JP2020187095A - 放射線検出器 - Google Patents

Abstract

【課題】 ケーブルを簡便に交換することができる放射線検出器を提供する。【解決手段】 放射線検出器は、放射線検出パネルと、回路基板５と、第１コネクタと、上記第１コネクタを露出させる開口部を有する筐体９と、上記開口部を閉塞する窓部１３と、上記開口部が露出する空間につながった通過孔と、ケーブルと、を備える。上記ケーブルは、上記第１コネクタに接続された第２コネクタ４１と、第２コネクタ４１に連結され上記通過孔を通り筐体９の内部と外部とに位置したケーブル本体と、を有する。【選択図】図４

Description

本発明の実施形態は、放射線検出器に関する。

放射線検出器として、Ｘ線検出器（Ｘ線画像検出器）が知られている。Ｘ線検出器は、Ｘ線（放射線）を光に変換する蛍光体膜と、その光を電気信号に変換する複数の光電変換素子とを含んでいる。複数の光電変換素子は２次元的に配置されている。各々の光電変換素子は、フォトセンサとしてのフォトダイオード素子及び薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を有している。蛍光体膜は、防湿カバーで覆われている。Ｘ線検出器は、入射されるＸ線を２次元的な画像情報として検出し、ケーブルを介してＸ線画像情報を電気信号として外部に出力することができる。

Ｘ線検出器の実用化初期は、比較的大きな線量で静止画像を収集する胸部・一般撮影用にＸ線検出器が開発されていた。近年においては、様々なタイプのＸ線検出器が開発されている。例えば、リアルタイム動画を実現させる循環器、消化器分野への応用や、Ｘ線検出器の薄型化や軽量化が進んでいる。これにより、Ｘ線検出器の持ち運びが可能となったり、Ｘ線画像を撮像するためのフィルム媒体が組み込まれたカセッテ（Cartridge)との置き換えが可能となったりしている。

特許第４５９９２８２号公報

本実施形態は、ケーブルを簡便に交換することができる放射線検出器を提供する。

一実施形態に係る放射線検出器は、
放射線を検出する放射線検出パネルと、前記放射線検出パネルを駆動する回路基板と、前記回路基板に電気的に接続された第１コネクタと、前記放射線検出パネル、前記回路基板、及び前記第１コネクタを収容し、前記第１コネクタを露出させる開口部を有する筐体と、前記開口部を閉塞する窓部と、前記筐体に形成され、又は、前記窓部に形成され、又は、前記筐体と前記窓部との間に形成され、前記開口部が露出する空間につながった通過孔と、前記第１コネクタに接続された第２コネクタと、前記第２コネクタに連結され前記通過孔を通り前記筐体の内部と外部とに位置したケーブル本体と、を有するケーブルと、を備える。

図１は、一実施形態に係るＸ線検出器を示す断面図である。 図２は、上記Ｘ線検出器の一部を示す分解斜視図である。 図３は、上記Ｘ線検出器を示す平面図である。 図４は、図３の線ＩＶ−ＩＶに沿ったＸ線検出器を示す断面図である。 図５は、図３の線Ｖ−Ｖに沿ったＸ線検出器を示す断面図である。 図６は、上記Ｘ線検出器を示す別の平面図であり、ケーブルを交換するためにＸ線検出器から蓋を取り外した状態を示す図である。 図７は、上記Ｘ線検出器を示す別の平面図であり、ケーブルを交換するためにＸ線検出器から窓部を取り外した状態を示す図である。 図８は、上記実施形態の変形例に係るＸ線検出器を示す平面図である。 図９は、図８の線ＩＸ−ＩＸに沿ったＸ線検出器を示す断面図である。

以下に、本発明の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。

まず、本実施形態の基本構想について説明する。
放射線検出器としてのＸ線検出器（Ｘ線画像検出器）の中で、筐体にケーブルが組み込まれているＸ線検出器がある。ケーブル長は１ｍ程であり、Ｘ線検出器の持ち運びを可能としたものである。メリットとしては、Ｘ線検出器を持ち運び可能なため、病室や外での医療に利用することができる。また、Ｘ線検出器の通信は、有線タイプのため、電波障害等の無線タイプ特有の問題がおこることはない。

しかし、Ｘ線検出器において、ケーブルの屈曲等でケーブルに断線が生じ得る。さらに、Ｘ線検出器を持ち運びを可能としたことで、落下や衝撃による、ケーブルの接続不良が生じうる。上記のタイプのＸ線検出器における上記の様な不具合の発生頻度は、他のタイプのＸ線検出器より高い。また、ケーブルが筐体に組み込まれているため、Ｘ線検出器のユーザは、不具合が生じたケーブルを別のケーブルと取り替えることができない。ケーブルを取り替える場合、Ｘ線検出器を分解しなければ実施できず、ケーブルの取り替えにかかる修理費及び輸送費が必要以上にかかってしまう。

かかる問題を解決すべく、本実施形態においては、ケーブルを簡便に交換することができるＸ線検出器を得ることができるものである。次に、上記問題を解決するための手段及び手法について説明する。大まかには、簡単にケーブル交換ができるような構造をＸ線検出器に設け、不具合が生じた際にケーブルの交換を実施し、ケーブルの接続不良を解決するものである。

図１は、本実施形態に係るＸ線検出器を示す断面図である。Ｘ線検出器は、Ｘ線画像検出器であり、Ｘ線検出パネルを利用するＸ線平面検出器である。
図１に示すように、Ｘ線検出器は、Ｘ線検出パネル２、防湿カバー３、支持基板４、回路基板５、スペーサ８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ、筐体９、フレキシブル回路基板１０、第１コネクタ１２、窓部１３、及びケーブル１４を備えている。筐体９とケーブル１４とが一体となっているため、Ｘ線検出器は、テザードタイプのＸ線検出器である。

図２は、上記Ｘ線検出器の一部を示す分解斜視図である。
図１及び図２に示すように、Ｘ線検出パネル２は、Ｘ線を検出するように構成されている。Ｘ線検出パネル２は、光電変換基板２１と、シンチレータ層２２とを有している。光電変換基板２１は、ガラス基板と、ガラス基板上に２次元的に形成された複数の光検出部２８とを備えている。光検出部２８は、スイッチング素子としてのＴＦＴ（薄膜トランジスタ）２６及びフォトセンサとしてのＰＤ（フォトダイオード）２７を有している。ＴＦＴ２６及びＰＤ２７は、例えばａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）を基材として形成されている。

シンチレータ層２２は、光電変換基板２１上に直接形成されている。シンチレータ層２２は、光電変換基板２１のＸ線の入射側に位置している。シンチレータ層２２は、Ｘ線を光（蛍光）に変換するものである。なお、ＰＤ２７は、シンチレータ層２２で変換された光を電気信号に変換するものである。シンチレータ層２２は、光電変換基板２１上にシンチレータ材を蒸着させることにより形成されている。シンチレータ材としては、例えばヨウ化セシウム（ＣｓＩ）を主成分とする材料を用いることができる。

防湿カバー３は、シンチレータ層２２を完全に覆い、シンチレータ層２２に封着されている。防湿カバー３は、例えばアルミニウム合金で形成されている。防湿カバー３の厚みが大きくなると、シンチレータ層２２に入射されるＸ線量が減衰し、Ｘ線検出パネル２の感度の低下を招いてしまう。このため、防湿カバー３の厚みはなるべく小さくした方が望ましい。
光電変換基板２１の外周部には、外部と接続するための複数のパッドが形成されている。複数のパッドは、光電変換基板２１の駆動のための電気信号の入力及び出力信号の出力に使用される。

Ｘ線検出パネル２及び防湿カバー３の集合体は、薄い部材を積層して構成されているため、上記集合体は、軽く、機械的強度の低いものである。このため、Ｘ線検出パネル２は、粘着シートを介して支持基板４の平坦な一面に固定されている。支持基板４は、例えばアルミニウム合金で形成され、Ｘ線検出パネル２を安定して保持するために必要な強度を有している。これにより、Ｘ線検出器に外部から振動や衝撃が加わった際におけるＸ線検出パネル２の破損を抑制することができる。

支持基板４の他面には、スペーサ８ａ，８ｂを介して回路基板５が固定されている。スペーサ８ａ，８ｂを使用することで、主に金属から構成される支持基板４から回路基板５までの電気的絶縁距離を保持することができる。回路基板５及びＸ線検出パネル２は、フレキシブル回路基板１０を介して接続されている。フレキシブル回路基板１０と、光電変換基板２１との接続には、ＡＣＦ（非等方性導電フィルム）を利用した熱圧着法が用いられる。この方法により、複数の微細な信号線の電気的接続が確保される。回路基板５には、フレキシブル回路基板１０に対応するコネクタが実装されている。回路基板５は、上記コネクタなどを介してＸ線検出パネル２に電気的に接続されている。回路基板５は、Ｘ線検出パネル２を電気的に駆動し、かつ、Ｘ線検出パネル２からの出力信号を電気的に処理するものである。
第１コネクタ１２は、回路基板５に電気的に接続されている。本実施形態において、第１コネクタ１２は、回路基板５に実装されている。

筐体９は、Ｘ線検出パネル２、防湿カバー３、支持基板４、回路基板５、第１コネクタ１２、フレキシブル回路基板１０、及びスペーサ８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄを収容している。筐体９は、第１コネクタ１２を露出させる開口部ＯＰを有している。筐体９は、入射窓３１と、バックカバー３２と、入射窓３１とバックカバー３２との間に位置し入射窓３１とバックカバー３２とを接続したサイドカバー３３と、を有している。入射窓３１は、Ｘ線検出パネル２と対向している。

バックカバー３２は、開口部ＯＰを有している。防湿カバー３、Ｘ線検出パネル２、支持基板４、回路基板５、スペーサ８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ、及び第１コネクタ１２は、入射窓３１、バックカバー３２、及びサイドカバー３３で囲まれた空間に位置している。バックカバー３２の内面には、スペーサ８ｃ，８ｄを介して回路基板５が固定されている。スペーサ８ｃ，８ｄを使用することで、主に金属から構成されるバックカバー３２から回路基板５までの電気的絶縁距離を保持することができる。バックカバー３２は、回路基板５及びスペーサ８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄを介して支持基板４などを支持している。

バックカバー３２とサイドカバー３３とは、一体に形成されている。入射窓３１は、ねじを利用してサイドカバー３３に固定されている。入射窓３１はＸ線を透過するため、Ｘ線は入射窓３１を透過してＸ線検出パネル２に入射される。入射窓３１は、板状に形成され、筐体９内部を保護する機能を有している。入射窓３１は、Ｘ線吸収率の低い材料で薄く形成することが望ましい。これにより、入射窓３１で生じる、Ｘ線の散乱と、Ｘ線量の減衰とを低減することができる。そして、薄くて軽いＸ線検出器を実現することができる。

窓部１３は、筐体９の開口部ＯＰを閉塞している。筐体９と窓部１３との間には、通過孔ｈが形成されている。通過孔ｈは、開口部ＯＰが露出する空間につながっている。
ケーブル１４は、第２コネクタ４１と、ケーブル本体４２と、固定部４３と、第３コネクタ４４と、有している。第２コネクタ４１は、第１コネクタ１２に接続されている。ここで、第１コネクタ１２は一対の嵌合するコネクタの片方であり、第２コネクタ４１は一対の嵌合するコネクタの他方である。本実施形態において、第１コネクタ１２はレセプタクルであり、第２コネクタ４１はプラグである。ケーブル本体４２は、第２コネクタ４１に連結され、通過孔ｈを通り、筐体９の内部と外部とに位置している。固定部４３は、ケーブル本体４２に固定され、ケーブル本体４２の周りを囲んでいる。

ケーブル本体４２において、一端は第２コネクタ４１に連結され、他端は第３コネクタ４４に連結されている。第３コネクタ４４は、外部の制御装置（コンピュータ）に接続される。ケーブル１４は、回路基板５と上記制御装置との間で通信したり、上記制御装置から電力を取り込んだり、するために利用される。

図３は、Ｘ線検出器を示す平面図である。図４は、図３の線ＩＶ−ＩＶに沿ったＸ線検出器を示す断面図である。図５は、図３の線Ｖ−Ｖに沿ったＸ線検出器を示す断面図である。
図３及び図４に示すように、窓部１３は、複数の貫通孔１３ａと、面１３ｂと、複数の溝部１３ｃと、を有している。貫通孔１３ａは、窓部１３の四隅に設けられている。面１３ｂは、窓部１３のうち、回路基板５と対向する側とは反対側の面である。各々の溝部１３ｃは、面１３ｂに形成され、対応する貫通孔１３ａに隣接している。

Ｘ線検出器は、支持部材１５、複数のねじ１６、複数の蓋１７、及び第１シール材１８をさらに備えている。
支持部材１５は、筐体９の内部に設けられ、筐体９に固定されている。本実施形態において、支持部材１５は、回路基板５に実装されている。回路基板５と支持基板４との間に位置する支持部材１５は、支持基板４に固定されている。支持部材１５は、回路基板５、支持基板４、及びスペーサ８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄを介してバックカバー３２に間接に固定されている。窓部１３と回路基板５との間に位置する支持部材１５には、貫通孔１３ａに重なったねじ穴１５ａが形成されている。

ねじ１６は、貫通孔１３ａを通り、ねじ穴１５ａに締め付けられている。なお、貫通孔１３ａは、ねじ１６の頭部に対応した径大部と、ねじ１６の軸に対応した径小部と、を含んでいる。

蓋１７は、ねじ１６の頭部を覆い、貫通孔１３ａを閉塞している。蓋１７は、ねじ１６の露出を防止することができる。本実施形態において、蓋１７は、貫通孔１３ａの径大部に締まり嵌め（圧入嵌め）されている。溝部１３ｃは、窓部１３と、蓋１７の周縁部と、の間に隙間を形成している。そのため、例えばマイナスドライバを上記隙間に差し込み、蓋１７を窓部１３から容易に外すことができる。取り外した蓋１７は、締まり嵌めにより再び貫通孔１３ａの径大部に装着することができる。蓋１７は、貫通孔１３ａの径大部に着脱可能に取り付けられている。上記のことから、ねじ１６及び蓋１７は、それぞれ再利用可能である。

第１シール材１８は、筐体９と窓部１３との間に位置し、筐体９と窓部１３との間を気密に閉塞するように構成されている。本実施形態において、筐体９のバックカバー３２のうち、窓部１３と対向する側の面に溝部３２ａが形成され、第１シール材１８は、溝部３２ａに配置され、溝部３２ａに沿って連続的に延在している。第１シール材１８は、例えばゴムで形成されている。

ねじ１６を締めることで、第１シール材１８に圧縮力が加わり、第１シール材１８の機能を発揮することができる。第１シール材１８は、バックカバー３２と窓部１３との間を気密に閉塞することができるため、筐体９の内部への、埃などの異物の侵入を抑制することができる。また、第１シール材１８をゴムで形成することで、第１シール材１８に防水性能を持たせることができる。そのため、第１シール材１８は、筐体９の内部への水分の浸入を抑制することができる。

なお、本実施形態と異なり、Ｘ線検出器は第１シール材１８無しに構成されていてもよい。その際、窓部１３自体が、溝部３２ａに嵌合する構造を有していてもよい。その場合も、筐体９の内部への異物や水分の混入を抑制することができる。
上記のことから、窓部１３は、筐体９に着脱可能に取り付けられている。

図３及び図５に示すように、Ｘ線検出器は、第２シール材１９をさらに備えている。ケーブル１４の固定部４３は、例えばモールド部材で形成されている。第２シール材１９は、通過孔ｈの内周面Ｓと固定部４３との間に位置し、内周面Ｓと固定部４３との間を気密に閉塞している。本実施形態において、内周面Ｓは、サイドカバー３３と窓部１３とで構成されている。第２シール材１９は、Ｏリングであり、ゴムで形成され、固定部４３の外面に設けられている。第２シール材１９も、第１シール材１８と同様に、筐体９の内部への異物や水分の混入を抑制することができる。

また、第２シール材１９により、ケーブル１４を内周面Ｓに物理的に固定することができる。第２コネクタ４１に引張応力がかかり難いため、第１コネクタ１２と第２コネクタ４１との接続不良を抑制することができる。
Ｘ線検出器は、上記のように形成されている。

次に、Ｘ線検出器におけるケーブル１４の交換方法について説明する。なお、ケーブル１４の交換は、ケーブル１４を介した通信にエラーが発生した場合に行う。ケーブル１４の不良は、ケーブル本体４２における断線、ケーブル本体４２から固定部４３が剥がれるなどの固定部４３の破損、などにより生じる。

図６に示すように、ケーブル１４の交換が開始されると、まず、蓋１７を窓部１３から取外し、ねじ１６の頭部を露出させる。
図７に示すように、続いて、ねじ１６を緩め、筐体９から窓部１３を取外し、第２コネクタ４１などを露出させる。なお、バックカバー３２の溝部３２ａは、平面視においてＵ字状に形成されている。図中、溝部３２ａには斜線を付している。次いで、第１コネクタ１２と第２コネクタ４１との接続を解除し、筐体９からケーブル１４を取外す。

その後、良品（例えば、新品）のケーブル１４を用意し、固定部４３の外面に第２シール材１９を設ける。続いて、良品のケーブル１４の第２コネクタ４１を第１コネクタ１２に接続し、筐体９にケーブル１４を取付ける。
図６に示すように、さらに、ねじ１６を利用して筐体９に窓部１３を取付ける。
図３に示すように、その後、蓋１７を窓部１３に取付ける。これにより、Ｘ線検出器におけるケーブル１４の交換が終了する。

上記のように構成された一実施形態に係るＸ線検出器によれば、ケーブル１４を交換する際、バックカバー３２とサイドカバー３３とを分解する必要はない。窓部１３を取外すことでケーブル１４の交換を実施することができる。そのため、ケーブル１４の交換にかかる時間を短縮することができる。また、Ｘ線検出器の部品を必要以上に分解する必要がないため、筐体９の内部への異物の混入を抑制することができる。
上記のことから、ケーブル１４を簡便に交換することができるＸ線検出器を得ることができる。

次に、上記実施形態の変形例について説明する。図８は、本変形例に係るＸ線検出器を示す平面図である。図９は、図８の線ＩＸ−ＩＸに沿ったＸ線検出器を示す断面図である。窓部１３の構造は、上記実施形態における窓部１３の構造と異なっていてもよい。

図８及び図９に示すように、筐体９のバックカバー３２は、開口部ＯＰの周りに位置し、外部に露出した穴部３２ｂをさらに有している。窓部１３は、穴部３２ｂに収容された第１側縁部１３ｄと、第１側縁部１３ｄとは反対側の第２側縁部１３ｅと、をさらに有している。窓部１３において、貫通孔１３ａの個数は、上記実施形態と比較して少ない。本実施形態において、窓部１３には２個の貫通孔１３ａが形成されている。貫通孔１３ａは、第１側縁部１３ｄより第２側縁部１３ｅ側に近接している。ねじ１６を締めることで、第１シール材１８に圧縮力が加わり、第１シール材１８の機能を発揮することができる。
第１側縁部１３ｄは、穴部３２ｂの内部にて第１シール材１８から加わる応力によりバックカバー３２に固定されている。

本変形例においても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。本変形例では、第１側縁部１３ｄは、穴部３２ｂに嵌められ、固定される。そのため、上記実施形態と比較し、ねじ１６の本数を低減することができる。

本発明の上記実施形態を説明したが、上記の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上記の新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上記の実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、通過孔ｈは、筐体９と窓部１３との間に形成されていなくともよい。通過孔ｈは、筐体９のみに形成されていてもよい。又は、通過孔ｈは、窓部１３のみに形成されていてもよい。
上述した技術は、Ｘ線検出器への適用に限定されるものではなく、他のＸ線検出器等、各種の放射線検出器に適用することができる。放射線検出器は、Ｘ線検出パネル２の替わりに、放射線を検出する放射線検出パネルを備えていればよい。

２…Ｘ線検出パネル、４…支持基板、５…回路基板、９…筐体、
１０…フレキシブル回路基板、１２…第１コネクタ、１３…窓部、１３ａ…貫通孔、
１３ｂ…面、１３ｃ…溝部、１３ｄ…第１側縁部、１３ｅ…第２側縁部、
１４…ケーブル、１５…支持部材、１５ａ…ねじ穴、１７…蓋、１８…第１シール材、
１９…第２シール材、２１…光電変換基板、２２…シンチレータ層、３１…入射窓、
３２…バックカバー、３２ａ…溝部、３２ｂ…穴部、３３…サイドカバー、
４１…第２コネクタ、４２…ケーブル本体、４３…固定部、ＯＰ…開口部、
Ｓ…内周面、ｈ…通過孔。

Claims (9)

1. 放射線を検出する放射線検出パネルと、
   前記放射線検出パネルを駆動する回路基板と、
   前記回路基板に電気的に接続された第１コネクタと、
   前記放射線検出パネル、前記回路基板、及び前記第１コネクタを収容し、前記第１コネクタを露出させる開口部を有する筐体と、
   前記開口部を閉塞する窓部と、
   前記筐体に形成され、又は、前記窓部に形成され、又は、前記筐体と前記窓部との間に形成され、前記開口部が露出する空間につながった通過孔と、
   前記第１コネクタに接続された第２コネクタと、前記第２コネクタに連結され前記通過孔を通り前記筐体の内部と外部とに位置したケーブル本体と、を有するケーブルと、を備える、
   放射線検出器。
2. 前記窓部は、前記筐体に着脱可能に取り付けられている、
   請求項１に記載の放射線検出器。
3. ねじをさらに備え、
   前記窓部は、貫通孔を有し、
   前記筐体の内部には、前記筐体に固定され前記貫通孔に重なったねじ穴が形成された支持部材が設けられ、
   前記ねじは、前記貫通孔を通り、前記ねじ穴に締め付けられている、
   請求項２に記載の放射線検出器。
4. 蓋をさらに備え、
   前記窓部は、前記回路基板と対向する側とは反対側の面と、前記面に形成され前記貫通孔に隣接した溝部と、をさらに有し、
   前記蓋は、前記ねじの頭部を覆い、前記貫通孔を閉塞し、
   前記溝部は、前記窓部と前記蓋の周縁部との間に隙間を形成する、
   請求項３に記載の放射線検出器。
5. 前記筐体は、前記開口部の周りに位置し、外部に露出した穴部をさらに有し、
   前記窓部は、前記穴部に収容された第１側縁部と、前記第１側縁部とは反対側の第２側縁部と、をさらに有し、
   前記貫通孔は、前記第１側縁部より前記第２側縁部側に近接している、
   請求項３に記載の放射線検出器。
6. 前記筐体と前記窓部との間に位置し、前記筐体と前記窓部との間を気密に閉塞する第１シール材をさらに備える、
   請求項１に記載の放射線検出器。
7. 第２シール材をさらに備え、
   前記ケーブルは、前記ケーブル本体に固定された固定部をさらに有し、
   前記第２シール材は、前記通過孔の内周面と前記固定部との間に位置し、
   前記内周面と前記固定部との間を気密に閉塞する、
   請求項１又は６に記載の放射線検出器。
8. 前記固定部は、モールド部材で形成されている、
   請求項７に記載の放射線検出器。
9. 前記筐体は、入射窓と、バックカバーと、前記入射窓と前記バックカバーとの間に位置し前記入射窓と前記バックカバーとを接続したサイドカバーと、を有し、
   前記バックカバーは、前記開口部を有し、
   前記放射線検出パネル、前記回路基板、及び前記第１コネクタは、前記入射窓、前記バックカバー、及び前記サイドカバーで囲まれた空間に位置している、
   請求項１に記載の放射線検出器。

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