DE102014212661A1 - Medizingerätesteuerungssystem und Verfahren zum sicheren Betreiben von Medizingeräten durch das Medizingerätesteuerungssystem - Google Patents
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Abstract
Ein wird ein Medizingerätesteuerungssystem, das mindestens eine mobile Steuerungseinheit (3) für mindestens ein Medizingerät (2), mit einem WLAN-Sende- und -empfangsmodul (4) und einem ersten weiteren Funk-Sende- und -empfangsmodul (5), mindestens einen WLAN-Access-Point (6) mit mindestens einer Antenne, mindestens ein zweites weiteres Funk-Sende- und -empfangsmodul (7), und eine mit dem mindestens einen WLAN-Access-Point (6) und dem mindestens einen zweiten weiteren Funk-Sende- und -empfangsmodul (7) verbundene Steuerungsvorrichtung (8) für das Medizingerät aufweist, um eine redundante Datenverbindung sicherzustellen.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Medizingerätesteuerungssystem und ein Verfahren zum sicheren Betreiben von Medizingeräten, insbesondere ein System und ein Verfahren zur sicheren Bedienung von Medizingeräten über mobile Steuerungseinheiten.
- Eine sichere Datenübertragung zwischen mobilen Steuerungseinheiten und Medizingeräten ist insbesondere erforderlich, wenn es sonst durch einen Verbindungsabbruch der Datenübertragung zu einer Gefährdung eines Patienten oder Bedieners kommt, beispielsweise wenn ein kollabierter Patient auf einem Operationstisch über ein Anfahren einer Trendelenburgposition in eine Schocklage gebracht werden muss und dies auf Grund einer Störung nicht möglich ist.
- Darüber hinaus darf ein Medizingerät nicht durch mobile Steuerungseinheiten, die sich außerhalb eines Sichtkontakts befinden, bedienbar sein, da sonst Bewegungen unkontrolliert ausgeführt werden, was wiederum zu Gefährdungen für Patienten oder Dritte führt.
- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Medizingerätesteuerungssystem und ein Verfahren zum sicheren Betreiben von Medizingeräten bereitzustellen, die die obigen Nachteile nicht aufweisen und die eine prozesssichere Datenübertragung zwischen einer mobilen Steuerungseinheit und den Medizingeräten sicherstellen.
- Die Aufgabe wird durch ein Medizingerätesteuerungssystem gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 15 gelöst. Weiterentwicklungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
- Durch das erfindungsgemäße Medizingerätesteuerungssystem und Verfahren ist es möglich, eine prozesssichere Datenverbindung von mobilen Steuerungseinheiten zu Medizingeräten sicherzustellen, die einen Abbruch der Datenverbindung zwischen einer mobilen Steuerungseinheit und einem Medizingerät sicher verhindert.
- Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
- Insbesondere zeigen:
-
1 eine perspektivische Ansicht eines Operationssaals; und -
2 einen Grundriss eines Gebäudebereichs mit Operationssälen. - In
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Operationssaals als Raum1 in einem Gebäudebereich, beispielsweise in einem Krankenhaus, gezeigt. In dem Raum1 sind ein Operationstisch und mehrere Operationsleuchten als Medizingeräte2 dargestellt. Ferner ist ein Tablet-PC als eine mobile Steuerungseinheit3 für die Medizingeräte2 vorgesehen. Die mobile Steuerungseinheit3 ist mit einem WLAN-Sende- und -empfangsmodul4 und einem ersten weiteren Funk-Sende- und -empfangsmodul5 ausgestattet. Die Medizingeräte2 sind jeweils optional mit einem weiteren WLAN-Sende- und -Empfangsmodul11 und einem weiteren Funk-Sende- und -empfangsmodul12 ausgestattet. - In dem Raum
1 sind ferner ein WLAN-Access-Point6 und ein zweites weiteres Funk-Sende- und -empfangsmodul7 vorhanden. Sofern mehrere solche Räume1 vorhanden sind, ist jeder Raum mit zumindest einem WLAN-Access-Point6 und zumindest einem zweiten weiteren Funk-Sende- und -empfangsmodul7 versehen. In einem Fall, in dem eine Signalübertragung durch Wände der Räume1 möglich ist, kann alternativ ein einziger WLAN-Access-Point6 und ein einziges zweites weiteres Funk-Sende- und -empfangsmodul7 für mehrere Räume1 vorgesehen sein. Der WLAN-Access-Point6 und das zweite weitere Funk-Sende- und -empfangsmodul7 können alternativ auch außerhalb von einem der Räume1 vorgesehen sein. Der WLAN-Access-Point6 und das zweite weitere Funk-Sende- und -empfangsmodul7 sind mit einer Steuerungsvorrichtung8 verbunden. - Diese Komponenten, das WLAN-Sende- und -empfangsmodul
4 , die optionalen weiteren WLAN-Sende- und -empfangsmodule11 , das erste weitere Funk-Sende- und -empfangsmodul5 , die optionalen weiteren Funk-Sende- und -empfangsmodule12 , die WLAN-Access-Points6 , die zweiten weiteren Funk-Sende- und -empfangsmodule7 und die Steuerungsvorrichtung8 , sind Bestandteile eines Medizingerätesteuerungssystems. Die Steuerungsvorrichtung8 ist optional kabellos über WLAN-Module oder weitere Funkmodule mit den Medizingeräten2 verbunden. Alternativ ist die Steuerungsvorrichtung8 mittels Kabel mit den Medizingeräten2 verbunden oder ist Bestandteil der Medizingeräte2 . - In diesem Ausführungsbeispiel sind eine einzelne mobile Steuerungseinheit
3 und vier Medizingeräte2 , nämlich der Operationstisch und drei Operationsleuchten, dargestellt. In alternativen Ausführungsformen können auch mehrere mobile Steuerungseinheiten3 und/oder eine andere Anzahl von Medizingeräten2 vorgesehen sein. - Der WLAN-Access-Point
6 ist mit mindestens einer Antenne, insbesondere einer Smart-Antenne, versehen. Die Smart-Antenne kann die Richtung bestimmen, aus der eine Anfrage eines Gerätes über WLAN kommt und empfängt oder sendet daraufhin gezielt Daten aus dieser Richtung oder in diese Richtung. Dadurch gibt es beim Einsatz von vielen Geräten weniger Überlappungen und Störungen, und es ist ein höherer Datendurchsatz möglich. Der WLAN-Access-Point6 arbeitet in einem 5 GHz-Band. Alternativ arbeitet er in zwei verschiedenen Frequenzbändern, nämlich dem 2,4 GHz-Band oder dem 5 GHz-Band oder in einer Kombination aus dem 2,4 GHz-Band und dem 5 GHz-Band, um eventuelle Störungen in einem bestimmten Band zu vermeiden. - Das WLAN-Sende- und -empfangsmodul
4 der mobilen Steuerungseinheit3 und die weiteren WLAN-Sende- und empfangsmodule11 der Medizingeräte2 sind mit einer jeweiligen Adresse versehen und senden Signale in dem korrespondierenden Frequenzband des WLAN-Access-Points6 aus. - Mit dem WLAN-Access-Point
6 wird eine Signalstärke der von dem WLAN-Sende- und -empfangsmodul4 und der weiteren WLAN-Sende- und -empfangsmodule11 ausgesendeten Signale erfasst und über die empfangene Adresse dem jeweiligen WLAN-Sende- und -empfangsmodul4 und den weiteren WLAN-Sende- und -empfangsmodulen11 zugeordnet. - Das erste weitere Funk-Sende- und -empfangsmodul
5 der mobilen Steuerungseinheit3 , die optionalen weiteren Funk-Sendemodule12 der Medizingeräte2 und die zweiten weiteren Funk-Sende- und -empfangsmodule7 sind in diesem Ausführungsbeispiel ”Bluetooth Low Energy”(BLE)-Module. In einer alternativen Ausführungsform sind diese Module beispielsweise RFID- oder ZigBee-Module. - Die Steuerungsvorrichtung
8 ist mit einem Speicherbereich9 versehen, in dem Datensätze von später erläuterten Signalstärkekombinationen, sogenannten ”Fingerprints”, gespeichert werden können. - Die mobile Steuerungseinheit
3 ist ausgebildet, eine Unterbrechung einer Datenverbindung zwischen dem WLAN-Sende- und -empfangsmodul4 und dem WLAN-Access-Point6 und somit eine Unterbrechung der Datenübertragung zu erkennen. - In dem Fall, in dem diese Unterbrechung erkannt wird, ist die mobile Steuerungseinheit
3 optional ausgebildet, das erste weitere Funk-Sende- und -empfangsmodul5 zu aktivieren, um die Datenübertragung darüber fortzusetzen. - Das zweite weitere Funk-Sende- und -empfangsmodul
7 ist optional ausgebildet, kontinuierlich in kurzen Zeitabständen Signale auszusenden. Diese Signale, sogenannte ”Advertises”, werden bei dem aktivierten ersten weiteren Funk-Sende- und -empfangsmodul5 von diesem empfangen. Das Medizingerätesteuerungssystem ist ausgebildet, dann eine Datenverbindung zwischen dem ersten weiteren Funk-Sende- und -empfangsmodul5 und dem zweiten weiteren Funk-Sende- und -empfangsmodul7 auszubilden, um eine redundante Datenverbindung zu gewährleisten wenn die Datenverbindung über WLAN unterbrochen ist. - In
2 ist eine Karte von einem Grundriss eines Gebäudebereichs10 gezeigt. In dem Gebäudebereich10 sind zwei Räume1 , hier die Operationssäle, dargestellt. Außerhalb der Räume erstreckt sich ein Flur13 . - In
2 ist zu sehen, dass sich in jedem der Räume1 einer der WLAN-Access-Points6 befindet. Auch auf dem Flur13 ist einer der WLAN-Access-Points6 vorgesehen. In den Räumen1 ist ferner jeweils eines der zweiten weiteren Funk-Sende- und -empfangsmodule7 angeordnet. - Im Betrieb erfolgt im Falle einer Unterbrechung der Datenübertragung über WLAN eine Absicherung der Kommunikation über eine weitere Funkverbindung.
- Die mobile Steuerungseinheit
3 erkennt die Unterbrechung der Datenübertragung über WLAN zwischen dem WLAN-Sende- und -empfangsmodul4 und dem WLAN-Access-Point6 und aktiviert umgehend das erste weitere Funk-Sende- und -empfangsmodul5 . - Von dem zweiten weiteren Funk-Sende- und -empfangsmodul
7 werden kontinuierlich in kurzen Zeitabständen Signale, die sogenannten ”Advertisings” ausgesendet, um der mobilen Steuerungseinheit3 die Anwesenheit eines zweiten weiteren Funk-Sende- und -empfangsmoduls7 , das für eine Datenübermittlung bereit ist, zu signalisieren. - Durch das Aktivieren des ersten weiteren Funk-Sende- und -empfangsmodul
5 in der mobilen Steuerungseinheit3 werden die ”Advertisings” empfangen und zwischen dem ersten weiteren Funk-Sende- und -empfangsmodul5 und dem zweiten weiteren Funk-Sende- und -empfangsmodul7 wird eine Datenverbindung aufgebaut, die die Datenverbindung über WLAN ersetzt. Die Daten zwischen der mobilen Steuerungseinheit3 und der Steuerungsvorrichtung8 werden dann über die weitere Funkverbindung übertragen. - Das Aktivieren der Datenverbindung zwischen dem ersten weiteren Funk-Sende- und -empfangsmodul
5 und dem zweiten weiteren Funk-Sende- und -empfangsmodul7 kann alternativ auch anderweitig erfolgen. Hierbei wird beispielsweise alternativ das zweite weitere Funk-Sende- und -empfangsmodul7 aktiviert, wenn eine Unterbrechung der Datenverbindung über die WLAN-Verbindung erkannt wird. - Optional wird eine Ortung der Medizingeräte
2 und der mobilen Steuerungseinheit3 über die Erfassung der Signalstärken durch die WLAN-Einrichtung und durch die weitere Funkeinrichtung durchgeführt, um sicherzustellen, dass die Medizingeräte2 nur über mobile Steuerungseinheiten3 bedient werden, die sich im Raum1 , in dem sich die Medizingeräte2 befinden, oder in einem gewissen Bereich des Raums1 befinden. - Für die Erfassung durch die WLAN-Einrichtung werden in dem Speicherbereich
9 der Steuerungsvorrichtung8 im Voraus Datensätze für einzelne Positionen gespeichert. Dazu werden, beispielsweise mit einem Laptop mit einer zusätzlichen omni-direktionalen Antenne, die jeweiligen Signalstärken an den einzelnen WLAN-Access-Points6 für die einzelnen Positionen einmalig als die jeweiligen Datensätze (”Fingerprints”) in dem Speicherbereich9 abgelegt. - Ferner wird in dem Speicherbereich
9 auch ein Bild einer Karte mit dem Grundriss des zu erfassenden Gebäudebereichs gespeichert. - Die Signalstärke der von dem WLAN-Sende- und -empfangsmodul
4 und von den weiteren WLAN-Sende- und -empfangsmodulen11 ausgesendeten Signale wird über die jeweilige Adresse den Medizingeräten2 oder der mobilen Steuerungseinheit3 zugeordnet, über die drei WLAN-Access-Points6 erfasst. Alternativ ist auch die Erfassung über mehr oder weniger WLAN-Access-Points6 möglich. - Über einen ausgewählten Algorithmus werden dann die Signalstärken mit den ”Fingerprints” verglichen und es wird anhand der Karte berechnet, d. h. ermittelt, in welchem der Räume
1 sich das Medizingerät2 und/oder die mobile Steuerungseinheit3 befinden. Der Raum1 , in dem sich die mobile Steuerungseinheit3 befindet, ist dann bekannt, wenn die aktuell erfasste Signalstärkenkombination im Speicherbereich9 in derselben oder annähernd derselben Kombination oder durch einen Algorithmus aufgefunden werden kann. Über die schon im Voraus aufgenommenen Fingerprints kann auf eine Position auf der Karte zurückgeschlossen werden. - Die Ortung über BLE erfolgt über die mittels der zweiten weiteren Funk-Sende- und -empfangsmodule
7 erfassten Signalstärken der von den ersten weiteren Funk-Sende- und -empfangsmodulen5 und von den weiteren Funk-Sende- und -empfangsmodulen12 ausgesendeten Signale. In den Räumen1 ist jeweils ein zweites weiteres Funk-Sende- und -empfangsmodul7 an der Decke installiert. Das zweite weitere Funk-Sende- und -empfangsmodul7 muss nicht zwingend an der Decke montiert sein, sollte sich aber zentral im Raum befinden. Die Empfangsempfindlichkeit der zweiten weiteren Funk-Sende- und -empfangsmodule7 wird so verringert, dass eine klare Unterscheidung der erfassten Signalstärken aus den unterschiedlichen Räumen möglich ist. Die Empfangsempfindlichkeit sollte so eingestellt sein, dass Signale von außerhalb des Raums1 , in dem sich das jeweilige zweite weitere Funk-Sende- und -empfangsmodul7 befindet, nicht oder möglichst mit minimaler Signalstärke erfasst werden. Anhand einer festgelegten Mindestsignalstärke wird dann bestimmt, in welchem Raum sich das Medizingerät2 oder die mobile Steuerungseinheit3 befindet. Jedem Raum ist in diesem Ausführungsbeispiel genau ein zweites weiteres Funk-Sende- und -empfangsmodul7 zugeordnet. In alternativen Ausführungsbeispielen können jedem Raum auch mehrere oder kein zweites weiteres Funk-Sende- und -empfangsmodul7 zugeordnet sein. Die Bestimmung, in welchem Raum1 sich das Medizingerät2 oder die mobile Steuerungseinheit3 befindet, wird durch die Steuerungsvorrichtung8 ausgeführt. - Sobald die mobile Steuerungseinheit
3 oder eines der Medizingeräte2 eingeschaltet wird, werden durch das WLAN-Sende- und -empfangsmodul4 Signale ausgesendet, deren Signalstärken an den drei WLAN-Access-Points6 erfasst und zur Bestimmung der Position an die Steuerungsvorrichtung8 geschickt. Gleichzeitig werden durch das erste weitere Funk-Sende- und -empfangsmodul5 Signale ausgesendet und die zweiten weiteren Funk-Sende- und -empfangsmodule7 empfangen das Signal des ersten weiteren Funk-Sende- und -empfangsmoduls5 . Optional werden bei den Medizingeräten2 WLAN- und Bluetooth-Signale ständig geschickt, wohingegen in der mobilen Steuerungseinheit3 Bluetooth-Signale immer geschickt werden und WLAN-Signale nur, wenn die mobile Steuerungseinheit3 eingeschaltet ist. - In alternativen Ausführungsformen werden die Signale des WLAN-Sende- und -empfangsmoduls
4 und des ersten weiteren Funk-Sende- und -empfangsmoduls5 nicht gleichzeitig sondern beispielsweise sequenziell, ggf. zyklisch, ausgestrahlt und/oder empfangen. Die Bestimmungen der aktuellen Position mittels der WLAN-Signalstärken und mittels des aktuellen Raums über die BLE-Lokalisierung werden überlagert. Als ein Ergebnis daraus wird eine eindeutige Bestimmung des Raums1 , in dem sich das Medizingerät2 oder die mobile Steuerungseinheit3 befindet, ermöglicht. - Die einzelnen Ausführungsbeispiele sind miteinander kombinierbar.
Claims (16)
- Medizingerätesteuerungssystem, aufweisend mindestens eine mobile Steuerungseinheit (
3 ) für mindestens ein Medizingerät (2 ), mit einem WLAN-Sende- und -empfangsmodul (4 ) und einem ersten weiteren Funk-Sende- und -empfangsmodul (5 ), mindestens einen WLAN-Access-Point (6 ) mit mindestens einer Antenne, mindestens ein zweites weiteres Funk-Sende- und -empfangsmodul (7 ), und eine mit dem mindestens einen WLAN-Access-Point (6 ) und dem mindestens einen zweiten weiteren Funk-Sende- und -empfangsmodul (7 ) verbundene Steuerungsvorrichtung (8 ) für das Medizingerät. - Medizingerätesteuerungssystem gemäß Anspruch 1, wobei die mobile Steuerungseinheit (
3 ) ausgebildet ist, eine Unterbrechung einer Verbindung zwischen dem WLAN-Sende- und -empfangsmodul (4 ) und dem WLAN-Access-Point (6 ) zu erkennen. - Medizingerätesteuerungssystem gemäß Anspruch 2, wobei die mobile Steuerungseinheit (
3 ) ausgebildet ist, bei einer erkannten Unterbrechung das erste weitere Funk-Sende- und -empfangsmodul (5 ) zu aktivieren. - Medizingerätesteuerungssystem gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das zweite weitere Funk-Sende- und -empfangsmodul (
7 ) ausgebildet ist, kontinuierlich in kurzen Zeitabständen Signale auszusenden. - Medizingerätesteuerungssystem gemäß Anspruch 3 oder gemäß den Ansprüchen 3 und 4, wobei es ausgebildet ist, eine Datenverbindung zwischen dem ersten weiteren Funk-Sende- und -empfangsmodul (
5 ) und dem zweiten weiteren Funk-Sende- und -empfangsmodul (7 ) auszubilden, wenn die Unterbrechung der Verbindung zwischen dem WLAN-Sende- und -empfangsmodul (4 ) und dem WLAN-Access-Point (6 ) erkannt ist. - Medizingerätesteuerungssystem gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das erste weitere Funk-Sende- und -empfangsmodul (
5 ) und das zweite weitere Funk-Sende- und -empfangsmodul (7 ) Bluetooth-Low-Energy-Module sind. - Medizingerätesteuerungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das erste weitere Funk-Sende- und -empfangsmodul (
5 ) und das zweite weitere Funk-Sende- und -empfangsmodul (7 ) RFID- oder ZigBee-Module sind. - Medizingerätesteuerungssystem gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Medizingerätesteuerungssystem mindestens ein Medizingerät (
2 ) mit einem weiteren WLAN-Sende- und -empfangsmodul (11 ) und einem weiteren Funk-Sende- und -empfangsmodul (12 ) aufweist, und die WLAN-Access-Points (6 ) ausgebildet sind, eine Stärke eines Signals des mindestens einen WLAN-Sende- und -empfangsmoduls (4 ) und des weiteren WLAN-Sende- und -empfangsmoduls (11 ) zu erfassen. - Medizingerätesteuerungssystem gemäß Anspruch 8, wobei mindestens drei WLAN-Access-Points (
6 ) vorgesehen sind. - Medizingerätesteuerungssystem gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei die Steuerungsvorrichtung (
8 ) einen Speicherbereich (9 ) für Datensätze von Signalstärkekombinationen für einzelne Positionen des mindestens einen Medizingeräts (2 ) und der mindestens einen mobilen Steuerungseinheit (3 ) und für Datensätze einer Karte, die einen Grundriss eines Bereichs enthält, in dem die Signalstärkekombinationen erfasst werden, aufweist. - Medizingerätesteuerungssystem gemäß Anspruch 10, wobei der erfasste Bereich Räume (
1 ) in einem Gebäudebereich (10 ) und einen außerhalb der Räume (1 ) liegenden Bereich (13 ) aufweist, und in den Räumen (1 ) jeweils ein einzelner WLAN-Access-Point (6 ) und in dem außerhalb des Raums (1 ) liegenden Bereich (13 ) ein einzelner WLAN-Access-Point (6 ) vorgesehen sind, und die Steuerungsvorrichtung (8 ) ausgebildet ist, anhand der abgespeicherten Datensätze zu bestimmen, ob sich eine derzeitig erfasste Position des mindestens einen Medizingeräts (2 ) oder der mindestens einen mobilen Steuerungseinheit (3 ) innerhalb oder außerhalb eines der Räume (1 ) und in welchem Raum (1 ) befindet. - Medizingerätesteuerungssystem gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine zweite weitere Funk-Sende- und -empfangsmodul (
7 ) ausgebildet ist, eine Stärke eines Signals des mindestens einen ersten weiteren Funk-Sende- und -empfangsmoduls (5 ) zu erfassen. - Medizingerätesteuerungssystem gemäß Anspruch 12, wobei in einem Raum (
1 ) ein einzelnes zweites weiteres Funk-Sende- und -empfangsmodul (7 ) vorgesehen ist, und wobei das Medizingerätesteuerungssystem ausgebildet ist, über die Stärke des Signals zu bestimmen, ob sich das mindestens eine erste weitere Funk-Sende- und -empfangsmodul (5 ) innerhalb oder außerhalb des Raums (1 ) befindet. - Medizingerätesteuerungssystem gemäß den Ansprüchen 11 und 13, wobei es so ausgebildet ist, gleichzeitig anhand der Stärke des Signals des mindestens einem WLAN-Sende- und -empfangsmoduls (
4 ) und der Stärke des Signals des mindestens einen weiteren ersten Funk-Sende- und -empfangsmodul (5 ), zu erfassen, ob sich die mobile Steuerungseinheit (3 ) innerhalb des Raums (1 ) befindet. - Verfahren zur Sicherstellung einer Datenverbindung zwischen einer mobilen Steuerungseinheit (
3 ) und einem Steuerungsvorrichtung für ein Medizingerät (2 ) mit einem Medizingerätesteuerungssystem gemäß Anspruch 5 oder Anspruch 5 und einem der Ansprüche 6 bis 14, wobei die mobile Steuerungseinheit (3 ) die Unterbrechung der Verbindung zwischen dem WLAN-Sende- und -empfangsmodul (4 ) und dem WLAN-Access-Point (6 ) erkennt, die mobile Steuerungseinheit (3 ) das erste weitere Funk-Sende- und -empfangsmodul (5 ) aktiviert und eine Datenverbindung zwischen dem ersten weiteren Funk-Sende- und -empfangsmodul (5 ) und dem zweiten weiteren Funk-Sende- und -empfangsmodul (7 ) ausbildet. - Verfahren gemäß Anspruch 15, wobei das zweite weitere Funk-Sende- und -empfangsmodul (
7 ) kontinuierlich in kurzen Zeitabständen Signale aussendet.
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