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1 第 16 卷第 2 期 2018 年 3 月 生物加工过程 Chinese Journal of Bioprocess Engineering Vol 16 No 2 Mar doi: / j issn 鸡蛋中呋喃唑酮代谢物金标试纸条快速分析 董雪 1, 王丽雯 1, 袁建 1, 伦丽丽 2 2, 张勋 (1 南京财经大学食品科学与工程学院江苏省现代粮食流通与安全协同创新中心粮油品质控制及 深加工技术重点实验室, 江苏南京 ;2 江苏美正生物科技有限公司, 江苏无锡 ) 摘要 : 基于呋喃唑酮代谢物 3 氨基 2 恶唑烷酮 ( AOZ) 的小鼠单克隆抗体和小分子抗原抗体竞争法检测的原理, 建立了鸡蛋中 AOZ 的胶体金试纸条检测方法 AOZ 经过邻硝基苯甲醛衍生后, 能够被抗体识别, 进而通过试纸条的方法进行检测 结果表明 : 该检测方法灵敏度高, 通过肉眼判断最低检测限为 0 02 μg / kg, 消线含量为 0 5 μg / kg 该方法能够实现鸡蛋中 AOZ 的快速检测和高灵敏度分析 关键词 : 呋喃唑酮代谢物 ; 单克隆抗体 ; 鸡蛋 ; 胶体金试纸条 ; 快速检测中图分类号 :TS253 7 文献标识码 :A 文章编号 : (2018) Rapid detection of furazolidone metabolite in eggs by lateral flow test strip DONG Xue 1,WANG Liwen 1,YUAN Jian 1,LUN Lili 2,ZHANG Xun 2 (1 Key Laboratory of Grains and Oils Quality Control and Processing,Collaborative Innovation Center for Modern Grain Circulation and Safety,College of Food Science and Engineering,Nanjing University of Finance and Economics,Nanjing ,China; 2 Jiangsu Meizheng Biotechnology Co., Ltd.,Wuxi ,China) Abstract:Based on the monoclonal antibody for furazolidone metabolite,3 amino 2 oxazolidone( AOZ), and the indirect competitive immunoassay principle,the colloidal gold test strip was developed to detect AOZ in eggs. AOZ was derived by o nitrobenzaldehyde and then was recognized by the antibody. The lowest detection limit was 0 02 μg / kg by naked eyes and the cut off values was 0 5 μg / kg. The strip method could be used for rapid detection of furazolidone metabolite with high sensitivity. Keywords:furazolidone metabolite; monoclonal antibody; eggs; lateral flow test strip; rapid detection 硝基呋喃类药物是硝基糠醛的 Shiff 碱衍生物, 被广泛使用在医疗和兽医行业, 用于治疗溃疡和胃肠道感染, 同时对家禽 猪 兔子和鱼类等宿主上的各种寄生虫和病原微生物感染具有治疗和预防作用 由于呋喃唑酮是一种具有遗传毒性的致畸致 癌物质 [1-2], 在动物饲养过程中使用呋喃唑酮会导致动物健康受到损害, 动物体内残留的呋喃唑酮代谢物通过食物链的传递最终损害人体健康 呋喃唑酮不仅会破坏人肝癌细胞 DNA 的正常生长, 导致细胞周期停滞在 S 期 [3], 同时会在体内快速代谢为 收稿日期 : 修回日期 : 基金项目 :2016 年江苏省食品安全快速检测关键共性技术攻关专题 (JS0408 B PY) 作者简介 : 董雪 (1994 ), 女, 山东德州人, 硕士研究生, 研究方向 : 食品质量安全评价与控制 免疫检测技术开发 ; 张勋 ( 联系人 ), 助理研究员,E mail: @ 163.com 引文格式 : 董雪, 王丽雯, 袁建, 等. 鸡蛋中呋喃唑酮代谢物金标试纸条快速分析 [J]. 生物加工过程,2018,16(2): DONG Xue,WANG Liwen,YUAN Jian,et al.rapid detection of furazolidone metabolite in eggs by lateral flow test strip[ J].Chin J Bioprocess Eng,2018,16(2):69-73.

2 70 生物加工过程第 16 卷 3 氨基 2 恶唑烷酮 ( 3 amino 2 oxazolidinone, AOZ), 导致血浆中母体化合物的浓度水平急剧降 低 硝基呋喃类药物在机体中代谢后, 代谢产物在 蛋白组织中累积, 并能长期稳定存在 [4] 因此, 自欧盟 1995 年禁止使用呋喃唑酮后, 到 目前为止许多国家也已经禁止使用硝基呋喃 2002 年, 中国农业部规定 : 禁止在动物饲料和饮水中添 加硝基呋喃 [5] 然而, 在许多国家的畜禽 水产养 殖场中, 仍然存在将氯霉素 孔雀石绿 硝基呋喃和 甲硝唑等作为饲料添加剂非法使用的情况, 其中, 呋喃唑酮是使用最广泛的呋喃药物 因此, 检测养 殖场和周边环境中的呋喃唑酮残留对于监控呋喃 唑酮的使用和保护环境具有十分重要的意义 基 于呋喃唑酮的代谢特点和结构特性, 目前大部分检 测方法是通过检测与蛋白质等组织结合的 AOZ 从 而间接实现对呋喃唑酮的监测 由于 AOZ 分子量 只有 102, 没有紫外吸收, 并且在色谱柱中会很快洗 脱, 一般仪器检测方法需要预处理, 首先将其与 2 硝基苯甲醛形成稳定的化合物 NPAOZ 目前, 高效 [6-10] 液相色谱法 液相色谱质谱联用法等检测方法 都已经实现对呋喃唑酮代谢物的检测和分析 然 而, 色谱检测方法耗费时间长 成本高 需要昂贵的 仪器, 并且不适合用于高通量的筛选 免疫学快速检测技术具有灵敏度高 成本低 需求样本量少等优点, 可以应用于动物组织 尿液 等样品, 进行快速和高通量筛查, 广泛用于小分子 核酸和蛋白质等物质的快速检测 [11-16] 很多研究 者报道了基于抗原抗体生物反应检测呋喃唑酮代 谢物的方法 [17-20] 酶联免疫吸附测定法 ( ELISA) 虽然灵敏度比较高, 但是操作步骤较繁琐, 需要酶 标仪等设备, 不适合现场快速检测 目前国内市场 上的硝基呋喃类代谢产物的胶体金试纸条具有检 测快的优点, 但检测限一般在 1 μg / kg 左右, 与仪器 检测方法相比, 仍有一定的差异 本文中, 笔者基于呋喃唑酮代谢物 AOZ 单克隆 抗体, 通过胶体金标记技术制备胶体金快速检测试 纸条, 建立基质添加标准曲线, 以期实现对鸡蛋中 痕量呋喃唑酮代谢物的高灵敏 高特异性检测, 通 过肉眼即可实现结果的判别 1 材料与方法 1 1 材料与试剂 含呋喃唑酮代谢物的阳性鸡蛋样品以及阴性 样本 呋喃唑酮代谢物小鼠单克隆抗体 AOZ Ab 呋喃唑酮代谢物牛血清白蛋白偶联物 AOZ BSA, 江苏美正生物科技有限公司 ; 呋喃妥因及其代谢 1 氨基 2 内酰脲 (AHD) 呋喃西林及其代谢物氨基脲 (SEM) 呋喃唑酮及其代谢物 3 氨基 2 恶唑烷基酮 (AOZ) 呋喃它酮及其代谢 5 吗啉甲基 3 氨基 2 恶唑烷基酮 ( AMOZ), 德国 Dr E 公司 ; 邻硝基苯甲醛 (2 NBA) 牛血清白蛋白( BSA),Sigma 公司 ;HRP 羊抗鼠二抗 羊抗鼠二抗,Jackson 公司 ; 其他试剂均为市售分析纯试剂 1 2 主要仪器电磁加热搅拌套式恒温器 搅拌子 除湿机 封口机 ZQ3500 型数控快速斩切机 CT300 型数控裁条机 HM3030 型 XYZ 三维划膜喷金仪, 上海金标公司 ; MZ6000 型台式试纸条扫描读数仪 自动旋转仪 热封机, 江苏美正生物科技有限公司 ;Sartorius CN140 型硝酸纤维素膜 H5015 型特厚吸水垫 Ahlstrom 8964 型样品垫 PVC 背板等, 上海杰一生物公司 1 3 方法 AOZ 单克隆抗体标记金纳米粒子制备取一定体积的金纳米粒子溶液 (20 nm) 加入 K 2 CO 3 调节 ph 至 8 2, 同时将 AOZ Ab 用 mol / L ph 8 2 硼酸盐缓冲液稀释到 0 2 mg / ml 然后取 15 ml 无菌离心管, 分别加入 10 ml 金溶液, 在加入 和 120 μg 的抗体溶液后, 盖紧盖子用手轻轻颠倒晃动并摇匀 在自动旋转仪上混匀 30 min 取 100 g / L BSA 水溶液 500 μl, 缓慢滴加至金纳米溶液中, 继续在自动旋转仪上混匀 2 h 然后 r / min 离心 30 min, 除去多余的抗体和 BSA, 用金标抗体洗涤液 ( 含有 100 g / L BSA,5 g / L PEG 6000 的 0 01 mol / L PBS) 洗涤 1 次, 最后加入 1/ 10 倍原始体积的金标垂悬液 ( 含有 20 g / L BSA 5 g / L PEG 6000 和 25 g / L 海藻糖的 ph 8 0 的 0 01 mol / L Tris HCl 溶液 ) 将金标抗体浓缩 10 倍, 放 4 冰箱备用 样本前处理与检测步骤按照文献 [21] 方法对鸡蛋进行前处理, 并做适当修改 首先将鸡蛋样本用均质器搅拌成均一的蛋液, 然后称取 (4±0 1) g 蛋液于 50 ml 离心管中 ; 分别用移液器加入 5 ml 1 mol / L 盐酸和 400 μl 0 05 mol / L 邻硝基苯甲醛 ( 乙腈 ) 溶液, 在旋涡振荡器上剧烈振荡 2 min; 然后将 50 ml 离心管置于 65 水浴锅中孵育 30 min 孵育结束后用移液器分别加入 1 ml 1 mol / L K 2 HPO 4 和 1 ml 2 mol / L

3 第 2 期董雪等 : 鸡蛋中呋喃唑酮代谢物金标试纸条快速分析 71 NaOH 溶液, 剧烈振荡 60 s 混匀 ; 然后用移液器加入 5 ml 乙酸乙酯, 剧烈振荡 2 min; 然后置于离心机中 r / min 离心 5 min 后, 移取上层液体 2 ml 于 5 ml 离心管中, 置于氮吹仪中 60 下吹干 用移液器加入 2 ml 正己烷于吹干的离心管中, 剧烈振荡 1 min, 至吹干固体油状物完全溶解后, 再加入 400 μl 0 1 mol / L 磷酸缓冲液 (PBS), 剧烈振荡 1 min, 静置分层或于离心机中 r / min 离心 1 min, 用移液器取下层溶液 100 μl( 勿取到上层正己烷 ) 于微孔试剂中缓慢抽吸多次, 至检测样品与微孔试剂充分混匀 ; 使用计时器, 开始计时 ; 室温 (20 ~ 25 ) 孵育 3 min 后, 将试纸条插入微孔中, 使之充分浸入溶液中, 然后开始计时 ; 室温 (20 ~ 25 ) 反应 5 min 后, 取出试纸条并判读结果 胶体金试纸条的制备将金标抗体浓缩溶液用金标垂悬液分别按照 和 25 倍进行稀释, 并按 50 μl / 孔体积加到 96 孔酶标板中冷冻干燥 冻干程序 :-35 降温 60 min, 维持 200 min; 预抽真空到 10 Pa;-20 升温 60 min, 维持 200 min, 真空度 10 Pa;-5 升温 60 min, 维持 200 min, 真空度 10 Pa;25 升温 60 min, 维持 200 min, 真空度 10 Pa 金标溶液由液体变成干燥的饼状, 等冷冻干燥完毕后取出, 用热封机封口保存 把呋喃唑酮牛血清白蛋白偶联物代谢物 (AOZK BSA) 用 PBS 稀释到 和 0 25 mg / ml, 并在划膜喷金仪上喷到硝酸纤维素膜上作为检测区域, 形成检测线 ( T 线 ) 将羊抗鼠二抗稀释到 和 0 5 mg / ml, 喷到硝酸纤维素膜后作为控制区域, 形成控制线 ( C 线 ), 放在烘箱中过夜干燥待用 将已经喷上检测抗原和羊抗鼠二抗的硝酸纤维素膜 ( NC 膜 ) 样品垫和吸水垫依次叠加组装成试纸条 ( 图 1), 并用数控裁条机斩切成 4 mm 宽度的试纸条, 干燥密封保存 图 1 胶体金标试纸条示意 Fig 1 Structure of the colloidal gold test strip 胶体金试纸条的优化取 200 μl 0 01 mol / L ph 7 4 的 PBS 缓冲液, 加 到含有冷冻干燥的金标抗体微孔中, 用枪吹打均匀, 室温反应 3 min 将试纸条样品垫端插入微孔溶液中 样品溶液在层析作用下, 从试纸条的样品垫端, 依次通过硝酸纤维素膜的检测区域和控制区域向吸水垫一端流动, 微孔中溶液由于抗原抗体的特异性相互作用, 引起纳米金粒子的聚集, 进而显示出 C 线和 T 线,5 min 后将 C 线和 T 线显色都明显的检测抗原和金标抗体浓度配对记录下来, 进行抑制测试 将 AOZ 添加到阴性鸡蛋样品后, 按前处理步骤进行衍生化处理, 测试试纸条的灵敏度 AOZ 添加的梯度为 和 0 5 μg / kg 按照上述方法进行试纸条的检测, 利用读数仪对检测区域 ( T 线 ) 和控制区域的灰度值进行扫描和记录 检测样品的检测线区域灰度值高于控制区域的灰度值时, 可以判断样品为阴性 ; 添加有 AOZ 样品的试纸条检测结果中, 检测线区域灰度值低于控制区域的灰度值时, 可以判断样品为阳性 同时通过肉眼对试纸条的检测结果进行判断, 阳性检测结果的最低检测限 (LOD 值 ) 定义 : 肉眼观察 T 线颜色明显比控制区域的灰度值弱时的检测物浓度 当样品中 AOZ 的含量高于某一数值时, 检测线消失, 只有控制线显色, 此为试纸条消线含量 (cut off 值 ) 方法特异性检测按照 AOZ 胶体金试纸条方法分别对呋喃唑酮 呋喃妥因及其代谢物 1 氨基 2 内酰脲 ( AHD) 呋喃西林及其代谢物氨基脲 (SEM), 呋喃它酮及其代谢物 5 吗啉甲基 3 氨基 2 恶唑烷基酮 (AMOZ) 和邻硝基苯甲醛 (2 NBA) 进行检测 与仪器方法比对市场上不同品牌 不同摊位购买的鸡蛋, 总计 50 批次, 分别使用胶体金方法和仪器检测方法 ( 农业部 781 公告方法 ) 进行检测, 并将结果进行比对 2 结果与讨论 2 1 呋喃唑酮单克隆抗体标记金纳米粒子表征本实验参考 Frens 柠檬酸三钠还原法合成金粒子, 改变加入的柠檬酸酸三钠的量来控制所合成的纳米离子的粒径大小 [22] 金纳米粒子的透射电镜 (TEM) 照片和紫外可见光吸收图见图 2 和 3 金纳米粒子的直径在 20 nm 左右, 最大吸收峰在 520 nm 附近 胶体金的显色原理是抗体标记的金纳米粒子在硝酸纤维素膜上通过层析作用流动, 并在检测区域

4 72 生物加工过程第 16 卷 和检测抗原相互作用而引起金纳米粒子堆积显色 一般来说, 金纳米粒子溶液的外观呈现透明的酒红色 当使用呋喃唑酮代谢物单克隆抗体使用量大于 80 μg 时, 标记好金纳米粒子后颜色是暗红色, 没有聚集现象 同时紫外扫描也显示没有聚集 为使得方法具有最佳灵敏度, 选择每毫升金纳米粒子 8 μg 抗体标记量 颜色 ; 当样品中添加标准品含量高于 0 5 μg / kg 时, 检测线消失, 只有控制线显色 ; 因此, 呋喃唑酮代谢物胶体金试纸条消线含量 (cut off 值 ) 为 0 5 μg / kg, 肉眼最低检测限 0 02 μg / kg 目前, 国内硝基呋喃代谢物的胶体金检测方法, 其检测限主要在 1 0 μg / kg, 判读方法为比色方法, 与仪器方法检测限存在较大的差距, 同时比色方法对判读的要求较高, 容易出现争议 而本研究建立的胶体金试纸条检测方法能够实现对呋喃唑酮代谢物的高灵敏度检测 Fig 2 图 2 金纳米粒子的电镜照片 TEM image of the gold nanoparticle 图 4 胶体金试纸条法检测鸡蛋中呋喃唑酮代谢物 Fig 4 Detection of AOZ in eggs by the colloidal gold test strip 图 3 金纳米粒子的紫外可见光吸收 Fig 3 Ultraviolet visible absorption of the gold nanoparticle 2 2 呋喃唑酮代谢物胶体金试纸条检测方法的建立通过读数仪进行灰度分析, 可以减少肉眼对颜色深浅进行判断而引起的差异 通过对检测抗原和金标抗体浓度配对结果进行灰度分析, 选择检测区和控制线区域的灰度值信号在 左右的检测条件, 并且在此条件下, 通过肉眼观察 C 线颜色稍微比 T 线浅, 并具有最佳检测灵敏度 最终优化结果表明 : 将金标抗体浓缩溶液用金标垂悬液稀释到 20 倍 ; 把 AOZ BSA 用 PBS 稀释到 1 mg / ml, 作为检测区域形成 T 线 ; 将羊抗鼠二抗稀释到 0 2 mg / ml, 作为控制区域形成 C 线 在鸡蛋中添加呋喃唑酮代谢物标准品, 并进行衍生化处理, 处理后的溶液进行试纸条检测, 结果见图 4 由图 4 可知 : 通过肉眼判断, 当标准品含量为 0 02 μg / kg 时, 检测区域的 T 线颜色明显浅于控制区域的 2 3 呋喃唑酮代谢物胶体金试纸条检测方法特异性分析按照同样的方法对呋喃唑酮 呋喃妥因及其代谢物 1 氨基 2 内酰脲 ( AHD), 呋喃西林及其代谢物氨基脲 (SEM), 呋喃它酮及其代谢物 5 吗啉甲基 3 氨基 2 恶唑烷基酮 ( AMOZ) 和邻硝基苯甲醛 (2 NBA), 结果见图 5 从图 5 中可以看出,50 ng / ml 的标准品均不能够检测出阳性结果, 说明试纸条对 AOZ 的检测具有高度特异性, 此体系中的相关化学物质的交叉反应率小于 0 1% 图 5 胶体金试纸条检测方法特异性分析 Fig 5 Specificity of the colloidal gold test strip

5 第 2 期董雪等 : 鸡蛋中呋喃唑酮代谢物金标试纸条快速分析 仪器方法的比对通过分别使用胶体金方法和仪器方法对购买的 30 批鸡蛋进行检测 仪器检测共发现阳性结果 6 例, 含量均高于 0 5 μg / kg; 而这 4 种鸡蛋, 通过胶体金方法检测均显示阳性结果 说明研发的胶体金方法和仪器方法具有一致性 3 结论 本实验基于高特异性 高灵敏度的呋喃唑酮代谢物小鼠单克隆抗体建立胶体金快速检测技术, 实现对鸡蛋中呋喃唑酮代谢物 AOZ 的高灵敏度检测, 其检测限可以达到仪器方法的检测限, 因此可以避免快速检测方法漏检的发生 胶体金检测方法成本低 灵敏度高 操作简单且方便, 可以用于现场硝基呋喃类违禁药品的检测, 对于现场的快检具有重要意义 参考文献 : [ 1 ] 王群, 马兵, 吕海燕, 等. 食品中硝基呋喃类及其代谢物对人体健康的安全性评价 [ J]. 中国渔业质量与标准,2013( 2): [ 2 ] 尹玉云. 硝基呋喃类抗菌素代谢物免疫学快速检测方法的建立 [D]. 无锡 : 江南大学,2014. [ 3 ] JIN X,TANG S,CHEN Q, et al. Furazolidone induced oxidative DNA damage via up regulating ROS that caused cell cycle arrest in human hepatoma G2 cells [ J]. Toxicol Lett,2011,201 ( 3): [ 4 ] 王玉堂. 禁用渔药 : 硝基呋喃类药物的毒性及危害 [J]. 中国水产,2017(4): [ 5 ] 刘辉, 梁德沛, 花铁果, 等. 食品中硝基呋喃类药物及其代谢物残留检测技术的研究进展 [ J]. 食品安全质量检测学报, 2013,4(2): [ 6 ] 张咏, 梅萌, 黄晓佳, 等. 基于整体材料搅拌棒固相萃取高效液相色谱联用测定饲料和水样中硝基呋喃类药物残留 [ J]. 色谱,2014,32(4): [ 7 ] 尹晖, 孙雷, 叶妮, 等. 鸡蛋中硝基呋喃类代谢物残留的 UPLC MS / MS 检测方法研究 [ J]. 中国兽药杂志,2015,49 (12): [ 8 ] 刘柏林, 谢继安, 单晓梅. 超高压液相色谱串联质谱法同时测定鸡蛋中 4 种硝基呋喃代谢物残留 [ J]. 中国食品卫生杂志,2014,26(5): [ 9 ] BARBOSA J,FREITAS A,MOURÃO J L,et al. Determination of furaltadone and nifursol residues in poultry eggs by liquid chromatography electrospray ionization tandem mass spectrometry [ J].J Agric Food Chem,2012,60(17): [10] HU X, XU Y, YEDILER A. Determinations of residual furazolidone and its metabolite,3 amino 2 oxazolidinone ( AOZ), in fish feeds by HPLC UV and LC MS / MS, respectively [ J]. J Agric Food Chem,2007,55(4): [11] XING C, LIU L, SONG S, et al. Ultrasensitive immunochromatographic assay for the simultaneous detection of five chemicals in drinking water[ J]. Biosens Bioelectron,2015, 66: [12] XING C, LIU L, ZHANG X, et al. Colorimetric detection of mercury based on a strip sensor[ J].Anal Methods,2014,16(6): [13] XING C,FENG M,HAO C,et al. Visual sensor for the detection of trace Cu( II) ions using an immunochromatographic strip[ J]. Immunol Invest,2013,42(3): [14] TANG R, YANG H, GONG Y, et al. Improved analytical sensitivity of lateral flow assay using sponge for HBV nucleic acid detection[ J].Sci Rep,2017,7(1):1360. [15] ZHANG X,FENG M,LIU L,et al. Detection of aflatoxins in tea samples based on a class specific monoclonal antibody[ J]. Int J Food Sci Technol,2013,48(6): [16] PAVANKUMAR A R, ENGSTRÖM A, LIU J, et al. Proficient detection of multi drug resistant Mycobacterium tuberculosis by padlock probes and lateral flow nucleic acid biosensors[ J]. Anal Chem,2016,88(8): [17] 李春生, 刘静静, 杜顺丰, 等. 呋喃唑酮代谢物单克隆抗体和胶体金免疫层析试纸条的研制 [ J]. 现代食品科技,2017,33 (6): [18] 王民燕. 硝基呋喃类四种药物残留快速检测方法的研究 [D]. 北京 : 中国农业科学院,2016. [19] 余超. 免疫层析快速检测呋喃唑酮代谢物的方法研究 [ D]. 上海 : 上海师范大学,2016. [20] 彭鹏. 硝基呋喃类兽药胶体金免疫层析检测方法研究 [ D]. 天津 : 天津科技大学,2016. [21] 李敏. 动物性食品中呋喃唑酮代谢物残留酶联免疫检测方法研究 [D]. 广州 : 华南理工大学,2012. [22] CVAK B, PUM D, MOLINELLI A, et al. Synthesis and characterization of colloidal gold particles as labels for antibodies as used in lateral flow devices [ J ]. Analyst, 2012, 137 ( 8 ): ( 责任编辑荀志金 )

材料 方法

材料 方法 生物技术通报 姜燕 采用鼠抗人血红蛋白 单克隆抗体 和胶体金标记鼠抗人血红蛋白 单克隆抗体 及对照抗体羊抗鼠 利用双抗体免疫夹心反应原理特异性地结合人血红蛋白抗原 在 内可得到胶体金显色结果的原理研制便潜血单克 隆一步法胶体金检测试卡 用于诊断因各种原因引起的消化道出血疾病 应用杂交瘤技术制备两株鼠抗人血红蛋白 抗 体 方法检测 效价 免疫胶体金技术制备胶体金检测试卡 法检测 效价的结果显示 鼠抗人

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