DE4414903A1 - Surgical instrument with tubular shaft for arthroscopy - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein chirurgisches Instrument mit einem rohrförmigen Schaft und mit einer in diesem um die Schaftachse drehbar gelagerten, stab- oder rohrförmigen Antriebswelle, die am vorderen Ende des Schafts ein Werk zeug trägt und am hinteren Ende des Schafts mit einem mo torischen Antrieb verbunden ist.The invention relates to a surgical instrument a tubular shaft and with one in this around the Shaft axis rotatably mounted, rod-shaped or tubular Drive shaft that works at the front end of the shaft stuff carries and at the back of the shaft with a mo toric drive is connected.
Derartige chirurgische Instrumente werden insbesondere in der Arthroskopie eingesetzt, um durch sehr kleine Körper öffnungen hindurch ein rotierendes Werkzeug in den Körper einführen zu können, mit dem im Inneren des Körpers Schneid- und Fräsvorgänge ausgeführt werden können. Der artige Instrumente sind beispielsweise als "Shaver" im Handel.Such surgical instruments are used in particular in Arthroscopy used to pass through very small bodies openings through a rotating tool into the body to be able to introduce with the inside of the body Cutting and milling operations can be carried out. The like instruments are for example as "Shaver" in the Trade.
Diese Instrumente haben sich sehr gut bewährt. Insbeson dere lassen sich die Werkzeuge durch die motorischen An triebe, beispielsweise durch Elektromotore, hervorragend steuern, so daß die Drehzahl jeweils dem Bedarf angepaßt gewählt werden kann. Allerdings hat sich dabei herausge stellt, daß in seltenen Fällen Beschädigungen des Werk zeugs auftreten können, wenn nämlich das Werkzeug am Drehen gehindert wird, beispielsweise durch ein Verklemmen des Werkzeugs am Knochen. In diesen Fällen kann der mo torische Antrieb das Werkzeug beschädigen, insbesondere kann das Werkzeug von der Antriebswelle abgebrochen wer den. Dies ist natürlich unbedingt zu vermeiden, da bei einer derartigen Beschädigung des Werkzeugs Teile des Werkzeugs oder das gesamte Werkzeug in der behandelten Körperhöhle verbleiben und dann operativ entfernt werden müssen.These instruments have proven themselves very well. In particular the tools can also be operated by the motor drives, for example by electric motors, excellent control so that the speed is adjusted to the needs can be chosen. However, it turned out to be represents that in rare cases damage to the work Stuff can occur when the tool on Rotation is prevented, for example by jamming of the tool on the bone. In these cases, the mo Toric drive damage the tool, especially the tool can be broken off from the drive shaft the. Of course, this is to be avoided at all costs such damage to the tool parts of the Tool or the entire tool in the treated Body cavity remain and then surgically removed have to.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein gattungsgemäßes chirur gisches Instrument so auszugestalten, daß die geschilderte Gefahr vermieden wird.It is an object of the invention, a generic surgeon design instrument so that the described Danger is avoided.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein chirurgisches Instrument der eingangs beschriebenen Art gelöst, das ge kennzeichnet ist durch eine Drehmomentbegrenzung des An triebs oder der Verbindung zwischen Antrieb und Antriebs welle.This object is achieved by a surgical Instrument of the type described solved, the ge is characterized by a torque limitation of the on drive or the connection between drive and drive wave.
Damit wird die Ursache einer solchen möglichen Beschädi gung des Werkzeugs beseitigt, es wird nämlich dafür ge sorgt, daß auf die Antriebswelle und das an ihr gehaltene Werkzeug gar kein Drehmoment ausgeübt werden kann, das groß genug wäre, um eine Beschädigung des Werkzeugs oder ein Abbrechen des Werkzeugs hervorzurufen.This becomes the cause of such possible damage removed the tool, namely it is ge ensures that on the drive shaft and the held on it No torque can be applied to the tool would be large enough to damage the tool or cause the tool to break off.
Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß der Antrieb als Elektromotor mit einer elektronisch arbeitenden Leistungsregelung ausgebildet ist, die die maximal aufnehmbare Leistung des Elektromo tors begrenzt. Derartige Leistungsbegrenzungsschaltungen sind an sich bekannt, beispielsweise kann dies durch Messung des Motorstroms geregelt werden. Eine solche Lei stungsregelung begrenzt das maximal vom Motor abgebbare Drehmoment, und dies wird dann so gewählt, daß es unter halb des Drehmoments liegt, das zu einer Beschädigung des Werkzeugs führen könnte. In a first preferred embodiment of the invention it is provided that the drive as an electric motor with a electronically working power control trained which is the maximum power that can be consumed by the Elektromo tors limited. Such power limiting circuits are known per se, for example, by Measurement of the motor current can be regulated. Such a lei power control limits the maximum that can be delivered by the engine Torque, and this is then chosen to be under is half of the torque that would damage the Could lead tool.
Bei einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, daß zwischen Antrieb und Antriebswelle eine Kupplung angeord net ist, die den Kraftschluß zwischen Antrieb und An triebswelle beim Überschreiten eines Maximaldrehmoments zwischen Antrieb und Antriebswelle unterbricht. Eine solche Ausgestaltung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn ein Motor verwendet wird, der ein höheres Drehmoment abgeben kann und der keine entsprechende elektronische Leistungsbegrenzung aufweist.In another embodiment it is provided that A clutch is arranged between the drive and the drive shaft net is that the adhesion between drive and on drive shaft when a maximum torque is exceeded between drive and drive shaft. A such a configuration is particularly advantageous if a motor is used that has a higher torque can deliver and that no corresponding electronic Has power limitation.
Beispielsweise kann die Kupplung als Rutschkupplung oder als Magnetkupplung ausgebildet sein, beim Überschreiten eines bestimmten Drehmoments tritt ein Rutschen oder ein Gleiten gegen die Magnetkraft auf, das maximal übertrag bare Drehmoment wird dadurch begrenzt.For example, the clutch can be used as a slip clutch or be designed as a magnetic coupling when exceeded a certain torque slips or occurs Sliding against the magnetic force, the maximum transfer This limits the possible torque.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Kupplung als Klauenkupplung ausgebildet ist und mindestens ein Teil umfaßt, das beim Überschreiten eines maximalen Drehmoments durch axiale Verschiebung einen Formschluß zwischen Antrieb und Antriebswelle aufhebt. Vorzugsweise wird dadurch das axial verschiebliche Teil durch eine Fe der in eine den Formschluß herstellende Position verscho ben. Dadurch ergibt sich eine mechanisch sehr einfache Möglichkeit, das maximale Drehmoment zu begrenzen.In a further embodiment it is provided that the Coupling is designed as a claw coupling and at least includes a part that is exceeded when a maximum Torque due to axial displacement between drive and drive shaft. Preferably the axially displaceable part becomes a Fe the shifted into a position producing the positive connection ben. This results in a mechanically very simple one Possibility to limit the maximum torque.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorge sehen, daß zwischen Antrieb und Antriebswelle eine Soll bruchstelle angeordnet ist, deren Festigkeit geringer ist als die der Antriebswelle und des Werkzeugs. Damit erfolgt eine Zerstörung des Übertragungsstrangs beim Überschreiten eines maximalen Drehmoments, und zwar gezielt an einer Stelle außerhalb des Körpers, nämlich zwischen Antrieb und Antriebswelle. Bei dieser Ausführungsform kann erst weitergearbeitet werden, wenn die Unterbrechung im Bereich der Sollbruchstelle wieder behoben wird, das heißt dem Operateur wird auf diese Weise sehr deutlich, daß die Un terbrechung außergewöhnlich war und besondere Maßnahmen erfordert, um eine Verletzung oder eine Beschädigung des Instruments zu vermeiden.In a further preferred embodiment is pre see that between the drive and drive shaft a target is arranged break point, the strength of which is lower than that of the drive shaft and the tool. So that is done destruction of the transmission line when exceeded a maximum torque, specifically at one Place outside the body, namely between the drive and Drive shaft. In this embodiment, only continue to work if the break in the area the predetermined breaking point is remedied, that is This makes it very clear to the operator that the Un break was exceptional and special measures required to injure or damage the To avoid instruments.
Insbesondere kann die Sollbruchstelle in einem Verbin dungsglied angeordnet sein, das zwischen Antrieb und An triebswelle eingesetzt ist. Es ist dadurch allein durch Auswechseln dieses Verbindungsglieds möglich, das Instru ment wieder in einen Arbeitszustand zu bringen.In particular, the predetermined breaking point can be in a compound be arranged member between the drive and on drive shaft is inserted. It is through only by that It is possible to replace this link, the instru ment to return to a working state.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist das Verbin dungsglied axiale Vorsprünge auf, die in axiale Aus nehmungen des Antriebs und/oder der Antriebswelle ein greifen und beim Überschreiten eines maximalen Drehmoments abbrechen.In a preferred embodiment, the verb has tion member axial projections in axial out the drive and / or the drive shaft grip and when a maximum torque is exceeded abort.
Das Verbindungsglied kann beispielsweise aus Kunststoff bestehen.The connecting link can be made of plastic, for example consist.
Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß auch bereits vor handene chirurgische Instrumente einfach umgerüstet werden können, es genügt nämlich, beispielsweise den hintersten Teil der Antriebswelle so auszubilden, daß zwischen diese und den Antrieb noch ein Verbindungsglied eingesetzt wer den kann.This configuration has the advantage that even before existing surgical instruments can be easily converted can, it is enough, for example the rearmost Form part of the drive shaft so that between them and the drive another link who used that can.
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsfor men der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen: The following description of preferred embodiments Men of the invention is used in connection with the drawing the detailed explanation. Show it:
Fig. 1: eine schematische Seitenansicht des hinteren Endes einer Antriebswelle eines arthrosko pischen chirurgischen Instruments mit einer Klauenkupplung zur Ankopplung an einen An trieb; Fig. 1: a schematic side view of the rear end of a drive shaft of an arthroscopic surgical instrument with a claw coupling for coupling to a drive;
Fig. 2: eine Schnittansicht längs Linie 2-2 in Fig. 1; Fig. 2 is a sectional view taken along line 2-2 in Fig. 1;
Fig. 3: ein anderes bevorzugtes Ausführungsbeispiel des rückwärtigen Endes einer Antriebswelle mit eingesetztem Verbindungsteil und Fig. 3: another preferred embodiment of the rear end of a drive shaft with an inserted connecting part and
Fig. 4: eine Schnittansicht längs Linie 4-4 in Fig. 3. Fig. 4 is a sectional view taken along line 4-4 in Fig. 3.
In der Zeichnung sind nur Teile eines chirurgischen In struments dargestellt, welches an sich bekannt ist. Ein solches chirurgisches Instrument umfaßt einen rohrförmi gen, länglichen Schaft, in dem eine Antriebswelle um die Längsachse des Schafts drehbar gelagert ist. Diese An triebswelle wird häufig als an der Innenwand des Außen rohrs anliegendes Innenrohr ausgebildet und trägt an seinem vorderen Ende, das teilweise aus dem Schaft hervor stehen kann, ein Werkzeug, beispielsweise eine seitliche Schneide, die mit einer seitlichen Schneide des äußeren Schafts zusammenwirkt, oder einen Fräskopf, der aus dem Schaft hervorsteht.In the drawing are only parts of a surgical In struments, which is known per se. On such a surgical instrument comprises a tubular one oblong shaft, in which a drive shaft around the Longitudinal axis of the shaft is rotatably mounted. This to drive shaft is often considered to be on the inside wall of the outside inner tube formed and supports its front end, which partially emerges from the shaft can stand, a tool, for example a side Cutting edge with a side cutting edge of the outer Shank cooperates, or a milling head, which from the Protrudes shaft.
Am rückwärtigen Ende des Schafts ist die Antriebswelle mit einem Antrieb verbunden, beispielsweise einem Elektromo tor, der sich vorzugsweise in einem Griffteil befindet. Dieses schließt sich unmittelbar an den Schaft an, so daß der Schaft mit Hilfe dieses Griffteils an die gewünschte Operationsstelle herangeführt werden kann. Derartige In strumente, die auch als Shaver oder Fräser bekannt sind, werden beispielsweise in der Arthroskopie eingesetzt, um an Kniegelenken operative Eingriffe vorzunehmen, ohne dazu die Operationsstelle in großem Umfange eröffnen zu müssen.The drive shaft is at the rear end of the shaft connected to a drive, for example an electromo gate, which is preferably located in a handle. This immediately adjoins the shaft, so that the shaft with the help of this grip part to the desired one Operation site can be introduced. Such In instruments, also known as shavers or cutters, are used, for example, in arthroscopy to perform surgery on the knee joints without doing so to have to open the operation site on a large scale.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das rückwärtige Ende einer Antriebswelle 1 eines solchen Instruments dargestellt, welche am hinteren Ende aus einem Anschlußteil 2 hervorsteht, das seinerseits mit dem rück wärtigen Ende des Schafts 3 verbunden ist. Diese Teile sind in der Zeichnung nur sehr schematisch dargestellt.In the embodiment shown in Fig. 1, the rear end of a drive shaft 1 of such an instrument is shown, which protrudes at the rear end from a connecting part 2 , which in turn is connected to the rear end of the shaft 3 . These parts are shown only very schematically in the drawing.
Die aus dem Anschlußteil hervorstehende Antriebswelle 1 trägt am rückwärtigen Ende einen klauenförmigen Vorsprung 4 mit schrägen Seitenwänden 5, der in eine Ausnehmung 6 eines Mitnehmers 7 eingreift; dieser wird durch einen nicht dargestellten Elektromotor in Drehung um seine Längsachse und um die Längsachse der Antriebswelle 1 ver setzt und verdreht dabei die Antriebswelle 1.The drive shaft 1 protruding from the connecting part carries at the rear end a claw-shaped projection 4 with sloping side walls 5 , which engages in a recess 6 of a driver 7 ; this is set by an electric motor, not shown, in rotation about its longitudinal axis and about the longitudinal axis of the drive shaft 1 and rotates the drive shaft 1 .
Das Drehmoment wird dabei über die Ausnehmung 6 und den in diese eingreifenden Vorsprung 4 übertragen, dieser Vor sprung erstreckt sich diametral über die Stirnseite 8 der Antriebswelle 1, der Vorsprung 4 und die Ausnehmung 6 bilden somit gemeinsam eine Klauenkupplung.The torque is transmitted via the recess 6 and the engaging projection 4 , this jump extends diametrically across the end face 8 of the drive shaft 1 , the projection 4 and the recess 6 thus together form a dog clutch.
Der Mitnehmer 7 ist in Richtung des Doppelpfeils A in Fig. 1 axial verschieblich gelagert und wird durch eine in der Zeichnung nur schematisch dargestellte Feder 9 gegen die Antriebswelle 1 gedrückt. Der Elektromotor und der Mitnehmer 7 befinden sich normalerweise in dem Handstück des chirurgischen Instruments, dieses ist in der Zeichnung nicht dargestellt. The driver 7 is axially displaceable in the direction of the double arrow A in FIG. 1 and is pressed against the drive shaft 1 by a spring 9, which is only shown schematically in the drawing. The electric motor and the driver 7 are normally located in the handpiece of the surgical instrument, which is not shown in the drawing.
Im normalen Betrieb bleibt der Kraftschluß zwischen Mit nehmer 7 und Antriebswelle 1 erhalten, die Drehbewegung des Mitnehmers 7 wird damit unmittelbar auf die Antriebs welle 1 übertragen.In normal operation, the frictional connection between the driver 7 and the drive shaft 1 is maintained, the rotational movement of the driver 7 is thus transmitted directly to the drive shaft 1 .
Erfährt die Antriebswelle 1 eine besonders große Halte kraft, so steigt das Drehmoment an, das im Bereich der durch den Vorsprung 4 und die Ausnehmung 6 gebildeten Drehkupplung übertragen werden muß. Überschreitet dieses Drehmoment einen bestimmten Wert, so gleitet der Mitnehmer 7 an der schrägen Seitenwand 5 des Vorsprungs 4 entlang und wird gegen die Wirkung der Feder 9 von der Antriebs welle 1 entfernt, und zwar so weit, bis der Eingriff des Vorsprungs 4 in die Ausnehmung 6 aufgehoben wird. Dadurch wird auch der Kraftfluß zwischen Antrieb und Antriebswelle 1 unterbrochen, das heißt diese Klauenkupplung wirkt als Drehmomentbegrenzer. Obwohl der Elektromotor weiter läuft, wird nur ein von der Geometrie der Elemente abhängiges Drehmoment auf die Antriebswelle 1 übertragen, so daß eine Beschädigung der Antriebswelle 1 oder des Werkzeugs mit Sicherheit vermieden werden kann.If the drive shaft 1 experiences a particularly large holding force, the torque increases, which must be transmitted in the area of the rotary coupling formed by the projection 4 and the recess 6 . If this torque exceeds a certain value, the driver 7 slides along the inclined side wall 5 of the projection 4 and is removed from the drive shaft 1 against the action of the spring 9 , namely until the engagement of the projection 4 in the recess 6 is canceled. As a result, the flow of power between the drive and drive shaft 1 is interrupted, that is, this dog clutch acts as a torque limiter. Although the electric motor continues to run, only a torque dependent on the geometry of the elements is transmitted to the drive shaft 1 , so that damage to the drive shaft 1 or the tool can be avoided with certainty.
Es wäre natürlich auch möglich, daß bei einer abgewandel ten Ausführungsform, die in der Zeichnung nicht darge stellt ist, nicht der Mitnehmer 7 axial verschieblich ist, sondern die Antriebswelle 1 oder ein mit dieser zusammen wirkendes Kupplungsglied, das dann durch eine entsprechen de Feder an der Antriebswelle 1 oder am Anschlußteil 2 ge gen den Mitnehmer 7 angedrückt wird. Auch in diesem Falle wäre eine Trennung der Drehmomentübertragung bei Über schreiten eines bestimmten Drehmoments möglich. It would of course also be possible that in a modified embodiment, which is not shown in the drawing, not the driver 7 is axially displaceable, but the drive shaft 1 or a coupling member cooperating therewith, which then by a corresponding de spring the drive shaft 1 or on the connector 2 ge conditions the driver 7 is pressed. In this case, too, a separation of the torque transmission would be possible if a certain torque was exceeded.
Das anhand der Fig. 1 und 2 beschriebene Ausführungs beispiel gibt nur schematisch die mögliche Konstruktion einer solchen Klauenkupplung wieder, konstruktiv sind dem Fachmann eine Reihe von Möglichkeiten an die Hand gegeben, hier unter Verwendung des beschriebenen Prinzips günstige Lösungen zu realisieren.The embodiment described with reference to FIGS. 1 and 2 shows only schematically the possible construction of such a claw coupling, constructively, a number of possibilities are given to the person skilled in the art to implement inexpensive solutions here using the principle described.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 und 4 ist die Antriebswelle 1 im Bereich ihres hinteren Endes als Ein steckhülse 10 mit einer zentralen Einstecköffnung 11 aus gebildet, die im Bereich ihres Bodens in eine zentrale Öffnung 12 mit kleinerem Durchmesser übergeht, an die sich radial nach außen um jeweils 120° (180°) in Umfangsrichtung gegeneinander versetzte Erweiterungen 13 anschließen.In the embodiment of Figs. 3 and 4, the drive shaft 1 in the region of its rear end as a receptacle 10 having a central insertion opening 11 from formed, which merges in the region of its base in a central opening 12 of smaller diameter, to which radially Connect extensions 13 that are offset from one another in the circumferential direction by 120 ° (180 °) on the outside.
In die Einstecköffnung 11 ist ein Verbindungsteil 14 ein geschoben, das mit einem zentralen Zapfen 15 in die zen trale Öffnung 12 hineinragt. An dem Verbindungsteil 14, das im wesentlichen kreiszylinderförmig ausgebildet ist und aus Kunststoff bestehen kann, sind drei Vorsprünge 16 angeformt, die parallel zum Zapfen 15 vom Verbindungsteil abstehen und in jeweils eine der Erweiterungen 13 ein greifen. Durch diesen Eingriff wird eine drehfeste Verbin dung zwischen dem Verbindungsteil 14 und der Antriebswelle 1 hergestellt.In the insertion opening 11 , a connecting part 14 is pushed, which projects with a central pin 15 into the central opening 12 . On the connecting part 14 , which is substantially circular-cylindrical and can be made of plastic, three projections 16 are formed, which protrude parallel to the pin 15 from the connecting part and each engage in one of the extensions 13 . By this engagement, a rotationally fixed connec tion between the connecting part 14 and the drive shaft 1 is made.
Auf der gegenüberliegenden Seite trägt das Verbindungsteil 14 ähnliche Vorsprünge 17, die in komplementäre Ausneh mungen eines in der Zeichnung nicht dargestellten Antriebs eingreifen, so daß auf diese Weise eine Drehverbindung zwischen Antrieb und Antriebswelle hergestellt wird. On the opposite side, the connecting part 14 carries similar projections 17 which engage in complementary dimensions of a drive, not shown in the drawing, so that a rotary connection between the drive and the drive shaft is produced in this way.
Normalerweise wird über diese Drehverbindung ein Drehmo ment vom Antrieb auf die Antriebswelle übertragen. Wird die Drehung der Antriebswelle 1 behindert, steigt das übertragene Drehmoment so weit an, bis ein Maximalwert er reicht ist. Sobald dies der Fall ist, brechen die Vor sprünge 16 am Verbindungsteil 14 ab, dadurch wird die Drehverbindung zwischen Antrieb und Antriebswelle 1 dauer haft und plötzlich unterbrochen. Die Vorsprünge 16 bilden also eine Sollbruchstelle im Übertragungsstrang zwischen Antrieb und Antriebswelle.Normally, torque is transmitted from the drive to the drive shaft via this slewing ring. If the rotation of the drive shaft 1 is hindered, the transmitted torque increases until a maximum value is reached. As soon as this is the case, the cracks 16 break off at the connecting part 14 , as a result of which the rotary connection between the drive and drive shaft 1 is permanently and suddenly interrupted. The projections 16 thus form a predetermined breaking point in the transmission line between the drive and the drive shaft.
Wenn eine Unterbrechung dieses Antriebsstrangs eingetreten ist, wird das Handstück von der Antriebswelle abgenommen. Nach Entfernung des zerstörten Verbindungsteils 14 wird ein anderes Verbindungsteil eingesetzt, das dann wieder eine Drehmomentübertragung erlaubt, allerdings nur so lange das Drehmoment unter dem maximal zulässigen Drehmo ment bleibt.If this drive train is interrupted, the handpiece is removed from the drive shaft. After removal of the destroyed connecting part 14 , another connecting part is used, which then allows torque transmission again, but only as long as the torque remains below the maximum permissible torque.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 3 könnte auch so abge wandelt werden, daß das Verbindungsteil 14 axial ver schieblich und drehfest mit dem Schneidwerkzeug verbunden ist, wobei das Verbindungsteil 14 durch eine Feder gegen die Einsteckhülse 10 gedrückt wird. Aufgrund der Formge bung der Vorsprünge 17, die an ihrem freien Ende abgerun det sind, könnte die Drehverbindung auch dadurch unterbro chen werden, daß das Verbindungsteil 14 in axialer Rich tung von der Einsteckhülse 10 entfernt wird, wenn das Drehmoment bestimmte Werte übersteigt. Dadurch ergäbe sich ein Lösen der Drehverbindung, in diesem Falle ohne Zer störung des Verbindungsteiles 14, d. h. ohne Abbrechen der Vorsprünge 17.The embodiment of FIG. 3 could also be changed so that the connecting part 14 is axially displaceably and rotatably connected to the cutting tool, the connecting part 14 being pressed by a spring against the insertion sleeve 10 . Due to the shape of the projections 17 , which are rounded at their free end, the rotary connection could also be interrupted by the fact that the connecting part 14 is removed in the axial direction from the plug-in sleeve 10 when the torque exceeds certain values. This would result in a loosening of the rotary connection, in this case without Zer disruption of the connecting part 14 , ie without breaking off the projections 17th
Claims (11)
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