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DE19613081A1 - Prothesenteil für eine Schaftprothese und Materialkit zur Verwendung mit einem solchen - Google Patents

Prothesenteil für eine Schaftprothese und Materialkit zur Verwendung mit einem solchen

Info

Publication number
DE19613081A1
DE19613081A1 DE19613081A DE19613081A DE19613081A1 DE 19613081 A1 DE19613081 A1 DE 19613081A1 DE 19613081 A DE19613081 A DE 19613081A DE 19613081 A DE19613081 A DE 19613081A DE 19613081 A1 DE19613081 A1 DE 19613081A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
section
prosthesis
cement
part according
prosthesis part
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19613081A
Other languages
English (en)
Inventor
Franz Prof Dr Med Copf
Srecko Prof Dr Herman
Wolfgang Prof Dr M Kuesswetter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE19613081A priority Critical patent/DE19613081A1/de
Priority to PCT/EP1997/001646 priority patent/WO1997036558A1/de
Priority to EP97918096A priority patent/EP0891168A1/de
Publication of DE19613081A1 publication Critical patent/DE19613081A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Description

Die Erfindung betrifft ein Prothesenteil gemäß dem Ober­ begriff des Anspruches 1, sowie ein beim Einzementieren einer solchen verwendbares Materialkit.
Schaftprothesen mit solchen Prothesenteilen werden insbe­ sondere bei künstlichen Hüftgelenken zum Ersetzen der Gelenkkugel des Oberschenkelknochens verwendet. Zu ihrer Implantation wird in dem mit der Prothese zu versehenden Knochen eine Ausnehmung erzeugt, die etwas größer ist als der Schaftabschnitt der Prothese. Die im Knochen erzeugte Ausnehmung wird dann mit einem biokompatiblen Zement gefüllt, und beim Einsetzen des Schaftabschnittes in die Ausnehmung wird der flüssige Zement zunehmend ver­ drängt und der Zementspiegel steigt in der Knochenaus­ nehmung zu deren offenem Ende hin. Bei Verwendung höher viskosen Zementes kann man diesen auch auf die Außen­ fläche des Schaftabschnittes aufbringen und zusammen mit dem Schaftabschnitt in die Knochenausnehmung ein­ führen.
Ein dünnflüssiger Zement hat den Vorteil, daß er sich der Mikrostruktur der Oberfläche der Knochenausnehmung besser anpassen kann, was im Hinblick auf eine feste zuverlässige Verankerung der Prothese am Knochen von Vorteil ist. Flüssige Zemente sind aber in die Knochen­ ausnehmung in situ schlecht einbringbar, da der Knochen beim liegenden Patienten in der Regel im wesentlichen horizontal ausgerichtet ist.
Durch die vorliegende Erfindung soll daher eine Schaft­ prothese gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 so wei­ tergebildet werden, daß der nach Einsetzen der Prothese erhaltene Zwischenraum zwischen Außenfläche des Schaft­ abschnittes und Innenfläche der Knochenausnehmung zuver­ lässig zwangsweise mit flüssigem Zement gefüllt werden kann.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Schaftprothese mit den im Anspruch 1 angegebenen Merk­ malen.
Bei der erfindungsgemäßen Schaftprothese hat man neben dem Schaftabschnitt und dem Zapfenabschnitt einen Plat­ tenabschnitt, welcher das offene Ende des Knochens, der mit der Prothese versehen werden soll, überdeckt. Im Schaftabschnitt selbst ist eine Bohrung vorgesehen, durch welche Zement bis in die Nachbarschaft der tief­ sten Stelle der Knochenausnehmung geführt werden kann. Über die im Plattenabschnitt vorgesehene weitere Bohrung ist der mit Zement zu füllende Raum entlüftbar oder mit einer Unterdruckquelle verbindbar. Auf diese Weise kann der flüssige Zement den genannten Zwischenraum vollständig ausfüllen, ohne daß Luftblasen eingeschlossen werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unter­ ansprüchen angegeben.
Bei einer Schaftprothese gemäß Anspruch 2 ist durch die Querschnittsform des Schaftabschnittes gewährleistet, daß auch bei sattem Einpassen des Schaftabschnittes in den im wesentlichen ovalen oder runden Querschnitt aufweisenden Endabschnitt des Knochens größere lokale Bereiche des mit Zement zu füllenden Zwischenraumes verbleiben, über welche der Zement dann in der Knochen­ ausnehmung in longitudinaler Richtung fließen kann.
Eine Schaftprothese gemäß Anspruch 3 ist dem groben Verlauf des mit Spongiosa erfüllten Volumens eines Ober­ schenkelknochens gut angepaßt.
Bei einer Schaftprothese gemäß Anspruch 4 ist gewähr­ leistet, daß der Plattenabschnitt die Corticalis des mit der Prothese zu versehenden Knochens an der durch Pesektion erhaltenen freien Öffnung überdeckt.
Bildet man den Plattenabschnitt der Prothese gemäß An­ spruch 5 aus, so kann bei einer Hüftgelenksprothese ein größerer Teil des Trochander major am Knochen ver­ bleiben.
Bei einer Schaftprothese gemäß Anspruch 6 erfolgt die Verteilung des durch die erste Bohrung abgegebenen Ze­ mentes in (bezogen auf die Achse des Schaftabschnittes) in Umfangsrichtung im wesentlichen gleichförmiger Art und Weise.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 7 gestat­ tet es, von der tiefsten Stelle der Knochenausnehmung abgelegene Bereiche dieser Ausnehmung schon von Anfang an mit aufzufüllen. Dies vermindert einerseits die Füll­ zeit, gestattet andererseits, den im unteren Teil des Schaftabschnittes liegenden Bohrungsabschnitt mit etwas kleinerem Durchmesser zu wählen, was im Hinblick auf die mechanische Belastbarkeit des unteren Endes der Prothese von Vorteil ist.
Auch die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 8 ist im Hinblick auf hohe mechanische Festigkeit des unteren Teiles des Schaftabschnittes von Vorteil.
Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 9 wird erreicht, daß sich das untere Ende des Schaft­ abschnittes beim Einführen in die Knochenausnehmung automatisch zentriert. Auf diese Weise ist gewährlei­ stet, daß der mit Zement zu füllende Zwischenraum in Umfangsrichtung im wesentlichen gleiche Dicke hat, so daß der Zement gleichförmig in die verschiedenen Teil­ bereiche des Zwischenraumes fließt.
Dabei ist die Weiterbildung der Erfindung gemäß An­ spruch 10 im Hinblick auf eine geringe Behinderung der Zementströmung und im Hinblick auf ein gutes Einführen des Schaftabschnittes in die Knochenausnehmung von Vor­ teil.
Eine Prothese gemäß Anspruch 11 kann wahlweise mit oder ohne Zentrierteil verwendet werden. Auch kann man Zen­ trierteile mit unterschiedlicher Grundabmessung leicht gemäß den jeweiligen Bedürfnissen aufsetzen.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungs­ beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch das hüftgelenkseiti­ ge Ende eines Oberschenkelknochens mit einem eingesetzten Schaftprothesenteil, gezeigt zu einem Zeitpunkt, in welchem das Einfüllen von Zement erst teilweise erfolgt ist;
Fig. 2 eine Aufsicht auf die Oberseite des Prothesen­ teils nach Fig. 1;
Fig. 3 eine Aufsicht auf die Unterseite des Prothe­ senteiles nach Fig. 1; und
Fig. 4 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 1, in welcher jedoch ein abgewandeltes Schaftprothesenteil gezeigt ist.
In Fig. 1 ist bei 10 das obere Ende eines Oberschenkel­ knochens wiedergegeben. Von diesem ist der Gelenkkopf längs einer zunächst im wesentlichen zur Knochenachse transversalen (horizontalen) Linie abgesägt, die zum Trochander major hin ansteigt. Der so erhaltene freie Rand der Corticalis ist mit 14 bezeichnet.
Nach dem Absägen des Femurkopfes ist im Oberschenkelkno­ chen 10 durch Entfernen der Spongiosa eine Ausnehmung 16 erzeugt worden.
Im Inneren des so präparierten Knochens ist ein aus einem biokompatiblen Metall oder eine biokompatiblen Legierung gegossenes Prothesenteil 18 gezeigt. Es umfaßt einen Schaft­ abschnitt 20, der grob gesprochen die Form eines tordierten spitzen rechtwinkligen Querschnitt aufweisenden Pyrami­ denstumpfes hat, welcher zum kleinen Ende hin zunehmend in kreisförmigen Querschnitt übergeht.
Am oberen Ende des Schaftabschnittes 20 liegt ein Platten­ abschnitt 22. Nach dessen Randkontur ist die Präparie­ rung des oberen Knochenendes vorgenommen. Der Platten­ abschnitt 22 hat einen unter Einsatzbedingungen unter einem kleinen Winkel von etwa 5-10° zur Knochenachse hin abfallenden Hauptabschnitt 24 und einen von einer der Schaftachse bzw. Knochenachse benachbarten Stelle unter einem Winkel von etwa 60° schräg zum Trochander major ansteigenden Seitenabschnitt 26.
Wie aus Fig. 1 gut ersichtlich, steht der Plattenabschnitt 22 so weit über das obere Ende des Schaftabschnittes 20 in radialer Richtung über, daß er den durch die Knochen­ präparation geschaffenen Rand 14 des Oberschenkelknochens 10 deckelähnlich verschließt.
An den Plattenabschnitt 22 ist ein Zapfenabschnitt 28 angeformt, der unter einem Winkel von etwa 40-70°, im Normalfalle von etwa 60° zur Ebene des Hauptabschnit­ tes 24 nach innen und oben geneigt ist.
Im Schaftabschnitt 20 ist eine Durchgangsbohrung 32 vorgesehen, welche sich von der untenliegenden Stirnflä­ che des Schaftabschnittes 20 durch letzteren und den Plattenabschnitt 22 hindurcherstreckt und bei der Ober­ seite des Plattenabschnittes 22 ausmündet.
Im Plattenabschnitt 22 ist in einem randseitigen Bereich eine zweite Durchgangsbohrung 34 vorgesehen, welche dort von der Oberseite des Plattenabschnittes 22 zu dessen Unterseite führt. Die Durchgangsbohrung 34 fluch­ tet in zur Zeichenebene von Fig. 1 senkrechter Richtung im wesentlichen mit dem Fußpunkt der Achse des Zapfen­ abschnittes 28. Unter Operationsbedingungen (Patient liegt im wesentlichen in der Zeichenebene von Fig. 1), liegt die Durchgangsbohrung 34 am höchsten Punkt des Zwischenraumes 36, der zwischen der Außenfläche des Schaftabschnittes 20 und der Innenfläche der Ausneh­ mung 16 liegt.
Um den Zwischenraum 36 unter Operationsbedingungen blasen­ frei mit einem flüssigen biokompatiblen Zement zu füllen, ist das obere Ende der Durchgangsbohrung 32 über eine Leitung 38 mit einem Dispenser 40 für diesen flüssigen Zement verbunden, wie in Fig. 1 schematisch dargestellt. Die zweite Durchgangsbohrung 34 ist über eine Leitung 42 mit einer Vakuumquelle verbunden, die als Gebläse 44 gezeigt ist.
Um ein in (bezogen auf die Achse des Schaftabschnittes 20) in Umfangsrichtung gleichförmiges Füllen des Zwischen­ raumes 36 zu gewährleisten und zugleich das Zentrieren des unteren Endes des Schaftabschnittes 20 in der Ausneh­ mung 16 sicherzustellen, ist das untere Schaftende mit einer zylindrischen Lagerfläche 46 versehen, auf welcher ein Zentrierteil 48 sitzt. Letzteres hat einen Nabenab­ schnitt 50 sowie eine Vielzahl konvexer Federfinger 52, die an den Nabenabschnitt 50 angeformt sind.
Das Zentrierteil 48 kann ein aus biokompatiblem Kunst­ stoff gespritztes Teil oder ein aus einem biokompatiblen Metall oder einer solchen Legierung gegossenes oder spanend hergestelltes Teil sein. In Abwandlung kann das Zentrier­ teil 48 auch einstückig mit dem Schaftabschnitt 20 und den restlichen Prothesenteilen ausgebildet sein und ebenso wie die anderen Abschnitte der Prothese aus einem biokom­ patiblen Metall bzw. einer biokompatiblen Legierung oder einem biokompatiblen Keramikmaterial hergestellt sein.
Das oben beschriebene Prothesenteil kann wie folgt im zuvor wie oben beschrieben präparierten Knochenende festgelegt werden:
Aus dem resektierten Abschnitt des Oberschenkelknochens wird ein Pfropfen 54 hergestellt, dessen Durchmesser im wesentlichen dem Querschnitt der Ausnehmung 16 beim tiefsten Ende entspricht. Dieser Pfropfen wird mit einem geeigneten Werkzeug gegen das untere Ende der Ausnehmung 16 gedrückt.
Nun werden die Leitungen 38 und 42 an die Bohrungen 32 und 34 angeschlossen. Auf den Rand der Unterseite des Plattenabschnittes 22 wird eine dickere (in der Praxis etwa 1-2 mm dicke) Schicht aus einer Zementmasse aufgebracht, die in ihren Grundbestandteilen dem bio­ kompatiblen Zement entspricht, welcher im Dispenser 40 enthalten ist. Die Zementmasse enthält aber Füll­ stoffe oder andere die Viskosität erhöhende Zusätze, so daß die Zementmasse eine breiige dichtmassenähnliche Konsistenz erhält.
Das Prothesenteil 18 wird nun in die Ausnehmung 16 hinein­ gedrückt, wobei das untere Ende des Schaftabschnittes 20 durch das Zentrierteil 48 geführt und zentriert wird. Dieses axiale Vorschieben des Prothesenteiles 18 findet sein Ende, wenn die Unterseite des Plattenabschnittes 22 am Rand 14 des offenen Knochenendes anlangt. Dabei wird die Zementmasse teilweise wie bei 60 und 64 angedeutet aus der Fuge zwischen Plattenabschnitt und 22 einwärts bzw. auswärts verdrängt, wo die Resektionslinie der Randkontur des Plattenabschnittes 22 gut folgt. An anderen Stellen, bei denen der Rand 14 nicht exakt auf die Randkontur des Plattenabschnittes 22 gearbeitet werden konnte, bildet die Zementmasse eine Dichtfuge, wie bei 62 angedeutet. Die Zementmasse 64, welche nach außen über die Außenfläche des Plattenabschnittes 22 und des Oberschenkelknochens 10 ausgetreten ist, wird mit einem Schaber entfernt.
Nunmehr ist der zwischen der Innenfläche der Ausnehmung 16 und der Außenfläche des Schaftabschnittes 20 sowie der Unterseite des Plattenabschnittes 22 liegende Zwi­ schenraum 36 dicht verschlossen. Der Zwischenraum 36 wird nun mit Unterdruck beaufschlagt und gleichzeitig wird der Stempel des Dispensers 40 bewegt. Dabei füllt sich der Zwischenraum 36 zunehmend mit dem flüssigen Zement, wobei der letzte mit Zement gefüllte Abschnitt des Zwischenraumes vor der Durchgangsbohrung 34 liegt, so daß der Zwischenraum 36 insgesamt vollständig und blasenfrei aufgefüllt wird.
Während des Füllens des Zwischenraumes 36 mit Zement und während des Aushärtens des Zements (typischerweise etwa 5 Minuten) kann der Operateur noch kleinere Lage­ korrekturen an dem Prothesenteil 18 vornehmen. Nach dem Aushärten des in den Zwischenraum 36 eingegebenen Zementes härtet dann auch die Dichtfuge 62 aus.
Der Pfropfen 54 hat beim Füllen des Zwischenraumes 36 mit flüssigem Zement verhindert, daß sich unterhalb des Prothesenteiles 18 ein größeres geschlossenes Ze­ mentvolumen ansammelt. Letzteres wäre im Hinblick auf ein etwa notwendiges Wiederentfernen des Prothesenteiles und seinen Ersatz durch ein anderes Prothesenteil nach­ teilig.
Das in der Zeichnung dargestellte Prothesenteil ist für die Verwendung bei einer Gelenkprothese für die rechte Hüfte bestimmt. Es versteht sich, daß man bei einem Prothesenteil für die linke Hüfte eine zum dar­ gestellten Prothesenteil im wesentlichen symmetrische Gestalt verwendet, wobei insbesondere die zweite Durch­ gangsbohrung 34 wieder beim oberen Rand des Plattenab­ schnittes 22 liegt, so daß über sie auch die letzten Luftmengen aus dem Zwischenraum 36 abgezogen werden können.
Bei dem abgewandelten Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist die erste Durchgangsbohrung 32 eine Stufenbohrung mit zum unteren Ende des Schaftabschnittes 20 abnehmen­ dem Durchmesser. Auf diese Weise hat das untere Ende des Schaftabschnittes 20 verglichen mit dem Ausführungs­ beispiel nach Fig. 1-3 größere Wandstärke und damit größere mechanische Belastbarkeit. Um die durch diese Querschnittsverminderung bedingte Erhöhung des Strömungs­ widerstandes für den flüssigen Zement zu kompensieren, sind in der Wand des Schaftabschnittes 20 über dessen Länge verteilt radiale Zweigbohrungen 66 vorgesehen, welche in die Außenfläche des Schaftabschnittes 20 aus­ münden. Diese Zweitbohrungen 66 sind so verteilt, daß sie keine ins Gewicht fallende lokale Schwächung des Schaftabschnittes 20 bedingen. Dies läßt sich z. B. da­ durch gewährleisten, daß die Zweigbohrungen 66 längs einer oder mehrerer Wendellinien 68 angeordnet werden. Vorzugsweise ist die Leitung 38 ein flexibler Schlauch, der ebenso wie der Dispenser 40 ein Wegwerfteil ist.
Am Ende der als Schlauch ausgebildeten Leitung 38 ist ein kegelstumpfförmiges Kupplungsstück 70 vorgesehen, durch welches eine leicht herstellbare und leicht lösbare Verbindung zum freien Ende der Durchgangsbohrung 32 hergestellt werden kann. Das Kupplungsstück 70 sitzt reibschlüssig in dem entsprechend Aufgekelchfen Endab­ schnitt 72 der Bohrung 32. Um sein Wiederabziehen auch bei Verunreinigung mit Zement zu erleichtern ist es aus einem Kunststoffmaterial hergestellt, auf welchem der Zement nur schlecht haftet.

Claims (16)

1. Prothesenteil mit einem in eine Knochenausnehmung (16) einsetzbaren Schaftabschnitt (20) und einem Zapfenabschnitt (28), auf welchem ein Gelenkteil (30) befestigbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Schaftabschnitt (20) und dem Zapfenabschnitt (28) ein Plattenabschnitt (22) vorgesehen ist, welcher über den Schaftabschnitt (20) allseitig übersteht und dessen Ebene mit der Achse des Zapfenabschnittes (28) einen Winkel von zwischen etwa 40° und etwa 70° einschließt;
und daß sich durch den Schaftabschnitt (20) und den darüber liegenden Plattenabschnitt (22) eine erste Durch­ gangsbohrung (32) erstreckt und sich durch den über den Schaftabschnitt (20) überstehenden Bereich des Plat­ tenabschnittes (22) eine zweite Durchgangsbohrung (34) erstreckt.
2. Prothesenteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Schaftabschnitt (20) die Gestalt eines im wesentlichen viereckigen transversalen Querschnitt aufweisenden Pyramidenstumpfes hat.
3. Prothesenteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Pyramide um ihre Längsachse tordiert ist.
4. Prothesenteil nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Plattenabschnitt (22) den Schaftabschnitt (20) um etwa 3-8 mm, vorzugsweise zwischen etwa 4 und etwa 6 überragt.
5. Prothesenteil nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Plattenabschnitt (22) einen Seitenabschnitt (26) aufweist, der aus der Ebene eines Plattenhauptabschnittes (24) nach oben herausgekippt ist, vorzugsweise um einen dem Anstellwinkel des Zapfen­ abschnittes (28) betragsmäßig entsprechenden Winkel.
6. Prothesenteil nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Durchgangsbohrung (32) in die untenliegende Stirnfläche des Schaftabschnit­ tes (20) ausmündet.
7. Prothesenteil nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß von der ersten Durchgangsbohrung (32) Zweigbohrungen (66) mit radialer Erstreckungskompo­ nente ausgehen, welche in die Mantelfläche des Schaftab­ schnittes (20) ausmünden.
8. Prothesenteil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zweigbohrungen (66) in axialer Richtung und in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt sind, insbesondere längs einer oder mehrerer Wendellinien (68) über den Schaftabschnitt (20) verteilt sind.
9. Prothesenteil nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem freien Ende des Schaft­ abschnittes (20) ein elastisch verformbares Zentrierteil (48) vorgesehen ist.
10. Prothesenteil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß das Zentrierteil (48) eine Mehrzahl in Umfangsrichtung verteilter konvexer Federfinger (52) aufweist.
11. Prothesenteil nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Federfinger (52) von einem Naben­ abschnitt (50) getragen sind, welcher auf eine Lager­ fläche (46) des Schaftabschnittes (20) aufgesteckt ist.
12. Materialkit zur Verwendung beim Einzementieren eines Prothesenteiles nach einem der Ansprüche 1-11, gekennzeichnet durch ein erstes Volumen flüssigen härtbaren Zementes (56) und ein zweites Volumen pastöser härtbarer Dichtmasse, wobei die Aushärtungszeit der Dichtmasse größer ist als die des Zementes (56).
13. Materialkit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­ net, daß die Dichtmasse (58) ähnliche Grundchemie aufweist wie der Zement (56), jedoch mit mindestens einem Zusatz versehen ist, durch welchen sie pastöse Konsistenz erhält.
14. Materialkit nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennz­ eichnet, daß der Zement (56) in einem Dispenser (40) enthalten ist, welcher - gegebenenfalls über eine Leitung (38) - mit dem freien Ende der ersten Durchgangsbohrung (32) verbindbar ist.
15. Materialkit nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich­ net, daß der Dispenser (40) bzw. die mit ihm ver­ bundene Leitung (42) ein kegelstumpfförmiges Kupplungs­ stück (70) aufweist, welches in einen kegelig ausgewei­ teten Endabschnitt (72) der ersten Durchgangsbohrung (32) reibschlüssig einsetzbar ist.
16. Materialkit nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich­ net, daß das Kupplungsstück (70) aus einem Material hergestellt ist, auf welchem der Zement schlecht haftet.
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