JP2014530757A - スイングバケット遠心機に試料容器を自動的に装填する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、所定の受取ポケットパターンに応じて位置決めされた複数の受取ポケットを備える遠心キャリアを収容するようになされたスイングバケット遠心機に試料容器を自動的に装填する方法であって、それぞれが試料を保持する複数の試料容器を提供するステップと、試料容器のそれぞれを格納手段に装填するステップと、格納手段に装填された各試料容器の個別の重量を判断するステップと、試料容器の個別の重量と、受取ポケットパターンとに基づいて、選択された試料容器の少なくとも１つの遠心キャリア内における位置決めパターンを、遠心時に少なくとも１つの遠心キャリアの試料が入った試料容器の被移動質量が均衡化されるように判断するステップと、位置決めパターンに対して選択された試料容器を、格納手段から、少なくとも１つの遠心キャリアの受取ポケットに装填するステップと、遠心キャリアをスイングバケット遠心機に装填するステップとを含む方法に関する。本発明は、遠心キャリアがスイングバケットに配置され、試料容器の位置決めパターンが、遠心時に遠心バケットが振出位置にあるときに被移動質量の重心が遠心軸にあるように判断されることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１の前提部に記載されているスイングバケット遠心機に試料容器を自動的に装填する方法に関するものである。

遠心機は、遠心される試料の等速円運動によって生成される遠心力を使用して動作する。
この原理では、試料容器に含まれている試料の個別の構成要素を分離するために、それらの構成要素の質量慣性を利用する。

遠心力が作用することから、遠心機は、耐用年数に大きく影響する可能性がある高い機械的負荷に曝される。

特許文献１では、詳細には、スイングバケット遠心機である遠心機に試料容器を自動的に装填する方法が開示されている。
このプロセスでは、遠心軸を基準としてスイングバケット遠心機の中心の反対側にある容器でもほぼ同じ重量が得られるように、試料容器が装填される。
これにより、スイングバケット遠心機の速度が実質的に均等となり、一定の不均衡が回避される。

米国特許第６，０６０，０２２号 独国特許公開第１０ ２００９ ０１５ １１１ Ａ１号

本発明の目的は、スイングバケット遠心機の耐用年数を延ばすことに寄与する、スイングバケット遠心機に試料容器を装填する方法を提供することである。

この目的は、請求項１の方法によって実現される。
本発明のさらなる有利な改良は、従属項で定義される。

先行技術より、所定のパターンに応じて相互に相対的に位置決めされた複数の受取ポケットを備える遠心キャリアを収容するようになされたスイングバケット遠心機に、試料容器を自動的に装填する方法が公知である。
この方法は、それぞれに試料が入った複数の試料容器を提供するステップと、これらの試料容器を格納手段に装填するステップと、この格納手段に装填された各試料容器の個別の重量を判断するステップと、これらの試料容器の個別の重量と受取ポケットのパターンとに基づいて、少なくとも１つの遠心キャリア内における選択された検量済み試料容器の位置決めパターンを判断するステップと、この位置決めパターンに対して選択された試料容器を、格納手段から少なくとも１つの遠心キャリアの受取ポケットに装填するステップと、遠心キャリアをスイングバケット遠心機に装填するステップとを少なくとも含む。

本発明によると、位置決めパターンは、遠心時にスイングバケットが振り出されたときに、試料を保持する試料容器の被移動質量（ｍｏｖｅｄ ｍａｓｓｅｓ）が均衡化されるように判断される。
さらに、試料容器の位置決めパターンは、遠心時に遠心バケットが振出位置になったときに被移動質量の重心が遠心軸にあるように判断される。

位置決めパターンと、対応する配置とを判断するために、試料容器の個別の重量だけでなく、遠心時における試料容器の位置も考慮される。

少なくとも１つの遠心キャリアと試料が入った試料容器との被移動質量が均衡化されるように、試料容器が遠心キャリアに装填されることで、遠心時に不均衡が基本的に生じなくなる。
これにより、スイングバケット遠心機に作用する機械的負荷が減少し、スイングバケット遠心機の耐用年数が延びる。

より詳細には、本発明の方法は、スイングバケット遠心機への装填を行う方法である。
本発明に従い、受取ポケットのパターンと、スイングバケット遠心機の寸法と、遠心時に結果として試料容器に作用する遠心力とに基づいてスイングバケット遠心機への装填を行うために、遠心キャリア内での試料容器の位置決めパターンが判断される。
各試料容器について、遠心力は遠心軸から試料容器までの有効距離に依存する。

つまり、遠心時の被移動質量の質量分布が予測され、（スイングバケットが振出状態にあるときに）遠心される質量の重心が好ましくは電動機軸上にある位置決めパターンが選択される。

たとえば、最大振出角度によっては、遠心時の重量分布が、一定の振れ角の負荷状態から逸脱することがある。
この逸脱は、本発明の方法で緩和される。
振出状態での重量分布を判断することにより、動作時の負荷状態において、スイングバケット遠心機の均衡を向上させることができる。

その後、スイングバケット遠心機の動作時の予測質量分布に基づいて判断された位置決めパターンに応じて、スイングバケット遠心機への装填が行われる。

容器キャリアがスイングバケット遠心機に挿入されるため、容器は遠心時に振られて水平位置になる。
固定角の遠心機と異なり、質量の位置の変化を通じて、重心の変化が達成される。
スイングバケット遠心機への装填時に試料容器が均等に分配されていれば、遠心バケットの振れ動作を利用して、重心を電動機軸から遠ざけることができる。
しかし、質量の均一な分布にも関わらず、これによって、スイングバケット遠心機が、不均衡になることがある。

スイングバケット遠心機への装填を行う本発明の方法では、スイングバケット遠心機を使用する場合に不均衡を回避することができ、結果として、スイングバケット遠心機の耐用年数が延びる。

スイングバケット遠心機は、その内部の中心に取り付けられた単一の遠心キャリアを収容できる。
この遠心キャリアは、永続的に設置されていても、取り外し可能でもよい。
または、スイングバケット遠心機は、かかるスイングバケット遠心機の偏心的に蝶着された遠心バケットで受け取られる複数の遠心キャリアを収容することもできる。
本発明によると、遠心キャリアは、試料容器の装填前または装填後に、スイングバケット遠心機に導入することができる。

位置決めパターンは、同時に遠心される他の遠心キャリアの負荷に基づいて、さらに、判断されるのが好ましい。

これにより、遠心時の負荷が確実に均衡化される。

本発明の一実施形態によると、スイングバケット遠心機は、それぞれが複数の遠心キャリアのいずれかを遠心用に収容するようになされた複数の遠心バケットを備えている。
各遠心キャリアは、所定のパターンに応じて相互に相対的に位置決めされた複数の受取ポケットを備えている。
この位置決めパターンは、各遠心キャリアについて判断される。
それぞれの位置決めパターンに対して選択された試料容器は、格納手段から、その位置決めパターンに関連する遠心キャリアの受取ポケットに装填される。
試料容器を保持する遠心キャリアは、その後、スイングバケット遠心機に装填されたすべての遠心キャリアの被移動質量がスイングバケット遠心機での遠心時に相互に均衡化されるように、スイングバケット遠心機の各遠心バケットに装填される。

本発明のこの実施形態によると、一方では、各遠心キャリアに対してそれ自体が均衡化されるように装填が行われ、他方では、スイングバケット遠心機に対して、複数の遠心キャリアが、相互に相対的に均衡化されるように装填される。
これは、不均衡を少なくとも軽減する最善の方法である。

重量と位置決めパターンとは、適切にプログラムされたソフトウェアおよび／またはファームウェアを使用する電子制御装置で判断されるのが好ましい。

本発明のさらに別の実施形態によると、格納手段の各試料容器について、試料容器の種類が判断される。

これは、各試料容器の物理的特性および／またはそこに含まれている試料の特性に関して結論を導き出す有利な方法である。
位置決めパターンを判断するために、たとえば、遠心時の質量分布に影響を与える分離動作を考慮してもよい。

本発明のさらに別の実施形態によると、判断された試料容器の種類から、空の試料容器の重量が判断される。

この空の重量は、それぞれの位置決めパターンを判断するときに、追加の要素として有利に使用できる。
より詳細には、空の重量を計算要素として使用すれば、各試料の重量を計算できる。

本発明のさらに別の実施形態によると、格納手段で、いずれかの試料容器に保持されている各試料の個別の優先順位が判断される。

これにより、関連する各容器の処理を、それぞれの優先順位に基づいて制御することが有利に可能となる。

本発明の実施形態によると、優先順位の判断は、試料容器の蓋の色を判断することにより、特に簡単な態様で実行される。

本発明のさらに別の実施形態によると、位置決めパターンは、個別の優先順位に基づいて追加的に判断される。
つまり、優先順位の高い試料が、優先順位の低い試料よりも優先される。

遠心キャリアには、試料がそれぞれの優先順位に従って装填される。
その際、キャリア上の重量が均衡化されるように配慮される。

本発明のさらに別の実施形態によると、回転可能に取り付けられた円形テーブルが格納手段として使用される。
この円形テーブルの外周の所定のゾーンに、それぞれの試料容器を受け取るための複数の受取手段が配列されている。

この円形テーブルを使用することで、検量を単一の位置で単一の検量装置を使用して行うことが可能となる。
これは、コスト削減に役立つと同時に、検量手段の違いによる偏差が排除されるため、検量値の比較可能性および／または精度が向上する。

したがって検量ステップは、円形テーブルの単一の回転位置で行われるのが好ましい。

本発明のさらに別の実施形態によると、各試料容器の個別のコードが、検量時に同時に読み取られる。

本発明のさらなる利点、特徴、および考えられる用途は、以下の説明から収集される。
この説明では、添付の図面に示された実施形態を参照する。

明細書、特許請求の範囲、および図面を通じて、以下の符号の説明に一覧されている用語と関連する符号とを使用する。

本発明の実施形態による試料処理システムの平面図。 図１の試料処理システムで格納手段として機能する円形テーブルの斜視図。 図１の試料処理システムで複数の試料容器を格納する役割を果たす遠心キャリアの斜視図。 図３の遠心キャリアのキャリアベースの斜視図。 試料容器を把持した状態の、把持手段の２つの把持指の斜視図。 遠心キャリアの把持ピンを把持した状態の、把持手段の２つの把持指の斜視図。 遠心バケットの異なる斜視図。 図１の対応する箇所の部分斜視図。

以下では、本発明の実施形態による試料処理システム１を、図１乃至図８を参照しながら開示する。

図１は、ほとんどの種類の試料を検量および遠心する、本発明の試料処理システム１の平面図である。

試料処理システム１は、入口格納領域Ａと、第１中間格納領域Ｂと、第２中間格納領域Ｃと、遠心領域Ｆとを含む。

上述した領域のほぼ中間で、多関節のロボットアーム２０１を使用する第１ロボット２００が中心領域Ｚに設けられている。

入口格納領域Ａには、複数の受取モジュールアレイ１０が配置されている。各受取モジュールアレイ１０は、複数の受取モジュール１１からなり、試料容器１００を保持する。
試料容器１００は、それぞれが試験管の形状をした細管として設計されているのが好ましい。

第１中間格納領域Ｂでは、図２に示す円形テーブル３０が、複数の試料容器１００を収容する格納手段として設けられている。
これらの試料容器１００を収容するために、同数の受取手段４０が円形テーブル３０に挿入されている。
受取手段４０は、それぞれが対応する試料容器１００を受け取る。

さらに、円形テーブル３０は、円形テーブル本体３１の下の第２回転領域に設けられた回転駆動手段（図示せず）をさらに含む。
第２中間格納領域Ｃには、複数の遠心キャリア５０が配置されている。
この種の遠心キャリア５０を図４、図６乃至図８に示す。

中心領域Ｚには、枢動および回動を行う操作ヘッド（図示せず）が設けられたロボットアーム２０１（図１を参照）を含むロボット２００が設けられている。

操作ヘッドには、物体を枢動および回動できるように、本発明の実施形態に基づく把持手段６０が搭載されている。

把持手段６０は、２つの同一の把持指６１、６１を備えている。
これらについては、以下で、図５および図６を参照しながらさらに詳しく説明する。

遠心領域Ｆには、試料容器１００に保持された試料を遠心するようになされたスイングバケット遠心機９０が配置されている。

スイングバケット遠心機９０は、詳細には、スイングバケット遠心機の１つの回転子に枢動可能に（図示せず）蝶着された一つまたは複数の遠心バケット９１（図７）を備えている。
各遠心バケット９１は、いずれかの遠心キャリア５０（図３、図４）を遠心用に受け取るようになされている。
この種の遠心バケット９１は、図７で概略的にのみ示されている。
遠心バケット９１の考えられる設計のさらなる詳細については、特許文献２を参照されたい。

図３からわかるように、遠心キャリア５０は、キャリアベース５１と、キャリアベース５１に搭載された把持ピン５５とを備えている。
遠心キャリア５０は、把持指６１により把持ピン５５の上端で把持される。

キャリアベース５１には、所定のパターンで相互に相対的に配列され、試料容器１００を収容するようになされた複数の受取ポケット５２が設けられている。

本発明の試料処理システム１の動作方法と、その動作の態様とを、図面を参照しながら以下に説明する。

まず、試料容器１００が受取モジュール１１に導入される。
受取モジュール１１は、５０個の試料容器１００を受け取ることができる受取モジュールアレイ１０を形成するように相互に連結されている。
充填された受取モジュールアレイ１０は、試料処理システム１の入口格納領域Ａに進められる。
すべての試料容器１００は、コード（好ましくはバーコード）と蓋１０１とを備えている。

次に、中心領域Ｚに設けられたロボット２００の把持手段６０の把持指６１が、その第１把持領域６２で試料容器１００を１つずつ把持し（図５に図示）、円形テーブル３０が試料容器１００で完全に充填されるまで、試料容器１００を円形テーブル３０に１つずつ配置する。

この目的を達成するため、把持手段６０の把持指６１は、試料容器１００の形状に適合するように成形された第１把持領域６２を備えている。

円形テーブル３０は、２つの隣接する受取手段４０の角距離に対応する一定の回転角度ごとに漸増的に回転する。
円形テーブル３０の回転の過程で、すべての受取手段４０が、何らかの段階でガイド３５の第２回転範囲に到達する。

円形テーブル３０のガイド３５の第２回転範囲には、検量手段がある。
この検量手段で、各試料容器１００は受取手段４０と共に僅かに持ち上げられ、その縦軸に沿って回転させられる。
試料容器１００が回転しているときに、試料容器１００のコードが読み取られる。
試料容器１００が受取手段４０と共に持ち上げられるため、試料容器１００を容易に検量できる。
また、これによって、試料容器１００および受取手段４０がいかなる面にも載っていないことが確認される。どちらかが何らかの面に載っていると、検量結果に誤りが生じるからである。

検量手段には、試料容器１００の種類とその蓋１０１の色とを検出するようになされた、第１円形テーブル３０の光学検出手段（好ましくはカメラ）が設けられている。
試料容器１００の蓋１０１の色は、試料の優先順位を示す。
試料容器１００の種類の検出も、（空の）試料容器１００の重量に関連している。
これは、試料容器１００の種類が異なれば、重量も異なる可能性があるからである。

第１円形テーブル３０が試料容器１００で完全に満たされると、第２中間格納領域Ｃにある遠心キャリア５０に、第１円形テーブル３０から検量および検出済みの試料容器１００を装填する作業が始まる。
この目的のために、試料容器１００を検量してから遠心キャリア５０に装填するまでの間に、電子制御手段（図示せず）で自動評価を実行して、スイングバケット遠心機９０内で重量を均衡化させるために各試料容器１００を遠心用の対応する遠心キャリア５０のどこに配置するかを判断する。

試料処理システム１の動作を背景に、スイングバケット遠心機９０に試料容器１００を装填する本発明の方法を以下に説明する。

この方法によると、少なくとも以下のステップが実行される。
−それぞれが個別の試料を保持する複数の試料容器１００を用意する。
−試料容器１００を、格納手段として機能する円形テーブル３０に装填する。
−第１円形テーブル３０で各試料容器１００を検量し、円形テーブル３０に装填された各試料容器１００の個別の重量を判断する（この検量ステップは、円形テーブル３０の単一の回転位置で実行されるのが好ましい）。
−試料容器１００の個別の重量と、遠心キャリア５０の受取ポケットのパターンとに基づいて、選択された検量済み試料容器１００のいずれかの遠心キャリア５０における位置決めパターンを、遠心キャリア５０と試料を保持する試料容器１００との被移動質量がスイングバケット遠心機９０での遠心時に確実に均衡化されるように判断する。
−位置決めパターンに対して選択された試料容器１００を、円形テーブル３０から、遠心キャリア５０の受取ポケット５２に装填する。
−試料容器１００を保持する遠心キャリア５０を、スイングバケット遠心機９０の遠心バケット９１に装填する。

スイングバケット遠心機９０が、好ましいこととして、いずれかの遠心キャリア５０を遠心用にそれぞれ収容するようになされた複数の遠心バケット９１を含む場合、以下のステップが実行される。
−各遠心キャリア５０の位置決めパターンを判断する。
−それぞれの位置決めパターンに対して選択された試料容器１００を、第１円形テーブル３０から、それぞれの位置決めパターンに関連する遠心キャリア５０の受取ポケット５２に装填する。
−それぞれに試料容器１００を保持する遠心キャリア５０を、スイングバケット遠心機９０に装填されたすべての遠心キャリア５０の被移動質量がスイングバケット遠心機９０での遠心時に相互に相対的に均衡化されるように、スイングバケット遠心機９０の対応する遠心バケット９１に装填する。

制御装置による位置決めパターンの選択を、以下に説明する。

本発明に従い、受取ポケット５２のパターンと、スイングバケット遠心機９０の寸法と、遠心時に結果として試料容器１００に作用する遠心力とに基づいてスイングバケット遠心機９０への装填を行うために、遠心キャリア５０での試料容器１００の位置決めパターンが判断される。
各試料容器１００について、遠心力は、遠心軸からの有効距離に依存する。

スイングバケット遠心機９０に均衡に装填することの大きな利点は、さまざまな試料で遠心の品質水準が一貫することと、スイングバケット遠心機９０の耐用年数が長くなることである。

既に上述したように、円形テーブル３０の試料容器１００ごとに試料容器１００の種類が判断され、判断された試料容器１００の種類が、空の試料容器１００の重量を判断するために使用される。

同じく上述したように、円形テーブル３０で、いずれかの試料容器１００に含まれている試料ごとに、個別の優先順位が判断される。この優先順位は、試料容器１００の蓋１０１の色を検出することによって判断される。
同じく上述したように、検量時に、各試料容器１００の個別のコード（バーコード）が同時に読み取られる。

本発明によると、１または複数の位置決めパターンは、個別の優先順位に基づいて追加的に判断される。つまり、優先順位の高い試料が、優先順位の低い試料よりも優先される。

まとめとして、本発明の方法では、試料容器１００が、まず、円形テーブル３０に一時的に格納され、この円形テーブル３０で試料容器１００の検量も行われる。
さらに、試料容器１００の種類を示す、各試料容器１００の蓋１０１の色またはグレイレベルも検知される。

その後、試料の重量に応じて、試料容器１００は、スイングバケット遠心機９０の遠心キャリア５０内で位置決めされる。
より詳細には、試料容器１００は、試料を保持する試料容器１００を含む遠心キャリア５０により、スイングバケット遠心機９０での遠心時に被移動質量が確実に均衡化されるように、遠心キャリア５０内で配列される。
まず、試料を含む試料容器１００の重量が検出され、次に、被移動質量が均衡化される態様で、試料容器１００が対応する遠心キャリア５０内で位置決めされ、遠心キャリア５０がスイングバケット遠心機９０内で位置決めされる。

その後、スイングバケット遠心機９０に対する遠心キャリア５０への装填が完了すると、把持手段６０が、装填済みの各遠心キャリア５０を把持し、図７に示すように、いずれかの遠心バケット９１に配置する。

図６に示すように、把持手段６０の把持指６１、６１は、それぞれの第１把持領域６２および第２把持領域６５を通じて、各遠心キャリア５０の把持ピン５５を第２接触面５７で把持する。

遠心キャリア５０が遠心バケット９１に配置されると、装填動作が完了する。

１ ・・・試料処理システム
１０ ・・・受取モジュールアレイ
３０ ・・・円形テーブル（格納手段）
３１ ・・・円形テーブル本体
３５ ・・・ガイド
４０ ・・・受取手段
５０ ・・・遠心キャリア
５１ ・・・キャリアベース
５２ ・・・受取ポケット
５５ ・・・把持ピン
５７ ・・・第２接触面
６０ ・・・把持手段
６１ ・・・把持指
６２ ・・・第１把持領域
６５ ・・・第２把持領域
８０ ・・・試料容器キャリア
９０ ・・・スイングバケット遠心機
９１ ・・・遠心バケット
１００ ・・・試料容器
１０１ ・・・蓋
２００ ・・・第１ロボット
２０１ ・・・ロボットアーム
Ａ ・・・入口格納領域
Ｂ ・・・第１中間格納領域
Ｃ ・・・第２中間格納領域
Ｆ ・・・遠心領域
Ｇ ・・・蓋取外し領域
Ｋ ・・・出口格納領域

Claims (10)

1. 所定の受取ポケットパターンで配列された複数の受取ポケット（５２）を備える遠心キャリア（５０）を内部に収容するようになされたスイングバケット遠心機（９０）に試料容器（１００）を自動的に装填する方法であって、
   それぞれが試料を保持する複数の試料容器（１００）を提供するステップと、
   前記試料容器（１００）のそれぞれを格納手段（３０）に装填するステップと、
   前記格納手段（３０）に装填された各試料容器（１００）の個別の重量を判断するステップと、
   前記試料容器（１００）の個別の重量と、前記受取ポケットパターンとに基づいて、選択された試料容器（１００）の少なくとも１つの遠心キャリア（５０）内における位置決めパターンを、遠心時に前記少なくとも１つの遠心キャリア（５０）の試料が入った試料容器（１００）の被移動質量が均衡化されるように判断するステップと、
   前記位置決めパターンに対して選択された試料容器（１００）を、前記格納手段（３０）から、前記少なくとも１つの遠心キャリア（５０）の受取ポケット（５２）に装填するステップと、
   前記遠心キャリア（５０）を前記スイングバケット遠心機（９０）に装填するステップとを含み、
   前記遠心キャリア（５０）がスイングバケット（９１）に配置され、前記試料容器（１００）の前記位置決めパターンが、遠心時に前記スイングバケットである遠心バケット（９１）が振出位置にあるときに被移動質量の重心が遠心軸にあるように判断されることを特徴とする方法。
2. 前記スイングバケット遠心機（９０）が、所定のパターンで相互に相対的に位置決めされた複数の受入ポケット（５２）を備える複数の遠心キャリア（５０）の１つをそれぞれに収容するようになされた複数の遠心バケット（９１）を含み、
   前記位置決めパターンが各遠心キャリア（５０）について個別に判断され、
   前記各位置決めパターンに選択された試料容器（１００）が前記格納手段（３０）から取り出され、各位置決めパターンに関連する遠心キャリア（５０）の受取ポケット（５２）に装填され、
   前記試料容器（１００）がそれぞれ装填された前記遠心キャリア（５０）が、前記遠心機（９０）での遠心時に前記スイングバケット遠心機（９０）に装填されたすべての遠心キャリア（５０）の被移動質量が相互に均等化されるように、前記スイングバケット遠心機（９０）の各遠心バケット（９１）に装填される請求項１に記載の方法。
3. 前記格納手段（３０）で、試料容器（１００）の種類が各試料容器（１００）について判断される請求項１または請求項２に記載の方法。
4. 判断された試料容器（１００）の種類から、空の試料容器（１００）の重量が判断される請求項３に記載の方法。
5. 前記格納手段（３０）で、いずれかの試料容器（１００）に含まれている各試料について、個別の優先順位が判断される請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の方法。
6. 前記優先順位が、前記試料容器（１００）の蓋（１０１）の色を検出することによって判断される請求項５に記載の方法。
7. 前記位置決めパターンが、個別の優先順位に基づいて追加的に判断され、すなわち優先順位の高い試料が優先順位の低い試料よりも優先される請求項５または請求項６に記載の方法。
8. 前記格納手段（３０）として、それぞれの試料容器（１００）を受け取る複数の受取手段（４０）が所定の外周部に沿って配列された回転可能な円形テーブルが使用される請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の方法。
9. 前記円形テーブル（３０）の単一の回転位置で検量が実行される請求項８に記載の方法。
10. 検量時に、各試料容器（１００）に設けられた個別コードが同時に読み取られる請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の方法。
    

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