秦艽不同配伍药对对风寒湿痹类风湿关节炎模型大鼠血清炎性因子及踝关节病理学改变的影响
2017-05-18马腾茂强宇靖罗奎元吴国泰高慧琴
马腾茂,强宇靖,罗奎元,刘 飞,吴国泰,2,高慧琴*
1.730000甘肃省兰州市,甘肃中医药大学 2.730000甘肃省兰州市,甘肃省中药药理与毒理学重点实验室
·论著·
·中医·中西医结合研究·
秦艽不同配伍药对对风寒湿痹类风湿关节炎模型大鼠血清炎性因子及踝关节病理学改变的影响
马腾茂1,强宇靖1,罗奎元1,刘 飞1,吴国泰1,2,高慧琴1*
1.730000甘肃省兰州市,甘肃中医药大学 2.730000甘肃省兰州市,甘肃省中药药理与毒理学重点实验室
目的 观察秦艽不同配伍药对对风寒湿痹类风湿关节炎(RA)模型大鼠血清炎性因子及踝关节病理学改变的影响,阐释中药药性-病证-疗效之间的关联性。方法 2015年3—12月将80只SFP级SD大鼠随机分为空白组、模型组(单纯Ⅱ型胶原诱导)、病证模型组(Ⅱ型胶原诱导+风寒湿环境诱导)、阳性药组(雷公藤多苷干预)、单味秦艽组、秦艽威灵仙组(秦威组)、秦艽桑寄生组(秦桑组)和秦艽防己组(秦防组)。采用Ⅱ型胶原诱导加风寒湿环境因素刺激制备风寒湿痹RA大鼠模型,造模结束后各给药组按15 ml/kg给予对应的药液灌胃,空白组、模型组及病证模型组给予等量0.9%氯化钠溶液,连续28 d。观察各组大鼠一般状况、足跖肿胀度、关节炎指数(AI)评分变化及踝关节病理学改变情况,检测各组大鼠血清肿瘤坏死因子α(TNF-α)、白介素1β(IL-1β)水平。结果 模型组、病证模型组大鼠AI评分高于空白组(P<0.05),各给药组大鼠AI评分低于模型组及病证模型组(P<0.05),秦威组大鼠AI评分低于单味秦艽组、秦桑组、秦防组(P<0.05)。病证模型组大鼠血清TNF-α水平高于空白组、模型组、阳性药组、单味秦艽组、秦威组(P<0.05),单味秦艽组、秦威组大鼠血清TNF-α水平低于秦防组(P<0.05)。模型组、病证模型组大鼠血清IL-1β水平高于空白组(P<0.05),除秦防组外的其他给药组大鼠血清IL-1β水平均低于模型组(P<0.05),各给药组大鼠血清IL-1β水平均低于病证模型组(P<0.05)。踝关节病理学显示,各给药组滑膜增生减轻,其中秦威组关节组织形态改善较好,秦防组较差。结论 对于风寒湿痹RA,平温相配效果优于平平、平寒相配及单味药,实验结果符合中医临床“疗寒以热药”的治疗原则,平温相配治疗风寒湿痹RA的机制可能与其能够降低炎性因子TNF-α、IL-1β的水平,减轻滑膜增生及软骨破坏有关。
关节炎,类风湿;模型,动物;肿瘤坏死因子α;踝关节;风寒湿痹
类风湿关节炎(RA)是一种以关节滑膜慢性炎症为主的全身性自身免疫性疾病,以慢性、对称性、多滑膜关节炎和关节外病变为主要临床表现。本病具有较高的发病率和致残率,严重影响人们的生活质量[1-2]。由于RA病因尚不明确,目前尚无根治的药物,且常用药物多有较严重的不良反应。因此,中药在RA治疗中的作用日趋受到重视。
本课题组前期对治疗RA的经方、验方及相关文献进行整理归纳,发现祛风湿类中药使用频率最高[3-4],并从寒热药性角度筛选出该类药中使用频数较多、疗效较好的药物[5-6]——秦艽、威灵仙、桑寄生、防己。前期实验以平性祛风湿药秦艽为基本药,分别配伍威灵仙、桑寄生、防己,组成平温相配(秦艽+威灵仙)、平平相配(秦艽+桑寄生)、平寒相配(秦艽+防己)的配伍关系,并对秦艽不同配伍药对的抗炎镇痛作用及其对风湿痹证模型大鼠(包括风寒湿痹和风湿热痹)血清炎性因子的影响进行研究,取得了一定成果[7-9]。本实验继续探讨秦艽不同配伍药对对风寒湿痹RA模型大鼠一般状况、
本文创新点:
(1)本文中将西医的类风湿关节炎(RA)疾病模型(CIA模型)与中医痹证的“风寒湿”证候因素相结合,建立了病证结合的风寒湿痹RA大鼠模型,该模型既有西医疾病的病理特点,又有中医证候的特征,在一定程度上能够模拟人类风寒湿痹的特点。(2)文中通过观察药性不同的配伍药对对寒证的疗效差异,探讨药性-疾病-疗效之间的关系,为中药药性研究提供新的思路与方法。
足跖肿胀度、关节炎指数(AI)评分、血清肿瘤坏死因子α(TNF-α)水平、白介素1β(IL-1β)水平及踝关节病理学改变的影响,从病证结合动物模型层次上探讨药性-病证-疗效之间的关系。
1 材料与方法
1.1 实验动物 2015年3—12月选取SPF级SD大鼠80只,雌雄各半,平均体质量(150±20)g,由甘肃中医药大学动物实验中心提供〔合格证号:SCXK(甘)2015-0002〕。80只SD大鼠适应性饲养1周后,称重,采用随机数字表法分为空白组、模型组、病证模型组、阳性药组、单味秦艽组、秦艽威灵仙组(秦威组)、秦艽桑寄生组(秦桑组)、秦艽防己组(秦防组),共8组,每组10只。
1.2 药物与试剂 秦艽、威灵仙、桑寄生、防己4味中药饮片均购自兰州惠仁堂大药房,甘肃中医药大学中药鉴定教研室李成义教授鉴定均为正品。阳性药为雷公藤多苷片(远大医药黄石飞云制药有限公司,国药准字Z42021212);天然牛Ⅱ型胶原(CⅡ,北京索莱宝科技有限公司,批号1122D053);完全弗氏佐剂(CFA,美国Sigma公司,批号SLBK1731V);冰醋酸(北京索莱宝科技有限公司,质量分数98.5%);灭菌注射用水(国药集团容生制药有限公司,国药准字H41024923);多聚甲醛(北京索莱宝科技有限公司,批号20151218);大鼠TNF-α、IL-1β试剂盒(北京博奥拓达科技有限公司,批号TOPEL01913)。
1.3 主要仪器设备 改装后的RXZ智能型人工气候箱(宁波江南仪器厂),在人工气候箱内加装3个风扇,使其风速达5 m/s,用于模拟自然环境中风的刺激;0~150 mm数显游标卡尺(上海申韩量具有限公司);INFINITE 200 PRO酶标仪(瑞士TECAN集团公司)。
1.4 CⅡ乳剂的制备 精密吸取0.3 ml 98.5%冰醋酸置于50 ml容量瓶中,加灭菌注射用水定容,摇匀,得到浓度为0.1 mol/L的醋酸溶液。将5 mg CⅡ置于25 ml容量瓶中,用0.1 mol/L醋酸溶液溶解,在冰水浴中定容,摇匀,置于4 ℃冰箱中过夜。注射当天将25 ml CⅡ溶液与CFA等体积混合,在冰水浴中充分搅拌乳化,最终配成质量浓度为0.1 mg/ml的CⅡ乳剂。
1.5 造模 造模方法参考文献[8],实验第1天,除空白组外,其余各组大鼠取背部2点(背部脊柱两侧)、尾根部1点,剃毛,皮内注射0.1 ml CⅡ乳剂进行初次免疫,共0.3 ml。实验第12天,除空白组外,其余各组大鼠于左后足跖皮内注射0.1 ml CⅡ乳剂进行二次免疫,空白组在相同部位注射等量0.9%氯化钠溶液。从首次注射CⅡ乳剂的第2天起,除空白组和模型组外,其余各组均使用改造后的人工气候箱进行风寒湿环境因素刺激。所用风寒湿环境条件为:温度4 ℃,风速5 m/s,相对湿度≥90%,同时加冰水浸没大鼠足跖。1次/d,30 min/次,连续28 d。以大鼠畏寒蜷缩,足跖肿胀、麻木僵硬、不能负重,肿胀局部暗红为造模成功的标准。
1.6 药液制备
1.6.1 水煎液由甘肃中医药大学中药药剂实验室协助制备。单味秦艽组:秦艽300 g,第一次加10倍量水煎煮1 h,第二次加8倍量水煎煮30 min,药液过滤,合并两次水煎液,浓缩为1.67 g生药/ml的单味秦艽水煎液。按1∶1的比例分别称取秦艽与威灵仙、秦艽与桑寄生、秦艽与防己各150 g,按上述操作进行,作为秦威组、秦桑组、秦防组的药液,放入4 ℃冰箱内储存备用。
1.6.2 阳性药-雷公藤多苷溶液制备。实验时先将雷公藤多苷片碾碎,然后加入适量0.9%氯化钠溶液,配成浓度为0.33 mg/ml的混悬液。
1.7 灌胃给药 实验第29天,阳性药组、单味秦艽组、秦威组、秦桑组、秦防组按15 ml/kg给予对应的药液灌胃,空白组、模型组及病证模型组给予等量0.9%氯化钠溶液,1次/d,连续28 d。
1.8 观察指标及方法
1.8.1 大鼠一般状况 每天观察各组大鼠的活跃度、毛发、饮食饮水、足跖肿胀、二便情况等,并做好记录。
1.8.2 大鼠足跖肿胀度 于实验前1 d采用数显游标卡尺测量大鼠左后足跖厚度,每3 d测量1次,计算足跖肿胀度。足跖肿胀度=(Ct-C0)/C0,其中,C0表示致炎前足跖厚度,Ct表示致炎后足跖厚度。
1.8.3 大鼠AI评分 实验第56天,对各组大鼠进行AI评分,采用5级评分法[10]:0分为正常(无关节炎);1分为足趾关节出现轻度发红或肿胀;2分为足趾或踝关节出现中度肿胀;3分为踝关节严重肿胀或踝关节以下全部肿胀;4分为整个足爪全部肿胀或关节严重变形,不能负重。每只大鼠4只足爪评分之和作为最终的AI评分。
1.8.4 大鼠血清TNF-α、IL-1β水平 实验第56天,末次给药后1 h,取大鼠股动脉血5 ml,静置2 h,3 000 r/min离心20 min,分离血清,用大鼠TNF-α、IL-1β试剂盒测定大鼠血清TNF-α、IL-1β水平,具体操作严格按说明书步骤进行。
1.8.5 踝关节病理学改变 实验第56天取血后,颈椎脱臼处死大鼠,每组取2只大鼠左后肢踝关节,4%多聚甲醛固定,脱钙,常规石蜡包埋,切片,HE染色,光镜下观察踝关节病理学改变。
2 结果
2.1 各组大鼠一般状况比较 空白组大鼠活跃度高,精神状态良好,毛发有光泽、触之柔顺,饮食饮水多,足跖未见肿胀。模型组大鼠毛发较柔顺,活动较少,喜聚集,足跖肿胀明显,偶见拖行。病证模型组大鼠毛发稀疏,精神不振,反应迟钝,活动少,喜蜷缩聚集,饮食饮水明显减少,足跖肿胀十分明显,僵硬,拖行、不能负重。治疗10d后各给药组大鼠精神状态有所好转,毛发较柔顺,饮食饮水增多,足跖肿胀均有不同程度的消退,其中秦威组足跖肿胀消退比较明显,触之柔软,拖行减轻;单味秦艽组、秦威组、秦桑组、秦防组均出现小便增多、大便湿润偏稀的现象。
2.2 各组大鼠足跖肿胀度情况 初次免疫第6天,模型组、病证模型组及各给药组大鼠足跖肿胀度明显升高;第12天二次免疫后,模型组、病证模型组及各给药组足跖肿胀度继续升高,至实验第21天达到高峰;第29天给药后,各给药组足跖肿胀度逐渐下降;至第54天,各给药组足跖肿胀度降至最低,其中秦威组足跖肿胀度处于较低水平,秦防组足跖肿胀度处于较高水平(见图1)。
2.3 各组大鼠AI评分比较 各组大鼠AI评分比较,差异有统计学意义(P<0.05)。与空白组比较,其余各组大鼠AI评分均升高,差异有统计学意义(P<0.05);各给药组大鼠AI评分低于模型组及病证模型组,差异有统计学意义(P<0.05);秦威组大鼠AI评分低于单味秦艽组、秦桑组、秦防组,差异有统计学意义(P<0.05,见表1)。
图1 各组大鼠足跖肿胀度随时间变化折线图
Figure1Changesofpawswellingovertimeinthe8groupsofratsshownbyalinechart
表1 各组大鼠AI评分比较±s,分)
注:与空白组比较,aP<0.05;与模型组比较,bP<0.05;与病证模型组比较,cP<0.05;与单味秦艽组比较,dP<0.05;与秦威组比较,eP<0.01;AI=关节炎指数
2.4 各组大鼠血清TNF-α、IL-1β水平比较 各组大鼠血清TNF-α、IL-1β水平比较,差异有统计学意义(P<0.05)。病证模型组大鼠血清TNF-α水平高于空白组、模型组、阳性药组、单味秦艽组、秦威组,差异有统计学意义(P<0.05);单味秦艽组和秦威组大鼠血清TNF-α水平低于秦防组,差异有统计学意义(P<0.05)。模型组、病证模型组大鼠血清IL-1β水平高于空白组,差异有统计学意义(P<0.05);除秦防组外的其他给药组大鼠血清IL-1β水平低于模型组,差异有统计学意义(P<0.05);各给药组大鼠血清IL-1β水平低于病证模型组,差异有统计学意义(P<0.05,见表2)。
表2 各组大鼠血清TNF-α、IL-1β水平比较
注:与空白组比较,aP<0.05;与模型组比较,bP<0.05;与病证模型组比较,cP<0.05;与单味秦艽组比较,dP<0.05;与秦威组比较,eP<0.05;TNF-α=肿瘤坏死因子α,IL-1β=白介素1β
2.5 各组大鼠踝关节病理学改变 空白组关节间隙正常,关节面光滑,无明显炎性细胞浸润,滑膜由1~2层滑膜细胞构成,排列整齐;模型组滑膜细胞增生达3~5层,排列稀疏、紊乱,部分滑膜增生突入关节腔内,可见较多新生毛细血管及大量炎性渗出物;病证模型组滑膜增生达5层以上,排列疏松、紊乱,大量炎性细胞浸润,软骨表层可见明显的组织变性、坏死,软骨细胞出现不同程度的退行性变,关节软骨面严重毛糙、缺损、脱落;阳性药组滑膜增生较轻,关节面较平滑,侵蚀较少;单味秦艽组滑膜增生较少,腔内少量炎性渗出物,关节面少许破坏;秦威组滑膜增生较少,炎性渗出物减少,关节面较为光滑;秦桑组滑膜增生较少,炎性细胞浸润,腔内少量炎性渗出物;秦防组滑膜增生较多,关节面毛糙、缺损(见图2,本文图2彩图见本刊官网www.chinagp.net电子期刊相应文章)。
3 讨论
RA属于中医痹证之范畴,按病因病机不同,痹证可以分为风寒湿痹证、风湿热痹证、痰瘀痹阻证、肝肾两虚证等。风寒湿痹证是痹证中最常见的一种证型,主要由于久居潮湿之地、严寒冻伤、贪凉露宿、水中作业或汗出如水等感受风寒湿邪而引起,主要表现为关节疼痛,屈伸不利,迁延日久可致肢体拘急,甚则关节肿大。本实验参考人类风寒湿痹证成因,在公认的研究RA病理机制和评价治疗药物的最佳动物模型[11-12]——CIA模型基础上,辅以风寒湿环境因素刺激,建立病证结合的风寒湿痹RA大鼠模型。
细胞因子是RA炎症和关节损伤的重要介质,其中TNF-α、IL-1β的异常表达和失调是RA的典型特征之一,其在RA的细胞因子网络中起中心作用,是RA发病机制直接相关的重要细胞因子[13]。TNF-α、IL-1β能促进体内骨关节滑膜细胞和淋巴细胞的增殖分化、促进滑膜细胞和软骨细胞合成并释放前列腺素E2和胶原酶,从而破坏骨和软骨的吸收,促进成纤维细胞增生[14]。TNF-α在活动性RA中能增强血小板的活性和聚积功能,促进成纤维细胞释放细胞黏附分子,而细胞黏附分子在RA的发病中起着重要作用[15]。IL-1β还可以刺激B型滑膜细胞产生高水平的基质金属蛋白酶,能降解大多数的细胞外基质成分,加快RA的破坏性进程[16]。有研究表明,抑制TNF-α和IL-1β的产生是RA治疗的可取途径之一;降低TNF-α、IL-1β水平可以缓解RA病情[17-18]。在RA的治疗中,有效降低TNF-α、IL-1β水平对RA的疗效及预后均具有积极作用。
注:A为空白组,B为模型组,C为病证模型组,D为阳性药组,E为单味秦艽组,F为秦威组,G为秦桑组,H为秦防组
图2 各组大鼠踝关节病理学改变情况(HE染色,×100)
Figure 2 Pathological changes of ankle joint in each group of rats
实验结果显示,模型组、病证模型组及各给药组大鼠足跖肿胀度明显升高;给药28 d后各给药组足跖肿胀度均有不同程度的降低。模型组、病证模型组及各给药组大鼠AI评分均高于空白组;各给药组AI评分低于模型组及病症模型组;秦威组AI评分低于秦防组、秦桑组、单味秦艽组。病证模型组大鼠血清TNF-α水平高于空白组及模型组;阳性药组、单味秦艽组、秦威组TNF-α水平低于病证模型组;单味秦艽组和秦威组低于秦防组TNF-α水平。模型组、病证模型组大鼠血清IL-1β水平高于空白组;除秦防组外的其他给药组大鼠血清IL-1β水平低于模型组;各给药组大鼠血清IL-1β水平低于病证模型组。HE染色结果显示,模型组及病证模型组的炎症情况及病理性破坏较为严重,且病证模型组病情重于模型组,表明风寒湿环境因素能够加重RA病情。各给药组踝关节病理学改变均有所减轻,多为轻度滑膜增生,伴有少量炎性细胞浸润,其中秦威组关节组织形态改善较好,秦防组改善较差。平温相配改善风寒湿痹RA的机制可能与其能够降低血清炎性因子TNF-α、IL-1β水平,减轻滑膜增生及软骨破坏有关。
综合实验结果来看,秦威组(平温相配)能够明显改善风寒湿痹RA大鼠的足跖肿胀度、关节炎症、血清炎性因子及踝关节病理学改变,治疗效果突出,疗效优于秦桑组(平平相配)、秦防组(平寒相配)及单味秦艽组,说明对于风寒湿痹,平温相配效果较佳,提示对于寒证,采用温热性药物治疗能取得较好的疗效,表现出“寒证-温热药-疗效佳”的辨证关系,实验结果与中医临床“疗寒以热药”的治疗原则是相符合的。此外,本实验中秦防组(平寒相配)对风寒湿痹RA治疗效果较差,疗效远不及其他给药组,也证实了寒药治疗寒证的不可行性,体现了“寒证-寒药-疗效差” 的辨证关系。秦桑组(平平相配)疗效不甚突出,无法得出准确的辨证关系,其原因可能与二药药性缓和,需长期服用有关。
作者贡献:马腾茂、高慧琴进行实验设计与实施、资料收集整理、撰写论文并对文章负责;强宇靖、罗奎元、刘飞进行实验实施、评估、资料收集;吴国泰、高慧琴进行质量控制及审校。
本文无利益冲突。
本文不足:
对于风寒湿痹RA模型的评价尚有所欠缺,动物与人在感知上有差异。
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(本文编辑:崔莎)
Effects of Qinjiao in Different Combinations on the Content of Serum Inflammatory Cytokines and Ankle Pathology in Rats with Wind-cold-damp Rheumatoid Arthritis
MATeng-mao1,QIANGYu-jing1,LUOKui-yuan1,LIUFei1,WUGuo-tai1,2,GAOHui-qin1*
1.GansuUniversityofChineseMedicine,Lanzhou730000,China2.GansuProvincialKeyLaboratoryofTCMPharmacologyandToxicology,Lanzhou730000,China
*Correspondingauthor:GAOHui-qin,Professor,Mastersupervisor;E-mail:ghq@gszy.edu.cn
Objective To elaborate the correlation of traditional Chinese medicine(TCM) properties with syndrome differentiation and treatment effect by observing the effects of Qinjiao(Gentianae Macrophyllae Radix) in different combinations on the content of serum inflammatory cytokines and ankle pathology in rats with wind-cold-damp rheumatoid arthritis(RA).Methods This study was conducted between March and December 2015.Eighty SPF grade SD rats were randomly divided into the blank group,collagenⅡmodel group,wind-cold-damp arthralgia model group,Tripterygium group,single Qinjiao group,Qinjiao-Weilingxian(Clematidis Radix et Rhizoma) group(hereinafter referred to as Qin-Wei group),Qinjiao-Sangjisheng(Taxilli Herba) group(hereinafter referred to as Qin-Sang group),Qinjiao-Fangji(Stephaniae Tetrandrae Radix) group(hereinafter referred to as Qin-Fang group).For modeling,the collagenⅡmodel group was induced by collagenⅡemulsion,other model groups except the blank model group were induced by collageⅡ and exposed in wind-cold-damp environment.After modeling,the blank group,collagenⅡmodel group,wind-cold-damp arthralgia model group were given the same amount of 0.9% sodium chloride solution,each of the other groups was gavaged with 15 ml/kg corresponding drug solution,once a day with administration duration of 30 min,for 28 days.The changes of general condition,paw swelling and arthritis index(AI) were observed.The serum levels of TNF-α and IL-1β were determined.Pathological changes of ankle joint were detected by HE staining.Results Specifically,compared with the blank group,the collagenⅡmodel group and wind-cold-damp arthralgia model group had higher average AI scores (P<0.05);the average AI scores in Tripterygium group,single Qinjiao group,Qin-Wei group,Qin-Sang group,Qin-Fang group were lower than those in the collagenⅡmodel group and wind-cold-damp arthralgia model group(P<0.05);the average AI scores of Qin-Wei group were significantly lower than those of single Qinjiao group,Qin-Sang group and Qin-Fang group(P<0.05).The serum TNF-α levels in the wind-cold-damp arthralgia model group were higher than those in blank group,collageⅡmodel group,Tripterygium group,single Qinjiao group and Qin-Wei group(P<0.05);the serum TNF-α levels in single Qinjiao group and Qin-Wei group were lower than those in Qin-Fang group(P<0.05).The serum IL-1β levels in collageⅡmodel group and wind-cold-damp arthralgia model group were higher than those in the blank group(P<0.05);the serum IL-1β levels in Tripterygium group,single Qinjiao group,Qin-Wei group,Qin-Sang group except Qin-Fang group were lower than those in collageⅡmodel group(P<0.05);Tripterygium group,single Qinjiao group,Qin-Wei group,Qin-Sang group and Qin-Fang group had lower serum IL-1β levels than wind-cold-damp arthralgia model group(P<0.05).Pathological changes of ankle joint detected by HE staining showed that,the inflammation and pathological destruction were alleviated in Tripterygium group,single Qinjiao group,Qin-Wei group,Qin-Sang group and Qin-Fang group in varying degrees,joint tissue morphology improved better in Qin-Wei group,and pathological changes improved the poorest in Qin-Fang group.Conclusion For the wind-cold-damp RA,herb with mild property combined with that with warm property,has better effect than two kinds of herbs with mild properties,and herb with mild property combined with that with cold property,and single herb does.The experimental results are consistent with the clinical treatment principles of TCM,"treating the cold disease should use the hot medicine".The mechanism of Qinjiao-Weilingxian compatibility having good effect on the disease may be related to its ability,which can reduce the serum TNF-α and IL-1β levels as well as synovial hyperplasia and cartilage destruction.
Arthritis,rheumatoid;Models,animal;Tumor necrosis factor-alpha;Ankle joint;Wind-cold-damp arthralgia
国家自然科学基金资助项目(81360648)
R 593.22
A
10.3969/j.issn.1007-9572.2017.15.018
2016-12-18;
2017-03-06)
*通信作者:高慧琴,教授,硕士生导师;E-mail:ghq@gszy.edu.cn
马腾茂,强宇靖,罗奎元,等.秦艽不同配伍药对对风寒湿痹类风湿关节炎模型大鼠血清炎性因子及踝关节病理学改变的影响[J].中国全科医学,2017,20(15):1878-1883.[www.chinagp.net]
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