JP2008532626A - 並進シザープレート固定システム - Google Patents

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Abstract

本発明の骨ファスナに使用する器具は、骨ファスナを受入れるべく構成されたスロットを備えた第一固定具と、他の骨ファスナを受入れるべく構成された他のスロットを備えた第二固定具とを有する。第一固定具および第二固定具は、骨ファスナがスロット内にあるときに相対回転できるように相互連結される。異なる要約をするならば、本発明は、骨ファスナの位置を定める第一対の開口を備えた第一固定具と、骨ファスナの位置を定める第二対の開口を備えた第二固定具とを有する、骨ファスナに使用する器具である。
【選択図】 図1

Description

本発明は固定システムに関する。より詳しくは、本発明は、各々が少なくとも1つの固定孔を備えている複数の回転連結プレートを有する固定システムに関する。
プレートのような整形外科用固定具は、しばしば、プレート孔に挿通されるファスナを用いて骨に連結される。このようなファスナを、例えば、拡大ヘッドスクリュウを介して骨プレートに固定すると、手術後の固定組立体の弛緩の発生を低減できることが知られている。また、ファスナを外科医が選択した角度に傾斜させることができるように、ファスナを多軸線方向に移動可能に受入れるブシュを各々のプレート孔に配置することも知られている。しかしながら、ファスナが固定プレート孔の位置により多軸線方向に移動できても、ファスナ自体の取付け方法を増大できるに過ぎない。プレート孔は、相互に固定されたままであり、かつ、プレートの長手方向軸線に対しても固定されたままである。
一般に、少なくとも1つの病変した椎間板スペースまたは椎骨をスパニングする場合(すなわち、椎間板の少なくとも一部が除去されているか、脊椎固定スペーサが挿入されている場合)には、病変した椎骨の前側に脊椎固定プレートが取付けられる。プレートは、骨スクリュウを用いて椎骨に固定され、かつ、隣接する椎骨へのスペーサの固定が行われた後の初期期間中に、椎骨を、ほぼ整合した状態に維持する機能を有している。プレートはまた、この初期期間中に、スペーサが椎間板スペースから押出されることを防止する機能も有している。
脊椎固定スペーサが、固定すべき1対の椎骨間に移植されるとき、スペーサは、椎骨の終板上に載置される。終板の外周部には硬質の皮質骨があり、従って、スペーサが載置されるための最高の表面を形成している。終板の中央部には、より軟らかい海綿骨のコア上に横たわる薄い皮質骨外皮がある。しかしながら、スペーサの接触面の全部ではないが、大部分は、この中央部に配置される。
スペーサの配置後に、外科医は、一般に、隣接する椎骨を一緒に圧縮することにより椎間板スペースを圧縮する。この圧縮により、スペーサと終板との間の良好な係合が確保され、固定が生じる機会が増大される。手術の直後の期間中に、しばしば、スペーサが終板の下方部分内に僅かに沈下するか、或いは、移植片(同種移植片スペーサの場合)の吸収により僅かに沈下する。
椎骨を連結するのに剛性固定プレートを使用する場合には、この沈下により、プレートへの脊椎荷重を、望ましい限度を超えて変化させる傾向を有する。このような荷重変化は、椎骨へのプレートの装着が不正確であることによっても生じる。極端な状況では、この荷重変化により、スペーサが椎骨に固定されなくなることもあり、なぜならば、スペーサと椎骨との間の確実な圧縮が、成功裏の固定に寄与する1つのファクタだからである。
2003年9月3日付米国特許出願第10/653,164号明細書(Duong等、名称「係留クリップを備えた骨プレート(Bone Plate with Captive Clips)」
従って、固定すべき椎骨に対する所望の支持体を形成し、かつ、プレートの少なくとも一部に対する椎骨の並進を制限でき、従って、脊柱が受ける沈下力、すなわち、垂直力により引起こされる移植片の沈下による、プレートの荷重シールディング(load shielding)の好ましくない効果を制限する固定システムが要望されている。かくして、隣接する椎骨の強固な固定を達成することができる。
本発明による並進プレートは、剛性の固定プレートの上記利益(全体的な椎骨整合、スペーサ排除の防止)を得ることによりこの沈下を補償すると同時に、少なくとも1つの椎骨がプレートに対して移動できるようにして術後の沈下を補償することができる。この補償により、脊椎荷重の大部分がプレートよりもむしろ、スペーサにより支持されることが確保される。
骨ファスナに使用する本発明の器具は、骨ファスナを受入れるべく構成されたスロットを備えた第一固定具と、他の骨ファスナを受入れるべく構成された他のスロットを備えた第二固定具とを有している。第一固定具および第二固定具は、骨ファスナがスロット内にあるときに相対回転できるように相互連結される。
異なる要約をするならば、本発明は、骨ファスナの位置を定める第一対の開口を備えた第一固定具と、骨ファスナの位置を定める第二対の開口を備えた第二固定具とを有する、骨ファスナに使用する器具である。第一固定具および第二固定具は相対移動できるように相互連結され、これにより、第一対の開口および第二対の開口により定められた骨ファスナの位置が矩形配列のコーナに配置される。前記矩形配列の対向する端部での骨ファスナの位置は、前記矩形配列を横切る方向に互いに一定の間隔を維持しつつ、前記矩形配列の長さ方向には互いに近付くように移動できる。
ここに開示する固定組立体は、第一骨ファスナを受入れるように構成された第一開口および第二骨ファスナを受入れるように構成された第二開口を備えた第一固定具と、第三骨ファスナを受入れるように構成された第三開口および第四骨ファスナを受入れるように構成された第四開口を備えた第二固定具とを有し、第一開口および第三開口は第一対の開口を形成し、かつ、第二開口および第四開口は第二対の開口を形成し、前記両固定具は、第一骨ファスナおよび第三骨ファスナが第一対の開口を通って、少なくとも部分的に第一骨セグメント内に挿入され、かつ、第二骨ファスナおよび第四骨ファスナが第二対の開口を通って少なくとも部分的に第二骨セグメント内に挿入されると、第一骨固定具および第二骨固定具が相対回転できるように配置される。
第一固定具は、第一中間点を備えた実質的に円形の第一部分を有し、第二固定具は、第二中間点を備えた実質的に円形の第二部分を有し、第一中間点および第二中間点は、第一固定具および第二固定具が係合されると、ほぼ整合する。第一中間点と、第一開口および第二開口とは、ほぼ共線上にあり、第二中間点と、第三開口および第四開口とは、ほぼ共線上にある。
第一固定具は、第一中間点から半径方向に突出している第一延長部および第二延長部を更に有し、第二固定具は、第二中間点から半径方向に突出している第三延長部および第四延長部を更に有する。第一開口は第一延長部に配置され、第二開口は第二延長部に配置され、第三開口は第三延長部に配置され、かつ、第四開口は第四延長部に配置されている。
少なくとも1つの骨ファスナは、手術部位で、一つの開口内で並進できる。第一骨セグメントおよび第二骨セグメントは隣接椎骨である。第一骨セグメントまたは第二骨セグメントを相対移動させると、取付けられた骨ファスナが、それぞれの開口内で並進される。第一骨セグメントまたは第二骨セグメントを相対移動させると、第一固定具および第二固定具が相対回転される。
第一固定具が上面および下面を有し、第二固定具が上面および下面を有し、第一固定具の下面は、第二固定具の上面と摺動係合するように構成されている。第二固定具の上面は更に溝を有し、第一固定具の下面の少なくとも一部は、前記溝の少なくとも一部と係合するように構成されている。
固定組立体は、第一固定具と第二固定具とを連結するハブを更に有している。前記少なくとも1つの開口はスロットである。固定組立体は、第三固定具および第四固定具を更に有している。
更に、全体として矩形の配列に配置された第一対の開口および第二対の開口を有し、開口の各々は骨ファスナを受入れるように構成され、第一対の開口間の第一距離および第二対の開口間の第二距離を有し、前記開口内で骨ファスナが並進すると、第一距離および第二距離の少なくとも一方が変化する構成の固定組立体を開示する。
第一対の開口および第二対の開口はスロットである。前記スロットは、矩形配列の対角線方向に対向するコーナ間に延びている軸線上に中心を有している。
更に、骨ファスナの位置を定める第一対の開口を備えた第一固定具と、骨ファスナの位置を定める第二対の開口を備えた第二固定具とを有し、第一固定具および第二固定具は相対移動できるように相互連結され、これにより、第一対の開口および第二対の開口により定められた骨ファスナの位置が矩形配列のコーナに配置され、かつ矩形配列の対向端部での骨ファスナの位置は、矩形配列を横切る方向に、互いに一定の間隔を維持しつつ、矩形配列の長さ方向には、互いに近付くように移動できる構成の固定組立体を開示する。
第一骨固定具および第二骨固定具は、相対回転できるように相互連結されている。第一対の開口および第二対の開口はスロットである。
本発明の好ましい特徴は添付図面に開示されている。尚、幾つかの図面を通して、同じ要素は同じ参照番号で示されている。
ここに開示するプレートは、損傷を受けた椎間板または病変した椎間板(または、椎間板の一部)が1対の椎骨の間から除去され、かつ、この椎骨間に脊椎固定スペーサが配置される脊椎固定手術に使用される。プレートは、病変椎間板スペースをスパニングするように、病変椎骨の前側部に取付けられ、かつ、骨スクリュウを用いて椎骨に固定される。プレートは、隣接椎骨へのスペーサの固定が行われた後の初期期間中に、椎骨を整合状態に維持すべく機能する。また、プレートは、患者の骨質が劣っている場合のように、椎骨体内へのスペーサの極端な沈下を防止するように、固定スペーサに加えられる軸線方向の脊椎荷重の幾分かを共有する機能も有している。また、プレートは、術後の初期期間中に、スペーサが椎間板スペースから押出されることを防止するように機能する。
プレートは、単一レベル(すなわち、1椎間板)、または、多レベル(すなわち、多椎間板)固定手術に使用できる。或る実施形態は、椎骨体の少なくとも一部が除去されるコルペクトミー(corpectomy)手術に使用できる。一般に、単一レベルプレートは、2対のファスナ孔を有するのに対し、多レベルプレートは、一般に、3対以上の孔を有する。
図1から図3には、1レベル骨固定組立体の一実施形態が示されている。この実施形態は、第一骨固定プレート10および第二骨固定プレート12を有している。第一骨固定プレート10および第二骨固定プレート12は、協働して骨固定組立体16(この特定例では、脊椎固定組立体)を形成する。
第一対のファスナ20は、固定組立体16を第一椎骨に固定する。第二対のファスナ22は、固定組立体16を、第一椎骨に隣接する第二椎骨に固定する。両固定プレート10、12は、2対のファスナ20、22が互いに垂直方向に移動できると同時に、各対のファスナ20または22が互いに水平方向に一定の間隔を隔てて維持されるように、相対移動できるように相互連結されている。これは、固定された2つの椎骨が、脊柱の圧縮により互いに近付く方向に移動されるときに、固定組立体16が必要に応じて変位することを可能にする。
図1の実施形態では、第一骨固定プレート10は、円形中央部30を備えたプレートである。プレート10の1対の対向する端部32が、直径方向に対向する位置で中央部30から半径方向外方に突出している。中央部30は、環状内縁面34(図3参照)を備えたリングとして形成されている。中央部30の周囲には、1対の肩部38が配置されている。図3に示すように、各々の肩部38は軸線方向上方に突出しており、かつ図1に示すように、それぞれの外端部32の位置を通る弧として延びている。
図1に示す実施形態はまた、リング状中央部50を備えた第二骨固定プレート12を有し、第二骨固定プレート12は、直径方向の対向する位置において中央部50から半径方向外方に突出している1対の対向する端部52を有している。第二プレート12のリング状の中央部50は、第一プレート10のリング状の中央部30上に同心状に受け入れられ、かつ、第一プレート10の肩部38の間にぴったり嵌合される。
第二プレート12も、同様に1対の肩部58を有している。図3に示すように、第二プレート12の環状の内縁面54は、第一プレート10の環状の内縁面34に隣接して配置される。両方の内縁面34、54に対して、リング状ハブ60がクリンプされている。ハブ60は、第一プレート10、第二プレート12を一体に保持し、かつ、第一プレート10、第二プレート12が共通の中心軸線61の回りで互いに摺動できるように支持している。このような摺動範囲は、第一プレート10、第二プレート12が図1に示す位置にあるときに、両肩部38、58の間のスペース67の周方向長さにより定められる。かくして、第一プレート10、第二プレート12は、図1の初期拡大位置から、図2の回転された縮小位置へと回転できる。第一プレート10と第二プレート12との間には、図3に示す弾性摩擦リング64を介在させて、第一プレート10、第二プレート12がガタついたり、緩く回転することを防止することができる。
第一プレート10の対向する端部32は、同じ寸法にすることができるし、また、同じ形状にすることができるし、また、同じサイズにすることができる。各々の端部32は、それぞれのスロット71を形成する内縁面70を有している。スロット71は、第一プレート10の円形中央部30を横切って直径方向に延びる線73上に中心を有し、かつ、半径方向に細長く形成されている。同様に、第二プレート12の対向する端部52も、半径方向に細長いスロット81を形成する内縁面80を有している。スロット81は、直径方向に延びている線83上に中心を有し、かつ、第一プレート10の対向する端部32のほぼ全ての特徴を有している。スロット71には、ファスナ20、22がスロット71内で移動しかつスロット71から抜け出ることを防止する係留クリップ(図示せず)が嵌装される。係留クリップの詳細、材料、および、嵌装方法は、上記特許文献1(この全開示は本願に援用する)に開示されている。
骨固定組立体16は、第一プレート10および第二プレート12を軸線61の回りで相対回転させることにより、図1の初期の拡大状態から図2の変位縮小状態に変位させることができる。脊椎固定組立体16が図1の初期の拡大状態にあるとき、両プレート10、12のスロット71、81は、第一対のファスナ20および第二対のファスナ22が第一椎骨および第二椎骨内に移植される位置を定める。より詳しくは、第一対のファスナ20は、第一プレート10の上端部32のスロット71の半径方向外端部で、第二プレート12の上端部52のスロット81の半径方向外端部で、第一椎骨内に移植される。第二対のファスナ22は、第一プレート10の下端部32のスロット71で、第二プレート12の下端部52のスロット81の半径方向外端部で、第二椎骨内に移植される。このとき、第一対のファスナ20および第二対のファスナ22は、全体として矩形配列(直径方向に延びる線73、83が、矩形配列の対角線方向に対向するコーナ間で対角線として延びている配列)をなす4つのコーナに配置される。
脊椎を圧縮することにより、第一椎骨および第二椎骨が互いに近付く方向に移動される。これにより、第一椎骨での第一対のファスナ20が、第二椎骨での第二対のファスナ22に対して垂直方向下方に移動される。全体として矩形配列の対向端部での第一対のファスナ20と第二対のファスナ22との間の椎骨の間隔は、図1の拡大距離「Y1」から、図2の縮小距離「Y2」へと部分的または完全に縮小される。しかしながら、椎骨のこのような変位によっても、第一対のファスナ20または第二対のファスナ22が、これらのファスナ20、22が固定されている椎骨内で水平方向に移動されることはない。従って、第一椎骨および第二椎骨が互いに近付く方向に移動しても、骨スクリュウ20、22の全体として矩形配列を横切る水平方向間隔「X」は一定に維持される。従って、第一対のファスナ20がこの態様で第二対のファスナ22の方向に移動すると、ファスナのそれぞれの位置は、各々のファスナ20、22がそれぞれのスロット71または81の半径方向内方に移動するようにして、スロット71および81内で変位する。このとき、ファスナ20、22は、スロット71、81の内縁面70、80に当接して摺動し、両プレート10、12を、図1の拡大位置から図2の縮小位置へと軸線81の回りで回転移動させる。かくして、固定組立体16は、脊椎に対する整合支持を得るべく、これらの椎骨に固定された状態を維持しつつ、固定された椎骨の移動に適合するように変位できる。
図4から図6には、2レベル固定組立体の一実施形態が示されている。この実施形態は、変位可能な第一固定組立体110および変位可能な第二固定組立体112を有し、これらの固定組立体は、脊柱の長さ方向に沿って延びる、連結連続体(connected series)をなす脊柱に固定されるように構成されている。概略的に、図4から図6に示す固定組立体110および固定組立体112およびこれらのコンポーネンツは、図1から図3に示した固定組立体16の幾つかの特徴または全ての特徴を有している。
図4の各々の固定組立体110、112は、図1から図3の骨固定組立体16と実質的に同じであり、従って、骨固定組立体16に関連して前述したように、第一固定プレート114および第二固定プレート116を有し、第一固定プレート114および第二固定プレート116は、共通中心軸線119の回りで相対回転できるようにハブ116により相互連結されている。しかしながら、固定組立体110および112は、第一固定プレート114または第二固定プレート116の端部120が、図5に示すように、連結連続体の自由端で全厚を有するか、図6に示すように、隣接端部120が連結連続体としてオーバーラップする縮小厚を有している点で異なっている。
概略的に、固定プレート10、12、114、116は、固定プレートが取付けられる椎骨の少なくとも一部のサイズおよびスパニングすべき椎骨間スペースのサイズに基いて、任意のサイズ、形状および寸法にすることができる。固定プレート10、12、114、116は、固定組立体16、110、112の全プロファイルを低減するように、実質的に平らに形成できる。
ここに開示する各々のファスナおよび各々の固定プレートは、チタン・アルミニウム・ニオブのようなチタン合金で形成でき、これらの合金は陽極酸化処理することができる。本願に開示するプレートおよびスクリュウの各々に使用できる一材料として、約4.52gm/ccの密度であり、約105GPaの弾性係数であり、約900MPaの最大引っ張り強度であり、約800MPaの降伏強度を有するTi・6Al・7Nbがある。また、ファスナの表面はバリがなく、全ての鋭い縁部は最大で0.1mmとなるように丸められる。
上記の説明および図示は、本発明の原理を用いて設計され、かつ、組立てられる並進プレートの構造の例として行ったものであることに留意すべきである。当業者ならば、これらの例は、開示された1つ以上の特徴を用いる固定組立体が、特定患者の要望により作られる点で非制限的なものであることは理解されよう。かくして、開示した特徴は、本質的に「モジュラ」である。
上記説明は、特許請求する本発明の最良モードを述べたものであり、かつ特許請求の範囲に記載の要素の例を示すことにより、当業者が製造しかつ使用することができる特許請求に係る発明を説明したものである。本発明の範囲は特許請求の範囲の記載により定められるものであり、当業者に明白な他の例を包含するものである。本願の出願日より前または出願日より後に利用できたこのような他の例は、特許請求の範囲の記載とは異ならない構造的要素を有するか、特許請求の範囲の記載とは実質的に異ならない均等の構造的要素を有する場合には、特許請求の範囲内に包含されるものである。
本発明を特定実施形態に関連して図示しかつ説明したが、実際に使用されかつ特定環境および手術条件に特に適合する種々の付加、置換または形態、構造、プロポーション、材料およびコンポーネンツの変更は、本発明の精神および範囲を逸脱することなく、ここに説明した実施形態になし得るものであることを理解すべきである。従って、ここに開示された実施形態は本発明の原理の単なる例示であることを理解すべきである。本発明の原理を具現し、かつ、本発明の精神および範囲内に包含される他の種々の変更は、当業者がなし得るものである。
1レベル骨固定組立体の一実施形態が拡大位置にあるところを示す平面図である。 図1の骨固定組立体が縮小位置にあるところを示す平面図である。 図1のA−A線に沿う拡大断面図である。 2レベル骨固定組立体の一実施形態が拡大位置にあるところを示す平面図である。 図4のB−B線に沿う断面図である。 図4のC−C線に沿う断面図である。
符号の説明
10 第一骨固定プレート
12 第二骨固定プレート
16 骨固定組立体
20 第一対のファスナ
22 第二対のファスナ
60 ハブ
71 スロット
81 スロット
110 第一固定組立体
112 第二固定組立体
114 第二骨固定プレート
116 第一骨固定プレート

Claims (20)

  1. 第一骨ファスナを受入れるように構成された第一開口および第二骨ファスナを受入れるように構成された第二開口を備えた第一固定具と、
    第三骨ファスナを受入れるように構成された第三開口および第四骨ファスナを受入れるように構成された第四開口を備えた第二固定具とを有し、
    前記第一開口および前記第三開口は第一対の開口を形成し、かつ、前記第二開口および前記第四開口は第二対の開口を形成し、
    前記第一固定具および前記第二固定具は、第一骨ファスナおよび第三骨ファスナが第一対の開口を通って少なくとも部分的に第一骨セグメント内に挿入されかつ第二骨ファスナおよび第四骨ファスナが第二対の開口を通って少なくとも部分的に第二骨セグメント内に挿入されると、前記第一骨固定具および前記第二骨固定具が相対回転できるように配置されることを特徴とする固定組立体。
  2. 前記第一固定具は、第一中間点を備えた実質的に円形の第一部分を有し、前記第二固定具は、第二中間点を備えた実質的に円形の第二部分を有し、前記第一中間点および前記第二中間点は、前記第一固定具および前記第二固定具が係合されるとほぼ整合することを特徴とする請求項1記載の固定組立体。
  3. 前記第一中間点と、前記第一開口および前記第二開口とは、ほぼ共線上にあり、前記第二中間点と、前記第三開口および前記第四開口とは、ほぼ共線上にあることを特徴とする請求項2記載の固定組立体。
  4. 前記第一固定具は、前記第一中間点から半径方向に突出している第一延長部および第二延長部を更に有し、前記第二固定具は、前記第二中間点から半径方向に突出している第三延長部および第四延長部を更に有することを特徴とする請求項2記載の固定組立体。
  5. 前記第一開口は第一延長部に配置され、前記第二開口は第二延長部に配置され、前記第三開口は第三延長部に配置され、かつ、前記第四開口は第四延長部に配置されていることを特徴とする請求項4記載の固定組立体。
  6. 前記少なくとも1つの骨ファスナは、手術部位で、一つの開口内で並進できることを特徴とする請求項1記載の固定組立体。
  7. 前記第一骨セグメントおよび前記第二骨セグメントは隣接する椎骨であることを特徴とする請求項1記載の固定組立体。
  8. 前記第一骨セグメントまたは前記第二骨セグメントを相対移動させると、取付けられた骨ファスナが、それぞれの開口内で並進されることを特徴とする請求項1記載の固定組立体。
  9. 前記第一骨セグメントまたは前記第二骨セグメントを相対移動させると、前記第一固定具および前記第二固定具が相対回転されることを特徴とする請求項1記載の固定組立体。
  10. 前記第一固定具が上面および下面を有し、前記第二固定具が上面および下面を有し、前記第一固定具の下面は、前記第二固定具の上面と摺動係合するように構成されていることを特徴とする請求項1記載の固定組立体。
  11. 前記第二固定具の上面は更に溝を有し、前記第一固定具の下面の少なくとも一部は、前記溝の少なくとも一部と係合するように構成されていることを特徴とする請求項10記載の固定組立体。
  12. 前記第一固定具と前記第二固定具とを連結するハブを更に有することを特徴とする請求項1記載の固定組立体。
  13. 前記少なくとも1つの開口はスロットであることを特徴とする請求項1記載の固定組立体。
  14. 第三固定具および第四固定具を更に有することを特徴とする請求項1記載の固定組立体。
  15. 全体として矩形の配列に配置された第一対の開口および第二対の開口を有し、各々の開口は骨ファスナを受入れるように構成され、
    第一対の開口間の第一距離および第二対の開口間の第二距離を有し、
    前記開口内で骨ファスナが並進すると、前記第一距離および前記第二距離の少なくとも一方が変化することを特徴とする固定組立体。
  16. 前記第一対の開口および前記第二対の開口はスロットであることを特徴とする請求項15記載の固定組立体。
  17. 前記スロットは、矩形配列の対角線方向に対向するコーナ間に延びている軸線上に中心を有することを特徴とする請求項16記載の固定組立体。
  18. 骨ファスナの位置を定める第一対の開口を備えた第一固定具と、
    骨ファスナの位置を定める第二対の開口を備えた第二固定具とを有し、
    前記第一固定具および前記第二固定具は相対移動できるように相互連結され、これにより、第一対の開口および第二対の開口により定められた骨ファスナの位置が矩形配列のコーナに配置され、かつ、矩形配列の対向端部での骨ファスナの位置は、前記矩形配列を横切る方向に互いに一定の間隔を維持しつつ、前記矩形配列の長さ方向には互いに近付くように移動できることを特徴とする固定組立体。
  19. 前記第一骨固定具および前記第二骨固定具は、相対回転できるように相互連結されていることを特徴とする請求項18記載の固定組立体。
  20. 前記第一対の開口および前記第二対の開口はスロットであることを特徴とする請求項18記載の固定組立体。
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