滲透壓測定在水電解質(zhì)代謝紊亂中的應(yīng)用
滲透壓是度量各種體液,包括細(xì)胞內(nèi)外體液中所含電解質(zhì)和非電解質(zhì)溶質(zhì)總的顆粒(包括分子和離子)濃度——滲克分子濃度(osmolality)變化的定量指標(biāo)。在正常生理?xiàng)l件下,體液滲透壓在神經(jīng)、內(nèi)分泌的調(diào)節(jié)下,與體溫、PH等因素一起構(gòu)成人體維持組織細(xì)胞正常生命活動(dòng)不可缺少的相對(duì)恒定的“內(nèi)環(huán)境”(Homeustasis)。在病理狀態(tài)下,體液滲透壓的恒定將隨著水電解質(zhì)代謝紊亂的發(fā)生而改變,體液滲透壓的異常正是水電解質(zhì)代謝紊亂的標(biāo)志之一。目前,滲透壓測定已成為研究水電解質(zhì)代謝平衡與紊亂機(jī)制的一項(xiàng)重要手段。滲透壓的測定,一般有沸點(diǎn)升高法、蒸汽壓降低法、冰點(diǎn)下降法和半透膜法四種,其中,冰點(diǎn)下降法和半透膜法在臨床上得到廣泛采用。以冰點(diǎn)下降原理設(shè)計(jì)而成的滲透壓計(jì),稱為冰點(diǎn)滲透壓計(jì)(Freeziug- Point Osmometer)。它是用來測定體液或溶液中的總的溶質(zhì),主要是小分子晶體溶質(zhì)的滲克分子濃度,或稱作晶體滲透壓的儀器。以半透膜滲透原理設(shè)計(jì)而成的滲透壓計(jì),稱為膠體滲透壓計(jì)(oncometer),它是用來測定體液或膠體溶液中的膠體溶質(zhì),主要是蛋白質(zhì)等大分子溶質(zhì)的滲克分子濃度,即膠體滲透壓(colloid osmotic pressure縮寫cop)的儀器。
晶體滲透壓的臨床常用單位是“毫滲量/公斤水”(m0sm/kgH2O),而膠體滲透壓的臨床常用單位是“毫米貢柱”(mmHg)。
在人體內(nèi),晶體滲透壓與膠體滲透壓一起對(duì)體液的轉(zhuǎn)移與分布起著調(diào)節(jié)和平衡作用。其中,晶體滲透壓主要起著維持和調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)外水平衡的作用;而膠體滲透壓則主要起著維持和調(diào)節(jié)毛細(xì)血管內(nèi)外水平衡的作用?,F(xiàn)介紹晶體滲透壓測定在水電解質(zhì)代謝平衡與紊亂中的應(yīng)用:
晶體滲透壓測定在臨床醫(yī)學(xué)的應(yīng)用
(一)評(píng)價(jià)腎功能
尿濃度和稀釋能力是腎臟的重要生理功能之一,對(duì)于調(diào)節(jié)體內(nèi)水鹽代謝平衡,保留體內(nèi)所需物質(zhì)和排泄代謝廢物起著主要作用。在以往臨床實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)技術(shù)中,評(píng)價(jià)腎臟的尿濃縮和稀釋能力,多采用測定尿液比重的方法,然而,新近的研究工作表明,腎臟的尿濃縮和稀釋能力,是依靠體液的滲透壓變化來加以調(diào)節(jié)的,而比重僅是反映溶質(zhì)的質(zhì)量和密度的指標(biāo),并且是隨著溶質(zhì)分子量的不同而發(fā)生改變的,故與滲透壓無直接關(guān)系。應(yīng)用冰點(diǎn)下降法,即冰點(diǎn)滲透壓計(jì)測定尿液滲透壓(Urinary osmolality,簡稱為尿滲),是現(xiàn)代臨床廣泛用于評(píng)價(jià)腎功能的靈敏迅速和準(zhǔn)確簡便的實(shí)驗(yàn)技術(shù)。
所謂尿液滲透壓,實(shí)指尿液中所含的溶質(zhì)顆粒(分子和離子)的濃度?;谀蛞褐腥苜|(zhì)顆粒的濃度直接反映腎臟濃縮和稀釋能力的大小,而腎臟對(duì)尿液的濃縮和稀釋程度又是腎髓質(zhì)功能的重要指征,因而,臨床測定尿液滲透壓,就可以直接判斷腎尿液濃縮和稀釋能力,達(dá)到評(píng)價(jià)腎功能的目的。
目前臨床上常用的評(píng)價(jià)腎功能的尿液滲透壓測定方法,包括最大濃縮尿滲、最大稀釋尿滲、尿血滲比、滲透清除率(Cosm)和自由水清除率(CH2O)等項(xiàng)指標(biāo)。
1. 最大濃縮尿滲:是指經(jīng)過尿濃縮試驗(yàn)(禁水試驗(yàn)或加壓素試驗(yàn))后,所測得的最大尿液滲透壓值。禁水試驗(yàn)可分為8小時(shí)或14小時(shí)等,但以夜間8小時(shí)禁水(從夜間十到次晨六點(diǎn))較為方便。一般將禁水8小時(shí)后的次尿液棄去(因可能含有試驗(yàn)前未濃縮的尿),而取第二次尿液作為滲透壓測定樣品。健康人8小時(shí)禁水試驗(yàn)后的尿液滲透壓值通常都均大于600 m0sm/kgH2O。如低于該值,則提示腎臟的尿濃縮功能低下。腎病患者,尤其是尿毒癥患者的最大濃縮尿滲明顯低于健康人,甚至與血滲值等同,稱作等滲尿。
2. 最大稀釋尿滲:是指經(jīng)過尿稀釋試驗(yàn)后所測得的最低尿液滲透值。尿稀釋試驗(yàn)也就是飲水試驗(yàn),飲水量一般規(guī)定為20毫升/公斤體重。飲水后,連續(xù)收集每一次尿樣(排尿時(shí)間隨意),待尿的總排出量達(dá)到飲水量的80 %時(shí)(約三小時(shí)),試驗(yàn)結(jié)束,然后分別測定各次尿液樣品的滲透壓。取最低一次尿滲透壓值作為稀釋試驗(yàn)的數(shù)據(jù)。健康人稀釋試驗(yàn)后的尿液滲透壓的最低值均小于80 m0sm/kgH2O)。如大于此值,提示腎臟的尿稀釋能力低下。尿稀釋試驗(yàn)由于受各種病因,例如肝病、心力衰竭以及抗利尿激素(ADH)不適當(dāng)分泌等疾病的影響,故對(duì)評(píng)價(jià)腎功能的意義不如尿濃縮試驗(yàn)。
3.尿血滲比值:是尿液滲透壓與血滲透壓之比值,即
尿滲
尿血滲比值=———
血滲
尿血滲比值是直接反映腎小管重吸收水的能力之重要指標(biāo)。腎小球的過濾率及腎小管重吸收水的能力愈強(qiáng),則尿液被濃縮的程度愈高,尿血滲比值也就愈大;反之,當(dāng)腎小球,尤其當(dāng)腎小管受損失時(shí),則尿血滲比值相當(dāng)?shù)刈冃 D蜓獫B比值降低,乃是腎功能紊亂的客觀指標(biāo)。一旦腎衰竭發(fā)生,尿血滲比就會(huì)接近于1。我們曾對(duì)健康人(21例)、腎病患者(17例)和尿毒癥患者(14例)的尿血腎比值進(jìn)行測定和計(jì)算,其結(jié)果(平均值)分別為健康人2.50,腎病患者1.52,尿毒癥患者1.03。
4.滲透清除率(osmotic clearance): 是尿血腎比值與每小時(shí)排尿量之乘積,即:
滲透清除率=尿量 / 時(shí)*尿血腎比值
滲透清除率指的是使尿液滲透壓與血滲透成等值時(shí),即行成等滲透尿所需的純水量,也就是假定腎臟在沒有濃縮和稀釋能力的情況下,腎小球直接排出的總的液體量(每小時(shí))。因正常人在一般飲食條件下,尿量為18~30毫升∕小時(shí),故其滲透清除率大約為45~75毫升/小時(shí)。
5.自由水清除率(Free Water clearance ); 是直接反映腎小管在單位時(shí)間內(nèi)重吸收水(無溶質(zhì)的自由水)的定量指標(biāo)。自由水清除率的具體方法如下: 自由水清除率(CH2O )=尿量/小時(shí)*(1-尿血滲比值)
正常人的自由水清除率(CH2O)是個(gè)負(fù)值,為-25~ -100毫升/小時(shí)。腎濃縮功能損傷,如在急性腎功能衰竭即將發(fā)生時(shí),自由水清除率(CH2O)便趨于零。臨床上,可以此作為急性腎功能衰竭的早期診斷指征,而且往往在臨床或用其他實(shí)驗(yàn)室方法確診為急性腎衰竭發(fā)生之前1~3天便可出現(xiàn)。相反,在急性腎功能衰竭病例,當(dāng)自由水清除率(CH2O)的負(fù)值逐漸增大,也可以此作為腎小管功能恢復(fù)和好轉(zhuǎn)的靈敏指征。
(二)監(jiān)視人工透析和大輸液
人工透析與大輸液是臨床,尤其是臨床急救常用治療技術(shù)。人工透析和大輸液的治療目的,均在于用以調(diào)整和糾正患者體內(nèi)水電解質(zhì)代謝平衡與體液滲透壓平衡志失調(diào)。在臨床上,通過對(duì)患者的體液,主要是血也滲透壓的測定,并根據(jù)所測得的結(jié)果(血滲透的高低),選擇和配制與其和匹配的一定滲透壓數(shù)值的透析液和輸液溶液,以保證人工透析與大輸液的安全實(shí)施和取得良好療效。
無論是采用人工腎或腹膜透析,透析液的滲透壓一般均選擇略高于血滲的水平,以利于透析時(shí)患者體內(nèi)潴留水和毒物的析出。透析液的滲透壓的選擇,不僅影響透析效果,而且掌握不好,輕者在透析過程中使患者產(chǎn)生惡心、嘔吐、血壓升高、肌肉痙摯、意識(shí)障礙等“透析不平衡綜合本”;重者可引起病人昏迷,甚至死亡。在透析過程中連續(xù)觀察人血滲透壓的變化,并通過適當(dāng)調(diào)節(jié)透析液的滲壓,盡量使“ 透析滲差”(透析前血滲值—透析后出滲值)維持在20 mOsm/kgH2O以內(nèi),可避免透析病人的血滲透壓出現(xiàn)大幅度的變化和出現(xiàn)“透析不平衡綜合癥”。
(三)鑒定內(nèi)分泌失調(diào):
人體內(nèi)許多內(nèi)分泌腺神經(jīng)的調(diào)節(jié)下,能夠分泌激素影響(ADH)和調(diào)節(jié)體液水電解質(zhì)代謝和體液滲透壓。其中,主要的是由腦垂體所分泌的抗利尿激素和由腎上腺皮質(zhì)所分泌的固酮。
在病理狀態(tài)下,當(dāng)下丘腦視上核功能活動(dòng)損傷時(shí),將直接影響ADH的分泌,導(dǎo)致尿崩癥的發(fā)生。同樣,當(dāng)腎上腺皮質(zhì)功能減退時(shí),則直接影響醛固酮的分泌,并導(dǎo)致一系列體液滲透壓紊亂的發(fā)生。
臨床上,測定尿滲、血滲和自由水清除率(CH2O),可以作為鑒定腦垂體后葉ADH分泌功能和鑒定腎上腺皮質(zhì)激素分泌功能的間接指標(biāo)。
臨床鑒別診斷不同類型多尿癥的常用滲透壓測定方法,是標(biāo)準(zhǔn)禁水試驗(yàn)法(禁水約14小時(shí))。 凡患原發(fā)性尿崩癥的人,在經(jīng)過上述禁水試驗(yàn)后,其尿滲總是小于其血滲。
通過尿滲和自由水清除率(CH2O)測定,臨床可以鑒別診斷慢性腎上腺皮質(zhì)機(jī)能減退癥(阿狄森氏?。渚唧w做法是令病人做水負(fù)荷實(shí)驗(yàn)(即如前所敘的飲水試驗(yàn)或稱尿稀釋試驗(yàn)),然后連續(xù)收集尿液,分別測定其尿滲和計(jì)算自由水清除率(CH2O)。對(duì)于健康人,在飲水試驗(yàn)后,4小時(shí)內(nèi)排尿總量將達(dá)到飲水量的80%左右,且自由水清除率(CH2O)發(fā)生明顯的變化,即由負(fù)值轉(zhuǎn)為正值。而對(duì)于阿狄森氏癥患者,在水負(fù)荷試驗(yàn)后,其尿滲和自由水清除率(CH2O)均不發(fā)生明顯的改變。
(四)鑒別高血滲癥和低血滲癥:
血滲,即血清或血漿滲透壓,是度量血清和血漿中總的溶質(zhì)分子和離子數(shù)目的理化指標(biāo)。在正常情況下,血滲的數(shù)值大小,主要是由血鈉、血糖和血尿素氮三者的含量所決定的。正常人的血滲值,大都變動(dòng)在270~290 mOsm/kgH20這一狹小的數(shù)值范圍內(nèi)。在臨床上,血滲值的測定不僅可以推知血液中電解質(zhì)溶質(zhì)總的含量及其變化的具體數(shù)據(jù),而且還可以直接了解細(xì)胞內(nèi)外水的轉(zhuǎn)移及平衡失調(diào)的具體情況,是比較完整反映體內(nèi)水鹽代謝平衡極其紊亂的一項(xiàng)頗有價(jià)值德才指標(biāo)。
無論是作為臨床疾病的癥狀表現(xiàn),或者是作為疾病的發(fā)生的直接病因,凡是與血滲明顯異常(超過270~290 mOsm/kgH20這一正常范圍)有關(guān)的一切病癥,一概稱之為“血滲紊亂癥”。血滲紊亂癥主要有高血壓癥(血滲﹥290 mOsm/kgH20)和低血滲癥(血滲﹤270 mOsm/kgH20)兩大類。
高血滲癥和低血滲癥是臨床常見的癥狀,我們從臨床800例觀察的資料表明:高、低血滲癥患者的人數(shù)分別約占住院總?cè)藬?shù)的8 % 和15 %。而就死亡率來看,高、低血滲癥這兩類患者的死亡人數(shù)則占住院總死亡人數(shù)的40%以上。尤其是高血滲癥的危險(xiǎn)性更應(yīng)引起臨床的足夠重視;隨著血滲值的持續(xù)升高,患者的死亡率也將隨之相應(yīng)增加,凡血滲值超過350 mOsm/kgH20的患者,幾乎均致死亡。
引起低血滲的病因是低血鈉癥,但患低血鈉的患者卻不一定表現(xiàn)為低血滲癥,這是由于除血鈉外,血糖和血尿素氮等成份也能影響血滲值的緣故。
引起高血滲狀況的病因較為復(fù)雜,可以是由于血鈉、血糖及血尿素氮單一或復(fù)合成份的升高所造成,也可以是由于外源性物質(zhì)的進(jìn)入而發(fā)生。例如,在臨床經(jīng)常使用的輸液,大多屬于高滲溶液(如高滲氯化鈉、高滲葡萄糖、高滲甘露醇和高滲碳酸氫鈉等溶液),若在搶救危急病情下大量使用,往往會(huì)導(dǎo)致高血滲癥的發(fā)生。
高血滲癥是燒傷病人體內(nèi)水電解質(zhì)代謝平衡紊亂的一種表現(xiàn)形式。這主要是由于燒傷患者自身體內(nèi)存在著能自發(fā)誘導(dǎo)產(chǎn)生高滲狀況的機(jī)制,即大量腎外失水和能量代謝紊亂的雙重作用結(jié)果。在燒傷病人中,嚴(yán)格的高血滲癥的出現(xiàn),總是與病情的加重和愈后不良聯(lián)系在一起的。因此,在燒傷臨床上,能否及時(shí)發(fā)現(xiàn)高血滲癥并給予適當(dāng)?shù)膶?duì)癥治療,乃是搶救燒傷病人生命的一個(gè)關(guān)鍵。
(五)指導(dǎo)嬰兒乳液的科學(xué)配制:
人工喂養(yǎng)嬰兒乳液的科學(xué)配制是新生兒營養(yǎng)學(xué)和臨床的一個(gè)重要研究課題?;谌橐旱臐B透壓和與其相關(guān)德才乳液腎負(fù)荷,是維持嬰兒體內(nèi)水電解質(zhì)代謝平衡的重要影響因素,故乳液滲透壓和乳液腎負(fù)荷是乳液科學(xué)配制的二項(xiàng)重要指標(biāo)。
乳液的滲透壓主要是由乳液中的電解質(zhì)和糖類成份所決定的。不同的乳液,尤其是按不同乳方制備的不同乳液,其滲透壓值的變化范圍較大。以牛奶為例,不同的稀釋比例、加糖的種類與數(shù)量、粉劑奶粉的配制方法(稱重法或容量法)以及煮沸和脫脂處理等因素,均可明顯影響配制后的乳液滲透壓值的大小。
所謂乳液腎負(fù)荷,是指乳液被嬰兒食用后,通過尿液排出的總的溶質(zhì)顆粒(分子和離子)數(shù)目。乳液腎負(fù)荷值等于尿液滲透壓與總尿量的乘積,也可以根據(jù)乳液中所含蛋白質(zhì)和電解質(zhì)成分的多少,采用下列公式計(jì)算之:
乳液腎負(fù)荷(毫滲量)=4×蛋白質(zhì)(克/升)+總的電解質(zhì)(毫克當(dāng)量/升)
由于全牛奶所含蛋白質(zhì)和電解質(zhì)的量較人奶高三倍,故全牛奶的腎負(fù)荷值也要比人奶高近三倍。
高滲乳液(滲透壓值﹥300 mOsm/kgH20),尤其是同時(shí)具有髙腎負(fù)荷的高滲乳液,若用來喂養(yǎng)嬰兒,特別是用來喂養(yǎng)新生兒和低體重兒,將是十分有害的,給的損害作用不僅能導(dǎo)致嬰兒高血滲癥的發(fā)生,而且也是誘發(fā)嬰兒患?jí)乃佬孕∧c結(jié)腸炎的一個(gè)重要致病因素。在用具有高腎負(fù)荷的高滲乳液哺育的嬰兒中,急性高血鈉癥俄發(fā)病率可達(dá)到30 % ~100 %,尤其是患腹瀉的嬰兒,將導(dǎo)致嚴(yán)重的高滲脫水癥的發(fā)生?;即税Y的嬰兒,不但死亡率較高,且在幸存者之中大半將留下神經(jīng)性的后遺癥。
(六)判斷藥物過量與中毒:
外源性藥物攝入過量時(shí)導(dǎo)致高血滲癥產(chǎn)生的原因之一。由于血漿中藥物濃度的增加而引起血滲增高,在血漿中其他主要滲透壓活性物質(zhì)(血鈉、學(xué)徒和血尿素氮)濃度正常情況下,血滲測定值與血滲計(jì)算值之差,即血滲差就會(huì)增大。血滲測定值即為冰點(diǎn)滲透壓計(jì)測得的數(shù)值,血滲計(jì)算值可按下列公式求得:
血糖 血尿素氮
血滲計(jì)算值=(1.86×〔Na+〕+---------- + ---------------- ÷0.93
18 2.8
≈2.0×[Na]+0.0597[血糖]+0.384[血尿素氮]
血滲計(jì)算值單位mOsm/kgH20,[Na+]單位為mEq/L,[血糖]和[血尿素氮]單位均為mg/dL,
血滲差=血滲測定值-血滲計(jì)算值
在正常生理情況下,血滲差接近于零。在病理狀態(tài)下,血滲差急驟增大,除了存在內(nèi)源性因素(大多發(fā)生在休克情況下)外,應(yīng)考慮是否存在外源性藥物過量或中毒之可能。通常,像乙醇、甘露醇、乙烯醇、丙醇、木醇、乙醚、病痛和三氯異位等小分子藥物施用過量或中毒時(shí),均可通過血滲差測定監(jiān)測出來。
(七)缺血心肌保護(hù)液與停搏液的滲透壓測定:
冠狀動(dòng)脈閉塞造成心肌組織缺血之后,將引起心肌細(xì)胞水腫的發(fā)生。在心肌梗塞后,細(xì)胞水腫將更增加缺血組織的損傷和壞死。同樣,在施行心內(nèi)直視手術(shù)做缺血性停搏過程中,也將引起心肌細(xì)胞的水腫發(fā)生,并繼而造成心肌的損傷。大量動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床觀察結(jié)果表明,假如在心肌缺血情況下,能夠有效和及時(shí)地預(yù)防和治療心肌細(xì)胞水腫的發(fā)生,則上述心肌損傷或壞死的過程將得以延緩、減少甚至防止。
目前臨床普遍采用的一項(xiàng)重要地預(yù)防和治療心肌細(xì)胞水腫的措施是高滲溶液灌注法,動(dòng)物實(shí)驗(yàn)得出如下結(jié)果:用作心肌飽和的溶液的滲透壓值是個(gè)關(guān)鍵性的指標(biāo),只有選擇在適當(dāng)?shù)母邼B數(shù)值范圍內(nèi)方能奏效。滲透壓值過高非但不能起到保護(hù)心肌的作用,反而會(huì)對(duì)心肌產(chǎn)生損害。同樣,在心內(nèi)直視手術(shù)過程中用于心肌保護(hù)的停搏液之配方各有不同,但各種停搏液所具有的滲透值,卻均介于300~400 mOsm/kgH20這一高滲范圍內(nèi)。
(八)滲透壓與眼科疾?。?SPAN lang=EN-US>
滲透壓與正常人眼睛的生理功能關(guān)系也十分密切,這是由于眼睛本身的特殊液體結(jié)構(gòu)所決定的。眼睛病變時(shí),也同時(shí)會(huì)伴隨著滲透壓異?,F(xiàn)象的發(fā)生。臨床觀察表明,血滲的異常,往往會(huì)引起眼內(nèi)壓得變化,這是由于血滲變化與血液動(dòng)力學(xué)及眼內(nèi)水狀液伙房水流出物的病理變化密切相關(guān)的原故。對(duì)正常人、青光眼和眼內(nèi)高壓患者的血滲測定結(jié)果表明,青光眼患者的血滲值高于正常人,而眼內(nèi)高壓患者的血滲又明顯地高于正常人和青光眼患者。
(九)精液滲透壓與不育癥:
滲透壓不僅是精子生存和活動(dòng)的重要外環(huán)境因素,而且直接反映精液成份和濃度的變化,使精液活力正常與否的一項(xiàng)不可忽視的重要參數(shù)。
正常人與精子活力不足及精子活力不足兼數(shù)量不足的三組對(duì)象的精液滲透壓測定結(jié)果(平均值)分別為366、428和457(mOsm/kgH20)。異常的精液之所以一經(jīng)排出就已具有較高的滲透壓,其原因是由于精液中與生育能力相關(guān)的蛋白質(zhì)大分子在體內(nèi)發(fā)生分解的緣故。與此科技可見,精液滲透壓測定,為男子不育癥的病因分析和研究,提供了一個(gè)重要的實(shí)驗(yàn)室參考指標(biāo)。
(十)羊水滲透壓與妊娠異常:
羊水滲透壓不僅與孕婦體液水電解質(zhì)代謝緊密聯(lián)系,而且也與胎兒生長發(fā)育過程息息相關(guān)。在妊娠初期,羊水的滲透壓基本上是與母體的血滲透壓值等同的,但是,后來隨著妊娠期的不斷增加,羊水的滲透壓即開始逐漸地下降變?yōu)榈蜐B狀態(tài)。這是由于此時(shí)胎兒剛發(fā)育的腎臟開始對(duì)羊水產(chǎn)生低滲效應(yīng)的結(jié)果。然而,在妊娠異常的情況下,上述羊水滲透壓隨著妊娠期變化的規(guī)律將發(fā)生改變。由于各種病因?qū)е滦律鷥核劳龅哪阁w的羊水滲透壓,在妊娠期間將會(huì)出現(xiàn)明顯的升高現(xiàn)象。據(jù)此,羊水滲透壓的測定,對(duì)妊娠異常癥的早期診斷和治療,將是一項(xiàng)新的有價(jià)值的參照指標(biāo)。在妊娠期間羊水滲透壓的突然升高,將是胎兒或胎盤到某種損傷的靈敏預(yù)兆。
除上述應(yīng)用外,在臨床上尚可對(duì)其他各種體液,如腦脊液、唾液、痰液、汗液、腸液、膽汁、胃液、淋巴液等進(jìn)行滲透壓的測定,無疑這對(duì)各種疾病的診治和研究也將是十分有意義的工作。
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