JPS644789B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS644789B2 JPS644789B2 JP18748586A JP18748586A JPS644789B2 JP S644789 B2 JPS644789 B2 JP S644789B2 JP 18748586 A JP18748586 A JP 18748586A JP 18748586 A JP18748586 A JP 18748586A JP S644789 B2 JPS644789 B2 JP S644789B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- blood
- header
- hollow fiber
- processing device
- continuous helical
- 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.)
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Description
（産業上の利用分野）
本発明は改良された血液入口ヘツダを有する中
空繊維型血液処理装置に関するものである。 （従来の技術） 従来より中空繊維を用いた血液処理装置は、血
液透析装置、人工肝臓装置、血液濾過装置、血漿
分離装置、あるいは人工肺装置として広く用いら
れている。 このような血液処理装置（血液濾過装置）とし
て、通常第４図に示すような血液導入出口が軸対
称位置に設けられた装置が用いられている。 第４図において、１ａは血液を中空繊維５の内
部に導き、かつ外部と隔離するための断面が円形
の血液入口ヘツダであり、血液はヘツダの上部に
設けた血液導入口２０ａよりヘツダ内に導入され
る。１ｂは中空繊維の内部を通過した血液を集合
させて血液導出口２０ｂより導出するための断面
が円形の血液出口ヘツダである。２は血液の入口
及び出口ヘツダ１ａ，１ｂをパツキン１２を介し
て、中空繊維束を固定する隔壁６に密着させるた
めの固定キヤツプである。ハウジング３は通常円
筒形であつて透明で硬質の合成樹脂（ポリプロピ
レン、ポリカーボネートなど）で作られ、その内
部には数百〜数万本程度の中空繊維５が充填され
ている。またこのハウジング３には、濾液導出口
４が設けられている。中空繊維５は、ハウジング
３内に多数本充填され、その両端はポリウレタン
樹脂などの血液適合性に優れた隔壁６で液密に固
定され、しかも中空繊維５の内部はヘツダ１ａ，
１ｂに設けられた空間と連通している。血液は血
液入口ヘツダ１ａの血液導入口２０ａより装置内
に導入され中空繊維の壁膜を介して血液中の有害
物質をハウジング３の内部に排出した後、血液出
口ヘツダ１ｂの血液導出口２を経由して体内にも
どされる。一方ハウジング３の内部に排出された
有害物質は導出口４から外部へとり出される。 また最近、各中空繊維に均一に血液を導入する
ために血液入口ヘツダに設けられた空間に接線方
向から血液を導入する血液処理装置が提案されて
いる（特公昭60−5308号、特開昭57−86361号な
ど）。第５図は、かかる装置の例であり、図中共
通のものは第１図と同一番号が付されている。こ
の装置では血液は血液入口ヘツダ１ａの外部から
内部へ向けて接線方向に開口した血液導入口２０
ａより導入されヘツダ内に設けられた空間の上端
の内壁面に沿つてラセン状に設けられた血液誘導
路１０にそつて旋回しながら下降し、中空繊維束
の切断面の外周部に達し、次いで中心に向かうラ
セン流となつて切断面から各中空繊維内部に導入
されるようになつている。 （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来の血液処理装置
には次のような欠点があり、特にヘバリンのよう
な抗血液凝固剤を全く使用しないか、あるいは使
用量を減らした血液透析（ノンヘパあるいは減ヘ
パ透析）や、持続的血液濾過（CAVH）、体外循
環肺補助（ECMO）などの数日におよぶ長期使
用の場合においては実用上種々の問題がある。す
なわち第４図に示す血液処理装置では構造上、血
液導入口２０ａより導入された血液は、まず中空
繊維の端面中央部に衝突し、次いで外周部の中空
繊維へ分散される。従つてヘツダの内部の空間を
流れる血液の速度は、血液の導入口の直下付近で
は大きく、周辺に向うに従つて小さくなる。その
結果、ヘツダの空間内で血液のよどみを生じ、ま
たヘツダに設けられた空間の周辺部では、血液が
停滞する恐れがある。そのため血液処理装置とし
ての性能が低下し、しかも返血する際に、返血速
度が中央部と周辺部で異なるため、周辺部に近い
中空繊維の内部や、血液がよどみをつくつた領域
に残血現象を起こす。一方、第５図に示す装置で
は、中空繊維の切断面において相対的に広い面積
を占める外周部に対して接線方向から血液が導か
れ、その後、ラセン流路の厚みが漸減するために
外周部と内周部の中空繊維内部への血液流入速度
は第４図に示す装置よりは均一に保たれ、かつ、
切断面に対して平行な血流速度も大きな値をとり
得る。しかし、ヘツダに設けられた空間での血液
の流れは、固定された流路でないため、ラセン流
路をとるものの、ハウジングに収容された中空繊
維の分布状態や、中空繊維の切断面の起伏、ヘツ
ダの血液との接触面の起伏の状態によつてかえつ
て部分的なうず流と、それに伴う血栓形成および
気泡の滞留を起し易く、しかもヘツダがかさ高く
なるため血液充填量が増加するなどの問題があつ
た。 （問題点を解決するための手段） 従つて本発明の目的は気泡の滞留や血栓、血餅
の発生が少なく、長時間連続使用しても中空繊維
の閉塞が起こらないような血液入口ヘツダを有す
る血液処理装置を提供することにある。 すなわち本発明は、一端に血液入口ヘツダと、
他端に血液出口ヘツダを備えた筒状ハウジング内
に中空繊維束が収容された中空繊維型血液処理装
置において、該血液入口ヘツダ内側に中心から周
辺部にかけて連続ラセン状溝を形成するととも
に、該連続ラセン状壁と中空繊維束の切断面との
間に、間隙を設け、該連続ラセン状溝の端部に外
部に向けて接線方向に開口する血液導入口を設け
たことを特徴とする中空繊維型血液処理装置であ
る。 （作用） 本発明の血液処理装置は、血液入口ヘツダ内側
に連続ラセン状溝が設けられているので、血液導
入口からヘツダ内に導かれた血液は、該連続ラセ
ン状溝に沿つてラセン状に回りつつ、また、連続
ラセン壁の頂部が、中空繊維束の切断面に密着し
ていないため、中空繊維束の切断面上、すなわち
全ての中空繊維の内部に導入される。その際、血
液圧は各中空繊維切断面上に均一に加わるので、
血液は一様に中空繊維内部に導入される。そのた
め、中空繊維束の開口端面上における気泡の滞留
や血栓形成の原因となるよどみ、血小板の粘着の
抑止や、中空糸の閉塞を解消できるものと推測さ
れる。 （実施例） 次に本発明の血液処理装置の一実施例を図面に
よつて説明する。第１図は本発明装置の一部断面
図、第２図は連続ラセン状溝の溝の深さがヘツダ
中心部に向つて漸減している場合の血液入口ヘツ
ダ１ａの断面図であり、図中共通のものは第４図
と同一番号が付されている。また、第３図はヘツ
ダ部形状を拡大した斜視図である。第１図の装置
はヘツダ部分を中心とした構造に特徴がある。本
発明装置では血液入口ヘツダ１ａの血液導入口２
０ａより導入された血液は、ヘツダ内側の中心か
ら周辺部に延在する連続ラセン状壁７で形成され
た連続ラセン状溝８の端部へ接線方向から導入さ
れる。該連続ラセン状壁７の頂部と中空繊維束の
切断面との間には、第１図に示すように、中空繊
維の切断面に対し、連続ラセン状溝に沿つてラセ
ン状に回る流れが損なわれない程度の間隙、すな
わちシヨートパスしない程度の間隙が設けられて
いるので、血液導入口２０ａよりヘツダ内に導入
された血液は、連続ラセン状溝８を移動しなが
ら、中空繊維内部に導入される。ここで、処理液
体流量とシヨートパスしない間隙は、本発明者ら
の研究結果によれば、処理液体を牛新鮮血とし、
血液流速をＱml／minとし、間隙をＨmmとすれ
ば、通常50≦Ｑ≦200であるので、 0.1≦Ｈ≦0.01×Ｑ の関係を満たすことが好ましいことを見いだし
た。すなわち、Ｈがこれより大きいとシヨートパ
スが起こりやすくなり、連続ラセン状溝に沿つて
処理液体が流れにくい傾向がある。また、Ｈがこ
の範囲より小さいと連続ラセン状壁頂部と中空繊
維束切断面との間に血栓が生じたり、中空糸内に
均一に血液が流れにくくなる。上記ラセン状溝の
深さを第２図に示すように徐々に小さくすること
は、連続ラセン状溝の全ての場所において血液の
速度を一定とすることができるため好ましい。 また、血液出口ヘツダ１ｂも入口ヘツダ１ａと
同様に、血液導出口２０ｂをヘツダの接線方向に
設けると、装置の長さ方向の寸法を小とすること
ができるので、コンパクトになり、望ましい。そ
の際には血液出口ヘツダ１ｂの凹所にはラセン状
壁を設けないほうが好ましい。 次に本発明装置と従来装置との性能の比較を行
う。 本発明装置として血液入口ヘツダに第１図に示
すような連続ラセン状溝を有し、血液出口ヘツダ
にはラセン状溝を設けない装置を用いた。一方、
従来装置として第４図と第５図に示す装置を用い
た。（内径235μmのポリスルホン膜を使用、中空
糸本数4300本、有効膜面積0.5m2） 上記各血液処理装置に牛新鮮血（ヘマトクリツ
ト値38％、全蛋白質濃度６ｇ/dl）を用い、血液
流速200ml／min、膜間圧力差100mmHgの条件で
血液濾過試験を行つた。80時間血液濾過後の限外
濾過量および返血後の残血本数について測定した
結果を表１に示す。
空繊維型血液処理装置に関するものである。 （従来の技術） 従来より中空繊維を用いた血液処理装置は、血
液透析装置、人工肝臓装置、血液濾過装置、血漿
分離装置、あるいは人工肺装置として広く用いら
れている。 このような血液処理装置（血液濾過装置）とし
て、通常第４図に示すような血液導入出口が軸対
称位置に設けられた装置が用いられている。 第４図において、１ａは血液を中空繊維５の内
部に導き、かつ外部と隔離するための断面が円形
の血液入口ヘツダであり、血液はヘツダの上部に
設けた血液導入口２０ａよりヘツダ内に導入され
る。１ｂは中空繊維の内部を通過した血液を集合
させて血液導出口２０ｂより導出するための断面
が円形の血液出口ヘツダである。２は血液の入口
及び出口ヘツダ１ａ，１ｂをパツキン１２を介し
て、中空繊維束を固定する隔壁６に密着させるた
めの固定キヤツプである。ハウジング３は通常円
筒形であつて透明で硬質の合成樹脂（ポリプロピ
レン、ポリカーボネートなど）で作られ、その内
部には数百〜数万本程度の中空繊維５が充填され
ている。またこのハウジング３には、濾液導出口
４が設けられている。中空繊維５は、ハウジング
３内に多数本充填され、その両端はポリウレタン
樹脂などの血液適合性に優れた隔壁６で液密に固
定され、しかも中空繊維５の内部はヘツダ１ａ，
１ｂに設けられた空間と連通している。血液は血
液入口ヘツダ１ａの血液導入口２０ａより装置内
に導入され中空繊維の壁膜を介して血液中の有害
物質をハウジング３の内部に排出した後、血液出
口ヘツダ１ｂの血液導出口２を経由して体内にも
どされる。一方ハウジング３の内部に排出された
有害物質は導出口４から外部へとり出される。 また最近、各中空繊維に均一に血液を導入する
ために血液入口ヘツダに設けられた空間に接線方
向から血液を導入する血液処理装置が提案されて
いる（特公昭60−5308号、特開昭57−86361号な
ど）。第５図は、かかる装置の例であり、図中共
通のものは第１図と同一番号が付されている。こ
の装置では血液は血液入口ヘツダ１ａの外部から
内部へ向けて接線方向に開口した血液導入口２０
ａより導入されヘツダ内に設けられた空間の上端
の内壁面に沿つてラセン状に設けられた血液誘導
路１０にそつて旋回しながら下降し、中空繊維束
の切断面の外周部に達し、次いで中心に向かうラ
セン流となつて切断面から各中空繊維内部に導入
されるようになつている。 （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来の血液処理装置
には次のような欠点があり、特にヘバリンのよう
な抗血液凝固剤を全く使用しないか、あるいは使
用量を減らした血液透析（ノンヘパあるいは減ヘ
パ透析）や、持続的血液濾過（CAVH）、体外循
環肺補助（ECMO）などの数日におよぶ長期使
用の場合においては実用上種々の問題がある。す
なわち第４図に示す血液処理装置では構造上、血
液導入口２０ａより導入された血液は、まず中空
繊維の端面中央部に衝突し、次いで外周部の中空
繊維へ分散される。従つてヘツダの内部の空間を
流れる血液の速度は、血液の導入口の直下付近で
は大きく、周辺に向うに従つて小さくなる。その
結果、ヘツダの空間内で血液のよどみを生じ、ま
たヘツダに設けられた空間の周辺部では、血液が
停滞する恐れがある。そのため血液処理装置とし
ての性能が低下し、しかも返血する際に、返血速
度が中央部と周辺部で異なるため、周辺部に近い
中空繊維の内部や、血液がよどみをつくつた領域
に残血現象を起こす。一方、第５図に示す装置で
は、中空繊維の切断面において相対的に広い面積
を占める外周部に対して接線方向から血液が導か
れ、その後、ラセン流路の厚みが漸減するために
外周部と内周部の中空繊維内部への血液流入速度
は第４図に示す装置よりは均一に保たれ、かつ、
切断面に対して平行な血流速度も大きな値をとり
得る。しかし、ヘツダに設けられた空間での血液
の流れは、固定された流路でないため、ラセン流
路をとるものの、ハウジングに収容された中空繊
維の分布状態や、中空繊維の切断面の起伏、ヘツ
ダの血液との接触面の起伏の状態によつてかえつ
て部分的なうず流と、それに伴う血栓形成および
気泡の滞留を起し易く、しかもヘツダがかさ高く
なるため血液充填量が増加するなどの問題があつ
た。 （問題点を解決するための手段） 従つて本発明の目的は気泡の滞留や血栓、血餅
の発生が少なく、長時間連続使用しても中空繊維
の閉塞が起こらないような血液入口ヘツダを有す
る血液処理装置を提供することにある。 すなわち本発明は、一端に血液入口ヘツダと、
他端に血液出口ヘツダを備えた筒状ハウジング内
に中空繊維束が収容された中空繊維型血液処理装
置において、該血液入口ヘツダ内側に中心から周
辺部にかけて連続ラセン状溝を形成するととも
に、該連続ラセン状壁と中空繊維束の切断面との
間に、間隙を設け、該連続ラセン状溝の端部に外
部に向けて接線方向に開口する血液導入口を設け
たことを特徴とする中空繊維型血液処理装置であ
る。 （作用） 本発明の血液処理装置は、血液入口ヘツダ内側
に連続ラセン状溝が設けられているので、血液導
入口からヘツダ内に導かれた血液は、該連続ラセ
ン状溝に沿つてラセン状に回りつつ、また、連続
ラセン壁の頂部が、中空繊維束の切断面に密着し
ていないため、中空繊維束の切断面上、すなわち
全ての中空繊維の内部に導入される。その際、血
液圧は各中空繊維切断面上に均一に加わるので、
血液は一様に中空繊維内部に導入される。そのた
め、中空繊維束の開口端面上における気泡の滞留
や血栓形成の原因となるよどみ、血小板の粘着の
抑止や、中空糸の閉塞を解消できるものと推測さ
れる。 （実施例） 次に本発明の血液処理装置の一実施例を図面に
よつて説明する。第１図は本発明装置の一部断面
図、第２図は連続ラセン状溝の溝の深さがヘツダ
中心部に向つて漸減している場合の血液入口ヘツ
ダ１ａの断面図であり、図中共通のものは第４図
と同一番号が付されている。また、第３図はヘツ
ダ部形状を拡大した斜視図である。第１図の装置
はヘツダ部分を中心とした構造に特徴がある。本
発明装置では血液入口ヘツダ１ａの血液導入口２
０ａより導入された血液は、ヘツダ内側の中心か
ら周辺部に延在する連続ラセン状壁７で形成され
た連続ラセン状溝８の端部へ接線方向から導入さ
れる。該連続ラセン状壁７の頂部と中空繊維束の
切断面との間には、第１図に示すように、中空繊
維の切断面に対し、連続ラセン状溝に沿つてラセ
ン状に回る流れが損なわれない程度の間隙、すな
わちシヨートパスしない程度の間隙が設けられて
いるので、血液導入口２０ａよりヘツダ内に導入
された血液は、連続ラセン状溝８を移動しなが
ら、中空繊維内部に導入される。ここで、処理液
体流量とシヨートパスしない間隙は、本発明者ら
の研究結果によれば、処理液体を牛新鮮血とし、
血液流速をＱml／minとし、間隙をＨmmとすれ
ば、通常50≦Ｑ≦200であるので、 0.1≦Ｈ≦0.01×Ｑ の関係を満たすことが好ましいことを見いだし
た。すなわち、Ｈがこれより大きいとシヨートパ
スが起こりやすくなり、連続ラセン状溝に沿つて
処理液体が流れにくい傾向がある。また、Ｈがこ
の範囲より小さいと連続ラセン状壁頂部と中空繊
維束切断面との間に血栓が生じたり、中空糸内に
均一に血液が流れにくくなる。上記ラセン状溝の
深さを第２図に示すように徐々に小さくすること
は、連続ラセン状溝の全ての場所において血液の
速度を一定とすることができるため好ましい。 また、血液出口ヘツダ１ｂも入口ヘツダ１ａと
同様に、血液導出口２０ｂをヘツダの接線方向に
設けると、装置の長さ方向の寸法を小とすること
ができるので、コンパクトになり、望ましい。そ
の際には血液出口ヘツダ１ｂの凹所にはラセン状
壁を設けないほうが好ましい。 次に本発明装置と従来装置との性能の比較を行
う。 本発明装置として血液入口ヘツダに第１図に示
すような連続ラセン状溝を有し、血液出口ヘツダ
にはラセン状溝を設けない装置を用いた。一方、
従来装置として第４図と第５図に示す装置を用い
た。（内径235μmのポリスルホン膜を使用、中空
糸本数4300本、有効膜面積0.5m2） 上記各血液処理装置に牛新鮮血（ヘマトクリツ
ト値38％、全蛋白質濃度６ｇ/dl）を用い、血液
流速200ml／min、膜間圧力差100mmHgの条件で
血液濾過試験を行つた。80時間血液濾過後の限外
濾過量および返血後の残血本数について測定した
結果を表１に示す。
【表】
以上の結果から、本発明の装置は従来装置に比
較して、限外濾過量は多く、また残血本数は極度
に少ないことが明らかである。さらに、肉眼での
観察の結果、本発明の血液処理装置ではヘツダに
導入された血液が、ほぼ均一に各中空繊維に導入
されていることが確認された。 従つて、本発明の血液処理装置は長時間連続し
て使用される体外循環肺補助や持続的血液濾過、
あるいは減ヘパリン透析などに好適に用いられ
る。 （発明の効果） 以上のように、本発明の血液処理装置は、ヘツ
ダ内側に血液を誘導する連続ラセン状溝が中空繊
維束の切断面との間に間隙を保つて設けられてい
るので、中空繊維束の開口端面に平行な血液速度
を好適に維持することができる。かかる構造は中
空繊維内部への血液流入速度に与える影響を少な
くすることができ、従つて、本発明の血液処理装
置においては、ほぼ均一な流入速度が得られるた
め、ヘツダ内凹所での気泡の滞留、全栓や血餅の
発生の抑止効果が強く発現し、従来装置では不可
能であつた長時間連続使用や、ノンヘパ、減ヘパ
透析が可能である。
較して、限外濾過量は多く、また残血本数は極度
に少ないことが明らかである。さらに、肉眼での
観察の結果、本発明の血液処理装置ではヘツダに
導入された血液が、ほぼ均一に各中空繊維に導入
されていることが確認された。 従つて、本発明の血液処理装置は長時間連続し
て使用される体外循環肺補助や持続的血液濾過、
あるいは減ヘパリン透析などに好適に用いられ
る。 （発明の効果） 以上のように、本発明の血液処理装置は、ヘツ
ダ内側に血液を誘導する連続ラセン状溝が中空繊
維束の切断面との間に間隙を保つて設けられてい
るので、中空繊維束の開口端面に平行な血液速度
を好適に維持することができる。かかる構造は中
空繊維内部への血液流入速度に与える影響を少な
くすることができ、従つて、本発明の血液処理装
置においては、ほぼ均一な流入速度が得られるた
め、ヘツダ内凹所での気泡の滞留、全栓や血餅の
発生の抑止効果が強く発現し、従来装置では不可
能であつた長時間連続使用や、ノンヘパ、減ヘパ
透析が可能である。
第１図は本発明の血液処理装置の一部断面図で
あり、第２図は連続ラセン状溝の溝の深さがヘツ
ダ中心部に向つて漸減している場合のヘツダの断
面図であり、第３図は本発明の装置のヘツダ部形
状を拡大した斜視図であり、第４図及び第５図は
従来の血液処理装置の一部断面図である。 １ａ，１ｂ…血液入口、出口ヘツダ、２…固定
キヤツプ、３…ハウジング、４…濾液導出口、５
…中空繊維、６…隔壁、７…連続ラセン状壁、８
…連続ラセン状溝。
あり、第２図は連続ラセン状溝の溝の深さがヘツ
ダ中心部に向つて漸減している場合のヘツダの断
面図であり、第３図は本発明の装置のヘツダ部形
状を拡大した斜視図であり、第４図及び第５図は
従来の血液処理装置の一部断面図である。 １ａ，１ｂ…血液入口、出口ヘツダ、２…固定
キヤツプ、３…ハウジング、４…濾液導出口、５
…中空繊維、６…隔壁、７…連続ラセン状壁、８
…連続ラセン状溝。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 一端に血液入口ヘツダと、他端に血液出口ヘ
ツダを備えた筒状ハウジング内に中空繊維束が収
容された中空繊維型血液処理装置において、該血
液入口ヘツダ内側に中心から周辺部にかけて連続
ラセン状溝を形成するとともに、該連続ラセン状
壁の頂部と中空繊維束の切断面との間に、間隙を
設け、該連続ラセン状溝の端部に外部に向けて接
線方向に開口する血液導入口を設けたことを特徴
とする中空繊維型血液処理装置。 ２ 該間隙（Ｈmm）が、血液流速をＱml／minと
した場合、0.1≦Ｈ≦0.01×Ｑである特許請求の
範囲第１項記載の血液処理装置。 ３ 該ラセン状溝の溝の深さがヘツダ中心部に向
つて漸減している特許請求の範囲第１項または第
２項記載の血液処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18748586A JPS6343670A (ja) | 1986-08-08 | 1986-08-08 | 中空繊維型血液処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18748586A JPS6343670A (ja) | 1986-08-08 | 1986-08-08 | 中空繊維型血液処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6343670A JPS6343670A (ja) | 1988-02-24 |
| JPS644789B2 true JPS644789B2 (ja) | 1989-01-26 |
Family
ID=16206892
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18748586A Granted JPS6343670A (ja) | 1986-08-08 | 1986-08-08 | 中空繊維型血液処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6343670A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10188780B2 (en) * | 2013-12-23 | 2019-01-29 | University Of Maryland, Baltimore | Blood oxygenator |
-
1986
- 1986-08-08 JP JP18748586A patent/JPS6343670A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6343670A (ja) | 1988-02-24 |
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