Name: construction of microdrive arrays for chronic neural recordings in awake behaving mice
Uploaded: 2013-07-05T13:00:00
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우리는 그의 도움이 프로젝트 초기에 공헌 다니엘 카르 감사합니다. 우리는 또한 삽화와 이미지 그녀의 도움 루크레시아 노 보아 주셔서 감사합니다. 이 작품은 NIH / NIAID 프로그램에 부여 5P01AI073693-03에 의해 지원되었다.

1. 사극 제작 <ol><li> 캘리포니아 미세 와이어에서 절연 12.5 μm의 (0.0005 &quot;) 직경의 코어 백금 - 이리듐 와이어를 사용하여 시작합니다. 전선의 길이가 목표 구조에 대한 적절한 길이로 절단해야합니다. 예를 들어, 적어도 30 ㎝ 길이로 선을 자르 지느러미 subiculum의 또는 해마를 대상으로합니다. </li><li> 길이 15cm 될 두 개의 병렬 전선이 있도록 중앙에 와이어를 접습니다. 길이 7.5 cm의 네 개의 평행...

<ol>
	<li>Recce, M. L., O'Keefe, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+tetrode:+a+new+technique+for+multi-unit+extracellular+recording.">The tetrode: a new technique for multi-unit extracellular recording.</a> Soc. Neurosci. Abstr. 15, 1250 (1989).</li><li>O'Keefe, J., Recce, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phase+relationship+between+hippocampal+place+units+and+the+EEG+theta+rhythm.">Phase relationship between hippocampal place units and the EEG theta rhythm.</a> Hippocampus. 3, 317-330 (1993).</li><li>Chen, G., Wang, L. P., Tsien, J. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neural+population-level+memory+traces+in+the+mouse+hippocampus.">Neural population-level memory traces in the mouse hippocampus.</a> PLoS ONE. 4 (12), e8256 (2009).</li><li>Buzs&#225;ki, G., Anastassiou, C. A., Koch, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+origin+of+extracellular+fields+and+currents+--+EEG,+ECoG,+LFP,+and+spikes.">The origin of extracellular fields and currents -- EEG, ECoG, LFP, and spikes.</a> Nat. Rev. Neurosci. 13 (6), 407-420 (2012).</li><li>Tort, A. B., Kramer, M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+cross-frequency+coupling+of+local+field+potential+oscillations+in+rat+striatum+and+hippocampus+during+performance+of+a+T-maze+task.">Dynamic cross-frequency coupling of local field potential oscillations in rat striatum and hippocampus during performance of a T-maze task.</a> Proc. Nat. Acad. Sci. U.S.A. 105 (51), 20517-20522 (2008).</li><li>Seidenbecher, T., Laxmi, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Amygdalar+and+hippocampal+theta+rhythm+synchronization+during+fear+memory+retrieval.">Amygdalar and hippocampal theta rhythm synchronization during fear memory retrieval.</a> Science. 301 (5634), 846-850 (2003).</li><li>Yamamoto, J., Wilson, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Large-scale+chronically+implantable+precision+motorized+microdrive+array+for+freely+behaving+animals.">Large-scale chronically implantable precision motorized microdrive array for freely behaving animals.</a> J. Neurophysiol. 100 (4), 2430-2440 (2008).</li><li>Harris, K. D., Henze, D. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Accuracy+of+tetrode+spike+separation+as+determined+by+simultaneous+intracellular+and+extracellular+measurements.">Accuracy of tetrode spike separation as determined by simultaneous intracellular and extracellular measurements.</a> J. Neurophysiol. 84 (1), 401-414 (2000).</li><li>Henze, D. A., Borhegyi, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intracellular+features+predicted+by+extracellular+recordings+in+the+hippocampus+in+vivo.">Intracellular features predicted by extracellular recordings in the hippocampus in vivo.</a> J. Neurophysiol. 84 (1), 390-400 (2000).</li><li>Chang, E. H., Huerta, P. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neurophysiological+correlates+of+object+recognition+in+the+dorsal+subiculum.">Neurophysiological correlates of object recognition in the dorsal subiculum.</a> Front. Behav. Neurosci. 6, 46 (2012).</li><li>Gray, C. M., Maldonado, P. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tetrodes+markedly+improve+the+reliability+and+yield+of+multiple+single-unit+isolation+from+multi-unit+recordings+in+cat+striate+cortex.">Tetrodes markedly improve the reliability and yield of multiple single-unit isolation from multi-unit recordings in cat striate cortex.</a> J. Neurosci. Methods. 63 (1-2), 43-54 (1995).</li><li>O'Keefe, J., Dostrovsky, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+hippocampus+as+a+spatial+map.+Preliminary+evidence+from+unit+activity+in+the+freely-moving+rat.">The hippocampus as a spatial map. Preliminary evidence from unit activity in the freely-moving rat.</a> Brain Res. 34 (1), 171-175 (1971).</li><li>Wilson, M. A., McNaughton, B. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamics+of+the+hippocampal+ensemble+code+for+space.">Dynamics of the hippocampal ensemble code for space.</a> Science. 261 (5124), 1055-1058 (1993).</li><li>Buzs&#225;ki, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Rhythms of the Brain. , (2006).</li><li>McHugh, T. J., Blum, K. I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impaired+hippocampal+representation+of+space+in+CA1-specific+NMDAR1+knockout+mice.">Impaired hippocampal representation of space in CA1-specific NMDAR1 knockout mice.</a> Cell. 87 (7), 1339-1349 (1996).</li><li>Resnik, E., McFarland, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effects+of+GluA1+deletion+on+the+hippocampal+population+code+for+position.">The effects of GluA1 deletion on the hippocampal population code for position.</a> J. Neurosci. 32 (26), 8952-8968 (2012).</li><li>Cacucci, F., Yi, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Place+cell+firing+correlates+with+memory+deficits+and+amyloid+plaque+burden+in+Tg2576+Alzheimer+mouse+model.">Place cell firing correlates with memory deficits and amyloid plaque burden in Tg2576 Alzheimer mouse model.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 105 (22), 7863-7868 (2008).</li><li>Sigurdsson, T., Stark, K. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impaired+hippocampal-prefrontal+synchrony+in+a+genetic+mouse+model+of+schizophrenia.">Impaired hippocampal-prefrontal synchrony in a genetic mouse model of schizophrenia.</a> Nature. 464 (7289), 763-767 (2010).</li><li>Engel, A. K., Moll, C. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Invasive+recordings+from+the+human+brain:+clinical+insights+and+beyond.">Invasive recordings from the human brain: clinical insights and beyond.</a> Nat. Rev. Neurosci. 6 (1), 35-47 (2005).</li><li>Cash, S. S., Halgren, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+human+K-complex+represents+an+isolated+cortical+down-state.">The human K-complex represents an isolated cortical down-state.</a> Science. 324 (5930), 1084-1087 (2009).</li></ol>

우리는 세포 단위와 마우스 필드 잠재력 활동의 기록을 위해 빛과 소형 마이크​​로 드라이브를 구성하는 기술의 집합을 설명했습니다. 아크릴 유리 (메틸 메타 크릴 레이트)에서 유행 기지와 사용자 정의 마이크로 드라이브를 구축하여, 핵심 시스템은 쉽게 여러 드라이브 및 신경 영역의 다양한 배열의 타겟팅 적용 할 수 있습니다. 우리는 성공적으로 여러 뇌의 대상에서 녹음 및 마우스에서 ?...

생체 내에서 세포 신경 신호를 기록하기위한 미세 기술의 사용은 신경 과학 1, 2 긴 소중한 전통을 가지고있다. 자유롭게 행동 동물에있는 많은 뇌 영역에서 전기적 활동을 기록하는 기능은, 그러나, 3보다 정교하고 사용자 친화적되고 수집, 분석 및 신경 신호의 차별에 대한 소프트웨어 패키지로 점차 일반화되고 더 최근의 기술 4. 소프트웨어 측면에서 기술 진보는 또한 쥐와 같은 작은 포유 동물에 녹음 충분히 조정 된 이식 장치의 무게와 부피의 감소, 동반되었다. 경량 (주로 플라스틱) 구성 요소를 사용하여, 연구진은 전극 또는 뇌 영역의 다양한 5-7를 대상으로 tetrodes의 독립적 인 위치를 허용 마이크로 드라이브를 구성 할 수 있습니다. 등으로도 깊은 두뇌 구조편도 6 선조체 5, 일상적으로 적절 긴 드라이브 나사의 선택으로 타겟팅 할 수 있습니다. 이 기록 기술은 9 연구진은 고 충실도 신경 신호를 얻을 수 있도록하고 단일 뉴런의 전기적 활동과 등록에 세포 내 8을 기록했다. 이식 10 후 최대 2 개월에 대한 마이크로 드라이브의 이러한 유형을 사용하여, 우리는 성공적으로 생쥐 단일 단위를 기록했다. 또한, 장치 (약 1.5 ~ 2.0 g)의 가벼운 특성은 많은 행동 작업의 비 이식 마우스에 필적 행동 성과 귀착되었다. 특히, 이식 생쥐 소설 물체 인식 작업 (10)와 객체 장소 작업 (게시되지 않은 데이터)의 정상 성능을 나타내는 것을 증명하고있다. 여러 tetrodes에 결합 마이크로 드라이브의 사용은 연구자 네트워크 수준에서 신경 활동을 모니터링하고 분석 할 수 있습니다또한 두뇌에서 여러 단일 장치에서 녹화하는 동안. 이 tetrodes와 녹음 장치 식별을 위해 몇 가지 주요 장점을 가지고 있으며, 높은 정확도의 수집 및 여러 단일 유닛 (11)의 차별을 할 수 있습니다. 우리는 제조 및 골드 플레이트 사극 번들하고 이후 driveable 전극 사업자에로드하는 방법에 대해 설명합니다. 우리가 설명하는 드라이브 캐리어의 한 종류 시중이고 다른 하나는 자원의 상당한 투자하지 않고 여러 사업자와 사극 준비를 수용 할 수있는 간단하지만 쉽게 확장 드라이브 디자인입니다.

<table border="1">
		<tbody>
		 <tr>
			<td>Name of Reagent/Material</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalog Number</td>
			<td>Comments</td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>0.0005" (12.5 &mu;M) diameter Platinum-Iridium wire </td>
			<td>California Fine Wire</td>
			<td>CFW#100-167</td>
			<td>HML VG insulated <a href="http://www.calfinewire.com" target="_blank">www.calfinewire.com</a></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>0.002" (50 &mu;M) diameter Stableohm 675 wire</td>
			<td>California Fine Wire</td>
			<td>CFW# 100-188</td>
			<td>HML insulated Ni-Cr</td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>polyamide tubing</td>
			<td>Polymicro Technologies</td>
			<td>1068150020</td>
			<td>99 micron I.D., 166 micron O.D. <a href="http://www.polymicro.com" target="_blank">www.polymicro.com</a></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>brass guides</td>
			<td>World Plastics Inc</td>
			<td></td>
			<td>3.3 x 6.6 mm</td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Delrin blocks</td>
			<td>World Plastics Inc</td>
			<td></td>
			<td>3.13 x 2.5 mm</td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Fillister head brass screws</td>
			<td>J.I. Morris Co.</td>
			<td>00-90 x 1/2</td>
			<td>drive screw <a href="http://www.jimorrisco.com" target="_blank">www.jimorrisco.com</a></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>hex brass nuts</td>
			<td>J.I. Morris Co.</td>
			<td>00-90</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Fillister head brass screws</td>
			<td>J.I. Morris Co.</td>
			<td>000-120 x 3/32</td>
			<td>EIB mount and ground screw</td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>plexiglass acrylic</td>
			<td>Canal Street Plastics</td>
			<td></td>
			<td>5 mm thick, clear, <a href="http://www.cpcnyc.com" target="_blank"> www.cpcnyc.com</a></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>cyanoacrylate</td>
			<td>Krazy Glue</td>
			<td></td>
			<td>2 g tube</td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>electronic interface board</td>
			<td>Neuralynx</td>
			<td>EIB-18</td>
			<td><a href="http://www.neuralynx.com" target="_blank">www.neuralynx.com</a></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>non-cyanide gold solution</td>
			<td>SIFCO</td>
			<td>SIFCO 5355</td>
			<td><a href="http://www.sifcoasc.com" target="_blank">www.sifcoasc.com</a></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>VersaDrive 4</td>
			<td>Neuralynx</td>
			<td></td>
			<td>four tetrode model</td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>tetrode assembly station</td>
			<td>Neuralynx</td>
			<td></td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>motorized tetrode spinner</td>
			<td>Neuralynx</td>
			<td>tetrode spinner 2.0</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>VersaDrive jig</td>
			<td>Neuralynx </td>
			<td></td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>soldering iron</td>
			<td>Radio Shack </td>
			<td>64-2802B</td>
			<td><a href="http://www.radioshack.com" target="_blank">www.radioshack.com</a></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>nanoZ</td>
			<td>Neuralynx</td>
			<td></td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>small bit drill/driver</td>
			<td>Ram Products </td>
			<td>Rampower 35</td>
			<td>with footpedal controller, <a href="http://www.ramprodinc.com" target="_blank">www.ramprodinc.com</a></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>drill bits</td>
			<td>Small Parts, Inc.</td>
			<td></td>
			<td>3/32" bits, <a href="http://www.smallpartsinc.com" target="_blank">www.smallpartsinc.com</a></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>dissecting microscope</td>
			<td>Olympus </td>
			<td>SZ-60</td>
			<td><a href="http://www.olympusamerica.com" target="_blank">www.olympusamerica.com</a></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>heat gun</td>
			<td>Alphawire</td>
			<td>Fit gun 3</td>
			<td>use setting "1" only, <a href="http://www.alphawire.com" target="_blank">www.alphawire.com</a></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>26 AWG copper wire</td>
			<td>Arcor Electronics</td>
			<td>F26</td>
			<td>for ground wires, <a href="http://www.arcorelectronics.com" target="_blank"> www.arcorelectronics.com</a></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>soldering flux</td>
			<td>Eagle</td>
			<td>2 oz, #205</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>0.02" diameter solder</td>
			<td>Kester</td>
			<td>24-6337-0010</td>
			<td><a href="http://www.kester.com" target="_blank"> www.kester.com</a></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>benchtop vise</td>
			<td>Vacu-Vise</td>
			<td>Model 300</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>fiber optic light</td>
			<td>Nikon </td>
			<td>MKII</td>
			<td>dual light arms, <a href="http://www.nikon.com" target="_blank"> www.nikon.com</a></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>5-min epoxy</td>
			<td>Allied Electronics</td>
			<td></td>
			<td>25 ml, <a href="http://www.alliedelec.com" target="_blank"> www.alliedelec.com</a></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>fine tweezers</td>
			<td>Roboz Surgical Instrument Co.</td>
			<td>RS-4907, RS-5010</td>
			<td>INOX material, <a href="http://www.roboz.com" target="_blank"> www.roboz.com</a></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>micro dissecting scissors</td>
			<td>Roboz Surgical Instrument Co.</td>
			<td>RS-5880</td>
			<td></td>
		 </tr>
		</tbody>
 </table>
 Table 1. Materials and reagents used for constructing tetrodes and microdrives.

construction of microdrive arrays for chronic neural recordings in awake behaving mice

동물 실험 관련 업무에 종사하는대로 자유롭게 행동 동물의 두뇌에서 최첨단의 전기 생리학 녹음, 연구자가 동시에 각각의 세포에서 신경 및 행동 잠재력의 인구에서 현지 필드 잠재력 (LFPs) 검사 할 수 있습니다. 만성 이식 마이크로 드라이브는 몇 주간의 기간 동안 지속하는 두뇌 녹음을 허용합니다. 소형 드라이브 및 경량의 구성 요소는 마우스와 같은 작은 포유 동물에서 발생하는 이러한 장기 녹음을 허용합니다. 각 전선은 12.5 ㎛의 직경을 가지고있는 네 개의 전극을 단단히 꼰 번들로 구성 tetrodes를 사용하여, 그것은 이러한 대뇌 피질, 해마, 그리고 subiculum의 등의 표면 뇌 영역에서 생리 활성 뉴런을 분리 할 수​​ 있습니다뿐만 아니라, 이러한 선조체와 편도로 깊은 지역으로. 동물이 varie를 가진 도전으로 또한,이 기술은 안정성, 고 충실도 신경 녹음을 확실히행동 작업의 타이. 이 원고는 마우스 뇌에서 기록하는 최적화 된 여러 가지 기술에 대해 설명합니다. 첫 번째 KΩ의 범위 MΩ에서 자신의 임피던스를 줄이기 위해 자신의 팁을, 우리는 tetrodes를 조작 driveable 튜브에로드하는 방법을 보여줍니다, 골드 플레이트. 둘째로, 우리는 휴대하고 저렴한 재료의 사용과 수직 tetrodes 이동에 대한 사용자 지정 마이크로 드라이브 어셈블리를 구성하는 방법을 보여줍니다. 셋째, 우리는 독립적으로 이동 tetrodes을 수행하도록 설계 시판의 마이크로 드라이브 (Neuralynx VersaDrive)을 조립하는 단계를 보여줍니다. 마지막으로, 우리는 생쥐의 등​​쪽 subiculum의에서 얻은 현지 필드 잠재력과 하나의 단위 신호의 대표적인 결과를 제시한다. 이 기술은 쉽게 전극 배열과 마우스 뇌의 녹화 계획의 다른 유형을 수용하기 위해 변경 될 수 있습니다.

<p class="jove_content"&gt; 마이크로 드라이브를 이식하고이 Neuralynx 살쾡이-8, 신경 신호를 기록하기위한 필요로 의도 두뇌 대상, 증폭 된 데이터 수집 시스템에 전극을 낮추는 후. 현지 필드 잠재력을 대표하는 신경 녹음 (LFPs)와 마우스 지느러미의 subiculum의에서 하나의 단위 활동 전위는 (종종라고 &quot;스파이크&quot;)에 표시됩니다<strong&gt; 그림 2</strong&gt;. LFP 신호는 0.1 ~ 500 Hz의 사이에 필터링 3 kHz와 밴드 패스 샘플링 ?...

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마우스의 뇌 신호의 생체 전기 생리학 기록에 대한 마이크로 드라이브의 설계와 어셈블리가 설명되어 있습니다. 튼튼한 driveable 캐리어 미세 번들을 부착하여,이 기술은 장기적이고 안정적​​인 신경 녹음을 허용합니다. 경량 디자인은 동물 다음과 같은 드라이브 주입에 의한 제한 행위 성능을 할 수 있습니다.

깨어있는 행동을 한 쥐의 만성 신경 녹음을위한 마이크로 드라이브 배열의 건설

State-of-the-art electrophysiological recordings from the brains of freely behaving animals allow researchers to simultaneously examine local field ...

Research

JoVE Journal

Behavior

Construction of Microdrive Arrays for Chronic Neural Recordings in Awake Behaving Mice

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Studies of long-term potentiation of synaptic efficacy, an activity-dependent synaptic phenomenon having properties that make it attractive as a potential ...

연구

행동분석학

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