JP2022112768A - 放射線撮影装置 - Google Patents
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Abstract
Description
この磁気がセンサーパネルに到達すると、信号値にノイズとして重畳し、放射線撮影装置が生成する放射線画像の画質が低下(例えば横スジが発生する等)してしまう。
このような問題は、電子部品がセンサーパネルに近接して配置されている可搬型(パネル型)の放射線撮影装置において特に顕著となる。
そこで、可搬型の放射線撮影装置において、電子部品が発生させた磁気がセンサーパネルに到達するのを抑制するための手段の一つとして、センサーパネルと電子部品との間に金属シールドを配置することが従来行われている。
また、特許文献2には、筐体に収納され放射線を放射線画像に変換する放射線変換パネルと、筐体に収納され放射線変換パネルから出力された放射線画像を処理するための電子部品が搭載された回路基板と、を備え、電子部品及び回路基板は導電層で覆われている放射線検出装置について記載されている。
また、特許文献2に記載された放射線検出装置は、基台を導電層として機能させるために、基台が金属で形成されている。この基台は、放射線変換パネルやネジを支持するのに必要な剛性を得るためにある程度厚くなっている必要がある。このため、特許文献2に記載された放射線検出装置は、厚い金属の部材(基台)を有する分だけ重量が増加してしまう。
複数の半導体素子が二次元状に分布するように配列された撮像面を有するセンサーパネルと、
前記センサーパネルを前記撮像面とは反対側から支持する基台と、
前記基台の、前記センサーパネルが存在する側とは反対側に配置された電子部品と、
前記センサーパネル、前記基台及び前記電子部品を収納する筐体と、
前記センサーパネルと前記基台との間に配置され、前記電子部品が発生させた磁気が前記センサーパネルへ到達するのを抑制する第一シールド層と、を備える。
まず、本発明の第一実施形態について説明する。
図1は撮影装置100の分解斜視図、図2は撮影装置の断面図(撮影装置100の厚さ方向に沿って切断した場合)の一例、図3,4は撮影装置の断面図の他の例である。
なお、図1~4における括弧書きの符号は、後述する第二実施形態のものである。
撮影装置100は、例えば図1に示すように、筐体110と、内部モジュール120と、を備えている。
本実施形態に係る撮影装置100は、各種スイッチ(電源スイッチ、操作スイッチ等)、インジケーター等を備えている。
筐体110は、内部モジュール120を収納するためのものである。
本実施形態に係る筐体110は、矩形のパネル状をしている。
また、筐体110は、箱体1と、蓋体2と、を備えている。
箱体1は、前面部11を有している。
また、本実施形態に係る箱体1は、側面部12を更に有している。
本実施形態に係る前面部11及び側面部12は一体に形成されている。
なお、前面部11と側面部12とは別部材であってもよい。
前面部11は、矩形の平板状に形成されている。
また、前面部11の外側表面が撮影装置100(筐体110)の放射線入射面11a(前面)となる。
本実施形態に係る前面部11は、矩形板状に形成されている。
放射線の透過を邪魔しない材料の具体例としては、炭素繊維強化樹脂(Carbon Fiber Reinforced Plastic:CFRP)、ガラス繊維強化樹脂(Glass Fiber Reinforced Plastic:GFRP)、軽金属等が挙げられる
側面部12は、前面部11の周縁部から、放射線入射面11aと直交する方向であって前面部11から離れる方向に延設されている。
また、側面部12の外側表面が撮影装置100(筐体110)の側面となる。
蓋体2は、背面部21を有している。
本実施形態に係る蓋体2は、全体が背面部21となっている。
本実施形態に係る背面部21は、前面部11と略等しい矩形に形成されている。
背面部21を形成する材質の具体例としては、炭素繊維強化樹脂、ガラス繊維強化樹脂、軽金属等が含まれる。
なお、背面部21は、箱体1と同一の材料で形成されていてもよいし、異なる材料で形成されていてもよい。
このため、背面部21の外側表面が撮影装置100(筐体110)の背面となる。
また、背面部21は、箱体1の側面部12に当接するとともに側面部12に取り付けられている。
本実施形態に係る蓋体2は、箱体1の側面部12にネジ止めされている。
なお、図1には、側面部12が前面部11と一体形成された筐体110(箱体1)を例示したが、筐体110は、側面部12が背面部21と一体になったものであってもよいし、前面部11、側面部12及び背面部21がそれぞれ別々の部材となっているものであってもよい。
また、前面部11と背面部21の両方が側面部を備えたものであってもよい。
また、図1には、箱体1と蓋体2とを備える筐体110を例示したが、前面部11と、背面部21と、前面部11の両端と背面部21の両端とをそれぞれつなぐ一対の側面部12と、を有し筒状に形成された筒体と、筒体の開口部を閉塞する蓋体と、を備えたものであってもよい。
内部モジュール120は、筐体110に収納されている。
内部モジュール120は、筐体110の前面部11、背面部21及び側面部12のうちの少なくともいずれかの内側表面に固定されている。
内部モジュール120の筐体110への固定方法には、接着剤を用いた接着、粘着テープを用いた粘着、内側表面に形成された凹部又は凸部への嵌合、内側表面に形成された係合部への係合等が含まれる。
また、本実施形態に係る内部モジュール120は、放射線減弱層7と、第二シールド層8と、を更に備えている。
本実施形態に係るセンサーパネル3は、波長変換部31と、光電変換部32と、を備えている。
波長変換部31は、放射線を可視光等に変換するためのものである。
本実施形態に係る波長変換部31は、シンチレーター311を有している。
シンチレーター311は、蒸着用基板と、蛍光体層と、を有している。
本実施形態に係る蒸着用基板は、筐体110の放射線入射面11aよりも一回り小さい矩形板状に形成されている。
蛍光体は、α線、γ線、X線等の電離放射線が照射されたときに原子が励起されることにより発光する物質のことである。すなわち、蛍光体は、放射線を紫外線や可視光に変換するものである。
蛍光体には、例えばヨウ化セシウム(CsI)の柱状結晶等が含まれる。
なお、蛍光体層は、後述する光電変換部32の表面に形成されていてもよい。その場合、蒸着用基板は不要である。
このように構成された波長変換部31は、放射線を受けた領域が、受けた放射線の線量に応じた強度で発光する。
光電変換部32は、光を電気信号に変換するためのものである。
光電変換部32は、波長変換部31の、基台5が存在する側に配置されている。
また、本実施形態に係る光電変換部32は、図示しない複数の走査線と、複数の信号線と、複数のスイッチ素子と、複数のバイアス線と、有している。
そして、基板321は、波長変換部31と平行に広がるように配置されている。
本実施形態に係る複数の信号線は、基板321における走査線が設けられた面に、等間隔且つ走査線と直交するように形成されている。
すなわち、本実施形態に係る基板321の表面は、複数の走査線及び複数の信号線によって囲まれる複数の矩形領域を有する。
また、複数の半導体素子322は、基板321における走査線及び信号線が設けられた面に二次元状に分布するように配列されている。
具体的には、本実施形態に係る複数の半導体素子322は、複数の走査線及び複数の信号線によって囲まれる複数の矩形領域内にそれぞれ配置されている。
このため、本実施形態に係る複数の半導体素子322は、マトリクス(行列)状に配列される。
本実施形態に係るスイッチ素子は、例えばTFT(Thin Film Transistor)で構成されている。
各スイッチ素子は、ゲートが走査線に、ソースが信号線に、ドレインが半導体素子に、それぞれ接続されている。
以下、基板321における、複数の半導体素子322が形成された面を撮像面321aと称する。
本実施形態に係る光電変換部32は、撮像面321aが波長変換部31に貼り付けられている。
放射線減弱層7は、放射線の後方散乱線を吸収するとともに、前方からの放射線が電子回路基板61へ到達するのを抑制するためのものである。
本実施形態に係る放射線減弱層7は、鉛で、センサーパネル3の輪郭と略等しい矩形のシート状に形成されている。
なお、放射線減弱層7は、鉛以外の材料、すなわち、タングステン、モリブデン等で形成されていてもよい。
本実施形態に係る放射線減弱層7の厚さ(放射線入射面11aと直交する方向の幅)は、70~90μmの範囲内であり、80μmとなっているのが好ましい。
また、本実施形態に係る放射線減弱層7は、センサーパネル3における基台5が存在する方向を向く面、及び基台5におけるセンサーパネル3が存在する方向を向く面のうちの少なくとも一方の面に貼り付けられている。
なお、放射線減弱層7は、隣接する部材の表面に蒸着された膜状のものとなっていてもよい。
第一シールド層4は、電子部品6が発生させた磁気が前記センサーパネルへ到達するのを抑制するためのものである。
第一シールド層4は、放射線減弱層7よりも導電率が高い導電性材料で形成されている。
本実施形態に係る第一シールド層4は、アルミニウムで、センサーパネル3の輪郭と略等しい矩形のシート状に形成されている。
なお、第一シールド層4は、アルミニウム以外の材料、すなわち、リチウム、ベリリウム、ナトリウム、マグネシウム、アルミニウム、カリウム、カルシウム、スカンジウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ガリウム、カーボン・ナノ・チューブ、フラーレン、ダイヤモンド等で形成されていてもよい。
すなわち、放射線減弱層7の厚さは70~90μmの範囲内であったのに対し、本実施形態に係る第一シールド層4の厚さは40~60μmの範囲内であり、50μmとなっているのが好ましい。
本実施形態に係る第一シールド層4は、放射線減弱層7と基台5との間に配置されている。
また、本実施形態に係る第一シールド層4は、放射線減弱層7における基台5が存在する方向を向く面、及び基台5における放射線減弱層7が存在する方向を向く面のうちの少なくとも一方の面に貼り付けられている。
この第一シールド層4の位置は、筐体110の厚さ(放射線入射面11aから筐体110の背面までの距離)を15mm程度とした場合、電子部品6(電子回路基板61)から概ね2.70~2.90mm離れたところとなる。
また、電子部品6を基台5へ取り付ける邪魔にならないようであれば、第一シールド層4は、例えば図4に示すように、基台5と電子部品6との間に設けられていてもよい。
また、第一シールド層4は、複数枚設けられていてもよい。
その場合、複数の第一シールド層4は、互いに積層されていてもよいし、異なる部材の間にそれぞれ配置されていてもよい。
また、その場合、複数の第一シールド層4は、全て同じ材料で形成されていてもよいし、少なくとも一部が異なる材料で形成されていてもよい。
第二シールド層8は、電子部品が発生させ撮像面321a側へ回り込んできた磁気がセンサーパネルへ到達するのを抑制するためのものである。
第二シールド層8は、導電性材料で形成されている。
本実施形態に係る第二シールド層8は、アルミニウムで、第一シールド層4と同様の矩形のシート状に形成されている。
なお、第二シールド層8を形成する導電性材料は、第一シールド層4を形成する導電性材料として挙げたアルミニウム以外のものであってもよい。
すなわち、第二シールド層8は、箱体1の前面部11とセンサーパネル3との間に設けられている。
本実施形態に係る第二シールド層8は、撮像面321a及び前面部11の内側表面の少なくとも一方の面に貼り付けられている。
また、第二シールド層8は、複数枚設けられていてもよい。
その場合、複数の第二シールド層8は、全て同じ材料で形成されていてもよいし、少なくとも一部が異なる材料で形成されていてもよい。
基台5は、センサーパネル3を撮像面321aが存在する側の反対側から支持するものである。
基台5は、図2に示したように、筐体110の背面部21とセンサーパネル3との間に配置されている。
電子部品6は、基台5の、センサーパネル3が存在する側とは反対側に配置されている。
電子部品6は、電子回路基板61と基板間束線62のうちの少なくとも一方である。
電子回路基板61には、走査回路、読み出し回路、無線通信回路、制御回路、電源回路等が含まれる。
走査回路は、各スイッチ素子を制御する回路である。
読み出し回路は、電荷を信号値として読み出す回路である。
無線通信回路は、他の装置と無線通信するための回路である。
制御回路は、各回路を制御して画像データを生成する回路である。
電源回路は、半導体素子に電圧を印加したり、上記回路へ電力を供給したりするための回路である。
電子回路基板61は、動作するときに磁界を発生させる。
基板間束線62は、例えばフレキシブルプリント配線板(Flexible Printed Circuits)で構成されている。
本実施形態に係る基板間束線62は、一の電子回路基板61と他の電子回路基板61との間を接続している。
なお、基板間束線62は、電子回路基板61と光電変換部32とを接続するものであってもよい。
基板間束線62は、配線に通電されたときに磁界を発生させる。
第一シールド層4によるノイズの低減率(センサーパネル3へ到達する磁気の抑制効果)は、図5に示すように、第一シールド層4が電子部品6(電子回路基板61)に近づく程高まる。
しかし、撮影装置100の筐体110の中には、第一シールド層4及び電子部品6の他にも部材(例えば、基台5等)が存在するため、第一シールド層4を電子部品6に際限なく近づけることが困難となる場合がある。
また、第一シールド層4によるノイズの低減効果(センサーパネルへ到達する磁気の抑制効果)は、第一シールド層4が厚くなる程高まる。
しかし、第一シールド層4が厚くなると、第一シールド層4の重量が増加してしまう。
このため、撮影装置100によれば、製造に過度の手間をかけることなく、かつ重量を増加させることなく、電子部品6からセンサーパネル3へ到達する磁気を効果的に抑制することができる。
次に、本発明の第二実施形態について説明する。
なお、ここでは、上記第一実施形態と同様の構成には同様の符号を付し、その説明を省略する。
本実施形態に係るセンサーパネル3Aは、例えば図6に示すように、波長変換部31Aと、光電変換部32Aと、第一防湿層33Aと、第二防湿層34Aと、第三防湿層35Aと、を備えている。
本実施形態に係る光電変換部32Aは、第一実施形態と同様の走査線、信号線、スイッチ素子、半導体素子322(図1参照)の他、基板321Aと、素子保護層323と、を有している。
基板321Aは、可撓性を有する材料で、上記第一実施形態に係る基板321と同様の矩形板状に形成されている。
「可撓性を有する材料」の具体例としては、例えば、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミド、ポリエーテルイミド、アラミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、フッ素樹脂、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、又はこれらの複合材料が挙げられる。
素子保護層323は、撮像面321aの中央部(半導体素子322が設けられている領域)を覆っている。
素子保護層323は、半導体素子322を保護することが可能であり、且つ波長変換部31Aから届く光を遮らない材料でシート状に形成されている。
本実施形態に係る素子保護層323は、有機材料及び無機材料のうちの少なくともいずれかの材料で形成されている。
有機材料の具体例としては、例えば、ポリメタクリル酸メチル樹脂(PMMA)、フッ素樹脂、ポリエステル樹脂、ポリパラキシレン等が挙げられる。
無機材料の具体例としては、SiN等の窒化膜、酸化ケイ素、酸化アルミ、ITO(Indium Tin Oxide)等が挙げられる。
なお、素子保護層323は、基板321A側からシンチレーター311Aへ湿気が到達するのを防ぐ防湿層を兼ねていてもよい。
本実施形態に係る波長変換部31Aは、シンチレーター311Aと、光学接着層312と、防湿層接着層313と、を有している。
シンチレーター311Aは、蒸着用基板311aと、蛍光体層311bと、を有している。
本実施形態に係る蒸着用基板311aは、可撓性を有する材料で、上記第一実施形態に係る蒸着用基板と同様の矩形板状に形成されている。
蒸着用基板311aの形成に用いることのできる材料は、上記光電変換部32Aの基板321Aの材料として挙げたものと同様である。
なお、蒸着用基板311aは、基板321Aと同一の材料で形成されていてもよいし、異なる材料で形成されていてもよい。
光学接着層312は、光電変換部32Aの素子保護層323と蛍光体層311bとを貼り合わせている。
光学接着層312は、光学接着剤からなる。
光学接着剤の具体例としては、例えば、OCA(Optical Clear Adhesive)、ホットメルト樹脂等が挙げられる。
OCAの具体例としては、例えば、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、シリコーン系樹脂及びフッ素系樹脂のうちの少なくともいずれかの樹脂を主成分とするものが挙げられる。
ホットメルト樹脂の具体例としては、例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂及びアクリル系樹脂のうちの少なくともいずれかの樹脂を主成分とするものが挙げられる。
なお、素子保護層323と蛍光体層311bとを貼り合わせる必要が無い場合(例えば、後述する第一防湿層33Aによってシンチレーター311Aを光電変換部32Aへ押さえつける場合)、光学接着層312は不要である。
防湿層接着層313は、蒸着用基板311a及び蛍光体層311bのうちの少なくとも一方の部材と第一防湿層33Aとを貼り合わせている。
また、防湿層接着層313の周縁部は、素子保護層323の周縁部及び第三防湿層35Aのうちの少なくとも一方の部材と第一防湿層33Aとを貼り合わせている。
防湿層接着層313は、有機材料からなる接着剤で形成されている。
有機材料の具体例としては、アクリル系、ウレタン系、ポリエステル系、スチレン・イソプレン・スチレン・ブロック共重合体、天然ゴム、ブチルゴム、エポキシ等が挙げられる。
なお、波長変換部31Aは、反射層を備えていてもよい。
反射層は、蛍光体層311bが発生させた光を反射させるためのものである。
反射層は、反射層は、金属(例えば銀、アルミニウム、ニッケル、銅等)で形成された膜であってもよいし、酸化チタン、酸化アルミニウム等の粒子が混錬された樹脂によってシート状に形成されたものであってもよい。
反射層は、シンチレーター311における筐体110の前面部11が存在する側に配置される。
これにより、蛍光体層311bで発生し、光電変換部32Aから遠のく方向(反射層が存在する方向)へ向かう光が、反射層で反射して光電変換部32Aが存在する方向へ向かうようになる。その結果、蛍光体層311bで発生した光がより多く半導体素子322に到達するようになり、撮影装置100Aの感度が向上する。
第一防湿層33Aは、シンチレーター311Aの蛍光体層311bが湿気を吸収してしまうのを防ぐためのものである。
第一防湿層33Aは、湿気を通過させない性質を有する材料でシート状に形成されている。
本実施形態に係る第一防湿層33Aは、金属、無機材料及び有機材料のうちの少なくともいずれかの材料で形成されている。
金属の具体例としては、例えば例えば、アルミニウム、銀、クロム、銅、ニッケル、チタン、マグネシウム、ロジウム、鉛、白金、金等が挙げられる。
無機材料の具体例としては、例えば、上記金属の酸化物、Al2O3、SiO2、ITO(Indium Tin Oxide)、SiN等が挙げられる。
有機材料の具体例としては、例えば、フッ素樹脂、PVA、PVDC、PMMA、ポリアクリロニトリル(PAN)、PLA樹脂(ポリ乳酸)、ポリパラキシレン等が挙げられる。
本実施形態に係る第一防湿層33Aの中央部は、防湿層接着層313によってシンチレーター311Aに貼り付けられている。
また、第一防湿層33Aの周縁部は、防湿層接着層313によって光電変換部32Aの素子保護層323及び第三防湿層35Aのうちの少なくとも一方の部材の表面に貼り付けられている。
なお、筐体110が防湿構造を備えている場合には、第一防湿層33A及び波長変換部31Aの防湿層接着層313は不要である。
第二防湿層34Aは、基板321Aにおける波長変換部31Aが存在する側とは反対側の面を覆っている。
第二防湿層34Aの形成に用いることのできる材料は、上記第一防湿層33Aの材料として挙げたものと同様である。
なお、第二防湿層34Aの材料は、第一防湿層33Aと同一の材料で形成されていてもよいし、異なる材料で形成されていてもよい。
第三防湿層35Aは、撮像面321aの周縁部(半導体素子322が設けられていない領域)を覆っている。
第三防湿層35Aは、湿気を通過させない性質を有する材料でシート状に形成されている。
本実施形態に係る第三防湿層35Aは、金属、複合材料、樹脂材料のうちの少なくともいずれかの材料で形成されている。
金属の具体例としては、アルミニウム、銅、ニッケル、鉛等が挙げられる。
複合材料の具体例としては、ガラス、カーボン、CFRP等が挙げられる。
樹脂材料の具体例としては、PET、PC、PMMA、ABS等が挙げられる。
なお、センサーパネル3Aは、この第三防湿層35Aを備えていなくてもよい。
このように構成されたセンサーパネル3Aと基台5との間(基台5と放射線減弱層7との間、又はセンサーパネル3Aと放射線減弱層7との間)には、第一シールド層4が配置される。
また、筐体110の前面部11とセンサーパネル3Aの第三防湿層35Aとの間(第三防湿層35Aの表面)には、必要に応じて、第二シールド層8が配置される。
なお、第三防湿層35Aと第二シールド層8とは、同一の材質によって一体形成されていてもよい(共通化されていてもよい)。
以上説明してきた撮影装置100Aは、複数の半導体素子322が二次元状に分布するように配列された撮像面321aを有するセンサーパネル3Aと、センサーパネル3Aを撮像面321aとは反対側から支持する基台5と、基台5のセンサーパネル3Aが存在する側とは反対側に配置された電子部品6と、センサーパネル3A、基台5及び電子部品6を収納する筐体110と、センサーパネル3Aと基台5との間に配置され、電子部品6が発生させた磁気がセンサーパネル3Aへ到達するのを抑制する第一シールド層4と、を備えている。
このため、撮影装置100Aによれば、上記第一実施形態に係る撮影装置100と同様に、製造に過度の手間をかけることなく、かつ重量を増加させることなく、電子部品6からセンサーパネル3Aへ到達する磁気を効果的に抑制することができる。
このため、撮影装置100Aによれば、撮影時に被検者から受ける荷重や、撮影装置100を落としたとき又はぶつけたときの衝撃によって、センサーパネル3Aが破損しにくくなる。
以上、本発明を実施形態に基づいて説明してきたが、本発明は上記の実施形態等に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることは言うまでもない。
また、第一実施形態に係る光電変換部32Aは、第二実施形態で説明した素子保護層323、第一防湿層33A及び第二防湿層34Aのうちの少なくともいずれかの部材が備えていてもよい。
110 筐体
1 箱体
11 前面部
11a 放射線入射面
12 側面部
2 蓋体
21 背面部
120 内部モジュール
3,3A センサーパネル
31,31A 波長変換部
311,311A シンチレーター
311a 蒸着用基板
311b 蛍光体層
312 光学接着層
313 防湿層接着層
32,32A 光電変換部
321,321A 基板
321a 撮像面
322 半導体素子
323 素子保護層
33A 第一防湿層
34A 第二防湿層
35A 第三防湿層
4 第一シールド層
5 基台
6 電子部品
61 電子回路基板
62 基板間束線
7 放射線減弱層
8 第二シールド層
Claims (7)
- 複数の半導体素子が二次元状に分布するように配列された撮像面を有するセンサーパネルと、
前記センサーパネルを前記撮像面とは反対側から支持する基台と、
前記基台の、前記センサーパネルが存在する側とは反対側に配置された電子部品と、
前記センサーパネル、前記基台及び前記電子部品を収納する筐体と、
前記センサーパネルと前記基台との間に配置され、前記電子部品が発生させた磁気が前記センサーパネルへ到達するのを抑制する第一シールド層と、を備える放射線撮影装置。 - 前記センサーパネルの前記撮像面側に配置され、前記電子部品が発生させ前記撮像面側へ回り込んできた磁気が前記センサーパネルへ到達するのを抑制する第二シールド層を更に備える、請求項1に記載の放射線撮影装置。
- 前記センサーパネルと前記基台との間に配置され、放射線の後方散乱線を吸収するとともに、前方からの放射線が前記電子部品へ到達するのを抑制する放射線減弱層を更に備える、請求項1又は請求項2に記載の放射線撮影装置。
- 前記第一シールド層は、前記放射線減弱層よりも導電率が高い導電性材料で形成されている、請求項3に記載の放射線撮影装置。
- 前記第一シールド層は、前記放射線減弱層よりも薄い、請求項3又は請求項4に記載の放射線撮影装置。
- 前記第一シールド層は、前記放射線減弱層と前記基台との間に配置されている、請求項3に記載の放射線撮影装置。
- 前記電子部品は、電子回路基板と基板間束線のうちの少なくとも一方である、請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の放射線撮影装置。
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