CN116899108A - 可视毫米波治疗仪 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种可视毫米波治疗仪，其属于天线辅助设备技术领域，包括主机和天线机构，主机和天线机构在同一轴线上连接；主机朝向天线机构的侧壁上开设有安装孔，安装孔内设置有聚光灯和高清摄像头，聚光灯所发出的光照射到天线机构的发射端上，高清摄像头的采集视线与聚光灯所发出的光的照射路线在天线机构的发射端上重合；主机远离天线机构的侧壁上设置有显示屏，显示屏与高清摄像头电连接；主机内设置有毫米波源和波形变换衰减装置，波形变换衰减装置用于将毫米波源发射的毫米波功率衰减到目标值，再将功率衰减到目标值的毫米波的场型从矩形波导中的TE10波变换为圆波导中的圆极化波，并发送给天线机构。本申请能够提高毫米波治疗仪的治疗效果。
Description
技术领域
本申请涉及天线辅助技术领域，尤其是涉及可视毫米波治疗仪。
背景技术
毫米波可以穿透生物表皮作用于深层组织，可以与蛋白质、RNA等生物大分子发生谐振，以此影响和调节生命活动过程，所以毫米波也被应用于口腔、妇科、前列腺等领域。
毫米波治疗仪应用于口腔、妇科、前列腺等领域时，为了使其能够在狭小的内腔进行深入治疗，需要保障其体积足够小，一般不超过长4 .5cm×宽2cm×高2cm。而内腔的空间一般也比较小，在使用毫米波治疗仪进行治疗时，难以确定毫米波治疗仪的治疗探头是否到达待治疗位置，而如果毫米波治疗仪的治疗探头未到达待治疗位置，则将造成治疗效果不佳，甚至会给患者带来不好的体验。
发明内容
本申请提供一种可视毫米波治疗仪，能够使用户在使用毫米波治疗仪时，将毫米波治疗仪的治疗探头正确的放置在待治疗的位置，从而保障在治疗周期内的治疗效果达到预期效果，从而提升用户的满意度。
本申请的上述申请目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种可视毫米波治疗仪，包括主机和天线机构，所述主机和所述天线机构在同一轴线上连接；
所述主机包括毫米波源和波形变换衰减装置，所述波形变换衰减装置用于将毫米波源发射的毫米波功率衰减到目标值，再将功率衰减到目标值的毫米波的场型从矩形波导中的TE10波变换为圆波导中的圆极化波，并发送给天线机构；
所述主机朝向所述天线机构的侧壁上开设有安装孔，所述安装孔内设置有聚光灯和高清摄像头，所述聚光灯所发出的光照射到天线机构的发射端上，所述高清摄像头的采集视线与聚光灯所发出的光的照射路线在天线机构的发射端上重合；
所述主机远离所述天线机构的侧壁上设置有显示屏，所述显示屏与所述高清摄像头电连接。
通过采用上述技术方案，本申请能够在狭小的空间内使用聚光灯为高清摄像头照明，而由高清摄像头采集天线机构的发射端所处的位置处的图像，再通过显示屏观察天线机构的发射端是否放置在待治疗位置。因此，本申请能够实现将天线机构的发射端调整至待治疗位置，从而保障在治疗周期内的治疗效果能够达到预期效果，以提升用户的满意度。
本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述主机还包括外壳，在所述外壳的侧壁上设置有推板，在外壳上对应推板的两端分别开设有第一开口和第二开口，所述第一开口远离天线机构，所述第二开口朝向天线机构且与安装孔和主机的信号输出端位于同一条直线上，安装孔位于第二开口和信号输出端之间。
通过采用上述技术方案，由于腔内空间狭小，为了避免狭小的腔内遮挡聚光灯的照射路线和高清摄像头的采集视线，因而设置有推板，由推板撑起聚光灯的照射路线和高清摄像头的采集视线，以保障高清摄像头采集到清晰的图像。
本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述主机还包括散热模块，所述散热模块包括散热片、导热片以及风扇，在所述外壳上对应风扇出风的位置处开设有散热口；
所述散热片与毫米波源接触，所述导热片与所述散热片连接，所述风扇用于将导热片上的热量从散热口吹出外壳的体外。
通过采用上述技术方案，能够及时将毫米波源工作时产生的热量排出外壳的体外，从而提高本申请的可视毫米波治疗仪的安全性。
本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述波形变换衰减装置包括波形变换单元和衰减单元，所述波形变换单元和衰减单元集成为一个器件；
所述衰减单元被配置为：将毫米波源发射的毫米波功率衰减到目标值，所述衰减单元的毫米波衰减介质的形状、尺寸、位置以及波形变换单元的内部形状通过在仿真过程中毫米波的场型、回波损耗、插入损耗、电压驻波比、S参数符合阻抗匹配要求时确定；
所述波形变换单元被配置为：将功率衰减到目标值的毫米波的场型从矩形波导中的TE10波变换为圆波导中的圆极化。
通过采用上述技术方案，通过将波形变换单元和衰减单元集成在一个器件中，可以大大缩减装置体积，同时设置毫米波衰减介质的形状、尺寸、位置满足阻抗匹配要求，而设置波形变换单元的内部形状满足毫米波的转换需求。因此，能够在不改变毫米波功率源的情况下保证对毫米波功率衰减量有较大的调节范围，从而使可视毫米波治疗仪应用至更多的治疗场景，实用性更高。
本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述波形变换衰减装置还包括定位杆、调节螺母和限位弹簧，所述定位杆与所述衰减单元连接，所述调节螺母和限位弹簧通过所述定位杆调节所述衰减单元的位置。
通过采用上述技术方案，调节衰减单元的位置能够改变毫米波功率衰减量。因此，本申请能够控制毫米波功率的衰减量，以使得可视毫米波治疗仪输出的毫米波能够满足不同治疗场景下的需求。
本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述天线机构包括圆波导和毫米波天线；
所述波形变换衰减装置的一端通过法兰与所述毫米波源连接，所述波形变换衰减装置的另一端通过所述圆波导连接毫米波天线。
本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述毫米波天线为圆锥喇叭天线。
通过采用上述技术方案，毫米波天线与待治疗位置接触，且由毫米波天线输出毫米波，所以将毫米波天线设置为圆锥喇叭天线能够扩大治疗范围。
本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述天线机构还包括天线保护罩；
所述天线保护罩和毫米波天线之间设置有装配台阶，所述装配台阶用于固定天线保护罩和毫米波天线之间的相对位置，所述天线保护罩与毫米波天线之间的相对位置根据毫米波天线辐射的场分布确定；
所述天线保护罩的形状根据毫米波天线的方向图确定；所述天线保护罩的厚度根据数值仿真过程中毫米波天线与天线保护罩之间的特性阻抗匹配程度确定；在数值仿真过程中，当毫米波天线通过所述天线保护罩时的毫米波反射损耗量小于预设损耗量时，确定所述天线保护罩的形状和厚度符合毫米波在传输路径上的介质界面处的特性阻抗匹配。
通过采用上述技术方案，对天线保护罩的形状、厚度、位置等进行匹配性调整，可以避免毫米波的反射和能量损失，保证毫米波天线的发射功率，从而达到有效的治疗效果。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
一方面，本申请能够在狭小的空间内使用聚光灯为高清摄像头照明，而由高清摄像头采集天线机构的发射端所处的位置处的图像，再通过显示屏观察天线机构的发射端是否放置在待治疗位置。因此，本申请能够实现将天线机构的发射端调整至待治疗位置，从而保障在治疗周期内的治疗效果能够达到预期效果，以提升用户的满意度；
另一方面，本申请提供的可视毫米波治疗仪，通过将波型变换单元和衰减单元合成为一个部件，而且对天线保护罩的形状、厚度、位置等进行匹配性调整，使得在缩小体积的同时还能够保证可靠的发射波功率，能够保证本申请的可视毫米波治疗仪的治疗效果。
附图说明
图1是本申请实施例的可视毫米波治疗仪的整体结构示意图。
图2是图1沿A-B虚线的剖视图。
图3是本申请实施例的波形变换衰减装置的结构示意图。
附图标记说明：100、主机；110、信号输出端；120、外壳；121、安装孔；122、第一开口；123、第二开口；130、毫米波源；140、波形变换衰减装置；141、波形变换单元；142、衰减单元；143、定位杆；144、调节螺母；145、限位弹簧；150、散热模块；160、聚光灯；170、高清摄像头；180、显示屏；190、推板；200、天线机构；210、接收端；220、发射端；230、圆波导；240、毫米波天线；250、天线保护罩。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。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全部其他实施例，都属于本申请保护的范围。
毫米波治疗仪由于作用位置小且精准可控，广泛用于治疗消化道溃疡、口腔溃疡、妇科炎症、关节疼痛、哮喘、皮肤病等多种疾病。但是现有的毫米波治疗仪普遍体积较大，不适于对口腔、妇科、前列腺、消化道等内腔的治疗。本方案为了减小毫米波治疗仪的体积，将毫米波治疗仪的内部结构进行了改进，能够减小毫米波治疗仪的体积，在不改变功率源的情况下保证仪器具有较大的功率衰减量调节能力。另外，为了便于毫米波治疗仪在狭小的内腔进行治疗，还增加了毫米波治疗仪的可视功能，使得毫米波治疗仪的治疗探头正确的放置在待治疗位置，以保障在治疗周期内治疗效果达到预期效果，从而提升用户的满意度。
参照图1，本申请提供了一种可视毫米波治疗仪，该可视毫米波治疗仪包括主机100和天线机构200，主机100和天线机构200在同一轴线上连接，具体为主机100的信号输出端110与天线机构200的接收端210连接，天线机构200的发射端220位于天线机构200背离主机100的一端上，且主机100的信号输出端110、天线机构200的接收端210、天线机构200的发射端220位于同一条轴线上。
参照图1和图2，主机100包括外壳120以及设置在外壳120内的毫米波源130和波形变换衰减装置140。在本示例中，外壳120呈圆柱状，毫米波源130位于外壳120远离天线机构200的一端，而波形变换衰减装置140位于外壳120靠近天线机构200的一端。在外壳120内设置有供电接口，供电接口适于通过外部直流稳压电路为毫米波源130提供稳定工作电压。在外壳120内靠近毫米波源130的位置处还设置有散热模块150，散热模块150包括散热片、导热片以及风扇，散热片与毫米波源130接触，散热片将从毫米波源130处接收到的热量传递到导热片上，再由风扇将导热片上的热量吹出外壳120的体外，为此，在外壳120上对应风扇出风的位置处开设有散热口，由风扇将导热片上的热量从散热口吹出外壳120的体外，以防止毫米波源130工作时产生的大量热量集聚在外壳120内。需要说明的是，上述的供电接口和散热模块150的结构设计均能够满足人体内腔对毫米波治疗仪尺寸小型化的要求。
在外壳120朝向天线机构200的侧壁上还开设有安装孔121，安装孔121内设置有聚光灯160和高清摄像头170，聚光灯160所发出的光照射到天线机构200的发射端220上，而高清摄像头170的采集视线与聚光灯160所发出的光的照射路线在天线机构200的发射端220上重合，使得高清摄像头170不仅能够捕捉到天线机构200的发射端220所在的位置的图像，而且所捕捉到的图像的清晰度更高。为了防止腔内液体灌入安装孔121中，还在安装孔121处设置有透明玻璃盖，透明玻璃盖与外壳120的侧壁平齐。
由于在妇科、前列腺的治疗场景中，需要将可视毫米波伸入内腔进行治疗，而内腔的空间狭小，可能会遮挡聚光灯160的照射路线和高清摄像头170的采集视线，因此在外壳120的侧壁上还设置有推板190，在外壳120上对应推板190的两端分别开设有第一开口122和第二开口123，第一开口122远离天线机构200，第二开口123朝向天线机构200，在外壳120的轴心线上朝向天线机构200的一端为信号输出端110，第二开口123与安装孔121和信号输出端110位于同一条直线上，而安装孔121位于第二开口123和信号输出端110之间。在未使用可视毫米波治疗仪时，推板190的一端通过第一开口122伸出外壳120之外，而当需要将可视毫米波治疗仪应用于妇科和前列腺，且应用时聚光灯160的照射路线和高清摄像头170的采集视线被遮挡，则推动位于第一开口122中的推板190的一端，使得推板190的另一端从第二开口123缓缓伸出，直至高清摄像头170的采集视线与聚光灯160所发出的光的照射路线在天线机构200的发射端220上重合为止，从而保障高清摄像头170采集到清晰的图像。
另外，为了便于用户直观的查看高清摄像头170所采集到的图像，还在外壳120远离天线机构200的一端上设置有显示屏180，显示屏180与高清摄像头170电连接，从而由显示屏180展示高清摄像头170所采集到的图像。在本示例中，在外壳120上还设置有按钮，按钮用于控制高清摄像头170的启闭的，使得在无需查看待治疗位置（关节和皮肤）的治疗场景时，关闭高清摄像头170，从而实现节约能源的目的。需要说明的是，高清摄像头170、聚光灯160以及显示屏180的结构设计也均能够满足人体内腔对毫米波治疗仪尺寸小型化的要求，例如高清摄像头170为微型摄像头。
参照图2和图3，波形变换衰减装置140包括波形变换单元141和衰减单元142，波形变换单元141和衰减单元142被集成为一个器件，减少了连接机构，简化了装置内部结构。衰减单元142可以是衰减片，可以将毫米波源130发射的毫米波功率衰减到目标值，波形变换单元141为矩圆过渡结构，可以将功率衰减后的毫米波的场型从矩形波导中的TE10波变换为圆波导230中的圆极化波。总的来说，毫米波源130输出为矩形波导，经过衰减单元142控制功率，再经过矩圆过渡结构特征的波形变换器实现波形转换。
为了避免两个功能单元之间相互影响，造成毫米波多次反射和插入损耗，衰减单元142的毫米波衰减介质的形状、尺寸、位置以及波形变换单元141的内部形状通过在仿真过程中毫米波的场型、回波损耗、插入损耗、电压驻波比、S参数符合阻抗匹配要求时确定。其中，电压驻波比为波腹电压/波节电压，S参数包括S12反向传输系数、S21正向传输系数、S11输入反射系数、S22输出反射系数。
波形变换衰减装置140还包括定位杆143、调节螺母144和限位弹簧145。其中，定位杆143与衰减单元142连接，调节螺母144和限位弹簧145通过定位杆143调节衰减单元142的位置，以便对毫米波的功率衰减量进行调节，以使毫米波功率衰减到目标值。
在本示例中，毫米波源130发射毫米波至衰减单元142，其发出的毫米波功率被衰减单元142中的衰减介质吸收，功率减小到目标范围，然后再传输至波形变换单元141，经过阻抗匹配调节，毫米波的场型从矩形波导中的TE10波变换为圆波导230中的圆极化波。定位杆143与衰减单元142连接，调节螺母144、限位弹簧145等通过定位杆143实现对衰减单元142的位置调节，进而实现灵活调节毫米波的功率衰减量的目的。
由于改进后的波形变换衰减装置140消除了绝大部分的连接结构、并大幅精简调节机构等，使其所需体积减小到长4 .5cm×宽2cm×高2cm，衰减单元142对毫米波功率衰减量调节范围为0.5-10dB，能够满足各种治疗场景的需求。
天线机构200包括圆波导230、毫米波天线240和天线保护罩250。毫米波天线240为圆锥喇叭天线。由于可视毫米波治疗仪可应用于多种治疗场景，其中包括深入内腔进行治疗，同时因治疗需要天线有效辐射面积较大，功率较大，并且天线机构200较长，所以天线保护罩250可以采用具有良好生物相容性和毫米波透射性的聚四氟乙烯材料制备，毫米波天线240和圆波导230可以采用黄铜镀金材料制备，天线保护罩250完全覆盖毫米波天线240和天线波导。其中，天线保护罩250和毫米波天线240之间设置有装配台阶，装配台阶可用于固定天线保护罩250和毫米波天线240之间的相对位置，天线保护罩250与毫米波天线240之间的相对位置可以根据毫米波天线240辐射的场分布确定，天线保护罩250的形状可以根据毫米波天线240的方向图确定，天线保护罩250的厚度可以根据数值仿真过程中毫米波天线240与天线保护罩250之间的特性阻抗匹配程度确定。在数值仿真过程中，当毫米波天线240通过天线保护罩250时的波形反射损耗量小于预设损耗量时，确定天线保护罩250的形状和厚度符合毫米波天线240与天线保护罩250之间的特性阻抗匹配。天线保护罩250在保护天线的同时能够保证天线保护罩250对于毫米波天线240的透明度，以降低毫米波在传输路径上的能量损耗。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下被实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多特征。更确切地说，如上面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
本领域那些技术人员应当理解在本文所公开的示例中的设备的模块或单元或组件可以布置在如该实施例中所描述的设备中，或者可替换地可以定位在与该示例中的设备不同的一个或多个设备中。前述示例中的模块可以组合为一个模块或者此外可以分成多个子模块。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书（包括伴随的权利要求、摘要和附图）中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书（包括伴随的权利要求、摘要和附图）中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
此外，所述实施例中的一些在此被描述成可以由计算机系统的处理器或者由执行所述功能的其它装置实施的方法或方法元素的组合。因此，具有用于实施所述方法或方法元素的必要指令的处理器形成用于实施该方法或方法元素的装置。此外，装置实施例的在此所述的元素是如下装置的例子：该装置用于实施由为了实施该发明的目的的元素所执行的功能。
如在此所使用的那样，除非另行规定，使用序数词“第一”、“第二”、“第三”等等来描述普通对象仅仅表示涉及类似对象的不同实例，并且并不意图暗示这样被描述的对象必须具有时间上、空间上、排序方面或者以任意其它方式的给定顺序。
尽管根据有限数量的实施例描述了本发明，但是受益于上面的描述，本技术领域内的技术人员明白，在由此描述的本发明的范围内，可以设想其它实施例。此外，应当注意，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的，而不是为了解释或者限定本发明的主题而选择的。因此，在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。对于本发明的范围，对本发明所做的公开是说明性的而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求书限定。
Claims (8)
1.一种可视毫米波治疗仪，其特征在于：包括主机(100)和天线机构(200)，所述主机(100)和所述天线机构(200)在同一轴线上连接；
所述主机(100)包括毫米波源(130)和波形变换衰减装置(140)，所述波形变换衰减装置(140)用于将毫米波源(130)发射的毫米波功率衰减到目标值，再将功率衰减到目标值的毫米波的场型从矩形波导中的TE10波变换为圆波导(230)中的圆极化波，并发送给天线机构(200)；
所述主机(100)朝向所述天线机构(200)的侧壁上开设有安装孔(121)，所述安装孔(121)内设置有聚光灯(160)和高清摄像头(170)，所述聚光灯(160)所发出的光照射到天线机构(200)的发射端(220)上，所述高清摄像头(170)的采集视线与聚光灯(160)所发出的光的照射路线在天线机构(200)的发射端(220)上重合；
所述主机(100)远离所述天线机构(200)的侧壁上设置有显示屏(180)，所述显示屏(180)与所述高清摄像头(170)电连接。
2.根据权利要求1所述的可视毫米波治疗仪，其特征在于：所述主机(100)还包括外壳(120)，在所述外壳(120)的侧壁上设置有推板(190)，在外壳(120)上对应推板(190)的两端分别开设有第一开口(122)和第二开口(123)，所述第一开口(122)远离天线机构(200)，所述第二开口(123)朝向天线机构(200)且与安装孔(121)和主机(100)的信号输出端(110)位于同一条直线上，安装孔(121)位于第二开口(123)和信号输出端(110)之间。
3.根据权利要求2所述的可视毫米波治疗仪，其特征在于：所述主机(100)还包括散热模块(150)，所述散热模块(150)包括散热片、导热片以及风扇，在所述外壳(120)上对应风扇出风的位置处开设有散热口；
所述散热片与毫米波源(130)接触，所述导热片与所述散热片连接，所述风扇用于将导热片上的热量从散热口吹出外壳(120)的体外。
4.根据权利要求1所述的可视毫米波治疗仪，其特征在于：所述波形变换衰减装置(140)包括波形变换单元(141)和衰减单元(142)，所述波形变换单元(141)和衰减单元(142)集成为一个器件；
所述衰减单元(142)被配置为：将毫米波源(130)发射的毫米波功率衰减到目标值，所述衰减单元(142)的毫米波衰减介质的形状、尺寸、位置以及波形变换单元(141)的内部形状通过在仿真过程中毫米波的场型、回波损耗、插入损耗、电压驻波比、S参数符合阻抗匹配要求时确定；
所述波形变换单元(141)被配置为：将功率衰减到目标值的毫米波的场型从矩形波导中的TE10波变换为圆波导(230)中的圆极化。
5.根据权利要求4所述的可视毫米波治疗仪，其特征在于：所述波形变换衰减装置(140)还包括定位杆(143)、调节螺母(144)和限位弹簧(145)，所述定位杆(143)与所述衰减单元(142)连接，所述调节螺母(144)和限位弹簧(145)通过所述定位杆(143)调节所述衰减单元(142)的位置。
6.根据权利要求1所述的可视毫米波治疗仪，其特征在于：所述天线机构(200)包括圆波导(230)和毫米波天线(240)；
所述波形变换衰减装置(140)的一端通过法兰与所述毫米波源(130)连接，所述波形变换衰减装置(140)的另一端通过所述圆波导(230)连接毫米波天线(240)。
7.根据权利要求6所述的可视毫米波治疗仪，其特征在于：所述毫米波天线(240)为圆锥喇叭天线。
8.根据权利要求6所述的可视毫米波治疗仪，其特征在于：所述天线机构(200)还包括天线保护罩(250)；
所述天线保护罩(250)和毫米波天线(240)之间设置有装配台阶，所述装配台阶用于固定天线保护罩(250)和毫米波天线(240)之间的相对位置，所述天线保护罩(250)与毫米波天线(240)之间的相对位置根据毫米波天线(240)辐射的场分布确定；
所述天线保护罩(250)的形状根据毫米波天线(240)的方向图确定；所述天线保护罩(250)的厚度根据数值仿真过程中毫米波天线(240)与天线保护罩(250)之间的特性阻抗匹配程度确定；在数值仿真过程中，当毫米波天线(240)通过所述天线保护罩(250)时的毫米波反射损耗量小于预设损耗量时，确定所述天线保护罩(250)的形状和厚度符合毫米波在传输路径上的介质界面处的特性阻抗匹配。
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