醫用直線加速器的輻射防護

　　醫用直線加速器的輻射防護【1】

　　摘要：隨著科學技術的不斷發展，醫用直線加速器已經被廣泛應用，一直以來，直線加速器輻射防護問題逐漸引起了人們的關注。

　　因而在此基礎上為了進一步提高直線加速器應用價值，要求工作人員在避免造成輻射傷害的基礎上應合理應用直線加速器來進行放射治療，達到最佳的防護和治療效果。

　　本文從直線加速器輻射特性分析入手，并詳細闡述了完善醫用直線加速器應用問題的防護對策，旨在其能推動醫用直線加速器整體價值的進一步提升。

　　關鍵詞：醫用直線加速器;防護策略

　　前言：直線加速器產生的輻射種類多，能量高，強度大，因而將其應用于醫學放射治療中可提高整體治療水平，但是高能X射線的穿透能力較強，對環境和人體危害大，為此，對應用直線加速器展開更為深入的研究與分析是非常有必要的，其可帶動醫學界在應用直線加速器的過程中所產生的負面影響降至最低，不斷完善放射防護。

　　以下就是對醫用直線加速器輻射防護策略的詳細闡述，望其能為完善當前直線加速器的進一步應用提供有利的參考意見。

　　一、醫用直線加速器輻射原理及危害

　　醫用直線加速器使帶電粒子在高真空場中受磁力控制，電場加速而獲得高能量，高能帶電粒子通過與物質的相互作用，產生電子線、X射線、γ射線、中子射線等輻射，這些射線輻射作用于人體細胞，會致使細胞DNA鏈斷裂，導致細胞的死亡或變異，最終危害人們的身體健康，甚至會遺傳給后代。

　　同樣高能帶點粒子和射線與空氣相互作用，會使空氣產生電離，生成大量有害物質，主要會產生臭氧等，對環境造成污染[1]。

　　二、醫用直線加速器輻射防護目的與標準

　　(一)輻射防護目的

　　輻射防護的目的是避免發生有害的確定性效應，并將隨機性效應的發生概率限制到可接受水平。

　　與確定性效應不同，隨機性效應不能完全避免，因為在小劑量和低劑量率照射條件下，隨機性效應和劑量之間呈線性關系，沒有閾劑量，只能在放射防護方面采取有效的措施或方法把隨機性效應的發生概率(以10 為單位)限制到可以接受的水平。

　　放射防護應當遵守三項基本原則：輻射實踐的正當性、放射防護的最優化、個人劑量限制。

　　(二)輻射防護標準

　　《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》GB18871-2002(basic standards for protection against ionizing radiation and for the safety of radiation sources)，是我國放射防護領域現行放射防護的國家級標準，是制定其他放射防護標準的基礎和依據。

　　其規定了對職業照射人員個人的劑量限值、對公眾個人的劑量限值以及對醫療照射中慰問者或探視者受照射劑量約束。

　　三、醫用直線加速器輻射防護具體策略

　　(一)規范輻射方法

　　規范輻射方法是醫用直線加速器應用中防護策略之一，其要求設計人員在醫用直線加速器設計中應綜合屏蔽防護因素及現行標準要求來進行輻射方法的選擇。

　　且應在此基礎上對醫院的放射環境進行考察，繼而在直線加速器應用中規范治療室布局設計，確保直線加速器輻射行為能發揮較大的價值。

　　此外，輻射方法的規范要求醫院在應用醫用直線加速器過程中應通過數學計算的途徑來估算職業放射工作人員所接受的年有效劑量，最終在此基礎上開展有針對性的防護措施，且將醫用直線加速器應用中所產生的負面影響降至最低。

　　另外，在輻射防護中屏蔽防護輻射的設計也是非常重要的，因而應提高對其的重視程度。

　　(二)完善法律法規制定

　　為了提高醫用直線加速器應用的安全性，要求我國政府相關部門應依據醫用直線加速器應用現狀完善相應的法律法規的設定，最終營造一個良好的應用環境，且促使直線加速器在放射醫療中能發揮更大的價值。

　　目前我國已出臺了多條相關輻射安全與防護的法律法規，例如《中華人民共和國放射性污染防治法》已通過，現予公布，自2003年10月1日起施行。

　　但就目前情況來看，《中華人民共和國職業病防治法》及《放射性同位素與射線裝置安全和防護條例》中未針對醫用直線加速器應用中的問題給予相應的解決對策，因而政府部門應對其制度中的內容進行合理完善，以便其能在實踐中體現出相應的實用性及技術性。

　　另外，在醫用直線加速器應用范圍逐漸擴大的基礎上政府部門應大力宣傳《遠距離機房設計防護標準》，以便促使相關醫護人員在應用直線加速器時能嚴格遵守國家放射治療防護專項標準，避免不規范應用行為的發生，且達到最佳防護效果[2]。

　　(三)改善直線加速器防護屏蔽計算

　　改善直線加速器防護屏蔽計算策略的實施應從以下幾個方面入手：第一，應依據醫用直線加速器應用現狀對其屏蔽數據即TVL值進行修訂，由此提高防護屏蔽計算結果的精準性，并深入分析醫用直線加速器應用中存在的問題，對其展開有針對性的解決措施，達到最佳的防護狀態;第二，疊層法計算思想的應用也有助于防護水平的提升。

　　因而相關技術人員應提高對其的重視程度，且應將其應用于實踐中，利用已知各種材料質量比來展開防護屏蔽計算行為，降低計算中誤差問題產生的可能性，并取得精準的計算結果;第三，在直線加速器防護屏蔽計算中驗證計算方法的可行性也是至關重要的，因而應將其應用于實踐中，提高整體輻射防護水平。

　　(四)提高防護監測管理水平

　　防護檢測管理水平的提升要求醫院在發展的過程中應構建相應的放射防護監督監測中心，且要求其在實際工作開展過程中應提高自身防護意識，并以3個月為周期對醫用直線加速器應用中所產生的劑量檔案等信息展開抽查行為，避免不健康的管理方式影響到整體輻射防護水平。

　　此外，在實施監測管理工作的過程中完善防護設施的設置也是非常有必要的。

　　如，某醫院在治療室面積為54m2的環境中將其迷道厚度控制在120cm，迷路長度6m范圍內，以此達到了醫用直線加速器輻射防護目的。

　　另外，輻射危險標志的設定亦可便于防護監測管理水平的提升，因而相應的工作人員應提高對其的重視，且應在此基礎上規范自身對直線加速度器應用方法，并嚴格遵守相應的規章制度，最終達到最佳的輻射防護效果[3]。

　　結論：綜上可知，就當前的現狀來看，醫用直線加速器輻射防護工作開展中仍然存在著某些不可忽視的問題，因而在此背景下，為了更好的發揮應用直線加速器價值，達到放射治療效果，要求醫護人員在實際工作開展過程中應通過提高防護監測管理水平、改善直線加速器防護屏蔽計算等途徑來提高輻射防護整體質量，且達到最佳的防護效果。

　　此外，防護水平的提升有助于醫學界放射治療的發展，因而在應用醫用直線加速器時應提高對其的重視程度。

　　參考文獻：

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　　醫用電子直線加速器X線輻射的防護【2】

　　【摘要】 目的：探討防護措施對醫用電子直線加速器X線輻射的影響。

　　方法：選取2014年6月-2015年8月筆者所在醫院行放療的手術室，占地面積36.8 m2，于常規放療治療中對醫護人員實施手術室的輻射防護和護理管理干預，測定手術室周圍房間醫用電子直線加速器的X線輻射水平，統計分析干預前后的X線輻射水平。

　　結果：干預后手術室周圍房間醫用電子直線加速器的X線輻射水平明顯低于干預前，差異有統計學意義(P<0.05)。

　　結論：醫用電子直線加速器運行會導致周圍輻射略有上升，實施手術室中的輻射防護和護理管理干預可有效降低其工作場的X線輻射水平，有利于提高醫務人員的工作效率和增強其輻射防護的意識，避免或減少醫務人員的輻射損害。

　　【關鍵詞】 醫用電子直線加速器; X射線; 輻射防護; 護理管理

　　隨著醫學影像技術的迅速發展，醫學直線加速器作為一種治療腫瘤的設備，亦被廣泛應用于手術放射治療中。

　　但因醫學直線加速器能量輸出大，而且輻射力強，在提高手術質量的同時也帶來了負面的影響，其中最為嚴重的是手術室X射線輻射污染的問題[1]。

　　研究顯示，X射線可通過電離輻射的方式對人體正常組織細胞造成各種不同程度的損傷，可誘導多種嚴重疾病發生，嚴重危害人們的生命健康[2-3]。

　　近年來，有關手術室X射線輻射污染和輻射防護的問題受到人們的廣泛關注[4]。

　　同時，合理使用醫學直線加速器、加強手術室X射線輻射防護和避免或減少輻射傷害也成了手術室護理管理的重點工作[5]。

　　本文通過探討手術室中的輻射防護和護理管理，旨在提高醫務人員的工作效率和增強其輻射防護的意識，避免或減少醫務人員的輻射損害，現報道如下。

　　1 資料與方法

　　1.1 一般資料

　　選取2014年6月-2015年8月筆者所在醫院行放療的手術室，占地面積36.8 m2，選用蔡司intrabeam系統的醫學直線加速器，射線種類為X射線，管電壓：40或50 kV，管電流為5～40 μA，治療劑量率為10 Gy/min，擺位時間10 min，治療時間15～30 min，所有資料和數據均完整獲得且真實可靠。

　　1.2 方法

　　在常規放療治療實施手術室中實施輻射防護和護理管理干預，測定手術室周圍房間醫用電子直線加速器的X線輻射水平，統計分析干預前后的X線輻射水平，具體如下。

　　1.2.1 輻射防護和護理管理干預 加強輻射防護培訓，提高防護意識，醫院管理部門應加強對從事手術室放療工作的醫務人員儀器技能和輻射防護的統一培訓，手術室護理管理干預定期對護理人員進行輻射防護培訓，培訓內容主要包括：輻射時間防護原則(熟悉醫用電子直線加速器的性能和操作技能，充分掌握曝光的條件，在保證治療質量的前提下，盡量縮短射線曝光的時間和次數等)、輻射距離防護原則(應盡量遠離X射線源，避免或減少X射線輻射對機體不必要的損傷等)、輻射屏蔽防護原則(正確配備鉛衣、鉛圍脖、鉛眼鏡和鉛帽和使用輻射防護用品等防護設備來減輕對醫務人員自身的照射等)。

　　應用合格的醫用電子直線加速器且進行不定時檢修，購置低劑量且安全性能強的醫用電子直線加速器，不定時對醫用電子直線加速器M行維修、保養和調試，并進行實際測試，確保證醫用電子直線加速器的安全運行;健全輻射防護配套措施，購置高品質、足夠質量的防護用品和設備，手術室四周墻壁、感應門和窗戶玻璃等應用鉛或有相當鉛當量的鐵析、硫酸鋇混凝土等高原子序數的材料，保證手術室工作環境的安全和避免醫務人員的輻射損傷;輻射防護用品均放置在離輻射源近的物品準備間。

　　健全手術室管理制度，科學合理排班，盡量減少每位醫務人員的X射線輻射總照射量，建立醫務人員個人劑量及健康監測檔案，按時對醫務人員進行劑量監測和健康體檢，凡健康體檢不合格或妊娠期、哺乳期的醫務人員不準予有參與手術室放射治療工作的安排，確保醫務人員的身體健康，以此降低X射線輻射超量照射的風險。

　　1.2.2 指標觀察和測量 本次測量均利用Radiagem 2000探測、SG-2R輻射檢測儀進行X射線輻射測量，監測點分別設為醫生所在處(手術間外)、手術間外監護儀處、手術室門外、手術室門內共4個點，儀器參數為： 測量范圍：1 nSv/h～100 μSv / h，能量響應：48～6Me V相對響應之差<±15%(相對于Cs-137)，準確度：<20%(針對cs-137，劑量率>100 nSv/h)，分別于放療開始時、開始5 min、結束時進行測量，取平均值作為最終測量值，統計分析干預前后手術室周圍房間醫用電子直線加速器的X線輻射水平。

　　1.3 統計學處理

　　采用SPSS 20.0統計軟件處理數據，計量資料以(x±s)表示，采用t檢驗，計數資料以率(%)表示，采用字2檢驗，P<0.05為差異有統計學意義。

　　2 結果

　　干預后手術室周圍房間醫用電子直線加速器的X線輻射水平明顯低于干預前，差異有統計學意義(P<0.05)，見表1。

　　3 討論

　　3.1 醫用電子直線加速器X射線的特性

　　醫用電子直線加速器可通過產生高能X射線、電子束殺死癌細胞，以達到治療癌癥的目的[6]。

　　X射線波長短，能量高，當其照射在物質上時，除了小部分被物質吸收外，其余大部分均可透過原子間隙，因此X射線可以表現出很強的穿透能力。

　　當X射線照射物質時，可使核外電子脫離原子軌道發生電離，進而引起某些物質發生化學反應[7-8]。

　　研究顯示，手術室中使用醫用電子直線加速器X射線照射人體時，可誘發機體內的各種生物學效應，使病變的細胞受到抑制、破壞甚至死亡[9]。

　　3.2 醫用電子直線加速器X射線對人體的危害

　　醫用電子直線加速器X射線對人體的危害主要來源于X射線產生的電離輻射。

　　研究顯示，X射線電離輻射可直接影響機體內的免疫防御功能，使機體特異性免疫和非特異性免疫受到抑制[10]。

　　此外，X射線亦可通過電離機體內廣泛的水分子形成自由基的形式間接損傷機體。

　　醫務人員如果長時間超劑量的暴露在X射線中，可增加醫務人員罹患癌癥或其他惡性疾病的可能，當醫務人員接受過量的X射線時，亦會引起機體組織細胞發生一些不可逆的輻射損傷，如染色體變異、基因突變等[11]。

　　有研究亦顯示，長期低劑量的X射線電離輻射也會導致染色體畸形率的升高，電離輻射導致生殖細胞染色體變異或基因突變，極大增加了遺傳給后代的風險[12-13]。

　　醫用電子直線加速器及機房的屏蔽防護【3】

　　[摘要] 醫用電子直線加速器被廣泛應用，得到迅速發展，醫用電子直線加速器的輻射防護問題已引起了社會的普遍關注。

　　根據醫用電子直線加速器的輻射特性，屏蔽是其輻射防護的主要方法。

　　NCRP報告反映了醫用電子加速器機房的屏蔽防護研究現狀，我國也制定了一系列的法律法規，以滿足人們對電離輻射防護日益提高的需求。

　　[關鍵詞] 醫用電子直線加速器輻射特性屏蔽

　　1 前言

　　與鈷60 治療機相比，醫用電子直線加速器劑量率高、劑量計算準確、治療時間短、而且對深部腫瘤的療效更為理想等優點，因此，醫用電子加速器在世界各國迅速發展，已成為目前世界上主流的放療設備。

　　估計我國每年大約新增60萬癌癥患者，其中約60 %至70 %需要配合施加放射治療。

　　因此，以醫用電子直線加速器為例，31省份由1999年的420臺[1]，至2006年已經裝備918臺，其增長速率十分可觀，一些開展放射治療的醫院已同時擁有多臺醫用加速器。

　　但全國平均每百萬人的擁有量還僅0.7臺，遠遠未達到世界衛生組織(WHO)建議每百萬人配備2至3臺醫用加速器的要求[2]。

　　所以其發展潛力還很大，與此相適應，電離輻射醫學應用的放射防護與安全日益強烈凸顯其重要性和迫切性[3]。

　　醫用電子直線加速器的廣泛應用和迅速發展，無疑給人類帶來了巨大的利益。

　　電離輻射是把雙刃劍，各種射線對人體也有損傷作用的一面，不當的和過量的電離輻射照射會引起對人體的危害。

　　依據現行的射線裝置分類辦法，醫用電子直線加速器屬于Ⅱ類射線裝置，屬于中危險射線裝置，發生事故時可以使受照人員產生較嚴重的放射損傷，大劑量照射甚至導致死亡。

　　醫用電子直線加速器對工作場所及周圍環境產生的輻射水平及其防護問題已引起了社會的普遍注意和關切。

　　配備醫用電子直線加速器設備進行放射治療的各級醫療機構，大多在人口集中的城市中心區域。

　　除了必須充分重視醫學放射工作人員的職業照射防護外，還必須關注放射治療機房周圍環境的放射安全，考慮到公眾的防護。

　　2 醫用電子直線加速器的結構和工作原理

　　醫用電子直線加速器的能量在整個加速器范圍內屬于低能段。

　　醫用電子直線加速器能量一般指X射線治療方式下的加速電位，即X射線的最高能量。

　　通常按能量10MV為界區分，以采取與之相應的放射防護措施。

　　它還可按產生X射線的種類分為單光子、雙光子和多光子直線加速器。

　　單光子直線加速器一般只能產生一種低能X射線;雙光子直線加速器能夠產生低能和高能X射線和多種能量的電子線;多光子直線加速器可以產生高、中、低三種能量的射線;產生光子的種類越多，設備越復雜。

　　醫用電子直線加速器一般由電子槍、加速管、微波功率源及微波傳輸系統、聚焦系統、真空系統、電源和控制系統、束流輸運系統和附屬設備等組成。

　　其工作過程是：調制器產生兩個脈沖高壓，一個加到功率源(速調管或磁控管)，功率源產生的微波功率經微波傳輸系統，饋入加速管，并在其中建立加速場。

　　另一個脈沖高壓加到電子槍，引出電子束。

　　電子束注入加速管，受到其中加速場的加速。

　　醫用電子直線加速器一般可使用X射線束或電子束兩種射線進行腫瘤放射治療。

　　醫用電子直線加速器運行時可能對周圍環境產生電離輻射影響。

　　因此， 在加速器應用之前首先要進行輻射防護。

　　由于電子穿透力弱，電子束流強也相對較小，屏蔽計算一般僅考慮X射線治療方式。

　　3 醫用電子直線加速器的輻射特性

　　醫用電子直線加速器運行時，被加速的帶電粒子從加速器的真空區引出后，這些帶電粒子與被撞擊的物質相互作用時產生韌致輻射X射線、特征X射線、瞬發γ射線、中子射線和緩發射線(能量≥10MeV時)。

　　與此同時，射線作用于空氣以及次級輻射等因素，可產生臭氧、氮氧化物和微量氣載放射性物質。

　　具體可分類如下：

　　3.1 初級射線輻射。

　　這是指來自加速器準直孔直接發射的射線。

　　當光闌完全打開時，從輻射頭靶端出射的X射線為一個半角為14度的錐型線束，其能量特性決定于選擇的X射線能量級。

　　與電子線產生的輻射相比較，輻射防護更主要的是依據的X射線能量。

　　3.2 漏射線輻射。

　　這是指穿過加速器組裝殼體的泄漏射線，與主射線相比，泄漏劑量率比主射線束發射劑量率要低得多。

　　3.3 散射線輻射。

　　這是指受有用射線束和泄漏輻射直接照射的照射對象、裝置部件以及建筑物室壁的散射輻射，散射輻射的能量和劑量均比有用射線束的能量和發射劑量率要低。

　　3.4 中子輻射。

　　在高能X射線模式會產生一定數量的中子，通常無論在高能電子線或低能X射線模式都只有很低的能量級水平，在設計屏蔽和迷路通道時可以忽略。

　　但在高于10MV的X射線模式中，迷路入口的設計必須對中子劑量率加以考慮。

　　3.5 輻射活化的產生。

　　直線加速器工作在高于8MeV的能量級時，會發生光核效應，特別是高于12MeV時增加得更快。

　　這樣會造成輻射頭、室內其他物質包括周圍空氣在內的放射性核的形成，產生少量放射性氣體。

　　如：13N(半衰期10min)和15O(半衰期2min)。

　　如果機房內安裝有通風系統，在加速器生產和使用過程中，機房的通風量足夠，那么放射性氣體的累積不會達到危害人體的程度。

　　我國GBZ126-2002規定了醫用電子直線加速器治療室(即機房)通風換氣次數應達到每小時3～4次[4]。

　　4 醫用電子直線加速器機房的屏蔽防護

　　根據醫用電子直線加速器的輻射特性，屏蔽是其輻射防護的主要方法，屏蔽防護包括設計與評價兩方面內容，屏蔽防護設計需要是根據現行標準要求，結合醫院提供的工作負荷、周圍環境狀況等，在根據設計經驗確定的治療室布局下，采用數學計算模式設計屏蔽體的厚度;而評價則可以根據屏蔽體的厚度，結合醫院提供的工作負荷、周圍環境狀況等，采用數學計算模式估算職業放射工作人員和公眾個人所可能接受的年有效劑量，然后依據現行標準要求對其進行防護評價。

　　因此，醫用電子直線加速器輻射屏蔽設計計算方法與電離輻射防護環境影響評價理論計算方法是相通的，即年有效劑量與屏蔽體厚度之間，通過相同的其他相關參數，相互轉換。

　　設計主要包括主(初級)屏蔽體(墻、頂棚)設計、副(次級)屏蔽體(墻、頂棚)設計和迷路防護門設計，以及相關基本參數(包括劑量控制目標值、居留因子、工作負荷和使用因子等)。

　　目前醫用電子直線加速器輻射屏蔽防護設計與評價方法較多，相關參數選取混亂，由此設計而建成的機房容易出現防護不足或偏保守的現象，進而增加了周圍人員的心理負擔或不必要的資源浪費。

　　醫用電子直線加速器機房一般依據NCRP報告進行屏蔽計算，NCRP報告反映了醫用電子加速器機房設計和屏蔽研究的現狀。

　　1976年出版的NCRP49號報告[5]建立了初級屏蔽體和次級屏蔽體系統的計算方法，可用于Co-60治療機以及10MV以內的電子直線加速器屏蔽計算，并將非控制區分為全居留、部分居留、偶然居留，居留因子T值分別取1、1/4、1/16，而控制區T值習慣上取1，治療室外墻T值取1/10。

　　NCRP51號報告[6]將能量擴展到100MV，并給出了迷路門經驗屏蔽要求。

　　1984年出版的NCRP79號報告[7]改進了中子屏蔽計算方法。

　　2000年出版的NCRP134號報告[8]建議一般公眾的偶然居留因子取1/40。

　　2003年出版的NCRP144號報告[9]改進了計算的精確度，包括修訂所有屏蔽數據(TVL值)，改進機房防護門屏蔽計算(包括有迷路和無迷路的設計)的精度，新增了適形調強放射治療(IMRT)的防護內容。

　　有些機房設計在初級屏蔽體內埋設金屬板，還討論了該金屬板產生的光中子。

　　NCRP151號報告改進了迷路計算精度，而IAEA47安全報告中參考了NCRP151報告中的許多內容。

　　目前我國針對新出臺的NCRP151號報告和IAEA 47號報告的運用與研究的報道有限，常用的計算方法依據有：(1)1977年出版的NCRP51號報告;(2)1982年由李星洪等編、原子能出版社出版的《輻射防護基礎》;(3)1991年由方杰主編、李士駿主審、原子能出版社出版的《輻射防護導論》;(4)1991年由李德平、潘自強主編，原子能出版社出版的《輻射防護手冊第一分冊》，等。

　　為了滿足廣大人民和醫務工作者對電離輻射防護和安全日益提高的需求，我國制定了一系列的法律法規，如：《中華人民共和國職業病防治法》、《中華人民共和國放射性污染防治法》和《放射性同位素和射線裝置輻射與安全管理條例》(國務院2005年449號令)等。

　　并與國際電離輻射防護新進展同步，貫徹實施了我國新的放射防護基本標準――GB18871-2002《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》，它是我國各行各業應用電離輻射技術的放射防護總指南，包括如何具體應用實踐的正當性、防護的最優化和個人劑量限值等放射防護三原則。

　　一些相關的次級放射防護專項標準，例如GBZ/T 152―2002《γ遠距機房設計防護標準》，規定了γ射線遠距離放射治療機房的總體布局和設計中的防護要求;GBZ 126―2002規定了 “治療室選址和建筑設計必須符合相應的放射衛生防護法規和標準要求，保障周圍環境安全;有用線束直接投照的防護墻(包括天棚)按初級輻射屏蔽要求設計，其余墻壁按次級輻射屏蔽要求設計;穿越防護墻的導線、導管等不得影響其屏蔽防護效果;X射線標稱能量超過10 MeV的加速器，屏蔽設計應考慮中子輻射防護”，可供參考借鑒。

　　醫用電子直線加速器屏蔽厚度按其可能的最大輸出量進行設計，所有設計和評價均是根據GB18871-2002中規定的劑量限值。

　　不過，我國現行法規中尚無統一規定具體的醫用電子直線加速器輻射屏蔽防護設計的控制目標值。

　　參考文獻:

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