JP2000279406A - コンピュータ断層撮影装置における検査対象物の走査方法及びコンピュータ断層撮影装置 - Google Patents

コンピュータ断層撮影装置における検査対象物の走査方法及びコンピュータ断層撮影装置

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JP2000279406A
JP2000279406A JP2000032164A JP2000032164A JP2000279406A JP 2000279406 A JP2000279406 A JP 2000279406A JP 2000032164 A JP2000032164 A JP 2000032164A JP 2000032164 A JP2000032164 A JP 2000032164A JP 2000279406 A JP2000279406 A JP 2000279406A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】画像が再構成される必要のない検査対象物の範
囲にＸ線線量の投与が阻止されるようなコンピュータ断
層撮影装置における検査対象物の走査方法を提示する。 【解決手段】Ｘ線源（１）から出るＸ線束（４）の横断
面が、走査中、常に少なくとも実質的に画像を再構成す
るために使用される検査対象物（５）の範囲のみがＸ線
束（４）の照射を受けるように変更される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、Ｘ線束を放射す
るＸ線源と、このＸ線束が当たる複数列の検出器要素
（検出器列）からなる検出器システムとを備え、このＸ
線束がシステム軸線に対して相対的に移動して、種々異
なる投影に対して形成された検出器信号がコンピュータ
に導かれ、このコンピュータがこの検出器信号から検査
対象物の画像を演算するコンピュータ断層撮影装置（Ｃ
Ｔ装置）における検査対象物の走査方法、及びコンピュ
ータ断層撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】コリメートされたピラミッド状のＸ線束
を検査対象物（例えば患者）を透過して、検出器要素の
二次元アレイから構成された検出器システムに向けて発
するＸ線源を備え、検出器システムがＸ線源によって完
全にＸ線照射を受けるＸ線ＣＴ装置は公知である。この
Ｘ線源並びに、またＸ線ＣＴ装置の構造様式にもよるが
検出器システムは、検査対象物の回りを回転するガント
リーに取付けられている。検査対象物の寝台装置はガン
トリーに対して相対的に移動もしくは運動することがで
きる。Ｘ線束が検査対象物を透過する位置及びＸ線束が
検査対象物を透過する角度はガントリーの回転により常
に変化する。Ｘ線が当たった検出器システムの各検出器
要素は信号を発生するが、この信号はＸ線源から出るＸ
線の検出器システムまでのその通路における検査対象物
の体内の総透過量の尺度である。Ｘ線源のある特定の位
置に対して得られる、検出器システムの検出器要素の出
力信号のレコードは投影と称される。走査（スキャン）
は、ガントリーの種々異なる位置及び／又は寝台装置の
種々異なる位置において得られる一連の投影を含む。こ
のＸ線ＣＴ装置は、検査対象物の１つの層の二次元の断
層画像を得るために、１つのスキャン中に多数の投影を
記録する。複数の検出器列から構成された検出器システ
ムによって多数の層を同時に記録することができる。
【０００３】検査対象物の比較的大きな体積は、通常、
順次走査或いは螺旋走査（ヘリカルスキャン）によって
記録される。
【０００４】順次走査においては、データはガントリー
の回転運動中で検査対象物が固定位置にあるときに取ら
れ、従って１つの平面層が走査される。連続する層を走
査する間に、検査対象物はその都度新しい位置に動かさ
れて、次の層が走査される。この動作は、検査前に決め
られた全ての層が走査されているまで続けられる。
【０００５】螺旋走査の場合、ガントリーはＸ線源と共
に連続的に検査対象物の回りを回転するが、寝台装置と
ガントリーとは連続的に互いに相対的にシステム軸線に
沿って移動する。Ｘ線源は、かくして、検査対象物に対
して、検査前に規定された範囲が走査されるまで、螺旋
軌道を描く。このようにして得られた螺旋データから個
々の層の画像が演算される。
【０００６】従来のＸ線ＣＴ装置においては、検査対象
物の走査の前に、Ｘ線束の横断面は線源側のＸ線絞り装
置によって設定され、この走査中には最早変更されない
（ドイツ特許出願公開第１９７２１５３５号明細書）。
これにより、しばしば、特に複数列の検出器システムを
備えたＣＴ装置において、画像再構成のために使用され
ない検査対象物の範囲がＸ線によって透過される。この
ことは、また、ドイツ特許出願公開第１９７４８８９１
号明細書により公知のＸ線ＣＴ装置においても、即ち、
走査中層厚がその瞬間に走査された検査対象物の身体範
囲に応じて変化する構成においても言える。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、冒
頭に挙げたような方法を、画像を再構成する必要のない
検査対象物の範囲にＸ線線量が投与されることが阻止さ
れるように形成することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この課題は、この発明に
よれば、Ｘ線束を放射するＸ線源と、このＸ線束が当た
る、複数列の検出器要素（検出器列）からなる検出器シ
ステムとを備え、このＸ線束が検査対象物の走査のため
にシステム軸線に対して相対的に移動して、検査対象物
を走査する際に種々異なる投影に対して形成された検出
器信号がコンピュータに導かれ、このコンピュータがこ
の検出器信号から検査対象物の画像を再構成するコンピ
ュータ断層撮影装置において、Ｘ線束の横断面を、走査
中、常に少なくとも実質的に画像の再構成に使用される
検査対象物の範囲だけがＸ線束によって透過されるよう
に変化させる検査対象物の走査方法によって解決され
る。
【０００９】この発明による検査対象物の走査方法にお
いては、特に検査される体積の縁部領域において、利用
されないＸ線線量の投与が防止される、という利点があ
る。このことは、線源側の絞り装置の横断面を、走査の
経過において、このように絞られたＸ線束が常に画像の
再構成に使用できる測定データが得られる検査対象物の
範囲だけを透過するように変化させることによって簡単
に行うことができる。
【００１０】これを達成するために、線源側のＸ線絞り
装置の開口度を、従来とは異なり、検出器システムの中
心に対して非対称に設定することが時として必要であ
る。
【００１１】この発明の特に有利な実施態様によれば、
線源側のＸ線絞り装置として、通常のＣＴ装置に既に使
用されている層絞り装置が使用される。
【００１２】この発明の１つの実施態様によれば、利用
されないＸ線線量の投与は、走査中Ｘ線束の横断面を常
に、何時でも実質的にその測定データが再構成に使用さ
れる検出器システムの検出器要素だけが照射されるよう
に、検出器システムに適合させることによって阻止する
ことができる。このことは、線源側のＸ線絞り装置をそ
れに応じて制御することによって行われる。一般に、こ
の絞り装置は、検出器システムが完全に照射される程度
に開かれている。それ故、Ｘ線源の焦点が点状であるこ
とを仮定して、焦点と検出器システムの縁部との間に形
成されたピラミッドの内部にある検査対象物の範囲がＸ
線により透過される。
【００１３】この発明によれば、Ｘ線束と検出器システ
ムとの適合は、特に、走査中検出器システムの個々の検
出器列がＸ線照射の消失（フェード・アウト）もしくは
その挿入（フェード・イン）されることによって、即
ち、線源側のＸ線絞り装置を調整することによってＸ線
束の横断面を走査中、時間的に検出器システムの一部だ
けが照射されるように変化させることによって行われ
る。以下に、これについて螺旋走査及び順次走査の例を
参照して詳しく説明する。
【００１４】螺旋走査の場合１つのスキャンの始めと終
わりにおいてそれぞれ検出器列の一部しか検出しない走
査範囲（スキャン範囲）が存在する。この範囲において
得られた検出器要素の測定データは画像再構成には使用
されないか、或いは中間のスキャン範囲の画像に対して
画像品質の劣った画像を生ずるかの何れかである。診療
目的にはこれらの画像は、その場合、一般に使いものに
ならず、従って捨象される。
【００１５】それ故、従来のＸ線ＣＴ装置において、検
査対象物に投与されたＸ線線量は一部しか画像の再構成
に使用されない。利用されない線量の割合は螺旋走査の
場合検出器列の数と共に、そしてピッチ（Ｘ線源が検査
対象物の回りを３６０°回転（完全１回転）するとき
の、検出器要素のｚ方向の伸びに対する寝台装置の送
り）が低下すると共に大きくなる。短い螺旋走査の場
合、この利用されない割合は投与される線量全体の大き
な部分を占める。この割合は、例えば、３列の検出器シ
ステムに対してピッチ１で１０回螺旋回転するとき次の
式、即ち Ｄrel＝（１／Ｎ）×（（ｎ／ｐ）−１） により、Ｄrel＝２０％が算出される。但し、Ｄrelは利
用されない線量の相対的な割合、Ｎは螺旋回転の数、ｎ
は検出器列の数、ｐはピッチである。
【００１６】螺旋走査が行われるとき、この発明によれ
ば、線源側のＸ線絞り装置の横断面は、ＣＴスキャンの
始めにおいて、寝台装置がシステム軸線に沿ってＸ線源
に対して相対的に運動する方向（ｚ方向）の最後尾の検
出器列だけがＸ線照射されるように設定される。残りの
全ての検出器列はフェード・アウトされ、従って投与さ
れる線量もそれだけ減少している。スキャンがさらに進
行すると、その他の検出器列がピッチに関係して列ごと
に、画像の再構成に使用される検査対象物の範囲の測定
データを供給する検出器列だけが照射されるようにフェ
ード・インされる。かくして、螺旋走査の経過において
全ての検出器列によっては検出されない、従って画像の
再構成の際に劣った品質でしか示されない検査対象物の
範囲の照射が回避される。
【００１７】これと類似して、螺旋走査の終わりにおい
て、順次、ｚ方向の後ろにある検出器列が、検査対象物
の再構成される範囲がなお完全に全ての検出器列によっ
て検出され、ｚ方向に隣接する検査対象物の範囲が最早
照射されないようにＸ線照射をフェード・アウトされ
る。
【００１８】螺旋走査においては検出器列のＸ線照射の
フェード・アウトもしくはフェード・インのための時点
と位置とはピッチに関係する。ピッチ１（即ち、Ｘ線源
が検査対象物の回りを３６０°回転する（完全１回転）
ときの寝台装置の送りが検出列の幅に相当する）の場
合、Ｘ線源が完全に１回転するごとにその次の検出器列
がフェード・インされ、もしくは完全な１回転の終わり
でその次の検出器列がフェード・アウトされる。このピ
ッチがもっと大きい場合には、検出器列はそれだけ速
く、例えばピッチ２の場合半回転で１列がＸ線照射をフ
ェード・インもしくはフェード・アウトされる。他方、
例えばピッチ０．５の場合２番目ごとの３６０°回転で
１つの検出器列が付加的にＸ線照射のフェード・インも
しくはフェード・アウトがなされる。
【００１９】順次走査の場合、この発明による方法は、
特に、再構成される検査対象物の範囲が順次走査中に検
出器システムによって検出される範囲の整数倍に一致し
ていない場合に有利である。何となれば、この場合に
も、検査対象物にはＸ線線量が利用されずに投与される
からである。
【００２０】これを回避するために、この発明によれ
ば、時間的に検出器列の一部がＸ線照射をフェード・ア
ウトされ、実質的に再構成される範囲だけが照射され
る。１つの或いは複数の検出器列のＸ線照射のフェード
・アウトは、好ましくは、順次走査の始め或いは終わり
で行われるのがよい。Ｘ線照射のフェード・アウトは、
しかしまた、スキャンの中間で行うこともできる。結
局、全ての或いは一部の順次走査においても１つ或いは
複数の検出器列がフェード・アウトされる。その目標
は、常に、照射される範囲と再構成される範囲とを一致
させることにある。
【００２１】要約すると、画像形成に有効でないＸ線線
量の投与は、線源側のＸ線絞り装置の開口度を走査の経
過において、常に画像に貢献する検出器列だけが照射さ
れるように変更することにより回避することができる。
【００２２】この発明によれば、画像再構成に使用され
ない検出器列のＸ線照射のフェード・アウトもしくは画
像再構成に使用される検出器列のＸ線照射のフェード・
インは連続的に行われる。しかしながら、このＸ線照射
のフェード・アウトもしくはフェード・インは、できる
だけ短い時間にそれぞれＸ線照射をフェード・アウトも
しくはフェード・インされるべき検出器列が完全にＸ線
照射をフェード・アウトもしくはフェード・インされる
ように経過するのがよい。これによりＸ線線量は、部分
的にフェード・アウトされた検出器信号は画像再構成に
一般に使用することができないから、最小になる。
【００２３】
【発明の実施の形態】この発明のその他の詳細及び長所
を以下に図面に示した実施例を参照して説明する。
【００２４】図１には、この発明による方法を実施する
ためのＣＴ装置が極めて概略的に示されている。この装
置は、焦点２を持つＸ線源１、例えばＸ線管を備え、こ
れから線源側もしくは管側のＸ線絞り装置３によって絞
られたピラミッド状のＸ線束４が放射され、検査対象物
５、例えば患者を透過して、検出器システム６に当た
る。この検出器システムは複数の並列の検出器列からな
り、その各検出器列は多数の検出器要素からなる。Ｘ線
源１と検出器システム６とは、システム軸線７の回りを
移動可能でかつシステム軸線に沿って検査対象物５に対
して相対的に移動可能な１つの測定システムを形成して
いるので、検査対象物は種々異なる投影角α及びシステ
ム軸線７に沿って種々異なるｚ位置でＸ線の照射を受け
る。その際生ずる検出器システム６の検出器要素の出力
信号から、データ検出システム８は測定値を形成し、こ
の測定値はコンピュータ９に導かれ、これにより検査対
象物５の画像が演算され、この画像がモニター１０に表
示される。
【００２５】図１によるＸ線ＣＴ装置は順次走査にも、
また螺旋走査にも適用することができる。
【００２６】順次走査の場合、検査対象物５は層ごとに
走査される。その場合、Ｘ線源１はシステム軸線７に関
して検査対象物５の回りを移動し、測定システム１、６
は多数の投影を取得して、検査対象物５の１つの層の二
次元断層画像を形成する。連続している層の走査中に検
査対象物５はその都度新しいｚ位置に動かされる。この
動作は、再構成される範囲を含む全ての層が検出されて
いる限り繰り返される。
【００２７】螺旋走査中測定システム１、６は検査対象
物５に対して相対的に連続的に螺旋軌道１１の上を、再
構成される範囲が完全に検出されている限り運動する。
その場合、三次元的なデータレコードが作られる。コン
ピュータ９はそれから内挿法により平面的なデータレコ
ードを演算し、これから順次走査の場合のように、所望
の画像が再構成される。
【００２８】図１においては、Ｘ線源１から出るＸ線束
４が、検出器システム６がｚ方向に所望の幅にわたって
（図１の場合全幅にわたって）、Ｘ線で照射されるよう
に絞られている動作状態が示されている。従来のＣＴ装
置においてはこの全走査中この設定に保持される。
【００２９】図２には、図１による複数列の検出器シス
テムを備えたＣＴ装置の動作状態におけるＸ線の形状が
著しく簡単化して示されている。Ｘ線源１は図示されて
いないが、その焦点２からＸ線束４が出ており、このＸ
線束４が検査対象物５を透過して、検出器システム６に
当たっている。線源側のＸ線絞り装置３は、Ｘ線束４が
検出器システム６をそのｚ方向の全範囲にわたって照射
するように設定されている。
【００３０】螺旋走査の始めに、この発明によれば、線
源側のＸ線絞り装置３は図３に示されるように設定され
ており、その結果、検出器システム６のｚ方向の最後の
検出器列によって捕捉される検査対象物５の範囲だけが
Ｘ線束４によって照射されている。ピッチが１である、
即ち、測定システム１、６が検査対象物５の回りを３６
０°回転するごとに１つの検出器列の幅だけ検査対象物
５に対して相対的にｚ方向に正に動くと仮定すると、こ
の走査中調整手段１３により線源側のＸ線絞り装置の横
断面が、１回転ごとにさらに１つの検出器列がＸ線照射
を受ける（フェード・インされる）ように、そして全て
の検出器列が照射を受ける（フェード・インされる）ま
での間変更される。
【００３１】螺旋走査の終わりにおける動作と螺旋走査
の始めにおける動作とは次のように異なる。即ち、終わ
り動作の場合、この走査中調整手段１３により線源側の
Ｘ線絞り装置の横断面が、１回転ごとに１つの検出器列
がＸ線照射を消失する（フェード・アウトされる）よう
に、そして全ての検出器列が照射を消失する（フェード
・アウトされる）までの間変更される。図４はこの螺旋
走査の終わりにおける動作状態、即ち、検出器システム
６の全ての検出器列が、ｚ方向の最先のものを除いて、
既にフェード・アウトされている状態を示す。ピッチが
１であれば、その次の回転の終了の後この検出器列もフ
ェード・アウトされる。
【００３２】この発明は、ピッチに関して前述の実施例
には限定されない。例えば、ピッチ０．５の場合１回転
当たり半分の検出器列が、ピッチ２の場合半回転当たり
１つの検出器列が、ピッチ３の場合３分の１回転で１つ
の検出器列がフェード・アウトもしくはフェード・イン
される。
【００３３】検出器列は、この発明によれば、線源側の
Ｘ線絞り装置における調整手段１３を適当に作動させる
ことにより連続的にもまた段階的に列ごとにフェード・
アウトもしくはフェード・インされる。複数の検出器列
を各１つのユニットに纏めて、同時にフェード・アウト
もしくはフェード・インするようにもできる。
【００３４】図５の実施例においては順次走査の複数の
シーケンス（Ａ〜Ｅ）が示されている。図に示されるよ
うに、再構成される範囲１２は検出器システム６により
１つのシーケンス中に検出可能な範囲の整数倍には一致
していない。これにより、最後の走査シーケンスＥにお
いては調整手段により線源側のＸ線絞り装置の横断面
を、ｚ方向の前側の検出器列がフェード・アウトされて
いるが、それにもかかわらず再構成される範囲１２が完
全に検出されるように変更することができる。
【００３５】図３乃至５の実施例は、走査中画像の再構
成に必要とされない検査対象物の範囲が少なくとも実質
的にフェード・アウトされていることは共通である。従
って、検査対象物に走査中に投与されるＸ線線量は最小
になる。
【００３６】上述の実施例の場合検出器システムの個々
の検出器列は、それぞれシステム軸線７の方向、即ち、
ｚ方向において同一に設定された検出器列の幅を持って
いる。しかしながら、この発明の範囲として、異なる検
出器列幅の検出器列を設けることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の方法を実施するための複数列検出器
システムを備えたＣＴ装置の模式図を示す。
【図２】図１で示された動作状態を表す図１のＣＴ装置
のＸ線の形状の模式図を示す。
【図３】この発明による方法で実施された螺旋走査の始
めにおける図１のＣＴ装置のＸ線の形状の模式図を示
す。
【図４】この発明による方法で実施された螺旋走査の終
わりにおける図１のＣＴ装置のＸ線の形状の模式図を示
す。
【図５】この発明による方法で実施された順次走査の複
数のシーケンスの模式図を示す。
【符号の説明】
１ Ｘ線源 ２ 焦点 ３ Ｘ線絞り装置 ４ Ｘ線束 ５ 検査対象物 ６ 検出器システム ７ システム軸線 ８ データ検出システム ９ コンピュータ １０ モニター １１ 螺旋軌道 １２ 再構成される範囲 １３ 調整手段

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】Ｘ線束（４）を放射するＸ線源（１）と、
    このＸ線束が当たる複数列の検出器要素（検出器列）か
    らなる検出器システム（６）とを備え、このＸ線束
    （４）が検査対象物（５）を走査するためにシステム軸
    線（７）に対して相対的に移動して、この検査対象物
    （５）を走査する際に種々異なる投影に対して形成され
    た検出器信号がコンピュータ（９）に導かれ、このコン
    ピュータがこの検出器信号から検査対象物（５）の画像
    を再構成するコンピュータ断層撮影装置（ＣＴ装置）に
    おいて、Ｘ線束（４）の横断面を、走査中、常に少なく
    とも実質的に画像の再構成に使用される検査対象物
    （５）の範囲だけがＸ線束（４）によって透過されるよ
    うに変化させるコンピュータ断層撮影装置における検査
    対象物の走査方法。
  2. 【請求項２】ＣＴ装置がＸ線源と、このＸ線源に付設さ
    れ開口度が走査中に変化する線源側のＸ線絞り装置
    （３）とを備えた請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】線源側のＸ線絞り装置（３）の開口度が検
    出器システムの中心に対して非対称に設定される請求項
    ２に記載の方法。
  4. 【請求項４】線源側のＸ線絞り装置（３）として、通常
    のＣＴ装置に使用されている層絞り装置が適用される請
    求項３に記載の方法。
  5. 【請求項５】Ｘ線束（４）の横断面を、走査中、検出器
    システム（６）の検出器列の少なくとも１つが少なくと
    も時間的にＸ線照射を消失（フェード・アウト）するよ
    うに変化させる請求項１に記載の方法。
  6. 【請求項６】ＣＴ装置が、開口度が走査中、少なくとも
    １つの検出器列のＸ線照射の消失（フェード・アウト）
    並びにＸ線照射の挿入（フェード・イン）を行わせるよ
    うに変化される線源側のＸ線絞り装置（３）を備えたＸ
    線源を有する請求項５に記載の方法。
  7. 【請求項７】Ｘ線照射のフェード・アウト並びにフェー
    ド・インが連続的に行われる請求項５又は６に記載の方
    法。
  8. 【請求項８】Ｘ線照射のフェード・アウト並びにフェー
    ド・インが段階的に列ごとに行われる請求項５又は６に
    記載の方法。
  9. 【請求項９】検査対象物の螺旋走査を行うために、検査
    対象物の螺旋走査の始めにおいて、検査対象物がシステ
    ム軸線に沿ってＸ線源に対して相対的に運動する方向
    （ｚ方向）の最後尾の検出器列だけがＸ線照射をフェー
    ド・インされ、走査の経過においては列ごとにそれぞれ
    ｚ方向に隣接した検出器列がＸ線照射をフェード・イン
    される請求項５乃至８の１つに記載の方法。
  10. 【請求項１０】検査対象物の螺旋走査を行うために、検
    査対象物の螺旋走査の終わりにおいて、ｚ方向に最後尾
    の検出器列だけがＸ線照射をフェード・アウトされ、走
    査の経過においては列ごとにそれぞれｚ方向に隣接した
    検出器列がＸ線照射をフェード・アウトされる請求項５
    乃至９の１つに記載の方法。
  11. 【請求項１１】Ｘ線源（１）が検査対象物（５）の回り
    を完全に１回転する最中に、ピッチに関係した数の検出
    器列がＸ線照射をフェード・アウトもしくはフェード・
    インされる請求項９又は１０に記載の方法。
  12. 【請求項１２】ピッチが増大するにつれ検出器列がより
    速くＸ線照射をフェード・アウトもしくはフェード・イ
    ンされる請求項１１に記載の方法。
  13. 【請求項１３】ピッチ１の場合１回転ごとに１つの検出
    器列がＸ線照射をフェード・アウトもしくはフェード・
    インされ、ピッチ２の場合半回転ごとに１つの検出器列
    がＸ線照射をフェード・アウトもしくはフェード・イン
    される請求項１２に記載の方法。
  14. 【請求項１４】検出器列のＸ線照射のフェード・アウト
    の際に、焦点（２）の最終的広がりが、全てのＸ線照射
    のフェード・アウトされていない検出器列が完全にＸ線
    源（１）からのＸ線束によって検出される請求項１に記
    載の方法。
  15. 【請求項１５】検出器システム（６）のそれぞれ複数の
    検出器列が１つのユニットに纏められ、共通にＸ線照射
    をフェード・アウトもしくはフェード・インされる請求
    項１に記載の方法。
  16. 【請求項１６】Ｘ線束（４）の横断面を変える手段（１
    ３）を備え、それにより検査対象物（５）の走査中常に
    少なくとも実質的に画像の再構成のために使用される検
    査対象物（５）の範囲だけがＸ線束（４）によって検出
    可能である請求項１乃至１５の１つに記載の方法を実施
    するためのコンピュータ断層撮影装置。
  17. 【請求項１７】検出器システム（６）の個々の検出器列
    が全て同一の長さ寸法を持っている請求項１６に記載の
    コンピュータ断層撮影装置。
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