DE2511924A1

DE2511924A1 - Geraet zur sauerstoffanreicherung des blutes mit waermeaustauscher

Info

Publication number: DE2511924A1
Application number: DE19752511924
Authority: DE
Inventors: Libero Luppi
Original assignee: Bellco SRL
Current assignee: Bellco SRL
Priority date: 1974-03-25
Filing date: 1975-03-19
Publication date: 1975-10-02
Also published as: NL7502627A; US4073622A; FR2265413A1; FR2265413B1; JPS50133695A; BE826793A; IT1005695B; GB1503595A

Description

BELLCO S. p. A. - Via Caaiurana, - MIRANDOLA - Pro ν. Modena

ITALIEN

GERÄT ZUR SAUERSTOFFANREICHERUNG DES BLUTES MIT WÄRMEAUSTAUSCHER

Die Vorliegende Erfindung betrifft ein Gerat zur Sauerstoffanreicherung des Blutes mit wärmeaustauscher.

Bei einigen chirurgischen Eingriffen am menschlichen Körper ist es notwendig, während einer gewissen Zeitperiode eine ausserkorperliche Blutzirkulation auf-'■rechtzuerhalten. Zu diesem Zweck werden Geräte zur Sauerstoffanreicherung verwendet, die es ausser einer Sauerstoffanreicherung des Blutes auch ermöglichen, je nach den Erfordernissen die Bluttemperatur zu heben oder zu senken.

Die derzeit bekannten Geräte zur Sauerstoffanreicherung

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liefern zwar zufriedenstellende Ergebnisse, .sie besitzen jedoch einige Nachteile, von denen der am meisten unangenehme durch die Tatsache gegeben ist, dass es nicht immer gelingt, eine einwandfreie Mischung zwisehen dem Blut und dem Sauerstoff herbei zufuhren, so dass die Säuerst offcinreicherung nur teilweise erfolgt.

Ein weiterer, oft auftretender Nachteil ist der, dass die bekannten Geräte zur Sauerstoffanreicherung ziemlich platzaufwendig sind, so dass sich Probleme bei ihrer Verwendung und Aufstellung ergeben.

Es ist daher ein Ziel der Erfindung die Vermeidung der vorerwähnten Nachteile und die Schaffung eines Gerätes zur Sauerstoff anreicherung des Blutes mit Wärmeaustauscher, das eine einwandfreie Mischung des Blutes mit dem Sauer~ stoff und somit eine vollständige Sauerstoffanreicherung des Blutes gewährleistet.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Gerätes zur Sauerstoffanreicherung von äusserst gedrängter Form, was durch eine rationelle und wirksame Verteilung der Bestandteile des Gerätes erreicht wird.

Veiters ist ein Ziel der Erfindung die Schaffung eines Gerätes zur Sauerstoffanreicherung, welches eine visuelle Kontrolle des Blutstromes während des Durchganges durch das.Gerät ermöglicht.

Nicht zuletzt ist ein Ziel der Erfindung die Schaffung

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eines Gerätes zur Sauerstoffanreicherung, welches in einfacher WeiTe aus allgemein im Handel erhältlichen Teilen herstellbar ist, keine besonderen Herstellungs— techniken erfordert und überdies billig zu gestehen kommt, so dass es als "Wegwerf" -Gerät zur Sauerstoffanreicherung des Blutes, also nur ein einziges Mal, verwendet werden kann.

Diese und weitere, der folgenden Beschreibung deutlicher entnehmbaren Ziele werden mit dem erfindungsgemässen Gerät zur Sauerstoffanreicherung des Blutes mit wärmeaustauscher erreicht, welches durch eine ringförmige Sauerstoffanreicherungskammer, einen Labyrinthweg in dieser

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Kammer, ein Anschlussstuck fur den Einlass des venösen Blutes und einen Sauerstoffausströmer am Anfang des erwähnten Labyrinthweges, eine nach oben führende Leitung für das Blut am Ende des Labyrinthweges, einen oberen Entschäumer, auf dem die nach oben führende Laitung mündet, einen oberen Behälter, der oberhalb der Ringkammer angeordnet ist und den oberen Entschäumer enthält-_t einen unteren, unterhalb der Ringkammer angeordneten Behälter, einen wärmeaustauscher, der sich vom Boden des oberen Behälters aus bis zum Boden des unteren Behälters erstreckt,¹ einen ringförmigen Zwischenraum zwischen dem wärmeaustauscher und der Innenwand der Ringkammer, welcher den oberen Behälter mit dem unteren Behälter für den Durchtritt des entschäumten Blutes verbindet, und ein Arterienanschlusstück am Boden des

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unteren Behalters, gekennzeichnet ist.

Weitere Merkmale und Vorteile sind deutlicher der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausfiihrungsbeispieles eines erfindungsgemassen Gerätes zur Sauer-'stoffanreicherung des Blutes mit wärmeaustauscher unter Hinweis auf beiliegende Zeichnung zu entnehmen, in welcher:

Fig. 1 das Gerat in perspektivischer Darstellung zeigt; Fig. 2 dasselbe Gerät im Aufriss zeigt;

Fig. 3 eine Darstellung des Gerätes im Längsschnitt entlang einer Axialebene ist;

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV der Fig. 3 darstellt;

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V der Fig« 3 zeigt; und

Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI der Fig. 3 darstellt,

Gemäss der Zeichnung weist das Gerät 1 zur Sauerstoffanreicherung eine ringförmige Sauerstoffanreicherungskammer 2 auf, die sich über einen gewissen Abschnitt nach oben erstreckt und in einer Mittelstellung im erfindungsgemassen Gerät angeordnet ist.

Im Inneren der Ringkammer 2 sind radiale Trennwände 3 vorgesehen, die sich in Längsrichtung erstrecken und

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gleichmassig im Inneren der Ringkammer 2 verteilt sind. Die Trennwände 3 sind abwechselnd an ihren oberen und an ihren unteren Enden unterbrochen, so dass sie im Inneren der Ringkammer 2 einen Labyrinthweg bilden, *

der einen schlangenformigen Verlauf besitzt. Auf diese Weise bilden sich aufsteigende, d.h. an ihrem oberen ■ Ende unterbrochene Trennwände 3, die sich mit absteigenden, d.h. am unteren Ende die Unterbrechung auf-♦ weisenden Trennwänden abwechseln.

Um zu vermeiden, dass sich zwischen zwei aufsteigenden Trennwänden Blutstaumengen bilden, ist an der Basis der aufsteigenden Trennwände eine öffnung 3b von kleinem Durchmesser (1-2 mm) ausgebildet, welche die verschiedenen Abteile miteinander verbindet und einen .minimalen, aber konstanten Blutaustausch ermöglicht. Wenn sich tatsächlich zwischen den aufsteigenden Trennwänden Blutstauungen bilden sollten, so wurden sie von .einem verstärkten Sauerstoffstrom mit daraus resultierender verstärkter Hamolyse getroffen.

Am Anfang des Labyrinthweges befindet sich ein Anschlussstück 4 für den Eintritt des venösen Blutes in die Ringkammer 2, das vorzugsweise Y-förmig ausgebildet ist, so dass es einen Einlass 4a sowie einen Einlass 4b für den Anschluss der Zuführungsleitungen des venösen Blutes besitzt. Weiters ist am Beginn des Labyrinthweges ein Sauerstoffausströmer 5 angeordnet, der sich über einen gewissen Abschnitt im Inneren der Ringkammer 2 erstreckt

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und aussen einen Anschluss 5a .für die Verbindung mit einer Sauerstoffquelle besitzt.

Am Ende des Labyrinthweges erstreckt sich von der Ringkammer 2 ausgehend eine nach oben führende Leitung 6 fur das Blut. Die Zone, von der die Leitung 6 ausgeht, liegt neben der Anfangszone des Labyrinthweges, wobei jedoch die beiden Zonen durch eine Trennwand 3a getrennt sind, die keine Unterbrechungen aufweist, so dass keine direkte Verbindung zwischen der Anfangszone der nach oben führenden Leitung 6 und der Anfangszone des Labyrinthweges besteht, sondern die Verbindung nur über den Labyrinthweg erfolgt. Die Leitung 6 erstreckt sich vertikal nach oben und mündet in eine Sammelzone 7, die über einem oberen Entschäumer 8 liegt und mit diesem unten in Verbindung steht. Dieser obere Entschäumer besteht aus einem Zylinder 8a aus nichtgiftigern Material, das mit einem .Entschäumung smittel überzogen und in einem aus nichtgiftigem 'Kunststoff gefertigten säckchen 8b enthalten ist, dessen Öffnung beispielsweise durch Anbinden an der unteren öffnung der Sammelzone 7 verankert wirdj das säckchen 8b ist ein für Blut durchlässiges Filterelement.

Der Entschäumer 8 ist axial in einen oberen zylinderförmigen Behälter 9 eingesetzt, der in seinem Inneren auch die nach oben führende Leitung 6 und die Sammelzone 7 enthält. Oben ist der Behälter 9 mit dem Deckel 10 verschlossen, der eine Entlüftung aufweist, damit die während der Verwendung des Gerätes zur Sauerstoffanreichcrung

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sich entwickelnden Gase austreten können.

Das Gerät besitzt weiters einen ebenfalls zylinderförmigen unteren Behälter 11, der unterhalb der Ringkammer 2 angeordnet ist.

Vom Boden des oberen Behälters 9 ausgehend erstreckt sich ein zylinderförmiger wärmeaustauscher 12 nach unten bis zum Boden des unteren Behälters 11. ·

Zwischen dem wärmeaustauscher 1 2 und der Innenwand 2a der Ringkammer 2 besteht ein ringförmiger Zwischenraum 13, der den Durchgang des entschäumten Blutes vom oberen Entschäumer 8 zum unteren Behälter 11 ermöglicht.

Im Zwischenraum 13, und zwar auf der Aussenflache des Wärmeaustauschers 12, ist eine schraubenförmig verlaufende Rippung 14 vorgesehen, welche die Aufgabe besitzt, die Lange des Weges zu vergrossern, welchen das entschäumte Blut durchströmen muss, um vom oberen Behälter 9 in den unteren Behälter 11 zu gelangen. Auf diese Weise wird die Kontaktzeit des entschäumten Blutes mit dem wärmeaustauscher erhöht und der wärmeaustausch zwischen Blut und Austauscher begünstigt, wodurch das bereits entschäumte Blut auf die gewünschte Temperatur gebracht werden kann. Weiters ist die Breite des Zwischenraumes 1 3 derart weitgehend herabgesetzt, dass das vom oberen Behälter 9 zum unteren Behälter 11 laufende Blut eine praktisch lamimire Strömungsbewegung besitzt, wodurch Turbulenzen vermieden werden und ein weiterer wärmeaustausch erleichtert wird. Der Teil des

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Wärmeaustauschers12, der im Inneren des unteren Behälters 11 liegt, ist mit einem unteren Entschäumer 16 umhüllt, der aus einem atoxischem Entschäumungsmaterial 16a od. dgl. Materialien besteht und die Form einer Manschette hat und in einer Hülle 16b aus fur Blut durchlässigem ungiftigen Filtermaterial enthalten ist. Der untere Ent-

schaumer 16 hat die Aufgabe, jedwede trotz Durchgang durch den oberen Entschäumer 8 möglicherweise im Blut verbliebenen oder sich wahrend der Erwärmungsphase gebildeten Gasteilchen vollständig.zu entfernen.

Das aus der Hülle 16b austretende Blut sammelt sich im unteren Behälter 11, auf dessen Boden ein ArterienanschlussstucJk 17 von der Form eines Y vorgesehen ist, welches es ermöglicht, das nunmehr mit Sauerstoff ange-, reicherte und filtrierte Blut in den Blutkreislauf des Patienten zurückzuführen.

Der wärmeaustauscher 12 besteht aus einem innen hohlen Zylinder aus wärmeleitendem Material, der mit einem allgemein mit 20 bezeichneten schwammartigen Füllmaterial gefüllt ist. Im inneren des Wärmeaustauschers 12 erstreckt sich ein Auslas sr ohr stück 21 fur das Wärmemedium, welches Rohr bis in die Nahe des oberen inneren Endes des Wärmeaustauschers 12 reicht. Vom Boden des Wärmeaustauschers aus erstreckt sich ein Einlassrohrstück 22..Wenn man das Wärmemedium, gewöhnlich Wasser, mit einer bestimmten Temperatur über das Einlassrohrstück 22 zufuhrt, so erfolgt ein wärmeaustausch mit dem durch den ganzen

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Innenkörper des Austauschers 12 fliessenden Wasser, welches sodann durch das Auslassrohrstück 21 abfliesst.

Das Gerät zur Sauerstoffanreicherung 1 besitzt weiters Einlassanschlüsse 30 zur Zufuhr eines Teiles des Blutes direkt in die Sammelzone 7, ohne dass es vorher durch die Anreicherungskammer 2 strömt.

Weiters ist an der Basis der nach oben führenden Leitung * 6 in der Wand 2a der Ringkammer 2 eine radiale Öffnung 6a vorgesehen, welche die Kammer 2 direkt mit dem Zwischenraum 13 in Verbindung setzt* Die Öffnung 6a hat die Funktion, es am Ende der Verwendung des Gerätes am Patienten zu ermöglichen, das Blut aus der Ringkammer 2 vollständig zu entleeren· Auf diese Weise kann man dem Patienten wieder die maximale mögliche Blutmenge ohne Verluste zuführen. Allfällige Mengen an möglicherweise durch die öffnung 6a hindurchgelangtem schaum werden vom unteren Entschäumer 16 beseitigt.

In der Folge wird die Funktionsweise des erfindungsgemässen Gerätes zur Sauerstoffanreicherung von Blut beschrieben. Das Yenose Blut, welches gereinigt werden soll, wird über den Venenanschluss 4 dem Beginn des Labyrinthweges in der ringförmigen Sauerstoffanreicherungskammer 2 zugeführt. Das in die Kammer 2 eingeführte Blut mischt sich mit dem aus dem Ausstromer 5 austretenden Sauerstoff und wird sodann in der Kammer 2 auf dem durch die Trennwände 3 begrenzten Labyrinthweg weitergeleitet.

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Wie bereits erwähnt wurde, wird der Labyrinthweg durch die Trennwände 3 gebildet, die abwechselnd eine Unterbrechung am oberen bzw. am unteren Ende besitzenj dabei kann sich das Blut auf seinem Weg gut mit dem Sauerstoff vermischen* Nachdem das Blut die ganze ringförmige Sauer— Stoffanreicherungskammer 2 durchströmt hat und nunmehr praktisch nur· als Schaum vorliegt_p fliesst es durch die nach oben fuhrende Leitung 6 in die Sammelzone 7, wonach es im oberen Entschäumer zusammenläuft, der die Aufgabe hat, die Blasen zu eliminieren und die nicht im Blut gelösten Gasteilchea freizusetzen» Das auf diese Weise mit Sauerstoff angereicherte und von überschussigen Gasen gereinigte Blut sammelt sich auf dem Boden des oberen

Behalters 9 und tritt aus diesem auf Grund der Schwer-

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kraftwirkung über den Zwischenraum 13 aus, wobei es an den wänden des Wärmeaustauschers 12 vorbei streicht. Auf diese Weise ist es möglich, das Blut auf die gewünschte Temperatur zu bringen. Wie bereits vorher erwähnt wurde, besitzt das Blut in dieser Phase eine praktisch laminare Strömung und lauft in Form einer schraubenförmigen Bewegung um den wärmeaustauscher 12 herum.

Indem es um den wärmeaustauscher 12 streicht, erreicht das mit Sauerstoff angereicherte Blut den. unteren Behälter 11, nachdem es einer weiteren Entschäumung unterworfen worden war, da der Teil des Wärmeaustauschers 12, der im Behälter 11 liegt, von einem unteren Entschäumer umgeben ist. Auf diese Weise wird absolut gewährleistet, dass in

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dem in den Blutkreislauf des Patienten rückgeführten Blut keine Gasspuren zugegen sind. Es ist noch hinzuzufügen, dass der untere Behälter 11 mit dem oberen Behälter 9 durch ein kleines Rohr 40 verbunden ist, das sich vertikal erstreckt und dessen Auslassöffnung in der Nahe des Deckels 10 des oberen Behälters 9 liegt. Das Röhrchen40 hat die Aufgabe, den Austritt von Gas und Luft aus dem unteren Behälter 11 zu ermöglichen.

Das erfindungsgemasse Gerät besteht vorzugsweise aus durchsichtigem Kunststoff, damit man den Verlauf der Sauerstoff anreicherung des Blutes visuell verfolgen kann; dadurch ist es möglich, dass der Operateur im Bedarfsfalle sofort interveniert.

Die obigen Ausführungen lassen erkennen, dass mit dem erfindungsgemässen Gerat zur Sauerstoffanreicherung von Blut alle eingangs gestellten Ziele vollinhaltlich erreicht werden, wobei insbesondere darauf hingewiesen wird, dass durch die gegenseitige Verteilung der vertikal angeordneten Bestandteile des Gerätes eine bedeutende Herabsetzung des Platzbedarfes resultiert und dass durch die Anordnung von zwei Entschäumern, d.h, einen oberen und einen unteren Entschäumer, die absolute Gewähr dafür gegeben wird, dass in dem in den Blutkreislauf des Patienten eingeführten Blut keine Spuren von Gas vorhanden sind.

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Die oben beschriebene Erfindung kann in vieler Hinsicht abgeändert und variiert werden, ohne dadurch ihren Rahmen zu überschreiten, desgleichen Können alle Einzelheiten durch andere technisch gleichwertige Teile ersetzt werden. In der Praxis können, je nach den Erfordernissen, beliebige iConstruktionsmaterialien eingesetzt werden, obgleich die besten Ergebnisse mit Kunststoffen, die natürlich nicht giftig sein dürfen, * erzielt werden.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

\ iy Gerat zur Sauerstoffanreicherung des Blutes mit wärmeaustauscher, gekennzeichnet durch eine ringförmige Sauerstoffanreicherungskammer 2, einen Labyrinthweg in .dieser Kammer 2, ein Anschlussstück 4 für den Einlass des venösen Blutes und einen Sauerstoffausstromer 5 am Anfang des erwähnten Labyrinthweges, eine nach oben führende Leitung 6 für das Blut am Ende des Labyrinthweges j einen oberen Entschäumer 8, auf dem die nach oben fuhrende Leitung 6 mundet, einen oberen Behälter 9, der oberhalb der Ringkammer 2 angeordnet ist und den oberen Entschäumer 8 enthalt, einen unteren, unterhalb der Ringkammer 2 angeordneten Behälter 11, einen Wärmeaustauscher 12, der sich vom Boden des oberen Behälters 9 aus bis zum Boden des unteren Behälters 11 erstreckt, einen ringförmigen Zwischenraum 13 zwischen dem wärmeaustauscher 12 und der Innenwand der Ringkammer 2, welcher den oberen Behälter 9 mit dem unteren Behälter 11 für den Durchtritt des entschäumten Blutes verbindet, und ein Arterien anschlussstück 17 am Boden des unteren Behalters.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der ringförmigen Sauerstoffanreicherungskammer 2 sich in Längsrichtung erstreckende, radial und in gleichmässiger Verteilung angeordnete Trennwände 3 angeordnet sind, die abwechselnd eine obere und eine untere Unterbrechung aufweisen um einen schlangenförmig verlaufenden Labyrinthweg zu bilden, wobei zwischen dem Anfang des Labyrinthweges

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und der Zone, von wo aus sich die nach oben führende Leitung 6 erstreckt, eine durchgehende Trennwand 3a vorgesehen ist, die eine direkte Verbindung zwischen dem Anfang und dem Ende des Labyrinthweges verhindert.
3· Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Basis der die Unterbrechung oben aufweisenden Trennwände 3 eine Öffnung 3b zur Verhinderung von -Blutstauungen . und an der Basis der nach oben führende Leitung 6 und auf der Innenwand der Ringkammer 2 eine radiale öffnung 6a, welche die Ringkammer 2 direkt mit dem Zwischenraum 13 in Verbindung setzt, vorgesehen ist.
4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die nach oben führende Leitung 6 oben in eine Sammelzone 7 von im wesentlichen zylindrischer Form mündet, welche unten mit dem oberen Entschäumer in Verbindung steht.
5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Entschäumer 8 aus einem im wesentlichen zylindrischen Teil aus nichtgiftigem, mit einer Entschäumungssubstanz überzogenen Teil besteht, der im Inneren eines nichtgiftigen säckchens 8b aus für Blut durchlassigem Kunststoff angeordnet ist, dessen obere Öffnung der unteren Öffnung der Sammelzone zugeordnet ist.
6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch

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gekennzeichnet, dass im ringförmigen Zwischenraum 2 auf dem wärmeaustauscher 1 2 eine schraubenförmig verlaufende Rippung 14 vorgesehen ist, welche dem

Blutstrom auf seinem Weg vom oberen Behälter 9 zum *

unteren Behälter 11 eine schraubenförmige Bewegung mitteilt, wobei der im Inneren des unteren Behälters 11 enthaltene Teil des Wärmeaustauschers 12 von einem unteren Entschäumer 16 umgeben ist, der von einer für Blut durchlässigen Hülle 16b umschlossen ist.
7. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum 13 eine in wesentlichen radial begrenzte Breite zur Erzielung einer laminaren Strömung des vom oberen zum unteren,

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Behalter 9 bzw. 11 stromenden Blutes aufweist.
8. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der wärmeaustauscher 12 aus einem 'Hohlzylinder aus wärmeleitendem Material besteht, der mit einem schwammartigen Material 20 gefüllt ist, wobei sich im Hohlzylinder ein Auslass 21 für das wärmeaustauschmedium mit der Mündung in der Nähe des oberen Innenteiles des Wärmeaustauschers 12 und ein Einlass 22 für das wärmemedium mit der Öffnung in der Nahe des inneren Bodens des Wärmeaustauschers 12 erstrecken.
9. ' Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch einen Deckel 10 mit Entlüftung zum Verschluss des oberen Behälters 9.

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10. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch wenigstens einen Auschluss 30 für die Einführung des Blutes in die Sammelzone.

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