JP2011092508A - 心臓イベント処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】神経刺激による治療の際にも心臓の状態を正確に診断し、神経刺激による心臓の適切な治療を支援する。
【解決手段】心拍を含む心臓イベントの時間履歴を神経刺激の有無と関連付けて記憶する記憶部１１と、該記憶部１１に記憶されている心臓イベントの時間履歴に基づいて、各心拍が検出されたときの心拍数を算出する心拍数算出部１２と、該心拍数算出部１２により算出された心拍数の度数を神経刺激の有る場合と無い場合とに分けて積算する度数データ作成部１３とを備える心臓イベント処理装置１を提供する。
【選択図】図２

Description

本発明は、心臓イベント処理装置に関するものである。

従来、迷走神経に電気的刺激を与えることにより、心拍数を低下させて頻脈や細動を治療する心臓治療装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、心臓イベントに関する情報を体内埋め込み型の医療デバイスに記憶し、記憶された情報を外部機器により取得し、心臓の状態をヒストグラムで表示する装置および方法が知られている（例えば、特許文献２参照。）。医師は、表示されたヒストグラムを用いて患者の心臓の状態を診断したり治療方法を検討したりする。

特開２００４−１７３７９０号公報 米国特許第６９４１１６７号明細書

しかしながら、特許文献２では、神経刺激による心臓の治療について考慮していない。したがって、神経刺激による心臓の治療を行った際に特許文献２のヒストグラムを用いて心臓の状態を診断しようとしても、心拍数の分布が患者の本来のものなのか、神経刺激によってもたらされたものなのかが不明であり、心臓の状態を正しく診断することができないという問題がある。また、神経刺激による治療効果の有無や程度が分からず、迷走神経に与える刺激の強度など心臓治療装置の仕様が適切であるか否かを判断することができないという問題がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、神経刺激による治療の際にも心臓の状態を正確に診断でき、神経刺激による心臓の適切な治療を支援することができる心臓イベント処理装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、心拍を含む心臓イベントの時間履歴を神経刺激の有無と関連付けて記憶する記憶部と、該記憶部に記憶されている心臓イベントの時間履歴に基づいて、各心拍が検出されたときの心拍数を算出する心拍数算出部と、該心拍数算出部により算出された心拍数の度数を神経刺激の有る場合と無い場合とに分けて積算する度数データ作成部とを備える心臓イベント処理装置提供する。

本発明によれば、心臓イベント処理装置に心臓イベントの時間履歴の情報が入力されると該情報は記憶部に記憶され、記憶された心臓イベントのうち心拍の時間履歴から心拍数が心拍数算出部によって算出され、算出された心拍数の度数が度数データ作成部によって積算されることにより、心拍数の度数分布を表す度数データが作成される。したがって、心臓イベント処理装置から作成された度数データを出力させることにより、不整脈の有無など心臓の状態を診断することができる。

この場合に、神経刺激が有る場合の心拍数の度数と、神経刺激が無い場合の心拍数の度数とが分けて積算される。したがって、神経刺激が無い場合の心拍数の度数データから患者の心臓の状態を正しく診断することができる。また、神経刺激が有る場合の心拍数の度数データから神経刺激の治療効果の有無や程度を明確に把握することが可能となり、神経刺激による心臓の治療を支援することができる。

上記発明においては、前記度数データ作成部が、前記心拍数の度数分布を示すヒストグラムを作成することとしてもよい。
このようにすることで、心臓イベント処理装置による処理結果がヒストグラムとして出力され、心臓の状態および神経刺激による治療効果を一目で把握することができる。

また、上記発明においては、前記度数データ作成部により積算された神経刺激の有る場合の心拍数の度数と、神経刺激が無い場合の心拍数の度数とを分けて表示する表示部を備えることとしてもよい。
このようにすることで、神経刺激が無いときの心臓の状態と、神経刺激による治療効果とをより容易に把握することができる。

また、上記発明においては、前記度数データ作成部が、神経刺激の有る場合の心拍数の度数と、神経刺激の無い場合の心拍数の度数とを加算して、心拍数全体の度数分布を示すヒストグラムを作成し、前記表示部が、前記度数データ作成部により作成された前記ヒストグラムを、前記神経刺激の有る場合と無い場合との心拍数の度数を互いに異なる表示態様で表示することとしてもよい。
このようにすることで、神経刺激によりもたらされた心拍とそれ以外の心拍とのバランスを一目で把握することができる。

また、上記発明においては、前記度数データ作成部が、神経刺激の有る場合の心拍数の度数と、神経刺激が無い場合の心拍数の度数とを加算し、前記神経刺激の有る場合の心拍数の度数と、前記神経刺激が無い場合の心拍数の度数とを、加算された度数で除算することにより規格化することとしてもよい。
このようにすることで、神経刺激が有る場合と無い場合との心拍数の度数の比率を、異なる心拍数間で容易に対比することができる。

また、上記発明においては、前記記憶部は、前記神経刺激が有る場合に、該神経刺激の強度と関連づけて前記心拍の時間履歴を記憶し、前記度数データ作成部が、神経刺激が有る場合の心拍数の度数を、前記神経刺激の強度の大きさによって分けて積算することとしてもよい。
このようにすることで、心臓の状態に合わせて強度が変更されながら神経刺激が行わる場合でも、強度ごとの神経刺激の治療効果を把握して、神経刺激の各強度の適切な調整を支援することができる。

また、上記発明においては、前記記憶部が、前記神経刺激を、該神経刺激から所定時間後に検出された心拍に関連付けて記憶することとしてもよい。
このようにすることで、神経刺激と、該神経刺激に実際に心臓が応答しているときの心拍とが関連付けられ、神経刺激の治療効果をより正確に把握することができる。

本発明によれば、神経刺激による治療の際にも心臓の状態を正確に診断でき、神経刺激による心臓の適切な治療を支援することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る心臓イベント処理装置と埋め込み型心臓治療装置との全体構成図である。 図１の心臓イベント処理装置および埋め込み型心臓治療装置の機能を示すブロック図である。 図１の埋め込み型心臓治療装置による神経刺激方法を説明する図である。 図１の埋め込み型心臓治療装置による神経刺激と該神経刺激による心拍数の変化との関係を説明する図である。 図１の埋め込み型心臓治療装置の動作を説明するフローチャートである。 図５のフローチャートの心臓イベント出力ルーチンを示すフローチャートである。 図１の心臓イベント処理装置により作成されたヒストグラムの一例であり、（ａ）神経刺激がおこなわれていないときと（ｂ）神経刺激が行われているときのヒストグラムである。 図１の心臓イベント処理装置により作成されたヒストグラムの変形例を示す図である。 図１の心臓イベント処理装置により作成されるヒストグラムのもう１つの変形例を示す図であり、（ａ）神経刺激がおこなわれていないときと（ｂ）神経刺激が行われているときのヒストグラムである。 図１の心臓イベント処理装置による処理結果の変形例である。 図１の埋め込み型心臓治療装置が異なる刺激強度で迷走神経を刺激したときに心臓イベント処理装置により作成されるヒストグラムの一例であり、（ａ）刺激強度が適切な場合、（ｂ）刺激強度が強すぎた場合を示している。

本発明の一実施形態に係る心臓イベント処理装置１について、図１〜図１１を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る心臓イベント処理装置１は、図１に示されるように、患者の体内に埋め込まれた体内埋め込み型心臓治療装置（ＩＭＤ）２から心臓イベントの情報を無線で受信して処理するものであり、本実施形態においては携帯可能なコンピュータを想定している。心臓イベント処理装置１は、患者の近傍に設置して用いられる。

図２は、心臓イベント処理装置１およびＩＭＤ２の機能を示すブロック図である。
ＩＭＤ２は、図２に示されるように、リード３を介して心臓Ａと接続された心拍検出部５および心臓刺激部６と、もう１つのリード３を介して迷走神経Ｂと接続された神経刺激部７と、心臓刺激部６および神経刺激部７の動作を制御する制御部８と、心臓イベント処理装置１と無線で通信するＩＭＤ側通信部９とを備えている。

各リード３の先端には電極４ａ〜４ｄが設けられ、該各電極４ａ〜４ｄはそれぞれ、右心房、右心室、左心室および心臓Ａの近傍に存在する迷走神経Ｂに配置されている。
心拍検出部５は、右心房、右心室および左心室に配置された電極４ａ〜４ｃの電位変化を検出し、検出された電位の大きさまたは変化率が所定の閾値を越えたときにＲ波が出現したと判定することにより心拍を検出する。

心臓刺激部６は、心臓Ａを刺激して収縮させるペーシングパルスを生成し、生成したペーシングパルスを心臓Ａに配置された各電極４ａ〜４ｃを介して心臓Ａに供給する。これにより、心臓Ａの拍動がペーシングされて徐脈が治療される。
神経刺激部７は、迷走神経Ｂを刺激する刺激パルスを生成し、該刺激パルスを迷走神経Ｂに配置された電極４ｄを介して迷走神経Ｂに供給する。これにより、迷走神経Ｂが興奮させられることにより拍動が抑制され、頻拍および細動が治療される。このときに、神経刺激部７は、所定のパルス幅Ｘの刺激パルスを、時間間隔をあけながら所定の周期Ｙで所定の持続時間Ｚにわたって供給するようになっている。

制御部８は、タイマを有し、心拍検出部５によって心拍が検出される度にタイマのカウントを０にリセットしながら、心拍と次の心拍との時間間隔を計測する。制御部８は、計測されたタイマのカウントが閾値を超えた場合、すなわち心拍数が所定値よりも低い場合、心臓刺激部６から心臓Ａにペーシングパルスを供給させる。

また、制御部８は、計測されたタイマのカウントが閾値に達する前に次の心拍が検出された場合、すなわち心拍数が所定値よりも高い場合、神経刺激部７から迷走神経Ｂに刺激パルスの供給を開始させることにより、神経刺激を開始する。このときに、制御部８は、刺激パルスの供給を開始させてから、刺激パルスの供給が終了して所定の待ち時間Ｗが経過するまでの間に計測されたタイマのカウントの平均値を算出する。

例えば、図３に示されるように、刺激パルスを持続時間Ｚ＝１０秒間にわたって供給し、刺激パルスの供給終了後に待ち時間Ｗ＝５０秒間待ち、刺激パルス供給開始時から６０秒後までの間に計測されたタイマのカウントの平均値を算出する。算出されたカウントの平均値は、神経刺激によって心拍数が低下して安定な状態になったか、または、心拍数が上昇したままであるかを示している。

制御部８は、算出されたカウントの平均値が閾値以上の場合には、神経刺激を終了する。一方、制御部８は、算出されたカウントの平均値が閾値より小さい場合には、再び刺激パルスを１０秒間迷走神経Ｂに供給させ、カウントの平均値が閾値以上になるまで５０秒間隔で神経刺激を繰り返すようになっている。

また、制御部８は、タイマをリセットする直前のカウントを逐次ＩＭＤ側通信部９に伝達し、ＩＭＤ側通信部９は、制御部８から伝達されてきた順にカウントの情報を心臓イベント処置装置１へ送信する。このときに、制御部８は、刺激パルスの供給を開始した所定の遅延時間Ｔｄ後から、さらに持続時間Ｚ後までに計測されたカウントには、神経刺激有りを示すタグを付してからＩＭＤ側通信部９に出力する。

神経刺激部７から刺激パルスの出力が開始されると、図４に示されるように、刺激パルスが迷走神経Ｂに到達するまでの伝達時間と迷走神経Ｂが興奮して拍動を抑制させるまでの生理的応答時間の分だけ遅れて、心臓Ａは刺激パルスに対して応答する。すなわち、実際に刺激パルスに心臓Ａが応答しているときのカウントに、刺激有りのタグが付される。

本実施形態に係る心臓イベント処理装置１は、ＩＭＤ２と無線で通信する処理装置側通信部１０と、ＩＭＤ２から取得した心臓イベントの情報の時間履歴を記憶する記憶部１１と、該記憶部１１に記憶された心臓イベントの時間履歴から心拍数を算出する心拍数算出部１２と、該心拍数算出部１２により算出された心拍数から心拍数の度数分布を示すヒストグラムを作成する度数データ作成部１３とを備えている。

処理装置側通信部１０は、ＩＭＤ２から逐次送信されてくるタイマのカウントの情報を受信すると、順次記憶部１１に入力する。
記憶部１１は、処理装置側通信部１０から入力された順にタイマのカウントの情報を記憶し、カウントに神経刺激有りを示すタグが付されている場合にはその情報も共に記憶することにより、心拍の時間履歴を蓄積する。
心拍数算出部１２は、記憶部１１にタイマのカウントの情報が記憶されると、各カウントを６０秒で除算することにより心拍数を算出する。

度数データ作成部１３は、心拍数を複数の階級に区分し、心拍数算出部１２によって算出された心拍数が属する階級の度数を積算していく。このときに、度数データ作成部１３は、神経刺激有りのタグが付されたカウントから算出された心拍数と、タグが付されていないカウントから算出された心拍数とを分けて度数を積算する。これにより、刺激パルスが供給されて心臓Ａが刺激パルスに応答しているときの心拍数とそれ以外のときの心拍数との度数分布を示す度数データがそれぞれ作成される。度数データ作成部１３は、作成した各度数データからそれぞれヒストグラムを作成する。

このように構成された心臓イベント処理装置１およびＩＭＤ２の動作および作用について、図５および図６のフローチャートを参照して以下に説明する。
本実施形態に係るＩＭＤ２は、タイマによる時間の計測を開始し（ステップＳ１）、心拍が検出されたか否かを判断し（ステップＳ２）、所定時間内に心拍が検出されない場合（ステップＳ３）、心臓Ａを刺激して拍動をペーシングする（ステップＳ４）。一方、所定時間内に心拍が検出された場合、ＩＭＤ２は、すでに神経刺激が開始されていて未だ所定の待ち時間Ｗが経過していない神経刺激中であれば（ステップＳ５）神経刺激を行わず、神経刺激中でなければ（ステップＳ５）神経刺激を開始する（ステップＳ６）。

続いて、ＩＭＤ２は、心臓イベントの情報を心臓イベント処理装置１に出力する（ステップＳ７）。すなわち、ＩＭＤ２は、心拍が検出された時刻が、刺激パルスに心臓Ａが応答している期間中であるか否かを判断し（ステップＳ７１）、刺激パルスに応答していない期間中でなければそのままタイマのカウントを心臓イベント処理装置１に出力する（ステップＳ７２）。一方、ＩＭＤ２は、心拍が検出された時刻が、刺激パルスに応答している期間中であれば、神経刺激有りを示すタグを付して（ステップＳ７３）タイマのカウントを心臓イベント処理装置１に出力する（ステップＳ７２）。

そして、ＩＭＤ２は、タイマのカウントをゼロにリセットする（ステップＳ８）。以上のようにして、タイマのカウントの履歴が心臓イベント処理装置１に蓄積されると、心臓イベント処理装置１は、タイマのカウントから心拍数を算出し、神経刺激有りを示すタグの有無によって分けながら、算出された心拍数が該当する階級の度数を積算していく。

一定期間心臓イベント処理装置１に蓄積された心臓イベントの情報は、例えば、医師による定期健診時に心臓イベント処理装置１からモニタ１４に出力することにより、ヒストグラムとして表示される。医師は、モニタ１４に表示されたヒストグラムを見て患者の心臓Ａの状態を診断し、ＩＭＤ２の仕様が適切であるか否かを検討し、必要であればＩＭＤ２の刺激パルスの強度等を調節する。

図７（ａ），（ｂ）に、モニタ１４に表示されるヒストグラムの一例を示す。図７（ａ）は、神経刺激が無いときの心拍数のヒストグラムであり、刺激パルスに心臓Ａが応答しているとき以外のときの心臓Ａの状態を表し、心拍数の分布から、各種類の不整脈の有無やその発生頻度等が分かる。図７（ｂ）は、刺激パルスに心臓Ａが応答しているときのヒストグラムである。例えば、心拍数が閾値αを越えたときに刺激パルスが出力されるようにＩＭＤ２が設定されているとすると、心拍数の度数が閾値αより低い領域に偏って分布していることから、刺激パルスにより拍動が効果的に抑制され、刺激パルスの設定が適切であることが分かる。

このように、本実施形態によれば、医師がヒストグラムを一目見ただけで、不整脈の発生の有無などの心臓Ａの状態が明確に分かり正しく診断することができるとともに、神経刺激の治療効果の有無やその仕様が適切であるか否かを正確に判断することができるという利点がある。また、これにより、刺激パルスの強度などのＩＭＤ２の仕様の適切な調節が可能となり、心臓Ａの治療を支援することができるという利点がある。

上記実施形態においては、神経刺激が有るときの心拍数の度数分布と神経刺激が無いときの心拍数の度数分布とを別々のヒストグラムを用いて表示することとしたが、これに代えて、図８に示されるように、１つのヒストグラムに表示することとしてもよい。この場合、神経刺激が有るときと無いときの度数を、ハッチングや色などの態様を異ならせて表示することにより、１つのヒストグラム中であっても視覚的に両者が区別される。このようにしても、心臓Ａの状態が正確に診断可能であり、また、刺激パルスの効果も明確に知ることができる。また、ヒストグラムの各階級において、神経刺激が有るときと無いときとの度数の比率を一目で認識することができる。

また、上記実施形態においては、心拍数の度数分布を示すヒストグラムを作成することとしたが、これに代えて、図９（ａ），（ｂ）に示されるように、不整脈の種類別の度数を示すヒストグラムを作成することとしてもよい。図９（ａ）は神経刺激が無いときのヒストグラム、図９（ｂ）は神経刺激が有るときのヒストグラムである。

この場合、各不整脈について設定した閾値を度数データ作成部１３に記憶し、度数データ作成部１３は、記憶された閾値に基づいて、心拍数算出部１２によって算出された心拍数がいずれの不整脈に該当するかを判定し、判定された不整脈の種類の度数を積算する。このようにしても、各ヒストグラムから心臓Ａの状態と神経刺激の効果とを明確に把握することができる。なお、図中において、ＡＰは心房徐脈、ＶＰは心室徐脈、ＡＴは心房頻脈、Ａｆは心房細動、ＶＴ１は比較的心拍レートが遅い心室頻脈、ＶＴは比較的心拍レートが速い心室頻脈、ＶＦは心室細動である。

また、上記実施形態においては、心拍数の度数分布を示すヒストグラムを作成して表示することとしたが、これに代えて、図１０に示されるように、各階級における全度数を同一の値に正規化し、神経刺激が有るときと神経刺激が無いときとの度数の比率を表す比率分布を作成して表示することとしてもよい。この場合、度数データ作成部１３は、各階級について、神経刺激が有るときと無いときの度数をその階級の全度数でそれぞれ除算することにより、神経刺激が有るときと無いときとの度数の比率を算出し、算出された比率から比率分布を作成して表示させる。このようすることで、神経刺激が有るときと無いときとの心拍の度数の比率を各階級間で容易に対比することができる。

また、上記実施形態においては、制御部８が、心拍数に応じて刺激パルスのエネルギの大きさを制御することとしてもよい。このようにすることで、頻脈または細動の場合、心拍数が速いほど迷走神経Ｂをより強く刺激して、治療効果を向上することができる。この場合に、心臓イベント処理装置１は、刺激パルスのエネルギの大きさをヒストグラムに反映させることとしてもよい。

例えば、刺激パルスのパルス幅を短くまたは長くすることにより神経刺激の強度を弱、中、強の３段階に分け、心拍数が閾値α以上閾値β未満のときには強度が弱の刺激を、心拍数が閾値β以上閾値γ未満のときには強度が中の刺激を、心拍数が閾値γ以上のときには強度が強の刺激を迷走神経Ｂに与えることとする。制御部８は、これらの刺激の強度の情報を刺激有りのタグと共にタイマのカウントに関連づけてＩＭＤ側通信部９に出力する。度数データ作成部１３は、カウントに付された刺激の強度の情報毎に分けて心拍数の度数を積算し、強度によってハッチングや色などの表示態様を異ならせたヒストグラムを表示させる。

このようにして作成された神経刺激が有るときのヒストグラムの一例を図１１（ａ）、（ｂ）に示す。図１１（ａ）は、強度が適切に調節されているとき、図１１（ｂ）は強度が不適切なときを示している。図１１（ａ）において、各強度の度数は、その心拍数の閾値α，β，γより低い領域にも分布し、いずれの強度の神経刺激によっても心拍数が低下させられていることが分かる。

一方、図１１（ｂ）において、強度が中の神経刺激については、閾値βより心拍数が高い領域にのみ度数が分布しており、刺激強度が不十分なために心拍を低下させる効果が表れていないことが分かる。また、強度が強の神経刺激については、閾値γよりも大幅に低い心拍数にまで度数が分布し、刺激強度が強すぎたために拍動が過剰に抑制されて心拍数が低下し過ぎていることが分かる。
このようにすることで、ＩＭＤ２の各強度の神経刺激の効果やその程度が一目で明確に分かり、煩雑な刺激強度の設定も適切に行えるように支援することができる。

また、上記実施形態においては、ＩＭＤ２が、心拍に心臓刺激の有無を関連付けて心臓イベント処理装置１に出力することとしてもよい。
この場合、度数データ作成部１３は、心拍数算出部１２によって算出された心拍数を、神経刺激有り、心臓刺激有り、および、神経刺激・心臓刺激無しに分けて積算する。このようにすることで、心臓刺激有りの心拍数の度数から徐脈の発生頻度を把握して、患者の心臓Ａの状態をより正確に診断することができる。

また、上記実施形態においては、心臓イベント処理装置１が逐次ＩＭＤ２から心臓イベントの情報を取得して記憶することとしたが、これに代えて、ＩＭＤ２がＩＭＤ側記憶部を備え、該ＩＭＤ記憶部に心臓イベントの情報を記憶することとしてもよい。この場合、心臓イベント処理装置１は、常に患者が携帯する必要がなく、医師による定期健診時などに、心臓イベント処理装置１によってＩＭＤ２に蓄積されたタイマのカウントの時間履歴をまとめて取得する。このようにしても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

１ 心臓イベント処理装置
２ 埋め込み型心臓治療装置
３ リード
４ａ〜４ｄ 電極
５ 心拍検出部
６ 心臓刺激部
７ 神経刺激部
８ 制御部
９ ＩＭＤ側通信部
１０ 処理装置側通信部
１１ 記憶部
１２ 心拍数算出部
１３ 度数データ作成部
１４ モニタ
Ａ 心臓
Ｂ 迷走神経

Claims (7)

1. 心拍を含む心臓イベントの時間履歴を神経刺激の有無と関連付けて記憶する記憶部と、
   該記憶部に記憶されている心臓イベントの時間履歴に基づいて、各心拍が検出されたときの心拍数を算出する心拍数算出部と、
   該心拍数算出部により算出された心拍数の度数を神経刺激の有る場合と無い場合とに分けて積算する度数データ作成部とを備える心臓イベント処理装置。
2. 前記度数データ作成部が、前記心拍数の度数分布を示すヒストグラムを作成する請求項１に記載の心臓イベント処理装置。
3. 前記度数データ作成部により積算された神経刺激の有る場合の心拍数の度数と、神経刺激が無い場合の心拍数の度数とを分けて表示する表示部を備える請求項１に記載の心臓イベント処理装置。
4. 前記度数データ作成部が、神経刺激の有る場合の心拍数の度数と、神経刺激の無い場合の心拍数の度数とを加算して、心拍数全体の度数分布を示すヒストグラムを作成し、
   前記表示部が、前記度数データ作成部により作成された前記ヒストグラムを、前記神経刺激の有る場合と無い場合との心拍数の度数を互いに異なる表示態様で表示する請求項３に記載の心臓イベント処理装置。
5. 前記度数データ作成部が、神経刺激の有る場合の心拍数の度数と、神経刺激が無い場合の心拍数の度数とを加算し、前記神経刺激の有る場合の心拍数の度数と、前記神経刺激が無い場合の心拍数の度数とを、加算された度数で除算することにより規格化する請求項１に記載の心臓イベント処理装置。
6. 前記記憶部は、前記神経刺激が有る場合に、該神経刺激の強度と関連づけて前記心拍の時間履歴を記憶し、
   前記度数データ作成部が、神経刺激が有る場合の心拍数の度数を、前記神経刺激の強度の大きさによって分けて積算する請求項１に記載の心臓イベント処理装置。
7. 前記記憶部は、前記神経刺激が有る場合に、該神経刺激から所定時間後に検出された心拍に関連付けて記憶する請求項１に記載の心臓イベント処理装置。

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