CN116421886B - 一种膈肌刺激设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种膈肌刺激设备,应用于控制领域,包括存储器及处理器,处理器用于执行计算机程序时实现如下步骤:获取用户的呼吸数据及呼吸强度;在第一模式下,根据呼气数据确定吸气过程及呼气过程,并在吸气过程中及呼气过程中的预设时间段控制电刺激模块对用户的膈肌进行电刺激;在第二模式下,在当前的呼吸强度超过呼吸强度阈值时,控制电刺激模块对膈肌进行电刺激;在第三模式下,控制显示模块显示设定的呼吸引导线,以便引导用户以引导线表征的呼吸强度呼吸。第一模式促进用户的呼吸,第二模式便于用户达到更高的呼吸强度,第三模式辅助用户进行更佳的呼吸过程,设备包括上述两种或多种的组合,提高了用户的使用体验,满足了多种使用需求。
Description
技术领域
本发明涉及控制领域,特别是涉及一种膈肌刺激设备。
背景技术
膈肌是机体重要的呼吸肌,占所有呼吸肌功能的60%~80%。通过电刺激膈神经引起膈肌收缩达到通气效果,可以改善膈肌循环,对消除膈肌疲劳、增加膈肌收缩力、扩大胸腔容积、增加潮气量有明显效果。现有技术中的膈肌刺激设备功能单一,仅能实现对用户的膈神经产生刺激动作。
发明内容
本发明的目的是提供一种膈肌刺激设备,提高了用户的使用体验,满足了多种使用需求。
为解决上述技术问题,本发明提供了一种膈肌刺激设备,所述膈肌刺激设备的工作模式包括第一模式、第二模式及第三模式中的两种或多种的组合,所述膈肌刺激设备包括:
存储器,用于存储计算机程序;
处理器,用于执行所述计算机程序时实现如下步骤:
获取用户的呼吸数据及呼吸强度,所述呼吸数据包括吸气的时间及呼气的时间;
在第一模式下,根据所述呼气数据确定吸气过程及呼气过程,并在吸气过程中及呼气过程中的预设时间段控制电刺激模块对用户的膈肌进行电刺激;
在第二模式下,在当前的所述呼吸强度超过呼吸强度阈值时,控制电刺激模块对所述膈肌进行电刺激;
在第三模式下,控制显示模块显示设定的呼吸引导线,以便引导用户以引导线表征的呼吸强度呼吸。
优选的,还包括呼吸检测模块,所述呼吸检测模块设置于所述用户的胸腔处,用于获取所述用户的呼吸强度;
在第二模式下,在用户的呼吸强度超过呼吸强度阈值时,控制电刺激模块对膈肌进行电刺激,包括:
在所述用户的呼吸强度超过呼吸强度阈值时,控制电刺激模块对膈肌进行第一强度的电刺激;
控制电刺激模块增加电刺激的强度,直至所述用户的呼吸强度到达目标呼吸强度,所述目标呼吸强度大于所述呼吸强度阈值。
优选的,所述呼吸检测模块包括弹性绑带及拉力传感器;
所述拉力传感器嵌入所述弹性绑带中,所述绑带设置于所述用户的胸腔处,所述拉力传感器用于根据所述用户在呼吸过程中的胸腔的扩张和收缩生成所述呼吸强度。
优选的,显示模块还用于显示所述用户当前的呼吸数据及呼吸强度。
优选的,还包括电源模块,所述电源模块包括电源适配器及电池;
电源适配器用于将电源进行转换后为所述处理器及所述存储器供电,所述电池用于在断电时为所述处理器及所述存储器供电。
优选的,所述呼吸数据还包括呼吸频率;
获取用户的呼吸数据及呼吸强度,包括:
获取用户的呼气时间、吸气时间、呼吸频率及呼吸强度。
优选的,获取用户的呼吸数据及呼吸强度,包括:
获取第一预设时间内的拉力传感器的数据,所述拉力传感器用于根据所述用户在呼吸过程中的胸腔的扩张和收缩生成所述呼吸强度;
将所述数据以时间为横坐标,呼吸强度为纵坐标生成曲线;
设置窗口在所述曲线上移动,所述窗口的长度为第二预设时间,所述第二预设时间小于所述第一预设时间;
在所述窗口的中间位置的数据为所述窗口中的数据的极大值或极小值时,判定所述时刻为呼吸状态转换点,所述呼吸状态包括呼气状态及吸气状态,所述呼吸强度由极大值变化至所述极小值为呼气过程,所述呼气过程花费的时间为呼气时间,所述呼吸强度由极小值变化至所述极大值为吸气过程,所述吸气过程花费的时间为吸气时间。
优选的,在所述窗口的中间位置的数据为所述窗口中的数据的极大值或极小值时,判定所述时刻为呼吸状态转换点之前,还包括:
计算所述第一预设时间内的拉力传感器的数据的均方根;
在所述窗口的中间位置的数据为所述窗口中的数据的极大值或极小值时,判定所述时刻为呼吸状态转换点,包括:
在所述极大值大于所述均方根或所述极小值小于所述均方根时,判定所述时刻为呼吸状态转换点。
优选的,在所述窗口的中间位置的数据为所述窗口中的数据的极大值或极小值时,判定所述时刻为呼吸状态转换点之后,还包括:
根据所述数据构建呼吸模型,所述呼吸模型用于预测所述用户的呼吸数据及呼吸强度;
获取所述用户最新的第二预设时间内的呼吸数据及呼吸强度;
在所述窗口的中间位置的数据为所述窗口中的数据的极大值或极小值且所述极大值或所述极小值对应的时间与所述呼吸模型对应的时间差值在预设范围内,判定所述时刻为呼吸状态转换点。
优选的,在吸气过程中及呼气过程中的预设时间段控制电刺激模块对所述膈肌进行电刺激,包括:
在所述极大值点或所述极小值点的呼吸强度与距离最近的极值点的呼吸强度的差值大于所述均方根时,控制电刺激模块对所述膈肌进行电刺激;
在达到新的极大值点或所述极小值点时控制电刺激模块停止电刺激。
本申请提供了一种膈肌刺激设备,应用于控制领域,包括存储器及处理器,处理器用于执行计算机程序时实现如下步骤:获取用户的呼吸数据及呼吸强度;在第一模式下,根据呼气数据确定吸气过程及呼气过程,并在吸气过程中及呼气过程中的预设时间段控制电刺激模块对用户的膈肌进行电刺激;在第二模式下,在当前的呼吸强度超过呼吸强度阈值时,控制电刺激模块对膈肌进行电刺激;在第三模式下,控制显示模块显示设定的呼吸引导线,以便引导用户以引导线表征的呼吸强度呼吸。第一模式可以促进用户的呼吸,第二模式可以便于用户达到更高的呼吸强度,第三模式可以辅助用户进行更佳的呼吸过程,提高了用户的使用体验,满足了多种使用需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对现有技术和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为本发明提供的一种膈肌刺激设备的结构示意图;
图2为本发明提供的另一种膈肌刺激设备的结构示意图;
图3为本发明提供的一种呼吸强度的示意图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种膈肌刺激设备,提高了用户的使用体验,满足了多种使用需求。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,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,都属于本发明保护的范围。
图1为本发明提供的一种膈肌刺激设备的结构示意图,该膈肌刺激设备的工作模式包括第一模式、第二模式及第三模式中的一种或多种的组合,膈肌刺激设备包括:
存储器1,用于存储计算机程序;
处理器2,用于执行计算机程序时实现如下步骤:
获取用户的呼吸数据及呼吸强度,呼吸数据包括吸气的时间及呼气的时间;
在第一模式下,根据呼气数据确定吸气过程及呼气过程,并在吸气过程中及呼气过程中的预设时间段控制电刺激模块3对用户的膈肌进行电刺激;
在第二模式下,在当前的呼吸强度超过呼吸强度阈值时,控制电刺激模块3对膈肌进行电刺激;
在第三模式下,控制显示模块4显示设定的呼吸引导线,以便引导用户以引导线表征的呼吸强度呼吸。
考虑到膈肌是机体重要的呼吸肌,占所有呼吸肌功能的60%~80%。通过电刺激膈神经引起膈肌收缩达到通气效果,可以改善膈肌循环,对消除膈肌疲劳、增加膈肌收缩力、扩大胸腔容积、增加潮气量有明显效果。现有技术中的膈肌刺激设备功能单一,仅能实现对用户的膈神经产生刺激动作。
在第一模式下,在用户呼气过程及吸气过程中的预设时间段进行电刺激,例如在呼气过程及吸气过程的前几秒或后几秒的固定时间进行电刺激。电刺激膈神经可以促进呼气或吸气,在呼吸的过程进行电刺激可以理解为治疗的过程,辅助用户进行呼吸动作。
在第二模式下,在用户的呼吸强度超过呼吸强度阈值时,证明用户正在努力的进行呼吸,所以在此时对用户的膈神经进行电刺激,可以促进用户进行更高强度的呼吸,可以理解为训练的过程,帮助用户以更高强度进行呼吸。
在第三模式下,使用引导线引导用户进行呼吸,引导线表征的呼吸强度是较为正常状态的呼吸强度,当用户跟随引导线进行呼吸时可以调节自身的呼吸状态,可以理解为是引导的过程。
本申请提供了一种膈肌刺激设备,应用于控制领域,包括存储器1及处理器2,处理器2用于执行计算机程序时实现如下步骤:获取用户的呼吸数据及呼吸强度;在第一模式下,根据呼气数据确定吸气过程及呼气过程,并在吸气过程中及呼气过程中的预设时间段控制电刺激模块3对用户的膈肌进行电刺激;在第二模式下,在当前的呼吸强度超过呼吸强度阈值时,控制电刺激模块3对膈肌进行电刺激;在第三模式下,控制显示模块4显示设定的呼吸引导线,以便引导用户以引导线表征的呼吸强度呼吸。第一模式可以促进用户的呼吸,第二模式可以便于用户达到更高的呼吸强度,第三模式可以辅助用户进行更佳的呼吸过程,提高了用户的使用体验,满足了多种使用需求。
在上述实施例的基础上:
图2为本发明提供的另一种膈肌刺激设备的结构示意图;
作为一种优选的实施例,还包括呼吸检测模块5,呼吸检测模块5设置于用户的胸腔处,用于获取用户的呼吸强度;
在第二模式下,在用户的呼吸强度超过呼吸强度阈值时,控制电刺激模块3对膈肌进行电刺激,包括:
在用户的呼吸强度超过呼吸强度阈值时,控制电刺激模块3对膈肌进行第一强度的电刺激;
控制电刺激模块3增加电刺激的强度,直至用户的呼吸强度到达目标呼吸强度,目标呼吸强度大于呼吸强度阈值。
呼吸强度是呼吸检测模块5采集到的数据大小值,呼吸强度阈值是指呼吸检测模块5数据的一个阈值,反应到吸气上就是吸气要达到一定强度。在用户的呼吸强度达到呼吸强度阈值时证明用户当前正在努力呼吸,所以此时需要增加电刺激。
具体的,目标呼吸强度可以设置为呼吸强度阈值的110%,电刺激辅助达到目标呼吸强度后,将目标呼吸强度提高到呼吸强度阈值的120%,逐步增加直到患者呼吸强度不能超过目标呼吸强度时,将目标呼吸强度降低10%后停止调节。
通过逐步的增加对膈肌的电刺激强度,使得用户的呼吸强度达到更高的水平,进而起到训练的作用。
作为一种优选的实施例,呼吸检测模块5包括弹性绑带51及拉力传感器52;
拉力传感器52嵌入弹性绑带51中,绑带设置于用户的胸腔处,拉力传感器52用于根据用户在呼吸过程中的胸腔的扩张和收缩生成呼吸强度。
拉力传感器52可以根据弹性绑带51的拉伸程度确定用户的呼吸强度,拉力传感器52输出的数值越大,证明用户的胸腔的扩张越大,呼吸强度越大。用户在吸气的过程中,用户的胸腔的处于扩张,此时呼吸强度变大,在呼气的过程中,用户的胸腔处于收缩,此时呼吸强度变小。所以拉力传感器52通过用户的胸腔扩张和收缩,采集到的弹性绑带51的拉力值输出,该值与呼吸强度呈正相关。
作为一种优选的实施例,显示模块4还用于显示用户当前的呼吸数据及呼吸强度。
考虑到第三模式下用户需要根据引导线进行呼吸,所以设置了显示模块4对引导线进行显示。还会将用户当前的呼吸数据以及呼吸强度进行显示。
此外,当用户当前的呼吸强度没有跟随引导线表征的呼吸强度,控制电刺激模块3对膈肌进行电刺激,以便辅助用户跟随引导线进行呼吸。
作为一种优选的实施例,还包括电源模块6,电源模块6包括电源适配器61及电池62;
电源适配器61用于将电源进行转换后为处理器2及存储器1供电,电池62用于在断电时为处理器2及存储器1供电。
考虑到在使用的过程中对电源的需求可能不同,本申请设置了两种供电方法,电源适配器61可以将电源的电压转换后为处理器2及存储器1供电,在断电时,可以使用电池62为处理器2及存储器1供电。双重供电模式,可以提高设备的供电可靠性。
作为一种优选的实施例,呼吸数据还包括呼吸频率;
获取用户的呼吸数据及呼吸强度,包括:
获取用户的呼气时间、吸气时间、呼吸频率及呼吸强度。
作为一种优选的实施例,获取用户的呼吸数据及呼吸强度,包括:
获取第一预设时间内的拉力传感器52的数据,拉力传感器52用于根据用户在呼吸过程中的胸腔的扩张和收缩生成呼吸强度;
将数据以时间为横坐标,呼吸强度为纵坐标生成曲线;
设置窗口在曲线上移动,窗口的长度为第二预设时间,第二预设时间小于第一预设时间;
在窗口的中间位置的数据为窗口中的数据的极大值或极小值时,判定时刻为呼吸状态转换点,呼吸状态包括呼气状态及吸气状态,呼吸强度由极大值变化至极小值为呼气过程,呼气过程花费的时间为呼气时间,呼吸强度由极小值变化至极大值为吸气过程,吸气过程花费的时间为吸气时间。
考虑到生成的曲线存在多个呼吸过程,所以在其中存在多个极大值和极小值。所以设置了第二预设时间对应的长度的窗口在曲线上移动,若窗口中间位置的数据为极大值或极小值,则证明这个位置是呼吸状态转换点。在由吸气过程转换为呼吸过程的点为极大值点,在由呼气过程转换为吸气过程的点位为极小值点。根据各个极值点确定呼吸过程的时间。
若存在连续两个点都是极大值或极小值,证明当前的数据在波动,需要将窗口长度增加,若该极值点与上一个不同的极值点之间距离小于窗口长度的一半则证明当前的窗口过大,存在多个极值点,需要将窗口长度减小。具体的,增加以及减小的数值为2的倍数即可,增加2的倍数可以在窗口两端同时在增加,保证窗口的中间位置不变。
作为一种优选的实施例,在窗口的中间位置的数据为窗口中的数据的极大值或极小值时,判定时刻为呼吸状态转换点之前,还包括:
计算第一预设时间内的拉力传感器52的数据的均方根;
在窗口的中间位置的数据为窗口中的数据的极大值或极小值时,判定时刻为呼吸状态转换点,包括:
在极大值大于均方根或极小值小于均方根时,判定时刻为呼吸状态转换点。
考虑到可能检测到的极值点为波动而产生的极大值或极小值,所以预先获取第一预设时间内所有数据的均方根,当极大值大于均方根或极小值小于均方根时,可以理解为当前出现的极值点并不是由于波动而产生的,而是真实的呼吸状态转换点。通过计算均方根可以更准确的确定呼吸状态转换点,进而提高数据的准确性。
作为一种优选的实施例,在窗口的中间位置的数据为窗口中的数据的极大值或极小值时,判定时刻为呼吸状态转换点之后,还包括:
根据数据构建呼吸模型,呼吸模型用于预测用户的呼吸数据及呼吸强度;
获取用户最新的第二预设时间内的呼吸数据及呼吸强度;
在窗口的中间位置的数据为窗口中的数据的极大值或极小值且极大值或极小值对应的时间与呼吸模型对应的时间差值在预设范围内,判定时刻为呼吸状态转换点。
在对膈肌进行电刺激时,需要准确的确定用户的呼吸强度以及呼吸数据。根据第一预设时间内的数据构建呼吸模型,呼吸模型可以辅助判断用户的呼吸状态是否为正常呼吸状态,排除用户因咳嗽等行为产生的呼吸状态异常,进而误刺激。获取最新的第二预设时间内的呼吸数据和呼吸强度,如果用户的呼吸强度与呼吸模型的差值在预设范围内,则证明用户当前呼吸状态未出现异常,可以进行预设的电刺激。如果用户的呼吸状态出现了异常,那么用户的呼吸强度与呼吸模型的差值不在预设范围内,不进行电刺激。
图3为本发明提供的一种呼吸强度的示意图,图3中的强度即为呼吸强度;
作为一种优选的实施例,在吸气过程中及呼气过程中的预设时间段控制电刺激模块3对膈肌进行电刺激,包括:
在极大值点或极小值点的呼吸强度与距离最近的极值点的呼吸强度的差值大于均方根时,控制电刺激模块3对膈肌进行电刺激;
在达到新的极大值点或极小值点时控制电刺激模块3停止电刺激。
考虑到想要对膈肌的电刺激在呼吸的后半程,即吸气的后半程和呼气的后半程,所以需要确定用户的呼吸时间。
为了便于计算,在极值点和最近的极值点的差大于均方根R,证明已经进入呼吸的后半程,需要进行电刺激,在达到极大值或极小值点时证明结束当前的呼吸状态,进行呼吸状态转换,所以停止电刺激。
还需要说明的是,在本说明书中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
专业人员还可以进一步意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现,为了清楚地说明硬件和软件的可互换性,在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其他实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种膈肌刺激设备,其特征在于,所述膈肌刺激设备的工作模式包括第一模式、第二模式及第三模式中的两种或多种的组合,所述膈肌刺激设备包括:
存储器,用于存储计算机程序;
处理器,用于执行所述计算机程序时实现如下步骤:
获取用户的呼吸数据及呼吸强度,所述呼吸数据包括吸气的时间及呼气的时间;
在第一模式下,根据所述呼吸数据确定吸气过程及呼气过程,并在吸气过程中及呼气过程中的预设时间段控制电刺激模块对用户的膈肌进行电刺激;
在第二模式下,在当前的所述呼吸强度超过呼吸强度阈值时,控制电刺激模块对所述膈肌进行电刺激;
在第三模式下,控制显示模块显示设定的呼吸引导线,以便引导用户以引导线表征的呼吸强度呼吸;
还包括呼吸检测模块,所述呼吸检测模块设置于所述用户的胸腔处,用于获取所述用户的呼吸强度;
所述呼吸检测模块包括弹性绑带及拉力传感器;
所述拉力传感器嵌入所述弹性绑带中,所述绑带设置于所述用户的胸腔处,所述拉力传感器用于根据所述用户在呼吸过程中的胸腔的扩张和收缩生成所述呼吸强度;
获取用户的呼吸数据及呼吸强度,包括:
获取第一预设时间内的拉力传感器的数据,所述拉力传感器用于根据所述用户在呼吸过程中的胸腔的扩张和收缩生成所述呼吸强度;
将所述数据以时间为横坐标,呼吸强度为纵坐标生成曲线;
设置窗口在所述曲线上移动,所述窗口的长度为第二预设时间,所述第二预设时间小于所述第一预设时间;
在所述窗口的中间位置的数据为所述窗口中的数据的极大值或极小值时,判定对应时刻为呼吸状态转换点,所述呼吸状态包括呼气状态及吸气状态,所述呼吸强度由极大值变化至所述极小值为呼气过程,所述呼气过程花费的时间为呼气时间,所述呼吸强度由极小值变化至所述极大值为吸气过程,所述吸气过程花费的时间为吸气时间。
2.如权利要求1所述的膈肌刺激设备,其特征在于,在第二模式下,在用户的呼吸强度超过呼吸强度阈值时,控制所述电刺激模块对所述膈肌进行电刺激,包括:
在所述用户的呼吸强度超过呼吸强度阈值时,控制所述电刺激模块对所述膈肌进行第一强度的电刺激;
控制所述电刺激模块增加电刺激的强度,直至所述用户的呼吸强度到达目标呼吸强度,所述目标呼吸强度大于所述呼吸强度阈值。
3.如权利要求1所述的膈肌刺激设备,其特征在于,所述显示模块还用于显示所述用户当前的呼吸数据及呼吸强度。
4.如权利要求1所述的膈肌刺激设备,其特征在于,还包括电源模块,所述电源模块包括电源适配器及电池;
电源适配器用于将电源进行转换后为所述处理器及所述存储器供电,所述电池用于在断电时为所述处理器及所述存储器供电。
5.如权利要求1所述的膈肌刺激设备,其特征在于,所述呼吸数据还包括呼吸频率;
获取用户的呼吸数据及呼吸强度,包括:
获取用户的呼气时间、吸气时间、呼吸频率及呼吸强度。
6.如权利要求1所述的膈肌刺激设备,其特征在于,在所述窗口的中间位置的数据为所述窗口中的数据的极大值或极小值时,判定对应时刻为呼吸状态转换点之前,还包括:
计算所述第一预设时间内的拉力传感器的数据的均方根;
在所述窗口的中间位置的数据为所述窗口中的数据的极大值或极小值时,判定对应时刻为呼吸状态转换点,包括:
在所述极大值大于所述均方根或所述极小值小于所述均方根时,判定对应时刻为呼吸状态转换点。
7.如权利要求6所述的膈肌刺激设备,其特征在于,在所述窗口的中间位置的数据为所述窗口中的数据的极大值或极小值时,判定对应时刻为呼吸状态转换点之后,还包括:
根据所述数据构建呼吸模型,所述呼吸模型用于预测所述用户的呼吸数据及呼吸强度;
获取所述用户最新的第二预设时间内的呼吸数据及呼吸强度;
在所述窗口的中间位置的数据为所述窗口中的数据的极大值或极小值且所述极大值或所述极小值对应的时间与所述呼吸模型对应的时间差值在预设范围内,判定对应时刻为呼吸状态转换点。
8.如权利要求7所述的膈肌刺激设备,其特征在于,在吸气过程中及呼气过程中的预设时间段控制所述电刺激模块对所述膈肌进行电刺激,包括:
在所述极大值点或所述极小值点的呼吸强度与距离最近的极值点的呼吸强度的差值大于所述均方根时,控制所述电刺激模块对所述膈肌进行电刺激;
在达到新的极大值点或所述极小值点时控制所述电刺激模块停止电刺激。
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