FR2663536A1 - Total knee prosthesis of the sliding type - Google Patents
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Abstract
Description
Prothèse totale du genou de type à glissement. Total knee prosthesis sliding type.
L'objet de l'invention se rattache au secteur technique des sciences médicales et plus particulièrement des prothèses d'articulation. The object of the invention is related to the technical sector of medical sciences and more particularly to joint prostheses.
Généralement, dans ce type de prothèse de genou, l'élément fémoral est constitué par un condyle métallique comprenant une partie centrale interne évidée s'adaptant sur l'extrémité inférieure d'un fémur réséqué à cet effet, avec éventuellement, des points d'ancrage. Generally, in this type of knee prosthesis, the femoral element is constituted by a metal condyle comprising a recessed internal central portion fitting on the lower end of a femur resected for this purpose, with possibly points of contact. anchorage.
L'élément tibial est formé d'un support de plateau métallique ancré dans le tibia et d'un plateau en polyéthylène rendu solidaire du support et profilé en forme de patin pour coopérer avec des portées condyliennes correspondantes de l'élément fémoral. The tibial element is formed of a metal tray support anchored in the tibia and a polyethylene tray secured to the support and profiled pad to cooperate with corresponding condylar bearing surfaces of the femoral component.
Sur un plan purement physiologique, lorsque la jambe est en flexion, l'articulation par glissement des éléments de prothèse entre eux doit être accompagnée d'un certain débattement rotatoire, tandis qu'en extension on doit limiter au maximum le débattement rotatoire. Pour satisfaire à ces conditions de fonctionnnement, les surfaces en contact de l'élément fémoral et du plateau en polyéthylène sont établies avec des profils particuliers autorisant en flexion, un jeu rotatoire et de translation antéro-postérieure et assurant en extension le guidage ferme et sans Jeu rotatoire. On a purely physiological level, when the leg is in flexion, the articulation by sliding of the prosthesis elements between them must be accompanied by a certain rotary deflection, while in extension it is necessary to limit as much as possible the rotary deflection. To satisfy these operating conditions, the surfaces in contact with the femoral element and the polyethylene tray are established with particular profiles that allow flexion, a rotary play and antero-posterior translation and, in extension, provide firm and free guidance. Rotary game.
Ces solutions acceptables sur le plan fonctionnel, présentent cependant, un certain nombre d'inconvénients tels que usure relativement rapide et irrégulière des surfaces en contact qui sont limitées, guidage restreint pour les mêmes raisons, prix de revient élevé du fait que le plateau et le support tibial doivent présenter des agencements complexes de liaison, que le support tibial obtenu par forgeage n'a pas des formes géométriques et un dimensionnement parfaits. These functionally acceptable solutions, however, have a number of drawbacks such as relatively fast and irregular wear of the contact surfaces which are limited, restricted guidance for the same reasons, high cost because the tray and the tibial support must have complex bonding arrangements, that the tibial support obtained by forging does not have perfect geometric shapes and dimensioning.
On connaît également une endoprothèse d'articulation du genou du type comprenant un élément méniscal en matière plastique interposé entre l'élément fémoral et l'élément tibial ; ledit élément méniscal étant soit totalement indépendant des éléments fémoral et tibial, avec donc liberté de se déplacer, soit relié à l'élément tibial par un moyen màle-femelle lui autorisant une certaine liberté de mouvement par rapport audit élément tibial Dans ce cas, les surfaces en contact des éléments entre eux sont plus importantes limitant ainsi l'usure et améliorant le guidage, mais il n'y a aucun contrôle des mouvements relatifs des éléments entre eux principalement dans le sens transversal lors de la flexion, ce qui peut amener des lésions importantes au niveau des ligaments et autres parties du genou situées dnas le champ du déplacement, lors de mouvements excessifs. A knee joint endoprosthesis of the type comprising a meniscal element made of plastic material interposed between the femoral element and the tibial element is also known; said meniscal element being either totally independent of the femoral and tibial elements, with freedom to move, or connected to the tibial element by a male-female means allowing a certain freedom of movement with respect to said tibial element In this case, the the surfaces in contact with the elements are more important thus limiting the wear and improving the guidance, but there is no control of the relative movements of the elements between them mainly in the transverse direction during bending, which can lead to significant lesions in the ligaments and other parts of the knee in the field of movement during excessive movement.
La prothèse de genou, selon l'invention, remédie à ces inconvénients en ce sens qu'elle autorise un guidage important des surfaces en contact tout au long des mouvements de la jambe, avec une usure très diminuée et surtout régulière desdites surfaces, en pratique la pièce en polyéthylène, qu'elle permet une limitation rotatoire en extension et le débattement rotatoire et la translation en flexion d'une manière rationnelle, efficace et contrôlée, qu'elle est de construction et d'usinage simplifiés avec des surfaces et des formes obtenues par génération. The knee prosthesis, according to the invention, overcomes these disadvantages in that it allows an important guidance of the surfaces in contact throughout the movements of the leg, with a very small wear and especially regular wear of said surfaces, in practice the polyethylene part, that it allows a rotary limitation in extension and the rotational deflection and the translation in bending in a rational, effective and controlled way, that it is of simplified construction and machining with surfaces and forms obtained by generation.
Pour cela, et selon une première caractéristique, la prothèse selon l'invention est du type comprenant un élément métallique fixé à l'extrémité inférieure du fémur, un élément métallique fixé à l'extrémité supérieure du tibia, et un élément intermédiaire en matière plastique dont les surfaces en contact avec les éléments tibial et fémoral sont établies de manière complémentaire caractérisé en ce que l'élément intermédiaire et l'élément tibial sont agencés avec des moyens de coopération aptes à assurer un débattement rotatoire contrôlé et limité de l'ensemble élément fémoral - élément intermédiaire en position de flexion de la jambe et à empêcher le débattement rotatoire de l'ensemble élément fémoral élément tibial en position d'extension de la jambe. For this, and according to a first feature, the prosthesis according to the invention is of the type comprising a metal element attached to the lower end of the femur, a metal element attached to the upper end of the tibia, and a plastic intermediate element. whose surfaces in contact with the tibial and femoral elements are established in a complementary manner, characterized in that the intermediate element and the tibial element are arranged with cooperation means capable of ensuring a controlled and limited rotational movement of the element assembly femoral - intermediate element in the bending position of the leg and preventing the rotational movement of the tibial component femoral component in the extended position of the leg.
Selon une autre caractéristique, les moyens de coopération entre l'élément intermédiaire et l'élément tibial destinés à assurer ou à empêcher le débattement rotatoire, sont cosntitués par une partie mâle établie sur l'un des deux éléments, par une partie femelle établie sur l'autre élément, ces dites parties étant dimensionnées pour autoriser un déplacement longitudinal limité de l'ensemble élément fémoral - élément intermédiaire par rapport à l'élément tibial, tandis que le débattement rotatoire est contrôlé par un agencement particulier desdites parties de coopération ou de l'élément tibial. According to another characteristic, the means of cooperation between the intermediate element and the tibial element intended to ensure or prevent the rotational deflection, are cosntitués by a male part established on one of the two elements, by a female part established on the other element, said portions being dimensioned to allow limited longitudinal displacement of the entire femoral element - intermediate element with respect to the tibial element, while the rotational movement is controlled by a particular arrangement of said parts of cooperation or the tibial element.
Une autre caractéristique se trouve dans le fait que la partie mâle de coopération entre l'élément intermédiaire et l'élément tibial est un tenon cylindrique formé sur la face inférieure plane de l'élément intermédiaire, tandis que la partie femelle est une ouverture oblongue dans le sens du débattement longitudinal, formée sur l'élément tibial ; le contrôle du débattement rotatoire de l'ensemble élément fémoral élément intermédiaire par rapport à l'élément tibial étant obtenu par une saillie profilée de l'élément tibial contre laquelle vient buter l'élément intermédiaire. Another characteristic lies in the fact that the male part of cooperation between the intermediate element and the tibial element is a cylindrical post formed on the flat lower face of the intermediate element, while the female part is an oblong opening in the direction of the longitudinal deflection, formed on the tibial element; the control of the rotational clearance of the femoral component element intermediate element with respect to the tibial element being obtained by a profiled projection of the tibial element against which abuts the intermediate element.
Selon une autre caractéristique, la partie mâle de coopération entre l'élément intermédiaire et l'élément tibial est un tenon de section profilée, formé sur la face inférieure de l'élément intermédiaire, tandis que la partie femelle est une ouverture oblongue dans le sens du débattement longitudinal, formée sur l'élément tibial ; le contrôle du débattement de l'ensemble élément fémoral élément intermédiaire par rapport à l'élément tibial étant réalisé par le blocage du tenon profilé à l'extrémité de l'ouverture correspondant à l'extension ; cette extrémité pouvant être profilée de manière complémentaire au tenon. According to another characteristic, the male part of cooperation between the intermediate element and the tibial element is a profiled section pin, formed on the lower face of the intermediate element, while the female part is an oblong opening in the direction longitudinal deflection, formed on the tibial element; controlling the deflection of the femoral component element intermediate element with respect to the tibial element being achieved by locking the profiled post at the end of the opening corresponding to the extension; this end being able to be profiled in a manner complementary to the tenon.
Selon une autre caractéristique encore, la partie mâle de coopération entre l'élément intermédiaire et l'élément tibial est une vis solidarisée à l'élément tibial, tandis que la partie femelle est une ouverture oblongue dans le sens du débattement longitudinal formée dans l'épaisseur de l'élément intermédiaire pour être traversée par la vis qui est agencée pour permettre le coulissement contrôlé de l'ensemble élément fémoral élément intermédiaire et la rétention de l'élément intermédiaire sur l'élément tibial ; le contrôle du débattement rotatoire de l'ensemble élément fémoral élément intermédiaire étant obtenu par une saillie profilée de l'élément tibial contre laquelle vient buter l'élément intermédiaire. According to another characteristic, the male part of cooperation between the intermediate element and the tibial element is a screw secured to the tibial element, while the female part is an oblong opening in the direction of the longitudinal deflection formed in the thickness of the intermediate element to be traversed by the screw which is arranged to allow controlled sliding of the entire femoral element intermediate element and the retention of the intermediate element on the tibial element; the control of the rotational clearance of the femoral element intermediate element being obtained by a profiled projection of the tibial element against which abuts the intermediate element.
Ces caractéristiques et d'autres encore ressortiront de la description qui suit. These and other features will become apparent from the following description.
Pour fixer l'objet de l'invention, sans toutefois le limiter, dans les dessins annexés
La figure 1 est une vue en perspective illustrant séparément les différents éléments de la prothèse selon une première forme de réalisation.To fix the object of the invention, without however limiting it, in the appended drawings
Figure 1 is a perspective view illustrating separately the different elements of the prosthesis according to a first embodiment.
La figure 2 est une vue en coupe montrant la prothèse selon la figure 1 mise en place et représentée en position d'extension de la jambe. Figure 2 is a sectional view showing the prosthesis according to Figure 1 set up and shown in extended position of the leg.
La figure 3 est une vue semblable à la figure 2 représentant la prothèse en position de flexion de la jambe. Figure 3 is a view similar to Figure 2 showing the prosthesis in bending position of the leg.
La figure 4 est une vue en coupe considérée suivant la ligne 4-4 de la figure 2. FIG. 4 is a sectional view taken along the line 4-4 of FIG. 2.
La figure 5 est une vue en plan illustrant l'élément intermédiaire et l'élément tibial dans la position d'extension de la jambe. Figure 5 is a plan view illustrating the intermediate element and the tibial element in the leg extension position.
La figure 6 est une vue en plan illustrant l'élément intermédiaire et l'élément tibial dans la position de flexion de la jambe. Fig. 6 is a plan view illustrating the intermediate element and the tibial element in the bending position of the leg.
La figure 7 est une vue en coupe semblabe à la figure 2, montrant la prothèse selon une deuxième forme de réalisation. Figure 7 is a sectional view similar to Figure 2, showing the prosthesis according to a second embodiment.
La figure 8 est une vue en plan illustrant l'élément intermédiaire et l'élément tibial de la prothèse selon figure 7. FIG. 8 is a plan view illustrating the intermediate element and the tibial element of the prosthesis according to FIG. 7.
Les figures 9 à 12 illustrent schématiquement et par paires différentes réalisations des moyens de coopération entre l'élément intermédiaire et l'élément tibial, représentées respectivement dans la position d'extension et dans la position de flexion de la jambe. Figures 9 to 12 illustrate schematically and in pairs different embodiments of the means for cooperation between the intermediate element and the tibial element, respectively represented in the extended position and in the bending position of the leg.
Afin de rendre plus concret l'objet de l'invention, on le décrit maintenant, sous des formes non limitatives de réalisation illustrées aux figures des dessins. In order to make more concrete the object of the invention, it is now described in non-limiting embodiments illustrated in the figures of the drawings.
L'élément fémoral (1) est un condyle métallique en matériau biocompatible présentant une partie centrale interne (la) évidée pour s'adapter sur l'extrémité inférieure (F1) d'un fémur (F) réséqué à cet effet, avec éventuellement des points d'ancrage tels que vis, plots, dentelures... Sa face externe convexe (lob) a un profil en section en accent circonflexe parfaitement symétrique par rapport à l'axe Cxx'), pour constituer des portées condyliennes coopérant étroitement avec la surface supérieure profilée C2a) d'un élément intermédiaire (2) réalisé en polyéthylène haute densité.Le profil en section et dans la longueur des surfaces en contact est calculé pour autoriser un guidage intégral d'un bout à l'autre de l'amplitude de mouvement entre la position extension et la position de flexion maximum de la jambe. The femoral element (1) is a metal condyle of biocompatible material having an internal central portion (1a) recessed to fit on the lower end (F1) of a femur (F) resected for this purpose, possibly with anchoring points such as screws, studs, serrations ... Its convex external face (lob) has a sectional profile in circumflex accent perfectly symmetrical with respect to the axis Cxx '), to form condylar spans cooperating closely with the profiled upper surface C2a) of an intermediate element (2) made of high-density polyethylene. The sectional profile and the length of the contacting surfaces are calculated to allow integral guidance from one end of the amplitude to the other. movement between the extension position and the maximum bending position of the leg.
L'élément intermédiaire C2) repose par sa face inférieure plane (2b) sur la face supérieure C3a) ou plateau de l'élément tibial (3) qui est ancré par tous moyens connus dans le tibia (T), par exemple par une portée centrale (3b) de section appropriée. The intermediate element C2) rests by its plane lower face (2b) on the upper face C3a) or plateau of the tibial element (3) which is anchored by any known means in the tibia (T), for example by a bearing central (3b) of appropriate section.
La liaison entre l'élément intermédiaire (2) et l'élément tibial (3), doit être libre ou limitée afin d'autoriser un débattement rotatoire et de translation antéro-postérieure de l'ensemble élément fémoral - élément intermédiaire par rapport à l'élément tibial en position de flexion de la jambe, du fait que les surfaces (lb - 2a) en regard de l'élément fémoral et de l'élément intermédiaire sont en contact permanent sur toute leur surface et donc étroitement liées. The connection between the intermediate element (2) and the tibial element (3) must be free or limited in order to allow a rotational deflection and anteroposterior translation of the femoral element - intermediate element with respect to the tibial element in bending position of the leg, because the surfaces (lb - 2a) facing the femoral element and the intermediate element are in permanent contact over their entire surface and therefore closely related.
Pour cela, la face inférieure C2b) de l'élément intermédiaire et la face supérieure C3a) de l'élément tibial présentent des moyens de coopération aptes à autoriser ledit débattement en flexion tandis qu'en position d'extension de la jambe, lesdits moyens ou d'autres agencements, empêchent ce débattement rotatoire. For this, the lower face C2b) of the intermediate element and the upper face C3a) of the tibial element have cooperation means capable of allowing said deflection in flexion whereas in the extended position of the leg, said means or other arrangements, prevent this rotary deflection.
Ces moyens peuvent être réalisés de différentes manières que l'on a illustrées aux figures des dessins. These means can be realized in different ways that have been illustrated in the figures of the drawings.
Une première réalisation est illustrée aux figures 1 à 6. Dans cet exemple, l'élément intermédiaire (2) présente dans sa partie médiane, entre les deux surfaces de contact courbes (2a), une ouverture débouchante et oblongue C2c), établie dans le sens du débattement longitudinal ou antéro-posterieure, pour être traversée par une vis (4) solidarisée à l'élément tibial (3) comportant à cet effet un trou borgne taraudé (3c) au niveau de la portée d'ancrage C3b). A first embodiment is illustrated in FIGS. 1 to 6. In this example, the intermediate element (2) has in its median part, between the two curved contact surfaces (2a), an opening and oblong opening C2c), established in FIG. direction of the longitudinal or anteroposterior displacement, to be traversed by a screw (4) secured to the tibial element (3) having for this purpose a threaded blind hole (3c) at the anchor surface C3b).
Ainsi, l'élément intermédiaire (2) peut se déplacer dans l'ouverture lors des mouvements naturels de la jambe. En position de flexion (figures 3 et 6), sous l'effet de glissement de l'élément fémoral et de l'appui du corps, l'ensemble élément fémoral - élément intermédiaire se déplace vers l'avant (flèche Fl) et peut également avoir un débattement rotatoire limité par rapport à l'élément tibial par un agencement particulier des deux éléments. Thus, the intermediate element (2) can move in the opening during the natural movements of the leg. In the bending position (FIGS. 3 and 6), under the effect of sliding of the femoral element and of the support of the body, the femoral element-intermediate element assembly moves forward (arrow F1) and can also have a limited rotational movement relative to the tibial element by a particular arrangement of the two elements.
Cet agencement est constitué par une saillie profilée t3d) formée sur le pourtour d'une échancrure (3e) exécutée sur le chant arrière de l'élément intermédiaire et par une entaille t2d) de la partie médiane du chant arrière de l'élément intermédiaire. Lors du débattement rotatoire de l'ensemble élément fémoral - élément intermédiaire, l'un des côtés (2e) de l'entaille vient buter contre le côté correspondant de l'échancrure (3ex, tandis que l'ouverture oblongue (2c) s'appuie par son extrémité arrière contre la vis (4) comme le montre la figure 6. A titre indicatif le débattement rotatoire maximum est de l'ordre de 204. This arrangement is formed by a profiled projection t3d) formed on the periphery of a notch (3e) made on the rear edge of the intermediate element and by a notch t2d) of the middle part of the rear edge of the intermediate element. During the rotational clearance of the femoral element - intermediate element, one of the sides (2e) of the notch abuts against the corresponding side of the notch (3ex, while the oblong opening (2c) s' is supported by its rear end against the screw (4) as shown in Figure 6. As an indication the maximum rotational movement is of the order of 204.
Lorsque la jambe revient en position d'extension (figures 2, 4 et 5) > l'ensemble élément fémoral - élément intermédiaire se déplace sous l'effet inverse vers l'arrière flèche F2) et en position d'extension maximum, le fond de l'entaille C2d) de l'élément intermédiaire vient s'appliquer contre le fond de la saillie (3d) de l'élément tibial, tandis que l'extrémité avant de l'ouverture oblongue t2c) est en appui ou sensiblement contre la vis (4), ce qui limite le débattement rotatoire de l'ensemble comme le montre la figure 5. When the leg returns to the extended position (figures 2, 4 and 5)> the femoral element - intermediate element moves under the reverse effect arrow F2) and in maximum extension position, the bottom the notch C2d) of the intermediate element is applied against the bottom of the projection (3d) of the tibial element, while the front end of the oblong opening t2c) bears against or substantially against the screw (4), which limits the rotational clearance of the assembly as shown in Figure 5.
De préférence, l'élément intermédiaire (2) est lié de manière démontable à l'élément tibial (3). Pour cela, la vis t4) présente une tête de manoeuvre (4a) de toute section, notamment en demi-sphère, et 1'ouverture oblongue t2c) est de profil correspondant pour éviter la remontée de l'élément intermédiaire. Preferably, the intermediate element (2) is removably connected to the tibial element (3). For this, the screw t4) has an operating head (4a) of any section, in particular in a half-sphere, and the oblong opening t2c) is of corresponding profile to prevent the rise of the intermediate element.
La vis présente également entre la tête t4a) et la partie filetée C4b) une portée lisse (4c) dimensionnée pour autoriser, après blocage sur la face supérieure C3a) de l'élément tibial, le libre coulissement de l'élément intermédiaire. The screw also has between the head t4a) and the threaded portion C4b) a smooth bearing (4c) sized to allow, after locking on the upper face C3a) of the tibial element, the free sliding of the intermediate element.
Selon une autre forme de réalisation des moyens de coopération illustrée aux figures 7 et 8, l'élément intermédiaire présente sur sa face inférieure (2b) un tenon (2f) de section cylindrique traversant une ouverture C3f) formée à partir de la face supérieure (3a) de l'élément tibial, plus particulièrement dans la portée d'ancrage C3b). Cette ouverture est oblongue dans le sens du débattement longitudinal pour permettre les déplacements antéro-postérieurs de l'ensemble élément fémoral - élément intermédiaire. According to another embodiment of the cooperation means illustrated in FIGS. 7 and 8, the intermediate element has on its lower face (2b) a tenon (2f) of cylindrical section passing through an opening C3f) formed from the upper face ( 3a) of the tibial element, more particularly in the anchoring range C3b). This opening is oblong in the direction of the longitudinal deflection to allow antero-posterior movements of the entire femoral element - intermediate element.
Comme précédemment, le débattement rotatoire est empêché par butée du fond de l'entaille C2d) contre le fond de l'échancrure (3e). As before, the rotary clearance is prevented by abutting the bottom of the notch C2d) against the bottom of the notch (3e).
Selon les exemples de liaison illustrées aux paires de figures 9 à 12, l'empêchement ou la limitation du débattement rotatoire est obtenu directement par les moyens de coopération. Pour cela, le tenon (2f) et de préférence l'ouverture C3f) sont établis avec des profils particuliers. According to the connection examples illustrated in the pairs of FIGS. 9 to 12, the prevention or limitation of the rotary deflection is obtained directly by the cooperation means. For this, the tenon (2f) and preferably the opening C3f) are established with particular profiles.
On voit par exemple figure 9, un tenon C2f) de section générale triangulaire à extrémités arrondies coopérant avec une ouverture oblongue C3c) de même forme que la précédente. Comme on le voit, dans la position d'extension, le tenon s'apppuie d'un côté de l'ouverture par son extrémité arrondie de petit diamètre sans possibilité de pivotement, tandis que dans la position de flexion, le tenon peut pivoter dans l'ouverture entre ses deux faces planes. For example, FIG. 9 shows a tenon C2f) of triangular general section with rounded ends cooperating with an oblong opening C3c) of the same shape as the previous one. As seen, in the extended position, the post is supported on one side of the opening by its rounded end of small diameter without possibility of pivoting, while in the bending position, the post can rotate in the opening between its two flat faces.
Le tenon (2f) de la figure 10 est de même profil que le précédent mais l'ouverture (3f) présente du côté correspondant à l'extension de la jambe, un profil complémentaire au tenon ce qui renforce l'effet de blocage. The pin (2f) of Figure 10 is of the same profile as the previous but the opening (3f) has the side corresponding to the extension of the leg, a profile complementary to the pin which reinforces the blocking effect.
A la figure 11, le tenon (2f) est ovoïde ou en losange à angles arrondis, tandis que l'ouverture (3f) est de même profil complémentaire audit tenon du côté correspondant à la position d'extension de la jambe. In Figure 11, the post (2f) is ovoid or rhombus with rounded corners, while the opening (3f) is of the same profile complementary to said pin on the side corresponding to the extension position of the leg.
A la figure 12 on a illustré un tenon (2f) polygonal coopérant avec une ouverture (3f) dont une extrémité est de même profil polygonal mais dont la largeur est supérieure à celle du tenon afin d'autoriser le débattement rotatoire limité en dehors de la position d'extension. FIG. 12 shows a polygonal tenon (2f) cooperating with an opening (3f) whose end is of the same polygonal profile but whose width is greater than that of the post so as to allow the limited rotational clearance outside the extension position.
Les avantages ressortent bien de la description, on souligne encore le guidage intégral en auto-alignement de contact entre l'élément fémoral et l'élément intermédiaire, la simplification de fabrication, d'assemblage et d'implantation, l'usure limitée et régulière de l'élément intermédiaire qui peut être changé facilement par une intervention simplifiée, et surtout le contrôle du débattement rotatoire évitant toute détérioration des tissus environnant la prothèse. The advantages are apparent from the description, there is still emphasized the integral guidance in self-alignment of contact between the femoral element and the intermediate element, simplification of manufacture, assembly and implantation, limited and regular wear the intermediate element that can be easily changed by a simplified intervention, and especially the control of the rotational deflection avoiding any deterioration of the tissues surrounding the prosthesis.
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