이를 포함하고, 상기 제 1 세트의 바늘 전극들은 제 1 전기 펄스의 근육내 전달을 위한 것이고, 상기 제 1 세트의 바늘 전극들은 약 10mm 내지 약 35mm의 길이를 갖고, 제 2 세트의 전극들은 제 2 전기 펄스의 피부내 전달을 위한 것이고, 상기 제 2 세트의 바늘 전극들은 약 0.01mm 내지 약 4mm의 길이를 갖는, 듀얼 깊이 전기천공 장치가 개시되어 있다
그러나 종래의 전기천공법의 경우에는 침관장치로 예를 들어 DNA, RNA, Peptide 등과 같은 표적물질을 세포외막에 주입한 후에 다시 전극침을 주입하여 고전압 펄스를 가함으로써 세포막내 천공을 형성하여 표적물질이 세포 내로 침투되도록 구성됨에 따라 표적물질의 세포 내 침투율이 떨어지는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 침관과 전극침이 일체로 구비되어 동시에 자입됨에 따라 침관에 의해 표적물질이 세포외막에 주입됨과 동시에 침관에 인접하는 전극침의 고전압을 통해 세포막에 인위적인 천공이 형성됨으로써 세포 내로 표적물질이 더욱 효과적으로 침투될 수 있도록 하는 전기천공법용 전극침 일체형 침관장치를 제공하는 과제를 기초로 한다.
전술한 본 발명의 과제는, 표적물질을 세포외막에 주입하기 위한 전기천공법용 침관장치에 있어서, 전방에 관통공이 형성되는 통 형상의 케이싱과, 상기 케이싱의 후단에 전후 이동가능하게 결합되고 후방에는 상기 표적물질을 주입하기 위한 주입기가 결합될 허브축이 돌출형성되는 허브와, 상기 허브에 결합되어 상기 케이싱의 관통공을 통해 전방으로 돌출되고 생체조직 내에 자입되어 세포외막에 상기 표적물질을 주입하는 침관과, 상기 허브에 결합되어 상기 케이싱의 관통공을 통해 전방으로 돌출되고 상기 침관에 인접되게 나란히 연장되며 상기 침관과 동시에 생체조직 내에 자입되어 고전압 펄스를 가함으로써 세포외막에 상기 표적물질의 침투를 위한 인위적인 천공을 형성하는 전극침을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기천공법용 전극침 일체형 침관장치를 제공함에 의해 달성된다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 케이싱 내에 개재되어 상기 허브를 후방으로 탄성편향시키는 스프링과, 상기 케이싱의 후방에 결합되어 상기 허브의 이탈을 방지하는 후방캡을 더 포함한다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 허브는, 전방에는 수용공간이 형성되고 후방에는 상기 허브축이 돌출형성되며 중앙에는 상기 스프링의 후방단부가 안착되는 플랜지가 돌출형성되는 허브본체와, 상기 수용공간의 후방단부측에 결합되고 상기 침관이 다수개가 결합되는 침관고정판과, 상기 수용공간의 전방측에 결합되고 상기 전극침이 다수개가 결합되며 상기 침관이 관통되는 침관관통공이 형성되며 일측에는 외부의 고전압펄스발생기로부터 고전압 펄스가 상기 전극침에 가해지도록 상기 케이싱의 일측으로 돌출되는 전극접속부가 돌출형성되는 전극고정판을 포함한다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 케이싱의 전방 가장자리에 돌출형성되고 일측에는 부압형성을 통해 피부가 흡인되도록 외부의 부압발생체와 연결되기 위한 석션용 연결관이 돌출형성되는 석션돌기를 더 포함한다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 케이싱의 전방에 상기 관통공에 대응되게 돌출형성되고 내부에는 상기 침관 또는 상기 전극침이 관통되며 선단은 상기 침관과 상기 전극침이 피부 내로 자입될 때 피부에 접촉지지되는 피부지지돌기를 더 포함한다.
본 발명에 따른 전기천공법용 전극침 일체형 침관장치에 의하면, 표적물질이 세포외막에 주입된 이후에 전극침이 주입되어 고전압 펄스를 가함으로써 세포막내 천공을 형성하는 것이 아니라 침관과 전극침이 일체로 구비되어 동시에 자입됨에 따라 침관에 의해 표적물질이 세포외막에 주입됨과 동시에 침관에 인접하는 전극침의 고전압을 통해 세포막에 인위적인 천공이 형성됨으로써 세포 내로 표적물질이 더욱 효과적으로 침투될 수 있는 탁월한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기천공법용 전극침 일체형 침관장치의 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기천공법용 전극침 일체형 침관장치의 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기천공법용 전극침 일체형 침관장치에 있어서, 허브의 상세구조도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기천공법용 전극침 일체형 침관장치에 있어서, 멀티침관체와 멀티전극체의 상세구조도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기천공법용 전극침 일체형 침관장치의 사용상태도.
이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
본 발명의 일 실시에에 따른 전기천공법용 전극침 일체형 침관장치(1)는 침관(30)과 전극침(40)이 일체로 구비되어 동시에 자입됨에 따라 침관(30)에 의해 표적물질이 세포외막에 주입됨과 동시에 침관(30)에 인접하는 전극침(40)의 고전압 펄스를 통해 세포막에 인위적인 천공이 형성됨으로써 세포 내로 표적물질이 더욱 효과적으로 침투될 수 있도록 하기 위한 것으로, 도 1 내지 도 5에 도시되는 바와 같이, 전방에 관통공(11)이 형성되는 통 형상의 케이싱(10)과, 케이싱(10)의 후단에 전후 이동가능하게 결합되고 후방에는 표적물질을 주입하기 위한 주입기(3)가 결합될 허브축(22)이 돌출형성되는 허브(20)와, 허브(20)에 결합되어 케이싱(10)의 관통공(11)을 통해 전방으로 돌출되고 생체조직 내에 자입되어 세포외막에 표적물질을 주입하는 침관(30)과, 허브(20)에 결합되어 케이싱(10)의 관통공(11)을 통해 전방으로 돌출되고 침관(30)에 인접되게 나란히 연장되며 침관(30)과 동시에 생체조직 내에 자입되어 고전압 펄스를 가함으로써 세포외막에 표적물질의 침투를 위한 인위적인 천공을 형성하는 전극침(40)을 포함한다.
여기서, 케이싱(10)은 허브(20)가 전후방향으로 이동가능하게 설치되는 본 발명의 일 실시에에 따른 전기천공법용 전극침 일체형 침관장치(1)의 외부 하우징을 형성하는 것으로, 전체적으로 전방에 침관(30)과 전극침(40)이 관통되는 관통공(11)이 형성되는 통 형상으로 형성된다.
전술한 케이싱(10) 내에는 허브(20)가 전후 이동가능하게 설치되는데, 이 허브(20)는 차후에 설명될 침관(30)과 전극침(40)이 함께 구비됨에 따라 침관(30)에 의해 표적물질이 세포외막에 주입됨과 동시에 침관(30)에 인접하는 전극침(40)의 고전압 펄스를 통해 세포막에 인위적인 천공이 형성될 수 있도록 하는 것으로, 도 3 및 도 4에 도시되는 바와 같이, 전방에는 수용공간(21a)이 형성되고 후방에는 허브축(22)이 돌출형성되며 중앙에는 차후에 설명될 스프링(50)의 후방단부가 안착되는 플랜지(21b)가 돌출형성되는 허브본체(21)와, 수용공간(21a)의 후방단부측에 결합되고 침관(30)이 다수개가 결합되는 침관고정판(23)과, 수용공간(21a)의 전방측에 결합되고 전극침(40)이 다수개가 결합되며 침관(30)이 관통되는 침관관통공(24a)이 형성되며 일측에는 외부의 고전압펄스발생기(도시되지 않음)로부터 고전압 펄스가 전극침(40)에 가해지도록 케이싱(10)의 일측으로 돌출되는 전극접속부(25)가 돌출형성되는 전극고정판(24)을 포함한다.
전술한 허브(20), 특히 침관고정판(23)에는 다수의 침관(30)이 결합되는데, 이 침관(30)은 예를 들어 DNA, RNA, Peptide 등과 같은 표적물질을 주입하기 위한 일종의 니들에 해당하는 것으로, 케이싱(10)의 관통공(11)을 통해 전방으로 돌출되고 생체조직 내에 자입되어 세포외막에 표적물질을 주입할 수 있도록 전방단부가 뾰족하게 형성되는 금속관 형상으로 형성된다.
전술한 허브(20), 특히 전극고정판(24)에는 다수의 전극침(40)이 결합되는데, 이 전극침(40)은 침관(30)과 동시에 생체조직 내에 자입된 상태에서 외부의 고전압펄스발생기(도시되지 않음)로부터 제공되는 고전압 펄스를 전극접속부(25)가 돌출형성되는 전극고정판(24)을 통해 전달받아 세포외막에 제공함으로써 세포외막에 표적물질의 침투를 위한 인위적인 천공을 형성하는 역할을 하는 것으로, 케이싱(10)의 관통공(11)을 통해 전방으로 돌출되고 생체조직 내에 자입될 수 있도록 전방단부가 뾰족하게 형성되는 침 형상을 가진다. 전극침(40)은 도전성이 우수하면서 생체조직에 무해한 금속재질로 제조된다.
전술한 케이싱(10) 내에는 스프링(50)이 개재되는 것이 바람직한데, 이 스프링(50)은 허브(20)를 후방으로 탄성편향시킴으로써, 예를 들어 메조건과 유사한 전기천공주입장치(5)에 의해 표적물질을 주입하기 위한 주입기(3)가 전방으로 이동되어 표적물질을 주입하기 위한 침관(30)과 고전압 펄스를 가하는 전극침(40)이 생체조직 내로 자입된 상태에서 메조건본체(3)가 표적물질을 주입하기 위한 주입기(3)를 후방으로 이동시킬 때, 허브본체(21)의 전방단부가 피부에 접촉된 상태에서도 표적물질을 주입하기 위한 침관(30)과 고전압 펄스를 가하는 전극침(40)이 탄성력에 의해 생체조직으로부터 빠져나올 수 있도록 하는 역할을 하는 것으로, 일반적인 코일스프링으로 형성된다.
케이싱(10)과 허브(20) 사이의 스프링(50)의 개재를 위해 케이싱(10) 내에는 스프링(50)의 전방단부가 안착되는 지지단턱이 형성되고 허브본체(121)의 중앙 외주면에는 스프링(50)의 후방단부가 안착되는 플랜지(21b)가 돌출형성된다.
전술한 케이싱(10)의 후방에는 후방캡(60)이 결합되는 것이 바람직한데, 이 후방캡(60)은 허브(20)를 지지함으로써 허브(20)가 스프링(50)의 탄성력에 의해 이탈되는 것을 방지하는 역할을 하는 것으로, 중앙에는 허브축(22)의 후방돌출을 위한 중앙공이 형성되고 케이싱(10)의 후방 외주면에 압입 또는 나사결합 등의 다양한 방법에 의해 결합되어 케이싱(10)의 개방된 후방단부를 중앙공만 제외하고 폐쇄한다.
또한 전술한 본 발명의 일 실시에에 따른 전기천공법용 전극침 일체형 침관장치(1)는 케이싱(10)의 전방 가장자리에 돌출형성되는 석션돌기(70)를 더 포함하는 것이 바람직한데, 이 석션돌기(70)는 표적물질을 주입하기 위한 침관(30)과 고전압 펄스를 가하는 전극침(40) 둘레에 부압형성을 통해 피부가 흡인되도록 하는 흡인공간을 형성하는 것으로, 일측에는 예를 들어 진공펌프와 같은 외부의 부압발생체와 연결되기 위한 석션용 연결관(71)이 돌출형성된다.
석션용 연결관(71)에 연결되는 외부의 부압발생체는 도 5에 도시되는 예를 들어 메조건과 유사한 전기천공주입장치(5) 내에 구비될 수도 있고, 전기천공주입장치(5)와 별개로 형성되는 진공펌프일 수도 있다.
뿐만 아니라 전술한 본 발명의 일 실시에에 따른 전기천공법용 전극침 일체형 침관장치(1)는 케이싱(10)의 전방에 관통공(11)에 대응되게 돌출형성되는 피부지지돌기(80)를 더 포함하는 것이 바람직한데, 이 피부지지돌기(80)는 평상시에는 표적물질을 주입하기 위한 침관(30)과 고전압 펄스를 가하는 전극침(40)이 내부에 구비됨에 따라 표적물질을 주입하기 위한 침관(30)과 고전압 펄스를 가하는 전극침(40)을 보호하는 역할을 하고, 표적물질을 주입하기 위한 침관(30)과 고전압 펄스를 가하는 전극침(40)이 생체조직 내로 자입될 경우에는 피부에 접촉지지되어 다수의 지지점을 형성함에 따라 피부탄력에 의해 표적물질을 주입하기 위한 침관(30)과 고전압 펄스를 가하는 전극침(40)이 생체조직 내로 제대로 자입되지 않는 것을 방지하는 역할을 하는 것으로, 내부에는 표적물질을 주입하기 위한 침관(30)과 고전압 펄스를 가하는 전극침(40)이 관통되며 선단은 표적물질을 주입하기 위한 침관(30)과 고전압 펄스를 가하는 전극침(40)이 피부 내로 자입될 때 피부에 접촉지지된다.
피부에 접촉되는 피부지지돌기(80)의 선단은 피부보호를 위해 라운딩처리되는 것이 바람직하고, 피부탄력에 따른 균일한 피부지지점의 형성을 위해 가장자리측보다는 중앙측이 더 돌출되도록 형성되는 것이 바람직하다.
전술한 본 발명의 일 실시에에 따른 전기천공법용 전극침 일체형 침관장치(1)의 후단, 특히 허브축(22)에는 도 5에 도시되는 바와 같이 표적물질의 주입을 위한 주입기(3)가 결합되는데, 이 주입기(3)는 침관(30)를 통해 생체조 내의 세포 내로 주입될 예를 들어 DNA, RNA, Peptide 등과 같은 표적물질이 내부에 충전되는 것으로, 실린더와 플런저를 포함하는 통상의 의료용 주사기의 형태로 형성된다.
전술한 주입기(3)는 예를 들어 메조건 형태의 전기천공주입장치(5) 상에 착탈가능하게 장착되는데, 이 전기천공주입장치(5)는 주입기(3)를 전후로 선형이동시킴과 동시에 주입기(3)의 플런저를 전방으로 상대이동시켜 약물이 침관(30)을 통해 주입되도록 하며 전극침(40)에 고전압 펄스를 가하는 역할을 하는 것으로, 상부에는 주ㅇ입기(3)가 안착되는 주입기안착대가 전후방향으로 이동가능하게 설치되고 내부에는 주입기안착대를 전후방향으로 이동시키기 위한 제 1 선형이송기구가 구비되며, 후방 상부에는 주입기(3)의 플런저를 파지하는 플런저홀더가 구비되고 내부에는 플런저홀더를 주입기안착대에 대해 전방으로 상대이동시켜 표적물질이 일정량씩 토출되도록 하는 제 2 선형이송기구가 구비된다. 또한 제 1 및 제 2 선형이송기구는 구동모터를 포함하는 리드스크류형 선형이송기구로 형성된다.
전술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기천공법용 전극침 일체형 침관장치(1)의 경우에는, 침관(30)에 의해 표적물질이 세포외막에 주입된 이후에 전극침(40)이 주입되어 고전압 펄스를 가함으로써 세포막내 천공을 형성하는 것이 아니라, 침관(30)과 전극침(40)이 일체로 구비되어 동시에 자입됨에 따라 침관(30)에 의해 표적물질이 세포외막에 주입됨과 동시에 침관(30)에 인접하는 전극침(40)의 고전압 펄스를 통해 세포내막에 인위적인 천공이 형성됨으로써 세포 내로 표적물질이 더욱 효과적으로 침투될 수 있게 된다.
1 : 전기천공법용 전극침 일체형 침관장치
3 : 주입기
5 : 전기천공주입장치
10 : 케이싱
20 : 허브
21 : 허브본체
22 : 허브축
23 : 침관고정판
24 : 전극고정판
25 : 전극접속판
30 : 침관
40 : 전극침
50 : 스프링
60 : 후방캡
70 : 석션돌기
80 : 피부지지돌기

Claims (5)

  1. 표적물질을 세포외막에 주입하기 위한 전기천공법용 침관장치에 있어서,
    전방에 관통공이 형성되는 통 형상의 케이싱;
    상기 케이싱의 후단에 전후 이동가능하게 결합되고 후방에는 상기 표적물질을 주입하기 위한 주입기가 결합될 허브축이 돌출형성되는 허브;
    상기 허브에 결합되어 상기 케이싱의 관통공을 통해 전방으로 돌출되고 생체조직 내에 자입되어 세포외막에 상기 표적물질을 주입하는 침관; 및
    상기 허브에 결합되어 상기 케이싱의 관통공을 통해 전방으로 돌출되고 상기 침관에 인접되게 나란히 연장되며 상기 침관과 동시에 생체조직 내에 자입되어 고전압 펄스를 가함으로써 세포외막에 상기 표적물질의 침투를 위한 인위적인 천공을 형성하는 전극침;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기천공법용 전극침 일체형 침관장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 케이싱 내에 개재되어 상기 허브를 후방으로 탄성편향시키는 스프링; 및
    상기 케이싱의 후방에 결합되어 상기 허브의 이탈을 방지하는 후방캡을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기천공법용 전극침 일체형 침관장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 허브는, 전방에는 수용공간이 형성되고 후방에는 상기 허브축이 돌출형성되며 중앙에는 상기 스프링의 후방단부가 안착되는 플랜지가 돌출형성되는 허브본체와, 상기 수용공간의 후방단부측에 결합되고 상기 침관이 다수개가 결합되는 침관고정판과, 상기 수용공간의 전방측에 결합되고 상기 전극침이 다수개가 결합되며 상기 침관이 관통되는 침관관통공이 형성되며 일측에는 외부의 고전압펄스발생기로부터 고전압 펄스가 상기 전극침에 가해지도록 상기 케이싱의 일측으로 돌출되는 전극접속부가 돌출형성되는 전극고정판을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기천공법용 전극침 일체형 침관장치.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 케이싱의 전방 가장자리에 돌출형성되고 일측에는 부압형성을 통해 피부가 흡인되도록 외부의 부압발생체와 연결되기 위한 석션용 연결관이 돌출형성되는 석션돌기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동시전기자극형 약물주사장치.
  5. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 케이싱의 전방에 상기 관통공에 대응되게 돌출형성되고 내부에는 상기 침관 또는 상기 전극침이 관통되며 선단은 상기 침관과 상기 전극침이 피부 내로 자입될 때 피부에 접촉지지되는 피부지지돌기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기천공법용 전극침 일체형 침관장치.
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