JP2022512420A - センサベースのナビゲーションと内視鏡検査との組み合わせを用いた外科用システム - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2018年12月14日出願の米国仮特許出願第62/779,614号、発明の名称「Surgical System with Combination of Sensor-Based Navigation and Endoscopy」に対する優先権を主張するものであり、その開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる。
患者(P)の頭部(H)内で医療処置を実施するとき、特に器具が患者(P)の頭部(H)内の器具の作業要素の内視鏡ビューを得ることが困難又は不可能である場所にある場合に、患者(P)の頭部(H)内の器具の位置に関する情報を有することが望ましい場合がある。図1は、画像誘導を使用して耳鼻咽喉(ENT)手術の実行を可能にする例示的なIGSナビゲーションシステム(10)を示す。本明細書に記載されている構成要素及び動作性を有することに加えて、又はそれに代わって、IGSナビゲーションシステム(10)は、以下の文献の教示の少なくとも一部に従って構成され、動作可能となり得る。すなわち、米国特許第7,720,521号、発明の名称「Methods and Devices for Performing Procedures within the Ear,Nose,Throat and Paranasal Sinuses」(2014年5月18日発行)(開示内容は参照により本明細書に組み込まれている)、及び米国特許出願公開第2014/0364725号、発明の名称「Systems and Methods for Performing Image Guided Procedures within the Ear,Nose,Throat and Paranasal Sinuses」(2014年12月11日公開)(開示内容は参照により本明細書に組み込まれている)。
説明されてきたように、ディスプレイスクリーン(16)上に表示される内視鏡画像及び動画を捕捉するために、内視鏡(100)などの内視鏡がIGSナビゲーションシステム(10)と共に使用されてよい。このような内視鏡画像は、単独で表示されても、他の画像(例えば、仮想内視鏡ビュー、術前CT画像ビューなど)との組み合わせで表示されても、所望され得る他の情報及びインターフェースと共に表示されてもよい。ディスプレイスクリーン(16)を介して有利に表示され得るインターフェースの一例は、手術部位の現在の外観と、手術部位の1つ以上の過去の外観との両方を示すために、手術前の内視鏡画像と、術中又は術後のいずれかの内視鏡画像との組み合わせを示してもよい。このようにして、外科医は、現在実行されている手術工程が成功しているか又は完了したかを判定するのに有用であり得る追加コンテキスト(例えば、手術部位の1つ以上の過去の外観)と共に、手術部位の現在の外観を視認し得る。
図3~図5は、IGSナビゲーションシステム(10)などのシステムによって提供され得る比較インターフェースの変形例を示す一方で、図6~図10は、それらのインターフェースを構成しかつ表示するために、かかるシステムによって実行され得る工程を示す。例えば、図6は、図3~図5のいずれかの比較インターフェースを提供するために実行され得る、高レベル工程(300)の例示的なセットのフローチャートを示す。これらの工程は、術前内視鏡画像(例えば、過去の内視鏡画像、以前に捕捉された内視鏡画像、又は履歴上の内視鏡画像)の内視鏡画像マップを生成する(ブロック302)ことを含み、これは、内視鏡画像のセット及び関連する位置又は視野データを生成する目的で、多数の異なる視野(例えば、手術部位に対する異なる位置及び向き)から手術部位の内視鏡画像を捕捉するために、処置の開始前に内視鏡(100)を使用することを含み得る。システムはまた、ライブ内視鏡画像を内視鏡(100)を介して処置中に受信する(ブロック304)こともでき、かかるライブ内視鏡画像はまた、位置又は視野データに関連付けられる。システムは次いで、内視鏡画像マップ及びライブ内視鏡画像に基づいて1つ以上の比較内視鏡画像を作成する(ブロック306)ことができ、これは、内視鏡画像マップから一致する内視鏡画像を選択し、それを修正なしで使用すること、又は、比較画像として提供するために、内視鏡画像マップからの1つ以上の内視鏡画像を修正又は組み合わせることを含み得る。1つ以上の作成された(ブロック306)比較内視鏡画像を用いて、システムは次いで、本明細書に図示及び説明される機能の任意の組み合わせを含むディスプレイスクリーン(16)などのディスプレイを介して比較インターフェースを提供する(ブロック308)ことができる。
以下の実施例は、本明細書の教示を組み合わせるか又は適用することができる、様々な非網羅的な方法に関する。以下の実施例は、本出願における又は本出願の後の書類提出におけるどの時点でも提示され得る、いずれの請求項の適用範囲をも限定することを目的としたものではないと理解されよう。一切の放棄を意図するものではない。以下の実施例は、単なる例示の目的で与えられるものに過ぎない。本明細書の様々な教示は、他の多くの方法で構成及び適用が可能であると考えられる。また、いくつかの変形では、以下の実施例において言及される特定の特徴を省略してよいことも考えられる。したがって、本発明者又は本発明者の利益の承継者により、後日、そうである旨が明示的に示されない限り、以下に言及される態様又は特徴部のいずれも決定的と見なされるべきではない。以下に言及される特徴を超える更なる特徴を含む請求項が本出願において、又は本出願に関連する後の書類提出において提示される場合、それらの更なる特徴は、特許性に関連するいかなる理由によっても追加されたものと見なされるべきではない。
本明細書に記載されている実施例のうちのいずれも、上述のものに加えて又はそれに代えて、様々な他の特徴部を含み得ることが理解されるべきである。単に一例として、本明細書に記載されている実施例のうちのいずれも、参照により本明細書に組み込まれる様々な参考文献のいずれかに開示されている様々な特徴部のうちの1つ又は2つ以上を含むことができる。
(1) 画像誘導手術(IGS)ナビゲーションシステムであって、
(a)カメラと追跡センサとを備える内視鏡であって、前記追跡センサは、追跡領域と相互作用するように構成されている、内視鏡と、
(b)前記追跡領域との前記追跡センサの相互作用に基づいて前記カメラを追跡するように構成された処理装置と、
(c)ディスプレイと、を備え、
前記処理装置は、
(i)患者の手術部位の過去画像を受信することであって、前記過去画像が、第1の時間に前記カメラによって捕捉される、ことと、
(ii)前記第1の時間における前記カメラの過去画像追跡データのセットを決定することと、
(iii)前記過去画像及び前記過去画像追跡データのセットを、過去視野として画像マップに追加することであって、前記画像マップが、前記手術部位の複数の過去視野を含み、前記複数の過去視野のうちの各過去視野が、
(A)ある視野から捕捉された前記手術部位の画像と、
(B)前記視野に関連付けられた追跡データのセットと、を含む、ことと、
(iv)第2の時間に前記カメラによって捕捉される、前記手術部位の手術画像を受信することと、
(v)前記第2の時間における前記カメラのライブ画像追跡データのセットを決定することと、
(vi)前記複数の過去視野のうちの一致する視野を、前記ライブ画像追跡データのセット及び前記一致する視野の追跡データのセットに基づいて決定することと、
(vii)前記手術画像、及び前記一致する視野の前記手術部位の前記画像を前記ディスプレイを介して表示することと、を行うように更に構成されている、IGSナビゲーションシステム。
(2) 前記処理装置は、前記IGSナビゲーションシステムが使用可能である手術室内に置かれたコンピュータと、前記手術室の外側に置かれた遠隔コンピュータと、を備え、
前記追跡領域は、追跡磁界発生器によって提供される磁界を含み、
前記過去画像追跡データのセットは、前記カメラの位置及び向きを記載するものである、実施態様1に記載のIGSナビゲーションシステム。
(3) 前記処理装置は、
(i)前記手術部位の次の手術画像を受信し、
(ii)前記次の手術画像のライブ画像追跡データの次のセットを決定し、
(iii)前記ライブ画像追跡データの次のセットに基づいて前記一致する視野を再決定し、
(iv)1つ以上の次の手術画像を受信したことに応じて、各次の手術画像及び前記一致する視野の前記手術部位の前記画像を前記ディスプレイを介してほぼリアルタイムで表示するように更に構成されている、実施態様1に記載のIGSナビゲーションシステム。
(4) 前記処理装置は、前記一致する視野を決定するとき、
(i)前記ライブ画像追跡データのセットの各位置と向きの座標に基づいて前記画像マップを照会して、最良一致視野を決定し、
(ii)前記ライブ画像追跡データのセットに対する前記最良一致視野の各位置と向きの座標のオフセットを決定し、
(iii)前記オフセットが構成設定された許容可能な一致閾値内にあるとき、前記一致する視野として前記最良一致視野を選択するように更に構成されている、実施態様1に記載のIGSナビゲーションシステム。
(5) 前記処理装置は画像ステータスを表示するように更に構成され、前記画像ステータスは、前記一致する視野の前記視野に対する前記手術画像のライブ視野のオフセットを示す、前記ライブ画像追跡データのセットと、前記一致する視野の前記追跡データのセットとの比較を含む、実施態様1に記載のIGSナビゲーションシステム。
(7) 前記処理装置は、術前画像のパネル内に前記一致する視野の前記手術部位の前記画像を表示するように更に構成され、前記術前画像のパネルは、前記患者の少なくとも3つのデジタルスキャン画像を更に含み、前記少なくとも3つのデジタルスキャン画像のそれぞれがオーバーレイされた器具位置を含む、実施態様6に記載のIGSナビゲーションシステム。
(8) 前記処理装置は、
(i)介在画像として前記手術画像が保持されるべきであると判定し、
(ii)前記手術画像、前記ライブ画像追跡データのセット、及び前記第2の時間を、介在視野として前記画像マップに追加し、
(iii)前記ライブ画像追跡データのセット及び各介在視野に関連付けられた介在追跡データのセットに基づいて、前記画像マップの1つ以上の一致する介在視野を決定し、
(iv)前記1つ以上の一致する介在視野の介在画像のセットを表示するように更に構成されている、実施態様1に記載のIGSナビゲーションシステム。
(9) 前記処理装置は、外科用切断器具の起動ステータスに基づいて前記手術画像が介在画像として保持されるべきであると判定するように更に構成されている、実施態様8に記載のIGSナビゲーションシステム。
(10) 前記介在画像のセットの各介在画像は、各介在画像に関連付けられた捕捉時間によって順序付けられたビデオシーケンスとして個別に表示される、実施態様8に記載のIGSナビゲーションシステム。
(12) 前記処理装置は、前記一致する視野が判定できない場合、前記一致する視野が前記画像マップにおいて利用可能となる結果をもたらすであろう、前記カメラの視野の変更を示すメッセージを、前記ディスプレイを介して表示するように更に構成されている、実施態様1に記載のIGSナビゲーションシステム。
(13) 前記処理装置は、
(i)前記手術部位の第2の過去画像を受信し、過去画像追跡データの第2のセットに基づいて前記第2の過去画像に関連付けられた視野を決定し、
(ii)前記第2の過去画像に関連付けられた前記視野が、前記手術部位の前記複数の過去視野内に既にある視野と全く同じかどうかを判定し、
(iii)前記視野が全く同じではない場合にのみ、前記第2の過去画像を前記複数の過去視野に追加するように更に構成されている、実施態様1に記載のIGSナビゲーションシステム。
(14) 画像誘導(IGS)ナビゲーションによる手術中に比較インターフェースを提供するための方法であって、
(a)処理装置において、
(i)患者の手術部位の過去画像を受信することであって、前記過去画像が、第1の時間に内視鏡のカメラによって捕捉される、ことと、
(ii)前記内視鏡の追跡センサに基づいて前記第1の時間における前記カメラの過去画像追跡データのセットを決定することと、
(b)前記過去画像及び前記過去画像追跡データのセットを、過去視野として画像マップに追加することであって、前記画像マップが、前記手術部位の複数の過去視野を含み、前記複数の過去視野のうちの各過去視野が、
(i)ある視野から捕捉された前記手術部位の画像と、
(ii)前記視野に関連付けられた追跡データのセットと、を含む、ことと、
(c)第2の時間に前記カメラによって捕捉される前記手術部位の手術画像を受信し、前記第2の時間における前記カメラのライブ画像追跡データのセットを決定することと、
(d)前記複数の過去視野のうちの一致する視野を、前記ライブ画像追跡データのセット及び前記一致する視野の追跡データのセットに基づいて決定することと、
(e)前記手術画像、及び前記一致する視野の前記手術部位の前記画像をディスプレイを介して表示することと、を含む方法。
(15) (a)前記手術部位の次の手術画像を受信し、前記次の手術画像のライブ画像追跡データの次のセットを決定することと、
(b)前記ライブ画像追跡データの次のセットに基づいて前記一致する視野を再決定することと、
(c)1つ以上の次の手術画像を受信したことに応じて、各次の手術画像及び前記一致する視野の前記手術部位の前記画像を前記ディスプレイを介して、リアルタイムで表示することと、を更に含む、実施態様14に記載の方法。
(i)前記ライブ画像追跡データのセットの各位置と向きの座標に基づいて前記画像マップを照会して、最良一致視野を決定することと、
(ii)前記ライブ画像追跡データのセットに対する前記最良一致視野の各位置と向きの座標のオフセットを決定することと、
(iii)前記オフセットが構成設定された許容可能な一致閾値内にあるとき、前記一致する視野として前記最良一致視野を選択することと、を更に含む、実施態様14に記載の方法。
(17) 前記手術画像と、前記一致する視野の前記手術部位の前記画像とを同時に表示することを更に含む、実施態様14に記載の方法。
(18) 術前画像のパネル内に前記一致する視野の前記手術部位の前記画像を表示することを更に含み、前記術前画像のパネルは、前記患者の少なくとも3つのデジタルスキャン画像を更に含み、前記少なくとも3つのデジタルスキャン画像のそれぞれがオーバーレイされた器具位置を含む、実施態様17に記載の方法。
(19) 前記一致する視野が判定できない場合、前記一致する視野が前記画像マップにおいて利用可能となる結果をもたらすであろう、前記カメラの視野の変更を示すメッセージを前記ディスプレイを介して表示することを更に含む、実施態様14に記載の方法。
(20) 処理装置であって、
(a)患者の手術部位の過去画像を受信することであって、前記過去画像が、第1の時間にカメラによって捕捉される、ことと、
(b)前記第1の時間における前記カメラの過去画像追跡データのセットを決定することと、
(c)前記過去画像及び前記過去画像追跡データのセットを、過去視野として画像マップに追加することであって、前記画像マップが、前記手術部位の複数の過去視野を含み、前記複数の過去視野のうちの各過去視野が、
(i)ある視野から捕捉された前記手術部位の画像と、
(ii)前記視野に関連付けられた追跡データのセットと、を含む、ことと、
(d)第2の時間に前記カメラによって捕捉される前記手術部位の手術画像を受信することと、
(e)前記第2の時間における前記カメラのライブ画像追跡データのセットを決定することと、
(f)前記複数の過去視野のうちの一致する視野を、前記ライブ画像追跡データのセット及び前記一致する視野の追跡データのセットに基づいて決定することと、
(g)前記手術画像、及び前記一致する視野の前記手術部位の前記画像を前記ディスプレイを介して、表示することと、を行うように構成されている、処理装置。
Claims (20)
- 画像誘導手術(IGS)ナビゲーションシステムであって、
(a)カメラと追跡センサとを備える内視鏡であって、前記追跡センサは、追跡領域と相互作用するように構成されている、内視鏡と、
(b)前記追跡領域との前記追跡センサの相互作用に基づいて前記カメラを追跡するように構成された処理装置と、
(c)ディスプレイと、を備え、
前記処理装置は、
(i)患者の手術部位の過去画像を受信することであって、前記過去画像が、第1の時間に前記カメラによって捕捉される、ことと、
(ii)前記第1の時間における前記カメラの過去画像追跡データのセットを決定することと、
(iii)前記過去画像及び前記過去画像追跡データのセットを、過去視野として画像マップに追加することであって、前記画像マップが、前記手術部位の複数の過去視野を含み、前記複数の過去視野のうちの各過去視野が、
(A)ある視野から捕捉された前記手術部位の画像と、
(B)前記視野に関連付けられた追跡データのセットと、を含む、ことと、
(iv)第2の時間に前記カメラによって捕捉される、前記手術部位の手術画像を受信することと、
(v)前記第2の時間における前記カメラのライブ画像追跡データのセットを決定することと、
(vi)前記複数の過去視野のうちの一致する視野を、前記ライブ画像追跡データのセット及び前記一致する視野の追跡データのセットに基づいて決定することと、
(vii)前記手術画像、及び前記一致する視野の前記手術部位の前記画像を前記ディスプレイを介して表示することと、を行うように更に構成されている、IGSナビゲーションシステム。 - 前記処理装置は、前記IGSナビゲーションシステムが使用可能である手術室内に置かれたコンピュータと、前記手術室の外側に置かれた遠隔コンピュータと、を備え、
前記追跡領域は、追跡磁界発生器によって提供される磁界を含み、
前記過去画像追跡データのセットは、前記カメラの位置及び向きを記載するものである、請求項1に記載のIGSナビゲーションシステム。 - 前記処理装置は、
(i)前記手術部位の次の手術画像を受信し、
(ii)前記次の手術画像のライブ画像追跡データの次のセットを決定し、
(iii)前記ライブ画像追跡データの次のセットに基づいて前記一致する視野を再決定し、
(iv)1つ以上の次の手術画像を受信したことに応じて、各次の手術画像及び前記一致する視野の前記手術部位の前記画像を前記ディスプレイを介してほぼリアルタイムで表示するように更に構成されている、請求項1に記載のIGSナビゲーションシステム。 - 前記処理装置は、前記一致する視野を決定するとき、
(i)前記ライブ画像追跡データのセットの各位置と向きの座標に基づいて前記画像マップを照会して、最良一致視野を決定し、
(ii)前記ライブ画像追跡データのセットに対する前記最良一致視野の各位置と向きの座標のオフセットを決定し、
(iii)前記オフセットが構成設定された許容可能な一致閾値内にあるとき、前記一致する視野として前記最良一致視野を選択するように更に構成されている、請求項1に記載のIGSナビゲーションシステム。 - 前記処理装置は画像ステータスを表示するように更に構成され、前記画像ステータスは、前記一致する視野の前記視野に対する前記手術画像のライブ視野のオフセットを示す、前記ライブ画像追跡データのセットと、前記一致する視野の前記追跡データのセットとの比較を含む、請求項1に記載のIGSナビゲーションシステム。
- 前記処理装置は、前記手術画像と、前記一致する視野の前記手術部位の前記画像とを同時に表示するように更に構成されている、請求項1に記載のIGSナビゲーションシステム。
- 前記処理装置は、術前画像のパネル内に前記一致する視野の前記手術部位の前記画像を表示するように更に構成され、前記術前画像のパネルは、前記患者の少なくとも3つのデジタルスキャン画像を更に含み、前記少なくとも3つのデジタルスキャン画像のそれぞれがオーバーレイされた器具位置を含む、請求項6に記載のIGSナビゲーションシステム。
- 前記処理装置は、
(i)介在画像として前記手術画像が保持されるべきであると判定し、
(ii)前記手術画像、前記ライブ画像追跡データのセット、及び前記第2の時間を、介在視野として前記画像マップに追加し、
(iii)前記ライブ画像追跡データのセット及び各介在視野に関連付けられた介在追跡データのセットに基づいて、前記画像マップの1つ以上の一致する介在視野を決定し、
(iv)前記1つ以上の一致する介在視野の介在画像のセットを表示するように更に構成されている、請求項1に記載のIGSナビゲーションシステム。 - 前記処理装置は、外科用切断器具の起動ステータスに基づいて前記手術画像が介在画像として保持されるべきであると判定するように更に構成されている、請求項8に記載のIGSナビゲーションシステム。
- 前記介在画像のセットの各介在画像は、各介在画像に関連付けられた捕捉時間によって順序付けられたビデオシーケンスとして個別に表示される、請求項8に記載のIGSナビゲーションシステム。
- 前記介在画像のセットの各介在画像は、各介在画像に関連付けられた捕捉時間によって順序付けられた漸進画像モーフィングとして個別に表示される、請求項8に記載のIGSナビゲーションシステム。
- 前記処理装置は、前記一致する視野が判定できない場合、前記一致する視野が前記画像マップにおいて利用可能となる結果をもたらすであろう、前記カメラの視野の変更を示すメッセージを、前記ディスプレイを介して表示するように更に構成されている、請求項1に記載のIGSナビゲーションシステム。
- 前記処理装置は、
(i)前記手術部位の第2の過去画像を受信し、過去画像追跡データの第2のセットに基づいて前記第2の過去画像に関連付けられた視野を決定し、
(ii)前記第2の過去画像に関連付けられた前記視野が、前記手術部位の前記複数の過去視野内に既にある視野と全く同じかどうかを判定し、
(iii)前記視野が全く同じではない場合にのみ、前記第2の過去画像を前記複数の過去視野に追加するように更に構成されている、請求項1に記載のIGSナビゲーションシステム。 - 画像誘導(IGS)ナビゲーションによる手術中に比較インターフェースを提供するための方法であって、
(a)処理装置において、
(i)患者の手術部位の過去画像を受信することであって、前記過去画像が、第1の時間に内視鏡のカメラによって捕捉される、ことと、
(ii)前記内視鏡の追跡センサに基づいて前記第1の時間における前記カメラの過去画像追跡データのセットを決定することと、
(b)前記過去画像及び前記過去画像追跡データのセットを、過去視野として画像マップに追加することであって、前記画像マップが、前記手術部位の複数の過去視野を含み、前記複数の過去視野のうちの各過去視野が、
(i)ある視野から捕捉された前記手術部位の画像と、
(ii)前記視野に関連付けられた追跡データのセットと、を含む、ことと、
(c)第2の時間に前記カメラによって捕捉される前記手術部位の手術画像を受信し、前記第2の時間における前記カメラのライブ画像追跡データのセットを決定することと、
(d)前記複数の過去視野のうちの一致する視野を、前記ライブ画像追跡データのセット及び前記一致する視野の追跡データのセットに基づいて決定することと、
(e)前記手術画像、及び前記一致する視野の前記手術部位の前記画像をディスプレイを介して表示することと、を含む方法。 - (a)前記手術部位の次の手術画像を受信し、前記次の手術画像のライブ画像追跡データの次のセットを決定することと、
(b)前記ライブ画像追跡データの次のセットに基づいて前記一致する視野を再決定することと、
(c)1つ以上の次の手術画像を受信したことに応じて、各次の手術画像及び前記一致する視野の前記手術部位の前記画像を前記ディスプレイを介して、リアルタイムで表示することと、を更に含む、請求項14に記載の方法。 - 前記一致する視野を決定するとき、
(i)前記ライブ画像追跡データのセットの各位置と向きの座標に基づいて前記画像マップを照会して、最良一致視野を決定することと、
(ii)前記ライブ画像追跡データのセットに対する前記最良一致視野の各位置と向きの座標のオフセットを決定することと、
(iii)前記オフセットが構成設定された許容可能な一致閾値内にあるとき、前記一致する視野として前記最良一致視野を選択することと、を更に含む、請求項14に記載の方法。 - 前記手術画像と、前記一致する視野の前記手術部位の前記画像とを同時に表示することを更に含む、請求項14に記載の方法。
- 術前画像のパネル内に前記一致する視野の前記手術部位の前記画像を表示することを更に含み、前記術前画像のパネルは、前記患者の少なくとも3つのデジタルスキャン画像を更に含み、前記少なくとも3つのデジタルスキャン画像のそれぞれがオーバーレイされた器具位置を含む、請求項17に記載の方法。
- 前記一致する視野が判定できない場合、前記一致する視野が前記画像マップにおいて利用可能となる結果をもたらすであろう、前記カメラの視野の変更を示すメッセージを前記ディスプレイを介して表示することを更に含む、請求項14に記載の方法。
- 処理装置であって、
(a)患者の手術部位の過去画像を受信することであって、前記過去画像が、第1の時間にカメラによって捕捉される、ことと、
(b)前記第1の時間における前記カメラの過去画像追跡データのセットを決定することと、
(c)前記過去画像及び前記過去画像追跡データのセットを、過去視野として画像マップに追加することであって、前記画像マップが、前記手術部位の複数の過去視野を含み、前記複数の過去視野のうちの各過去視野が、
(i)ある視野から捕捉された前記手術部位の画像と、
(ii)前記視野に関連付けられた追跡データのセットと、を含む、ことと、
(d)第2の時間に前記カメラによって捕捉される前記手術部位の手術画像を受信することと、
(e)前記第2の時間における前記カメラのライブ画像追跡データのセットを決定することと、
(f)前記複数の過去視野のうちの一致する視野を、前記ライブ画像追跡データのセット及び前記一致する視野の追跡データのセットに基づいて決定することと、
(g)前記手術画像、及び前記一致する視野の前記手術部位の前記画像を前記ディスプレイを介して、表示することと、を行うように構成されている、処理装置。
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