Name: Neuroactive 대리점 지속 배달 Microinfusion 시스템의 구축 및 주입. (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2008-03-17T19:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 17 s
Description: 학습하세요 뇌 내 만성 주입 시스템 구축 방법을 보로실리케이트 유리 마이크로카눌라를 사용하여 신경활성 물질을 정확하게 전달하는 기술입니다. 이 방법은 뇌과학 연구의 정밀도를 향상시킵니다.

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<ol><li>Berretta, S., Lange, N., Bhattacharyya, S., Sebro, R., Garces, J., Benes, F. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Long-term+effectsof+amygdala+GABA+receptor+blockade+on+specific+subpopulations+of+hippocampalinterneurons%5BTitle%5D)+AND+%22Hippocampus%22%5BJournal%5D)">Long-term effectsof amygdala GABA receptor blockade on specific subpopulations of hippocampalinterneurons.</a> Hippocampus. 14, 876-894 (2004).</li>
<li>Clinton, S. M., Sucharski, I. L., Finlay, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Desipramine+attenuates+working+memoryimpairments+induced+by+partial+loss+of+catecholamines+in+the+rat+medial+prefrontal+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Psychopharmacology%22%5BJournal%5D)">Desipramine attenuates working memoryimpairments induced by partial loss of catecholamines in the rat medial prefrontal cortex.</a> Psychopharmacology. 183, 404-412 (2006).</li>
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<li>Ding, M., Haglid, K. G., Hamberger, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+immunochemistry+on+neuronal+loss%2Creactive+gliosis+and+BBB+damage+in+cortex%2Fstriatum+and+hippocampus%2Famygdala+aftersystemic+kainic+acid+administration%5BTitle%5D)+AND+%22Neurochemistry+international%22%5BJournal%5D)">Quantitative immunochemistry on neuronal loss,reactive gliosis and BBB damage in cortex/striatum and hippocampus/amygdala aftersystemic kainic acid administration.</a> Neurochemistry international. 36, 313-318 (2000).</li>
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<li>Gliddon, C. M., Darlington, C. L., Smith, P. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+chronic+infusion+of+a+GABAA+receptoragonist+or+antagonist+into+the+vestibular+nuclear+complex+on+vestibular+compensation+inthe+guinea+pig%5BTitle%5D)+AND+%22J+Pharmacol+Exp+Ther%22%5BJournal%5D)">Effects of chronic infusion of a GABAA receptoragonist or antagonist into the vestibular nuclear complex on vestibular compensation inthe guinea pig.</a> J Pharmacol Exp Ther. 313, 1126-1135 (2005).</li>
<li>Hauss-Wegrzyniak, B., Dobrzanski, P., Stoehr, J. D., Wenk, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chronic+neuroinflammation+in+rats+reproduces+components+of+the+neurobiology+of+Alzheimer%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Chronic neuroinflammation in rats reproduces components of the neurobiology of Alzheimer's disease.</a> Brain Res. 780, 294-303 (1998).</li>
<li>Kim, H. S., Choi, H. S., Lee, S. Y., Oh, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Changes+of+GABA%28A%29+receptor+binding+and+subunitmRNA+level+in+rat+brain+by+infusion+of+subtoxic+dose+of+MK-801%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Changes of GABA(A) receptor binding and subunitmRNA level in rat brain by infusion of subtoxic dose of MK-801.</a> Brain Res. 880, 28-37 (2000).</li>
<li>Kim, S. Y., Chudapongse, N., Lee, S. M., Levin, M. C., Oh, J. T., Park, H. J., Ho, I. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Proteomicanalysis+of+phosphotyrosyl+proteins+in+morphine-dependent+rat+brains%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res+MolBrain+Res%22%5BJournal%5D)">Proteomicanalysis of phosphotyrosyl proteins in morphine-dependent rat brains.</a> Brain Res MolBrain Res. 133, 58-70 (2005).</li>
<li>Lockman, P. R., McAfee, G., Geldenhuys, W. J., Schyf, C. J., Abbruscato, T. J., Van Allen, D. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((der+Schyf+CJ%2C+Abbruscato+TJ%2C+Allen+DD.Brain+uptake+kinetics+of+nicotine+and+cotinine+after+chronic+nicotine+exposure%5BTitle%5D)+AND+%22J+Pharmacol+Exp+Ther%22%5BJournal%5D)">der Schyf CJ, Abbruscato TJ, Allen DD.Brain uptake kinetics of nicotine and cotinine after chronic nicotine exposure.</a> J Pharmacol Exp Ther. 314, 636-642 (2005).</li>
<li>MA, K. C., Chang, Z. H., Shih, H., Zhu, J. H., Wu, J. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+compensatory+%27rebound%27+of+reactiveastrogliosis%3A+glial+fibrillary+acidic+protein+immunohistochemical+analysis+of+reactiveastrogliosis+after+a+puncture+wound+to+the+brain+of+rats+with+portocaval+anastomosis%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+neuropathologica%22%5BJournal%5D)">The compensatory 'rebound' of reactiveastrogliosis: glial fibrillary acidic protein immunohistochemical analysis of reactiveastrogliosis after a puncture wound to the brain of rats with portocaval anastomosis.</a> Acta neuropathologica. 82, 72-77 (1991).</li>
<li>Marchalant, Y., Rosi, S., Wenk, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Anti-inflammatory+property+of+the+cannabinoid+agonistWIN-55212-2+in+a+rodent+model+of+chronic+brain+inflammation%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Anti-inflammatory property of the cannabinoid agonistWIN-55212-2 in a rodent model of chronic brain inflammation.</a> Neuroscience. 144, 1516-1522 (2007).</li>
<li>Naert, G., Ixart, G., Tapia-Arancibia, L., Givalois, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Continuous+i.c.v.+infusion+of+brainderivedneurotrophic+factor+modifies+hypothalamic-pituitary-adrenal+axis+activity%2Clocomotor+activity+and+body+temperature+rhythms+in+adult+male+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Continuous i.c.v. infusion of brainderivedneurotrophic factor modifies hypothalamic-pituitary-adrenal axis activity,locomotor activity and body temperature rhythms in adult male rats.</a> Neuroscience. 139, 779-789 (2006).</li>
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<li>Takahashi, M., Kakita, A., Futamura, T., Watanabe, Y., Mizuno, M., Sakimura, K., Castren, E., Nabeshima, T., Someya, T., Nawa, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sustained+brain-derived+neurotrophic+factor+upregulationand+sensorimotor+gating+abnormality+induced+by+postnatal+exposure+tophencyclidine%3A+comparison+with+adult+treatment%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurochem%22%5BJournal%5D)">Sustained brain-derived neurotrophic factor upregulationand sensorimotor gating abnormality induced by postnatal exposure tophencyclidine: comparison with adult treatment.</a> J Neurochem. 99, 770-780 (2006).</li>
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</ol>

다양한 연구 했습니다만 혼합, 조직 외상과 혈액 뇌 장벽을 모욕에 대한 배달 정맥의 크기를 줄임으로써 (페리 외., 1993) 감소 것을 증명하고있다, 염증이 감소하고있는 면역 응답 감쇠 (Finsen 외 ., 1991), 그리고 반응 gliosis는 (Nikkhah 외., 1994) 감소됩니다. 우리는 여기서 6 배 통상 사용되는 배달 cannulas의에 비해 감소 직경 microcannula 통해 두뇌 속에 neuroactive 요원의 만성 전달 방법을 제시한다. 우리는이 시스템이 안정화된 시간과 외상과 반응 gliosis의 수준이 급격하게 감소를 통해 대표적인 솔루션을 제공하는 것을 증명하고있다. 이러한 연구는 50m의 최종 팁 직경 배달 정맥을 고용하지만, 작은 팁 지름이 활용 수 있습니다. 이러한 microinfusion 시스템의 기본 미덕은 주입의 주변에 최소한의 충격을 발생하면서, 아주 작은, 이산 대상으로 에이전트를 전달하는 능력이다. 우리가 설명하는 주입 시스템의 구축에 사용되는 microcannulas 쉽게 사용자 정의 - 건설 미...

A correction was made to: <a href="http://www.jove.com/video/716/">Construction and Implantation of a Microinfusion System for Sustained Delivery of Neuroactive Agents.</a> A key reference was excluded and a revised abstract was republished.
Additional Reference: 
22. Cunningham, M.G., Ames, H.M., Donalds, R.A., &amp; Benes, F.M. Construction and implantation of a microinfusion system for sustained delivery of neuroactive agents. Journal of Neuroscience Methods 167, 213-220, doi:10.1016/j.jneumeth.2007.08.016 (2008).
Revised Abstract:
Sustained delivery of neuroactive agents is widely used in neuroscience, but poses many technical challenges. It is necessary to deliver the agent with high precision while minimizing localized trauma and inflammation. Also, the ability to customize the system to accommodate animals of different species and sizes is desirable. This video presentation demonstrates the construction of an infusion system that can be fitted to any particular research animal. The delivery microcannula diameter is approximately 10-fold smaller than most infusion cannulas presently used. This translates into enhanced accuracy and reduced trauma to the brain region under study. The delivery cannula can also be sculpted to fit the contour of the surface of the animal's skull, thereby allowing closure of the scalp incision neatly over the infusion system, precluding the need for a skull-mounted pedestal, reducing risk of infection, and ensuring a greater level of comfort to the animal. The system is assembled in an air-free environment and requires the researcher to fashion glass micropipettes with a heat source. These construction methods require special skills that are best acquired, if not in person, using video instruction. (This article is based on work first reported in J Neurosci Methods. 2008 Jan 30;167(2):213-20. Epub 2007 Aug 28.).
Original Abstract:
Experimental protocols used for chronic infusion of neuroactive agents within regions of the brain often utilize a mini-osmotic pump system. Agents are commonly delivered via a stainless steel cannula with a diameter of 0.30 mm or greater. Systems utilizing a cannula of this caliber may impose trauma to the area of interest resulting in architectural damage, thereby compromising structural integrity and normal functioning. As neuroscience inquiry becomes more sophisticated, investigation of brain structures and circuitry requires improved levels of accuracy and higher resolution. We have developed a method for the preparation and implantation of a chronic infusion system within the brain utilizing a borosilicate microcannula with a tip diameter of 50 microns. This technique reduces damage to the local environment and diminishes reactive gliosis at the site of infusion. The configuration of the microinfusion system is also able to conform to the surface of the animal's skull, precluding the need for large cranial pedestals, thus facilitating closure of the scalp incision and reducing the risk of infection. We demonstrate reliable sustained delivery of a dye having a representative molecular weight using an in vitro model and in vivo studies in rats.

A correction was made to: <a href="http://www.jove.com/video/716/">Construction and Implantation of a Microinfusion System for Sustained Delivery of Neuroactive Agents.</a> A key reference was excluded and a revised abstract was republished.

Erratum: Construction and Implantation of a Microinfusion System for Sustained Delivery of Neuroactive Agents.

<table><tbody><tr><td>미니 삼투압 펌프 (MOPs)</td><td>도구</td><td><a href="http://www.alzet.com" target="_blank"><img src="/img/new_window.png"> ALZET</a></td><td>model #1002</td><td></td></tr><tr><td>전극 추출기</td><td>도구</td><td>Stoelting Co.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>붕규산 유리 튜브</td><td>수술</td><td>World Precision Instruments, Inc.</td><td>1B100F-6</td><td></td></tr><tr><td>미세 핀셋</td><td>수술</td><td>World Precision Instruments, Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>폴리에틸렌 튜브</td><td>수술</td><td>Plastics One</td><td>#C312 VT</td><td></td></tr><tr><td>LumaBond</td><td>시약</td><td>myNeuroLab, Inc</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

neuroactive 대리점 지속 배달 microinfusion 시스템의 구축 및 주입.

Construction and Implantation of a Microinfusion System for Sustained Delivery of Neuroactive Agents.

두뇌의 지역 내에서 neuroactive 요원의 만성 주입에 사용되는 실험 프로토콜들은 종종 미니 삼투 펌프 시스템을 사용합니다. 에이전트는 일반적으로 0.30 mm 이상의 직경을 가진 스테인레스 스틸 정맥을 통해 전달됩니다. 이 구경의 정맥을 이용한 시스템은이를 구조적 무결성 및 정상적인 기능을 손상, 건축 손상의 결과로 관심의 영역에 충격을 부과할 수 있습니다. 신경 과학 메세지가되면서 더 정교, 뇌 구조의 조사 및 회로 정확성 및 높은 해상도의 향상된 수준을 필요로합니다. 우리는 50 미크론의 팁 직경 borosilicate microcannula을 이용하여 뇌 내에 만성 주입 시스템의 준비와 주입하는 방법을 개발했습니다. 이 기술은 로컬 환경에 피해를 감소하고 주입의 사이트에서 반응 gliosis가 줄어들. microinfusion 시스템의 구성도 따라서 두피 절개의 폐쇄를 촉진하고 감염의 위험을 감소, 큰 두개골 받침대의 필요성을 precluding, 동물의 두개골의 표면에 부합 수 있습니다. 우리는 체외 모델에서 쥐의 생체내 연구에를 사용하는 대표적인 분자량을 가진 염료의 신뢰할 수있는 지속적인 배달을 보여줍니다.

신경 과학 메세지가되면서 더 정교, 뇌 구조의 조사 및 회로 정확성 및 높은 해상도의 향상된 수준을 필요로합니다. 우리는 50 미크론의 팁 직경 borosilicate microcannula을 이용하여 뇌 내에 만성 주입 시스템의 준비와 주입하는 방법을 개발했습니다.

Neuroactive 대리점 지속 배달 Microinfusion 시스템의 구축 및 주입.

신경활성 물질의 지속적인 전달은 신경과학 분야에서 널리 사용되지만, 많은 기술적 과제를 안겨줍니다. 약물을 ...과 함께 전달하는 것이 필요합니다.

안녕하세요, 제 이름은 Miles Cunningham입니다. Ryan O'Connor, Sydney Wong과 함께 신경 활성 물질의 지속적인 전달을 위한 미세 주입 시스템 구축 방법을 시연하겠습니다. 본 연구는 하버드 의과대학 McLean Hospital의 신경 재구성 연구실에서 수행되었습니다.Sydney rbe Foundation과 Narsad의 아낌없는 지원에 감사드립니다. 본 연구팀은 기존의 전달용 캐뉼라보다 팁 직경이 5배에서 10배 더 작은 풀드(pulled) 붕규산 유리 마이크로 캐뉼라를 통해 신경 활성제를 뇌의 특정 부위에 안정적으로 전달할 수 있음을 확인하였습니다. 이 슬라이드에서는 일반적으로 사용되는 스테인리스강 주입 캐뉼라와 본 실험실에서 제작한 마이크로 캐뉼라를 나란히 비교하여 보여드립니다.전달 캐뉼라의 크기가 이렇게 감소하면 연구 대상인 뇌 부위의 손상이 획기적으로 줄어듭니다. 실제로 많은 기존 방법들은 관심 영역 내부 또는 주변에 병변을 생성하여 결과의 타당성에 의문을 제기하게 만듭니다. 패널 A에서는 0.32 millimeter 캐뉼라로 인해 발생한 국소 부위의 손상 정도를 확인할 수 있으며, 이는 패널 B의 50 micron 캐뉼라와 대조됩니다. 이 저배율 사진들은 염색하지 않은 Vibram 절편의 습식 표본입니다.이 동일한 절편들을 h 및 e로 염색한 후 고배율에서 이미징하였습니다. 마이크로 캐뉼라 사용 시 조직 손상이 감소함을 추가로 설명하기 위해, 미세주입 시스템의 구성 요소를 소개합니다. 플랜지를 제거한 스테인리스강 유량 조절기가 장착된 Alzet mini Osmo 펌프, 2~3 cm의 폴리에틸렌 튜브, 맞춤 제작된 BOA 실리케이트 마이크로 캐뉼라, 그리고 28 gauge 가이드 와이어가 사용되었으며, 이것이 이식 준비가 완료된 조립된 미세주입 시스템입니다.원하는 사양의 마이크로 캐뉼라를 제작하기 위해 여기서는 표준 수직 피펫 폴러(pipette polar)를 사용합니다. 수평 폴러 또한 사용 가능합니다. 가열 요소의 온도와 폴의 장력을 조절하여 보라(Bora) 실리케이트 튜브의 위치를 잡고 고정합니다.특정 직경과 긴 테이퍼형 샹크 링크를 갖춘 마이크로 캐뉼라를 안정적으로 제작할 수 있습니다. Bora 실리카 튜브를 가열하고 완만한 압력을 가하여 튜브에 원하는 만큼의 굽힘을 줍니다. 이 굽힘은 두개골 상단의 여유 공간을 확보하고 관심 있는 뇌 표적의 깊이에 적합하도록 마이크

construction-implantation-microinfusion-system-for-sustained-delivery

Research

연구

JoVE Journal

Biology

생물학

손상 3 - D 뇌 회로의 타겟팅 바이러스성을위한 확장 가능한 유체 인젝터 배열

출처: Poland, R. et al. 동기 부여된 행동의 분자 기질을 연구하기 위한 설치류 뇌 미세 주사. J. Vis. 경험. (2015년)이 비디오에서는 주사기와 마이크로인젝터 튜브로 구성된 물로 채워진 미세 주입 설정이 정확한 약물 전달을 위해 사용됩니다. 사전 이식된 가이드 캐뉼라가 있는 쥐는 표적 뇌 미세 주사를 받아 조직 손상을 최소화하면서 깨어 있는 동물에게 치료제를 정확하게 투여할 수 있습니다.

깨어 있는 설치류 뇌에 치료제의 미세 주입 기반 전달

이 비디오에서는 미세삼투압 펌프 뇌 주입 시스템을 조립한 후 쥐의 두개골에 외과적으로 이식하는 방법을 보여줍니다. 이 시스템은 잠재적인 약물의 지속적인 전달을 가능하게 하고 뇌와 뇌 조직에 미치는 영향에 대한 연구를 용이하게 합니다.

마우스 모델의 연속 약물 주입 시스템: 지속적인 약물 전달을 위해 마우스 뇌에 미세삼투압 펌프 주입 시스템을 이식하는 수술 절차

출처: Vanegas, M. I., et al. 약물 주입 및 전기생리학을 결합하기 위한 Microinjectrode 시스템. J. Vis. 경험. (2019년)이 비디오는 정확한 부피 추적을 위해 유성 마커 용액을 사용하고 신경 기록 및 약물 주입을 동시에 가능하게 하는 모세관을 통해 약물 용액을 전달하는 미세 전극 기반 미세유체 장치를 보여줍니다.

약물 주입 및 전기생리학 결합을 위한 미세유체 기반 미세 주입 시스템

병리학적 조건에서 뇌 재구성을 연구하기 위해 우리는 혈액 뇌 장벽을 우회하여 뇌로 단백질을 직접 전달하기 위해 미량삼투압 펌프를 사용했습니다. 그런 다음 단백질의 영향으로 뇌 연결성의 변화를 연구하기 위해 요로 추적자를 주입합니다.

Miniosmotic의 주입 펌프 및 요로의 트레이서의 배달 병태 생리 학적 조건에서 뇌 조직 개편을 연구에

본 프로토콜은 내부 경동맥을 통해 뇌로 물질을 직접 효과적으로 전달하는 마우스 미세 수술 주입 기술을 설명합니다.

중추 신경계에 대상 물질 전달을위한 마우스 미세 주입 기술를 통해 내부 경동맥

이 원고는 마이크로 조직 공학 신경 네트워크의 제작에 대해 자세히 설명합니다. 3 차원 크기의 마이크론 크기의 구조물은 관 모양의 하이드로 겔에 둘러싸인 집적 된 신경 세포군에 걸친 길쭉한 정렬 축색관으로 구성됩니다. 이러한 살아있는 비계는 신경 회로를 재구성하거나 조절하기위한 기능적 중계 역할을하거나 회색 - 흰색 물질 신경 조직학을 모방 한 생물 여과 테스트 베드 (bifidelic test-bed) 역할을 할 수 있습니다.

신경 시스템 재구성, 변조 및 모델링을 위해 해부학 적으로 영감을받은 3 차원 미세 조직 공학 신경 회로망

우리 쇼케이스 경도 정렬된 astrocytic somata 소설 소재 넣음 내 프로세스의 자기 조립, 3 차원 번들의 개발. 이러한 "생활 건설 기계", 아직 테스트-베드 neurodevelopmental 메커니즘을 공부 하거나 감독 신경 마이그레이션 및 axonal neuroregeneration를 용이 하 게 하 역할 수 센티미터 길이, 확장 미크론 단위 직경을 전시 설계 길입니다.

3 차원 조직 설계 정렬 사이토 네트워크 발달 메커니즘을 정리 하 고 신경 재생을 촉진 하

신경 전구체의 생체 외 렌티 바이러스 공학에 기초하여, 야생 형 뇌로의 공동 이식및 "테스트"와 "제어"유도체의 쌍 형태 평가, 이 방법은 신피질의 생체 내 유전자 제어의 정확한 모델링을 할 수 있습니다 간단하고 저렴한 방법으로 뉴런 형태.

생체 내 신경 아키텍처 연구를 위한 엔지니어링된 신경 전구체의 내 측 통 이식

대류 강화 전달 (CED)은 큰 조직 볼륨의 직접 관류에 의해 뇌로 치료제의 효과적인 전달을 가능하게하는 방법입니다. 절차는 카테터와 최적화 된 주입 절차의 사용을 필요로한다. 이 프로토콜은 마우스 뇌로 항체의 CED에 대한 방법론을 설명합니다.

대류 강화 전달을 통해 뮤린 뇌로 항체 전달

당사는 전기 생리학을 위해 설계된 마이크로인로드 시스템을 제시하고 선택적 약물 주입과 함께 실험 프로브(즉, 나노센서, 마이크로전극)의 보조 전달을 지원합니다. 널리 이용 가능한 미세유체 성분은 프로브를 함유하는 캐뉼라에 결합된다. 마이크로 인젝트 로드 건설을위한 단계별 프로토콜이 포함되어 있으며, 마카크 피질에서 muscimol 주입 중 결과가 있습니다.

결합 된 약물 주입 및 전기 생리학을위한 마이크로 인젝트 로드 시스템

학습하세요 뇌 내 만성 주입 시스템 구축 방법을 보로실리케이트 유리 마이크로카눌라를 사용하여 신경활성 물질을 정확하게 전달하는 기술입니다. 이 방법은 뇌과학 연구의 정밀도를 향상시킵니다.

Neuroactive 대리점 지속 배달 Microinfusion 시스템의 구축 및 주입.

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