分子印迹荧光传感器研究进展

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新型荧光分子探测器的构建和应用

新型荧光分子探测器的构建和应用

新型荧光分子探测器的构建和应用荧光分子探测器是一种能够检测特定化学物质的装置。

在过去的几十年里,许多不同类型的荧光分子探测器已经被开发出来,并成功应用于生物诊断、生物成像以及环境检测等领域。

然而,这些传统的荧光探测器在某些方面存在一些局限性,包括荧光亮度低、稳定性差、有毒等问题。

为了克服这些局限性,目前不断有新型的荧光分子探测器被研制出来。

一、新型荧光分子探测器的构建新型荧光分子探测器主要由两部分组成:荧光染料和物质识别元件。

荧光染料是探测器中的最重要的一部分,其荧光特性能决定荧光探测器的检测灵敏度和选择性。

而物质识别元件则负责将荧光染料与待检测物质联系起来,使得荧光染料能够响应于目标分子。

目前,新型荧光分子探测器的构建技术主要有以下几种:1. 分子印迹技术分子印迹技术是一种能够识别目标分子的分子识别技术。

该技术利用识别分子与目标分子之间的特异性相互作用而形成一种“分子印迹”物质。

这种物质具有高度的特异性,能够高效地识别并结合于目标分子。

分子印迹技术已经成功地应用于新型荧光分子探测器的构建中。

2. 纳米技术纳米技术可以通过改变分子尺寸和形状来调节其性质。

其中,金属纳米粒子是一种很好的荧光探测器支架,可以在红外区域中扩展发射波长。

3. 生物基元件生物基元件主要是利用生物大分子如蛋白质、肽、核酸等固定荧光染料,形成新型的荧光分子探测器。

二、新型荧光分子探测器的应用应用。

其中,一些新型荧光探测器的应用如下:1. 生物成像生物成像是对活体组织进行观察、监测的技术。

在生物成像领域,新型荧光分子探测器可以通过检测器中的荧光染料与待检测生物分子的特定结合,实现敏感、特异性、无创测量可视化成像。

2. 癌症诊断癌症诊断是一种新型的医疗应用,可以通过荧光分子探测器对待检测分子进行识别和测量。

利用新型荧光分子探测器可以提高诊断准确性和灵敏度。

3. 检测污染物新型荧光分子探测器还可以用于检测各种污染物。

例如,利用有机染料制备的有机纳米染料颗粒可以用于环境污染物的检测。

蛋白质分子印迹技术的研究进展及应用前景

蛋白质分子印迹技术的研究进展及应用前景

蛋白质分子印迹技术的研究进展及应用前景孙寅静, 罗文卿, 潘俊*(复旦大学药学院, 上海 201203)摘要: 分子印迹技术是在聚合物材料的合成过程中构建与模板分子在大小、形状和结构功能上都互补的特异性结合位点, 这样的材料对其模板具有选择性结合能力。

尽管小分子印迹技术近年来发展迅速, 蛋白质分子印迹却由于蛋白质的体积庞大、结构灵活、构象复杂成为既有意义又具挑战性的研究领域。

本文总结了近五年来蛋白质分子印迹技术的研究报道, 综述了其技术特点、最新进展和应用前景。

关键词: 分子印迹; 蛋白质; 制备; 表征; 应用前景中图分类号: R943 文献标识码:A 文章编号: 0513-4870 (2011) 02-0132-06Recent advances and perspective in the study of the molecularimprinting of proteinsSUN Yin-jing, LUO Wen-qing, PAN Jun*(School of Pharmacy, Fudan University, Shanghai 201203, China)Abstract: Molecular imprinting technique (MIT) involves the synthesis of polymer in the presence of a template to produce complementary binding sites in terms of its size, shape, and functional group orientation. Such kind of polymer possesses specific recognition ability towards its template molecule. Despite the rapid development of MIT over the years, the majority of the template molecules that have been studied are small molecules, while molecular imprinting of proteins remains a significant yet challenging task due to their large size, structural flexibility and complex conformation. In this review, we summarize the research findings over the past five years, and discuss the characteristics of the technique, the most recent progress and the perspective in the field of molecular imprinting of proteins.Key words: molecular imprinting; protein; preparation; characterization; perspective分子印迹就是将模板分子与功能单体通过共价、非共价或金属协同作用形成预聚合物, 在交联剂的作用下功能单体发生聚合, 将模板分子固定于聚合物中, 最后脱除模板分子, 即在聚合物材料上留下与模板分子在大小、形状和官能团的方向上都互补的空穴结构。

分子印迹技术的研究进展

分子印迹技术的研究进展

分子印迹技术的研究进展随着生物技术的不断发展,分子印迹技术作为生物医学领域的一种重要技术,其应用范围也越来越广泛。

分子印迹技术是一种新型的分子识别技术,其基本原理是以化学反应为手段,将所需的分子直接印在高分子材料上,从而使其获得分子识别功能。

本文将从分子印迹技术的定义、原理、分类、应用等方面对其研究进展进行探究。

一、分子印迹技术的定义与原理分子印迹技术(Molecular Imprinting Technology,MIT)是一种以高分子材料为主的制备方法,结合模板分子、功能单体及交联剂,通过化学交联反应的手段,制备具有目标分子选择性识别特性与固定能力的高分子材料。

分子印迹技术制备出的高分子材料成为分子印迹聚合物(Molecularly Imprinted Polymer,MIP),是一种具有分子识别特异性的功能材料,能够与目标分子发生特异性的反应,其分子识别机理主要基于模板分子与单体共价结合,使高分子材料具有特异性识别目标分子的功能。

二、分子印迹技术的分类根据制备方法和目标分子的性质,分子印迹技术可以分为两大类:非共价分子印迹技术和共价分子印迹技术。

非共价分子印迹技术主要包括自组装分子印迹技术和表面印迹技术,其制备过程主要基于模板分子与单体之间的物理吸附作用和范德华力的相互作用。

共价分子印迹技术则以共价键为主,主要包括常规共聚分子印迹技术、研磨共聚分子印迹技术和交联优化共聚分子印迹技术等。

常规共聚分子印迹技术是通过加入适当的功能单体和交联剂直接制备分子印迹体,而研磨共聚分子印迹技术是将模板分子和其他反应物一起研磨搅拌,并在一定条件下进行反应,使反应物进行共聚合,而交联优化共聚分子印迹技术则是在常规共聚分子印迹技术的基础上,加入交联优化剂,以优化高分子材料的交联度和合成条件,从而使分子印迹体性能得到进一步提高。

三、分子印迹技术的应用1、分子识别材料分子印迹技术的最主要应用是制备分子识别材料,其制备的分子识别材料可以用于化学传感器、生物传感器、分离科学、纯化和制备纯化药物等方面。

分子印迹光子晶体传感器检测四环素类抗生素的研究

分子印迹光子晶体传感器检测四环素类抗生素的研究

分子印迹光子晶体传感器检测四环素类抗生素的研究分子印迹光子晶体传感器检测四环素类抗生素的研究摘要:本研究基于分子印迹技术和光子晶体传感器原理,研制了一种能够快速、高效、精准检测四环素类抗生素的光子晶体传感器。

首先使用亚甲基双丙烯酸甲酯为功能单体,在硅基底片上构筑了分子印迹聚合物薄膜。

特异性吸附四环素类分子后,分子印迹聚合物薄膜形成了一种光子晶体结构,使得传感器对于四环素类抗生素具有高度响应性和专一性。

通过光谱分析和电化学测试探究了光子晶体结构的制备条件和响应机制。

实验结果表明,该光子晶体传感器对于常见的四环素类抗生素均具有较高的灵敏度和特异性,检测下限可达到ng/mL级,同时具有极高的稳定性、再现性和重复性。

因此,本研究所开发的分子印迹光子晶体传感器有望成为一种高效、低成本的药物检测和分析工具。

关键词:光子晶体;分子印迹技术;四环素类抗生素;传感器;检引言四环素类抗生素是广泛应用于人畜兽医领域的一类抗生素,其历史悠久、疗效确切,但也存在一定的副作用和药物耐受性问题。

因此,对于四环素类抗生素的检测和分析至关重要。

传统的检测方法包括高效液相色谱、气相色谱-质谱联用等技术,但这些方法存在着操作复杂、昂贵、操作时间长等缺点,限制了其在药品检测领域的应用。

光子晶体传感器作为一种新兴的药物检测手段,由于具有实时、不需标记、操作简单等优势,成为了一种具有发展潜力的方法。

分子印迹技术是一种可精确复制分子空间结构和识别分子的技术。

通过分子印迹技术可以制备出一种特定分子的选择性识别体——分子印迹聚合物。

将分子印迹聚合物作为传感材料,具有高度选择性和特异性的优势,可以用于制备传感器材料,实现对目标分子的高灵敏性识别和检测。

光子晶体传感器以光子晶体作为传感元件,通过监测其在不同介质中反射光谱的变化,实现对目标分子的检测和定量分析。

光子晶体本身具有周期性结构,具有明显的Bragg衍射效应,使得其在反射光谱上呈现出有序、清晰的干涉条纹。

分子印迹荧光纳米探针在食品安全检测中的应用进展

分子印迹荧光纳米探针在食品安全检测中的应用进展

T logy科技科技文苑食品安全是全球持续关注的一大热点问题,随着各种食品安全检测技术的开发与优化,特别是分子印迹荧光纳米探针在食品安全分析检测中的应用研究,其对技术进步具有极大的推动作用。

1 技术概述分子印迹荧光纳米探针具有识别功能,在选择性复合型印迹纳米材料的帮助下,得到了固态高分子聚合物,其简称仿生抗体,是分子印迹聚合物中杂化识别元件和纳米材料的一种[1]。

该技术在分析检测中具有稳定性强、制备过程简单、灵敏性高的特征。

可对分子进行微观识别,转化为可读的荧光信号,使用方便、检测直观,对于分析检测技术的发展具有推动作用。

新技术赋予了材料特殊的识别功能,替代了人工合成度特定模板分子选择性较差的技术,分子以及荧光印迹技术具有高选择性,结合荧光纳米材料的发光特性,使探针在信号传导上发挥巨大作用,是传统分子印迹技术的重大突破。

2 技术原理与特点通过对分子印迹合成方法的改进,将荧光纳米材料的发光功能引入到分子印迹技术中,形成了分子印迹荧光探针技术,荧光探针技术的原理是探针分子中的荧光发色团与接受基团连接在一起,由于待测分子的加入,接受基团与待测物质络合或发生化学反应,从而引起荧光信号的增强或猝灭,通过荧光信号的变化可以达到检测待测分子的目的。

荧光探针由3部分组成:①荧光发色团(Fluorophore,简称F),把识别基团与待测分子相互作用引起的变化转化成仪器检测的信号,负责信号表达;②连接体(Spacer,简称S),主要负责连接荧光发色团和识别基团,起到连接臂的作用;③接受基团(Receptor,简称R),主要选择性识别和结合目标分子,使荧光探针分子所处的化学环境发生变化,一般通过配位键、化学键和氢键完成,在这3部分中,接受基团决定反应体系的选择性和特异性,荧光探针的反应决定体系的灵敏度,连接体起到分子识别的作用。

微观分子识别延长了荧光探针技术的优势,其稳定性较高,依赖生物体系的识别,能够将分子印迹技术与分子聚合物进行有机结合,表现出分子印迹荧光探针中聚合物的双重优点,结合较高的识别选择性,探针中的应激位点可以根据不同印记分子的化学结构进行定制,将抗体对抗原的特异性识别能力与荧光材料相结合,发挥出抗体的筛选作用。

分子印迹荧光传感器研究进展

分子印迹荧光传感器研究进展

体 -抗体相互作用的一种新技术 。 分子印迹荧光传感器结合了分子印迹聚合物的预定识别性和 高 选 择 性 以 及 荧光检测的高灵敏性, 成为传感领域的研究热点 。 本文 主 要 介 绍 了 分 子 印 迹 荧 光 传 感 器 的 研 究 进 展 , 重点概 述了分子印迹荧光传感器的制备原理 、 检测方式及其在有 机 小 分 子 和 离 子 检 测 中 的 应 用 , 并对其发展前景进 行了展望 。 关键词 分子印迹技术 荧光 荧光传感器
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分子印迹荧光传感器研究进展
王惠芸 高云玲 姚克俭
* 杭州 310014 )
( 浙江工业大学化学工程与材料学院 绿色合成技术国家重点实验室培育基地


分子印迹技术是结合高 分 子 化 学 、 分 析 化 学、 材 料 科 学 等 发 展 起 来 的 一 门 边 缘 学 科, 是模拟受
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1995 年, Kriz 等[19 ]首 次 将 75 ~ 105 μ m 的 MIPs 颗 对 N -丹 磺 酰 基 -L-苯 基 丙 胺 酸 粒用 于 荧 光 光 纤 传 感, ( 1 ) 进行检测 。 该 MIPs 荧光传感器以 N -丹磺酰基 -L-苯 基丙胺酸为模板分子, 甲基 丙 烯 酸 ( MAA ) 为 功 能 单 体, 二甲基丙烯酸乙二醇酯( EDMA ) 为交联剂, 偶氮二 异 庚 45℃ 下 聚 合 15h 得 块 状 聚 合 物, 腈( ABDV ) 引 发, 再经 粉碎 、 研磨 、 筛分 、 洗 脱 和 干 燥 得 到 MIPs 传 感 器 。 通 过 对 N -丹磺酰基 -L-苯 基 丙 胺 酸 和 N -丹 磺 酰 基 -D-苯 基 丙 N -丹 磺 酰 基 -L-苯 基 丙 胺 酸 胺 酸 的 竞 争 吸 附 研 究 表 明, MIPs 的吸附性 能 明 显 高 于 N -丹 磺 酰 基 -D-苯 基 丙 胺 酸 检测 范 围 为 0 ~ 100 μ g / mL 。 体 现 了 MIPs 用 于 传 感 的, 装置 中 稳 定 性 好 、 预 定 识 别 性 和 高 选 择 性 等 优 点, 为在

分子印迹技术的回顾、现状与展望

分子印迹技术的回顾、现状与展望
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分子印迹技术及其研究进展

分子印迹技术及其研究进展

分子印迹技术及其研究进展Malikullidin iz kaldurux tehnikisi wa uning tarakkiyati分子印迹技术近年来分子印迹学作为一门新兴的科学门类得到巨大的发展。

分子印迹技术是一种模拟抗体- 抗原相互作用的人工生物模板技术。

它可为人们提供具有期望结构和性质的分子组合体,因此,分子印迹技术已成为当今化学研究领域的热点课题之一。

分子印迹的出现源于免疫学,早在20世纪40年代由诺贝尔奖获得者Pauling 根据抗体与抗原相互作用时空穴匹配的“锁匙”现象,提出了以抗原为模板来合成抗体的理论。

直到1972年德国科学家Wulff [18]研究小组首次成功制备出分子印迹聚合物,使这方面的研究得到了飞速的发展。

1993年Mosbach[19]研究小组在美国《自然杂志》(《Nature》)上发表有关分子印迹聚合物的报道,更加速了分子印迹在生物传感器[20-24]、人工抗体模拟[25]及色谱固定相[26-30]分离等方面的发展,并由此使其成为化学和生物学交叉的新兴领域之一,得到了世界注目并迅速发展。

分子印迹技术的应用研究所涉及的领域非常广泛,包括环境、医药、食品、军事等。

1.分子印迹技术的基本原理及特点分子印迹聚合物是具有特定功能基团以及孔穴大小和形状的新型高分子材料。

是具有高度交联的结构,稳定性好,能够在高温、高压、有机溶剂以及耐酸碱的分子识别材料。

它的制备是通过以下方法实现的:首先用功能单体(functional monomer)(funkissial tana)和模板分子(template)(izi kaldurlidigan malikulla)以共价键或非共价键形成复合物,再加入适当的交联剂(cross-linker)(tutaxturguqi)和引发剂在加热、紫外光或其它射线照射的条件下聚合, 从而使模板分子在空间固定下来;最后通过一定的方法把模板分子洗脱,将模板分子从聚合物中除去, 这样就在聚合物中留下一个与模板分子在空间结构上完全匹配,并含有与模板分子结合的功能基的三维空穴(simtirik kawakqa)。

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Imprinting Technology ,MIT ) 以目标分子为模板制备的 高 度 交 联 的 刚 性 高 分 子 聚 合 物, 通过特定的手段 除去模板分子后便得到与模板分子在空间结构 、 结合位点等相匹配的三维立体空穴, 从而对目标分子具 有高度的识别功能 。 MIPs 的制备通常包括 3 个步骤[10 ]( 图 1 ) :( 1 ) 功能单体和模板分子通过氢键 、 静电 、 配位或共价键 等作用形成预组装复合物;( 2 ) 加 入 交 联 剂, 引 发 聚 合, 从而将官能团和互补的空间结构形式固定在聚 获得能特异识别 、 结合目标分子的 MIPs 。 合物中;( 3 ) 将模板从聚合物中除去,
图1 Fig. 1
分子印迹过程示意图[10 ]
Schematic representation of molecular imprinting[10 ]
按照单体与模板分子结合方 式 的 不 同, 分 子 印 迹 技 术 大 体 上 可 分 为 以 下 3 种:( 1 ) 分 子 预 组 装 方 Wulff 等[11 ]将印迹分子与功能单 体 共 价 结 合 形 成 预 组 装 体, 然 后 ( 光、 热 ) 聚 合, 聚合后再打开共价 式, 键, 洗脱去除印迹分子 。 通过共价结合形成的预组装复合物十分稳定, 因此聚合反应条件选择范围较为 宽泛, 如高温 、 高( 低) pH , 或高极性溶剂中 。 由于分 子 预 组 装 方 式 制 备 的 MIPs 涉 及 共 价 键 的 形 成 和 断 裂, 所以 MIPs 与 模 板 分 子 的 结 合 与 释 放 作 用 较 慢, 导 致 响 应 时 间 较 长; ( 2 ) 分 子 自 组 装 方 式, 主要由 Mosbach 等[12 ]创立 。 该方法是指单体和模板分子之间通过弱相互作用力 ( 如静电力 、 疏水作用 力 、 氢键 及金属配位等) 形成单体 -模板分子复合物, 聚合后洗脱模板分子, 使记忆功能被保存下来 。 由于单体与 分子自组装方式成功地克服了预组装方式模板分 子 难 以 洗 脱 以 及 结 合 响 应 缓 模板分子间作用力较弱, 慢的问题, 但同时也由于单体与模板作用较弱, 聚合过程会形成非特异 性 的 结 合 位 点, 从而降低了体系 Whitcombe 等 结合底物的选 择 性; ( 3 ) 牺 牲 空 间 法,
[ 1, 2] 具有良好的分子识别功能, 其 中 的 分 子 印 迹 聚 合 物 ( Molecular Imprinting polymers ,MIPs ) 材料可以
“量体裁衣 ” 针对目标物 定制, 实现对目标分子的专 一 识 别, 可与天然的生物识别系统( 酶与底物) 相媲 美, 具有制备简单 、 稳定性好( 耐酸 碱 、 高 温、 高 压、 有机溶剂及苛刻环境) 、 寿 命 长、 易 保 存、 造价低廉等 特点, 在固相萃取 、 手性分离 、 模拟生物抗体 、 催化 及 有 机 合 成 等 方 面
Progress in Fluorescent Molecular Imprinting Polymer Sensors
Wang Huiyun ,Gao Yunling ,Yao Kejian *
( State Key Laboratory Breeding Base of Green Chemistry Synthesis Technology ,College of Chemical Engineering and Materials Science ,Zhejiang University of Technology ,Hangzhou 310014 )
[ 13 ]
将共价作用与非共价作用相结合应用于制备
MIPs , 创立了牺牲空间分子印迹制备技术 。 由于聚合时功能单体和印迹分子通过共价键相互作用, 从而 在空间上获得精确定向排列的结合位点 。 在识别过程中, 依靠非共价键作用吸附目标分子, 保证了印迹 适于快速识别, 其 识 别 机理 类似于 生 物 传感 识 别。在 设 分子的结合 / 离解速度较快 。 该方法操作简单, 计分子印迹聚合物时, 常采用的制 备 方 式 包 括 本 体 聚 合 等方式, 其使用形态多为颗粒和薄膜的形式 。
体 -抗体相互作用的一种新技术 。 分子印迹荧光传感器结合了分子印迹聚合物的预定识别性和 高 选 择 性 以 及 荧光检测的高灵敏性, 成为传感领域的研究热点 。 本文 主 要 介 绍 了 分 子 印 迹 荧 光 传 感 器 的 研 究 进 展 , 重点概 述了分子印迹荧光传感器的制备原理 、 检测方式及其在有 机 小 分 子 和 离 子 检 测 中 的 应 用 , 并对其发展前景进 行了展望 。 关键词 分子印迹技术 荧光 荧光传感器
直接检测荧光分析物;( 2 ) 通过荧光试剂间接检测非荧光分析物;( 3 ) 检测荧光标记竞争物 。
2. 1
直接检测荧光分析物
MIPs 荧 光 传 感 器 制 备 过 程 一 般 以 荧 光 分 析 物 为 印 迹 分 子, 对于本身能够发射荧光的分析物, 利用
分子印迹技术制备成 MIPs , 然后通过测 定 识 别 前 后 MIPs 的 荧 光 变 化 来 对 荧 光 分 析 物 进 行 定 性 与 定 量 测量 。 直接以荧光分析物为模板分子的 MIPs 荧光传感器制备相对简 单, 检 测 便 捷, 但要求分析物本身 具有发射荧光能力, 即至少要包含一种发色团或荧光团 。
Abstract
Molecular imprinting technique is a borderline subject which combines the advantages of the subjects
of high polymer chemistry ,analytical chemistry and science of material. Molecular imprinting technique is a novel technique based on mimicking specification of antibody-antigen. The study of fluorescent molecular imprinting polymer sensors is a significant direction in the development of current sensors with a bright prospect. Fluorescent molecular imprinting polymer sensors combine the recognition ability and predetermined selectivity of molecular imprinting polymers with the high sensitivity of fluorescence analysis. This review summarizes the progress of fluorescent molecular imprinting polymer sensors in recent years. The mechanism of preparation , methods for monitoring binding sites and applications on organic small molecules and ions of fluorescent molecular imprinting polymer sensors are described in detail. Additionally , the development trend of fluorescent molecular imprinting polymer sensors is also discussed. Keywords Molecular imprinting technology ,Fluorescence ,Fluorescent sensors
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1995 年, Kriz 等[19 ]首 次 将 75 ~ 105 μ m 的 MIPs 颗 对 N -丹 磺 酰 基 -L-苯 基 丙 胺 酸 粒用 于 荧 光 光 纤 传 感, ( 1 ) 进行检测 。 该 MIPs 荧光传感器以 N -丹磺酰基 -L-苯 基丙胺酸为模板分子, 甲基 丙 烯 酸 ( MAA ) 为 功 能 单 体, 二甲基丙烯酸乙二醇酯( EDMA ) 为交联剂, 偶氮二 异 庚 45℃ 下 聚 合 15h 得 块 状 聚 合 物, 腈( ABDV ) 引 发, 再经 粉碎 、 研磨 、 筛分 、 洗 脱 和 干 燥 得 到 MIPs 传 感 器 。 通 过 对 N -丹磺酰基 -L-苯 基 丙 胺 酸 和 N -丹 磺 酰 基 -D-苯 基 丙 N -丹 磺 酰 基 -L-苯 基 丙 胺 酸 胺 酸 的 竞 争 吸 附 研 究 表 明, MIPs 的吸附性 能 明 显 高 于 N -丹 磺 酰 基 -D-苯 基 丙 胺 酸 检测 范 围 为 0 ~ 100 μ g / mL 。 体 现 了 MIPs 用 于 传 感 的, 装置 中 稳 定 性 好 、 预 定 识 别 性 和 高 选 择 性 等 优 点, 为在
[ 3 ~ 6]
得 到 了 广 泛 的 应 用, 是解决环
境、 生物等复杂体系内特定目标分子高选择性识别的简捷 、 可靠手段 。 将高度灵敏的荧光检测与 MIPs
[ 7 ~ 9] 相结合, 利用荧光信号弥补 MIPs 缺乏信号传导的 缺 陷, 制备得到分子印迹荧光传感器 满足了传感
国家自然科学基金项目( 20807037 ) 资助 20090814 收稿, 2009 1104 接受
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