Dr. rer. nat. Dipl. Phys. C. Melchert
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- Miriam Gerber
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1 1 Brachytherapie Dr. rer. nat. Dipl. Phys. C. Melchert Inhaltsverzeichnis Brachytherapie? Atommodell α Zerfall Geschichte des Radiums Afterloading mit 192 Ir Brachytherapie: Seed-Implantation und Ruthenium-Augenkalotten 2 1
2 Inhaltsverzeichnis Brachytherapie? Atommodell α Zerfall Geschichte des Radiums Afterloading mit 192 Ir Brachytherapie: Seed-Implantation und Ruthenium-Augenkalotten 3 Inhaltsverzeichnis Brachytherapie? Atommodell α Zerfall Geschichte des Radiums Afterloading mit 192 Ir Brachytherapie: Seed-Implantation und Ruthenium-Augenkalotten 4 2
3 Inhaltsverzeichnis Brachytherapie? Atommodell α Zerfall Geschichte des Radiums Afterloading mit 192 Ir Brachytherapie: Seed-Implantation und Ruthenium-Augenkalotten 5 Inhaltsverzeichnis Brachytherapie? Atommodell α Zerfall Geschichte des Radiums Afterloading mit 192 Ir Brachytherapie: Seed-Implantation und Ruthenium-Augenkalotten 6 3
4 Inhaltsverzeichnis Brachytherapie? Atommodell α Zerfall Geschichte des Radiums Afterloading mit 192 Ir Brachytherapie: Seed-Implantation und Ruthenium-Augenkalotten 7 Brachytherapie: was bedeutet das? 8 Brachy: griechisch sowohl zeitlich als auch räumlich KURZ hierbei wird eine kleine radioaktive Quelle direkt in oder an das Tumorbett gelegt. => Zerstörung der noch vorhandenen Tumorzellen 4
5 Geschichte Entdeckung der Röntgenstrahlung durch W.C.Röntgen 1896 Entdeckung der Radioaktivität durch H.Becquerel, Uranmineral 1898 Entdeckung eines neuen radioaktives Elements: RADIUM Dieses wurde von Marie und Pierre Curie am auf dem Treffen der "Academy of Science" vorgestellt. Geschichte: woher kommt das Radium? 10 Warum strahlt das Radium? Warum gibt es überhaupt strahlende chemische Elemente? Was ist das für eine Strahlung? Atomaufbau? 5
6 11 Bohr-Sommerfeld'sches Atommodell 1915/16 K- L- M- Schale 28 Si Ordnungszahl 14 Massezahl 28 Das Atom; Beispiel: Wasserstoff 12 Elektronenhülle H 1 Ordnungszahl 1 Massezahl 1 6
7 Der Atomkern 13 trägt die positive elektrische Ladung liefert fast die gesamte Masse des Atoms besteht aus Nukleonen Protonen Neutronen Das Atom; Beispiel: Helium 14 Elektronenhülle Atomkern m 10-7 m 4 He 2 Ordnungszahl 2 Massezahl 4 7
8 Periodensystem der Elemente 15 Anzahl der Protonen = Ordnungszahl Ort im Periodensystem der Elemente chemischen Eigenschaften Anzahl der Neutronen kann für ein Element verschieden sein Isotope haben den gleichen Ort im Periodensystem Periodensystem der Elemente 16 8
9 Periodensystem der Elemente 17 Anzahl der Protonen = Ordnungszahl Ort im Periodensystem der Elemente chemischen Eigenschaften Anzahl der Neutronen kann für ein Element verschieden sein Isotope haben den gleichen Ort im Periodensystem Isotope Wasserstoff 1 H Deuterium 2 H Tritium 3 H 9
10 a-zerfall (1896) 19 a-teilchen (He-Kern) wird aus dem Kern hinausgeschleudert Massenzahl sinkt um 4 Ordnungszahl sinkt um 2 Häufigste Zerfallsart der natürlichen Radionuklide a-zerfall (1896) 20 a-teilchen (He-Kern) wird aus dem Kern hinausgeschleudert Massenzahl sinkt um 4 Ordnungszahl sinkt um 2 Häufigste Zerfallsart der natürlichen Radionuklide 10
11 a-zerfall (1896) 21 a-teilchen (He-Kern) wird aus dem Kern hinausgeschleudert Massenzahl sinkt um 4 Ordnungszahl sinkt um 2 Häufigste Zerfallsart der natürlichen Radionuklide a-zerfall (1896) 22 a-teilchen (He-Kern) wird aus dem Kern hinausgeschleudert Massenzahl sinkt um 4 Ordnungszahl sinkt um 2 Häufigste Zerfallsart der natürlichen Radionuklide 11
12 1, a Geschichte: woher kommt Radium? 23 Zerfallsreihe: vom Uran zum Blei Uran: 92 Protonen und 146 Neutronen (+54) Blei: 82 Protonen und 124 Neutronen (+42) Zerfallsreihe 238 U 24 12
13 3 min 4 d Zerfallsreihe 238 U 25 Zerfallsreihe 238 U 26 13
14 0,2 µs 1,5 s Zerfallsreihe 238 U 27 Zerfallsreihe 238 U min 27 min 14
15 Geschichte 29 Radium Zerfall: Ra 86 Rn + 2 He Gammaspektrum des Radiums 30 15
16 Geschichte 31 Energien: a = 4,78 MeV (94,5%) 4,60 MeV (5,5%) Energien: 12 Gamma Energielinien => 2 mittlere Energien: 0,55 MeV 1,65 MeV => hoher Aufwand bzgl. des Strahlenschutzes Geschichte Entdeckung der natürlichen Radioaktivität des Radiums durch Marie und Pierre Curie Radiumstrahlen sind viel energiereicher als Röntgenstrahlen Dringen tief ins Gewebe ein Herstellung industriell möglich Strahlung ohne Stromquelle Sehr lange Halbwertszeit: 1620 a Geeignet zur Brachytherapie in Körperhöhlen Gynäkologische Bestrahlungen 16
17 Geschichte Entdeckung der natürlichen Radioaktivität des Radiums durch Marie und Pierre Curie Radiumstrahlen sind viel energiereicher als Röntgenstrahlen Dringen tief ins Gewebe ein Herstellung industriell möglich Strahlung ohne Stromquelle Sehr lange Halbwertszeit: 1620 a Geeignet zur Brachytherapie in Körperhöhlen Gynäkologische Bestrahlungen Geschichte Entdeckung der natürlichen Radioaktivität des Radiums durch Marie und Pierre Curie Radiumstrahlen sind viel energiereicher als Röntgenstrahlen Dringen tief ins Gewebe ein Herstellung industriell möglich Strahlung ohne Stromquelle Sehr lange Halbwertszeit: 1620 a Geeignet zur Brachytherapie in Körperhöhlen Gynäkologische Bestrahlungen 17
18 Geschichte Entdeckung der natürlichen Radioaktivität des Radiums durch Marie und Pierre Curie Radiumstrahlen sind viel energiereicher als Röntgenstrahlen Dringen tief ins Gewebe ein Herstellung industriell möglich Strahlung ohne Stromquelle Sehr lange Halbwertszeit: 1620 a Geeignet zur Brachytherapie in Körperhöhlen Gynäkologische Bestrahlungen Geschichte Entdeckung der natürlichen Radioaktivität des Radiums durch Marie und Pierre Curie Radiumstrahlen sind viel energiereicher als Röntgenstrahlen Dringen tief ins Gewebe ein Herstellung industriell möglich Strahlung ohne Stromquelle Sehr lange Halbwertszeit: 1620 a Geeignet zur Brachytherapie in Körperhöhlen Gynäkologische Bestrahlungen 18
19 Geschichte Entdeckung der natürlichen Radioaktivität des Radiums durch Marie und Pierre Curie Radiumstrahlen sind viel energiereicher als Röntgenstrahlen Dringen tief ins Gewebe ein Herstellung industriell möglich Strahlung ohne Stromquelle Sehr lange Halbwertszeit: 1620 a Geeignet zur Brachytherapie in Körperhöhlen Gynäkologische Bestrahlungen Geschichte Entdeckung der natürlichen Radioaktivität des Radiums durch Marie und Pierre Curie Radiumstrahlen sind viel energiereicher als Röntgenstrahlen Dringen tief ins Gewebe ein Herstellung industriell möglich Strahlung ohne Stromquelle Sehr lange Halbwertszeit: 1620 a Geeignet zur Brachytherapie in Körperhöhlen Gynäkologische Bestrahlungen 19
20 Geschichte Entdeckung der natürlichen Radioaktivität des Radiums durch Marie und Pierre Curie Radiumstrahlen sind viel energiereicher als Röntgenstrahlen Dringen tief ins Gewebe ein Herstellung industriell möglich Strahlung ohne Stromquelle Sehr lange Halbwertszeit: 1620 a Geeignet zur Brachytherapie in Körperhöhlen Gynäkologische Bestrahlungen Durchdringungsvermögen verschiedener Strahlenarten 20
21 Biologische Wechselwirkung Ionisierungsdichte; Linearer - Energie - Transfer = LET Biologische Strahlenwirkung Ionisationsdichte Locker ionisierende Strahlung Röntgen-, g-strahlung Dicht ionisierende Strahlung Protonen-, a-strahlung 21
22 Geschichte 43 Geschichte 44 Radium Girls: Weibliche Fabrikarbeiterinnen bemalten Ziffernblätter von Uhren mit Leuchtfarbe in United States Radium Corporation in Orange, New Jersey ab dem Jahre 1917 bis
23 Geschichte 45 Radium als Wundermittel 23
24 Radiumprodukte 47 Radiumprodukte 48 24
25 Radiumprodukte 49 Geschichte 50 Erste Erkenntnisse über Gesundheitsschäden: 1924 USA Dr.Blum (Zahnarzt): "Radium-Kiefer" bei Ziffernblattmalerinnen 1925 USA Dr. F:L: Hoffman (Statistiker): 5 Tote, 12 lebende Ziffernblattmalerinnen mit Krebs und resistenten Infektionen am Kiefer 1933 USA Evans veröffentlicht ein Paper über Radiumvergiftung 25
26 Geschichte 51 Erste Erkenntnisse über Gesundheitsschäden: 1924 USA Dr.Blum (Zahnarzt): "Radium-Kiefer" bei Ziffernblattmalerinnen 1925 USA Dr. F:L: Hoffman (Statistiker): 5 Tote, 12 lebende Ziffernblattmalerinnen mit Krebs und resistenten Infektionen am Kiefer 1933 USA Evans veröffentlicht ein Paper über Radiumvergiftung Geschichte 52 Erste Erkenntnisse über Gesundheitsschäden: 1924 USA Dr.Blum (Zahnarzt): "Radium-Kiefer" bei Ziffernblattmalerinnen 1925 USA Dr. F:L: Hoffman (Statistiker): 5 Tote, 12 lebende Ziffernblattmalerinnen mit Krebs und resistenten Infektionen am Kiefer 1933 USA Evans veröffentlicht ein Paper über Radiumvergiftung 26
27 Geschichte Einführung der Radiumbestrahlung Kleinraumbestrahlung mit Radium (Gynäkologie) Vorläufer der heutigen Brachytherapie Einlegen von Radiumnadeln Geschichte Radiumnadeln aus Stahl oder Platin wurden für bestimmte Zeit in den Tumor gelegt 27
28 Brachytherapie Afterloading 55 Intensitätsmodulierte Brachytherapie 56 Radium 226 LDR Iod 135 Lineare Strahler Volumenoptimierung nicht möglich HDR Ir 192 stepping source Intensitätsmodulierte Brachytherapie (IMBT) Volumenoptimierung möglich 28
29 Quelle für Brachytherapie Radioaktive Quelle Hohe spezifische Aktivität Kleine Quelle mit hoher Dosisleistung Heute 192 Ir ß - -Zerfall zu 192 Pt (ca. 95%) K-Einfang zum 192 Os ( 5%) 19 Gammalinien Mittlere Energie 375 kev Halbwertszeit: 73,8 d Abmessungen: Ø = 0,5 mm und h = 3,5 mm 57 Quelle für Brachytherapie Radioaktive Quelle Hohe spezifische Aktivität Kleine Quelle mit hoher Dosisleistung Heute 192 Ir ß - -Zerfall zu 192 Pt (ca. 95%) K-Einfang zum 192 Os ( 5%) 19 Gammalinien Mittlere Energie 375 kev Halbwertszeit: 73,8 d Abmessungen: Ø = 0,5 mm und h = 3,5 mm 58 29
30 Quelle für Brachytherapie Radioaktive Quelle Hohe spezifische Aktivität Kleine Quelle mit hoher Dosisleistung Heute 192 Ir ß - -Zerfall zu 192 Pt (ca. 95%) K-Einfang zum 192 Os ( 5%) 19 Gammalinien Mittlere Energie 375 kev Halbwertszeit: 73,8 d Abmessungen: Ø = 0,5 mm und h = 3,5 mm 59 Quelle für Brachytherapie Radioaktive Quelle Hohe spezifische Aktivität Kleine Quelle mit hoher Dosisleistung Heute 192 Ir ß - -Zerfall zu 192 Pt (ca. 95%) K-Einfang zum 192 Os ( 5%) 19 Gammalinien Mittlere Energie 375 kev Halbwertszeit: 73,8 d Abmessungen: Ø = 0,5 mm und h = 3,5 mm 60 30
31 Quelle für Brachytherapie Radioaktive Quelle Hohe spezifische Aktivität Kleine Quelle mit hoher Dosisleistung Heute 192 Ir ß - -Zerfall zu 192 Pt (ca. 95%) K-Einfang zum 192 Os ( 5%) 19 Gammalinien Mittlere Energie 375 kev Halbwertszeit: 73,8 d Abmessungen: Ø = 0,5 mm und h = 3,5 mm 61 Quelle für Brachytherapie Radioaktive Quelle Hohe spezifische Aktivität Kleine Quelle mit hoher Dosisleistung Heute 192 Ir ß - -Zerfall zu 192 Pt (ca. 95%) K-Einfang zum 192 Os ( 5%) 19 Gammalinien Mittlere Energie 375 kev Halbwertszeit: 73,8 d Abmessungen: Ø = 0,5 mm und h = 3,5 mm 62 31
32 Quelle für Brachytherapie Radioaktive Quelle Hohe spezifische Aktivität Kleine Quelle mit hoher Dosisleistung Heute 192 Ir ß - -Zerfall zu 192 Pt (ca. 95%) K-Einfang zum 192 Os ( 5%) 19 Gammalinien Mittlere Energie 375 kev Halbwertszeit: 73,8 d Abmessungen: Ø = 0,5 mm und h = 3,5 mm 63 Quelle für Brachytherapie Radioaktive Quelle Hohe spezifische Aktivität Kleine Quelle mit hoher Dosisleistung Heute 192 Ir ß - -Zerfall zu 192 Pt (ca. 95%) K-Einfang zum 192 Os ( 5%) 19 Gammalinien Mittlere Energie 375 kev Halbwertszeit: 73,8 d Abmessungen: Ø = 0,5 mm und h = 3,5 mm 64 32
33 Quelle für Brachytherapie Radioaktive Quelle Hohe spezifische Aktivität Kleine Quelle mit hoher Dosisleistung Heute 192 Ir ß - -Zerfall zu 192 Pt (ca. 95%) K-Einfang zum 192 Os ( 5%) 19 Gammalinien Mittlere Energie 375 kev Halbwertszeit: 73,8 d Abmessungen: Ø = 0,5 mm und h = 3,5 mm 65 Quelle für die Brachytherapie 66 Energie / MeV 33
34 Quelle für die Brachytherapie 67 b - -Zerfall (1896) Kerne mit Neutronenüberschuss durch Spaltung schwerer Kerne durch Neutronenbeschuss Umwandlung eines Neutrons in ein Proton Massenzahl bleibt konstant Ordnungszahl steigt um
35 b - -Zerfall (1896) Kerne mit Neutronenüberschuss durch Spaltung schwerer Kerne durch Neutronenbeschuss Umwandlung eines Neutrons in ein Proton Massenzahl bleibt konstant Ordnungszahl steigt um 1 69 b - -Zerfall (1896) Kerne mit Neutronenüberschuss durch Spaltung schwerer Kerne durch Neutronenbeschuss Umwandlung eines Neutrons in ein Proton Massenzahl bleibt konstant Ordnungszahl steigt um
36 b - -Zerfall (1896) Kerne mit Neutronenüberschuss durch Spaltung schwerer Kerne durch Neutronenbeschuss Umwandlung eines Neutrons in ein Proton Massenzahl bleibt konstant Ordnungszahl steigt um Bohr-Sommerfeld'sches Atommodell 1915/16 K- L- M- Schale 28 Si Ordnungszahl 14 Massezahl 28 36
37 K-Einfang (1937) Einfang eines Hüllenelektrons durch den Kern Umwandlung eines Protons in ein Neutron Massenzahl bleibt konstant Ordnungszahl sinkt um 1 Röntgenstrahlung wird abgegeben 73 K-Einfang (1937) Einfang eines Hüllenelektrons durch den Kern Umwandlung eines Protons in ein Neutron Massenzahl bleibt konstant Ordnungszahl sinkt um 1 Röntgenstrahlung wird abgegeben 74 37
38 K-Einfang (1937) Einfang eines Hüllenelektrons durch den Kern Umwandlung eines Protons in ein Neutron Massenzahl bleibt konstant Ordnungszahl sinkt um 1 Röntgenstrahlung wird abgegeben 75 K-Einfang (1937) Einfang eines Hüllenelektrons durch den Kern Umwandlung eines Protons in ein Neutron Massenzahl bleibt konstant Ordnungszahl sinkt um 1 Röntgenstrahlung wird abgegeben 76 38
39 K-Einfang (1937) Einfang eines Hüllenelektrons durch den Kern Umwandlung eines Protons in ein Neutron Massenzahl bleibt konstant Ordnungszahl sinkt um 1 Röntgenstrahlung wird abgegeben Bohr-Sommerfeld'sches Atommodell 1915/16 K- L- M- Schale 28 Si Ordnungszahl 14 Massezahl 28 39
40 DD = 1 rel. Einh. Quelle für die Brachytherapie 5 3,5 79 Dosisabfall 192 Ir-Quelle 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0, Dr = 30 cm 80 40
41 DD = 1 rel. Einh. Dosisabfall 192 Ir-Quelle 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0, Dr = 30 cm 81 Linearbeschleuniger 82 41
42 DD = 1 rel. Einh. DD = 1 rel. Einh. Dosisabfall Linearbeschleuniger Dr = 30 cm 83 Dosisabfall Linearbeschleuniger Dr = 30 cm 84 42
43 Vorteil: Hoher Dosisgradient bei der Brachytherapie durch die Quellennähe => Dosisoptimierung durch Geometrie der Nadelplatzierung => Schonung nahegelegener Risikoorgane Afterloading 43
44 Brachytherapie Moulagen: Kontakttherapie intrakavitäre BT: 192 Ir gynäkologische Tumore bronchiale Tumore interstitielle BT: 192 Ir über Implantate 87 Brachytherapie Moulagen: Kontakttherapie intrakavitäre BT: 192 Ir gynäkologische Tumore bronchiale Tumore interstitielle BT: 192 Ir über Implantate 88 44
45 Brachytherapie Moulagen: Kontakttherapie intrakavitäre BT: 192 Ir gynäkologische Tumore bronchiale Tumore interstitielle BT: 192 Ir über Implantate 89 Moulagen 90 45
46 Moulagen Kontakt- therapie 91 Moulagen Kontakt- therapie 92 46
47 Moulagen Kontakt- therapie 93 Brachytherapie: Bronchus 94 47
48 Brachytherapie: Bronchus 95 Brachytherapie: Bronchus 96 48
49 Vaginale Brachytherapie: Corpus 97 Vaginale Brachytherapie: Corpus 98 49
50 Vaginale Brachytherapie: Corpus 99 Vaginale Brachytherapie: Corpus
51 Vaginale Brachytherapie: Cervix Eileiter Gebärmutter Eierstock Gebärmutterhals innerer Muttermund äußerer Muttermund Vagina 101 Vaginale Brachytherapie: Cervix Ring-Stift-Applikator
52 Vaginale Brachytherapie: Cervix Ring-Stift-Applikator 103 Vaginale Brachytherapie: Cervix
53 Vaginale Brachytherapie: Martinez 105 Spickungen verschiedener Organe Beispiele: Prostata Thoraxwand Mamma Mundboden Schädel
54 Prostata: Spickung Template Blase Rektum 107 Prostata: Spickung
55 Prostata: Spickung 109 Prostata: Spickung
56 Prostata: Seedimplantation (LDR) 111 Prostata: Seedimplantation (LDR) Iod -125, 125 I Halbwertszeit, t ½ : 60,25 d Gamma - Energie: 35 kev
57 Prostata: Seedimplantation (LDR) Iod -125, 125 I Halbwertszeit, t ½ : 60,25 d Gamma - Energie: 35 kev 113 Prostata: Seedimplantation (LDR) Iod -125, 125 I Halbwertszeit, t ½ : 60,25 d Gamma - Energie: 35 kev
58 Prostata: Seedimplantation (LDR) 115 Brachytherapie: Mammaspickung
59 Rekonstruktionen zur Brachytherapie: Thoraxwand Brachytherapie: Mammaspickung
60 Brachytherapie: Mammaspickung 119 Brachytherapie: Mammaspickung März 2008 /
61 Brachytherapie: Mammaspickung 121 Brachytherapie: Mammaspickung
62 Brachytherapie: Mammaspickung Vor der IMBT 4 Jahre nach IMBT März 2008 / HNO: Rekonstruktionen zur Brachytherapie: Zungengrund
63 HNO: Rekonstruktionen zur Brachytherapie: Zungengrund 125 HNO: Rekonstruktionen zur Brachytherapie: Zungengrund
64 Rekonstruktionen zur Brachytherapie: Orbita 127 HNO:Rekonstruktion zur Brachytherapie: Orbita
65 Rekonstruktion zur Brachytherapie: Nasopharynx 129 Rekonstruktion zur Brachytherapie: Nasopharynx
66 Rekonstruktion zur Brachytherapie: Nasopharynx 131 Rekonstruktion zur Brachytherapie: Nasennebenhöhle
67 Rekonstruktion zur Brachytherapie: Nasennebenhöhle 133 Rekonstruktion zur Brachytherapie: Nasennebenhöhle
68 Brachytherapie Ruthenium Augenkalotten gegen Aderhautmelanome Personal hat direkten Kontakt mit der radioaktiven Quelle 135 Manuelle Applikation: Ruthenium Augenkalotten
69 Ruthenium Augenkalotten 106 Ruthenium hartes weißes Metall ß - _ Zerfall Energie = 3,54 MeV 137 Ruthenium Augenkalotten 106 Ruthenium hartes weißes Metall ß - _ Zerfall Energie = 3,54 MeV
70 Ruthenium Augenkalotten 106 Ruthenium hartes weißes Metall ß - _ Zerfall Energie = 3,54 MeV 139 Ruthenium Augenkalotten 106 Ruthenium hartes weißes Metall ß - _ Zerfall Energie = 3,54 MeV
71 Radioaktiver Zerfall 106 Ruthenium Rhodium 45 b - - Zerfall b - - Zerfall 141 Produktbeschreibung Kontaktstrahlenquelle zur Behandlung von Augentumoren 106 Ru Augenapplikatoren sind umschlossene radioaktive Stoffe Kapselmaterial: Reinstsilber; 960,8 C SP
72 Produktbeschreibung Kontaktstrahlenquelle zur Behandlung von Augentumoren 106 Ru Augenapplikatoren sind umschlossene radioaktive Stoffe Kapselmaterial: Reinstsilber; 960,8 C SP 143 Produktbeschreibung Kontaktstrahlenquelle zur Behandlung von Augentumoren 106 Ru Augenapplikatoren sind umschlossene radioaktive Stoffe Kapselmaterial: Reinstsilber; 960,8 C SP
73 Ruthenium Augenkalotten 145 Anatomie des Auges
74 Ruthenium Augenkalotten 147 Aderhautmelanom Ruthenium Augenkalotten GTV und CTV eines Aderhautmelanoms 148 Dosisverteilung 74
75 Ruthenium Augenkalotten 3D Bestrahlungsplanung 149 Ruthenium Augenkalotten
76 151 ENDE 76
Brachytherapie. Inhalt. Geschichte. Brachytherapie: Was bedeuted das? Geschichte: Woher kommt das Radium? Bohr-Sommerfeld'sches Atommodell 1915/16
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