JPH07124187A - 股関節人工装具用の大腿骨要素 - Google Patents

股関節人工装具用の大腿骨要素

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JPH07124187A
JPH07124187A JP6093523A JP9352394A JPH07124187A JP H07124187 A JPH07124187 A JP H07124187A JP 6093523 A JP6093523 A JP 6093523A JP 9352394 A JP9352394 A JP 9352394A JP H07124187 A JPH07124187 A JP H07124187A
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arc
shape
femoral
central axis
cross
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JP6093523A
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Michael W Dudasik
マイケル・ダブリュー・ダダシク
Anthony K Hedley
アンソニー・ケイ・ヘドリー
David S Hungerford
デーヴィッド・エス・ハンガーフォード
Matthew P Poggie
マシュー・ピー・ポッジー
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 大腿骨の基端の中に緊密に嵌合する形状の全
股関節形成術用の大腿骨要素を提供する。 【構成】 股関節人工装具用の大腿骨要素１０は、長手
方向の中央軸線１８を形成する先端側部分１２を備え
る。本要素は、概ね円錐形状の中間部分１４と、基端側
の骨幹端及び髄管を調整するために外科医が使用するリ
ーマー及び成形チゼルに基づく形状を有する基端側部分
１６とを備える。基端側部分１６は、中央軸線１８に直
交する断面が第１の円弧として形成された中央側の側部
と、中央軸線に中心を有する第２の円弧として後側及び
横側の側部によって形成される前記断面の隅部を有する
ように成形される。後側の側部は凹型の弧状であって第
１及び第２の円弧に接しており、前側の側部は凹型の弧
状である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、全股関節形成術に使用
される股関節人工装具用の大腿骨要素に関する。より詳
細には、本発明は、大腿髄管に良好に適合する形状を有
する大腿骨要素に関する。
【０００２】
【従来の技術】大腿髄内管の中にステムを埋め込むこと
により、関節炎又は他の疾患の結果生ずる股関節の重大
な痛みを除去することができる。ステムの基端にあるボ
ールが、調整された自然寛骨臼の中に埋め込まれた人工
ソケットと協働し、これにより、大腿骨頭を切除しまた
基端側の大腿骨から基端側の海綿質及び先端側の脂肪組
織を取り除いた後に、大腿骨と寛骨臼との間の関節運動
を許容する。
【０００３】人工装具を埋め込んだ後に関節の痛みを伴
わない関節運動を維持するためには、ステムと健康な骨
底との間を固定することが必須である。ポリメチルメタ
クリレート・セメントは、インプラントと調整された骨
底の間隙との間の骨として作用することができる。プレ
スフィット（圧入）として知られる第２の方法は、イン
プラントと調整された骨底との間の寸法の違いを用いて
安定性をもたらす。第３の固定方法は、インプラントの
表面に三次元的な組織をもたらし、該組織は、「ライン
・トゥ・ライン（ｌｉｎｅ ｔｏ ｌｉｎｅ）」の又は
若干寸法の小さな調整された骨底に使用した場合に、骨
質の内部成長組織を許容する。
【０００４】基端側の骨幹端髄内管の壁部に圧入し且つ
該壁部に生物学的に固定するための大腿骨要素に関する
種々の特許がある。例えば、米国特許第４，５８９，８
８３号は、その長軸及び短軸が基端方向に沿ってねじれ
ている楕円形状の断面を有する基端部分を教示してい
る。米国特許第４，４３５，８５４号（現在は再発行特
許第３２，４７１号）は、ステムを有する股関節人工装
具に関するものであり、上記ステムは、その曲率中心が
前方にある前後方向の平面にある曲率をその基端領域に
有しており、また、前後方向の平面において反対方向の
曲率を有するすなわちその曲率中心が後方にあるシャン
クをその先端領域に有している。
【０００５】米国特許第５，００２，５８０号は、髄内
管に不均一に干渉圧入されるように設計された大腿骨要
素に関するものである。この設計を用いた場合には、大
腿管は、人工装具が横側の皮質とライン・トゥ・ライン
接触して大腿骨の中央側のより軟らかい海綿体と干渉圧
入するように調整される。米国特許第４，８１３，９６
３号は股関節人工装具用の大腿骨要素に関するものであ
り、該大腿骨要素は、横側と鋭角を形成する前側を画成
する非対称の輪郭を有する基端部分を備え、その後側は
中央側の方向において前側に接近する。また、中央側の
形状は弧状であり、反対側は断面が直線型の縁部を有し
ている。
【０００６】上記従来技術の大腿骨要素は、許容できる
結果をもたらすステム並びに外科技術を提供するが、改
善されたステムの嵌合並びに簡素化された外科的な施術
が依然として望まれている。
【０００７】基端側の幾何学形状を変えることに加え
て、大腿骨人工装具はまた、直線的な又は湾曲したステ
ムを有するものとして広く特徴付けすることができる。
直線的な人工装具は左右の互換性があり、湾曲したステ
ム人工装具に比較して埋込むための技術的な要求が少な
い。反対に、湾曲したステム人工装具は、その埋め込み
に際して外科医に要求されることが幾分多いが、調整さ
れた大腿管の中における嵌合が改善されるという利点が
ある。本発明のデザインは、湾曲したステム人工装具に
よって優れた基端側の嵌合をもたらすと共に、直線的な
ステム人工装具の埋込みに用いられる立証済みの管調整
技術を利用することのできる独自の幾何学的形状を有し
ている。本発明の人工装具は３つの領域に分解すること
ができ、これら領域は幾何学的に、放物線状の先端部分
と、円錐形の中間ステム部分と、基端側の幾何学形状と
して説明することができ、上記基端側の幾何学形状の中
間側及び前側は、自然の大腿髄管の解剖学的な構造に合
致し、また、その後側及び横側は、転子床に溝を形成す
るために使用されるガイドされるチゼルによって形成さ
れた空間を充填する。
【０００８】本発明においては、人工装具の形状と大腿
骨を構成するために使用される器具の形状との間に直接
的な関係をもたらすことにより、改善された基端側の嵌
合が行われる。上記関係は、チゼルの輪郭及びリーマー
の断面半径から基端側人工装具の表面を生成する周知の
数学的な技法を用いる。これにより、外科医は、特に後
側及び横側において基端側の優れた嵌合を得ることがで
きることを確信して、基端側の大腿骨を調整することが
できる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、調整
された基端側の大腿骨の中に緊密に嵌合することのでき
る形状を有し、全股関節形成術に使用される大腿骨要素
を提供することである。
【００１０】本発明の別の目的は、外科医によって簡単
且つ正確に調整された大腿管の中に埋め込まれ、その中
で優れた嵌合を形成することのできるような形状を有す
る大腿骨要素を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の上述の及び他の
目的は、長手方向の中央軸線を形成する先端側部分を有
する股関節人工装具用の大腿骨要素によって達成され
る。この大腿骨要素は基端側部分を有し、該基端側部分
は、上記中央軸線に対して直交する断面が、中央側、後
側、横側及び前側を有するような形状になされている。
中央側は、上記断面の中に位置する中心を有する第１の
円弧として形成される。後側及び横側によって形成され
る断面の隅部は、上記中央軸線に中心を有する第２の円
弧として形成される。前側の形態は実質的に凸型の弧状
であり、上記第１の円弧との交差点において該第１の円
弧に対して接線方向において接する。後側も実質的に弧
状であるが、その形態は凹型であり、上記第１及び第２
の円弧の両方に対して接線方向において接する。概ね弧
状の部分が、第１の円弧を前側に接続し、その接続は、
第２の円弧及び前側の接続点で行われ、これにより、上
記弧状の部分は、上記接続点において第２の円弧及び前
側と接線を形成する。
【００１２】基端側部分の各断面の実質的に弧状の前側
は、上記第２の円弧の中心を通る線の上にその中心を有
する円の弧であり、上記線はまた、上記第１及び第２の
円弧の中心の両方の上の中央軸線を含む線に対して直交
する。上記円弧の半径は、管を調整するために外科医が
使用することになるリーマーの半径に関係する。
【００１３】各断面の実質的に弧状の後側の表面は、上
記第１の円弧の中心線を通り且つ上記中央軸線及び上記
第１及び第２の円弧の中心を含む平面に対して直交する
線の上にその中心を有する円の弧である。前後方向で見
た場合に、大腿骨要素の基端側領域の横側は、上記中央
軸線に対して平行に基端側から先端側へ移動するに従っ
て、上記中央軸線から離れるように末広がりになってい
る。
【００１４】本発明の上述及び他の目的並びに利点は、
本発明の一実施例を開示する図面に関する以下の説明か
ら明らかとなろう。尚、図面は説明の都合上使用するも
のであり、本発明を定義するものではないことを理解す
る必要がある。
【００１５】
【実施例】図１乃至図３を参照すると、本発明の大腿骨
要素がその全体を符号１０で示されている。人工装具１
０は、先端側部分１２と、中間のステム部分１４と、基
端側部分１６とに分解することができる。先端側部分１
２は、放物線状の先端側部分として幾何学的に説明する
ことができ、中間のステム部分１４及び概ね円錐形の基
端側部分１６の中央側及び前側は解剖学的な構造に合致
し、その後側及び横側は成形されたチゼル（図示せず）
によって形成された空間を充たす。
【００１６】図２及び図３を参照すると、中央軸線１８
が人工装具１０を貫通し、上記中央軸線は基端側の大腿
骨の軸線に概ね一致している。人工装具１０は、基端側
部分１６と部分１４との接合部に横側の拡大部Ｆを有し
ており、これにより、上記部分の皮質に対する追加の応
力の伝達を許容している。好ましい実施例においては、
先端側部分１２は放物線状に形成される。この形状は、
特に前後方向の寸法において顕著であるように、大腿骨
の広い範囲に良好に嵌合し、また、上記部分に良く形成
される骨台に対する応力の伝達を改善することを意図さ
れている。
【００１７】所定の形状を有する剛性のリーマーを用い
て管を成形することができる。先端側及び中間のステム
形状に合致するそのようなリーマーは図９及び図１０に
示されている。リーマーの輪郭は、死体の研究に基づ
き、大腿管の先端側及び中間の全体的な形状に概ね類似
している。リーマーは、現時点において入手可能であっ
て髄管の調整に現在使用されており、例えば、Ｈｏｗｍ
ｅｄｉｃａ Ｉｎｃ．の１９９３年のカタログに部品番
号６０５９−０−５１０として記載されているが、その
ようなリーマーは、代表的な大腿骨の研究に基づいて髄
管の全体的な寸法及び形状に基づいたものではない。本
発明のリーマーは、大転子の領域におけるインプラント
の基端面の横側の半部に概ね合致するような形状になさ
れている。この形状は、基端側の大腿骨を成形するため
に使用されるブローチ（図示せず）がより容易に導入さ
れる開口の形成を可能とする。
【００１８】図３を参照すると、中央の湾曲部Ｒが点Ａ
とＢとの間に形成されており、点Ｂにおいてリーマーの
形状に合致している。図９及び図１０に示すように、リ
ーマー２６は、点Ｂから放物線状の先端Ｃまで、更に横
側へ点Ｄまで先端側の中央のインプラントの形状に一致
する形状になされている。放物線は３ｃｍにわたって伸
長し、その点において半径を有する円錐Ｅに合流してい
る。
【００１９】ステム及びリーマーの基本的な形状は、大
腿骨の集団をエックス線にかけて分割し、基端側の変形
及び髄管の寸法を測定してコンピュータのデータベース
に入れる死体の研究に基づいている。類似の寸法を有す
る骨のグループに対して幾つかのリーマーの形状を開発
した。更に各々のグループに対して繰り返し取り付ける
ことにより、ステムの基端側の約３分の２に対するステ
ムの平均形状が得られた。本発明のステムの基端側の断
面の幾何学的な関係が上記研究から開発され、記録され
た死体のデータに緊密に合致した。好ましい装置におい
ては、約１０のリーマー及び１０の合致するステムを有
するキットが準備され、上記ステムは、検査した股関節
の集団の総ての大腿骨の大部分をカバーする１０の寸法
のグループに対応する。上記キットの各々のステムの基
端側部分１２は、対応するリーマーと同様の形状になさ
れ、従って、その形態は、測定した中央軸線に相当する
中央軸線を有する放物線状である。該放物線は、尖った
先端を形成する。
【００２０】好ましい実施例においては、要素１０の基
端側の横面は線Ｆ−Ｇとして定義され、軸線１８から外
方に末広がりになっている。この形態は、切骨窓の中央
横側の寸法に比較して、より大きな大腿骨を横側に埋込
み接触させることができる。点Ｄと点Ｆとの間には遷移
的なフレーアが生じ、基端側の幾何学形状をリーマーの
先端側の形状に合流させている。好ましいトラニオン
（ｔｒｕｎｎｉｏｎ）２０及びネック２２が、軸線１８
に対して約４５°の角度Ｈを形成している。上記トラニ
オンは、異なる直径及び偏差を有するモジュール型の大
腿骨頭の取り付けを可能とする。上記ネックは点Ａにお
いて拡大され、陥没に抵抗する疑似的なカラーすなわち
環を提供している。
【００２１】好ましい外科的な施術においては、軸線１
８に直交する線から３０°の角度Ｊで切骨が行われる。
上記角度は、踵骨台（踵骨ストック）を保持し、これに
より、回転の安定性及び応力の伝達を向上させる。ネッ
ク２２の長さも効果的に短くなるので、ネックの強度も
同様の４５°の切骨にわたって改善される。
【００２２】図面に示す人工装具１０の形状は、先端側
の管を調整するために使用されるリーマーの形状と同様
であり、前方の点Ｌから先端の周囲で後方の点Ｍまで同
一である。平坦なエックス線フィルム並びにコンピュー
タの三次元画像を用いた大腿骨の分析により、インプラ
ントの幾つかの寸法に対して点Ｋと点Ｌとの間の基端前
側の半径が特定された。この分析はまた、リーマーの形
状を後側のアスペクト領域に合流させる点Ｎと点Ｍとの
間の基端後側の半径Ｑも特定する。半径Ｐ及びＱは左側
及び右側の（すなわち解剖学的な）インプラントを必要
とすることに注意する必要がある。
【００２３】図４を参照すると、軸線１８に直交する切
骨の中央側における横断面が示されている。点Ｓ、Ｔ、
Ｕ及びＶが、Ａ−Ｐ及びＭ−Ｌの輪郭（図２及び図３）
が図４の平面を二等分している点として示されている。
線Ｓ−Ｔ及びＵ−Ｖは互いに９０°をなしている。この
角度は基端側部分１６全体を通じて変わらない。半径Ｘ
が、中央の湾曲部Ｒがリーマーの先端の形状に交差する
点に示されている。半径Ｘは、リーマーの同じ位置にも
存在している。半径Ｘは、基端側に向かって点Ｂまでは
一定であり、点Ｓのすぐ横側に中心点を有している。前
側の半径Ｙは、点Ｖを通る半径Ｘの円２６に接し且つ線
Ｕ−Ｖに反射させた半径Ｘの第２の円３０に接する円弧
として定義される。半径Ｚの円２８が、線Ｓ−Ｔ及びＵ
−Ｖの交点を中心とするように位置している。半径Ｚの
長さは、点Ｕと線Ｓ−Ｔとの間の距離に等しい。この半
径は、線Ｕ−Ｖに平行で且つ円２６の中心を通る線ＡＡ
−ＢＢを介して円３２に投影される。
【００２４】図４の横側形状は、多項式のスプラインＤ
Ｄ及びＥＥによって形成される。スプラインは、二次元
又は三次元空間に画成されて一定に変化する半径を有す
る円弧を示す。スプラインの形成は、幾つかのコンピュ
ータ支援設計（ＣＡＤ）装置で行うことができる。上記
スプラインすなわち円弧は、半径Ｙ及びＺにそれぞれ滑
らかに合流する。上記スプラインはまた、点Ｔにおいて
ゼロの勾配を有する。すなわち、スプラインは、点Ｔに
おいて線Ｕ−Ｖに対して平行である。次に、円２８、３
２及び点ＡＡを用いて、半径Ｙと同様に後側の半径ＣＣ
を形成する。半径Ｙは凸型であり、また、半径ＣＣは凹
型であることに注意する必要がある。凹型の形状は、大
腿骨の基端後側の皮質を保持することを可能とする。イ
ンプラントを軸線１８に沿って下方に見ると、図４はリ
ーマーの形状に合流していることを示しており、その合
流は、スプラインＤＤに関しては点Ｅで生じ、半径Ｘ、
Ｙ、Ｚ及びＣＣに関しては点Ｂで生じる。図５及び図６
はその変遷を示している。線Ｓ−Ｔ及び線Ｕ−Ｖの長さ
の減少、円２６及び円３０の中心間の寸法の減少、並び
に、円２８に対する各部分の横側の合致の増大に注意す
る必要がある。円形の断面への移行は図７で実質的に完
了している。リーマーと同じ位置の断面は同様の寸法を
示す。図８は、図７よりも直径が小さく且つ図８と同軸
状に配列された直径を示している。
【００２５】図７及び図８は、ステムの先端側部分１２
を通る断面図である。この部分の形状は放物線状である
ので、その断面は概ね円形である。
【００２６】本発明の一例を説明したが、本発明の原理
及び範囲から逸脱することなく上述の例に多くの変形及
び変更を加えることができることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】前後方向の平面に沿って本発明の股関節ステム
を示す立面図である。
【図２】中央横側の平面に沿って本発明の股関節ステム
を示す立面図である。
【図３】図２の線３−３に沿って本発明の股関節ステム
を示す断面図である。
【図４】図１の股関節ステムを線４−４に沿って示す断
面図である。
【図５】図１の股関節ステムを線５−５に沿って示す断
面図である。
【図６】図１の股関節ステムを線６−６に沿って示す断
面図である。
【図７】図１の股関節ステムを線７−７に沿って示す断
面図である。
【図８】図１の股関節ステムを線８−８に沿って示す断
面図である。
【図９】中央横側の平面に沿ってリーマーを示すと共
に、本発明の大腿骨要素を破線で示す立面図である。
【図１０】図９のリーマーを前後方向の平面に沿って示
す立面図である。
【符号の説明】
１０ 大腿骨要素 １２ 先端側部分 １４ 中間部分 １６ 基端側部分 １８ 長手方向の中央軸線
フロントページの続き (71)出願人 594074724 デーヴィッド・エス・ハンガーフォード アメリカ合衆国メリーランド州21030，コ ッキースヴィル，ホット・スプリングス・ ロード 10715 (72)発明者 マイケル・ダブリュー・ダダシク アメリカ合衆国ニュージャージー州07110, ナットリー，チャーチ・ストリート 95 (72)発明者 アンソニー・ケイ・ヘドリー アメリカ合衆国アリゾナ州85253，パラダ イス・ヴァレー，ノース・マミー・マウン テン・ロード 7000 (72)発明者 デーヴィッド・エス・ハンガーフォード アメリカ合衆国メリーランド州21030，コ ッキースヴィル，ホット・スプリングス・ ロード 10715 (72)発明者 マシュー・ピー・ポッジー アメリカ合衆国ニュージャージー州07087, ユニオン・シティ，マウンテン・ロード 380，ナンバー507

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 股関節人工装具用の大腿骨要素におい
    て、 当該要素の長手方向の中央軸線を形成し、大腿骨の髄内
    管の中に設けられるようになされた先端側部分と、 前記中央軸線に対して直交して中央側、後側、横側及び
    前側の表面を画成する断面を有する基端側部分とを備
    え、前記中央側の表面は、前記断面の中に位置する中心
    を有する第１の円弧として形成され、前記断面の隅部
    は、前記中央軸線の上にある中心を有する第２の円弧と
    して形成された前記後側及び横側の表面によって形成さ
    れ、前記前側の表面の形態は、実質的に凸型の弧状であ
    り且つ前記第１の円弧との交点において該第１の円弧に
    接しており、前記後側の表面の形態は、実質的に凹型の
    弧状であり且つ前記第１及び第２の円弧の両方に接して
    おり、前記第２の円弧及び前記前側の表面は概ね弧状の
    部分によって接続されており、該接続は、前記第２の円
    弧の各々の上にある接続点において行われ、前記前側の
    表面及び前記弧状の部分が前記接続点において接線を形
    成することを特徴とする大腿骨要素。
  2. 【請求項２】 請求項１の大腿骨要素において、前記断
    面の前記横側の表面によって形成された当該大腿骨要素
    の横側が、前記中央軸線に沿って先端側へ行くに従って
    前記中央軸線から離れるように末広がり状になっている
    ことを特徴とする大腿骨要素。
  3. 【請求項３】 請求項１の大腿骨要素において、円の円
    弧である前記実質的に弧状の前側の表面は、前記中央軸
    線を通ると共に前記中央軸線並びに前記第１及び第２の
    円弧の中心を共に含む平面に直交する平面にその中心を
    有することを特徴とする大腿骨要素。
  4. 【請求項４】 請求項３の大腿骨要素において、前記実
    質的に弧状の後側の表面は、前記第１の円弧の中心を通
    ると共に前記中央軸線並びに前記第１及び第２の円弧の
    前記中心を共に含む前記平面に直交する平面にその中心
    を有する円の弧であることを特徴とする大腿骨要素。
  5. 【請求項５】 請求項１の大腿骨要素において、前記先
    端側ステムは、放物線状の断面を前記長手方向の中央軸
    線の周囲で回転させることにより生成される回転面の形
    態の外側面を有することを特徴とする大腿骨要素。
  6. 【請求項６】 請求項５の大腿骨要素において、前記先
    端側部分から前記基端側部分まで伸長する概ね円錐形の
    外側面を有する中間ステム領域を更に備えることを特徴
    とする大腿骨要素。
  7. 【請求項７】 股関節人工装具用の大腿骨要素におい
    て、 当該要素の長手方向の中央軸線を形成し、大腿骨の髄内
    管の中に設けられるようになされた先端側部分と、 前記中央軸線に対して直交して取った断面が中央側、後
    側、横側及び前側の側部を画成するような形状を有する
    基端側部分とを備え、前記中央側の側部は、前記断面の
    中に位置する中心を有する第１の円弧として形成され、
    前記断面の隅部は、前記中央軸線の上にある中心を有す
    る第２の円弧として形成された前記後側及び横側の側部
    によって形成され、前記前側の側部の形態は、実質的に
    凸型の弧状であり且つ前記第１の円弧との交点において
    該第１の円弧に接しており、前記後側の表面の形態は、
    実質的に凹型の弧状であり且つ前記第１及び第２の円弧
    の両方に接しており、前記第２の円弧及び前記前側の表
    面は概ね弧状の部分によって接続されており、該接続
    は、前記第２の円弧上の接続点において行われ、前記前
    側の表面は前記弧状の部分と接線を形成し、前記第２の
    円弧及び前記前側の側部が前記接続点に位置することを
    特徴とする大腿骨要素。
  8. 【請求項８】 請求項７の大腿骨要素において、円の弧
    である前記実質的に弧状の前側の表面は、前記第２の円
    弧の中心を通ると共に前記中央軸線並びに前記第１及び
    第２の円弧の中心線を共に通る線に対して直交する線の
    上にその中心を有することを特徴とする大腿骨要素。
  9. 【請求項９】 人間の大腿骨に人工大腿骨要素を埋め込
    むためのキットにおいて、 前記大腿骨の中間領域に最大半径を有する円錐形状のリ
    ーマーであって、前記円錐形状が、大腿管の集団の先端
    及び中間の形状に概ね類似しているリーマーと、 大腿骨要素であって、前記大腿骨要素の基端側部分全体
    に沿って概ね一定の半径を有する部分円形状の中間形状
    を有する大腿骨要素とを備えることを特徴とするキッ
    ト。
  10. 【請求項１０】 請求項９のキットにおいて、前記大腿
    骨要素が、前記中間の部分円形の形状に接する凸型の弧
    によって生成される基端側部分のほぼ全体に沿う各断面
    に前側の輪郭を有することを特徴とするキット。
JP6093523A 1993-04-29 1994-05-02 股関節人工装具用の大腿骨要素 Pending JPH07124187A (ja)

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