JP3640641B2 - 校正音場を生成する方法および装置 - Google Patents

Description

【０００１】
この発明は、聴覚用人工装具(auditoty prostheses) に関する。より詳しくは、この発明は、聴覚用人工装具の微調整（fine-tuning)時に用いられる音場を校正する方法およびシステムに関する。
【０００２】
補聴器等の聴覚用人工装具は、典型的には、音源からさまざまな音場が生ぜしめられる聴覚テスト・スペース（試験室）内に聴覚用人工装具を装着している使用者を配置することによって、個別の使用者に合わせて微調整される。各々の音場は、コンサートホール内、集会騒音や交通騒音がある環境、背景騒音がない環境等々、実生活音環境において起こる音場に対応する。この微調整手順の目的は、実際の生活音環境と同等になるように、聴覚用人工装具の使用者の聴覚損失が可能な限り補償されるように、聴覚用人工装具を調節することにある。
【０００３】
聴覚用人工装具の微調整時に必要な聴覚測定を正確に行なうためには、試験室と聴覚用微調整設備とを校正して、所定の音場を使用者の位置において実現しなければならない。校正されていない設備により生ぜしめられる音場における音圧が顕著に変動しうることは、よく知られている。補聴器の提供元の多くは、どちらかと言えば小企業であり、これらの会社にとって校正設備への投資は多大な負担となる。
EP-A-0 341 995は、マイクロホン、信号処理装置、信号出力部および出力変換器を持つ聴覚用人工装具を開示している。校正装置は、聴覚用人工装具の転送値の計算のための十分な一群の調整パラメータまたは製造情報を表わす、個々の聴覚用人工装具に固有の特有情報を記憶するためのメモリを備えている。
WO-A-9948323は、複数の周波数に対して大音量レベルを選択し、知覚されたそれぞれの周波数のそれぞれの大音量レベルを比較する補聴器取付方法に関する。
【０００４】
この発明の目的は、校正精度を実質的に犠牲にすることなく、校正設備の必要性を軽減する校正音場発生方法および装置を提供することにある。
【０００５】
この発明によれば、上記およびその他の目的は、音響入力信号を電子マイクロホン信号に変換するマイクロホン、上記マイクロホン信号を処理する処理出力信号を生成するために、信号処理装置、および上記処理出力信号を音響出力信号に変換する出力変換器を備えた聴覚用人工装具であって、上記信号処理装置が、上記マイクロホン信号に基づいて音圧を決定するようになっており、決定された音圧のそれぞれを表す一群の音圧信号を、信号出力部に供給するようになっていることを特徴とする聴覚用人工装具によって達成される。
一般に、聴覚障害は、周波数の関数として、個別の各使用者毎に異なる態様で相違する。
このことを考慮すると、上記発明による聴覚用人工装具の有利な実施態様では、上記聴覚用人工装具はさらに、マイクロホン信号をそこから受信するためのマイクロホンに接続された信号処理装置中のフィルタ列を含み、上記フィルタ列は上記マイクロホン信号を、一群の帯域濾波されたマイクロホン信号に分割するバンドパス・フィルタを備え、上記信号処理装置は、上記帯域濾波されたマイクロホン信号のそれぞれを個別に処理し処理された信号を総和して処理出力信号を形成することにより上記処理出力信号を生成するようになっており、上記一群の帯域濾波されたマイクロホン信号に基づいて音圧を決定するようになっている。
これにより、聴覚用人工装具の各周波数帯における音場生成設備の選択的校正が容易になる。さらに、専用の周波数分析装置の必要性がなくなる。
【０００６】
この聴覚用人工装具は、１個以上のマイクロホンを内蔵することができ、たとえば指向特性能力や雑音抑圧能力等を提供する。
【０００７】
好ましくは、音圧は、ＩＳＯ131-1979、音響学のような、空気中の音または雑音の物理的および主観的な大きさの表現等についての一般に容認されている標準にしたがった音圧レベルとして決定される。音圧レベルは、一般に20μPaである基準圧に対する、好ましくはデシベル単位での音圧である。
【０００８】
以下の説明において、バンドパス・フィルタの周波数範囲は、チャネルでも表される。
【００１０】
この発明の重要な利点は、聴覚用人工装具にすでに具備されている資材を利用して、微調整時に用いられる、特定の音環境に対応する音場の発生に用いられる設備を、校正することができることである。
【００１１】
したがって、聴覚用人工装具を音圧決定に利用することにより、音圧決定のための測定装置、たとえばＩＥＣ651-1979、音圧レベル計にしたがった音圧レベル計を有する校正済みマイクロホン等の専用の音圧判断設備の必要性はなくなる。
【００１２】
聴覚用人工装具には、マイクロホンの感度値を記憶する記憶装置を含ませてもよい。この感度は、音圧レベル感度であってもよい。感度は、加えられる音圧と発生する電子マイクロホン信号の大きさとの比として定義される。この大きさは、振幅、実効値等であってもよい。一般に、一群の感度値が一群のそれぞれの周波数範囲に関して記憶され、記憶された感度値は、音圧の決定に用いられる。
【００１３】
マイクロホンの製造元から提供されるデータ表に記載されている感度値を記憶装置に記憶させてもよい。
【００１４】
典型的には、聴覚用人工装具によって行なわれる音圧決定値は、１〜２dB変動する。この発明による聴覚用人工装具を用いて音場発生設備を校正することにより、音圧の変動が、たとえば約20dBから約２dBに減少するようになる。一般に、２dBという音圧アンビギュイティ(ambiguity）は、聴覚用人工装具の最適な微調整の達成を目的とするのに十分に綿密である。
【００１５】
この発明のある好適な実施例では、聴覚用人工装具のマイクロホンの校正は、マイクロホンの感度値を決定するために行なわれ、決定された感度値は、記憶装置に記憶される。この実施例にしたがった聴覚用人工装具を用いた音場の校正精度は、マイクロホンの校正精度と実質的に同じである。
【００１９】
この発明の他の態様では、校正音場の生成方法は、マイクロホンを有する聴覚用人工装具、信号処理装置、信号出力部および出力変換部を備え、聴覚用人工装具のマイクロホン信号に基づいて決定された一群の音圧信号を信号出力部に供給するようになっている聴覚用人工装具をテスト・スペースに配置し、上記テスト・スペースにおいて音場を生成し、上記聴覚用人工装具によって与えられる一群の音圧信号を制御装置に供給し、校正音場を生成するための一群の音圧信号に基づいて、上記生成された音場を修正するものである。
【００２０】
この方法の好適な実施例では、上記配置ステップは、さらに、テスト・スペース内にいる使用者の耳に上記聴覚用人工装具を装着するステップを含む。
【００２１】
音場校正時に上記テスト・スペース内にいる使用者の耳に聴覚用人工装具を装着すると、人体模型または実験用ダミー、外耳道閉塞シミュレータ等の必要がなくなる。
【００２２】
この方法は、さらにまた、発生した一群の音圧信号に基づいて発生した音場をて修正して、これにより校正音場を発生させるステップを含む。
【００２３】
したがって、この方法において、音場を発生させるステップは、音響信号を供給するステップと、修正音響信号を得るために一群の制御パラメータにしたがって音響信号を修正するステップと、上記修正音響信号を、テスト・スペースにおける音場に変換するステップを含ませればよい。この方法には、さらに、上記一群の音圧信号を制御装置に供給して、上記音響信号を修正するための新たな値の上記一群の制御パラメータを計算するステップを含ませてもよい。
【００２５】
この発明のさらに他の態様は、校正音場生成システムを提供するものであり、このシステムは、音響信号を生成するための音響信号生成装置、音響信号を受信するようになっており、かつ修正音響信号を得るための一群の制御パラメータにしたがって音響信号を修正するようになっている音響信号修正装置、上記修正音響信号をテスト・スペースにおける音場に変換する一群の音響変換器、上記マイクロホン信号に基づいて決定される一群の音圧信号を信号出力部に供給するようになっている聴覚用人工装具、および上記信号出力部から一群の音圧信号を受信するようになっており、かつ上記一群の音圧信号に基づいて、上記一群の制御パラメータについての新たな値を計算するようになっている制御装置を備えていることを特徴とする。
【００２６】
聴覚用人工装具を使用者に合わせて微調整させる前に、音場発生装置を毎回校正する必要はない。一般に、定期的に、たとえば就業日の最初の微調整時に校正するだけでよい。しかし、使用者が装着している聴覚用人工装具を用いて音場を校正し、後に聴覚用人工装具をその使用者に合わせて微調整させると、微調整時における聴覚用人工装具の位置における音場を校正することができ、これにより微調整調時の聴覚用人工装具の位置における音圧アンビギュイティを、最小限に抑えることができるという、さらに他の利点が得られる。
【００２７】
聴覚用人工装具は、外部プログラミング装置によりプログラムされ、かつこのプログラミング装置にプログラミング用ケーブルにより接続される補聴器であってもよい。好ましくは、信号出力部もまた、上記一群の音圧レベル信号を、上記プログラミング用ケーブルを介して制御装置に供給できるようにするために、上記プログラミング用ケーブルに接続されるようになっている。
【００２８】
聴覚用人工装具には、さらにまた、上記一群の音圧信号を信号処理装置から受信するため、および対応する信号のそれぞれを送信するための無線通信リンクを含ませてもよい。
【００２９】
音響信号は、記憶媒体に記録される信号を発生させることによって生じさせてもよい。
【００３０】
上記制御装置として、制御パラメータとこの制御パラメータを計算するコンピュータ・プログラムとをともに記憶する記憶装置を含むパーソナル・コンピュータを用いてもよく、このコンピュータには、さらに上記一群の音圧信号を受信する入力手段を含ませてもよい。
【００３１】
以下に、添付図面を参照してこの発明をさらに説明する。
【００３２】
【実施例】
図１は、従来技術の音場校正システム（サウンドフィールド・キャリブレーション・システム）を示すものである。音響信号発生装置１は、音響信号修正装置２に供給される音響信号を発生させる。この音響信号のレベルは、音響信号修正装置２内の図示しないメモリに記憶されている一群の制御パラメータにしたがって、周波数の関数として修正される。信号修正装置２から得られる修正音響信号は、試験空間Ｔ内において拡声器３により音場に変換される。
【００３３】
この音場は、試験空間Ｔ内の少なくとも１箇所の観察点において、精密校正されたマイクロホンを備えた測定手段４によってモニタされる。
【００３４】
測定手段４から得られる測定信号は、レベルおよび／または周波数スペクトル情報を含み、この測定信号は信号分析装置５からなる制御手段に供給される。信号分析装置５からなる制御手段は、試験空間内における音場の音響特性を表すデータを導出する。このデータは、信号修正装置２において用いられる新しい一群の制御パラメータを計算する制御パラメータ計算機６に供給される。
【００３５】
図２に示されるこの発明の実施例においては、図１に示されたシステムにおける音響信号発生装置１、信号修正装置２ならびに測定信号分析装置５および制御パラメータ計算機６を含む制御手段が結合して計算機７とされている。計算機７、たとえばパーソナル・コンピュータは、ハードディスク等の記憶手段８と、キーボード９と、表示画面10と、音響信号を試験空間Ｔ内において音場に変換する拡声器12に接続される音響インタフェースとから構成される。
【００３６】
図２にさらに示すように、この発明にしたがって、試験空間Ｔ内に座る使用者13が装着している補聴器14に設けられたマイクロホンによって、試験空間Ｔ内における音場のモニタリングが行なわれる。一方または両方の補聴器14から得られる測定信号は、ケーブル15を介して計算機７に送信される。ケーブル15は、好ましくは、補聴器を、微調整手順を支援するコンピュータによってプログラミングされるさまざまな音環境または聴音状況に合わせるためのプログラミング装置11に接続するプログラミング用ケーブル15である。
【００３７】
これにより、試験空間Ｔの音場校正と微調整手順とを組み合わせて、試験空間の音場校正と微調整手順とを行なう同じ計算機システム７を用いて単一の順次動作にすることができる。
【００３８】
図３に示されているこの発明の他の実施例において、補聴器14’から得られる測定信号は、各補聴器14’に一体化された図示しない送信器から、ケーブル15にも接続された受信器17に接続されたアンテナ16への赤外線または無線波送信等の無線送信手段によって、計算機７に供給される。
【００３９】
校正手順時に使用者13に不快感を与える可能性を避けるために、音響信号の事前調節を校正に先立って行なうことができる。この事前調節において、補聴器は、使用者によって装着されることなく、試験空間Ｔ内の前記観察点に配置される。これにより、使用者が感じるであろう不快感を最小限に抑えるために、校正時における音響信号の調節の必要性が最小限に抑えられる。
【００４０】
図４に示される略ブロック図において、この発明にしたがった校正方法およびシステムの実施に用いられる補聴器14は、処理出力信号を補聴器の受信器等の出力変換器20に供給するバンドパス・フィルタおよび増幅器等のプログラム可能な信号処理要素から構成されることが好ましい信号処理装置19に接続される、少なくとも１個のマイクロホン18を備えている。
【００４１】
当業者には、図４に示された回路がディジタルまたはアナログ回路、またはこれらの何らかの組み合わせを用いて実現されうることは自明であろう。この実施例では、ディジタル信号処理が用いられ、このため、処理装置19は、ディジタル信号処理回路から構成される。この実施例において、補聴器の全てのディジタル回路は、単一のディジタル信号処理チップ上に設けられるか、または何らかの適切な方法で複数の集積回路チップ上に配設されうる。
【００４２】
この発明に関して、補聴器14は、さらにまた、処理出力信号を出力する信号処理装置19に接続されるインタフェース手段を含む。このインタフェース手段は、図２に示すように、ケーブル15との接続のための結合端子21から構成してもよいし、このインタフェース手段は、図３に示す無線インタフェース手段から構成してもよい。
【００４３】
この発明にしたがったプログラム可能な補聴器において、図２および図３に示すように、信号処理装置19と計算機７との間において、双方向通信リンクを設けてもよい。これにより、データは、図２および図３に示される信号線15上において双方向に流れることになる。プログラム固定式補聴器の場合は、単方向通信リンクを処理装置１９と計算機７との間に設けて、校正制御パラメータの計算に用いられる測定信号を、計算機７に送信するだけでよい。
【００４４】
図５に示すように、信号処理装置19は、結合端子21に接続されて測定信号を発生させる音圧レベル信号発生装置22から構成される。プログラム可能な補聴器において、この音圧レベル信号発生装置は、プログラミング用データを信号処理装置19とプログラミング計算機との間において通信するための入出力インタフェースとしての役割も果たすことができる。
【００４５】
図６にさらに図示するように、音圧レベル信号発生装置22は、線24により示されるように、処理装置19においてさらなる信号処理に用いられるディジタル測定信号を供給するとともに、音場の校正に用いられるアナログ−ディジタル変換器23を含ませてもよい。
【００４６】
測定信号は、実線25により示されるように、アナログ−ディジタル変換器23から、たとえば結合端子21であるインタフェース手段に直接に供給されるか、またはさらに処理されて、たとえば平均値が計算されて、インタフェース手段に供給されうる。この発明のまた他の実施例において、ディジタル実効値平均信号（ＲＭＳ平均信号）が実効値検出器26において生成されて、たとえば結合端子21であるインタフェース手段に、破線27を介して供給される。
【００４７】
図７に示すように、測定信号処理装置22は、アナログ−ディジタル変換器23と実効値検出器26との間において相互接続されて、ディジタル・マイクロホン信号を事前調節することによって校正マイクロホン信号にする事前調節回路（前置調節回路）28をさらに含ませてもよい。この事前調節回路28は、マイクロホンにおける音圧と電子マイクロホン信号の振幅とのマイクロホン所定比である音圧レベル感度値等の感度値を記憶する記憶装置を含む。一般に、所定の周波数範囲毎にそれぞれ所定の感度値が記憶され、記憶された感度値は、音圧の判断に用いられる。マイクロホンの製造元から提供されるデータ表に記載の感度値を記憶装置に記憶させるか、またはマイクロホン18の校正測定によって判断される感度値を、記憶装置に記憶させることができる。
【００４８】
図７に示すこの発明の実施例において、実効値検出器26から得られる測定信号は、測定信号を図３に示すアンテナ16および受信器17に無線送信する補聴器14、14’に設けられたアンテナ30に供給する送信器29に、供給される。
【００４９】
図４から図７の補聴器14、14’は、単一チャネル補聴器として示されているが、この発明にしたがった補聴器14、14’は、いかなる適切な個数のチャネルをも有しうることを理解されたい。
アナログ−ディジタル変換器32から供給されるディジタル・マイクロホン信号を、調節可能なバンドパス・フィルタ33、34および35により濾波して、たとえば高周波信号、中間周波信号および低周波信号にする多チャネル処理装置31によって構成される、この発明にしたがった多チャネル補聴器が図８に示されている。濾波されたディジタル信号は、信号処理装置31の別々の処理チャネルにおいてさらに処理される。補聴器14、14’にいかなる個数のチャネルをも設けうることは自明である。前記補聴器は、これもまた別々の処理チャネルに分割されて、バンドパス・フィルタからの出力信号を個別に処理する実効値検出器36を含ませてもよい。個別に処理された信号は、計算機７に送信されて、制御パラメータが調節される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来技術の校正音場発生システムのブロック図である。
【図２】 この発明の第１の実施例のブロック図である。
【図３】 この発明の第２の実施例のブロック図である。
【図４】 この発明にしたがった補聴器の実施例のブロック図である。
【図５】 本発明にしたがった補聴器の信号処理装置の実施例のブロック図である。
【図６】 図２または図３に示す補聴器の信号処理装置のブロック図である。
【図７】 図２または図３に示す補聴器の他の信号処理装置のブロック図である。
【図８】 多チャネル信号処理装置からなる、この発明にしたがった補聴器のブロック図である。

Claims (22)

1. 音響入力信号を電子マイクロホン信号に変換するマイクロホン(18)，処理出力信号を生成するために上記マイクロホン信号を処理する信号処理装置(19)，および上記処理出力信号を音響出力信号に変換する出力変換器(20)を備えた，音場の校正に利用可能な聴覚用人工装具であって，
   上記信号処理装置は，
   上記マイクロホン信号に基づいて音圧を決定するようになっており，
   決定された音圧のそれぞれを表す一群の音圧信号を，信号出力部(21，30，38)を通して，聴覚用人工装具の外部に出力するようになっていることを特徴とする，聴覚用人工装具。
2. マイクロホン信号をそこから受信するためのマイクロホンに接続された信号処理装置中のフィルタ列を備え，
   上記フィルタ列は，上記マイクロホン信号を一群の帯域濾波されたマイクロホン信号に分割するバンドパス・フィルタ（33，34，35）を備え，
   上記信号処理装置(19)は，
   上記帯域濾波されたマイクロホン信号のそれぞれを個別に処理し，上記処理された信号を総和して上記処理出力信号を形成することにより上記処理出力信号を生成するとともに，上記一群の帯域濾波されたマイクロホン信号に基づいて音圧を決定するようになっていることを特徴とする，請求項１に記載の聴覚用人工装具。
3. 上記マイクロホン（18）の感度値を記憶する記憶装置を備え，
   上記信号処理装置（19）は，上記記憶された感度値に基づいて音圧を決定するようになっていることを特徴とする，請求項１または２に記載の聴覚用人工装具。
4. 上記感度値は，上記マイクロホンの製造元によって特定されることを特徴とする，請求項３に記載の聴覚用人工装具。
5. 上記感度値は，上記マイクロホン（18）を校正することによって決定されることを特徴とする，請求項３に記載の聴覚用人工装具。
6. 上記信号処理装置（19）から上記一群の音圧信号を受信し，かつこの信号に対応する信号のそれぞれを無線送信する送信器（29，37）を備えたことを特徴とする，請求項１から５のいずれか一項に記載の聴覚用人工装具。
7. 上記聴覚用人工装具は，外部プログラミング装置(11)によってプログラムされるようになっており，かつプログラミング・ケーブル(15)を介して接続手段によって上記プログラミング装置に接続されるようになっている補聴器(14，14’)であり，
   上記信号出力部(21)が，上記プログラミング・ケーブル(15)に接続される，請求項１から６のいずれか一項に記載の聴覚用人工装具。
8. 上記音圧信号は，ディジタル信号であることを特徴とする，請求項１から７のいずれか一項に記載の聴覚用人工装具。
9. 上記音圧信号は，実効値音圧を表すことを特徴とする，請求項１から８のいずれか一項に記載の聴覚用人工装具。
10. マイクロホン，信号処理装置，信号出力部および出力変換部を備え，聴覚用人工装具のマイクロホン信号に基づいて決定された一群の音圧信号を信号出力部に供給するようになっている聴覚用人工装具を，テスト・スペース(T)に配置し，
    上記テスト・スペース(T)において音場を生成し，
    上記聴覚用人工装具によって与えられる一群の音圧信号を制御装置に供給し，
    校正音場を生成するための一群の音圧信号に基づいて，上記生成された音場を修正することを特徴とする，校正音場生成方法。
11. 上記配置のステップは，
    上記テスト・スペース(T) にいる使用者の耳に上記聴覚用人工装具を装着するステップからなることを特徴とする，請求項10に記載の方法。
12. 上記音場の生成のステップは，
    音響信号を供給するステップと，
    修正音響信号を得るために，一群の制御パラメータにしたがって音響信号を修正するステップと，
    上記修正音響信号を，テスト・スペース(T)における音場に変換するステップと，
    音響信号の修正のための上記一群の制御パラメータについての新たな値の計算のために，一群の音圧信号を制御装置（7)に供給するステップを含むことを特徴とする，請求項10または11に記載の方法。
13. 上記制御装置(7)は，
    制御パラメータの計算のためのコンピュータ・プログラムとともに上記制御パラメータを記憶するメモリ(8) を備えたパーソナル・コンピュータ(7) を備え，
    上記コンピュータ(7) は，一群の音圧信号を受信するための入力手段を備えていることを特徴とする，請求項12に記載の方法。
14. 上記聴覚用人工装具は，
    外部プログラミング装置によってプログラムされるようになっており，かつプログラミング・ケーブル(15)を介して接続手段によって上記プログラミング装置に接続されるようになっている補聴器(14，14’)であり，
    上記信号出力部(21) を，上記プログラミング・ケーブル(15)に接続し，
    上記一群の音圧レベル信号を，上記プログラミング・ケーブル(15)を介して上記制御装置(7) に供給するステップをさらに含むことを特徴とする，請求項10から13のいずれか一項に記載の方法。
15. 上記聴覚用人工装具において，一群の音圧信号を受信し，かつこの信号に対応する信号のそれぞれを送信するための送信器（29，37）を使用することを特徴とする，請求項10から13のいずれか一項に記載の方法。
16. 上記マイクロホン(18)の感度値を記憶し，上記記憶された感度値に基づいて音圧を決定することを特徴とする，請求項10から15のいずれか一項に記載の方法。
17. 上記マイクロホンの製造元によって特定される上記感度値を記憶することを特徴とする，請求項16に記載の方法。
18. マイクロホン(18)の校正によって上記感度値を決定することを特徴とする，請求項16に記載の方法。
19. 音響信号を生成するための音響信号生成装置(1)，
    音響信号を受信するようになっており，かつ修正音響信号を得るための一群の制御パラメータにしたがって音響信号を修正するようになっている音響信号修正装置(2)，
    上記修正音響信号をテスト・スペース(T)における音場に変換する一群の音響変換器(3)，
    マイクロホン，信号処理装置，信号出力部および出力変換部を備え，聴覚用人工装具のマイクロホン信号に基づいて決定される一群の音圧信号を信号出力部(21)に供給するようになっている聴覚用人工装具，および
    上記信号出力部(21)から一群の音圧信号を受信するようになっており，かつ上記一群の音圧信号に基づいて，上記一群の制御パラメータについての新たな値を計算するようになっている制御装置(7)，
    を備えていることを特徴とする校正音場生成システム。
20. 上記制御装置(7) は，
    制御パラメータの計算のためのコンピュータ・プログラムとともに上記制御パラメータを記憶するメモリ(8) を備えたパーソナル・コンピュータ(7) ，および
    一群の音圧信号を受信するための入力手段を備えていることを特徴とする，請求項19に記載のシステム。
21. 上記聴覚用人工装具は，
    外部プログラミング装置によってプログラムされるようになっており，かつプログラミング・ケーブル(15)を介して接続手段によって上記プログラミング装置に接続されるようになっている補聴器(14，14’)であり，
    上記一群の音圧レベル信号の上記制御装置(7) への供給のために，上記信号出力部(21)もまた，上記プログラミング・ケーブル(15)に接続されるようになっていることを特徴とする，請求項19または20に記載のシステム。
22. 上記聴覚用人工装具は，一群の音圧信号を受信し，かつこの信号に対応する信号のそれぞれを無線送信するための送信器（29，37）をさらに備えたことを特徴とする，請求項20または21に記載のシステム。

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