DE10029580C1 - Vorrichtung zum Entfernen von Körpersteinen mit einem intrakorporalen Lithotripter - Google Patents

Vorrichtung zum Entfernen von Körpersteinen mit einem intrakorporalen Lithotripter

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Abstract

Eine Vorrichtung zum Entfernen von Körpersteinen unter Verwendung eines intrakorporalen Lithotripters, bei dem eine als ein Wellenleiter dienende Metallsonde für eine Steinzertrümmerung durch einen elektrisch angesteuerten Ultraschallwandler zu longitudinalen Schwingungen angeregt wird, ist für eine Umschaltmöglichkeit der elektrisch gesteuerten Schwingungsanregung der Metallsonde auf eine mit einem reversibel angetriebenen Schlagteil auf einen Massekörper einer zusätzlich vorgesehenen Stoßsonde ausgeübte Stoßkraft ausgebildet, um eine Ausbildung von Druck- bzw. Stoßwellen in der Stoßsonde zu erzeugen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Entfernen von Körpersteinen mit einem intrakorporalen Lithotripter gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Für die Entfernung von Körpersteinen aus Körperhöhlen ist es bei Überschreitung einer für einen natürlichen Abgang noch ausreichenden Steingröße regelmäßig erforderlich, die Körpersteine zunächst zu zerkleinern, wobei die Zerkleinerung in kleine, spontan abgangsfähige oder direkt aus dem Körper ausspülbare Partikel vorgenommen wird. Die Zerkleinerung der Körpersteine wird dabei durch mecha­ nische Druck- und Zugspannungen vorgenommen, die bei der intrakorporalen Li­ thotripsie mit dem distalen Ende einer als Wellenleiter dienenden Metallsonde auf die Körpersteine ausgeübt werden. Solche Spannungen führen zu einem Ab­ sprengen von Fragmenten aus der Oberfläche eines Steines und bewirken schließlich dessen Zertrümmerung. Für diese Steinzertrümmerung existiert allge­ mein das Problem einer geeigneten Energieübertragung mit besonderer Beach­ tung einer Vermeidung von Nebeneffekten auf das biologische Gewebe, das für die Steinzertrümmerung daher nicht als ein Widerlager dienen sollte.
Zur Durchführung einer intrakorporalen Lithotripsie ist aus der EP 0 421 285 B1 eine Vorrichtung bekannt, bei welcher eine Metallsonde durch einen elektrisch angesteuerten Ultraschallwandler zu longitudinalen Schwingungen angeregt wird, sodaß mit dem distalen Ende der in den Arbeitskanal eines Endoskops einge­ setzten Sonde die Zertrümmerung eines Körpersteins veranlaßt werden kann. Der Ultraschallwandler ist dabei mit zwei piezokeramischen Scheiben ausgebildet, die zwischen einem Reflektor und einem Horn verspannt sind. Die beiden Scheiben werden für eine periodische Schwingungsanregung der Metallsonde durch eine Schaltungsanordnung angesteuert, die aus einem spannungsgesteuerten Oszil­ lator besteht, dessen Ausgangssignal über einen Ausgangsverstärker und einen Ausgangsübertrager an die beiden piezokeramischen Scheiben angeliefert wird.
Die Schaltungsanordnung umfaßt daneben noch einen Phasenkomparator, der die Phasen der Ausgangsspannung und des Ausgangsstroms des Ausgangsübertra­ gers vergleicht sowie eine Regelspannung zur Steuerung des Oszillators erzeugt. Mit einer Vorrichtung dieser Ausbildung lassen sich die Körpersteine in aller Regel zu sehr feinen Fragmenten zertrümmern, wobei für die Feinfragmente eine Parti­ kelgröße erhalten wird, die ein meistens problemloses Absaugen durch einen axialen Hohlraum der Sonde hindurch bis hin zu ihrem proximalen Ende erlaubt, an welchem ein durch den Ultraschallwandler hindurchgeführter Sauganschluß zur Wirkung gebracht ist. Die Steinzertrümmerung mittels solcher Ultraschall- Lithotripter ist jedoch relativ zeitaufwendig, da sich mit dem distalen Ende der rohrförmigen Metallsonde eine gewebeschonende Steinbearbeitung bei den übli­ chen Ultraschallfrequenzen von etwa 20 bis 25 kHz und Amplituden der Sonden­ spitze bis etwa 50 µm nur reichlich langsam fortführen läßt. Erschwerungen treten dabei auch auf bei einigen härteren Körpersteinen, die sich bei diesen Ultraschall­ frequenzen und Amplituden der Sondenspitze nicht spontan abschaben lassen, sodaß ihre Bearbeitung entweder sehr lange dauert oder überhaupt nicht möglich ist.
Aus der EP 0 317 507 B1 ist ein Lithotripter bekannt, bei welchem das proximale Ende einer Metallsonde mit einem pneumatisch angetriebenen Schlagteil beauf­ schlagt wird, um mit der dadurch bereitgestellten Stoßenergie eine die Metallson­ de bis hin zu ihrem distalen Ende durchlaufende Stoß- bzw. Druckwelle zu erhal­ ten, mit welcher dann ebenfalls auf einen Körperstein mechanisch eingewirkt wer­ den kann. Solche Stoßwellen-Lithotripter, die bei anderen Ausführungen auch ei­ nen elektrischen Antrieb des Schlagteils aufweisen können, ergeben allgemein einen relativ einfachen Geräteaufbau bei ebenfalls sehr guten Fragmentierungs­ leistungen auch an härteren Körpersteinen. Bei diesen Lithotriptern muß jedoch die Steinzertrümmerung bis hin zu einer absaugfähigen Partikelgröße immer noch relativ zeitaufwendig fortgeführt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs ge­ nannten Art derart auszubilden, daß damit unter Berücksichtigung der Vor- und Nachteile dieser bekannten Verfahren eine flexiblere Steinzertrümmerung durch­ führbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einer Vorrichtung der durch den Anspruch 1 angegebenen Ausbildung, die mit den Merkmalen der weiteren An­ sprüche eine vorteilhafte Gestaltungsmöglichkeit erfährt.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist somit die Möglichkeit geschaffen, eine mittels eines Endoskops durchgeführte Steinzertrümmerung entweder durch eine elektrische Ansteuerung des Ultraschallwandlers oder durch eine Einschaltung des reversiblen Antriebs für das Schlagteil einzuleiten, um damit entweder das distale Ende der hohlen Metallsonde zu periodischen Schwingungen anzuregen oder das distale Ende der Stoßsonde für eine Abgabe von Druckimpulsen durch die Übergabe einer Stoßenergie an deren proximales Ende anzuregen. Mit dieser alternativen Möglichkeit kann damit die Steinzertrümmerung sehr weitreichend optimiert werden. Mit der erfindungsgemäßen Ausbildung der Vorrichtung wird dabei der besondere Vorteil erhalten, daß das Überwechseln von der einen in die andere Möglichkeit einer Steinzertrümmerung während der Behandlung eines Pa­ tienten ohne eine zwingende Notwendigkeit für einen Austausch der Metallsonde gegen die Stoßsonde vorgenommen werden kann. In jedem Moment der Stein­ zertrümmerung kann deshalb auch entschieden werden, mit welcher der beiden Alternativen eine spontan abgangsfähige oder auch aus dem Körper direkt ab­ saugfähige bzw. ausspülbare Partikelgröße erhalten werden kann. Daneben ver­ einfacht die erfindungsgemäße Vorrichtung auch die Entscheidung, welche der beiden Alternativen im Einzelfall auch unter dem Gesichtspunkt zweckmäßiger ausgewählt wird, schädigende Nebeneffekte auf das biologische Gewebe in der unmittelbaren Nähe der zu zertrümmernden Körpersteine zu vermeiden, wobei eine solche Entscheidung wegen der zuvor unbekannten Größe der Härte und der Zusammensetzung der Körpersteine häufig erst während des chirurgischen Ein­ griffs zu treffen ist.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Schnittansicht der Vorrichtung zusammen mit einem Schaltbild der Schaltungsanordnung für den Ultraschallwandler und
Fig. 2 eine Schnittansicht in vergrößertem Maßstab eine Einzelheit der Vorrich­ tung in der Umgebung des Sondenkopfes der Stoßsonde.
Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung zum Entfernen von Körpersteinen unter Verwendung eines intrakorporalen Lithotripters besteht zunächst aus einem . elektrisch angesteuerten Ultraschallwandler, der als ein piezoelektrischer Wandler mit zwei piezokeramischen Scheiben 1, 2 in einer Anordnung zwischen einem Re­ flektor 3 und einem Horn 4 ausgebildet ist. Die beiden piezokeramischen Scheiben 1, 2 sind durch einen axialen Fortsatz 5 des Reflektors 3 zentriert, der an seinem Ende mit einem Schraubansatz 6 versehen ist, auf welchen das mit einem kom­ plementären Innengewinde versehene Horn 4 für ein gegenseitiges Verspannen der einzelnen Teile des Ultraschallwandlers aufschraubbar ist. Das Horn 4 ist mit einer sich in axialer Richtung etwa auf den Querschnitt eines Schraubansatzes 7 einer hohlen Metallsonde 8 verjüngenden Hüllfläche in der Ausbildung einer Ex­ ponentialkurve versehen, wobei anstelle der Exponentialform für die Hüllfläche auch eine konische oder eine stufenförmige Ausbildung des Horns 4 vorgesehen sein kann. Um optimale Ergebnisse bei der Steinzertrümmerung zu erhalten, soll­ ten das Horn 4 und die hohle Metallsonde 8 zweckmäßig aus einem Material mit einer im wesentlichen gleichen akustischen Impedanz bestehen, wobei als bevor­ zugte Materialien Edelstahl oder Titan in Betracht kommen.
Für die elektrische Ansteuerung des Ultraschallwandlers ist eine herkömmlich ausgebildete Schaltungsanordnung vorgesehen, die mit einem spannungsgesteu­ erten Oszillator 9 gebildet ist, dessen Ausgangssignal über einen U/F-Wandler 10 und einen nachgeschalteten Ausgangsverstärker 11 an einen Impedanz- Transformator 12 angeliefert wird, an welchen auch ein mit dem U/F-Wandler 10 noch verbundener Phasenkomparator 13 angeschlossen ist, der die Phasen der Ausgangsspannung und des Ausgangsstroms miteinander vergleicht und eine Regelspannung zur Steuerung des Oszillators 9 erzeugt. Der Impedanz- Transformator 12 ist über eine Anschlußverbindung 14 an die beiden piezokera­ mischen Scheiben 1 und 2 des Ultraschallwandlers angeschlossen, sodaß mit diesem Anschluß die Metallsonde 8 zu periodischen, longitudinalen Schwingun­ gen angeregt werden kann.
Die mit den beiden piezokeramischen Scheiben 1, 2, dem Reflektor 3 und dem Horn 4 gebildete Anordnung des Ultraschallwandlers ist gegen ein umgebendes Gehäuse 15 durch elastische Stützmittel 16 und 17 abgestützt, wobei ein rückwär­ tiger Teil des Gehäuses 15 als ein Handgriff zum Halten der Vorrichtung entspre­ chend massiver ausgebildet ist als der vordere Gehäuseteil, der die Einzelteile des Ultraschallwandlers aufnimmt. Die Einzelteile des Ultraschallwandlers, also die beiden piezokeramischen Scheiben 1, 2, der Reflektor 3 und das Horn 4, welche durch den axialen Fortsatz 5 des Reflektors 3 gegeneinander verspannt sind, wei­ sen eine axiale Durchgangsbohrung 18 auf, die mit dem Hohlraum der Metallson­ de 8 axial fluchtet und mit einem Sauganschluß 19 verbunden ist, über welchen somit die bei der Steinzertrümmerung mittels der Metallsonde 8 anfallenden Parti­ kel aus dem Körper abgesaugt bzw. ausgespült werden können. Die axiale Durchgangsbohrung 18 ist gleichzeitig so groß bemessen, daß sie auch eine flexible Stoßsonde 20 aufnehmen kann, deren Länge so bemessen ist, daß sie an ih­ rem distalen Ende durch den Hohlraum der Metallsonde 8 hindurchgeht und etwas über deren distales Ende vorsteht, wenn die Steinzertrümmerung nicht mit einer elektrischen Ansteuerung des Ultraschallwandlers für eine periodische Schwin­ gunsanregung der Metallsonde 8 durchgeführt wird, sondern mit dieser flexiblen Stoßsonde 20 durchgeführt werden soll. Die Stoßsonde 20, die flexibel oder starr ausgebildet sein kann, durchdringt für diese Anordnung eine kappenförmige Dichtungsmanschette 18', mit welcher die Durchgangsbohrung 18 an der Rück­ seite des Reflektors abgedichtet wird.
Die Stoßsonde 20 bildet ein Arbeitselement eines Funktionsteils der Vorrichtung, welcher alternativ zu dem elektrisch angesteuerten Ultraschallwandler für die Steinzertrümmerung benutzt werden kann und im wesentlichen gleich ausgeführt ist wie die bekannten intrakorporalen Stoßwellen-Lithotripter gemäß der EP 0 317 507 B1. Die Stoßsonde 20 ist daher an ihrem proximalen Ende mit ei­ nem Massekörper 21 versehen, auf welchen durch ein reversibel angetriebenes Schlagteil 22 eine Stoßkraft ausgeübt werden kann, sodaß es als Folge der auf den Massekörper 21 übertragenen Stoßenergie zu einer Ausbildung von Stoß- bzw. Druckwellen in der Stoßsonde 20 kommt, die dann als Druckimpulse über das distale Sondenende in einen zu zertrümmernden Körperstein eingeleitet wer­ den. Der reversible Antrieb des Schlagteils 22 ist bevorzugt pneumatisch ausge­ führt, sodaß für Einzelheiten dieses pneumatischen Antriebs auf die vorerwähnte EP 0 317 507 B1 für eine Ergänzung der Beschreibung des vorliegenden Ausfüh­ rungsbeispieles der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwiesen werden kann. Al­ ternativ kann das Schlagteil 22 aber auch hydraulisch oder elektromagnetisch an­ getrieben sein, wobei neben einer direkten Schlageinwirkung auf den Massekör­ per 21 auch eine indirekte Ausübung der Stoßkraft angedacht werden kann.
Das Schlagteil 22 ist in einer Führungshülse 23 aufgenommen, die mit der axialen Durchgangsbohrung 18 des Ultraschallwandlers und mit dem Hohlraum der Me­ tallsonde 4 axial fluchted, sodaß in diese Führungshülse 23 das über den Reflek­ tor 3 des Ultraschallwandlers axial nach rückwärts vorstehende und mit dem Mas­ sekörper 21 versehene proximale Ende der Stoßsonde 20 einfassen kann. Die Führungshülse 23 ist von einem koaxial angeordneten Mantelrohr 24 mit Abstand umgeben. Zwischen dem Führungsrohr und diesem Mantelrohr ist daher eine Re­ versierkammer 25 des pneumatischen Antriebs für das Schlagteil 22 ausgebildet, die an einem Fenster 26 mit der mit der Führungshülse 23 bereitgestellten Druck­ kammer 27 verbunden ist. Die Druckkammer 27 ist durch einen mit dem Mantel­ rohr 25 verschraubten Druckanschluß 28 verschlossen.
Wie insbesondere aus der Einzeldarstellung der Fig. 2 näher ersichtlich ist, ist in das Mantelrohr 24 in der Nähe des proximalen Endes der Stoßsonde 20 ein axial gebohrter Einsatzkörper 29 eingesetzt, der an dem Fenster 26 durch eine Dich­ tung 30 gegen die Führungshülse 23 abgedichtet ist. Gegen diesen Einsatzkörper 29 ist der Massekörper 21 des proximalen Endes der Stoßsonde 20 durch ein Dämpfungselement 31 abgestützt, mit welchem somit die auf den Massekörper 21 durch das Schlagteil 22 ausgeübten Stoßkräfte gedämpft und vergleichmäßigt werden.
Der Einsatzkörper 29 wird durch eine Schraubkappe 32 gehalten, die an einem Schraubansatz 33 mit einer Zentrierhülse 34 verschraubt ist. Durch die Zentrier­ hülse 34 wird die Führungshülse 23 unter Mitwirkung des Einsatzkörpers 29 und der Schraubkappe 32 in einem rückwärtigen rohrförmigen Ansatz 35 des Reflek­ tors 3 zentriert, wobei diese Zentrierung mit den elastischen Stützmitteln 16 und 17 an dem Gehäuse 15 abgestützt wird.
Anstelle der hier beschriebenen Ausbildung des Massekörpers 21 mit einem ver­ größerten Kopfteil der Stoßsonde 20 kann für den Massekörper auch eine von der Stoßsonde getrennte Ausbildung vorgesehen sein mit einer Anordnung wie be­ schrieben in der DE 196 18 972 A1, um damit die dort erwähnten Vorteile der Wir­ kung eines solchen getrennten Massekörpers gleichzeitig als ein Dichtungsorgan und als ein Übertragungsorgan für die Stoßkräfte des Schlagteils auch für die er­ findungsgemäße Vorrichtung zu nutzen.
Die elektrische Ansteuerung des Ultraschallwandlers kann andererseits ebenfalls noch dadurch optimiert werden, daß dafür eine Umschaltmöglichkeit zwischen einer periodischen Schwingungsanregung und einer impulsförmigen Schwin­ gungsanregung der Metallsonde vorgesehen wird, die bsp. zu realisieren ist mit einer für die impulsförmige Schwingungsanregung der Metallsonde noch zusätz­ lich vorgesehene Schaltungsanordnung mit einer Spannungsquelle und mit einem Kondensator, die in eine Anschlußverbindung mit dem Ultraschallwandler um­ schaltbar wäre. Die Vorrichtung ist im übrigen zweckmäßig so ausgeführt, daß die als ein Stoßwellen-Lithotripter einsetzbaren Funktionsteile als eine gemeinsame Baugruppe von der Vorrichtung vollständig abgenommen werden können, sodaß nur noch die Funktionsteile welche dem Ultraschallwandler zugeordnet sind, bei der Vorrichtung verbleiben.
Die Vorrichtung kann dann also wie ein herkömmlicher Ultraschall-Lithotripter be­ trieben werden, unabhängig von der Möglichkeit der Dualfunktion eines Betriebes der Vorrichtung auch als ein herkömmlicher Stoßwellen-Lithotripter.

Claims (15)

1. Vorrichtung zum Entfernen von Körpersteinen mit einem intrakorporalen Litho­ tripter, welcher als Wellenleiter eine Metallsonde aufweist, die für eine mit ihrem distalen Ende veranlaßte Steinzertrümmerung in den Arbeitskanal eines Endo­ skops eingesetzt und durch einen elektrisch angesteuerten Ultraschallwandler zu longitudinalen Schwingungen angeregt wird, wobei der Ultraschallwandler mit wenigstens zwei piezokeramischen Scheiben gebildet ist, die innerhalb eines um­ gebenden Gehäuses zwischen einem Reflektor und einem die Metallsonde tra­ genden Horn verspannt sind dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (15) eine mit der hohlen Metallsonde (8) axial fluchtende Führungshülse (23) für ein reversibel angetriebenes Schlagteil (22) aufnimmt, welches zur Ausübung einer Stoßkraft gegen einen Massekörper (21) an dem über den Reflektor (3) des Ultraschallwandlers axial nach rückwärts in die Führungshülse (23) vorstehenden proximalen Ende einer Stoßsonde (20) angeordnet ist, die zu ihrem distalen Ende hin durch eine axiale Durchgangsboh­ rung (18) des Ultraschallwandlers hindurchgeführt und in dem Hohlraum der Me­ tallsonde (8) aufgenommen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßsonde (20) relativ zu der hohlen Metallsonde (8) axial verstellbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Durchgangsbohrung (18) des Ultraschallwandlers über eine Querbohrung mit einem Sauganschluß (19) verbunden ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsbohrung (18) durch eine an der Rückseite des Reflektors (3) an­ geordnete kappenförmige Dichtungsmanschette (18') abgedichtet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den piezokeramischen Scheiben (1, 2), dem Reflektor (3) und dem Horn (4) gebildete Anordnung des Ultraschallwandlers durch eine zu der axialen Durchgangsbohrung (18) koaxiale Spannschraube zusammengehalten sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannschraube mit einem axialen Fortsatz (5) des Reflektors (3) ausgebildet ist, auf welchem die piezokeramischen Scheiben (1, 2) zentriert sind und welcher an einem Schraubansatz (6) mit dem Horn (4) verschraubt ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den piezokeramischen Scheiben (1, 2), dem Reflektor (3) und dem Horn (4) gebildete Anordnung des Ultraschallwandlers durch elastische Stützmittel (16, 17) gegen das umgebende Gehäuse (15) abgestützt ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungshülse (23) für das reversibel angetriebene Schlagteil (22) in einem rückwärtigen rohrförmigen Ansatz (35) des Reflektors (3) des Ultraschallwand­ lers zentriert ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungshülse (23) über einen massiven, axial gebohrten Einsatzkörper (29) in dem rohrförmigen Ansatz (35) des Reflektors (3) aufgenommen ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatzkörper (29) ein Dämpfungselement (31) zur Abstützung des Massekörpers (21) an dem proximalen Ende der flexiblen Stoßsonde (20) aufweist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Ansatz (35) des Reflektors (3) in einer durch das umgebende Gehäuse (15) zentrierten Zentrierhülse (34) aufgenommen ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatzkörper (29) über eine an dem umgebenden Gehäuse (15) durch ein elastisches Stützmittel (16, 17) abgestützte Schraubkappe (32) mit der Zen­ trierhülse (34) verbunden ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß für einen pneumatischen Antrieb des Schlagteils (22) die Führungshülse (23) mit einem Druckluftanschluß (28) versehen und von einem koaxial angeord­ neten Mantelrohr (24) mit Abstand umgeben ist zur Ausbildung einer mit einer Druckkammer (27) der Führungshülse (23) über ein Fenster (26) verbundenen Reversierkammer (25) des pneumatischen Antriebs, wobei die Reversierkam­ mer (25) durch den in das Mantelrohr (24) als ein Verschlußkörper eingesetz­ ten und gegen die Führungshülse (23) abgedichtet festgelegten Einsatzkörper (29) verschlossen ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zu der Stoßsonde (20) zugehörigen Funktionsteile als eine gemeinsame Baugruppe ausgeführt sind.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Baugruppe der Funktionsteile der Stoßsonde (20) aus dem umgebenden Gehäuse (15) entnommen werden kann für einen Verbleib nur noch der Funktionsteile, wel­ che dem Ultraschallwandler zugeordnet sind.
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