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Review

Assessing endometrial receptivity via ultrasound blood flow evaluation: a review

  • Xin Li ,
  • Xue Shi ,
  • Yang Song
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Received date: 2025-10-29

  Online published: 2026-04-03

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Cite this article

Xin Li , Xue Shi , Yang Song . Assessing endometrial receptivity via ultrasound blood flow evaluation: a review[J]. Chinese Journal of Medical Ultrasound (Electronic Edition), 2025 , 22(12) : 1168 -1172 . DOI: 10.3877/cma.j.issn.1672-6448.2025.12.010

胚胎移植技术是目前临床广泛使用的辅助生殖技术,成功的胚胎移植取决于优质胚胎、良好的子宫内膜容受性1以及胚胎与子宫内膜的同步发育。研究表明,约2/3的胚胎移植失败与子宫内膜容受性差相关2。随着超声评价技术的不断发展,越来越多的研究证实,与子宫内膜厚度、回声类型及容积等指标相比,子宫内膜及内膜下的多普勒血流指数与血流分布具有更高的临床评估价值3-4,子宫内膜血流灌注已成为子宫内膜容受性评估中尤为重要且不可或缺的关键因素5
超声作为一种便捷、无创、无放射性且性价比高的影像学手段,凭借其实时动态成像的优势,在血流评价方面优于CT与MRI6-7。目前,可用于子宫内膜血流评价的超声技术分为以下几类:一是无需注射造影剂即可获取子宫内膜血流动力学信息的常规及新型多普勒技术,包括彩色多普勒、能量多普勒、频谱多普勒、超微血流成像技术和三维能量多普勒技术等;二是需要注射造影剂以提升微血管分辨率的超声造影技术,涵盖常规超声造影及新近发展的高帧率超声造影、显微超声造影、超声造影微血管成像技术等;三是仍处于研究阶段、尚未应用于临床的新技术(如光声成像技术)。上述超声技术涉及的血流动力学参数,如血流信号分布、血流速度、阻力指数、搏动指数、血管密度、强化时间与强度等,多数已应用于子宫内膜血流评价的临床实践。本文旨在综述各种超声血流评价技术及相关参数在子宫内膜容受性评估中的研究现状与应用前景。

一、超声血流评价技术

(一)超声多普勒技术

1. 常规多普勒技术:目前常规多普勒技术已成为评估子宫内膜及内膜下血流灌注的首选无创影像学方法。该技术基于多普勒效应,通过将运动红细胞产生的频移信号进行彩色编码,从而实时、直观地显示血流的空间分布与动态变化。配合使用的频谱多普勒技术,则通过在特定取样区域内提取多普勒信号,经后处理生成血流速度-时间谱,从而实现血流速度、阻力指数及搏动指数等重要血流动力学参数的定量测定。两者联合应用,不仅能够清晰展示血流信号的走行、分布和血流方向,还可为临床提供多项量化评估指标8。Sardana等9采用常规彩色多普勒技术对受试者冻胚移植前的子宫内膜容受性进行了评价,证实妊娠率与子宫内膜血流显著相关,有内膜下血流的受试者妊娠率高于无内膜下血流的受试者(P<0.05);Khan等10采用常规多普勒技术对受试者冻胚移植前的子宫内膜容受性进行了评价,证明妊娠组子宫动脉搏动指数明显低于非妊娠组,差异具有统计学意义(P<0.05),说明常规多普勒技术可作为子宫内膜血流评估的重要手段,已成为子宫内膜容受性评价最简单、高效、实用且准确性较高的一种影像学评估方法。何培芝等11的研究纳入了60例反复自然流产的患者,结果显示,彩色多普勒超声可有效评估子宫内膜容受性,妊娠组患者子宫内膜及内膜下血流分布占比(59.1%)显著高于非妊娠组(13.2%),且妊娠组患者子宫螺旋动脉血流阻力参数更低,提示子宫内膜血流分布及螺旋动脉参数对妊娠结局具有预测价值。
然而,传统多普勒技术也存在明显局限性。它主要适用于中高速血流的检测,对低速血流的敏感性较差,因此在评估微循环灌注方面存在一定盲区。为克服这一限制,能量多普勒技术逐渐发展并应用于临床。该技术以红细胞散射能量的积分值作为成像基础,其信号强度取决于红细胞数量和回声振幅,因此在显示低流量、低流速血流方面,明显优于传统彩色多普勒技术。
尽管如此,能量多普勒在准确捕捉极低速血流信号方面仍存在困难,难以真实反映组织内部微血管网络的全貌以及微循环动态灌注状态。此外,该技术无法提供血流方向信息以及精确的速度定量数据,这在一定程度上限制了其在血流动力学全面评估中的应用价值。总体而言,常规多普勒超声技术虽已成为子宫内膜血流评价的重要工具,但在微循环成像方面仍需进一步的技术创新与突破。
2. 超微血流成像(superb micro-vascular imaging,SMI)技术:为了能够在不借助造影剂的情况下更清晰地显示组织脏器内部的微循环灌注状态,多种增强低速血流信号的超声成像技术相继涌现并不断发展。这类SMI技术本质上是基于多普勒原理的高灵敏度血流检测方法,其通过融合高空间分辨率与高帧频成像,并结合先进的杂波抑制与组织运动伪影消除算法,实现了对微细血管内超低速血流的高分辨率探测。目前,这类技术已被应用于子宫内膜血流的评估,容亚娟等12将SMI与三维超声技术结合,用于量化分析薄型子宫内膜不孕患者黄体中期内膜区域的血流分布和血管化指数(vascularization index,VI)及血流指数等参数,研究显示妊娠组患者黄体中期VI、血流指数、血管化血流指数(vascularization-flow index,VFI)和子宫内膜容积明显高于非妊娠组,证明三维超声结合SMI技术对薄型子宫内膜不孕患者子宫内膜容受性的评估价值较高,其中子宫内膜容积及VFI能有效预测患者的妊娠结局。宋梦洁等13采用SMI对接受辅助生殖的不孕女性及健康志愿者进行超声检查,结果显示妊娠组女性的子宫内膜三维能量FI及VI高于未妊娠组。尽管SMI技术正推动超声诊断从宏观解剖成像向功能成像和微观血流动力学分析迈进,且对低速血流的探测敏感性显著高于传统彩色多普勒技术,其更适用于动态监测,但它和常规多普勒技术一样存在一定的局限性,例如无法提供血流方向信息,成像质量易受周围气体(如肠气)干扰,可能导致图像伪影或测量误差。此外,技术的准确性可能受操作者经验、设备参数设置及患者个体差异的影响。
3. 三维能量多普勒技术:三维能量多普勒技术是在三维超声成像基础上发展起来的一种高级血流检测与可视化方法。该技术通过将能量多普勒血流信号与三维重建的子宫内膜结构图像精准融合,实现对子宫内膜区域血管网络的多维度显示,从而清晰、立体地展示内膜中微血管的分布、走向和密度情况,为子宫血流状态提供立体化、定量化的综合评估。借助这一技术,可获取多项客观血流参数,包括VI、FI及VFI。这些参数为客观评估子宫内膜微环境提供了丰富的数据支持,尤其在生殖医学领域中,对子宫内膜容受性的评价具有重要价值。该技术能够准确评估着床窗口期内膜组织灌注状态,辅助判断内膜是否处于最佳受孕状态,为临床诊断和治疗策略制定提供定量依据。Liao等14及Kim等15对受试者进行胚胎移植前的子宫内膜三维超声检查,结果证明三维多普勒参数与妊娠间存在正相关。然而,Sun等16及Zhang等17的研究显示,子宫内膜三维能量多普勒参数在妊娠组和非妊娠组间差异无统计学意义。三维多普勒在子宫内膜容受性评估中有一定积极意义,但现有研究结果仍存在争议。
尽管三维能量多普勒技术在血流定量评估方面展现出显著优势,然而在实际应用中,它仍存在一定的局限性。该技术易受周围肠道气体干扰,致使图像伪影增多、清晰度降低,最终影响血管显示的连续性与参数测量的准确性。此外,操作者经验、设备参数设置及患者个体差异等因素,也可能对结果稳定性产生一定影响。因此,在临床使用中需结合患者具体情况及其他影像学方法综合判断,以提升诊断的可靠性和精准性。

(二)超声造影技术

1. 常规超声造影:超声造影技术是一种无创、无电离辐射且操作便捷的影像学方法,可用于实时评估脏器的微循环灌注状况,已广泛应用于临床。超声造影剂由包裹气体的磷脂壳或表面活性剂微泡构成,其直径通常小于红细胞,能够随血流分布至微小血管床,可实现真正的纯血池显像。因此,超声造影被视为评估子宫内膜微循环灌注的理想手段。相比之下,CT与MRI所使用的造影剂通常可被组织中的巨噬细胞吞噬,从血管腔进入组织间隙,非真正血池显像,因此难以真实显示子宫内膜的微循环灌注。此外,超声造影剂使用剂量极少(通常一次注射仅为1~5 ml),过敏反应发生率低,且不依赖肝、肾代谢,具有良好的安全性,适用于包括生育期妇女在内的多种人群。
在应用方法上,超声造影多采用静脉团注方式,通过分析时间-强度曲线(time‐intensity curve,TIC)提取包括峰值强度、达峰时间及曲线下面积(area under the curve,AUC)等血流动力学参数,广泛应用于肝、肾等实质脏器局灶性病变的定性诊断。然而,该技术在子宫内膜容受性评估方面的研究仍相对较少。Chen等18的研究尝试将超声造影技术应用于生殖医学领域,通过在受试者月经周期的增殖晚期、排卵期及种植窗期行超声造影检查,系统比较了子宫内膜及内膜下区域的血流动力学参数搏动指数与AUC的差异,研究结果表明,通过超声造影定量评估子宫内膜及内膜下区域的微循环灌注状态,有望为不孕症患者子宫内膜容受性的评估提供客观依据。黄杉19对体外受精-胚胎移植患者进行超声造影检查,结果显示观察组曲线上升时间、达峰时间均明显短于对照组,峰值强度明显高于对照组,搏动指数、阻力指数、曲线上升时间和达峰时间与子宫内膜容受性呈负相关,子宫内膜容受性与峰值强度呈正相关。所以,超声造影作为一种辅助工具,结合了影像学支持,可能有助于提高冷冻胚胎移植的成功率,具有一定临床应用潜力。
2. 超声造影新技术:近年来,超声造影技术取得显著进展,已从形态学评估逐步延伸至功能成像领域。在生殖医学中,尤其在子宫内膜容受性评估方面,多项新型超声造影技术为实现子宫内膜及内膜下微循环灌注的可视化与定量分析提供了有力工具。
高帧率超声造影技术通过大幅提升图像采集帧频,完整捕捉造影剂微泡在子宫内膜血流中的动态灌注过程,进而获取更丰富的血流动力学信息。该技术为后续超高分辨率成像奠定了基础。
造影微血管增强成像是一项基于超声造影的后处理技术,通过特异性抑制组织背景信号、增强微泡回声,生成高信噪比的微血管灌注图像,进而清晰呈现子宫内膜血流分布及灌注特征。
显微超声造影在注射超声造影剂后,通过极高帧频图像序列捕获微泡信号,在微泡质心位置将微泡替换成小圆点,然后采用数据关联算法实现单个微泡空间位置的精确定位,进而实现对微小血管内微泡运动轨迹的定位追踪。通过叠加多帧图像中的微泡定位信息,可重建出超出传统衍射极限的超高分辨率微血管网络图像,将图像空间分辨率提升至10~100 μm,能清晰显示子宫内膜微小血管的形态结构、分布密度以及血流动力学特征等。Liu等20借助靶向超声造影剂对血管内皮生长因子受体2进行超声分子成像,可无创可视化小鼠子宫内膜新生血管形成过程,为子宫内膜容受性评估提供一种全新的分子水平检测方法。该技术可从分子层面捕捉子宫内膜血管功能的变化,有望提升辅助生殖技术中妊娠结局的预测效能。
目前,上述3种超声造影新技术能够无创、实时、定量地评估子宫内膜血流灌注状态,在子宫内膜容受性精准及量化评估方面展现出了巨大潜力,有望为胚胎着床窗口期判断、子宫内膜容受性分级提供客观影像学依据,但仍处于临床研究阶段,其中超声显微造影尚处于临床前研究阶段,真正转化为临床常规工具,尚需解决标准化、临床验证和可及性等问题。

(三)光声成像技术

光声成像是一种处于前沿探索阶段的医学成像技术,其原理在于利用特定波长的短脉冲激光照射生物组织,组织中内源性色素分子(如血红蛋白)吸收光能后产生瞬时热弹性膨胀,并发射超声波;这些超声波信号被超声探头接收并经计算机重建,即可获得反映组织内部光学吸收特性的高分辨率图像。该技术能够非侵入性地定量检测血红蛋白的分布、浓度及血氧饱和度,从而实现对组织微血管结构与代谢功能的在体评估。
目前,光声成像技术尚未应用于临床,也缺乏子宫内膜容受性评估相关的实验研究成果,但其在子宫内膜容受性评估领域展现出显著潜力。这是因为子宫内膜容受性的建立依赖于良好的血管化与适度的氧供应,而光声成像恰好能够无创、精准地评估子宫内膜及内膜下区域的血氧分布与消耗情况。通过监测着床窗口期内膜组织中氧合血红蛋白与脱氧血红蛋白的相对含量,该技术有望为容受性状态提供客观的功能影像学生物标志物,辅助判断最佳胚胎移植时机,为提高胚胎植入成功率及制定个体化治疗策略提供新途径。

二、超声血流评价参数

(一)血流分布模式

在评估子宫内膜容受性时,子宫内膜及内膜下的血流分布模式是一个非常重要的超声评价参数。随着超声设备及技术的持续发展,其已从单纯观察血流分布的主观评估模式,迈向多模态、定量化评价阶段,基于三维能量多普勒成像目前能够获取VI、FI、VFI等定量评价参数。其不仅适用于普通不孕人群,还适用于子宫内膜异位症、多囊卵巢综合征、复发性流产等特定患者群体的内膜评估。它直接反映了内膜区域的血管化程度和微循环灌注状态,为预测胚胎着床可能性提供了有价值的视觉和半定量信息。
目前,Applebaum分型1021被广泛应用于子宫内膜血流分布模式的评估中,特别是在不孕症患者中,通过彩色多普勒能量图检测子宫内膜下血流分型,以评估子宫内膜容受性。Applebaum将子宫内膜及其周围区域分为4个区域,1区为围绕子宫内膜高回声外层的2 mm厚区域,2区为子宫内膜外层高回声区域,3区为子宫内膜内层低回声区域,4区为子宫内膜腔;Ⅰ型为3区内血流信号缺失,Ⅱ型为3区内血流信号存在,但稀少;Ⅲ型为3区内血流信号存在,且为多灶性。其中评价为丰富血流的分型(如Applebaum Ⅲ型)通常意味着内膜有良好的氧气和营养供应,可为胚胎着床提供良好的环境基础22。Li等23及Sun等16在对子宫内膜容受性的研究中,在内膜的血流灌注方面采用了Applebaum分型。Sun等16的结果显示,妊娠组子宫内膜血流分级Ⅰ型12例(7.18%),Ⅱ+Ⅲ型155例(92.82%);未妊娠组Ⅰ型18例(15.93%),Ⅱ+Ⅲ型95例(84.07%),妊娠组与非妊娠组间差异具有统计学意义(P<0.05),而2组三维能量多普勒超声相关参数无显著差异。Li等23对首次接受冻融胚胎移植的不孕女性,在胚胎移植当天进行了超声检查,并采用Applebaum分型对内膜血流灌注情况进行评估,结果表明,从排卵日到移植日,内膜血流供应减少(P<0.05),且与非妊娠组相比,妊娠组子宫内膜体积和血流灌注量有明显减少的趋势,但无法据此预测妊娠的发生。
除此之外,有研究者将子宫内膜内观察到的血管支数作为评价方式;还有研究者将血流分布模式分为以下三型:A型:无法检测到子宫内膜血流;B型:仅能检测到子宫内膜下血流;C型:可检测到子宫内膜及内膜下血流;另外,也有以下分型:Ⅰ型,血管穿过内膜外侧低回声带,但未达到内膜高回声外缘;Ⅱ型,血管穿过内膜高回声外缘,但未进入内膜低回声区;Ⅲ型,血管进入内膜低回声区。
子宫内膜及内膜下血流分布类型虽已有判别标准,但判别过程仍在一定程度上受操作者经验影响,导致不同医师间可能存在判读差异。随着人工智能的快速发展,未来可将人工智能识别技术应用于子宫内膜及内膜下血流分布模式评估中,为标准化、定量化评估子宫内膜及内膜下血流提供帮助。此外,血流分布模式虽是判别子宫内膜及内膜下血流灌注程度的重要指标,但不能作为唯一决策依据,还需结合其他超声参数、激素水平和临床情况综合判断。

(二)搏动指数

搏动指数是辅助生殖领域中常用的超声血流动力学参数,其通过评估子宫动脉远端阻力水平,间接反映子宫内膜血流灌注状况,从而为预测胚胎着床潜力提供重要参考。研究表明,子宫动脉搏动指数与妊娠结局存在一定关联。Steer等24的研究发现,在胚胎移植前,妊娠组患者的子宫动脉搏动指数显著低于未妊娠组[(2.08±0.43)vs(2.62±0.85)],差异具有统计学意义(P<0.007),与子宫动脉血流动力学参数在预测妊娠结局中的价值相一致。Khan等10进一步指出,在月经周期第10天测量的子宫动脉搏动指数与临床妊娠率呈负相关,未妊娠组的搏动指数普遍高于妊娠组,且当搏动指数>2.8时未见妊娠病例报道。从生理机制角度解释,较低的搏动指数提示血管阻力较低,舒张期血流更为充盈,反映螺旋动脉开放程度较佳,子宫内膜因此获得更充足的血流灌注,有利于为胚胎提供适宜的氧合与营养环境。
然而,搏动指数在预测价值上也存在一定局限性。例如,Sun等16与Kim等15的研究均提示,在胚胎移植当日所测得的子宫动脉搏动指数,在妊娠组与非妊娠组之间差异无统计学意义,说明搏动指数并非一个绝对可靠的独立预测因子,其评估效能可能受测量时机及其他因素影响。
综上所述,尽管搏动指数不能作为判断子宫内膜容受性的唯一标准,它仍是临床评估中不可或缺的辅助工具,尤其适用于筛查存在内膜灌注不足风险的患者。鉴于内膜容受性受多因素共同调控,建议在临床实践中将搏动指数与子宫内膜厚度、形态等超声指标相结合,进行综合评估,以提高判断的准确性及临床应用价值。

(三)阻力指数

螺旋动脉的阻力指数也是评估子宫内膜容受性的重要指标之一25,与子宫动脉的相关参数相比,螺旋动脉的参数更能反映内膜的血流灌注状态,对预测胚胎移植结局、评估容受性具有一定价值,在辅助生殖和复发性流产领域应用较多。通常阻力指数值低意味着血管阻力小,舒张期血流更丰富,这对子宫内膜的滋养和胚胎的着床十分重要。多项研究表明,较低的子宫动脉或螺旋动脉阻力指数与更高的临床妊娠率显著相关26,27,28。Wang等26研究发现在人绒毛膜促性腺激素(human chorionic gonadotropin,hCG)注射日,妊娠组螺旋动脉搏动指数和阻力指数明显低于非妊娠组,差异具有统计学意义(P<0.05)。
然而,螺旋动脉显示率较低,阻力指数的评估较子宫动脉搏动指数的测量更为困难,部分患者甚至无法测量。故尽管螺旋动脉的参数更能反映内膜的血流灌注状态,但不能作为判断子宫内膜容受性的必要条件,建议在临床实践中结合其他超声参数进行综合评估。

(四)三维能量多普勒相关参数

三维能量多普勒是评估子宫内膜容受性的一项重大技术,它可通过3个定量参数,从多个维度共同构建一个立体的内膜血流灌注评估模型,首次实现了对子宫内膜微血管灌注状态的无创、立体、定量评估,为临床医师提供了一个重要的评估方法,可用于预测胚胎着床的成功概率,并解释部分不明原因不孕或反复种植失败的病因。其中,VI可用于评估子宫内膜血管密度和结构的构建情况。VI值越高,表明内膜血管网络越密集,这为输送氧气和营养提供了结构基础;血流指数则是在VI结构评估的基础上,进一步检测血管内红细胞的流动速度和强度,从而反映血流灌注状态。VFI作为VI和血流指数的综合指标,能够反映组织的总体血流灌注效率。理想的容受状态,既依赖于良好的血管结构(VI),也离不开有效的血流功能(血流指数),最终体现为优异的整体灌注(VFI)。因此,这3个参数共同反映了内膜的整体微循环灌注水平,构成了评估子宫内膜容受性的重要一环。
Liao等14的研究显示,胚胎移植当日子宫内膜厚度与VFI是妊娠发生的独立正相关因素(P<0.05)。Kim等15的研究结果进一步支持了这一观点,其研究结果表明,妊娠组患者的VI、血流指数及VFI均显著高于未妊娠组(相应P值分别为0.001、0.000和0.021),并确定了上述指标的预测临界值。然而,Zhang等17在hCG注射日的测量中发现,妊娠组与非妊娠组间的各项三维能量多普勒参数差异均无统计学意义,据此认为这些参数并非辅助生殖妊娠结局的有效预测因子。
综上,三维能量多普勒参数虽能提供关于内膜血流灌注的量化信息,用于指导个体化治疗,且对治疗效果具有一定的预测潜力,但其临床应用价值可能受测量时间点、设备及人群差异等因素制约,因此需结合临床实际情况谨慎解读结果,并与其他评估手段联合使用。

(五)超声造影强化强度

超声造影技术是通过静脉注射微泡造影剂,能够获得TIC,并生成一系列定量参数(如达峰时间、峰值强度、AUC),这些参数能够从多个维度反映子宫内膜微循环灌注的重要血流动力学信息。与传统多普勒技术相比,超声造影技术能够超越仅显示较大血管的局限,实现对子宫内膜微循环灌注的直接可视化与量化分析。这种技术的应用,使子宫内膜血流的评估从半定量评价层面,迈入定量评价的新时代,为子宫内膜容受性评估提供了一种实时、定量、功能评价的手段。
其中,达峰时间反映的是造影剂从到达至达到峰值强度所需的时间,较短达峰时间提示血流灌注迅速,动脉快速充盈。峰值强度是指TIC上的最大强度值,反映血容量或血管密度,较高峰值强度提示局部微血管网丰富,血容量大。AUC是指TIC下的总面积,反映总血流量,较大AUC提示在观察期间组织的总供血量充足。平均通过时间(mean transit time,MTT)是指造影剂微泡平均通过感兴趣区的时间,适度MTT提示血流灌注效率高,且无滞留现象。近年来,相关研究已证实超声造影在评估子宫内膜容受性方面具有可行性。例如,研究发现,不孕症患者内膜的峰值强度和AUC值在增殖晚期显著低于健康对照组,提示其血管重建可能存在延迟或不足的情况18
Chen等18应用超声造影技术对比评估了生育力正常与不孕女性的子宫内膜血流灌注差异,结果发现,在增殖晚期及排卵期,生育力正常组的子宫内膜与内膜下区域的峰值强度及AUC均显著高于不孕组(P<0.05),表明不孕女性在此关键生理窗口期的内膜微循环血流灌注量与速率均存在相对不足。
尽管超声造影目前仍处于临床研究阶段,尚无统一的造影剂注射剂量、成像时间、机器设置及感兴趣区勾画标准等,亦未建立全球公认的用于判断子宫内膜容受性优劣的TIC参数临界值,但超声造影已被誉为评估子宫内膜容受性的“潜在金标准”,随着技术壁垒的逐步攻克,它无疑是明确着床失败机制、指导个体化治疗最具潜力的先进工具之一,未来临床应用前景极为广阔。
综上所述,超声技术在评估子宫内膜容受性方面已形成多模态、多参数的综合评估体系。从基础的多普勒血流成像技术到SMI技术、三维能量多普勒技术以及超声造影技术,不同方法在血流灌注与微循环可视化及定量化评估方面各具优势。当前证据表明,超声造影凭借其对子宫内膜微血管床实时、动态及高分辨率的显影能力,显著提升了对容受性窗口期内膜灌注状态评估的准确性,具有成为未来无创性功能评价金标准的潜力。随着定量分析模型的优化、人工智能辅助评价系统的引入以及多模态影像融合技术的应用,超声有望在生殖医学领域实现更精准、个体化的子宫内膜容受性评价,为临床胚胎移植时机选择与不孕症诊疗等提供重要影像学依据。

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