CN105473080B - 提高扭转反应的编织止血轴 - Google Patents

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Abstract

一种医疗插入器械(100)包括细长轴(101)，所述细长轴从近端延伸到远端并且具有足够沿曲折路径插入通过内窥镜工作通道的柔性。所述细长轴包括从所述近端延伸到所述远端的线圈(102)并且具有穿过其纵向延伸的通道(106)，以及围绕所述线圈部分延伸的编织部分(110)，所述编织部分包括多根缠绕在一起的线(112、114)，使得第一(112)和第二(114)根线相交以在它们之间围出预设的角度，所述角度在25和55度之间。

Description

提高扭转反应的编织止血轴
优先权
本发明要求于2013年8月20日提出的编号为61/867,935的美国临时申请的优先权。上述申请的全部说明通过引用并入到本文中。
背景技术
胃肠道(“GI”)、胆道、血管系统和其他体腔的病症一般通过内窥镜手术进行治疗，其中许多需要主动的和/或预防性的止血来控制内出血。经常使用通过内窥镜布置止血钳的工具来将伤口或切口的边缘夹持在一起以控制内出血。将这些工具通过内窥镜的工作通道插入到体内。具体地，这些工具可以附接到细长线圈，所述线圈穿过内窥镜插入以提供允许穿过体内曲折路径插入所需的柔性。然而，细长线圈经常无法提供足够的扭转刚度来将施加到线圈近端(例如，近侧手柄处)的所需旋转传递到连接到线圈远端的止血装置(例如，钳子等)。具体地，由于线圈在受到扭转载荷时压缩或扩张直到弹簧外径受到反作用力，许多输入到线圈的能量在传递到线圈的远端之前被耗散。因此，施加到螺旋近端的绝大部分旋转只是导致线圈的扩张/压缩，而无法将对应的旋转传递在螺旋远端。
发明内容
本发明涉及一种医疗插入器械，所述医疗插入器械包括细长轴，所述细长轴从近端延伸到远端并且具有足够沿曲折路径插入通过内窥镜工作通道的柔性。所述细长轴包括从所述近端延伸到所述远端的线圈并且具有穿过其纵向延伸的通道，以及围绕所述线圈部分延伸的编织部分，所述编织部分包括多根缠绕在一起的线，使得第一和第二根线相交以在它们之间围出预设的角度，所述角度在25和55度之间。
附图说明
图1示出了本发明第一示例性实施例的轴的立体图；
图2示出了本发明第一替代实施例的轴的立体图；
图3示出了本发明第二替代实施例的轴的立体图；
图4示出了本发明第三替代实施例的轴的立体图；
图5示出了本发明第四替代实施例的轴的立体图；
图6示出了本发明第五替代实施例的轴的立体图；
图7示出了本发明第六替代实施例的轴的立体图；
图8示出了装有图1示例性轴的夹持装置的立体图；
图9示出了图8夹持装置的部分横截面视图。
具体实施方式
参照下面的描述和附图可以更好的理解本发明，其中相同的标号表示类似的元件。本发明涉及一种柔性轴，所述柔性轴允许施加到所述轴的近端的旋转传递为该轴远端对应的旋转，使得当将该装置沿曲折的路径插入到体内，例如，实施止血时，该旋转可以影响连接到所述轴远端的装置。然而，应当指出的是，根据本发明的示例性的轴可以与任何用来实施内窥镜手术的装置一起使用，包括但不限于，套扎、注射疗法、热电止血、组合疗法针、活检、细针穿刺以及上下胃肠道(“GI”)的治疗手术。正如下文所要更加详细描述的，根据本发明的示例性的轴包括细长的预缠绕的线圈，该线圈具有预先设定的直径、长度、圈数等。正如下文随后也要更加详细描述的，所述轴进一步包括缠绕在线圈上的编制元件，所述编制元件表现为以相对于彼此的预先设定的图案，预先设定的多根缠绕在一起的线材。可以选择线材进行编织的角度，限定其在包括端点的25-55度之内。正如下文所要更加详细描述的，该范围为轴提供了所需要的扭转稳定性以将旋转传递给连接到轴远端的装置，同时任然允许轴是柔性的以允许其经过曲折解剖结构的插入。应当指出的是，术语“向近侧”和“向远侧”，正如文中所使用的，旨在表明直接朝向(向近侧)装置的使用者以及远离(向远侧)装置的使用者。
如图1所示，根据本发明示例性实施例的装置100包括从近端(未示出)纵向延伸到远端(未示出)的细长本体101，所述近端呈可被医师或者其他使用者接触的操作形态，所述远端，在使用中，被插入到活体中至邻近目标组织的位置。正如本领域的技术人员所能够理解的，该装置包括形成为线圈的第一部分102，所述线圈包括缠绕成线圈形构造的细长的线材或者线丝104并且具有预设的弹性常数。第一部分102的大小确定为允许其插入内窥镜的工作通道(未示出)(例如，装置100的外径小于操作通道的内径)。腔106沿装置100的纵轴线108延伸穿过装置。在示例性的实施例中，第一部分102由缠绕成图1的构造的单根线材或者线丝104形成。然而，应当指出的是，在不超出本发明范围的情况下，可以使用任何数量的线材104并对线材104进行任何排布。例如，第一部分102可以包括多个设置成彼此交叠的线圈，每个线圈以与相邻线圈相反的方向缠绕。
装置100的第二部分110表现为包络第一部分102的编织外部。第二部分110包括在线圈形第一部分102上以编织方式缠绕在一起的多根线或线材112。图1的示例性实施例示出了八根线或载体112。然而，应当指出的是，在不超出本发明范围的情况下，可以使用任何数量的线。在示例性的实施例中，每根线112包括四根单独绳股114，使得总共32根绳股形成第二部分110。然而，应当指出的是，在不超出本发明范围的情况下，每根线112可以包括任何数量的线丝，其中所使用的线丝的数量可以取决于每根线丝114的外径。正如下文所要更加详细描述的，例如，每根线112可以包括一根、两根、三根、四根、五根或者更多根绳股114。
此外，每根线112可以包括不同数量的单独绳股114以影响第二部分110以及因此装置100的总刚度，正如本领域的技术人员所能够理解的并且在随后的实施例中也要更加详细描述的。在另一个实施例中，为了模拟由反向绕线构成的双线圈，编织的第二部分110可能不均衡，正如本领域的技术人员所能够理解的。例如，编织的第二部分110可以包括第一根线112，以及与其缠绕的第二根线112，所述第一根线由一根以上具有第一直径的绳股114构成，所述第二根线由一根以上具有不同于第一直径的第二直径的绳股114构成。在示例性的实施例中，形成线112的多根单独绳股114的直径基本上是相同的。根据该示例性实施例的绳股114具有基本上圆形的横截面，虽然在不超出本发明范围的情况下可以使用任何其他形状的横截面，包括但不限于矩形和椭圆形。
线112用预先设定的编织角度相对于彼此进行编织。如图1中所示，线112在交叉处116彼此相交。从每个交叉处延伸出来的线112的多个部分构成角度α。在第一个示例性的实施例中，角度α为40.5°。在另一个示例性的实施例中，角度α为37.5°。还是在另一个示例性的实施例中，角度α可以是包括端点的25°-55°之间的任何角度。为了给装置100的弯曲和扭转刚度提供适当的平衡以使其能在曲折的路径中执行操作，可以对示例性的编织角度α进行选择。具体地，本发明确定，约55°或者更大的编织角将弯曲刚度增加到高于适合弯曲经过曲折路径的弯曲刚度的水平。本发明进一步确定，当装置100沿曲折路径弯曲时，小于25°的编织角无法提供足够的扭转刚度以沿线圈传递旋转。根据本发明的示例性的范围提供了扭转刚度和旋转传递的平衡，以允许在将施加到线圈近端的旋转沿线圈传递到其远端的同时，装置100经过曲折路径插入。然而，在会碰到低迂曲度的应用中，可以采用编织角＝55°。同样地，在会碰到高迂曲度的应用中，可以采用编织角＝25°。
应当指出的是，尽管图1的实施例描绘了装置100整个长度上的编织角α是相同的，但是在不超出本发明范围的情况下可以在装置100的不同部分对编织角α进行修改。尽管这些线圈的大部分长度上不适合使用小于25°或者大于55°的编织角，但是小部分需要额外的柔性或者增加的刚度的线圈可以由范围之外的编织角来形成。例如，邻近装置100远端尖端的第二部分110的第一段长度可以由小于25°的编织角α形成以增加柔性，并且该第一段具有高经纬密度。第一段的长度取决于具体的应用(例如，目标解剖结构的迂曲度)。当解剖结构的迂曲度增加时，第一部分的偏转能力下降以达到所需的扭转/旋转性能。在另一个实施例中，不是设置第一段具有小于25°的编织角α，而是可以在该区域省去编织物以进一步增加第一段102的柔性。在一个示例性的实施例中，第一段可以从第一部分102的远端延伸至15.24cm。同样地，当需要另外的刚度时，第二部分110的第二段可以由大于55°的编织角α来形成。与第一段类似，第二段的长度取决于目标解剖结构的迂曲度以及其他因素，这些因素包括但不限于，手术过程中第一部分102保持在内窥镜外部的长度，插入内窥镜工作通道的过程所需的行程长度等。例如，当与上消化道(GI)内窥镜一起使用时，第二段的长度可以较大，因为当与对解剖结构其他部分进行的手术比较时，内窥镜近侧手柄与内窥镜入口之间的距离相当大。在另一个实施例中，第二段可以靠近第二部分的近端定位，使得在操作状态下其保持在任何曲折解剖结构的外部。
第二编织部分110的扭转稳定性和弯曲刚度也可以通过改变其经纬密度来进行修改。经纬密度指形成在线圈单位长度上的编织物交叉处的数量。在一个示例性的实施例中，如图1中所示，经纬密度可以每10mm的单位长度包括17个交叉处。然而，应当指出的是，在不超出本发明范围的情况下，可以使用任何其他的经纬密度。正如本领域的技术人员所能够理解的，经纬密度根据形成编织的第二部分110的单独的线丝114的数量、线112的数量和所选择的编织图案的类型变化。
示例性实施例中作为示例的编织的第二部分110由生物相容性材料(例如不锈钢，或者其他生物相容性金属和合金)，生物相容性聚合物，塑料涂层导丝或者混合材料形成。在一个实施例中，每根独立绳股114形成有塑料涂层，该塑料涂层可以被软熔(reflowed)(例如，通过加热)以锁定所需形态的编织的第二部分110。编织的第二部分110的近端和远端可以是锥形的以无缝贴合第一部分102。可以用线112形成此锥形或者可以在编织后机加工出此锥形(例如，通过研磨等)。
可以这样形成装置100，使得第一部分102在其远端包括直径减小的部分105。正如本领域的技术人员所能够理解的，该构造增加了装置的远端的柔性，以例如协助装置100穿过体内的曲折路径。可以在一个以上的地方设置直径减小的部分105，包括本体101的远端、本体的近端或者两者之间任何的位置。在示例性的实施例中，对直径减小的部分105进行研磨以具有比第一部分102外围部分小的直径。应当指出的是，由于直径减小的部分105使柔性增加，该部分可以不包括在其上延伸的第二部分110。在这样的实施例中，第二部分可以终止于靠近直径减小的部分105的位置。包括第二部分110的线112终端的直径可以渐缩以防止对内窥镜工作通道的破坏。在另一个实施例中，第一部分102沿其长度具有相同的直径，而第二部分110的近端终止于第一部分102的远端以增加该远端处的柔性。还是在另一个实施例中，第一部分102可以在其长度上装配有多个第二部分110，该多个第二部分110彼此分离以界定出沿装置100长度上的增加柔性的区域。
如图8中所示，示例性的装置100可以用在夹持装置800中。夹持装置800包括可释放连接到装置100细长本体101远端的圆柱形囊810。正如之前所更加详细描述的，装置100第二部分110的外径可以朝着细长本体101的远端渐缩。囊810容纳单个止血钳812的近端。钳子812通过控制导丝814连接到留在体外的近侧操作手柄816，该钳子812包括一对使分离的组织部分合在一起的组织夹持臂818(例如，闭合伤口)。通常当与闭合装置一起使用时，钳子812被设计成在手术完成以后仍然留在原位以将组织的边缘夹持在一起，同时自然愈合的过程使它们结合在一起。当该过程进展到足以使组织能够自己保持结合在一起而不需要钳子812的协助时，可以移除钳子812(例如，通过独立的手术)或者可以将其留在原位以在被夹持的组织脱落时自然脱落。
在操作形态下，将细长的本体101插入到活体(例如，在穿过沿曲折路径的自然体孔以后)，使得其远端邻近目标位置定位。在该位置，将钳子812朝远侧移出囊810使得臂818在自然偏压的作用下分开进入到接收组织的形态。在使钳子812前进离开囊810之前或者之后的任何时间，可以对细长本体101的近端施加旋转，以旋转囊810和钳子812来根据需要相对于目标组织定向臂818。接着启动控制导丝814将钳子812朝近侧拉入到囊810，该囊810闭合目标组织上的钳子臂818。当钳子812被以最大近侧程度地拉入到囊810，囊810限制臂818保持在闭合的位置，同时臂818的远端被拉在一起。在这一点上，施加到控制导丝814的附加近侧力，增加了控制导丝上的张力，直到达到预先设定的张力，使得连接在控制导丝814和钳子812之间的核心构件822的两个部分820a、820b之间的结合失效。这将囊810和钳子812从细长的本体101中释放，并且将钳子812锁定在被夹住组织上的闭合位置。
在该示例性的实施例中，囊810通过套管822可拆装地连接到细长本体101。当将核心构件820的被切断的近端部分820a朝近侧拉出囊810时，这推动套管支撑824脱离将套管822连接到囊810的凸出部826，从而从细长的本体101拆下囊810。即，当将套管支撑824移出其支撑凸出部826径向向外的位置，凸出部826径向向内弹出脱离囊810近端上对应的窗口。这使得囊810和连接到细长本体101的套管822分开，允许钳子812留在目标组织上的同时，装置800从体内撤回。
如图2中所示，根据本发明替代实施例的装置200与装置100基本上相同，并且除下文所指出的，相同的元件参考相同的标号。装置100'包括形成在编织的第二部分110上的塑料挤出220。将塑料挤出220定位在编织的第二部分110上，并且将其软熔(例如，通过加热)来将编织的第二部分110以需要的形态锁定在第一部分102上。在另一个实施例中，可以将塑料挤出220定位在第一和第二部分102、110之间，并且随后将其软熔(例如，通过加热)来将装置200移动到锁定结构，在该结构中第一和第二部分102、110不能相对于彼此移动。通过将塑料挤出220设置在编织的第二部分110的外表面上，提供保护涂层来保护内窥镜(未示出)的工作通道(未示出)不受破坏，同时当将装置200插进工作通道时，也防止/最小化其扭结，正如本领域的技术人员所能够理解的。该示例性的塑料挤出220可以形成为热缩管。
图3描绘了根据本发明另一实施例的装置300，其中可以将装置300移动到锁定形态而不需要使用塑料挤出。装置300与装置100基本上相同，并且除下文所指出的，相同的元件参考相同的标号。具体地，编织的第二部分310的编织图案设计可以形成为，通过使用沿装置100的单个部分、多个部分或者整个长度的编织锁定图案来锁定在第一部分102上。即，装置300的线312的交叉处116与形成线圈第一部分102的缠绕线材104所形成的峰和谷互锁。编织交叉可形成为，使得一些交叉330发生在线圈第一部分102的谷340，而其他的交叉332发生在线圈第一部分102的峰342。如图3中所示，可以在峰、谷的其中一个上或者两者结合处形成交叉，以将第二部分310锁定到线圈第一部分102。可以使用该构造来模拟防撕裂织物，使得第二部分310能够防止退绕或者其他损害。如果第二部分310的一段被破坏，该示例性的结构将阻止破坏扩展到第二部分的其他部分。此外，上文所公开的示例性结构有助于分散单个交叉处330上的应力负荷，以进一步防止可能导致其断裂的拉伸的应用。
在示例性的实施例中，装置300由四根线或载体310形成，每根线或载体310包括四根绳股112。然而，应当指出的是，在不超出本发明范围的情况下，每根线的线310和绳股112的数量可以进行任何变化。
还是在另一个实施例中，可以通过机械处理将第二部分110、210、310锁定在适当位置，包括但不限于将第二部分110、210、310压接、焊接以及铆接到第一部分102。
图4描绘了根据本发明另一个实施例的装置400。除下文所指出的，装置400与装置100基本上相同。装置400包括编织的第二部分410，所述编织的第二部分410由多组线412形成，每组线包括两根线丝414。长度L1上的第二部分410的经纬密度可以大于装置100的经纬密度以增加装置400的刚度。可以选择经纬密度来满足特定手术的要求，并且经纬密度可以沿装置400的长度变化。如图5所示的装置500，长度L1上的经纬密度可以减小，从而导致角度α的相应增加。
选择编织图案来形成第二部分410，使得形成在第一组相邻的线412之间的第一阴性空隙440(例如，基本上菱形的开口)的尺寸不同于形成在第二组相邻的线412之间的第二阴性空隙442。该图案在编织过程中赋予第二部分410。该图案允许装置400在使用过程中纵向扩张和压缩，因此协助装置400插入到体内。在本实施例中，第一阴性空隙440起初大于第二阴性空隙442。进一步应当指出的是，可以编织形成不同大小的任何数量的阴性空隙440、442以将所需的柔性赋予装置400。此外，可以对编织进行图案化，使得仅在预定长度上包括不同大小的阴性空隙。例如，在一个非限制性的例子中，仅仅装置400的远端尖端可以包括不同大小的阴性空隙。装置400的示例性特征可以与本文所公开的任何其他特征结合使用，以将所需的柔性赋予装置所选择的部分。应当指出的是，上文所公开的编织图案仅仅是示例性的，其在本发明范围内的变化是可以考虑的。
如图6中所示，还是根据本发明另一个实施例的轴600与轴100基本上相同，除下文所指出的。轴600包括多根编织在一起的单线材或单带材612。各单线材612形成有扁的、基本上矩形的横截面。然而，应当指出的是，在不超出本发明范围的情况下，可以使用任何其他形状的横截面，包括但不限于圆形和椭圆形。
图7描绘了根据本发明另一个实施例的装置700。除下文所指出的，装置700与前面所讨论的装置基本上相同。装置700的第二部分710包括具有第一直径绳股714a的第一线712a，编制第一和第二线712a、712b以形成不平衡的编织图案。第二部分710还包括具有第二直径绳股714b的第二线712b，所述第二直径小于第一直径。即，第一线712a四根绳股714a中的每一根都具有相同的第一直径，同时第二线712b四根绳股714b中的每一根都具有相同的第二直径。该结构的结果是，尽管对第一和第二线712a、712b进行了编织，但是可以改变每根线上的张力以增加和减少第二部分710各部分上的张力。具体地，正如本领域的技术人员所能够理解的，较大直径第一线712a上的张力要大于第二线712b的张力。在另一个实施例中，通过以顺时针方向编织第一线712a同时以逆时针方向编织第二线可以实现不平衡的编织。该种不平衡的编织可以由具有相同直径或者不同直径的第一和第二线712a、712b形成。应当指出的是，尽管装置700被描述具有第一和第二线712a、712b，在不超出本发明范围的情况下，装置700中可以使用任何数量的线。
本发明示例性的实施例允许对装置100-700施加外部旋转，其中可以旋转整个装置100-700以将相应的旋转赋予连接到其远端的机构(例如，夹持装置)。使用或者不使用设置在装置近端上的手柄，外科医生或者其他使用者都可以施加该旋转。相反，控制导丝机构，正如当前装置中所使用的，需要使用手柄以便将旋转赋予连接到其的机构。根据本发明的装置100-700的示例性的外部旋转提供了进一步的有益效果，不弯曲或卷绕地传递旋转。具体地，基于控制导丝的旋转机构易受旋转过程中卷绕以及其远端所引起的搅动和不受控制的运动的影响。形成该示例性的装置以防止这种卷绕或弯曲，并且能够有效和精确地传递旋转。
根据本发明的示例性的编织的第二部分可以在制造过程中在螺旋的第一部分上形成，并且可以通过编织或者勾编图案形成。
本领域的技术人员所能够理解，上文所描述实施例的单个技术特征可以省略和/或组合以形成替代实施例。此外，本领域的技术人员所能够理解，在不超出本发明精神或范围的情况下，能够在本发明的结构和方法上进行各种修改。例如，虽然本发明有关于夹持装置，但是也可以使用示例性的系统和方法来实施活检手术或者任何其他医疗手术，在这些手术中需要结合装置的开/闭功能，延伸/撤回进入到组织的装置的功能等来改进元件的旋转，正如本领域的技术人员所能够理解的。因此，在不超出本发明精神和范围的情况下，根据本发明的示例性的轴可以与任何其他需要精确旋转控制的医疗装置一起使用，或者安装在这些装置内使用。因此，本发明意在覆盖落入所附权利要求以及与其等同的范围内的本发明的修改和变形。

Claims (19)

1.一种医疗插入器械，包括：
细长轴，所述细长轴从近端延伸到远端并且具有足够沿曲折路径插入通过内窥镜工作通道的柔性，所述细长轴包括：
从所述近端延伸到所述远端的线圈，所述线圈具有纵向延伸穿过其的通道；以及
围绕所述线圈一部分延伸的编织部分，所述编织部分包括邻近所述细长轴的远端尖端的第一段和远离所述细长轴的远端尖端的第二段，所述编织部分包括多根缠绕在一起的线，使得第一和第二根线相交以在它们之间围出预设的角度，所述角度至少为25度且小于55度，所述第一段的所述角度不同于所述第二段的所述角度，其中所述第一和第二根线中的每一根包括至少一根线丝，所述第一根线的线丝的直径与所述第二根线的线丝的直径不同。
2.如权利要求1所述的医疗插入器械，其中所述第一根线包括一根、两根、三根或者四根线丝，而所述第二根线包括一根、两根、三根或者四根线丝。
3.如权利要求2所述的医疗插入器械，其中每根线包含相同数量的线丝。
4.如权利要求1所述的医疗插入器械，其中所述编织部分包括八根缠绕在一起的线。
5.如权利要求1所述的医疗插入器械，进一步包括塑料挤出部，所述塑料挤出部在所述编织部分上以锁定所述编织部分相对于所述线圈的定向。
6.如权利要求5所述的医疗插入器械，其中所述塑料挤出部或者定位在所述编织部分的外表面上，或者定位在所述编织部分邻近所述线圈的内表面上。
7.如权利要求1所述的医疗插入器械，其中所述线以预设的经纬密度缠绕。
8.如权利要求7所述的医疗插入器械，其中以锁定编织图案缠绕线，使得所述线的交叉或者发生在所述线圈的谷，或者发生在所述线圈的峰，或者发生在所述线圈谷峰结合的地方。
9.如权利要求1所述的医疗插入器械，其中所述线具有或者矩形或者圆形的横截面。
10.如权利要求1所述的医疗插入器械，其中所述细长轴的远端形成为结合组织夹持装置。
11.如权利要求1所述的医疗插入器械，其中所述第一段的所述角度小于25度。
12.如权利要求1所述的医疗插入器械，其中所述第二段的所述角度大于55度。
13.一种医疗插入器械，包括：
细长轴，所述细长轴从近端延伸到远端并且具有足够沿曲折路径插入通过内窥镜工作通道的柔性，所述细长轴包括：
从所述近端延伸到所述远端的线圈轴部分；以及
定位在所述线圈轴部分上的编织轴部分，所述编织轴部分包括邻近所述细长轴的远端尖端的第一段和远离所述细长轴的远端尖端的第二段，所述编织轴部分由多根编织在一起的线形成，使得第一和第二根线相交以在它们之间围出预设的角度，所述角度至少为25度且小于55度，所述第一段的所述角度不同于所述第二段的所述角度，其中所述第一和第二根线中的每一根包括至少一根线丝，所述第一根线的线丝的直径与所述第二根线的线丝的直径不同。
14.如权利要求13所述的医疗插入器械，其中所述线编织成互锁图案。
15.如权利要求13所述的医疗插入器械，其中所述第一根线包括一根、两根、三根或者四根线丝，而所述第二根线包括一根、两根、三根或者四根线丝。
16.如权利要求13所述的医疗插入器械，进一步包括塑料挤出部，所述塑料挤出部锁定所述编织轴部分相对于所述线圈轴部分的定向。
17.如权利要求16所述的医疗插入器械，其中所述塑料挤出部或者定位在所述编织轴部分的外表面上，或者定位在编织轴部分邻近所述线圈轴部分的内表面上。
18.如权利要求13所述的医疗插入器械，其中所述第一段的所述角度小于25度。
19.如权利要求13所述的医疗插入器械，其中所述第二段的所述角度大于55度。
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