JP2016209116A - Ｘ線透視撮影装置、ｘ線透視画像の残像補正方法、および、プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】撮影と透視を交互に繰り返し行う場合にも、高い精度で残像成分を補正できる残像補正技術を提供する。【解決手段】撮影画像の取得の度に、撮影後の残像画像を得て、今回の撮影後に得た残像画像と前回以前の撮影後に得た残像画像とについて対応する画素ごとに画素値を比較する。その大小関係に基づいて、画素ごとに残像画像の画素値の時間経過による減衰後の値を算出する。そして、算出した減衰後の値を、今回の撮影後に得た透視画像の画素値から差し引くことにより残像を除去する【選択図】図６

Description

本発明は、残像補正機能を有したＸ線透視撮影装置に関する。

Ｘ線透視撮影システムは、Ｘ線を照射して画像を取得して表示する「撮影」と、Ｘ線を連続して照射しながら連続画像を取得して動画を表示する「透視」とを交互に行うのが一般的である。「撮影」の際には、照射されるＸ線線量が「透視」に比べて大きいため、Ｘ線検出器の中に電気信号が残り、この電気信号が、撮影の後の透視で得られる画像に残像として現れ、診断に影響を与える場合があった。

そのため、特許文献１に記載の技術では、撮影の直後にＸ線を照射することなく画像を取得することにより、残像画像を得る。そして、予め求めてテーブル等に記憶しておいた残像成分の減衰特性を用いて、残像画像の時間経過に伴う減衰後の残像量を求める。その後の透視画像から残像量を差し引くことにより、残像を除去した透視画像を求める。これにより、時間経過による減衰を考慮した残像成分をリアルタイムに透視画像から減算して補正することができる。

また、特許文献１には、１回目の撮影の残像があるうちに２回目の撮影を行う場合には、１回目と２回目の残像画像をそれぞれ取得し、時間経過に伴う減衰後の残像量をそれぞれ求め、両者を重み付けして加算した残像量を、その後の透視画像から差し引いて補正している。

特開２００４-３２１３４６号公報

残像の強度は、撮影においてＸ線検出器に到達したＸ線強度に依存するため、画素毎に異なる。また、残像が生じる原理は、ＦＰＤ（フラットパネルディテクタ）の場合には電気回路内に残存する信号に起因すると考えられ、イメージインテンシファイアのように蛍光体を用いるＸ線検出器の場合には、Ｘ線検出器内の蛍光体に起因する信号等も原因として考えられるが、いずれの場合も原理が完全に解明されていない。そのため、１回目と２回目の撮影の時間が近く、その間にも透視が行われる場合には、２回目の撮影後の透視画像に生じる残像を特許文献１のように１回目と２回目の撮影後の残像信号を重み付けして加算して除去する方法では必ずしも補正しきれない。

本発明は、撮影と透視を交互に繰り返し行う場合にも、高い精度で残像成分を補正できる残像補正技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のＸ線透視撮影装置は、Ｘ線を照射するＸ線管球と、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線平面検出器と、撮影画像の取得と透視画像の取得の開始の指示をそれぞれ操作者から受け付ける操作部と、Ｘ線管球とＸ線平面検出器を制御して撮影画像の取得と透視画像の取得とをそれぞれ実行させる制御部と、撮影画像の取得後に取得された透視画像から残像を除去する残像補正演算部とを有する。残像補正演算部は、撮影画像の取得の度に、撮影後の残像画像を得て、今回の撮影後に得た残像画像と前回以前の撮影後に得た残像画像とについて対応する画素ごとに画素値を比較し、その大小関係に基づいて、画素ごとに残像画像の画素値の時間経過による減衰後の値を算出する。そして、算出した減衰後の値を、今回の撮影後に得た透視画像の画素値から差し引くことにより残像を除去する。

本発明によれば、撮影と透視を交互に繰り返し行う場合の複雑な残像成分の時間特性を精度よく算出することが可能となり、残像を除去した品質の高い透視画像を表示できる。

実施形態１のＸ線透視撮影装置の構成を示すブロック図。 図１の画像処理装置６の構成を示す機能ブロック図。 図１の画像処理装置６のハードウエア構成を示すブロック図。 実施形態１の残像補正演算部１１の動作を示すフローチャート。 実施形態１の撮影画像とＸ線未照射画像と透視画像の取得のタイミングを示す説明図。 （ａ）実施形態１の１回目の撮影画像を示す説明図、（ｂ）１回目の撮影後の残像画像を示す説明図、（ｃ）２回目の撮影画像を示す説明図、（ｄ）２回目の撮影後の残像画像を示す説明図、（ｅ）１回目の撮影後の残像画像の方が２回目の撮影後の残像画像より画素値が大きい場合の残像画像の減衰を示すグラフ、（ｆ）１回目の撮影後の残像画像の方が２回目の撮影後の残像画像より画素値が小さい場合の残像画像の減衰を示すグラフ。 実施形態２の残像補正演算部１１の動作を示すフローチャート。 （ａ）実施形態２の撮影画像とＸ線未照射画像と透視画像の取得のタイミングを示す説明図、（ｂ）ｎ回目の撮影後の残像画像の画素値の方が、それ以前の撮影後の残像画像の画素値の最大値より大きい場合の残像画像の減衰を示すグラフ、（ｃ）ｎ回目の撮影後の残像画像の画素値の方が、それ以前の撮影後の残像画像より画素値の最大値より小さい場合の残像画像の減衰を示すグラフ。 実施形態３の残像補正演算部１１の動作を示すフローチャート。 （ａ）実施形態３の撮影画像とＸ線未照射画像と透視画像の取得のタイミングを示す説明図、（ｂ）ｎ回目の撮影後の残像画像と撮影直前の残像画像の差が、撮影直前の残像画像の画素値より大きい場合の、残像画像の減衰を示すグラフ、（ｃ）ｎ回目の撮影後の残像画像と撮影直前の残像画像の差が、撮影直前の残像画像の画素値より小さい場合の、残像画像の減衰を示すグラフ。 実施形態５の残像補正演算部１１の動作を示すフローチャート。 （ａ）実施形態５の撮影画像とＸ線未照射画像と透視画像の取得のタイミングを示す説明図、（ｂ）各回の撮影後の残像画像と、その撮影直前の残像画像の差と、残像画像の減衰を示すグラフ。 実施形態１１の画像処理装置６の構成を示すブロック図。

本発明の一実施形態のＸ線透視撮影装置について説明する。

＜＜実施形態１＞＞
図１は、実施形態１のＸ線透視撮影装置の全体構成を示す図である。

図１のように、Ｘ線透視撮影装置は、Ｘ線を照射するＸ線管球１と、Ｘ線管球１に対して電力（管電圧・管電流）を供給するためのＸ線高電圧発生器２と、Ｘ線高電圧発生器２の制御を行うＸ線制御装置３と、Ｘ線管球１と対向配置されたＸ線平面検出器４と、Ｘ線管球１とＸ線平面検出器４との間に配置されたテーブルと、操作部２９と、Ｘ線平面検出器制御装置５と、画像処理装置６と、画像表示装置７と、システム制御装置８とを備えて構成される。テーブル９には、被検体が搭載される。Ｘ線平面検出器４は、Ｘ線管球１から照射され、テーブル９に搭載された被検体を透過したＸ線を検出する。

Ｘ線平面検出器制御装置５は、Ｘ線平面検出器４が検出した画像を読み出す。画像処理装置６は、Ｘ線平面検出器制御装置５が読み出した画像に対して、種々の画像処理を行って、画像表示装置７に表示させる。操作部２９は、撮影および透視の条件（管電流・管電圧等）の設定を操作者から受け付ける操作パネルと、撮影および透視の開始を操作者から受け付ける曝射ボタンを含む。システム制御装置８は、操作部２９を受け付けた撮影および透視の開始およびその条件に応じて、Ｘ線平面検出器制御装置５、画像処理装置６およびＸ線制御装置３に対する制御を行い、撮影及び透視を実行させる。

画像処理装置６は、図２にその機能ブロック図を示したように、残像を補正する残像補正演算部１１と、画像表示のための表示画像処理部１２とを備えている。残像補正演算部１１は、パラメータ算出部１０を備えている。画像処理装置６のハードウエア構成は、図３に示すように、ＣＰＵ６ａとメモリ６ｂとを含んで構成され、ＣＰＵ６ａがメモリ６ｂに予め格納されているプログラムを読み込んで実行することにより、残像補正演算部１１と表示画像処理部１２の機能を実現する。

残像補正演算部１１の動作を図４〜図６を用いて説明する。図４は、残像補正演算部１１の動作を示すフローチャートであり、図５は、撮影と透視のタイミングを示す説明図であり、図６は、取得された残像画像等を示す説明図である。

残像補正演算部１１は、撮影画像の取得の度に、撮影後の残像画像を得て、今回の撮影後に得た残像画像と前回以前の撮影後に得た前記残像画像とについて対応する画素ごとに画素値を比較する。その大小関係に基づいて、画素ごとに残像画像の画素値の時間経過による減衰後の値を算出する。そして、今回の撮影後に得た透視画像の画素値から、残像の減衰後の値を差し引くことにより残像を除去するものである。本実施形態では、今回の撮影後に得た残像画像と前回以前の計ｎ回の撮影後に得た残像画像とについて対応する画素ごとに画素値を比較し、最大の画素値を画素ごとに選択する。選択した最大の画素値の時間経過による減衰後の値を算出して、今回の撮影後に得た透視画像の画素値から差し引くことにより残像を除去する。以下、これを具体的に説明する。

操作者が操作部２９の曝射ボタンをオンして「撮影」の実行を指示した場合、システム制御部８は、Ｘ線制御装置３およびＸ線平面検出器制御装置５に制御指令を出力する。これにより、Ｘ線高電圧発生器２から電力をＸ線管球１に供給してＸ線をテーブル９上の被検体に照射させ、被検体を透過したＸ線を検出したＸ線平面検出器４の出力をＸ線平面検出器制御装置５に取り込ませる。これにより、図６（ａ）のように撮影画像５０が取得され、画像処理装置６に受け渡される。画像処理装置６の表示画像処理部１２は、撮影画像に所定の画像処理を施して、画像表示装置７に表示させる。図６（ａ）の撮影画像５０では、高線量が入射した領域６１の画素値（輝度値）が大きくなる。例えば、実際の被検体の撮影画像５０では、被検体の輪郭の外側の領域や、被検体の肺野などＸ線が透過しやすい領域が、高線量入射領域６１となる。

残像補正演算部１１は、図４のステップ３１において、システム制御装置８から「撮影」を行ったことを示す制御信号を受け取った場合には、ステップ３２に進む。

ステップ３２では、パラメータ算出部１０が、「撮影」したことを示す制御信号を受け取った後所定の時間後に、Ｘ線を照射することなく画像を取り込むように、Ｘ線平面検出器制御装置５にシステム制御装置８を介して指示する。これにより、Ｘ線平面検出制御装置５からＸ線未照射画像５１を受け取って、メモリ６ｂに格納する（図５）。Ｘ線未照射画像５１においては、図６（ｂ）のように、撮影画像５０における高線量入射領域６１に対応した領域６１の輝度が大きくなり、残像が生じる。

Ｘ線未照射画像を取得して格納する動作を、ステップ３３により、所定の時間間隔で予め定めたｍ回（ｍは、ｍ＞１の整数）繰り返す（図５ではｍ＝３）。これにより、メモリ６ｂは、ｍ（＝３）枚のＸ線未照射画像５１〜５３が格納される。

撮影直後のＸ線未照射画像５１〜５３は、画像信号を含まず、撮影で生じた残像信号のみを含むため、Ｘ線未照射画像５１〜５３の輝度は残像成分の輝度と見なすことができる。ステップ３４において、パラメータ算出部１０は、ｍ枚のＸ線未照射画像５１〜５３を予め定めた方法で演算処理して、残像画像Mask[x,y]の画素値を求める。例えば、ｍ枚のＸ線未照射画像５１〜５３の対応する画素[x,y]の画素値の平均を求め、残像画像Mask[x,y]の画素値とする。ただし、[x,y]は、画素の位置を２次元座標で示している。パラメータ算出部１０は、算出した残像画像Mask[x,y] の画素値をメモリ６ｂ内に格納する。

メモリ６ｂには、予め定めたｎ枚の残像画像Mask[x,y]を格納するための領域が設けられている。パラメータ算出部１０は、計ｎ個の格納領域の最も古い残像画像が格納されている領域に、最新の残像画像Mask[x,y]を格納する。これにより、常に直近の計ｎ枚の残像画像Mask[x,y]がメモリ６ｂに格納される。ここでは、最新の撮影直後に得た残像画像をMask_n[x,y]と表し、そのｎ回前の撮影直後に得た残像画像をMask₁[x,y]と表す。すなわち、メモリ６ｂには、常に直近の計ｎ回の撮影後に得た残像画像Mask₁[x,y]〜Mask_n[x,y]が格納されている。

また、ステップ３４において、パラメータ算出部１０は、ステップ３２で最初にＸ線未照射画像５１を取得した時点と、前回の「撮影」の撮影後にステップ３２でＸ線未照射画像５１を取得した時点の時間間隔Δｔを計測し、これを残像画像Mask[x,y]と対応付けてメモリ６ｂに格納する。したがって、残像画像Mask₁[x,y]〜Mask_n[x,y]と対応付けて、時間間隔Δｔ_１〜Δｔ_ｎが格納される。ただし、Δｔ_ｎ＝０である。

一方、メモリ６ｂ内には、残像画像Mask[x,y]の画素値の時間経過ｔに伴う減衰後の値Lag(x,y,t)を求めるための関数（減衰関数）Lag_fancがルックアップテーブル（LUT）または数式として格納されている。減衰関数Lag_fancは、予め実験や計算により求めたものである。本実施形態では、減衰関数Lag_fancを、下式（１）のように、「撮影」からの時間ｔと、「撮影」直後の残像画像Mask[x,y]の画素値（初期値）とを変数とする関数で表す。

Lag(x,y,t) = Lag_fanc(t,Mask[x,y]) ・・・(1)
ただし、
Mask[x,y] :残像画像の位置[x,y]の画素の輝度
t :Ｘ線未照射画像５１を取得してからの経過時間

ステップ３５において、残像補正演算部１１は、上記「透視」画像を取得した際に残像画像を除去して、透視画像を補正するために、各時間ｔにおける残像画像Mask[x,y]の画素値の減衰後の値Lag(x,y,t)を、上記式（１）により求める。このとき、残像補正演算部１１は、直前の「撮影」後に得たMask _n[x,y]を画素のみを用いるのではなく、過去ｎ回の撮影で得た残像画像Mask₁[x,y]…Mask _n[x,y]を用い、画素[x,y]ごとに、残像画像Mask₁[x,y]…Mask _n[x,y]の画素値の中から最大（高い輝度）の画素値Mask_max[x,y]を選択する。また、その最大の画素値が含まれていた残像画像取得時まで遡った経過時間Δｔを算出する。例えば、最大画素値Mask_max[x,y]が、残像画像Mask₁[x,y]に含まれていた場合には、Δｔを、Δｔ＝Δｔ１＋Δｔ２＋・・・＋Δｔｎにより算出する。これを全ての画素[x,y]について行う。

次に、ステップ３６に進み、画素[x,y]毎に、ステップ３５で選択した選択した最大（高い輝度）の画素値Mask_max[x,y]と、その画素値の取得まで遡った経過時間Δｔと、上述の式（１）を用いて、今後の時刻ｔにおける画素値の減衰後の値Lag(x,y,t)を式（２）のように算出する。

Lag(x,y,t) = Lag_fanc((t+Δt[x,y]), Mask_max[x,y]) ・・・(2)
ただし、ｔは、Mask _n[x,y]のＸ線未照射画像５１を取得した時刻をｔ＝０とする。

これにより、画素[x,y]毎に、過去ｎ回の撮影における残像画像のうち、最も画素値が大きかった残像の減衰後の値Lag(x,y,t)が各時刻ｔについて算出される。残像補正演算部１１は、算出した値をメモリ６ｂに格納する。

そして、ステップ３７では、操作部２９の曝射スイッチで「透視」の開始が指示されたならば、ステップ３８に進み、残像補正演算部１１は、Ｘ線平面検出器制御装置５から透視画像５４を取得する。そして、ステップ３９において、ステップ３６で算出した残像の減衰後の値Lag(x,y,t)をメモリ６ｂから読み出し、透視画像５４の各画素値から差し引く。これにより、各画素値から、その時点の残像の値が除去され、透視画像５４に重畳している残像を除去する補正を施すことができる。補正後の透視画像５４は、表示画像処理部１２に受け渡す。表示画像処理部１２は、画像表示装置７に補正後の透視画像５４を表示させる。

このステップ３９の補正を「透視」が終了するまで、透視画像を取得するたびに実行する。これにより、残像を除去した透視画像５４を連続して表示することができる。

例えば、ｎ＝２、ｍ＝１として、時間間隔Δtで計２回撮影を行った場合の２回目の「撮影」後の「透視」画像の残像除去について、図６を用いて具体的に説明する。図６（ａ）、（ｂ）のように、１回目の撮影画像５０(1)には高線量入射領域６１があり、その後の取得するＸ線未照射画像５１(1)には、高線量入射領域６１に対応する残像領域６２の画素値が高く、残像が発生している。ｍ＝１の場合、このＸ線未照射画像５１が残像画像Mask_１[x,y]となる。その後、図５のように、透視画像５４−１〜５４−ｋを取得する。この際も、今回の撮影以前で取得した残像画像の減衰後の値を用いて残像補正を行う。

つぎに、２回目の撮影を行って、２回目の撮影画像５０(2)を取得する。２回目の撮影画像５０(2)は、図６（ｃ）のように、１回目の高線量入射領域６１とは異なる位置に、高線量入射領域６３があり、その後取得するＸ線未照射画像５１(2)には、高線量入射領域６３に対応する位置に残像領域６２が生じるとともに、１回目の撮影で生じた残像領域６２の残像もまだ残っている。

残像画像の画素値は、撮影時の入射線量に比例するため、残像領域６２と残像領域６４が重なりあっている領域であって、1回目の撮影の入射線量が2回目の撮影の入射線量よりも大きい画素については、残像成分は図６（ｅ）のグラフのように、１回目の撮影で生じた残像画像Mask_１[x,y]の画素値とその減衰が支配的になる。

よって、ステップ３５においては、１回目の撮影の入射線量が２回目の撮影の入射線量よりも多い画素については、Mask_max[x,y]として、１回目の残像画像Mask₁[x,y]の画素値が選択され、Δt[x,y]としては、Δｔ_１＝Δｔ（１回目の撮影後のＸ線未照射画像５１(1)と２回目の撮影後のＸ線未照射画像５１(2)との時間間隔）を選択する。よって、１回目の撮影の入射線量が２回目の撮影の入射線量よりも大きい画素の残像成分の時間特性（減衰後の値）Lag(x,y,t)は、式（３）で表わされる。

Lag(x,y,t) = Lag_fanc((t+Δt[x,y]),Mask_max[x,y])= Lag_fanc((t+Δt),Mask₁[x,y])
・・・(3)
ただし、ｔは、Mask_２[x,y]のＸ線未照射画像５１(2)を取得した時刻をｔ＝０とする。

上記式（３）のように、１回目の撮影の入射線量が２回目の撮影の入射線量よりも大きい場合、残像領域６２と残像領域６４が重なり合っている領域の画素については、1回目の残像画像Mask₁[x,y]の画素値の方が、２回目の残像画像Mask_２[x,y]よりも大きいため、Mask₁[x,y]の画素値を選択するとともに、その減衰を考慮するため、経過時間ｔにΔｔを加算した時間で減衰後の残像の画素値を求める。

一方、残像領域６２と残像領域６４が重なりあっている領域であって、２回目の撮影の入射線量が１回目の撮影の入射線量よりも多い画素については、残像成分は図６（ｆ）のグラフのように、２回目の撮影で生じた残像画像Mask_２[x,y]の画素値とその減衰が支配的になる。

よって、ステップ３５においては、２回目の撮影の入射線量が１回目の撮影の入射線量よりも多い画素については、Mask_max[x,y]として、２回目の残像画像Mask_２[x,y]の画素値が選択され、Δt[x,y]としてはΔｔ_２＝０を選択する。よって、２回目の撮影の入射線量が１回目の撮影の入射線量よりも多い画素の残像成分の時間特性（減衰後の値）Lag(x,y,t)は、式（４）で表わされる。

Lag(x,y,t) = Lag_fanc((t+Δt[x,y]),Mask_max[x,y])= Lag_fanc(t ,Mask₂[x,y])
・・・(4)

このように、本実施形態では、ｎ回の「撮影」の間に「透視」が行われる場合には、図６（ｅ）、（ｆ）のように、画素毎に、ｎ回の「撮影」の直後に得た残像画像Mask₁[x,y]…Mask _n[x,y]のうち最大の画素値を選択し、最大画素値の残像画像の取得時からの時間経過による減衰後の値を算出し、除去することで、従来の処理よりも精度の高い残像補正が可能となる。

＜＜実施形態２＞＞
次に実施形態２のＸ線透視撮影装置について図７、図８を用いて説明する。

実施形態１では、メモリ６ｂ内に直近のｎ枚の残像画像Mask₁[x,y]〜Mask _n[x,y]を格納するための領域を有し、図４のステップ３４において残像画像Mask _n [x,y]を算出する都度、メモリ６ｂ内に格納し、残像画像を更新する構成であった。そして、ステップ３５において、画素毎にｎ枚の残像画像Mask₁[x,y]〜Mask _n[x,y]の画素値を比較し、最大値Mask_max[x,y]を選択していた。

実施形態２では、メモリ６ｂ内には１枚の残像画像Mask_max[x,y]のみを格納する領域を有し、図７のステップ１３４において残像画像Mask _n [x,y]を算出するたびに、ステップ１３５において、メモリ６ｂ内の残像画像Mask_max[x,y]と、対応する画素毎に画素値を比較し、大きい方の画素値を選択して、残像画像Mask_max[x,y]の画素値を更新する構成とする。また、格納した画素値に対応するΔｔの値も、その画素値の残像画像が取得された撮影時点に一致するようΔｔ_n-1を用いて更新する。これにより、実施形態１のようにｎ枚の残像画像の画素値を画素毎に比較することなく、常に最大の画素値の残像画像Mask _n [x,y]をメモリ６ｂ内に格納することができる。

ただし、メモリ６ｂ内に格納されている画素値が、今回の残像画像Mask _n [x,y]の値よりも大きい場合であっても、その画素値が、直近のｎ回の撮影よりも前の撮影の残像画像の値である場合には、今回の残像画像Mask _n [x,y]の値に置き換える。具体的には、図８（ａ）〜（ｃ）のように、n回目の撮影の場合、ステップ１３４において算出したMask n[x,y]と、メモリ内に格納されているそれまでのMask_max[x,y]とを画素毎に比較し、式(5)のようにMask_max[x,y]とΔt[x,y]を更新し、記憶する。

図８（ｂ）ならびに図８（ｃ）のように
Mask_max[x,y]＜Mask _n[x,y]のとき
Mask_max[x,y]= Mask_ｎ[x,y]
Δt[x,y]=Δt[x,y]
Mask_max[x,y]≧Mask _n[x,y] のとき ・・・(5)
Mask_max[x,y]= Mask_max[x,y]
Δt[x,y]=Δt[x,y] +Δt_n-1

とする。Δｔ_n-1は、図８（ａ）のように、前回の撮影との時間間隔である。

このように、実施形態２では、メモリ６ｂ内に格納する残像画像の枚数が１枚のみであり、ｎ枚の残像画像の画素値を画素毎に比較する必要がないため、輝度比較の処理時間を低減することができる。よって、設定したｎの数が増加しても、ステップ３４で保持・比較する画素値は、常に最新のMask[x,y]とMask_max[x,y]の画素値のみであり、処理の高速化及びメモリ６ｂの記憶容量低減が可能となる。

なお、実施形態２のＸ線透視撮影装置において、上述した以外の構成は、実施形態１と同様であるので説明を省略する。

＜＜実施形態３＞＞
次に実施形態３について図９、図１０を用いて説明する。

実施形態２では、図７のステップ１３４において残像画像Mask _n [x,y]を算出すると、ステップ１３５においてメモリ６ｂ内の残像画像Mask_max[x,y]と、Mask _n [x,y]の対応する画素毎に画素値を比較し、大きい方の画素値を選択して、残像画像Mask_max[x,y]の画素値としてメモリ６ｂ内に格納する構成としていたが、実施形態３では、Mask_max[x,y]が過去の撮影で生じた残像信号である場合、ｎ回目の撮影時には減衰していることを考慮して、以下のように構成する。

すなわち、残像補正演算部１１は、今回の撮影後に得た残像画像の画素値と、前回以前の撮影で発生した残像画像の今回の撮影の直前の画素値とを比較し、その差が、今回の撮影の直前の画素値以上の画素については、今回の撮影後に得た前記残像画像の画素値を選択して、選択した画素値の時間経過による減衰後の値を算出する。また、上記差が、今回の撮影の直前の画素値よりも小さい画素については、前回以前の撮影後に得た残像画像の画素値を選択して、選択した画素値の時間経過による減衰後の値を算出する。それぞれ算出した減衰後の画素値を、今回の撮影後に得た透視画像の画素値から差し引くことにより残像を除去する。前回以前の撮影で発生した残像画像の今回の撮影の直前の画素値を取得するために、今回の撮影の直前にＸ線平面検出器からＸ線未照射画像を取り込む。

そこで、図９のフローのように、ステップ４０で透視が終了したならば、ステップ２３２において、Ｘ線を照射せずに残像画像Mask_pren[x,y]を取得する。次の撮影まで時間がある場合、図１０（ａ）のようにステップ２３２を所定の時間間隔で繰り返し、次の撮影の直前に残存している残像画像Mask_pren[x,y]とすることが好ましい。

次に、実施形態１，２と同様に、ステップ３１〜３４を行って、ｎ回目の撮影および残像画像Mask _n[x,y]を算出したならば、ステップ２３４において、下式（６）により、ｎ回目の撮影の直前に残存している残像画像Mask_pren[x,y]と、ｎ回目の撮影の直後の残像画像Mask _n[x,y]との差Mask_current n[x,y]を画素毎に求める。これにより、ｎ回目の撮影で生じた残像信号と、過去の撮影で生じ、ｎ回目の撮影の直前まで残存していた残像画像を識別し、ｎ回目の撮影で生じた残存画像をMask_current n[x,y]として求めることができる。

Mask_current n[x,y] = Mask n[x,y] − Mask_pre n[x,y] ・・・(6)

そして、ステップ２３５において、画素毎に、ｎ回目の撮影で生じた残像画像Mask_current n[x,y]と、過去の撮影で生じ、ｎ回目の撮影の直前まで残存していた残像画像Mask_pre n[x,y]を比較する。そして式(7)のようにMask_max[x,y]とΔt[x,y]を更新する。

例えば、図１０（ｂ）ならびに図１０（ｃ）のように
Mask_current n[x,y]≧Mask_pre n[x,y]のとき
Mask_max[x,y]= Mask n[x,y]
Δt[x,y] = Δt[x,y]
Mask_current n[x,y]＜Mask_pre n[x,y]のとき ・・・(7)
Mask_max[x,y]= Mask_max[x,y]
Δt[x,y] = Δt[x,y] + Δt_n-1
とする。

すなわち、ｎ回目の撮影で生じた残像画像Mask_current n[x,y]の画素値が、ｎ回目の撮影の直前に残存していた残像画像Mask_pre n[x,y]の画素値よりも大きい場合には、Mask_max[x,y]をMask n[x,y]に更新する。一方、ｎ回目の撮影で生じた残像画像Mask_current n[x,y]の画素値が、ｎ回目の撮影の直前に残存していた残像画像Mask_pre n[x,y]の画素値よりも、小さい場合には、Mask_max[x,y]を更新しない。これにより、ｎ回目の撮影直前までおこなっていた補正処理を継続する。

このような構成にすることにより、過去の撮影で生じた残像画像の信号が減衰していることを考慮するとともに、今回の撮影で生じた残像と比較して、Mask_max[x,y]の値を更新するかどうかを選択することができる。よって、ｎ回目の撮影前後の残像の画素値を比較してMask_max[x,y]の画素値を設定することができるため、ｎ回目の撮影後の透視における残像をより精度よく除去することができる。

なお、実施形態３のＸ線透視撮影装置において、上述した以外の構成は、実施形態１と同様であるので説明を省略する。

＜＜実施形態４＞＞
次に実施形態４について説明する。実施形態４は、実施形態３と同様の構成であるが、図１０（ａ）に示すように、図９のステップ２３２においてｎ回目の撮影の直前の残像画像Mask_pre n[x,y]の取得時刻と、ｎ回目の撮影後の残像画像Mask _n[x,y]の取得時刻とには、Δｔ_ｗの時間間隔があり、この間にMask_pre n[x,y]の画素値が値Ｗだけさらに減衰していることを考慮する。すなわち、残像補正演算部１１は、今回の撮影後に得た残像画像の画素値Mask _n[x,y]と、前回以前の撮影で発生した残像画像の今回の撮影の直前の画素値Mask_pre n[x,y]とを比較する際に、今回の撮影の直前の画素値Mask_pre n[x,y]から、この画素値が今回の撮影後の残像画像Mask _n[x,y]の取得時までに時間経過によって減衰する量Ｗを差し引いて、比較する。

そのため、実施形態３の式（７）に代えて、下式（８）を用いてMask_pre n[x,y]とMask_current n[x,y]を比較する。
Mask_current n[x,y] + W ≧Mask_pre n[x,y]のとき
Mask_max[x,y]= Mask n[x,y]
Δt[x,y] = Δt[x,y]
Mask_current n[x,y] + W ＜Mask_pre n[x,y]のとき ・・・(8)
Mask_max[x,y]= Mask_max[x,y]
Δt[x,y] = Δt[x,y] + Δt_n-1

ただし、Ｗは定数でも良いし、画素値や撮影の時間間隔に応じて変更しても良い。

このように、式(８)を用いることにより、Mask_pre n[x,y]取得とMask n[x,y]取得の時間差Δｔ_ｗの分だけMask_pre n[x,y]の画素値が値Ｗだけさらに減衰して、Mask_current n[x,y]が、実際よりも値Ｗだけ低く算出されてしまうことを考慮して、Mask_max[x,y]として格納する値を選択することができる。よって、Mask_pre n[x,y]とMask_current n[x,y]が同等の画素値の場合に、Mask_max[x,y]として格納する値の選択の精度を高めることができる。よって、ｎ回目の撮影後の透視における残像をより精度よく除去することができる。

なお、実施形態４のＸ線透視撮影装置において、上述した以外の構成は、実施形態１と同様であるので説明を省略する。

＜＜実施形態５＞＞
次に実施形態５について図１１、図１２を用いて説明する。

実施形態５は、Mask_current n[x,y]を算出するという点では、実施形態３と同様であるが、実施形態３とは異なり、Mask_max[x,y]を算出しない。実施形態５では、残像補正演算部１１は、撮影の度に、撮影後に得た残像画像の画素値と、前回以前の撮影で発生した残像画像の撮影直前の画素値とを比較してその差Mask_current n[x,y]を算出し、差Mask_current n[x,y]がその撮影により生じた残像画像の画素値であるとして、その画素値の時間経過による減衰後の値を算出する。複数回の撮影の度に求めた残像画像の減衰後の画素値を合成し、今回の撮影後に得た透視画像の画素値から差し引くことにより残像を除去する。

具体的には、図１１のステップ３３４のように、撮影のたびに得たMask_current n[x,y]を、図１２（ａ）のΔｔｎとともにメモリ６ｂに格納しておく。そして、ステップ３３６のように、ｎ枚のMask_current １[x,y]〜Mask_current n[x,y]をそれぞれ、式（２）のMask_max[x,y]の代わりに用いて、残像画像の減衰後の値Lag 1(x,y,t)…Lag n(x,y,t)を算出する。具体的には、Mask_current １[x,y]と式（２）からLag 1(x,y,t)を算出し、Mask_current n[x,y]と式（２）からLag n(x,y,t)を算出する。算出したLag 1(x,y,t)…Lag n(x,y,t)を式(9)のように合成して、時刻ｔにおける残像画像の画素値の減衰後の値Lag_total(x,y,t)を算出する。

Lag_total(x,y,t) =Lag_fanc((t+Δt₁), Mask_current1[x,y])+…+Lag_fanc((t+Δt_n), Mask_currentn[x,y])
= Lag 1(x,y,t )+ …+Lag n(x,y,t) ・・・(9)

このように、Mask_current １[x,y]〜Mask_current n[x,y]からそれぞれ残像画像の減衰後の値Lag 1(x,y,t)…Lag n(x,y,t)を算出し、これらを合成してLag_total(x,y,t)を求めることにより、図１２（ｂ）のように、撮影の都度発生した残像成分Lag 1(x,y,t)…Lag n(x,y,t)を求め、加算することができる。よって、残像が複数回の撮影にわたって残存する場合に、それぞれ残像の減衰を考慮して、精度よく除去することができる。

なお、式（９）によりLag_total(x,y,t)を算出する演算は、ステップ３３６において撮影のたびに行ってもよいし、前回の撮影で求めたLag_total1(t)に、今回の撮影で求めたMask_current n[x,y]から算出したLag _n(t)を加算する構成としてもよい。

なお、実施形態５のＸ線透視撮影装置において、上述した以外の構成は、実施形態３と同様であるので説明を省略する。

＜＜実施形態６＞＞
次に実施形態６について説明する。実施形態６の構成は、実施形態５と同様であるが、残像補正演算部１１は、前回以前の撮影で発生した残像画像の今回の撮影直前の画素値として、前回以前の撮影の際に求めた残像画像の減衰後の画素値Lag_total(x,y,Δt_n-1)を用いる。すなわち、過去の撮影により生じた残像画像Mask_current n[x,y]を、Mask_pre n[x,y]からではなく、式(10)のように、n-1回目の撮影時に算出したLag_total(x,y,t)の現在の時刻ｔにおける減衰後の値Lag_total(x,y,Δt_n-1)と、今回の撮影の残像画像Mask n[x,y]から演算により算出する点が、実施形態５とは異なる。

Mask_current n[x,y] = Mask n[x,y] − Lag_total(x,y,Δt_n-1) ・・・(10)
ただし、Lag_total(x,y,t)はn-1回目の撮影後に式（９）により算出した算出した関数であり、Δt_n-1は、n-1回目とn回目の撮影の時間間隔である。

本実施形態では、図１１のステップ２３２においてMask_pre n[x,y]を取得する工程を省略することができる。

＜＜実施形態７＞＞
次に実施形態７について説明する。実施形態１では、図４のステップ３２において、Ｘ線未照射画像を取得して、残像画像を算出しているが、残像は、撮影画像の高線量入射領域６１に生じ、その入射線量に比例した画素値で生じることが経験によりわかっている。そこで、実施形態７では、撮影画像の画素値に、予め定めた係数をかけることにより、残像画像Mask n[x,y]を算出する。これにより、図４のステップ３２〜３３を省略することができる。

なお、撮影画像と透視画像で画素のビンニングが異なる場合には、透視画像のビンニング数に合わせて撮影画像の各画素の輝度を合算すればよい。

上述した以外の構成は、実施形態１と同様であるので説明を省略する。

＜＜実施形態８＞＞
次に、実施形態８について説明する。実施形態８は、実施形態１と同様の構成であるが、Ｘ線検出器４の動作温度及び経年劣化に応じて、 Lag_fanc (t,Mask[x,y])を表す数式もしくはLUTの値を変更する点が実施形態１とは異なる。

例えば、Ｘ線検出器４の残像特性の温度依存性及び経年変化を予め測定し、メモリ６ｂに記憶しておく。撮影時に画像処理装置６は、Ｘ線検出器４の温度情報及び、Ｘ線の曝射回数や使用年数から予測したＸ線検出器４の経年変化情報をメモリ６ｂから取得し、各条件に応じた数式もしくはLUTを選択する。

このような構成にすることにより、温度環境や経年劣化で残像特性が変化した場合にも、高い精度で残像成分を算出することができ、精度よく残像補正を行うことができる。

＜＜実施形態９＞＞
次に実施形態９について説明する。実施形態９は、実施形態1と同様の構成であるが、撮影を行ってから、透視を開始するまでの時間に応じて補正の有無を判定する点が実施形態１と異なる。すなわち、残像補正演算部１１は、今回の撮影後の残像画像の画像値が、透視画像の取得までに所定値以下に減衰していると判定した場合には、その画素について残像の除去を行わない。具体的には、残像補正演算部１１は、残像画像の画像値が所定値以下の場合、撮影と透視画像の取得との時間間隔が所定の時間以上である場合、および、残像画像の画素値を時間間隔で除した値が所定値以下である場合、のいずれかに該当するときは、残像画像の画像値が透視画像の取得までに所定値以下に減衰していると判定する。

例えば、図５の撮影画像５０の取得時刻から、最初の透視画像５４−１を取得する時刻までの経過時間を計測し、経過時間が所定値より長い場合、残像画像Mask n[x,y]の画素値が、透視画像を取得するまでに十分減衰し、透視画像に影響を与えないと判定し、図４のステップ３９において透視画像への残像補正処理をおこなわない。

また、撮影時の入射線量に応じて画素毎に判定してもよく、図４のステップ３２で取得したＸ線未照射画像、または、ステップ３４で算出した残像画像Mask n[x,y]の画素値が、予め定めた値よりも小さい場合、もしくは、画素値を、撮影画像５０の取得から透視画像５４−１の取得までの経過時間で除した値が予め定めた値よりも小さい場合には、その画素の補正をステップ３９で行わない構成にすることができる。

このように残像の十分な減衰が見込まれる場合には、残像補正演算部１１が残像補正を画像全体または画素単位で行わない構成にすることにより、画像処理装置６の演算量を低減できる。

＜＜実施形態１０＞＞
次に実施形態１０について説明する。実施形態１０は、実施形態１と同様の構成であるが、図４のステップ３６において、残像画像Mask[x,y]の画素値の時間経過ｔに伴う減衰後の値Lag(x,y,t)を求めるために用いる関数（減衰関数）Lag_fancとして、撮影を行ってからの経過時間ｔに応じて複数の関数を式（１１）のように使い分ける点が、実施形態１とは異なっている。

このように撮影からの経過時間ｔに応じて、複数の関数を使い分けて、残像画像Mask[x,y]の画素値の減衰後の値Lag(x,y,t)を算出することにより、発生過程が複数あり複雑な傾向を示す残像画像を高い精度で近似することができる。

なお、複数の関数を使い分ける時間の区切りは、予め定めた定数の時間であってもよいし、撮影時の入射線量や、残像画像の画素値に応じて変更することも可能である。

＜＜実施形態１１＞＞
実施形態１１について図１３を用いて説明する。実施形態１〜１０は、図３、図４のように画像処理装置６の残像補正演算部１１の機能をＣＰＵ６ａがプログラムを実行することによりソフトウエアで実現したが、実施形態１１では、図１３のように残像補正演算部１１をハードウエアで構成する。

具体的には、画像処理装置６の残像補正演算部１１は、図１３のように、メモリ６１と、集積回路６２と、時間管理部（タイマー）６４と、関数記憶部６３とを備えて構成される。メモリ６１は、Ｘ線平面検出器４の各画素の出力信号をそれぞれ格納する格納領域を有する。集積回路６２は、メモリ６１の各領域に格納された出力をそれぞれ並列処理する複数の演算回路６２−１〜６２−ｐを有する。演算回路６２−１〜６２−ｐは、ＦＰＧＡやＡＳＩＣ等のプログラマブルＩＣや、既存のＩＣの組み合わせによって実現される。関数記憶部６３には、集積回路６２の演算処理に用いる減衰関数Lag_fanc等のパラメータが格納されている。時間管理部（タイマー）６４は、操作部２９に接続され、「撮影」からの経過時間ｔや、複数の「撮影」の時間間隔Δｔ等を計測し、集積回路６２の演算回路６２−１〜６２−ｐに設定する。

図５のように「撮影」後には、システム制御装置８およびＸ線平面検出器制御装置５の制御下で、X線平面検出器４からＸ線未照射画像５１〜５３が順次出力されてメモリ６１の画素単位の格納領域にそれぞれ格納される。

演算回路６２−１〜６２−ｐは、メモリ６１の格納領域の画素信号を取り込んで画素毎に並列に例えば平均を算出する処理等して、残像画像Mask[x,y]の画素値を算出した後、内蔵するメモリに格納する。時間管理部６４から前回の撮影との時間間隔Δｔも内蔵するメモリに格納する。そして、内蔵メモリに格納されている過去ｎ回の撮影の残像画像Mask₁[x,y]〜Mask_n[x,y]の画素値と比較して最大画素値Mask_max[x,y]を選択する。さらに、演算回路６２−１〜６２−ｐは、関数記憶部６３に格納されているLag_fancを読み込んで、実施形態１の式（２）より、今後の時刻ｔにおける残像画素値の減衰後の値Lag(x,y,t)を算出して内蔵メモリに格納する。

そして、システム制御装置８およびＸ線平面検出器４の制御下で、Ｘ線平面検出器４の各画素からメモリ６１の格納領域にそれぞれ透視画像５４−１の画素信号が格納されたならば、演算回路６２−１〜６２−ｐは、画素毎にこれを読み出し、時間管理部６４から透視画像の取得時の時刻ｔを取り込んで、その時刻ｔに対応する残像画素値の減衰後の値Lag(x,y,t)を内蔵するメモリから読み出して、画素信号から減算する処理を行う。これにより、残像を除去する処理を施した画素信号が、演算回路６２−１〜６２−ｐにより並列に出力され、表示が表示画像処理部１２により、画像表示装置７に出力される。この残像除去処理を、透視画像５４−２、・・・、５４−ｋがメモリ６１に格納されるたびに繰り返すことにより、残像が除去された透視画像が動画として画像表示装置７に表示される。

このように、実施形態１１では、実施形態１の残像補正演算部１１を集積回路６２等のハードウエアにより実現することができる。同様に、実施形態２〜１０についても、残像補正演算部１１をハードウエアにより実現することができる。

１…Ｘ線管球、２…Ｘ線高電圧装置、３…Ｘ線制御装置、４…Ｘ線平面検出器、５…Ｘ線平面検出器制御装置、６…画像処理装置、6ａ…ＣＰＵ，６ｂ…メモリ、７…画像表示装置、８…システム制御装置、９…テーブル、１０…パラメータ算出部、１２…表示画像処理部、２９…操作部、６１…メモリ、６２…集積回路、６２−１〜６２−ｐ…演算回路、６３…関数記憶部、６４…時間管理部

Claims (15)

1. Ｘ線を照射するＸ線管球と、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線平面検出器と、撮影画像の取得と透視画像の取得の開始の指示をそれぞれ操作者から受け付ける操作部と、前記Ｘ線管球と前記Ｘ線平面検出器を制御して撮影画像の取得と透視画像の取得とをそれぞれ実行させる制御部と、前記撮影画像の取得後に取得された前記透視画像から残像を除去する残像補正演算部とを有し、
   前記残像補正演算部は、前記撮影画像の取得の度に、撮影後の残像画像を得て、今回の撮影後に得た前記残像画像と前回以前の撮影後に得た前記残像画像とについて対応する画素ごとに画素値を比較し、その大小関係に基づいて、画素ごとに前記残像画像の画素値の時間経過による減衰後の値を算出し、今回の撮影後に得た透視画像の画素値から差し引くことにより残像を除去することを特徴とするＸ線透視撮影装置。
2. 請求項１に記載のＸ線透視撮影装置であって、前記残像補正演算部は、今回の撮影後に得た前記残像画像と前回以前の撮影後に得た１以上の前記残像画像とについて対応する画素ごとに画素値を比較し、最大の画素値を画素ごとに選択し、選択した最大の画素値の時間経過による減衰後の値を算出し、前記今回の撮影後に得た透視画像の画素値から差し引くことにより残像を除去することを特徴とするＸ線透視撮影装置。
3. 請求項１に記載のＸ線透視撮影装置であって、
   前記残像補正演算部は、
   今回の撮影後に得た前記残像画像の画素値と、前回以前の撮影で発生した残像画像の今回の撮影の直前の画素値とを比較し、その差が、今回の撮影の直前の画素値以上である画素については、今回の撮影後に得た前記残像画像の画素値を選択して、選択した画素値の時間経過による減衰後の値を算出し、
   前記差が、今回の撮影の直前の画素値よりも小さい画素については、前回以前の撮影後に得た前記残像画像の画素値を選択して、選択した画素値の時間経過による減衰後の値を算出し、
   それぞれ算出した前記減衰後の画素値を、今回の撮影後に得た透視画像の画素値から差し引くことにより残像を除去することを特徴とするＸ線透視撮影装置。
4. 請求項３に記載のＸ線透視撮影装置であって、前記前回以前の撮影で発生した残像画像の今回の撮影の直前の画素値を取得するために、今回の撮影の直前に前記Ｘ線平面検出器からＸ線未照射画像を取り込むことを特徴とするＸ線透視撮影装置。
5. 請求項１に記載のＸ線透視撮影装置であって、
   前記残像補正演算部は、
   撮影の度に、撮影後に得た前記残像画像の画素値と、前回以前の撮影で発生した残像画像の撮影直前の画素値とを比較してその差を算出し、前記差がその撮影により生じた残像画像の画素値であるとして、その画素値の時間経過による減衰後の値を算出し、複数回の撮影の度に求めた前記残像画像の前記減衰後の画素値を合成し、今回の撮影後に得た透視画像の画素値から差し引くことにより残像を除去することを特徴とするＸ線透視撮影装置。
6. 請求項１に記載のＸ線透視撮影装置であって、
   前記残像補正演算部は、前記撮影画像の取得の度に、撮影後の前記Ｘ線平面検出器からＸ線未照射画像を取り込んで、前記Ｘ線未照射画像を前記残像画像とすることを特徴とするＸ線透視撮影装置。
7. 請求項６に記載のＸ線透視撮影装置であって、
   前記残像補正演算部は、前記撮影画像の取得の度に、撮影後の前記Ｘ線平面検出器から複数回、Ｘ線未照射画像を取り込んで、複数の前記Ｘ線未照射画像を平均して前記残像画像を算出することを特徴とするＸ線透視撮影装置。
8. 請求項６に記載のＸ線透視撮影装置であって、
   前記残像補正演算部は、前記撮影画像の取得の度に、前記撮影画像の画素値から前記残像画像を算出することを特徴とするＸ線透視撮影装置。
9. 請求項１に記載のＸ線透視撮影装置であって、前記残像補正演算部は、前記画素ごとに前記残像画像の画素値の時間経過による減衰後の値として、前記透視画像の取得時の前記減衰後の値を、予め定めた関数に基づいて算出することを特徴とするＸ線透視撮影装置。
10. 請求項３に記載のＸ線透視撮影装置であって、
    前記残像補正演算部は、今回の撮影後に得た前記残像画像の画素値と、前回以前の撮影で発生した残像画像の今回の撮影の直前の画素値とを比較する際に、前記今回の撮影の直前の画素値から、この画素値が前記今回の撮影後の前記残像画像の取得時までに時間経過によって減衰する量を差し引いて、比較することを特徴とするＸ線透視撮影装置。
11. 請求項５に記載のＸ線透視撮影装置であって、
    前記残像補正演算部は、前回以前の撮影で発生した残像画像の前記今回の撮影直前の画素値として、前回以前の撮影の際に求めた前記残像画像の前記減衰後の画素値を用いることを特徴とするＸ線透視撮影装置。
12. 請求項１に記載のＸ線透視撮影装置であって、前記残像補正演算部は、今回の撮影後の前記残像画像の画像値が、前記透視画像の取得までに所定値以下に減衰していると判定した場合には、その画素について前記残像の除去を行わないことを特徴とするＸ線透視撮影装置。
13. 請求項１２に記載のＸ線透視撮影装置であって、前記残像補正演算部は、前記残像画像の画像値が所定値以下の場合、前記撮影と透視画像の取得との時間間隔が所定の時間以上である場合、および、前記残像画像の画素値を前記時間間隔で除した値が所定値以下である場合、のいずれかに該当するときは、前記残像画像の画像値が前記透視画像の取得までに所定値以下に減衰していると判定することを特徴とするＸ線透視撮影装置。
14. Ｘ線による撮影画像の取得の度に、撮影後の残像画像を得て、
    今回の撮影後に得た前記残像画像と前回以前の撮影後に得た前記残像画像とについて対応する画素ごとに画素値を比較し、
    その大小関係に基づいて、画素ごとに前記残像画像の画素値の時間経過による減衰後の値を算出し、
    今回の撮影後に得た透視画像の画素値から前記減衰後の値を差し引くことにより残像を除去することを特徴とするＸ線透視画像の残像補正方法。
15. Ｘ線透視画像の残像を補正するためにコンピュータを、
    Ｘ線による撮影画像の取得の度に、撮影後の残像画像を得る手段、
    今回の撮影後に得た前記残像画像と前回以前の撮影後に得た前記残像画像とについて対応する画素ごとに画素値を比較する手段、
    その大小関係に基づいて、画素ごとに前記残像画像の画素値の時間経過による減衰後の値を算出する手段、
    今回の撮影後に得た透視画像の画素値から、前記減衰後の値を差し引くことにより残像を除去する手段、
    として機能させるプログラム。

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