WO2024053025A1 - 分注機および分析装置 - Google Patents
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Abstract
多連分注機100は、プランジャ101とハウジング102で構成された複数のシリンジ103と、少なくとも1つのプランジャ101を駆動する駆動モータ104と、分注チップ105を取り付ける先端部106と、シリンジ103と先端部106とを連絡する管107A,107Bと、を備え、ハウジング102の外径109が分注チップ105のピッチ距離108よりも大きく、複数のシリンジ103が複数列に配列されている。これにより、従来に比べてプランジャ径を大きくすることができ、微量から大容量迄の分注が可能となる。
Description
本発明は、分注機および分析装置に関する。
多連分注装置の一例として、特許文献1には、シリンジ、ピストン、電磁弁、パイプ、および、ピストンを駆動するピストン駆動部を具備する複数の分注加圧部と、複数のノズルチップを一端に装着できる複数のノズルを備えた多連ノズル部と、ピストン駆動部を駆動し、電磁弁を駆動する制御器と、を具備し、シリンジとパイプの間に電磁弁を設け、パイプとノズルの他端を結合した、ことが記載されている。
生化学分野等における試験や分析において、検体や試薬等の液体を専用試料容器である試料反応プレートに小分けして移注する分注操作が行われることがある。この分注操作には、液体を吸入・吐出する分注ノズルを所定個数備えた多連分注装置が用いられる。
試料反応プレートには試料収納用の小孔が多数(例えば96個)設けられており、これらの小孔に分注ノズルに装着された分注チップの先端部を挿入して分注チップ内に小孔内の液体を吸入し、また吐出することにより分注が行われる。
一般的な試料反応プレートである8×12穴の96穴の試料プレートに試薬等の分注を行う場合、1本の分注機による96回の試薬分注より、特許文献1のように8連の分注機を用いて計12回分注することでより速い分注を実現することが可能である。また、より速く分注する方法として、96連分注機もある。
ここで、分注量は、分注機のプランジャの径が太いほど、溶液の吸引吐出のためのプランジャ移動距離は短くでき、短時間で多くの容量が分注可能である。これに対し、プランジャ径が細いほど、溶液容量の精度を向上させることが可能であるが、大きい容量の分注にはプランジャの移動距離が長くなり、分注に時間を要することになる。
多連分注装置では、試料反応プレートの高密度化対応のため、小ピッチ幅で、微量から大容量まで、様々な分注量に対応できる小型化の要求がある。
このうち、大容量対応のためには、プランジャ径をできるだけ大きくすることが求められる。上述のように、プランジャ径が大きいほど、プランジャ移動距離が短くても大容量の分注が可能であり、短時間の分注が可能となるためである。
一方で、多連分注機のプランジャのピッチは、試料反応プレートの穴のピッチに依存するため、プランジャ径の大型化には制約がある、との課題があった。
本発明は、従来に比べてプランジャ径を大きくすることができ、微量から大容量迄の分注が可能な分注機および分析装置を提供する。
本発明は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、プランジャとハウジングで構成された複数のシリンジと、少なくとも1つの前記プランジャを駆動する駆動モータと、分注チップを取り付ける先端部と、前記シリンジと前記先端部とを連絡する管と、を備えた分注機において、前記ハウジングの外径が前記分注チップの配置ピッチ距離よりも大きく、複数の前記シリンジが複数列に配列されている。
本発明によれば、従来に比べてプランジャ径を大きくすることができ、微量から大容量迄の分注が可能となる。上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
以下に本発明の分注機および分析装置の実施形態を、図面を用いて説明する。なお、本明細書で用いる図面において、同一のまたは対応する構成要素には同一、または類似の符号を付け、これらの構成要素については繰り返しの説明を省略する場合がある。
<第1実施形態>
本発明の分注機および分析装置の第1実施形態について図1乃至図4を用いて説明する。
本発明の分注機および分析装置の第1実施形態について図1乃至図4を用いて説明する。
最初に、分析装置の全体構成について図1を用いて説明する。図1は本実施例の分析装置の概要を示すブロック図である。
図1に示す分析装置1は、検体保管部11、多連分注機100、抽出部12、一連分注機200、反応部13、反応部用消耗品14、抽出用消耗品15、試薬保管部16等からなる分析部10、および操作部20等を備えている。
検体保管部11は、検体ラックを投入・回収する部分であり、投入された分析待ちの検体が収容された検体容器を保持する検体ラックを1つ以上一時的に保管するとともに、回収される前の検体ラックを1つ以上一時的に保管する部分である。
反応部用消耗品14は、反応部13での検体の検出に用いられる様々な消耗品を設置・保管するための領域である。
抽出用消耗品15は、抽出部12での検体からの特定成分の抽出に用いられる様々な消耗品(分注チップ105(図2等参照)等)を設置・保管するための領域である。
試薬保管部16は、反応部13での検体の検出に用いられる様々な試薬を設置・保管するための領域である。
多連分注機100は、検体保管部11上の検体ラックに載置された検体容器内から抽出部12に検体を分注する部分であり、検体保管部11、および抽出部12の上方を移動する。その構造の詳細は後述する。
抽出部12は、検体保管部11に投入された検体から測定対象を含む生体分子を取得する部分である。
一連分注機200は、試薬保管部16から抽出部12あるいは反応部13の生体分子に試薬を分注する部分であり、X軸、Y軸およびZ軸方向の駆動機構、および分注プローブを有しており、試薬保管部16、抽出部12および反応部13の上方を移動する。
反応部13は、検体保管部11に投入され抽出部12で取得した生体分子を測定する部分である。
ここで、抽出部12や反応部13の数は一例であり、1つ以上の任意の数とすることができる。同様に、多連分注機100あるいは一連分注機200もそれぞれ1つで構成されている例を示しているが、それぞれが2つ以上であってもよい。
更に、分析装置1の分析部10は、通信回線を介して、操作部20に有線あるいは無線で接続されている。
操作部20は、表示部や制御部21等により構成される。
表示部は、入力部を兼ねたタッチパネル型のディスプレイであり、分析装置1に関する各種情報や分析対象の検体に関する情報、分析を実行するために必要な情報が表示される。なお、入力部としてマウスやキーボードなどの入力機器を別個備えるものとすることができる。
制御部21は、反応部13での測定結果をもとに分析演算処理を行うとともに、分析装置1内の各部の動作を個別あるいは全体的に制御する部分である。
情報記憶部、例えば各ユニットに対応した制御パラメータや各種サンプルに関するサンプル情報などが記憶されている記録媒体である。
制御部21は、専用の回路基板によってハードウェアとして構成されていてもよいし、コンピュータで実行されるソフトウェアによって構成されてもよい。ハードウェアにより構成する場合には、処理を実行する複数の演算器を配線基板上、または半導体チップまたはパッケージ内に集積することにより実現できる。ソフトウェアにより構成する場合には、コンピュータに高速な汎用CPUを搭載して、所望の演算処理を実行するプログラムを実行することで実現できる。このプログラムが記録された記録媒体により、既存の装置をアップグレードすることも可能である。また、これらの装置や回路、コンピュータ間は、有線または無線のネットワークで接続され、適宜データが送受信される。
以上が本実施例の分析装置1の構成である。
以下、分析装置1における分析の流れについて簡単に説明する。
検体保管部11に検体容器を架設した検体ラックを設置し、分析を開始すると、検体保管部11から多連分注機100により検体が抽出部12に分注される。その後、依頼項目に応じて抽出部12にて測定対象を含む生体分子の抽出動作が行われる。抽出された抽出液は試薬保管部16に設置された試薬と共に反応させられ、反応部13において所定の反応が行われるとともに測定が行われる。
なお、本発明が適用される分析装置は図1に示したような形態に限られず、自動で検体あるいは試薬などの液体を分注して検体の分析を行う様々な装置に適用することができる。
例えば、上述の図1の分析装置では、試薬は一連分注機200で分注する形態を示したが、大量の検体に対して同じ分析項目を分析する分析装置であれば、本発明の分注機を試薬分注に用いることも可能である。
次に、本実施形態に係る多連分注機100の具体的な構造について図2乃至図4を参照して説明する。図2は第1実施形態の多連分注機の構成の一例を示す図、図3は図2の第A-A断面図、図4は第1実施形態の多連分注機の構成の一例を異なる角度から見たときの様子を示す図である。
多連分注機100は、シリンジ103、駆動モータ104、先端部106、管107A,107B、ボールねじ110、カップリング111、等を備えている。
このうち、シリンジ103は、プランジャ101とハウジング102で構成されており、合計で8つ備えている。ハウジング102はプランジャ101を収めるさや状の部材である。プランジャ101はその下端側がそれぞれ対応するハウジング102に収容され、上端側が接続部材114に固定され、駆動モータ104の回転駆動により接続部材114が上昇、あるいは下降することで合わせて上昇、あるいは下降する。
分注チップ105を取り付けるための先端部106を合計で8つ備えており、それぞれのシリンジ103に対して管107A,107Bにより1対1の関係で接続されている。
駆動モータ104は、カップリング111において接続部材114と接続されており、回転駆動することで、ボールねじ110に規定されたピッチに基づいて接続部材114を規定量だけ上昇、あるいは下降させる。これにより接続部材114にその状端部が固定されたそれぞれのプランジャ101も上昇あるいは下降してハウジング102および管107A,107B内の作動流体(ここでは空気)の容積が変化することで検体の分注あるいは吐出動作が実行される。
ここで、本実施形態では、図2や図4に示すように、隣接する分注チップ105側のピッチ距離108は従来の多連分注機から特段変更しない、あるいは規定の値で変更せずにX方向位置を変えることなくY方向に一直線状に8本配置するのに対し、図2乃至図4に示すように、シリンジ103側の配置を複数列にする。
更に、特に図3に示すように、8つのシリンジ103をそれぞれ互い違いに配置する。このため、8つのシリンジ103は、少なくとも1つ以上のシリンジ103が、その中心軸のX方向位置が分注チップ105や先端部106の中心軸のX方向位置からずれて配置されることになる。
より具体的には、図中最もY方向がマイナスのシリンジ103と3番目にマイナスのシリンジ103、5番目のシリンジ103、7番目のシリンジ103のX方向位置を同じとするとともに、2番目にマイナスのシリンジ103、4番目にマイナスのシリンジ103、6番目のシリンジ103、8番目のシリンジ103のX方向位置を同じとする。
更に、本実施形態では、図3に示すように、微量分注のみならず大容量での分注を実現するために、ハウジング102の外径109を、隣接する分注チップ105のピッチ距離108よりも大きくしている。
このように、プランジャ101を含めたシリンジ103を互いに違いに前後に設置することで、プランジャ101の外径は、原理上は分注チップ105のピッチ距離108の2倍まで大きくすることが可能である。この場合、プランジャを横に並べた場合と比べ、プランジャ径は4~10倍にできるため、プランジャ101の上下方向(図中Z方向)の移動距離が従来の構造に比べて1/16~1/100倍となり、単純計算では時間も1/16~1/100倍に短縮することができる。このため、微量分注のみならず大容量分注にも容易に対応でき、連続分注やディープウェルに対応可能となる。
また、各々のシリンジ103と分注チップ105との間の距離が、複数の管107A,107Bで一定であることが望ましい。このため、例えば図4に示すように、X方向プラス側のシリンジ103(図中最もY方向がマイナスのシリンジ103と3番目にマイナスのシリンジ103、5番目のシリンジ103、7番目のシリンジ103)と分注チップ105とを結ぶ管107Aを、X方向プラス側のシリンジ103に比べてX方向マイナス側のシリンジ103(図中2番目にマイナスのシリンジ103、4番目にマイナスのシリンジ103、6番目のシリンジ103、8番目のシリンジ103)と分注チップ105とを結ぶ管107Bに対してX方向プラス側に突出させて距離を稼ぐことができる。
あるいは、各々のシリンジ103と分注チップ105との間の作動流体の容積が、複数の管107A,107Bで一定とすることができる。この場合、管107Aと管107Bとで間の軸方向に対する断面積を変える等の対応をとることができる。
また、本実施形態では、駆動モータ104が1台として、1回の上昇・下降動作(分注動作)で分注される検体の容量は8つのシリンジ103で同じものとすることができる。
次に、本実施形態の効果について説明する。
上述した本発明の第1実施形態の検体を投入する検体保管部11と、検体保管部11に投入された検体の特定物質を測定する反応部13と、検体保管部11に投入された検体、あるいは検体と反応させる試薬のうちいずれか一方以上を分注する多連分注機100と、装置内の各部の動作を制御する制御部21と、を備えた分析装置1は、多連分注機100は、プランジャ101とハウジング102で構成された複数のシリンジ103と、少なくとも1つのプランジャ101を駆動する駆動モータ104と、分注チップ105を取り付ける先端部106と、シリンジ103と先端部106とを連絡する管107A,107Bと、を備え、ハウジング102の外径109が分注チップ105のピッチ距離108よりも大きく、複数のシリンジ103が複数列に配列されている。
これによって、プランジャ101の径を従来のようにプランジャを直線に配置する場合の径に比べて大きくして、微量分注から大容量分注に対応できるようになる。
また、複数列に配置された複数のシリンジ103が、互い違いに配置されているため、シリンジ103を密に配置するとともにその大径化が可能であることから、シリンジ103周りが大型化することを抑制して、多連分注機100の大型化を避けたうえでプランジャ101の大径化を図ることができる。
更に、駆動モータ104が1台であることで、駆動系の簡略化を図り、省スペース化や低コスト化を図ることができる。
<第2実施形態>
本発明の第2実施形態の分注機および分析装置について図5および図6を用いて説明する。図5は第2実施形態の多連分注機の構成の一例を示す図、図6は第2実施形態の多連分注機の構成の一例を異なる角度から見たときの様子を示す図である。
本発明の第2実施形態の分注機および分析装置について図5および図6を用いて説明する。図5は第2実施形態の多連分注機の構成の一例を示す図、図6は第2実施形態の多連分注機の構成の一例を異なる角度から見たときの様子を示す図である。
図5および図6に示す多連分注機100Aは、第1実施形態の多連分注機100との違いは管107A,107Bの圧力を検出する圧力センサ113A,113B、および管107A,107Bと圧力センサ113A,113Bとを接続する圧力配管112A,112Bを更に備えている点である。
本実施形態の多連分注機100Aは、シリンジ103を8個備えていること、シリンジ103側の配置を複数列にするとともに8つのシリンジ103をそれぞれ互い違いに配置する点、さらにはハウジング102の外径109を、隣接する分注チップ105のピッチ距離108よりも大きくしている点は第1実施形態の多連分注機100と同じである。
違いとしては、上述のように本実施形態の多連分注機100Aは圧力センサ113A,113Bを合計で8つ備えている点に加えて、圧力センサ113A,113Bは複数列で互い違いに配列されている、より具体的には、複数の圧力センサ113A,113Bは、複数のシリンジ103の互い違いの配列とは逆に互い違いに配置されている点である。
図6に示すように、X方向プラス側のシリンジ103(図中最もY方向がマイナスのシリンジ103と3番目にマイナスのシリンジ103、5番目のシリンジ103、7番目のシリンジ103)と分注チップ105とを結ぶ管107Aに接続される圧力センサ113Aを、図中X方向マイナス側のシリンジ103(2番目にマイナスのシリンジ103、4番目にマイナスのシリンジ103、6番目のシリンジ103、8番目のシリンジ103)と分注チップ105とを結ぶ管107Bに接続される圧力センサ113Bの位置に比べてX方向マイナス側に配置することで、複数の圧力センサ113A,113Bは、複数のシリンジ103の互い違いの配列とは逆に互い違いに配置されているものとする。
また、各々の圧力センサ113A,113Bとシリンジ103との間の距離およびシリンジ103と分注チップ105との間の距離の和が、複数の管107A,107B、圧力配管112A,112Bで一定であることが望ましい。
あるいは、各々の圧力センサ113A,113Bとシリンジ103との間の作動流体の容積およびシリンジ103と分注チップ105との間の作動流体の容積の和が、複数の管107A,107B、圧力配管112A,112Bで一定であることが望ましい。
その他の構成・動作は前述した第1実施形態の分注機および分析装置と略同じ構成・動作であり、詳細は省略する。
本発明の第2実施形態の分注機および分析装置においても、前述した第1実施形態の分注機および分析装置とほぼ同様な効果が得られる。
また、管107A,107Bの圧力を検出する圧力センサ113A,113Bを複数備え、複数列で互い違いに配列されていることにより、配置間間隔が狭いことによる圧力センサ113A,113Bのサイズに制約が生じることを緩和することができ、設計の自由度の向上を図ることができる。
更に、複数の圧力センサ113A,113Bは、複数のシリンジ103の互い違いの配列とは逆に互い違いに配置されていることで、管107Aに比べて長くなる管107Bの長くなる分の容積の差分を圧力配管112Bに比べて長くなる圧力配管112Aにより吸収することが容易となり、管107A,107B、圧力配管112A,112Bの容積差をより小さくすることができる。
また、管107A,107Bの圧力を検出する圧力センサ113A,113Bを複数備え、各々の圧力センサ113A,113Bとシリンジ103との間の距離およびシリンジ103と分注チップ105との間の距離の和が、複数の管107A,107B、圧力配管112A,112Bで一定であること、あるいは管107A,107Bの圧力を検出する圧力センサ113A,113Bを複数備え、各々の圧力センサ113A,113Bとシリンジ103との間の作動流体の容積およびシリンジ103と分注チップ105との間の作動流体の容積の和が、複数の管107A,107B、圧力配管112A,112Bで一定であることで、複数のシリンジ103により分注される検体の量に相違が生じることを強く抑制することができ、より高精度な分注を実現することができる。
<第3実施形態>
本発明の第3実施形態の分注機および分析装置について図7を用いて説明する。図7は第3実施形態の多連分注機の構成の一例を示す図である。
本発明の第3実施形態の分注機および分析装置について図7を用いて説明する。図7は第3実施形態の多連分注機の構成の一例を示す図である。
図7に示す本実施形態の多連分注機100Bでは、第1実施形態の多連分注機100や第2実施形態の多連分注機100Aと同様にシリンジ103側の配置を複数列にするのに対し、シリンジ103をそれぞれ互い違いに配置せずに、X方向プラス側のシリンジ103のそれぞれのY方向位置とX方向マイナス側のシリンジ103のそれぞれのY方向位置を同じに配置する。
その他の構成・動作は前述した第1実施形態の分注機および分析装置と略同じ構成・動作であり、詳細は省略する。
本発明の第3実施形態の分注機および分析装置においても、前述した第1実施形態の分注機および分析装置とほぼ同様な効果が得られる。
<その他>
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記の実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記の実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることも可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。
1:分析装置
10:分析部
11:検体保管部(投入部)
12:抽出部
13:反応部(測定部)
14:反応部用消耗品
15:抽出用消耗品
16:試薬保管部
20:操作部
21:制御部
100,100A,100B:多連分注機(分注機)
101:プランジャ
102:ハウジング
103:シリンジ
104:駆動モータ
105:分注チップ
106:先端部
107A,107B:管
108:ピッチ距離
109:外径
110:ボールねじ
111:カップリング
112A,112B:圧力配管
113A,113B:圧力センサ
114:接続部材
200:一連分注機
10:分析部
11:検体保管部(投入部)
12:抽出部
13:反応部(測定部)
14:反応部用消耗品
15:抽出用消耗品
16:試薬保管部
20:操作部
21:制御部
100,100A,100B:多連分注機(分注機)
101:プランジャ
102:ハウジング
103:シリンジ
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105:分注チップ
106:先端部
107A,107B:管
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112A,112B:圧力配管
113A,113B:圧力センサ
114:接続部材
200:一連分注機
Claims (14)
- プランジャとハウジングで構成された複数のシリンジと、
少なくとも1つの前記プランジャを駆動する駆動モータと、
分注チップを取り付ける先端部と、
前記シリンジと前記先端部とを連絡する管と、を備えた分注機において、
前記ハウジングの外径が前記分注チップの配置ピッチ距離よりも大きく、
複数の前記シリンジが複数列に配列されている
分注機。 - 請求項1に記載の分注機において、
複数列に配置された複数の前記シリンジが、互い違いに配置されている
分注機。 - 請求項2に記載の分注機において、
前記管の圧力を検出する圧力センサを複数備え、
複数列で互い違いに配列されている
分注機。 - 請求項3に記載の分注機において、
複数の前記圧力センサは、複数の前記シリンジの互い違いの配列とは逆に互い違いに配置されている
分注機。 - 請求項2に記載の分注機において、
前記管の圧力を検出する圧力センサを複数備え、
各々の前記圧力センサと前記シリンジとの間の距離および前記シリンジと前記分注チップとの間の距離の和が、複数の前記管で一定である
分注機。 - 請求項2に記載の分注機において、
前記管の圧力を検出する圧力センサを複数備え、
各々の前記圧力センサと前記シリンジとの間の作動流体の容積および前記シリンジと前記分注チップとの間の作動流体の容積の和が、複数の前記管で一定である
分注機。 - 請求項1に記載の分注機において、
前記駆動モータが1台である
分注機。 - 検体を投入する投入部と、
前記投入部に投入された前記検体の特定物質を測定する測定部と、
前記投入部に投入された前記検体、あるいは前記検体と反応させる試薬のうちいずれか一方以上を分注する分注機と、
装置内の各部の動作を制御する制御部と、を備えた分析装置において、
前記分注機は、
プランジャとハウジングで構成された複数のシリンジと、
少なくとも1つの前記プランジャを駆動する駆動モータと、
分注チップを取り付ける先端部と、
前記シリンジと前記先端部とを連絡する管と、を備え、
前記ハウジングの外径が前記分注チップの配置ピッチ距離よりも大きく、
複数の前記シリンジが複数列に配列されている
分析装置。 - 請求項8に記載の分析装置において、
複数列に配置された複数の前記シリンジが、互い違いに配置されている
分析装置。 - 請求項9に記載の分析装置において、
前記管の圧力を検出する圧力センサを複数備え、
複数列で互い違いに配列されている
分析装置。 - 請求項10に記載の分析装置において、
複数の前記圧力センサは、複数の前記シリンジの互い違いの配列とは逆に互い違いに配置されている
分析装置。 - 請求項9に記載の分析装置において、
前記管の圧力を検出する圧力センサを複数備え、
各々の前記圧力センサと前記シリンジとの間の距離および前記シリンジと前記分注チップとの間の距離の和が、複数の前記管で一定である
分析装置。 - 請求項9に記載の分析装置において、
前記管の圧力を検出する圧力センサを複数備え、
各々の前記圧力センサと前記シリンジとの間の作動流体の容積および前記シリンジと前記分注チップとの間の作動流体の容積の和が、複数の前記管で一定である
分析装置。 - 請求項8に記載の分析装置において、
前記駆動モータが1台である
分析装置。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2022/033595 WO2024053025A1 (ja) | 2022-09-07 | 2022-09-07 | 分注機および分析装置 |
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WO2024053025A1 true WO2024053025A1 (ja) | 2024-03-14 |
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WO (1) | WO2024053025A1 (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2022
- 2022-09-07 WO PCT/JP2022/033595 patent/WO2024053025A1/ja unknown
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