Apuntes Ecografía
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APUNTES DE ECOGRAFÍA
Inés San Martín Mena Matrona Ecografista
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ECOGRAFÍA INTRODUCCION El ultrasonido diagnóstico o sonografía, conocido popularmente como Ecografía, ha tenido una evolución muy rápida gracias a su inocuidad, facilitando la posibilidad de practicar numerosos estudios en un mismo paciente, sin riegos, sin preparaciones complicadas y a un costo relativamente bajo. Los primeros aparatos utilizados para practicar la ecografía (scaners ultrasónicos o ecógrafos) eran estáticos, es decir que producían una imagen fija, similar a la obtenida en radiología convencional. Esto llevó a clasificar el Ultrasonido como una rama de la radiología, lo cual ha producido muchos errores y deficiencias, ya que las dos especialidades son totalmente distintas. La principal diferencia, y a partir de la cual se abre una gran brecha, radica en que la ecografía utiliza ondas mecánicas y la radiología usa ondas electromagnéticas. Un avance científico que ha impulsado radicalmente el desarrollo de la medicina ha sido la informática. Gracias a los nuevos computadores ha sido posible obtener significativas mejoras en los equipos, como es la ecografía en Color, la tridimensional, la telesonografía, etc. También los equipos son cada vez más pequeños y livianos y permiten sondas que pueden penetrar incluso vasos de pequeño calibre. Además, ya son totalmente digitales con imágenes mucho más nítidas. Todos éstos progresos han convertido a la ecografía en una rama de la medicina con carácter multidiciplinario, que requiere en muchos casos una especialización en ciertas áreas.. El concepto actual de ecografía obstétrica es totalmente diferente al establecido hasta hace pocos años. Ahora es la forma mas confiable y segura de examinar al embrión y feto y de controlar la gestación. Es innegable que actualmente el ultrasonido es el medio diagnóstico más útil. Sus áreas de desarrollo apenas comienzan y sus posibilidades son inimaginables. HISTORIA DE LA ECOGRAFIA El llamado ultrasonido abarca el espectro de frecuencias sonoras que superan los 20.000 ciclos, el cual es el límite máximo de frecuencia percibida por el oído humano. En la naturaleza encontramos desde tiempos inmemoriales animales que utilizan el ultrasonido como medio de orientación, comunicación, localización de alimentos, defensa, etc. Ejemplos de animales que utilizan el ultrasonido son: Polillas, marsopas, pájaros, perros, murciélagos y delfines.
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En 1883 apareció el llamado silbato de Galton, usado para controlar perros por medio de sonido inaudible a los humanos. En 1912, abril, poco después del hundimiento del Titanic, L. F. Richardson, sugirió la utilización de ecos ultrasónicos para detectar objetos sumergidos. Entre 1914 y 1918, durante la Primera Guerra Mundial, se trabajó intensamente en ésta idea, intentando detectar submarinos enemigos. En 1917, Paul Langevin y Chilowsky produjeron el primer generador piezoeléctrico de ultrasonido, cuyo cuyo crista cristall servía servía tambié tambiénn como como recept receptor, or, y genera generaba ba cambio cambioss eléctr eléctricos icos al recibi recibirr vib vibrac racion iones es mecánicas. El aparato fue utilizado para estudiar el fondo marino, como una sonda ultrasónica para medir profundidad. En 1929, Sergei Sokolov, científico ruso, propuso el uso del ultrasonido para detectar grietas en metal, y también para microscopía. Entre 1939 y 1945, durante la Segunda Guerra Mundial, el sistema inicial desarrollado por Langevin, se convirtió en el equipo de norma para detectar submarinos, conocido como ASDIC (Allied Detection Investigation Committes). Además se colocaron sondas ultrasónicas en los torpedos, las cuales los guiaban hacia sus blancos. Mas adelante, el sistema se convertiría en el SONAR (Sound Navegation and Ranging), cuya técnica muy mejorada es norma en la navegación. En 1940, Firestone desarrolló un refrectoscopio que producía pulsos cortos de energía que se detectaba al ser reflejada en grietas y fracturas. En 1942, Karl Dussik, psiquiatra trabajando en Austria, intentó detectar tumores cerebrales registrando el paso del haz sónico a través del cráneo. Trató de identificar los ventrículos midiendo la atenuación del ultrasonido a través del cráneo, lo que denominó "Hiperfonografía del cerebro". En 1947, Dr Douglas Howry, detectó estructuras de tejidos suaves al examinar los reflejos producidos por el ultrasonidos en diferentes interfases. En 1949 se publicó una técnica de eco pulsado para detectar cálculos y cuerpo extraños intracorporeos. En 1951 hizo su aparición el Ultrasonido Compuesto, en el cual un transductor móvil producía varios disparos de haces ultrasónicos desde diferentes posiciones, y hacia un área fija. Los ecos emitidos se registraban e integraban en una sola imagen. Se usaron técnicas de inmersión en agua con toda clase de recipientes: una tina de lavandería, un abrevadero para ganado y una torreta de ametralladora de un avión B-29. En 1952, Howry y Bliss publicaron imágenes bidimensionales del antebrazo, en vivo. En 1952, Wild y Reid publicaron imágenes bidimensionales de Carcinoma de seno, de un tumor muscul muscular ar y del riñón riñón normal normal.. Poster Posterior iormen mente te estudi estudiaro aronn las paredes paredes del sigmoi sigmoide de median mediante te un transductor colocado a través de un rectosigmoideoscopio y también sugirieron la evaluación del carcinoma gástrico por medio de un transductor colocado en la cavidad gástrica. En 1953, Leksell, usando un reflectoscopio Siemens, detecta el desplazamiento del eco de la línea media del cráneo en un niño de 16 meses. La cirugía confirmó que este desplazamiento era causado por un tumor. El trabajo fue publicado sólo hasta 1956. Desde entonces se inició el uso de ecoencefalografía con M-MODE. En 1954, Ian Donald hizo investigaciones con un detector de grietas, en aplicaciones ginecológicas. En 1956, Wild y Reid publicaron 77 casos de anormalidades de seno palpables y estudiadas además por ultrasonido, y obtuvieron un 90% de certeza en la diferenciación entre lesiones quísticas y sólidas. En 1957, Tom Brown, ingeniero, y el Dr. Donald, construyeron un scanner de contacto bidimensional,
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En 1960, Donald desarrolló el primer scanner automático, que resultó no ser práctico por lo costoso. En 1960, Howry introdujo el uso del de l Transductor Sectorial Mecánico (hand held scanner). En 1962, Homes produjo un scanner que oscilaba 5 veces por segundo sobre la piel del paciente, permitiendo una imagen rudimentaria en tiempo real. En 1963, un grupo de urólogos japoneses reportó exámenes ultrasónicos de la próstata, en el A-MODE. En 1964 apareció la técnica Doppler para estudiar las carótidas, con gran aplicación en Neurología. En 1965 La firma austriaca Kretztechnik en asocio con el oftalmólogo Dr Werner Buschmann, fabricó un transductor de 10 elementos dispuestos en fase, para examinar el ojo, sus arterias, etc. En 1966, Kichuchi introdujo la "Ultrasonocardiotomografía sincronizada", usada para obtener estudios en 9 diferentes fases del ciclo cardiaco, usando un transductor rotatorio y una almohada de agua. En 1967, se inicia el desarrollo de transductores de A-MODE para detectar el corazón embrionario, factible en ese entonces a los 32 días de la fertilización. En 1968, Sommer reportó el desarrollo de un scanner electrónico con 21 cristales de 1.2 MHz, que producía 30 imágenes por segundo y que fue realmente el primer aparato en reproducir imágenes de tiempo real, con resolución aceptable. En 1969 se desarrollaron los primeros transductores transvaginales bidimensionales, que rotaban 360 grados y fueron usados por Kratochwil para evaluar la desproporción cefalopélvica. También se inició el uso de las sondas transrectales. En 1970 Kratochwill comenzó la utilización del ultrasonido transrectal para valorar la próstata. En 1971 la introducción de la escala de grises marcó el comienzo de la creciente aceptación mundial del ultrasonido en diagnóstico clínico. 1977 Kratochwil combino el ultrasonido y laparoscopia, introduciendo un transductor de 4.0 MHz a través del laparoscopio, con el objeto de medir los folículos mediante el A-MODE. La técnica se extendió hasta examinar vesícula, hígado y páncreas y páncreas.. En 1982 Aloka anunció el desarrollo del Doppler a Color en imagen bidimensional. En 1983, Lutz uso la combinación de gastroscopio y ecografía, para detectar CA gástrico y para el examen de hígado y páncreas. y páncreas. En 1983, Aloka introdujo al mercado el primer Equipo de Doppler a Color que permitió visualizar en tiempo real y a Color el flujo sanguíneo.
Desde entonces el progreso del ultrasonido ha sido muy lento, pese a estar ligado a los computadores, y lamenta lamentable blemen mente te aún no se ha general generaliza izado do su uni unión ón a las telecom telecomuni unicaci caciones ones (teles (telesonog onograf rafía) ía).. Se han digitalizado los equipos pero se han desaprovechado d esaprovechado los beneficios de la digitalización. ¿ QUÉ ES UNA ECOGRAFIA La ecografía puede definirse como una técnica de diagnóstico médico que utiliza ondas de sonido de alta frecuencia para crear imágenes mediante el procesamiento de los ecos reflejados por las estructuras corporales. Los equipos producen un haz ultrasónico, las estructuras que son atravesadas por estas ondas oponen resistencia al paso del sonido (impedancia sónica), similar al comportamiento de la luz ante un espejo, provocando reflexiones (ecos), que son detectados, registrados y analizados por el computador para obtener la imagen en la pantalla y ser traspasada o registrada en video, CD o papel de alta densidad.
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Sonido es la sensación producida a través del oído por una onda longitudinal originada por la vibración de un cuerpo elástico y propagada por un u n medio material. Como toda onda, las sonoras se caracterizan por 4 parámetros: 1.- Dirección de propagación (o rayo). Los sonidos se propagan como ondas longitudinales, siguiendo un eje de propagación. Cada onda corresponde a una sucesión alternada de fases de compresión y descompresión que varían en función de la elasticidad del medio. 2.- Frecuencia (f). El tiempo que transcurre entre dos instantes consecutivos en que las condiciones de perturbación del medio transmisor son iguales, se denomina Período (T). La frecuencia es el número de períodos en la unidad de tiempo. Se mide en Hertz (símbolo Hz) o ciclos /segundo. Entonces matemáticamente la frecuencia es el valor inverso del período (f=1/T). En los equipos ecográficos utilizados en el diagnóstico médico, los ultrasonidos utilizados van desde las frecuencias de 1 a 10 Megahertz (MHz). Todo sonido superior a 20 kHz, se le denomina ultrasonido. Esta clasificación aparentemente arbitraria se debe a que el oído humano puede detectar sonidos hasta de frecuencias de 20 kHz. Recordemos en cambio, que el oído de un canino puede registrar hasta 50 kHz y un murciélago puede registrar hasta 100 kHz. 3.- Longitud Longitud de onda (1). Es la distancia distancia entre dos puntos ubicados ubicados en la trayectoria trayectoria de la onda que presentan presentan igual vibración (o que vibran en igual fase). 4.- Amplitud de onda: E s la altura de la onda, equivalente a la intensidad o volumen del sonido y se mide en decibelios (dB). En toda onda, su frecuencia y su longitud de onda son inversamente proporcionales. De esta manera mientras más elevada es la frecuencia de una onda, necesariamente su longitud de onda es más corta (pues el producto de ambas es constante para el mismo medio). Si C es la velocidad de transmisión de una onda ultrasónica en ese medio. Entonces, 1 x f = C Como se ve, la velocidad de trasmisión de una onda ultrasónica en un medio resulta ser independiente de la intensidad o cantidad de energía tras-mitida. En los tejidos blandos, la velocidad de transmisión del sonido varía, según el tipo de tejido, entre 1490-1610 m/s.
Frecuencia y Período
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Al igual que existe un espectro de ondas electromagnéticas, dentro del cual la luz visible ocupa una mínima porción porción existe existe un espectro espectro de vibraciones vibraciones acústicas, acústicas, en el cual la gama de frecuencias frecuencias audibles ocupa un mínimo porcentaje.
Las vibraciones de un cuerpo elástico cuya frecuencia es mayor a 500 MHz se denominan Microsonidos. Las comprendidas entre 500 MHz y 20 MHz se llaman Ultrasonidos. El sonido audible audible se encuentra encuentra entre los 20 KHz y los 15 Hz. El Infrasonid Infrasonidoo se encuentra encuentra por debajo de los 15 Hz. En cont contra rast ste, e, otro otross medi medios os diagn diagnós ósti ticos cos por por imág imágen enes es util utiliz izan an ondas ondas que que corre corresp spon onde denn al espe espect ctro ro electromagnético como son la gamagrafía y la radiología convencional, por acción directa de los fotones que impresionan el material sensible y la Resonancia magnética nuclear que utiliza el efecto producido por ondas de radio sobre los átomos de hidrógeno alineados por medio de un campo magnético .
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ALGUNAS DIFERENCIAS ENTRE ULTRASONIDO Y RAYOS X
ULTRASONIDO DIAGNOSTICO ( ULTRASONOGRAFI A)
RAYOS X ( RADIOLOGIA )
TIPO DE ONDA
ONDA LONGITUDINAL MECANICA
ONDA ELECTROMAGNETICA
REQUERIMIENTOS DE TRANSMISION
MEDIO ELASTICO
NO TIENE
GENERACION
VELOCIDAD SIMILITUD CON OTRAS ONDAS
TENSIONAN EL MEDIO COMPRESION Y DESCOMPRESION DEPENDE DEL MEDIO A TRAVES DEL CUAL SE PROPAGUE SISMICAS, ACUSTICAS
PRODUCCION DE ONDAS ULTRASONICAS
ACELERAN CARGAS ELECTRONICAS RELATIVAMENTE CONSTANTE: 299.792.456.2 mt/seg RADIO, LUZ
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Todo cristal semiconductor, sometido a una presión, cambia la distribución de sus electrones libres, lo que genera una diferencia de potencial eléctrico. Y a la inversa, si al mismo cristal se le aplica una diferencia de potencial eléctrico entre sus caras, genera una deformación estructural del cristal. Este efecto es conocido como efecto piezo-eléctrico. La llegada de una presión sonora a uno de estos cristales causa una diferencia de potencial que puede ser registrado (receptor o transductor de presión). Del mismo modo, aplicando una diferencia de potencial a sus caras genera una compresión del aire, lo cual conocemos como sonido (emisor). Si la diferencia de potencial que se aplica a un cristal es alterna, se genera una onda sonora de compresión de igual frecuencia. De esta manera, el mismo cristal puede utilizarse como emisor y receptor de ondas ultrasónicas. El cristal que reciba ultrasonidos induce una diferencia de potencial cuya intensidad es proporcional a la cantidad de energía sonora recibida. Esta transformación de una energía eléctrica en una mecánica (y viceversa) se conoce como transducción. Por eso el elemento emisor-receptor de las ondas sonoras se conoce como transductor (detector o sonda). Entonces si tenemos un transductor, y podemos procesar las señales emitidas y recibidas para que puedan ser presentados en una pantalla, estaremos ante un ecógrafo. En un ecógr ecógraf afo, o, se permi permite te que que el trans transduc ducto torr alte altern rnee las las fase fasess de emis emisió iónn (y que que dure dure unos unos poco pocoss microsegundos), con las de recepción (de unos pocos milisegundos). EL TRANSDUCTOR El transductor es un aparato que actúa como emisor y receptor. Está formado por una parte frontal, llamada “ array” donde están colocados los cristales piezoeléctricos ( de cuarzo, litio o turmalina ) en distintos ángulos de inclinación y que son activados en distinta secuencia, además de conectores de los cables y componentes electrónicos. Utilizaa la técnic Utiliz técnicaa del eco pul pulsad sado: o: Pul Pulsar sar un crista cristall y enviar enviar paquet paquetes es de energí energíaa dentro dentro del paciente paciente.. Un pequeño porcentaje es reflejado en las diferentes interfases y llega al transductor el cual la traduce a un pequeño voltaje. El mayor porcentaje de energía atraviesa las diversas interfases y penetra a regiones mas profundas. Las interfases son los límites entre medios de diferentes impedancias. Impedancia (Z) es la resistencia o dificultad que presenta el medio a la propagación de las ondas de ultrasonido. Matemáticamente es igual al producto de la densidad de un medio por la velocidad del sonido en dicho medio:
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La mayoría de equipos de ultrasonido emiten entre 500 y 3000 pulsos/s, con un promedio de 1000/s, lo cual se conoce como frecuencia del pulso de recepción. Un pulso dura aprox. 1 ms y está formado por tres componentes o fases: fase emisora, fase de equilibrio y fase receptora. • •
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La fase emisora corresponde a la utilizada para la generación del haz acústico, + 1% del pulso. La fase receptora corresponde a la usada para la recepción de los ecos provenientes de las interfases, + al 26% del pulso. La fase de equilibrio corresponde al tiempo del pulso durante el cual no hay emisión ni recepción de ondas sonoras ( cristal en equilibrio ), + al 73% del pulso. Separan en el tiempo las fases activas y permiten el procesamiento de los ecos sin interferencias de los pulsos precedentes y siguientes.
La mayoría de ecógrafos tienen un profundidad de exploración máxima promedio de 20 cm. TIPOS DE TRANSDUCTORES
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Convexo
Cada uno cuenta con sus propias ventajas relacionadas con donde y cuando deben ser utilizados. También queda claro que varias aplicaciones pueden realizarse con diferentes técnicas. 1. Sectorial: Amplio recorrido del cristal para una mejor resolución. Ventana pequeña, por lo tanto, campo visual restringido. Angulo de escaneo variable entre 45 y 90 º. Mejor para transductores endocavitarios (rectales o vaginales). 2. Lineal: Amplio plano de contacto, ideal para ecografía abdominal, de mamas y embarazo de 9º mes. 3. Convexo: Amplio campo a distancia con un tamaño de ventana idóneo. Foco electrónico para una mejor resolución a profundidad. PROPAGACION DE ONDAS ULTRASONICAS Las ondas sonoras requieren para su propagación de un medio que pueda transmitir la energía de una partícula a
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En un exámen ecográfico, cuando un ultrasonido atraviesa de un tejido a otro, que posean diferente impedancia acústica, entonces se dirá que existe una interfaz entre ambos. En general los límites de los órganos o de los tejidos de diferente tipo conforman naturalmente diferentes interfases (también se escribe, interfaces). En una interfaz, parte de las ondas ultrasónicas produce una reflexión especular generando el eco y otra parte se transmite o refracta. Cuando el rayo incidente no se ubica perpendicular al órgano explorado se observa una distorsión de la imagen real. En ocasiones es imposible que el transductor reciba toda la onda reflejada. En otras situaciones, no sólo existe reflexión o absorción por los "obstáculos", también puede existir desviación o restitución de ondas previas que llegan de una manera multidireccional difusa. En los tejidos, la energía ultrasónica emitida por el transductor se va debilitando, característica conocida como atenuación. La disipación de la energía de una onda (principalmente en forma de calor o luz) tiene una caída geométrica y depende del medio (se mide en decibeles símbolo: db). Para los fines prácticos en este uso médico, la atenuación es del orden de 1 db/MHz por cada cm de penetración en los tejidos de los mamíferos. Esto señala la importancia que tiene la frecuencia de emisión de los ultrasonidos: a mayor frecuencia, mayor es la atenuación y, por tanto, con menos energía (menor frecuencia) se puede obtener mayor penetración en los tejidos.
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Debemos especificar que una buena imagen es aquella que permite identificar dos puntos separados como diferentes. Esta característica es conocida como poder separador o de resolución. Según el punto de vista tiene dos variantes: a) Resolución axial o longitudinal. Es la distancia mínima entre dos puntos ubicados en el eje de los rayos emitidos por el transductor y que el sistema puede discriminar como diferentes y por ende graficar como distintos. La resolución axial es una característica que depende directamente de la frecuencia del rayo.
b) Resolución transversal o lateral. Es la capacidad de distinguir como distintos dos puntos situados sobre un eje perpendicular al eje de los rayos ultrasónicos emitido por el transductor. Es conocido que el poder de resolución depende de la relación entre 1 y el ancho del rayo. Así, en la medida que disminuye el ancho del rayo aumenta la resolución; pero como al disminuir el ancho del rayo también disminuye la cantidad de energía que qu e se envía, el débil retorno podría hacer dificultoso determinar la imagen.
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FORMACION DE LA IMAGEN EN EL ECOGRAFO La transducción de la energía sonora recibida por el transductor (ecos recibidos desde los órganos internos) es procesada por un conversor análogo digital que transforma las diferentes intensidades de la señal en una graduación digitalizada. Con esta forma digitalizada se puede, si se desea, realizar una serie de operaciones (análisis estadísticos, modificación de la imagen, histogramas, filtrados, etc.). Finalmente con estos datos digitalizados, procesados, pulidos y fijados son enviados a un conversor inverso (o sea, un conversor digital-análogo) que permite visualizar la señal. En la mayoría de los ecógrafos la imagen se visualiza en un tubo de rayos catódicos (tipo TV o monitor de PC),
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Medi Medios os sóli sólidos dos con con una una cohes cohesió iónn mu muyy fuer fuerte te (hue (hueso so o estr estruc uctu tura rass calci calcifi fica cada das) s).. Perm Permit iten en una penetración acelerada de las ondas ultrasónicas, pero como su impedancia acústica es muy elevada, posee una alta atenuación. atenuación. La diferencia diferencia de impedancia acústica acústica entre una estructura estructura calcificada calcificada y otra de tejidos blandos cualquiera, genera una interfaz que hace que gran parte de la energía incidente sea reflejada.
En una exploración ecográfica, un medio biológico se puede definir según su nivel sonoro en: hipoecogénico, anecogénico y hiperecogénico. Este grado de ecogenicidad, es también calculado por el microprocesador, midiendo la diferencia de energía que retorna como también registrando los cambios en la frecuencia recibida con relación al rayo emitido. De acuerdo con el grado de ecogenicidad y a la experiencia que se tenga de un determinado ecógrafo, es posible inferir la densidad y composición de los fluidos existente en las imágenes exploradas.
ADICION DEL EFECTO DOPPLER El desarrollo de software de uso en ecografía ha permitido interesantes avances sobretodo en lo referente a estudios cardiológicos, pues de su análisis se desprende un alto acercamiento a la funcionalidad cardiaca. Por ejemplo, aspectos tan complejos de medir como son las velocidades de flujo y las presiones asociadas en el sistema cardiovascular, se han visto simplificadas con la incorporación del efecto Doppler en los especializados ecógrafos, llamados por tanto, ecocardiógrafos Doppler.
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Resulta emocionante observar que el desarrollo de esta tecnología, sobretodo en los últimos años, no se ha debido al desarrollo reciente de las ciencias, sino a la aplicación de conceptos que fueron rigurosamente formulados hace más de 150 años.
LINKS: 1.
http://www.drgdiaz.com/eco/ecografia/ecografia.shtml
2.
http://ciberhabitat.gob.mx/hospital/ecografia/
3.
http://elmedico.metropoliglobal.com/Images/ecografia.htm
4.
http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanish/tutorials/ultrasoundspanish/htm/index.htm
5.
http://search.nlm.nih.gov/medlineplusSpanishEncy/query?
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