WO1996029940A1 - Dispositif de determination d'un plan de coupe de l'extremite proximale d'un tibia - Google Patents

Dispositif de determination d'un plan de coupe de l'extremite proximale d'un tibia Download PDF

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tibia
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Michel Dive
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Smith & Nephew Richards France
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/14Surgical saws ; Accessories therefor
    • A61B17/15Guides therefor
    • A61B17/154Guides therefor for preparing bone for knee prosthesis
    • A61B17/157Cutting tibia

Definitions

  • the invention relates to a device for determining a section plane of the proximal end of the tibia for the placement of a joint prosthesis, in particular in the case of femoro-tibial osteoarthritis.
  • the tibial aiming devices currently available to orthopedic surgeons allow them to determine the mechanical axis of the tibia by means of a telescopic rod, one end of which is fixed in the middle of the tibial spines and the other end of which carries a forceps or a bimalléolar stirrup and is orien ⁇ table in the axis of the second metatarsal.
  • a cutting guide which can be moved by sliding on the telescopic rod gives the perpendicular to this rod in the frontal plane and therefore to the mechanical axis of the tibia.
  • the epiphyseal axis is constitutionally perpendicular to the plane of the tibial plateau, a perpendicular to this axis, tangent to the unworn tibial plateau, makes it possible to determine the original level of the plate. worn tibial plate and therefore provide appropriate wear compensation.
  • the subject of the invention is improvements to known devices for tibial aiming, making it possible to precisely determine an orientation of the section plane of the proximal end of the tibia which takes account on the one hand of the inclination varus or valgus constitution ⁇ nelle of the tibia, and on the other hand of a varus or valgus inclination due to the wear of a tibial plateau, this cutting plane having to be parallel to the lower condylar plane of the femur when the knee is in extension and that the laxity d bone wear is reduced.
  • a device for determining a section plane of the proximal end of a tibia for the purpose of fitting an articular prosthesis comprising a telescopic rod for tibial alignment in the frontal plane and means for fixing this rod at its ends to the proximal end of the tibia and on the malleoli, making it possible to position said rod parallel to the mechanical axis of the tibia, characterized in that it also comprises a cutting guide pivotally mounted on the rod around a sagittal axis perpendicular thereto, so that it can be oriented perpendicularly to the proximal epiphyseal axis of the tibia when the rod is parallel to the mechanical axis of the tibia.
  • the pivoting of the cutting guide on the tibial alignment rod makes it possible to determine a cutting plane which takes account of the angle existing between the mechanical axis and the epiphyseal axis of the tibia and representing the constitutional varus or valgus deviation tibia.
  • a cutting plane is well parallel to the lower condylar plane of the femur in the extended knee, the wear laxity being reduced, and makes it possible to respect the natural articular line of the knee and the ligament balance.
  • the cutting block is removably mounted on its pivot axis.
  • said pivot axis is mounted by vis ⁇ wise on a ring which is movable in translation and immobilized in rotation on the alignment rod.
  • Means for blocking this ring on the alignment rod are provided.
  • this device also comprises means for measuring the angle formed between the above-mentioned rod and the cutting guide or an axis perpendicular to the cutting guide.
  • FIG. 1 is a very schematic view of a device according to the invention.
  • FIG. 2 is a front view of a tibia and a fibula
  • FIG. 3 is a partial schematic view of an embodiment of the device according to the invention.
  • FIGS. 4 and 5 are front and top views respectively of the cutting guide used in this device.
  • the tibial alignment device shown diagrammatically in FIG. 1 essentially comprises a telescopic rod 10 whose upper part 12 is sliding guide in the lower part 14, a finger 16, perpendicular to the rod 10, for fixing the upper end of this rod to the proximal end of a tibia, and means for fixing the lower end of the rod 10 on the malleoli, these means comprising for example a stirrup 20 for bearing on the malleoli, carried by a bar 18 guided in translation in a bush 22 perpendicular to the rod 10.
  • This device further comprises a cutting guide 24, having a planar upper face 26 for guiding a saw blade or the like, this guide 24 being mounted to pivot about an axis 28 carried by a ring 30 slidably mounted on the upper part 12 of the telescopic rod.
  • a cutting guide 24 having a planar upper face 26 for guiding a saw blade or the like, this guide 24 being mounted to pivot about an axis 28 carried by a ring 30 slidably mounted on the upper part 12 of the telescopic rod 10.
  • Means, such as locking screws, are also provided for immobilizing in translation the upper part of the telescopic rod 12, the bar 18 carrying the double-caliper, and the ring 30 carrying the cutting guide.
  • Such a device is used in the following way to determine the section plane of the proximal end of a tibia (FIG. 2) •
  • 1 free end of finger 16 has a tip which is fixed in the proximal end face of the tibia 32, plumb with the middle between the plates 34 and tibial spines 36
  • the stirrup 20 is engaged on the malleoli external 38 and internal 40 and is positioned angularly around the tibia so that the branch 18 carrying the stirrup 20 is parallel to the direction of the second metatarsal.
  • the telescopic rod 10 is parallel to the mechanical axis 42 of the tibia, which joins the middle of the tibial spines 36 in the middle of the line re ⁇ binding the malleoli 38, 40.
  • the ring 30 carrying the pivot axis of the cutting guide is moved in translation on the upper part 12 of the telescopic rod to bring the upper face 26 of the cutting guide to the desired level relative to the tibial plates 34, then the cutting guide 24 is pivoted around the axis 28 to be oriented perpendicular to the epiphyseal axis 44 which passes through the middle between the tibial spines 36 and the middle of the trace 46 of the proximal tibial conjugation cartilage, the epiphyseal axis 44 being moreover naturally perpendicular to the plane of the tibial trays 34 before wear of the latter.
  • the angle between the mechanical axes 42 and epi ⁇ physical 44 of the tibia is zero in the right shins (the two axes being combined) or positive in the shins with valgus curvature, or negative in the shins with varus curvature (case of the shin shown in figure 2).
  • the angular orientation of the cutting guide 24 around its pivot axis 28 can be determined in several ways. It is possible, prior to surgical intervention, to measure by goniometry the angle of the epi ⁇ physical axis with the mechanical axis, this measurement being made on radiographic photographs taken from the front of the two lower limbs, in the standing position. with the knees extended.
  • the upper part 12 of the telescopic rod is immobilized in rotation in the lower part 14 of this rod
  • the bar 18 carrying the bracket 20 is immobilized in rotation in the bush 22
  • the ring 30 carrying the axis 28 is immobilized in rotation on the upper part 12 of the telescopic rod.
  • the axis 28 is mounted screwed on the ring 30 and constitutes the means for blocking this ring in translation and in rotation on the upper part of the telescopic rod.
  • the upper end of the part 14 of the telescopic rod comprises two oblique holes oriented downwards and from front to back, as shown in FIG. 3 where the two holes have been shown diagrammatically by axis lines 53, these two holes allowing to fix the upper end of the rod by nails or screws on the anterior face of the tibia or in front of the tibial spines so that the patient's knee can be extended when the device according to the invention is fixed on the tibia, this extension allowing in particular to check the position and orientation of the cutting guide relative to the lower condylar plane of the femur.
  • the cutting guide 24 shown in FIGS. 4 and 5 is a metal block, one face of which has two concave curved wings 54 intended to be applied to the anterior face of the tibia. These two wings 54 are joined together by a substantially semi-cylindrical cavity 56 making it possible to engage the cutting guide 54 on the aforementioned ring 30.
  • a bore 58 traversing right through the cutting guide 24 and opening into the cavity 56 allows the cutting guide 24 to be mounted on the pivot axis 28.
  • Rows of cylindrical holes 60 are formed symmetrically and at different levels through the cutting guide 24 parallel to the bore 58, to receive screws, foets or nails making it possible to immobilize and fix the cutting guide 24 on the tibia.
  • the upper face 26 of the guide 24, which forms the guide surface of a saw blade or the like, can be inclined from the front to the rear with a slight slope of 3 to 5 °. The value of this slope can be modified at will by sliding the bar 18 in the socket 22 when the device according to the invention is positioned on a tibia.
  • angle measuring means of the protractor type, placed on the telescopic rod and bearing on the anterior face of the cutting guide. tibia.
  • cutting guide 24 can be mounted on the device on the same side as the bracket 20 relative to the rod 10 as shown diagrammatically in FIG. 1 or on the opposite side as provided in FIG. 3.

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Abstract

Dispositif de détermination d'un plan de coupe de l'extrémité proximale d'un tibia, comprenant une tige télescopique (10) portant à ses extrémités des moyens (16, 18, 20) de fixation sur l'extrémité proximale du tibia et sur les malléoles, et un guide de coupe (24) monté pivotant autour d'un axe (28) perpendiculaire à la tige et porté par une bague (30) coulissant sur la tige. Le dispositif permet de définir un plan de coupe perpendiculaire à l'axe épiphysaire proximal du tibia, ou parallèle au plan condylien inférieur du fémur, le genou étant en extension et la laxité d'usure osseuse étant réduite.

Description

DISPOSITIF DE DETERMINATION D'UN PLAN DE COUPE DE L'EXTREMITE PROXIMALE D'UN TIBIA
L'invention concerne un dispositif de détermi¬ nation d'un plan de coupe de l'extrémité proximale du ti- bia en vue de la pose d'une prothèse articulaire, notam¬ ment en cas d'arthrose fémoro-tibiale.
Les dispositifs de visée tibiale dont dispo¬ sent actuellement les chirurgiens orthopédistes leur per¬ mettent de déterminer 1 ' axe mécanique du tibia au moyen d'une tige telescopique dont une extrémité est fixée au milieu des épines tibiales et dont l'autre extrémité porte une pince ou un étrier bimalléolaire et est orien¬ table dans l'axe du deuxième métatarsien. Un guide de coupe que 1 ' on peut déplacer en coulissement sur la tige telescopique donne la perpendiculaire à cette tige dans le plan frontal et donc à l'axe mécanique du tibia.
Les travaux des spécialistes en ce domaine ont révélé qu'une coupe de l'extrémité proximale du tibia réalisée dans un plan perpendiculaire à 1 ' axe mécanique du tibia, ne permettait pas de conserver l'interligne ar¬ ticulaire naturel et l'équilibre du système ligamentaire du genou dans les cas où l'axe mécanique du tibia est in¬ cliné dans un sens ou dans l'autre par rapport à une per¬ pendiculaire à la ligne d'articulation naturelle du genou en raison d'une part d'une inclinaison ou d'une courbure varus ou valguε constitutionnelle du tibia et d'autre part d'une usure d'un des plateaux tibiaux.
Il a été proposé de définir le varus constitu¬ tionnel du tibia par l'angle entre l'axe mécanique et l'axe épiphysaire proximal du tibia, cet axe épiphysaire passant par le milieu des épines tibiales et le milieu des vestiges du cartilage de conjugaison supérieur du ti¬ bia dans le plan frontal .
Comme l'axe épiphysaire est de façon constitu- tionnelle perpendiculaire au plan des plateaux tibiaux, une perpendiculaire à cet axe, tangente au plateau tibial non usé, permet de déterminer le niveau d'origine du pla- teau tibial usé et donc de prévoir une compensation d'usure appropriée.
L'invention a pour objet des perfectionnements aux dispositifs connus de visée tibiale, permettant de déterminer avec précision une orientation du plan de coupe de 1 ' extrémité proximale du tibia qui tienne compte d'une part de l'inclinaison varus ou valgus constitution¬ nelle du tibia, et d'autre part d'une inclinaison varus ou valgus due à l'usure d'un plateau tibial, ce plan de coupe devant être parallèle au plan condylien inférieur du fémur lorsque le genou est en extension et que la laxité d'usure osseuse est réduite.
Elle propose à cet effet un dispositif de dé¬ termination d'un plan de coupe de l'extrémité proximale d'un tibia en vue de la pose d'une prothèse articulaire, comprenant une tige telescopique d'alignement tibial dans le plan frontal et des moyens de fixation de cette tige à ses extrémités sur 1 ' extrémité proximale du tibia et sur les malléoles, permettant de positionner ladite tige pa- rallelement à l'axe mécanique du tibia, caractérisé en ce qu'il comprend également un guide de coupe monté pivotant sur la tige autour d'un axe sagittal perpendiculaire à celle-ci, de façon à pouvoir être orienté perpendiculai¬ rement à 1 ' axe épiphysaire proximal du tibia quand la tige est parallèle à l'axe mécanique du tibia.
Le pivotement du guide de coupe sur la ige d'alignement tibial permet de déterminer un plan de coupe qui tient compte de 1 ' angle existant entre 1 ' axe méca¬ nique et l'axe épiphysaire du tibia et représentant la déviation varus ou valgus constitutionnelle du tibia. Un tel plan de coupe est bien parallèle au plan condylien inférieur du fémur dans le genou en extension, la laxité d'usure étant réduite, et permet de respecter la ligne articulaire naturelle du genou et l'équilibre ligamen- taire. Avantageusement, le bloc de coupe est monté amovible sur son axe de pivotement.
On peut ainsi, lorsque le bloc de coupe a été fixé en position correcte sur le tibia, retirer la tige d'alignement en laissant le bloc de coupe en place.
Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit axe de pivotement est monté par vis¬ sage sur une bague qui est déplaçable en translation et immobilisée en rotation sur la tige d'alignement. Des moyens de blocage de cette bague sur la tige d'alignement sont prévus.
Avantageusement, ce dispositif comprend égale¬ ment des moyens de mesure de 1 ' angle formé entre la tige précitée et le guide de coupe ou un axe perpendiculaire au guide de coupe.
Ces moyens facilitent le report et la vérifi¬ cation de 1 ' angle correspondant à 1 ' inclinaison varus ou valgus constitutionnelle du tibia.
L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques, détails et avantages de celle-ci appa¬ raîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, faite à titre d'exemple en référence aux des¬ sins annexés, dans lesquels :
- la figure 1 est une vue très schématique d'un dispositif selon l'invention;
- la figure 2 est une vue de face d'un tibia et d'un péroné;
- la figure 3 est une vue schématique par¬ tielle d'un mode de réalisation du dispositif selon l'invention;
- les figures 4 et 5 sont des vues de face et de dessus respectivement du guide de coupe utilisé dans ce dispositif.
Le dispositif d'alignement tibial représenté schématiquement en figure 1 comprend essentiellement une tige telescopique 10 dont la partie supérieure 12 est guidée a coulissement dans la partie inférieure 14, un doigt 16, perpendiculaire a la tige 10, de fixation de 1 extrémité supérieure de cette tige sur l'extrémité proximale d'un tibia, et des moyens de fixation de l'extrémité inférieure de la tige 10 sur les malléoles, ces moyens comprenant par exemple un etrier 20 d'appui sur les malléoles, porte par une barre 18 guidée en translation dans une douille 22 perpendiculaire a la tige 10. Ce dispositif comprend de plus un guide de coupe 24, présentant une face supérieure 26 plane de gui¬ dage d'une lame de scie ou analogue, ce guide 24 étant monte pivotant autour d'un axe 28 porte par une bague 30 montée coulissante sur la partie supérieure 12 de la tige telescopique Lorsque le dispositif est correctement monte, le doigt supérieur 16 de fixation, la barre 18 de 1 etrier bimalleolaire 20 et l'axe 28 de pivotement du guide de coupe 24 sont parallèles entre eux et perpendi¬ culaires a la tige telescopique 10. Des moyens, tels que des vis de blocage, sont également prévus pour immobiliser en translation la par¬ tie supérieure 12 de la tige telescopique, la barre 18 portant 1 ' etrier bimalleolaire, et la bague 30 portant le guide de coupe. Un tel dispositif est utilise de la façon sui¬ vante pour déterminer le plan de coupe de 1 ' extrémité proximale d'un tibia (figure 2)
1 ' extrémité libre du doigt 16 comporte une pointe que l'on fixe dans la face d'extrémité proximale du tibia 32, a l'aplomb du milieu entre les plateaux 34 et des épines tibiales 36 L' etrier 20 est engage sur les malléoles externe 38 et interne 40 et est positionne an- gulairement autour du tibia de telle sorte que la branche 18 portant l' etrier 20 soit parallèle a la direction du deuxième métatarsien. Dans cette position, la tige telescopique 10 est parallèle à l'axe mécanique 42 du tibia, qui joint le milieu des épines tibiales 36 au milieu de la ligne re¬ liant les malléoles 38, 40. La bague 30 portant l'axe de pivotement du guide de coupe est déplacée en translation sur la partie supérieure 12 de la tige telescopique pour amener la face supérieure 26 du guide de coupe au niveau voulu par rap¬ port aux plateaux tibiaux 34, puis le guide de coupe 24 est pivoté autour de l'axe 28 pour être orienté perpendiculairement à 1 ' axe épiphysaire 44 qui passe par le milieu entre les épines tibiales 36 et le milieu de la trace 46 du cartilage de conjugaison tibial proximal, 1 ' axe épiphysaire 44 étant par ailleurs naturellement perpendiculaire au plan des plateaux tibiaux 34 avant usure de ces derniers .
L'angle entre les axes mécaniques 42 et épi¬ physaire 44 du tibia est nul dans les tibias droits (les deux axes étant confondus) ou positif dans les tibias à courbure valgus, ou négatif dans les tibias à courbure varus (cas du tibia représenté en figure 2) .
L'orientation angulaire du guide de coupe 24 autour de son axe de pivotement 28 peut être déterminée de plusieurs façons . On peut, préalablement à l'intervention chi¬ rurgicale, mesurer par goniométrie l'angle de l'axe épi¬ physaire avec l'axe mécanique, cette mesure étant faite sur des clichés radiographiques pris de face des deux membres inférieurs, en position debout avec les genoux en extension.
On peut également, pendant l'opération, orien¬ ter le guide de coupe 24 parallèlement au plan condylien inférieur du fémur lorsque le genou est en extension et que la laxité d'usure osseuse est réduite, la balance li- ga entaire étant rétablie. Lorsque le guide de coupe 24 a été ainsi posi¬ tionné angulairement, il est immobilisé, par exemple au moyen de clous, de vis ou de forets a os.
On se reporte maintenant aux figures 3 à 5, qui illustrent un mode de réalisation particulier du dis¬ positif selon l'invention.
On retrouve en figure 3 la tige telescopique 10 dont la partie supérieure 12 est guidée en coulisse¬ ment dans la partie inférieure 14, la barre 18 portant 1 ' etrier 20, la douille 22 de guidage de la barre 18, prévue à 1 ' extrémité inférieure de la tige telescopique 10, la bague 30 guidée en coulissement sur la partie su¬ périeure 12 de la tige telescopique et portant l'axe 28 de pivotement du guide de coupe, et des vis 48, 50 et 52 de blocage de la partie supérieure 12 de la tige telesco¬ pique, de la barre 18 et de la bague 30, respectivement.
De plus, la partie supérieure 12 de la tige telescopique est immobilisée en rotation dans la partie inférieure 14 de cette tige, la barre 18 portant 1 ' etrier 20 est immobilisée en rotation dans la douille 22, et la bague 30 portant l'axe 28 est immobilisée en rotation sur la partie supérieure 12 de la tige telescopique.
On est ainsi assuré de maintenir le parallé¬ lisme entre la barre 18 et l'axe de pivotement 28. De préférence, l'axe 28 est monté vissé sur la bague 30 et constitue les moyens de blocage de cette bague en translation et en rotation sur la partie supé¬ rieure de la tige telescopique.
L'extrémité supérieure de la partie 14 de la tige telescopique comprend deux trous obliques orientés vers le bas et d'avant en arrière, comme représenté en figure 3 où les deux trous ont été schématisés par des traits d'axe 53, ces deux trous permettant de fixer l'extrémité supérieure de la tige par des clous ou des vis sur la face antérieure du tibia ou en avant des épines tibiales de façon à ce que le genou du patient puisse être mis en extension lorsque le dispositif selon l'invention est fixé sur le tibia, cette mise en exten¬ sion permettant notamment de vérifier la position et 1 ' orientation du guide de coupe par rapport au plan condylien inférieur du fémur.
Le guide de coupe 24 représenté aux figures 4 et 5 est un bloc métallique dont une face présente deux ailes 54 incurvées de façon concave et destinées à s'appliquer sur la face antérieure du tibia. Ces deux ailes 54 sont réunies entre elles par une cavité sensi¬ blement semi-cylindrique 56 permettant d'engager le guide de coupe 54 sur la bague 30 précitée. Un alésage 58 tra¬ versant de part en part le guide de coupe 24 et débou¬ chant dans la cavité 56 permet de monter le guide de coupe 24 sur l'axe de pivotement 28. Des rangées de trous cylindriques 60 sont formées de façon symétrique et à différents niveaux à travers le guide de coupe 24 paral¬ lèlement à l'alésage 58, pour recevoir des vis, des fo¬ rets ou des clous permettant d'immobiliser et de fixer le guide de coupe 24 sur le tibia.
La face supérieure 26 du guide 24, qui forme la surface de guidage d'une lame de scie ou analogue peut être inclinée de 1 ' avant vers 1 ' arrière avec une pente faible de 3à 5° . La valeur de cette pente peut être modi- fiée à volonté en faisant coulisser la barre 18 dans la douille 22 lorsque le dispositif selon 1 ' invention est positionné sur un tibia.
Pour contrôler 1 ' inclinaison antéro-posté- rieure de la face supérieure du guide de coupe, on peut prévoir sur le dispositif des moyens de mesure d'angle, du type rapporteur, placés sur la tige telescopique et prenant appui sur la face antérieure du tibia.
De même, pour faciliter l'orientation angu¬ laire du guide de coupe autour de son axe 28, on peut prévoir des moyens de mesure d'angle, par exemple du type rapporteur, entre le guide de coupe 24 et la tige telescopique 10.
On notera également que le guide de coupe 24 peut être monte sur le dispositif du même côté que 1 ' etrier 20 par rapport à la tige 10 comme représenté schématiquement en figure 1 ou du côté opposé comme cela est prévu en figure 3.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de détermination d'un plan de coupe de l'extrémité proximale d'un tibia en vue de la pose d'une prothèse articulaire, comprenant une tige té- lescopique (10) d'alignement tibial dans le plan frontal, et des moyens (16, 20) de fixation de cette tige à ses extrémités sur 1 ' extrémité proximale du tibia et sur les malléoles (38, 40) , permettant de positionner la tige
(10) parallèlement à l'axe mécanique (42) du tibia, ca- ractérisé en ce qu'il comprend également un guide de coupe (24) monté pivotant sur la tige (10) autour d'un axe sagittal (28) perpendiculaire à celle-ci, de façon à pouvoir être orienté perpendiculairement à 1 ' axe épiphy¬ saire proximal (44) du tibia quand la tige (10) est pa- rallèle à l'axe mécanique (42) du tibia.
2. Dispositif selon la revendication 1, carac¬ térisé en ce que l'axe (28) de pivotement du guide de coupe (24) est parallèle aux moyens (18, 20) de fixation de la tige sur les malléoles (38, 40) .
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2 , caractérisé en ce que le bloc de coupe (24) est monté amovible sur ledit axe de pivotement (28) .
4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit axe de pivote- ment (28) est porté par une bague (30) qui est deplaçable en translation et immobilisée en rotation sur la tige (10) .
5. Dispositif selon la revendication 4, carac¬ térisé en ce que ladite bague (30) comprend des moyens (52) de blocage en position sur la tige (10) .
6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de mesure de l'angle formé entre la tige (10) et le guide de coupe (24) ou un axe perpendiculaire à ce guide de coupe.
7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérise en ce que l'extrémité supérieure de la tige telescopique (10) comprend des trous obliques
(53) de fixation sur l'avant de l'extrémité proximale du tibia, d'une façon permettant l'extension du genou.
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