Name: construction and evaluation of a murine calvarial osteolysis model by exposure to cocrmo particles in aseptic loosening
Uploaded: 2018-02-17T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Construction and Evaluation of a Murine Calvarial Osteolysis Model by Exposure to CoCrMo Particles in Aseptic Loosening at JoVE.com

Questo studio è stato sostenuto da National Natural Science Foundation of China (81572111), la scienza clinica e tecnologia progetto Fondazione della provincia di Jiangsu (BL2012002), il progetto di ricerca scientifica di Nanchino (201402007), la scienza naturale Fondazione della provincia di Jiangsu (BK20161385) e la fondazione speciale dell'associazione cinese medico (2015COS0810).

Tutti i metodi descritti qui sono stati approvati dal istituzionale Animal Care e uso Committee (IACUC) dell'Università di Nanchino.
1. preparazione delle particelle CoCrMo
<ol><li>Ottenere particelle CoCrMo utilizzando una corrente continua di fabbricato ad alto vuoto tre elettrodi4. Lega CoCrMo posto nello strumento sotto 10-3 Pa vuoto, 0,04 MPa argon e idrogeno 3:2 (v/v) e 650 A catodo attuale.</li>
	<li>Misurare i diametri delle particelle CoCrMo.<ol>
...

<ol>
	<li>Dong, 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=Antisense+oligonucleotide+targeting+TNF-alpha+can+suppress+Co-Cr-Mo+particle-induced+osteolysis.">Antisense oligonucleotide targeting TNF-alpha can suppress Co-Cr-Mo particle-induced osteolysis.</a> J Orthop Res. 26 (8), 1114-1120 (2008).</li><li>Deng, 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=SIRT1+protects+osteoblasts+against+particle-induced+inflammatory+responses+and+apoptosis+in+aseptic+prosthesis+loosening.">SIRT1 protects osteoblasts against particle-induced inflammatory responses and apoptosis in aseptic prosthesis loosening.</a> Acta Biomater. 49, 541-554 (2017).</li><li>Langlois, J., Hamadouche, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+animal+models+of+wear-particle+osteolysis.">New animal models of wear-particle osteolysis.</a> Int Orthop. 35 (2), 245-251 (2011).</li><li>Wang, P., Zhao, F. X., Zhang, Z. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+of+ultrafine+zinc+powders+by+DC+arc+plasma+evaporation+method.">Preparation of ultrafine zinc powders by DC arc plasma evaporation method.</a> Chinese Journal of Nonferrous Metals. 21 (9), 2236-2241 (2011).</li><li>Wang, 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=The+fibroblast+expression+of+RANKL+in+CoCrMo-particle-induced+osteolysis+is+mediated+by+ER+stress+and+XBP1s.">The fibroblast expression of RANKL in CoCrMo-particle-induced osteolysis is mediated by ER stress and XBP1s.</a> Acta Biomater. 24, 352-360 (2015).</li><li>Wang, 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=Autophagy+mediated+CoCrMo+particle-induced+peri-implant+osteolysis+by+promoting+osteoblast+apoptosis.">Autophagy mediated CoCrMo particle-induced peri-implant osteolysis by promoting osteoblast apoptosis.</a> Autophagy. 11 (12), 2358-2369 (2015).</li><li>Wang, 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=Particle-induced+osteolysis+mediated+by+endoplasmic+reticulum+stress+in+prosthesis+loosening.">Particle-induced osteolysis mediated by endoplasmic reticulum stress in prosthesis loosening.</a> Biomaterials. 34 (11), 2611-2623 (2013).</li><li>Yang, S. Y., 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=Adeno-associated+virus-mediated+osteoprotegerin+gene+transfer+protects+against+particulate+polyethylene-induced+osteolysis+in+a+murine+model.">Adeno-associated virus-mediated osteoprotegerin gene transfer protects against particulate polyethylene-induced osteolysis in a murine model.</a> Arthritis Rheum. 46 (9), 2514-2523 (2002).</li><li>Liu, N., 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=Autophagy+mediated+TiAl(6)V(4)+particle-induced+peri-implant+osteolysis+by+promoting+expression+of+TNF-alpha.">Autophagy mediated TiAl(6)V(4) particle-induced peri-implant osteolysis by promoting expression of TNF-alpha.</a> Biochem Biophys Res Commun. 473 (1), 133-139 (2016).</li><li>Wang, 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=ER+Stress+Mediates+TiAl6V4+Particle-Induced+Peri-Implant+Osteolysis+by+Promoting+RANKL+Expression+in+Fibroblasts.">ER Stress Mediates TiAl6V4 Particle-Induced Peri-Implant Osteolysis by Promoting RANKL Expression in Fibroblasts.</a> PLoS One. 10 (9), e0137774 (2015).</li><li>Wang, 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=TiAl6V4+particles+promote+osteoclast+formation+via+autophagy-mediated+downregulation+of+interferon-beta+in+osteocytes.">TiAl6V4 particles promote osteoclast formation via autophagy-mediated downregulation of interferon-beta in osteocytes.</a> Acta Biomater. 48, 489-498 (2017).</li><li>Chen, S., 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=Lycorine+suppresses+RANKL-induced+osteoclastogenesis+in+vitro+and+prevents+ovariectomy-induced+osteoporosis+and+titanium+particle-induced+osteolysis+in+vivo.">Lycorine suppresses RANKL-induced osteoclastogenesis in vitro and prevents ovariectomy-induced osteoporosis and titanium particle-induced osteolysis in vivo.</a> Sci Rep. 5, 12853 (2015).</li><li>Neuerburg, C., 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+role+of+calcitonin+receptor+signalling+in+polyethylene+particle-induced+osteolysis.">The role of calcitonin receptor signalling in polyethylene particle-induced osteolysis.</a> Acta Biomater. 14, 125-132 (2015).</li><li>Catelas, I., Jacobs, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biologic+activity+of+wear+particles.">Biologic activity of wear particles.</a> Instr Course Lect. 59, 3-16 (2010).</li><li>Liu, 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=The+biological+response+to+nanometre-sized+polymer+particles.">The biological response to nanometre-sized polymer particles.</a> Acta Biomater. 23, 38-51 (2015).</li></ol>

Ci sono due metodi principali per usura osteolysis particella-indotto in topi: il modello aria-sacchetto e il modello di calvarial osteolisi. Nel modello aria-sacchetto, un sacchetto di aria generato per via sottocutanea è stabilito in primo luogo, seguito da introduzione delle particelle di usura e l'impianto nel tessuto osseo8. Il muro di sacchetto imita il periostio in allentamento asettico. Tuttavia, l'impianto osseo è non vascolare con nessuna attività biologica, che lo rende difficile val...

Mobilizzazione asettica è la causa più comune di arthroplasty totale dell'anca (THA) e guasto (TKA) arthroplasty totale del ginocchio, che richiede la chirurgia di revisione1. Tuttavia, il meccanismo di fondo rimane poco chiaro2. Un lungo follow-up è necessario per rilevare il osteolysis particella-indotto, cui il caso è raro; di conseguenza, è difficile per esplorare la relativa patogenesi nei casi clinici. Quindi, ulteriori studi concentrandosi sui complessi meccanismi cellulari e tessutali richiedono che entrambi gli esperimenti in vivo a indossano modelli osteolysis particella-indotto e saggi in vitro in cellule legate alle ossa omeostasi3. Un valido modello animale è importante nel rivelare gli effetti particelle di usura su perdita dell'osso, fornendo la prova per ulteriori test cellulari.
Un modello murino osteolisi calvarial costruito tramite l'esposizione a particelle di CoCrMo è un metodo efficace e valido per valutare le interazioni tra particelle e varie cellule nella mobilizzazione asettica. In questo modello, le particelle CoCrMo provocare osteolisi calvarial d'induzione di citochine infiammatorie in macrofagi, attivando gli osteoclasti, inibendo la proliferazione degli osteoblasti, e promuovendo l'apoptosi degli osteoblasti.
Ci vogliono solo due settimane per stabilire questo modello. Osteolisi possono essere visualizzato e quantificata con ematossilina ed eosina (H & E) e micro computato tomografia (micro-CT)2. Inoltre, questo modello ha un relativamente basso costo e transgenico e knockout mouse modelli possono essere utilizzati per lo screening di un gran numero di composti alle varie dosi3.
La procedura per stabilire e valutare questo modello è semplice. In primo luogo, CoCrMo particelle sono state ottenute da tre elettrodi ad alto vuoto corrente e risospesi in tampone fosfato salino (PBS) ad una concentrazione di 50 mg/mL. Quindi, 50 µ l della sospensione risultante è stato applicato alla metà del calvaria murino dopo separazione del periostio cranico di dissezione. I topi sono stati sacrificati dopo due settimane, e sono stati raccolti campioni di calvaria; analisi qualitative e quantitative sono state effettuate da H & E che macchia andmicro-CT.
Un modello murino osteolisi calvarial costruito tramite l'esposizione a particelle di CoCrMo è uno strumento ideale per valutare le interazioni tra particelle CoCrMo e varie cellule, quali i macrofagi, fibroblasti, osteoblasti e osteoclasti, in allentamento asettico.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="684">
	<tbody>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:26px;width:216px;">CoCrMo alloy from prosthesis</td>
			<td style="width:183px;">Waldemar Link GmbH &#38; Co</td>
			<td style="width:119px;">GEMINI MK II</td>
			<td style="width:167px;">Raw material to obtain CoCrMo nanoparticles</td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:216px;">Fabricated high-vacuum three-electrode direct current</td>
			<td style="width:183px;">College of Materials Science &#38; Engineering , Nanjing University of Technology</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Self designed machine</td>
		</tr>
		<tr height="61">
			<td height="61" style="height:61px;width:216px;">6 week old male C57BL/6J mice</td>
			<td style="width:183px;">Model animal research center of Nanjing University</td>
			<td style="width:119px;">N000013</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">100% Ethanol</td>
			<td style="width:183px;">Nanjing Reagent</td>
			<td>C0691514023</td>
			<td>Solvent of CoCrMo nanoparticles for transmission electron microscope scanning</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">1.5 ml Microcentrifuge tubes</td>
			<td style="width:183px;">Taizhou Weierkang Medical Supplies co., LTD</td>
			<td>W603</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Microanalytical balance</td>
			<td style="width:183px;">Shenzhen Qun long Instrument Equipment Co,. LTD</td>
			<td>EX125DZH</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Ultrasonic shaker</td>
			<td style="width:183px;">Shanghai Yuhao scientific instrument co., LTD</td>
			<td style="width:119px;">YH-200DH</td>
			<td>To suspend CoCrMo nanoparticles</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Transmission Electron Microscope</td>
			<td style="width:183px;">FEI</td>
			<td style="width:119px;">Tecnai G20</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">SimplePCI software</td>
			<td style="width:183px;">Compix Inc.</td>
			<td style="width:119px;">6.6 version</td>
			<td>To calculate the mean diameter and particle size distribution.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">High-handed sterilization pan</td>
			<td style="width:183px;">QIULONGYIQI</td>
			<td style="width:119px;">KYQL-100DS</td>
			<td>To decontaminate endotoxin</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Limulus Amebocyte Lysate (LAL) Assay</td>
			<td style="width:183px;">Charles River</td>
			<td style="width:119px;">R13025</td>
			<td>To detect endotoxin&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">15 ml Microcentrifuge tubes</td>
			<td style="width:183px;">Taizhou Suyi Medical</td>
			<td style="width:119px;">B122</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Phosphate-buffered saline</td>
			<td style="width:183px;">Boster Biological Technology</td>
			<td style="width:119px;">AR0030</td>
			<td>Solvent of CoCrMo nanoparticles stock solution</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Pentobarbital Sodium</td>
			<td style="width:183px;">Sigma</td>
			<td style="width:119px;">P3761</td>
			<td>To anesthetize mice</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Normal saline</td>
			<td style="width:183px;">SACKLER</td>
			<td style="width:119px;">SR8572EP-15</td>
			<td>To prevent drying of mice eyes</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">75% Ethanol</td>
			<td style="width:183px;">Nanjing Reagent</td>
			<td style="width:119px;">C0691560275</td>
			<td>Disinfection</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Medical cotton ball</td>
			<td style="width:183px;">Shuitao</td>
			<td style="width:119px;">1278298933</td>
			<td>Disinfection</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Shaver</td>
			<td style="width:183px;">Kemei</td>
			<td style="width:119px;">KM-3018</td>
			<td>To shave the fur</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Scissor</td>
			<td style="width:183px;">RWD LIFE SCIENCE</td>
			<td style="width:119px;">S12005-10</td>
			<td>To incise skin</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Suture</td>
			<td style="width:183px;">RWD LIFE SCIENCE</td>
			<td style="width:119px;">F34001-01</td>
			<td>To suture skin</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Needle holder</td>
			<td style="width:183px;">RWD LIFE SCIENCE</td>
			<td style="width:119px;">F33001-01</td>
			<td>To suture skin</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Needle</td>
			<td style="width:183px;">RWD LIFE SCIENCE</td>
			<td style="width:119px;">R14003-12</td>
			<td>To suture skin</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Vessel forceps</td>
			<td style="width:183px;">RWD LIFE SCIENCE</td>
			<td style="width:119px;">F22003-09</td>
			<td>To suture skin</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Scalpel</td>
			<td style="width:183px;">RWD LIFE SCIENCE</td>
			<td style="width:119px;">S31010-01</td>
			<td>To harvest calvaria</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Tweezers</td>
			<td style="width:183px;">RWD LIFE SCIENCE</td>
			<td style="width:119px;">F12006-10</td>
			<td>To harvest calvaria</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">100 &#181;L pipettes</td>
			<td style="width:183px;">Eppendorf</td>
			<td style="width:119px;">3120000240</td>
			<td>To embed particles suspension in the calvatias</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">100 &#181;L pipette tips</td>
			<td style="width:183px;">AXYGEN</td>
			<td style="width:119px;">T-200-Y</td>
			<td>To embed particles suspension in the calvatias</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">5 ml Microtubes</td>
			<td style="width:183px;">Taizhou Weierkang Medical Supplies co., LTD</td>
			<td>W621</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">4% Paraformaldehyde</td>
			<td style="width:183px;">Servicebio</td>
			<td style="width:119px;">G1101</td>
			<td>Fixation</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Micro Computed Tomography&#160;</td>
			<td style="width:183px;">SkyScan</td>
			<td style="width:119px;">SkyScan1176</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Ethylene Diamine Tetraacetic Acid</td>
			<td style="width:183px;">Servicebio</td>
			<td style="width:119px;">G1105</td>
			<td>Decalcification</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Paraffin</td>
			<td style="width:183px;">Servicebio</td>
			<td style="width:119px;">#0001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Paraffin slicing machine</td>
			<td style="width:183px;">Leica</td>
			<td style="width:119px;">RM2125RTS</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Glass slide</td>
			<td style="width:183px;">Servicebio</td>
			<td style="width:119px;">G6004</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Cover glass</td>
			<td style="width:183px;">Servicebio</td>
			<td style="width:119px;">200</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">HE staining kit</td>
			<td style="width:183px;">Servicebio</td>
			<td style="width:119px;">#1-5</td>
			<td>HE staining</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Light microscope</td>
			<td style="width:183px;">Nikon</td>
			<td style="width:119px;">E200</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

construction and evaluation of a murine calvarial osteolysis model by exposure to cocrmo particles in aseptic loosening

Osteolisi indotta da particelle di usura sono delle principali cause di allentamento asettico in un arthroplasty fallimento, ma il meccanismo di fondo rimane poco chiaro. A causa del lungo follow-up necessari al rilevamento ed avvenimento sporadico, è difficile per valutare l'osteolisi indotta da ofparticle patogenesi nei casi clinici. Quindi, modelli animali ottimale sono richiesti per ulteriori studi. Il modello murino di osteolysis calvarial stabilito tramite l'esposizione a particelle di CoCrMo è uno strumento efficace e valido per valutare le interazioni tra particelle e varie cellule nella mobilizzazione asettica. In questo modello, CoCrMo particelle sono state ottenute da tre elettrodi ad alto vuoto corrente e risospesi in tampone fosfato salino ad una concentrazione di 50 mg/mL. Quindi, 50 µ l della sospensione risultante è stato applicato alla metà del calvaria murino dopo separazione del periostio cranico di dissezione. Dopo due settimane, i topi sono stati sacrificati, e sono stati raccolti campioni di calvaria; valutazioni qualitative e quantitative sono state eseguite da ematossilina ed eosina e micro tomografia computata. I punti di forza di questo modello includono procedura semplicità, la valutazione quantitativa di perdita dell'osso, la rapidità di sviluppo di osteolisi, uso potenziale transgenico o Knock e un costo relativamente basso. Tuttavia, questo modello non può essere utilizzato per valutare la forza meccanica ed effetti cronici delle particelle in allentamento asettico. Modello murino osteolisi calvarial generato tramite l'esposizione a particelle di CoCrMo è uno strumento ideale per valutare le interazioni tra le particelle di usura e varie cellule, ad es., macrofagi, fibroblasti, osteoblasti e osteoclasti, in allentamento asettico.

Le particelle di CoCrMo in-house prodotta su scala nanometrica erano circa 50 nm (errore standard di 3,56) di diametro, come quantificato dal TEM (Figura 2). Dopo l'esposizione del mouse calvarias a particelle di CoCrMo, gli animali (n = 6 per ogni gruppo) sono stati mantenuti per un altro due settimane. Entro le due settimane, l'incisione calvarial era completamente guarito e la sutura può cadere. Qualsiasi infezione locale o non sindacale può influire sul...

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Construction and Evaluation of a Murine Calvarial Osteolysis Model by Exposure to CoCrMo Particles in Aseptic Loosening

Costruzione e valutazione di un modello murino Osteolysis Calvarial tramite l'esposizione a particelle di CoCrMo in allentamento asettico

Questo manoscritto descrive un modello murino calvarial osteolisi da esposizione a particelle di CoCrMo, che costituisce un modello animale ideale per valutare le interazioni tra le particelle di usura e varie cellule nella mobilizzazione asettica.

Wear particle-induced osteolysis is a major cause of aseptic loosening in arthroplasty failure, but the underlying mechanism remains unclear. Due to long ...

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Standardized Histomorphometric Evaluation of Osteoarthritis in a Surgical Mouse Model

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