Summary
ここでは、動物施設で標準的な装置で行うことができますし、生理学的または薬理学的に適用することができます実験のラットの心電図検査と動脈内の血圧 (BP) の同時記録のセットアップについて述べる循環器内科病原性または治療上のメカニズムを調査する研究。
Abstract
関連心血管生理学、病態学、血圧 (BP) と心電図は、基本的な観測パラメーターです。心血管疾患モデル、心血管治療標的または医薬品に焦点を当てて研究には、全身の動脈圧と心臓のリズム変化の評価が必要です。大腿動脈穿刺の技術は、無線テレメトリー システムが利用可能なまたは手頃な場合、動脈圧波形の記録と全身の血圧測定を取得する代替方法です。この手法は経済的であるし、動物施設における標準的な装備が可能します。ただし、侵襲的な動脈圧記録挑戦的な手術のスキルをすることができます小さな動脈の穿刺が必要です。ここでは、大腿動脈の順を追ってプロトコル穿刺手順を提案します。主要な手順には、データ集録システム、組織郭清と大腿動脈穿刺、動脈カニュレーション圧記録システムのセットアップの校正が含まれます。表面心電図記録のプロシージャが含まれています。我々 はまた血圧および高血圧自然発症ラットから BP 録音の例を提示します。このプロトコルは、同時心電図全身 BP の信頼できる直接録音をできます。
Introduction
血圧 (BP) と心電図 (ECG) は、心血管生理学および薬のための基本的なパラメーターです。実験動物モデルは高血圧性心不全1など様々 な心血管疾患の生物医学研究および心電図の記録のプロシージャで広く適用されているし、実験ラットの血圧の測定を実行できます。
ラットにおける血圧の測定の 3 つの方法があります: 動脈カニュレーション (侵襲)2、尻尾カフ脈 (非侵襲的)3、および無線テレメトリー (侵襲)。尾カフ脈によって血圧の測定の信頼性は記録中に処理の動物によって影響を受けます。たとえば、尾カフは拘束と測定フェーズ4の中に同時に発生するコア BP 変更を過小評価します。無線テレメトリ監視 BP と目を覚ましで心拍数および動物5が自由行動の「ゴールド スタンダード」の最良の手法であります。ただし、無線テレメトリー ハードウェアおよびソフトウェアは高価なので、動脈カニュレーションは経済的な代わりとしても広く使用します。
動脈カニュレーションかなり顕微鏡下のスキルが必要ですが、動脈圧の実際の波形が得られます。BP は、ラジアル、大腿、または上腕動脈に挿入された生理食塩水で満たされたカテーテルを記録できます。直接侵襲血圧の測定のこの方法は動物の術前準備、麻酔、実験動物の固定測定を取得する前に適切な校正と動脈カニュレーション組織郭清の手術スキルを必要とします。.
齧歯動物の表面心電図心電図の人間に似ています。ラット心電図には、P 波、qrs、T 波と QT 間隔6のシーケンスがあります。P 波、PR 間隔、QRS、T 波は、それぞれ、心房から房室結節、心室脱分極と再分極、インパルス伝導心房脱分極を反映します。QT 間隔は、エンドポイントに iso 電気基準1に T 波の Q 波の開始からの期間として定義されます。
心電図は、心臓の収縮期と拡張期の段階; ことを示します。したがって、表面心電図の同時記録は、侵襲的な血圧の測定と相関します。手法の組み合わせを使用して、疾患モデルまたは薬剤の薬理作用の病態生理学的変化や循環器内科療法を明らかにすることが可能です。
自然発症高血圧ラット (SHR) の歪み日本で高い BP を持つラットの近親交配によって得られました。BP は 10 週齢 5 から上昇し、30 から 35 週間年齢7の固定になります。京都 wistar 系ラット (WKY) は血圧 130 mmHg7について、通常存在集中コントロールとして使用されます。動注カテーテル留置の BP と心電図記録の結果を実証するラットを使いました。
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Protocol
記載されているすべての動物実験は、制度的動物のケアと使用高雄医科大学委員会によって承認されました。
1. 動物のケア
- 動脈のサイズが小さいため難しい穿刺を避けるためには、200 g 以上の体重を持つラットを使用します。
- ケージおよび高速ラットから一晩の食事を削除します。
- 特別な実験的デザインがある場合を除き、水広告 libidum を提供します。
2. 実験準備
- 次の資料の入手: 歯 (図 1 a)、外科はさみ (図 1 b)、罰金のヒント (図 1、1 D)、斜めのヒント (図 1E) 鉗子ピンセット鉗子ブルドッグ血管クランプ (図 1 階)、絹弦約 20 cm 長さ (図 1)、マイクロはさみ (図 1 H)、動脈カニューレ、滅菌ポリエチレン (PE) 管内径 0.5 mm、外径 0.9 mm、25-30 cm の長さ、接続26 x 1/2 インチ針 (図 1I)、動脈カニューレと圧力トランスデューサー (図 1 K) と 1 mL 注射器を接続するための 2 つの三方活栓 (図 1 j) とヘパリン生食液 (100 IU/mL) いっぱい。
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動物の準備
- (25 cm × 25 cm × 14 cm 誘導室 3% イソフルランとノーズの使用に続いて 4% イソフルランと飽和状態でラットを置く) イソフルレンの吸入ラットを麻酔します。
注:動物の麻酔が十分にない場合は、イソフルランの流量を上げます。 - 足の指をつまんで痛み反射をテストします。
- カット済みの発泡スチロール ボード (または厚いボール紙) に仰臥位にラットを配置します。体 (図 2 a) を固定するゴムバンドで 4 本の脚を固定します。
注:心電図記録中に潜在的なノイズを避けるため、配置サーフェスは導電性なりません。
- (25 cm × 25 cm × 14 cm 誘導室 3% イソフルランとノーズの使用に続いて 4% イソフルランと飽和状態でラットを置く) イソフルレンの吸入ラットを麻酔します。
- 血圧・心電図記録機器を準備します。信号、互換性のあるハブと圧力トランスデューサー、3 本の針の先端のバイポーラの心電図リードと適切なソフトウェアのコンピューターを取得するアナログ入力ユニットが含まれます。
3. 圧力トランスデューサーの校正
- BP 録音の開始前に標準的な水銀血圧計 (図 1 L) で校正いたします。
- 血圧計カフを削除し、インフレ チューブ三方活栓をデータ集録システムの圧力トランスデューサー (図 1 K) に接続します。
- エア抜きバルブは時計回りにねじ留める式します。ゲージに目を維持し、インフレ電球をポンプを維持します。ゲージが 100 mmHg を示す圧力トランスデューサーに接続する三方活栓を切り替えます。校正 100 mmHg の圧力を使用します。BP の計算に換算係数要素は自動的に決定されます。
- エア抜きバルブを反時計回りに、血圧計の圧力がゼロに戻るまでねじ込んで圧力を解放します。
- 200 mmHg の圧力と 3.2 の手順を繰り返します。
- 水銀血圧計から圧力トランスデューサーをデタッチします。
- 圧力トランスデューサーを PE カテーテル (図 1I) の三方活栓に接続します。
4. ミニ手術大腿動脈カニュレーション
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表面の画期的な同定と (図 2) 皮膚の切除
- 鼠径部のしわ (腹部と太ももの接合部でインデント) の場所を識別する (図 2 aでの破線)。
- 鼠径部のしわの中央に皮膚の全層をピンチします。毛皮は剃毛や電気バリカンまたは切開する前に脱毛クリームを使用して切開サイトから削除される場合があります。
- 皮膚を持ち上げて、それをカット方向に手術用ハサミ、大腿 (図 2 b) にほぼ平行。大腿神経と血管は、(図 2) 露出した皮下組織の下にあります。
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大腿動脈を公開する組織の郭清
- 罰金のヒント、層鉗子を使用して組織を解剖します。大腿血管のレベルで郭清を停止します。郭清は下に血管を負傷していないことを確認します。
- 注意深く鉗子 (図 1または1 D) 大腿神経と血管に沿って軟部組織をオフに良い観測を取得するを使用します。神経は繊維のようなテクスチャ。静脈は動脈は拍動 (図 3 a)、濃い紫色です。
- 大腿動脈および静脈 (図 3 b) の露出の長さを拡張するのに斜めのヒント (図 1E) 鉗子を使用します。
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大腿動脈 (図 3) の穿刺
- 鉗子を使用して、動脈から大腿静脈を分離し、(図 3) を可能な限り頭側大腿動脈でブルドッグ クランプを適用します。
- (図 3 D) 露出の大腿動脈の尾側の端末で 2 つの絹の糸、ブルドッグ クランプ等のすぐ下の 1 つの緩いネクタイをします。
- 大腿動脈の腹側に小さな穴を作る(図 3E) マイクロはさみ (図 1 H) を使用しています。
- 小さな穴を PE カテーテルの先端を挿入し、頭側カテーテルを進めます。
注:PE カテーテルを進めながらねじりは適用されません。ねじり力が大腿動脈をひねり、内腔狭窄が発生します。 - PE カテーテルは大腿動脈内腔に安全に高度な後ブルドッグ クランプを削除します。
注:大腿動脈からブルドッグ クランプを取り外しながら PE カテーテルに目を保ちます。パルスの観測に関連付けられている PE カテーテルに血液のバック フラッシュの観察は、血管内腔の配置を確認します。 - PE のカテーテルの位置を確保するため上部の絹弦を締めます。
注:不慮または PE カテーテルの転位は、大出血で起因できます。 - 大腿動脈の尾側からの出血を防ぐためにより低い絹弦を締めます。
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大腿動脈穿刺の成功の確認
- 1 mL シリンジを使って、注入 0.1 – 0.2 mL を大腿動脈にヘパリン生理食塩水。注射に抵抗は些細なする必要があります。射出時に任意の明白な抵抗に気づいたが、もう一度全体のカニュレーションをチェックします。
注:三方活栓は負圧または生理食塩水注入大腿動脈カニューレを適用する前に適切に切り替えるかどうかを確認します。この時点で任意の注入圧力トランスデューサーは、再キャリブレーションを必要があります。 - 任意のにじみ出る穿刺部位の周りがあるかどうかチェックしてください。されていない場合は、ウェット コットン ボールで手術部位をカバーします。
- 1 mL シリンジを使って、注入 0.1 – 0.2 mL を大腿動脈にヘパリン生理食塩水。注射に抵抗は些細なする必要があります。射出時に任意の明白な抵抗に気づいたが、もう一度全体のカニュレーションをチェックします。
5. 血圧の記録
- PE カテーテルの滑らかなフラッシュ後、PE カテーテル三方活栓を圧力トランスデューサー (図 4) 上の 1 つに接続します。
- 送システムに気泡がないことを確認してください。また、三方活栓の接続接合をチェックします。
- データを開始跪く動脈圧波になりますレコードに 1,000 Hz のサンプリング周波数の集録システムを示した (図 6)。
- 少なくとも 3-5 分を安定させるために全体のセットアップを許可します。非定常信号の場合、安定時間は 15 分に拡張できます。
- 出血がないことを確認するため定期的にカニュレーション サイトをチェックします。
メモ: 圧力センサーからデータを取得する際、動物の心のレベルに探触子を配置する重要です。
6. 表面心電図
- 3 は正、負を確認する双極心電図のリードし、プラチナに参照電極がそのまま確認します。
- 左前肢、右前肢と右後ろ足 (図 5) で皮下リード線を挿入します。
- 特注心電図アンプに録音中のサンプリング周波数は 1,000 Hz とフィルター周波数 3-500 Hz。 続ける心電図リード定常電極ハブを接続します。心電図リードの動きは、非定常のベースラインと成果物を生成できます。
7. 動物の安楽死実験の完了後
- BP と心電図の完了すると、集録システムを停止します。電極を削除します。PE カテーテルの撤退直後後以前に配置した絹弦の引き締めによって大腿動脈を結紮します。
- 場所に接続して表示されている安楽死室で個別にラットは圧縮二酸化炭素 (CO2) 高圧ガス容器です。上部をしっかりシールします。
- フィル レートの約 10% に 30% 毎分室容積の 100% CO2をご紹介します。
- あなたの目を離さないラット;呼吸と色あせた目の色の欠如は、2−3 分以内に表示されます。
注:3 分後呼吸運動の停止が発生しない場合は、商工会議所フィル レート、CO2の供給、またはリークのシステムを検討すべき。 - 呼吸後 1 分でチャンバーへ維持 CO2流がしなくなります。
- 心臓や呼吸器の逮捕を洗い出し、死を確認する固定および拡張の生徒に注意してください。
注:ネズミは死んでいない場合が、CO2麻酔で安楽死両側開胸などの二次的な方法を使用します。
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Representative Results
SHR と国立研究所動物センター (台北) から正常血圧の Wistar 京都 WKY ラット購入いたしました。すべての動物は、12 時間の明暗サイクルの水と標準的な食事への無料アクセスと温度制御設備 (20−22 ° C) で収容されました。
6 47 週齢のラットを用いて、血圧・心電図測定の前に秤量した彼ら。代表の痕跡は心電図とラットの BP の同時記録からは、図 6のとおりです。表 1は、血圧と心拍数のパラメーターを示します。統計 (t) テストで明らかに有意に高い血圧と SHR (124.5 mmHg ± 15.1 mmHg と 84.3 mmHg ± 5.0 mmHg) で平均 BP より WKY (90.0 mmHg ± 7.5 mmHg と 67.5 mmHg ± 5.0 mmHg) (P 0.05 <) (表 1)。
P 波、PR 間隔、QRS 幅、QT 間隔のパラメーターは、心電図 (表 2) から測定できます。(右後肢) で心電図電極配置に関連して大腿骨カニューレ装着左対右の選択は、BP または ECG 信号には影響しなかった。
図 1: 材料。(A) 歯、(B) 外科はさみ、(C) 組織鉗子 (D) 組織鉗子罰金のヒント (E) 角の先端の鉗子、(F) ブルドッグ血管クランプ、(G) 絹弦、(H) マイクロ鉗子はさみ、針、三方活栓 (J) (K) 26 x 1/2 インチの接続 (私) ポリエチレン カテーテル圧力トランスデューサー三方活栓、活栓 ((L) 水銀血圧計との接続緑の矢印) と空気漏れバルブ (白い矢印) とインフレ電球。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 2: 大腿動脈解離に対する表面ランドマーク。(A) 仰臥位ラット左鼠径部のしわの破線で強調表示されます。(B) 鼠径部の皮膚外科はさみで切断する歯の鉗子によってピックアップします。(C) 大腿動脈解離の手術ゾーン。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 3: 組織切離および大腿動脈カニュレーション。(A) 組織の郭清後大腿神経 (黄色の矢印)、(青い矢印)、大腿静脈、大腿動脈 (赤矢印) を公開します。(B) 大腿静脈と神経遮断後の動脈。切り裂かれた大腿動脈頭蓋ターミナル上のブルドッグ血管クランプの (C) アプリケーションです。(D) 大腿動脈ブルドッグ クランプと緩い関係を持つ 2 つの絹の糸。(E) A マイクロはさみを使用して作成された、大腿動脈の腹側に小さな穴。ポリエチレン カテーテルを大腿動脈に挿入する (F)。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 4: 圧記録の大腿動脈カニュレーション。(緑の点線でハイライトされます) 動脈カニューレ ヘパリン生理食塩水で満たされた注射器 2 つの三方活栓 (青い矢印) で接続されます。圧力トランスデューサー (赤い矢印) は、三方活栓を介して穿刺にリンクされます。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 5: 侵襲性大腿動脈圧と心電図の実験のセットアップ。(赤矢印) を両側前面の皮下挿入したプラチナ針電極心電図 3 リード脚と右脚 (黄色の矢印)。カニュレーション (青い矢印) で公開されている右大腿動脈この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 6: 代表的なトレースします。心電図と WKY (左) と (右) 心電図 (上) と動脈圧波 (下) の SHR で BP を同時記録。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
| WKY | SHR | P 値 | |
| (n = 3) | (n = 3) | ||
| 重量、g | 407.7 ± 6.4 | 353.7 ± 10.3 | < 0.01 |
| 心拍数、最低 | 241.3 ± 15.0 | 262.0 ± 15.7 | 0.18 |
| MmHg シストリック BP | 90.0 ± 7.5 | 124.5 ± 15.1 | < 0.05 |
| BP、mmHg | 56.3 ± 4.0 | 64.2 ± 0.6 | 0.08 |
| BP、mmHg を意味します。 | 67.5 ± 5.0 | 84.3 ± 5.0 | < 0.05 |
| MmHg 脈圧 | 33.6 ± 4.4 | 60.4 ± 15.1 | 0.08 |
表 1: 血圧レベルを用いて侵襲の大腿動脈カニュレーション。データは、平均 ± 標準偏差; として表示されます。SHR = 自然発症高血圧ラット;WKY = 京都 Wistar ラット;BP 血圧を =。
| WKY | SHR | P 値 | |
| (n = 3) | (n = 3) | ||
| 心拍数、最低 | 241.3 ± 15.0 | 262.0 ± 15.7 | 0.18 |
| P 波、ミリ秒 | 38.7 ± 9.3 | 43.0 ± 4.6 | 0.52 |
| PR 間隔、ミリ秒 | 59.0 ± 7.8 | 61.3 ± 4.7 | 0.69 |
| QRS 幅、ミリ秒 | 43.0 ± 11.3 | 50.0 ± 2.6 | 0.4 |
| QT 間隔、ミリ秒 | 112.0 ± 12.8 | 116.7 ± 9.5 | 0.15 |
表 2: 心電図パラメーターの測定。データは、平均 ± 標準偏差; として表示されます。SHR = 自然発症高血圧ラット;WKY 京都 Wistar ラットを =。
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Discussion
侵襲的な動脈カニュレーション BP の高精度測定が可能します。高価なカテーテルを必要とせず PE チューブで行うことができます。侵襲的な血圧の測定は、表面の心電図の記録を同時に実行できます。
このメソッドの主な学習曲線は、微小血管を cannulate ために必要な実験のスキルです。経験豊富な手で大腿動脈カテーテル留置の成功率は 100% に近づくことができます。実際の実験を実行する前にお勧めします。プロシージャの間にいくつかの注目すべきポイント: (1) 必ず動物が完全に、手術を開始する前に麻酔(2) ブルドッグ クランプ位置で使用高露出の動脈の動脈壁を切断する前に広範な出血を防ぐために(3) のみ、動脈の腹側の壁を切開し背壁の損傷を避ける(4) 送システムと心電図リードの安定配置記録中に動きの人工物を避けるために役立ちます。
このプロシージャの潜在的な合併症には、手術の郭清からの出血が含まれます。動脈の正常かつ円滑なカニュレーションの出血は非常に簡単です。主要な出血は、組織解剖時に大腿動脈または静脈または主要な枝に偶発的な損傷によって引き起こされることができます。クリア コットン ボールを持つ焦点圧縮して出血を停止できます。主要な出血の別の原因は、大腿穿刺の脱臼です。この場合、出血量は通常全身血圧の大幅な低下の結果に十分な大きさです。この時点で、BP 記録を早く終了できます。
テレメータ注入も、侵襲的な BP 記録8の確立された手法です。テレメトリの利点は、制限拘束または麻酔なしで動物を自由に移動を意識し、時間の比較的長い期間にわたって忠実度の高い連続記録を取得する機能です。無線送信機および頚動脈カニュレーション9の成功の皮下注入と直接 BP 録音を行うことができます。ただし、正常にテレメーターをインプラントに挑戦することができます、ハードウェアおよび無線遠隔測定のためのソフトウェアが高価。
大腿動脈穿刺による侵襲的な血圧の測定のためのいくつかの制限があります。まず、気ままで意識したラットでは実行できません。第二に、中央の大動脈の血圧より高いまたは低い大腿動脈で BP があります。第三に、動脈穿刺は、大腿動脈が PE 管を挿入するのには小さすぎるかもしれない小さい齧歯動物の難しいことです。第四に、後ろ足の虚血になります BP 記録と大腿動脈の結紮の完了後は、● キャニュレイテッド動脈を結紮する必要があります。この制限のため、動物は、次の侵襲的な BP 記録通常安楽死させた。
侵襲性大腿動脈穿刺はストレスを紹介し、BP と心電図データ10に影響を与える可能性のある抑制と、動物の麻酔を必要とします。適切な麻酔でストレスを軽減することができます。麻酔には注射や吸入のプロトコルが含まれています。過去の経験では、i. p. で高い高い BP 麻酔 WKY ラットは動物が痛みやストレスの下でまだいたことを示唆しています。WKY ラットにおける正常血圧は 130/80 mmHg です。これは私たちの吸入麻酔の WKY ラット (表 1) で 100 mmHg 以下に低下しました。吸入麻酔 (イソフルラン) 注射剤上のいくつかの利点がある: 速い手始め、最小限動物取り扱い、コントロールのしやすさ、ないの制御薬と迅速なリカバリ。欠点は、作業環境に相当なガス漏れの場合のヒトへの暴露の危険性、機器のコストと跪くイソフルラン誘発 BP の減少に有意な抑制効果を選択する際に考慮すべき、麻酔体制。
さらにアプリケーションは、侵襲的な血圧の測定可能。脈波伝播速度 (PWV) の流体力学の原則によると硬めの動脈脈波より速く11に伝達します。ダブル深くすべての残を適用すると頚動脈、大腿動脈、大動脈 PWV を決定ことができます。大動脈のパルス伝搬の長さは頚動脈 (近位) でカニューレの先端間の距離として測定できますと遠位部 (大腿) 動脈。PWV は、大動脈の長さと近位と遠位の動脈パルス12の最小値で時間差の間の比率です。
セットアップは上記同時心電図の説明であり実験的ラット動脈内の血圧記録、病原性または治療を調査し、生理学や薬理学的研究のため安価で非常にアクセス手法循環器内科のメカニズム。
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Disclosures
著者が明らかに何もありません。
Acknowledgments
本研究は台湾省科学によって支えられたパワーオプティマイザーの技術は最も 104-2314-B-037-080-MY3 と最も 107-2314-B-037-110 HCL、台湾国家衛生研究院 NHRI EX107 10724SC を与えます。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Polyethylene tube | BECTON DICKINSON | 427401 | internal diameter of 0.5 mm, outer diameter of 0.9 mm |
| 26 G x 1/2"" needle | TERUMO | 160426D | |
| Adson Forceps | TOP Line | 12-540 | 12 cm (4.75") Long, Straight, 1 x 2 Teeth |
| Bulldog vascular clamp | Teleflex | 357581 | 8 mm |
| Computer | AUSUS | X453M | |
| Exernal analog signal recording device | iWorx | T5141538 | This allows the recording of up to three channels of ECG, EMG or EEG as well as GSR (skin conductance) from a single iWire input on the recording Module. |
| Graefe Forceps | AESCULAP Surgical Instruments | BD312R | MICRO DRESSING FORCEPS, CURVED, SERRATED, 105 mm, 4 1/8 |
| Mecury sphygmomanometer | Spirit | CK-101 | |
| Pressure transducer | iWorx | IworxBP100 | |
| Semken Forceps | MEDE TECHNIK | 10-104 | 100 mm |
| Software | LabScribe3 | ||
| Surgical scissors | HEBU | 1714 | 14.5 cm long |
| Syringe (1 mL) | TERUMO | 160426D | |
| Three-way stopcocks | Cole-Parmer | EW-30600-23 | |
| Tipped forceps | World Precision Instruments | 504506 | 11 cm long, 0.1 x 0.06 mm Tips |
| Vannas Scissors | World Precision Instruments | 500086 | 8.5 cm long, Straight, 0.025 x 0.015 mm Tips, 7mm super fine Blades |
References
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