(57)【要約】【課題】簡単な構成で、吸引管の先端を液体容器の底に確実に接触させる。【解決手段】昇降可能に支持された吸引管と、吸引管を昇降させるためのステッピングモータと、吸引管の下降距離を設定しその距離に対応してステッピングモータを制御する制御部とを備え、制御部は、吸引管の下方に配置された液体容器の底と吸引管の先端との距離よりも大きい下降距離を予め設定し、吸引管を下降させて先端を液体容器の底に当接させることにより、ステッピングモータを脱調させる液体吸引装置。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
昇降可能に支持された吸引管と、吸引管を昇降させるためのステッピングモータと、吸引管の下降距離を設定しその距離に対応してステッピングモータを制御する制御部とを備え、制御部は、吸引管の下方に配置された液体容器の底と吸引管の先端との距離よりも大きい下降距離を予め設定し、吸引管を下降させて先端を液体容器の底に当接させることにより、ステッピングモータを脱調させる液体吸引装置。
【請求項２】
下降距離は、ステッピングモータに供給する駆動パルスのパルス数によって設定される請求項１記載の液体吸引装置。
【請求項３】
昇降可能に支持された吸引管と、吸引管に昇降するための駆動力を与える駆動源と、駆動源の駆動力を変更する駆動力変更部と、駆動源と駆動力変更部を制御する制御部とを備え、制御部は、液体を吸引するために吸引管が下降して所定位置に配置された液体容器の底に接触するように駆動源を制御し、かつ、所定のタイミングで前記駆動力が変更されるように駆動力変更部を制御することが可能である液体吸引装置。
【請求項４】
制御部は、吸引管の下降中に前記駆動力が小さくなるように駆動力変更部を制御することが可能である請求項３記載の液体吸引装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載の液体吸引装置を備える分析装置。
【請求項６】
開口容器から液体を吸引する第１モードと、閉口容器から吸引する第２モードで動作可能であり、第１モードの場合には、制御部は、吸引管の下降中に前記駆動力を変更するよう駆動力変更部を制御し、第２モードの場合には、制御部は、吸引管の下降中に前記駆動力を一定に保持するよう駆動力変更部を制御する請求項５記載の分析装置。
【請求項７】
昇降可能に支持され第１および第２吸引管を選択的に保持可能な吸引管保持具と、吸引管保持具に昇降するための駆動力を与える駆動源と、駆動源を制御する制御部とを備える液体吸引装置を備え、開口容器から第１吸引管を介して液体を吸引する第１モードと、閉口容器から第２吸引管を介して液体を吸引する第２モードで動作可能であり、制御部は、第１モードの場合と、第２モードの場合とで吸引管保持具に与える駆動力を変更する分析装置。
【請求項８】
制御部に制御されて前記駆動力を変更可能な駆動力変更部をさらに備え、第１モードの場合には、制御部は、吸引管保持具の下降中に前記駆動力を変更するよう駆動力変更部を制御し、第２モードの場合には、制御部は、吸引管保持具の下降中に前記駆動力を一定に保持するよう駆動力変更部を制御する請求項７記載の分析装置。
【請求項９】
昇降可能に支持された吸引管と、吸引管に昇降するための駆動力を与える駆動源と、駆動源を制御する制御部とを備え、制御部は、吸引管の下方に配置された液体容器の底と吸引管の先端との距離よりも大きい所定の距離だけ下降可能に駆動力を吸引管に与え、吸引管が液体容器の底に当接した後も液体容器の底を非弾性的に押圧するように駆動源を制御する液体吸引装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、液体吸引装置およびそれを備えた分析装置に関し、特に微量の液体を収容する容器から液体の吸引を可能とする液体吸引装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この発明に関連する技術としては、
（１）吸引管を液体容器に挿入して吸引管の先端で容器の底を押圧するモータと、その押圧状態を検出する検出手段を備え、検出手段が、ばね付勢された液体容器支持台と光学式検出器、又は、モータの起電力検出器からなり、それによって、吸引管の先端の液体容器の底への接触を保証するようにしたもの（例えば特許文献１参照）や、
（２）昇降可能な吸引ノズルを、液体を収容する容器の底部に弾性的に当接可能に下降させて、該吸引ノズルにより前記容器内の液体を吸引するにあたり、前記吸引ノズルを、その上死点からノズル先端が前記容器の底部に当接する可能性の高い予め設定した下降レベルまでは所定の下降速度で下降させ、その後は前記所定の下降速度よりも低速で下降させるようにしたもの（例えば、特許文献２）などが知られている。
【０００３】
【特許文献１】
国際公開第００／５８７３６号パンフレット
【特許文献２】
特開平１１−２７１３２２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のこのような装置では、吸引管と液体容器とを弾性的に当接させる機械的な機構や、当接状況を検出する光学的又は電気的な検出機構を必要とするため、構成が複雑になるという問題点があった。
【０００５】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、きわめて簡単な構成で、吸引管先端の液体容器の底に対する接触を保証して、容器内に収容されている微量の液体を吸引することが可能な液体吸引装置と、それを備えた分析装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、第１の観点から、昇降可能に支持された吸引管と、吸引管を昇降させるためのステッピングモータと、吸引管の下降距離を設定しその距離に対応してステッピングモータを制御する制御部とを備え、制御部は、吸引管の下方に配置された液体容器の底と吸引管の先端との距離よりも大きい下降距離を予め設定し、吸引管を下降させて先端を液体容器の底に当接させることにより、ステッピングモータを脱調させる第１の液体吸引装置を提供するものである。
【０００７】
第１の液体吸引装置において、下降距離は、ステッピングモータに供給される駆動パルスのパルス数によって設定するようにしてもよいし、ステッピングモータの駆動時間によって設定するようにしてもよい。
第１の液体吸引装置は、吸引管が上昇する時に吸引管の位置を検知する位置センサをさらに備えてもよい。
この発明は、第１の液体吸引装置を備える第１の分析装置を提供することができる。
【０００８】
また、この発明は、第２の観点から、昇降可能に支持された吸引管と、吸引管に昇降するための駆動力を与える駆動源と、駆動源の駆動力を変更する駆動力変更部と、駆動源と駆動力変更部を制御する制御部とを備え、制御部は、液体を吸引するために吸引管が下降して所定位置に配置された液体容器の底に接触するように駆動源を制御し、かつ、所定のタイミングで前記駆動力が変更されるように駆動力変更部を制御することが可能である第２の液体吸引装置を提供するものである。
この場合、制御部は、吸引管が下降中に前記駆動力が小さくなるよう駆動力変更部を制御することが好ましい。
また、制御部は、吸引管が前記容器の底に接触した状態から上昇するときに、前記駆動力が大きくなるよう前記駆動力変更部を制御するようにしてもよい。
第２の液体吸引装置において、駆動源がステッピングモータであり、駆動力変更部は、ステッピングモータに供給する電流の大きさを変更する電流変更部から構成されてもよい。なお、駆動源には、エアーモータやエアシリンダのような流体駆動源を用いることができる。
【０００９】
この発明は、第２の液体吸引装置を備える第２の分析装置を提供することができる。
第２の分析装置において、開口容器から液体を吸引する第１モードと、閉口容器から吸引する第２モードで動作可能であり、第１モードの場合には、制御部は、吸引管の下降中に前記駆動力を変更するよう駆動力変更部を制御し、第２モードの場合には、制御部は、吸引管の下降中に前記駆動力を一定に保持するよう駆動力変更部を制御するようにしてもよい。
【００１０】
さらに、この発明は、第３の観点から、昇降可能に支持され第１および第２吸引管を選択的に保持する吸引管保持具と、吸引管保持具に昇降するための駆動力を与える駆動源と、駆動源を制御する制御部とを備える液体吸引装置を備え、開口容器から液体を第１吸引管を介して吸引する第１モードと、閉口容器から液体を第２吸引管を介して吸引する第２モードで動作可能であり、制御部は、第１モードの場合と、第２モードの場合とで吸引管保持具に与える駆動力を変更する第３の分析装置を提供するものである。
【００１１】
第３の分析装置において、制御部に制御されて前記駆動力を変更可能な駆動力変更部をさらに備え、第１モードの場合には、制御部は、吸引管保持具の下降中に前記駆動力を変更するよう駆動力変更部を制御し、第２モードの場合には、制御部は、吸引管保持具の下降中に前記駆動力を一定に保持するよう駆動力変更部を制御するようにしてもよい。
【００１２】
さらに別の観点から、この発明は、昇降可能に支持された吸引管と、吸引管に昇降するための駆動力を与える駆動源と、駆動源を制御する制御部とを備え、制御部は、吸引管の下方に配置された液体容器の底と吸引管の先端との距離よりも大きい所定の距離だけ下降可能に駆動力を吸引管に与え、吸引管が液体容器の底に当接した後も液体容器の底を非弾性的に押圧するように駆動源を制御する第３の液体吸引装置を提供するものである。
【００１３】
さらに、この発明は、第３の液体吸引装置を備える第４の分析装置を提供するものである。
第３の分析装置において、開口容器から液体を吸引する第１モードと、閉口容器から液体を吸引する第２モードで動作可能であり、制御部は、第１モードの場合と、第２モードの場合とで、吸引管に与える駆動力を変更するようにしてもよい。
【００１４】
また、第４の分析装置において、第１モードの場合には、液体を吸引するために所定位置に配置された容器の底と吸引管の先端との距離より大きい所定の距離だけ下降可能に駆動力を吸引管に与えるように駆動源を制御し、第２モードの場合には、前記容器の底と吸引管の先端との距離より小さい所定の距離だけ下降可能に駆動力を吸引管に与えるように駆動源を制御するようにしてもよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施形態に基づいてこの発明を詳述する。これによってこの発明が限定されるものではない。
【００１６】
血液分析装置
図１はこの発明の実施形態に係る血液分析装置の構成を示す構成説明図である。同図において、制御部１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏポートなどを含む。制御部１は、入出力部２のタッチパネル３および液体吸引装置５の吸引管昇降部６からの出力を受けて駆動回路部８を作動させる。
【００１７】
駆動回路部８は、吸引管昇降部６、試料吸引ポンプ７、分析用試料調整部１１、および分析用データ検出部１２を駆動する。そして、制御部１は分析用データ検出部１２から検出データを受けて分析を行い、分析結果を入出力部２の液晶ディスプレイ４へ出力する。
【００１８】
吸引管昇降部
図２は吸引管昇降部６を示す正面図である。
図２に示すように吸引管昇降部６は、基台１３と、基台１３に立設する支持板１５と、支持板１５に対して細長く水平方向に延びる水平アーム２１と、水平アーム２１を直交方向に貫通し支持板１５に回転可能に支持されたネジ軸２２と、ネジ軸２２にねじで係合し水平アーム２１に固定されるナット２３と、ネジ軸２２に平行に支持板１５に設置されたスライドレール２４ａと、水平アーム２１の左端部に設けられスライドレール２４ａに摺動可能に係合して水平アーム２１を垂直方向に案内する摺動部材２４ｂと、支持板１５に固定された吸引管昇降用駆動源、つまりステッピングモータ２５を備える。
【００１９】
ネジ軸２２の上端とモータ２５の出力軸にはそれぞれプーリ２６，２７が固定され、その間にタイミングベルト２８が張設されている。従って、ステッピングモータ２５の駆動により水平アーム２１が垂直方向に上下移動することができる。
【００２０】
水平アーム２１の右端部には、吸引管保持具１６が固定され、吸引管保持具１６は、吸引管ＰＴを交換可能に垂直方向に保持する。吸引管ＰＴの基端は可撓性チューブ１７を介して試料吸引ポンプ７（図１）に接続される。吸引管ＰＴの真下には、基台１３上にラック１４が設置され、ラック１４には液体試料（血液）を収容する試料容器ＳＰが挿入されている。なお、ラック１４は基台１３に、試料容器ＳＰはラック１４に、それぞれ非弾性的に支持されている。
また、水平アーム２１が最上部に達したことを検知するための吸引管位置検出センサ２９が支持板１５に設けられている。
【００２１】
吸引管昇降用のステッピングモータ２５は、その各相がステッピング用のモータドライブ回路９（図１）から駆動パルスを受けて駆動する。また、その回転トルク（駆動力）を変更する必要がある場合には、制御部１からの指令に基づいて、モータ電流変更回路（駆動力変更部）１０がモータ駆動電流値（駆動パルスの大きさ）を変更（調整）することによって行われるようになっている。
モータドライブ回路ａには、市販のＩＣ、例えばＳＬＡ７０３２Ｍ（サンケン電気製）が用いられ、モータ電流変更回路１０には、モータドライブ回路９に駆動電流値を設定するためのゲート回路が用いられる。
【００２２】
なお、ステッピングモータ２５は、駆動パルスによって駆動される。つまり、吸引管ＰＴの昇降速度は駆動パルスの周波数により決定され、昇降距離は駆動パルス数により決定される。また、モータの出力トルクはモータ駆動電流により決定され、モータの出力トルク以上の負荷に対しては、いわゆる脱調を起こす。
【００２３】
図１に示す血液分析装置は、２つのモード、つまり開口モード（第１モード）と閉口モード（第２モード）で動作するようになっている。ここで、開口モードとは、試料容器ＳＰとして、上部が開放された容器（開口容器）を用いるモードであり、閉口モードとは、試料容器ＳＰとして上部がゴムキャップなどにより密封された容器を用いるモードである。
なお、開口モードと閉口モードでは、吸引管ＰＴとして先端形状の異なるものが用いられる。
【００２４】
吸引管
図３は、開口モードに用いる吸引管ＰＴａを示す断面図、図４はその先端の平面図である。吸引管ＰＴａは、微量の試料を収容する開放型の試料容器から試料を残すことなく吸引するために好適に使用される。
【００２５】
これらの図に示すように、吸引管ＰＴａは外径１．５ｍｍのステンレス鋼製のパイプからなり、内部に同軸の内径０．６ｍｍの吸引流路３１ａを備える。先端は、平坦で半径０．４ｍｍの丸味を有すると共に、直径方向に横切る溝３２ａを有する。溝３２ａは吸引流路３１ａの直径と同じ幅と、０．３ｍｍの深さを有する。ピペットＰＴａは、このような先端形状を有するので、その先端を試料容器の底に接触させて吸引動作を行うと、試料容器ＳＰの底付近の試料は溝３２ａを介して吸引流路３１ａへ吸引される。
【００２６】
図５は閉口モードに用いる吸引管ＰＴｂの縦断面図である。吸引管ＰＴｂは外径１．５ｍｍのステンレス鋼製のパイプからなり、内部に同軸の内径０．６ｍｍの吸引流路３１ｂを備える。先端はα＝３０度の角度で鋭利に切断され、試料容器ＳＰがゴムキャップ付の閉口容器の場合に、そのゴムキャップを容易に突き破るようになっている。また、吸引流路３１ｂは先端部がステンレス鋼製の封止部材３３により封止されると共に側面に開口してピペットＰＴｂの軸に直交する軸を有する吸引口３２ｂを備える。
【００２７】
分析動作
このような構成における動作を図６〜図８に示すフローチャートを用いて説明する。
図６に示すように、まず、モード設定が行われる（ステップＳ１）。つまり、試料容器ＳＰが開口容器の場合には、使用者が、吸引管ＰＴａ（図３，図４）を吸引管保持具１６（図２）に取り付け、タッチパネル３（図１）において「開口モード」を入力すると、制御部１により、「開口モード」を設定する処理が実行される。また、試料容器ＳＰが閉口容器の場合には、使用者が吸引管ＰＴｂ（図５）を吸引管保持具１６に取り付け、タッチパネル３において「閉口モード」を入力すると、制御部１により、「開口モード」を設定する処理が実行される。
次に、使用者によって測定開始が指示されたか否かを判断する処理が実行される（ステップＳ２）。
【００２８】
次に、設定モードの判定が行われ、「開口モード」が設定されていると（ステップＳ３）、開口吸引制御によって吸引管昇降部６が駆動され、試料が試料容器ＳＰから試料吸引ポンプ７（図１）により吸引される（ステップＳ４）。吸引された試料には、分析用試料調整部１１において必要な試薬が加えられ、それによって、分析用試料が調製される（ステップＳ５）。
【００２９】
調製された分析用試料は、分析用データ検出部１２において、その電気的および／又は光学的特性、つまり、分析用データが検出される（ステップＳ６）。
その分析用データに基づく分析が分析制御部１において行われ、分析結果が、入出力部２の液晶ディスプレイ４に表示される（ステップＳ７，Ｓ８）。
【００３０】
なお、ステップＳ３において、「閉口モード」が設定されていると判定された場合には、ルーチンはステップＳ９へ進み、閉口吸引制御によって、吸引管昇降部６が駆動され、試料が試料容器ＳＰから試料ポンプ７により吸引され、ルーチンはステップＳ５へ進む。ステップＳ１からＳ９までの処理は順次くり返される。
【００３１】
開口吸引制御
次に、ステップＳ２における「開口吸引制御」の処理手順を図７に示すフローチャートを用いて説明する。
まず、制御部１は、予めプログラムされたモータ電流値Ｉ１を出力し、モータ電流変更回路１０は、それを受けてモータドライブ回路９のモータ駆動電流値（モータ駆動パルスの大きさ）をＩ１に設定する（ステップＳ１１）。次に、ステッピングモータ２５の各相へモータドライブ回路９から所定周波数で、かつモータ駆動電流値がＩ１の駆動パルスが供給され、吸引管ＰＴが初期位置に移動するようにステッピングモータ２５が駆動する。
【００３２】
そして、センサ２９（図２）が作動すると、つまり、吸引管ＰＴが初期位置に到達すると、ステッピングモータ２５は停止する（ステップＳ１２）。
【００３３】
次に、駆動電流値がＩ１の駆動パルスによって吸引管ＰＴが下降する方向にステッピングモータ２５が駆動を開始し（ステップＳ１３）、予めプログラムされたパルス数Ｎ１（＜Ｎ０）だけの駆動パルスによってステッピングモータ２５が駆動する（ステップＳ１４）。ここでＮ０とは、初期位置にある吸引管ＰＴの先端から試料容器ＳＰの底までの距離に対応するステッピングモータ２５の駆動パルス数である。この時点で、制御部１の出力に基づき、モータ電流変更回路１０は、予めプログラムされたモータ電流値Ｉ２を新しいモータ電流値としてモータドライブ回路９に設定する。この場合、電流値Ｉ２は電流値Ｉ１より小さい（ステップＳ１５）。
次に、駆動電流値がＩ２の駆動パルスによって吸引管ＰＴが下降する方向にステッピングモータ２５が駆動を開始する（ステップＳ１６）。
【００３４】
次に、予めプログラムされたパルス数Ｎ２（＞Ｎ０−Ｎ１）の駆動パルスによってステッピングモータ２５が駆動した時点で、ステッピングモータ２５への通電が停止される（ステップＳ１７）。この時、Ｎ１＋Ｎ２＞Ｎ０であるので、吸引管ＰＴの先端が試料容器ＳＰの底に到達した後、さらに、パルス数（Ｎ１＋Ｎ２−Ｎ０）の駆動パルスがステッピングモータ２５へ供給され、ステッピングモータ２５は脱調を起こす。この脱調によって、吸引管ＰＴは、その先端が試料容器ＳＰの底に十分に押し付けられ、微量の試料を試料容器ＳＰの底付近から吸引できる。
【００３５】
なお、脱調期間のステッピングモータ２５のモータ駆動電流値はＩ２であり、Ｉ１に比べて十分に小さく設定されているので、ステッピングモータ２５の出力トルクは小さく、従って、吸引管ＰＴや試料容器ＳＰやステッピングモータ２５が損傷することはない。
【００３６】
次に、試料容器ＳＰから吸引管ＰＴを介して試料吸引ポンプ７によって試料が吸引される（ステップＳ１８）。そして、所定量の試料が吸引されると（ステップＳ１９）、ステッピングモータ２５のモータ駆動電流の設定値がＩ１に戻される（ステップＳ２０）。次に、ステッピングモータ２５がモータ駆動電流値Ｉ１の駆動パルスで駆動して、吸引管ＰＴは初期位置まで、すなわち、センサ２９が作動するまで上昇する（ステップＳ２１）。
【００３７】
閉口吸引制御
次に、ステップＳ９における「閉口吸引制御」の動作を図８に示すフローチャートを用いて説明する。
まず、制御部１は、予めプログラムされたモータ電流値Ｉ１を出力し、モータ電流変更回路１０は、それを受けてモータドライブ回路９のモータ駆動電流値をＩ１に設定する（ステップＳ３１）。次に、ステッピングモータ２５の各相へモータドライブ回路９から所定周波数で、かつ、モータ駆動電流値がＩ１の駆動パルスが供給され、吸引管ＰＴが上昇又は下降する方向にステッピングモータ２５が駆動する。
【００３８】
そして、センサ２９（図２）が作動すると、つまり、吸引管ＰＴが初期位置に到達すると、ステッピングモータ２５は停止する（ステップＳ３２）。ここで、初期位置にある吸引管ＰＴの先端から試料容器ＳＰの底までの距離は、ステッピングモータ２５の駆動パルス数Ｎ０に対応する。
【００３９】
次に、吸引管ＰＴが下降する方向にステッピングモータ２５が駆動を開始し（ステップＳ３３）、予めプログラムされたパルス数Ｎ３（＜Ｎ０）だけの駆動パルスによってステッピングモータ２５が駆動する（ステップＳ３４）。
Ｎ３＜Ｎ０であるので、吸引管ＰＴの先端は、試料容器ＳＰの底に接触することなく適当な位置で停止する。
【００４０】
次に、試料容器ＳＰから吸引管ＰＴを介して試料吸引ポンプ７によって試料が吸引される（ステップＳ３５）。そして、所定量の試料が吸引されると（ステップＳ３６）、ステッピングモータ２５がモータ駆動電流値Ｉ１の駆動パルスにより駆動して、吸引管ＰＴは初期位置まですなわち、センサ２９作動するまで上昇する（ステップＳ３７）。
なお、開口吸引制御（図７）において、吸引管の下降を開始する前に駆動電流値をＩ２に設定しておき、そのままの駆動電流値Ｉ２で吸引管を試料容器ＳＰの底に当接させて、ステッピングモータを脱調させてもよい。
【００４１】
【発明の効果】
この発明によれば、吸引管の先端が液体容器の底にステッピングモータの脱調を利用して確実に押圧されるので、きわめて簡単な構成で、吸引管先端と液体容器の接触が保証され、微少な試料を有効に吸引することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る血液分析装置を示すブロック図である。
【図２】図１の要部を示す正面図である。
【図３】図２の吸引管の一例を示す断面図である。
【図４】図２の吸引管の一例を示す正面図である。
【図５】図５の吸引管の他の例を示す断面図である。
【図６】図１に示す血液分析装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】図１に示す血液分析装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】図１に示す血液分析装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  制御部
２  入出力部
３  タッチパネル
４  液晶ディスプレイ
５  液体吸引装置
６  吸引管昇降部
７  試料吸引ポンプ
８  駆動回路部
９  モータドライブ回路
１０  モータ電流変更回路
１１  分析用試料調製部
１２  分析用データ検出部
１３  基台
１４  ラック
１５  支持板
１６  吸引管保持具
１７  可撓性チューブ
２１  水平アーム
２２  ねじ軸
２３  ナット
２４ａ  スライドレール
２４ｂ  摺動部材
２５  ステッピングモータ
２６  プーリ
２７  プーリ
２８  タイミングベルト
２９  センサ
ＰＴ  吸引管
ＳＰ  試料容器
【図１】
2005037157.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005037157.tif 000007
【図６】
2005037157.tif 000008
【図７】
2005037157.tif 000009
【図８】
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