CN108634932B - 一种肩关节夹具运用于肩关节检测的方法 - Google Patents
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Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
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Abstract
本发明涉及一种骨科模拟实验装置，尤其是一种主要应用于肱骨头和肩胛骨实验的肩关节夹具及肩关节检测方法。包括上夹具和下夹具；上夹具包括第一转轴，第一转轴的一端设置有第一轴承，第一轴承的内圈与第一转轴的外圆周面配合，第一轴承的下方设置有端面与第一轴承端面垂直的第二轴承，第二轴承的外圈与第一轴承的外圈固定连接，第二轴承的内圈内设置有第二转轴；第二转轴的一端设置有第三轴承；第三轴承的端面与第二转轴的端面垂直。本发明的肩关节夹具及肩关节检测方法，能够模拟肩关节不同角度、不同位置和力量加载的情况进行静态试验和动态实验，为医疗工作提供可靠、准确的实验数据，提高了手术的成功率，而且具有结构简单、使用方便的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种生物实验装置，尤其是一种主要应用于肱骨头和肩胛骨实验的一种肩关节夹具运用于肩关节检测的方法。
背景技术
在医疗工作中，依照患者的病情可以分为外科、内科以及骨科等。骨科学又称矫形外科学，是医学的一个专业或学科，专门研究骨骼肌肉系统的解剖、生理与病理，运用药物、手术及物理方法保持和发展这一系统的正常形态与功能，以及治疗这一系统的伤病。
随着科学技术的发展和进步，骨科学在诊断、治疗方面有了很大的进展。骨与关节结核病灶清除疗法在全国推广，极大地提高了手术的治愈率；手外科的建立和发展，使手外伤的诊治技术迅速得到普及和提高；显微外科手术的广泛开展，使多趾游离再造手、神经束的吻合及松解，0.2mm的小动脉间的吻合已不再是神话；采用新的术式治疗脊柱侧凸、颈椎病及颈椎狭窄等疾病都取得了较好的骨科学效果；对关节炎患者采取的各种有效的术式，使得多年卧床的患者从新站立起来；对恶性骨肿瘤的治疗已从单一的截肢发展到综合的治疗，提高了手术的治愈率和存活率；膝关节镜的临床应用，不仅解决了一些疑难关节病的诊断，而且实现了诊断及治疗同步进行；随着材料科学的发展，使得一些复杂的骨折同样也能行内固定治疗；人工关节、人工椎体的功能及性能也更趋完善。近年来骨科专业也培养了众多的人才，其中中国名医百强榜的骨科医生就占了数名，为骨科专业的发展开拓了好的局面。
随着时代和社会的变更，骨科伤病谱有了明显的变化，例如，骨关节结核、骨髓炎、小儿麻痹等疾病明显减少，交通事故引起的创伤明显增多，人口的老化，老年性骨质疏松引起的骨折、骨科学关节病增多，环境因素的影响，骨肿瘤、类风湿性关节炎相应增多等等。骨科伤病谱的变化，要求骨科研究的重点以及防治重点必须适应这一转变，这也决定了骨科今后的发展方向。
现代科学的发展，既要有精细的分科，同时更强调科学的模型实验，以确保手术治疗的科学性、严谨性以及成功率。因此，需要各种相应的实验检测设备以及检测方法。
发明内容
本发明所要解决的一个技术问题是：提供一种能够肩关节不同角度，不同位置和力量加载的情况进行静态试验和动态实验的一种肩关节夹具。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种肩关节夹具，包括上夹具和下夹具；所述上夹具包括第一转轴，所述第一转轴的一端设置有第一轴承，所述第一轴承的内圈与第一转轴的外圆周面配合，所述第一轴承的下方设置有端面与第一轴承端面垂直的第二轴承，所述第二轴承的外圈与第一轴承的外圈固定连接，所述第二轴承的内圈内设置有第二转轴；所述第二转轴的一端设置有第三轴承；所述第三轴承的端面与第二转轴的端面垂直；
所述第三轴承的外圈与第二转轴固定连接；所述第三轴承的内腔设置有第三转轴；
所述第三转轴的一端为夹持端，另一端为旋转调节端；所述第一转轴上设置有锁死第一转轴相对于第一轴承内圈转动角度的第一锁紧装置；
所述第二转轴上设置有锁死第二转轴相对于第二轴承外圈转动角度的第二锁紧装置；
所述第三转轴上设置有锁死第三转轴相对于第三轴承外圈转动角度的第三锁紧装置；
所述下夹具包括支撑板；所述支撑板上设置有可以横向移动的关节安装盒；所述支撑板下方设置有安装座，所述安装座上设置有可转动的第四转轴；所述第四转轴通过卡盘与安装座连接。
优选的，为了方便调节使用，所述第一锁紧装置包括设置在第一轴承外圈上的第一固定块；所述第一固定块上设置有第一锁紧螺栓，所述第一锁紧螺栓一端穿过第一固定块与第一转轴的外圆周面接触。
优选的，为了方便调节使用，所述第二锁紧装置包括设置在第二轴承外圈上的第二固定块以及设置在第二转轴上的第一固定转盘；所述第二固定块上设置有横向的第二锁紧螺栓；所述第一固定转盘上设置有第一分度孔，所述第二锁紧螺栓一端穿过第二固定块，延伸到第一分度孔内；
优选的，为了方便调节使用，所述第三锁紧装置包括设置在第三轴承外圈上的第三固定块以及设置在第三转轴上的第二固定转盘；所述第三固定块上设置有横向的第三锁紧螺栓；所述第二固定转盘上设置有第二分度孔，所述第三锁紧螺栓一端穿过第三固定块，延伸到第二分度孔内。
进一步的，为了提高使用的稳定性和可靠性，所述第一固定块、第二固定块以及第三固定块均至少具有两个。
进一步的，为了方便调节和使用，所述支撑板上设置有横向的滑槽；所述关节安装盒的一侧设置有与滑槽匹配的凸块；所述关节安装盒的另一侧设置有锁紧块，所述锁紧块延伸到支撑板的侧面，且通过第四螺栓与支撑板配合。
本发明所要解决的另一个技术问题是：提供一种能够肩关节不同角度，不同位置和力量加载的情况进行静态试验和动态实验的一种肩关节检测方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种肩关节夹具运用于肩关节检测的方法，包括以下步骤：
S1静态试验：
a、安装调节肩关节夹具，其中第一转轴通过连接轴连接动力机构，使得肱骨和肩胛骨的顶部关节盂接触配合，并在该接触位置放置压敏纸；
b、通过调节第二转轴和第二锁紧装置，使得肱骨的轴线和关节盂的水平面外展在不同角度进行加载实验；同时通过调节第三转轴和第三锁紧装置，使得肱骨内外旋与关节盂进行加载实验；
c、记录压敏纸的数据；
d、重复操作，取平均值；
S2动态实验：
e、安装调节肩关节夹具，其中第一转轴通过连接轴连接动力机构，使得肱骨和肩胛骨的顶部关节盂接触配合，关节安装盒旋转90°，解放第一固定块，使得第一轴承自由转动；用连接线连接肱骨，并经过关节安装盒上的滑轮后连接配重砝码，使得配重砝码的重量转换为加载到整个肩关节的轴向应力，力线垂直关节盂的平面；
f、肱骨和关节盂的精确定位：手动将关节盂和肱骨大体对合并与边缘接触，施加100N的轴向应力，在关节盂和肱骨稳定情况下确定精确中心点；通过关节安装盒长轴线和第三转轴轴线夹角确定外展角度，后以C型金属夹子固定箱体。
g、分别施加2kg，4kg，6kg，8kg，10kg轴向压力，以压缩试验，速率进行肩关节前行脱位实验；对比分析不同方式通过位移-载荷曲线，分析肩关节移位15mm情况下的载荷；分析轴向的应力的变化，得出可靠的轴心应力方式。
进一步的，步骤a中，肱骨和肩胛骨的顶部关节盂接触配合时需要精确定位，手动将关节盂和肱骨大体对合并与边缘接触，并将第一固定转盘锁紧，固定关节盂的关节安装盒可在支撑板上沿滑槽自由活动；动力机构下压肱骨到关节盂，在下压过程中，凸起的肱骨和凹陷的关节盂会找到平衡点，从而推动关节盂移动到最佳吻合位点；提升肱骨，再次下压肱骨，直到关节安装盒位置不变。
进一步的，所述的动力机构下压肱骨到关节盂的加载为440N，且以50N/S进行加载，达到440N后持续120S。
进一步的，步骤b中，调节第二锁紧装置，使得肱骨分别以0°、30°以及60°进行外展。
进一步的，所述的压敏纸采用温度23°C，湿度65%的富士感压纸。
本发明的有益效果是：本发明所述的一种肩关节夹具及检测方法，通过第一转轴、第一轴承、第二轴承、第二转轴、第三轴承、第三转轴、支撑板、关节安装盒以及安装座等的配合使用，能够肩关节不同角度、不同位置和力量加载的情况进行静态试验和动态实验，为医疗工作提供可靠、准确的实验数据，提高了手术的成功率，而且具有结构简单、使用方便的特点。
附图说明
图1是本发明实施例中一种肩关节夹具的方位示意图；
图2是本发明实施例中一种肩关节夹具的一种正视示意图；
图3是本发明实施例中一种肩关节夹具的一种右视示意图；
图4是本发明实施例中一种肩关节夹具装上肱骨和肩胛骨工作时的一种结构示意图；
图中标示：1-第一转轴，2-第一轴承，3-第一固定块，4-第一锁紧螺栓，5-第二轴承，6-第二转轴，7-第一固定转盘，8-第二固定块，9-第二锁紧螺栓，10-第三轴承，11-第三转轴，12-第二固定转盘，13-第三固定块，14-第三锁紧螺栓，15-关节安装盒，16-支撑板，17-凸块，18-锁紧块，19-滑轮，20-安装座，21-第四转轴，22-卡盘，23-连接轴，24-肱骨，25-肩胛骨，26-压敏纸，27-连接线，28-配重砝码，29-同心环，121-第二分度孔，161-滑槽。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1至图4所示，本发明所述的一种肩关节夹具，包括上夹具和下夹具；所述上夹具包括第一转轴1，所述第一转轴1的一端设置有第一轴承2，所述第一轴承2的内圈与第一转轴1的外圆周面配合，所述第一轴承2的下方设置有端面与第一轴承2端面垂直的第二轴承5，所述第二轴承5的外圈与第一轴承2的外圈固定连接，所述第二轴承5的内圈内设置有第二转轴6；所述第二转轴6的一端设置有第三轴承10；所述第三轴承10的端面与第二转轴6的端面垂直；
所述第三轴承10的外圈与第二转轴6固定连接；所述第三轴承10的内腔设置有第三转轴11；
所述第三转轴11的一端为夹持端，另一端为旋转调节端；所述第一转轴1上设置有锁死第一转轴1相对于第一轴承2内圈转动角度的第一锁紧装置；
所述第二转轴6上设置有锁死第二转轴6相对于第二轴承5外圈转动角度的第二锁紧装置；
所述第三转轴11上设置有锁死第三转轴11相对于第三轴承10外圈转动角度的第三锁紧装置；
所述下夹具包括支撑板16；所述支撑板16上设置有可以横向移动的关节安装盒15；所述支撑板16下方设置有安装座20，所述安装座20上设置有可转动的第四转轴21；所述第四转轴21通过卡盘22与安装座20连接。
本发明所述的一种肩关节夹具，通过第一转轴1、第一轴承2、第二轴承5、第二转轴6、第三轴承10、第三转轴11、支撑板16、关节安装盒15以及安装座20等的配合使用，能够肩关节不同角度、不同位置和力量加载的情况进行静态试验和动态实验，为医疗工作提供可靠、准确的实验数据，提高了手术的成功率，而且具有结构简单、使用方便的特点。值得注意的是，所述的第一转轴1的始端一般设置有连接轴23，并在该连接轴23上设置有相应的连接结构，如键槽等，使用时，上夹具通过该连接轴23与其他动力机构，将肱骨24安装固定到第三转轴11的夹持端，肩胛骨25安装放置到关节安装盒15中，且位置与肱骨24的位置对应，然后通过动力机构、第一锁紧装置、第二锁紧装置以及第三锁紧装置的调节使得肱骨24和肩胛骨25的顶部接触，并在接触处放置压敏纸26；通过动力机构、第一锁紧装置、第二锁紧装置以及第三锁紧装置的调节使得肱骨24和肩胛骨25接触的角度、位置以及压力不同，并记录下压敏纸26相应状态下的数据，，为医疗工作提供可靠、准确的实验数据，提高了手术的成功率。值得注意的是，为了获得更多实验数据，可以另行加载重量实验，在所述的关节安装盒15的边缘处设置滑轮19，将一连接线27的一端系到肱骨24上，另一端经过滑轮19并连接配重砝码28，连接线可以采用尼龙线、钢丝绳等，根据实验的需求选择不同重量的配重砝码28。可以在连接线27上套装上同心环29，通过同心环29自身重力或外力作用，修正调节方向，使得连接线27与肱骨24的轴线平行。
作为优选的，为了方便使用和调节，所述第一锁紧装置包括设置在第一轴承2外圈上的第一固定块3；所述第一固定块3上设置有第一锁紧螺栓4，所述第一锁紧螺栓4一端穿过第一固定块3与第一转轴1的外圆周面接触。使用时，旋紧第一锁紧螺栓4使之抵紧第一转轴1则第一转轴1不能旋转，反之则能旋转，这样设计以后，使用相当方便。
作为优选的，为了方便使用和调节，所述第二锁紧装置包括设置在第二轴承5外圈上的第二固定块8以及设置在第二转轴6上的第一固定转盘7；所述第二固定块8上设置有横向的第二锁紧螺栓9；所述第一固定转盘7上设置有第一分度孔，所述第二锁紧螺栓9一端穿过第二固定块8，延伸到第一分度孔内；所述第三锁紧装置包括设置在第三轴承10外圈上的第三固定块13以及设置在第三转轴11上的第二固定转盘12；所述第三固定块13上设置有横向的第三锁紧螺栓14；所述第二固定转盘12上设置有第二分度孔121，所述第三锁紧螺栓14一端穿过第三固定块13，延伸到第二分度孔121内。这样设计以后，可以方便地通过插接不同的第一分度孔和第二分度孔121实现不同角度的测试，可以根据实验的需求设置第一分度孔和第分度孔121的个数，如第一固定转盘7的最小调节角度设置为15°，则第一分度孔的个数为二十四个，如第二固定转盘12的最小调节角度为30°，则第二分度孔121的个数为十二个。
作为优选的，为了方便使用和调节，所述第一固定块3、第二固定块8以及第三固定块13均至少具有两个，这样设计以后，提高了机械稳定性和可靠性。
作为优选的，为了方便使用和调节，所述支撑板16上设置有横向的滑槽161；所述关节安装盒15的一侧设置有与滑槽161匹配的凸块17；所述关节安装盒15的另一侧设置有锁紧块18，所述锁紧块18延伸到支撑板16的侧面，且通过第四螺栓与支撑板16配合，这样设计以后，整个关节安装盒15能够根据实验的需求，沿着滑槽161滑动，并且可以通过第四螺栓固定位置，使用相当方便。
一种肩关节夹具运用于肩关节检测的方法，包括以下步骤：
S1静态试验：
a、安装调节肩关节夹具，其中第一转轴1通过连接轴23连接动力机构，使得肱骨24和肩胛骨25的顶部关节盂接触配合，并在该接触位置放置压敏纸26；
b、通过调节第二转轴6和第二锁紧装置，使得肱骨24的轴线和关节盂的水平面外展在不同角度进行加载实验；同时通过调节第三转轴11和第三锁紧装置，使得肱骨24内外旋与关节盂进行加载实验；
c、记录压敏纸26的数据；
d、重复操作，取平均值；
S2动态实验：
e、安装调节肩关节夹具，其中第一转轴1通过连接轴23连接动力机构，使得肱骨24和肩胛骨25的顶部关节盂接触配合，关节安装盒15旋转90°，解放第一固定块3，使得第一轴承2自由转动；用连接线27连接肱骨24，并经过关节安装盒15上的滑轮19后连接配重砝码28，使得配重砝码28的重量转换为加载到整个肩关节的轴向应力，力线垂直关节盂的平面；
f、肱骨24和关节盂的精确定位：手动将关节盂和肱骨24大体对合并与边缘接触，施加100N的轴向应力，在关节盂和肱骨24稳定情况下确定精确中心点；通过关节安装盒15长轴线和第三转轴11轴线夹角确定外展角度利用角度尺确定，后以C型金属夹子固定箱体。
g、分别施加2kg，4kg，6kg，8kg，10kg轴向压力，以压缩试验，速率10mm/min进行肩关节前行脱位实验；对比分析不同方式通过位移-载荷曲线，分析肩关节移位15mm情况下的载荷；分析轴向的应力的变化，得出可靠的轴心应力方式。
作为优选的，步骤a中，肱骨24和肩胛骨25的顶部关节盂接触配合时需要精确定位，手动将关节盂和肱骨24大体对合并与边缘接触，并将第一固定转盘7锁紧，固定关节盂的关节安装盒15可在支撑板16上沿滑槽161自由活动；动力机构下压肱骨24到关节盂，在下压过程中，凸起的肱骨24和凹陷的关节盂会找到平衡点，从而推动关节盂移动到最佳吻合位点；提升肱骨24，再次下压肱骨24，直到关节安装盒15位置不变。
作为优选的，所述的动力机构下压肱骨24到关节盂的加载为440N，且以50N/S进行加载，达到440N后持续120S。
作为优选的，步骤b中，调节第二锁紧装置，使得肱骨24分别以0°、30°以及60°进行外展。
作为优选的，所述的压敏纸26采用温度23°C，湿度65%的富士感压纸。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.肩关节夹具运用于肩关节检测的方法，其特征在于:肩关节夹具，包括上夹具和下夹具；所述上夹具包括第一转轴（1），所述第一转轴（1）的一端设置有第一轴承（2），所述第一轴承（2）的内圈与第一转轴（1）的外圆周面配合，所述第一轴承（2）的下方设置有端面与第一轴承（2）端面垂直的第二轴承（5），所述第二轴承（5）的外圈与第一轴承（2）的外圈固定连接，所述第二轴承（5）的内圈内设置有第二转轴（6）；所述第二转轴（6）的一端设置有第三轴承（10）；所述第三轴承（10）的端面与第二转轴（6）的端面垂直；
所述第三轴承（10）的外圈与第二转轴（6）固定连接；所述第三轴承（10）的内腔设置有第三转轴（11）；
所述第三转轴（11）的一端为夹持端，另一端为旋转调节端；所述第一转轴（1）上设置有锁死第一转轴（1）相对于第一轴承（2）内圈转动角度的第一锁紧装置；
所述第二转轴（6）上设置有锁死第二转轴（6）相对于第二轴承（5）外圈转动角度的第二锁紧装置；
所述第三转轴（11）上设置有锁死第三转轴（11）相对于第三轴承（10）外圈转动角度的第三锁紧装置；
所述下夹具包括支撑板（16）；所述支撑板（16）上设置有可以横向移动的关节安装盒（15）；所述支撑板（16）下方设置有安装座（20），所述安装座（20）上设置有可转动的第四转轴（21）；所述第四转轴（21）通过卡盘（22）与安装座（20）连接；
还包括以下步骤：
S1静态试验：
a、安装调节肩关节夹具，其中第一转轴（1）通过连接轴（23）连接动力机构，使得肱骨（24）和肩胛骨（25）的顶部关节盂接触配合，并在该接触位置放置压敏纸（26）；
b、通过调节第二转轴（6）和第二锁紧装置，使得肱骨（24）的轴线和关节盂的水平面外展在不同角度进行加载实验；同时通过调节第三转轴（11）和第三锁紧装置，使得肱骨（24）内外旋与关节盂进行加载实验；
c、记录压敏纸（26）的数据；
d、重复操作，取平均值；
S2动态实验：
e、安装调节肩关节夹具，其中第一转轴（1）通过连接轴（23）连接动力机构，使得肱骨（24）和肩胛骨（25）的顶部关节盂接触配合，关节安装盒（15）旋转90°，解放第一固定块（3），使得第一轴承（2）自由转动；用连接线（27）连接肱骨（24），并经过关节安装盒（15）上的滑轮（19）后连接配重砝码（28），使得配重砝码（28）的重量转换为加载到整个肩关节的轴向应力，力线垂直关节盂的平面；
f、肱骨（24）和关节盂的精确定位：手动将关节盂和肱骨（24）大体对合并与边缘接触，施加100N的轴向应力，在关节盂和肱骨（24）稳定情况下确定精确中心点；通过关节安装盒（15）长轴线和第三转轴（11）轴线夹角确定外展角度，具体的利用角度尺确定；后以C型金属夹子固定箱体；
g、分别施加2kg，4kg，6kg，8kg，10kg轴向压力，以压缩试验，速率（10mm/min）进行肩关节前行脱位实验；对比分析不同方式通过位移-载荷曲线，分析肩关节移位15mm情况下的载荷；分析轴向的应力的变化，得出可靠的轴心应力方式。
2.如权利要求1所述的肩关节夹具运用于肩关节检测的方法，其特征在于：所述第一锁紧装置包括设置在第一轴承（2）外圈上的第一固定块（3）；所述第一固定块（3）上设置有第一锁紧螺栓（4），所述第一锁紧螺栓（4）一端穿过第一固定块（3）与第一转轴（1）的外圆周面接触。
3.如权利要求2所述的肩关节夹具运用于肩关节检测的方法，其特征在于：所述第二锁紧装置包括设置在第二轴承（5）外圈上的第二固定块（8）以及设置在第二转轴（6）上的第一固定转盘（7）；所述第二固定块（8）上设置有横向的第二锁紧螺栓（9）；所述第一固定转盘（7）上设置有第一分度孔，所述第二锁紧螺栓（9）一端穿过第二固定块（8），延伸到第一分度孔内；
所述第三锁紧装置包括设置在第三轴承（10）外圈上的第三固定块（13）以及设置在第三转轴（11）上的第二固定转盘（12）；所述第三固定块（13）上设置有横向的第三锁紧螺栓（14）；所述第二固定转盘（12）上设置有第二分度孔（121），所述第三锁紧螺栓（14）一端穿过第三固定块（13），延伸到第二分度孔（121）内。
4.如权利要求3所述的肩关节夹具运用于肩关节检测的方法，其特征在于：所述第一固定块（3）、第二固定块（8）以及第三固定块（13）均至少具有两个。
5.如权利要求1所述的肩关节夹具运用于肩关节检测的方法，其特征在于：所述支撑板（16）上设置有横向的滑槽（161）；所述关节安装盒（15）的一侧设置有与滑槽（161）匹配的凸块（17）；所述关节安装盒（15）的另一侧设置有锁紧块（18），所述锁紧块（18）延伸到支撑板（16）的侧面，且通过第四螺栓与支撑板（16）配合。
6.根据权利要求1所述的肩关节检测的方法，其特征在于：步骤a中，肱骨（24）和肩胛骨（25）的顶部关节盂接触配合时需要精确定位，手动将关节盂和肱骨（24）大体对合并与边缘接触，并将第一固定转盘（7）锁紧，固定关节盂的关节安装盒（15）可在支撑板（16）上沿滑槽（161）自由活动；动力机构下压肱骨（24）到关节盂，在下压过程中，凸起的肱骨（24）和凹陷的关节盂会找到平衡点，从而推动关节盂移动到最佳吻合位点；提升肱骨（24），再次下压肱骨（24），直到关节安装盒（15）位置不变。
7.根据权利要求6所述的肩关节夹具运用于肩关节检测的方法，其特征在于：所述的动力机构下压肱骨（24）到关节盂的加载为440N，且以50N/S进行加载，达到440N后持续120S。
8.根据权利要求1所述的肩关节夹具运用于肩关节检测的方法，其特征在于：步骤b中，调节第二锁紧装置，使得肱骨（24）分别以0°、30°以及60°进行外展。
9.根据权利要求1所述的肩关节夹具运用于肩关节检测的方法，其特征在于：所述的压敏纸（26）采用温度23°C，湿度65%的富士感压纸。
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