(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
組織の部位で組織再建または組織増殖を抑制するためのカテーテルであって、
カテーテルの遠位端に配置された外側バルーンと、
遠位端で外側バルーンと流体連絡状態にあるとともに近位端で液体源に流体接続されて、液体を利用して外側バルーンを拡張させて組織の部位と接触させるようにした第１の管腔（９６）と、
近位端で冷却剤の流体源に流体接続された第２の管腔（１００）であって、冷却剤の流体を第２の管腔（１００）の遠位端へと輸送して、外側バルーンの中の液体を冷却することにより、組織の部位を寒冷療法の温度まで冷却する前記第２の管腔（１００）と、
前記第２の管腔（１００）の前記遠位端と流体連絡状態にあり、前記外側バルーンに極めて近接した内側バルーンと、
冷却剤の流体を前記内側バルーンから除去するために前記内側バルーンと流体連絡する第３の管腔（１０８）と、
第２の管腔（１００）に接続された開口（１０４）であって、冷却剤の流体がそこを通過すると膨張して、冷却剤の流体温度を低下させることができるような構成および寸法に設定された前記開口（１０４）と、を有し、前記第２の管腔（１００）と前記内側バルーンとの間の流体連絡状態は、前記開口（１０４）を通して冷却剤を前記内側バルーン内へと膨張させることを特徴とするカテーテル。
【請求項２】
前記第３の管腔（１０８）は、前記内側バルーンの遠位端と流体連絡状態にあって、内側バルーンから冷却剤の流体を除去する、請求項１に記載のカテーテル。
【請求項３】
前記第３の管腔（１０８）は真空源に流体接続され、前記内側バルーンから冷却剤の流体を除去する支援を行うようにした、請求項１に記載のカテーテル。
【請求項４】
前記外側バルーンは、組織の部位の温度を監視するための温度センサーを有している、請求項１に記載のカテーテル。
【請求項５】
冷却剤の流体源と前記第２の管腔（１００）との間に在って、冷却剤の流体の第２の管腔（１００）への導入を制御するためのバルブを更に備えている、請求項１に記載のカテーテル。
【請求項６】
前記開口を介した膨張の後で、冷却剤の流体温度は前記流体を凍結させるのに十分な低温である、請求項１に記載のカテーテル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は組織再建または組織増殖を抑制または排除するための装置および方法に関するものであり、特に、寒冷療法用のバルーンカテーテルに関連している。
【０００２】
【従来の技術】
治療目的で低温を利用する寒冷療法は医療分野では周知である。寒冷療法をうまく定義した応用例の幾つかとして下記のものが挙げられる。
（１）  牛、ブタ、または、羊から収集した組織を低温で保存して、組織に存在している弾性膜組織すなわちエラスチンを後の適用に備えて保護する。かかる温度低下を利用しなければ、組織は乾燥し、元の力学的特性、物理的特性、化学的特性を喪失してしまう。
（２）  心臓切開手術の間、心臓を切開して心臓弁を取り替える場合も、下を走る罹病した冠動脈を置換する場合も、いずれも、心臓を包囲している心筋または組織を氷またはサブクール液に浸すことにより心筋または周囲組織を低温に付しながら、手術を進行させながら心筋または周囲組織を保存する。
【０００３】
（３）  心臓切開手術の間、大動脈を十字鉗子で締めて心臓からの血液を人工心肺装置内へ方向づけた場合には、血液は低温の心停止溶液と混合されてセルとその他の血中必須成分とを保存し、外科手術が長期化する場合には、特に重要な処置手順となる。
（４）  低温ベースの溶液中で低温環境に保存された牛の心臓弁および他の同種移植片の心臓便は、機械的な双小葉式の心臓弁または単小葉式の心臓弁と比較した場合には、長期の追跡調査の間もより優れた性能を有していることが分かってきた。
（５）  大半の痛み抑制治療の状況で、激痛のエリアすなわち領域を低温の流体すなわち「低温パック」に晒して、神経損傷を低減するとともに痛みを和らげている。
【０００４】
本発明は、バルーン脈管形成術またはステント移植の後で、寒冷療法を利用して組織損傷を低減することを目的としている。脈管形成術またはステント移植が失敗する最もありふれた原因の１つが再狭窄である。先の閉塞部位の心臓壁の組織の内植および／または弾性反跳のせいで動脈が再度閉塞した場合には再狭窄と明証される。バルーン脈管形成処置手順またはステント移植処置手順が完了した後で、動脈の壁の細胞性層を押圧してバルーンカテーテルを膨張させるために必要な力を使うせいで動脈壁が損傷または炎症を呈することが多い。特に、動脈が閉塞した病巣の部位でバルーンを膨張させた場合には、バルーンが膨張するために病巣に作用する力によって病巣が力学的に押し上げられる。ブタおよび羊について実験の病理から、バルーンの膨張が病巣の部位の内皮の損傷はもとより組織移動の原因ともなっているのが明らかになっている。かかる損傷は、血液やある種のトロンビン（凝固物質）が充満した内部管腔壁の割れ目を特徴とする。これらの割れ目は、動脈の伸展性のもとであるコラーゲン、平滑筋細胞、および、弾性細胞を主成分とする動脈血管外膜および中膜と呼ばれる血管壁の第２層および第３層に浸透する可能性がある。
【０００５】
上記の各層がバルーンの膨張またはステントの移植を原因として破損した場合は、伸展性反応が失われる。この結果、時間の経過とともに細胞が増殖する。増殖は動脈壁に損傷が加わった直後に始まるが、最大の増殖は最初に損傷が起こってから６ヶ月ないし１８ヶ月の間であることを観察することができる。
【０００６】
本発明はまた、組織の再建または増殖を抑制または排除する必要がある臨床場面で寒冷療法を利用する装置および方法を目的としている。このような臨床場面は血管への適用例または非血管への適用例の場合もあり、また、冠動脈への適用例または非冠動脈への適用例であってもよい。例えば、本発明に従った装置および方法を利用して、脈管形成を終焉させることによって、すなわち、癌性腫瘍の周囲またはその内部の毛細血管および血管からなる血管網の形成を終焉させることによって、癌を治療することができる。
【０００７】
【発明の構成】
本発明は、組織の部位における組織の再建または組織の増殖を抑制することを目的としたカテーテルに関連する。このカテーテルは、カテーテルの遠位端に配置された外側バルーンと、外側バルーンと流体連絡状態にあるとともに液体源に流体接続されて、液体を利用して外側バルーンを拡張させて組織の部位と接触させるようにした第１の管腔と、近位端で冷却剤の流体源に流体接続された第２の管腔とを備えており、第２の管腔については、冷却剤の流体を第２の管腔の遠位端へと輸送して、外側バルーンの中の液体を冷却することにより、組織の部位を寒冷療法の温度まで冷却することを目的としている。好ましい実施形態では、開口を通って膨張した後でも、冷却剤の流体温度は液体を凍結させるのに十分なだけ低温である。第２の管腔は開口を備え、この開口は、冷却剤の流体がそこを通過すると膨張して、冷却剤の流体温度を低下させることができるような構成および寸法にされている。
【０００８】
外側バルーンは、組織の部位の温度を監視するための温度センサーを備えており、流体冷却剤源と第２の管腔との間にはバルブが存在し、第２の管腔への冷却剤のガスの導入を制御するのが好ましい。
【０００９】
カテーテルは、外側バルーンに極めて近接した第２の管腔の遠位端と流体連絡状態にある内側バルーンを備えていてもよい。第２の管腔と内側バルーンとの間の流体連絡は開口を通して行われ、冷却剤の流体が内側バルーン内へと膨張することができるようにする。カテーテルは、ガイドワイヤを受容してカテーテルを組織の部位に方向付けるような構成および寸法に設定した第３の管腔も有している。
【００１０】
内側バルーンから冷却剤の流体を除去するのを容易にするために、カテーテルは遠位端で内側バルーンと流体連絡状態にある第４の管腔を備えていてもよい。第４の管腔は真空に流体接続されて、内側バルーンから冷却剤の流体を除去する支援を行うことができる。
【００１１】
別な実施形態では、カテーテルは、組織部位へとカテーテルを方向付けるガイドワイヤを受容するような構成および寸法に設定された第１の管腔と、カテーテルの遠位端に配置された外側バルーンと、遠位端で外側バルーンと流体連絡状態になるとともに近位端で媒体源に流体接続されて、媒体を利用して外側バルーンを拡張させ、外側バルーンが組織の部位と接触するようにした第２の管腔とを有している。媒体は、通常は、媒体が組織再建または組織増殖に何ら効果を有していない不活性状態にあるが、エネルギーを添加すると、媒体が組織再建または組織増殖を実施する活性状態に転換され得る。カテーテルはまた、カテーテルの遠位端に配置されるとともに外側バルーンに極めて近接した内側バルーンと、遠位端で内側バルーンと流体連絡状態にあるとともに近位端で活性化要因源に流体接続されて内側バルーンに活性化要因を輸送し、媒体を活性状態に転換するのに必要なエネルギーを供与する第３の管腔とを備えている。
【００１２】
活性化要因は光、熱、或いは、他のエネルギー形態であればよい。媒体は、生理食塩水のような耐性が良好な流体を含んでいるのが好ましい。媒体はまた、活性状態で放射性となる物質を含んでいてもよい。
【００１３】
本発明はまた、組織の部位で組織再建または組織増殖を抑制する方法にも関連している。この方法は、少なくとも２つの管腔を備えたカテーテルに或る量の低温媒体を流体接続する工程と、カテーテルを患者体内に挿入し、組織の部位にカテーテルを搬送する工程と、遠位端に複数の穴を備えた管腔を通して低温媒体を分配し、組織の部位に低温媒体を搬送する工程と、カテーテルを部位に固着させるために膨張可能なバルーンを設ける工程とを含み、バルーンは外側不浸透性壁と孔を有した内側壁とを備えており、上記方法は、外側壁と内側壁の間で孔を介して低温媒体を搬送する工程を更に含んでいる。
【００１４】
低温媒体は１４℃より低い温度に維持されるのが好ましい。１つの実施形態では、低温媒体は開口を通過して低温媒体の温度を低下させる。カテーテルは、２つの互いに間隔を設けた、膨張可能で組織の部位の上流側と下流側に位置するバルーンを有していてもよい。カテーテルには、閉じた遠位端を有する通路と孔を有する周辺壁とが設けられて、低温媒体を孔を介して分配できるようにすることができる。
本発明の好ましい特徴は添付の図面に開示されており、図面中では、同一参照記号は複数の図を通して同一要素を示している。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明のシステム全体１０の第１の実施形態を示している。システム１０は、低温発生装置１１、低温貯蔵槽１３、低温発生装置１１を低温貯蔵槽１３と相互接続する導管１５、および、貯蔵槽１３から把持制御装置１９まで低温媒体が流動できるようにする排出導管１７とを備えており、把持制御装置１９は、入口ポート２１、出口ポート２３、および、バルブアクチュエータ２７を備えたバルブ２５を有しており、ユーザの操作によってバルブ２５を貫通する流路の計測を可能にして、低温媒体がカテーテル３０に流れ込む流速を制御することができるようにしている。バルブ２５はどのような所望のタイプのものであってもよいが、一例として、バルブヘッドを閉鎖位置に偏倚させるスプリング２６を備え、アクチュエータ２７が開放されると、バルブ２５が閉鎖位置に復帰するようにしたものが挙げられる。意図した環境、すなわち、低温媒体が−１０℃から４℃の間の温度である環境で流れを遮断するために堅固かつ反復的に定位置に着くのであれば、どのような好適なバルブでも採用することができる。かかるバルブは当業者に公知である。
【００１６】
図１から更に看破できるように、貯蔵槽１３は２つのゲージ、すなわち、温度読出し計１４と体積または圧力の表示計１６とを備えている。体積表示計１６は、当業者に公知の態様で低温媒体の流速を表示することができる。例えば、低温媒体の流路は、制限された開口と、制限された開口の直ぐ上流側と下流側のセンサーラインとを備えた導管を有していてもよい。制限された開口のいずれの側の圧力差も当業者に公知の態様で流速と関連している。
【００１７】
図２はカテーテル３０の詳細を更に示している。カテーテル３０は２つの管腔を備え、第１の管腔３１は、所望の位置へカテーテル３０を誘導して移動させるように設計されたガイドワイヤ３３を通すように設けられており、第２の管腔３５は、本明細書中に説明した理由から所望の位置に低温媒体を分配するように設計された所定のパターンと長さのバルーン３７および複数のポート３９を有している。カテーテル３０は、把持制御装置１９に接続したハブ３８も備えている。
【００１８】
図３および図４は、本発明に従った、３つの管腔を備えたカテーテル４０の別な実施形態を示している。第１の管腔４１は、ガイドワイヤ（図示せず）を挿入できるように設計されたポート４２を備えている。第２の管腔４３は、バルーン４４を挿入できるように設けられている。第３の管腔４６は、所望の部位で低温媒体を分配できるように設計された所定のパターンおよび長さの複数の孔４５を内部に備えている。
【００１９】
図５を参照すると、カテーテル５０の別な実施形態はカテーテル４０の特徴全てを備えているが、低温媒体を分配することになる部位の上流側に更に別なバルーン５１を追加している。開口５３は、カテーテル４０の開口４５に対応しているが、所定のパターンと長さで設けられているとともに、バルーン５１とバルーン５４の間の領域に配置されている。従って、バルーン５１とバルーン５４の間の区域はその間隙に、低温媒体を分配することになる隔絶領域を画定している。
【００２０】
図６は、内側層６３および外側層６５を備えたバルーン６１を有しているカテーテル６０を例示しており、内側層６３はそこを貫通する開口６４を備えているのが示されている。低温媒体は内側層６３と外側層６５の間の空間６６の中へと方向付けられ、低温媒体がチャンバー６７の内部へ分配され得るようにしている。この実施形態では、チャンバー６７の内部に低温媒体を分配することにより、低温媒体と治療中の組織とが直接接触することを回避している。しかしながら、内側層６３と外側層６５を介する熱交換によって、所望の態様で組織を冷却するという同じ効果が得られる。
【００２１】
図７は、内側層７３および外側層７５を備えたバルーン７１を有しているカテーテル７０を例示している。開口７４は外側層７５に形成され、低温媒体は層７３と層７５の間に画定された空間７６の中へと方向付けられ、低温媒体を２つの層の間に分配することができるようにし得る。この実施形態では、図６に例示したカテーテル６０と対比すると、低温媒体が治療中の組織に直接接触する。
【００２２】
図８は、バルーンは備えていないが閉じた遠位端８１を備えたカテーテル８０を例示している。カテーテル８０の遠位端８１に隣接した周辺壁には所望のパターンと長さで多数の孔８３が形成されており、カテーテル８０の内部通路８４を通って媒体の適用の所望部位の位置まで低温媒体を分配できるようにしている。図９では、カテーテル８０には、開口８３を覆って低温媒体の流れを妨げる可撓性のある弾性鞘部材８５が設けられているのが分かる。鞘部材８５は当業者には公知の態様で引っぱられて開口部８３の覆いを取り除き、所望されるとおりに低温媒体を分配できるようにすることが可能である。
【００２３】
上述のように、貯蔵槽１３を低温媒体で充満するために、低温媒体は圧縮チャンバーを備えており、このチャンバー内で空気がフレオンまたはヘリウムと混合され、温度が１４℃と−１０℃の間の範囲になるまで混合気体が圧縮される。水、生理食塩水を混入した水、または、好適な冷却剤と混合した水を空気／フレオン／ヘリウムの混合物の代用とすることもできる。その後、低温媒体は導管１５を通ってからバルブ１２の開口によって貯蔵タンク１３に搬送される。貯蔵タンク１３は当業者に公知の態様で隔絶されて、低温媒体の温度を実質的に一定に維持することができるようにし得る。低温媒体は導管１７内を搬送されて、バルブ２５およびアクチュエータ２７を備えた把持制御装置１９に至る。オペレータが所望すれば、上述のカテーテルのうちの１つを把持制御装置１９の出口ポート２３に取り付けることが可能であり、オペレータはアクチュエータ２７を作動させてバルブ２５の開口の開き具合を多様に変えて、カテーテルを通って所望の位置まで所要の温度で低温媒体を流動させることができる。更に、どのカテーテルも、組織と接触した領域の近辺に位置しているとともに温度計に連結されたサーミスタまたは同様の温度読み取り装置を備え、治療温度を監視することができるようにしてもよい。
【００２４】
所望されれば、低温媒体は、抗生物質、抗凝固剤、増殖抑制剤、遺伝子物質など、低温媒体と一緒に管腔内の所望の部位で分配することのできる他の物質（単体または複数）と混合することが可能である。これらの物質は低温発生装置１１内の低温媒体、貯蔵槽１３内の低温媒体、または、カテーテル内の把持制御装置１９の下流側の低温媒体と混合することが可能である。
【００２５】
図１０は、圧縮装置または他の低温発生装置を使用しなくても寒冷治療用の温度を達成するカテーテル９０を例示している。カテーテル９０はガイドワイヤ９４を挿入するための第１の管腔９２を備えている。他の各実施形態の事例と同様に、ガイドワイヤ９４は、通常は放射線写真撮像視覚化状態で所望の位置まで方向付けられ、カテーテル９０はガイドワイヤを覆って第１の管腔９２を通して患者体内に挿入される。カテーテル９０は、外側バルーン９８と流体導通状態にある第２の管腔を備えている。外側バルーン９８は流体を、好ましくは、液体を第２の管腔９６に導入することにより膨張させられ、拡張させられる。カテーテル９０が挿入されて、外側バルーンが液体で膨張させられると、外側バルーン９８が治療されるべき組織と接触状態になる。後でもっと詳細に記載されるが、適用部位で組織を冷却するのは、利用された外側バルーン９８を膨張させるために使用された液体の熱特性である。
【００２６】
カテーテル９０は、内側バルーン１０２と流体連絡状態にある第３の管腔１００を備えている。冷却剤のガスが第３の管腔１００を通して内側バルーン１０２に導入される。冷却剤のガスは内側バルーン１０２に入るには開口１０４を通過しなければならない。第３の管腔１００から開口１０４を通って内側バルーン１０２に入る冷却剤のガスの膨張はジュール−トムソン効果を生じ、すなわち、冷却剤のガスの断熱膨張が冷却剤のガスの温度低下を生じる結果となる効果を生じる。従って、開口１０４はジュール−トムソンバルブとして作用する。内側バルーン１０２に入ると、冷却剤のガスが外側バルーン９８内の液体を冷却する。冷却された液体は、今度は、外側バルーン９８と接触している組織を冷却する。この点について、外側バルーン９８の先端は、組織の温度を監視するセンサー１０６を備えている。カテーテル９０は、内側バルーン１０２とも流体連絡状態にある第４の管腔１０８を備えている。第４の管腔１０８は、外側バルーン９８内の液体の割合と冷却の度合いとを制御するような割合で内側バルーン１０２から冷却剤のガスを除去する冷却剤ガス除去導管である。第４の管腔１０８は真空に接続されて、内側バルーン１０２から冷却剤のガスを除去する支援を行うとともに、冷却剤のガスの除去の割合を更に制御することができる。
【００２７】
動作については、ジュール−トムソンバルブとして開口１０４を利用することにより、内側バルーン１０２の内部の冷却剤のガスが外側バルーン９８の内部の液体を冷却する。この液体は、今度は、外側バルーン９８と接触している組織を冷却する。多数の異なる治療効果をカテーテル９０を用いて達成することができる。例えば、第３の管腔１００および第４の管腔１０８から冷却剤のガスを添加または除去する割合を変えることにより、組織の冷却および解凍の周期を設け、選択的な細胞の壊死を引き起こすことが可能となる。カテーテル９０と一緒に使用するのに特に好適な液体は生理食塩水である。生理食塩水は対肉体耐性に優れ、望ましい熱特性を有している。しかし、広範な液体で、各々が独自の熱特性を有しているものをカテーテル９０で使用することが可能である。外側バルーン９８を拡張させるのに使用される液体は、治療を受けている特定組織、組織の解剖領域、組織の所望の治療法、使用された冷却剤ガスなどの多数の要因に基づいて選択されるべきである。同様に、冷却剤のガスは類似する要因に基づいて選択することもできる。この点については、米国ニュージャージー州モリスタウンのアライドシグナルインコーポレーティッド（Allied Signal Inc.）から入手できるR-410が、開口１０４を通過して膨張した後で−５０℃の温度に達することが可能な好適な冷却剤であることが分かっている。
【００２８】
カテーテル９０の代替の実施形態では、外側バルーン９８は２状態を呈する媒体を利用して拡張させられるが、２状態とはすなわち、媒体が生物学的に不活性で、組織増殖や組織再建に何ら効果を有していない不活性状態と、媒体が生物学的に活性で、組織増殖と組織再建を抑制する活性状態のことである。媒体は、通常は、不活性状態にある。媒体が活性状態に転じるためには、ある種の活性化要因が不活性状態から活性状態への転換を誘導しなければならない。カテーテル９０のこの代替の実施形態では、活性化要因は内側バルーン１０２の中に存在しており、媒体が外側バルーン９８の中に在る間に内側バルーン１０２に活性化要因を導入するだけで活性状態への転換を誘導するのに十分である。媒体が活性状態にある場合には、媒体は外側バルーン９８の付近の組織の細胞壊死を引き起こし得る。
【００２９】
不活性状態と活性状態を呈する多数の異なる媒体と活性化要因とが当業者には周知であり、カテーテル９０と一緒に使用することもできる。特に、熱または光の形態のエネルギーが加わるまでは非放射性である物質が存在している。エネルギーを加えた後は、これらの物質は放射物を発し始める。例えば、外側バルーン９８はこれら物質のうちの１つと混合した生理食塩水を含有していてもよく、更に、内側バルーン１０２はエネルギーを輸送することが可能である。エネルギーが外側バルーン９８と接触状態になってしまえば、放射線が周囲組織に向けて発出され、組織増殖と組織再建とを抑制する。
【００３０】
本発明の多様な説明を先に記載してきたが、多様な特性は単独で利用することも、特性同士の何らかの組み合わせで使用することも可能である。それゆえ、本発明は、ここに描出された特に好ましい実施形態のみに限定されるべきではない。
更に、本発明の精神および範囲に入る変更および修正は本発明に関与する技術分野の当業者には明白であると解釈するべきである。従って、本発明の範囲および精神から逸脱せずに本件に明示された開示から当業者が容易に達成可能な臨機の修正も、本発明の更なる実施形態として包含されるべきである。従って、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲の各請求項に明示されたように限定されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のシステム全体の概略表示である。
【図２】  ２つの管腔を備えたカテーテルの第１の実施形態を破断した長軸線方向断面図である。
【図３】  図２に例示された実施形態の側面部分断面図である。
【図４】  ３つの管腔を備えたカテーテルの第２の実施形態を示す図である。
【図５】  ４つの管腔の使用することを含む、カテーテルの第３の実施形態を示す図である。
【図６】  低温媒体を搬送するための穿孔を備えた内側層を有している２層式バルーンを備えたカテーテルの第４の実施形態を示す図である。
【図７】  低温媒体を搬送するための穿孔を備えた外側層を有している２層式バルーンを備えたカテーテルの第５の実施形態を示す図である。
【図８】  バルーンは備えていないが、低温媒体を搬送するための一連の孔は備えているカテーテルの第６の実施形態を示す図である。
【図９】  搬送用の孔を覆っている可撓性の鞘部材を供えた第８のカテーテルであって、鞘部材を引き出して孔を露出させることができるとともに、低温媒体の搬送を可能にすること示した図である。
【図１０】  本発明に従ったカテーテルの別な実施形態の図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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