JP2006110324A - X-ray ct apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、X線CT(Computed Tomography)装置に関し、特に、X線エネルギー(energy)を異にする2種類の断層像を撮影するX線CT装置に関する。 The present invention relates to an X-ray CT (Computed Tomography) apparatus, and more particularly to an X-ray CT apparatus that captures two types of tomographic images having different X-ray energies.
X線CT装置では、X線エネルギーを異にする2種類の断層像を撮影することが行われる。2種類の断層像の一方は、例えば80kV程度の低エネルギーのX線を用いて撮影された軟質組織(脂肪等)の断層像であり、他方は、例えば140kV程度の高エネルギーのX線を用いて撮影された硬質組織(骨等)の断層像である。 In the X-ray CT apparatus, two types of tomographic images having different X-ray energies are taken. One of the two types of tomographic images is a tomographic image of a soft tissue (such as fat) taken using low-energy X-rays of about 80 kV, for example, and the other is using high-energy X-rays of about 140 kV, for example. This is a tomographic image of a hard tissue (bone etc.) taken in
X線エネルギーの差別化は、X線管の管電圧を2段階に切り替えることによって行われる(例えば、特許文献1参照)。あるいは、X線の透過方向に直列に配置したエネルギー吸収特性の異なる2種類のX線検出器を用いることによって行われる(例えば、特許文献2参照)。
管電圧切替によってX線エネルギーを差別化する場合は、1スキャン中に管電圧を交互に切り替えなければならないので、高速かつ高精度な制御装置が必要とされる。管電圧切替を1スキャンごとに行う場合は、2回のスキャンが必要になるので被爆量が増える。エネルギー吸収特性を異にする2種類のX線検出器を用いる場合は、X線検出器が2系統必要になる。 When X-ray energy is differentiated by switching the tube voltage, the tube voltage must be switched alternately during one scan, so that a high-speed and highly accurate control device is required. When the tube voltage is switched every scan, the amount of exposure increases because two scans are required. When two types of X-ray detectors having different energy absorption characteristics are used, two X-ray detectors are required.
そこで、本発明の課題は、管電圧を切り替えることなく1種類のX線検出器を用いてX線エネルギーの異なる2種類の断層像を撮影するX線CT装置を実現することである。 Accordingly, an object of the present invention is to realize an X-ray CT apparatus that captures two types of tomographic images having different X-ray energies using one type of X-ray detector without switching tube voltage.
上記の課題を解決するための本発明は、被検体を挟んで互いに対向させた状態でX線源と多チャンネルX線検出器をアイソセンタを中心として回転させてX線検出データを収集し、それに基づいて被検体の断層像を再構成するX線CT装置であって、アイソセンタを通るX線の照射点を境として前記多チャンネルX線検出器の前半チャンネルと後半チャンネルにそれぞれ入射するX線のエネルギーを互いに異ならせる差別化手段と、360°の回転によって得られる前半チャンネルのX線検出データおよび後半チャンネルのX線検出データからそれぞれのミラーポイントデータを生成するデータ生成手段と、前半チャンネルのX線検出データとそのミラーポイントデータの組み合わせおよび後半チャンネルのX線検出データとそのミラーポイントデータの組み合わせに基づいて、それぞれ、第1の種類の断層像および第2の種類の断層像を再構成する再構成手段と、を具備することを特徴とするX線CT装置である。 In order to solve the above problems, the present invention collects X-ray detection data by rotating an X-ray source and a multi-channel X-ray detector around an isocenter in a state where they face each other with a subject interposed therebetween, An X-ray CT apparatus for reconstructing a tomographic image of an object based on X-rays incident on the first half channel and the second half channel of the multi-channel X-ray detector with an X-ray irradiation point passing through an isocenter as a boundary. Differentiating means for making energy different from each other, data generating means for generating respective mirror point data from the X-ray detection data of the first half channel and the X-ray detection data of the second half channel obtained by rotation of 360 °, and X of the first half channel X-ray detection data of the latter half channel and its mirror poi Based on a combination of Todeta, respectively, an X-ray CT apparatus characterized by comprising a reconstructing means for reconstructing a tomographic image of the tomographic image and the second type of the first kind, the.
前記多チャンネルX線検出器が複数のチャンネル列を有し、前記差別化手段が、前半チャンネルと後半チャンネルにおけるエネルギー差別化パターンを隣り合うチャンネル列ごとに交互に反転することが、X線エネルギーの異なる2種類のスカウト像を同時撮影する点で好ましい。 The multi-channel X-ray detector has a plurality of channel rows, and the differentiating means alternately inverts the energy differentiation pattern in the first half channel and the second half channel for each adjacent channel row. This is preferable in that two different types of scout images are taken simultaneously.
前記再構成手段が、第1の種類の断層像および第2の種類の断層像を、それぞれ、前半チャンネルのX線検出データとそのミラーポイントデータの組み合わせのハーフスキャン分および後半チャンネルのX線検出データとそのミラーポイントデータの組み合わせのハーフスキャン分に基づいて再構成することが、最小限のデータから断層像を得る点で好ましい。 The reconstruction means converts the first-type tomogram and the second-type tomogram into a half-scan and a latter-channel X-ray detection of a combination of the first-half channel X-ray detection data and its mirror point data, respectively. Reconstruction based on a half scan of a combination of data and its mirror point data is preferable from the viewpoint of obtaining a tomographic image from minimum data.
前記差別化手段がX線フィルタを有することが、X線エネルギーの差別化を適切に行う点で好ましい。
前記X線フィルタが前記X線源のX線出射側に設けられることが、差別化されたX線を出射させる点で好ましい。
It is preferable that the differentiating means has an X-ray filter from the viewpoint of appropriately differentiating X-ray energy.
The X-ray filter is preferably provided on the X-ray emission side of the X-ray source from the viewpoint of emitting differentiated X-rays.
前記X線フィルタが前記多チャンネルX線検出器のX線入射側に設けられることが、差別化されたX線を入射させる点で好ましい。
前記X線フィルタが前記X線源のX線出射側および前記多チャンネルX線検出器のX線入射側にそれぞれ設けられることが、X線エネルギーの差別化を徹底する点で好ましい。
It is preferable that the X-ray filter is provided on the X-ray incident side of the multi-channel X-ray detector in terms of making differentiated X-rays incident.
The X-ray filters are preferably provided on the X-ray emission side of the X-ray source and the X-ray incident side of the multi-channel X-ray detector, respectively, from the viewpoint of thorough differentiation of X-ray energy.
前記X線フィルタがX線のエネルギーを80kVと140kVに差別化することが、軟質組織の断層像と硬質組織の断層像をそれぞれ得る点で好ましい。 It is preferable that the X-ray filter differentiates the X-ray energy into 80 kV and 140 kV from the viewpoint of obtaining a soft tissue tomogram and a hard tissue tomogram, respectively.
本発明によれば、X線CT装置が、アイソセンタを通るX線の照射点を境として多チャンネルX線検出器の前半チャンネルと後半チャンネルにそれぞれ入射するX線のエネルギーを互いに異ならせる差別化手段と、360°の回転によって得られる前半チャンネルのX線検出データおよび後半チャンネルのX線検出データからそれぞれのミラーポイントデータを生成するデータ生成手段と、前半チャンネルのX線検出データとそのミラーポイントデータの組み合わせおよび後半チャンネルのX線検出データとそのミラーポイントデータの組み合わせに基づいて、それぞれ、第1の種類の断層像および第2の種類の断層像を再構成する再構成手段とを具備するので、管電圧を切り替えることなく1系統のX線検出器を用いてX線エネルギーの異なる2種類の断層像を撮影することができる。 According to the present invention, the X-ray CT apparatus makes the X-ray energy incident on the first half channel and the second half channel of the multi-channel X-ray detector different from each other with the X-ray irradiation point passing through the isocenter as a boundary. And data generation means for generating respective mirror point data from the X-ray detection data of the first half channel and the X-ray detection data of the second half channel obtained by rotation of 360 °, the X-ray detection data of the first half channel and its mirror point data And a reconstruction means for reconstructing the first type of tomogram and the second type of tomogram based on the combination of the X-ray detection data of the latter half channel and the mirror point data thereof, respectively. Using a single X-ray detector without switching the tube voltage, Two tomograms that can be captured.
以下、図面を参照して発明を実施するための最良の形態を説明する。なお、本発明は、発明を実施するための最良の形態に限定されるものではない。図1にX線CT装置の構成を示す。本装置は本発明を実施するための最良の形態の一例である。本装置の構成によって、X線CT装置に関する本発明を実施するための最良の形態の一例が示される。 The best mode for carrying out the invention will be described below with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the best mode for carrying out the invention. FIG. 1 shows the configuration of the X-ray CT apparatus. This apparatus is an example of the best mode for carrying out the present invention. An example of the best mode for carrying out the present invention relating to an X-ray CT apparatus is shown by the configuration of the apparatus.
同図に示すように、本装置は、ガントリ(gantry)100、テーブル200およびオペレータコンソール(operator console)300を有する。ガントリ100は、テーブル200によって搬入される被検体10を、X線照射・検出装置102でスキャン(scan)してX線検出データ(data)を収集する。
As shown in the figure, the apparatus includes a gantry 100, a table 200, and an
ガントリ100は所定のスキャン条件でスキャンを行い、テーブル200は所定の部位がスキャンされるように、撮影空間における被検体10の位置決めを行う。位置決めは、内蔵する位置調節機構により、天板202の高さおよびその上のクレードル(cradle)204の水平移動距離を調節することによって行われる。 The gantry 100 scans under a predetermined scanning condition, and the table 200 positions the subject 10 in the imaging space so that a predetermined part is scanned. Positioning is performed by adjusting the height of the top plate 202 and the horizontal movement distance of the cradle 204 thereon by a built-in position adjustment mechanism.
天板202の高さ調節は、支柱206をベース(base)208との取付部を中心としてスイング(swing)させることによって行われる。支柱206のスイングによって、天板202は上下方向および水平方向に変位する。クレードル204は天板202上で水平方向に変位する。スキャン条件によっては、ガントリ100をチルト(tilt)させた状態でスキャンが行われる。ガントリ100のチルトは、内蔵のチルト機構によって行われる。 The height of the top plate 202 is adjusted by swinging the support column 206 around the attachment portion with the base 208. The top plate 202 is displaced vertically and horizontally by the swing of the support column 206. The cradle 204 is displaced horizontally on the top plate 202. Depending on the scanning conditions, scanning is performed with the gantry 100 tilted. The gantry 100 is tilted by a built-in tilt mechanism.
オペレータコンソール300は、ガントリ100およびテーブル200にスキャン計画を与えてそれに基づくスキャンを行わせるとともに、ガントリ100からX線検出データを入力し、それに基づいて画像再構成を行う。すなわち、オペレータコンソール300は、スキャン計画をガントリ100およびテーブル200に供給するホスト(host)としての機能と、X線検出データから画像を再構成する画像再構成装置としての機能を有する。
The
これら2つの機能に対応して、オペレータコンソール300は2つのディスプレイ(display)302,304を有する。一方のディスプレイ302はホスト用のディスプレイであり、他方のディスプレイ304は画像再構成装置用のディスプレイである。
Corresponding to these two functions, the
図2に、X線照射・検出装置102の構成を模式的に示す。同図に示すように、X線照射・検出装置102は、X線管104の焦点から放射されたX線140をX線検出器106で検出するようになっている。X線140は、図示しないコリメータ(collimator)で成形されて、ファンビーム(fan beam)X線となっている。X線検出器106は、ファンビームX線140に対応した円弧をなすように湾曲している。
FIG. 2 schematically shows the configuration of the X-ray irradiation /
X線検出器106は、多チャンネル(channel)の検出器である。X線焦点から見た各チャンネルの角度をγで表す。チャンネル角度γの基準線は、ファンビームX線140の中心ビームすなわちX線焦点とアイソセンタISOを結ぶ直線である。
The
X線照射・検出装置102はアイソセンタ(isocenter)ISOを中心として回転する。回転角度をβで表す。回転角度βの基準線は、X線照射・検出装置102が図示のように垂直状態となったときの、X線焦点とアイソセンタISOを結ぶ直線である。
The X-ray irradiation /
X線管104の前面には照射フィルタ(filter)150が設けられている。X線管104から出射されたX線は、照射フィルタ150を通して撮影空間に照射される。このフィルタは、その形状の類似性からボウタイフィルタ(bowtie filter)とも呼ばれる。
An
照射フィルタ150は、中心ビームを境にして、右半部152と左半部154でエネルギー通過特性が異なるように構成されている。右半部152と左半部154のエネルギー通過特性の一例を図3に示す。同図に示すように、右半部152は相対的に高域のエネルギー通過特性を有し、左半部154は相対的に低域のエネルギー通過特性を有する。以下、右半部152を高エネルギー部ともいい、左半部154を低エネルギー部ともいう。このようなエネルギー通過特性を有するフィルタは、それぞれ、適宜のX線エネルギー吸収特性を持つ材料で構成される。照射フィルタ150は、本発明における差別化手段の一例である。
The
X線検出器106の前面には入射フィルタ160が設けられている。撮影空間を通過してきたX線は、フィルタ160を通してX線検出器106の受光面に入射する。入射フィルタ160は、中心ビームの照射点を境にして、右半部162と左半部164でエネルギー通過特性が異なるように構成されている。右半部162と左半部164のエネルギー通過特性の一例を図4に示す。同図に示すように、右半部162は相対的に高域のエネルギー通過特性を有し、左半部164は相対的に低域のエネルギー通過特性を有する。以下、右半部162を高エネルギー部ともいい、左半部164を低エネルギー部ともいう。このようなエネルギー通過特性を有するフィルタは、それぞれ、適宜のX線エネルギー吸収特性を持つ材料で構成される。入射フィルタ160は、本発明における差別化手段の一例である。
An
このような照射フィルタ150および入射フィルタ160によって、X線検出器106の、中心ビームの入射点を境にした右半部と左半部には、エネルギーの異なるX線がそれぞれ入射する。すなわち、右半部には相対的に高エネルギーのX線が入射し、左半部には相対的の低エネルギーのX線が入射する。高エネルギーX線のエネルギーは例えば140kVであり、低エネルギーX線のエネルギーは例えば80kVである。なお、照射フィルタ150および入射フィルタ160は、どちらか一方だけを用いるようにしてもよい。
By the
X線検出器106の各チャンネルに右端から左端に向かって順番に番号を付すものとすると、右半部は前半チャンネルとなり、左半部は後半チャンネルとなる。以下右半部を前半チャンネルともいい、左半部を後半チャンネルともいう。
Assuming that each channel of the
X線照射・検出装置102がこのような構成になっているので、回転角度360°のスキャンによって得られるビュー・チャンネルデータ(view−channel data)は、図5に示すように、ビュー・チャンネル空間のγ=0の線を境にして、右半分(前半チャンネル)と左半分(後半チャンネル)でX線エネルギーが異なるものとなる。右半分は高エネルギーであり、左半分は低エネルギーである。
Since the X-ray irradiation /
一方、ビュー・チャンネル空間では、2つの座標(β,γ)および(β+π+2γ,−γ)はミラーポイント(mirror point)の関係にある。ミラーポイントとは、その位置のデータを得るためのX線ビームの経路が同一で方向が反対になるような座標である。このような座標におけるデータは、ミラーポイントデータと呼ばれる。ミラーポイントデータの対は同一の値を持つ。 On the other hand, in the view channel space, the two coordinates (β, γ) and (β + π + 2γ, −γ) are in a mirror point relationship. A mirror point is a coordinate where the X-ray beam path for obtaining the data of the position is the same and the direction is opposite. Data at such coordinates is called mirror point data. The mirror point data pairs have the same value.
ビュー・チャンネル空間におけるミラーポイントの分布を図6に示す。同図では、ミラーポイント同士を同一の図形パターンによって示す。同図に示すように、前半チャンネル側のデータのミラーポイントデータは後半チャンネル側に存在し、後半チャンネル側のデータのミラーポイントデータは前半チャンネル側に存在する。 The distribution of mirror points in the view channel space is shown in FIG. In the figure, mirror points are indicated by the same graphic pattern. As shown in the figure, the mirror point data of the data on the first half channel side exists on the second half channel side, and the mirror point data of the data on the second half channel side exists on the first half channel side.
このような関係を利用すれば、前半チャンネル側のデータのミラーポイントデータで後半チャンネル側を埋めて、ビュー・チャンネル空間のデータをすべて高エネルギーX線のデータとすることができ、また、後半チャンネル側のデータのミラーポイントデータで前半チャンネル側を埋めて、ビュー・チャンネル空間のデータをすべて低エネルギーX線のデータとすることができる。 By using this relationship, it is possible to fill the latter channel side with the mirror point data of the data on the first half channel side, and to make all the data in the view channel space into high energy X-ray data. The first half channel side is filled with the mirror point data of the side data, and all the data in the view channel space can be converted into low energy X-ray data.
これによって、完全なビュー・チャンネルデータが高エネルギーと低エネルギーについて1セットずつ得られるので、それぞれのデータセットを用いて画像再構成を行うことにより、高エネルギーX線による断層像と低エネルギーX線による断層像を得ることができる。したがって、管電圧を切り替えることなく1系統のX線検出器を用いてX線エネルギーの異なる2種類の断層像を撮影することが可能である。 As a result, complete view channel data can be obtained for each set of high energy and low energy, and by performing image reconstruction using each data set, a tomogram and low energy X-rays by high energy X-rays can be obtained. A tomographic image can be obtained. Therefore, it is possible to take two types of tomographic images having different X-ray energies using one system of X-ray detector without switching the tube voltage.
なお、画像再構成はハーフスキャン分のビュー・チャンネルデータがあれば可能なので、高エネルギーおよび低エネルギーとも、ビュー・チャンネル空間をすべて埋める代わりに、四辺形ABCDで示す範囲をそれぞれX線検出データおよびミラーポイントデータで埋めるようにしてもよい。これによって、最小限のデータ数で画像再構成を行うことができる。また、ミラーポイントデータの生成も最小限とすることができる。 Note that image reconstruction is possible with half-scan worth of view channel data, so instead of filling the entire view channel space with both high energy and low energy, the range indicated by the quadrilateral ABCD and X-ray detection data and You may make it fill with mirror point data. As a result, image reconstruction can be performed with a minimum number of data. Further, generation of mirror point data can be minimized.
図7に、以上のような、ミラーポイントデータ生成および画像再構成を行うオペレータコンソール300の機能ブロック図を示す。同図に示すように、オペレータコンソール300は、ミラーポイントデータ生成部310で、前半チャンネルのデータからそのミラーポイントデータを生成し、後半チャンネルのデータからそのミラーポイントデータを生成する。
FIG. 7 shows a functional block diagram of the
そして、画像再構成部312によって、前半チャンネルのデータとそのミラーポイントデータの組み合わせに基づいて、高エネルギー断層像を再構成する。この断層像は、例えば骨等の硬質組織の断層像である。
Then, the
また、画像再構成部314によって、後半チャンネルのデータとそのミラーポイントの組み合わせに基づいて低エネルギー断層像を再構成する。この断層像は、例えば脂肪等の軟質組織の断層像である。
Further, the
高エネルギー断層像および低エネルギー断層像については、必要に応じて、和または差の画像が求められる。ミラーポイントデータ生成部310は、本発明におけるデータ生成手段の一例である。画像再構成部312,314は、本発明における再構成手段の一例である。
For the high energy tomographic image and the low energy tomographic image, a sum or difference image is obtained as necessary. The mirror point
X線検出器106が2列のチャンネルを有する場合は、入射フィルタ160の構成を図8に示すようにする。すなわち、高エネルギー部162と低エネルギー部164の配置を、1つの列では前半が高エネルギー部162、後半が低エネルギー部164となるようにし、他の列では逆に後半が高エネルギー部162、前半が低エネルギー部164となるようにする。また、照射フィルタ150についても、図9に示すように、高エネルギー部152と低エネルギー部154の配置を入射フィルタ160における配置に合わせる。X線検出器106が3列以上の多列になった場合も同じ要領である。
When the
このようにすることにより、スカウト(scout)像を高低2種類X線エネルギーで撮影することも容易になる。すなわち、スカウト像は、X線の照射方向を例えば垂直方向に固定し、被検体10を体軸方向に送ることによって撮影されるが、照射フィルタ150および入射フィルタ160における高エネルギー部および低エネルギー部の上記のような配置により、被検体10の同一部分が高エネルギーX線と低エネルギーX線で交互に撮影されるので、X線エネルギーの異なる2種類のスカウト像を同時に得ることができる。それらスカウト画像についても、必要に応じて、和または差の画像が求められる。
By doing so, it is also easy to capture a scout image with two types of high and low X-ray energies. That is, the scout image is imaged by fixing the X-ray irradiation direction in, for example, the vertical direction and sending the subject 10 in the body axis direction, but the high energy portion and the low energy portion in the
100 ガントリ
200 テーブル
300 オペレータコンソール
102 X線照射・検出装置
104 X線管
106 X線検出器
140 X線
150 照射フィルタ
152 高エネルギー部
154 低エネルギー部
160 入射フィルタ
162 高エネルギー部
164 低エネルギー部
310 ミラーポイントデータ生成部
312,314 画像再構成部
100 Gantry 200 Table 300
Claims (8)
アイソセンタを通るX線の照射点を境として前記多チャンネルX線検出器の前半チャンネルと後半チャンネルにそれぞれ入射するX線のエネルギーを互いに異ならせる差別化手段と、
360°の回転によって得られる前半チャンネルのX線検出データおよび後半チャンネルのX線検出データからそれぞれのミラーポイントデータを生成するデータ生成手段と、
前半チャンネルのX線検出データとそのミラーポイントデータの組み合わせおよび後半チャンネルのX線検出データとそのミラーポイントデータの組み合わせに基づいて、それぞれ、第1の種類の断層像および第2の種類の断層像を再構成する再構成手段と、
を具備することを特徴とするX線CT装置。 X-ray detection data is collected by rotating the X-ray source and the multi-channel X-ray detector around the isocenter in a state where they are opposed to each other with the subject interposed therebetween, and a tomographic image of the subject is reconstructed based on the X-ray detection data A line CT apparatus,
Differentiating means for making the energy of X-rays incident on the first half channel and the second half channel of the multi-channel X-ray detector different from each other at the X-ray irradiation point passing through the isocenter,
Data generation means for generating respective mirror point data from the X-ray detection data of the first half channel and the X-ray detection data of the second half channel obtained by rotation of 360 °;
Based on the combination of the X-ray detection data of the first half channel and its mirror point data and the combination of the X-ray detection data of the second half channel and its mirror point data, respectively, the first type tomogram and the second type of tomogram, respectively. Reconfiguration means for reconfiguring,
An X-ray CT apparatus comprising:
前記差別化手段が、前半チャンネルと後半チャンネルにおけるエネルギー差別化パターンを隣り合うチャンネル列ごとに交互に反転する、
ことを特徴とする請求項1に記載のX線CT装置。 The multi-channel X-ray detector has a plurality of channel rows;
The differentiating means alternately inverts the energy differentiation pattern in the first half channel and the second half channel for each adjacent channel row,
The X-ray CT apparatus according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のX線CT装置。 The reconstruction means converts the first-type tomogram and the second-type tomogram into a half-scan and a latter-channel X-ray detection of a combination of the first-half channel X-ray detection data and its mirror point data, respectively. Reconstruct based on half scan of data and its mirror point data combination,
The X-ray CT apparatus according to claim 1 or 2, characterized by the above.
ことを特徴とする請求項1ないし請求項3のうちのいずれか1つに記載のX線CT装置。 The differentiating means comprises an X-ray filter;
The X-ray CT apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the X-ray CT apparatus is characterized by the above.
ことを特徴とする請求項4に記載のX線CT装置。 The X-ray filter is provided on the X-ray emission side of the X-ray source;
The X-ray CT apparatus according to claim 4.
ことを特徴とする請求項4に記載のX線CT装置。 The X-ray filter is provided on the X-ray incident side of the multi-channel X-ray detector;
The X-ray CT apparatus according to claim 4.
ことを特徴とする請求項4に記載のX線CT装置。 The X-ray filters are respectively provided on the X-ray emission side of the X-ray source and on the X-ray incident side of the multi-channel X-ray detector;
The X-ray CT apparatus according to claim 4.
ことを特徴とする請求項4ないし請求項7のうちのいずれか1つに記載のX線CT装置。 The X-ray filter differentiates X-ray energy into 80 kV and 140 kV,
The X-ray CT apparatus according to any one of claims 4 to 7, wherein the X-ray CT apparatus is characterized by the above.
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