TWI846285B - 傷口敷料及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
本揭示內容的一些實施方式提供一種傷口敷料,包括多孔基材以及設置於多孔基材上的功能層,其中功能層帶有電性,或功能層具有導電性。
Description
本申請是有關於傷口敷料及其製造方法。具體而言,關於可產生微電流的傷口敷料。
細菌的⽣物膜感染是傷⼝癒合延遲的主要原因。微電流可以擾亂細菌之間的訊息傳遞,進而干擾生物膜的形成,加速傷口癒合。
因此,如何提供可提供微電流的傷口敷料,是所欲解決的問題。
本揭示內容的一些實施方式中提供一種傷口敷料,包括多孔基材以及設置於多孔基材上的功能層,其中功能層帶有電性,或功能層具有導電性。
在一些實施方式中,多孔基材的材質包含金屬、有機聚合物、纖維或其組合。
在一些實施方式中,功能層的材質包含金屬、有機聚合物、石墨或其組合。
在一些實施方式中,多孔基材的厚度小於5為1000微米,例如5微米至1000微米之間。
在一些實施方式中,多孔基材具有上表面、相對於上表面的下表面以及多個孔洞自上表面延伸至下表面。
在一些實施方式中,孔洞為多個柱狀孔洞、多個圓錐狀孔洞或其組合。
在一些實施方式中,當孔洞為柱狀孔洞時,功能層設置於多孔基材的上表面。
在一些實施方式中,各柱狀孔洞的孔徑為10奈米至500奈米之間。
在一些實施方式中,當孔洞為圓錐狀孔洞時,功能層設置於各圓錐狀孔洞中的側壁上,並且功能層帶有電性。
在一些實施方式中,各圓錐狀孔洞的相對兩側分別具有最大半徑以及最小半徑,其中最小半徑為10奈米至50奈米之間。
在一些實施方式中,功能層與多孔基材的材質不同。
在一些實施方式中,功能層與多孔基材的材質相同。
本揭示內容的一些實施方式中提供一種製造傷口敷料的方法,包括提供多孔基材;以及設置功能層於多孔基材上,其中功能層帶有電性,或功能層具有導電性。
在一些實施方式中,功能層包括具有導電性的功能層材料於多孔基材的上表面。
在一些實施方式中,提供多孔基材的步驟包括提供初始基材,其中初始基材具有上表面以及相對於上表面的下表面;以及蝕刻初始基材,以形成多個圓錐狀孔洞自上表面延伸至下表面。
在一些實施方式中,設置功能層於多孔基材上的步驟包括塗佈帶有電性的功能層材料於各圓錐狀孔洞中的側壁上。
在一些實施方式中,設置功能層於多孔基材上的步驟包括對各圓錐狀孔洞中的側壁進行電漿改質,使得側壁的表面帶有電性。
當諸如層、膜、區域或基材的元件被稱為在另一元件「上」或「連接到」另一元件時,其可以直接在另一元件上或與另一元件連接,或者中間元件可以也存在。相反,當元件被稱為「直接在另一元件上」或「直接連接到」另一元件時,不存在中間元件。如本文所使用的,「連接」可以指物理及/或電性連接。再者,「電性連接」或「耦合」可為二元件間存在其它元件。
此外,諸如「下」或「底部」和「上」或「頂部」的相對術語可在本文中用於描述一個元件與另一元件的關係,如圖所示。應當理解,相對術語旨在包括除了圖中所示的方位之外的裝置的不同方位。例如,如果一個附圖中的裝置翻轉,則被描述為在其他元件的「下」側的元件將被定向在其他元件的「上」側。因此,示例性術語「下」可以包括「下」和「上」的取向,取決於附圖的特定取向。類似地,如果一個附圖中的裝置翻轉,則被描述為在其它元件「下方」或「下方」的元件將被定向為在其它元件「上方」。因此,示例性術語「下面」或「下面」可以包括上方和下方的取向。
本文使用的「約」、「近似」、或「大致上」包括所述值和在本領域普通技術人員確定的特定值的可接受的偏差範圍內的平均值,考慮到所討論的測量和與測量相關的誤差的特定數量 (即,測量系統的限制)。例如,「約」可以表示在所述值的一個或多個標準偏差內。
除非另有定義,本文使用的所有術語 (包括技術和科學術語)具有與本申請所屬領域的普通技術人員通常理解的相同的含義。將進一步理解的是,諸如在通常使用的字典中定義的那些術語應當被解釋為具有與它們在相關技術和本申請的上下文中的含義一致的含義,並且將不被解釋為理想化的或過度正式的意義,除非本文中明確地這樣定義。
應注意的是,除非有額外說明,當以下實施例繪示或描述成一系列的操作或事件時,這些操作或事件的描述順序不應受到限制。例如,部分操作或事件可採取與本申請不同的順序、部分操作或事件可同時發生、部分操作或事件可以不須採用、及/或部分操作或事件可重複進行。並且,實際的工藝可能須各步驟之前、過程中、或之後進行額外的操作以完整形成傷口敷料。因此,本申請可能將簡短地說明其中一些額外的操作。
以下列舉數個實施方式以更詳盡闡述本發明之觸碰裝置,然其僅為例示說明之用,並非用以限定本發明,本發明之保護範圍當以後附之申請專利範圍所界定者為準。
首先,請參第1圖,第1圖為傷口敷料100應用於皮膚S中的傷口W的示意圖,其中傷口敷料100經由透氣材M固定於傷口W上。
傷口敷料100包括多孔基材以及設置於多孔基材上的功能層,其中功能層帶有電性(即,無外加電流,表面即呈正電或負電),或功能層具有導電性 (多孔基材以及功能層於第1圖中未示,具體元件參後續的實施例一、二)。值得強調的是,傷口敷料100可吸附傷口W的組織液或是空氣中的水氣的帶電離子,再經由外加電極的作用,或經由多孔基材的孔洞形狀並搭配功能層帶有電性,而自發性產生單向微電流作用於傷口W處,抑制傷口W中細菌的生物膜生長,促進傷口的癒合。
在一些實施方式中,多孔基材的材質包含金屬、有機聚合物、纖維或其組合,其中採用纖維可重複洗滌,減少資源浪費,採用金屬或有機聚合物,則利於蝕刻處理,可進一步進行精密塑形。
在一些實施方式中,功能層的材質包含金屬、有機聚合物、石墨或其組合。在一些實施方式中,功能層的材質可以與多孔基材相同或是不同。
在一些實施方式中,多孔基材具有上表面、相對於上表面的下表面、以及多個孔洞自上表面延伸至下表面,例如多個柱狀孔洞、多個圓錐狀孔洞或其組合。在一些實施方式中,多孔基材的厚度為5微米至1000微米之間,例如5微米、10微米、20微米、50微米、100微米、200微米、300微米、400微米、500微米、600微米、700微米、800微米、900微米、1000微米或前述區間中的任意數值。在一些實施方式中,多孔基材的孔隙率為20%至60%,例如20%、30%、40%、50%、60%、或前述區間中的任意數值。當將傷口敷料100應用於傷口W時,空氣中的水氣或是傷口W的組織液可以填滿孔洞,使得微電流可經由孔洞傳輸至傷口W,因此,多孔基材的厚度太厚或是孔隙率太低,則電流傳輸效率較低。
在一些實施方式中,當此些孔洞為柱狀孔洞時,功能層設置於多孔基材的上表面,並且功能層具有導電性。在一實施方式中,功能層不會覆蓋多孔基材的柱狀孔洞。在一些實施方式中,柱狀孔洞的孔徑為10奈米至500奈米之間,例如10奈米、50奈米、100奈米、200奈米、300奈米、400奈米、500奈米、或前述區間中的任意數值。柱狀孔洞的孔徑太小,則電流傳輸效率較低。可以了解的是,空氣中的水氣或傷口W的組織液可填滿柱狀孔洞,外加電極產生的電位差,可驅動電子以及帶電離子移動,形成微電流,傳輸至傷口W,並且功能層的導電性可起到提升傳輸效率以及維持長效微電流的效果。
在一些實施方式中,當此些孔洞為圓錐狀孔洞時,功能層設置於各圓錐狀孔洞中的側壁上,並且功能層帶有電性。空氣中的水氣或傷口W的組織液可填滿圓錐狀孔洞,圓錐狀孔洞以及功能層帶有電性的設計,可以使得傷口敷料100自行產生微電流,無須外加電極的驅動。
在一些實施方式中,各圓錐狀孔洞的相對兩側分別具有最大半徑以及最小半徑,其中最小半徑為10奈米至50奈米之間,例如10奈米、20奈米、30奈米、40奈米、50奈米、或前述區間中的任意數值,當圓錐狀孔洞最小半徑太大時,帶電離子間隔太大,難以形成電位差,無法產生有效微電流;反之,當圓錐狀孔洞最小半徑太小時,則帶電離子難以有效率移動,微電流傳輸效率不佳。在一些實施方式中,當此些孔洞為圓錐狀孔洞時,功能層與多孔基材的材質不同,例如功能層採用離子膜層(表面帶電性)。在另一些實施方式中,當此些孔洞為圓錐狀孔洞時,功能層與多孔基材的材質相同,例如功能層與多孔基材均為金屬或有機聚合物,但功能層表面呈負電或正電。
本揭示內容的一些實施方式中還提供製造傷口敷料100的方法,包括提供多孔基材;以及設置功能層於多孔基材上,其中功能層帶有電性,或功能層具有導電性。
在一些實施方式中,多孔基材包括具有多個柱狀孔洞的多孔基材,其中多孔基材具有上表面以及相對於上表面的下表面,此些柱狀孔洞自上表面延伸至下表面。在一些實施方式中,多孔基材採用纖維。在一些實施方式中,功能層包括具有導電性的功能層材料於多孔基材的上表面。
在一些實施方式中,提供多孔基材的步驟包括提供初始基材,其中初始基材具有上表面以及相對於上表面的下表面;以及蝕刻初始基材,以形成多個圓錐狀孔洞自上表面延伸至下表面,獲得多孔基材。在一些實施方式中,設置功能層於多孔基材上的步驟包括塗佈帶有電性的功能層材料(例如離子膜層)於各圓錐狀孔洞中的側壁上。在一些實施方式中,可以在塗佈功能層材料的步驟之後,對功能層材料進行退火處理。在一些實施方式中,設置功能層於多孔基材上的步驟包括對各圓錐狀孔洞中的側壁進行電漿改質,使得側壁的表面帶有電性,獲得帶有電性的功能層。
以下針對傷口敷料100的具體示例提供進一步的說明。
實施例一、傷口敷料搭配外加電壓的態樣
請參第2A圖以及第2B圖,第2A圖為傷口敷料100A的上視圖,第2B圖為傷口敷料100A沿第2A圖中的線A-A的橫剖面視圖。
第2A圖以及第2B圖呈現,傷口敷料100A包括多孔基材110以及設置於多孔基材110的上表面111的功能層120,功能層120與多孔基材110直接接觸。並且,多孔基材110具有多個柱狀孔洞H1自上表面111延伸至下表面112,柱狀孔洞H1的孔徑以及形狀一致或相近(尺寸相近意指尺寸誤差於5%以內),其中當柱狀孔洞H1於上視圖中呈圓形或趨近圓形時,孔徑為柱狀孔洞H1的直徑;當柱狀孔洞H1於上視圖中呈矩形或不規則形時,孔徑為柱狀孔洞H1的長度。更具體而言,功能層120僅設置於多孔基材110的上表面111,並未覆蓋柱狀孔洞H1,換句話說,柱狀孔洞H1延伸至功能層120。需強調的是,圖式中柱狀孔洞H1的大小以及分布均為示意,並不用以代表實際大小以及分布情形。
傷口敷料100A的製造方法可包含覆蓋功能層材料於多孔基材110上,以及冷卻固化功能層材料,例如採用網版印刷功能層材料於多孔基材110上。
傷口敷料100A中的多孔基材110的材質採用纖維 (例如不織布纖維或電紡纖維),可以重複洗滌,減少資源浪費。多孔基材110的厚度小於1毫米。柱狀孔洞H1於多孔基材110中的孔隙率為20%至60%,各個柱狀孔洞H1的孔徑H1D為10奈米至500奈米。
傷口敷料100A中的功能層120的材質(即,前述的功能層材料)包含具有導電性的有機聚合物 (例如經改質的聚乙烯醇、熱塑性聚氨酯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚乙烯對苯二甲酸酯或其組合)以及導電油墨(導電粒子分布於有機聚合物中,導電粒子可包含金屬、石墨或其組合),其中當功能層120的重量百分比為100%時,有機聚合物於功能層120的重量百分比為30%至70%。在一些其他實施方式中,功能層120的材質也可採用不具導電性的有機聚合物以及導電油墨,經由導電油墨實現功能層120導電的需求。可以理解的是,經由混合有機聚合物以及導電油墨,可以在減少有機聚合物成本的前提下,同時確保功能層120具有良好導電性,以協助傳輸微電流至傷口。
請參閱第2C圖,第2C圖為外加電極E作用於傷口敷料100A的橫剖面視圖,其中電性相對的第一電極E1(例如正極)以及第二電極E2(例如負極)分別設置於功能層120的兩端點,可提供功能層120穩定電壓。
接著,請同時參閱第1圖以及第2C圖,當傷口敷料100A設置於傷口W上時,多孔基材110的下表面112直接接觸傷口W。空氣中的水氣或傷口W的組織液可填滿柱狀孔洞H1,並會根據功能層120表面的帶電情形於功能層120上形成相應的離子電性。在外加電極E以及水氣蒸發所形成的電位差之下,可驅動電子以及帶電離子的移動,並經由柱狀孔洞H1的毛細作用的輔助,形成微電流,經過柱狀孔洞H1傳輸至傷口W,並且,功能層120的導電性同時起到提升傳輸效率以及維持長效微電流的效果。
接著,請參閱第2C圖,將1毫升的純水滴入功能層120上,立即測定兩端的第一電極E1以及第二電極E2之間的電壓以及電流,結果呈現於第2D圖。
第2D圖呈現,在穩定提供約0.5伏特至約0.7伏特的電壓下,可測得電流穩定維持於約30微安培至60微安培。
此外,傷口敷料100A還可以依傷口需求,調整其中的多孔基材110以及功能層120之間的形狀以及設置方式。
例如參閱第2E圖至第2F圖 (均為上視圖)。第2E圖的傷口敷料100A中的多孔基材110以及功能層120均呈矩形,多孔基材110的面積大於功能層120的面積,兩者交疊設置;亦即,多孔基材110的面積大於功能層120正投影到多孔基材110的面積。第2F圖的傷口敷料100A中的多孔基材110以及功能層120均呈圓形,多孔基材110的面積大於功能層120,兩者交疊設置;亦即,多孔基材110的面積大於功能層120正投影到多孔基材110的面積。第2G圖的傷口敷料100A中的多孔基材110呈工字形,也就是,多孔基材110包含兩相互平行的一字部以及連接兩個一字部的中間部,功能層120呈矩形設置於多孔基材110的中間部上,並且,多孔基材110的中間部面積大於功能層120正投影到多孔基材110的面積。
實施例二、傷口敷料自行產生微電流的態樣
請參第3A圖、第3B圖以及第3C圖,第3A圖為傷口敷料100B的上視圖,第3B圖為傷口敷料100B的下視圖,第3C圖為傷口敷料100B沿第3A圖中的線B-B的橫剖面視圖。
第3A圖至第3C圖呈現,傷口敷料100B的多孔基材110具有圓錐狀孔洞H2自上表面111延伸至下表面112,功能層120設置於各圓錐狀孔洞H2中的側壁113上,側壁113環繞圓錐狀孔洞H2。功能層120環繞各圓錐狀孔洞H2。在一些其他實施方式中,功能層120可僅設置於一部分的側壁113上。需強調的是,圖式中圓錐狀孔洞H2的大小以及分布均為示意,並不用以代表實際大小以及分布情形。
傷口敷料100B的製造方法可包含提供具有圓錐狀孔洞H2的多孔基材110以及塗佈帶有電性的功能層材料於側壁113。提供具有圓錐狀孔洞H2的多孔基材110的步驟可以包含提供初始基材以及蝕刻初始基材(例如使用圓錐狀鎢絲於初始基材中進行標記,再對於標記處進行等向蝕刻),以形成多個圓錐狀孔洞H2。塗佈帶有電性的功能層材料於側壁113的步驟可以包含塗佈離子膜層於側壁113之後,對於離子膜層進行退火處理 (例如在100˚C至150˚C的溫度中加熱30分鐘至90分鐘),從而獲得功能層120。在一些其他實施方式中,還可以依需求對於經退火處理後的離子膜層,進一步進行電漿改質處理,獲得功能層120。
傷口敷料100B的另一製造方法可包含提供具有圓錐狀孔洞H2的多孔基材110以及對側壁113進行電漿改質,使得側壁113的表面帶有電性。提供具有圓錐狀孔洞H2的多孔基材110的步驟可如前段所述,於此不另贅述。至於對側壁113進行電漿改質的步驟,可以包含以50瓦至80瓦的功率,在距離側壁113約1公分處,對於側壁113進行大氣電漿改質30秒至60秒,使得側壁113表面帶正電或負電,從而獲得功能層120。
傷口敷料100B中的多孔基材110的材質採用金屬或有機聚合物(例如塑膠),金屬例如包含鋁、金、銀、不銹鋼或其組合,有機聚合物例如包含聚乙烯醇、熱塑性聚氨酯、聚對苯二甲酸乙二酯或其組合。圓錐狀孔洞H2具有最大半徑R2以及最小半徑R1,最小半徑R1為10奈米至50奈米,圓錐狀孔洞H2之間的間隙為10奈米至50奈米,斜率α(側壁113與圓錐狀孔洞H2的中垂線所夾角度)為10°至30°。
傷口敷料100B中的功能層120的材質可以與與多孔基材110的材質相同或不同,但均需帶有電性(表面呈正電或負電)。舉例而言,功能層120可採用離子膜層,例如聚全氟磺酸膜 (Nafion
®))或是經改質的離子膜層。此外,功能層120的厚度需小於最小半徑R1。
接著,請同時參閱第1圖以及第3C圖,當傷口敷料100B設置於傷口W上時,多孔基材110可採用上表面111或是下表面112直接接觸傷口W。空氣中的水氣或傷口W的組織液可填滿圓錐狀孔洞H2,並會根據功能層120表面的帶電情形於功能層120上形成相應的電雙層 (electric double layer;EDL)。
具體而言,功能層120表面帶電時,會引電性相反的反離子緊貼功能層120表面固定不動,是為反離子層(史坦層,stern layer),並且於反離子層上,形成與反離子層電性相反的同離子層(擴散層),擴散層的帶電離子可自由移動,並隨著遠離功能層120,電位分布也逐漸降低。經由圓錐狀孔洞H2的形狀設計,可以使得圓錐狀孔洞H2的同離子層隨著孔徑的變化,帶電離子的累積程度不同,而產生電位差,同時,進一步經過水氣的蒸發以及圓錐狀孔洞H2中的毛細現象,驅使反離子層(或是連同部分同離子層)因電位差而流動,形成微電流,微電流經由圓錐狀孔洞H2傳輸至傷口W。因此,傷口敷料100可運用水氣或組織液,自行產生微電流,無須外加電極的驅動。
綜合以上,本申請的傷口敷料,可以經由功能層的設置,吸附水氣或組織液的帶電離子,並經由外加電極施加電壓,或是經由調控多孔基材的孔洞形狀以及搭配功能層帶有電性的設計,使孔洞中產生電位差,從而形成微電流。因此,傷口敷料應用於傷口時,可降低傷口中細菌的生物膜形成,從而加速傷口癒合。
以上概略說明了本申請的數個實施例的特徵,使所屬技術領域內具有通常知識者對於本申請可更為容易理解。任何所屬技術領域內具有通常知識者應瞭解到本說明書可輕易作為其他結構或工藝的變更或設計基礎,以進行相同於本申請實施例的目的及/或獲得相同的優點。任何所屬技術領域內具有通常知識者亦可理解與上述等同的結構並未脫離本申請之精神及保護範圍內,且可在不脫離本申請之精神及範圍內,可作更動、替代與修改。
100、100A、100B:傷口敷料
110:多孔基材
111:上表面
112:下表面
113:側壁
120:功能層
E:電極
E1:第一電極
E2:第二電極
H1:柱狀孔洞
H2:圓錐狀孔洞
M:透氣材
R1:最小半徑
R2:最大半徑
S:皮膚
W:傷口
A-A:線A-A
B-B:線B-B
閱讀以下實施方法時搭配附圖以清楚理解本申請的觀點。應注意的是,根據業界的標準做法,各種特徵並未按照比例繪製。事實上,為了能清楚地討論,各種特徵的尺寸可能任意地放大或縮小。再者,相同的附圖標記表示相同的元件。
第1圖為依據本申請一些實施方式中傷口敷料應用於皮膚中的傷口的示意圖。
第2A圖為依據本申請一些實施方式中傷口敷料的上視圖。
第2B圖為依據本申請一些實施方式中傷口敷料沿第2A圖中的線A-A的橫剖面視圖。
第2C圖為依據本申請一些實施方式中外加電極作用於傷口敷料的示意圖的橫剖面視圖。
第2D圖為依據本申請一些實施方式中在設置外加電極於功能層的條件下,傷口敷料的電壓以及電流的測定圖。
第2E圖、第2F圖以及第2G圖為依據本申請一些實施方式中傷口敷料的形狀的上視圖。
第3A圖為依據本申請另一些實施方式中傷口敷料的上視圖。
第3B圖為依據本申請另一些實施方式中傷口敷料的下視圖。
第3C圖為依據本申請另一些實施方式中傷口敷料沿第3A圖中的線B-B的橫剖面視圖。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記)
無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記)
無
100:傷口敷料
M:透氣材
S:皮膚
W:傷口
Claims (16)
- 一種傷口敷料,包括:多孔基材,包括:上表面;下表面,相對於該上表面;以及多個孔洞,自該上表面延伸至該下表面;以及設置於該多孔基材上的功能層,其中該功能層帶有電性,並且該功能層位於各該孔洞的側壁上,或該功能層具有導電性,並且該功能層位於該多孔基材的該上表面且具有多個功能層開口,其中該些功能層開口連通該些孔洞。
- 如請求項1所述的傷口敷料,其中該多孔基材的材質包含金屬、有機聚合物、纖維或其組合。
- 如請求項1所述的傷口敷料,其中該功能層的材質包含金屬、有機聚合物、石墨或其組合。
- 如請求項1所述的傷口敷料,其中該多孔基材的厚度為5微米至1000微米之間。
- 如請求項1所述的傷口敷料,其中該些功能層開口與該些孔洞的大小相同。
- 如請求項1所述的傷口敷料,該些孔洞為多個柱狀孔洞、多個圓錐狀孔洞或其組合。
- 如請求項6所述的傷口敷料,其中當該功能層位於該多孔基材的該上表面時,該些孔洞為該些柱狀孔洞。
- 如請求項7所述的傷口敷料,其中各該柱狀孔洞的孔徑為10奈米至500奈米之間。
- 如請求項6所述的傷口敷料,其中當該功能層位於各該孔洞的側壁上時,該些孔洞為該些圓錐狀孔洞。
- 如請求項9所述的傷口敷料,其中各該圓錐狀孔洞的相對兩側分別具有一最大半徑以及一最小半徑,其中該最小半徑為10奈米至50奈米之間。
- 如請求項9所述的傷口敷料,其中該功能層與該多孔基材的材質不同。
- 如請求項9所述的傷口敷料,其中該功能層與該多孔基材的材質相同。
- 一種製造傷口敷料的方法,包括:提供多孔基材,具有上表面、相對於該上表面的下表面以及多個孔洞;以及設置功能層於該多孔基材上,其中將該功能層設置在各該孔洞的側壁上,並使得該功能層帶有電性,或將該功能層設置在該多孔基材的該上表面,並且該功能層具有多個功能層開口與該些孔洞連通,並使得該功能層具有導電性。
- 如請求項13所述的方法,其中提供該多孔基材的步驟包括:提供初始基材;以及蝕刻該初始基材,以形成該些孔洞,其中該些孔洞為多個圓錐狀孔洞。
- 如請求項14所述的方法,其中設置該功能層於該多孔基材上的步驟包括:塗佈帶有電性的一功能層材料於各該圓錐狀孔洞中的側壁上。
- 如請求項14所述的方法,其中設置功能層於該多孔基材上的步驟包括: 對各該圓錐狀孔洞中的側壁進行電漿改質,使得該側壁的表面帶有電性。
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-
2023
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