Non union.pdf

7/23/2019 Non union.pdf

1/96

G. Volpin, A.Gorsky

Dept Orthop. Surgery, Nahariya Hospital

ISRAEL

PROB LEM S OF

FRACTU RE REPA IR


2/96

Fr a c t u r e r e p a i r

Repair of a fractured bone by formation of new bone throughproliferation of periosteal and endosteal cells


3/96

Fracture repair

Bone heals more rapidly than cartilage because its blood supply is moreplentiful and there is rapid activation and turnover of bone cell types


4/96

FRACTURE REPA IR -

PROBLEMS

Re p a i r o f a f r a c t u r e i sa p r o g r e s s i v e p r o c e s s :

I n f l a mm a t i o n

Rep a i r ( c a l l u s )

R emo d e l i n g


5/96

FRACTURE REPA IR - PROB LEMS

Rep a i r o f a f r a c t u r e i s a p r o g r e s s i v ep r o c e s s ( X -RAY):

F r a c t u r e

U n i o n

Co n s o l i d a t i o n

B o n e r em o d e l i n g ( u p t o 7 y e a r s )


6/96

UN IONI t m a y b e c l i n i c a l l y c om p le t e b u t

o n X -r a y - s t i l l i n c om p l e t e r e p a i r .

X -r a y s h ow t h e f r a c t u r e l i n e s t i l l

c l e a r l y v i s i b l e , w i t h f l u f f y c a l lu sa r o u n d i t . Re p a i r i s t h e r e f o r e s t i l l

i n c om p l e t e

I t i s n o t s a f e t o s u b j e c t t h e

u n p r o t e c t e d b o n e t o s t r e s s .


7/96

CONSOL IDAT ION

T h i s i s a c o n d i t i o n w i t h

c om p l e t e c l i n i c a l a n d X -r a y r e p a i r ;

t h e c a l c i f i e d c a l lu s i s o s s i f i e d .

X - r a y s h ow t h e f r a c t u r e l i n e t o b ea lm o s t o b l i t e r a t e d a n d c r o s s e d b y

b o n e t r a b e c u l a e , w i t h w e l l - d e f in e d

c a l l u s a r o u n d i t .

Fu r t h e r p r o t e c t i o n i s u n n e c e s s a r y .


8/96

REMODELL ING

Co n t i n u o u s p r o c e s s o f a l t e r n a t i n gb o n e r e s o r p t i o n a n d f o r m a t i o n

T h e m e d u l la r c a v i t y i s r e f o r m e d .

Ev e n t u a l l y , a n d e s p e c i a l l y i n c h i l d r e n ,t h e b o n e r e a s s um e s s om e t h i n g l i k e

i t s n o rm a l s h a p e .


9/96

FRACTURE REPA IR -

PROBLEMS

Som e t im e s t h e n o rm a l p r o c e s s o ff r a c t u r e r e p a i r i s d i s t u r b e d a n d t h eb o n e f a i l s t o u n i t e .

5% o f 2 m i l l i o n s f r a c t u r e s

t h a t o c c u r p e r y e a r b e c om en o n u n i o n ( 1 0 0 0 0 0 p e r y e a r)

He pp e n s t a l l R .B . :

F r a c t u r e t r e a tm e n t a n d H e a l i n g .

P h i la d e l p h i a , WB Sau n d e r s , 1 9 8 6


10/96

Fr a c t u r e r e p a i r -

p r o b l em s

F r a c t u r e H e a l i n g

De l a y e d U n i o n

N o n u n i o n

UN ION P s e u d o a r t h r o s i s

5% ( He pp e n s t a l R .B . )


11/96

DELA Y ED U N ION

I f t h e n o rm a l t im e o ff r a c t u r e r e p a i r i s u n d u l y

p r o l o n g e d , t h e t e rmd e l a y e d u n i o n i s u s e d .


12/96

DELA Y ED UN ION


13/96

T im e o f u n i o n -

P e r k i n s t im e t a b l e

Sp i r a l f r a c t u r e i n t h e u p p e r l im p f o r u n io n 3 w e e k s ,

f o r c o n s o l i d a t i o n m u l t i p l y b y 2

( 3 X 2 = 6 w e e k s )

Fo r t r a n s v e r s e f r a c t u r e m u l t i p l y

a g a in b y 2 ( 3 x 2 x 2 = 1 2 w e e k s )


14/96

T im e o f u n i o n -

P e r k i n s t i m e t a b l e

A s p i r a l f r a c t u r e o f lo w e r l im b 6 w e e k s .

T r a n s v e r s e f r a c t u r e m u l t i p l e

a g a i n b y 2 ( 6 x 2 = 1 2 w e e k s )


15/96

T im e o f u n i o n

A m o r e s o p h i s t i c a t e d f o rm u l a i s a s

f o l l o w s :

Sp i r a l f r a c t u r e i n t h e u p p e r l im b t a k e s6 -8 w e e k s t o c o n s o l i d a t e ;

t h e l o w e r l im b n e e d s t w i c e a s l o n g

(1 2 -1 6 w e e k s ).

A d d 2 5% i f t h e f r a c t u r e i s n o t s p i r a l o r

i f i t i n v o l v e s t h e f em u r .


16/96

DELA Y ED UN ION

DELA Y ED UN ION ?

?NONUN ION ?


17/96


18/96

NONUN ION

1 . A m in im um o f 9 m o n t h s h a se l a p s e d s i n c e i n j u r y a n d

t h e f r a c t u r e s h o w s n ov i s i b l e p r o g r e s s i v e s i g n o f

h e a l i n g f o r 3 m o n t h s

FDA p a n e l 1 9 8 6


19/96

NONUN ION

2 . S c l e r o s i s d e v e l o p s a r o u n dt h e b o n e e n d s a n d m e d u l l a r

c a n a l .

3 . T h e b o n e e n d s a r e j o i n e d

b y f i b r o u s t i s s u e - f o rm a t i o no f p s e u d o a r t h r o s i s .


20/96


21/96

NONUN ION

4 . F a i l u r e t o s h ow a n yp r o g r e s s i v e r a d i o g r a p h i ca p p e a r a n c e fo r a t l e a s t

3 m o n t h s a f t e r t h e p e r i o d o f t im ew h e n f r a c t u r e u n i o n w o u l d b e

h a v e o c c u r r e d


22/96

NONUN ION - C l a s s i f i c a t i o n

NONUN ION

STRONT I UM 8 5 u p t a k e

R ICH B l o o d S u p p l y POOR

H y p e r v a s c u l a r A v a s c u l a r


23/96

NON UNION


24/96

NONUN ION -

H y p e r v a s c u l a r t y p e

El e p h a n t f o o t Ho r s e h o o f

O l i g o t r o p h i c


25/96

NONUN ION :h y p e r t r o p h i c o rH y p e r v a s c u l a r

A r e r i c h i n c a l lu s a n d h a v e r i c h b l o o d

s u p p l y i n t h e e n d o f b o n e s .

T h e y r e s u l t f r om i n s e c u r e f i x a t i o n o r

p r em a t u r e w e ig h t b e a r i n g i n a re d u c e d

f r a c t u r e .

Fa i l e d e n c h o n d r a l o s s i f i c a t i o n & t y p e I I

c o l l a g e n p r e d om in a t e s .


26/96

NONUN ION

O l i g o t r o p h i c ( H y p o t r o p h i c ) :

Ca l l u s i s a b s e n t .

T h e y t y p i c a l l y o c c u r a f t e r m a j o r

d i s p l a c em e n t o f f r a c t u r e , d i s t r a c t i o no f f r a gm e n t .


27/96

NONUN ION -

a v a s c u l a r t y p e

T o r s i o n

w e d g e Com m in u t e d De f e c t A t r o p h i c


28/96

NONUN ION A v a s c u l a r o r a t r o p h i c :

En d s o f t h e f r a gm e n t s h a ve b e c om eo s t e o p o r o t i c a n d a t r o p h ic .

T h e n o n u n i o n i s i n e r t a n d i n c a p a b l e o fb i o l o g i c r e a c t i o n . T h e r e i s p o o r b l o o d

s u p p l y t o t h e e n d s o f t h e f r a gm e n t s .

T h e s e a r e t y p i c a l ly s e e n i n t i b i a l f r a c t u r et r e a t e d b y p la t e & s c r e w s .

T h e s e a r e u s u a l l y f in a l re s u l t w h e n

i n t e r m e d i a t e f r a gm e n t s a r e m i s s in g .


29/96

NONUN ION

Com m in u t e d n o n u n io n s :

T h e r e a re c h a r a c t e r i ze d b y t h e p r e s e n c e

o f o n e o r m o r e i n t e rm e d i a t e f r a gm e n t s .

T y p i c a l l y t h e s e n o n u n i o n s r e s u l t i n t h eb r e a k a g e o f a n y p l a t e u s e d f o r

s t a b i l i z a t i o n


30/96

NONUN ION

De f e c t n o n u n i o n :

T h e s e a r e c h a r a c t e r i ze d b y t h e l o s s o fa f r a gm e n t o f t h e d i a p h y s i s .

T h e e n d s o f t h e f r a gm e n t s a r e v i a b l e ,b u t t h e r e is n o u n i o n a c r o s s t h ed e f e c t . T h e e n d s o f f r a gm e n t s

a t r o p h i c .

Oc c u r s a f t e r o p e n f ra c t u r e ,s e q u e s t r a t i o n i n o s t e om y e l i t i s a n d

r e s e c t i o n o f b o n e .


31/96

Ca u s e s o f n o n u n i o n

1 . T h e i n j u r y :

a . So f t t i s s u e l o s s

b . B o n e l o s s

c . I n t a c t a d ja c e n t b o n e

( f o r e a rm o r l e g )

d . So f t t i s s u e i n t e r p o s i t i o n


32/96


2 . T h e b o n e :

a . Po o r b l o o d s u p p l y

b . Po o r h em a t om a

c . I n f e c t i o n

d . Pa t h o l o g i c a l l e s i o n


33/96


3 . T h e s u r g e o n :

a . D i s t r a c t i o n

b . Po o r s p l i n t a g e

c . Po o r f i x a t i o n

d . Im p a t i e n c e


34/96


4 . T h e p a t i e n t :

a . A g e

b . Po o r m e d i c a l c o n d i t i o n

c . Sm o k i n g

d . D r u g s ( S t e r o i d s , N SA ID ,

C i p r o f l o x a c i l i n )


35/96


B i o l o g i c a l F a c t o r Me c h a n i c a l A g e So f t t i s s u e

N u t r i t i o n a l l e v e l S t a b i l i t y

V a s c u l a r i n j u r y L o c a t i o n

H o rm o n e s B o n e l o s s

Smo k i n g D i s t r a c t i o n

M e d i c a l c o n d i t i o n

N e r v e f u n c t i o n NSA ID

I n f e c t i o n


36/96


FACTOR

GENERAL LOCAL


37/96

CAU SES OF NONUN ION

( m o s t i m p o r t a n t ) : Ge n e r a l f a c t o r

D i a b e t u s m e l l i t u s ( c o l l a g e n f o r m a t i o n

i n j u r e d ).

Sm o k i n g ( d e p r e s s io n o f o s t e o b l a s t i c

f u n c t i o n & v a s o c o n s t r i c t i o n ).

N u t r i t i o n ( l e v e l o f a lb um in &

t r a n s f e r i n ).


38/96

CAU SES OF NONU N IONL o c a l Fa c t o r s :

Po s i t i o n o f f r a gm e n t s ( d i s t r a c t i o n )

St a t u s o f s o f t t i s s u e , b o n e

V a s c u l a r s t a t u s

Fi x a t i o n o f f r a c t u r e ( i n a d e q u a t e )

Op e n f r a c t u r e

I n f e c t i o n


39/96

B i o c h em i s t r y o f f r a c t u r e

h e a l i n g

Co l l a g e n t y p e S t e p M es e n c h ym a l I , I I ( I I I ,V )

Cho nd r o i d I I , I X Cho n d r o i d -o s t e o i d I , I I , X

O s t e o g e n i c I


40/96

Gro w t h f a c t o r s o f b o n e

1. B o n e m o r p h o g e n i c p r o t e i n 2. T r a n s fo rm i n g Gr o w t h Fa c t o r -

B e t a

3. I n s u l i n -L i k e G row t h f a c t o r I I

4. P l a t e l e t - De r i v e d G r ow t h

F a c t o r


41/96


1. B o n e M o r p h o g e n i c P r o t e i n - BM P

Os t e o i n d u c t i v e ; i n d u c e d

m e t a p l a s ia o f m e s e n c h ym a l

c e l l s i n t o o s t e o b l a s t -

BM P s t im u l a t e s b o n e f o rm a t i o n


42/96


B e t a -T r a n s f o rm in g Gr o w t h Fa c t o r 2 .

( TGF -b ):

Re g u l a t e s c a r t i l a g e a n d b o n ef o r m a t i o n i n f r a c t u r e c a l l u s .

A l s o i n d u c e d o s t e o b l a s t t o

s y n t h e s i ze c o l l a g e n .


43/96


3 . I n s u l i n - L i k e G r ow t h f a c t o r I I

I I ) : -( IGF

St im u l a t e s t y p e I c o l l a g e n ,

c e l l u l a r p r o l i f e r a t i o n , c a r t i l a g e

m a t r i x s y n t h e s i s , a n d b o n ef o r m a t i o n .


44/96


De r iv e d Gr ow t h Fa c t o r-P l a t e l e t 4 .

( PDGF ):

Re l e a s e d f r om p l a t e l e t , a t t r a c t

i n f l am a t o r y c e l l s t o t h e f r a c t u r e

s i t e (c h em o t a x i c ).


45/96

En d o c r i n e E f f e c t o n F r a c t u r e

H e a l i n g

Me c h a n i s m E f f e c t H o r m o n e

D e c r e a s e d

c a l l u s

p r o l i f e r a t i o n

-Co r t i s o n e

U n k n o w n +?Ca l c i t o n i n

B o n e

r emo d e l i n g

+TH /PTH

I n c r e a s e o f

c a l l u s v o lum e

+Gr o w t h

h o r m o n e


46/96

Pr i n c i p l e s o f t r e a t m e n t

F r a c t u r e

h e a l i n g


N o n u n i o n

UN ION P s e u d o a r t h r o s i s

ma l u n i o n


47/96

Pr i n c i p l e s o f t r e a t m e n t

P r o p h y l a c t i c :

T r e a t m e n t o f g en e r a l f a c t o r s

T r e a t m e n t o f m e d ic a l c o n d i t i o n

St a b l e f i x a t i o n o f f r a c t u r e

M in im a l in v a s i v e f i x a t i o n

T r e a tm e n t o f s o f t t i s s u e in j u r y

A s ep t i c & a t r a um a t i c s u r g e ry

T im e o f i m m o b i l i za t i o n


48/96


T r e a t m e n t

I s t h e s i g n a l t o c o n t i n u e t r e a t m e n t o ft h e f r a c t u r e u n t i l c o n s o l i d a t i o n i s

c o m p l e t e .

I f u n i o n i s d e l a y e d f o r m o r e t h a n 6

m o n t h s a n d i s n o s i g n o f c a l lu s

f o rm a t i o n , i n t e r n a l f i x a t i o n a n d b o n e

g r a f t i n g a r e i n d i c a t e d .


49/96

N o n u n i o n - t r e a t m e n t

O ld p a t i e n t & s ym p t o m l e s s

n o n u n i o n i n n o n - w e i g h t b e a r i n g

l i m p -

T r e a t m e n t ???

N o t r e a t m e n t ???


50/96

Nonu n i o n -

Co n s e r v a t i v e t r e a t m e n t

Fun c t i o n a l b r a c i n g ( h y p e r t r o p h i c )

E le c t r i c a l a n d e l e c t r om a g n e t i c

s t i m u l a t i o n s t im u l a t i o n

L ow - i n t e n s i t y u l t r a s o u n d

We ig h t b e a r i n g

I n j e c t i o n o f B o n e M o r p h o g e n i c p r o t e i n

i n n o n u n i o n


51/96

Nonu n i o n -

o p e ra t i v e t r e a t m e n t

:h y p e r t h r o p h i c o rH y p e r v a s c u l a r

Ri g i d f i x a t i o n o f t h e f r a gm e n t s .

If a n g u l a t o r y d e f o r m i t y i s n o t

p r e s e n t , t h e s e n o n u n i o n s d o n o t

h a v e t o b e o p e n e d .

Com p r e s s i o n - d i s t r a c t i o n

o s t e o g e n e s i s b y I l i za r o v E .F .


52/96

O l i g o t r o p h i c :

St a b l e f i x a t i o n

B on e g r a f t i n g f o r h e a l i n g ( ? )

Nonu n i o n -

o p e r a t i v e t r e a t m e n t


53/96

o r a t r o p h i c : A v a s c u l a r

Op e n d e c o r t i c a t i o n ; B o n e g r a f t i n g

S t a b l e f i x a t i o n Re s e c t i o n o f n o n u n io n & b o n e

t r a n s p o r t f o r f i l l i n g o f t h e l a r g e

d e f e c t

P r o s t h e s i s r e p la c em e n t

Nonu n i o n -

o p e r a t i v e t r e a t m e n t


54/96

BONE GRAFTS

Bone cells within the graft may survive

the transplantation procedure andsynthesize new bone.

This can only occur in case of fresh

autograft


55/96

NONUN ION - TRATM EN T


56/96

NONUN ION - T RA TM EN T


57/96

BONE GRA FT ING - t y p e s

1 . A u t o g r a f t : C a n c e l l o u s

C o r t i c a l

2 . A l l o g r a f t : F r e s h

Fr e s h - f r o ze n

3 . Dem in e r a l i ze d b o n e m a t r i x 4 . B o n e m a r r o w

5 . C e r am i c s


58/96

BONE GRA FT ING

1 . Os t e o i n d u c t i o n

2 . O s t e o c o n d u c t i o n

3 . Os t e o g e n i c c e l l s

4 . S t r u c t u r a l i n t e g r i t y


59/96

BONE GRA FT ING

1 . O s t e o i n d u c t i o n : A b i l i t y o f a g r a f t t oi n d u c e s t em c e l l s & o s t e o p ro g e n i t o r c e l l s t o

d i f f e r e n t i a t e t o o s t e o b l a s t s . I t m a y o c c u r w i t h

A u t o & A l lo g r a f t s . M e d i a t e d b y p o l y p e p t i d e s a s

BM P. I n a c t i v e - b y r a d i a t i o n + a u t o c l a in g

2 . O s t e o c o n d u c t i o n : Su p p o r t a t t a c hm e n t o fn e w o s t e o b la s t s & o s t e o p ro g e n i t o r c e l l s a n d

f o rm o f n e w b l o o d v e s se l s

T h e p a r t i a l l y o r c om p l e t e l y r e p la c i n g o f

t h e g r a f t b y t h e h o s t i s n am e d

INCORPORAT ION


60/96

BONE GRAFT IN G -

S t a g e s o f g r a f t h e a l i n g

ACT I V I T Y STAGES

Ch em o t a x i s s t i m u l a t e d

b y n e c r o t i c d e b r i s i n f l a mm a t i o n 1

Fr om p r e c u r s o r O s t e o b l a s td i f f e r e n t i a t i o n

2

O s t e o b l a s t / o s t e o c l a s

t f u n c t i o n

O s t e o i n d u c t i o n 3

N e w b o ne f o rm i n g

o v e r s c a f f o l d

O s t e o c o n d u c t i o n 4

Pr o c e s s c o n t i n u e s f o ry e a r s

Remo d e l i n g 5


61/96

NONUN ION -

TREATMENT


62/96

3 Y.O. CHILD WITH NONUNION OF TIBIA


63/96


64/96

2,5 MONTHS LATER


65/96

NON UNION


66/96

NON UNION

NONUN ION


67/96

NONUN ION -

TREATMENT

NONUN ION


68/96

NONUN ION -

TREATMENT


69/96

NONUN ION - TREA TM EN T


70/96

NONUN ION - TREA TM EN T


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BONE GRA FT S SU BST I TU TES

BONE GRA FTS SU BST I TU TES


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A l l o g r a f t s

A l l o g r o - d em i n e r e l i ze d b o n e m a t r i x (DBM )

Dy a n a g r a f t - DBM & p o l ym e r

Ce r am i c b a s e d :

O s t e o s e t - Ca l c i um s u l f a t e s t a b ( l e f t )

A l o om a t r i x - Ca l c i um s u l fa t e s t a b + DBM (r ig h t )

H y d r ox y a p e t i t e b a s e d :

P r o o s t e o n - h y d r o x y a p e t i t e i n e i t h e r a p a r t i c u l a t e

O r a b l o c k , f o rm b y c h e n i c a l l y t r e a t e d s e a c o r a l s .


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MALUN I ON

Whe n t h e f r a gm e n t s j o i n i n a n

u n s a t i s f a c t o r y p o s i t i o n , s u c h a s :

u n a c c e p t a b l e a n g u l a t i o n , r o t a t i o n

o r s h o r t e n i n g , t h e f r a c t u r e i s t h e n

c o n s i d e r e d a s MA LUN I TED .


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MALUN I ON

FRACTURE

UN ION in u n s a t i s f a c t o r y p o s i t i o n

MA LUN I ON


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MALUN I ON

CAUSES :

Fa i l u r e o f p r o p e r & a d e q ua t e

r e d u c i o n o f f r a c t u r e f r a gm e n t

G r a d u a l c o l l a p s e o f c om m in u t e d o r

o s t e o p o r o t i c b o n e

Fa i lu r e t o m a i n t a i n r e d u c t i o n d u r in g

h e a l i n g p r o c e s s


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MALUN I ON

t e rm e f f e c t : -L o n g

Ma y c a u s e a s ym m e t r i c a l l o a d i n g o f

t h e j o i n t s a b o v e o r b e lo w ,

Fo l l o w e d b y g r a d u a l d e v e lo pm e n t o f

s e c o n d a r y o s t e o a r t h r i t i s .


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MALUN I ON

C l a s s i f i c a t i o n :

1 . Sh o r t e n i n g ( w i t h o v e r l a p )

2 . A n g u l a t i o n

3 . Ro t a t i o n d e f o rm i t y


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MALUN ION - s h o r t e n i n g


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MALUN ION -a n g u l a t i o n


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MALU N ION - t r e a t m e n t

P r o p h y l a c t i c :

Mo s t im p o r t a n t

F r a c t u r e s s h o u l d b e r e d u c e d

a s n e a r t o

a n a t om i c a l a l i g nm e n t a s p o s s i b l e .


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MALU N ION - t r e a t m e n t

L o n g b o n e s

A n g u l a t i o n o f m o re t h a n 1 5

d e g r e e s o r m a r k e d r o t a t i o n

d e f o rm i t y , m a y n e e d c o r r e c t i o n

b y r em a n i p u la t i o n , o r b yo s t e o t om y a n d i n t e r n a l f i x a t i o n


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MALU N I ON - t r e a t m e n t

I n t h e l o w e r l im b

s h o r t e n i n g o f m o r e t h a n 2 .5 c m

i s n o t a c c e p t a b l e a n d a l im b

c o r r e c t i o n p r o c e d u re m a y b e

i n d i c a t e d .


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MALU N I ON - t r e a t m e n t

I n c h i l d r e n :

A n g u l a r d e f o rm i t i e s n e a r t h e

b o n e e n d s w i l l u s u a l l y r em o d e l

w i t h t im e :

Ro t a t i o n a l d e f o r m i t i e s w i l l n o t .


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REMODEL IN G PRO ESS


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T h a n k Y o u f o r Y o u r A t t e n t i o n

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