JPH02500468A - 多焦点眼科用レンズ - Google Patents

多焦点眼科用レンズ

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 多焦点眼科用レンズ 兄黒Ω背旦 仝発明は、眼内レンズ(IOL)、コンタクトレンズ及び角膜移植レンズ及び角 膜上張りレンズなどの眼科用レンズに関し1首尾よく二焦点神正及びその他の多 焦点補正を為し得る眼科用レンズを提供する問題に関する。
眼鏡を使用する場合、レンズに対する眼の運動により、近距離視覚及び遠距離視 覚に対して異なる焦点パワーを選択する。眼科用レンズを使用する場合1こは、 この選択のために他の手段を設けなければならない、主としてコンタクトレンズ 用の少な(とも3種類のレンズデザインが、この必要を涌たし得る手段として提 案されていル、ソノ各々)種類のコンタクトレンズデザインにおいて、主として (a)該レンズを眼に対して心合ゎゼする必要があること、及び(b) lJi の瞳の寸法の通常の変化による効果に起因する問題がある。
多焦点眼科用レンズデザインの一つの形が米国特許第4,593,981号に解 説されており、これは、レンズの中心部分で近距離視覚を補正し、レンズの周辺 部で遠距離視覚を補正する様に設計された二焦点コンタクトレンズを開示してい る、この種類のレンズでは、1・分な性能を得るためには眼に対する心合わせが 不可欠であり、光学ゾーンを正確にすることも重要である。若しこれらの要件の いずれかが満たされなければ、この種のレンズは微視又は縞榎様を生じさせるこ とがある。
多焦点眼科用レンズデザインの別の形が米国特許第4,580,882号に解説 されており、これは、光学中心点での最小値から光学ゾーン周辺部での最大価ま で連続的に変化する光字パワーを持った多焦点コンタクトレンズを開示している 。
普通、この漸進型(非球面、可変焦点)のレンズは一定曲率の小さなゾーンを中 心部に持っており、このゾーンから非球面カーブが全経線に添って周辺に向って 成長する、この中央区域は遠路ti補正用のパワーとして役立ち、一方、周辺部 のカーブは近い点に対する色々な強さの付加的なプラスのパワーを提供する。こ のカーブを前面に置くことが出来るが、その場合には、その膨らみが増大し、或 は背面にlくことも出来るが、その場合には、そのへこみが減少する(平らに成 る)、漸進的曲率の面をレンズの前面に置いた場合には、涙の層がレンズの働き を妨げろ、漸進的曲率をレンズの背面に置けば、コンタクトレンズの装着特性に 影響を4える結果となる。この両方の場合に、像は「補正不足」となるが、これ は人間の視覚にとってはより自然なことである。この「漸進」パワーレンズには 、該レンズを僅かに偏心させれば、フレアや微視が生じないという利点がある。
しかし、このレンズでは、先の段落において説明したレンズの場合と同様に、蹟 の寸法が視覚に影響を及ぼす。
多焦点眼科用レンズデザインの第3の形が米国特許第4,549,794号及び 第4,573,775号に解説されており、これらは分割型の二焦点コンタクト レンズ、即ち屈折特性の異なる部分がレンズ本体の選択された位置に埋め込まれ ているレンズ、を開示している。その部分は、垂直軸に沿って位置する。この型 のレンズは、その中心の周囲に対称性を持っておらず、所望の方向性を維持する ために何らかの形のバラストを必要とする。適切な方向からずれれば、像の質に 影響が現われる二焦点レンズにおけるこの集中化及び方向性の問題を解決する一 つの試みが米国特許第4.162,122号に記載されており、これは、近距離 視覚パワー及び遠距離視覚パワーを持った環状の同心ゾーンが交互に3面されて いるゾーン型置焦点コンタクトレンズを開示している。これは、鋭いゾーンエツ ジが存在しない様に成されている点を除いてフレネルレンズと同様の特性を有す るレンズ前面を設けることによって達成される。この構造には、レンズ面の曲率 が一つのゾーンから他のゾーンへと急に変化することに起因する多重屈折と、該 コンタクトレンズの前面での涙の層の分布に関しての不確定性とを原因とする欠 点がある。
例えば米国特許第4,636.211号及び欧州特許出願第0−140−063 号など、上記のものと同様のデザインが眼球内レンズについても提案されている 。これら両者共、遠距離視覚及び近距離視覚のための、曲率の異なる数個のゾー ンについて説明をしている。眼球内レンズについては、昼間の視覚には実効光学 ゾーンの直径が僅かに3 m m L/かないので、表面曲率の連続性も重要で ある。この割合に小さな光学ゾーンに中断があれば、像性能が低下することがあ る。また、かかるレンズは、コンタクトレンズに関して説明をした問題を全て持 っている。
概して、以前開発された多焦点眼科用レンズは、眼の1に対するレンズ位置が無 秩序に変化し、また結像・性能に著しい影響を及ぼす噌の寸法が変化するので、 不安定な光学系となりがちである。
!五例旦亘 本発明は、改良された多焦点眼科用レンズを提供するものであり、このレンズに おいては、補正パワーが、ij2るゾーンにおいて、第4の視覚補正値から第2 の視1を補正値へ、次に該第1視覚補正価に向って中間の視覚補正値へと変化し 、該ゾーンにおける補正の少なくとも一部分は連続的で且つ漸進的である。この 発明は、 (a)一連の交代するパワーゾーンを設けることと、 (b)各ゾー ン内で、及び一つのゾーンから他のゾーンへの移行部で、パワーを連続的に変化 させることとを組み合わせるものである。換言すると、複数の同心ゾーン(少な (とも二つ〕が設けられ、その中では遠距離視覚補正から近距離視覚補正へ、即 ち近距離視覚補正焦点パワーから遠距離視覚補正焦点パワーへ、次に近距離視覚 に、そして再び遠距離視覚に、またその逆に、の変化が連続的となっている。こ の変化は連続的(漸進的)であり、急激な補正変化即ち「エツジ」を伴わない、 また、レンズ全体として「補正不足」の性能とするために、「遠−近」移行ゾー ンの半径方向幅が「近−遣」移行ゾーンの半径方向幅より大きく成る様に構成す ることも出来る。
本発明の二つの形が開示される。その第1の形においては、レンズ後面の連続的 に変化する曲率により、連続的な、交代するパワー変化が達成され、これにより 眼への光線の入射角を変える。
第2の形においては、レンズの半径方向に(光軸から外方へ)連続的に変化する 材料屈折率を有する不均一な表面特性を作ることにより、連続的な、交代するパ ワー変化が達成される。この技術は、上記の連続的曲率変化を利用する表面の非 球面化と同様の効果を有する。この様な表面屈折率変化は、レンズの凸前面又は 凹後面のいずれに設けることも出来る。イオン注入法により、この屈折率の変化 を得ることが出来る。この方法は、角膜移植(角膜埋め込み)又は角¥Va、h irHす(前者は角膜の中に移植され、徒省は角膜上皮層と角膜の前面との間に 響かれる)に特に適している。
Z皿Ω!!μ茫朋 第1図ないし第3図は、上記の三つの一触的従来技術を示す略図である。
第4図は、複数ゾーンの、連続的に変化する後面を持ったコンタクトレンズの拡 大断面図である。変化するレンズ面を誇張して本発明の思想を示しである。
第5図は、第4図のレンズの後部の正面図であり、レンズ面の峰と谷との同心配 置を示す。
第6A区及び第6B図は、第4図のレンズ後面の小部分の拡大図であり。
近い場所及び遠い場所からの光線の収束効果を説明するために使われる。
第7図はコンタクトレンズの断面図であり、この場合、表面曲率を変化させる代 わりに屈折率を変化させて第4図、第6A図及び第6B図のレンズと同じ結果を 得るために、該レンズの前ヌは後の凸面は半径方向に変化する材料の屈折率勾配 を持っている。
第8A図、第8B図及び第8C図は、それぞれ角膜移植レンズ、角膜上張りレン ズ及び眼球内レンズの断面図であり、そのいずれも、その前面又は後面が1J4 4図に示されたコンタクトレンズ後面と同様に形成され得るものである。
、 の宝 例の詳細な−E。
第1図は、二焦点フンタクトレンズを形成する問題を解決するための従来技術を 示す、断面で示されているフンタクトレンズ22は、光線を表わす内側線25に より示されている様に、近い物体からの光を網膜26に収束させる様に設計され た中央部分24を有する。フンタクトレンズ22は周辺部分28を有し、この部 分は、光線を表わす外側線29により示されている様に、遠い物体からの光を網 膜26に収束させる様に設計されている。
第1図の二焦点レンズは、特定の距離(遠距離及び近距離)に置かれ分離してい る物体のみに焦点を合わせることが出来る。また、このレンズには、該レンズの 眼球上での中心からの変位と、眼の瞳の寸法の変化とに起因する問題があること は明らかである。
第2図は、可変焦点コンタクトレンズを作るという問題を解決するための他の征 来技術を示す、レンズ30は断面として示されており、中心を32に1周辺部を 34に持っている。その曲率がその中心からその周辺部へと連続的に変化してい るので、このレンズで(ま、網膜収束光線を表わ¥i!36により示されている 様に、収束パワーが、中心での這距離物体視から周辺部での近距離物体視へと、 約2ジオプトリー〇i囲内で、連続的に変化する。中央の光線32は目視されて いる最も違い物体からの光線であり、収束される光線36は、レンズ30’上で のその接点がその周辺部に近づくに従って、より近い物体からの光線を衰すす。
このレンズパワーの連絣的変化は、網膜及び脳に容易に受け入れられるという観 点からは、第1図の構成に比して有益である。また、このレンズの場合、心合ね ゼの問題は起きにくい、即ち、この種のレンズに間しては、僅かに中心からずれ てもフレアーや二重偉は報告されていない、しかし、このレンズは、瞳の寸法の f(tJび大きな心外れからは悪い影響を受け、また1、この種のレンズは、該 レンズの後mと角膜との装着の問題を起こしがちである。
第3図は第3の従来技術の方法を示し、これは思想的には二焦A眼鏡に部位して いる。:lンタクトレンズ40は、該レンズの他の部分とは異なる屈折率を有す る材料から形成された。埋設された部分42を含んでいる。この部分43は光線 43で示されている様に、近が離視覚を補正するために使われる。残りの光線4 5は、より遠い物体から来る光線であるが、レンズ本体46の厚みが緩やかに変 化しているので、網膜に収束される。
第3図のレンズは中心対称性を持っておらず、所望の向きを維持するためにはバ ラストを使わなければならない、適切な向きからずれると、像の質に形饗が及ぶ 。
心合わせを必要とすること、@の寸法の変化、及びWS要件(漸進型)に起因す る問題を最小限度にするために、本発明は、第4図に示されている様に、幾つか のゾーンを使い、その各々は近距M補正と遠路1ilf?111正との間の少な くとも二つの漸進的パワー変化を包含している。換言すれば、第4図に示されて いる種類の三ゾーンコンタクトレンズでは、第2図のレンズの漸進的変化が6回 、そのうちの3回は低パワーから高パワーへの変化として、3回は高パワーから 低パワーへの変化として、繰り返される。該レンズは、中距離補正用のパワーを 形成する一定曲率の小ゾーンヲ中央部に有する。これから、曲率は遠距離補正へ 1次に中距離補正を経て近距離補正へと変化する。この交晋が続いて、数個のゾ ーンが形成される。殆どめ視覚器具に見うれる様に、一般に成る「補正不足」を 形成するために、遠距離補正から近距離精工への変化をより緩やかにし、近距離 補正から遠i+2i&補正への変化をより速くすることが望ましいけれども、必 要ではない。
第4図はコンタクトレンズ50を示し、その外側凸面53は滑らかな円弧の形状 を持っており、その内側面は、誇張して図示しである様に、起伏する百を持って いる。コンタクトレンズの内側面は可変パワー面、即ち起伏面、として遥かに好 都合であるが、それは、レンズと眼との間の空間が、所定の色々な深さを持った 涙で満たされるからである。この漂の所定の深さにより、レンズの設計で涙の屈 折効JRtjf%正することが可能になる。若し起伏面をレンズの外側面に形成 すれば、涙の層の分布が不確定となるので、最適な結償が妨げられがちとなる。
提寓されたレンズを右側(後部)から見た図が第5図である9破綿で示されてい るゾーンは実際には連続的な曲率を持っており2例えば、各ゾーン内の数はジオ プトリーの範囲を表わす。
このレンズは、与えられた角膜に対する装着特性から決定される制約がその後面 に課される。普通は、コンタクトレンズの背面(ベースカーブ)は角膜の形状よ り0.5ないし1.0ジオプトリーだけ急峻であり、これはコンタクトレンズの 内側の、即ち後側の、面と角膜の前面との間の約(11mmないし0.2mmの 間隔に相当する。坤焦点コンククトレンズでは、普通はこの通りである。第4図 のレンズ50の後面の起伏は、(第4図を半時針方向に90°回転させれば見え る様に)n54と谷56との間の20ミクロンより小さい間隔差、即ち最大深さ を表わす、該ゾーンは、詔レンズの約5mmの寸法範囲(区径)内にあり、この 範囲内で峰と谷との間隔差はレンズと角膜との間の利用可能なギャップより常に 遥かに小さい、標準的なシングルビジョンレンズを最初に装着し2次に、同様の べ一又カーブ形状の多焦点レンズと取替えることが出来るので、これにより装@ 要件が著しく間車となる。
峰54及び谷56は、レンズの外側の曲面52の中心を中心とする円に接する点 にあり、レンズ50の連続的に変化する補正価の中間焦点距H1又は光学的補正 パワー、を表わす、第4図に示されている四つの同心ゾーンのうちの各ゾーンに おいて、より高い補正パワー及びより低い補正パワーは、起伏曲線が一つの峰5 4から隣りの谷56に進み、更に次の峰54に進むに従って出現する。一つのゾ ーンは、完全なサイクル、即ち、中間の補正パワーから高補正パワーを経て、ま た中間補正パワーを経て低補正パワーとなり、最後に中間補正パワーに戻るサイ クル、を包含するものとする。
これは第6A図及び第6B図に大きく拡大されて示されている。第6B図に見ら れる様に、中間距離にある物体からの第1の光線62は、レンズ後面の谷56を 通過する。遠い場所にある物体からの第2の光&i68 (低パワー補正)は、 起伏曲線がレンズ後面の隣りの454に向って進むに従って形成される起伏曲線 の位R58をi!!遇する。中間距離にある物体からの第3の光線66は、峰5 4を通過する。近い場所にある物体からの第4の光線64(高パワー補正)は、 該起伏曲線がレンズ後面の次の谷56に向って進むに従って形成される起伏曲線 の位置60を通過する。これらの光線62.64.66及び68は全て図示の如 くに網膜に18i束される。
第6A図は、該起伏曲線が、磁線A、B、C,及びDで示されている様に曲名を 持った個々のレンズに対応する漸進的収束パワーから成るものと看做すことによ り、該起伏曲線の形成に使われる原理を示す0円弧線Aは谷56に接する9円弧 線Bは峰54に接する9円弧線Cは、谷56と峰54との中間の点で該起伏曲線 に接する。そして円弧線りは峰54と次の谷との間の点で該起伏曲線に接する。
進行の全行程に亙つて、該起伏開綿トの各点は、隣りの点の中心とは異なる半径 方向中心を有する。
該レンズの起伏曲線は、フンビフーター制御工作機械により形成するのが好都合 である。このコンピューター数値側@(CNC)機械のコンピユークープログラ ムは、多数の近接した点(座標)を生成し、これは、与えられた設計要件(曲率 。
適応範囲、ゾーンの数、など)についての多焦点面を表わす、該CNC機械のコ ンピューターは5次に、理想表面形状に良好に近似した面を生成するために、こ れらの点の間に線形近似を形成する。その点の例が次の表に示されている。それ ぞれ符号数[13M3J 、r23M:3J及びr 33 M 3 Jで特定さ れる三ゾーンコンククトレンズを製作する場合の、座標の代表的な組がこの表に 掲げられている一数字の第1列はし表わす、そして、第2列は上記面の、中間範 囲パワーの球面からのずれを表わす。
13Mユ 、417 −.0001 .012 .589 +、ooos 、0236 .722 −.0013 .035 .833 +、002 .0465 .932 +、0023 .0584 1、.021 −.0024 .07051.102 +、0022 .082 91.179 +、0018 .09561.25 −.001 .1086 1.318 +、0004 .12151.382 0.00 .1343 L、443 .0001 .1457 3M3 1.443 .0001 .1487 1、Fi16 −.0003 .18391.687 、−.001 .200 11.742 −.001B 、21271.789 +、0025 .223 81.829 +、O’029 .2341.866 +、ooa 、2437 ]、9 −.0029 、 253 1、 932 −.0026 .2621.961 −.0021 .2709 1.989 −.0017 .27932.016 −.0015 .2872 2.041 −.0015 .29483M3 2.041 −.0015 .29482、 174 −.0021 .334 62.229 +、0029 、 35172.271 −.0038 .36 462.306 −.0046 .37F)82.337 −、O05、386 1 2,366−,0051,3957 2、392−,005,4049 2,416+、0048 .413B 2.439 −.0043 .42242.46 −.004 .4306 2− 48 +、0038 .43832.5 −.0038 .4455 レーザー融除法またはモールディング等の、他の製造方法を利用することが出来 ることが分かる。
第7図は1本発明の他の実施例を示す、この図においては、光学的勾配は、光線 70が到達する材料の屈折率の変化によって作られる。この屈折率変化は、レン ズ72の前凸面に設けるのが好都合である。その理由は、予想される製造方法が イオン注入法を利用してレンズ表面に密度変化を作り8すであろうからであり、 レンズの、眼から離れた側に、イオン注入された面を置くのが安全な予防処置で あると考えられるからである。第7図では、本発明を示すために(陰影を付した 区域74に)深さの変化を示しているが、実際には屈折″4変化が深さの変化よ り密度変化を、或はその両方を必要とするかも知れない。
第7図のレンズ72を作る際に、イオン注入法を便って、注入した非薗換イオン で格子欠陥を作り出すことによって屈折率を増大させることが出来る0例えば、 レンズ基鈑ヒに設けられた厚いフィルム状の溶融石英に窒素その他の元素のイオ ンを注入することにより、屈折率の増大した層を作ることが出来る。屈折率が作 られる、屈折率は、Cは当りのイオン密度に直接比例する。注入されたイオンの 貫入の深さは、その質量とエネルギーとに依存する0貫入特性と、 crn”当 りの注入イオン員とを知れば、これはシステムのビーム電流密度及び注入時間を 測定することにより非常にfl!密に判定することが出来るのであるが、色々な 深さでの注入イオン己度のプロフィールを計算することが出来る。あらゆる帯電 した粒子に対すると同様に、電母レンズ及びビームスキャナーを使って、実際上 如何なるイオン密度変化をも基板に形成し。
特に第6A図及び第6B図の光学特性を持った漸進ゾーンレンズを形成すること が出来る1色々な密度のマスクを使うことにより、同様の結果を達成することが 出来ろ。
視覚補正効果は、第4図のレンズの後口起伏により得られる効果と一致する。第 8八区、第8B図及び第8C図は、それぞれ角膜移植レンズ、角膜上張りレンズ 及び眼球内レンズを示しており、その各々が本発明の思セを取り入れている。第 8A図の角l移植レンズと、第8B図の角膜上張りレンズ82とにおいては、図 示の漸進的ゾーン変化は、第7図との関連で説明した回置屈折率レンズ材料84 で達成される。
第8C図の眼球内レンズ86では、後面88は、第4図のそれと同等の漸進的ゾ ーン変化を有する起伏面として示されている。
第8A図、第8B図及び第8C図の三つの移植レンズは、いずれも、表面変化又 は屈折率変化のいずれをも使用することが出来、また前面又は後面のいずれをも 多焦点面として使うことが出来る。
第8A図、第8B図及び第8C図の移植されたレンズは、コンタクトレンズと同 様の問題、例えば瞳の寸法変化の問題及び心外れの問題を抱えている。瞳寸法の 変化の開門は本質的に同様である。心外れの問題は、移植レンズについてはそれ ほど著しくはないが、手術が心の一致を補償せず、また眼球内レンズの場合には 、術後の運動が顕著であるので、この問題は重要である。
以上の説明から、この出願において開示された装置及び方法が、この明細書の冒 頭部分に要約した冴著な餐能的利益をもたらすものであることは明らかである次 の請求の範囲の各項は1開示された特別の実施例をを包含するのみならず、従来 技術が許す最大限の広さでここに説明された発明思想を包含するべきものである 。
FIG、6a FIG、 6b 国際調査報告

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.眼に支持されて可変視覚補正パワーを提供する眼科用レンズであって、該補 正パワーは、或るゾーンにおいて第1視覚補正値から第2視覚補正値へ、次に逆 に該第1視覚補正値へ向って中間視覚補正値へと変化する様になされており、 前記ゾーンにおける該補正パワーの変化の少なくとも一部分は連続的で且つ漸進 的である、眼科用レンズ。 2.該補正パワーは該第2視覚補正値から逆に該第1視覚補正値へと変化する請 求の範囲第1項に記載の眼科用レンズ。 3.前記ゾーンにおいて該補正パワーは、一方向にほぼ完全に前記ゾーンを横断 して連続的に且つ漸進的に変化する、請求の範囲第1項又は第2項に記載の眼科 用レンズ。 4.前記ゾーンが複数個存在する、請求の範囲第1項、第2項又は第3項に記載 の眼科用レンズ。 5.前記ゾーンのうちの第1のゾーンは該レンズの中央領域にあり、前記ゾーン のうちの残りの複数のゾーンは、環状で、該第1のゾーンを囲む、請求の範囲第 4項に記載の眼科用レンズ。 6.該レンズは前面と後面とを有し、該前面及ひび後面のうちの少なくとも一つ の断面形状は、峰と谷とが滑らかに交代する起伏曲線であり、各峰及び各谷が該 中間視覚補正値を提供する、請求の範囲第1項ないし第5項のいずれかに記載の 眼科用レンズ。 7.その断面形状が起伏曲線である表面は、該レンズの後面である、請求の範囲 第6項に記載の眼科用レンズ。 8.断面形状が起伏曲線である表面は、該レンズの前面である、請求の範囲第6 項に記載の眼科用レンズ。 9.該レンズの表面の中心が該中間視覚補正値を提供し、該第1及び第2視覚補 正値は、交互に位置する同心の環状内に形成される、上記請求の範囲のいずれか の項に記載の眼科用レンズ。 10.該レンズは少なくとも二つの環状ゾーンを持っており、各ゾーンは一つの 峰から次の峰へ、又は一つの谷から次の谷へと延在している、請求の範囲第6項 、第7項又は第8項に記載の眼科用レンズ。 11.該レンズは前面及び後面を持っており、該前面及び後面の両方が円弧状で あるが、そのうちの少なくとも一つは連続的に且つ漸進的に変化する屈折率を有 する請求の範囲第1項ないし第5項のいずれかに記載の眼科用レンズ12.レン ズ半径方向に連続的に変化する屈折率を有する面は該レンズの前面である、請求 の範囲第11項に記載の眼科用レンズ。 13.該レンズは、眼の表面に置かれる様に成っているレンズである、請求の範 囲第1項に記載の眼科用レンズ。 14.該レンズは、眼の中に永久的に保留される様に成っている移植レンズであ る、請求の範囲第1項に記載の眼科用レンズ。 15.眼科用レンズを形成する方法であって、該レンズの周辺部に収斂する球面 の一部の形状を持った前面及び後面を有するレンズを調製し、 同心円を成す複数の峰及び複数の谷を有する、記伏する断面曲線を作る様にして コンピューター制御回転切削工具で核レンズを切削することにより、該レンズの 少なくとも一面の形状を修正し、 複数の同心ゾーンを有し、その各々が峰と谷とを有すると共に、隣り合う峰と谷 との間で漸進的に変化する形状の起伏をも有するレンズ面を形成するために、該 制御コンピューターが該切削工具の曲率中心を連続的に変化させる様に該制御コ ンピューターをプログラムすることから成る、眼科用レンズを形成する方法。 16.眼科用レンズを形成する方法であって、該レンズの周辺部に収斂する球面 の ・部の形状を持った前面及び後面を有するレンズを調製し、 該レンズの少なくとも一つの面が、変化する光学的屈折率値を有し、これが複数 の同心光学ゾーンを提供し、そのゾーンの各々が、漸進的に変化する中間部分に より相互に連結される高パワー補正部分と低パワー補正部分とを有することとな る様に、該レンズの少なくとも一つの面にイオン注入を行なうことから成る、眼 科用レンズを形成する方法。
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