CN106886680A - 一种超声远程实时会诊系统 - Google Patents
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Abstract
一种超声远程实时会诊系统，包括超声诊断设备(支持远程功能)，IP摄像头，语音交互设备，语音服务器，超声影像云服务器，声远程实时会诊平台，声远程实时会诊客户端；系统运用了互联网技术，视频编解码技术和TS流传输技术，运用云平台技术实现了大数据的无限扩容存储，还利用网页技术和软件客户端技术开发了超声远程会诊的终端入口，给专家，医生，病人提供了专业的沟通平台；克服了超声影像数据量大，帧频快，实时性要求高这一系列难题；使得超声影像数据可以实时远程传输，实时会诊交流。
Description
技术领域
本发明涉及一种超声远程实时会诊系统，具体涉及一种基于医用彩色或黑白B型超声诊断设备及手术超声监测设备的远程医疗系统，还涉及了一种远程超声诊断设备。
背景技术
远程会诊是互联网科技与医疗技术结合的现代产物，它可以包括很多的应用部分，例如：远程专家会诊，社区医疗服务，远程指导，远程培训，远程手术等等。通常来讲，它以互联网技术为基础，实现了对医学资料信息的远程传输，存储，查询，共享。
2014年8月29日，国家卫计委发布《关于推进医疗机构远程医疗服务的意见》，就我国远程医疗服务未来发展给出政策性意见。据卫生部新公布的数据，中国有约48.9％的居民有病不就医，29.6％的患者应住院而不住院。“看病难”的原因之一是医疗资源总体不足，中国人口占世界的22％，但医疗卫生资源仅占世界的2％。而且，有限的医疗资源又分布不均衡，80％在城市，20％在农村。中国目前的医院还是公有制为主，由于体制和分配上的原因，各科室专家大都集中在大医院里，小医院医疗力量相对薄弱。由于医疗行业是高信任度的行业，患者对名医、著名的医疗机构非常信任。这些著名的医疗机构拥有的是品牌、医疗技术和科研能力，而这些医疗能力是中小医院不能在短时间内获得的。所以远程医疗是解决我国医疗资源分配不均衡的有效途径之一。互联网技术的发展和影像技术的发展，使普及远程医疗在基层城市医院的应用成为可能。
但现有的医院信息系统(HIS)，主要还存在以下不足：
一、目前彩超设备基本不支持远程传输，不利于远程医疗系统的实现；
二、超声诊断设备的超声影像数据量巨大，并且医生诊断时经常需要查看连续的动态的视频数据，这给基于超声诊断设备的远程医疗的实现也带来了难题；
三、超声诊断信息共享能力差；
目前的超声诊断信息基本都是存在于纸质的超声报告中，共享能力差，不利于多医院，多专家的会诊；
四、不能实现超声检查的实时高清共享。
发明内容
发明目的：为了解决上述现有技术的不足，本发明提供了一种超声远程实时会诊系统，具体针对医用彩色或黑白B型超声诊断设备及手术超声监测设备，克服了超声影像数据量大，帧频快，实时性要求高这一系列难题，使得超声影像数据可以实时远程传输，解决了目前医院远程会诊系统无法实现的功能。
技术方案：一种超声远程实时会诊系统，包括超声诊断设备(支持远程功能)、IP摄像头、语音交互设备，语音服务器，超声影像云服务器，声远程实时会诊平台，声远程实时会诊客户端；
所述超声诊断设备用于处理患者的超声数据并将处理结果传送至所述超声影像云服务器，需要支持远程实时传输功能，所述超声诊断设备包括发射模块、探头、接收模块、超声数据处理模块、接口模块、计算机主板、彩超主机软件模块、显示器模块、远程传输模块、编码算法软件模块、开关电源、键盘模块，通过远程传输模块和编码算法软件模块将超声数据传输至远程云服务器，远程传输模块的基础编码算法采用H.264视频标准，针对传输模块的DSP工程运用IMGlib和DSPlib进行指令级别的优化，该模块针对DSP指令的基础指令优化可以优化计算，示例如下所示：
ADD4：可以实现一次执行4对8位数的加法。这样就可以存放4个8位数据；
AVGU4：可以实现一次执行4对8位无符号数据求平均运算；
DOTPU4：可以实现一次执行4对8位无符号数据点乘运算；
SUBABS4：可以实现一次执行4对8位无符号数据求差绝对值运算；
STNW/STNDW：可以实现将一个32位或64位的非对齐数据写入内存中；
乘法运算利用左移运算指令来实现，使用了内联的中指滤波函数IMG_median_3x3，可以提高效率，同时，远程传输模块的帧内预测的基本算法是根据相关性在当前帧已经编码的区域块的基础上对当前编码区域块进行预测，先在空间域进行后再到频域上进行处理，而该远程传输模块计算了9种预测模式，分别为0-vertical、1-horizontal、2-DC、3-diagonal down-left、4-diagonal down-right、5-vertical-right、6-horizontal-down、7-vertical-left、8-horizontal-up，针对超声数据的特点远程传输模块的帧内预测函数采用Intra_16x16方式，每个16x16子块利用其上、左、右上方已经重建的相邻块数据进行帧内预测，当SAD值不满足下一模式的预测采用提前终止模式；另外，远程传输模块的线性汇编要尽量减少读写操作的次数，该模块优化时利用LDNW和STNW来代替单字节读取和存储，然后在寄存器内部再对数据进行打包处理，这样可以大大提高速度，其读取相邻四行数据用以下方式实现：
LDNDW*A3,a1:a0；//1row
LDNDW*+A3(8),a3:a2；//2row
LDNDW*+A3(16),b3:b2；//3row
LDNDW*+A3(24),b1:b0；//4row，
利用寄存器内容实现四个8位或两个16位或32位数据相加和相减，相加：
ADD2a3,b3:r_00；a+d
ADD2a4,b4:r_01；
ADD2a5,b5:r_10；b+c
ADD2a6,b6:r_11；
相减：
SUB2a6,b2:r_20；b-c
SUB2a7,b3:r_21；
SUB2a4,b0:r_30；a-d
SUB2a5,b1:r_31；
在线性汇编代码中进行相应的调整，避免使用A16～A31和B16～B31寄存器，因为这两组寄存器需要被保护，如果被使用，编译器会花额外的时间对这些寄存器进行保护操作，这会打断指令流水，降低速度，量化(DCT)和反量化(IDCT)使用查表数组，少用if判断，循环少的不用for实现，直接代码时间，空间换时间，提高效率，并行实现亮度预测；最后，远程传输模块还针对超声数据的灰阶特点进行了计算优化，以相邻的若干数据块组成编码区域，将整帧图像分成若干的编码区域，以单个编码区域进行编码，针对超声数据的图形特性去除了运动估算等较复杂的算法，具体实现中把SDRAM直接映射到cache，利用其DSP的二级cache架构，缩短了CPU的访问时间，SDRAM采用pingpong的双缓存方式，使用EDMA传输方式将数据分块放到一级cache处理，从而实现了对图像数据的流水线式的并行处理；
所述IP摄像头用于采集超声诊断设备操作医生的操作信息并将信息传送至超声影像云服务器；
所述语音交互设备用于超声专家和超声诊断设备操作医生实时语音对话交流；
所述语音服务器能存档保存语音内容；
所述超声影像云服务器用于存储超声诊断设备的超声影像数据，并发送至所述超声远程会诊客户端及网站平台；
所述超声远程会诊客户端用于显示超声影像云服务器传来的超声影像数据，并将超声专家的诊断意见反馈至所述超声影像云服务器；
所述远程医疗管理平台用于管理所述超声影像云服务器接收的超声影像数据和专家诊疗信息。
进一步的，所述超声影像云服务器具有实时存储和回调影像资料的功能。
进一步的，所述远程医疗管理平台具有医院、科室、病例、会诊报告等管理功能。
进一步的，所述超声诊断设备包括发射模块、探头、接收模块、超声数据处理模块、接口模块、计算机主板、彩超主机软件模块、显示器模块、远程传输模块、编码算法软件模块、开关电源、键盘模块。
进一步的，超声信号通过所述发射模块发射给所述探头，超声回波通过所述接收模块将信号传递给所述超声数据处理模块，信号经处理后再通过所述接口模块传递给所述计算机主板，所述彩超主机软件模块通过所述显示器模块对超声数据进行显示，同时通过所述远程传输模块和所述编码算法软件模块将超声数据传输至远程云服务器。
进一步的，所述超声远程实时会诊客户端包括超声远程会诊电脑客户端和超声远程会诊手机客户端。
进一步的，所述超声远程实时会诊系统可以运行在所有网络环境下，包括电信、联通和移动。
有益效果：本发明提供了一种针对医用彩色或黑白B型超声诊断设备及手术超声监测设备的远程实时会诊系统，开发了支持远程传输的超声诊断设备，运用了视频编解码技术和TS流传输技术，通过对远程传输模块H.264的指令优化、帧内预测、亮度预测的并行实现、线性汇编优化和计算优化，有助于超声数据的高清实时远程传输，同时采用TS的hls流媒体视频编码技术，可支持RTMP，HTTP，RTSP等协议传输，采用电信服务器的CDN分发业务，可对超声大数据量的实时分发共享，所述超声远程会诊客户端Android平台是针对本系统专门开发，可实现双视频的同步显示，对医生有很大的临床应用价值，运用云平台技术实现了大数据的无限扩容存储，还利用远程医疗客户端技术开发了远程医疗的终端入口，给专家，医生，病人提供了专业的沟通平台；克服了超声影像数据量大，帧频快，实时性要求高这一系列难题，使得超声影像数据可以实时远程传输。
附图说明
图1为本发明的超声远程实时会诊系统的结构示意图；
图2为本发明的超声远程实时会诊系统的工作流程图；
图3为本发明的超声远程实时会诊系统的终端软件图；
图4为本发明的超声诊断设备结构示意图；
图5为本发明的远程医疗客户端的界面示意图；
其中，图a为远程医疗客户端超声医生终端界面示意图，图b为远程医疗客户端超声专家终端界面示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1所示，一种超声远程实时会诊系统，其特征在于包括超声诊断设备1、IP摄像头2、超声影像云服务器3、远程医疗管理平台4、远程医疗客户端5。
超声诊断设备1用于处理患者的超声数据并将处理结果传送至超声影像云服务器，IP摄像头2预先设置好云服务器地址，然后采集超声诊断设备操作医生的操作信息并将信息传送至超声影像云服务器3，超声影像云服务器3托管在中国电信机房，实现了超声影像数据的存放和管理，保证数据的安全性；超声影像云服务器3用于存储超声诊断设备1的超声影像数据，并发送至远程医疗客户端5，远程医疗客户端5用于显示超声影像云服务器3传来的超声影像数据，并将超声专家的诊断意见反馈至超声影像云服务器3，远程医疗管理平台4用于管理超声影像云服务器3接收的超声影像数据和专家诊疗信息，能够让专家、医生、病人建立沟通平台，共享实时会诊信息。
图2为超声远程实时会诊系统的工作流程图，超声医生对患者进行检查，检查数据传递给超声检查设备，超声检查设备后台对超声影像数据进行编码，并将数据上传至超声影像云服务器，由远程医疗管理平台进行管理。远程医疗客户端会根据索引条件查询，邀请符合条件的超声专家进行诊断分析，超声专家通过网络访问超声影像云服务器获取患者诊断信息，并且通过超声影像云服务器与超声医生进行实时交流沟通，并将诊疗信息上传至超声影像云服务器。
图3为超声远程实时会诊系统的终端软件图，远程医疗客户端5包括超声影像数据播放单元501、数据获取单元502、资源下载单元503、实时聊天单元504、用户授权单元505、支付功能单元506；远程医疗客户端5可以支持超声影像数据播放、数据获取、资源下载、实时聊天、用户授权以及支付功能。
超声影像云服务器3具有实时读取的功能，远程医疗管理平台4具有实时读取、实时沟通的功能，并且可以无限扩容，保证负载均衡。
图4为超声诊断设备1的结构示意图，其中，超声诊断设备1包括发射模块、探头、接收模块、超声数据处理模块、接口模块、计算机主板、彩超主机软件模块、显示器模块、远程传输模块、编码算法软件模块、开关电源、键盘模块。超声信号通过发射模块发射给探头，超声回波通过接收模块将信号传递给超声数据处理模块，信号经处理后再通过接口模块传递给计算机主板，彩超主机软件模块通过显示器模块对超声数据进行显示，同时通过远程传输模块和编码算法软件模块将超声数据传输至远程云服务器，远程传输模块的基础编码算法采用H.264视频标准，针对传输模块的DSP工程运用IMGlib和DSPlib进行指令级别的优化，该模块针对DSP指令的基础指令优化可以优化计算，示例如下所示：
ADD4：可以实现一次执行4对8位数的加法。这样就可以存放4个8位数据；
AVGU4：可以实现一次执行4对8位无符号数据求平均运算；
DOTPU4：可以实现一次执行4对8位无符号数据点乘运算；
SUBABS4：可以实现一次执行4对8位无符号数据求差绝对值运算；
STNW/STNDW：可以实现将一个32位或64位的非对齐数据写入内存中；
乘法运算利用左移运算指令来实现，使用了内联的中指滤波函数IMG_median_3x3，可以提高效率，同时，远程传输模块的帧内预测的基本算法是根据相关性在当前帧已经编码的区域块的基础上对当前编码区域块进行预测，先在空间域进行后再到频域上进行处理，而该远程传输模块计算了9种预测模式，分别为0-vertical、1-horizontal、2-DC、3-diagonal down-left、4-diagonal down-right、5-vertical-right、6-horizontal-down、7-vertical-left、8-horizontal-up，针对超声数据的特点远程传输模块的帧内预测函数采用Intra_16x16方式，每个16x16子块利用其上、左、右上方已经重建的相邻块数据进行帧内预测，当SAD值不满足下一模式的预测采用提前终止模式；另外，远程传输模块的线性汇编要尽量减少读写操作的次数，该模块优化时利用LDNW和STNW来代替单字节读取和存储，然后在寄存器内部再对数据进行打包处理，这样可以大大提高速度，其读取相邻四行数据用以下方式实现：
LDNDW*A3,a1:a0；//1row
LDNDW*+A3(8),a3:a2；//2row
LDNDW*+A3(16),b3:b2；//3row
LDNDW*+A3(24),b1:b0；//4row，
利用寄存器内容实现四个8位或两个16位或32位数据相加和相减，相加：
ADD2a3,b3:r_00；a+d
ADD2a4,b4:r_01；
ADD2a5,b5:r_10；b+c
ADD2a6,b6:r_11；
相减：
SUB2a6,b2:r_20；b-c
SUB2a7,b3:r_21；
SUB2a4,b0:r_30；a-d
SUB2a5,b1:r_31；
在线性汇编代码中进行相应的调整，避免使用A16～A31和B16～B31寄存器，因为这两组寄存器需要被保护，如果被使用，编译器会花额外的时间对这些寄存器进行保护操作，这会打断指令流水，降低速度，量化(DCT)和反量化(IDCT)使用查表数组，少用if判断，循环少的不用for实现，直接代码时间，空间换时间，提高效率，并行实现亮度预测；最后，远程传输模块还针对超声数据的灰阶特点进行了计算优化，以相邻的若干数据块组成编码区域，将整帧图像分成若干的编码区域，以单个编码区域进行编码，针对超声数据的图形特性去除了运动估算等较复杂的算法，具体实现中把SDRAM直接映射到cache，利用其DSP的二级cache架构，缩短了CPU的访问时间，SDRAM采用pingpong的双缓存方式，使用EDMA传输方式将数据分块放到一级cache处理，从而实现了对图像数据的流水线式的并行处理。
图5为远程医疗客户端的界面示意图，其中，图a为远程医疗客户端超声医生终端界面示意图，图b为远程医疗客户端超声专家终端界面示意图。
远程医疗客户端5包括远程医疗电脑客户端和远程医疗手机客户端；该超声远程实时会诊系统可以运行在所有网络环境下，包括电信、联通和移动。远程医疗客户端5支持实时查看正在操作的超声检查过程，能够通过检索条件查看以往病人的超声影像数据，预约超声专家会诊，查看超声专家履历资料；还能够查看任意超声影像数据的会诊信息，直接和超声专家交流。而且此远程医疗客户端5具有在线支付功能，可以快速，方便的支付相关诊疗费用。远程医疗手机客户端可以运行在android3.0以上和IOS6.0平台。其中android平台开发采用以下架构：数据库管理：sqlite、网络请求：httpClient、网络视频播放：webview、群聊功能：极光im、本地视频播放：VitamioBundle、用户授权:oauth；所有数据获取均从超声影像云服务器3获取。超声影像云服务器3使用http协议，通过get，post等方法遵循和超声影像云服务器3定义的接口协议实现。远程医疗客户端5具有在线支付功能，具有支付宝，微信等支付接口，可以快速，方便的支付相关诊疗费用。
本发明提供了一种针对医用彩色或黑白B型超声诊断设备及手术超声监测设备的远程实时会诊系统，开发了支持远程传输的超声诊断设备，运用了视频编解码技术和TS流传输技术，通过对远程传输模块H.264的指令优化、帧内预测、亮度预测的并行实现、线性汇编优化和计算优化，有助于超声数据的高清实时远程传输，同时采用TS的hls流媒体视频编码技术，可支持RTMP，HTTP，RTSP等协议传输，采用电信服务器的CDN分发业务，可对超声大数据量的实时分发共享，所述超声远程会诊客户端Android平台是针对本系统专门开发，可实现双视频的同步显示，对医生有很大的临床应用价值，运用云平台技术实现了大数据的无限扩容存储，还利用远程医疗客户端技术开发了远程医疗的终端入口，给专家，医生，病人提供了专业的沟通平台；克服了超声影像数据量大，帧频快，实时性要求高这一系列难题，使得超声影像数据可以实时远程传输，还利用远程医疗客户端技术开发了远程医疗的终端入口，给专家，医生，病人提供了专业的沟通平台。通过超声远程实时会诊系统能够有效整合众多超声专家和三甲医院优势资源，帮助社区医院和基层医生和病人形成一个统一的超声医疗服务平台。
本发明所述技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更改和润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
Claims (6)
1.一种超声远程实时会诊系统，其特征在于：包括超声诊断设备(支持远程功能)、IP摄像头、语音交互设备，语音服务器，超声影像云服务器，声远程实时会诊平台，声远程实时会诊客户端；
所述超声诊断设备用于处理患者的超声数据并将处理结果传送至所述超声影像云服务器，需要支持远程实时传输功能，所述超声诊断设备包括发射模块、探头、接收模块、超声数据处理模块、接口模块、计算机主板、彩超主机软件模块、显示器模块、远程传输模块、编码算法软件模块、开关电源、键盘模块，通过远程传输模块和编码算法软件模块将超声数据传输至远程云服务器，远程传输模块的基础编码算法采用H.264视频标准，针对传输模块的DSP工程运用IMGlib和DSPlib进行指令级别的优化，该模块针对DSP指令的基础指令优化可以优化计算，示例如下所示：
ADD4：可以实现一次执行4对8位数的加法。这样就可以存放4个8位数据；
AVGU4：可以实现一次执行4对8位无符号数据求平均运算；
DOTPU4：可以实现一次执行4对8位无符号数据点乘运算；
SUBABS4：可以实现一次执行4对8位无符号数据求差绝对值运算；
STNW/STNDW：可以实现将一个32位或64位的非对齐数据写入内存中；
乘法运算利用左移运算指令来实现，使用了内联的中指滤波函数IMG_median_3x3，可以提高效率，同时，远程传输模块的帧内预测的基本算法是根据相关性在当前帧已经编码的区域块的基础上对当前编码区域块进行预测，先在空间域进行后再到频域上进行处理，而该远程传输模块计算了9种预测模式，分别为0-vertical、1-horizontal、2-DC、3-diagonal down-left、4-diagonal down-right、5-vertical-right、6-horizontal-down、7-vertical-left、8-horizontal-up，针对超声数据的特点远程传输模块的帧内预测函数采用Intra_16x16方式，每个16x16子块利用其上、左、右上方已经重建的相邻块数据进行帧内预测，当SAD值不满足下一模式的预测采用提前终止模式；另外，远程传输模块的线性汇编要尽量减少读写操作的次数，该模块优化时利用LDNW和STNW来代替单字节读取和存储，然后在寄存器内部再对数据进行打包处理，这样可以大大提高速度，其读取相邻四行数据用以下方式实现：
LDNDW*A3,a1:a0；//1row
LDNDW*+A3(8),a3:a2；//2row
LDNDW*+A3(16),b3:b2；//3row
LDNDW*+A3(24),b1:b0；//4row，
利用寄存器内容实现四个8位或两个16位或32位数据相加和相减，相加：
ADD2a3,b3:r_00；a+d
ADD2a4,b4:r_01；
ADD2a5,b5:r_10；b+c
ADD2a6,b6:r_11；
相减：
SUB2a6,b2:r_20；b-c
SUB2a7,b3:r_21；
SUB2a4,b0:r_30；a-d
SUB2a5,b1:r_31；
在线性汇编代码中进行相应的调整，避免使用A16～A31和B16～B31寄存器，因为这两组寄存器需要被保护，如果被使用，编译器会花额外的时间对这些寄存器进行保护操作，这会打断指令流水，降低速度，量化(DCT)和反量化(IDCT)使用查表数组，少用if判断，循环少的不用for实现，直接代码时间，空间换时间，提高效率，并行实现亮度预测；最后，远程传输模块还针对超声数据的灰阶特点进行了计算优化，以相邻的若干数据块组成编码区域，将整帧图像分成若干的编码区域，以单个编码区域进行编码，针对超声数据的图形特性去除了运动估算等较复杂的算法，具体实现中把SDRAM直接映射到cache，利用其DSP的二级cache架构，缩短了CPU的访问时间，SDRAM采用pingpong的双缓存方式，使用EDMA传输方式将数据分块放到一级cache处理，从而实现了对图像数据的流水线式的并行处理；
所述IP摄像头用于采集超声诊断设备操作医生的操作信息并将信息传送至超声影像云服务器；
所述语音交互设备用于超声专家和超声诊断设备操作医生实时语音对话交流；
所述语音服务器能存档保存语音内容；
所述超声影像云服务器用于存储超声诊断设备的超声影像数据，并发送至所述超声远程会诊客户端及网站平台；
所述超声远程会诊客户端用于显示超声影像云服务器传来的超声影像数据，并将超声专家的诊断意见反馈至所述超声影像云服务器；
所述远程医疗管理平台用于管理所述超声影像云服务器接收的超声影像数据和专家诊疗信息。
2.根据权利要求1所述的一种超声远程实时会诊系统，其特征在于：所述超声影像云服务器具有实时读取的功能。
3.根据权利要求1所述的一种超声远程实时会诊系统，其特征在于：所述远程医疗管理平台具有实时读取、实时沟通，实时语音的功能。
4.根据权利要求1所述的一种超声远程实时会诊系统，其特征在于：超声信号通过所述发射模块发射给所述探头，超声回波通过所述接收模块将信号传递给所述超声数据处理模块，信号经处理后再通过所述接口模块传递给所述计算机主板，所述彩超主机软件模块通过所述显示器模块对超声数据进行显示，同时通过所述远程传输模块和所述编码算法软件模块将超声数据传输至远程云服务器。
5.根据权利要求1所述的一种超声远程实时会诊系统，其特征在于：所述远程医疗客户端包括超声远程实时会诊客户端和超声远程实时会诊手机客户端。
6.根据权利要求1所述的一种超声远程实时会诊系统，其特征在于：所述超声远程实时会诊系统可以运行在所有网络环境下，包括电信、联通和移动。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Applications Claiming Priority (1)
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| CN201710070988.2A CN106886680A (zh) | 2017-02-09 | 2017-02-09 | 一种超声远程实时会诊系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106886680A true CN106886680A (zh) | 2017-06-23 |
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ID=59178952
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710070988.2A Pending CN106886680A (zh) | 2017-02-09 | 2017-02-09 | 一种超声远程实时会诊系统 |
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