CN104822305A - 扫描型内窥镜系统 - Google Patents

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CN104822305A CN201380062980.1A CN201380062980A CN104822305A CN 104822305 A CN104822305 A CN 104822305A CN 201380062980 A CN201380062980 A CN 201380062980A CN 104822305 A CN104822305 A CN 104822305A
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endoscopic system
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Abstract

扫描型内窥镜系统具有：照明用光纤；致动器部，其具有配置在隔着照明用光纤对置的位置处的一对以上的驱动部；以及驱动器单元，其针对致动器部中沿着规定的轴方向配置的一对驱动部中的一个驱动部输出具有第1波形或第2波形中的任意一种波形的第1驱动信号，并且，针对一对驱动部中的另一个驱动部输出具有与第1驱动信号相同的波形且具有与第1驱动信号的相位不同的相位的第2驱动信号，在该第1波形中，以正电压值为中心而周期性地变动的电压值的最小值为0以上，在该第2波形中，以负电压值为中心而周期性地变动的电压值的最大值为0以下。

Description

扫描型内窥镜系统
技术领域
本发明涉及扫描型内窥镜系统，特别涉及对被摄体进行扫描并取得图像的扫描型内窥镜系统。
背景技术
在医疗领域的内窥镜中，为了减轻被检者的负担，提出了用于使被插入到该被检者的体腔内的插入部细径化的各种技术。而且，作为这种技术的一例，公知有在与所述插入部相当的部分不具有固体摄像元件的扫描型内窥镜和具有该扫描型内窥镜而构成的系统。
具体而言，具有扫描型内窥镜的系统构成为，例如，通过使引导从光源部发出的照明光的照明用光纤的前端部摆动，以预先设定的扫描图案对被摄体进行二维扫描，利用配置在照明用光纤周围的受光用光纤接受来自该被摄体的返回光，根据该受光用光纤接受到的返回光生成该被摄体的图像。而且，作为具有与这种系统类似的结构的系统，例如公知有美国申请公开2008/0218824号所公开的扫描射束系统。
但是，在所述这种现有的扫描型内窥镜中，例如构成为通过对使用预先实施了极化处理的压电元件而形成的致动器施加电压，从而使照明用光纤摆动。
而且，在美国申请公开2008/0218824号中公开了如下结构：通过将与以0为中心具有正负振幅的驱动信号对应的交流电压施加给压电元件，使与所述照明用光纤相当的光学光纤摆动。
但是，在将与所述驱动信号对应的交流电压施加给压电元件的情况下，需要使用对正振幅和负振幅双方进行放大的比较高价的放大器来构成系统。因此，根据美国申请公开2008/0218824号所公开的结构，产生制造扫描射束系统时的成本增加这样的课题。
本发明是鉴于所述情况而完成的，其目的在于，提供与以往相比能够以廉价的结构进行被摄体的扫描的扫描型内窥镜系统。
发明内容
用于解决课题的手段
本发明的一个方式的扫描型内窥镜系统具有：导光部，其引导从光源发出的照明光；光扫描部，其具有配置在隔着所述导光部对置的位置处的一对以上的驱动部，并且，通过对所述驱动部进行驱动，能够使所述导光部摆动，使得对被摄体照射的所述照明光的照射位置描绘与规定的扫描图案对应的轨迹；以及驱动信号输出部，其构成为，针对所述光扫描部中沿着规定的轴方向配置的一对驱动部中的一个驱动部，输出具有第1波形或第2波形中的任意一种波形的第1驱动信号，并且，针对所述一对驱动部中的另一个驱动部，输出具有与所述第1驱动信号相同的波形且具有与所述第1驱动信号的相位不同的相位的第2驱动信号，其中，在所述第1波形中，以作为正值的第1电压值为中心而周期性地变动的电压值的最小值为0以上，在所述第2波形中，以作为负值的第2电压值为中心而周期性地变动的电压值的最大值为0以下。
附图说明
图1是示出实施例的扫描型内窥镜系统的主要部分的结构的图。
图2是用于说明扫描型内窥镜中设置的致动器部的结构的剖视图。
图3是示出扫描型内窥镜中设置的致动器部的驱动中使用的第1驱动信号的一例的图。
图4是示出扫描型内窥镜中设置的致动器部的驱动中使用的第2驱动信号的一例的图。
图5是示出扫描型内窥镜中设置的致动器部的驱动中使用的第1驱动信号的与图3不同的例子的图。
图6是示出扫描型内窥镜中设置的致动器部的驱动中使用的第2驱动信号的与图4不同的例子的图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图1～图6涉及本发明的实施例。图1是示出实施例的扫描型内窥镜系统的主要部分的结构的图。
例如如图1所示，扫描型内窥镜系统1构成为具有：被插入到被检者的体腔内的扫描型内窥镜2、与扫描型内窥镜2连接的主体装置3、与主体装置3连接的监视器4、能够针对主体装置3进行信息的输入和指示的输入装置5。另外，输入装置5不限于构成为与图1所示的主体装置3分开的装置，例如也可以构成为与主体装置3成为一体的接口。
扫描型内窥镜2构成为具有细长形状的插入部11，该插入部11形成为能够插入到被检者的体腔内且具有挠性。另外，在插入部11的基端部设有用于使扫描型内窥镜2以拆装自如的方式与主体装置3连接的未图示的连接器等。
在插入部11内部的从基端部到前端部的部分中分别贯穿插入有照明用光纤12和受光用光纤13，该照明用光纤12具有作为将从主体装置3的光源单元21供给的照明光引导至会聚光学系统14的导光部的功能，该受光用光纤13接受来自被摄体的返回光并将其引导至主体装置3的检测单元23。
照明用光纤12的包含光入射面的端部配置在设于主体装置3的内部的合波器32上。并且，照明用光纤12的包含光出射面的端部以未通过固定部件等进行固定的状态配置在设于插入部11的前端部的透镜14a的光入射面的附近。
受光用光纤13的包含光入射面的端部固定配置在插入部11的前端部的前端面中的透镜14b的光出射面的周围。并且，受光用光纤13的包含光出射面的端部配置在设于主体装置3的内部的分波器36上。
会聚光学系统14构成为具有透镜14a和透镜14b，能够使经由照明用光纤12入射到透镜14a的照明光会聚，从透镜14b向被摄体出射该会聚后的照明光。
在插入部11的前端部侧的照明用光纤12的中途部设有致动器部15，该致动器部15根据从主体装置3的驱动器单元22输出的驱动信号进行驱动。
另一方面，照明用光纤12和致动器部15分别配置成在与插入部11的长度轴方向垂直的截面中具有例如图2所示的位置关系。图2是用于说明扫描型内窥镜中设置的致动器部的结构的剖视图。
如图2所示，在照明用光纤12与致动器部15之间配置有作为接合部件的套圈41。具体而言，套圈41例如由氧化锆(陶瓷)或镍等形成。
如图2所示，套圈41形成为四棱柱，具有与X轴方向(纸面的左右方向)垂直的侧面42a和42c以及与Y轴方向(纸面的上下方向)垂直的侧面42b和42d。并且，在套圈41的中心固定配置有照明用光纤12。另外，套圈41只要是棱柱即可，也可以形成为四棱柱以外的其他形状。
如图2所示，致动器部15具有沿着侧面42a配置的致动器15a、沿着侧面42b配置的致动器15b、沿着侧面42c配置的致动器15c、沿着侧面42d配置的致动器15d。
换言之，具有作为光扫描部的功能的致动器部15构成为具有位于隔着照明用光纤12而相对于Y轴对置(或相对于Y轴对称)的位置且沿着X轴方向配置的一对致动器15a和15c、以及位于隔着照明用光纤12而相对于X轴对置(或相对于X轴对称)的位置且沿着Y轴方向配置的一对致动器15b和15d。
致动器15a、15b、15c和15d构成为分别根据从驱动器单元22输出的驱动信号进行驱动。
致动器15a构成为，例如由预先实施了极化处理以使极化方向与X轴负方向(图2的纸面中从右向左的方向)一致的压电元件形成，根据从驱动器单元22输出的驱动信号，在被施加正值电压时(在伴随着驱动信号的供给而产生的电场的方向相对于极化方向为同方向的情况下)沿着Z轴方向(纸面的法线方向)收缩，并且，在被施加负值电压时(在伴随着驱动信号的供给而产生的电场的方向相对于极化方向为反方向的情况下)沿着Z轴方向伸长。
致动器15b构成为，例如由预先实施了极化处理以使极化方向与Y轴负方向(图2的纸面中从上向下的方向)一致的压电元件形成，根据从驱动器单元22输出的驱动信号，在被施加正值电压时沿着Z轴方向收缩，并且，在被施加负值电压时沿着Z轴方向伸长。
致动器15c构成为，例如由预先实施了极化处理以使极化方向与X轴的正方向(图2的纸面中从左向右的方向)一致的压电元件形成，根据从驱动器单元22输出的驱动信号，在被施加正值电压时沿着Z轴方向收缩，并且，在被施加负值电压时沿着Z轴方向伸长。即，在本实施例中，构成为形成致动器15a的压电元件的极化方向和形成致动器15c的压电元件的极化方向成为相互相反的方向。
致动器15d构成为，例如由预先实施了极化处理以使极化方向与Y轴的正方向(图2的纸面中从下向上的方向)一致的压电元件形成，根据从驱动器单元22输出的驱动信号，在被施加正值电压时沿着Z轴方向收缩，并且，在被施加负值电压时沿着Z轴方向伸长。即，在本实施例中，构成为形成致动器15b的压电元件的极化方向和形成致动器15d的压电元件的极化方向成为相互相反的方向。
另外，根据本实施例，不限于使用具有所述极化方向和伸缩方向的致动器15a～15d构成致动器部15，也可以使用具有其他极化方向和伸缩方向的致动器15a～15d构成致动器部15。
在插入部11的内部设有存储器16，该存储器16预先存储有包含扫描型内窥镜2的个体识别信息等各种信息的内窥镜信息。而且，在扫描型内窥镜2和主体装置3被连接时，通过主体装置3的控制器25读入存储器16中存储的内窥镜信息。
另一方面，主体装置3构成为具有光源单元21、驱动器单元22、检测单元23、存储器24、控制器25。
光源单元21构成为具有光源31a、光源31b、光源31c、合波器32。
光源31a构成为例如具有激光光源等，在通过控制器25的控制而接通时，将红色波段的光(以下也称为R光)射出到合波器32。
光源31b构成为例如具有激光光源等，在通过控制器25的控制而接通时，将绿色波段的光(以下也称为G光)射出到合波器32。
光源31c构成为例如具有激光光源等，在通过控制器25的控制而接通时，将蓝色波段的光(以下也称为B光)射出到合波器32。
合波器32构成为能够对从光源31a发出的R光、从光源31b发出的G光、从光源31c发出的B光进行合波并将其供给到照明用光纤12的光入射面。
驱动器单元22具有作为驱动信号输出部的功能，构成为具有信号产生器33、D/A转换器34a和34b、放大器35。
信号产生器33构成为根据控制器25的控制，生成用于使照明用光纤12的包含光出射面的端部摆动的驱动信号，并将其输出到D/A转换器34a和34b。
D/A转换器34a和34b构成为将从信号产生器33输出的数字驱动信号转换为模拟驱动信号并将其输出到放大器35。
放大器35构成为对从D/A转换器34a和34b输出的驱动信号进行放大并将其输出到致动器部15。
另一方面，检测单元23构成为具有分波器36、检测器37a、37b和37c、A/D转换器38a、38b和38c。
分波器36构成为具有分光镜等，将从受光用光纤13的光出射面出射的返回光分离为R(红)、G(绿)和B(蓝)的各颜色成分的光，并将它们射出到检测器37a、37b和37c。
检测器37a构成为检测从分波器36输出的R光的强度，生成与该检测到的R光的强度对应的模拟R信号，并将其输出到A/D转换器38a。
检测器37b构成为检测从分波器36输出的G光的强度，生成与该检测到的G光的强度对应的模拟G信号，并将其输出到A/D转换器38b。
检测器37c构成为检测从分波器36输出的B光的强度，生成与该检测到的B光的强度对应的模拟B信号，并将其输出到A/D转换器38c。
A/D转换器38a构成为将从检测器37a输出的模拟R信号转换为数字R信号并将其输出到控制器25。
A/D转换器38b构成为将从检测器37b输出的模拟G信号转换为数字G信号并将其输出到控制器25。
A/D转换器38c构成为将从检测器37c输出的模拟B信号转换为数字B信号并将其输出到控制器25。
在存储器24中预先存储有用于进行主体装置3的控制的控制程序等。并且，在存储器24中存储有由主体装置3的控制器25读入的内窥镜信息。
控制器25构成为具有CPU等，读出存储器24中存储的控制程序，根据该读出的控制程序进行光源单元21和驱动器单元22的控制。即，具有作为光扫描部的功能的致动器部15按照所述控制器25的控制，能够根据从驱动器单元22输出的驱动信号使照明用光纤12摆动，以使得向被摄体照射的照明光的照射位置描绘与规定的扫描图案对应的轨迹。
控制器25进行动作，以将在插入部11与主体装置3连接时从存储器16输出的内窥镜信息存储在存储器24中。
控制器25构成为根据从检测单元23输出的R信号、G信号和B信号生成图像，使监视器4显示该生成的图像。
接着，对具有以上所述的结构的扫描型内窥镜系统1的动作等进行说明。
当扫描型内窥镜系统1的各部的电源接通后，通过控制器25读入插入部11的存储器16中存储的内窥镜信息，将该读入的内窥镜信息存储在存储器24中。
控制器25在将从存储器16中读入的内窥镜信息存储在存储器24中之后，针对光源单元21进行将光源31a、31b和光源31c从断开切换为接通的控制，并且，针对驱动器单元22进行用于从信号产生器33输出后述第1和第2驱动信号的控制。
信号产生器33根据控制器25的控制，生成具有例如图3所示的波形和相位的第1驱动信号，作为用于对致动器15a和15b进行驱动的驱动信号，并将其输出到D/A转换器34a。图3是示出扫描型内窥镜中设置的致动器部的驱动所使用的第1驱动信号的一例的图。
具体而言，信号产生器33根据控制器25的控制，例如生成并输出第1驱动信号(参照图3)，该第1驱动信号具有以作为正值的电压值VPB为中心而周期性变动的电压值的最小值VPC为0以上的波形，并且具有与图4的第2驱动信号(后述)的相位相反的相位。
并且，信号产生器33根据控制器25的控制，生成具有例如图4所示的波形和相位的第2驱动信号，作为用于对致动器15c和15d进行驱动的驱动信号，并将其输出到D/A转换器34b。图4是示出扫描型内窥镜中设置的致动器部的驱动所使用的第2驱动信号的一例的图。
具体而言，信号产生器33根据控制器25的控制，例如生成并输出第2驱动信号(参照图4)，该第2驱动信号具有与图3的第1驱动信号相同的波形(以作为正值的电压值VPB为中心周期变动的电压值的最小值VPC为0以上的波形)，并且具有与图3的第1驱动信号的相位相反的相位。
另外，所述电压值VPB在第1驱动信号和第2驱动信号中是相同值，并且，只要电压值的最小值VPC为0以上即可，可以是预先设定的固定值，或者，也可以是能够根据输入装置5的操作而变更的可变值。
另一方面，由信号产生器33生成的图3的第1驱动信号经由D/A转换器34a和放大器35后输出到致动器15a和15b。并且，由信号产生器33生成的图4的第2驱动信号经由D/A转换器34b和放大器35后输出到致动器15c和15d。
然后，在与具有图3的波形和相位的第1驱动信号对应的交流电压被施加给致动器部15(致动器15a和15b)时，相对于形成致动器15a的压电元件的极化方向产生正向(X轴的负方向)的电场，并且，相对于形成致动器15b的压电元件的极化方向产生正向(Y轴的负方向)的电场。并且，在与具有图4的波形和相位的第2驱动信号对应的交流电压被施加给致动器部15(致动器15c和15d)时，相对于形成致动器15c的压电元件的极化方向产生正向(X轴的正方向)的电场，并且，相对于形成致动器15d的压电元件的极化方向产生正向(Y轴的正方向)的电场。
即，通过将与具有图3的波形和相位的第1驱动信号对应的交流电压施加给致动器15a和15b、将与具有图4的波形和相位的第2驱动信号对应的交流电压施加给致动器15c和15d，能够取得伴随致动器15a～15d的驱动而对套圈41施加的力的平衡。
但是，例如，在通过将与以电压值0为中心具有正负振幅的驱动信号对应的交流电压施加给致动器15a～15d这样的现有方式使照明用光纤12摆动的情况下，需要使用对正振幅和负振幅双方进行放大的比较高价的放大器(作为放大器35)来构成主体装置3。
与此相对，根据本实施例，由于与具有如下的波形的驱动信号对应的交流电压分别施加给致动器15a～15d，所以，能够使用仅对正振幅进行放大的比较廉价的放大器(作为放大器35)来构成主体装置3，其中，在所述波形中，以作为正值的电压值VPB为中心而周期性变动的电压值的最小值VPC为0以上。其结果，根据本实施例，能够维持与现有的扫描型内窥镜系统相同的功能，并且与以往相比能够以廉价的结构来进行被摄体的扫描。
另外，通过对以上所述的实施例的结构进行适当变形，例如，也可以代替具有图3的波形和相位的第1驱动信号而将具有图5的波形和相位的第1驱动信号输出到致动器15a和15b，并且，代替具有图4的波形和相位的第2驱动信号而将具有图6的波形和相位的第2驱动信号输出到致动器15c和15d。关于具有这种结构的情况下的动作等，适当省略已述内容，下面进行说明。
信号产生器33根据控制器25的控制，生成具有例如图5所示的波形和相位的第1驱动信号作为用于对致动器15a和15b进行驱动的驱动信号，并将其输出到D/A转换器34a。图5是示出扫描型内窥镜中设置的致动器部的驱动所使用的第1驱动信号的与图3不同的例子的图。
具体而言，信号产生器33根据控制器25的控制，例如生成并输出第1驱动信号(参照图5)，该第1驱动信号具有以作为负值的电压值VNB为中心而周期性变动的电压值的最大值VNC为0以下的波形，并且具有与图6的第2驱动信号(后述)的相位相反的相位。
并且，信号产生器33根据控制器25的控制，生成具有例如图6所示的波形和相位的第2驱动信号，作为用于对致动器15c和15d进行驱动的驱动信号，并将其输出到D/A转换器34b。图6是示出扫描型内窥镜中设置的致动器部的驱动所使用的第2驱动信号的与图4不同的例子的图。
具体而言，信号产生器33根据控制器25的控制，例如生成并输出第2驱动信号(参照图6)，该第2驱动信号具有与图5的第1驱动信号相同的波形(以作为负值的电压值VNB为中心周期变动的电压值的最大值VNC为0以下的波形)，并且具有与图5的第1驱动信号的相位相反的相位。
另外，所述电压值VNB在第1驱动信号和第2驱动信号中是相同值，并且，只要电压值的最大值VNC为0以下即可，可以是预先设定的固定值，或者，也可以是能够根据输入装置5的操作而变更的可变值。
另一方面，由信号产生器33生成的图5的第1驱动信号经由D/A转换器34a和放大器35后输出到致动器15a和15b。并且，由信号产生器33生成的图6的第2驱动信号经由D/A转换器34b和放大器35后输出到致动器15c和15d。
然后，在与具有图5的波形和相位的第1驱动信号对应的交流电压被施加给致动器部15(致动器15a和15b)时，相对于形成致动器15a的压电元件的极化方向产生反向(X轴的正方向)的电场，并且，相对于形成致动器15b的压电元件的极化方向产生反向(Y轴的正方向)的电场。并且，在与具有图6的波形和相位的第2驱动信号对应的交流电压被施加给致动器部15(致动器15c和15d)时，相对于形成致动器15c的压电元件的极化方向产生反向(X轴的负方向)的电场，并且，相对于形成致动器15d的压电元件的极化方向产生反向(Y轴的负方向)的电场。
即，通过将与具有图5的波形和相位的第1驱动信号对应的交流电压施加给致动器15a和15b、将与具有图6的波形和相位的第2驱动信号对应的交流电压施加给致动器15c和15d，能够取得伴随致动器15a～15d的驱动而对套圈41施加的力的平衡。
但是，例如，在通过将与以电压值0为中心具有正负振幅的驱动信号对应的交流电压施加给致动器15a～15d这样的现有方式，使照明用光纤12摆动的情况下，需要使用对正振幅和负振幅双方进行放大的比较高价的放大器(作为放大器35)来构成主体装置3。
与此相对，根据本变形例，由于与具有如下的波形的驱动信号对应的交流电压分别施加给致动器15a～15d，所以，能够使用仅对负振幅进行放大的比较廉价的放大器(作为放大器35)来构成主体装置3，其中，在所述波形中，以作为负值的电压值VNB为中心周期性变动的电压值的最大值VNC为0以下。其结果，根据本变形例，能够维持与现有的扫描型内窥镜系统相同的功能，并且与以往相比能够以廉价的结构来进行被摄体的扫描。
另外，本发明不限于上述实施例和变形例，当然能够在不脱离发明主旨的范围内进行各种变更和应用。
本申请以2012年12月4日在日本申请的日本特愿2012-265538号为优先权主张的基础进行申请，上述公开内容被引用到本申请说明书、权利要求书和附图中。

Claims (9)

1.一种扫描型内窥镜系统，其特征在于，
该扫描型内窥镜系统具有：
导光部，其引导从光源发出的照明光；
光扫描部，其具有配置在隔着所述导光部对置的位置处的一对以上的驱动部，并且，通过对所述驱动部进行驱动，能够使所述导光部摆动，使得对被摄体照射的所述照明光的照射位置描绘与规定的扫描图案对应的轨迹；以及
驱动信号输出部，其构成为，针对所述光扫描部中沿着规定的轴方向配置的一对驱动部中的一个驱动部，输出具有第1波形或第2波形中的任意一种波形的第1驱动信号，并且，针对所述一对驱动部中的另一个驱动部，输出具有与所述第1驱动信号相同的波形且具有与所述第1驱动信号的相位不同的相位的第2驱动信号，其中，在所述第1波形中，以作为正值的第1电压值为中心而周期性地变动的电压值的最小值为0以上，在所述第2波形中，以作为负值的第2电压值为中心而周期性地变动的电压值的最大值为0以下。
2.根据权利要求1所述的扫描型内窥镜系统，其特征在于，
所述一个驱动部和所述另一个驱动部分别由以成为相互不同的极化方向的方式预先实施了极化处理的压电元件形成。
3.根据权利要求2所述的扫描型内窥镜系统，其特征在于，
形成所述一个驱动部的所述压电元件的极化方向和形成所述另一个驱动部的所述压电元件的极化方向为相互相反的方向。
4.根据权利要求3所述的扫描型内窥镜系统，其特征在于，
所述光扫描部构成为，在对所述一个驱动部施加了与具有所述第1波形的所述第1驱动信号对应的交流电压时，相对于形成所述一个驱动部的所述压电元件的极化方向产生正向的电场，在对所述另一个驱动部施加了与具有所述第1波形的所述第2驱动信号对应的交流电压时，相对于形成所述另一个驱动部的所述压电元件的极化方向产生正向的电场。
5.根据权利要求3所述的扫描型内窥镜系统，其特征在于，
所述光扫描部构成为，在对所述一个驱动部施加了与具有所述第2波形的所述第1驱动信号对应的交流电压时，相对于形成所述一个驱动部的所述压电元件的极化方向产生反向的电场，在对所述另一个驱动部施加了与具有所述第2波形的所述第2驱动信号对应的交流电压时，相对于形成所述另一个驱动部的所述压电元件的极化方向产生反向的电场。
6.根据权利要求1所述的扫描型内窥镜系统，其特征在于，
所述第2驱动信号具有与所述第1驱动信号的相位相反的相位。
7.根据权利要求1所述的扫描型内窥镜系统，其特征在于，
所述第1电压值是能够根据输入部的操作而变更的可变值。
8.根据权利要求1所述的扫描型内窥镜系统，其特征在于，
所述第2电压值是能够根据输入部的操作而变更的可变值。
9.根据权利要求1所述的扫描型内窥镜系统，其特征在于，
所述扫描型内窥镜系统还具有：
受光部，其接受对所述被摄体照射的所述照明光的返回光；
光检测部，其构成为生成并输出与所述受光部中接受到的所述返回光的强度对应的信号；以及
图像生成部，其构成为根据从所述光检测部输出的信号生成所述被摄体的图像。
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