JP2007196004A - 標的部位に装置を送り出す方法 - Google Patents

Abstract

【課題】胃腸管内の標的位置に実施装置を送り出すための方法を提供する。
【解決手段】第１回目通過時に胃腸管６２をカプセル６０が移動して胃腸管の地図を作製し、所望位置を特定する。第２回目通過時には、カプセル６０は胃腸管内を移動し特定された位置にて業務を遂行する様にコントロールされる。位置決めを繰り返し、胃腸管６２内のカプセルの経路図を作製する。画像モニター６１上に表示された画像を、位置モニター６３上に表示された作製地図と比較して病的部位７２を特定する。
【選択図】図６

Description

本発明は胃腸管内で標的部位を特定し、特定された部位に対し装置を直接送り出すための方法に関する。

胃腸管では、胃は腹腔内に収まる様に幾度も折り畳まれた長い管である小腸を通じ大腸に接続している。米国の成人の約２％に起こる慢性胃腸管失血を起こす様な傷害、大部分が予後不良である悪性疾患、及び単純型、閉塞ループ型、絞扼型、及び幽閉型の腸閉塞など様々な胃腸管疾患がある。これら病気の幾つかは、例えば小腸癌の様に診断が難しい。小腸癌の診断法は通常は症状に関連したものか、又はバリウム浣腸もしくは手術の様な侵襲的なものである。新しい診断法はより早期の診断を可能にし、予後を改良する。

米国特許第５、６０４、５３１号は、胃腸管を画像化できるインビボビデオカメラシステムを記載している。図１を参照すると、従来の胃腸管画像化用インビボビデオカメラシステムのブロックダイヤグラムが描写されている。インビボビデオカメラシステムは一般には消化器系内部を見るため、ならびにビデオデータを伝達するための嚥下可能なカプセル１０、典型的には患者の外部に置かれる受信装置１２及びビデオデータを加工するためのデータプロセッサー１４を具備する。データプロセッサー１４は典型的には消化器系内のカプセル１０の現在の位置を表示する位置モニター１６とカプセル１０が現在見ている映像を表示する画像モニターの２つのモニター１８を運転する。

受信システム１２は受け取ったデータをデータプロセッサー１４で処理する前に一時的に記憶ユニット１９に記憶させる携帯型か、又はデータプロセッサー１４の側に置かれる設置型の何れかである。

図２及び３を参照すると、前記インビボデータカメラシステムにて得られたビデオデータを加工するための、従来技術によるデータプロセッサーにより実施される計算の概略が図示されている。図２はアンテナアレー３０でくるまれた患者２２の正面像である。図には４個のアンテナ３４ａ−３４ｄが描かれている。アンテナ３４ａ及び３４ｂは患者２２の一つの側のカラム内にあり、アンテナ３４ｃ及び３４ｄは患者２２のもう一方の側のカラム内にある。

特定のアンテナの受け取る信号の強さは送信体からの距離と角度に依存し、その間に発信体がある２本のアンテナ間のシグナル強度比は発信体の位置を横切る曲線に沿って一定である。即ち、アンテナ３４ａ及び３４ｂは曲線３０ａを、そしてアンテナ３４ｃ及び３４ｄは曲線３０ｂを規定する。

曲線３０ａと３０ｂの交点はカプセル１０の位置であり、発信体の位置である。曲線３０ａ及び３０ｂは典型的には前もって決められた数の定数値に関するキャリブレーション段階で決定される。

アンテナ３４ａ−３４ｄの指示は患者２２の幅Ｌ１に依存し、決定され、その値が典型的にはデータプロセッサー１４に提供される（図１）。あるいは、アンテナアレー３０は前もって規定された数の幅Ｌ１のそれぞれについて一つずつ、複数存在することができる。その場合、アンテナ３４ａ−３４ｄは各アンテナアレー３０について一定である。

こうして得られたカプセル１０の位置は典型的には、長さＰ及びＸ−Ｙ軸系の中心点０からの角度θを有する２次元ベクターＰにより表される。

カプセル１０の断面位置（Ｘ−Ｚ平面内）も、図２に例示されたものと同様の計算を利用し決定することができる。患者２２の１断面図を図３に例示した。こうした決定には、断面図では相対している４個のアンテナ３４ｅ−３４ｈが利用される。

この場合も、その間に発信体がある２アンテナのシグナル強度の比は、発信体位置を横切る曲線に沿って一定である。即ち、アンテナ３４ｅと３４ｈは曲線３０ｃを、アンテナ３４ｆと３４ｇは曲線３０ｄを規定する。

こうして得たカプセル１０の位置は典型的には長さＱと中心点Ｏからの角度θを持つ２次元ベクターＱにより表される。

２つのベクターＰ及びＱを組み合わせ、カプセル１０の３次元位置を決定する。位置は、必ずしも必要ではないが、典型的には消化管の映像に重ねる形で（図１の）位置モニター１６上に２次元又は３次元的に表示することができる。

胃腸管内の特定環境内及び／又は特定時間内に溶解する物質より作られる時間供給カプセルの利用の様に、胃腸管内の選択部位に薬剤を供給するための方法がある。これらの方法では、薬剤の供給はカプセルが向けられた特定環境の予測可能性に依存している。

薬剤の供給に適したコントロール可能な装置は米国特許第５、５５８、６４０号及び第４、２３９、０４０号に記載されている。これら装置又はカプセルの利用では、薬剤の供給は小腸内の折りたたみ等により妨害され得る。

これらの方法は、薬剤の局所放出には適当でない。

米国特許第５、２７９、６０７号は、経口摂取できる無線シグナル伝達カプセルを通過させ方向性に関するデータを得る方法を記載している。次に消化管を通る医薬品を運ぶカプセルから得た方向性データとこのデータとを比較し、計算された胃腸管内での幾何学的位置にて遠隔的に医薬品を放出させる。この方法では、病理学に関連する診断情報を得ることができないため、この方法にて選択された位置は、病理部位の様な所望部位と関連させることはできない。更に、消化管の定常的な蠕動運動により、ある部位の幾何学的位置は第１回目の通過と第２回目の通過時では同一ではなく、従ってこの１つのパラメータは１つの部位選択にとってのみ十分である。

診断過程と治療過程を組み合わせた薬剤供給システムは無い。

本発明の目的は、胃腸管内の標的位置に実施装置を送り出すための方法を提供することである。方法は胃腸管内の標的を特定すること、及び実施装置を特定した標的位置に送り出すことを兼ねる。

本発明の方法は以下の段階を含む。
ａ）胃腸管の第１回目通過、または随意複数回の通過に適した検出−実施装置を利用し、胃腸管の地図を作製する段階、及び
ｂ）胃腸管内の第２回目通過、又は随意複数回の通過に検出−実施装置を使用し、地図上に特定された標的位置に検出−実施装置を送り出す段階。第２回目の通過に用いる検出−実施装置は第１回目通過に使用した装置と同一体でも、または別のものでもよい。

本発明での用語”検出−実施装置”は、嚥下可能又は設置可能（例えば本発明出願人に共通の譲受け人に譲渡され、参照され、ここに取り込まれているＩＬ特許出願番号１２２７１６号に記載のように）であり、且つ胃腸管の選択パラメータを検出できる装置を意味する。この装置は更に胃腸管内にて業務を遂行する為の手段も含んでいる。装置はコントロール可能であり、そしてモニターし胃腸管地図を作製することができる。

検出−実施装置は例えば胃腸管の画像を作製するビデオカメラ、又は温度、圧あるいはｐＨセンサーの様な検出手段、あるいは血液、細菌、寄生虫又は病理学的指標もしくは胃腸管に対する異物の存在を検出するための１つの手段またはそれらの組合せを含み得る。

目的を果たすための手段は、胃腸管内にある病気を研究する、診断する又は治療するのに好適な何らかの手段、例えば体液又は細胞サンプリング手段、マーカー放出手段、あるいは薬剤放出手段であろう。

胃腸管の地図は、検出−実施装置を胃腸管内に挿入し、装置の胃腸管内の進行をモニタリングし、そして位置を位置モニター上に２次元又は３次元に随意画像化することで作製され得る。

装置のモニタリングは、好ましくは本発明の共通譲受け人に譲渡されている米国特許第５、６０４、５３１号に記載のように装置を周期的又は繰り返し位置決めすることで行われる。米国特許第５、６０４、５３１号は参照され、ここに取り込まれている。

地図上に特定された標的位置に検出−実施装置を送り出すことは、第２回目の通過に置いて胃腸管内に検出−実施装置を挿入し、装置からのデータ、ビデオカメラからの視覚データ又はその他検出手段の出力からのデータを受け取り、第１回目通過で作製されたデータ及び第２回目通過に於いて前記検出−実施装置から受け取ったデータのシグナル分析を実施し、そしてシグナル分析に従って検出−実施装置をＩＲ又は電話的手段にてコントロールする段階を含み得る。

本発明の方法は、胃腸管に関する研究、診断及び治療目的に利用できる。

本発明は以下の図面と以下の詳細な説明とを組み合わせることでより完全に理解され、また評価されるだろう。

本発明の方法は、診断過程及び治療過程を兼ねる。例えば、方法は胃腸管内の病気を認識し、その位置を特定することと、非侵襲的手段にて病気の位置に治療を施すことを兼ねている。この組合せは、胃腸管内に挿入される検出−実施装置を嚥下し、又は胃腸管内に設置することにより提供される。前記ＩＬ特許出願１２２７１６号には、患者によるカプセルの嚥下の必要性を回避する、胃腸管内への自律的カプセルの設置に適した装置が記載されている。

次に図４を参照すると、発明の好適な実施態様による検出−実施装置が例示されている。一般に参照番号４０で参照されるカプセル型の検出−実施装置は、典型的には光源４２、光が通り消化器系の内部を照らすのぞき窓４４、電荷結合素子（ＣＣＤ）又はＣＭＯＳカメラの様な画像を検出するカメラシステム４６、ＣＣＤ又はＣＭＯＳカメラシステム４６上に画像の焦点を合わせる光学システム４８（典型的には鏡４７及び焦点合わせレンズ４７’を具備する）、ＣＣＤ又はＣＭＯＳカメラシステム４６のビデオシグナルを発信する発信器４１、カプセルの電子要素全体に電力を供給するバッテリーの様な電源４３、及び医薬品又はマーカーをコントロール可能に放出する、或いは生検操作の様な環境から体液又は細胞サンプルをコントロール可能に採取するための保管コンパートメント４５を具備する。

検出−実施装置は更に温度、圧、又はｐＨセンサー、又は血液、微生物、寄生虫、病理学的指標又は胃腸管に対する異物の存在を検出するための手段の様な既知のセンサー要素４９を含むことができる。

次に発明の好適な実施態様による保管コンパートメントを例示する図５Ａ、５Ｂ及び５Ｃを参照する。

保管コンパートメント５５は、一般に参照番号５０で参照される検出−実施装置の端部に位置することが好ましい。保管コンパートメントは非変形遮断壁５９と外皮により画定される。保管コンパートメントは、装置外皮５２と、カプセルの形状に適合できる弾性を持つフィルム隔壁５４により囲まれた柔軟材料からなるポーチ５６を含む。隔壁５４は非変形遮断壁５９と装置先端部との間を水平方向に移動できる。装置先端部の装置外皮内には、透過性でありポーチ５６から又はその中への物質の通過を可能にする領域５８が存在している。透過性は、例えば領域５８が多孔性であるか、またはざるの様であることで付与される。ポーチ５６は放出可能な薬剤又はマーカーの様な物質，又は胃腸管環境より得た体液又は細胞サンプルの様な物質を保持するために設計されている。ポーチ５６の容積は好ましくはＴｉＮｉの様な形状記憶金属より作られた２安定型スプリング５３により決定される。スプリング５３の一端は非変形遮断壁５９と、そしてもう一端は隔壁５４と結合している。スプリング５３は当分野では既知である方法で（伝導性ワイヤーの様な異なる温度を提供するための方法は図示されていない）、異なる温度を提供することで伸長されるか（図５Ｂに示すように）、あるいは巻き戻される（図５Ａに示すように）。従ってポーチ５６の容積は可逆的に増加又は減少し得る。

図５Ａはポーチ壁に結合され、ポーチ５６内部空間内に、ポーチ壁５６’と反対の方向に突出している穿孔ピン５７を例示している。ポーチ５６から胃腸管環境に物質を放出する場合、スプリング５３は伸長し隔壁５４を装置端部に向かって動かし、穿孔ピン５７を反対側ポーチ壁５６’内に突き刺し、これを破断する。ポーチ５６内に含まれている物質は反対側のポーチ５６’と外皮の透過領域５８の間に設けられた空間５１内に放出され得る。次に放出された物質は透過領域５８内の開口部を通り胃腸管内に入る。

図５Ｂは胃腸管からのサンプルの採取を目的としたポーチ５６を例示している。本実施態様では、２安定型スプリング５３は反対側ポーチ壁５６’に係留されている。スプリング５３は巻き戻され、それにより隔壁５４及び穿孔ピン５７は牽引され、穿孔ピン５７が反対側ポーチ壁５６’より外れることでポーチ壁５６‘が破壊され、ポーチ内に開口部が残され、そこを通り環境物質がポーチ５６内に引き込まれる。ポーチの開口部はサンプルが採取されると密封されるので採取サンプルの一定容積と採取されたサンプルの無菌性が保証される。

ピン５７は、中空シリンダーであり、物質がその内部を通り胃腸管に、または胃腸管より移動できる。

図５Ｃは、装置端部の拡大図であり、その端部を通り物質がポーチ内に取り込まれる、あるいはポーチから放出される。図より分かる様に、物質を採取するためにピン５７が壁５６’より外れる前、又は物質を放出するために壁５６’に孔を開ける時に、ピン５７が装置外皮５２を越えて突出し、患者内部を傷つけない様に空間５１が設けられている。

次に図６及び図７を参照する。図６は発明の好適な実施態様により運転可能な検出−実施装置の例示であり、また図７は発明の好適な実施態様による方法にて作成される胃腸管の地図の例示である。

カプセル６０は第１回目通過時に胃腸管６２内を移動し、視覚的手段により胃腸管の地図を作製し、視覚的手段又は他のセンサー手段により胃腸管内部にある所望位置を特定する。第２回目通過時には、カプセル６０は胃腸管内を移動し、特定された位置にて業務を実施するようにコントロールされる。

第１回目通過時に特定された位置の認識は、第１回目通過時に作製された地図を分析ユニット６５にて分析し、第１回目通過時と第２回目通過時に得た視覚的パラメータまたはその他のパラメータを整合することで実施される。この作業は、画像分析に実施されている様な関連付けによる画像照合の公知技術またはその他好適なシグナル分析技術により達成され得る。

カプセル６０は第１回目通過時に消化器系（胃腸管）６２を通過する時、図２及び３、ならびに米国特許第５、６０４、５３１号で説明される方法により消化器系の壁を調査し、得られた画像を典型的には患者の外にある受信システム６４に送信する。受信システム６４はそれぞれ別々のアンテナ（図２及び３に描かれている）で受信した複数の画像バージョンを受け取り、記憶ユニット６８に受信シグナルを保管するか、又は受け取ったシグナルを直接ＩＲ又は電話的手段によりデータプロセッサー６６に送る。データプロセッサー６６は典型的には２つのモニター、つまりカプセル６０の消化器系内での現在位置を記録し、随意表示する位置モニター６３、及びカプセル６０が現在調査中の画像を表示する画像モニター６１を運転する。

受信システム６４は、受け取ったデータがデータロセッサーデータ６６により処理される前に、データが一時的に記憶ユニット６８に記憶される携帯型でもよく、又はデータプロセッサー６６に近接して設置してもよい。

カプセル６０の位置は、必ずしも必要ではないが、典型的には消化管の描写に重ねる形で位置モニター６３上に２次元又は３次元的に表示することができる。カプセル６０の進行はカプセルを繰り返し、又は周期的に位置決めすることでモニターされ、位置モニター６３上に表示することができる。

前方フィルム撮影装置は、画像の流れの方向により後方フィルム撮影装置と区別できる。装置の動きの方向に関する情報により、装置の保管コンパートメント端部をより正確に位置決めすることができる。更に、光学的フローを分析することで、胃腸管内の装置の速度を計算することができる。

反復位置決めは、胃腸管６２内のカプセルが採った経路図を作製する。作製された地図７０を図７に示す。胃腸管への第１回目通過時に検出された画像以外（ｐＨ、温度等）のパラメータ分析によっても位置を特定できるが、最大精度を得るためには画像モニター６１上に表示された画像を位置モニター６３上に表示された地図７０と比較し、病的部分７２の位置を特定する。

画像で、又はその他センサー手段の入力の分析により胃腸管地図７０上にある病的部分７２の位置を特定した後、カプセル６０は第２回目通過のために胃腸管内に挿入される。第２回目通過時にカプセル６０が消化管６２内を移動する場合、それは上記同様にしてモニターされる。病的部分７２の位置、又は病的部分の治療のための薬剤放出に関し有利な位置であると決定された地図７０上のその他の点に到達したら、カプセル６０をコントロールし、カプセルの薬剤保管コンパートメント（図４の４５）より薬剤を放出させる。薬剤の放出は自律的、又は分析ユニット６５により自動的にコントロールされるか、あるいは外部操作者により遠隔コントロールされる。

本発明は上記に具体的に示し、記載したものに限定されるものではないことは、当業者に理解されるだろう。むしろ発明の範囲は上記のクレームにより規定される。

図１は胃腸管を画像化するための従来技術のインビボビデオカメラシステムのブロック図の例示である。 図２は、アンテナアレーを利用して、胃腸管を画像化するためのインビボビデオカメラシステムにより得たビデオデータを加工するための従来技術のデータプロセッサーにより実施される計算の概略図であり、アンテナアレーの断面図である。 図３は、アンテナアレーを利用して、胃腸管を画像化するためのインビボビデオカメラシステムにより得たビデオデータを加工するための従来技術のデータプロセッサーにより実施される計算の概略図であり、アンテナアレーの上面図である。 図４は本発明の好適な実施態様による検出−実施装置の例示である。 図５Ａは本発明の好適な実施態様による、２安定性スプリングが後座位置にある保管コンパートメントの例示である。 図５Ｂは本発明の好適な実施態様による、２安定性スプリングが伸展位置にある保管コンパートメントの例示である。 図５Ｃは発明の好適な実施態様による、保管コンパートメントチップの拡大図である。 図６は、本発明の好適な実施態様により運転可能な検出−実施装置の例示である。 図７は発明の好適な実施態様による方法で作成され、表示された地図の例示である。

Claims (23)

1. 胃腸管内の標的位置に検出−実施装置を送り出す方法であって、
   胃腸管内の第１回目通過において検出−実施装置を使い胃腸管の地図を作製する段階、及び
   第２回目通過時に前記検出−実施装置を利用し前記地図上に特定された標的位置に前記検出−実施装置を送り出す段階、
   を含む、胃腸管内の標的位置に検出−実施装置を送り出す方法。
2. 検出−実施装置が、
   胃腸管の第１回目及び第２回目通過時のデータ作製に関する検出手段、
   第１回目及び第２回目通過時に作製されたデータのシグナル分析に関する手段、
   前記シグナル分析による検出−実施装置のコントロールに関する手段、及び
   胃腸管内での業務の実行に関する手段、
   を含むカプセルである、請求項１に記載の方法。
3. 胃腸管の地図の作製段階が、
   胃腸管内に検出−実施装置を挿入する段階、
   前記検出−実施装置を位置決めする段階、及び
   位置モニター上にその位置を表示する段階、
   を含む請求項１に記載の方法。
4. 更に装置の位置を２次元又は３次元的に表示する段階を含む、請求項３に記載の方法。
5. 装置の位置が胃腸管の略図上に重ねて表示される、請求項４に記載の方法。
6. 第１回目通過時に作製された地図上に特定されている標的位置に検出−実施装置を送り出す段階が、
   第２回目通過時に胃腸管内に検出−実施装置を挿入する段階、
   前記検出−実施装置からのデータを受け取る段階、
   第１回目通過時に作製されたデータと、第２回目通過時に作製されたデータのシグナル分析を実施する段階、及び
   前記シグナル分析に従い検出−実施装置をコントロールする段階、
   を含む請求項１に記載の方法。
7. 第１回目通過及び第２回目通過が１回またはそれ以上の回数の通過である、請求項１に記載の方法。
8. 標的位置が病的部位である請求項１に記載の方法。
9. 胃腸管の第１回目及び第２回目通過時のデータ作製に関する検出手段、
   第１回目及び第２回目通過時に作製されたデータのシグナル分析に関する手段段、
   胃腸管内での業務の実行に関する手段、及び
   前記シグナル分析に従い操作可能である、業務実施に関する検出−実施装置のコントロールに関する手段、
   を含む、胃腸管内の標的部分にて業務を実行するための検出−実施装置。
10. 検出手段が第１回目通過時と第２回目通過時に胃腸管内のパラメータを検出し、シグナル分析に関する手段が検出したパラメータを分析する、請求項９に記載の装置。
11. 検出−実施装置をコントロールするための手段が、第１回目及び第２回目通過時に検出されたパラメータの分析により操作可能である請求項１０に記載の装置。
12. 胃腸管内での業務実施に関する手段が、胃腸管内への物質の放出に関する手段、及び胃腸管内からの物質の採取に関する手段から選択される請求項９に記載の装置。
13. カメラシステム、前記カメラシステム上に所望領域を検出するための光学システム、前記カメラシステムのビデオ出力を伝達する発信装置、及び胃腸管内にて業務を実施するための手段、を含む検出−実施装置、
    体部を取り巻くことができ、そして前記発信ビデオ出力を受け取り、複数の受信信号を生成するための複数のアンテナを具備するアンテナアレー、受け取った複数のビデオシグナルを単一のビデオデータストリームに変換することができる復調器、及び前記単一データストリームよりトラッキング及びビデオデータを作るデータプロセッシングシステム、を含む前記発信されたビデオ出力を受信する受信システム、及び
    前記ビデオ出力のシグナル分析、ならびに検出−実施装置をコントロールするための分析ユニット、
    を含む、胃腸管内の標的位置に検出−実施装置を送り出すためのシステム。
14. 検出−実施装置が嚥下可能である請求項１３に記載のシステム。
15. 検出−実施装置が胃腸管内に設置可能である請求項１３に記載のシステム。
16. 胃腸管への物質放出及び胃腸管からの物質採取のために検出−実施装置内に密閉された保管コンパートメントであって、第１壁として非変形障壁を有し、第２壁として装置外皮を有し、第２壁が第１壁と反対側にあり且つ、
    前記非変形障壁と装置外皮内に収納され、物質を保持するための柔軟ポーチ、
    一端が非変形障壁に結合され、もう一端が柔軟ポーチに結合された、ポーチ容積をコントロールするための２安定型スプリング、及び
    スプリングを伸展しポーチ容積を減少する、そしてスプリングを巻き戻しポーチ容積を増加することを目的とした、２安定型スプリング形状を変化させる手段、
    を含む保管コンパートメント。
17. 装置の形状に適合できる柔軟性を持ち、非変形障壁と装置外皮の間を水平方向に移動可能であるフィルム隔壁を更に含み、前記隔壁がコンパートメント壁に対し柔軟ポーチを押し、或いは引くために２安定型スプリングと柔軟ポーチの連結部に位置し且つ柔軟ポーチと２安定型スプリングの両方に結合している、請求項１６に記載の保管コンパートメント。
18. 患者胃腸管に前記ポーチより物質を放出させること、及び患者胃腸管より前記ポーチ内に物質を採取することを目的とした柔軟ポーチを破断するための手段を更に含む請求項１７に記載の保管コンパートメント。
19. 装置外皮が、放出された物質、及び採取された物質に対し透過性である領域を含んでいる、請求項１８に記載の保管コンパートメント。
20. 柔軟ポーチを破断する手段がピンであり、前記ピンが第１ポーチ壁とは反対側にある第２ポーチ壁の方向に突出しながら第１ポーチ壁に結合しており、そしてポーチからの物質放出に際しピンが第２ポーチ壁内に刺し込まれこれを破断する、請求項１９に記載の保管コンパートメント。
21. 柔軟ポーチを破断する手段がピンであり、前記ピンが第１ポーチ壁とは反対側にある第２ポーチ壁内に収納された形で第１ポーチ壁に結合しており、そしてポーチへの物質採取のためにピンが第２ポーチ壁内からはずされ第１ポーチ壁方向に動き、前記第２ポーチ壁を破断する、請求項１９に記載の保管コンパートメント。
22. 第２ポーチ壁と装置外皮の間に、第２ポーチ壁を貫通するピン先端部を包含し、突出したピン先端部から患者の胃腸管を保護することを目的とした空間を更に含む、請求項２０または２１に記載の保管コンポーネント。
23. 研究、診断又は治療目的に関する、請求項１に記載の方法の利用。

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