CN215900736U - 三维磁环头盔或帽子 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及医疗设备领域，公开了一种三维磁环头盔或帽子，与定位带连接并安装在主体上的用于调节各磁环圆心坐标和中轴线方向的磁环圆心坐标和中轴线方向调节机构以及至少两个闭合磁环，至少有两个磁环的中轴线分别位于三维坐标系XYZ中的至少两个面内且相交于一个焦点；各磁环上均缠绕有至少一个金属线圈，各金属线圈的两端分别与一个交变信号产生电路之间形成闭合回路；各交变信号产生电路在各金属线圈上轮流循环加载预设交变电流，各预设交变电流轮流循环在各磁环或磁链内产生中心均指向焦点的预设交变电场。本装置能够尽可能地从不同方向不同角度去作用正在快速分裂的肿瘤细胞，不存在电极，不用紧贴皮肤使用，舒适度较高。

Description

三维磁环头盔或帽子

技术领域

本实用新型涉及医疗器械领域，特别涉及一种三维磁环头盔或帽子。

背景技术

众所周知，肿瘤，特别是恶性肿瘤或癌症，相比正常组织，其细胞分裂失控无限增殖、增长迅速，细胞分化低，并具有浸润性和扩散性(迁移性)。

如上所述，通常肿瘤(特别是恶性肿瘤)的快速增长是相比正常组织细胞的相对频繁的细胞分裂或增殖的结果。相对于正常细胞，癌细胞的频繁细胞分裂是现有癌症治疗的有效性的基础，例如放射治疗和使用各种各样的化疗药剂。此类治疗基于正在经历分裂的细胞相比未分裂的细胞对辐射和化疗药剂更为敏感的事实。因为肿瘤细胞比正常细胞分裂更为频繁，在一定程度上就可能通过放射治疗和/或化疗选择性地损害或破坏肿瘤细胞。细胞对辐射、治疗药剂等的实际敏感性还依赖于不同类型的正常或恶性细胞类型的特定特性。由此，不幸的是，肿瘤细胞的敏感性并不比许多类型的正常组织显著地要高。这就使得在肿瘤细胞和正常细胞之间不太容易区分，因此现有癌症典型治疗方案也会对正常细胞带来显著损害，由此限制了此类治疗方法的治疗效果。此外，对其它组织的不可避免的损害使得治疗对患者非常有损伤性，并且患者经常不能从表面上成功的治疗中恢复过来。并且，某些类型的肿瘤对现有治疗方法根本就不敏感。

还存在不单独依赖于放射治疗或化疗的用于破坏细胞的其它方法。例如，使用超声波或电去破坏肿瘤细胞的方法，可以替代常规治疗方法。电场和电流被用于医学目的已经有许多年了。最为普通的是借助于一对导电电极，在导电电极之间维持一个电位差，通过在人或动物的体内施加一个电场，从而在人或动物的体内产生电流。这些电流或者用于发挥它们的特殊效果，即刺激易兴奋的组织，或者由于身体可以等效为电阻从而通过在体内形成电流而产生热。第一种类型的应用的例子包括：心脏去纤颤器，外周神经和肌肉刺激器，大脑刺激器等。电流用于产生热的例子包括：肿瘤切除，不正常工作的心脏或脑组织的切除，烧灼，减轻肌肉风湿痛或其它疼痛等等。

电场用于医学目的的其它应用包括利用从发射例如射频电波的源或定向到对身体感兴趣的部位的微波源发射的高频振荡场。在这些实例中，在源和身体之间没有电能传导；而是能量通过辐射或感应传送到身体。更特别地，由源产生的电能经由导体到达身体的附近，并从该位置通过空气或某些其它电绝缘材料传送到人体。

在常规电方法中，电流是通过放置于患者身体接触的电极输送到目标组织区域的。所应用的电流基本上会破坏目标组织附近的所有细胞。因此，这种类型的电方法并未区分目标组织范围内的不同类型的细胞并导致即破坏了肿瘤细胞又破坏了正常细胞。

申请号为200580048335.X，名称为一种用于选择性破坏或抑制位于患者的目标区域内的快速分裂肿瘤细胞的增长的设备的专利，公开了该设备包括：至少两对绝缘电极(1620， 1630)，其中每个电极(1620，1630)具有一个配置用于紧靠患者的身体放置的表面；以及具有至少两组输出的AC电压源，其中至少两组输出是相移的并且被各自电连接到至少两对绝缘电极(1620，1630)中的一对；其中AC电压源和电极(1620，1630)被配置使得当电极(1620，1630)被紧靠患者的身体放置时，由于至少两组输出之间的相移，AC电场被以相对目标区域(1612)旋转的方向施加到患者的目标区域(1612)内，施加的电场具有使得电场 (a)选择性破坏快速分裂的肿瘤细胞，以及(b)使正常细胞基本上不受伤害的频率和场强特性。该设备较好地在分裂细胞(包括单细胞组织)和未分裂的细胞之间作出区分，并且能够基本上不影响正常细胞或机体而选择性地破坏快速分裂的肿瘤细胞。但是，该设备在使用时，其中的电极必须紧贴患者皮肤，不适用于长时间使用，且使用舒适度较低。而且电极具有一定的使用寿命，必须定期更换，使用成本极高。

实用新型内容

实用新型目的：针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种三维磁环头盔或帽子，能够基本上不影响正常细胞或机体而选择性地破坏肿瘤细胞，本装置在使用时，直接带上头盔或帽子，通过调节磁环圆心坐标和中轴线方向调节机构将各磁环或磁链内产生的预设交变电场的焦点调整到头部内正在快速分裂的肿瘤细胞位置进行治疗，相比与单个磁环或磁链的治疗装置，本装置能够尽可能地从不同方向不同角度去作用正在快速分裂的肿瘤细胞。本装置不存在电极，不用紧贴皮肤使用，可以长时间佩戴或使用，舒适度较高。

技术方案：本实用新型提供了一种三维磁环头盔或帽子，包括定位带、头盔或帽子形状的主体、与所述定位带连接并安装在所述主体上的用于调节各磁环或磁链的圆心坐标和中轴线方向的磁环圆心坐标和中轴线方向调节机构，以及至少两个安装在所述磁环圆心坐标和中轴线方向调节机构上的闭合磁环或磁链，其中，至少有两个所述磁环或磁链的中轴线分别位于三维坐标系XYZ中的至少两个面内且相交于一个焦点；各所述磁环或磁链上均缠绕有至少一个金属线圈，各所述金属线圈的两端分别与一个交变信号产生电路之间形成闭合回路，各所述交变信号产生电路在各所述金属线圈上轮流循环加载预设交变电流，各所述预设交变电流轮流循环在各所述磁环或磁链内产生中心均指向所述焦点的预设交变电场；使用时，正在快速分裂的细胞的载体位于所述焦点处。

优选地，所述磁环圆心坐标和中轴线方向调节机构中包括至少两个滑槽支架，所述定位带的两端分别与其中一个所述滑槽支架的两端连接以形成能够套设在所述主体外壁的环状结构；各所述滑槽支架上分别开设有滑槽，所述滑槽内安装有压缩回弹件，所述压缩回弹件通过万向节连接磁环罩，每个所述磁环罩内分别安装一个所述磁环或磁链。优选地，所述压缩回弹件由滑块、摩擦块和压缩回弹弹簧组成，所述滑块固定在所述压缩回弹弹簧的底端且其底部与所述滑槽的底部滑动接触，所述摩擦块固定在所述压缩回弹弹簧的顶端，所述摩擦块通过所述万向节与所述磁环罩连接；在所述压缩回弹弹簧张开时，所述摩擦块与所述滑槽的上部之间压紧且相对静止，在所述压缩回弹弹簧压缩时，所述摩擦块与所述滑槽之间互不接触。

优选地，各所述滑槽支架为弧度相等的弧形结构，各所述磁环或磁链的圆心坐标至所述焦点的位置相等。保证所有磁环或磁链的圆心离焦点距离相同，从而保证各磁环或磁链在轮流作用于焦点位置时的电场强度相同。

优选地，各所述滑槽支架所在平面相互垂直，各所述磁环或磁链的中轴线相互垂直且相交于一个所述焦点。将滑槽支架所在平面设计成相互垂直，以使得其上安装的磁环或磁链的中轴线可以调节到相互垂直且相交于一个焦点，此时各磁环或磁链内产生的预设交变电场也相互垂直，对快速分裂的细胞能够进行效果更好的全方位作用。

优选地，两个所述滑槽支架通过调节螺母连接。这样设计后，两个滑槽支架能够相对转动，这样使得其上的磁环或磁链的圆心坐标和中轴线方向的可调空间大大增加，使得本装置的适用范围更加广泛。

优选地，通过在该装置中设置类似“顺序移位寄存器”电路和与所述磁环或磁链数量相等的电控开关，实现各所述交变信号产生电路在各所述金属线圈上轮流循环加载预设交变电流；在各所述交变信号产生电路的VDD电源与输入端之间连接各所述电控开关，各所述电控开关的输入端连接所述类似“顺序移位寄存器”电路的输出端，所述类似“顺序移位寄存器”电路的输入端连接随机/周期信号产生电路的输出端。

优选地，各所述交变信号产生电路均为以下任意一种电路：等幅正弦波发生器电路、减幅正弦波发生器电路、增幅正弦波发生器电路、幅值先增再减正弦波发生器电路、频率在最大和最小值之间连续变化的正弦波电路。

优选地，所述等幅正弦波发生器电路为与所述磁环或磁链数量相等的克拉波振荡电路或席勒振荡电路；或者，所述等幅正弦波发生器电路主要包括锯齿波发生器和与所述磁环或磁链数量相等的压控振荡器；或者，所述等幅正弦波发生器电路主要包括三角波发生器和与所述磁环或磁链数量相等的压控振荡器；或者，所述等幅正弦波发生器电路主要包括正弦波发生器和与所述磁环或磁链数量相等的压控振荡器；所述减幅正弦波发生器电路为LC振荡器电路；所述增幅正弦波发生器电路主要包括高频正弦波发生器、锯齿波发生器和与所述磁环或磁链数量相等的模拟乘法器电路；所述先增再减正弦波发生器电路主要包括高频正弦波发生器、低频正弦波发生器和与所述磁环或磁链数量相等的模拟乘法器电路；或者，所述先增再减正弦波发生器电路主要包括正弦波发生器、三角波发生器和与所述磁环或磁链数量相等的模拟乘法器电路。

优选地，各所述金属线圈缠绕各所述磁环或磁链的部分或全部。

优选地，各所述磁环或磁链由柔性软磁材料或刚性软磁材料制成；所述柔性软磁材料为以下任意一种或其组合：电磁纯铁、铁硅合金、铁镍合金、铁铝合金、铁硅铝合金、铁钴合金、非晶态软磁合金、超微晶软磁合金；所述刚性软磁材料为以下任意一种或其组合：纯铁和低碳钢、铁钴系合金、软磁铁氧体、非晶纳米晶合金。

本实用新型工作原理：本头盔或帽子在使用时，直接将该头盔或帽子戴在头上，患者头部内的正在快速分裂的细胞(比如肿瘤细胞)的位置通常不能刚好位于各磁环或磁链的中轴线的焦点上，此时可以通过磁环圆心坐标和中轴线方向调节机构对磁环或磁链的圆心坐标和中轴线方向进行调节，直至各磁环或磁链的中轴线的焦点与头部内的正在快速分裂的细胞重叠，然后给各交变信号产生电路通电后产生特定频率与幅值的交变电流，交变电流输出到各金属线圈时，各磁环或磁链中便产生预设交变磁场，该交变磁场的方向与磁环或磁链方向一致，并与磁环或磁链一样形成闭环。该交变磁场在其垂直方向，即垂直于磁环或磁链平面的方向上，形成交变电场。且在各磁环或磁链内产生的预设交变电场中心均指向上述焦点，也就是各磁环或磁链能够从不同方向上作用于位于上述焦点处的肿瘤细胞。由于当细胞正在快速分裂的时候，其更易受到具有特定频率和电场强特性的交变电场的破坏。因此当正在快速分裂的肿瘤细胞的载体位于上述各交变电场的作用点上时，位于该交变磁场中的正在快速分裂的肿瘤细胞内就会受到与线圈中的交变电流同频率、不同方向的交变电场的影响，上述特定的频率和电场强特性的交变电场持续一段时间，就能够对正在快速分裂的肿瘤细胞进行选择性破坏，而正常细胞由于对上述特定频率和电场强特性的交变电场不敏感，将不会受到损害。这就选择性破坏了类似肿瘤细胞的正在快速分裂的细胞而不会损害正常细胞。

有益效果：本装置在使用时，直接将该头盔或帽子戴在头上，然后通过磁环圆心坐标和中轴线方向调节机构调节各磁环或磁链的圆心坐标以及中轴线方向，使得各磁环或磁链的中轴线相交于头部内肿瘤细胞的位置，该位置就是各磁环或磁链的中轴线的焦点。相比与单个磁环或磁链的治疗装置，本装置能够尽可能地从不同方向不同角度去作用正在快速分裂的肿瘤细胞，治疗效果更好。相比较于磁环或磁链的圆心坐标和中轴线方向不可调节的治疗装置，本装置能够任意调节各磁环或磁链的圆心坐标和中轴线的方向，即可以任意调节各磁环或磁链的中轴线的焦点位置，对载体内不同位置的肿瘤细胞都能够进行精准的定位，治疗效果大大提升。

本装置不存在电极，不用紧贴皮肤使用，可以长时间佩戴或使用，舒适度较高；能够基本上不影响正常细胞或机体而选择性地破坏正在快速分裂的细胞或机体。

附图说明

图1为实施方式1中三维磁环头盔或帽子的部分结构简图；

图2为三维磁环头盔或帽子中其中一个磁环或磁链的结构示意图，由VDD供电的交变信号产生电路给电感线圈输入交变电流信号；

图3为实施方式1中三维磁环头盔或帽子中一个包含了交变信号产生电路的磁环或磁链的结构示意图，其中电感线圈中流过的是周期时间间隔或随机时间间隔的减幅正弦波电流信号，各交变信号产生电路在各金属线圈上轮流循环加载预设交变电流；

图4为开关电源电路为后续电路提供供电电压VDD的结构示意图，该电路将系统电源转换为可以供后续电路工作的合适的直流电源；

图5为用于产生多组随机时间间隔的减幅正弦波的电路图；

图6为由图5所示的电路产生的多组随机时间间隔的减幅正弦波波形图；

图7为用于产生多组周期时间间隔的减幅正弦波的电路图；

图8为由图7所示的电路产生的多组周期时间间隔的减幅正弦波波形图；

图9为用于产生持续等幅正弦波的等幅正弦波发生器电路的其中一种——克拉波振荡电路；

图10为持续等幅正弦波波形图；

图11为用于产生周期时间间隔或随机时间间隔的等幅正弦波发生器电路的其中一种——克拉波振荡电路；

图12为由图11所示的电路产生的随机时间间隔的等幅正弦波波形图；

图13为由图11所示的电路产生的周期时间间隔的等幅正弦波波形图；

图14为用于产生持续等幅正弦波的等幅正弦波发生器电路的另外一种——席勒振荡电路；

图15为用于产生周期时间间隔和随机时间间隔的等幅正弦波发生器电路的另外一种——席勒振荡电路；

图16为在一个磁环或磁链内产生的交变电场的示意图；

图17为多组周期时间间隔的增幅正弦波波形图；

图18为能够产生图17所示多组周期时间间隔的增幅正弦波的电路图；

图19为图18所示多组周期时间间隔的增幅正弦波的产生原理图；

图20为多组周期时间间隔的幅值先增再减正弦波波形图；

图21为能够产生图20所示多组周期时间间隔的幅值先增再减正弦波的一种电路图；

图22为图21所示电路产生图20所示多组周期时间间隔的幅值先增再减正弦波的原理图；

图23为能够产生图20所示多组周期时间间隔的幅值先增再减正弦波的另一种电路图；

图24为图23所示电路产生图20所示多组周期时间间隔的幅值先增再减正弦波的原理图；

图25为频率调制连续FMCW波的波形图；

图26为能够产生图25所示连续FMCW波波形的电路图；

图27为图26所示电路产生图25所示连续FMCW波波形的原理图；

图28为频率调制连续FMCW波的波形图；

图29为能够产生图28所示连续FMCW波波形的电路图；

图30为图29所示电路产生图28所示连续FMCW波波形的原理图；

图31为另外一种频率调制连续FMCW波的波形图；

图32为能够产生图31所示连续FMCW波波形的电路图；

图33为图32所示电路产生图31所示连续FMCW波波形的原理图；

图34为三维磁环头盔或帽子作用于人皮肤成纤维细胞3T3时，对人皮肤成纤维细胞3T3的生长和增殖的抑制作用示意图；

图35为三维磁环头盔或帽子作用于人皮肤成纤维细胞3T3时，对人皮肤成纤维细胞 3T3的抑制率示意图；

图36为用于选择性破坏或抑制肿瘤细胞有丝分裂的设备作用于人非小细胞肺癌细胞时，对人非小细胞肺癌细胞的增殖检测示意图；

图37为用于选择性破坏或抑制肿瘤细胞有丝分裂的设备作用于人非小细胞肺癌细胞时，对人非小细胞肺癌细胞的抑制率示意图；

图38为用于选择性破坏或抑制肿瘤细胞有丝分裂的设备作用于人胶质母细胞瘤细胞时，对人胶质母细胞瘤细胞的增殖检测示意图；

图39为用于选择性破坏或抑制肿瘤细胞有丝分裂的设备作用于人胶质母细胞瘤细胞时，对人胶质母细胞瘤细胞的抑制率示意图；

图40为用于选择性破坏或抑制肿瘤细胞有丝分裂的设备作用于鼠胶质瘤细胞时，对鼠胶质瘤细胞的增殖检测示意图；

图41为用于选择性破坏或抑制肿瘤细胞有丝分裂的设备作用于鼠胶质瘤细胞时，对鼠胶质瘤细胞的抑制率示意图；图42为实施方式2中三维磁环头盔或帽子的部分结构简图；

图43为本实用新型中三维磁环头盔或帽子的结构示意图；

图44为滑槽支架的截面示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细的介绍。

实施方式1：

本实施方式提供了一种三维磁环头盔或帽子，如图1所示，包括定位带9、头盔或帽子形状的主体4、与定位带9连接并安装在主体4上的磁环圆心坐标和中轴线方向调节机构3，以及三个安装在所述磁环圆心坐标和中轴线方向调节机构3上的闭合磁环或磁链1，其中，有一个磁环或磁链1的中轴线位于三维坐标系XYZ的一个面内，另外两个磁环或磁链1的中轴线均位于另外一个面内，三个磁环或磁链1的中轴线相交于三维坐标系XYZ中的一个焦点。主体4是由 ABS、HDPE、PC、FRP、纤维、尼龙、橡胶或硅胶材料制成的头盔或帽子形状。三个磁环或磁链1上均缠绕有至少一个金属线圈2(图1中没有示出)，三个金属线圈2的两端分别与一个交变信号产生电路之间形成闭合回路，如图2所示；在三个磁环或磁链1内产生的预设交变电场中心均指向上述焦点。通过各交变信号产生电路在各金属线圈2上轮流循环加载预设交变电流，在各交变信号产生电路的VDD电源与输入端之间均连接有一个电控开关，各电控开关的输入端均连接类似“顺序移位寄存器”电路的输出端，类似“顺序移位寄存器”电路的输入端连接随机/周期信号产生电路的输出端，如图3。

上述磁环圆心坐标和中轴线方向调节机构3用于调节各磁环或磁链1的圆心坐标和中轴线方向。如图44所示，该磁环圆心坐标和中轴线方向调节机构3中包括两个滑槽支架301，定位带9的两端分别与其中一个滑槽支架301的两端连接以形成能够套设在主体4外壁的环状结构，定位带9可以制作成长短可调的，以便于本三维磁环头盔或帽子能够适用于不同头围的人群；两个滑槽支架301上分别开设有滑槽302，滑槽302内安装有压缩回弹件，该压缩回弹件由滑块 303、摩擦块304和压缩回弹弹簧305组成，滑块303固定在压缩回弹弹簧305的底端且其底部与所述滑槽302的底部滑动接触，摩擦块304固定在所述压缩回弹弹簧305的顶端，压缩回弹件通过万向节306连接磁环罩307，每个磁环罩307内分别安装一个磁环或磁链1。在压缩回弹弹簧 305张开时，摩擦块304与滑槽302的上部之间压紧且相对静止，在压缩回弹弹簧305压缩时，摩擦块304与所述滑槽302之间互不接触。

在患者头部存在肿瘤细胞比如胶质瘤时使用该帽子或头盔，只需将该头盔或帽子直接戴在头上，通过磁环圆心坐标和中轴线方向调节机构3调节三个磁环或磁链1的中轴线的焦点至头部肿瘤细胞的位置，接着根据肿瘤的具体情况通过交变信号产生电路选择合适频率和幅值的预设交变电流的电流波形即可。具体调节方式为：下压磁环罩307，压缩回弹弹簧305 压缩，此时摩擦块304与滑槽302的顶部内壁互不接触，然后沿滑槽302方向推动磁环罩307 带着压缩回弹件(摩擦块304、压缩回弹弹簧305和滑块303)沿滑槽302滑动，移动到合适位置后，松开磁环罩307，压缩回弹弹簧305张开，此时摩擦块304与滑槽302的顶部内部压紧定位，整个压缩回弹件定位在滑槽302内，然后再手握磁环罩307通过万向节306转动磁环罩307的方向，即改变磁环罩307内磁环或磁链1的中轴线方向；通过上述相同方式分别调节另外两个磁环或磁链1的圆心坐标以及中轴线的方向，直至三个磁环或磁链1的中轴线相交于载体内的肿瘤位置，即三个磁环或磁链1的中轴线的焦点位于载体内的肿瘤位置，调节结束。然后通过三个交变信号产生电路在三个金属线圈2上轮流循环加载预设交变电流，三个轮流循环加载的预设交变电流能够使得在对应的三个磁环或磁链1内轮流循环产生预设交变电场，三个预设交变电场能够在正在快速分裂的肿瘤细胞内产生轮流循环的从不同方向对其进行破坏或抑制的预设交变电场。

在具体应用时，为了保证三个磁环或磁链1在轮流作用于焦点位置时的电场强度相同，将各滑槽支架301制作成弧度相等的弧形结构。为了使得三个磁环或磁链1产生的预设交变电场能够更加全方位的对快速分裂的细胞进行破坏，可以将两个滑槽支架301所在平面设计成相互垂直，其上的三个磁环或磁链1的中轴线可以调节到相互垂直且相交于一个焦点。

上述磁环或磁链1由柔性软磁材料或刚性软磁材料制成。柔性软磁材料为以下任意一种或其组合：电磁纯铁、铁硅合金、铁镍合金、铁铝合金、铁硅铝合金、铁钴合金、非晶态软磁合金、超微晶软磁合金；刚性软磁材料为以下任意一种或其组合：纯铁和低碳钢、铁钴系合金、软磁铁氧体、非晶纳米晶合金。

上述三个交变信号产生电路均需要一个供电电路——开关电源电路，如图4所示，通过开关电源电路将交流市电(例如中国标准的220V 50Hz)电源或电池电源转换为直流电压V_DD，为交变信号产生电路供电。

上述三个交变信号产生电路用于产生符合频率、幅值、时间间隔要求的交变信号。上述三个交变信号产生电路可以是等幅正弦波发生器电路、减幅正弦波发生器电路、增幅正弦波发生器电路、幅值先增再减正弦波发生器电路、频率在最大和最小值之间连续变化的正弦波电路中的任意一种或者组合。

等幅正弦波发生器电路为与磁环或磁链1数量相等的克拉波振荡电路或席勒振荡电路；或者，等幅正弦波发生器电路主要包括锯齿波发生器和与磁环或磁链1数量相等的压控振荡器；或者，等幅正弦波发生器电路主要包括三角波发生器和与磁环或磁链1数量相等的压控振荡器；或者，所述等幅正弦波发生器电路主要包括正弦波发生器和与磁环或磁链1数量相等的压控振荡器；减幅正弦波发生器电路为与磁环或磁链1数量相等的LC振荡器电路；增幅正弦波发生器电路主要包括高频正弦波发生器、锯齿波发生器和与磁环或磁链 1数量相等的模拟乘法器电路；幅值先增再减正弦波发生器电路主要包括正弦波发生器、三角波发生器和与磁环或磁链1数量相等的模拟乘法器电路，或者，幅值先增再减正弦波发生器电路主要包括高频正弦波发生器、低频正弦波发生器和与磁环或磁链1数量相等的模拟乘法器电路。

为实现多组正弦波之间的等时间间隔或者随机时间间隔，还需要一个周期信号产生电路，或者随机信号产生电路，或者周期信号产生电路与随机信号产生电路的结合，在VDD 电源与各交变信号产生电路的电源输入端之间还分别连接有一个电控开关，随机/周期信号产生电路的输出信号用于控制各电控开关。随机/周期信号产生电路可以控制各交变信号产生电路，从而将产生的交变信号分成多个系列，每一系列信号出现的时间可以是周期的，也可以是随机的，还可以是连续的。

如图5和7为其中两种典型的减幅正弦波产生电路，是结合了电感线圈的LC振荡器电路，该减幅正弦波产生电路与磁环或磁链的数量相等。图5用于产生多组随机时间间隔的减幅正弦波，图7用于产生多组周期时间间隔的减幅正弦波。其中图中的C和绕制在磁环或磁链1上的原方线圈L，构成LC振荡器电路。因为电感L中存在着不可忽略的寄生电阻，则该LC振荡器是一个减幅振荡器，振荡频率为

。L中等效串联电阻越大，则衰减越快。图5中，随机信号发生器产生随机信号，图7中，周期信号发生器产生周期信号，随机信号和周期信号分别去控制电控开关(通常用功率MOS管、BJT管、IGBT管、继电器等器件实现)。电控开关导通之后马上关断，则LC振荡器充满能量开始谐振。从而，该减幅振荡器电路被随机时间间隔下开启，形成如图6所示的随机时间间隔的减幅正弦波；该减幅振荡器电路被周期时间间隔下开启，形成如图8所示的周期时间间隔的减幅正弦波。

上述交变信号产生电路为等幅正弦波发生器电路时，该等幅正弦波发生器电路可以是与磁环或磁链1的数量相等的多个克拉波振荡电路(如图9)，电路结合了电感线圈的正弦波发生器电路，用于产生如图10所示的持续等幅正弦波。所用电感L可以直接采用本治疗用磁环阵列装置中的金属线圈2，如果换用其他结构的正弦波发生器，例如RC振荡器产生的正弦波送至变压器原方线圈，也能实现本实用新型功能。

在图9电路基础上，在VDD电源和每个克拉波振荡电路的电源输入端之间分别加入一个电控开关，辅以随机/周期信号产生电路(随机/周期信号产生电路的输出信号用于控制各电控开关)，如图11，产生随机信号或者周期信号，输出的所述预设交变电流的电流波形为多组随机时间间隔的等幅正弦波(如图12)或者多组周期时间间隔的等幅正弦波(如图13)。

上述交变信号产生电路为等幅正弦波发生器电路时，该等幅正弦波发生器电路也可以是与磁环或磁链的数量相等的多个席勒振荡电路(如图14)，电路结合了电感线圈的正弦波发生器电路，用于产生如图10所示的持续等幅正弦波。所用电感L可以直接采用本治疗用磁环阵列装置中的金属线圈2。

在图14电路基础上，在VDD电源和每个席勒振荡电路的电源输入端之间可以加入一个电控开关，辅以随机/周期信号产生电路，如图15，产生随机信号或者周期信号，实现输出多组随机时间间隔的等幅正弦波(如图12)或者多组周期时间间隔的等幅正弦波(如图13)。

在使用本实施方式中的三维磁环头盔或帽子时，通过磁环圆心坐标和中轴线方向调节机构3调节好三个磁环或磁链1的中轴线的焦点至正在快速分裂的细胞的载体(通常为患者的肿瘤细胞)位置后，给三个交变信号产生电路通电后轮流循环产生预设频率与幅值的交变电流，交变电流输出到三个金属线圈2时，三个磁环或磁链1中便轮流循环产生预设交变磁场，该交变磁场的方向与磁环或磁链1方向一致，并与磁环或磁链1一样形成闭环。该交变磁场在其垂直方向，即垂直于磁环或磁链1平面的方向上形成交变电场。如图16。由于上述在各磁环或磁链1内产生的预设交变电场能够轮流作用在三个磁环或磁链1的中轴线的焦点，而正在快速分裂的细胞的载体(通常为患者)就位于该焦点上。由于当细胞正在快速分裂的时候，其更易受到具有特定频率和电场强特性的交变电场的破坏。因此当正在快速分裂的肿瘤细胞的载体位于上述三个交变电场的焦点上时，正在快速分裂的肿瘤细胞内就会轮流受到与线圈中的交变电流同频率交变电场，上述特定的频率和电场强特性的交变电场持续一段时间，就能够对正在快速分裂的肿瘤细胞进行选择性破坏，而正常细胞由于对上述特定频率和电场强特性的交变电场不敏感，将不会受到损害。这就选择性破坏了类似肿瘤细胞的正在快速分裂的细胞而不会损害正常细胞。

上述预设交变电流信号的频率为30kHz～300kHz内的正弦波，预设交变电场的强度为 0.1V/cm～10V/cm。

上述预设交变电流的电流波形为持续等幅正弦波，该持续等幅正弦波的频率相同、幅值相同，如图10。如图9和图14所示的交变信号产生电路都能够产生如图10所示的持续等幅正弦波。

上述预设交变电流的电流波形为多组周期时间间隔的等幅正弦波，各组周期时间间隔的等幅正弦波的频率相同、幅值相同、持续时间相同，相邻两组周期时间间隔的等幅正弦波之间的空闲时间间隔相同，如图13。各组周期时间间隔的等幅正弦波的持续时间为至少一个正弦波周期；相邻两组周期时间间隔的等幅正弦波之间的空闲时间间隔为至少一个正弦波周期。如图11和图15所示的交变信号产生电路都能够产生如图13所示的周期时间间隔的等幅正弦波。

上述预设交变电流的电流波形为多组随机时间间隔的等幅正弦波，各组随机时间间隔的等幅正弦波的频率相同、幅值相同、持续时间随机，相邻两组随机时间间隔的等幅正弦波之间的空闲时间间隔相同或随机，如图12。各组随机时间间隔的等幅正弦波的持续时间为至少一个正弦波周期；相邻两组随机时间间隔的等幅正弦波之间的空闲时间间隔为至少一个正弦波周期。如图11和图15所示的交变信号产生电路都能够产生如图12所示的多组随机时间间隔的等幅正弦波。

上述预设交变电流的电流波形为多组周期时间间隔的减幅正弦波，每组周期时间间隔的减幅正弦波的频率相同，起始幅值相同，幅值阻尼衰减系数相同，相邻两组周期减幅正弦波之间的空闲时间间隔相同；如图8。当每组周期时间间隔的减幅正弦波衰减至0之后，经固定的空闲时间间隔后再开始下一组周期时间间隔的减幅正弦波；相邻两组周期时间间隔的减幅正弦波之间的空闲时间间隔为至少一个正弦波周期；各组周期时间间隔的减幅正弦波的衰减系数为R/2L，其中，R为LC振荡电路的串联电阻值或者等效串联寄生电阻值， L为LC振荡电路的电感，C为并联在电感L上的电容值；各组减幅正弦波的持续时间为5～ 30个正弦波周期。改变电阻值R，即可改变衰减系数。正弦波衰减系数(等同于调节电感 L的串联电阻值R)可以根据病患位置、患病轻重进行预先设置。如图7所示的交变信号产生电路，即能够产生如图8所示的多组周期时间间隔的减幅正弦波。

上述预设交变电流的电流波形为多组随机时间间隔的减幅正弦波，每组随机时间间隔的减幅正弦波的频率相同，起始幅值相同或有差异，衰减系数相同或者有差异，相邻两组随机时间间隔的减幅正弦波之间的空闲时间间隔随机，如图6。各组随机时间间隔的减幅正弦波的衰减系数为R/2L，其中，R为LC振荡电路的串联电阻值或者等效串联寄生电阻值，L为LC振荡电路的电感，C为并联在电感L上的电容值；各组随机时间间隔的减幅正弦波的持续时间为5～30个正弦波周期。改变电阻值R，即可改变衰减系数。通常用每组有多少个持续的正弦波来简单评价衰减系统。正弦波衰减系数(等同于调节电感L的串联电阻值R)可以根据病患位置、患病轻重进行设置。如图5所示的交变信号产生电路，即能够产生如图6所示的多组随机时间间隔的减幅正弦波。

上述预设交变电流的电流波形为多组周期或随机时间间隔或持续的幅值逐渐增加的增幅正弦波，每组增幅正弦波的频率相同，幅值逐渐增强，相邻两组增幅正弦波之间的空闲时间间隔相同或随机。各组增幅正弦波的持续时间为5～30个正弦波周期。如图18所示的电路，包括一个高频正弦波发生器、一个锯齿波发生器以及与磁环或磁链数量相等的模拟乘法器电路，每个模拟乘法器电路均连接一个电感线圈作为负载，所用电感线圈可以直接采用本治疗用磁环阵列装置中的金属线圈2。将高频正弦波发生器产生的高频正弦波与锯齿波发生器产生的锯齿波相乘，就得到了如图17所示的多组幅值逐渐增加的周期时间间隔的增幅正弦波。其波形产生原理如图19所示。然后将该周期时间间隔的增幅正弦波电流加载到各自的金属线圈2中。

上述预设交变电流的电流波形为多组周期或随机时间间隔或持续的幅值先增再减正弦波，每组幅值先增再减正弦波的频率相同，幅值先逐渐增加再逐渐减小，每组幅值先增再减正弦波之间的空闲时间间隔相同或随机。如图21所示的电路，为其中一种产生图20所示的多组周期时间间隔的幅值先增再减正弦波波形的电路，包括一个高频正弦波发生器，一个低频正弦波发生器以及与磁环或磁链数量相等的模拟乘法器电路，每个模拟乘法器电路均连接有一个电感线圈，所用电感线圈可以直接采用本治疗用磁环阵列装置中的金属线圈2。将高频正弦波发生器产生的高频正弦波与低频正弦波发生器产生的低频正弦波相乘，就得到了如图20所示的多组幅值先逐渐增加后逐渐减小的周期时间间隔的幅值先增再减正弦波，该波形产生原理如图22所示：将第二个和第三个波形相乘，就得到第一个波形。

如图23所示的电路，为另外一种产生图20所示的多组周期时间间隔的幅值先增再减正弦波波形的电路，包括一个高频正弦波发生器、一个三角波发生器以及与磁环或磁链数量相等的模拟乘法器电路，每个模拟乘法器电路均连接有一个电感线圈，所用电感线圈可以直接采用本治疗用磁环阵列装置中的金属线圈2。将高频正弦波发生器产生的高频正弦波与三角波发生器产生的三角波相乘，就得到了如图20所示的多组幅值先逐渐增加后逐渐减小的周期时间间隔的幅值先增再减正弦波。其波形产生原理如图24所示：将第二个和第三个波形相乘，就得到第一个波形。产生图20所示的多组周期时间间隔的幅值先增再减正弦波波形的电路，不局限于图21和图23所示电路。

上述预设交变电流的电流波形为类似频率调制连续FMCW波，频率调制连续FMCW波的频率在预设时间内线性增加，之后，频率在预设时间内线性递减，如图25。起始频率和最终频率均在预设范围30KHz～300KHz内，最高频率的极限最大值为300kHz，最低频率的极限最低值为30kHz。在某个装置中，其最高频率和最低频率值根据具体的癌细胞属性进行选择设置，但始终落在30KHz～300KHz范围内。最高频率和最低频率之间具有预设时间间隔；从最低频率线性增加到最高频率的持续时间为5～100个正弦波周期。

图26为产生图25连续FMCW波波形的电路图。包括一个三角波发生器以及与磁环或磁链数量相等的压控振荡器，每个压控振荡器均连接有一个电感线圈，所用电感线圈可以直接采用本治疗用磁环阵列装置中的金属线圈2。三角波发生器产生的三角波电压去控制压控振荡器，输出的频率可以持续变化但幅值恒定的正弦波，即连续FMCW波。最高频率和最低频率之间的预设时间间隔，取决于三角波的频率。其波形生成原理图如图27所示。第二个波形对应着第一个波形的正弦波频率。

上述预设交变电流的电流波形为类似频率调制连续FMCW波波，频率调制连续FMCW波的频率在预设时间内，从最低频线性增加至最高频，再迅速降到最低频，并随后又从最低频线性增加至最高频，如此周而复始，如图28。起始频率和最终频率均在预设范围 30KHz～300KHz内，最高频率的极限值为300kHz，最低频率的极限值为30kHz。在某个装置中，其最高频率和最低频率值根据具体的癌细胞属性进行选择设置，但始终落在 30KHz～300KHz范围内。最高频率和最低频率之间具有预设时间间隔；从最低频率线性增加到最高频率的持续时间为5～100个正弦波周期。

图29为产生图28所示连续FMCW波波形的电路图。包括一个锯齿波发生器以及与磁环或磁链数量相等的压控振荡器，每个压控振荡器均连接有一个电感线圈，所用电感线圈可以直接采用本治疗用磁环阵列装置中的金属线圈2。锯齿波发生器产生的锯齿波电压去控制压控振荡器，输出频率可以持续变化但幅值恒定的正弦波，即频率调制连续FMCW波。最高频率和最低频率之间的预设时间间隔，取决于锯齿波的频率。其波形生成原理图如图30所示。第二个波形对应着第一个波形的正弦波频率。

上述预设交变电流的电流波形为类似频率调制连续FMCW波，频率调制连续FMCW波的频率在预设时间先增加后减小，增加和减小的频率变化符合正弦波规律，如图31。起始频率和最终频率均在预设范围30KHz～300KHz内，最高频率的极限值为300kHz，最低频率的极限值为30kHz。在某个装置中，其最高频率和最低频率值根据具体的癌细胞属性进行选择设置，但始终落在30KHz～300KHz范围内。最高频率和最低频率之间具有预设时间间隔；从最低频率线性增加到最高频率的持续时间为5～100个正弦波周期。

图32为产生图31所示FMCW波形的电路图。包括一个正弦波发生器以及与磁环或磁链数量相等的压控振荡器，每个压控振荡器均连接有一个电感线圈，所用电感线圈可以直接采用本治疗用磁环阵列装置中的金属线圈2。正弦波发生器产生的正弦波电压去控制压控振荡器，输出频率可以持续变化但幅值恒定的正弦波，即频率调制连续FMCW波。最高频率和最低频率之间的预设时间间隔，取决于低频正弦波的频率。其波形生成原理图如图33所示。第二个波形对应着第一个波形的正弦波频率。

本实施方式中对正常细胞和不同种类的肿瘤细胞系施加30kHz～300kHz的频率、0.1V/cm～10V/cm的交变电场，以证明本实施方式中的装置加上特定频率(30KHz到300KHz之间)和强度(0.1V/cm～10V/cm)的场强能够选择性的杀死肿瘤细胞，抑制肿瘤细胞生长。实验方法如下：

分别将正常细胞——人皮肤成纤维细胞3T3、三种癌细胞——人肺腺癌细胞A549、人胶质母细胞瘤细胞U87和鼠胶质瘤细胞C6接种于96孔板中。实验组将细胞置于产生不同电场强度和不同频率电场的磁环中，将磁环阵列和细胞一同置于体积为54×50×68cm的二氧化碳培养箱，培养箱接地，内部自身电场强度为0，无外源电场影响；对照组在相同的培养箱常规培养，无电场环境。实验组和对照组细胞以相同数量、相同密度接种，培养条件均为DEME+10％FBS培养基，培养1-14天，进行CCK8细胞增殖实验检测，并计算细胞增殖抑制率。

实验结果：

当电场强度范围为0.1V/cm～10V/cm、频率在30kHz～300kHz时，可对正常细胞和三种不同的肿瘤细胞增殖的抑制结果如下：

1，对正常细胞的作用：

在本实施方式交变电场环境(test组/实验组)和正常培养环境(control组/对照组)下，分别培养人皮肤成纤维细胞3T3，检测增殖和交变电场对人皮肤成纤维细胞3T3生长的抑制作用，结果预期：交变电场对人皮肤成纤维细胞3T3生长增殖无明显影响，实验组和对照组细胞增殖一致，如图34。交变电场对人皮肤成纤维细胞3T3生长的抑制率接近0，无明显抑制增殖作用，如图35。

2，对人肺腺癌细胞施加电场的抑制细胞增殖作用

如图36和37，对于人肺腺癌细胞A549，抑制效果最佳时，抑制率约为60％，即抑制的细胞数量占对照组细胞总数的60％。

3，对人胶质母细胞瘤细胞施加电场的抑制细胞增殖作用

如图38和39，对于人胶质母细胞瘤细胞U87，抑制效果最佳时，抑制率约为53％，即抑制的细胞数量占对照组细胞总数的53％。

4，对大鼠胶质细胞瘤细胞施加电场的抑制细胞增殖作用

如图40和41，对于鼠胶质瘤细胞C6，抑制效果最佳时，抑制率为0.65，即抑制的细胞数量占对照组细胞总数的65％。

实施方式2：

本实施方式为实施方式1的进一步改进，主要改进之处在于，在实施方式1中，两个滑槽支架301的位置相对固定，如果通过磁环圆心坐标和中轴线方向调节机构3调节三个磁环或磁链1后，仍不能将三个磁环或磁链1的中轴线的焦点位置调整到肿瘤细胞的位置，则治疗效果就会大大降低。而在本实施方式中，如图42，两个滑槽支架301通过调节螺母308连接。这样设计后，如果通过磁环圆心坐标和中轴线方向调节机构3调节三个磁环或磁链1后，仍不能将三个磁环或磁链1的中轴线的焦点位置调整到肿瘤细胞的位置，则可以拧松调节螺母308，将其中一个滑槽支架301转动合适角度后拧紧调节螺母308，使得两个滑槽支架301之间相对固定后，再通过磁环圆心坐标和中轴线方向调节机构3对三个磁环或磁链1的圆心坐标和中轴线方向进行调节。由于两个滑槽支架301能够相对转动，这样使得两个滑槽支架301所在的两个面之间的夹角可调，这样两个滑槽支架301上的磁环或磁链1的圆心坐标和中轴线方向的可调空间也会大大增加，使得本装置的适用范围更加广泛。

除此之外，本实施方式与实施方式1完全相同，此处不做赘述。

应当理解，本实用新型中三维磁环头盔或帽子还可用于除治疗活体中的肿瘤之外的其它用途。事实上，利用本三维磁环头盔或帽子的选择性破坏可以与任何增殖分裂和繁殖的生物结合使用，例如，组织培养物，比如细菌、支原体，原生动物等这样的微生物，真菌，藻类，植物细胞，等。

本文中出现的肿瘤细胞包括白血病、淋巴瘤、骨髓瘤、浆细胞瘤；以及实性肿瘤。可以根据本实用新型治疗的实性肿瘤的例子包括肉瘤和癌，例如但不仅限于：纤维肉瘤、粘液肉瘤、脂肪肉瘤、软骨肉瘤、成骨肉瘤、背锁上皮瘤、血管肉瘤、内皮肉瘤、淋巴管肉瘤、淋巴管内皮瘤、滑膜瘤、间皮瘤、平滑肌肉瘤、横纹肌肉瘤、结肠癌、胰腺癌、乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌、鳞状细胞癌、基底细胞癌、腺癌、汗腺癌、皮脂腺癌、乳头状癌、乳头腺癌、囊腺癌、髓样癌、支气管癌、肾细胞癌、肝癌、胆管癌、绒膜癌、精原细胞癌、胚胎癌、子宫颈癌、睾丸肿瘤、肺癌、小细胞肺癌、膀胱癌、上皮癌、胶质瘤、星性细胞癌、成神经管细胞瘤、颅咽管瘤、室管膜瘤、松果体瘤、成血管细胞瘤、听神经瘤、寡枝神经胶质细胞瘤、脊膜瘤、黑素瘤、成神经细胞瘤以及成成视网膜细胞瘤。

上述实施方式只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种三维磁环头盔或帽子，其特征在于，包括定位带（9）、头盔或帽子形状的主体（4）、与所述定位带（9）连接并安装在所述主体（4）上的用于调节各磁环或磁链（1）的圆心坐标和中轴线方向的磁环圆心坐标和中轴线方向调节机构（3），以及至少两个安装在所述磁环圆心坐标和中轴线方向调节机构（3）上的闭合磁环或磁链（1），其中，至少有两个所述磁环或磁链（1）的中轴线分别位于三维坐标系XYZ中的至少两个面内且相交于一个焦点；各所述磁环或磁链（1）上均缠绕有至少一个金属线圈（2），各所述金属线圈（2）的两端分别与一个交变信号产生电路之间形成闭合回路，各所述交变信号产生电路在各所述金属线圈上轮流循环加载预设交变电流，各所述预设交变电流轮流循环在各所述磁环或磁链内产生中心均指向所述焦点的预设交变电场；使用时，正在快速分裂的细胞的载体位于所述焦点处。

2.根据权利要求1所述的三维磁环头盔或帽子，其特征在于，所述磁环圆心坐标和中轴线方向调节机构（3）中包括至少两个滑槽支架（301），所述定位带（9）的两端分别与其中一个所述滑槽支架（301）的两端连接以形成能够套设在所述主体（4）外壁的环状结构；各所述滑槽支架（301）上分别开设有滑槽（302），所述滑槽（302）内安装有压缩回弹件，所述压缩回弹件通过万向节（306）连接磁环罩（307），每个所述磁环罩（307）内分别安装一个所述磁环或磁链（1）。

3.根据权利要求2所述的三维磁环头盔或帽子，其特征在于，所述压缩回弹件由滑块（303）、摩擦块（304）和压缩回弹弹簧（305）组成，所述滑块（303）固定在所述压缩回弹弹簧（305）的底端且其底部与所述滑槽（302）的底部滑动接触，所述摩擦块（304）固定在所述压缩回弹弹簧（305）的顶端，所述摩擦块（304）通过所述万向节（306）与所述磁环罩（307）连接；在所述压缩回弹弹簧（305）张开时，所述摩擦块（304）与所述滑槽（302）的上部之间压紧且相对静止，在所述压缩回弹弹簧（305）压缩时，所述摩擦块（304）与所述滑槽（302）之间互不接触。

4.根据权利要求2所述的三维磁环头盔或帽子，其特征在于，各所述滑槽支架（301）为弧度相等的弧形结构，各所述磁环或磁链（1）的圆心坐标至所述焦点的位置相等。

5. 根据权利要求4所述的三维磁环头盔或帽子，其特征在于，各所述滑槽支架（301）所在平面相互垂直，各所述磁环或磁链（1 ）的中轴线相互垂直且相交于一个所述焦点。

6.根据权利要求2所述的三维磁环头盔或帽子，其特征在于，两个所述滑槽支架（301）通过调节螺母（308）连接。

7.根据权利要求1所述的三维磁环头盔或帽子，其特征在于，通过在该装置中设置类似“顺序移位寄存器”电路和与所述磁环或磁链数量相等的电控开关，实现各所述交变信号产生电路在各所述金属线圈上轮流循环加载预设交变电流；在各所述交变信号产生电路的VDD电源与输入端之间连接各所述电控开关，各所述电控开关的输入端连接所述类似“顺序移位寄存器”电路的输出端，所述类似“顺序移位寄存器”电路的输入端连接随机/周期信号产生电路的输出端。

8.根据权利要求1所述的三维磁环头盔或帽子，其特征在于，各所述交变信号产生电路均为以下任意一种电路：

等幅正弦波发生器电路、减幅正弦波发生器电路、增幅正弦波发生器电路、幅值先增再减正弦波发生器电路、频率在最大和最小值之间连续变化的正弦波电路。

9.根据权利要求8所述的三维磁环头盔或帽子，其特征在于，所述等幅正弦波发生器电路为与所述磁环或磁链（1）数量相等的克拉波振荡电路或席勒振荡电路；或者，所述等幅正弦波发生器电路主要包括锯齿波发生器和与所述磁环或磁链（1）数量相等的压控振荡器；或者，所述等幅正弦波发生器电路主要包括三角波发生器和与所述磁环或磁链（1）数量相等的压控振荡器；或者，所述等幅正弦波发生器电路主要包括正弦波发生器和与所述磁环或磁链（1）数量相等的压控振荡器；

所述减幅正弦波发生器电路为与所述磁环或磁链（1）数量相等的LC振荡器电路；

所述增幅正弦波发生器电路主要包括高频正弦波发生器、锯齿波发生器和与所述磁环或磁链（1）数量相等的模拟乘法器电路；

所述先增再减正弦波发生器电路主要包括高频正弦波发生器、低频正弦波发生器和与所述磁环或磁链（1）数量相等的模拟乘法器电路；或者，所述先增再减正弦波发生器电路主要包括正弦波发生器、三角波发生器和与所述磁环或磁链（1）数量相等的模拟乘法器电路。

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