CN111759308A - 睡眠呼吸检测装置、及睡眠呼吸检测系统 - Google Patents

睡眠呼吸检测装置、及睡眠呼吸检测系统 Download PDF

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CN111759308A CN202010744939.4A CN202010744939A CN111759308A CN 111759308 A CN111759308 A CN 111759308A CN 202010744939 A CN202010744939 A CN 202010744939A CN 111759308 A CN111759308 A CN 111759308A
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万克明
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王文豪
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Ninth Peoples Hospital Shanghai Jiaotong University School of Medicine
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Abstract

本申请提供了一种睡眠呼吸检测装置、及睡眠呼吸检测系统，包括：面罩体，其设有可拆卸松紧装置，以用于佩戴于人体口鼻处；面罩体上设有至少一个供进气出气的通气口；所述通气口上设有压电传感器，用于测量通气流量以获取睡眠呼吸检测数据；控制系统，包括：存储器、处理器、及通信器；存储器用于存储；处理器用于依据睡眠呼吸检测数据判断佩戴者是否处于呼吸暂停状态；通信器用于向外部设备传输睡眠呼吸检测数据。本装置结构简单，体积小，便于携带，适合用于检测人睡眠时的呼吸状况，数据结果可以供医院制定治疗方案时进行参考；且该装置的面罩体，采用3D打印制作，更加贴合面部，减少不适感，使用简单，佩戴方便。

Description

睡眠呼吸检测装置、及睡眠呼吸检测系统
技术领域
本申请涉及一种呼吸检测装置技术领域，特别是涉及一种睡眠呼吸检测装置、及睡眠呼吸检测系统。
背景技术
多导睡眠监测(PSG)被称为诊断睡眠障碍疾病的“金标准”。PSG监测身体多个生物信号，准确率高，但不便于长期监测，舒适度差，且花费高，需要专家对信号分析，不具有日常性和便携性。
现有睡眠监测装置存在体积大、系统结构复杂、售价高昂、携带不便、普适性差、舒适度差的问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请要解决的技术问题在于提供一种睡眠呼吸检测装置、及睡眠呼吸检测系统，用于解决现有技术中至少一个问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本申请提供一种睡眠呼吸检测装置，所述装置包括：面罩体，其设有可拆卸松紧装置，以用于佩戴于人体口鼻处；所述面罩体上设有至少一个供进气出气的通气口；所述通气口上设有压电传感器，用于测量通气流量以获取睡眠呼吸检测数据；控制系统，包括：存储器、处理器、及通信器；其中，所述存储器用于存储睡眠呼吸检测数据；所述处理器用于依据所述睡眠呼吸检测数据判断佩戴者是否处于呼吸暂停状态；所述通信器用于向外部设备传输睡眠呼吸检测数据。
于本申请一实施例中，获取所述睡眠呼吸检测数据的方式还包括：贴于佩戴者腹部的应变片，以用于测量腹部的起伏程度；和/或，血氧饱和度传感器，其设于戒指内，通过佩戴者戴于手指，以用于获取血氧饱和度。
于本申请一实施例中，所述处理器判断佩戴者是否处于呼吸暂停状态包括以下任意一种或多种组合：依据睡眠呼吸检测数据通过所述处理器内部的计时器计算呼气或吸气的间隔时间，当间隔时间大于预设阈值时，则判定为处于呼吸暂停状态；依据睡眠呼吸检测数据通过所述处理器内部的计时器计算呼气或吸气的间隔时间，当预设阈值内无腹部的起伏变化，则判定为处于呼吸暂停状态；当血氧饱和度低于预设浓度时，则判定为处于呼吸暂停状态。
于本申请一实施例中，所述处理器还用于当判断佩戴者处于呼吸暂停状态时进行报警。
于本申请一实施例中，所述报警方式包括以下任意一种或多种组合：所述面罩体上设置指示灯，通过亮灯或爆闪进行报警；所述面罩体上设置有震动器，通过震动进行报警；所述面罩体上设置有蜂鸣器，通过声响进行报名；通过所述通信器对指定外部设备发送报警信息。
于本申请一实施例中，所述指示灯能根据获取的睡眠呼吸检测数据通过亮灭变化来表征呼吸频率。
于本申请一实施例中，所述通气口内设有至少一层过滤层和/或加湿层；所述通气口可拆卸以供更换。
于本申请一实施例中，所述面罩体是通过对佩戴者面部进行光学扫描所获取到的面部尺寸数据适配进行3D打印的。
于本申请一实施例中，所述3D打印技术所采用的材料包括：聚氨酯、聚乳酸、尼龙塑料、光敏树脂、硅胶、橡胶、乳胶、ABS塑料、PVC塑料、有机硅树脂、及丙烯基树脂中任意的一种或多种组合
为实现上述目的及其他相关目的，本申请提供一种睡眠呼吸检测系统，所述系统包括：如上所述的睡眠呼吸检测装置、应变片、及血氧饱和度传感器；所述应变片贴于腹部，用于测量腹部起伏程度；所述血氧饱和度传感器设于戒指内，用于测量血氧饱和度；所述睡眠呼吸检测装置结合腹部隆起程度和血氧饱和度，以供综合判断佩戴者是否处于呼吸暂停状态。
综上所述，本申请提供了一种睡眠呼吸检测装置、及睡眠呼吸检测系统，所述装置包括：面罩体，其设有可拆卸松紧装置，以用于佩戴于人体口鼻处；所述面罩体上设有至少一个供进气出气的通气口；所述通气口上设有压电传感器，用于测量通气流量以获取睡眠呼吸检测数据；控制系统，包括：存储器、处理器、及通信器；所述存储器用于存储睡眠呼吸检测数据；所述处理器用于依据所述睡眠呼吸检测数据判断佩戴者是否处于呼吸暂停状态；所述通信器用于向外部设备传输睡眠呼吸检测数据。
达到了以下有益效果：
本申请所述的睡眠呼吸检测装置及系统，结构简单，体积小，便于携带，适合用于检测人睡眠时的呼吸状况，数据结果可以供医院制定治疗方案时进行参考；且该睡眠呼吸检测装置的面罩体，采用3D打印制作，更加贴合面部，减少不适感，使用简单，佩戴方便，减少漏气。
附图说明
图1A-1C展示为本申请实施例中的睡眠呼吸检测装置的结构示意图。
图2为本申请于一实施例中的通气口的结构示意图。
图3为本申请于一实施例中的应变片的结构示意图。
图4为本申请于一实施例中的血氧饱和度传感器及戒指的结构示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，虽然图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，但其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
为解决现有技术中睡眠监测装置存在体积大、系统结构复杂、售价高昂、携带不便、普适性差、舒适度差等问题，本申请提供一种睡眠呼吸检测装置、及睡眠呼吸检测系统。
如图1A所示，展示本申请实施例中的一种睡眠呼吸检测装置的结构示意图。如图所示，所述装置包括：面罩体1，其设有可拆卸松紧装置11，以用于佩戴于人体口鼻处。
于本实施例，所述面罩体1是通过对佩戴者面部进行光学扫描所获取到的面部尺寸数据适配进行3D打印的，所述面罩通过光学扫描获取佩戴者的面部尺寸数据，能使面罩更加贴合佩戴者面部，减少不适感。如图1B展示为面罩体1内部结构示意图，如图1C展示为3D设计的内部结构示意图。
例如，所述皮肤接触部分通过3D技术扫描，并通过3D打印制作，通过头带佩戴，并由可拆卸松紧装置11进行固定。
具体来说，预先获取患者面部的三维扫描图像数据，如通过X光片和CT获取三维扫描图像数据，本申请还可通过光学三维扫描仪对面部的尺寸进行捕捉，从而获得面部表面的空间坐标。相对于传统定制工艺而言，光学三维扫描收集简单、方便、准确，并且非接触式光学扫描仪对人体没有危害，不存在辐射，能采集高精度的点云数据，可以做到量体裁衣，对面部进行精准扫描。然后导入三维建模软件并描绘出患者的面部轮廓及大小，根据患者的面部尺寸及轮廓，使用计算机进行建模设计并进行3D打印，患者佩戴舒服，无不适感，依从性高。
另外，所述3D打印技术所采用的材料包括：聚氨酯、聚乳酸、尼龙塑料、光敏树脂、硅胶、橡胶、乳胶、ABS塑料、PVC塑料、有机硅树脂、及丙烯基树脂中任意的一种或多种组合。这些材料均具有一定柔性，可以进一步提高与佩戴者接触的舒适性。
优选地采用TPU材料进行3D一体化成型打印而成。所述TPU打印材料性能好，易一体成型，材料利用率高，总体价格经济实惠，不污染环境。TPU(Thermoplasticpolyurethanes)名称为热塑性聚氨酯弹性体橡胶。主要分为聚酯型和聚醚型，它硬度范围宽(60HA-85HD)、耐磨、耐油，透明，弹性好，在日用品、体育用品、玩具、装饰材料等领域得到广泛应用，无卤阻燃TPU还可以代替软质PVC以满足越来越多领域的环保要求。所谓弹性体是指玻璃化温度低于室温度，断裂伸长率>50％，外力撤除后复原性比较好的高分子材料。聚氨酯弹性体是弹性体中比较特殊的一大类，聚氨酯弹性体的硬度范围很宽，性能范围很宽，所以聚氨酯弹性体是介于橡胶和塑料的一类高分子材料。可加热塑化，化学结构上没有或很少交联，其分子基本是线性的，然而却存在一定的物理交联。这类聚氨酯称为TPU。
需要说明的是，本申请中所述的面罩体1与常见的医用口罩等存在较大区别，本申请所述的面罩体1并非是对佩戴者进行病毒或细菌的隔离来进行防护，而是主要对佩戴者口鼻处气流的检测，因此，本申请所述的面罩体1无需对人体面部进行全面防护或气密性防护，因此，面罩体1造型可以设计小巧或采用更贴合人体面部的结构，以提高佩戴的舒适性。
在本申请中，所述面罩体1优选为三角形状，以最大化的实现将佩戴者呼吸产生的气流均流通过所述面罩体1上的通气口2，从而使所述通气口2上设置的压电传感器3的测量更加准确。
于本实施例中，所述可拆卸松紧装置11可以是松紧绳、具有弹性橡胶带、可调节长度的带体等。
于本实施例中，如图2所示，所述面罩体1上设有至少一个供进气出气的通气口2。所述通气口2内设有至少一层过滤层和/或加湿层；所述通气口2可拆卸以供更换。本申请在通气口2内设有过滤层和/或加湿层，改善吸入的空气质量，加湿空气，提高舒适性。
于本实施例中，所述通气口2上设有压电传感器3，用于测量通气流量以获取睡眠呼吸检测数据。其中，所述通气口2上可以朝内设置压电传感器3，以测量呼气的气流量；和/或，所述通气口2上可以朝外设置压电传感器3，以测量吸气的气流量。
通常人在呼气或吸气时，口鼻处会产生正压气流或负压气流，尤其是在睡眠时产生的气流流量会明显强于周围气流的流动。因此，通过压电传感器3采集有气流产生的压力以获取通气流量，从而得到睡眠呼吸检测数据。
优选地，所述通气口2设置多个规则分布的小孔，以使佩戴者呼气或吸气产生的气流拆分，使得每股到接触压传感器的气流压强增强，从而提高测量通气流量的精准性。
于本申请中，当压电传感器3感应到气流带来的压力时，会产生压电感应信号，其可以转换成脉冲信号，以此可以表征佩戴者一次的呼气和/或吸气。需说明的是，本申请所述的压电传感器3主要用来测量佩戴者呼气或吸气是否正常，即通过是否连续获取压电感应信号来进行判断是否出现呼吸暂停状态，而并非测量气流所产生的压力大小。
于本申请中，控制系统4包括：存储器、处理器、及通信器。其中，所述存储器用于存储睡眠呼吸检测数据。
在本实施例中，获取所述睡眠呼吸检测数据的方式还包括：贴于佩戴者腹部的应变片5，如图3所示，以用于测量腹部的起伏程度；和/或，血氧饱和度传感器6，其设于戒指7内，如图4所示，通过佩戴者戴于手指，以用于获取血氧饱和度。
优选地，所述应变片5表面贴设有保护膜。所述应变片5通常是由敏感栅等构成用于测量应变的元件。电阻应变片5的工作原理是基于应变效应制作的，即导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械变形时，其电阻值相应的发生变化，这种现象称为“应变效应”。
血氧饱和度传感器6或探头是测定人体血液中的氧浓度即血氧饱和度的一种仪器，传感器由两只发光管和一只光电管组成，在外科手术或危重病人的监护中可及时了解血液中氧含量。血氧饱和度在体测量的基本原理采用光电法。动脉血管通常不断地搏动,在收缩与舒张期间,随着血流量的增减,不同程度的吸收光线,收缩与舒张阶段的吸光比率就被换算成了血氧饱和度测量值。
另外，所述存储器存储睡眠呼吸检测数据还可用于记录，以供佩戴者了解自己整体的睡眠呼吸情况。
于本实施例中，所述应变片5和/或所述血氧饱和度传感器6通过有线或无线的通信方式，将腹部的起伏程度和/或血氧饱和度传输至控制系统4，以组成睡眠呼吸检测数据。其中，所述腹部隆起程度和血氧饱和度可用于综合判断使用者的睡眠呼吸情况。
所述处理器用于依据所述睡眠呼吸检测数据判断佩戴者是否处于呼吸暂停状态。其中，所述处理器判断佩戴者是否处于呼吸暂停状态包括以下任意一种或多种组合：
A、依据睡眠呼吸检测数据通过所述处理器内部的计时器计算呼气或吸气的间隔时间，当间隔时间大于预设阈值时，则判定为处于呼吸暂停状态；
B、依据睡眠呼吸检测数据通过所述处理器内部的计时器计算呼气或吸气的间隔时间，当预设阈值内无腹部的起伏变化，则判定为处于呼吸暂停状态；
C、当血氧饱和度低于预设浓度时，则判定为处于呼吸暂停状态。
举例来说，通过所述处理器内部的计时器计算，当30秒内没有检测到表征呼气或吸气的通气流量，或者没有腹部隆起变化，或者血氧饱和度低于一定数值时，即通过这些睡眠呼吸检测数据，则可以判定佩戴者处于呼吸暂停状态。
于本实施例中，所述处理器还用于当判断佩戴者处于呼吸暂停状态时进行报警。其中，所述报警方式包括以下任意一种或多种组合：
所述面罩体1上设置指示灯，通过亮灯或爆闪进行报警；
所述面罩体1上设置有震动器，通过震动进行报警；
所述面罩体1上设置有蜂鸣器，通过声响进行报名。即可通过声、光、震动中任意一种或组合的方式对佩戴者本人进行物理干扰的提醒。
通过所述通信器对指定外部设备发送报警信息。举例来说，通过通信器对佩戴者或其亲属的手机发送系统短信或拨打电话，或者，当佩戴者在医院就诊时，还可通过通信器发送劲爆信息至医院医务平台或急救中心等。
另外，所述指示灯能根据获取的睡眠呼吸检测数据通过亮灭变化来表征呼吸频率。例如，吸气灯亮，呼气灯灭。其可用于观察者直观观察佩戴者的呼吸情况。
需要说明的是，本申请所述处理器所对应的功能均可由现有技术来实现。例如，通过计时器和比价器即可实现依据所述睡眠呼吸检测数据判断佩戴者是否处于呼吸暂停状态。而当判断为处于呼吸暂停状态时，设定触发指示灯、震动器、蜂鸣器、及通信器开启，以实现多种方式的报警。即所述处理器所实现的功能均可由现有器件或技术实现。即本申请重点在于睡眠呼吸检测装置的整体结构组合，而并非仅依赖于计算机程序或方法来实现。
优选地，本申请所述装置通气孔2还可连接正压通气装置或呼吸器，在触发报警后，进行正压通气治疗。例如，在患者睡眠时的呼吸过程中，持续向气道增加一定程度的正压，维持肌肉的张力，降低呼吸负荷，防止上气道塌陷引起的呼吸阻塞，从而保持上气道的畅通，改善患者缺氧状况，调整睡眠结构，改善睡眠质量。长期应用可恢复呼吸中枢敏感性，减少因缺氧引起的白天嗜睡、高血压、智力障碍及心脑血管意外等继发病症，显著提高患者的生活质量。经大量临床验证，是治疗睡眠呼吸暂停综合症的主要手段，广泛适用于医院和家庭。
于本实施例中，所述通信器用于向外部设备传输睡眠呼吸检测数据。或者，对指定外部设备发送报警信息。例如，所述通信器可以将输睡眠呼吸检测数据放给佩戴者或者医生的手机、电脑等终端上，以供自己和医生参考。再或者，当本装置通过睡眠呼吸检测数据判断佩戴者是否处于呼吸暂停状态时，通过通信器发送报警信息。
在本申请中，所述存储器可以包括随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)，也可以包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。所述存储器存储有操作系统和操作指令、可执行模块或者数据结构，或者它们的子集，或者它们的扩展集，其中，操作指令可包括各种操作指令，用于实现各种操作。操作系统可包括各种系统程序，用于实现各种基础业务以及处理基于硬件的任务。
所述处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DigitalSignal Processing，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
所述通信器用于实现数据库访问装置与其他设备(例如客户端、读写库和只读库)之间的通信连接。所述通信器可包含一组或多组不同通信方式的模块，例如，与CAN总线通信连接的CAN通信模块。所述通信连接可以是一个或多个有线/无线通讯方式及其组合。通信方式包括：互联网、CAN、内联网、广域网(WAN)、局域网(LAN)、无线网络、数字用户线(DSL)网络、帧中继网络、异步传输模式(ATM)网络、虚拟专用网络(VPN)和/或任何其它合适的通信网络中的任何一个或多个。例如：WIFI、蓝牙、NFC、GPRS、GSM、及以太网中任意一种及多种组合。
为实现上述目的及其他相关目的，本申请还提供一种睡眠呼吸检测系统，所述系统包括：如图1A所示的睡眠呼吸检测装置、如图3所示的应变片5、及如图4所示的血氧饱和度传感器6；所述应变片5贴于腹部，用于测量腹部起伏程度；所述血氧饱和度传感器6设于戒指7内，用于测量血氧饱和度；所述睡眠呼吸检测装置结合腹部隆起程度和血氧饱和度，以供综合判断佩戴者是否处于呼吸暂停状态。
综上所述，本申请提供的一种睡眠呼吸检测装置、及睡眠呼吸检测系统。所述装置包括：面罩体，其设有可拆卸松紧装置，以用于佩戴于人体口鼻处；所述面罩体上设有至少一个供进气出气的通气口；所述通气口上设有压电传感器，用于测量通气流量以获取睡眠呼吸检测数据；控制系统，包括：存储器、处理器、及通信器；其中，所述存储器用于存储睡眠呼吸检测数据；所述处理器用于依据所述睡眠呼吸检测数据判断佩戴者是否处于呼吸暂停状态；所述通信器用于向外部设备传输睡眠呼吸检测数据。
本申请所述的睡眠呼吸检测装置，结构简单，体积小，便于携带，适合用于检测人睡眠时的呼吸状况，数据结果可以供医院制定治疗方案时进行参考。
本申请有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种睡眠呼吸检测装置，其特征在于，所述装置包括：
面罩体，其设有可拆卸松紧装置，以用于佩戴于人体口鼻处；
所述面罩体上设有至少一个供进气出气的通气口；
所述通气口上设有压电传感器，用于测量通气流量以获取睡眠呼吸检测数据；
控制系统，包括：存储器、处理器、及通信器；其中，所述存储器用于存储睡眠呼吸检测数据；所述处理器用于依据所述睡眠呼吸检测数据判断佩戴者是否处于呼吸暂停状态；所述通信器用于向外部设备传输睡眠呼吸检测数据。
2.根据权利要求1所述的睡眠呼吸检测装置，其特征在于，获取所述睡眠呼吸检测数据的方式还包括：
贴于佩戴者腹部的应变片，以用于测量腹部的起伏程度；
和/或，血氧饱和度传感器，其设于戒指内，通过佩戴者戴于手指，以用于获取血氧饱和度。
3.根据权利要求2所述的睡眠呼吸检测装置，其特征在于，所述处理器判断佩戴者是否处于呼吸暂停状态包括以下任意一种或多种组合：
依据睡眠呼吸检测数据通过所述处理器内部的计时器计算呼气或吸气的间隔时间，当间隔时间大于预设阈值时，则判定为处于呼吸暂停状态；
依据睡眠呼吸检测数据通过所述处理器内部的计时器计算呼气或吸气的间隔时间，当预设阈值内无腹部的起伏变化，则判定为处于呼吸暂停状态；
当血氧饱和度低于预设浓度时，则判定为处于呼吸暂停状态。
4.根据权利要求1或3所述的睡眠呼吸检测装置，其特征在于，所述处理器还用于当判断佩戴者处于呼吸暂停状态时进行报警。
5.根据权利要求4所述的睡眠呼吸检测装置，其特征在于，所述报警方式包括以下任意一种或多种组合：
所述面罩体上设置指示灯，通过亮灯或爆闪进行报警；
所述面罩体上设置有震动器，通过震动进行报警；
所述面罩体上设置有蜂鸣器，通过声响进行报名；
通过所述通信器对指定外部设备发送报警信息。
6.根据权利要求5所述的睡眠呼吸检测装置，其特征在于，所述指示灯能根据获取的睡眠呼吸检测数据通过亮灭变化来表征呼吸频率。
7.根据权利要求1所述的睡眠呼吸检测装置，其特征在于，所述通气口内设有至少一层过滤层和/或加湿层；所述通气口可拆卸以供更换。
8.根据权利要求1所述的睡眠呼吸检测装置，其特征在于，所述面罩体是通过对佩戴者面部进行光学扫描所获取到的面部尺寸数据适配进行3D打印的。
9.根据权利要求8所述的睡眠呼吸检测装置，其特征在于，所述3D打印技术所采用的材料包括：聚氨酯、聚乳酸、尼龙塑料、光敏树脂、硅胶、橡胶、乳胶、ABS塑料、PVC塑料、有机硅树脂、及丙烯基树脂中任意的一种或多种组合。
10.一种睡眠呼吸检测系统，其特征在于，所述系统包括：如权利要求1-9所述的睡眠呼吸检测装置、应变片、及血氧饱和度传感器；
所述应变片贴于腹部，用于测量腹部起伏程度；
所述血氧饱和度传感器设于戒指内，用于测量血氧饱和度；
所述睡眠呼吸检测装置结合腹部隆起程度和血氧饱和度，以供综合判断佩戴者是否处于呼吸暂停状态。
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