JP2018153383A - Dental plaque inspection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、歯に光を照射して、歯と歯に付着した歯垢から発生する蛍光の強度を測定し、測定した蛍光強度に基づいて歯垢の付着を判断する歯垢検査装置に関する。 The present invention relates to a dental plaque inspection apparatus that measures the intensity of fluorescence generated from dental plaques attached to the teeth by irradiating the teeth with light, and determines adhesion of plaques based on the measured fluorescence intensity.
従来、歯に光を照射して、その反射光に基づいて歯に付着した歯垢の付着状態(量)を簡単に定量的に検知できるようにする、歯垢の検査装置が知られている。歯に光を照射する照射部と、その反射光を受光する受光部を歯の直近に備え、反射光に基づいて歯垢の状態を検知する検知手段を備えており、検知手段では、反射光の波長分布を検出することにより、歯垢の付着状態(量)を検知することが提案されている。(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a dental plaque inspection apparatus is known that irradiates teeth with light and easily and quantitatively detects the adhesion state (amount) of plaque adhered to the teeth based on the reflected light. . An irradiating unit that irradiates light on the teeth and a light receiving unit that receives the reflected light are provided in the immediate vicinity of the teeth, and includes a detecting unit that detects the state of plaque based on the reflected light. It has been proposed to detect the adhesion state (amount) of plaque by detecting the wavelength distribution. (For example, refer to Patent Document 1).
また、歯の表面上の生物的沈着物を検出する装置として、歯が自己蛍光発光する光を照射して、その蛍光発光の強度を清浄な歯の表面からの自己蛍光発光の強度と比較することで沈着物の量と関連づける歯ブラシが提案されている。歯への光の照射と歯からの自己蛍光発光はライトガイドにより導かれる構造となっており、ライトガイドの表面(端面)を歯表面近くに設置する構造が提案されている。(例えば、特許文献2参照)。 In addition, as a device for detecting biological deposits on the tooth surface, the teeth emit light that emits autofluorescence, and the intensity of the fluorescence is compared with the intensity of autofluorescence from the clean tooth surface. Toothbrushes have been proposed that relate to the amount of deposits. Light irradiation to the tooth and autofluorescence emission from the tooth are guided by a light guide, and a structure in which the surface (end face) of the light guide is installed near the tooth surface has been proposed. (For example, refer to Patent Document 2).
しかし、上記に記載された従来の歯垢の検査装置または蛍光手段を備えた歯ブラシにおいて、歯に付着した歯垢あるいは生物的沈着物の付着状態(量)を検出する方法では、受光部や照射光や蛍光発光を導くライトガイドの表面を歯の表面の近くに設置する必要があるため、受光部やライトガイドの表面に歯垢や生物的沈着物が付着することがある。よって、歯に光を照射した際に、歯に付着している歯垢や生物的沈着物からの反射光や蛍光発光であるのか、受光部やライトガイドの表面に付着した歯垢や生物的沈着物からの光であるのかを判断することができず、歯に付着した歯垢や生物的沈着物の付着状態(量)を正確に検出することができなかった。 However, in the conventional dental plaque inspection apparatus or the toothbrush provided with the fluorescence means described above, the method of detecting the adhesion state (amount) of plaque or biological deposits attached to the teeth is not limited to the light receiving unit or irradiation. Since the surface of the light guide that guides light and fluorescence emission needs to be installed near the surface of the teeth, plaque and biological deposits may adhere to the surface of the light receiving unit and the light guide. Therefore, when light is applied to the teeth, it is reflected light or fluorescent light from plaque or biological deposits attached to the teeth. It was not possible to determine whether the light was from the deposits, and it was not possible to accurately detect the plaque attached to the teeth and the attached state (amount) of biological deposits.
また、受光部やライトガイド表面に歯垢や生物的沈着物が付着した量が少量であった場合は、目視による付着の有無の確認が困難となり、検査作業を行う度に受光部やライトガイドの表面を常に洗浄する必要があり、検査する際の作業が煩雑であった。 In addition, if the amount of plaque or biological deposits attached to the surface of the light receiving unit or light guide is small, it will be difficult to visually check for the presence or absence of adhesion, and the light receiving unit and light guide will be inspected each time inspection is performed. It was necessary to always clean the surface of this, and the work at the time of inspection was complicated.
本発明の歯垢検査装置は、従来の課題を解決すべく創案されたものであり、歯に付着した歯垢を歯の表面近くに設置した受光部やライトガイドの表面にて高精度に検出することが可能な歯垢検査装置を提供することを目的とする。 The plaque inspection device of the present invention was created to solve the conventional problems, and the plaque adhering to the teeth is detected with high accuracy on the surface of the light receiving unit and the light guide installed near the tooth surface. It is an object of the present invention to provide a dental plaque inspection apparatus capable of doing this.
上記目的を達成するために、本発明の歯垢検査装置は、下記の構成を採用する。 In order to achieve the above object, the dental plaque inspection apparatus of the present invention employs the following configuration.
歯に光を照射して、歯または歯垢から発生する蛍光の強度に基づいて、歯に付着した歯垢の状態を検出する歯垢検査装置であって、光を発する発光部と、歯に光を照射したとき
に発生する蛍光を検出するための検出部と、蛍光を受光するための受光部と、受光部にて受光された蛍光強度に基づいて信号処理を行う制御部とを有し、制御部は、検出部に付着した歯垢に光が照射されたときに、検出部に付着した歯垢から発せられた蛍光強度の変化を検知することを特徴としている。
A dental plaque inspection device that detects the state of plaque adhering to a tooth based on the intensity of fluorescence emitted from the tooth or plaque by irradiating the tooth with light, and a light emitting unit that emits light and the tooth A detection unit for detecting fluorescence generated when light is irradiated, a light receiving unit for receiving fluorescence, and a control unit for performing signal processing based on the fluorescence intensity received by the light receiving unit The control unit is characterized by detecting a change in fluorescence intensity emitted from the plaque adhering to the detection unit when the plaque adhering to the detection unit is irradiated with light.
検出部に付着した歯垢に照射する光のエネルギーは、歯に付着した歯垢の状態を検出する際に照射する光のエネルギーよりも高くなるように発光部を制御することを特徴としている。 The light emitting unit is controlled so that the energy of light applied to the plaque adhering to the detection unit is higher than the energy of the light applied when detecting the state of the plaque adhering to the tooth.
制御部は、検出部に付着した歯垢の蛍光強度を記憶するための記憶部を備え、記憶部に記憶された蛍光強度に基づいて、蛍光強度の変化を検知することを特徴としている。
また、蛍光強度が所定の値より小さくなるのを検知するまで、検出部に付着した歯垢に光を照射することを特徴としている。
The control unit includes a storage unit for storing the fluorescence intensity of the plaque adhered to the detection unit, and detects a change in the fluorescence intensity based on the fluorescence intensity stored in the storage unit.
Further, the present invention is characterized in that light is applied to the plaque adhering to the detection unit until it is detected that the fluorescence intensity becomes smaller than a predetermined value.
歯に照射する光は、380nm〜440nmの波長帯域であることを特徴としている。また、受光部は、第1の波長帯域の蛍光と第2の波長帯域の蛍光を受光し、第1の波長帯域は、625nm〜655nmの波長帯域であり、第2の波長帯域は、580nm〜620nmの波長帯域であり、第1の波長帯域における蛍光強度と第2の波長帯域における蛍光強度との差を検出部に付着した歯垢の蛍光強度として記憶部に記憶することを特徴としている。 The light applied to the teeth is characterized by having a wavelength band of 380 nm to 440 nm. The light receiving unit receives fluorescence in the first wavelength band and fluorescence in the second wavelength band. The first wavelength band is a wavelength band from 625 nm to 655 nm, and the second wavelength band is from 580 nm to 580 nm. The wavelength band is 620 nm, and the difference between the fluorescence intensity in the first wavelength band and the fluorescence intensity in the second wavelength band is stored in the storage unit as the fluorescence intensity of plaque adhered to the detection unit.
本発明の歯垢検査装置を用いることで、歯の表面の近くに設置した検出部に歯垢が付着してしまった場合においても、正確に歯に付着した歯垢の付着状態を検出することができ、良好な作業性で効率的に歯垢を検査することができる。 By using the plaque inspection apparatus of the present invention, even when plaque adheres to the detection unit installed near the surface of the tooth, it can accurately detect the adhesion state of the plaque adhered to the tooth. Therefore, plaque can be inspected efficiently with good workability.
以下、図面を用いて本発明の歯垢検査装置について説明する。ただし、本発明の技術的範囲はそれらの実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ。 Hereinafter, the plaque inspection apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the technical scope of the present invention is not limited to these embodiments, but extends to the invention described in the claims and equivalents thereof.
図1は、本発明の歯垢検査装置の内部の構成を示すブロック構成図である。 FIG. 1 is a block diagram showing the internal configuration of the dental plaque inspection apparatus of the present invention.
本発明の歯垢検査装置100は、図1に示すように、発光部3と第1受光部8と第2受光部9と、発光部3の照射光を規定した方向に反射する反射ミラー7と発光部3の照射光を伝達する光ファイバーのような導波路4と、歯垢からの検出光を第1受光部8と第2受光部9に伝達する導波路4と同様な導波路5と、第1受光部8と第2受光部9が検出した信号を演算処理する演算部21と、演算した情報を記憶する記憶部22と、発光部3を制御する信号を出力する制御部20と、これら設置された電子部品を動作させるための電源部23から構成されている。導波路4には、発光部3から伝達された照射光を照射する照
射部と、歯垢からの検出光を入射する検出部を兼ねた光ヘッド部6を備え、光ヘッド部6は、歯1や歯1に付着した歯垢2に近接する位置に設置可能な構造となっている。
As shown in FIG. 1, the dental
よって、発光部3の光は反射ミラー7を反射し、導波路4から光ヘッド部6を介して歯1や歯垢2に照射される。また歯1や歯垢2の蛍光または反射光は光ヘッド部6から入射し、導波路4と反射ミラー7と導波路5を介して第1受光部8と第2受光部9に照射されることにより、歯垢2の検出を可能とすることができる。
Therefore, the light from the
発光部3は、歯垢を検出する際に光を照射させるものであり、LED光源やレーザー光源であっても良い。また照射する光の波長は、歯垢に含まれる成分が光を吸収し、蛍光反応を示す帯域の波長(例えば、380nm〜440nm程度)であることが望ましい。
The
また、第1受光部8は、歯垢から発せられた蛍光の蛍光ピークを示す波長帯域(例えば、625nm〜655nm程度)の強度を検出できる受光素子(例えば、フォトダイオード)、第2受光部9は、歯垢から発せられた蛍光の蛍光ピークを示す波長帯域よりも短い波長帯域(例えば、580nm〜620nm程度)の強度を検出できる受光素子(例えば、フォトダイオード)とすることが望ましいが、撮像素子(例えば、CMOS素子)によって歯垢から発せられた蛍光の色の違いによって歯垢の有無を識別してもよい。
The first
さらに、反射ミラー7は、例えば、ダイクロイックミラーのような特定の波長の光を反射し、その他の波長の光を透過するものであることが望ましく、本実施形態で説明する波長帯域の照射光を使用する場合は、例えば、500nm未満を反射し、500nm以上を透過する反射ミラーを使うことができるが、使用する反射ミラーの波長特性は上記に示した波長特性に限定されるものではない。
制御部20は、第1受光部8と第2受光部9にて検出した蛍光強度を比較し、比較した蛍光強度の結果から発光部3の照射時間を制御することが可能となっている。
Further, it is desirable that the
The
図1に示した歯垢検査装置100では、発光部3から光ヘッド部6への照射光の伝達と、光ヘッド部6から反射ミラー7までの検出光の伝達を同じ導波路4を介して行う同軸伝送を措定して図示しているが、本実施形態は一例であり、照射光を伝達する導波路と、検出光を伝達する導波路を別体とした構成や、導波路4を使用せずに光ヘッド部6の先端に発光部3と第1受光部8、第2受光部9とを配置した構成としても構わない。
In the
次に、図1、図2及び図3を用いて、本発明の歯垢検査装置100にて歯垢2の検出と、発光部3の制御について説明する。
Next, detection of
図2は、歯1に付着した歯垢2の検出を行う際に得られる蛍光発光の特性を示したスペクトル図であり、縦軸は蛍光強度の相対値(無次元量)を、横軸は波長(nm)を示す。図2は、光ヘッド部6が歯1の表面部、または歯間部、さらには歯1と歯肉の境界部に当接、もしくは、その近傍に位置するように口内に挿入して使用することを前提として説明する。図3(a)は、本発明の歯垢検査装置100にて光ヘッド部6に付着した歯垢2の検出を行う際の状態を示す構成図であり、図3(b)は、光ヘッド部6に付着した歯垢2の検出を行う際に得られる蛍光発光の特性を示したスペクトル図である。また、図2及び図3(b)に示した蛍光発光の特性を示したスペクトル図は、光ヘッド部6における照射光の強度が約4.35mWの際の波長特性である。さらに、図3は、光ヘッド部6が口外に出ている状態を前提として説明する。光ヘッド部6が口内に挿入されている状態と、口外に出ている状態の判断は、本発明の歯垢検査装置100の使用者が自ら判断する方法と、歯垢検査装置100が自動的に判断する方法のどちらでも構わない。
FIG. 2 is a spectrum diagram showing the fluorescence emission characteristics obtained when detecting
まず、図1及び図2を用いて本発明の歯垢検査装置100にて歯1に付着した歯垢2の
検出と発光部3の制御について説明する。前述したように、歯1に付着した歯垢2の検出は、光ヘッド部6が口内に挿入されている状態のときに行うものとする。
First, the detection of the
発光部3の照射光(例えば、380nm〜440nm程度)は反射ミラー7を介し、導波路4を伝達し、光ヘッド部6から歯1に付着した歯垢2に照射される。歯垢2は照射光を吸収することで励起反応を起こし、図2に示す光学特性を持った検出光30を蛍光発光する。蛍光発光した検出光30は光ヘッド部6から入射し、導波路4と反射ミラー7と導波路5により伝達され、第1受光部8と第2受光部9に照射される。第1受光部8と第2受光部9では照射された光は強度に応じて電気信号に変換され、電気信号を制御部20に伝送する。第1受光部8は、歯垢から発せられた蛍光の蛍光ピークを示す波長帯域である第1の波長帯域41(例えば、625nm〜655nm)のみの光強度を検出できる受光素子としており、また、第2受光部9は、第1の波長帯域よりも短波長の帯域である第2の波長帯域42(例えば、580nm〜620nm)のみの光強度を検出できる受光素子としており、受光部8と受光部9からの電気信号を制御部20の演算部21にて演算することにより、歯垢の付着状態を判断する。
Irradiation light (for example, about 380 nm to 440 nm) of the
次に、図3を用いて本発明の歯垢検査装置100にて光ヘッド部6に歯垢2が付着した状態における検出と発光部3の制御について説明する。前述したように、光ヘッド部6に歯垢2が付着した状態における検出は、光ヘッド部6が口外に出ている状態のときに行うものとする。
Next, detection and control of the
発光部3から光ヘッド部6までの照射光の伝達は図2の説明と同様である。光ヘッド部6に到達した照射光は、光ヘッド部6に付着した歯垢2に照射され、歯垢2は光を吸収することで励起反応を起こし、図2と同様に図3(b)のように蛍光発光する。蛍光発光した検出光32は図2の説明と同様に、第1受光部8と第2受光部9に照射され、第1受光部8は第1の波長帯域41の光強度、第2受光部9は第2の波長帯域42の光強度を電気信号に変換し、電気信号を制御部20の演算部21にて演算することにより、歯垢の付着状態を判断する。
Transmission of irradiation light from the
歯垢の付着状態を判断方法として、例えば、第1受光部8において検出された第1の波長帯域41の蛍光強度を蛍光強度P1とし、また第2受光部9において検出された第2の波長帯域42の蛍光強度を蛍光強度P2とし、光ヘッド部6に付着した歯垢2の蛍光強度Pを蛍光強度P1と蛍光強度P2の差(P=P1−P2)として演算部21にて求めることができる。この蛍光強度Pは、記憶部22で記憶される。上記に示す蛍光強度P1は、第1の波長帯域41における蛍光強度の最大値、蛍光強度P2は、第2の波長帯域42における蛍光強度の最小値とすることで蛍光強度Pを求めることができる。また、付着した歯垢の蛍光強度がある程度減衰したことが分かればよいので、蛍光強度P1と蛍光強度P2の設定の仕方については、第1の波長帯域41と第2の波長帯域42における所定の波長(例えば範囲の中央値)での蛍光強度の値を用いたり、付着した歯垢の蛍光強度として蛍光強度P1の積分値を求めてその値の変化を検知したりしてもよく、これに限られるものではない。さらに、本実施形態で示した歯垢2の付着状態を判断する方法は一例であり、演算方法はこれに限られるものではない。
As a method for determining the adhesion state of plaque, for example, the fluorescence intensity P1 of the
次に図4を用いて、本発明における歯垢検査装置の口外において光ヘッド部6に歯垢の付着が検出された際の発光部3の制御について説明する。
Next, the control of the
図4は、光ヘッド部6に付着した歯垢2に対し、照射光を照射した直後の蛍光発光の波長特性を示した検出光32と、一定時間照射光を照射した後の蛍光発光の波長特性を示した検出光34のスペクトル図である。検出光34に示した蛍光発光の特性のスペクトルは、検出光32を検出したときと同じ強度(光ヘッド部6において約4.35mW)の照射
光を10秒間照射した後の波長特性である。
FIG. 4 shows
まず図4に示すように、口外において光ヘッド部6に歯垢2が付着していた場合、図3(b)にて示した検出光32のスペクトルが得られ、光ヘッド部6に付着した歯垢2の蛍光強度Pが、演算部21にて求まる。また、このときの蛍光強度Pは記憶部22に記憶される。
First, as shown in FIG. 4, when the
次に、制御部20は発光部3に対し、連続して照射光が発光するよう制御を行う。照射光は光ヘッド部6の歯垢2に連続して照射され、歯垢2に含まれる蛍光物質(例えばプロトポルフィリン)は、長時間照射光に晒されることにより多くの光のエネルギーを吸収し、光退色を起こす。図4に示した検出光34は、照射光を歯垢2に10秒間照射した後の蛍光発光の波長特性のスペクトルであり、検出光32の第1受光部8にて検出した蛍光強度P1は光退色により減少することで蛍光強度P1′となり、第2受光部9にて検出する蛍光強度P2′の強度に近づき、やがて蛍光強度P2′より強度は小さくなる。
Next, the
蛍光物質が光のエネルギーを吸収し、光退色する現象は、蛍光物質を励起する照射光に長期間晒された場合、あるいは強い照射光に晒された場合に発生する現象であり、本実施形態に示した照射時間により光退色させる手段以外に、単位面積あたりの光のエネルギーを高くすることで、より多くの光のエネルギーを蛍光物質に吸収させる手段も有効である。強い照射光を照射する場合は、例えば、制御部20に発光部3の照射光の出力を制御する機能を加え、制御部20にて制御を行ってもよいが、強い照射光を得る手段はこれに限られるものではない。また、それら手段を組み合わせることも有効であり、一つに限定されるものではない。
The phenomenon in which the fluorescent material absorbs light energy and photobleachs is a phenomenon that occurs when exposed to irradiation light that excites the fluorescent material for a long period of time or when exposed to strong irradiation light. In addition to the means for photobleaching according to the irradiation time shown in (2), means for making the fluorescent material absorb more light energy by increasing the energy of light per unit area is also effective. When irradiating strong irradiation light, for example, a function for controlling the output of irradiation light of the
制御部20の発光部3に対する連続照射の制御は、第1受光部8が検出する蛍光強度P1′の検出光の強度が、第2受光部9が検出する蛍光強度P2′の検出光の強度よりも小さくなるまで継続する。つまり、演算部21は、蛍光強度P(P=P1′−P2′)を算出し、蛍光強度Pの値を記憶部22に記憶することによって、歯垢から発せられた蛍光強度の変化を検知することができる。そして、制御部20は、記憶された蛍光強度Pの値が、例えば所定の値としてゼロより小さくなったことにより、歯垢から発せられた蛍光が検出されなくなったと判定する。このように歯垢から発せられた蛍光が検出されなくなるまで、発光部は、歯垢に光を照射する。上記に示した歯垢に含まれる蛍光物質は不可逆的に光退色するものであり、光退色した蛍光物質が再度蛍光発光することはない。
The control of the continuous irradiation of the
口外における光ヘッド部6への歯垢2の付着の確認は、本発明の歯垢検査装置100を使用する際に装置を起動させたときや、歯1に付着した歯垢2を確認している最中に口内から口外へ光ヘッド部6を出したときに行うことものとし、使用者が自ら行う他、口内から口外へ光ヘッド部6を出した動作を検出し、自動的に行ってもよい。
Confirmation of the adhesion of the
このように、本実施形態による歯垢検査装置100は、光ヘッド部6に付着した歯垢2の蛍光発光を減衰させることにより、光ヘッド部6に歯垢が付着した状態においても、歯に付着した歯垢を誤検出することなく確認することができ、また、歯に付着した歯垢の付着状態(量)を正確に検出することができる装置である。
As described above, the
なお、上述した本実施形態の歯垢検査装置100の構造は本発明の一例である。このため、各光学系部材の設置位置、設置方法、導波路や光ヘッド部の形状は上述の実施形態に限定されることはなく、この実施形態以外であっても、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。
In addition, the structure of the
1 歯
2 歯垢
3 発光部
6 光ヘッド部
8 第1受光部
9 第2受光部
20 制御部
30、32、34 検出光
41 第1の波長帯域
42 第2の波長帯域
100 歯垢検査装置
DESCRIPTION OF
Claims (6)
光を発する発光部と、
前記歯に光を照射したときに発生する前記蛍光を検出するための検出部と、
前記蛍光を受光するための受光部と、
前記受光部にて受光された蛍光強度に基づいて信号処理を行う制御部とを有し、
前記制御部は、前記検出部に付着した歯垢に光が照射されたときに、前記検出部に付着した歯垢から発せられた前記蛍光強度の変化を検知する
ことを特徴とする歯垢検査装置。 A dental plaque inspection apparatus that detects the state of plaque adhering to the tooth based on the intensity of fluorescence generated from the tooth by irradiating light on the tooth,
A light emitting unit that emits light;
A detection unit for detecting the fluorescence generated when the teeth are irradiated with light;
A light receiving portion for receiving the fluorescence;
A control unit that performs signal processing based on the fluorescence intensity received by the light receiving unit,
The control unit detects a change in the fluorescence intensity emitted from the plaque adhering to the detection unit when light is applied to the plaque adhering to the detection unit. apparatus.
ことを特徴とする請求項1に記載の歯垢検査装置。 The light emitting unit is controlled so that the energy of light applied to the plaque adhering to the detection unit is higher than the energy of light applied when detecting the state of plaque adhering to the tooth. The plaque inspection apparatus according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の歯垢検査装置。 The control unit includes a storage unit for storing the fluorescence intensity of plaque adhered to the detection unit, and detects a change in the fluorescence intensity based on the fluorescence intensity stored in the storage unit. The plaque inspection apparatus according to claim 1 or 2.
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の歯垢検査装置。 The plaque examination according to any one of claims 1 to 3, wherein the plaque adhered to the detection unit is irradiated with light until it is detected that the fluorescence intensity becomes smaller than a predetermined value. apparatus.
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の歯垢検査装置。 The plaque inspection apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the light applied to the teeth has a wavelength band of 380 nm to 440 nm.
前記第1の波長帯域における前記蛍光強度と前記第2の波長帯域における前記蛍光強度との差を前記検出部に付着した歯垢の前記蛍光強度として前記記憶部に記憶する
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の歯垢検査装置。
The light receiving unit receives fluorescence in a first wavelength band and fluorescence in a second wavelength band, the first wavelength band is a wavelength band of 625 nm to 655 nm, and the second wavelength band is 580 nm. A wavelength band of ˜620 nm,
The difference between the fluorescence intensity in the first wavelength band and the fluorescence intensity in the second wavelength band is stored in the storage unit as the fluorescence intensity of plaque adhered to the detection unit. The plaque inspection apparatus according to any one of claims 1 to 5.
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