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zum Thema Neuroradiologie

Erfahren Sie mehr über die diversen Möglichkeiten der Neuroradiologie und erhalten Sie anhand von Fallbeispielen Einblicke in MR-Neurographie, Hypophysen-MRT, Funktionelle Magnetresonanztomographie, Morphometrische Verlaufsuntersuchungen etc.

MR-Neurographie

MR-Neurographie bei Schulterluxation und dadurch bedingter Schädigung des Axillarnerven (auf neuropathische T2-Signalanhebungen weisende Pfeile). Der Axillarnerv tritt früh aus dem Hinterstrang des Armnervengeflechts (Fasciculus posterior des infraclaviculären Plexus brachialis) aus, um in der tiefen Achselhöhle unter dem Oberarmkopf nahe des chirurgischen Halses vom Oberarmknochen an dessen Rückseite zu seinem Kennmuskel zu ziehen. Deshalb ist er besonders gefährdet, insbesondere bei nicht frühzeitig reponierten Schulterluxationen durch Zug geschädigt zu werden. In diesem Fall kam es dadurch zu einer Lähmung des Deltamuskels mit einer Unfähigkeit, den Oberarm anzuheben. Die MR-Neurographie gestattet die Darstellung derartiger traumatisch, kompressiv (z.B. beim häufigen Karpaltunnelsyndrom) und anders (z.B. entzündlich) bedingter peripherer Nervenschädigungen.

Konventionelle (rechts) und Diffusions-MR-Neurographie (links) bei einem Patienten mit einem Kompressionssyndrom des Ulnarnerven

Gekammertes Riesenganglion (*) an der oberen Schulterblattkerbe (Incisura scapulae superior) rechts mit Druckschädigung des Nervus suprascapularis, aufsteigendem (!) Neuropathiesignal des diesen Nerven abgebenden oberen Hauptstranges des Schulter-Armnervengeflechts (Truncus superior des supraclaviculären Plexus cervicobrachialis) bis in die ihn hauptsächlich speisende C5-Wurzel in der MR-Neurographie (Lupen / Pfeile) und Denervierungsödem des Musculus supra- (<) und infraspinatus (>), d.h. der Muskeln ober- und unterhalb der Schulterblattgräte.

Hypophysen-MRT

Dynamisches Hypophysen-MRT zur Detektion von Mikroadenomen

Zerebrovaskuläres Reaktivitätsmapping

Zerebrovaskuläres Reaktivitätsmapping bei dem gleichen Patienten wie unter Durchblutung/Perfusion (Neurofibromatose Typ 1, Intimahyperplasie und konsekutive höchstgradige terminale ACI- und Mediastenose links). Wird zeitlich nur eine erklärende Variable (EV) in Form der Blöcke mit angehaltener Atmung (zur Auslösung der Hypercapnie), konvolviert mit einer Gaußschen Antwortfunktion, modelliert, scheint die zerebrovaskuläres Reaktivität der linken Hirnhälfte im Versorgungsgebiet der linken Media durch die Stenose aufgehoben (linkes oberes Bilddrittel). Werden jedoch zwei EVs modelliert, die zweite verschoben um die unabhängig in einer zweiten kontrastmittelverstärkten Perfusionsmessung bestimmte Durchblutungsverzögerung (rechte obere und untere Bildhälfte; siehe auch Durchblutung/Perfusion), zeigt sich die zerebrovaskuläres Reaktivität erhalten (linkes mittleres Bilddrittel). Die modellfreie, datengetriebene Auswertung mit Independent Component Analyse (ICA) bestätigt dieses Ergebnis (linkes unteres Bilddrittel). Die Time-to-Peak (TTP) Verzögerung der beiden gefundenen Komponenten (rechte Media, beide Posterior- und Anteriorstromgebiete vs. linke Media) entspricht dabei genau der TTP- (korrekterweise Time-to-Dip) Verzögerung der Perfusion (um 9 Volumina x 1.17 s TR = 10.53 s; rechte untere Bildhäfte). Die Mediastenose wird also offenbar hinreichend kollateralisiert und die zerebrovaskuläre Reaktivität ist in Frequenz und Amplitude erhalten. Wir sahen daher zu diesem Zeitpunkt bei dem asymptomatischen Patienten keine Indikation für eine extra-intrakranielle Bypass-Operation.

Zerebrovaskuläres Reaktivitätsmapping stützt sich meist auf kurzzeitig minimal höhere CO2-Konzentrationen im Blut (Hypercapnie), die durch wiederholtes, z.B. endexpiratorisches Atemanhalten für 5 bis 30 Sekunden (je nach Vermögen des Patienten) nach freiem Atmen hervorgerufen werden. Dies führt, wenn die zerebrovaskuläre Reservekapazität nicht durch z.B. eine vorgeschaltete Gefäßverengung (Stenose) bereits aufgebraucht ist, zu einer Gefäßerweiterung (Vasodilatation) und einer Erhöhung des Blutflusses im hirnversorgenden Kapillarbett, womit mehr sauerstoffgesättigtes Blut (Oxyhämoglobin) bereitgestellt wird. Dieser Effekt kann durch uns mit funktioneller MRT gemessen werden. Voraussetzung dafür – aber auch für andere Untersuchungen, bei denen der Patient seinen Atem z.B. zur Vermeidung von Atemartefakten anhalten muß – ist, daß der Patient die Atemkommandos befolgen kann. Um dies genau zu dokumentieren, sind wir in der Lage, die Atmung des Patienten in Bezug zu den Atemkommandos mit einer Abtastrate von 400 Hz aufzuzeichnen und, wie hier, synchron mit der Repetitionszeit der MRT-Sequenz wiederzugeben.

Zerebrovaskuläres Reaktivitätsmapping bei einem Patienten mit höhergradiger Einengung der rechten inneren Halsschlagader. Die symmetrische zerebrovaskuläre Reaktivität spricht gegen eine hämodynamische Relevanz der Stenose.

Zerebrovaskuläres Reaktivitätsmapping bei einer im linken unteren Scheitellappen nahe wichtiger Sprachareale gelegenen Läsion. Diese zeigt verglichen mit dem gesundem Hirngewebe eine reduzierte BOLD- (Blutsauerstoff-abhängige) Reaktivität und läßt daher auch beim Sprachmapping geringere fMRT-Antworten erwarten (obere Bildhälfte). Die Atembewegungen wurden aufgezeichnet (blau) und belegen das Befolgen der Atemkommandos (rot). Beim freien Atmen erhöhen sich dementsprechend die Kopfbewegungen (grün; untere Bildhälfte).

Funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT)

Sprachaktivierungen desselben Patienten mit vier verschiedenen Sprachaufgaben und bei akustischer vs. visueller Reizdarbietung in der funktionellen MRT. Die Aktivierungsmuster hängen von der jeweiligen Aufgabe und dem gewählten Schwellenwert ab. Sie zeigen unterschiedliche Mitaktivierungen je nach Reizdarbietung (deutlich erkennbar z.B. in der Sehrinde beim visuellen Paradigma) und Vergleichsbedingung. Um aussagekräftige Ergebnisse beim Sprachmapping zu erzielen, müssen Sprachaufgabe, Vergleichsbedingung, Reizdarbietung und -geschwindigkeit an das individuelle Leistungsprofil des Patienten und die Lage der jeweiligen Läsion im Gehirn (hier links supramarginal) angepaßt werden. Weltweit bieten gegenwärtig nur wenige Zentren dies ihren Patienten an. Bei den akustischen Paradigmen wurden die störenden MRT-Geräusche durch Active Noise Cancellation von OptoAcoustics Ltd. gezielt unterdrückt. Die Händigkeit (hier Rechtshänder) wurde berücksichtigt, und die akustischen Sprachaufgaben wurden nur linksohrig eingespielt, um (infolge der inkompletten aber überwiegenden Kreuzung der Hörbahn) unspezifische, nicht sprachbezogene Aktivierungen der linken Hörrinde zu minimieren.

Funktionelles MRT bei einer Patientin mit Neurofibromatose Typ II, das die Stimulierbarkeit des auditorischen Systems vom Hirnstamm bis zur Hörrinde belegt (links). Die betroffene Patientin erhielt daraufhin ein cochleäres Implantat (rechts), was eine deutliche Verbesserung ihres Hörvermögens erreichte und ihr das Führen von Telefongesprächen ermöglichte.

FMRT-Untersuchung der Sprachlateralisierung bei einem Linkshänder mit vorwiegend rechtshirnigen Sprachaktivierungen

FMRT-Untersuchung der Sprachlateralisierung bei einem Linkshänder mit einem rechtsfrontalem Gliom und ebenfalls vorwiegend rechtshirnigen Sprachaktivierungen

Patient mit diffusem axonalem Schaden nach Schädel-Hirn-Trauma und subjektiv beidohriger Taubheit. Objektiv waren die FMRT-Audiometrie (A; Rot-Gelb) und der FMRT-Promontorialtest (B; Blau-Hellblau) für die rechte Hörrinde (links im Bild) positiv, für die linke (rechts im Bild) negativ. Der Grund lag in einer Unterbrechung der Hörbahn (B; Rot-Gelb) durch eine Scherblutung (^) links auf Höhe der Vierhügelplatte. Ein cochleäres Implantat (Innenohrprothese) war daher erfolgreich nur ins linke Ohr zu implantieren, da dessen Fasern hauptsächlich zur nicht komplett von Hörreizen abgeschnittenen rechten Hörrinde ziehen. Die für Blutungsresiduen sehr sensitive SWI-Sequenz (B) ist auch für gutachterliche Bewertungen der Folgen von Schädel-Hirn-Verletzungen von herausragender Bedeutung und wird in diesem Zusammenhang von der Radiologie Bamberg angeboten.

FMRT im Ruhezustand bei einem Patienten mit einem niedriggradigen Hirntumor des linken Stirnlappens. Das sensomotorische Netzwerk läßt sich in der Regel bereits in Ruhe für den Patienten stressfrei lokalisieren, und die moderne, an der Radiologie Bamberg eingesetzte Simultane-Mehr-Schicht- (SMS-) Bildgebung mit höherer zeitlicher Auflösung verbessert die Ergebnisse bei sonst gleichen Aufnahmeparametern.

Bilder eines Kindes mit der angeborenen Fehlbildung eines sogenannten Sturge-Weber-Syndroms (A, B) und medikamentös nicht hinreichend behandelbaren Krampfanfällen. Das Ruhe-FMRT zeigte fehlende Aktivierungen der linken Sehrinde (C), passend zu einem entsprechenden Gesichtsfeldausfall. Das Sprach-FMRT (D) zeigte vorwiegend rechtshirnige Aktivierungen. Die Rekonstruktion der sprachtragenden und motorischen Faserbahnen (E) zeigte links im Vergleich zur Gegenseite eine geringere Ausbildung des hinteren Bogenbündels (blau) und der Pyramidenbahn (grün). Die operative Behandlung mit Hemisphärotomie links (F) war erfolgreich, führte zu keiner Sprachstörung und einer nur geringgradigen Verschlechterung der vorbestehenden Schwäche des linken Armes.

Sprach-FMRT bei einer mutmaßlichen Fehlbildung der Hirnrinde. Die moderne, an der Radiologie Bamberg eingesetzte Simultane-Mehr-Schicht- (SMS) Bildgebung mit höherer zeitlicher Auflösung kann die Ergebnisse selbst dann noch verbessern, wenn zusätzlich auch die räumliche Auflösung der Aufnahmen noch erhöht wurde (was seinerseits das Signal-zu-Rausch-Verhältnis verringert).

FMRT (links) und Konnektivitätsgradienten (rechts) des ventralen Stroms der Sprachverarbeitung bei einem Linkshänder.

Sprach-FMRT und Reizort (weißer *) der intraoperativen elektrischen Hirnstimulation bei einem Tumor des linken Insel- und Stirnlappens.

Sprach-FMRT und Reizort (schwarzes #) der intraoperativen elektrischen Hirnstimulation bei einem Tumor des linken Schläfenlappens. Die Patientin zeigte ein eingeschränktes Farbenbenennungs- und Lesevermögen bei erhaltener Schreibfähigkeit.

(Senso-)Motorisches Mapping bei einem Oligodendrogliom-Patienten mit Epizentrum des Tumors im linken supplementär-motorischen Areal (SMA) durch aktives (Task) und Ruhe- (Resting State) fMRT mit und ohne simultane Multi-Schicht- (SMS) Akquisitionstechnik. Grundsätzlich ist ein sensomotorisches fMRT-Mapping klinisch nur selten indiziert, da sich die Zentralfurche, um welche sich der primäre motorische und somatosensible Kortex in der Prä- und Postzentralwindung gruppieren, in der Regel (und wie auch in diesem Fall) bereits rein anatomisch identifizieren läßt. Ziel war hier allerdings, die (Prä-)SMA-Aktivierungen darzustellen, welche rechts deutlich stärker als links waren und links mehr vor als in dem Tumor lagen.

Funktionelle MRT der Sprachzentren und Traktographie sprachtragender Faserbahnen bei einem Tumorpatienten und virtuelle Neurochirurgie vor der Operation

Funktionelle MRT von Sprachzentren (in Blau-Hellblau) und probabilistische Traktographie des Bogenbündels (in Rot-Gelb anhand funktioneller und in Grün anhand anatomischer Masken) bei einem Patienten mit einem niedriggradigen hirneigenen Tumor des linken Schläfen- und Insellappens.

Funktionelle MRT von Sprachzentren und probabilistische Traktographie sprachtragender Faserbahnen bei einem Patienten mit einem niedriggradigen Tumor des linken Scheitellappens (Sprachaktivierungen in Rot-Gelb, Faserbahnen in Blau-Hellblau). Zusätzlich zum Bogenbündel ist hier der Fasciculus fronto-occipitalis inferior dargestellt, der Zentren des ventralen Stroms der Sprachverarbeitung miteinander verbindet. Im Bild rechts wurde computergestützt die Durchführbarkeit der neurochirurgischen Entfernung des Tumors geprüft („virtuelle Neurochirurgie“).

Funktionelle MRT von Sprachzentren und probabilistische Traktographie sprachtragender Faserbahnen bei einem Patienten mit einem links frontalen Hirntumor. Zusätzlich zum Sprachmapping (in Rot-Gelb) und zur Traktographie (in Blau-Hellblau) wurde hier im Rahmen der multimodalen Tumorbildgebung die Mehrdurchblutung von Tumoranteilen (in Grün-Hellgrün) nichtinvasiv ohne Kontrastmittelgabe mit Arterial-Spin-Labeling (ASL) untersucht.

Sprach-FMRT und Traktographie des Bogenbündels bei einem Patienten mit einem Tumor des linken Scheitellappens (ohne „Gerstmann-Syndrom“). Die Ergebnisse wurden mit der modernen, an der Radiologie Bamberg eingesetzten Simultanen-Mehr-Schicht- (SMS-) Bildgebung gewonnen, was die Untersuchungszeit für den Patienten deutlich verkürzte.

Sprach-FMRT und Traktographie des Bogenbündels bei einem linkshändigen, an einem von der linken Hirnhälfte ausgehenden Krampfleiden erkrankten Kind. Sowohl die funktionellen als auch strukturellen Konnektivitäten stützen die Annahme rechtshirnig lateralisierter Sprachfunktionen des sogenannten dorsalen Stroms der Sprachverarbeitung. Dies ist für die Abwägung der Risiken einer operativen Behandlung von Bedeutung.

Sprach-FMRT, Traktographie des Bogen- und unteren Längsbündels (a) sowie Operationsbefund (b) und Neuronavigation (c) bei einem Patienten mit einem Tumor des linken Schläfenlappens.

Sprach-FMRT (a), Traktographie des Bogen- und unteren Längs-/Okzipitofrontalbündels (b) und Operationsbefund (c) bei einem Patienten mit einem Blutschwämmchen (Kavernom) des linken Schläfenlappens.

Sprach-FMRT und Traktographie des Bogenbündels bei einem linkshändigen Patienten mit einem Tumor des rechten Stirnlappens. Die moderne, an der Radiologie Bamberg eingesetzte Simultane-Mehr-Schicht- (SMS-) Bildgebung verbessert sowohl die FMRT- (oben) als auch die Traktographie-Ergebnisse (unten).

Darstellung von zwei Blutschwämmchen (sog. Kavernomen; markiert mit * und °) in Bezug zur anatomisch extrahierten (und mit fMRT bestätigten) primären Sehrinde (gelb) sowie zur mit MR-Traktographie rekonstruierten Sehbahn (rot) für die neurochirurgische Zugangsplanung vor ihrer operativen Entfernung. Mit einer solchen gezielten Planung kann verhindert werden, daß durch den Eingriff eine neue Einschränkung – in diesem Fall eine Halbseitenblindheit (= Hemianopsie) – hervorgerufen wird.

Diffusionswichtung, Diffusions-Tensor-Imaging und MR-Traktographie

Entwicklungsstörung einer sogenannten Balkenagenesie, d.h. dem Fehlen der größten Verbindungsfaserbahnen zwischen den beiden Hirnhälften. Dies kann von anderen Störungen begleitet werden, viele der Patienten sind jedoch auch weitgehend unauffällig und gesund (insbesondere wenn keine anderen Fehlbildungen oder Chromosomenanomalien vorliegen). Bei komplettem Fehlen des Balkens fehlt, wie hier, auch die sogenannte Zwinge – das Cingulum. Stattdessen sind kräftige, in Richtung von hinten nach vorn (bzw. umgekehrt) und in der Diffusions-Tensor-Bildgebung grün gefärbte Fasermassen erkennbar, die Probst-Bündel.

Geometrische Bildverzerrungen durch die Metallhalterung des Reservoirs einer implantierten Zystendrainage (links), deren Auswirkungen (A>>P, P>>A) und deren Korrektur (Mitte) bei der Rekonstruktion von Faserbahnen des sprach- und gedächtnisrelevanten Bogen- (Blau-Hellblau), >unteren< unteren Okzipitofrontal- (Rot-Gelb) und des Hakenbündels (Grün-Hellgrün) bei einem Patienten mit einem voroperierten Hirntumor.

Diffusions-Tensor-Imaging bei einem voroperierten Oligodendrogliom-Patienten. Die moderne, an der Radiologie Bamberg eingesetzteTechnologie der Simultanen-Mehr-Schicht- (SMS-) Bildgebung gestattet eine Beschleunigung der Aufnahmen, wodurch die Untersuchungsdauer verkürzt bzw. die Anzahl der aufgenommenen Bilder stark erhöht werden kann (oben). Damit lassen sich auch Bewegungsartefakte reduzieren (unten).

Funktionelle MRT der Sprachzentren und Traktographie sprachtragender Faserbahnen bei einem Tumorpatienten und virtuelle Neurochirurgie vor der Operation

Probabilistische Traktographie der Pyramidenbahn (corticospinaler Trakt CST) und des frontalen Schrägbündels (Aslant-Trakt) bei einem Oligodendrogliom-Patienten mit Epizentrum des Tumors im linken supplementär-motorischen Areal (SMA). Die Traktographie der Pyramidenbahn ist insbesondere bei subzentralen Läsionen mit Hemiparese wichtig, da diese dann vor, in oder hinter dem corticospinalen Trakt liegen können. Der Aslant-Trakt spielt evtl. bei der Entstehung des in der Regel transienten SMA-Syndroms eine Rolle.

Traktographie der motorischen Pyramidenbahn (Rot-Gelb) und des sprachrelevanten Bogenbündels (Blau-Hellblau) bei einem Patienten mit einem voroperierten Hirntumor.

Diffusionswichtung (oben), Apparenter Diffusionskoeffizientenmap (ADC) und T2-Wichtung (Mitte) sowie Spektroskopie (ohne erkennbaren Phenylalaninpeak bei 7.37ppm, unten) bei einem erwachsenen Patienten mit Phenylketonurie.

MR-Traktographie (mit sog. „constrained spherical deconvolution“ = CSD eines „high angular resolution diffusion weighted imaging“ = HARDI-Datensatzes) bei einem rechts retrozentralen niedriggradigen Astrozytom vor neurochirurgischer Resektion zur Operationsplanung und Neuronavigation.

Signalverluste und Verzerrungen von Diffusions-EPI sowie Effekte der Verzerrungskorrektur mit verschiedenen Methoden (Siemens 919C-WIP mit SFC, Topup/Eddy von FSL)

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MR-Neuronavigation

Modernste Bildfusion zur Neuronavigation und Bestrahlungsplanung: Wir bieten individuelle, selbst an universitären Zentren im allgemeinen noch nicht verfügbare Präzisionsverfahren der intra- und intermodalen Bildfusion an, z.B. zur intraoperativen Neuronavigation für die Implantation von Tiefenhirn-Stimulationselektroden bei Bewegungsstörungen wie der Parkinson-Erkrankung oder, wie hier gezeigt, zur Schmerztherapie und auch zur Bestrahlungsplanung. Beim hier gezeigten Fall wurde ein 3D-T1-gewichteter MRT-Datensatz mit Ganzschädelabdeckung auf einen noch höher aufgelösten, mit Teilschädelabdeckung auf das Trigeminusganglion zentrierten 3D-T2-gewichteten MRT-Datensatz invers konsistent koregistriert und die beiden dann auf ein isotropes FoV fusioniert. Solche Datensätze mit höchster, mikroskopisch genauer Auflösung von 500 µm und höher im Zielbereich wären in Ganzhirn- bzw. -schädelabdeckung nicht in einer für den Patienten vertretbaren Scanzeit im MRT aufzunehmen, und das erzeugte Bild vereinigt die Vorteile zweier unterschiedlicher Bildkontraste in einem einzigen Datensatz. Bei dem gezeigten Patienten mit atypischem, sonst nicht behandelbarem Gesichtsschmerz wurde dieses von uns entwicklete Verfahren genutzt, um die Implantation einer schmerztherapeutischen Stimulationselektrode in das rechte Cavum Meckeli über die Neuronavigation mit höchster Genauigkeit zu leiten.

Sprach-FMRT, Traktographie des Bogen- und unteren Längsbündels (a) sowie Operationsbefund (b) und Neuronavigation (c) bei einem Patienten mit einem Tumor des linken Schläfenlappens.

MR-Spektroskopie

MR-Spektroskopie einer mutmaßlichen fokalen kortikalen Dysplasie (mit TARQUIN; http://tarquin.sourceforge.net)

Detektion von Gamma-Aminobuttersäure (GABA) und 2-Hydroxyglutarat (2HG) mit MR-Spektroskopie. Die Bestimmung von 2HG-Konzentrationen gewinnt für Hirntumoren an Bedeutung.

Multivoxel-Spektroskopie einer Läsion ohne wesentliche Resonanzsignale von 2-Hydroxyglutarat (2HG

MR-Relaxometrie und Fingerprinting

MR-Relaxometrie einer mutmaßlichen fokalen kortikalen Dysplasie mit quantitativer Multikontrastbildgebung

MR-Fingerprinting (symbolische Visualisierung Siemens Healthcare GmbH mit Daten der Radiologie Bamberg)

MR-Elastographie

MR-Elastographie einer mutmaßlichen fokalen kortikalen Dysplasie (ohne Transmantelzeichen)

Morphometrische Verlaufsuntersuchungen

Weitere Informationen finden Sie hier: Morphometrische Verlaufsuntersuchungen

Durchblutung/Perfusion

Messung (unten links animiert) und Analyse (oben links und rechte Seite) der Hirndurchblutung bei einem Patienten mit einer Einengung der linken inneren Kopfschlagader (ACI) sowie des ersten Segments der mittleren und vorderen Hirnarterie (M1 & A1) durch ein (Pseudo-)Moya-Moya infolge von intimalen Gefäßwandhyperplasien bei Neurofibromatose Typ 1 (von Recklinghausen-Erkrankung). Die konventionelle modelgetriebene Analyse zeigt nur eine Time-to-Peak (TTP) -Verzögerung im Mediastromgebiet links. Die linke Anterior (A2) wird über die ACOM von der Gegenseite und die linke Posterior über die Basilaris und die PCOM gefüllt. Die datengetriebene Analyse zeigt neben der verzögerten Durchblutung des linken Mediastromgebiets (unten rechts) und der zeitgerechten der anderen Stromgebiete (oben rechts) die dann doch wieder harmonisch zu den übrigen Stromgebieten erfolgende Blutversorgung der Hirnrinde auch im linken Mediastromgebiet (Mitte rechts). Das spricht für eine hinreichende Versorgung durch Umgehungskreisläufe, auch wenn der linke Seitenventrikel durch die chronische relative Minderdurchblutung der linken Hirnhälfte etwas weiter als der rechte ist. Ein Bypass der äußeren Kopf- auf die inneren Hirnarterien sahen wir nicht als notwendig an.

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