Análisis los restos óseos de densidad Mineral ósea en contextos forenses

Amanda R. Hale; Ann H. Ross

doi:10.3791/56713

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Resumen
Resumen
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Protocolo
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Resumen

Densidad mineral ósea (DMO) es un factor importante en la ingesta nutricional de comprensión. De restos óseos humanos, es una métrica útil para evaluar la calidad de vida de los juveniles y adultos, particularmente en casos fatales de hambre y abandono. Este documento proporciona directrices para el análisis de restos óseos humanos con fines forenses.

Resumen

El objetivo de este trabajo es introducir un método prometedor, novela para ayudar en la evaluación de la calidad ósea en restos óseos totalmente pertinentes. DMO es un componente importante del estado nutricional del hueso y en restos óseos de juveniles y adultos, y puede proporcionar información sobre la calidad ósea. Restos de adultos, puede proporcionar información sobre condiciones patológicas o cuando la escasez de hueso pudo haber ocurrido. En juveniles, proporciona una métrica útil para aclarar los casos de inanición grave o negligencia, que son generalmente difíciles de identificar. Este documento ofrece un protocolo para la orientación anatómica y análisis de restos óseos para el escaneo por medio de absorciometría de rayos x de energía dual (DXA). Se presentan tres estudios de caso para ilustrar cuando exploraciones DXA pueden ser informativas para el médico forense. El primer estudio de caso presenta a una persona con fracturas longitudinales observadas en el peso rodamiento huesos y DXA se utiliza para evaluar la escasez de hueso. DMO se encuentra normales sugiriendo otra etiología para el patrón de fractura presente. El segundo estudio de caso emplear DXA para investigar la sospecha de desnutrición crónica. Los resultados de DMO son consistentes con los resultados de la longitud de huesos largos y sugieren que el menor había sufrido de desnutrición crónica. El estudio de caso final proporciona un ejemplo donde se sospecha que una hambruna fatal en un niño de catorce meses, que apoya los resultados de la autopsia de hambre fatal. Exploraciones DXA demostró que la densidad mineral ósea baja para la edad cronológica y es sustanciada por las evaluaciones tradicionales de salud infantil. Sin embargo, cuando se trata con alteraciones tafonómica de restos óseos se deben considerar antes de aplicar este método.

Introducción

El objetivo del análisis antropológicos forenses se basa en el entendimiento del practicante del hueso como un tejido complejo con múltiples unidades y variación. El hueso es un tejido jerárquico, compuesto con componentes orgánicos e inorgánicos organizados en una matriz de colágeno y Apatita carbonatada¹^,²^,³^,⁴. El componente inorgánico o mineral óseo se organiza en una estructura nanocristalina para proporcionar rigidez y marco para la porción orgánica¹^,²^,⁵. El aspecto mineral comprende aproximadamente el 65% del hueso por peso y su ' masa es influenciada por ambos factores genéticos y ambientales¹^,²^,⁴^,⁶. Porque mineral óseo ocupa un espacio tridimensional, puede ser medido como la densidad mineral ósea (DMO), o una función de la masa y el volumen ocupado⁷. La densidad de mineral óseo varía con la edad desde el nacimiento en la edad adulta⁸^,⁹^,¹⁰^,¹¹^,¹² y se ha utilizado extensivamente en contextos clínicos como un indicador de osteoporosis y de fractura riesgo⁴^,¹³^,¹⁴^,¹⁵^,¹⁶^,¹⁷^,¹⁸. Absorciometría de rayos x de energía dual (DXA) ha sido una herramienta generalizada para la evaluación de la salud de los huesos desde su introducción en 1987, especialmente las exploraciones realizadas en la columna lumbar y cadera regiones¹¹^,¹³^,¹⁹. Validación de las exploraciones DXA se ha demostrado como el estándar de oro al investigar cambios en la DMO¹³^,¹⁹^,²⁰^,²¹^,²²^,²³. Posteriormente, la Organización Mundial de la salud (OMS) ha creado estándares normativos incluyendo t- y z-score definiciones para juvenil y adulta de columna lumbar (L1-L4) y las caderas ya que son las regiones capturadas fácilmente volumétricamente¹¹ ^,¹³^,¹⁹^,²⁴.

La creciente dependencia en Antropología Forense en trabajo médico-legal ha fomentado la investigación de nuevas técnicas para evaluar mejor los restos óseos en una variedad de circunstancias. Entre estas técnicas posibles es la aplicación de exploraciones DXA para evaluar la DMO como un indicador de la calidad del hueso en casos de hambre mortal y negligencia en los juveniles²⁵^,²⁶, identificación de enfermedades metabólicas del hueso, y estimación de la supervivencia de elementos esqueléticos en investigación tafonómica⁷^,²⁷.

En el informe de maltrato de niño 2015 Departamento de salud y servicios humanos de Estados Unidos, el 75,3% de los casos de abuso infantil reportados fueron algún tipo de negligencia con ~ 1.670 muertes resultando de hambre mortal y negligencia en 49 estados²⁸. Más menores víctimas de la negligencia no muestran signos de abuso físico externo, pero la falta de prosperar es visto en todos los casos de²⁹^,³⁰. Falta de prosperar se define como la ingesta inadecuada nutrición para apoyar el crecimiento y desarrollo. Estos pueden tener diferentes factores, uno de los cuales es negligencia resultante de la privación nutricional²⁵^,³¹ (véase Ross y Abel³² para una revisión más exhaustiva). Inanición deliberada que resulta en la muerte de un niño o un bebé es mucho más raro y considerado como la forma más extrema de maltrato²⁵^,³³^,³⁴. Estas deficiencias nutricionales tienen un efecto significativo sobre el crecimiento del hueso, crecimiento particularmente longitudinal en los niños como una consecuencia inmediata de malnutrición³⁵. Mineralización y el crecimiento esquelético principalmente dependen de la vitamina D y calcio, y su suplementación se ha relacionado con mayor DMO²⁵^,³⁵^,³⁶.

Es sumamente difícil identificar o procesar a estos casos debe utilizarse la siguiente incluso una autopsia completa³¹^,³⁷^,³⁸ y consideración especial a los métodos empleados. Así, en los casos donde se sospecha fatal hambre o desnutrición, es necesario un enfoque multidisciplinario especialmente en casos de restos en Estados avanzados de descomposición²⁶. Cuando se trata de restos óseos, la densitometría ósea es una herramienta útil en conjunción con otros indicadores esqueléticos tales como el desarrollo dental, medición de la pars basilaris del cráneo y huesos largos longitudes²⁶. Sin necesidad de utilizar los indicadores esqueléticos mencionados más arriba para los bebés y menores de edad, no sería posible discernir si la DMO baja es el resultado de un desorden metabólico inherente, la desnutrición o el proceso tafonómico. Otra preocupación es la estimación del tamaño corporal (peso y estatura) en restos óseos infantiles o juveniles. Normativos más conjuntos de datos requiere información sobre altura o peso para propósitos de comparación como crecimiento óseo en niños dependientes de edad y tamaño¹². Cuando los restos se evalúa no identificados, deberán utilizarse métodos de estimación. Para bebes de menos de uno, DXA normativa datos están emparejado solamente. En menores de 1 años, Ruff³⁹ o Cowgill⁴⁰ se recomienda para estimar la estatura en restos óseos como se basan en el estudio de crecimiento de Denver muestra incluyendo las edades 1-17³⁹^,⁴⁰. Cuando se calcula el tamaño de cuerpo y edad, varían los intervalos de confianza y comparación de la media para el centro para el Control de enfermedades (CDC) produjo crecimiento curvas⁴¹ deben incluirse en el informe así como el intervalo de confianza para la estatura estimada. Es importante señalar que en la mayoría de los casos, no se puede determinar información acerca de origen y sexo de restos óseos menores antes de la pubertad, que es particularmente importante para los adolescentes ya se saben que un impacto significativo en DMO en ascendencia y sexo adultos. En estas circunstancias, el método DXA puede no ser aplicable. En los casos identificados, debe obtenerse información biológica acerca de ascendencia, sexo y tamaño corporal, antes del análisis.

La densitometría ósea en Pediatría ha aumentado con el desarrollo de datos normativos⁴²^,⁴³ con DXA siendo la técnica más ampliamente disponibles⁴⁴. Niños desnutridos presentan niveles significativamente más bajos de DMO que niños sanos con mineralización correlacionada con severidad de desnutrición⁴⁵. Exploraciones DXA de la columna lumbar y las caderas son las áreas más apropiadas para evaluar de menores según el Colegio Americano de radiología⁴⁶. Reproducibilidad se ha demostrado para la columna vertebral, cadera entera y todo el cuerpo en los niños de todo el período de crecimiento⁴⁷. Sin embargo, la columna lumbar es preferida como se compone principalmente de hueso trabecular, que es más sensible a cambios metabólicos durante el crecimiento y se ha encontrado para ser más precisos que toda cadera evaluaciones²⁵^,⁴⁷^, ⁴⁸. exploraciones DXA de uso es común en la evaluación pediátrica. Sin embargo, puesto que la DXA es bidimensional, no capta el verdadero volumen y produce una DMO basada en hueso zona¹³. En los niños, esta es una distinción importante como cuerpo y tamaño del hueso varían dentro y entre grupos de edad en niños de¹². Datos más normativos disponibles para comparación con las mediciones de DXA, pero debe tener cuidado para seleccionar una población de referencia (véase Binkovitz y Henwood¹³ para una lista de bases de datos normativos DXA utilizados).

Tras la exploración, un z-score se calcula usando una muestra de referencia específica pareados por edad y población. Z-partituras son más apropiadas para los menores desde t-partituras comparar la DMO medida en una muestra de adultos jóvenes¹². Un z-score entre 1:58 indica DMO normal para la edad cronológica mientras que cualquier calificación por debajo de -2 indica baja DMO para edad cronológica⁴⁹. Gama del 1:58 para el t- y z-score representa hasta dos desviaciones estándar de la media. Claramente, si un score de DMO medido es dentro de dos desviaciones estándar por encima o por debajo de la media de la población de referencia, se consideran clínicamente normales.

La dependencia de la variación morfológica para la antropóloga forense proviene de muchas fuentes. Uno de los cuales es la variación esquelética que surge de procesos de la enfermedad, como de enfermedades metabólicas del hueso⁵⁰. La capacidad para identificar trastornos específicos en restos óseos tiene una ventaja doble: 1) añadiendo información a la biológica Perfil de lo que es más robusto y 2) determinar si las fracturas son patológico o el resultado del trauma infligido. Hay una variedad de hueso metabólicos trastornos⁵¹^,⁵²^,⁵³, pero la más relevante para las medidas BMD de restos contemporáneos es la osteoporosis. La osteoporosis se presenta cuando la tasa de pérdida de hueso trabecular es mayor que la tasa de pérdida de hueso cortical con una pérdida neta de hueso densidad⁵³^,⁵⁴^,⁵⁵. La pérdida de hueso trabecular se correlaciona con un mayor riesgo de fractura, especialmente en los huesos que tienen hueso trabecular mayor contenido (por ejemplo, la cadera de os)⁴^,⁵⁵.

Se han realizado numerosos estudios sobre la osteoporosis y del hueso densidad mineral en restos óseos en conjuntos arqueológicos mediante DXA⁵⁶^,⁵⁷^,⁵⁸^,⁵⁹ y otros métodos⁶⁰ ^, ⁶¹ ^, ⁶². sin embargo, al evaluar osteoporosis en el esqueleto adulto de contextos arqueológicos, profesionales ignoran que el diagnóstico clínico de osteoporosis requiere la media de una muestra de referencia menos contemporánea con los individuos siendo evaluado⁵⁵^,⁶³^,⁶⁴. Esto no es un problema en contextos de Antropología Forense ya que los individuos son edad y sexo-emparejado a las poblaciones modernas con muestras de referencia desarrollado para la cadera y la columna lumbar, aunque cambios en la DMO mediante diagénesis se deben considerar para restos forenses. Sin embargo, la tafonomía es el probable factor que afecta la capacidad para obtener medidas de DMO legítimas de muestras arqueológicas. Esto es una consideración en contextos forenses, donde restos recuperaron de entierros condiciones con posibles intervalos post mortem más allá de unos meses. Mientras que todavía está de interés forense, podría plantearse duda suficiente para cualquier resultados de DMO obtenidos de restos encontrados en estas circunstancias.

Osteoporosis es evaluada clínicamente usando t-puntuaciones de las medidas de DMO que se derivan de las medidas BMD de los individuos en la columna lumbar o cadera en relación con una muestra de referencia de adultos jóvenes mediante DXA⁶⁵^,⁶⁶^,⁶⁷ ^,⁶⁸. Esta muestra de referencia se puede emplear para identificar la aparición de la osteoporosis en el esqueleto. En contextos forenses, esto es útil por dos razones: 1) diferenciar las fracturas relacionadas con trauma infligido por el abuso en los ancianos y los de fragilidad creciente del hueso en individuos osteoporóticos⁶⁹y 2) como personal posible característica de identificación⁵⁰.

La densidad del hueso largo se ha considerado un indicador que refleja la actividad y nutrición de un animal⁷⁰^,⁷¹. Más recientemente se ha observado que la densidad ósea, como una propiedad intrínseca del hueso, afecta su supervivencia durante procesos tafonómica⁷. Una consecuencia de la descomposición es la supervivencia diferencial de elementos esqueléticos (es decir, unidades discretas, anatómico completas del esqueleto) y la densidad ósea puede ser utilizada como un predictor de supervivencia, o hueso fuerza⁷^, ⁷⁰ ^, ⁷¹ ^, ⁷² ^, ⁷³ ^, ⁷⁴ ^, ⁷⁵. esto es importante en contextos forenses, así como los arqueológicos y entornos paleontológicos en que afecta la capacidad de los profesionales adecuadamente emplean métodos para estimar un perfil biológico (o edad, sexo, estatura y ascendencia) si sólo ciertos elementos esqueléticos están representados.

Densidad a granel (densidad ósea con el poro espacio incluido en la medición) es la medida apropiada en esta situación, teniendo en cuenta que es precisamente la estructura porosa del hueso que influye en la susceptibilidad a procesos tafonómica⁷. Se han empleado muchos métodos de evaluación de la densidad ósea incluyendo fotones de una viga densitometría²⁷^,⁷⁵, la tomografía computada⁷⁶^,⁷⁷^,⁷⁸, photodensitometry⁷² ^,⁷⁹y⁸⁰^,de DXA⁸¹^,⁸². Exploraciones DXA pueden ser preferible a otros métodos es relativamente barato, se pueden realizar escaneos de cuerpo entero y elementos esqueléticos individuales pueden evaluarse por separado o juntos durante el análisis. Usando la DMO analiza antes y después de estudios de investigación tafonómica proporciona información útil sobre supervivencia ósea resultante de diferentes tafonómica factores y ambientes de⁸².

Este documento describe un protocolo para la obtención de las exploraciones DXA de restos óseos. El método utiliza el común, clínica posicionamiento de individuos cuando se realizan en columna lumbar y cadera exploraciones. Esto permite que los profesionales comparar los restos esqueléticos con los estándares normativos apropiados. El protocolo descrito es aplicable a restos menores y adultos con limitaciones discutidas más adelante.

Protocolo

El protocolo aquí se adhiere a las pautas de ética de North Carolina State University para la investigación en humanos.

1. preparación de la máquina

Nota: El siguiente protocolo puede aplicarse ampliamente a cualquier cuerpo, clínica escáner DXA y DMO.

Realizar la calibración una vez al día antes de la exploración de cualquier persona para asegurar el control de calidad. Después de instrucciones de calibración aparecen sobre la puesta en marcha de software de los sistemas, analizar un fantasma de columna lumbar de conocida densidad para asegurar la correcta lectura del escáner de la DMO.
Si el escáner se utiliza no tiene una función de control de calidad en el software, comparar los resultados de la columna lumbar con las registradas en el fantasma de la espina dorsal para la medida correcta.
Nota: El fantasma de la espina dorsal, debe ser colocado en el centro de la mesa de exploración y columna lumbar debe seleccionarse para control de calidad.
Realizar pruebas adicionales (por ej., uniformidad radiográfica) según sea necesario. Realizar uniformidad radiográfico cada diez exploraciones máximo para asegurar que toda la superficie de exploración es detectada por el escáner.
Si se utiliza el escáner no tiene una uniformidad radiográfica de prueba en el menú de control de calidad, seleccione scan de cuerpo entero para que el escáner puede leer toda la superficie de exploración.
Nota: Siempre centro el examen de la tabla después de control de calidad y antes de realizar los exámenes.

2. realizar examen

Crear perfiles de pacientes
1. Crear nuevos perfiles de pacientes para cada nuevo individuo explorado para mantener la cadena de custodia y para exploraciones están correctamente asociadas a restos individuales. Si se identifica el individuo está escaneando, proceda al paso de la 2.1.2. Si el individuo es no identificado, establecer el perfil biológico antes de la exploración para emplear las referencias de la base de datos más precisas.
2. Entrar información demográfica en el perfil del paciente incluyendo estatura estimada si desconocido. Asegúrese de que selecciona la ecuación más apropiada para los restos investigados.
3. Seleccione el tipo de exploración. Para los pasos 2.2, seleccione Columna Lumbar Anterior-Posterior (AP). Paso 2.3, seleccione izquierda o derecha cadera escanea.
Exploración de columna Lumbar AP
Nota: Requieren vértebras lumbares (L) de uno a cuatro.
1. Seleccione realizar examen | elegir paciente | Seleccione Análisis tipo | Columna Lumbar AP | Próximo. Seleccione un envase abierto por lo menos tan grande como el segmento articulado de L1-L4.
  Nota: Utilizado en este estudio es 48,26 L X 26.85W X 8.89 cm (19 en. L X 10.57 en. W X 3.5 en. D).
2. Llene el fondo del recipiente con arroz como un proxy de tejidos blandos.
  Nota: Cualquier tipo de arroz puede funcionar como un proxy de tejidos blandos.
3. Lugar L1-L4 en posición anatómica (apófisis espinosas deben orientarse hacia abajo) en el arroz con aproximadamente 0,7 cm (0,28 pulg.) entre cada cuerpo vertebral como se muestra en la figura 1A. Asegurar que se articulan los hechos articulares superiores e inferiores, pero los cuerpos vertebrales no están en contacto con uno otro.
4. Centro de la mesa de exploración y lugar el recipiente con L1 se orienta hacia la parte superior (cabeza) de análisis de tabla y L4 se coloca 1 cm superior a la Cruz de intersección. La línea de láser vertical debe bisecan los cuerpos vertebrados de todos cuatro vértebras (figura 1B).
5. Cubrir el hueso expuesto con arroz.
6. Seleccione Start Scan.
7. Proceder al análisis (paso 3.1), si analizan correctamente (figura 2). Repite la exploración si no todas las vértebras son capturadas.
Análisis de la cadera derecha o izquierda
Nota: Figura 3 es de un examen de la cadera izquierdo, si se realiza un examen de la cadera derecha, posicionamiento se refleja.
1. Seleccione realizar examen | elegir paciente | Seleccione Análisis tipo | Izquierda de la cadera (o cadera derecha) | Próximo. Seleccione un envase abierto por lo menos tan grande como la coxa articulada os y el fémur está escaneando.
  Nota: En este estudio es 88,5 L X 41.5W X 13.9 D en cm (in 34,85. L X 16,35 en. W X 5,47 en. D).
2. Llene el fondo del recipiente con arroz (cualquier tipo de arroz funciona como un proxy de tejidos blandos).
3. Colocar la cadera os con el acetábulo y obturador agujero mirando lateralmente con el hueso púbico orientado medialmente. Coloque la tuberosidad isquiática por debajo de la cabeza femoral que articula con el acetábulo (Figura 3A).
  Nota: Posición de la tuberosidad isquial es muy importante porque si se extiende lateralmente por debajo del cuello femoral se inflará las estimaciones BMD.
4. Colocar el fémur con la cabeza femoral en el acetábulo y el trocánter mayor y la cabeza femoral en línea paralela a la mesa de exploración (es decir., en el mismo plano). Asegúrese de que el eje femoral se gira medialmente con el cóndilo distal rotado medialmente y algo mayor que el cóndilo medial (figura 3B).
5. Centro de la mesa de exploración, a continuación, mueva la posición del brazo y la mesa de exploración hasta el punto de mira de láser está orientada para que el centro está directamente sobre la zona subtrocantérea del fémur con la línea vertical que bisecan la mitad superior del eje femoral ( Figura 3A). No mover los restos una vez que se han colocado. Mueva que la mesa asegura que los huesos permanezcan en posición anatómica correcta.
6. Cubre la porción restante visible de la articulación femoral acetabular con arroz.
7. Seleccione Start Scan.
8. Proceder al análisis en el paso 3.2 si analizan correctamente (figura 4).
  Nota: Exploraciones deberían capturar la alineación de la articulación, que es la línea media del fémur proximal en un plano. La línea media debe mentir desde el centro de la cabeza femoral solo bajo el trocánter mayor.

3. Análisis de exámenes

Analizar análisis de columna Lumbar AP
1. Tras el análisis, aparecerá un cuadro de mensaje de examen de egreso. Seleccione analizar Scan.
  Nota: El Software separará cada vértebra en sus propias regiones para evaluar elementos individuales y DMO total cuando analizan correctamente como se muestra en la figura 5.
2. Seleccione resultados en la ventana de Análisis de exploración . Seleccione las líneas vertebrales si las vértebras no están debidamente separadas para ajustes menores o directamente colocar las vértebras para analizar de nuevo.
3. Obtener dos pareados por edad y medidas de referencia de DMO específicas de población para calcular una z -score cuando analiza realizar DMO menores.
4. Recoge el gráfico de resultados para la visualización del individuo en relación con la población de referencia.
  Nota: La figura 6 muestra los resultados de exploración para Columna Lumbar AP de 31 años de edad femenino.
Análisis de exploración de la cadera.
1. Tras el análisis, aparecerá un cuadro de mensaje de examen de egreso. Seleccione analizar Scan.
  Nota: Software automáticamente capturará el cuello femoral, triángulo Ward y área trocantérea como se muestra en la figura 7, si analizan correctamente.
2. Seleccione la herramienta mapa de hueso para añadir o eliminar las áreas que no forman parte del cuello del fémur y región trocantérica cuando no es leído exactamente por el software debido a malposición leve. Hacer ajustes de línea media directamente en la exploración por seleccionar la herramienta de cuello y el reposicionamiento de la línea media.
3. Volver y volver a examinar si estos pequeños ajustes no permiten la alineación correcta mostrada en la figura 7.
4. Seleccione resultados en la ventana de Análisis de exploración . Comparar con datos de referencia para la región intertrocantérea en el software, cuello femoral y región trocantérica para adultos.
5. Comparar los resultados con las referencias adecuadas y población-pareados por edad al evaluar a juveniles.
6. Usar el t-score para los adultos ya que es el más apropiado evaluar diferencialmente las condiciones patológicas.
  Nota: La figura 8 muestra los resultados de la exploración ideal para el análisis de cadera izquierdo de 31 años de edad femenino.

Resultados

La metodología aquí propuesta se utiliza comúnmente en pacientes vivos y debe tenerse en cuenta de su novedad a personas fallecidas. Figura 6 y figura 8 presentan los resultados de una columna lumbar AP y exploración de cadera izquierda, respectivamente. El individuo en estas exploraciones es un blanco fallecido, mujer, 31 años de edad que se encuentra en la forense análisis de laboratorio de Carolina del norte estado Unive...

Discusión

Los resultados presentados en este documento son ilustrativos de la aplicabilidad de las mediciones de DMO en contextos forenses. Como muestran la figura 6 y figura 8 , la posición análisis de individuos vivos para los análisis clínicos de DMO es reproducible con restos óseos, pero debe tenerse cuidado para asegurar la colocación apropiada. Esto es especialmente importante para el examen de cadera donde identificar la línea media del cuello femoral requie...

Divulgaciones

Los autores no declaran a intereses financieros en competencia.

Agradecimientos

Los autores desean reconocer los revisores editoriales, así como los dos revisores anónimos. Sus sugerencias y críticas válidas, muy apreciado y había mejorado considerablemente el manuscrito original.

Materiales

Name	Company	Catalog Number	Comments
QDR Discovery 4500W system	Hologic	Discovery W	All inclusive DXA whole body scanner that includes APEX software for visualization and analysis of scans. Incorporates FRAX reference data developed by WHO to provide both t- and z- scores.
APEX 3.2	Hologic	APEX	Software used by the DXA PC connected to the bone desitometer (QDR Discovery 4500W system) to acquire the BMD data and analyze results.

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