Summary
हम एक नींद अभाव कोमल हैंडलिंग के रूप में जाना जाता तकनीक का वर्णन जहां जांचकर्ताओं धीरे चूहों किसी भी समय नींद व्यवहार जुर्रत है मनाया । इस विधि का एक शक्तिशाली उपकरण है कि शोधकर्ताओं के प्रभाव का अध्ययन करने की अनुमति देता है कि विकास के दौरान पुरानी नींद प्रतिबंध भविष्य मस्तिष्क शरीर क्रिया विज्ञान और व्यवहार पर हो सकता है.
Abstract
सो उचित विकास और तंत्रिका प्लास्टिक के लिए महत्वपूर्ण है । इसके अलावा, असामान्य नींद पैटर्न कई neurodevelopmental विकारों की विशेषता है । कैसे विकास के दौरान पुरानी नींद प्रतिबंध वयस्क व्यवहार को प्रभावित कर सकते है अध्ययन neurodevelopmental विकारों के व्यवहार के लक्षणों के उद्भव की हमारी समझ में जोड़ सकते हैं । जबकि वहां कई तरीकों कि मजबूर गतिवान, निरंतर व्यवधान, एक aversive उत्तेजना, या बिजली के झटके की प्रस्तुति सहित कुतर में सोने को प्रतिबंधित किया जा सकता है, इन तरीकों से कई बहुत तनावपूर्ण है और नवजात चूहों में इस्तेमाल नहीं किया जा सकता है । यहां, हम कोमल हैंडलिंग, एक नींद अभाव तकनीक है कि विकास के दौरान और वयस्कता में लंबे रूप से इस्तेमाल किया जा सकता है नींद प्रतिबंध को प्राप्त करने का वर्णन । कोमल हैंडलिंग नींद अभाव अवधि भर में चूहों के करीब अवलोकन शामिल है और शोधकर्ता धीरे पशुओं जब भी वे निष्क्रिय या प्रदर्शन सोने से जुड़े व्यवहार कर रहे है जुर्रत की आवश्यकता है । ईईजी रिकॉर्डिंग के साथ युग्मित, कोमल हैंडलिंग के लिए चुनिंदा नींद की एक विशिष्ट चरण को बाधित किया जा सकता है ऐसे रैपिड नेत्र आंदोलन (शेष) नींद के रूप में । कोमल हैंडलिंग की तकनीक नवजात चूहों में भी पुरानी नींद प्रतिबंध के प्रभाव के अध्ययन के लिए एक शक्तिशाली उपकरण है कि अधिक तनावपूर्ण नींद अभाव के लिए इस्तेमाल किया प्रक्रियाओं के कई दरकिनार ।
Introduction
नींद में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है ंयूरॉन प्लास्टिक और synapse गठन और उंमूलन के दौरान मस्तिष्क विकास1,2। विशेष रूप से, रैपिड नेत्र आंदोलन (शेष) नींद दोनों को मजबूत बनाने के माध्यम से स्थिर synaptic सर्किट के गठन के लिए आवश्यक है विशिष्ट synapses और synaptic2छंटाई । औषधीय नींद जीवन में जल्दी अभाव कई शारीरिक और व्यवहार घाटा3,4की ओर जाता है । औषधीय सोने के अभाव के अलावा, ऐसे निरंतर मिलाते के रूप में सोने के अभाव के अंय रूपों, मजबूर गतिवान, या एक aversive उत्तेजना की प्रस्तुति अवसाद के साथ जुड़े रहे है वयस्कता के दौरान लक्षण की तरह, विभिंन तंत्रिका सक्रियकरण पैटर्न, और सोने के समय और नींद निरंतरता में परिवर्तन के बाद एक वसूली अवधि के दौरान5,6,7अभाव । जब नींद लंबे समय से अधिक के लिए चूहों में पांच सप्ताह के विकास के दौरान प्रतिबंधित है, व्यवहार घाटे नींद वसूली8के एक महीने के बाद मनाया गया । एक साथ लिया, इन अध्ययनों का सुझाव है कि नवजात चूहे में नींद के विघटन बाद में नींद पैटर्न, मस्तिष्क समारोह, और व्यवहार को प्रभावित कर सकते हैं । मनुष्यों में सामान्य मस्तिष्क के विकास के लिए नींद के महत्व पर प्रकाश डाला, neurodevelopmental विकारों के साथ कई रोगियों, आत्मकेंद्रित स्पेक्ट्रम विकारों सहित, कंद स्केलेरोसिस जटिल, नाजुक एक्स सिंड्रोम, और ध्यान-घाटे/ विकार, व्यवहार घाटे की एक किस्म के अलावा नींद पैटर्न में रिपोर्ट विषमता1.
असामान्य नींद पैटर्न के साथ जुड़े रहे हैं कि neurodevelopmental विकारों की संख्या को देखते हुए, नींद की कमी मस्तिष्क समारोह और व्यवहार को प्रभावित करता है कि कैसे समझने के लिए महत्वपूर्ण है. हालांकि, डेटा है कि विकास के दौरान सोने के महत्व का समर्थन के बावजूद, सबसे तरीके कि सीमित या वयस्कों पर नींद ध्यान के पशुओं वंचित । इन तकनीकों परीक्षणों की एक किस्म है कि मजबूर हरकत गतिविधि (जैसे, निरंतर ट्रेडमिल), निरंतर व्यवधान (जैसे, घूर्णन स्वीपर बार या नित्य उपंयास वस्तु प्रस्तुति), या की शुरुआत में पशु परेशान की आवश्यकता होती है शामिल शेष नींद (जैसे, प्लेटफार्म पर पानी)9,10. हालांकि इन तरीकों को प्रभावी ढंग से वयस्कों में नींद के अभाव से जुड़ी समस्याओं को दिखाया गया है, इन तरीकों में से कोई भी अपने सीमित गतिशीलता, उच्च नींद ड्राइव, और तनाव के प्रतिकूल प्रभाव के कारण जीवन में जल्दी से मूषक के लिए उपयुक्त हैं । विकास के दौरान नींद के महत्व के कारण, यह नवजात पिल्ले में कैसे प्रतिबंधित नींद वयस्कता के दौरान भविष्य के व्यवहार को प्रभावित करता है समझने के लिए महत्वपूर्ण है ।
एक तकनीक है कि सोने को कुतर पिल्ले में इस्तेमाल किया जा सकता है सीमित कोमल हैंडलिंग है । कोमल हैंडलिंग जांचकर्ता सीधे कुतर किसी भी समय नींद व्यवहार मनाया जाता है के साथ बातचीत शामिल है । जांचकर्ताओं अपने हाथ, एक तूलिका, या उपंयास वस्तुओं की प्रस्तुति शारीरिक रूप से नवजात कुतर8,10,11,12,13,14 में नींद बाधित करने के लिए उपयोग कर सकते है . नींद व्यवहार मोटर गतिविधि की कमी, myoclonic हिल, और आँख बंद (पुराने कुतर पिल्ले में) द्वारा निर्धारित किया जा सकता है । ईईजी सत्यापन पुष्टि करता है कि इन व्यवहार के आधार पर कोमल हैंडलिंग के साथ नींद बाधित P12 चूहों14में ९१% की कुल नींद समय कम कर देता है । अंय तकनीकों है कि युवा चूहों से वंचित करने के लिए इस्तेमाल किया गया है बिजली के झटके और अप्रिय उत्तेजनाओं की प्रस्तुति में शामिल हैं, लेकिन इन तकनीकों पुरानी नींद प्रतिबंध के लिए इस्तेमाल नहीं किया जा सकता है और कोमल हैंडलिंग7से अधिक तनावपूर्ण हैं, 15. क्रोनिक नींद प्रतिबंध भी एक मिलाते प्रोटोकॉल है कि के साथ या ईईजी इलेक्ट्रोड आरोपण और संबंधित कंप्यूटर सॉफ्टवेयर के बिना इस्तेमाल किया जा सकता के माध्यम से पूरा किया जा सकता है, लेकिन इस प्रोटोकॉल सभी सोने को रोकने नहीं करता है और इसलिए कम है 4,16हैंडलिंग कोमल की तुलना में नियंत्रित । सीमित करने के लिए या विशिष्ट उपकरण, कंप्यूटर सॉफ्टवेयर, या इलेक्ट्रोड आरोपण के बिना एक पंक्ति में कई दिनों के लिए नींद के चूहों वंचित करने की क्षमता कोमल हैंडलिंग तकनीक का एक लाभ है । कोमल हैंडलिंग के माध्यम से जीर्ण नींद प्रतिबंध प्रभावी ढंग से नवजात कुतर में सो सीमा और सोने के अभाव अवधि के बाद व्यवहार परिवर्तन की एक किस्म का उत्पादन8,11,12, 17. शी.
यहां, हम परिणामों में जो जन्मोत्तर दिन 5 (P5) से प्रति दिन तीन घंटे के लिए P42 काफी प्रभावित करता है एक 30 दिन की वसूली की अवधि में जो नींद परेशान नहीं है निंनलिखित चूहों के सुजनता के लिए पुरानी नींद अभाव का वर्णन । इन परिणामों के भविष्य के व्यवहार पर विकास के दौरान पुरानी नींद प्रतिबंध के दीर्घकालिक प्रभाव पर प्रकाश डाला ।
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Protocol
नोट: सभी प्रक्रियाओं राष्ट्रीय मानसिक स्वास्थ्य पशु देखभाल और उपयोग समिति के संस्थान द्वारा अनुमोदित किया गया और देखभाल और पशुओं के उपयोग पर राष्ट्रीय स्वास्थ्य दिशानिर्देश के संस्थानों के अनुसार प्रदर्शन किया ।
1. नींद अभाव सेटअप
- धीरे चूहों जब सो प्रहार करने के लिए नरम तूलिका का प्रयोग करें.
- सुनिश्चित करें कि तूलिका माउस पिंजरे फीडर के सलाखों के माध्यम से फिट करने के लिए सुनिश्चित करें कि चूहों सोने के अभाव के दौरान भोजन और पानी के विज्ञापन libitum के लिए उपयोग किया जा सकता है ।
- पिंजरों के बीच scents के हस्तांतरण को रोकने के लिए कई पिंजरों के लिए तूलिका का उपयोग न करें. हमारा सुझाव है कि आप अपने सौंपा पिंजरे के साथ एक ब्रश लेबल और उस पिंजरे में इसके उपयोग को प्रतिबंधित ।
- एक कमरा है जहां सभी सो अभाव हो जाएगा नामित ।
2. पशु सेटअप
- बेतरतीब ढंग से या तो नींद अभाव या नियंत्रण समूह के लिए प्रत्येक पिंजरे प्रदान करते हैं ।
- प्रयोग के दौरान चूहों को भोजन और पानी का ad libitum पर पहुंच दें ।
- सुनिश्चित करें कि चूहों का दृश्य बिस्तर, घोंसला सामग्री या पिंजरे में संवर्धन वस्तुओं द्वारा प्रतिबंधित नहीं है ।
- अतिरिक्त बिस्तर या संवर्धन वस्तुओं है कि चूहों के दृश्य को प्रतिबंधित कर सकता निकालें ।
- यदि भोजन या पानी चूहों को देखने को सीमित करता है, चूहों पिंजरे के एक क्षेत्र में ले जाएँ जहाँ दृश्य प्रतिबंधित नहीं है ।
- यदि खाद्य ब्लॉक पिंजरे के एक बड़े हिस्से, पिंजरे के नीचे कुछ खाना और जगह छर्रों को हटाने ताकि जानवरों के सोने के अभाव की अवधि के दौरान भोजन के लिए उपयोग को बनाए रखने ।
3. पशु की स्थिति
नोट: हम 11 में तीन घंटे नींद अभाव अवधि शुरू करने के लिए चुना है, जब चूहों उनके निष्क्रिय चरण के बीच में हैं, लेकिन दिन और सोने के अभाव की अवधि के समय वांछित प्रयोगात्मक शर्तों के आधार पर चुना जा सकता है ।
- नियंत्रण समूह ।
- P5 पर, साहब को ब्रीडर पिंजरे से निकालकर प्रातः (P21) तक पिल्ले के साथ बांध कर छोड़ दें ।
- ले जाएं चूहे नियंत्रण समूह को सौंपा सो अभाव कमरे में और धीरे से चूहों एक पेंट के साथ लगातार एक दिन के लिए प्रयोग की अवधि के लिए 10 मिनट के लिए ब्रश की जुर्रत (P5 to P42).
- इन 10 मिनट के बाद चूहों को पशु पकड़े कमरे में लौटा दें और उन्हें परेशान न करें
- सो अभाव गट.
- P5 पर, साहब को ब्रीडर पिंजरे से निकालकर प्रातः (P21) तक पिल्ले के साथ बांध कर छोड़ दें ।
नोट: P5 से पहले नींद अभाव पिल्ले के cannibalization में परिणाम हो सकता है । हम P5 और बाद में महत्वपूर्ण cannibalization पर गौर नहीं किया ।
नोट: युवा पिल्ले में, नींद के लिए ड्राइव बहुत उच्च लगभग लगातार पथपाकर की आवश्यकता होती है । जैसे चूहों का विकास, खासकर प्रातः के बाद, नींद का दबाव कम होता है और उन्हें निरंतर उकसाने की आवश्यकता नहीं होती. - P42 तक हर दिन सोने के अभाव के साथ जारी रखें ।
नोट: नींद अभाव प्रोटोकॉल लंबाई में भिन्न हो सकते हैं और यदि वांछित पिछले P42 का विस्तार. - जहां वे पर नजर रखी जाएगी प्रकाश चक्र के दौरान दैनिक नींद अभाव कमरे के लिए नियत नींद अभाव समूह को सौंपा चूहों हटो । सोने के अभाव की सटीक अवधि के विशिष्ट अनुसंधान प्रश्न के आधार पर समायोजित किया जा सकता है ।
नोट: नवजात चूहों में नींद अभाव है कि 3 घंटे से अधिक समय तक रहता है नींद दबाव15में वृद्धि की वजह से मुश्किल है ।- इस समय के दौरान धीरे से तूलिका से चूहों की जुर्रत किसी भी समय हो कि नींद स्पष्ट हो. सोने के अभाव के विशिष्ट अगले भाग में समझाया जाता है ।
- P5 पर, साहब को ब्रीडर पिंजरे से निकालकर प्रातः (P21) तक पिल्ले के साथ बांध कर छोड़ दें ।
4. नींद से वंचित
- धीरे तूलिका के साथ माउस जुर्रत अगर एक प्रतिक्रिया मनाया जाता है जब तक सो जा रहा है । वैकल्पिक रूप से, चूहों पलटना और उनकी पीठ पर धक्का करने के लिए नींद बाधित.
- एक माउस पर विचार करें यदि निंन में से किसी भी हो सो: निष्क्रियता, (विशेष रूप से पिल्ले के साथ) हिल, या यदि उनकी आंखें बंद कर रहे है (P12 से पुराने चूहों में) ।
- चूहों पर विचार जाग अगर वे चारों ओर बढ़ रहे हैं, उनकी पीठ पर जा रहा है, या खुद को तैयार करने के बाद फ्लिप की कोशिश कर रहा ।
- यदि बांध नींद अभाव के दौरान पिल्ले को कवर है, धीरे से उसे पिल्ले से दूर जुर्रत तो पिल्ले के दृश्य अप्रतिबंधित है ।
5. सोने के अभाव के बाद
- जब सोने के अभाव के तीन घंटे की अवधि के पूरा हो गया है, बिस्तर और किसी भी खाना है कि वापस हटा दिया गया है और पिंजरे पर वापस ढक्कन डाल सकता है डाल दिया ।
- सोने के अभाव के अगले दिन तक पशु पकड़े कमरे में लौटने के पिंजरों ।
6. बाद के प्रयोगों
- सो अभाव अध्ययन के लक्ष्य पर निर्भर करता है, बाद में प्रयोगों के साथ आगे बढ़ें ।
- corticosterone का स्तर निर्धारित करने के लिए जानवरों से हार्वेस्ट सीरम18.
- खुले मैदान, RotaRod, ऊंचा प्लस भूलभुलैया, सामाजिक व्यवहार परीक्षण, संगमरमर दफनाने, आदिसहित व्यवहार परीक्षण के एक नंबर के किसी भी मत करो,8,19,20 इन व्यवहार परीक्षण से पशुओं को भी रोका जा सकेगा सो इतना है कि जब सतत नींद अभाव के कितने दिनों के लिए रोजगार के निर्धारण में कारक होना चाहिए ।
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Representative Results
व्यवहार पर पुरानी नींद प्रतिबंध के प्रभाव की जांच करने के लिए, हम तीन घंटे के बीच दैनिक 11:00 AM और 2:00 बजे P5 से P428के बीच प्रतिबंधित चूहों सो जाओ । स्लीप प्रतिबंध के बाद, चूहों चार सप्ताह के लिए परेशान छोड़ दिया और सोने के प्रतिबंध से उबरने की अनुमति दी गई । चूहों चार सप्ताह वसूली अवधि के बाद व्यवहार के लिए परीक्षण किया गया । तीन चैंबर सामाजिक व्यवहार परीक्षण सुजनता का आकलन करने के लिए इस्तेमाल किया गया था (एक उपंयास माउस के लिए एक उपंयास वस्तु की तुलना में वरीयता) और सामाजिक नवीनता (एक उपंयास माउस के लिए वरीयता एक परिचित माउस की तुलना में) । सुजनता परीक्षण में, सो प्रतिबंधित महिलाओं और अधिक समय बिताया से अजनबी माउस सूंघने नियंत्रण महिलाओं (p < ०.०५) (चित्र 1a) और स्लीप-प्रतिबंधित पुरुषों के लिए एक अधिक समय बिताने की प्रवृत्ति थी जब की तुलना में वस्तु सूंघने नियंत्रण नर (p = ०.०७७) (चित्र 1a) । परीक्षण के सामाजिक नवीनता चरण में, नींद प्रतिबंधित महिला चूहों एक महिला नियंत्रण (पी < ०.०१) (आंकड़ा 1b) से उपंयास माउस सूंघने समय की मात्रा में वृद्धि खर्च किया ।
चित्रा 1: जीर्ण नींद प्रतिबंध एक 4 सप्ताह की नींद वसूली अवधि के बाद सामाजिक व्यवहार बदल जाता है. (क) सुजनता टेस्ट: समय सूंघने बिताया पता चलता है कि पुरुष चूहे थे प्रतिबंधित अधिक समय बिताया उपंयास वस्तु नियंत्रण पुरुषों की तुलना में (पी = ०.०७७) सूंघने । नींद प्रतिबंधित मादा चूहों अधिक समय खर्च अजनबी माउस सूंघने की तुलना में नियंत्रण महिलाओं (*p < ०.०५) । नींद से प्रतिबंधित मादा चूहे भी अधिक समय बिताने के लिए नियंत्रण महिलाओं (पी = ०.०६५) की तुलना में वस्तु सूंघ खड़ा था । (ख) सामाजिक नवीनता परीक्षण: समय उपंयास या परिचित माउस सूंघने बिताया है कि नींद प्रतिबंधित महिला चूहों सांख्यिकीय महत्वपूर्ण अधिक समय खर्च उपंयास माउस सूंघने की तुलना में महिला चूहों कि नींद नहीं थे प्रतिबंधित (* *p < ०.०१) । सलाखों 11 नियंत्रण पुरुष, 13 नींद प्रतिबंधित पुरुष, 22 नियंत्रण महिला, और 17 नींद प्रतिबंधित महिला चूहों में अर्थ ± SEM प्रतिनिधित्व करते हैं । डेटा पोस्ट hoct-एक ANOVA निंनलिखित परीक्षणों के माध्यम से विश्लेषण किया गया । यह आंकड़ा शरए एट अल. २०१६8से अनुमति के साथ संशोधित किया गया है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
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Discussion
यहाँ हम सोने के अभाव के लिए एक विधि का वर्णन, कोमल हैंडलिंग, कि दोनों को कुतर पिल्ले और वयस्कों में इस्तेमाल किया जा सकता है । सज्जन सौंपने की आवश्यकता है शोधकर्ताओं ने एक नींद अभाव अवधि की अवधि के लिए चूहों का पालन करने के लिए और धीरे जब वे निष्क्रिय कर रहे हैं या नींद को रोकने के लिए हिल जानवरों की जुर्रत. पूर्व नींद अभाव अध्ययन एक साथ इलॅक्ट्रोसेफेलॉग्राम (ईईजी) रिकॉर्डिंग के माध्यम से सत्यापित किया है कि कोमल हैंडलिंग दोनों को रोकता है और गैर-शेष (NREM)10सो । जबकि कोमल हैंडलिंग केवल नींद अभाव तरीकों कि युवा कुतर पिल्ले पर इस्तेमाल किया जा सकता है में से एक है, इसके उपयोग के लिए कुछ सीमाएं हैं ।
सबसे पहले, कोमल हैंडलिंग प्रयोगकर्ता पर काफी निर्भर करता है दोनों को पहचान करने में सक्षम हो सकता है और तुरंत पूर्व नींद व्यवहार का जवाब । जब कुतर पिल्ले में नींद से वंचित, पिल्ले लगभग लगातार prodded या आश्वासन दिया है कि वे पूरी नींद प्रतिबंध अवधि के लिए जाग रहे है औंधा होना चाहिए । युवा पिल्ले में हिल की मांयता ठीक से21नींद को रोकने के लिए महत्वपूर्ण है । दूसरा, यह स्वीकार किया जाना चाहिए कि नींद अभाव है कि प्रातः से पहले होता है, जब पिल्ले अपनी मां के साथ अब भी कर रहे हैं, एक माध्यमिक प्रभाव के रूप में मां की नींद को प्रभावित कर सकता है; हालांकि, इस आशय की सीमा अभी तक तलाशी जानी बाकी है । तीसरा, यह पहचान करने के लिए महत्वपूर्ण है कि किसी भी नींद अभाव प्रक्रिया स्वाभाविक तनावपूर्ण हो जाएगा, और यह तनाव है कि प्रक्रिया के कारण होता है से सोने के अभाव के प्रभाव को अलग करने के लिए संभव नहीं है । हालांकि, कोमल हैंडलिंग प्रोटोकॉल का उपयोग यहां वर्णित करने के लिए अंय सोने के अभाव प्रोटोकॉल की तुलना में सोने के अभाव के तनाव को कम करने का प्रयास । और अंत में, जबकि कोमल हैंडलिंग क्रोनिक नवजात नींद अभाव के लिए एक उपयोगी तकनीक है, यह शोधकर्ताओं के लिए एक भारी प्रक्रिया के रूप में यह समय लगता है और लगातार ध्यान देने की आवश्यकता है । अब नींद अभाव प्रोटोकॉल भी समय15के साथ सोने के दबाव में वृद्धि के कारण नवजात चूहों में प्रदर्शन करने के लिए मुश्किल हैं ।
इन सीमाओं के बावजूद, कोमल सौंपने के विकास के दौरान और वयस्कता में पुरानी नींद प्रतिबंध के प्रभाव का अध्ययन करने के लिए एक शक्तिशाली उपकरण है और कैसे सो प्रतिबंध व्यवहार और मस्तिष्क शरीर क्रिया विज्ञान दोनों को प्रभावित कर सकते हैं । सबसे महत्वपूर्ण बात, इस विधि शोधकर्ताओं को प्रभाव है कि एक कम उंर में सो प्रतिबंध का पता लगाने के लिए जारी रखने के लिए अनुमति देता है मस्तिष्क के विकास पर दोनों तुरंत सो प्रतिबंध के बाद और जीवन में बाद में हो सकता है ।
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Disclosures
लेखकों का खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।
Acknowledgments
यह शोध NIMH (जिया MH00889) के अंदर रिसर्च प्रोग्राम द्वारा वित्त पोषित किया गया । आरएमएस द्वारा भी एक FRAXA Postdoctoral फेलोशिप का समर्थन किया गया था ।
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| C57BL/6J mice | Jackson Labs | 000664 | Wildtype mice used |
| Super Mouse 750 Mouse Cage | Lab Products, Inc. | Cages for the mice | |
| SANI-Chips Bedding | PJ Murphys | Bedding for the mice | |
| S&S Bristle Brush Assortment Pack | Staples | Item # 13764, Model AB37100 | Paint brushes are used to gently poke mice |
References
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