JP2011072703A - Ultrasonic diagnostic apparatus - Google Patents

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JP2011072703A JP2009229332A JP2009229332A JP2011072703A JP 2011072703 A JP2011072703 A JP 2011072703A JP 2009229332 A JP2009229332 A JP 2009229332A JP 2009229332 A JP2009229332 A JP 2009229332A JP 2011072703 A JP2011072703 A JP 2011072703A
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Miki Kato
美樹 加藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultrasonic diagnostic apparatus, enabling long time ultrasonic diagnosis, lowering the occurrence probability of a communication error, and communicating and connecting an ultrasonic probe with the apparatus body by radio. <P>SOLUTION: The ultrasonic diagnostic apparatus includes a read part for reading timing data specifying the transmit timing of an ultrasonic wave at each vibration element 66 from the external, thereby reading data transmitted to a transmission beam former 18. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、生体内に超音波を送受波して生体内組織に関する情報を取得する超音波診断装置に関する。   The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus that transmits and receives ultrasonic waves into a living body to acquire information related to the tissue in the living body.

生体内に超音波を送受波して生体内組織に関する情報を取得する超音波診断装置が広く普及している。超音波診断装置は生体内に超音波を送受波する超音波プローブと装置本体とから構成され、使用者は、超音波プローブを手で把持し、被検体の測定箇所に当接させながら超音波診断を行う。従来、超音波プローブと装置本体とはケーブルで接続され、装置本体から超音波プローブが制御されていた。このように超音波プローブが装置本体とケーブルで接続されている状態で使用者が超音波診断を行うと、ケーブルが超音波プローブのハンドリング性を悪化させる原因となる。   2. Description of the Related Art Ultrasonic diagnostic apparatuses that acquire and receive information related to in vivo tissues by transmitting and receiving ultrasonic waves into the living body are widely used. The ultrasonic diagnostic apparatus is composed of an ultrasonic probe that transmits and receives ultrasonic waves into a living body and the apparatus main body, and the user holds the ultrasonic probe by hand and makes ultrasonic waves while abutting on the measurement location of the subject. Make a diagnosis. Conventionally, the ultrasonic probe and the apparatus main body are connected by a cable, and the ultrasonic probe is controlled from the apparatus main body. In this way, when the user performs an ultrasonic diagnosis in a state where the ultrasonic probe is connected to the apparatus main body with the cable, the cable causes the handling property of the ultrasonic probe to deteriorate.

この超音波プローブのハンドリング性を向上させる目的で、超音波プローブと装置本体とを無線で通信接続する技術が提案されている(例えば特許文献1参照)。   In order to improve the handleability of the ultrasonic probe, a technique for wirelessly connecting the ultrasonic probe and the apparatus main body has been proposed (for example, see Patent Document 1).

従来使用されていたケーブルによって伝達される電気信号が、そのまま無線の電波信号に置き換えられている。無線による通信接続を採用することで、超音波プローブのハンドリング性が向上する。   An electric signal transmitted by a conventionally used cable is directly replaced with a radio wave signal. By adopting wireless communication connection, the handling property of the ultrasonic probe is improved.

特開2004−141328号公報JP 2004-141328 A

特許文献1で開示されている超音波診断装置においては、超音波プローブから送信される超音波が被検体内で集束されるように、送信ビームフォーマを搭載している。送信ビームフォーマは、超音波プローブから送信される超音波の位相に付与する遅延調整量を与える機能を有している。使用者は超音波診断に際してこの遅延調整量を変更したい場合がある。遅延調整量を変更するには、装置本体から無線を介して遅延調整量のデータを送信させる必要があり、無線通信によるバッテリの消費電力が無視できない。バッテリの消費電力が多くなると、超音波診断の診断時間を十分にとることができない。   In the ultrasonic diagnostic apparatus disclosed in Patent Document 1, a transmission beam former is mounted so that ultrasonic waves transmitted from an ultrasonic probe are focused in a subject. The transmission beam former has a function of giving a delay adjustment amount to be added to the phase of the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic probe. The user may want to change this delay adjustment amount at the time of ultrasonic diagnosis. In order to change the delay adjustment amount, it is necessary to transmit the data of the delay adjustment amount from the apparatus body via wireless, and the power consumption of the battery by wireless communication cannot be ignored. When the power consumption of the battery increases, sufficient diagnostic time for ultrasonic diagnosis cannot be taken.

また、無線による通信接続の場合、通信エラーの発生確率が大きくなってしまい、超音波診断に支障を来す場合がある。   In addition, in the case of wireless communication connection, the probability of occurrence of a communication error increases, which may hinder ultrasonic diagnosis.

本発明は、超音波プローブと装置本体とが無線で通信接続された超音波診断装置でありながら、送信ビームフォーマに用いる遅延調整量の変更に必要な電力消費量を抑えて長時間の超音波診断を可能とするとともに、通信エラーの影響を受けにくい超音波診断装置を提供することを目的とする。   The present invention is an ultrasonic diagnostic apparatus in which an ultrasonic probe and an apparatus main body are wirelessly connected to each other, while suppressing power consumption required for changing a delay adjustment amount used for a transmission beamformer, An object of the present invention is to provide an ultrasonic diagnostic apparatus that enables diagnosis and is less susceptible to communication errors.

前述の目的は、下記に記載する発明により達成される。   The above object is achieved by the invention described below.

1.被検体に超音波を送波し、被検体からの反射波を受波して受波信号を出力する複数の振動素子を搭載した振動部と、
前記振動素子毎の超音波の送波タイミングを規定したタイミングデータを外部から読取る読取部と、
前記タイミングデータを記憶する記憶部と、
前記タイミングデータに基づいて前記振動素子を駆動する振動部駆動信号を出力する送信部と、
前記受波信号を処理する受信部と、
前記受信部において処理された受波信号に対応する受波無線信号を送信する受波無線信号送信部と、
を備えた超音波プローブと、
前記超音波プローブから送信される受波無線信号を受信する受波無線信号受信部と、
前記受波無線信号受信部が受信した受波無線信号に対して、動作モードに応じた所定の信号処理を実行する信号処理部と、
を有する装置本体とからなることを特徴とする超音波診断装置。
1. A vibration unit equipped with a plurality of vibration elements that transmit ultrasonic waves to the subject, receive reflected waves from the subject, and output received signals;
A reading unit for reading timing data defining the ultrasonic wave transmission timing for each vibration element from the outside;
A storage unit for storing the timing data;
A transmission unit that outputs a vibration unit drive signal for driving the vibration element based on the timing data;
A receiver for processing the received signal;
A received radio signal transmitter for transmitting a received radio signal corresponding to the received signal processed in the receiver;
An ultrasonic probe comprising:
A received radio signal receiver that receives a received radio signal transmitted from the ultrasonic probe;
A signal processing unit that performs predetermined signal processing according to an operation mode on the received radio signal received by the received radio signal reception unit;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising: a main body of the apparatus.

2.前記受信部は、前記各振動素子毎に出力される前記受波信号を整相加算処理することを特徴とする前記1記載の超音波診断装置。   2. 2. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the receiving unit performs phasing addition processing on the received signal output for each of the vibration elements.

3.前記超音波プローブは、
少なくとも前記送信部の稼働状態を制御するスイッチ手段を有することを特徴とする前記1または2記載の超音波診断装置。
3. The ultrasonic probe is
3. The ultrasonic diagnostic apparatus according to 1 or 2, further comprising a switch unit that controls at least an operating state of the transmission unit.

4.前記装置本体は、
前記スイッチ手段を制御するスイッチ信号を生成するスイッチ制御部と、
前記スイッチ信号に対応するスイッチ無線信号を送信するスイッチ無線信号送信部と、
を有し、
前記超音波プローブは、
前記スイッチ手段に接続され、前記スイッチ無線信号を受信するスイッチ無線信号受信部を有することを特徴とする前記3記載の超音波診断装置。
4). The apparatus main body is
A switch control unit for generating a switch signal for controlling the switch means;
A switch radio signal transmitter for transmitting a switch radio signal corresponding to the switch signal;
Have
The ultrasonic probe is
4. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 3, further comprising a switch radio signal receiving unit connected to the switch means and receiving the switch radio signal.

超音波プローブと装置本体とが無線で通信接続された超音波診断装置でありながら、送信ビームフォーマに用いる遅延調整量の変更に必要な電力消費量を抑えて長時間の超音波診断を可能とするともに、通信エラーの影響を受けにくい超音波診断装置を提供できる。   Ultrasonic diagnosis device with wireless connection between ultrasonic probe and device body, but enables long-time ultrasonic diagnosis by reducing the power consumption required to change the delay adjustment amount used in the transmission beamformer In addition, an ultrasonic diagnostic apparatus that is less susceptible to communication errors can be provided.

実施形態にかかる超音波診断装置10の外観構成を示す図である。1 is a diagram illustrating an external configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus 10 according to an embodiment. 実施形態にかかる超音波診断装置10の全体構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an overall configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus 10 according to an embodiment. 超音波プローブにおける送信ビームフォーマ18等の内部構成を示す図である。It is a figure which shows internal structure of the transmission beam former 18 grade | etc., In an ultrasonic probe. 超音波プローブ12における受信ビームフォーマ22、光信号送信部24等の内部構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating the internal configuration of a reception beam former 22, an optical signal transmission unit 24, and the like in the ultrasonic probe 12. 実施形態にかかる超音波プローブ12の外観構成斜視図である。1 is an external configuration perspective view of an ultrasonic probe 12 according to an embodiment. 超音波プローブ12にプッシュセンサ95を搭載させた状態の外観構成図である。2 is an external configuration diagram of a state in which a push sensor 95 is mounted on an ultrasonic probe 12. FIG. 超音波プローブ12に、超音波プローブ12が超音波プローブホルダ5から取り外されたか否かを検出するプッシュセンサ95が取り付けられた状態を示す図である。It is a figure which shows the state by which the push sensor 95 which detects whether the ultrasonic probe 12 was removed from the ultrasonic probe holder 5 to the ultrasonic probe 12 was attached. 加速度センサ97の概要説明図である。3 is a schematic explanatory diagram of an acceleration sensor 97. FIG. スイッチ手段を装置本体14に持たせ場合の超音波診断装置10の全体構成を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating an overall configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus 10 when a switch unit is provided in a device main body 14. FIG. 超音波プローブ12の動作を表すフローチャート図である。FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the ultrasonic probe 12. 装置本体14の動作を表すフローチャート図である。FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the apparatus main body 14. 受信ビームフォーマ22を装置本体14に持たせ場合の超音波診断装置10の全体構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an overall configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus 10 in a case where a reception beam former 22 is provided in an apparatus main body 14. FIG.

以下に本発明の実施形態を図面により説明するが、本発明は以下に説明する実施形態に限られるものではない。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the embodiments described below. In addition, the structure which attached | subjected the same code | symbol in each figure shows that it is the same structure, The description is abbreviate | omitted.

図1は、実施形態における超音波診断装置10の外観構成を示す図である。超音波診断装置10は、図1に示すように、無線を介して通信接続された超音波プローブ12と装置本体14とから構成される。   FIG. 1 is a diagram illustrating an external configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus 10 according to the embodiment. As shown in FIG. 1, the ultrasonic diagnostic apparatus 10 includes an ultrasonic probe 12 and an apparatus main body 14 that are communicably connected via radio.

超音波プローブ12は、被検体Hに対して超音波を送信すると共に、被検体Hで反射した反射波を受波して受波信号を出力し、受波信号に対応した受波無線信号を装置本体14へ送信する。   The ultrasonic probe 12 transmits an ultrasonic wave to the subject H, receives a reflected wave reflected by the subject H, outputs a received signal, and receives a received radio signal corresponding to the received signal. It transmits to the apparatus main body 14.

装置本体14は、受波無線信号を受信し、動作モードに応じた超音波画像を表示する表示部40と、使用者が操作する操作入力部11と、超音波プローブホルダ5等とを備えて構成される。   The apparatus main body 14 includes a display unit 40 that receives a received radio signal and displays an ultrasonic image according to an operation mode, an operation input unit 11 operated by a user, an ultrasonic probe holder 5, and the like. Composed.

図2は、実施形態にかかる超音波診断装置10の全体構成を示すブロック図である。超音波プローブ12と装置本体14との間における無線による通信接続は、電波信号、特に光信号により行う。光は周波数が大きいことから通信帯域が広いので、通信容量を大きくとれる特長を有し好ましい。   FIG. 2 is a block diagram illustrating the overall configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus 10 according to the embodiment. Wireless communication connection between the ultrasonic probe 12 and the apparatus main body 14 is performed by radio wave signals, particularly optical signals. Since light has a large frequency, light has a wide communication band, so that it has a feature that a communication capacity can be increased.

従来の超音波プローブ12と装置本体14装置本体との無線接続では、装置本体14から送信ビームフォーマ18に送信するデータを無線で送信していたが、本実施形態では、送信ビームフォーマ18に送信するデータは超音波プローブ12自体が保有するようにする。   In the conventional wireless connection between the ultrasonic probe 12 and the apparatus main body 14, the data to be transmitted from the apparatus main body 14 to the transmission beam former 18 is transmitted wirelessly. In this embodiment, the data is transmitted to the transmission beam former 18. The data to be stored is held by the ultrasonic probe 12 itself.

超音波プローブ12は、超音波送受ユニットとして機能し、スイッチ手段13、遅延テーブル記憶部16、端子17、送信ビームフォーマ18、ROMリーダ19、振動部20、受信ビームフォーマ22、光信号送信部24及びバッテリ26等で構成されている。超音波プローブ12は単一の筐体で形成された可搬型である。   The ultrasonic probe 12 functions as an ultrasonic transmission / reception unit, and includes a switch unit 13, a delay table storage unit 16, a terminal 17, a transmission beam former 18, a ROM reader 19, a vibration unit 20, a reception beam former 22, and an optical signal transmission unit 24. And a battery 26 or the like. The ultrasonic probe 12 is a portable type formed by a single casing.

スイッチ手段13は、超音波プローブ12の稼働状態、すなわち超音波プローブ12の各部の動作の開始、停止を制御する機能を有する。   The switch means 13 has a function of controlling the operating state of the ultrasonic probe 12, that is, the start and stop of the operation of each part of the ultrasonic probe 12.

端子17は、超音波プローブ12に、外部メモリとして機能するROM(Read Only Memory)15等を接続できる端子である。なお、外部メモリであれば、ROM以外にもRAMを用いてもよい。   The terminal 17 is a terminal that can connect a ROM (Read Only Memory) 15 or the like that functions as an external memory to the ultrasonic probe 12. In addition, as long as it is an external memory, you may use RAM other than ROM.

ROMリーダ19は、振動部20を構成する振動素子66毎の超音波の送波タイミングを規定したタイミングデータ(遅延調整量)がテーブル化された遅延テーブルをROM15から読取る読取部として機能する。遅延テーブルはROMリーダ19が読取り可能なデータ形式であればどのような形式でもよい。ROM以外にも、不揮発性の記憶デバイスであれば、どのような記憶デバイスを用いてもよい。   The ROM reader 19 functions as a reading unit that reads from the ROM 15 a delay table in which timing data (delay adjustment amount) defining the ultrasonic wave transmission timing for each vibration element 66 constituting the vibration unit 20 is tabulated. The delay table may be in any format as long as the ROM reader 19 can read the data. Any storage device other than the ROM may be used as long as it is a nonvolatile storage device.

使用者は主に遅延テーブルを変更したい場合に、新たな遅延テーブルを書かれたROMをROMリーダ19に同図に示すように接続する。ROMリーダ19にROM等が接続された場合、ROMリーダは自動的にROM等に記憶されている遅延テーブルを読取る。   When the user mainly wants to change the delay table, the ROM in which the new delay table is written is connected to the ROM reader 19 as shown in FIG. When a ROM or the like is connected to the ROM reader 19, the ROM reader automatically reads a delay table stored in the ROM or the like.

遅延テーブル記憶部16は、ROMリーダ19が読取った遅延テーブルを記憶する機能を有し、送信ビームフォーマ18は、遅延テーブル記憶部16に記憶された遅延テーブルに基づいて振動部駆動信号を生成する送信部として機能する。ROMリーダ19にROM等が接続されていない場合には、既に、遅延テーブル記憶部16に記憶されている遅延テーブルを読取ることとなる。   The delay table storage unit 16 has a function of storing a delay table read by the ROM reader 19, and the transmission beamformer 18 generates a vibration unit drive signal based on the delay table stored in the delay table storage unit 16. Functions as a transmission unit. When a ROM or the like is not connected to the ROM reader 19, the delay table already stored in the delay table storage unit 16 is read.

振動部20は、振動部駆動信号に基づいて被検体Hに超音波を送波し、被検体Hからの反射波を受波して受波信号を出力する複数の振動素子を搭載している。   The vibration unit 20 is equipped with a plurality of vibration elements that transmit ultrasonic waves to the subject H based on the vibration unit drive signal, receive reflected waves from the subject H, and output a received signal. .

受信ビームフォーマ22は、振動部20から出力される受波信号に対して整相加算処理等の受信処理を実行する受信部として機能する。   The reception beamformer 22 functions as a reception unit that performs reception processing such as phasing addition processing on the reception signal output from the vibration unit 20.

光信号送信部24は、受信ビームフォーマ22において処理された受波信号に対応する受波無線信号(受波光信号)を装置本体14に向けて送信し、受波無線信号送信部として機能する。   The optical signal transmitter 24 transmits a received radio signal (received optical signal) corresponding to the received signal processed by the reception beamformer 22 toward the apparatus main body 14 and functions as a received radio signal transmitter.

バッテリ26は、スイッチ手段13、送信ビームフォーマ18、ROMリーダ19、振動部20、受信ビームフォーマ22、光信号送信部24等に給電する電源(二次電池)の機能を有する。バッテリ26は取り付け外し可能な構成でもよい。バッテリ26を取り外し可能にすることで既に充電を行ったバッテリとの交換が容易になる。また、バッテリ26は、超音波プローブの筐体の外部に設けられる構成でもよい。   The battery 26 has a function of a power source (secondary battery) that supplies power to the switch means 13, the transmission beam former 18, the ROM reader 19, the vibration unit 20, the reception beam former 22, the optical signal transmission unit 24, and the like. The battery 26 may be configured to be removable. By making the battery 26 removable, it is easy to replace it with a battery that has already been charged. Further, the battery 26 may be provided outside the housing of the ultrasonic probe.

図3は、超音波プローブ12における振動部20、送信ビームフォーマ18等の内部構成を示す図である。   FIG. 3 is a diagram illustrating the internal configuration of the vibration unit 20, the transmission beam former 18, and the like in the ultrasonic probe 12.

振動部20は、複数の振動素子66と、送信ビームフォーマ18が各振動素子へ出力する振動部駆動信号を増幅するアンプ68とを備えている。   The vibration unit 20 includes a plurality of vibration elements 66 and an amplifier 68 that amplifies the vibration part drive signal output from the transmission beam former 18 to each vibration element.

送信ビームフォーマ18は、遅延テーブル取得部60、及び遅延パルス発生回路64で構成されており、遅延テーブルに基づいて複数の振動素子66の各々に対してアンプ68を介して振動部駆動信号を出力する。   The transmission beamformer 18 includes a delay table acquisition unit 60 and a delay pulse generation circuit 64, and outputs a vibration unit drive signal to each of a plurality of vibration elements 66 via an amplifier 68 based on the delay table. To do.

遅延テーブルとは上記のように、振動素子66毎の超音波の送波タイミングを規定した遅延テーブル(各振動素子毎の遅延調整量)を規定するテーブルであり、遅延テーブルは上記のように遅延テーブル記憶部16に記憶されている。遅延テーブル取得部60は、遅延テーブルを遅延テーブル記憶部16から取得する。   As described above, the delay table is a table that defines a delay table (delay adjustment amount for each vibration element) that defines the transmission timing of ultrasonic waves for each vibration element 66. The delay table is a delay table as described above. It is stored in the table storage unit 16. The delay table acquisition unit 60 acquires a delay table from the delay table storage unit 16.

遅延テーブル記憶部16には、電子走査において必要とされる全てのステアリング角度に対応する遅延テーブルが予め登録されている。遅延パルス発生回路64は、遅延テーブル取得部60において取得された遅延テーブルに基づいて、その遅延テーブルが規定する超音波出力タイミングで各振動素子66に対してアンプ68を介して振動部駆動信号を出力する。   In the delay table storage unit 16, delay tables corresponding to all the steering angles required for electronic scanning are registered in advance. Based on the delay table acquired by the delay table acquisition unit 60, the delay pulse generation circuit 64 outputs a vibration unit drive signal to each vibration element 66 via the amplifier 68 at the ultrasonic output timing specified by the delay table. Output.

また、例えば、様々なフォーカス位置を規定する遅延テーブルを遅延テーブル記憶部16に記憶させておき、送波制御信号により所望のフォーカス位置を特定することも可能である。   Further, for example, a delay table that defines various focus positions can be stored in the delay table storage unit 16, and a desired focus position can be specified by a transmission control signal.

図6は、超音波プローブ12における受信ビームフォーマ22、光信号送信部24等の内部構成を示す図である。受信ビームフォーマ22は整相加算部72及びアナログデジタルコンバータ(ADC)74で構成されている。各振動素子66は被検体Hの生体内から反射される超音波を受波して受波信号を出力する。受波信号は各振動素子66毎に設けられたアンプ76を介してローパスフィルタ78を通って受信ビームフォーマ22に出力される。受信ビームフォーマ22は各振動素子66が出力する受波信号毎に遅延調整を行い、遅延調整後の受波信号を加算処理するといういわゆる整相加算処理を行う。   FIG. 6 is a diagram showing the internal configuration of the reception beamformer 22, the optical signal transmission unit 24, and the like in the ultrasonic probe 12. The reception beamformer 22 includes a phasing adder 72 and an analog / digital converter (ADC) 74. Each vibration element 66 receives an ultrasonic wave reflected from the living body of the subject H and outputs a received signal. The received signal is output to the reception beam former 22 through the low pass filter 78 via the amplifier 76 provided for each vibration element 66. The reception beamformer 22 performs a delay adjustment for each received signal output from each vibration element 66 and performs a so-called phasing addition process of adding the received signal after the delay adjustment.

整相加算部72から出力される整相加算後の受波信号はADC74においてアナログデジタル変換されて光信号送信部24に出力される。   The received signal after the phasing addition output from the phasing addition unit 72 is analog-digital converted in the ADC 74 and output to the optical signal transmission unit 24.

光信号送信部24は、発光素子80及び光フィルタ82で構成されている。ADC74から出力されるデジタル化された整相加算後の受波信号は例えば赤外光を発する発光素子80により受波光信号に変換される。受波光信号は、例えばADC74の出力のハイレベル・ローレベルのそれぞれに対応して2値光強度変調された光信号である。発光素子80の出力は光フィルタ82を介して装置本体14に送信される。   The optical signal transmission unit 24 includes a light emitting element 80 and an optical filter 82. The digitized received signal after phasing addition output from the ADC 74 is converted into a received light signal by the light emitting element 80 that emits infrared light, for example. The received optical signal is, for example, an optical signal that has been subjected to binary optical intensity modulation corresponding to each of the high level and low level of the output of the ADC 74. The output of the light emitting element 80 is transmitted to the apparatus main body 14 via the optical filter 82.

図5は、実施形態における超音波プローブ12の外観構成斜視図である。図5(a)は、斜め上方から見た図であり、図5(b)は、斜め下方から見た図である。図5(c)は、超音波プローブ12を超音波プローブホルダ5に装填する状態を示す図である。   FIG. 5 is an external configuration perspective view of the ultrasonic probe 12 in the embodiment. FIG. 5A is a diagram viewed from diagonally above, and FIG. 5B is a diagram viewed from diagonally below. FIG. 5C is a diagram showing a state in which the ultrasonic probe 12 is loaded in the ultrasonic probe holder 5.

90は、被検体Hに当接して超音波を送信する窓である。92は、受波無線信号を送信する窓である。超音波プローブ12は、装置本体14と電気的に接触して充電される充電端子93を備えている。超音波プローブホルダ5には超音波プローブ12のバッテリ26を充電するための接触端子96が設けられている。使用者が超音波プローブ12を超音波プローブホルダ5に装填すると、超音波プローブ12には装置本体14から充電端子93を介して電力が供給され、供給された電力がバッテリ26に蓄えられる。超音波プローブ12と装置本体との間にケーブルが無いため、診断の際のケーブルの煩わしさを解消できる。   Reference numeral 90 denotes a window that contacts the subject H and transmits ultrasonic waves. Reference numeral 92 denotes a window for transmitting a received radio signal. The ultrasonic probe 12 includes a charging terminal 93 that is charged in electrical contact with the apparatus main body 14. The ultrasonic probe holder 5 is provided with a contact terminal 96 for charging the battery 26 of the ultrasonic probe 12. When the user loads the ultrasonic probe 12 into the ultrasonic probe holder 5, power is supplied to the ultrasonic probe 12 from the apparatus main body 14 via the charging terminal 93, and the supplied power is stored in the battery 26. Since there is no cable between the ultrasonic probe 12 and the apparatus main body, the troublesomeness of the cable at the time of diagnosis can be eliminated.

次いで、スイッチ手段13について図6から図8を用いて説明する。   Next, the switch means 13 will be described with reference to FIGS.

スイッチ手段13には、例えば公知のプッシュセンサ95を用いることができる。図6は、超音波プローブ12にプッシュセンサ95を搭載させた状態の外観構成図である。プッシュセンサ95とは、電気的に導通、非導通を検出するセンサである。プッシュセンサ95への物理的接触により、プッシュセンサ95内に備えられた機構により、二つの導電線の接触、非接触を制御するものである。従って、プッシュセンサ95に物理的接触があった場合には、抵抗値の変化としてスイッチのオン、オフを検出できる。   As the switch means 13, for example, a known push sensor 95 can be used. FIG. 6 is an external configuration diagram of a state in which the push sensor 95 is mounted on the ultrasonic probe 12. The push sensor 95 is a sensor that detects electrical conduction and non-conduction. The physical contact with the push sensor 95 controls the contact and non-contact of the two conductive wires by a mechanism provided in the push sensor 95. Therefore, when there is a physical contact with the push sensor 95, the on / off state of the switch can be detected as a change in the resistance value.

また、プッシュセンサ95を超音波プローブ12が超音波プローブホルダ5から取り外されたか否かを検出するセンサに用いてもよい。   Further, the push sensor 95 may be used as a sensor for detecting whether or not the ultrasonic probe 12 has been removed from the ultrasonic probe holder 5.

図7は、超音波プローブ12に、超音波プローブ12が超音波プローブホルダ5から取り外されたか否かを検出するプッシュセンサ95が取り付けられた状態を示す図である。   FIG. 7 is a view showing a state in which a push sensor 95 that detects whether or not the ultrasonic probe 12 has been removed from the ultrasonic probe holder 5 is attached to the ultrasonic probe 12.

プッシュセンサ95は同図に示すように、超音波プローブ12の後端に取り付けられ、超音波プローブ12を超音波プローブホルダ5に装填した際に、プッシュセンサ95が超音波プローブホルダ5の底面に接触してスイッチがオンされる位置に配置される。   As shown in the figure, the push sensor 95 is attached to the rear end of the ultrasonic probe 12, and when the ultrasonic probe 12 is loaded in the ultrasonic probe holder 5, the push sensor 95 is placed on the bottom surface of the ultrasonic probe holder 5. It is arranged at a position where the switch is turned on by contact.

またスイッチ手段13としては、加速度センサを用いることができる。加速度センサとは、取り付けた被測定物が使用者の把持された際に、超音波プローブ12に生じる加速の方向と大きさを検知するセンサを言う。図8は、加速度センサ97の概要説明図である。加速度センサ97は相直交する3軸方向(x方向、y方向、z方向)の加速度を検出する。   As the switch means 13, an acceleration sensor can be used. The acceleration sensor refers to a sensor that detects the direction and magnitude of acceleration generated in the ultrasonic probe 12 when the attached measurement object is gripped by the user. FIG. 8 is a schematic explanatory diagram of the acceleration sensor 97. The acceleration sensor 97 detects acceleration in three orthogonal directions (x direction, y direction, z direction).

加速度センサの方式としては採用できる公知の様々なタイプがある。例えば、3次元MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)テクノロジーを使用したシリコンベースの容量センサが好適である。フォトリソグフラフィー技術により作製したシリコンの微細なコンデンサが加速度を受けると容量が変化することを利用した加速度センサである。   There are various known types of acceleration sensor systems that can be employed. For example, a silicon-based capacitive sensor using three-dimensional MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technology is suitable. This is an acceleration sensor that utilizes the fact that the capacitance of a silicon microcapacitor fabricated by photolithographic technology changes when subjected to acceleration.

かかる加速度センサ97を超音波プローブ12に内蔵させ、その加速度を3次元方向で検出し、合成した加速度が所定の大きさを上回った場合に、スイッチをオンにし、使用者が超音波プローブ12を把持したと判断する。   Such an acceleration sensor 97 is built in the ultrasonic probe 12, the acceleration is detected in a three-dimensional direction, and when the synthesized acceleration exceeds a predetermined magnitude, the switch is turned on, and the user moves the ultrasonic probe 12. Judge that it is grasped.

以上のように、使用者が超音波診断を開始しようとするタイミングを、スイッチ手段13を用いて把握することができる。   As described above, the timing when the user is about to start the ultrasonic diagnosis can be grasped using the switch means 13.

次いで、装置本体14について説明する。   Next, the apparatus main body 14 will be described.

装置本体14は、図2に示すように、操作入力部11、光信号受信部34、信号処理部36、表示処理部38、表示部40、電源42、記憶部43、及び、これら各部を制御する制御部44で構成されている。   As shown in FIG. 2, the apparatus main body 14 controls the operation input unit 11, the optical signal receiving unit 34, the signal processing unit 36, the display processing unit 38, the display unit 40, the power source 42, the storage unit 43, and these units. It is comprised by the control part 44 which performs.

光信号受信部34は、超音波プローブ12から送信される受波光信号を受信する受波無線信号受信部として機能し、光電変換処理を施した受波電気信号を信号処理部36に出力する。   The optical signal receiving unit 34 functions as a received radio signal receiving unit that receives a received optical signal transmitted from the ultrasonic probe 12, and outputs a received electrical signal subjected to photoelectric conversion processing to the signal processing unit 36.

具体的には、光信号送信部24に備えられた光フィルタと同じ光学特性を有する光フィルタを介し、光電変換素子を用いて光を電気に変換する。   Specifically, light is converted into electricity using a photoelectric conversion element through an optical filter having the same optical characteristics as the optical filter provided in the optical signal transmission unit 24.

記憶部43には、装置本体14で動作するプログラムが記憶されている。   The storage unit 43 stores a program that operates on the apparatus main body 14.

制御部44は図示しないCPU(セントラルプロセッシングユニット)を有し、記憶部43から操作に用いる一連の動作を実施するプログラムを呼び出し、制御部44内の図示しないRAM上に展開し、該プログラムに従って各部を制御する。   The control unit 44 has a CPU (Central Processing Unit) (not shown), calls a program for performing a series of operations used for operation from the storage unit 43, develops it on a RAM (not shown) in the control unit 44, and executes each unit according to the program. To control.

信号処理部36は、光信号受信部34から出力される受波電気信号に基づいて、各種動作モードに対応する所定の信号処理、例えば、Bモード用信号処理あるいはドップラモード用信号処理を行う。   The signal processing unit 36 performs predetermined signal processing corresponding to various operation modes, for example, B-mode signal processing or Doppler mode signal processing, based on the received electrical signal output from the optical signal receiving unit 34.

表示処理部38は、信号処理部36の出力に対して画像表示処理を施した画像データを形成して表示部40に出力する。   The display processing unit 38 forms image data obtained by performing image display processing on the output of the signal processing unit 36 and outputs the image data to the display unit 40.

表示部40は、表示処理部38が形成した画像データを基に超音波画像を表示する。表示部40には液晶ディスプレイ等の高解像のディスプレイを採用することが望ましい。   The display unit 40 displays an ultrasonic image based on the image data formed by the display processing unit 38. It is desirable to employ a high resolution display such as a liquid crystal display for the display unit 40.

電源42は、装置本体14の各部へ給電する。   The power source 42 supplies power to each part of the apparatus main body 14.

操作入力部11は、使用者が超音波診断装置10への各種の操作を入力できるよう構成されている。   The operation input unit 11 is configured so that the user can input various operations to the ultrasonic diagnostic apparatus 10.

なお、スイッチの機能を装置本体14に持たせ、超音波プローブ12のスイッチ手段13を、使用者の手動等で制御するのではなく、装置本体14の操作入力部11から使用者が制御するような構成を採用してもよい。すなわち、この場合のスイッチ手段13は、使用者の手動等で制御するスイッチではなく、信号で制御されるスイッチを指す。スイッチ手段13には、例えばリレーを採用できる。スイッチ手段13が受けとったスイッチ無線信号は例えばハイまたはローの電圧信号であり、リレーはハイまたはローの電圧信号に応じて送信ビームフォーマ18の駆動、非駆動を制御する。   It should be noted that the apparatus main body 14 is provided with a switch function so that the switch means 13 of the ultrasonic probe 12 is not controlled manually by the user or the like, but is controlled by the user from the operation input unit 11 of the apparatus main body 14. Various configurations may be adopted. That is, the switch means 13 in this case refers to a switch controlled by a signal, not a switch controlled manually by a user or the like. For example, a relay can be adopted as the switch means 13. The switch radio signal received by the switch means 13 is, for example, a high or low voltage signal, and the relay controls driving and non-driving of the transmission beam former 18 according to the high or low voltage signal.

図9は、スイッチの機能を装置本体14に持たせ場合の超音波診断装置10の全体構成を示すブロック図である。以下に説明する。   FIG. 9 is a block diagram showing the overall configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus 10 when the apparatus main body 14 has a switch function. This will be described below.

図2に示したブロック図との相違は、スイッチ制御部46、スイッチ無線信号送信部47、スイッチ無線信号受信部48を有している点である。   The difference from the block diagram shown in FIG. 2 is that a switch control unit 46, a switch radio signal transmission unit 47, and a switch radio signal reception unit 48 are provided.

スイッチ制御部46は、制御部44の指示を受け、超音波プローブ12におけるスイッチ手段13のオンオフの制御を実施するスイッチ信号を生成する。   The switch control unit 46 receives an instruction from the control unit 44 and generates a switch signal for performing on / off control of the switch unit 13 in the ultrasonic probe 12.

スイッチ無線信号送信部47は、該スイッチ信号に対応するスイッチ無線信号を送信する。   The switch radio signal transmission unit 47 transmits a switch radio signal corresponding to the switch signal.

スイッチ無線信号受信部48は、無線を介してスイッチ無線信号送信部47から送信されたスイッチ無線信号を受信し、スイッチ手段13に送信する。   The switch radio signal receiver 48 receives the switch radio signal transmitted from the switch radio signal transmitter 47 via radio and transmits it to the switch means 13.

なお、無線信号は光信号であることが好ましい。光は周波数が大きくことから通信帯域が広いので、通信容量を大きくとれる特長を有している。   Note that the radio signal is preferably an optical signal. Since light has a large frequency and a wide communication band, light has a feature that a communication capacity can be increased.

次に、超音波診断装置10を用いた超音波診断の具体的なフローについて図10、図11のフローチャート図を用いて説明する。   Next, a specific flow of ultrasonic diagnosis using the ultrasonic diagnostic apparatus 10 will be described using the flowcharts of FIGS. 10 and 11.

図10は、超音波プローブ12の動作を表すフローチャート図であり、図11は、装置本体14の動作を表すフローチャート図である。   FIG. 10 is a flowchart showing the operation of the ultrasonic probe 12, and FIG. 11 is a flowchart showing the operation of the apparatus main body 14.

超音波プローブ12における具体的なフローについて図10を用いて説明する。超音波プローブ12には、例として図6を用いて説明した、使用者が押すプッシュセンサ95を搭載した超音波プローブ12を採用する。   A specific flow in the ultrasonic probe 12 will be described with reference to FIG. As the ultrasonic probe 12, the ultrasonic probe 12 having the push sensor 95 that is pressed by the user, which is described with reference to FIG. 6 as an example, is employed.

最初に、使用者は装置本体14の図示しない電源をONにする(ステップS1)。すると、制御部44等の各部が立ち上がり、制御部44は装置本体14内の各部の制御を開始する。   First, the user turns on a power source (not shown) of the apparatus main body 14 (step S1). Then, each unit such as the control unit 44 stands up, and the control unit 44 starts controlling each unit in the apparatus main body 14.

次いで、使用者は超音波診断を開始するために、超音波プローブ12を把持し(ステップS2)、プッシュセンサ95をオンにする(ステップS3)。   Next, in order to start the ultrasonic diagnosis, the user holds the ultrasonic probe 12 (step S2) and turns on the push sensor 95 (step S3).

すると、送信ビームフォーマ18をはじめ、超音波プローブ12内の各部のバッテリ26からの給電が開始される(ステップS4)。   Then, the power supply from the battery 26 of each part in the ultrasonic probe 12 including the transmission beam former 18 is started (step S4).

使用者はROMをROMリーダ19に接続する。すると、ROMリーダは自動的にROM等に記憶されている遅延テーブルを読取る。遅延テーブル記憶部16は、ROMリーダ19が読取った遅延テーブルを記憶する。(ステップS5)。   The user connects the ROM to the ROM reader 19. Then, the ROM reader automatically reads the delay table stored in the ROM or the like. The delay table storage unit 16 stores the delay table read by the ROM reader 19. (Step S5).

送信ビームフォーマ18内の遅延テーブル取得部60は、遅延テーブル記憶部16内に記録された遅延テーブルを読取る。遅延パルス発生回路64はビームフォーミングを行う遅延を生じたパルスを発生させる。各パルスはアンプ68を介して増幅され、各振動素子66に対して振動部駆動信号として出力される(ステップS6)。   The delay table acquisition unit 60 in the transmission beamformer 18 reads the delay table recorded in the delay table storage unit 16. The delay pulse generation circuit 64 generates a pulse having a delay for beam forming. Each pulse is amplified through an amplifier 68 and output as a vibration unit drive signal to each vibration element 66 (step S6).

振動部駆動信号を入力された各振動素子66は超音波28を送信開始する(ステップS7)。   Each vibration element 66 to which the vibration unit drive signal is input starts transmitting the ultrasonic wave 28 (step S7).

被検体の中の音響インピーダンスの不整合が生じている部分から反射波が生じ、生じた反射波を振動素子66が受信し電気信号である受波信号に変換する(ステップS8)。   A reflected wave is generated from a portion of the subject where the mismatch of acoustic impedance occurs, and the generated reflected wave is received by the vibration element 66 and converted into a received signal which is an electric signal (step S8).

受信ビームフォーマ22は、受波信号をビームフォーミングする。(ステップS9)。   The reception beam former 22 performs beam forming on the reception signal. (Step S9).

光信号送信部24は、受信ビームフォーマ22において処理された受波信号に対応する受波光信号を装置本体14に向けて送信する。以上が超音波プローブ12における動作である。   The optical signal transmission unit 24 transmits a received optical signal corresponding to the received signal processed in the reception beam former 22 toward the apparatus main body 14. The above is the operation of the ultrasonic probe 12.

次に装置本体14の動作について図11を用いて説明する。   Next, the operation of the apparatus main body 14 will be described with reference to FIG.

装置本体14が稼働している間、制御部44は光信号受信部34に超音波プローブ12から受波光信号が送信されるか否かを常時検出している状態にある。   While the apparatus main body 14 is in operation, the control unit 44 is constantly detecting whether or not a received optical signal is transmitted from the ultrasonic probe 12 to the optical signal receiving unit 34.

光信号受信部34に超音波プローブから受波光信号が送信されると、制御部44は受波電気信号を信号処理部36に出力するよう光信号受信部34を制御する(ステップS11)。   When the received optical signal is transmitted from the ultrasonic probe to the optical signal receiving unit 34, the control unit 44 controls the optical signal receiving unit 34 to output the received electrical signal to the signal processing unit 36 (step S11).

信号処理部36は、受波電気信号に基づいて、例えば、Bモード用信号処理を行う(ステップS12)。Bモード用信号処理に限らずドップラモード用信号処理等の他の処理でもよい。どの処理を実施するかは操作入力部11から使用者が選択可能に構成される。   The signal processing unit 36 performs, for example, B-mode signal processing based on the received electrical signal (step S12). Other processing such as signal processing for Doppler mode is not limited to signal processing for B mode. Which process is performed is configured to be selectable by the user from the operation input unit 11.

表示処理部38は、信号処理部36の出力に対して画像表示処理を施した画像データを形成して表示部40に出力する(ステップS13)。表示部40は超音波画像を表示させる(ステップS14)。以上が装置本体14における動作である。   The display processing unit 38 forms image data obtained by performing image display processing on the output of the signal processing unit 36 and outputs the image data to the display unit 40 (step S13). The display unit 40 displays an ultrasonic image (step S14). The above is the operation in the apparatus main body 14.

以上のように、従来の超音波プローブ12と装置本体14との無線接続では、装置本体14から送信ビームフォーマ18に送信する遅延データを無線で送信していたところ、外部から読取る読取部を設け、送信ビームフォーマ18に用いることで、超音波プローブと装置本体とが無線で通信接続された超音波診断装置でありながら、送信ビームフォーマに用いる遅延調整量の変更に必要な電力消費量を抑えて長時間の超音波診断を可能とするともに、通信エラーの影響を受けにくい超音波診断装置を提供できる。   As described above, in the conventional wireless connection between the ultrasonic probe 12 and the apparatus main body 14, the delay data to be transmitted from the apparatus main body 14 to the transmission beam former 18 is transmitted wirelessly. By using the transmission beam former 18, the ultrasonic probe and the apparatus main body are connected by wireless communication, and the power consumption required for changing the delay adjustment amount used for the transmission beam former is suppressed. Therefore, it is possible to provide an ultrasonic diagnostic apparatus that enables long-time ultrasonic diagnosis and is less susceptible to communication errors.

なお、本実施形態の説明においては、受信BFを内蔵する形態で、動作を説明したが、図12に示すように、伝送レートは大きくなるが、複数の超音波プローブからの信号を直接、装置本体14側に伝送させ、装置本体14に設けた受信ビームフォーマ22を用いて受波信号をビームフォーミングする形態も、もちろん考えられる。   In the description of the present embodiment, the operation has been described in the form in which the reception BF is built in. However, as shown in FIG. Of course, a form in which a reception signal is transmitted to the main body 14 and the received signal is beam-formed using the reception beam former 22 provided in the apparatus main body 14 is also conceivable.

受信ビームフォーマ22の大きな役目である整相加算に関しては、特開2003−339698号公報に記述されているように相関処理を行うアルゴリズムなどが提案され、このようなアルゴリズムを実現するには、非常に演算速度の速いハードウェアが必要であり、回路規模、電源消費電力、低発熱の点からして、装置本体14側でビームフォーミングを行うことが有利な場合がある。   With respect to phasing addition, which is a major role of the reception beamformer 22, an algorithm for performing correlation processing as described in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-339698 has been proposed, and in order to realize such an algorithm, In addition, hardware with a high calculation speed is required, and it may be advantageous to perform beam forming on the apparatus main body 14 side in terms of circuit scale, power consumption, and low heat generation.

5 超音波プローブホルダ
10 超音波診断装置
11 操作入力部
12 超音波プローブ
13 スイッチ手段
14 装置本体
15 ROM
17 端子
18 送信ビームフォーマ
19 ROMリーダ
20 振動部
22 受信ビームフォーマ
24 光信号送信部
26 バッテリ
28 超音波
34 光信号受信部
36 信号処理部
38 表示処理部
40 表示部
42 電源
43 記憶部
44 制御部
46 スイッチ制御部
47 スイッチ無線信号送信部
48 スイッチ無線信号受信部
60 遅延テーブル取得部
64 遅延パルス発生回路
66 振動素子
68、76 アンプ
72 整相加算部
74 アナログデジタルコンバータ
78 ローパスフィルタ
80 発光素子
82 光フィルタ
93 充電端子
95 プッシュセンサ
96 接触端子
97 加速度センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 Ultrasonic probe holder 10 Ultrasonic diagnostic apparatus 11 Operation input part 12 Ultrasonic probe 13 Switch means 14 Apparatus main body 15 ROM
DESCRIPTION OF SYMBOLS 17 Terminal 18 Transmission beam former 19 ROM reader 20 Vibrating part 22 Reception beam former 24 Optical signal transmission part 26 Battery 28 Ultrasonic wave 34 Optical signal reception part 36 Signal processing part 38 Display processing part 40 Display part 42 Power supply 43 Memory | storage part 44 Control part 46 switch control unit 47 switch radio signal transmission unit 48 switch radio signal reception unit 60 delay table acquisition unit 64 delay pulse generation circuit 66 vibration element 68, 76 amplifier 72 phasing addition unit 74 analog digital converter 78 low pass filter 80 light emitting element 82 light Filter 93 Charging terminal 95 Push sensor 96 Contact terminal 97 Acceleration sensor

Claims (4)

被検体に超音波を送波し、被検体からの反射波を受波して受波信号を出力する複数の振動素子を搭載した振動部と、
前記振動素子毎の超音波の送波タイミングを規定したタイミングデータを外部から読取る読取部と、
前記タイミングデータを記憶する記憶部と、
前記タイミングデータに基づいて前記振動素子を駆動する振動部駆動信号を出力する送信部と、
前記受波信号を処理する受信部と、
前記受信部において処理された受波信号に対応する受波無線信号を送信する受波無線信号送信部と、
を備えた超音波プローブと、
前記超音波プローブから送信される受波無線信号を受信する受波無線信号受信部と、
前記受波無線信号受信部が受信した受波無線信号に対して、動作モードに応じた所定の信号処理を実行する信号処理部と、
を有する装置本体とからなることを特徴とする超音波診断装置。
A vibration unit equipped with a plurality of vibration elements that transmit ultrasonic waves to the subject, receive reflected waves from the subject, and output received signals;
A reading unit for reading timing data defining the ultrasonic wave transmission timing for each vibration element from the outside;
A storage unit for storing the timing data;
A transmission unit that outputs a vibration unit drive signal for driving the vibration element based on the timing data;
A receiver for processing the received signal;
A received radio signal transmitter for transmitting a received radio signal corresponding to the received signal processed in the receiver;
An ultrasonic probe comprising:
A received radio signal receiver that receives a received radio signal transmitted from the ultrasonic probe;
A signal processing unit that performs predetermined signal processing according to an operation mode on the received radio signal received by the received radio signal reception unit;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising: a main body of the apparatus.
前記受信部は、前記各振動素子毎に出力される前記受波信号を整相加算処理することを特徴とする請求項1記載の超音波診断装置。   The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the reception unit performs phasing addition processing on the received signal output for each of the vibration elements. 前記超音波プローブは、
少なくとも前記送信部の稼働状態を制御するスイッチ手段を有することを特徴とする請求項1または2記載の超音波診断装置。
The ultrasonic probe is
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, further comprising a switch unit that controls at least an operating state of the transmission unit.
前記装置本体は、
前記スイッチ手段を制御するスイッチ信号を生成するスイッチ制御部と、
前記スイッチ信号に対応するスイッチ無線信号を送信するスイッチ無線信号送信部と、
を有し、
前記超音波プローブは、
前記スイッチ手段に接続され、前記スイッチ無線信号を受信するスイッチ無線信号受信部を有することを特徴とする請求項3記載の超音波診断装置。
The apparatus main body is
A switch control unit for generating a switch signal for controlling the switch means;
A switch radio signal transmitter for transmitting a switch radio signal corresponding to the switch signal;
Have
The ultrasonic probe is
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 3, further comprising a switch radio signal receiving unit connected to the switch means and receiving the switch radio signal.
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