CN113975481A - 一种引流监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种引流监测系统，至少包括控制模块、传感器和警报模块，控制模块设置为按照如下方式进行流量监测。S1控制模块接收第一传感器检测的当前颅内压P0；S2控制模块设定引流周期T0；S3控制模块预设引流周期T0内的最大引流量；S4控制模块根据第二传感器检测的实际引流速度V1、引流时间及管道的尺寸计算当前引流量和剩余引流量；S5控制模块基于剩余引流时间计算最大引流速度Vmax；S6控制模块基于当前颅脑内压力P0与正常颅内压之间的压差计算在引流周期T0内达到正常颅内压的所需要的预设流速Vmin，S7控制模块基于第二传感器检测到的实际流速V1与最小流速Vmin和最大流速Vmax的关系为条件触发报警系统。本申请适应调整灵活，使用方便。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种引流监测系统。
背景技术
脑积水分成两种，一种是梗阻性的脑积水，另一种是因为分泌转改造成的脑积水，会造成共济失调步态和痴态，以及大小便失禁的症状。如果比较严重，可以通过脑室外引流，改善脑脊液循环和脑压，改善因为脑积水颅内压增高引起的症状。所以脑室外引流主要用来治疗脑积水，达到改善共济失调、痴呆和大小便失禁的症状。
由于脑积液的产生速度极慢，并且不同患者甚至同一患者在不同的生理条件下产生的速度均不一致，在患者产出积液较慢时，需要以较慢的速度引流，以保证留存在患者颅脑内的液体属于正常范围，以维持患者颅脑的正常生命活动环境；而当患者产出积液较快时，需要以较快的速度引流，以保证患者颅脑内的液体量不会持续增加，而使得颅内压增加影响患者颅脑内的组织的正常生命活动。基于此，引流装置的流速控制模块需要能够自行根据颅内液体量的多少或颅内压的高低而适应性调整引流装置的导管内的引流速度，使得多余的积液被以合适的速度排出。控制引流速度可以通过控制外部和颅脑内的压差的方式进行调整，同时也能够通过调整导管内引流流道的截面面积的大小进行控制。控制压差例如可以是通过调控外部压力瓶内的压力大小，使得液体以合适的压力被排出。需要准确调整外部装置的压力则需要准确检测颅脑内的压力大小。
通过检测颅内压调整引流压力和流速的现有技术较多，例如，CN111375093A公开了一种脑室引流装置，包括引流管、引流袋和控制器，引流管的引流端置于脑室内，引流管的另一端与引流袋连接，引流管上设有电磁夹管阀和第一压力传感器，第一压力传感器和电磁夹管阀均与控制器连接，控制器连接有提示装置和控制输入装置，控制器还连接有颅内压监测装置，颅内压监测装置包括伸入至颅内的颅内压监测探头，通过设定的压力值和检测的患者颅内压的值调节引流过程，相较固定的引流装置能够实现较准确的引流控制。但该装置不具备引流量监测功能，对引流量的判断基于人工对引流袋刻度的读取，而由于脑室引流的速度较慢，现有的由于引流袋内的液面上升1mm需要吸引如较多的液体并且需要较长一段时间，不易观察液量的变化量，容易产生延误。对于一些特殊情况例如，引流导管部分堵管或引流断路等特殊情况无法及时进行监测，尤其在患者颅脑内压力变化较快的情况下，无法及时检测并控制电磁阀调控流速以适应该变化。
此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。
发明内容
针对现有技术之不足，本发明提供了一种引流监测系统，至少包括控制模块、传感器和警报模块，所述控制模块设置为按照如下方式进行流量监测：
S1所述控制模块接收第一传感器检测的当前颅内压P0；
S2所述控制模块设定引流周期T0；
S3所述控制模块预设引流周期T0内的最大引流量；
S4所述控制模块根据第二传感器检测的实际引流速度V1、引流时间及管道的尺寸计算当前引流量和剩余引流量；
S5所述控制模块基于剩余引流时间计算最大引流速度Vmax；
S6所述控制模块基于当前颅脑内压力P0与正常颅内压之间的压差计算在引流周期T0内达到正常颅内压的所需要的预设流速Vmin，
S7所述控制模块基于所述第二传感器检测到的实际流速V1与最小流速Vmin和最大流速Vmax的关系为条件触发报警系统。
现有的速度检测报警装置针对单一、固定的检测阈值进行比对作为警报条件，而患者在监测的过程中，由于生命活动是不确定的，颅内压的实时变化会需要系统进行实时引流速度的调整，而由于系统控制压力可能存在堵管、脱管、漏液和脱接等问题，因此实际流速和预设流速可能存在较大的差异，需要对实际的检测流速进行监测以保证及时发现问题，为患者生命提供充分的保障。此时由于实际流速的变化不定，因此固定的阈值报警条件会不能跟随系统的实时调控活动，可能会存在不报或误报等问题，使得报警系统无法发挥有效提示作用。采用控制系统根据实时的引流情况计算的能够根据实际状况实时变化的最大流速阈值Vmax和最小流速阈值Vmin。使得警报模块的触发条件跟随患者生命条件的实时变化而改变，将警报模块与引流模块实时耦连，使得装置警报更加准确。
根据一种优选的实施方式，所述报警触发条件设置为所述实际流速V1大于最大流速Vmax或小于最小流速Vmin。
根据一种优选的实施方式，控制模块建立预设颅内压P0与所述预设引流速度Vmin相关的第一关联曲线；控制模块基于实际颅内压P1与实际引流速度V1相关的第二关联曲线；在所述第一关联曲线和所述第二关联曲线在同一时间点存在差异的情况下，所述控制模块以更新所述预设颅内压方式更新所述第一关联曲线以更新预设引流速度Vmin，其中，所述第一传感器的检测频率是以实际颅内压的变化率为驱动事件来记录的。
根据一种优选的实施方式，更新所述预设颅内压的方式保持时间变量不变使用当前时刻的所述实际颅内压替代所述预设颅内压。
根据一种优选的实施方式，所述第一传感器的检测频率是以随所述颅内压的变化量与设定变化量的倍数而倍数增加的方式来设定的。
根据一种优选的实施方式，所述控制模块基于更新后的所述第一关联曲线调整所述导管内的预设引流速度Vmin。
根据一种优选的实施方式，包括用于引流液体的导管、用于与颅内产生压差进而使得液体沿所述导管流出的气压阀和用于调整导管的引流截面大小的液流阀，所述控制模块基于所述第一关联曲线调整所述气压阀和所述液流阀的开合程度调整导管内的引流速度Vmin。
根据一种优选的实施方式，所述液流阀能够基于电力信号或无线信号而在将导管内部流道开启为最大的第一工作位置和将导管内部流道堵塞为最小的第二工作位置之间移动。
根据一种优选的实施方式，还包括用于检测患者体位变化的第三传感器，所述控制模块基于所述第一传感器的检测数据和所述第三传感器的检测数据得到所述实际颅内压与所述压力瓶之间的实际压差。
根据一种优选的实施方式，还设置有时间管理程序和用于检测液体密度的第四传感器，所述时间管理程序依照所述第四传感器计算导管内物质沉积堵管的概率，并设定冲洗周期，在冲洗周期达到时，所述控制模块降低外部压力并完全开启液流阀进行管冲洗。
智能调控的冲洗模式能够根据实际流道积液的密度进行调整，密度低的冲洗周期边长，密度高的冲洗周期变短，使得装置能够适应不同的患者各自的引流液体的不同进行调整，以避免多次调整对患者的颅内压产生影响，避免长时间不冲洗造成堵管影响引流。
本申请的有益技术效果还包括：保证引流量准确监测和调控，尤其是需要针对患者即时的积液产生和/或吸收能力的变化进行及时调整；通过监测流速获得的引流量数据是及时而准确的，并且能够基于导管前部段的流速检测和后部段的流速监测确定部段之间的流量差异，将流量差异与部段间的内部容积比较，能够获知部段内的实际容积占用情况，即能够用于判断堵塞和物质堆积。并且根据各传感器的检测流速数值，能够监测各部段之间阀门的开启状态。通过监测流速利用微积分等计算方法准确获得已吸引的积液量，多个流速监测传感器的监测数值能够互相印证，并提前预知，获得的数据还能够用回到患者的代谢能力评估和医疗疾病的研究分析。
附图说明
图1是本发明提供的警报模块逻辑流程图。
具体实施方式
下面结合附图1进行详细说明。
实施例1
本实施例涉及一种引流监控系统，本装置能够用于对管道内的液流状态进行监测和控制，基于此能够调控对于身体中多余液体的吸引过程，使得吸引的过程中能够尽量减小对患者的身体造成的伤害。通过吸引使得除去被吸引液体的身体部位能够更加接近正常生理状态的方式，避免过度吸引使得被吸引部位的液体低于正常值或吸引量不足使得被吸引部位的液体仍然高于正常值。脑积液是由于患者的大脑无法正常吸收其产生的一些液体或由于受创出的血液等，使得脑室内或颅后窝占位病变，进而导致患者出现呕吐频繁、身体衰弱、视力减退等严重颅内压增高的表现。通过脑室外引流能够去除多余的液体，以消除患者的脑室内或颅后窝占位，使得脑部组织能够处于正常的生理状态，正常进行生命活动调控。
根据一种优选的实施方式，引流监控系统包括用于插入患者的脑室内与脑室内的积液接触以将积液抽取到体外的导管、与传感器耦连能够接收传感器发送的检测数据用于对导管内的液流状态进行控制的控制模块、用于对导管内的液流状态进行监测的传感器和警报模块。
根据一种优选的实施方式，监测装置至少包括第一传感器、第二传感器、第三传感器和第四传感器，各传感器在使用场景中互相配合，互相数据关联，处理器对接收到的上述传感器的数据进行关联处理。第一传感器用于检测患者颅脑内的颅内压P；第二传感器用于检测导管内流体的实际流速V1；第三传感器用于检测患者的体位变化；第四传感器用于检测导管内流体的密度。优选地，传感器能够设置于导管外部或至少部分伸入到导管内部与液流接触。传感器还能够设置为能够检测液体的颜色和浓度。例如，传感器可以被实施为能够检测不同颜色的颜色传感器；也可以被实施为能够通过透光率来判断液体密度的设置于导管外部的传感器。优选地，传感器还包括能够随导管插入患者脑室内的一端进入到患者的脑室内对患者的颅内压进行检测的压力传感器。第一传感器、第二传感器和第三传感器彼此交叉设置于导管的不同部段，以便能够检测任意区段的液体颜色、浓度和流速，并且能够通过不同部段的检测数据对比得出检测到的经过各部段后导管内的流体的参数变化，以用于判断堵管的具体位置或物质在导管内的粘附情况等。例如，其中一个传感器用于在体液未流出阀装置前测量第一部段内的流量、温度或压力，另一个传感器用于在体液流出阀装置后测量第二部段内的流量、温度或压力。多个压力传感器分别分布于导管插入脑室部分上的不同位置，取多个传感器的平均值以准确检测患者的颅内压。至少一个压力传感器分布于导管未插入脑室的部分，以对导管内的压力进行检测，进而获悉脑室内和导管内的压差。
根据一种优选的实施方式，警报模块与控制模块信号连接，警报模块接收并响应于控制模块的控制信号进行报警。警报模块按照如下步骤进行报警：
S1所述控制模块接收第一传感器检测的当前颅内压P0；
S2所述控制模块设定引流周期T0；
S3所述控制模块预设引流周期T0内的最大引流量；
S4所述控制模块根据第二传感器检测的实际引流速度V1、引流时间及管道的尺寸计算当前引流量和剩余引流量；
S5所述控制模块基于剩余引流时间计算最大引流速度Vmax；
S6所述控制模块基于当前颅脑内压力P0与正常颅内压之间的压差计算在引流周期T0内达到正常颅内压的所需要的预设流速Vmin，
S7所述控制模块基于所述第二传感器检测到的实际流速V1与最小流速Vmin和最大流速Vmax的关系为条件触发报警系统。
通过这样的控制步骤，当控制模块监测到实际的引流速度V1不在最小引流速度Vmin和最大引流速度Vmax之间时，触发报警系统，提示引流异常。当实际的引流速度V1小于最小引流速度Vmin时，该引流系统无法在预设的引流周期内将患者的颅内压降到正常水平，可能造成引流不足；而当实际的引流速度V1大于最大的引流速度Vmax时，在预设的引流周期内患者的引流量将会超出设定的最大引流量，可能造成过度引流。
优选地，控制模块基于当前的颅脑内压力P0与正常的颅内压之间的压差计算在预定时间T0内达到正常颅内压的所需要的预设流速Vmin，并生成P0与引流速度相关的第一关联曲线。控制模块基于压力传感器检测到的颅脑内的实际颅内压P1与流速传感器检测到的实际引流速度V1生成第二关联曲线。当第一关联曲线和第二关联曲线在同一时间点存在差异的情况下，控制模块以更新预设颅内压P0的方式更新第一关联曲线以更新预设引流速度Vmin。使得第一关联曲线和第二关联曲线存在差异的主要原因有患者由于生理状况或治疗进程发生改变而使得实际的颅内压P1升高，预设的引流速度Vmin无法在预设的时间内使得实际颅内压P1降到正常颅内压；在这样的情况下通过以更新预设颅内压P0的方式能够以实际变化后的颅内压P1替换预设的颅内压P0，进而使得第一关联曲线得到更新，即，使得在引流周期不变的情况下，通过升高预设引流速度Vmin来适应该患者颅内压增高，使得实际颅内压P1能够在预设时间内降低到正常水平。
根据一种优选的实施方式，第一传感器的检测频率是以实际颅内压的变化率为驱动事件来记录的。设预设的第一传感器的检测间隔周期为T1，预设的变化率为以预设引流速度Vmin引流的情况下，在T1时间内预设颅内压P0的变化量，设为△P。当在以预设的引流速度引流的情况下，在T1时间内实际的颅内压变化量与△P相差△P/2的情况下，将第一传感器的间隔周期设置为T1/2。例如，可以是，预设值为每1S检测一次，当颅内压的变化较慢时，设定为每1.5S检测一次；当颅内压的变化较快，设定为每0.5S检测一次。这样的设置方式使得监测装置设置为能够适应不同的使用场景，对数据变化较快并且变化幅度较大的场景使用较高的检测频率取预设周期内的检测数值的平均值为最终测量数值；使得监测装置能够适应数据变化较快且变化幅度较大的使用场景，监测装置能够基于较高的监测频率发现监测数据的快速变化，由此基于该快速变化控制液流阀调整适宜的流道宽度，适应参数变化后的流道保持适宜流速。对数据变化较慢或变化幅度较小的场景使用较慢的检测频率，取用数值可以不用取用平均值；对于数据变化较慢且变化幅度较小的场景能够控制传感器运行较低的检测频率，以便于在一段时间内减少阀门的调整程度和次数，以便于节能，并且能够通过这样的方式过滤掉一些由于心动周期导致的颅内压的波动、由于咳嗽或运动导致的颅内压增加等这些瞬时的、不重要的颅内压变化情况，使得监测装置无需适应这些瞬时又不重要的场景反复调整液流阀。
根据一种优选的实施方式，监控系统和装置还包括与控制模块偶连能够基于控制模块的控制信号改变导管的内部流道的尺寸以改变导管内的流体流速的液流阀和与控制模块偶连能够基于与颅内产生压差进而使得液体沿导管流出的气压阀。控制模块能够分析接收到的检测数据，基于数据的分析结果向液流阀和气压阀发送控制信号。控制模块基于更新的第一关联曲线调整气压阀和液流阀的开合程度以调整导管内的引流速度Vmin。液流阀能够基于电力信号或无线信号而在将导管内部流道开启为最大的第一工作位置和在将导管内部流道堵塞为最小的第二工作位置之间移动。优选地，液流阀可以微型化设置后设置于患者的头皮下，以便于对液流阀进行更换和手动调节。
根据一种优选的实施方式，导管至少包括第一部段和与第一部段相对的第二部段。导管的第一部段用于插入患者的脑室内与患者的脑部积液接触，患者的脑部积液基于压差从脑室内经导管的第一部段进入到导管内。优选地，导管的第一部段的端部设置为具有若干连通脑室内和导管内部以将脑室内的积液引入导管内而能够阻拦较大的絮状或固体物质(例如凝固或半凝固状态的血块)的细小流道导管的第二部段置于患者的体外。导管的第一部段和第二部段能够是两个形状和尺寸相同或不同的管件通过本领域技术人员常用的现有技术方法连接的。优选地，导管上设置液流阀的位置采用经压缩可产生形变的材料制成，例如可以是硅树脂橡胶、聚氯乙烯或PE等材料。优选地，导管还可以设置为内壁增加有抗菌涂层或防沾涂层等能够防止有机物粘连或微生物粘附生长的涂层的管道。当导管由多个制作材料和尺寸不同的部分组成时，各部分管道之间通过本技术领域的普通技术人员常用的粘合剂和/或其它能够保证液密密封和减少积垢面积的紧固件密封连接。优选地，导管的第二部段与外部用于收集导管吸引出的积液的容器流体连通。
优选地，传感器还包括能够测量与体液引流相关联的其他测量值的传感器。传感器可以测量导管内的压力、通过导管的体液流量和/或其它与通过引流系统的体液引流相关联的测量值。优选地，压力传感器可以是沿引流装置定位设置于引流装置上的小型电传感器。优选地，体液流量可以由非电转子流量计来测量，非电转子流量计使用本地或远程传感器来读取在导管内与流量成比例地上升或下降的加重或浮力球的位置。在其它实施例中，可以使用现有技术中已知为“冰块试验”来测量体液流量。这种流量传感器的改进变体包括嵌入体液流的电阻式电加热器和温度传感器，而不是用于常规冰块试验中的外部加热器/冷却器和外部温度测量装置。在另一实施例中，体液流量可以使用已知为“动力腔”(tick-tock chamber)的来测量，其中，该“动力腔”可以感测特定的腔由导管内的体液重新充满的速率。
根据一种优选的实施方式，引流测量装置还包括能够减小传感器误差的装置或结构。引流测量装置还包括方向传感器，控制模块将测量的压力数据结合方向传感器的测量数据计算出准确的压力数据，以适应测量过程中患者的位置或体位的改变，保证控制模块用于控制液流阀的压力数据是导管内和患者脑内的准确数据，而不受患者的体位变化和姿态变化的影响。方向传感器例如可以是加速度计、陀螺仪和/或其他能够感测到高度或姿态变化的定向感测装置。在具体使用时，控制器接收到来自传感器检测到的测量压力数值和方向传感器感测到的高度或角度变化数值，控制器基于方向传感器感测到的高度或角度变化数值，再结合已知的导管的容积和检测段的长度计算出由于高度或角度的变化而产生的压力变化值，控制器使用测量压力数值减去压力变化值得到实际压力数据，并根据实际压力数据调整液流阀扩大流道或缩窄流道。
根据一种优选的实施方式，监测装置还能够进行堵塞清除。监测装置设置为能够监测装置内的堵塞，当堵塞发生时，通过调控液流阀开到最大以使得管道内的流体流速增加冲击力变大而将堵塞物冲出导管以至少部分地清除堵塞。监测管道内的堵塞的方法例如可以是，结合颅内压的数值P0和患者的生理指标确认造成颅内压的物质的生成数值，以及基于当前调控后的流道流速情况下，颅内压理论上的变化数值△P，将颅内压理论上的变化数值△P与实际上的变化数值△P1进行对比，当实际上的变化数值小于理论上的变化数值(△P1<△P)超过一定数值时，例如可以是△P1<△P/2，尤其当实际上的变化数值△P1与理论上的变化数值△P之间的差异逐渐增加时，结合实际引流速度V1进行确认，以判断导管堵管。优选地，还能够通过液流阀开启的流道的宽度和实际流速的对应关系异常，判断导管堵管。优选地，传感器还包括能够检测导管内液体有无的传感器，并且该传感器设置于液流阀的两边部段上，当靠近第一部段的传感器检测到导管内存在液体，而远离第一部段的传感器检测到导管内不存在液体或两部段的流速和/或液体量差异大于固定阈值时，判断导管在两个传感器之间的部段存在堵管。
根据一种优选的是实施方式，监测装置清除堵塞还能够是通过时间管理程序管控的。能够按照导管内物质沉积堵管的概率确定冲洗周期。例如，可以是通过密度传感器检测液流的密度，并根据密度判断堵管沉积概率，流道内的液体的密度越大，时间管理程序冲洗的间隔周期越短。每一个冲洗周期到达时控制模块控制液流阀开启到最大并保持t1时间，当t1时间到达后再次根据当前颅内压调整液流阀到适宜的流道宽度。优选地，t1时间设置为较短，例如可以是1-5s。优选地，液流阀开启的速度设置为较快，以能够保持流速瞬间突变，产生足够的冲击力对导管进行冲洗。
需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。本发明说明书包含多项发明构思，诸如“优选地”、“根据一个优选实施方式”或“可选地”均表示相应段落公开了一个独立的构思，申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。在全文中，“优选地”所引导的特征仅为一种可选方式，不应理解为必须设置，故此申请人保留随时放弃或删除相关优选特征之权利。
Claims (10)
1.一种引流监测系统，至少包括控制模块、传感器和警报模块，其特征在于，
所述控制模块设置为能够根据传感器检测到的实际颅内压P1和每一时刻的剩余最大引流量调整所述警报模块的报警阈值的方式进行流量监测：
所述控制模块基于所述传感器检测到的实际流速V1与最小流速Vmin和最大流速Vmax的关系为条件触发报警系统。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述报警触发条件设置为所述实际流速V1大于最大流速Vmax或小于最小流速Vmin。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，控制模块建立预设颅内压P0与所述预设引流速度Vmin相关的第一关联曲线；
控制模块基于实际颅内压P1与实际引流速度V1相关的第二关联曲线；
在所述第一关联曲线和所述第二关联曲线在同一时间点存在差异的情况下，所述控制模块以更新所述预设颅内压P0的方式更新所述第一关联曲线以更新预设引流速度Vmin，其中，
所述第一传感器的检测频率是以实际颅内压P1的变化率为驱动事件来记录的。
4.根据权利要求1～3任一项所述的系统，其特征在于，更新所述预设颅内压P0的方式为：保持时间变量不变使用当前时刻的所述实际颅内压P1替代所述预设颅内压P0。
5.根据权利要求1～4任一项所述的系统，其特征在于，所述第一传感器的检测频率是以根据所述实际颅内压P1的变化量与所述预设的颅内压变化量△P的倍数而倍数增加的方式来设定的。
6.根据权利要求1～5任一项所述的系统，其特征在于，所述控制模块基于更新后的所述第一关联曲线调整所述导管内的预设引流速度Vmin。
7.根据权利要求1～6任一项所述的系统，其特征在于，包括用于引流液体的导管、用于与颅内产生压差进而使得液体沿所述导管流出的气压阀和用于调整导管的引流截面大小的液流阀，
所述控制模块基于所述第一关联曲线调整所述气压阀和所述液流阀的开合程度调整导管内的引流速度Vmin。
8.根据权利要求1～7任一项所述的系统，其特征在于，所述液流阀能够基于电力信号或无线信号而在将导管内部流道开启为最大的第一工作位置和将导管内部流道堵塞为最小的第二工作位置之间移动。
9.根据权利要求1～8任一项所述的系统，其特征在于，还包括用于检测患者体位变化的第三传感器，所述控制模块基于所述第一传感器的检测数据和所述第三传感器的检测数据得到所述实际颅内压与所述压力瓶之间的实际压差。
10.根据权利要求1～9任一项所述的系统，其特征在于，还设置有时间管理程序和用于检测液体密度的第四传感器，所述时间管理程序依照所述第四传感器计算导管内物质沉积堵管的概率，并设定冲洗周期，
在冲洗周期达到时，所述控制模块降低外部压力并完全开启液流阀进行管冲洗。
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