DE69001718T2 - Zusammengesetzte hueftpfannenprothese. - Google Patents
Zusammengesetzte hueftpfannenprothese.Info
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hüftgelenkpfannen- Anordnung für eine Hüftprothese. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Knochenschraube zum Befestigen der Hüftgelenkpfanne an dem Hüftgelenk.
- Bekannte Voll-Hüftprothesen enthalten Prothesen-Oberschenkelbestandteile und Hüftgelenkpfannen-Anordnungen, in denen sich ein mit dem Oberschenkelbestandteil integraler kugeliger Kopf frei in einem kugeligen Hohlraum in der Hüftgelenkpfanne drehen kann. Dadurch kann eine Prothesen-Anordnung das normale Hüftgelenk ersetzen.
- Die Hüftgelenkpfannen-Prothesenteile dieser bekannten Prothesen werden allgemein in dem Hüftbein des Patienten entweder direkt durch Anschrauben an den Hüftgelenkabschnitt oder durch Verwendung von Knochenschrauben befestigt, oder indirekt mittels eines Acryl-Knochenzements.
- Beispiele von Hüftgelenkpfannen, die eingeschraubt werden, werden in den US-Patenten 4 062 891, 4 795 469, 4 812 961 und 4 822 367 gezeigt. Bei diesen Hüftgelenkpfannen besteht ein externes Schraubgewinde Metall, und seine Implantation erfordert zuvor eine Vorbereitungs-Bearbeitung in einem großen Gebiet eines gesunden Teils des Hüftgelenkknochens durch Anbohren des Knochens. Durch dieses Verfahren wird eine Schwächung dieses Knochens riskiert und so der Sitz der Hüftgelenkprothese in Frage gestellt.
- Mit Knochenzement muß eine Hüftgelenkpfanne aus einem Polyolefin, z.B. Polyäthylen, die eine Anzahl von Hohlräumen oder externen Höckern oder Zapfen enthält, um ihre Befestigung sicherzustellen, unmittelbar nach dem Auftragen des Acryl-Knochenzements eingeführt werden. Die Pfanne muß an Ort und Stelle unter Druck festgehalten werden, während der Zement polymerisiert. Dadurch wird ein vorsichtiger Umgang mit der Pfanne notwendig und die Dauer des Vorgangs verlängert. Dieser Vorgang ergibt auch das Aushärten einer Zwischenschicht des Zements, die niemals mit dem Knochengewebe voll kompatibel ist.
- EP-A-0 285 756, die ein Mitglied der Patentfamilie von US-A-4 871 368 ist, zeigt alle Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
- Die US-Patente 4 792 337 und 4 871 368 sind Beispiele der Verwendung von Knochenschrauben bei der Befestigung einer Hüftgelenkpfannen-Prothese an einem vorbereiteten Hüftgelenk. Die Verwendung von Knochenschrauben hat sich als nützlich bei der Überwindung vieler Probleme erwiesen, die bei den Befestigungssystemen nach dem Stand der Technik auftreten. Es hat sich jedoch gezeigt, daß eine nur mit Knochenschrauben befestigte Hüftgelenkpfanne in den Hohlraum oder den in dem Hüftgelenk gebildeten Hohlraumteil einsinken kann, wodurch die Gewindekopplung zumindest in gewissen Bereichen gelockert werden kann.
- Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Hüftgelenkpfannen-Prothese für eine Voll-Hüftprothese zu schaffen, die die Nachteile der bisher benutzten Hüftgelenkpfannen vermeidet.
- Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine Knochenschraube vorzusehen, die mit einer Hüftgelenkpfanne benutzt werden kann, welche Gewindebohrungen enthält, welche Schraube ein sicheres Befestigen der Pfanne der Prothese an den Knochenschrauben ermöglicht.
- Diese Ziele werden erreicht mit der Hüftgelenkpfannen-Prothese nach der vorliegenden Erfindung, die die Form einer Metallpfanne besitzt, welche innere und äußere Flächen umfaßt, die konzentrische Halbkugeln mit einer dazwischen bestimmten Wand bilden. Die Pfanne wird gekennzeichnet durch eine glatte Außenfläche und ist mit Gewindebohrungen versehen, welche eine axial ausgerichtete Öffnung umfassen und Queröffnungen, die um die kugelige Oberfläche in verschiedenen Winkeln bezüglich zu der durch das offene Ende der Pfanne bestimmten Ebene ausgerichtet sind. Die Hüftgelenkpfanne umfaßt auch Sperr- oder Riegelelemente benachbart ihrem offenen kreisformigen Ende.
- Die glatte Außenfläche der Hüftgelenkpfanne nach der vorliegenden Erfindung kann wegen ihrer metallischen Beschaffenheit und der Abwesenheit von irgendwelchen Höckern mit einer Schicht von Hydroxy-Apatit bedeckt werden. Das Hydroxy-Apatit ermöglicht die Kompatibilität der Pfanne mit dem Knochengewebe und fördert das Einwachsen im Knochen.
- Die Befestigung der Hüftgelenkpfanne in dem Hüftknochen geschieht ohne Zement durch eine einzigartige Knochenschraube oder einer Vielzahl derselben, die in die in den Wänden der Hüftgelenkpfanne vorgesehenen Queröffnungen eingeführt werden. Dieses System erlaubt es, die Hüftgelenkpfanne vollständig in den Knochenhohlraum einzusetzen und dort zu befestigen. Gute Anfangsbefestigung ist besonders notwendig, wenn eine Pfanne mit Hydroxy-Apatit bedeckt ist, und das System nach der vorliegenden Erfindung hält die Vorarbeit des Vorbereitens des Hüftknochens zur Aufnahme des Protheseelements gering.
- Jede vorzugsweise kreisförmige Queröffnung ist mit einer Einsenkung ersehen, die dazu bestimmt ist, eine richtige Einlagerung oder einen guten Sitz des Kopfes der Knochenschraube oder der Nägel innerhalb der Hüftgelenkpfanne sicherzustellen. Jede Öffnung ist mit Gewinde versehen, und dieses Gewinde ist dazu bestimmt, mit einem an der Knochenschraube ausgebildeten Gewinde zusammenzuwirken, um die Hüftgelenkpfanne mit der in dem Hüftknochen verankerten Schraube oder den Nägeln integral zu machen.
- Die axiale Öffnung in der erfindungsgemäßen Hüftgelenkpfanne hat einen zweifachen Zweck, nämlich: (a) das Einsetzen der Pfannenprothese durch den Chirurgen zu erleichtern, um ihre zeitweilige Befestigung zuzulassen, beispielsweise durch Anschrauben derselben an einem axialen Manipulierstab, und (b) als eine Versenkbohrung für den Kopf eines Einsatzes aus Kunststoffmaterial zu dienen.
- Schließlich umfaßt die Hüftgelenkpfanne nach der vorliegenden Erfindung ihrem offenen Kreisrand benachbarte interne Sperr- oder Verriegelungselemente. Die Sperrelemente können in der Form einer Kreisrippe vorhanden sein, und eine Zylinderfläche enthalten, die um die gleiche Achse wie die Zentralachse der kugelförmigen Pfanne zentriert ist. Diese Zylinderfläche ist mit Sperraufnahmen oder -Vertiefungen versehen. Bei einer bevorzugten Ausführung sind diese Sperraufnahmen oder -Vertiefungen symmetrisch bezüglich der Zentralachse der Pfanne verteilt und in Form von axialen Vertiefungen vorhanden, die durch Herstellen einer Bohrung in der Wand der Zylinderfläche gebildet sind.
- Unter der Voraussetzung, daß die Hüftgelenkpfanne mit dem kugeligen Kopf des Unterschenkel-Prothesenelements zusammenwirken muß und es extrem wichtig ist, daß diese beiden Elemente zur freien Verschwenkung mit Bezug aufeinander ohne Beschädigung fähig sind, ist Vorsorge getroffen, einen aus einem Kunststoffmaterial wie Polyäthylen hergestellten Einsatz in den Hohlraum der Hüftgelenkpfanne einzuführen.
- Dieser Einsatz ist normalerweise napfförmig und besitzt eine Außenfläche, die der Innenfläche der Pfanne entspricht, sowie eine Innenfläche in Form eines allgemein mit seiner Außenfläche konzentrischen sphärischen Napfes. Die Innenfläche ist dazu bestimmt, mit dem kugelförmigen Kopf des Oberschenkelelements der Prothese zusammenzuwirken. Der Einsatz besitzt einen zylindrischen axialen Höcker, der mit der axialen Öffnung der Hüftgelenkpfanne so zusammenwirkt, daß er darin eingepaßt ist. Er besitzt auch einen Kreisflansch und Verdrehung verhindernde extern angeordnete Ansätze in der Nähe seines offenen kreisförmigen Endes, welche Ansätze dazu bestimmt sind, mit den internen Sperrvertiefungen der Hüftgelenkpfanne so zusammenzuwirken, daß der Einsatz mit Schnapp- Passung darin aufgenommen wird, wobei die Ansätze eine Verdrehung verhindern.
- Dieser Kunststoffeinsatz ist zwischen der metallischen Hüftgelenkpfanne und dem (üblicherweise aus Metall oder Keramik bestehenden) kugeligen Kopf der Oberschenkelkomponente der Prothese eingesetzt, um den Kopf vor direkter Berührung mit der metallenen Innenfläche der Pfanne und den Köpfen der Befestigungsschrauben oder -nägel darin zu schützen. Der Einsatz wirkt auch als ein Lager, um ein universelles Verdrehen mit minimaler Reibung sicherzustellen. Der Einsatz wird vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial hergestellt, das für seinen niedrigen Reibkoeffizienten bekannt ist, wie Polypropylen oder Polyäthylen.
- In der Zeichnung, bei der gleichartige Bezugszeichen gleiche Elemente in den verschiedenen Ansichten bezeichnen, ist jeweils:
- Fig. 1 eine Draufsicht auf die Hüftgelenkpfanne nach der vorliegenden Erfindung;
- Fig. 2 eine Schnittansicht nach Linie 2-2 der Fig. 1,
- Fig. 3 eine Schnittansicht nach Linie 3-3 der Fig. 2,
- Fig. 4 eine Draufsicht auf den Kunststoffeinsatz zur Verwendung mit der Hüftgelenkpfanne nach der vorliegenden Erfindung;
- Fig. 5 eine Seitenansicht des in Fig. 4 gezeigten Einsatzes;
- Fig. 6 eine Schnittansicht nach Linie 6-6 des in Fig. 4 gezeigten Einsatzes;
- Fig. 7 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, der mit zweifachem Gewinde versehenen Knochenschraube der vorliegenden Erfindung; und
- Fig. 8 eine Seitenansicht eines Gewindenagels, der statt der in Fig. 7 gezeigten Knochenschraube verwendet werden kann.
- In Fig. 1 und 2 erscheint die allgemein mit Bezugszeichen 1 bezeichnete Hüftgelenkpfanne der Erfindung in Form eines schüsselförmigen Mantels, dessen Innenfläche 2 und Außenfläche 3 die Form von um die Achse 3A konzentrischen Kugelschüsseln annehmen. Vorzugsweise besitzt die Pfanne 1 eine Verlängerung in Form eines zur Achse 3A konzentrischen Sperr-Randes 4. Die Pfanne 1 endet mit einem offenen Kreisrand 5.
- Bei der bevorzugten Ausführung besitzt die Pfanne 1 eine axiale Gewindeöffnung oder einen Gewindedurchbruch 6 und ihre Kugelflächen 2, 3 umfassen zwei Reihen von Öffnungen mit jeweils 6 zylindrischen Durchbrüchen 7, 8, welche symmetrisch längs zweier konzentrischer Kreise gegeneinander versetzt verteilt sind. Selbstverständlich kann die Verteilung der Durchbrüche 7 und 8 in einer beliebigen Anordnung geschehen, solange dem Chirurgen ausreichend Flexibilität zur Befestigung bei der Implantation geboten wird.
- Bei der bevorzugten Ausführung nach Fig. 1 und 2 betragen die durch die Achsen der ersten Reihe von Durchbrüchen und der zweiten Reihe von Bohrungen 8 gebildeten Winkel bezüglich der Ebene der Kugelpfannen 2, 3, die durch den offenen Endrand 5 bestimmt sind, annähernd 60º für die Öffnungen 7 und annähernd 35º für die Öffnungen 8. Derartige Winkel ermöglichen in Verbindung mit der versetzten Anordnung der beiden Reihen von Durchbrüchen die Implantierung und Befestigung der Prothese in den/dem Patienten durch den Chirurgen.
- Nach Fig. 3 besitzt jede Bohrung 7, 8 einen bevorzugten Aufbau, der von der Innenfläche 2 der Pfanne 1 in Richtung zur Außenfläche 3 fortschreitend eine zylindrische Versenkbohrung 9 umfaßt, welche zur Aufnahme des angefasten Kopfes einer (nachher beschriebenen) Befestigungsschraube bestimmt ist, eine Schrägung 10, die zur Anlage dieses Kopfes dient, und eine zylindrische Verlängerung 11 mit einem kleineren Durchmesser als dem der Versenkbohrung 9. Die Verlängerung 11 besitzt eine ausreichende Dicke zur Aufnahme von mindestens einem oder zweier Gewindegänge 12, die von der Innenfläche 2 ausgehen und an der Außenwand 3 der Pfanne austreten. Die Gewindegänge 12 wirken mit einem entsprechenden Gewinde an der Schraube und den Nägeln zusammen, um diese in dem fraglichen Durchbruch festzuhalten und so die Schraube oder die Nägel mit der Pfanne 1 zu verbinden.
- An der Innenfläche 2 besitzt der Sperrand der bevorzugten Hüftgelenkpfanne 1 auch eine kreisförmige Sperrnut 25 in der Nähe ihres offenen kreisförmigen Endes 5. Die bevorzugte zylindrische Sperrfläche 4 umfaßt auch, wie in Fig. 2 gezeigt, symmetrisch um die Achse der Pfanne angeordnete Sperrvertiefungen oder -Aufnahmen. Diese Vertiefungen bestehen aus einer Reihe von Bohrungen 13, die sich parallel zur Achse der Hüftgelenkpfanne erstrecken und die mit regelmäßigen Abständen in die innere Kreiswand so eingebohrt sind, daß sie Führungsnuten bilden. Die Hüftgelenkpfanne 1 ist vorzugsweise aus einem Metallmaterial, insbesondere einer Titanlegierung hergestellt, und wird vorteilhafterweise längs ihrer gesamten Außenfläche 3 mit einer Deckschicht bedeckt, von der bekannt ist, daß sie in Blutumgebung absorbiert wird, wie einer Deckschicht aus Hydroxy-Apatit.
- In den Fig. 4 bis 6 ist ein Kunststoffeinsatz 14 zur Verwendung mit der Hüftgelenkpfanne 1 der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der Einsatz 14 hat die Form einer Pfanne, deren Innen- und Außenwände 15 bzw. 16 konzentrische Kugelnäpfe sind. Die Innenwand 15 wirkt mit dem kugelförmigen Kopf des Oberschenkelelements der Prothese (nicht gezeigt) zusammen, und die Außenwand 16 entspricht genau der Innenwand 2 der Hüftgelenkpfanne 1. Der Einsatz 14 umfaßt an der Außenseite einen zylindrischen axialen Fortsatz 17, der dazu bestimmt ist, in eienr Axialöffnung 6 der Pfanne 1 aufgenommen zu werden und in der Nähe eines offenen kreisförmigen Endes 19 des Einsatzes einen Kreisflansch 16, der durch zwei gleichartige kreisförmige Einschnitte 27 und 29 begrenzt ist. Der Einsatz 14 enthält auch in regelmäßigen Abständen Fortsätze in Form von Drehungs-Sperrlaschen 18.
- Der Einsatz 14 kann auch einen entsprechenden Kragen 20 an seinem offenen Ende 19 enthalten, welcher Kragen 20 sich so nach außen erstreckt, daß er die Kante der zwischen den Flächen und 3 der Hüftgelenkpfanne 1 gebildeten Wand bedeckt, wenn der Einsatz 14 in die Pfanne eingesetzt ist. Der Einsatz 14 schnappt, wenn er in die Hüftgelenkpfanne 1 eingeführt ist, durch Zusammenwirken des Flansches 26 mit der Nut 25 in die letztere ein und wird durch das Zusammenwirken in den Bohrungen 13 aufgenommenen der Laschen 18 an einer Drehung gehindert.
- Das zum Befestigen der Pfanne 1 in dem Hohlraum des Hüftknochens des Patienten benutzte Mittel ist vorzugsweise die in Fig. 7 gezeigte Schraube oder der in Fig. 8 dargestellte Nagel. Diese Schrauben 21 umfassen zwei aufeinanderfolgende Gewinde mit unterschiedlicher Steigung, nämlich vom Kopf 22 der Schraube aus beginnend einem ersten Gewinde 23, dessen geringere Steigung mit den Gewindegängen an dem mit Gewinde versehenen Fortsatz 11 der Hüftgelenkpfanne 1 zusammenwirkt. Insbesondere ist das Gewinde 12 nach Fig. 3 so ausgelegt, daß es mit dem Gewinde 23 an der Knochenschraube 21 in Eingriff tritt. Ein zweites Gewinde 24, dessen Steigung größer als die des Gewindes 23 ist, ist dazu bestimmt, die Befestigung im Knochen des Patienten sicherzustellen.
- Bei der bevorzugten Ausführung ist der Hauptdurchmesser des Gewindes 24 größer als der Hauptdurchmesser des Schraubengewindes 23. Dabei ist jedoch der geringere Durchmesser der Gewinde 24 so, daß eine Berührung mit den Spitzen der Gewindegänge 12 der Öffnungen 7, 8 vermieden wird. Um die Schraube 21 in die Öffnungen 7, 8 einzugesetzen, ist es notwendig, die Steigung und die Form der Gewindegänge 24 so zu gestalten, daß zwei benachbarte Spitzen der Gewindegänge 24 über zwei benachbarte Spitzen des Gewindes 12 hinübergehen kann, ohne mit diesen in Eingriff zu treten. Selbstverständlich entsteht, wenn die Gewindegänge 23 die Gewindegänge 12 berühren, ein enger Eingriff, der die Schraube 21 mit der Pfanne 1 versperrt. Diese Versperrung verhindert ein Einsinken der Pfanne 1, wenn sich ein Teil des Hüftknochens infolge unangemessener Spannungsübertragung zurückzieht. Die Pfanne wird dabei immer noch an ihrem Ort gehalten, so lange Gewindegänge 24 der Schrauben 21 im Knochen fest verankert sind.
- Statt der Schraube 21 kann ein Nagel 25 benutzt werden, der ein einziges, mit dem mit Gewinde versehenen Fortsatz der Hüftgelenkpfanne 1 zusammenwirkendes Gewinde 23 und ein spitzes Ende, wie in Fig. 8 dargestellt, besitzt, um die Pfanne 1 an dem Knochen des Patienten zu befestigen.
- Das erfindungsgemäße Hüftgelenk ist von besonders einfachem Aufbau und besitzt den großen Vorteil, daß es von außen mit einer in einer Blutumgebung absorbierbaren Beschichtung bedeckt werden kann, die Verträglichkeit mit dem umgebenden Knochengewebe ermöglicht. Es vermeidet auch die Verwendung eines Zements, dessen Aushärten und Polymerisieren immer zeitraubend und schwierig ist und oft postoperative Probleme entstehen läßt.
Claims (10)
1. Hüftgelenkpfanne (1) für vollständige Hüftprothesen mit
einer allgemein halbkugelförmigen Gelenkpfanne mit
konzentrischen, im wesentlichen halbkugelförmigen inneren
(2) und äußeren (3) Oberflächen, zwischen denen eine
Wand definiert ist, wobei die Gelenkpfanne mit Öffnungen
versehen ist, die eine axial orientierte, Gewinde
aufweisende kreisförmige Öffnung (6) und seitlich orientierte
kreisförmige Öffnungen (7, 8), die symmetrisch in bezug
zu der polaren Achse der Gelenkpfanne angeordnet sind,
beinhalten, und die Gelenkpfanne weiterhin benachbart zu
ihrem offenen kreisförmigen Ende Fixierelemente (13, 25)
aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere
Oberfläche der Gelenkpfanne glatt ist und daß die seitlich
orientierten Öffnungen (7, 8) Gewinde aufweisen.
2. Hüftgelenkpfanne nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Gelenkpfanne aus einer Titan-Legierung
hergestellt wird.
3. Hüftgelenkpfanne nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die äußere glatte Oberfläche mit
einer Schicht aus Hydroxy-Apatit überzogen ist.
4. Hüftgelenkpfanne nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die seitlich orientierten
Öffnungen (7, 8) umfassen
eine abgeschrägte Senkung, um eine korrekte Aufnahme des
Kopfes einer Knochenschraube sicherzustellen, und ein
Gewinde, das mit dem korrespondierenden Gewinde der
Knochenschraube oder eines Nagels korrespondiert, um die
Hüftgelenkpfanne mit der Schraube oder dem Nagel zu
vereinigen,
nachdem diese im Acetabulum verankert wurde.
5. Hüftgelenkpfanne nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die seitlich orientierten
Öffnungen zwei Reihen von Öffnungen (7, 8) bilden, von
denen jede symmetrisch verteilt versetzt zur anderen
angeordnet ist, wobei die Achsen der ersten Reihe von
Öffnungen in bezug auf die Achse der Hüftgelenkpfanne
einen anderen Winkel bilden als die der zweiten Reihe
von Öffnungen.
6. Hüftgelenkpfanne nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Achsen der ersten Reihe von Öffnungen in
bezug auf die Achse der Gelenkpfanne in einem Winkel von
30º orientiert sind, und diejenigen der zweiten Reihe in
einem Winkel von ungefähr 55º.
7. Hüftgelenkpfanne nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß sie an ihrem offenen
kreisförmigen Ende (5) eine kreisförmige Fixiernut (25) und
einen zylindrischen, konzentrisch zur Achse der
Gelenkpfanne angeordneten Fixierrand (4) aufweist, der mit
Fixier-Ausnehmungen (13) versehen ist, die in bezug auf
die Achse der Gelenkpfanne symmetrisch angeordnet sind.
8. Hüftgelenkpfanne nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Fixier-Ausnehmungen (13) die Form von
parallel zur Achse der Gelenkpfanne liegenden Bohrungen (13)
aufweisen, die in regelmäßigen Abständen in die innere
kreisförmige Wand gebohrt sind, um auf diese Weise
Führungsnuten auszubilden.
9. Knochenschraube, die mit der Hüftgelenkpfanne nach einem
der Ansprüche 1 bis 8 kooperiert, dadurch
gekennzeichnet, daß sie zwei aufeinanderfolgende Gewinde
unterschiedlicher
Steigung aufweist, z.B. beginnend mit dem
Kopf (22) der Schraube, ein erstes Gewinde (23), dessen
geringere Steigung mit den Gewindegängen der Öffnungen
(8) kooperiert und ein zweites Gewinde (24) größerer
Steigung, um die Fixierung im Knochen des Patienten
sicherzustellen.
10. Einsatz (14) aus Kunststoff, der mit der
Hüftgelenkpfanne nach einem der Ansprüche 1 bis 8 kombiniert ist,
dadurch gekennzeichnet, daß er innere und äußere
konzentrische Wände (15 und 16) aufweist, und daß er einerseits
auf der Außenseite einen zylindrischen axialen Fortsatz
(17) für die Kooperation mit der axial orientierten
Öffnung (6) der Gelenkpfanne (1) aufweist, und andererseits
nahe seinem offenen kreisförmigen Ende einen
kreisförmigen Flansch (26) und Anti-Rotations-Nasen (18) aufweist,
die an der Außenseite benachbart dem offenen Ende (19)
des Einsatzes für die Kooperation mit den
Fixier-Elementen (25, 13) der Gelenkpfanne (1) angeordnet sind.
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