JP2014517739A - 拡張式脊椎アンカー - Google Patents

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Abstract

椎弓根スクリューのためのアンカーであって、近位端、近位部、遠位部、および遠位端を備えるアンカー本体と、近位端から遠位端までアンカー本体を通る貫通穴とを有する、アンカー。貫通穴は、アンカーの長軸を規定し、近位部においてサイズ不足の雌ネジを、また、遠位部において減少した内径を備える。減少した内径は、スクリューが貫通穴に挿入されると、アンカー本体の少なくとも遠位部の拡張を引起す。アンカーは、アンカー本体の外部表面上に複数の隆起部をさらに備え、隆起部は、アンカーが椎骨に挿入され、スクリューが貫通穴に挿入されると、引抜きの可能性を低減するように構成される。

Description

本開示は、椎骨に脊椎構造物を確実に取付けるためのデバイスを対象とし、特に、骨スクリューおよび骨スクリューのためのアンカーを対象とする。
脊椎の腰椎領域内での椎骨のずれは、椎骨の異常な動きならびに椎骨のずれによる神経圧迫のせいで、慢性疼痛および他の合併症をもたらしうる。ずれは、たとえば、骨粗鬆症、脊柱側湾症、椎間板の変性またはヘルニア形成、あるいは脊椎骨折などの、いくつかの状態に起因しうる。
椎骨のずれは、脊椎融合によって矯正されうる。この手技では、2つ以上の椎骨が共に結合され、いずれのずれまたは異常な動きをも防止する。椎骨は、椎骨間に骨グラフトを留置し、骨グラフトが共に成長することを可能にすることによって融合される。融合プロセスは、6〜12カ月かかる場合がある。この期間中に、椎骨は、互いに対して不動で保持されなければならない、そうでなければ、融合はうまくいかないことになる。
椎骨を不動で保持するために、椎骨を、金属ロッドによって共に結合することができ、金属ロッドは、各椎骨内に留置されるスクリューに取付けられる。典型的なスクリュー経路は、椎弓根を通り、椎体に入る。椎弓根および椎体の外側部は、皮質骨から構成され、骨スクリューの近位の2/3について中実支持体を提供する。しかし、椎体の内部は、海綿骨から構成され、骨スクリューの遠位の1/3についてはそれほど強力な(as strong of)支持体を提供しない。
椎体の海綿部における不十分な支持は、骨スクリューのトグリングまたは移動の一因になる場合がある。トグリングまたは移動は、椎骨を結合する金属ロッドに加わる強力な生体内力によって引起される場合がある。これらの生体機械力は、通常の動きの結果であるが、ロッドは、融合がうまくいくために、トグリングまたは移動に対する耐性を提供しなければならない。
患者の年齢および骨粗鬆症を含むさらなる要因は、スクリューと骨との間の界面に悪い影響を及ぼす場合がある。ずれによるスクリューの抜去または修正などの要因によって引起される場合がある、椎弓根を通るスクリュー経路の拡張はまた、骨−スクリュー界面を弱化させる場合がある。不十分な品質の骨−スクリュー界面は、スクリューの引抜きならびにトグリングまたは移動をもたらす場合がある。
したがって、特に椎体の海綿領域において、強化された骨−スクリュー界面を提供する骨スクリューについての必要性が存在する。界面の強化により、引抜きおよびトグリングの発生を減らすことができる。
本開示は、先の必要性を満たし、骨スクリューが骨と接触する表面積を増加させるためにスクリューを拡張させることを使用し、そのことが、構造物の強度の大幅な増加および本明細書の議論から明らかな利点をもたらす。
椎弓根スクリューのためのアンカーであって、近位端、近位部、遠位部、および遠位端を備えるアンカー本体と、近位端から遠位端までアンカー本体を通る貫通穴とを有する、アンカー。貫通穴は、アンカーの長軸を規定し、近位部においてサイズ不足の雌ネジを、また、遠位部において減少した内径を備える。減少した内径は、スクリューが貫通穴に挿入されると、アンカー本体の少なくとも遠位部の拡張を引起す。アンカーは、アンカー本体の外部表面上に複数の隆起部をさらに備え、隆起部は、アンカーが椎骨に挿入され、スクリューが貫通穴に挿入されると、引抜きの可能性を低減するように構成される。
本開示のさらなる特徴、利点、および実施形態は、以下の詳細な説明、図面、および特許請求の範囲を考慮して述べることができる、または、明らかである場合がある。さらに、本開示の先の要約および以下の詳細な説明が共に、例示であり、請求される本開示の範囲を制限することなくさらなる説明を提供することを意図されることが理解される。
本開示のさらなる理解を提供するために含まれる添付図面は、本明細書に組込まれ、本明細書の一部を構成し、本開示の実施形態を示し、詳細な説明と共に、本開示の原理を説明するのに役立つ。本開示および本開示を実施することができる種々の方法の基本的な理解にとって必要であるとすることができるより詳細に、本開示の構造的詳細を示そうとする試みは全く行われない。
本開示の態様による、椎弓根スクリューのための拡張式アンカーの切り欠き図である。 図1の拡張式アンカーの、第1の側面図である。 図1の拡張式アンカーの、第2の側面図である。 図1の拡張式アンカーの平面図である。 椎弓根スクリューが部分的に挿入された、図1の拡張式アンカーの切り欠き図である。 本開示のさらなる態様による、拡張式スクリューの切り欠き図である。 拡張がない、図5の拡張式スクリューを示す図である。 遠位領域に拡張がある、図5の拡張式スクリューを示す図である。 本開示のさらなる態様による、拡張がない、拡張式スクリューの切り欠き図である。 遠位領域に拡張がある、図7の拡張式スクリューを示す図である。
本開示の実施形態ならびに本開示の種々の特徴および有利な詳細は、添付図面で述べられかつ/示され、以下の説明で詳述される非制限的な実施形態および例を参照してより完全に説明される。たとえ本明細書で明示的に述べられなくても、当業者が認識するように、図面に示す特徴が必ずしも一定比例尺に従って描かれておらず、一実施形態の特徴が他の実施形態に関して使用することができることが留意されるべきである。よく知られているコンポーネントおよび処理技法の説明を、本開示の実施形態を不必要に曖昧にしないために、省略することができる。本明細書で使用される例は、本開示を実施することができる方法の理解を容易にし、また、当業者が本開示の実施形態を実施することをさらに可能にすることを単に意図される。したがって、本明細書の例および実施形態は、本開示の範囲を制限するものと解釈されるべきでなく、本開示の範囲は、添付特許請求の範囲および適用可能な法律によってだけ規定される。さらに、同じ参照数字は、図面のいくつかの図を通して同様な部品を示すことが留意される。
椎弓根スクリューと椎骨との間の界面は、後方脊椎融合構造物にとって重要である。患者が年を取るにつれて、骨粗鬆症および他の要因が、特に椎体の海綿領域において、骨−スクリュー界面の潜在的な安定性を減少させる。一般に、スクリューが骨に接触する表面積が増加するにつれて、構造物の強度も増加する。
本開示の一態様は、海綿椎体の内部の、最も必要性が高い領域で骨−スクリュー界面の接触表面積を局所的に増加させる方法を提供する。この態様はまた、椎弓根を通るスクリュー経路の径を増加させることなく、ずれ、スクリュー抜去などのせいで椎弓根スクリューが修正されうる手段を提供する。
図1は、本開示の態様による、椎弓根スクリューのための拡張式アンカーの切り欠き図を示す。図4に示すように、アンカー100を、椎弓根に挿入することができ、椎弓根スクリュー150を、アンカー100内の貫通穴104に挿入することができる。貫通穴104は、アンカーの長軸を規定することができる。アンカー100を、たとえばポリエーテルエーテルケトン(PEEK)などの任意の適した材料から構築することができる。アンカー100は、椎弓根スクリュー150を受取るためにネジ形態101を含むことができ、ネジ101を、椎弓根スクリュー150に関してサイズ不足にすることができる。椎弓根スクリュー150は、進むにつれて、アンカー100を拡張すると共に、アンカー100に食い込むことができる。その結果、構造物の安定性が、2つの界面、すなわち、椎弓根スクリュー150とアンカー100との間の界面およびアンカー100と椎体との間の界面の間で分散することができる(図示せず)。
アンカー100は、以下の別個の特徴の1つまたは複数によって円筒状に機械加工され、そのことが、椎弓根スクリュー構造物の強度を増加させ、スクリューの引抜き、移動、および/またはトグリングをさらに減少させるのに役立つ場合がある。円筒を、たとえばポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、チタンアルミニウムバナジウム(TAV)などの任意の適した材料から構築または形成することができる。
椎弓根スクリュー150を受取るアンカー100の近位の半分は、骨スクリューと同じピッチのサイズ不足のネジ101を含むことができる。サイズ不足のネジ101は、スクリュー−アンカー界面の安定性を増加することができる。さらに、サイズ不足のネジ101は、椎弓根経路内でのある程度の拡張を実現することができる。別の実施形態では、アンカー100の近位の半分は、近位または遠位への拡張を可能にしない嵌合ネジを有することができる。
アンカー100の遠位の半分は、より詳細には、アンカー100の遠位の1/3は、減少した内径102を含むことができる。減少した、階段状の、または狭隘化されたこの内径102は、アンカーの外径を強制的に所定の量だけ増加させるように、アンカー100と椎弓根スクリュー150との間の寸法的干渉を生成することができる。減少した内径102の場所は、椎体の海綿領域に対応するアンカー100の遠位の1/3においてかなり大きな拡張をもたらすことができる。
スクリュー−アンカー界面の引抜き抵抗は、サイズ不足でタップ付きのネジ101および減少した内径102によって生成される寸法的干渉によって増加することができる。さらに、椎弓根スクリュー150は、アンカー100にわずかに食い込むよう強制され、両者間の摩擦接続および引抜き抵抗をさらに増加させることができる。
図2Aおよび図2Bは、図1の拡張式アンカーの、それぞれ、第1の側面図および第2の側面図である。アンカー100の拡張を、アンカー100の軸に平行に延びる、90°の4つの切断部110、111によって補助することができる。2つの切断部110は、遠位端から近位に延びることができ、一方、2つの切断部111は、近位端から遠位に延びることができる。軸方向切断部110、111の配向は、近位の拡張ならびにアンカーの遠位の1/3における著しく増加した拡張をもたらすことができる。こうした拡張は、構造体の引抜きと構造体の移動または「トグリング(toggling)」の両方を低減することができる。他の拡張構造が想定され、本開示の精神と範囲に含まれる。たとえば、拡張がそのエリアで起こるだけであるように、スリットが、アンカーの遠位の1/3に設けられるだけである。
椎弓根スクリュー150がアンカー100の外径を増加させるため、アンカーの外側の円周隆起部103を、周囲の骨に入るよう強制することができる。これらの隆起部103は、アンカーが挿入と反対の方向に力を受けるときに、アンカー100と周囲の骨との間に最大摩擦力を提供するように切断される。
図3は、図1の拡張式アンカーの平面図を示す。アンカー100は、アンカーの回転を防止する機器(図示せず)に係合する平坦部120を近位部上に含むことができる。本開示の精神および範囲から逸脱することなく同じ機能を提供するために他の形状が企図される。アンカー100は、代替的にまたは付加的に、椎弓根スクリュー150が挿入されるにつれて、アンカーが椎骨に入るよう前進することを防止するリップ121を含むことができる。
図4は、椎弓根スクリュー150が部分的に挿入された、図1の拡張式アンカーの切り欠き図を示す。図4または、アンカー100に椎弓根スクリュー150を挿入するために使用することができるドライバ160を示す。アンカー−骨界面の引抜き抵抗は、サイズ不足でタップ付きのネジ101、減少した内径102、および外側隆起部103によって生成される寸法的干渉によって増加することができる。内径が増加するにつれて、隆起部103は、骨に入るよう強制され、それにより、後退の可能性が低減される場合がある。
アンカー100および関連する外科手技は、従来から脊椎融合手技を特徴付けた開胸外科技法ではなく、最小侵襲的外科技法に適合することができる。アンカー100は、骨品質が不十分である場合ならびに骨品質によらないスクリュー修正の場合に椎弓根スクリューに対する補助物として使用することができる。
先に述べたように、椎弓根スクリューと椎骨との間の界面は、後方脊椎融合構造物の安定性にとって重要である。患者が年を取るにつれて、骨粗鬆症および他の要因が、特に椎体の海綿領域において、骨−スクリュー界面の潜在的な安定性を減少させる。一般に、スクリューが骨に接触する表面積が増加するにつれて、構造物の強度も増加する。
本開示のさらなる態様は、海綿椎体の内部の、最も必要性が高い領域で骨−スクリュー界面の接触表面積を局所的に増加させる方法を提供する。これは、スクリューが、未拡張位置で椎体に挿入された後に、スクリューの遠位の1/3においてスクリューの径を機械的に増加させることによって達成することができる。
本発明のこの態様に従って構築されたスクリューは、機械的作動によってスクリューの遠位の径を増加させることができる。さらに、こうしたスクリューは、多軸設計を有し、たとえば、チューリップ、クランプ、ウェッジ、およびネジを有する骨スクリューなどの、他の多軸設計およびシステムに適合するコンポーネントを含むことができる。
図5は、本開示のさらなる態様による拡張式スクリューの切り欠き図を示す。骨スクリュー200は、2つのコンポーネント、すなわち、標準的な雄ネジ211を有する中心シャフト210および骨ネジ251を有する外側本体250を有することができる。外側本体250はまた、スクリューヘッド252および標準的な雌ネジ253を提供することができる。スクリューヘッド252は、チューリップ組立体(図示せず)にインタフェースする、ドライバ(図示せず)にインタフェースするためのドライバ部を提供する、または、両方を行うことができる。中心シャフト210および外側本体250上に配置された嵌合ネジ211、253は、両者間の相対的並進を可能にすることができる。ドライバ(図示せず)が外側本体250を所定位置に保持している間に、シャフト210を、外側本体250に入るよう伝ってねじ込むことができる。シャフト210は、次に、外側本体250の、減少した、階段状の、または狭隘化された内径254に接触することができる。この接触は、中心シャフト210と外側本体250との間の寸法的干渉を引起すことができる。スクリュー250の径は、中心シャフト210が外側本体250を半径方向に拡張するよう「強制する(forces)」につれて、シャフト210と外側本体250との間の寸法的干渉に等しい量だけ拡張することができる。外側本体250内の軸方向切断部255および円周方法切断部256は、拡張が遠位領域で起こることを可能することができる。これらの軸方向および円周方向切断部255、256は、外側本体250のより小さな内径254に整列することができる。
図6Aは、拡張がない、図5の拡張式スクリューを示し、図6Bは、遠位領域に拡張がある、図5の拡張式スクリューを示す。本態様に従って構築された骨スクリュー200は、スクリューの遠位の1/3に沿うスクリューの完全な拡張を可能にすることができ、その完全な拡張が、海綿骨を圧迫して椎体内に入れ、椎弓根の骨折を低減または防止することができる。さらに、骨スクリュー200は、完全に未拡張化可能とすることができ、そのことは、スクリューの挿入中に行われるよりもひどく椎弓根経路を乱すことなく、完全な修正を可能にすることができる。骨スクリュー200は、引抜き力を大幅に増加させるのに十分に拡張することができ、また、骨スクリュー200は、生体内生体機械力を受けるときに、トグリングまたは移動を防止または低減するように拡張することができる。最後に、骨スクリュー200の拡張は、初期の引っかかり、すなわち、作動前の引っかかりに悪い影響を及ぼすことなく、骨内でのスクリューの引っかかりを増加させることができる。
先に述べたように、椎弓根スクリューと椎骨との間の界面は、後方脊椎融合構造物の安定性にとって重要である。患者が年を取るにつれて、骨粗鬆症および他の要因が、特に椎体の海綿領域において、骨−スクリュー界面の潜在的な安定性を減少させる。一般に、スクリューが骨に接触する表面積が増加するにつれて、構造物の強度も増加する。
本開示のさらなる態様は、海綿椎体の内部の、最も必要性が高い領域で骨−スクリュー界面の接触表面積を局所的に増加させる方法を提供する。これは、スクリューが、未拡張位置で椎体に挿入された後に、スクリューの遠位の1/3においてスクリューの径を機械的に増加させることによって達成することができる。
本発明のこの態様に従って構築されたスクリューは、機械的作動によってスクリューの遠位の径を増加させることができる。さらに、こうしたスクリューは、多軸設計を有し、たとえば、チューリップ、クランプ、ウェッジ、およびネジを有する骨スクリューなどの、他の多軸設計およびシステムに適合するコンポーネントを含むことができる。
図7は、本開示のさらなる態様による、拡張がない、拡張式スクリューの切り欠き図を示し、図8は、遠位領域に拡張がある、図7の拡張式スクリューを示す。骨スクリュー300は、2つのコンポーネント310、350を含むことができる。各コンポーネントは、骨ネジ311、351、ならびに、骨ネジ311、351と同じピッチおよびリードを有する特別に設計された嵌合ネジ312、352(それぞれ、雄および雌)を有することができる。コンポーネント310は、遠位骨ネジ311、および、嵌合ネジの雄部312を保持する小さな径のシャフトを提供することができる。コンポーネント350は、近位骨ネジ351およびスクリューヘッド353を提供することができる。スクリューヘッド353は、チューリップ組立体(図示せず)にインタフェースする、ドライバ(図示せず)にインタフェースするためのドライバ部を提供する、または、両方を行うことができる。コンポーネント350はまた、嵌合ネジの雌部352を提供する貫通穴を含むことができる。
使用時、コンポーネント350を、図7に示すように、コンポーネント310上にねじ込むことができる。次に、いずれかのコンポーネントが他に対して移動することを防止するデュアルドライバ設計(図示せず)によって、組立体300を椎体に挿入することができる。完全に挿入されると、コンポーネント310を、ドライバによって所定の場所に保持することができ、一方、コンポーネント350を、図8に示すように、コンポーネント310のシャフトを伝ってさらにねじ込むことができる。コンポーネント350内の貫通穴の内径は、コンポーネント310のネジ(径が大きい)に接触することができる。結果として、コンポーネント350の径を、外方向に強制的に押すことができる。この径の増加を、スクリュー軸(図示せず)に平行に延びる切断部によって補助することができる。
内側ネジ352は、「外側の(outer)」骨ネジ311と同じピッチおよびリードを有することができる。コンポーネント350が伝ってねじ込まれると、コンポーネント310の外側の骨ネジ311は、径が増加するため、取除くことができない。コンポーネント350の拡張する領域のネジ352は、骨に食い込むことができ、椎体内で強化された固定を生成する。
本態様に従って構築された骨スクリュー300は、スクリューの遠位の1/3に沿うスクリューの完全な拡張を可能にすることができ、その完全な拡張が、海綿骨を圧迫して椎体内に入れ、椎弓根の骨折を低減または防止することができる。さらに、骨スクリュー300は、完全に未拡張化可能とすることができ、そのことは、スクリューの挿入中に行われるよりもひどく椎弓根経路を乱すことなく、完全な修正を可能にすることができる。骨スクリュー300は、引抜き力を大幅に増加させるのに十分に拡張することができ、また、骨スクリュー300は、生体内生体機械力を受けるときに、トグリングまたは移動を防止または低減するように拡張することができる。最後に、骨スクリュー300の拡張は、初期の引っかかり、すなわち、作動前の引っかかりに悪い影響を及ぼすことなく、骨内でのスクリューの引っかかりを増加させることができる。
先に述べた態様のそれぞれは、椎骨内での特定の使用について述べられたが、態様はまた、他のタイプの骨で使用される場合がある。さらに、態様のそれぞれは、挿入および除去用の医療ツールと共に使用するための構造を含むことができる。この点に関して、態様は、この目的のための表面またはドライブ部を含むことができる。
本開示は例示的な実施形態によって述べられたが、本開示が、添付特許請求項の精神および範囲内の変更によって実施されうることを当業者は認識するであろう。先に挙げたこれらの例は、例証に過ぎず、本開示の考えられる全ての設計、実施形態、適用形態、または変更形態の網羅的なリストであることを意図されない。

Claims (20)

  1. 椎弓根スクリューのためのアンカーであって、
    近位端、近位部、遠位部、および遠位端を備えるアンカー本体と、
    前記近位端から前記遠位端まで前記アンカー本体を通る貫通穴であって、前記アンカーの長軸を規定し、前記近位部においてサイズ不足の雌ネジを、また、前記遠位部において減少した内径を備え、前記減少した内径は、スクリューが前記貫通穴に挿入されると、前記アンカー本体の少なくとも前記遠位部の拡張を引起すように構成される、貫通穴と、
    前記アンカー本体の外部表面上に複数の隆起部とを備え、前記隆起部は、前記アンカーが椎骨に挿入され、スクリューが前記貫通穴に挿入されると、引抜きの可能性を低減するように構成されるアンカー。
  2. スクリューが前記貫通穴に挿入される間、前記アンカーが回転するのを防止するように構成される少なくとも1つの構造をさらに備える請求項1に記載のアンカー。
  3. 前記アンカーが前記椎骨に挿入され、スクリューが前記アンカーに挿入されるときに、前記アンカーが、椎骨にさらに入るように移動するのを防止するように構成された少なくとも1つのリップをさらに備える請求項1に記載のアンカー。
  4. 前記長軸に平行な複数の軸方向切断部をさらに備える請求項1に記載のアンカー。
  5. 前記複数の軸方向切断部は、90°離れて配置された4つの軸方向切断部からなる請求項4に記載のアンカー。
  6. 少なくとも2つの軸方向切断部は、前記アンカー本体の前記近位端から遠位に延び、2つの軸方向切断部は、前記アンカー本体の前記遠位端から近位に延びる請求項5に記載のアンカー。
  7. 前記アンカーは、本質的にポリエーテルエーテルケトン(PEEK)からなる請求項1に記載のアンカー。
  8. 前記スクリューが前記貫通穴に挿入される間、前記アンカーが回転するのを防止するように構成されるテーパ付き径をさらに備える請求項1に記載のアンカー。
  9. 骨スクリューであって、
    雄ネジを備える中心シャフトと、
    近位端、近位部、遠位部、遠位端、および、前記近位端から前記遠位端まで配列される軸を備える外側本体と、
    前記中心シャフトの前記雄ネジを受取るように構成される雌ネジを備える前記外側本体内のキャビティと、
    前記キャビティ内の減少した内径とを備え、前記減少した内径は、前記外側本体の前記遠位部に位置し、前記減少した内径は、前記外側本体が、前記中心シャフト上を伝ってねじ込まれると、前記外側本体の前記遠位部を拡張させるように構成される骨スクリュー。
  10. 前記外側本体は、ドライブ部をさらに備える請求項9に記載の骨スクリュー。
  11. 前記軸に平行な少なくとも1つの軸方向切断部をさらに備え、前記少なくとも1つの軸方向切断部は、前記外側本体の前記遠位部に少なくとも部分的に配置される請求項9に記載の骨スクリュー。
  12. 前記少なくとも1つの軸方向切断部は、複数の軸方向切断部からなり、前記少なくとも1つの円周方向切断部は、複数の円周方向切断部からなる請求項11に記載の骨スクリュー。
  13. 前記外側本体は、本質的にポリエーテルエーテルケトン(PEEK)からなる請求項9に記載の骨スクリュー。
  14. 前記スクリューが前記貫通穴に挿入される間、前記アンカーが回転するのを防止するように構成されるテーパ付き径をさらに備える請求項9に記載の骨スクリュー。
  15. 骨スクリューであって、
    近位シャフトおよび遠位部を備える第1のコンポーネントであって、前記近位シャフトは雄嵌合ネジを備え、前記遠位部は骨ネジを備える、第1のコンポーネントと、
    外側表面および内側貫通穴を備える第2のコンポーネントとを備え、前記外側表面は骨ネジを備え、前記内側貫通穴は、前記近位シャフトの前記雄嵌合ネジと嵌合するように構成される雌嵌合ネジを備え、前記第2のコンポーネントは、前記雌嵌合ネジが、前記遠位部の前記骨ネジ上を通されると拡張するように構成される骨スクリュー。
  16. ドライブ部をさらに備える請求項15に記載の骨スクリュー。
  17. 前記第2のコンポーネントは、少なくとも1つの軸方向切断部をさらに備える請求項15に記載の骨スクリュー。
  18. 前記少なくとも1つの軸方向切断部は、複数の軸方向切断部からなる請求項17に記載の骨スクリュー。
  19. 本質的にポリエーテルエーテルケトン(PEEK)からなる請求項15に記載の骨スクリュー。
  20. 前記スクリューが前記貫通穴に挿入される間、前記アンカーが回転するのを防止するように構成されるテーパ付き径をさらに備える請求項15に記載の骨スクリュー。
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