JP2839671B2 - ３次元画像処理装置 - Google Patents
３次元画像処理装置Info
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- JP2839671B2 JP2839671B2 JP2221255A JP22125590A JP2839671B2 JP 2839671 B2 JP2839671 B2 JP 2839671B2 JP 2221255 A JP2221255 A JP 2221255A JP 22125590 A JP22125590 A JP 22125590A JP 2839671 B2 JP2839671 B2 JP 2839671B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、被検体の例えば被検者頭部の３次元画像処
理装置に関する。
理装置に関する。
（従来の技術） ３次元画像処理装置は、Ｘ線CT装置等により、天板に
載置された被験者を水平方向に移動させながら複数の断
層面についてスキャンを行い、第10図に示すように収集
した複数の濃淡断層像データD1乃至Dnに基づいて、被検
者の３次元像を形成，表示するものである。
載置された被験者を水平方向に移動させながら複数の断
層面についてスキャンを行い、第10図に示すように収集
した複数の濃淡断層像データD1乃至Dnに基づいて、被検
者の３次元像を形成，表示するものである。
Ｘ線CT装置により得られる濃淡断層像データD1乃至Dn
は、第11図に示すようにCT値データに対応する画像の濃
度値データとして表される。このCT値データにより、例
えば頭皮のCT値は−100乃至100,頭蓋骨のCT値は０乃至1
00として両者を識別でき、これに基づいて特定組織であ
る頭皮の３次元像又は頭蓋骨の３次元像等を形成，表示
し、例えば形成，整形外科等における骨の矯正を目的と
する手術前後の診断に供されている。
は、第11図に示すようにCT値データに対応する画像の濃
度値データとして表される。このCT値データにより、例
えば頭皮のCT値は−100乃至100,頭蓋骨のCT値は０乃至1
00として両者を識別でき、これに基づいて特定組織であ
る頭皮の３次元像又は頭蓋骨の３次元像等を形成，表示
し、例えば形成，整形外科等における骨の矯正を目的と
する手術前後の診断に供されている。
３次元像を形成する方法として、ボクセル法が一般に
知られている。このボクセル法は、CT値データより３次
元像形成の対象とする部位に対応するデータのみを抽出
し、２値化後ボクセルデータ化するものである。すなわ
ち対象部位を頭蓋骨とすると、この頭蓋骨に対応するCT
値データ０乃至100を「１」とし、他のCT値データを
「０」とする２値化処理を行い、第12図に示すボクセル
構造のボクセルデータを得る。次に２値化された各ボク
セルデータについて、投射変換処理を行い、仮想光源か
らの距離情報を与えて濃淡データ化し、３次元像を形成
するものである。
知られている。このボクセル法は、CT値データより３次
元像形成の対象とする部位に対応するデータのみを抽出
し、２値化後ボクセルデータ化するものである。すなわ
ち対象部位を頭蓋骨とすると、この頭蓋骨に対応するCT
値データ０乃至100を「１」とし、他のCT値データを
「０」とする２値化処理を行い、第12図に示すボクセル
構造のボクセルデータを得る。次に２値化された各ボク
セルデータについて、投射変換処理を行い、仮想光源か
らの距離情報を与えて濃淡データ化し、３次元像を形成
するものである。
このボクセル法により形成された、例えば頭皮に対応
するCT値データを抽出して形成された３次元像と、頭蓋
骨に対応するCT値データを抽出して形成された３次元像
とを合成して１つの合成３次元像を形成する技術は、公
知のものである。
するCT値データを抽出して形成された３次元像と、頭蓋
骨に対応するCT値データを抽出して形成された３次元像
とを合成して１つの合成３次元像を形成する技術は、公
知のものである。
また手術計画に適した手術シュミレーションとして、
単一の３次元像について切削処理を行う切削法（ドリル
法ともいう）。が知られている。
単一の３次元像について切削処理を行う切削法（ドリル
法ともいう）。が知られている。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、頭皮又は頭蓋骨等の単一の組織につい
ての３次元像からは、相互の位置関係が不明であるた
め、形成，整形外科において骨の矯正を適確に行えない
という問題があった。
ての３次元像からは、相互の位置関係が不明であるた
め、形成，整形外科において骨の矯正を適確に行えない
という問題があった。
また合成３次元像では、頭蓋骨等内層組織が、頭皮等
の外層組織に隠れてしまい、更に従来の切削法では、単
一の３次元像についてしか適用できないため、内層組織
を観察できないという問題があった。
の外層組織に隠れてしまい、更に従来の切削法では、単
一の３次元像についてしか適用できないため、内層組織
を観察できないという問題があった。
そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであ
り、複層表示しながら、内層組織を観察可能な３次元画
像処理装置を提供することを目的とするものである。
り、複層表示しながら、内層組織を観察可能な３次元画
像処理装置を提供することを目的とするものである。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明は、互いに異なる組
織で形成された複数の層からなる被検体を撮影して収集
された複数の濃淡断層像データに基づいて３次元像を形
成して表示画面に表示する３次元画像処理装置におい
て、前記濃淡断層像データから互いに異なる濃度閾値で
抽出した濃淡断層像データ各々を２値化することにより
複数の３次元像を形成する３次元像形成手段と、この３
次元像形成手段により形成された複数の３次元像を合成
し合成３次元像を形成する合成手段と、この合成手段で
形成された合成３次元像を前記表示画面に被層表示する
表示制御手段と、前記表示された合成３次元像の内、外
層側の３次元像中に切削領域を設定し得る設定手段と、
前記設定された切削領域について外層側のみに対して切
削処理を施す切削処理手段とを有し、前記合成手段は前
記切削処理後の合成３次元像を形成することを特徴とす
るものである。
織で形成された複数の層からなる被検体を撮影して収集
された複数の濃淡断層像データに基づいて３次元像を形
成して表示画面に表示する３次元画像処理装置におい
て、前記濃淡断層像データから互いに異なる濃度閾値で
抽出した濃淡断層像データ各々を２値化することにより
複数の３次元像を形成する３次元像形成手段と、この３
次元像形成手段により形成された複数の３次元像を合成
し合成３次元像を形成する合成手段と、この合成手段で
形成された合成３次元像を前記表示画面に被層表示する
表示制御手段と、前記表示された合成３次元像の内、外
層側の３次元像中に切削領域を設定し得る設定手段と、
前記設定された切削領域について外層側のみに対して切
削処理を施す切削処理手段とを有し、前記合成手段は前
記切削処理後の合成３次元像を形成することを特徴とす
るものである。
（作 用） 上記構成の装置の作用を説明する。
表示制御手段は、合成３次元像を表示画像の複層表示
する。次に切削処理手段は、設定手段により設定された
切削領域により特定される外層側の３次元像領域につい
て切削処理を施す。次に表示制御手段が切削処理後の合
成３次元像を表示すると、外層組織の切削処理が施され
た部分に内層組織が現れ、複層表示しながら、内層組織
の観察が可能となる。
する。次に切削処理手段は、設定手段により設定された
切削領域により特定される外層側の３次元像領域につい
て切削処理を施す。次に表示制御手段が切削処理後の合
成３次元像を表示すると、外層組織の切削処理が施され
た部分に内層組織が現れ、複層表示しながら、内層組織
の観察が可能となる。
（実施例） 以下に本発明の実施例を図面を参照して詳述する。
第１図は本発明の一実施例装置10の概略ブロック図を
示すものである。
示すものである。
本装置10は、被検者について例えばＸ線CT装置により
撮影して得られた複数の濃淡断層像データD1乃至Dnを記
憶する断層像記憶部11と、濃淡断層像データD1乃至Dnに
基づいて複数の２値化データを作成する２値化データ作
成部12と、２値化データを記憶する複数の２値化データ
記憶部13（13a,13b,13c,…）と、本装置10各部の制御を
司どるCPU14aと、ボクセルデータの作成，切削処理,3次
元像形成等を高速で行う高速演算部14と、ボクセルデー
タを記憶する複数のボクセルデータ記憶部15（15a,15b,
15c,…）と、３次元像を２次元の表示画面に表示するCR
Tディスプレイ等の表示部16と、設定された切削領域に
ついて高速演算部14が切削処理を行う際に切削深度を制
御する切削深度制御部17と、ボクセルデータの回転制御
を行うボクセルデータ回転制御部18と、３次元像の表示
部16への高速表示及び表示部16に表示された３次元像の
回転及びROIの制御を行う表示制御部19と、ROIの設定，
回転情報等の入力操作をし得るキーボード，トラックボ
ール等の入力部20とを有している。
撮影して得られた複数の濃淡断層像データD1乃至Dnを記
憶する断層像記憶部11と、濃淡断層像データD1乃至Dnに
基づいて複数の２値化データを作成する２値化データ作
成部12と、２値化データを記憶する複数の２値化データ
記憶部13（13a,13b,13c,…）と、本装置10各部の制御を
司どるCPU14aと、ボクセルデータの作成，切削処理,3次
元像形成等を高速で行う高速演算部14と、ボクセルデー
タを記憶する複数のボクセルデータ記憶部15（15a,15b,
15c,…）と、３次元像を２次元の表示画面に表示するCR
Tディスプレイ等の表示部16と、設定された切削領域に
ついて高速演算部14が切削処理を行う際に切削深度を制
御する切削深度制御部17と、ボクセルデータの回転制御
を行うボクセルデータ回転制御部18と、３次元像の表示
部16への高速表示及び表示部16に表示された３次元像の
回転及びROIの制御を行う表示制御部19と、ROIの設定，
回転情報等の入力操作をし得るキーボード，トラックボ
ール等の入力部20とを有している。
前記２値化データ作成部12は、第３図に示すように、
濃淡断層像データD1乃至DnからCPU14aにより設定された
異なる濃度に対応するCT閾値S1,S2で抽出した濃淡断層
像データD1乃至Dnをボクセル法により２値化して複数の
２値化データを形成するものである。すなわち２値化デ
ータ作成部12は、頭皮に対応するCT値−100乃至100を第
１のCT閾値S1とし、頭蓋骨に対応するCT0乃至100を第２
のCT閾値S2等の如くCT値のレベル，範囲等が異なる複数
のCT閾値Ｓ（S1,S2…）により濃淡断層像データD1乃至D
nを抽出して２値化データを形成するものである。
濃淡断層像データD1乃至DnからCPU14aにより設定された
異なる濃度に対応するCT閾値S1,S2で抽出した濃淡断層
像データD1乃至Dnをボクセル法により２値化して複数の
２値化データを形成するものである。すなわち２値化デ
ータ作成部12は、頭皮に対応するCT値−100乃至100を第
１のCT閾値S1とし、頭蓋骨に対応するCT0乃至100を第２
のCT閾値S2等の如くCT値のレベル，範囲等が異なる複数
のCT閾値Ｓ（S1,S2…）により濃淡断層像データD1乃至D
nを抽出して２値化データを形成するものである。
前記高速演算部14は、２値化データ作成部12により作
成された２値化データに基づいて、ボクセルデータ31,3
2を作成するものである。またこの高速演算部14は、２
値化して作成したボクセルデータ31,32について更に投
射変換処理，陰影付け処理を行い、濃淡化したボクセル
データを作成し、このボクセルデータに陰影を付加して
３次元的に見える３次元像31′,32′を形成するもので
ある。第４図及び第５図はその例を示すもので、第４図
に示す３次元像31′は、頭皮に対応する第１のCT閾値S1
に基づくものであり、第５図に示す３次元像32′は、頭
蓋骨に対応する第２のCT閾値S2に基づくものである。ま
た高速演算部14は、入力部20に入力されたROI設定情報
を取り込み、ROIにより特定される外層側の３次元像領
域に対応するボクセルデータについて切削処理を施すも
のである。この高速演算部14による切削処理は、ボクセ
ルデータの合成を行う前に外層側の３次元像に設定され
たROIの各点より内層方向に向けて該３次元像のボクセ
ルデータについて削除して穴を形成するものである。外
層側の３次元像に穴を形成せず、ある深さまで削除する
場合は、切削深度制御部17により制御され一部切削処理
したボクセルデータを作成するものである。また高速演
算部14は、作成した各ボクセルデータ31,32を合成して
第６図に示す合成ボクセルデータ33を得て合成３次元像
33′を形成するものである。
成された２値化データに基づいて、ボクセルデータ31,3
2を作成するものである。またこの高速演算部14は、２
値化して作成したボクセルデータ31,32について更に投
射変換処理，陰影付け処理を行い、濃淡化したボクセル
データを作成し、このボクセルデータに陰影を付加して
３次元的に見える３次元像31′,32′を形成するもので
ある。第４図及び第５図はその例を示すもので、第４図
に示す３次元像31′は、頭皮に対応する第１のCT閾値S1
に基づくものであり、第５図に示す３次元像32′は、頭
蓋骨に対応する第２のCT閾値S2に基づくものである。ま
た高速演算部14は、入力部20に入力されたROI設定情報
を取り込み、ROIにより特定される外層側の３次元像領
域に対応するボクセルデータについて切削処理を施すも
のである。この高速演算部14による切削処理は、ボクセ
ルデータの合成を行う前に外層側の３次元像に設定され
たROIの各点より内層方向に向けて該３次元像のボクセ
ルデータについて削除して穴を形成するものである。外
層側の３次元像に穴を形成せず、ある深さまで削除する
場合は、切削深度制御部17により制御され一部切削処理
したボクセルデータを作成するものである。また高速演
算部14は、作成した各ボクセルデータ31,32を合成して
第６図に示す合成ボクセルデータ33を得て合成３次元像
33′を形成するものである。
次に上記実施例装置10の作用について第２図のフロー
チャートに従い第７図乃至第８図をも参照して説明す
る。
チャートに従い第７図乃至第８図をも参照して説明す
る。
まず、Ｘ線CTスキャナ等により撮影して収集された複
数の濃淡断層像データD1乃至Dnが断層像記憶部11に入力
され記憶される（S1）。
数の濃淡断層像データD1乃至Dnが断層像記憶部11に入力
され記憶される（S1）。
次に２値化データ作成部12は、CPU14aの制御の下に、
断層像記憶部11から複数の濃淡断層像データD1乃至Dnを
取りこんで、第３図に示す如く異なるCT閾値Ｓ（S1,S2
…）で２値化データを作成し（S2）、このデータを各２
値化データ記憶部13（13a,13b,13c,…）に記憶する。
断層像記憶部11から複数の濃淡断層像データD1乃至Dnを
取りこんで、第３図に示す如く異なるCT閾値Ｓ（S1,S2
…）で２値化データを作成し（S2）、このデータを各２
値化データ記憶部13（13a,13b,13c,…）に記憶する。
次に高速演算部14は、CPU14aの制御の下に、各２値化
データ記憶部13から各２値化データを取り込んで、例え
ば第４図に示す頭皮のボクセルデータ31,第５図に示す
頭蓋骨のボクセルデータ32等の各ボクセルデータを作成
し（S3）、各ボクセルデータ記憶部15（15a,15b,15c
…）に記憶する。
データ記憶部13から各２値化データを取り込んで、例え
ば第４図に示す頭皮のボクセルデータ31,第５図に示す
頭蓋骨のボクセルデータ32等の各ボクセルデータを作成
し（S3）、各ボクセルデータ記憶部15（15a,15b,15c
…）に記憶する。
次にCPU14aは、入力部20に切削処理要求がなされたか
否かを判断する（S4）。ここでNoと判断した場合は、CP
U14aは高速演算部14に各ボクセルデータ記憶部15に記憶
された各ボクセルデータ31,32を読み出して、第６図に
示す合成ボクセルデータ33を作成させる（S5）。
否かを判断する（S4）。ここでNoと判断した場合は、CP
U14aは高速演算部14に各ボクセルデータ記憶部15に記憶
された各ボクセルデータ31,32を読み出して、第６図に
示す合成ボクセルデータ33を作成させる（S5）。
続いて高速演算部14は、作成した合成ボクセルデータ
を投射変換処理（S6），陰影付け処理を施し（S7）、濃
淡化された合成３次元像33′を形成する。表示制御部19
は、表示部16に可視化された第６図に示す合成３次元像
33′を表示する（S8）。
を投射変換処理（S6），陰影付け処理を施し（S7）、濃
淡化された合成３次元像33′を形成する。表示制御部19
は、表示部16に可視化された第６図に示す合成３次元像
33′を表示する（S8）。
次にCPU14aは、入力部20に回転表示要求がなされたが
否かを判断する（S9）。ここでYesの場合とは、オペレ
ータが表示部16に可視化された合成３次元像33′を見な
がら入力部20を操作し、切削領域の設定容易な方向に合
成３次元像33′の回転情報を入力した場合である。この
ステップS9でCPU14aがYesと判断した場合は、CPU14aの
制御下で高速演算部14は、ボクセルデータ回転制御部18
に制御され、ボクセルデータ記憶部15から取り込んだ各
ボクセルデータに同一の回転情報を与え、回転後の各ボ
クセルデータを前述したのと同様に合成する（S5）。次
に高速演算部14は、前述したのと同様に投射変換処理
（S6），陰影付け処理（S7）を行う。表示制御部19は、
表示部16に可視化され切削領域の設定容易な方向に回転
した合成３次元像を表示する。
否かを判断する（S9）。ここでYesの場合とは、オペレ
ータが表示部16に可視化された合成３次元像33′を見な
がら入力部20を操作し、切削領域の設定容易な方向に合
成３次元像33′の回転情報を入力した場合である。この
ステップS9でCPU14aがYesと判断した場合は、CPU14aの
制御下で高速演算部14は、ボクセルデータ回転制御部18
に制御され、ボクセルデータ記憶部15から取り込んだ各
ボクセルデータに同一の回転情報を与え、回転後の各ボ
クセルデータを前述したのと同様に合成する（S5）。次
に高速演算部14は、前述したのと同様に投射変換処理
（S6），陰影付け処理（S7）を行う。表示制御部19は、
表示部16に可視化され切削領域の設定容易な方向に回転
した合成３次元像を表示する。
次にオペレータが、入力部20を操作し、切削処理を行
うために切削領域としてのROIを設定すると、CPU14a
は、切削処理要求の有無判断を行う（S4）。
うために切削領域としてのROIを設定すると、CPU14a
は、切削処理要求の有無判断を行う（S4）。
ここでCPU14aがYesと判断した場合は、高速演算部14
はCPU14aの制御の下に、設定されたROIにより特定され
る外層の３次元像領域について切削処理を施し（S1
0）、外層の３次元領域に対応するボクセルデータを削
却し前記ステップS5で示した如く合成ボクセルデータを
作成する（S5）。高速演算部14は、同様に前記ステップ
S6,S7の処理を行い、表示制御部19は、第７図に示すよ
うに頭皮の像が切削処理により一部取り除かれた３次元
像34′を表示部16に表示する（S7）。
はCPU14aの制御の下に、設定されたROIにより特定され
る外層の３次元像領域について切削処理を施し（S1
0）、外層の３次元領域に対応するボクセルデータを削
却し前記ステップS5で示した如く合成ボクセルデータを
作成する（S5）。高速演算部14は、同様に前記ステップ
S6,S7の処理を行い、表示制御部19は、第７図に示すよ
うに頭皮の像が切削処理により一部取り除かれた３次元
像34′を表示部16に表示する（S7）。
再びオペレータが、表示部16に可視化された合成３次
元像34′を見ながら、入力部20を操作し、観察し易い方
向に合成３次元像34′の回転情報を入力する（S9）。高
速演算部14は、ボクセルデータ回転制御部18に制御さ
れ、切削処理により一部取り除いたボクセルデータと他
のボクセルデータに同一の回転情報を与え、回転後の各
ボクセルデータを前述したのと同様に合成する（S5）。
表示制御部19は、CPU14aの制御の下に、合成３次元像3
4′を回転させる。すると第８図に示すように合成３次
元像34′が表示部16に表示される。
元像34′を見ながら、入力部20を操作し、観察し易い方
向に合成３次元像34′の回転情報を入力する（S9）。高
速演算部14は、ボクセルデータ回転制御部18に制御さ
れ、切削処理により一部取り除いたボクセルデータと他
のボクセルデータに同一の回転情報を与え、回転後の各
ボクセルデータを前述したのと同様に合成する（S5）。
表示制御部19は、CPU14aの制御の下に、合成３次元像3
4′を回転させる。すると第８図に示すように合成３次
元像34′が表示部16に表示される。
このような実施例装置10によれば、複層表示しながら
内層組織である頭蓋骨が観察可能となるので、外層組織
に対する内層組織の位置関係が明瞭となり、例えば形
式，整形外科において骨の矯正が適確に行えるようにな
る。
内層組織である頭蓋骨が観察可能となるので、外層組織
に対する内層組織の位置関係が明瞭となり、例えば形
式，整形外科において骨の矯正が適確に行えるようにな
る。
尚、本発明は上記実施例に限定されず、その要旨を変
更しない範囲で変形実施可能である。例え濃淡断層像デ
ータとしては、MRI装置等の他の装置により収集された
データでもよい。表示部への表示態様として、第９図に
示すように、各組織の３次元像31′,32′と、合成３次
元像34′とを表示画面を分割して同時表示してもよい。
更しない範囲で変形実施可能である。例え濃淡断層像デ
ータとしては、MRI装置等の他の装置により収集された
データでもよい。表示部への表示態様として、第９図に
示すように、各組織の３次元像31′,32′と、合成３次
元像34′とを表示画面を分割して同時表示してもよい。
［発明の効果］ 以上詳述した本発明によれば、複層表示しながら、内
層組織を観察可能な３次元画像処理装置を提供すること
ができる。
層組織を観察可能な３次元画像処理装置を提供すること
ができる。
第１図は本発明の一実施例装置の概略ブロック図、第２
図はこの装置の作用を示すフローチャート、第３図乃至
第８図はこの装置の作用を示す図、第９図は表示部の他
の表示例を示す図、第10図は濃淡断層像データの収集を
示す図、第11図は濃度値とCT値との関係図、第12図はボ
クセル構成のボクセルデータを示す斜視図である。 10……３次元画像処理装置、 14……高速演算部（３次元像形成手段，合成手段，切削
処理手段）、 16……表示部、19……表示制御部、 20……入力部（設定手段）。
図はこの装置の作用を示すフローチャート、第３図乃至
第８図はこの装置の作用を示す図、第９図は表示部の他
の表示例を示す図、第10図は濃淡断層像データの収集を
示す図、第11図は濃度値とCT値との関係図、第12図はボ
クセル構成のボクセルデータを示す斜視図である。 10……３次元画像処理装置、 14……高速演算部（３次元像形成手段，合成手段，切削
処理手段）、 16……表示部、19……表示制御部、 20……入力部（設定手段）。
Claims (1)
- 【請求項１】互いに異なる組織で形成された複数の層か
らなる被検体を撮影して収集された複数の濃淡断層像デ
ータに基づいて３次元像を形成して表示画面に表示する
３次元画像処理装置において、前記濃淡断層像データか
ら互いに異なる濃度閾値で抽出した濃淡断層像データ各
々を２値化することにより複数の３次元像を形成する３
次元像形成手段と、この３次元像形成手段により形成さ
れた複数の３次元像を合成し合成３次元像を形成する合
成手段と、この合成手段で形成された合成３次元像を前
記表示画面に被層表示する表示制御手段と、前記表示さ
れた合成３次元像の内、外層側の３次元像中に切削領域
を設定し得る設定手段と、前記設定された切削領域につ
いて外層側のみに対して切削処理を施す切削処理手段と
を有し、前記合成手段は前記切削処理後の合成３次元像
を形成することを特徴とする３次元画像処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2221255A JP2839671B2 (ja) | 1990-08-24 | 1990-08-24 | ３次元画像処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2221255A JP2839671B2 (ja) | 1990-08-24 | 1990-08-24 | ３次元画像処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04104380A JPH04104380A (ja) | 1992-04-06 |
| JP2839671B2 true JP2839671B2 (ja) | 1998-12-16 |
Family
ID=16763907
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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1990
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