CN116421141B - 非植入囊式眼压测量角膜接触镜及其测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及医疗器械技术领域,尤其是涉及非植入囊式眼压测量角膜接触镜及其测量方法,包括基体、液囊、刚性衬板和管形充液感应线圈四个部分。利用预置压力液囊和管形充液感应线圈,构建眼内压力传导链,实现与角膜形态无关的眼内压力传导。管形充液感应线圈附着于刚性衬板,承压后将产生仅与液囊体内压力有关、与角膜形态及其变化无关的截面结构形变,进而形成等效RLC谐振电路的谐振频率变化,实现免标定的眼压力电信号转换。本发明具有免标定、免唤醒、无影响视线、使用便捷、制造成本低和实时精确测量眼压等优点,可以实现不影响使用者日常生活的眼压昼夜间连续精确测量。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域,尤其是涉及非植入囊式眼压测量角膜接触镜及其测量方法。
背景技术
青光眼以特征性视神经萎缩和视野缺损为共同特征,早期精准筛查和术后干预管理是延缓或降低青光眼患者致盲率和残障率的最有效技术途径。在青光眼早期精准筛查和临床诊断中,双眼眼压是首要检查项目。在青光眼临床治疗和术后干预管理中,双眼眼压的昼夜波动是跟踪观察患者病情的关键监测指标。
经研究表明,青光眼患者与正常人的眼压相比,昼夜间眼压波动更大,故而24小时眼压连续监测对青光眼早期精准筛查和术后干预管理,具有非常重要的临床价值和意义。然而在眼科临床实践中,无论是早期精准筛查还是术后干预管理,眼科门诊就诊时间均为白天,昼间单次眼压测量并不能准确表征患者眼压状态。
眼压监测传感器可分为植入式和非植入式两类,其中植入式传感器需要通过手术等侵入式手段进行安装和取出,存在出血和感染风险,安全风险高。相比较而言,非植入式眼压连续监测传感器采用角膜接触镜(如隐形眼镜、角膜塑形镜等)的外观结构和使用方式,研究人员仅需专注于高精度眼压测量方法研究,即可满足全部基础条件和推广条件,更具有应用前景。而非植入式眼压连续监测传感器可分为有源和无源两类,其中有源眼压连续监测传感器由于包含传感器、芯片、电池等器件,导致存在成本昂贵和发热等问题,非植入式无源眼压传感器已成为眼压连续监测传感器的研究热点。
现有的非植入式眼压连续监测无源传感器已有研究成果,所依据的技术原理均为眼压波动产生角膜变形的人眼生理特性。但无法量化个体间的人眼角膜形态和力学特性差异,是这一技术原理的缺陷所在。直接导致已有研究成果均存在个体眼压测量精度高但个体间偏差较大的技术瓶颈问题。目前非植入式眼压传感器的研究热点主要集中于如何提高对角膜变形响应的灵敏度,而关于如何解决个体角膜生理特性差异对眼压测量精度影响的研究成果较少。
发明内容
本发明旨在至少改善现有技术中存在的技术问题之一。为此,本发明提出了一种非植入囊式眼压测量角膜接触镜及其测量方法。
根据本发明第一方面实施例的非植入囊式眼压测量角膜接触镜,其中包括:
基体,所述基体具有与眼角膜相适配的角膜接触面,所述基体内部设有液囊容置腔;
液囊,所述液囊适配填充于所述液囊容置腔内,所述液囊内充压力液体,所述液囊包括液囊接触区和液囊感应区,其中靠近所述液囊容置腔中心处的为液囊接触区;
刚性衬板,所述刚性衬板嵌于远离基体中心处的液囊容置腔内壁处;
管形充液感应线圈,所述管形充液感应线圈内充压力液态金属,所述管形充液感应线圈固定附着于所述刚性衬板表面,远离所述刚性衬板的管形充液感应线圈与所述液囊感应区直接接触,将液囊内压力液体所受到的压力传递至管形充液感应线圈,通过将管形充液感应线圈附着于刚性衬板,仅当承受液体压力时,受挤压的管形充液感应线圈的圆管截面才会发生形状变化,从而保证管形充液感应线圈的形变仅与液囊感应区传递的眼内压力有关,不受眼压测量装置整体形变的影响。利用液囊感应区承压后传导至管形充液感应线圈产生截面形变构建RLC谐振电路,进行力电信号转换,从而不间断输出非植入囊式眼压感应数据。
根据本发明实施例的非植入囊式眼压测量角膜接触镜,具有如下有益效果:
通过在基体内预置压力液囊和管形充液感应线圈,依据Imbert-Fick定律和Pascal原理,构建眼内压力传导链,实现与人眼角膜形态和力学特性无关的眼内压力传导,在使用过程中,无需标定,适应性广。
选择液囊和管形充液感应线圈作为力传导器件,压力感应一致性好,采用液压原理的力传导方式,压力传递精确,从而使得眼压测量精度高。
成本低廉,适合大规模推广应用。提出的非植入囊式眼压连续测量无源角膜接触镜,所涉及的基体材料、预置压力液囊和管形充液感应线圈,器件材料成本低,制造工艺成熟,制造成本低,便于产业化推广。
佩戴简单便捷,提出的非植入囊式眼压测量角膜接触镜佩戴方式与隐形眼镜和角膜塑形镜等类型的角膜接触镜相似。
无需夜间唤醒,眼压数据接收采用眼镜结构的无线谐振频率采集装置,用户睡眠时佩戴非植入囊式眼压连续测量无源角膜接触镜和采集装置,即可完成自动数据采集。
在第一方面的一种可能的实现方式中,所述液囊容置腔包括互相连通的第一容置腔和第二容置腔,其中所述第一容置腔位于靠近所述基体中心处,远离所述基体中心处的所述第一容置腔边缘部周向环绕有第二容置腔,刚性衬板嵌于远离角膜接触面的所述第二容置腔内壁上,避免对用户视线的遮挡,不影响用户视线。
在第一方面的一种可能的实现方式中,所述基体和液囊均为透明材质,非透明材质的管形充液感应线圈和刚性衬板则均布置于角膜接触镜内部边缘处,不影响用户的视线。
在第一方面的一种可能的实现方式中,管形充液感应线圈由圆管盘绕而成,线圈圆管两端串联微型瓷片电容C,压力液态金属在线圈圆管管道内形成环形电感L,结合压力液态金属电阻R,构建RLC谐振电路。
在第一方面的一种可能的实现方式中,靠近液囊接触区的所述基体内部设有凸起,所述凸起沿趋向于所述角膜接触面的方向延伸形成球面突起结构,所述凸起与所述液囊接触区接触,用于减少液囊内充液体体积,实现液囊在微小变形情况下的内压力与眼内压力达到压力平衡。
在第一方面的一种可能的实现方式中,所述凸起设置于所述基体中心轴线上,使凸起与液囊之间的作用力更为均匀,从而实现液囊在微小变形的情况下也能使其内部液体压力与眼内压力达到平衡。
在第一方面的一种可能的实现方式中,所述刚性衬板为厚度均匀的球面环形薄片状结构,采用刚性合金材料制备,便于与管形充液感应线圈固定连接,使管形充液感应线圈形变均匀。
在第一方面的一种可能的实现方式中,管形充液感应线圈附着于刚性衬板上,未承受压力时,所述管形充液感应线圈整体截面呈圆形,承压后,所述管形充液感应线圈发生形变,整体截面形状呈椭圆形,以保证RLC谐振电路产生谐振频率变化更为显著。
根据本发明第二方面实施例的非植入囊式眼压测量方法,其中包括如下内容:
将上述的角膜接触镜佩戴至人眼,构建两级压力传导链,用于将人眼眼压连续传导至管形充液感应线圈;
在管形充液感应线圈承受压力传导链传递过来的压力后发生形变,基于形变量构建RLC谐振电路,进行力电信号转换,从而不间断输出非植入囊式眼压感应数据。
在第二方面的一种可能的实现方式中,所述两级压力传导链包括第一级压力传导链和第二级压力传导链,其中包括:
液囊接触区通过基体的角膜接触面与人眼角膜接触,在液囊接触区与人眼角膜之间的压力达到平衡时,此时液囊接触区内液体的压力与人眼内压力相等,从而构建将眼内压力传导至液囊接触区内液体的第一级压力传导链;
根据液囊接触区内压力与液囊感应区内压力相等,通过管形充液感应线圈与液囊感应区直接接触,将液囊感应区内压力传导至管形充液感应线圈,挤压管形充液感应线圈表面使管形充液感应线圈发生形变,从而构建将液囊接触区内压力传导至管形充液感应线圈的第二级压力传导链。
在第二方面的一种可能的实现方式中,在管形充液感应线圈承受压力传导链传递过来的压力后发生形变,具体包括:
当管形充液感应线圈与液囊感应区之间压力达到平衡时,管形充液感应线圈承受压力发生形变,整体的截面形状呈椭圆形, RLC谐振电路产生谐振频率变化,输出非植入囊式眼压感应数据,可靠性高。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的非植入囊式眼压测量装置的整体示意图;
图2是根据本发明实施例的非植入囊式眼压测量装置的基体结构剖视图;
图3是根据本发明实施例的非植入囊式眼压测量装置的液囊结构示意图;
图4是根据本发明实施例的非植入囊式眼压测量装置的管形充液感应线圈承压前后形变对照示意图;
图5是根据本发明实施例的非植入囊式眼压测量方法流程图。
附图标记:
基体1、液囊2、刚性衬板3、管形充液感应线圈4;
凸起10;
液囊容置腔100、第一容置腔110、第二容置腔120;
液囊接触区210、液囊感应区220。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,参考附图描述的实施例是示例性的,应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例1
参与图1至图3所示,本实施例基于Imbert-Fick定律和Pascal 原理,设计了预置压力液囊,构建了两级眼内压力传导链,实现了眼内压力的精确感应和压力传导;设计了固定于刚性衬板的管形充液感应线圈,管形充液感应线圈的圆管承压后截面形状将产生仅与囊体内压力有关、与角膜形态及其变化无关的结构形变,形成等效RLC 电路的谐振频率变化,实现免标定的眼压力电信号转换。其中Imbert-Fick定律为:一个充满液体的密封薄膜球体内的压力等于压平该球外壁成一平面的压力。Pascal 原理又称为静压传递原理,是指密闭容器中的静止液体任意一处受到压力作用时,该压力将通过液体传递到密闭容器内连通区域的任意点且压力值处处相等。本实施例的非植入囊式眼压测量角膜接触镜,其中包括:基体1,所述基体1具有与眼角膜相适配的角膜接触面,所述基体1内部设有液囊容置腔100;
液囊2,所述液囊2适配填充于所述液囊容置腔100内,所述液囊2内充压力液体,所述液囊2包括液囊接触区210和液囊感应区220,其中靠近所述液囊容置腔100中心处的为液囊接触区210;
刚性衬板3,所述刚性衬板3嵌于远离基体1中心处的液囊容置腔100内壁处;
管形充液感应线圈4,所述管形充液感应线圈4内充压力液态金属,所述管形充液感应线圈4固定附着于所述刚性衬板3表面,远离所述刚性衬板3的管形充液感应线圈4与所述液囊感应区220直接接触,将液囊2内压力液体所受到的压力传递至管形充液感应线圈4,通过将管形充液感应线圈附着于刚性衬板,仅当承受液体压力时会挤压管形充液感应线圈4的管径,使其发生变化,从而保证管形充液感应线圈4的形变仅与液囊感应区220传递的眼内压力有关,不受眼压测量装置整体形变的影响。利用液囊感应区220承压后传导至管形充液感应线圈4产生截面形变构建RLC谐振电路,进行力电信号转换,从而不间断输出非植入囊式眼压感应数据。
根据本发明实施例的非植入囊式眼压测量角膜接触镜,具体如下有益效果:
(1)通过在基体内预置压力液囊和管形充液感应线圈,依据Imbert-Fick定律和Pascal原理,构建眼内压力传导链,实现与人眼角膜形态和力学特性无关的眼内压力传导,在使用过程中,无需标定,适应性广。
(2)选择液囊和管形充液感应线圈作为力传导器件,压力感应一致性好,采用液压原理的力传导方式,压力传递精确,从而使得眼压测量精度高。
(3)成本低廉,适合大规模推广应用。提出的非植入囊式眼压连续测量无源角膜接触镜,所涉及的基体材料、预置压力液囊和管形充液感应线圈,器件材料成本低,制造工艺成熟,制造成本低,便于产业化推广。
(4)佩戴简单便捷。提出的非植入囊式眼压测量角膜接触镜佩戴方式与隐形眼镜和角膜塑形镜等类型的角膜接触镜相似。
(5)无需夜间唤醒。眼压数据接收采用眼镜结构的无线谐振频率采集装置,用户睡眠时佩戴非植入囊式眼压连续测量无源角膜接触镜和采集装置,即可完成自动数据采集。
需要说明的是,所述液囊容置腔100包括互相连通的第一容置腔110和第二容置腔120,其中所述第一容置腔110位于靠近所述基体1中心处,远离所述基体1中心处的所述第一容置腔110边缘部周向环绕有第二容置腔120,刚性衬板3嵌于远离角膜接触面的所述第二容置腔120内壁上,避免对用户视线的遮挡,不影响用户视线。
需要说明的是,所述基体1和液囊2均为透明材质,非透明材质的管形充液感应线圈4和刚性衬板3则均布置于角膜接触镜内部边缘处,不影响用户的视线。
可选择地,基体1材料拟采用已广泛应用于屈光矫正隐形眼镜的聚二甲基硅氧烷。该材料不仅具有良好的生物相容性和安全性,且材质柔软、力学特性均匀、价格低廉。
需要说明的是,参考正常人眼球参数,接触镜内测角膜接触面的曲率半径将设定为7.8mm。参考技术且已广泛应用的隐形眼镜和角膜塑形镜这两种角膜接触镜,其中基体1中央厚度约为2.6mm,基体1直径范围约为9-11mm。
需要说明的是,管形充液感应线圈4由圆管盘绕而成,线圈圆管两端串联微型瓷片电容C,压力液态金属在线圈圆管管道内形成环形电感L,结合压力液态金属电阻R,构建RLC谐振电路。
需要说明的是,靠近液囊接触区210的所述基体1内部设有凸起10,所述凸起10沿趋向于所述角膜接触面的方向延伸形成球面突起结构,所述凸起10与所述液囊接触区210接触,用于减少液囊内充液体体积,实现液囊在微小变形情况下的内压力与眼内压力达到压力平衡。
需要说明的是,液囊2内的压力液体可以是但不局限于生理盐水等对人眼无害的液体,其液囊2内液体的预置压力为10mm汞柱,便于实现两级压力传导链之间的压力平衡。
需要说明的是,所述凸起10设置于所述基体1中心轴线上,使凸起10与液囊2之间的作用力更为均匀,从而实现液囊2在微小变形的情况下也能使其内部液体压力与眼内压力达到平衡。
需要说明的是,所述刚性衬板3为厚度均匀的球面环形薄片状结构,采用刚性合金材料制备,便于与管形充液感应线圈4固定连接,使管形充液感应线圈4形变均匀。
可选择地,刚性衬板3采用能够覆盖感应线圈的环形结构,其厚度约为0.2mm,便于配合使管形充液感应线圈4发生椭圆形形变,使管形充液感应线圈4形变均匀。
需要说明的是,管形充液感应线圈4附着于刚性衬板3上,未承受压力时,所述管形充液感应线圈4整体截面呈圆形,如图4中的(a)图所示,承压后,所述管形充液感应线圈4发生形变,整体截面形状呈椭圆形,如图4中的(b)图所示,以保证RLC电路产生谐振频率变化更为显著。
需要说明的是,管形充液感应线圈4中线圈圆管内的压力液态金属采用但不局限于无毒、无污染、导电性好、熔点仅为10.5℃的镓铟锡合金。管形充液感应线圈4内液态金属的预置压力为10mm汞柱,便于实现两级压力传导链之间的压力平衡。
可选择地,管形充液感应线圈4的线圈内直径约为5mm-6mm,外直径约为7mm-8mm。通过基体1与液囊感应区220实现微液力传导,达到微液力平衡时,管形充液感应线圈4的圆管产生形变,感应线圈结构发生变化,进而产生谐振频率变化。从安全性考虑,管形充液感应线圈4的圆管内充满具有一定预置压力的液态金属。
实施例2
参阅图5所示,本实施例提供一种非植入囊式眼压测量方法,其中包括如下内容:
将上述的角膜接触镜佩戴至人眼,构建两级压力传导链,用于将人眼眼压连续传导至管形充液感应线圈;
在管形充液感应线圈承受压力传导链传递过来的压力后发生形变,基于形变量构建RLC谐振电路,进行力电信号转换,从而不间断输出非植入囊式眼压感应数据。
需要说明的是,所述两级压力传导链包括第一级压力传导链和第二级压力传导链,其中包括:
液囊接触区通过基体的角膜接触面与人眼角膜接触,在液囊接触区与人眼角膜之间的压力达到平衡时,此时液囊接触区内液体的压力与人眼内压力相等,从而构建将眼内压力传导至液囊接触区内液体的第一级压力传导链;
根据液囊接触区内压力与液囊感应区内压力相等,通过管形充液感应线圈与液囊感应区直接接触,将液囊感应区内压力传导至管形充液感应线圈,挤压管形充液感应线圈表面使管形充液感应线圈发生形变,从而构建将液囊接触区内压力传导至管形充液感应线圈的第二级压力传导链。
需要说明的是,在管形充液感应线圈承受压力传导链传递过来的压力后发生形变,具体包括:
当管形充液感应线圈与液囊感应区之间压力达到平衡时,管形充液感应线圈承受压力发生形变,整体的截面形状呈椭圆形,RLC谐振电路产生谐振频率变化,输出非植入囊式眼压感应数据,可靠性高。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对发明的限制。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。在本文中提及“实施例”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或者特性可以包含在本实施例申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的独立的或是备选的实施例。本领域技术人员可以显式地和隐式地理解的是,本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.非植入囊式眼压测量角膜接触镜,其特征在于,包括:
基体(1),所述基体(1)具有与眼角膜相适配的角膜接触面,角膜接触面的中心位置具有面向角膜的球面凸起,所述基体(1)内部设有液囊容置腔(100);
液囊(2),所述液囊(2)适配填充于所述液囊容置腔(100)内,所述液囊容置腔(100)包括互相连通的第一容置腔(110)和第二容置腔(120),其中所述第一容置腔(110)位于靠近所述基体(1)中心处,远离所述基体(1)中心处的所述第一容置腔(110)边缘部周向环绕有第二容置腔(120),所述液囊(2)内充压力液体,所述液囊(2)包括液囊接触区(210)和液囊感应区(220),其中靠近所述液囊容置腔(100)中心处的为液囊接触区(210), 靠近液囊接触区(210)的所述基体(1)内部设有凸起(10),所述凸起(10)沿趋向于所述角膜接触面的方向延伸形成球面突起结构,所述凸起(10)与所述液囊接触区(210)接触,所述凸起(10)设置于所述基体(1)中心轴线上;
刚性衬板(3),所述刚性衬板(3)嵌于远离角膜接触面的所述第二容置腔(120)内壁上,所述刚性衬板(3)为厚度均匀的球面环形片状结构,所述刚性衬板(3)采用刚性合金材料制备;
管形充液感应线圈(4),所述管形充液感应线圈(4)内充压力液态金属,所述管形充液感应线圈(4)固定附着于所述刚性衬板(3)表面,远离所述刚性衬板(3)的管形充液感应线圈(4)与所述液囊感应区(220)直接接触,利用液囊感应区(220)承压后传导至管形充液感应线圈(4)产生截面形变构建RLC谐振电路,进行力电信号转换,从而不间断输出非植入囊式眼压感应数据。
2.根据权利要求1所述的非植入囊式眼压测量角膜接触镜,其特征在于,管形充液感应线圈(4)由预置压力的充液圆管盘绕而成,线圈圆管两端串联瓷片电容C,压力液态金属在线圈圆管管道内形成环形电感L,结合压力液态金属电阻R,构建RLC谐振电路。
3.根据权利要求2所述的非植入囊式眼压测量角膜接触镜,其特征在于,管形充液感应线圈(4)附着于刚性衬板(3)上,未承受压力时,所述管形充液感应线圈(4)整体截面呈圆形,承压后,所述管形充液感应线圈(4)发生形变,整体截面形状呈椭圆形,以保证RLC谐振电路产生谐振频率变化。
4.一种非植入囊式眼压测量方法,其特征在于,包括如下内容:
将如权利要求1至3任一项所述的角膜接触镜佩戴至人眼,构建两级压力传导链,用于将人眼眼压连续传导至管形充液感应线圈;
在管形充液感应线圈承受压力传导链传递过来的压力后发生形变,基于形变量构建RLC谐振电路,进行力电信号转换,从而不间断输出非植入囊式眼压感应数据。
5.根据权利要求4所述的非植入囊式眼压测量方法,其特征在于,所述两级压力传导链包括第一级压力传导链和第二级压力传导链,其中包括:
液囊接触区通过基体的角膜接触面与人眼角膜接触,在液囊接触区与人眼角膜之间的压力达到平衡时,此时液囊接触区内液体的压力与人眼内压力相等,从而构建将眼内压力传导至液囊接触区内液体的第一级压力传导链;
根据液囊接触区内压力与液囊感应区内压力相等,通过管形充液感应线圈与液囊感应区直接接触,将液囊感应区内压力传导至管形充液感应线圈,挤压管形充液感应线圈表面使管形充液感应线圈发生形变,从而构建将液囊接触区内压力传导至管形充液感应线圈的第二级压力传导链。
6.根据权利要求4所述的非植入囊式眼压测量方法,其特征在于,在管形充液感应线圈承受压力传导链传递过来的压力后发生形变,具体包括:
当管形充液感应线圈与液囊感应区之间压力达到平衡时,管形充液感应线圈承受压力发生形变,整体的截面形状呈椭圆形,RLC谐振电路产生谐振频率变化,输出非植入囊式眼压感应数据。
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