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矽橡胶(jiāo)在(zài)醫療領域的應(yìng)用(yòng)及(jí)特性(xìng)

文(wén)章(zhāng)来源:深圳市(shì)永輝盛進(jìn)出(chū)口(kǒu)有限公(gōng)司人(rén)气(qì):5495發(fà)表(biǎo)时(shí)間(jiān):2016-05-18

一(yī)、矽橡胶(jiāo)在(zài)醫療器械中的應(yìng)用(yòng)

         醫用(yòng)橡胶(jiāo)制品是(shì)橡胶(jiāo)材料在(zài)醫学方(fāng)面(miàn)上(shàng)的應(yìng)用(yòng),其(qí)制品形式主(zhǔ)要(yào)包(bāo)括醫用(yòng)胶(jiāo)塞、醫用(yòng)胶(jiāo)管(guǎn)及(jí)其(qí)他(tā)醫用(yòng)橡胶(jiāo)制品三(sān)大類(lèi)。橡胶(jiāo)制品之(zhī)所(suǒ)以(yǐ)被廣泛地(dì)應(yìng)用(yòng)在(zài)醫学領域,主(zhǔ)要(yào)是(shì)由(yóu)于(yú)本(běn)身(shēn)的性(xìng)質(zhì)與(yǔ)結構特性(xìng)有關(guān),例如(rú)用(yòng)于(yú)醫療药劑密封(fēng)包(bāo)裝(zhuāng)的胶(jiāo)塞要(yào)求具有一(yī)定(dìng)的彈性(xìng),針(zhēn)刺後(hòu)仍能(néng)保持(chí)原有的密閉性(xìng)和(hé)气(qì)密性(xìng),并且(qiě)不能(néng)有碎屑掉下来。
          根(gēn)據(jù)所(suǒ)接觸药劑的特點(diǎn),胶(jiāo)塞需耐水(shuǐ)、耐油(yóu)、耐药物(wù)及(jí)耐消毒滅菌處(chù)理(lǐ)。有的药劑需长(cháng)期(qī)在(zài)低(dī)温(wēn)下保存,則需考慮胶(jiāo)塞的耐寒性(xìng)。有的药劑直(zhí)接注入(rù)人(rén)體(tǐ)静(jìng)脈內(nèi),則需注意(yì)胶(jiāo)塞是(shì)否有血(xuè)液相容性(xìng)。尤其(qí)是(shì)用(yòng)于(yú)貯存血(xuè)漿容器的胶(jiāo)塞,除要(yào)有較好(hǎo)的耐老(lǎo)化(huà)性(xìng)能(néng)之(zhī)外(wài),还要(yào)防止极微量(liàng)的與(yǔ)血(xuè)液起化(huà)学反(fǎn)應(yìng)的物(wù)質(zhì)存在(zài)等等,这(zhè)些(xiē)都得考慮到(dào)橡胶(jiāo)本(běn)身(shēn)的性(xìng)質(zhì)與(yǔ)結構特性(xìng)。
          当然,橡胶(jiāo)本(běn)身(shēn)的特性(xìng)是(shì)難以(yǐ)滿足現(xiàn)在(zài)醫学上(shàng)需要(yào)的,这(zhè)就(jiù)需要(yào)通(tòng)过(guò)对(duì)橡胶(jiāo)進(jìn)行改性(xìng)或(huò)添加一(yī)些(xiē)試劑来改變(biàn)其(qí)本(běn)身(shēn)的不足,以(yǐ)滿足在(zài)醫療上(shàng)的應(yìng)用(yòng)。目前(qián)應(yìng)用(yòng)为(wèi)廣泛的橡胶(jiāo)材料是(shì)矽橡胶(jiāo)。这(zhè)種(zhǒng)材料很早(zǎo)就(jiù)被用(yòng)于(yú)醫学領域,并不斷地(dì)被業內(nèi)人(rén)士關(guān)注與(yǔ)研究,其(qí)制品已经被廣泛在(zài)臨床(chuáng)使用(yòng)。本(běn)文(wén)主(zhǔ)要(yào)就(jiù)矽橡胶(jiāo)在(zài)醫療器械中的應(yìng)用(yòng)進(jìn)行闡述。
一(yī)、矽橡胶(jiāo)
         矽橡胶(jiāo)是(shì)以(yǐ)高(gāo)分(fēn)子量(liàng)的線(xiàn)型聚有機(jī)矽氧烷为(wèi)基础,添加某些(xiē)特定(dìng)組分(fēn),再按照一(yī)定(dìng)的工藝要(yào)求加工後(hòu),制成(chéng)具有一(yī)定(dìng)強(qiáng)度(dù)和(hé)伸长(cháng)率的橡胶(jiāo)态彈性(xìng)體(tǐ)。大致(zhì)可(kě)分(fēn)为(wèi)高(gāo)温(wēn)混煉胶(jiāo)(HTV)、液體(tǐ)矽橡胶(jiāo)(LSR)和(hé)室(shì)温(wēn)硫化(huà)矽橡胶(jiāo)(RTV)。
         高(gāo)温(wēn)混煉胶(jiāo)是(shì)由(yóu)高(gāo)分(fēn)子量(liàng)的甲基乙烯基聚矽氧烷、補強(qiáng)填料和(hé)加工助劑混煉而(ér)成(chéng)。在(zài)未硫化(huà)前(qián)呈橡皮(pí)泥(ní)狀,加人(rén)硫化(huà)劑後(hòu),在(zài)加热(rè)条件(jiàn)下進(jìn)行交聯反(fǎn)應(yìng),形成(chéng)三(sān)维网(wǎng)絡結構的彈性(xìng)體(tǐ)。在(zài)高(gāo)温(wēn)混煉胶(jiāo)硫化(huà)成(chéng)型过(guò)程中,通(tòng)常采用(yòng)的成(chéng)型方(fāng)法(fǎ)有:模壓成(chéng)型、擠出(chū)成(chéng)型、注射成(chéng)型和(hé)壓延成(chéng)型等。其(qí)硫化(huà)機(jī)理(lǐ)有过(guò)氧化(huà)物(wù)硫化(huà)和(hé)加成(chéng)硫化(huà)两(liǎng)種(zhǒng)。过(guò)氧化(huà)物(wù)硫化(huà)的機(jī)理(lǐ)如(rú)式(1)所(suǒ)示,硫化(huà)劑分(fēn)子中的过(guò)氧键分(fēn)解(jiě)産生(shēng)自(zì)由(yóu)基,自(zì)由(yóu)基與(yǔ)生(shēng)胶(jiāo)分(fēn)子鍊(liàn)上(shàng)的乙烯基反(fǎn)應(yìng),形成(chéng)了(le)共(gòng)價键的自(zì)由(yóu)基,自(zì)由(yóu)基與(yǔ)不同的生(shēng)胶(jiāo)分(fēn)子鍊(liàn)上(shàng)的乙烯基發(fà)生(shēng)鍊(liàn)式反(fǎn)應(yìng),形成(chéng)三(sān)维网(wǎng)絡結構的彈性(xìng)體(tǐ)。加成(chéng)硫化(huà)的機(jī)理(lǐ)如(rú)式(2)所(suǒ)示,含氫矽油(yóu)上(shàng)的Si-H键在(zài)催化(huà)劑的作(zuò)用(yòng)下與(yǔ)聚合物(wù)鍊(liàn)上(shàng)的乙烯基發(fà)生(shēng)氫矽化(huà)加成(chéng)反(fǎn)應(yìng),形成(chéng)共(gòng)價键,从而(ér)形成(chéng)三(sān)维网(wǎng)絡結構的彈性(xìng)體(tǐ)。
         液體(tǐ)矽橡胶(jiāo)的組成(chéng)與(yǔ)高(gāo)温(wēn)硫化(huà)胶(jiāo)類(lèi)似,也(yě)由(yóu)聚甲基乙烯基聚矽氧烷、補強(qiáng)填料和(hé)加工助劑混煉而(ér)成(chéng)。主(zhǔ)要(yào)區(qū)别在(zài)于(yú):(1)聚矽氧烷分(fēn)子量(liàng)較小,粘度(dù)适中,混煉後(hòu)仍呈液态;(2)一(yī)般均通(tòng)过(guò)加成(chéng)硫化(huà)機(jī)理(lǐ)硫化(huà)成(chéng)型。液體(tǐ)矽橡胶(jiāo)因(yīn)其(qí)流動(dòng)性(xìng)好(hǎo),特别适合高(gāo)效的注射成(chéng)型工藝,能(néng)大幅提(tí)高(gāo)生(shēng)産效率和(hé)減少(shǎo)廢邊(biān)。
        室(shì)温(wēn)硫化(huà)矽橡胶(jiāo)由(yóu)較低(dī)分(fēn)子量(liàng)的矽油(yóu)、補強(qiáng)填料和(hé)不同的硫化(huà)體(tǐ)系(xì)組成(chéng)。其(qí)硫化(huà)機(jī)理(lǐ)有两(liǎng)種(zhǒng):一(yī)是(shì)加成(chéng)硫化(huà)機(jī)理(lǐ);二(èr)是(shì)縮合型硫化(huà)機(jī)理(lǐ),即聚矽氧烷的端基上(shàng)含有可(kě)反(fǎn)應(yìng)性(xìng)的基团(tuán)Si-OH,Si-0-Me,Si-O-Et等,在(zài)催化(huà)条件(jiàn)下,與(yǔ)含多(duō)个(gè)官能(néng)团(tuán)的矽烷或(huò)矽氧烷進(jìn)行反(fǎn)應(yìng),形成(chéng)网(wǎng)絡結構彈性(xìng)體(tǐ)。
二(èr)、矽橡胶(jiāo)的特性(xìng):
1.穩定(dìng)性(xìng):
         由(yóu)于(yú)Si-O键的键能(néng)大,其(qí)斷裂就(jiù)需要(yào)更大的能(néng)量(liàng),使其(qí)相对(duì)于(yú)C-C鍊(liàn)的有機(jī)聚合物(wù)来说(shuō)在(zài)各(gè)方(fāng)面(miàn)都更穩定(dìng);同时(shí),由(yóu)于(yú)Si-0键的旋轉(zhuǎn)能(néng)壘小、聚矽氧烷鍊(liàn)极其(qí)柔順,使其(qí)在(zài)很宽(kuān)的条件(jiàn)下能(néng)保持(chí)自(zì)由(yóu)運動(dòng)。其(qí)穩定(dìng)性(xìng)表(biǎo)現(xiàn)在(zài)多(duō)个(gè)方(fāng)面(miàn):首先(xiān),材料在(zài)更廣的温(wēn)度(dù)範圍內(nèi)保持(chí)性(xìng)能(néng)的穩定(dìng);其(qí)次(cì),在(zài)持(chí)續的外(wài)加能(néng)量(liàng)场(chǎng)下能(néng)保持(chí)性(xìng)能(néng)相对(duì)穩定(dìng),如(rú)UV、热(rè)、高(gāo)能(néng)射線(xiàn)等,因(yīn)此在(zài)一(yī)些(xiē)环(huán)境嚴酷(如(rú)高(gāo)温(wēn)、高(gāo)輻射)的特殊场(chǎng)合有廣泛應(yìng)用(yòng);然後(hòu),材料在(zài)自(zì)然环(huán)境中,不易被氧化(huà),因(yīn)此有更佳的耐候性(xìng)和(hé)抗老(lǎo)化(huà)性(xìng)能(néng)。举例来说(shuō),在(zài)不同温(wēn)度(dù)条件(jiàn)下,有機(jī)矽橡胶(jiāo)材料、有機(jī)橡胶(jiāo)材料和(hé)塑料性(xìng)能(néng)(硬(yìng)度(dù))變(biàn)化(huà)情況的比較。可(kě)以(yǐ)看(kàn)到(dào),有機(jī)矽橡胶(jiāo)材料在(zài)很宽(kuān)的温(wēn)度(dù)範圍內(nèi)都能(néng)保持(chí)性(xìng)能(néng)的相对(duì)穩定(dìng),而(ér)有機(jī)橡胶(jiāo)和(hé)塑料的性(xìng)能(néng)則變(biàn)化(huà)較大。所(suǒ)以(yǐ)在(zài)醫療領域中,有機(jī)矽橡胶(jiāo)材料具有能(néng)耐消毒、抗老(lǎo)化(huà)等诸多(duō)優勢,在(zài)一(yī)些(xiē)需要(yào)长(cháng)期(qī)、反(fǎn)複使用(yòng)的醫療器械中廣泛應(yìng)用(yòng)。另(lìng)外(wài),聚矽氧烷的側鍊(liàn)上(shàng)如(rú)有能(néng)吸收(shōu)能(néng)量(liàng)的官能(néng)团(tuán),如(rú)苯基等,能(néng)進(jìn)一(yī)步提(tí)高(gāo)有機(jī)矽橡胶(jiāo)材料的穩定(dìng)性(xìng)。
2.表(biǎo)面(miàn)性(xìng)質(zhì):
         有機(jī)矽橡胶(jiāo)的表(biǎo)面(miàn)张(zhāng)力遠(yuǎn)低(dī)于(yú)其(qí)他(tā)材料。因(yīn)此,有機(jī)矽橡胶(jiāo)材料具有很好(hǎo)的疏水(shuǐ)性(xìng),同时(shí)值得注意(yì)的是(shì),其(qí)疏水(shuǐ)性(xìng)能(néng)相对(duì)永久的保持(chí),不受极性(xìng)物(wù)質(zhì)的影響而(ér)變(biàn)化(huà)。这(zhè)是(shì)因(yīn)为(wèi)聚矽氧烷鍊(liàn)上(shàng)的甲基相互作(zuò)用(yòng)力很小,且(qiě)鍊(liàn)段(duàn)運動(dòng)十(shí)分(fēn)靈活,在(zài)材料表(biǎo)面(miàn)形成(chéng)了(le)如(rú)图(tú)2所(suǒ)示的結構。
3.生(shēng)物(wù)相容性(xìng):
         由(yóu)于(yú)聚矽氧烷的反(fǎn)應(yìng)惰性(xìng),使其(qí)具有無致(zhì)癌性(xìng),有較好(hǎo)的抗凝血(xuè)性(xìng)和(hé)生(shēng)物(wù)相容性(xìng)等特性(xìng),在(zài)與(yǔ)人(rén)體(tǐ)組織接觸时(shí),不易感(gǎn)染,排异(yì)反(fǎn)應(yìng)少(shǎo),其(qí)性(xìng)能(néng)遠(yuǎn)優于(yú)其(qí)他(tā)材料。正(zhèng)是(shì)基于(yú)矽橡胶(jiāo)的这(zhè)些(xiē)特殊的表(biǎo)面(miàn)性(xìng)能(néng)和(hé)生(shēng)物(wù)相容性(xìng),其(qí)已大量(liàng)用(yòng)于(yú)制作(zuò)人(rén)體(tǐ)內(nèi)外(wài)用(yòng)的導管(guǎn)、插管(guǎn)、人(rén)工關(guān)节(jié)(指關(guān)节(jié)、肩關(guān)节(jié))等。
4.透气(qì)性(xìng):
         橡胶(jiāo)(PDMS)是(shì)現(xiàn)有通(tòng)用(yòng)高(gāo)分(fēn)子材料中气(qì)體(tǐ)透过(guò)率高(gāo)的材料,这(zhè)是(shì)因(yīn)为(wèi)其(qí)聚合物(wù)具有高(gāo)度(dù)的鍊(liàn)遷移性(xìng)和(hé)对(duì)透过(guò)物(wù)溶解(jiě)的快(kuài)速響應(yìng)性(xìng)造成(chéng)的。PDMS的Si-O-Si键角(jiǎo)變(biàn)化(huà)在(zài)130-160度(dù)之(zhī)間(jiān),使得其(qí)分(fēn)子鍊(liàn)高(gāo)度(dù)卷(juǎn)曲(qū)并呈螺旋結構,其(qí)分(fēn)子間(jiān)作(zuò)用(yòng)力也(yě)很小,气(qì)體(tǐ)和(hé)揮發(fà)性(xìng)有機(jī)化(huà)合物(wù)在(zài)其(qí)中的擴散(sàn)遷移很容易,因(yīn)此擴散(sàn)系(xì)數或(huò)透过(guò)系(xì)數就(jiù)比其(qí)它(tā)高(gāo)分(fēn)子材料要(yào)大得多(duō)。所(suǒ)以(yǐ),有機(jī)矽橡胶(jiāo)材料透气(qì)性(xìng)使其(qí)在(zài)傷口(kǒu)護理(lǐ)方(fāng)面(miàn)有独特優勢,同时(shí)在(zài)與(yǔ)皮(pí)膚接觸时(shí)感(gǎn)覺舒适。
醫療領域中有機(jī)矽橡胶(jiāo)材料應(yìng)用(yòng):

 

1.长(cháng)期(qī)留置于(yú)人(rén)體(tǐ)內(nèi),作(zuò)为(wèi)器官或(huò)組織的代用(yòng)品

         主(zhǔ)要(yào)産品包(bāo)括腦積水(shuǐ)引流裝(zhuāng)置、人(rén)工肺(fèi)、視网(wǎng)膜植人(rén)物(wù)、人(rén)工硬(yìng)腦膜、人(rén)工晶體(tǐ)、人(rén)工喉管(guǎn)、人(rén)工手(shǒu)指、手(shǒu)掌關(guān)节(jié)、人(rén)造鼓膜、牙齒印(yìn)模及(jí)托牙組織面(miàn)软(ruǎn)衬垫(diàn)、人(rén)工肌腱等。


2.短(duǎn)期(qī)留置體(tǐ)內(nèi),起到(dào)補液、搶救、引流注入(rù)、防粘連(lián)或(huò)消泡作(zuò)用(yòng)

        主(zhǔ)要(yào)産品包(bāo)括静(jìng)脈插管(guǎn)、導尿管(guǎn)、動(dòng)静(jìng)脈外(wài)瘘管(guǎn)、腹膜透析管(guǎn)、接觸眼(yǎn)鏡(jìng)、輸血(xuè)管(guǎn)、洩壓管(guǎn)、胸腔引流管(guǎn)、胃(wèi)鏡(jìng)套(tào)管(guǎn)、中耳(ěr)炎通(tòng)气(qì)管(guǎn)、導液管(guǎn)和(hé)鼻(bí)插管(guǎn)等。
在(zài)許多(duō)醫療領域都采用(yòng)了(le)醫用(yòng)矽橡胶(jiāo)導管(guǎn),它(tā)是(shì)矽橡胶(jiāo)制品中發(fà)展(zhǎn)快(kuài)、用(yòng)途廣的産品。有用(yòng)于(yú)體(tǐ)外(wài)的各(gè)類(lèi)泵管(guǎn)、與(yǔ)醫療器械的連(lián)接管(guǎn)、輸液導管(guǎn)、也(yě)有用(yòng)于(yú)體(tǐ)內(nèi)的各(gè)類(lèi)插管(guǎn)、導管(guǎn)、引流管(guǎn)等。
根(gēn)據(jù)臨床(chuáng)需求,又開(kāi)發(fà)出(chū)了(le)带(dài)x光(guāng)顯影标(biāo)記(jì)線(xiàn)的醫用(yòng)矽橡胶(jiāo)導管(guǎn)。用(yòng)于(yú)人(rén)體(tǐ)的醫用(yòng)矽胶(jiāo)管(guǎn)的發(fà)展(zhǎn)趋勢是(shì)微型化(huà)、薄壁(bì)、多(duō)腔、一(yī)管(guǎn)多(duō)功能(néng)。(如(rú)既能(néng)抽樣(yàng)檢測,又能(néng)灌洗,輸液等)。總(zǒng)之(zhī),矽橡胶(jiāo)管(guǎn)的發(fà)展(zhǎn)前(qián)景很好(hǎo)(如(rú);淞行公(gōng)司采用(yòng)醫用(yòng)矽橡胶(jiāo)制成(chéng)的四(sì)腔、五(wǔ)腔微波(bō)導管(guǎn)在(zài)國(guó)內(nèi)市(shì)场(chǎng)的占有率已达85%)。


3.作(zuò)为(wèi)醫療機(jī)械上(shàng)關(guān)键性(xìng)組成(chéng)部(bù)件(jiàn)

         如(rú):人(rén)工心(xīn)肺(fèi)機(jī)輸血(xuè)泵管(guǎn)、膜式人(rén)工心(xīn)肺(fèi)機(jī)、胎兒吸引器和(hé)人(rén)工血(xuè)液循环(huán)裝(zhuāng)置等。


4.應(yìng)用(yòng)于(yú)整容和(hé)修複術(shù)方(fāng)面(miàn)

         例如(rú),用(yòng)矽橡胶(jiāo)来修補面(miàn)容的缺陷,修補前(qián)額、鼻(bí)子、下颏、颚、脖頸等,治療外(wài)耳(ěr)的缺損,用(yòng)来進(jìn)行顱骨(gǔ)和(hé)胸部(bù)的整容手(shǒu)術(shù)和(hé)修補內(nèi)髒,以(yǐ)及(jí)人(rén)工乳房(fáng)等。

5.药物(wù)緩釋體(tǐ)系(xì)中應(yìng)用(yòng)

         药物(wù)控釋(緩釋)系(xì)统以(yǐ)其(qí)高(gāo)使用(yòng)率、低(dī)耗药量(liàng)、少(shǎo)副反(fǎn)應(yìng)、长(cháng)效、可(kě)逆等多(duō)方(fāng)面(miàn)的優越性(xìng),日(rì)益受到(dào)各(gè)國(guó)科学家(jiā)的重(zhòng)視和(hé)使用(yòng)者的歡迎。药物(wù)控釋(緩釋)體(tǐ)系(xì)在(zài)人(rén)類(lèi)和(hé)計(jì)劃(huà)生(shēng)育領域中應(yìng)用(yòng)比較成(chéng)功,在(zài)人(rén)類(lèi)生(shēng)育调节(jié)、妊娠控制、實(shí)行計(jì)劃(huà)生(shēng)育方(fāng)面(miàn)已研發(fà)出(chū)多(duō)種(zhǒng)药物(wù)控釋制劑。在(zài)过(guò)去的五(wǔ)年(nián)里能(néng)夠作(zuò)为(wèi)新(xīn)品上(shàng)市(shì)的有新(xīn)的长(cháng)效避孕埋植劑、含药宮內(nèi)釋放(fàng)系(xì)统、陰道(dào)避孕环(huán)和(hé)透皮(pí)貼劑等。
矽橡胶(jiāo)材料自(zì)1957年(nián)開(kāi)始(shǐ)作(zuò)为(wèi)控制釋放(fàng)药物(wù)的包(bāo)裹材料。矽橡胶(jiāo)具有良好(hǎo)的滲透及(jí)透过(guò)性(xìng),药物(wù)能(néng)透过(guò)矽橡胶(jiāo)進(jìn)行有效的控制釋放(fàng)和(hé)緩慢(màn)擴散(sàn)。
利用(yòng)矽橡胶(jiāo)来控制药物(wù)釋放(fàng)的方(fāng)式主(zhǔ)要(yào)有两(liǎng)種(zhǒng):包(bāo)封(fēng)型,即以(yǐ)药物(wù)作(zuò)为(wèi)核心(xīn),外(wài)用(yòng)矽橡胶(jiāo)薄膜包(bāo)封(fēng);微粒(lì)分(fēn)散(sàn)型,即药物(wù)以(yǐ)微粒(lì)分(fēn)散(sàn)在(zài)矽橡胶(jiāo)的基質(zhì)中,药物(wù)釋放(fàng)的速度(dù)随釋放(fàng)时(shí)間(jiān)的增长(cháng)而(ér)變(biàn)小,但它(tā)的制造比較簡單,只(zhī)要(yào)把(bǎ)药物(wù)和(hé)矽橡胶(jiāo)混勻、成(chéng)型即可(kě)。在(zài)这(zhè)二(èr)種(zhǒng)载(zài)药方(fāng)式中,只(zhī)有包(bāo)封(fēng)型才能(néng)把(bǎ)药物(wù)以(yǐ)穩定(dìng)而(ér)适宜的速度(dù)釋放(fàng)出(chū)来,达到(dào)长(cháng)效。并提(tí)高(gāo)療效。
6.其(qí)它(tā)應(yìng)用(yòng)

         醫用(yòng)矽橡胶(jiāo)除了(le)上(shàng)述几方(fāng)面(miàn)的應(yìng)用(yòng)外(wài),还能(néng)應(yìng)用(yòng)于(yú)生(shēng)物(wù)醫学工程領域,其(qí)産品主(zhǔ)要(yào)包(bāo)括醫療用(yòng)裝(zhuāng)置、醫用(yòng)電(diàn)极、生(shēng)物(wù)植人(rén)传感(gǎn)器的外(wài)包(bāo)裝(zhuāng)材料。


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