Summary
La precisione è una grande domanda in odontoiatria. Per verificare la precisione, sono necessari gli scanner di riferimento. Questo articolo presenta un nuovo scanner di riferimento, con un metodo di scansione adjusted di acquisire una vasta gamma di morfologie dentali con elevata esattezza e precisione.
Abstract
Scanner di riferimento sono utilizzati in odontoiatria per verificare un sacco di procedure. L'interesse principale è quello di verificare i metodi impressione che servono come base per le protesi dentarie. L'attuale limitazione di molti scanner di riferimento è la mancanza di scansione precisione oggetti di grandi dimensioni come arcate dentali complete, o la limitata possibilità di valutare superfici dettagliate denti. Un nuovo scanner di riferimento, sulla base di messa a fuoco variazione tecnica di scansione, è stata valutata per quanto riguarda la massima precisione locale e generale. Un protocollo di scansione specifico è stato testato per la scansione di superficie originale dei denti da impronte dentali. Inoltre, diversi materiali di modello sono stati verificati. I risultati hanno mostrato una precisione di scansione ad alta dello scanner di riferimento con una deviazione media di 5,3 ± 1,1 micron per la veridicità e 1,6 ± 0,6 micron per la precisione nel caso di scansioni complete arco. Metodi di impronte dentali correnti evidenziano scostamenti molto più alto (esattezza: 20.4 ± 2.2 micron, precisione: 12,5 ± 2,5 micron) than l'accuratezza scansione interna dello scanner di riferimento. Oggetti più piccoli come un'unica superficie del dente possono essere acquisiti con una precisione ancora più elevata, consentendo al sistema di valutare erosiva e abrasiva perdita di superficie del dente. Lo scanner riferimento può essere utilizzato per misurare le differenze per un sacco di campi di ricerca dentale. I diversi livelli di ingrandimento in combinazione con una elevata precisione locale e generale possono essere utilizzati per valutare i cambiamenti di denti singoli o restauri fino ai cambiamenti completi arch.
Introduction
La precisione è un grande interesse in molti campi della medicina dentale. Sostituzione di tessuti duri dentali ha bisogno di una protesi esatta raccordo per assicurare il corretto funzionamento ed evitare di distruggere ulteriormente la restante struttura del dente 1,2. Protesi parziali fisse e protesi totale sono particolarmente critici per il montaggio esatto in strutture di sostegno come i denti preparati o impianti 3. Questo è il motivo per una riproduzione altamente accurata è necessaria, soprattutto nel campo delle impronte dentali e workflow laboratorio odontotecnico. Tuttavia, altri campi di trattamento odontoiatrico beneficiano anche di un vero e preciso risultato metrica, per verificare il successo del trattamento e valutare nuove strategie di trattamento, ad esempio, l'aumento dei tessuti molli e duri, erosione e abrasione monitoraggio, trattamenti parodontali e trattamenti ortodontici 4,5. In molti di questi campi, procedure di validazione attuali sono misure di distanza lineari con pinze o microscopi 6,7. Questi methods sono limitati a pochi punti di misura e informazioni limitato di tridimensionali (3D) il cambiamento di zona di prova. Metodi di misurazione più recenti comprendono il rilevamento ottico o radiografica di tutta la superficie dell'oggetto 8,9 prova. Qui, l'intera superficie o il volume viene misurata e visualizzata come un oggetto 3D sullo schermo del computer. Misure lineari sono possibili, così come sovrapposizioni di modelli da tempi di scansione diverse. Con questa sovrapposizione, una valutazione dei cambiamenti in ogni punto della superficie di scansione è possibile. Ciò consente la possibilità di monitorare una determinata area o la visualizzazione deformazioni in tutti e tre gli assi cartesiani. Inoltre, variazioni volumetriche possono essere misurati 10. Il punto limitare a questi nuovi metodi è la precisione dello scanner, utilizzato per acquisire l'oggetto di prova. Nessuno dei cambiamenti all'interno della precisione dello scanner riferimento può essere diviso in variazioni dell'oggetto della prova o errori di scansione. Precisione Scan è spesso un valore dato dal costruttorecostruttore derivato dalla scansione piccoli oggetti calibrate 11. Questo errore di scansione minimo è diversa quando la scansione di oggetti di grandi dimensioni, come un arco dentale. Accuratezza compone di veridicità e precisione. L'esattezza è la deviazione dell'oggetto scansionato dalla sua reale geometria. La precisione è la deviazione tra le scansioni ripetute (ISO 5725-1). In questo studio, un nuovo scanner ottico di riferimento, sulla base della variazione tecnica di scansione attivo, è stato introdotto per analizzare campioni di singolo dente fino a modelli dell'arcata completa con la massima precisione. Questo scanner di riferimento è stato utilizzato come base per diversi studi, confrontando dentale accuratezza impressione convenzionali e tecniche digitali 12-14 e progetti concreti riguardanti occlusione dentale e all'abrasione dei materiali dentali. Lo scopo di questo studio era quello di fornire informazioni di base della precisione dello scanner riferimento e alcune possibilità di utilizzare questo dispositivo nel campo della ricerca dentale.
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Protocol
1. Preparazione del campione / Base
- Applicare una base piatta intorno al provino. Posizionare il campione sul tavolo di scansione. Orientate la superficie occlusale sul piano orizzontale (Figura 1).
2. Analysis Software
- Avviare il programma e poi il Laboratorio modulo di misura (figura 2)
- Posizionare il campione al centro del tavolo di scansione.
- Scegliere la lente di ingrandimento corretta. Per oggetti di grandi dimensioni, come scansioni complete arco, utilizzare l'obiettivo 5X.
- Spostare la scansione ottica utilizzando il mouse 3D fino a visualizzare la superficie del campione sulla finestra di visualizzazione in tempo reale (Figura 3).
- Utilizzare il controllo sensore per impostare esposizione e il contrasto per ottenere parametri di scansione ottimali. Per superfici metalliche, utilizzare un esposizione tra 400 e 800 msec e un contrasto tra 0,3 e 0,8 (Figura 4).
- Controllare la qualità dell'immagine selezionando il pulsante"Mostra qualità delle immagini in Live Preview".
- Impostare i parametri corretti nella sezione "Controllo della misura". Il tipo di misura è "3D Dataset"; ImageField Type è "General ImageField" (Figura 5).
- Fare clic su "Nuovo ImageField".
- Definire il volume di scansione. Il software deve le coordinate di delimitazione del volume di misura.
- Spostare il campione al livello più alto e più basso scansione e fare clic su "Aggiungi Position" in entrambi i punti. Il valore "Z Range" indica l'altezza effettiva del volume di scansione (Figura 6).
- Spostare il campione ai boundings XY del volume di scansione. Fare clic su "Aggiungi Position" per definire l'asse X e lunghezze y. La dimensione del volume di scansione viene visualizzato nella scheda "Informazioni" e deve superare le dimensioni del campione da 1 cm l'asse X e Y.
- Controllare il numero di "punti". Il software è in grado di scansione di 100 milioni di punti di superficie in una sola scansione "ImageField". Il numero effettivodi punti supera questo limite. "Decimate" il numero del punto di misura da un "downsampling laterale" della dimensione in punti.
- Clicca su "Impostazioni avanzate" (Figura 7).
- Spostare il cursore "Lateral Downsampling" a destra fino a quando il numero di "punti" si riduce al di sotto di 100 M (Figura 7). Downsampling riduce la risoluzione laterale dei punti della superficie, con conseguente grande dimensione in pixel dell'oggetto esaminato. Per garantire risultati di scansione ottimali, la risoluzione verticale è aumentata.
- Fare clic su "Start misura". Verrà avviata la "modalità di anteprima". Il software esegue una scansione preliminare con le dimensioni X e Y assi selezionati.
- Dopo la scansione preliminare è completata, selezionare la regione di interesse. Questo aiuta a ridurre le dimensioni del file e il tempo di scansione (Figura 8).
- Selezionare tutte le parti della scansione preliminare eccezione del campione e due campi di misura intorno al provino, contenente la base piatta (Figura 9).
- Fare clic su "Start" per avviare la scansione.
- Controllare la scansione in "ImageViewer" con il mouse e premere il tasto sinistro del mouse (Figura 10).
- Chiudere la finestra e fare clic su "Visualizza Pseudo Color Only".
- Clicca su "Impostazioni" e "Pseudo Colorare", e scegliere "ripetibilità".
- Impostare il "Max". valore di 0,2 e clicca su "Applica intervallo".
- Controllare la ripetibilità, dovrebbe essere uguale per aree con la stessa inclinazione e materiale. In particolare, la base intorno il campione dovrebbe avere una ripetibilità omogenea (Figura 11).
- Clicca su "Database" e salvare la scansione nella cartella appropriata.
- Esportare la scansione di diversi formati di file, se necessario. Clicca su "File/Export/3D Dati / ...." Il protocollo può essere messo in pausa in quel punto e continuò più tardi.
3. Analisi Differenza
- Utilizzare il "3D-Editor" per tagliare via la base. Quest'area non sarà utilizzata per la differenzaanalisi.
- Per confrontare e analizzare i due scansioni, avviare il software "Misuratore della differenza" (Figura 12).
- Scegliere il secondo modello da confrontare.
- Clicca su "Automatico Ruvido Allineamento" per effettuare una prima partita dei modelli.
- Clicca su "Regolazione manuale" e allineare i modelli con rotazione e lo spostamento fino a quando sono nello stesso orientamento (Figura 13).
- Clicca su "allineamento automatico" e "Applica" per avviare il miglior algoritmo adatto per corrispondenza di modello ottimale.
- Clicca su "Differenze" per visualizzare la mappa differenza dei due modelli abbinati.
- Selezionare un intervallo di colori corretta per visualizzare le deviazioni (Figura 14). Salvare il modello deviazione visiva come uno schermo per l'analisi.
Clicca su "Statistica" per visualizzare i valori statistici delle differenze. Scegli la dimensione della classe 1 micron e salvare i dati di istogramma in un file di testo per il confronto statistico (Figura 15).
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Representative Results
La figura 16A mostra la scansione di un campione di gesso. Per verificare i parametri di scansione ottimali, controllare la ripetibilità del materiale. Una sezione del campione viene scansionato con diverse impostazioni di contrasto e luminosità e la ripetibilità viene controllato dopo ogni scansione per trovare le impostazioni di scansione ottimali. Le superfici metalliche mostrano i migliori risultati con un contrasto minore 1.0 e gesso o resina materiali con un contrasto maggiore. Figura 16B mostra la ripetibilità senza parametri di scansione ottimali dopo la scansione di prova. La superficie cuspide inclinata mostra una ripetibilità basso. Figura 16C mostra la stessa superficie scansionata con contrasto e luminosità ottimali. Figura 17A mostra la scansione di un arco dentale. Il salite al buccale e aspetti orali rivelato una bassa ripetibilità (Figura 17B). La correttezza di tale scansione è illustrato nella Figura 17C. Una base piatta, che circonda il modello, significazioneaumenta la precisione di lettura nte, se inclusi nella scansione (figure 17D-17F).
La Figura 18 mostra il protocollo di studio per la verifica dell'accuratezza scanner e analizzando l'accuratezza di un metodo impressione convenzionale con un materiale vinylsiloxanether.
La tabella 1 mostra la veridicità e Tabella 2 la precisione del modello master scansioni da diversi orientamenti degli assi xyz e da un metodo impressione convenzionale. Scansione da diverse direzioni verificato l'esattezza scanner di riferimento per questa domanda specifica sulla precisione dentale. Ha rivelato gli effetti del filtro del software di scansione. I risultati hanno mostrato deviazione molto basso attraverso l'intera arcata dentale. Le immagini di differenza possono essere utilizzati per visualizzare le limitazioni specifiche del processo di scansione. Le aree con forti pendenze come l'aspetto palatale degli incisivi hanno mostrato deviazioni locali più elevati a causa di una minorequalità di scansione della superficie (Figura 19).
Le deviazioni causate dai diversi metodi per impronte erano significativamente superiore alla precisione interna del sistema di scansione di riferimento. Sia la veridicità e precisione erano significativamente più bassi con il metodo tradizionale impressione che con lo scanner di riferimento. Le immagini hanno mostrato la differenza deformazione dell'impronta con deformazioni positive e negative soprattutto verso l'estremità distale dell'arco dentale (Figura 20A). L'impronta digitale ha un diverso tipo di modello deviazione, con deviazioni superiori soprattutto verso i denti distale (Figura 20B)
All'abrasione dei materiali dentali possono essere analizzati allo stesso modo, sovrapponendo la superficie del dente prima e dopo simulazione di masticazione. Figura 21 mostra un provino prima e dopo una simulazione masticazione e la loro sovrapposizione. Perdita di superficie locale era vibile, i immagine differenza. Perdita verticale media di altezza e le variazioni di volume possono essere misurati con il software di analisi differenza.
Figura 1:. Campione con una base piatta posizionato sul tavolo xy dello scanner riferimento Clicca qui per vedere l'immagine ingrandita.
Figura 2: Start "IF-Laboratorio modulo di misura". Clicca qui per vedere l'immagine ingrandita.
Figura 3: Regolare asse z alla base. Clicca qui per vedere l'immagine ingrandita.
Figura 4: ". Contrasto" Regola "Exposure" e Clicca qui per vedere l'immagine ingrandita.
Figura 5: Definire i parametri di scansione. rong> Clicca qui per vedere l'immagine ingrandita.
Figura 6: Definire volume di scansione. Clicca qui per vedere l'immagine ingrandita.
Figura 7: Decimate dimensione in punti. Clicca qui per vedere l'immagine ingrandita.
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Figura 8:. Scansione preliminare del campione Clicca qui per vedere l'immagine ingrandita.
Figura 9: Definire campi di immagine necessari. Clicca qui per vedere l'immagine ingrandita.
Figura 10:. Scansione di controllo Clicca qui per vedere l'immagine ingrandita.
Figura 11:. Controllo ripetibilità della scansione Clicca qui per vedere l'immagine ingrandita.
Figura 12: Caricamento seconda scansione modello per l'analisi differenza. Clicca qui per vedere l'immagine ingrandita.
Figure 13:. allineamento manuale di due set di dati di scansione prima di migliore automatico per la registrazione Clicca qui per vedere l'immagine ingrandita.
Figura 14:. Scala Set per l'analisi differenza visiva Clicca qui per vedere l'immagine ingrandita.
Figura 15:. File di visualizzazione ed esportazione di dati statistici per l'analisi Clicca qui per vedere l'immagine ingrandita.
Figura 16:. Influenza dei parametri di scansione di ripetibilità A) digitalizzate dente modello unico per la misurazione all'abrasione. Il primo passo per la scansione di un nuovo materiale è quello di trovare il rapporto di contrasto e la luminosità ottimale per garantire elevata ripetibilità per misurazioni accurate B) La ripetibilità di una cuspide, senza parametri di scansione ottimali (contrasto: 0.25, luminosità: 0.8 msec) C) La ripetibilità del modello superficie con parametri di scansione ottimali (1.3 contrasto, luminosità 1.4 msec). Clicca qui per vedere l'immagine ingrandita.
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Figura 17:. Preparazione della scansione completa del modello arco A) Scansione senza la base B) La ripetibilità ai margini modello è bassa a causa della elevata angolazione della superficie del dente, in particolare nella regione anteriore C) La sovrapposizione di diverse direzioni di scansione mostra una deformazione della scansione, a partire dalla regione anteriore del modello D) Applicare una base orizzontale attorno al modello con un materiale di pari caratteristiche di riflessione della luce E) modello digitalizzate e base spettacolo elevata ripetibilità tutto intorno all'oggetto scansione F) La sovrapposizione di diversi indicazioni scansione mostra solo piccole deviazioni locali, ma non tutta la deformazione della scansione. Clicca qui per vedere l'immagine ingrandita.
Figura 18:. Protocollo per la valutazione dello scanner e test accuratezza convenzionali impressioni arco a tutto sesto Clicca qui per vedere l'immagine ingrandita.
Figura 19: analisi differenza il software calcola la differenza tra le due superfici con il metodo del vicino più vicino firmato da ogni punto della superficie, con conseguente circa sei milioni di valori di differenza per ogni confronto.. I dati di differenza possono essere esportati come file di Excel per l'analisi statistica. Clicca qui per vedere l'immagine ingrandita.
Figura 20: Immagini differenza di diversi metodi di impronta rispetto al modello master (esattezza), colore graduato da -100 micron (viola) a 100 micron (arancione). Le immagini di differenza mostrano diversi modelli di deviazioni con diversi materiali d'impronta (A e B) e l'uso di un metodo impronta digitale (C). La valutazione tridimensionale può essere utilizzato per ottimizzare le procedure di impression. Clicca qui per vedere l'immagine ingrandita.
Figura 21: immagine differenza tra un campione prima e dopo la simulazione di masticazione, colore grADED da -20 micron (arancione) a -500 micron (viola). La scansione ad alta risoluzione della superficie del dente è utilizzato per valutare l'abrasione di diversi materiali da restauro con in vivo e in vitro. Clicca qui per vedere l'immagine ingrandita.
| Scansione 1 | Scan 2 | Scansione 3 | Scansione 4 | Scansione 5 | Media ± SD | |
| Scanner di riferimento | 5.5 | 6.5 | 5.0 | 6.0 | 5.5 | 5.3 ± 1.1 |
| Impressione convenzionale | 15.5 | 22.0 | 22.5 | 18.0 | 21.5 | 20.4 ± 2.2 |
Tabella 1: Esattezza ([90-10] / 2 percentile, media ± deviazione standard, micrometri) di scanner di riferimento e l'impressione convenzionale con vinylsiloxanether.
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | ||
| Scanner di riferimento | 0.5 | 1.0 | 1.0 | 2.0 | 2.5 | 2.0 | 2.0 | 1.5 | 2.0 | 1.0 | 1.9 ± 1.3 |
| Impressione convenzionale | 10.5 | 11.0 | 11.0 | 14.5 | 14.5 | 16.5 | 10.0 | 11.0 | 15.5 | 10.5 | 12,5 ± 2,5 |
Tabella 2: Precision ([90-10] / 2 percentile, media ± devi normazione, micrometri) di scanner di riferimento e l'impressione convenzionale con vinylsiloxanether.
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Discussion
La precisione è una richiesta fondamentale nella medicina dentale. Lo scanner di riferimento è in grado di scansionare oggetti piccoli e grandi, con alta esattezza e precisione. Con il metodo di scansione ottimale, anche le singole superfici dentali dettagliate morfologici possono essere scansionate ad alta risoluzione e ripetibilità. Con i diversi livelli di ingrandimento dello scanner, strutture morfologiche macro e micro possono essere acquisite. È possibile scansionare una varietà di materiali modello.
La valutazione della precisione dello scanner riferimento consisteva di scansioni con diversi orientamenti del modello e ripetute scansioni dello stesso orientamento del modello di rivelare scansione e software di algoritmi di filtraggio 12. La misura di precisione per verificare lo scanner di riferimento è stata eseguita con un modello completo arco acciaio inox derivata da impressione di un paziente. Con questa procedura, la deviazione del processo di scansione è stato quantificato e rivelato il valore diveridicità e precisione dello scanner riferimento senza una preventiva conoscenza della morfologia scansionato. Al contrario, macchine di misura, o di misura CMM dispositivi, utilizzati anche per misure di riferimento, non è possibile analizzare struttura dettagliata del dente a causa delle dimensioni del tipball. Con tali strumenti di misura, solo pochi punti di superficie e geometrie speciali possono essere catturati 15.
Come vantaggio, il software di scansione è in grado di visualizzare la ripetibilità di ogni punto della superficie scansionata. Un basso ripetibilità si intende una precisione di lettura minore del punto di superficie. Questo influenzerà non solo l'accuratezza del territorio, ma anche la precisione globale dell'intero dell'oggetto scansionato le singole immagini sono unite, dopo la scansione. Con questa funzione, una selezione ottimale dei parametri di scansione è possibile assicurare risultati di scansione ottimali. Inoltre, lo scanner è regolabile per una grande varietà di materiali di scansione. Una superficie ruvida può essere lettocon la normale riflessione della luce e il contrasto e la luminosità regolata. Le superfici con elevate proprietà riflettenti, ad esempio metallo lucido possono essere acquisiti con un filtro di polarizzazione per evitare riflessi irregolari e ottenere una misura pulita. Per gli oggetti con ripide pendenze, un anello di luce è preferibile illuminare queste zone con questa fonte di luce supplementare.
Una specialità delle superfici dentali è la morfologia. Il campione si conclude con ripide pendenze all'aspetto orale e vestibolare. Queste regioni con basso tenore di piombo ripetibilità di abbassare la precisione, soprattutto quando si cuciono oggetti di grandi dimensioni insieme come tutte le scansioni dell'arcata dentale. Per garantire un'elevata precisione delle scansioni complete dell'arcata dentaria, è necessario circondare il modello con una base piatta. Il materiale di base deve avere gli stessi parametri di scansione come il materiale del modello.
Con questo metodo di scansione, è possibile confrontare impronte digitali convenzionali e con lo stesso metodo di valutazione e invia un direct confronto. Il confronto tridimensionale della superficie con le immagini di differenza aiuta a definire gli errori specifiche di ogni metodo impressione e può essere utilizzato per migliorare la qualità dell'impronta sviluppando una procedura ottimale impressione. Ad oggi, le verifiche di scanner dentali sono state descritte utilizzando solo piccolo test oggetti 11.
L'(90-10) / 2 percentile viene usato per descrivere la deviazione media di due superfici. Questo valore descrive la distanza massima di 80 per cento della superficie dell'oggetto di prova dal modello di riferimento. La massima e minima del 10 per cento della superficie non vengono presi in considerazione a causa degli effetti di margine e diversi formati di scansione dei modelli 12.
La limitazione dello scanner riferimento è il tempo di scansione. Strutture vitali e campioni umidi non possono essere acquisiti direttamente con questo metodo. Un'altra limitazione è la direzione di scansione fisso. Con una singola scansione, scarichi cannot da acquisire. Scansioni da direzioni diverse possono essere abbinati per estendere il modello. I materiali non strutturati come i materiali in resina, senza alcun contenuto di riempitivo non possono essere analizzati con grande precisione a causa delle loro basse caratteristiche di riflessione. Tali materiali hanno bisogno di un rivestimento superficiale, ad esempio sputtering oro.
I risultati attuali dimostrano un grande vantaggio dello scanner di riferimento per valutare l'accuratezza impressione. Il confronto 3D fornisce molte più informazioni rispetto alle semplici misure di distanza bidimensionali utilizzati in molti studi 3,6,7. Gli effetti locali di diversi metodi impressioni e l'origine della deformazione possono essere valutate, soprattutto con metodi impronta digitale 13. La stabilità abrasione dei materiali di riempimento può essere valutata utilizzando reali morfologie dentarie senza limitazioni geometriche. Futuri campi di interesse utilizzerà la precisione dell'occlusione dentale, la misura di restauri dentali, come pure rugosità measuremgenitori di computer aided design / computer-aided manufacturing (CAD / CAM) Materiali dopo la fresatura.
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Disclosures
Gli autori dichiarano di non avere interessi finanziari concorrenti o altri conflitti di interesse.
Acknowledgments
Gli autori ringraziano l'odontotecnico Nicola Lanfranconi per produrre il modello di riferimento principale e la Società Alicona per il loro supporto continuo al miglioramento del software di scansione.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Reference model | individual non-precious metal model, derived from a patient impression | ||
| Araldit repair | Huntsmen Advanced Material, Basel, Switzerland | used for making the base of the reference model | |
| CamBase | Dentona, Dortmund, Germany | Type IV dental ston for pouring conventional impressions | |
| Identium | Kettenbach, Eschenburg, Germany | Vinylsiloxanether impression material for conventional impression | |
| inEOS model holder | Sirona Dental Systems, Bensheim, Germany | used for fixing stone models at the reference scanner | |
| Accutrans | Coltene Whaledent, Altstätten, Switzerland | used for making the base of thestone models | |
| President putty | Coltene Whaledent, Altstätten, Switzerland | mix with accutrans for betterstability of the base | |
| Alicona Infinite Focus | Alicona Imaging, Graz, Austria | Reference scanner |
References
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