JP3717893B2 - 手術用顕微鏡 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内視鏡観察を併用する場合の手術用顕微鏡に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、脳神経外科、耳鼻咽喉科、眼科等では、手術用顕微鏡観察下で行われる外科手術であるマイクロサージャリが盛んに行われている。さらに、より低侵襲であることを目的として、マイクロサージャリには、内視鏡観察が用いられている。
【０００３】
このような手術用顕微鏡と内視鏡との組み合わせにおいては、特許文献１，２にそれぞれ開示されている。前者は、顕微鏡観察では立体観察不可能な細孔部内の観察を行うために、立体観察用内視鏡を実体顕微鏡に可動自在に設け、さらに、共用するファインダ光学系を有する実体顕微鏡を開示している。このファインダ光学系により、実体顕微鏡もしくは、内視鏡の観察像の両方、または、いずれか一方の観察が行えるものである。
【０００４】
また後者は、顕微鏡観察、内視鏡観察のいずれにおいても同一の接眼レンズにより観察するために顕微鏡観察像および、内視鏡観察像の切り換え、重畳をおこなう顕微鏡装置を開示している。
【０００５】
しかし、実際にマイクロサージャリに内視鏡を利用する面では、顕微鏡観察下の死角を主に観察するためでもあるので、複雑かつ、微細な三次元構造をなす体腔内深部へ、即ち術部へ内視鏡を位置決めしなければならない。この操作は、当然、周囲の正常組織を侵襲しないように顕微鏡観察下で慎重に行われなければならず、且つ、その時の内視鏡で観察する場所も確認しなければならない。
【０００６】
このような状況において、従来の装置では、いずれにおいても顕微鏡での観察下にて内視鏡の位置決め操作を行い、目的部位と思われる時に内視鏡観察に切り換えている。そして内視鏡による観察において挿入された位置が目的部位と異なる場合は、また顕微鏡下での観察に戻して、内視鏡位置決め操作をやり直し、再度、内視鏡観察への切り換えという繰り返し操作となる。またいずれの装置においても、１画面を分割してそれぞれを同時に観察できないが、顕微鏡観察像と内視鏡観察像を重畳した画面であれば、同時に観察することはできる。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭６２−１６６３１０号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開平３−１０５３０５号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述した従来の顕微鏡装置では、体腔内での内視鏡観察時のオリエンテーションがつけにくく、またその操作においても、顕微鏡観察像であたりをつけ、内視鏡観察像で確認するという操作の繰り返しで行われるため、非常に効率の悪い作業となり、手術という緊急を要する状況下では問題となる場合がある。
【００１０】
さらには、顕微鏡観察下で内視鏡の位置決めを行い、内視鏡観察に切り換えた場合、内視鏡観察時ではたとえ、目的部位の観察ができたとしても内視鏡先端部の周辺は確認できないため、内視鏡先端部を移動させることは危険すぎてできないことになる。このような移動は盲目的な内視鏡操作となり、周囲の正常組織を損傷しかねないからである。
【００１１】
この時、顕微鏡観察像と内視鏡観察像を重畳した観察像により位置決めを行うとしても、操作時に同じ位置を観察している場合は少なく、多くは異なる部位の観察像であることから、異なる像を重畳された観察像は認識し難く、有効でないばかりか、各々の観察像における正確な情報さえも得られないことになり、逆に誤った判断を促す結果となる場合がある。
【００１２】
そこで本発明は、顕微鏡による光学的観察時であっても、内視鏡観察が同時にでき、顕微鏡観察下での内視鏡観察のための操作性が向上し、より安全な操作が可能になる手術用顕微鏡を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、術部を観察するための光学式実体顕微鏡からなる第１の観察手段と、前記術部を観察するための第２の観察手段と、前記第１の光学式観察像による一部又は全部を任意の大きさで遮蔽する遮蔽手段と、前記第１の観察像と、前記第１の観察像中に前記第２の観察像を任意の大きさで表示するモニターと、を具備し、前記第１の光学式観察手段は、該第１の光学式観察手段による前記術部の第１の観察像と、前記第２の観察手段による前記術部の第２の観察像と、を同時に観察可能であり、さらに、前記遮蔽手段による遮蔽の大きさと、前記第２の観察像の大きさを関連づけて制御し前記モニターに表示する手術用顕微鏡を提供する。
【００１４】
以上のような構成の手術用顕微鏡は、実体顕微鏡による観察像を任意の大きさで遮蔽し、その遮光部分に第２の観察手段による観察像を挿入させることにより、術者は共通の観察手段にて同時に２つの観察像を観察する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１には、本発明による第１の実施形態としての手術用顕微鏡の鏡体部（顕微鏡）の概略的な構成を示し、図２には、第１の実施形態の手術用顕微鏡の全体構成を示し、また図３は、表示モード一覧表、図４は、観察像を示す図である。
【００１６】
この手術用顕微鏡においては、図２に示すように架台２１が床面を移動自在なベース２１ａと、該ベース２１ａ上に支柱２１ｂが立設され、その支柱２１ｂの上端部には、図示しない照明用の光源が内蔵された第１アーム２２の一端が軸Ｏａを中心に回動自在に取り付けられている。
さらに、前記第１アーム２２の他端には、軸Ｏｂを中心に回動自在に第２アーム２３の一端が取り付けられている。
【００１７】
この第２アーム２３は、上下移動操作を行うべく、リンク機構とバランス調整用のガススプリングからなるパンタグラフアームであり、その他端には、軸Ｏｃを中心に回動自在に、第３アーム２４が取り付けられ、さらに軸Ｏｄを中心とした鏡体１の術者の観察方向に対する前後方向の俯仰、軸Ｏｅを中心とした術者の左右方向の俯仰を可能とした俯仰アーム２５が設けられ、その先端部には鏡体１、観察部２及び、ハンドル２６が設けられている。
【００１８】
さらに、前記鏡体１が空間的に自在に位置調整を行うために、これらの軸Ｏａ〜Ｏｅにおける回動部には図示しない電磁ブレーキが各々設けられ、ハンドル２６に設けた図示しないスイッチによりロック／フリーの操作を行うよう構成され、その図示しない電源部は前記支柱２１ｂに内蔵されているものとする。
【００１９】
次に、図１に示す手術用顕微鏡の構成について説明する。
この手術用顕微鏡の鏡体１は、左右の観察光路に共通の対物レンズ３、一対の変倍光学系４ａ，４ｂ、一対の結像レンズ５ａ，５ｂ、及びＲＧＢ撮像装置６ａ，６ｂが被観察部側から順次配設されて構成される。前記ＲＧＢ撮像装置６ａ，６ｂは各々図示しない色分解プリズムと、その各色に対応すべくＲ，Ｇ，Ｂ撮像素子が取り付けられて構成され、各々プロセッサ７ａ，７ｂに接続されている。
【００２０】
これらのプロセッサ７ａ，７ｂは、前記ＲＧＢ撮像装置６ａ，６ｂによる信号を画像信号として生成すべく回路構成されている。またプロセッサ７ａからプロセッサ７ｂに同期信号が入力されるように接続されている。
【００２１】
また術部Ｐにおいては、顕微鏡観察の死角などを観察するための斜視用内視鏡１２が用いられ、その観察像を撮像するＴＶカメラ１３が取り付けられており、コントロールユニット１４により内視鏡観察の画像信号が生成される。
【００２２】
モードスイッチ１５には、後述する観察モードとスーパーインポーズすべく内視鏡による観察画像の大きさを選択する複数の操作スイッチが設けられ、その信号出力がモード設定回路９に出力するように接続されている。モード設定回路９は、スーパーインポーズ回路８ａ，８ｂに選択されたモード信号を送信するように構成されたロジック回路である。
【００２３】
前記スーパーインポーズ回路８ａは、さらにプロセッサ７ａからの顕微鏡観察用の画像信号と、内視鏡用ＴＶカメラのコントロールユニット１４からの内視鏡観察用の画像信号が接続されている。前記モード設定回路９からの信号に応じて、スーパーインポーズする画像信号の縮小処理を行う画像信号処理回路（図示しない）とその縮小された内視鏡観察画像を顕微鏡観察用画像信号にスーパーインポーズするための合成処理回路（図示しない）とから構成されている。スーパーインポーズ回路８ｂにおいては同様であり、ここでの説明は省略する。
【００２４】
前記スーパーインポーズ回路８ａ，８ｂからの画像信号は、各々術者の右眼用観察モニタ１０ａと左眼用の観察モニタ１０ｂに接続されている。その各々の観察モニタ１０ａ，１０ｂには、接眼レンズ１１ａ，１１ｂが設けられている。
【００２５】
次に、このように構成された手術用顕微鏡の動作について説明する。
まず、得られる術部Ｐの像は、鏡体１に配設される対物レンズ３と変倍光学系４ａ、結像レンズ５ａにより、ＲＧＢ撮像装置６ａに導かれ撮像される。そしてプロセッサ７ａにより、顕微鏡観察用の右眼用画像信号として生成される。同様にして、対物レンズ３、変倍光学系４ｂ、結像レンズ５ｂとＲＧＢ撮像装置６ｂにより撮像され、プロセッサ７ｂにおいて顕微鏡観察用の左眼用の画像信号が生成される。また、斜視内視鏡１２による観察像は、斜視内視鏡１２に図示しないアダプタにより取り付けられたＴＶカメラ１３により撮像され、コントロールユニット１４にて内視鏡観察用の画像信号が生成される。
【００２６】
そして、顕微鏡観察を用いて手術を行う場合、術者はモードスイッチ１５にて、例えば図３に示す表示モード一覧に示した“０”の顕微鏡画像のみの表示モードを選択する。この時、モード設定回路９からは、スーパーインポーズ回路８ａ，８ｂに表示モード“０”の信号が送られ、スーパーインポーズ回路８ａでは、プロセッサ７ａからの顕微鏡観察用の画像信号のみを観察部２に設けられている観察モニタ１０ａに出力し、表示させる。
【００２７】
同様に、スーパーインポーズ回路８ｂでも、プロセッサ７ｂからの顕微鏡観察用の画像信号のみを観察モニタ１０ｂに表示させる。そして接眼レンズ１１ａ，１１ｂにより術者は、右眼で観察モニタ１０ａの画像を、左眼で観察モニタ１０ｂの画像を観察することにより立体観察を行う。
【００２８】
さらに術者は、術部Ｐを観察するために俯仰アーム２５に設けられているハンドル２６を支持し、そこに設けられているスイッチをＯＮすることにより鏡体１を支持する全てのアームの関節に設けられている電磁ブレーキがフリー状態になり、鏡体１を空間的に任意の位置に移動させ、スイッチをＯＦＦすると前述の全ての電磁ブレーキがロック状態になり鏡体１の位置固定が行える。
【００２９】
そして術者が顕微鏡観察の死角にあたる部分を観察しようとして斜視内視鏡を用いる場合は、モードスイッチ１５にて表示モードを“１”一部内視鏡画像とし、さらに挿入画像の大きさを入力する。モード設定回路９は、この情報をスーパーインポーズ回路８ａ，８ｂに出力し、スーパーインポーズ回路８ａでは、画像信号処理回路によりコントロールユニット１４からの内視鏡観察用の画像信号を縮小処理し、合成処理回路によりプロセッサ７ａからの顕微鏡観察用の画像信号に図４に示すようにスーパーインポーズを行い、観察モニタ１０ａに表示させる。同様に、スーパーインポーズ回路８ｂでもプロセッサ７ｂからの顕微鏡観察用の画像信号に内視鏡観察による画像の大きさを縮小処理した画像をスーパーインポーズし、観察モニタ１０ｂに表示させる。術者は、顕微鏡観察画像による立体視を行いながら、内視鏡観察による画像を同時に観察する。
【００３０】
そして、顕微鏡観察下において斜視内視鏡１２の位置操作を慎重に行い観察部位を決定したら、次にモードスイッチ１５で表示モード“２”内視鏡画像のみのモード設定を行う。この場合、スーパーインポーズ回路８ａでは、モード設定回路９からの信号に従って、コントロールユニット１４からの内視鏡観察による画像信号のみを観察モニタ１０ａに表示させる。同様に、スーパーインポーズ回路８ｂは、コントロールユニット１４からの内視鏡観察による画像信号のみを観察モニタ１０ｂに表示させる。術者は、斜視内視鏡による観察を行う。このようにして、術者は適宜表示モードを選択し、手術を進めてゆく。
【００３１】
以上、前述した第１の実施形態の手術用顕微鏡から以下のような効果が得られる。 術者は、簡単なモード変更により顕微鏡画像による立体観察と斜視内視鏡による顕微鏡観察の死角部分の画像観察が行えるだけでなく、顕微鏡画像による立体観察を行いながら斜視内視鏡の観察画像を同時に観察できることとなり、斜視内視鏡の位置操作を顕微鏡画像観察下において実施できる。
【００３２】
よって、本実施形態の手術用顕微鏡によれば、内視鏡位置決め操作を安全に行うことができ、他の正常な組織に損傷を与えることなく、且つ、術部Ｐにおける内視鏡観察部位のオリエンテーションがつけやすくなり、操作性向上が手術時間の短縮につながる。
【００３３】
なお、本実施形態では、単眼視の内視鏡装置にＴＶカメラの組み合わせを用いているが、立体観察が行える立体内視鏡を用いても同様な効果が得られる。さらに、顕微鏡と同様に左右２本の観察光路の各々にＴＶカメラを取り付け、得られる画像信号を右眼と左眼が対応するように、前記スーパーインポーズ回路８ａには、右眼用の画像信号を、８ｂには左眼用の画像信号を接続するだけ両眼による観察が可能になる。また、立体内視鏡による観察画像に顕微鏡観察画像をスーパーインポーズさせることも同様にして容易に実施することができる。
【００３４】
このような立体内視鏡を用いれば、内視鏡観察も立体観察でき、単に観察だけでなく処置を行うことも容易となる。このとき顕微鏡観察画像を一部に表示しておくことより術部全体の状況も把握できる。
【００３５】
次に本発明による第２の実施形態としての手術用顕微鏡について説明する。 図５には第２の実施形態の手術用顕微鏡における鏡体部の構成を示し、図６（ａ）には顕微鏡観察像を示し、図６（ｂ）には液晶シャッタを示す。
この手術用顕微鏡は、光学的観察を行う顕微鏡の接眼観察視野内の一部に内視鏡による画像を挿入することを可能にする。
【００３６】
すなわち、図５に示すように、手術用顕微鏡の鏡体部には、左右の観察光路に共通の対物レンズ３、一対の変倍光学系４ａ，４ｂ、レンズ３１ａ，３１ｂ、レンズ３２ａ，３２ｂ、ビームスプリッタ３３ａ，３３ｂが、被観察部側から順次配設されて構成されている。ここで、レンズ３１ａは変倍光学系４ａからの像をＱａに結像させるように配置され、レンズ３２ａは、その像をアフォーカルに戻すように設けられている。このＱａの位置は、物体面と共役な位置とし、この位置に液晶シャッタ３４を配置する。レンズ３１ｂとレンズ３２ｂにおいては同様に配置される。
【００３７】
また、モニタ３８により表示された画像は、レンズ３７、ミラー３６、リレーレンズ３５によりビームスプリッタ３３ａに入射されるよう設けられており、前記対物レンズ３、変倍光学系４ａ、レンズ３１ａ，３２ａによる右側観察光路の光束と合成され、一回結像タイプの図示しない接眼鏡筒（ＢＩ）の右側光路に入射させるべくビームスプリッタ３３ａが設けられている。
【００３８】
一方、ビームスプリッタ３３ｂは、前記対物レンズ３、変倍光学系４ｂ、レンズ３１ｂ，３２ｂとによる左側観察光路の光束を前述の図示しない一回結像タイプの接眼鏡筒の左側光路とＴＶカメラなどの記録装置用の光路とに分割すべく設けられている。
【００３９】
ここで斜視内視鏡１２は、前述した第１の実施形態と同様に、顕微鏡観察の死角などの観察するためのものであり、図示しないアダプタによりＴＶカメラ１３が取り付けられ、画像信号生成回路からなるコントロールユニット１４に接続されている。
【００４０】
そして、第１の実施形態と同様に、図３に示すモードを選択するためのスイッチ （図示せず）を備えるモードスイッチ４１は、スーパーインポーズ回路４０に接続されている。スーパーインポーズ回路４０は、コントロールユニット１４からの画像信号が接続され、前記モードスイッチ４１からの出力信号に応じて表示する画像の大きさを変える図示しない画像縮小処理回路を有し、モニタ３８に接続されている。さらに、モードスイッチ４１からの出力信号に応じて、図６（ｂ）に示す液晶シャッタ３４の動作をコントロールする図示しない液晶コントロール回路を備え、液晶駆動回路３９に接続されている。
さらに本実施形態は、第１の実施形態と同様に、鏡体部も空間的に位置自在に移動可能な支持装置により、保持されている。
【００４１】
次に、このように構成された第２の実施形態の手術用顕微鏡の動作について説明する。
まず、術者が顕微鏡観察を行う場合、モードスイッチ４１により表示モード “顕微鏡観察のみ”を選択する。この時、スーパーインポーズ回路４０ではモードスイッチからの信号により、コントロールユニット１４からの内視鏡観察画像はモニタ３８へ出力されず、且つ、液晶駆動回路３９には図６（ｂ）に示す液晶シャッタ３４の斜線部Ａ，Ｂ領域共に“ＯＮ”（透過状態）するように出力され、駆動される。
【００４２】
そして術部Ｐ′の観察像は、対物レンズ３、変倍光学系４ａ、レンズ３１ａ、液晶シャッタ３４、レンズ３２ａとビームスプリッタ３３ａを介して、一回結像タイプの図示しない接眼鏡筒の右側接眼レンズにより、同様に対物レンズ３、変倍光学系４ｂ、レンズ３１ｂ、レンズ３２ｂとビームスプリッタ３３ｂを介して、一回結像タイプの図示しない接眼鏡筒の左側接眼レンズにより得られ、立体観察ができる。
【００４３】
また術者は、内視鏡観察を行う場合、まずモードスイッチ４１により表示モード１の“一部内視鏡観察”を選択する。スーパーインポーズ回路４０はモードスイッチ４１からの信号により、内蔵する画像縮小処理回路により、コントロールユニット１４からの内視鏡観察の画像を縮小処理を行う。液晶コントロール回路では、図６（ｂ）に示す液晶シャッタ３４のうち、斜線部Ｂのみ“ＯＮ”（透過状態）とし、斜線部Ａは“ＯＦＦ”（遮蔽状態）するように、液晶駆動回路３９に出力し、駆動させる。さらにモニタ３８で一部に表示された画像をレンズ系とビームスプリッタ３３ａにより、図６（ａ）に示す顕微鏡観察視野において、前記視野絞り位置に設けてある液晶シャッタ３４に対応し斜線部Ｃに内視鏡観察画像を挿入する。この時、顕微鏡観察像は液晶シャッタ３４により、挿入された内視鏡観察画像に対応する部分は光束を遮蔽していることとなり、挿入された内視鏡観察画像が無理なく観察される。
【００４４】
次に、斜視内視鏡１２の位置決めが完了したら、術者はモードスイッチ４１にて、“内視鏡観察画像のみ”の表示モード２とすれば、スーパーインポーズ回路４０にて、液晶シャッタ３４の斜線部Ａ，Ｂ領域共に“ＯＦＦ”（遮蔽状態）することにより、接眼鏡筒における右側観察視野には顕微鏡観察像はなく、モニタ３８による内視鏡観察画像のみとなる。この時、内視鏡観察画像は縮小処理されず、図６（ａ）に示す顕微鏡観察視野において、点線で示される位置に表示される。
【００４５】
以上のことから第２の実施形態の手術用顕微鏡は、光学的観察時であっても、内視鏡観察が同時に可能とする事ができる。特に顕微鏡観察像の性能を劣化させることなく、その一部で内視鏡観察像が観察できることから、顕微鏡観察下での内視鏡観察のための操作性が向上し、内視鏡観察を併用する場合でも、他の正常な組織に損傷を与えることなく、より安全な操作が可能になる。
【００４６】
次に本発明による第３の実施形態としての手術用顕微鏡について説明する。 本実施形態は、前述した第２の実施形態の一部を改良し、さらに高解像のデータ表示を行うことを可能にした顕微鏡である。ここで、本実施形態の部位において、特徴部分のみを説明し、他の部位においては前述した第１，第２の実施形態と同等部位とし、その説明を省略する。
【００４７】
この第３の実施形態の手術用顕微鏡において、図７には手術用顕微鏡の画像挿入部の構成を示し、図８にはＲＧＢ液晶カラーシャッタモニタの動作を説明するためのタイミングチャートを示し、図９には、顕微鏡の観察視野内に表示されるデータの一例を示し、説明する。この図７に示す手術用顕微鏡は、図５に示した構成のうちの一部を改良したものであり、顕微鏡観察光学系は同様である。
【００４８】
モードスイッチ４６は前述した実施形態で示した３モードの他に、顕微鏡観察に画像データを重畳させる“データオン”モードの計４モードの選択を行うスイッチを有する。スーパーインポーズ回路４５は、前記モードスイッチ４６からの信号に応じて、内視鏡観察画像信号と神経モニタ機器からの画像データ信号Ｓが入力され、表示する画像信号を選択する図示しない画像選択回路と選択された画像信号の縮小処理を行う図示しない画像縮小処理回路とから構成されている。
【００４９】
前記スーパーインポーズ回路４５から出力される画像信号は、ＲＧＢデコーダ４７を介してコンバータ４８に入力される。前記ＲＧＢデコーダ４７は、画像信号がコンポジット信号である場合には、ＲＧＢ画像信号に変換するように構成されている。前記コンバータ４８は、ＲＧＢデコーダ４７からのＲＧＢ画像信号を図８に示すシリアルＲＧＢ画像信号に変換すべく、画像信号圧縮処理回路とスイッチング回路とＲＧＢ液晶カラーシャッタ５１を液晶カラーシャッタ駆動回路４９を介して、制御する液晶コントロール回路（いずれも図示しない）とから構成される。
【００５０】
そして、３倍速モニタ５０は、コンバータ４８からのシリアルＲＧＢ画像信号が接続される垂直周波数１８０Ｈｚの白黒モニタであり、モニタ面にＲＧＢ液晶カラーシャッタ５１が配設されている。ＲＧＢ液晶カラーシャッタ５１は図８に示すカラーシャッタ駆動信号により、時分割でＲ，Ｇ，Ｂの色付けするように構成されている。
【００５１】
このＲＧＢ液晶カラーシャッタ５１は、３倍速モニタ５０の表示画像を投影する光路上で挿脱自在に配設される。
本実施形態では、“顕微鏡観察のみ”の状態は前述した各実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００５２】
術者が術中に監視している神経モニタの波形を顕微鏡観察視野内に合成させて合わせて観察する場合、モードスイッチ４６を“データオン”に操作して、モードを選択する。スーパーインポーズ回路４５はモードスイッチ４６からの信号に従って、画像選択回路にて神経モニタ機器の画像データ信号Ｓを選択する。画像縮小処理回路にて縮小処理を行い、さらにＲＧＢデコーダ４７にてＲＧＢ画像信号に変換する。
【００５３】
さらに、コンバータ４８において図８に示す垂直周波数１８０ＨｚのシリアルＲＧＢ画像信号に変換し、３倍速モニタ５０にて表示する。このモニタ５０にて表示される画像は、ＲＧＢ画像信号の各色の画像の輝度分であり、白黒画像である。
【００５４】
前記コンバータ４８のＲＧＢ液晶コントロール回路により、３倍速モニタ５０に表示されるシリアルＲＧＢ画像信号に対応して前記白黒画像に、Ｒ，Ｇ，Ｂの色付けを行うように、液晶カラーシャッタ駆動回路４９を駆動する。図８に示す通り、モニタ表示画像Ｒ１に応じて、ＲＧＢ液晶カラーシャッタ５１が“Ｒ” （ＲＥＤ）の発色となり、Ｒ画像となる。以下、Ｇ，Ｂ画像についても同様に処理される。
【００５５】
この時、図７に示すビームスプリッタ３３ａの下に設けられている図５，６ （ｂ）に示す液晶シャッタ３４は、液晶シャッタ駆動回路３９により斜線部Ａ，Ｂ領域全てが“ＯＮ”（透過状態）とされ、顕微鏡観察像は“顕微鏡観察のみ”のモードと同様に観察される。すなわち、図９に示す顕微鏡観察像のように観察される。
【００５６】
さらに、このＲＧＢ液晶カラーシャッタ方式のディスプレイにおいては、解像力という面では白黒モニタの解像力をフルに生かして、カラー化を図ることが可能ではあるが、反面、ＲＧＢ液晶カラーシャッタでの透過率が低いため、明るさという点では問題が残る。特に、顕微鏡観察像に重ねるという場合が問題となる。本実施形態では、このＲＧＢ液晶カラーシャッタ５１を挿脱自在に設けてあることから、単にデータ表示の場合ではカラーである必要性も低く、逆にＲＧＢ液晶カラーシャッタのために３倍速モニタ５０は輝度出力をＵＰさせていることを利用すれば、このＲＧＢ液晶カラーシャッタ５１を外すことで顕微鏡観察像に重畳させることも可能となる。ここでは、神経モニタ機器の画像データ信号を取り上げたが、術前のＣＴ、ＭＲＩ画像、その他画像情報を利用することも同様に可能である。
【００５７】
この第３の実施形態において、“一部内視鏡観察像”“内視鏡観察のみ”のモードにおいては、前述した実施形態と基本的に同様の動作であるため、ここでは説明を省略する。
以上説明した第３の実施形態には、光学的な顕微鏡観察像にデータなどを重畳させる場合でも、十分な表示能力を備えているために術中に術者はいちいち顕微鏡観察を止める必要なく即ち、手術を中断することなく必要な情報を正確に得られることになる。術者は手術に専念でき、手術時間の短縮につながるという効果がある。
【００５８】
次に本発明による第４の実施形態としての手術用顕微鏡について説明する。
本実施形態は、手術用顕微鏡の付属ユニットとして、視野内表示装置を用いるものであり、ＴＶカメラなどの撮影記録装置を取り付けるための撮影アダプタ等と同様に、容易に着脱可能な構成例である。
【００５９】
本来、撮影アダプタの場合、顕微鏡観察光路からの光束を分割して、撮影アダプタ側に導くようにビームスプリッタが配設されている。しかし、視野内表示装置の場合、逆に顕微鏡観察光路に光束を挿入するよう配設されなければならない。従来は視野内表示装置においては、専用のビームスプリッタなどの光路合成部を含む専用の装置を設けている。これに対して、本実施形態は、簡素な構成で着脱操作性の向上を図るものである。
【００６０】
第４の実施形態の手術用顕微鏡において、図１０は、鏡体部の構成を示す図、図１１は、付属品取り付けマウントおよび、ビームスプリッタの構成を示す図、図１２は、視野内表示装置を挿入したときの状態を示す図、図１３は、ビームスプリッタ回転機構を示す図である。
【００６１】
図１０を参照して、手術用顕微鏡の鏡体部の構成を説明する。ここで、本実施形態の部位において、特徴部分のみを説明し、他の部位においては前述した第１，第２の実施形態と同等部位の参照符号を付し、その説明を省略する。
この鏡体部は、左右の観察光路において、変倍光学系４ａ，４ｂの観察鏡筒 （ＢＩ）側に各々観察像遮蔽部としてシャッタ５６ａ，５６ｂと、図１０に示す矢印の如く回動自在に配設されたビームスプリッタ５７ａ，５７ｂとが設けられ、観察光束をＢＩへ導く。図１０には、右側観察光路のマウント６２に視野内観察ユニット６０を取り付けた例である。
【００６２】
次に図１１乃至図１３を参照して、ビームスプリッタ５７ａ，５７ｂの回転機構を説明する。いずれの図も右側観察光路を例に示している。図１１に示すように鏡体部には、視野内表示ユニット６０や図示しないＴＶアダプタ、助手用観察装置などを取り付けるための円筒状のマウント６２が設けられ、その一部にキー溝６３が設けられている。ビームスプリッタ５７ａには軸７６が固着された金属板が接着され、反対面には同様に軸７５、平歯車７１が一体に取り付けられている。ここで、軸７５、７６は鏡体部に回転自在に支持されている。前記平歯車７１は平歯車７２と歯合しており、平歯車６９はその平歯車７２と一体に軸７３により設けられ、軸７３は鏡体部に回動自在に支持されている。
【００６３】
同様に、平歯車６８は前記平歯車６９と歯合し、軸７４により鏡体部に回動自在に支持されている。この平歯車６８は、一端がラックを形成するラック６５と歯合している。ラック６５の他端には、一端を鏡体カバー６１に固定されたコイルバネ６４の抑えも兼ねる支持部材６６が設けられ、前述のキー溝６３内をスライド自在に設けられている。コイルバネ６４は図１１に示す状態に戻すべく、常に反力が掛かるよう構成されている。
【００６４】
さらに、視野内表示ユニット６０のマウント６２への取り付け部には、図１２に示す位置決めピン７０がキー溝６３を移動すべく設けられている。マウント６２の外周に設けてあるネジ部と視野内表示ユニット６０に対して回転自在であり、ネジ部を有するリング５８を締め付けることにより固定する構成となっている。 一方、図示しないＴＶアダプタや助手用観察装置においては、この位置決めピンは設けていないが取り付け部においては、互換性を備えている。
【００６５】
このように構成された手術用顕微鏡の動作について説明する。
通常は、コイルバネ６４の反力により、図１１に示すようにビームスプリッタ５７ａは、鏡体部の右側観察光路の光束を分割し、一方をＢＩへ、他方をマウント６２へ介してＴＶアダプタや助手用観察装置へ導く。この状態では、ＴＶアダプタによるＴＶカメラ撮影、およびモニタ観察や、助手用観察装置により助手が術者と同じ術部を観察する。
【００６６】
前記視野内表示ユニット６０を取り付ける場合は、図１２に示すようにマウント６２のキー溝６３に位置決めピン７０を合わせて、視野表示ユニット６０を挿入し、リング５８を締め付けることにより取り付ける。この時、位置決めピン７０により支持部材６６がキー溝６３内をスライドさせられラック６５もスライドする。ラック６５により平歯車６８が、平歯車６８により平歯車６９、軸７３を介して平歯車７２が回動され、平歯車７１、軸７５、７６によりビームスプリッタ５７ａが９０度回転される。
【００６７】
この状態では、視野内表示ユニット６０によるＢＩへの投影光束が観察光路Ｏｒに合成され、ＢＩにて観察される。この状態は顕微鏡観察像に重ねるモードである。ここで観察像遮蔽部であるシャッタ５６ａを閉じ、顕微鏡観察像を遮断することにより視野内表ユニット６０による内視鏡観察像のみのモードである。
【００６８】
また鏡体部の左側観察光路においても、前述した右側観察光路と同様であり、ここでは説明を省略する。
【００６９】
この第４の実施形態の手術用顕微鏡によれば、鏡体部に設けたビームスプリッタをＴＶアダプタや助手用観察装置のための光路分割部としてばかりでなく、視野内表示装置などのために観察光路への合成部として用いることができるものである。従って、前述した各々の付属品を取り付けるのみで、必要に応じてビームスプリッタが作用するため、専用の光路分割ユニットや合成ユニットが不要になる。
【００７０】
次に本発明による第５の実施形態としての手術用顕微鏡について説明する。本実施形態は、顕微鏡観察視野内に重ねるデータ画像において、その観察視野の一部に投影する場合でも表示装置の解像力を劣化させることなく表示させる例である。
【００７１】
この手術用顕微鏡として、図１４には、鏡体部の構成および、電気系のブロック図を示し、図１５には、対物レンズ８９と各々の結像レンズ８８ａ〜８８ｄと液晶シャッタ８７ａ〜８７ｄの位置関係を示し、さらに図１６には、顕微鏡観察像の例を示し、説明する。
【００７２】
前記手術用顕微鏡の鏡体部の構成は、図１４に示すように、対物レンズ８１と、紙面に対して垂直な方向で一対設けてある変倍光学系８２ａ，８２ｂと、同じく一対の結像レンズ８３ａ，８３ｂと、一対の接眼レンズである実体顕微鏡光学系８４ａ，８４ｂとで構成されている。さらにモニタ８５と、対物レンズ８９と、図１４に示す矢示Ｑ方向から見た図１５に示すような対物レンズ８９からの光束を４分割してＴ面に結像させる結像レンズ８８ａ〜８８ｄと、各々結像レンズ８８ａ〜８８ｄによる光束を遮断、透過する液晶シャッタ８７ａ〜８７ｄと、リレーレンズ９３と、ハーフプリズム８６と、２点鎖線で示すハウジング９５内に配置された視野内表示装置である。
【００７３】
そして操作スイッチ９１は、図示しない視野内表示ＯＮ／ＯＦＦの表示スイッチと、投影すべき表示位置を選択する選択スイッチとを有し、液晶駆動回路９２に接続されている。液晶駆動回路９２は前記液晶シャッタ８７ａ〜８７ｄを駆動するための回路構成であり、操作スイッチ９１の視野内表示ＯＮ／ＯＦＦ信号をスーパーインポーズ回路９０に出力する。スーパーインポーズ回路９０は、スイッチ回路から構成されデータ信号Ｖをモニタ８５へ出力するように接続されている。
【００７４】
次にこのように構成された手術用顕微鏡の動作について説明する。
まず、術部Ｒは対物レンズ８１、一対の変倍光学系８２ａ，８２ｂ、結像レンズ８３ａ，８３ｂ、と右側観察光路では更にハーフプリズム８６を介してＳａ，Ｓｂに結像され、接眼レンズ８４ａ，８４ｂにより術者が観察する。但し、図１４では、右側観察光路の構成のみを示してある。
【００７５】
そして、モニタ８５で表示された画像は、対物レンズ８９により、アフォーカル光束とされ、４つの結像レンズ８８ａ〜８８ｄを介して同一平面内Ｔに４箇所結像する。ここに設けられた液晶シャッタ８７ａ〜８７ｂで顕微鏡視野内への投影位置を決定する。
【００７６】
前記液晶シャッタ８７ａ〜８７ｄにて選択された光束がリレーレンズ９３とハーフプリズム８６を介してＳａに結像され、接眼レンズ８４ａにて観察される。術者が図１６に示す右側顕微鏡観察視野のように斜線部にデータを重ねる場合、操作スイッチ９１の選択スイッチにより投影位置を選択し、表示スイッチをＯＮさせる。液晶駆動回路９２では操作スイッチ９１からの信号にしたがって、スーパーインポーズ回路９０にデータ表示命令を送ることにより、モニタ８５ではデータ画像が表示される。それと同時に、液晶駆動回路９２では、前記操作スイッチ９１からの選択信号により、対応する液晶シャッタ８７ａのみを透過状態に、液晶シャッタ８７ｂ〜８７ｄを遮蔽状態にする。
【００７７】
従って、リレーレンズ９３により図１５に示す結像レンズ８８ａによる光束のみがハーフプリズム８６で術部Ｒの顕微鏡観察像に重ねられて接眼レンズ８４ａを介して観察される。投影位置を変更する場合は、操作スイッチ９１にて位置を選択すると、同様に対応する液晶シャッタのみが透過状態となり同様なデータ画像を投影位置を変えて観察することになる。
【００７８】
以上、第５の実施形態の手術用顕微鏡によれば、顕微鏡観察視野内の一部に必要なデータを表示し顕微鏡観察像と同時に観察する場合にも、十分な解像力を有する画像として表示でき、さらに投影位置を簡単に選択できる。このことにより、術中顕微鏡観察視野内の手術の邪魔にならない位置で必要なデータが得られることになり、手術に専念したまま中断する事もなく、術部から眼を離す必要なく効率的に手術が行える。
【００７９】
また、従来では、モニタに写し出される画像を術者の視野内に表示させ、術部の画像と同時に観察させるには、左右の観察光路のいずれか一方のビームスプリッタを通常の反射面の方向を逆にして、専用的に表示させるため、ＴＶカメラ若しくは助手用顕微鏡のいずれか一方が使用できなくなる。また、視野内表示装置と、ＴＶカメラ若しくは助手用顕微鏡を鏡体への取付け位置は一通りのみに限定される。
【００８０】
そこで、１つの視野内表示で、モニタ画像を術者の両眼の観察系に表示させ、且つＴＶカメラ及び助手用顕微鏡を共に使用でき、左右どちらの観察系にも取り付け可能な手術用顕微鏡の観察光学系について説明する。
【００８１】
次に本発明による第６の実施形態としての手術用顕微鏡の観察光学系について説明する。本実施形態は、偏光ミラー（例えば、ダイクロイックミラー）を用いて光束を分割する光束分割部を有し、助手やＴＶカメラも同時にモニタ画像を観察することができる手術用顕微鏡である。
【００８２】
この手術用顕微鏡は、画像を写し出すモニタ９６と、液晶シャッタ９７と、Ｓ波を反射し、Ｐ波を透過させるダイクロイックミラー９８ａと、Ｓ波を透過させＰ波を反射させるダイクロイックミラー９８ｂと、モニタ９６からの画像を２分割するプリズム９９とで構成される。
【００８３】
この観察光学系において、液晶シャッタ９７は所定間隔でモニタ９６からの画像をＳ波とＰ波に切換えを行う。モニタ９６は写し出す画像を前記液晶シャッタ９７の切換えタイミングと同期して、画像の左右を入れ替える。
【００８４】
そして、ダイクロイックミラー９８ａ，９８ｂにより、それぞれ反射されたモニタ画像が術者の両眼により観察できる。前記ダイクロイックミラー９８ａで透過したＳ波はＴＶカメラに入力され、前記ダイクロイックミラー９８ｂで透過したＰ波は、助手用の顕微鏡に導かれる。図１７（ｂ）は、前述した光束分割部を含む手術用顕微鏡の光学系の構成を示す図である。この手術用顕微鏡は、対物レンズ１００及び変倍レンズ系１０１ａ，１０１ｂからなる光学系と、前記光束分割部と、像を反射、所定の箇所に導く複数のミラー１０２，１０３とで構成される。
【００８５】
従って、この手術用顕微鏡は、モニタ９６に写し出される像の左右を液晶シャッタ９７と同期するタイミングで入れ替えて、右目光路と左目光路に入るモニタ画像の向きを揃えて、術者に供することができ、また分岐したモニタ画像は、ＴＶカメラに入力され、且つ助手用の顕微鏡にも導かれる。
【００８６】
次に図１８には、第７の実施形態としての手術用顕微鏡の観察光学系について説明する。本実施形態は、前述した第６の実施形態の観察光学系の液晶シャッタとダイクロイックミラーを排し、モニタ画像の左右入れ替えが省かれたものである。
【００８７】
すなわち、プリズム１０５で分割されたモニタ１０４の画像が、ハーフミラー１０６で反射され、それぞれがビームスプリッタ１０７ａ，１０７ｂに入射される。前記ビームスプリッタ１０７ａでは、モニタ画像を術者の右目とＴＶカメラ側に分岐してそれぞれ与える。同様に前記ビームスプリッタ１０７ｂでは、モニタ画像を術者の左目と助手の顕微鏡側に分岐してそれぞれに与える。
【００８８】
従って、本実施形態は、簡素化された構成で第６の実施形態と同様に、モニタ画像を術者に供すると共に、また分岐したモニタ画像は、ＴＶカメラに入力され、且つ助手用の顕微鏡にも導くことができる。
【００８９】
次に、本発明による第８の実施形態としての手術用顕微鏡の観察光学系について説明する。
本実施形態は、プリズム及びビームスプリッタを用いて光束を分割する光束分割部を有し、助手用顕微鏡やＴＶカメラも同時にモニタ画像を観察することができる手術用顕微鏡である。
【００９０】
この観察光学系においては、モニタ１１１に写し出される画像がプリズム１１２で分割される。分割された画像は、左右に配置される、それぞれにギヤ部を有するビームスプリッタ１１３ａ，１１３ｂに入射される。
【００９１】
これらのビームスプリッタ１１３ａ，１１３ｂのギア部は噛み合わせられており、逆方向に回転するようになっている。また、ビームスプリッタ１１３ｂのギア部にギアを有するモータ１１４が取り付けられており、高速に回転可能に構成される。
【００９２】
この観察光学系は、前記ビームスプリッタ１１３ａ，１１３ｂを高速に回転させることにより、術者の両眼（主側）には、モニタ１１１の画像と手術用顕微鏡による観察像を重畳した観察が可能であると共に、ＴＶカメラ及び助手用顕微鏡は、従来の手術用顕微鏡とまったく同様に使用することができる。
【００９３】
なお、本発明の実施態様によれば、以下のごとき方法及び構成が得られる。
【００９４】
（１）術部を観察するための第１の観察手段である実体顕微鏡光学系と第２の観察装置を有し、前記実体光学系による観察像と、第２の観察装置による観察像のための共通の観察手段を備える手術用顕微鏡において、
前記のうちのいずれか一方の観察像の一部に他の観察像を挿入可能な観察像合成手段を設けたことを特徴とする手術用顕微鏡。
【００９５】
（２）前記第１、第２の観察像は、各々撮像された電子画像であることを特徴とする手術用顕微鏡。
（３）前記観察画像合成手段は、一方の画像を縮小する画像縮小処理回路と、他方へ合成するスーパーインポーズ回路とから構成されることを特徴とする手術用顕微鏡。
【００９６】
（４）術部を観察するための第１の観察手段である実体顕微鏡光学系と第２の観察手段を有し、前記実体光学系による観察像と、第２の観察手段による観察像のための共通の観察手段を備える手術用顕微鏡において、
前記実体顕微鏡光学系の物体面と共役な位置に観察像遮蔽手段を設け、観察像遮蔽手段より観察手段側に観察像合成手段を備え、前記観察像遮蔽手段により遮蔽する観察像位置に第２の観察像を前記観察像合成手段を介して投影する表示手段とを有することを特徴とする手術用顕微鏡。
【００９７】
（５）前記観察像遮蔽手段は、視野絞りであることを特徴とする。第４項記載の手術用顕微鏡。
（６）前記表示手段は、第２の観察装置による観察画像の縮小処理回路と表示装置と表示装置による画像を投影すべく光学系とを備えることを特徴とする第４項記載の手術用顕微鏡。
【００９８】
（７）術部を観察するための実体顕微鏡光学系と第２の観察装置を有し、前記実体光学系による観察像と、第２の観察装置による観察像のための共通の観察手段を備える手術用顕微鏡において、
前記実体顕微鏡光学系に観察像遮蔽手段を設け、観察像遮蔽手段より観察手段側に観察像合成手段を備え、第２の観察像を前記観察像合成手段を介して投影する表示手段とを有することを特徴とする手術用顕微鏡。
【００９９】
（８）前記観察像遮蔽手段は顕微鏡観察光路に対して挿脱自在に設けられていることを特徴とする第７項記載の手術用顕微鏡。
（９）前記観察像遮蔽手段は液晶シャッタであることを特徴とする第７項記載の手術用顕微鏡。
【０１００】
（１０）前記表示手段は、シリアルＲＧＢ画像信号を構成するＲＧＢ画像信号処理回路とＲＧＢカラーフィルタを備えたハイスキャンモニタとからなることを特徴とする第７項記載の手術用顕微鏡。
（１１）実体顕微鏡光学系にその光束を分割すべく光線分割手段と、前記光線分割手段により分割された光路に取り付けマウントを有する手術用顕微鏡において、
前記光線分割手段を回動自在に支持する光路切り換え手段と、前記取り付けマウントに光路切り換え手段を操作させるべく操作手段が設けられていることを特徴とする手術用顕微鏡。
【０１０１】
（１２）前記光線分割手段は、ビームスプリッタであることを特徴とする第１１項記載の手術用顕微鏡。
（１３）前記取り付けマウントに設けた前記操作手段は、顕微鏡観察像に他の画像を表示する視野内表示手段においてのみ操作されることを特徴とする第１１項記載の手術用顕微鏡。
（１４）立体観察するためのレンズ光学系により術部の第１の観察像を結像する顕微鏡光学系と、
光電変換機能を有する光学系により前記術部の第２の観察像を作成する内視鏡光学系と、
前記顕微鏡光学系における前記レンズ光学系の光路上で全視野に掛かるように配置され、結像される前記第１の観察像に対して、任意の位置及び大きさで遮蔽する液晶シャッターと、
前記液晶シャッターにより遮蔽された前記第１の観察像内の遮蔽部分に、予め又は直前に収集した前記術部に関するデータ及び前記内視鏡光学系により結像された前記第２の観察像を含む情報画像を投影する画像合成制御部と、
を具備することを特徴とする手術用顕微鏡。
【０１０２】
また本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、他にも発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形や応用が可能であることは勿論である。
【０１０３】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、顕微鏡観察下に行われる手術等において、顕微鏡により結像された術部の光学式観察像の任意の大きさの部分を遮蔽して、他の観察手段により作成された術部に関する第２の観察像をその部分に投影して、同時に２つの観察像を術者が観察できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による第１の実施形態としての手術用顕微鏡の鏡体部（顕微鏡）の概略的な構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態の手術用顕微鏡の全体構成を示す図である。
【図３】図１に示した手術用顕微鏡に用いられる表示モードを示す図である。
【図４】図１に示した手術用顕微鏡で観察される観察像の一例を示す図である
【図５】本発明による第２の実施形態としての手術用顕微鏡における鏡体部の構成を示す図である。
【図６】図６（ａ）は顕微鏡観察像を示す図、図６（ｂ）は液晶シャッタを示す図である。
【図７】本発明による第３の実施形態としての手術用顕微鏡における画像挿入部の構成を示す図である。
【図８】第３の実施形態の手術用顕微鏡におけるＲＧＢ液晶カラーシャッタモニタの動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図９】第３の実施形態の手術用顕微鏡の観察視野内に表示されるデータの一例を示す図である。
【図１０】本発明による第４の実施形態としての手術用顕微鏡における鏡体部の構成を示す図である。
【図１１】第４の実施形態の手術用顕微鏡における付属品取り付けマウントおよび、ビームスプリッタの構成を示す図である。
【図１２】第４の実施形態の手術用顕微鏡における視野内表示装置を挿入したときの状態を示す図である。
【図１３】第４の実施形態の手術用顕微鏡におけるビームスプリッタ回転機構を示す図である。
【図１４】本発明による第５の実施形態としての手術用顕微鏡の鏡体部の構成及び電気系のブロック構成を示す図である。
【図１５】第５の実施形態の手術用顕微鏡における対物レンズと各結像レンズと液晶シャッタとの位置関係を示す図である。
【図１６】第５の実施形態の手術用顕微鏡における顕微鏡観察像の例を示す図である。
【図１７】本発明による第６の実施形態としての手術用顕微鏡の観察光学系の構成を示す図である。
【図１８】本発明による第７の実施形態としての手術用顕微鏡の観察光学系の構成を示す図である。
【図１９】本発明による第８の実施形態としての手術用顕微鏡の観察光学系の構成を示す図である。
【符号の説明】
１…鏡体、２…観察部、３…対物レンズ、４ａ，４ｂ…一対の変倍光学系、５ａ，５ｂ…一対の結像レンズ、６ａ，６ｂ…ＲＧＢ撮像装置、７ａ，７ｂ…プロセッサ、８ａ，８ｂ…スーパーインポーズ回路、９…モード設定回路、１０ａ…右眼用観察モニタ、１０ｂ…左眼用の観察モニタ、１１ａ，１１ｂ…接眼レンズ、１２…斜視用内視鏡、１３…ＴＶカメラ、１４…コントロールユニット、１５…モードスイッチ。

Claims (4)

1. 術部を観察するための光学式実体顕微鏡からなる第１の観察手段と、
   前記術部を観察するための第２の観察手段と、
   前記第１の光学式観察像による一部又は全部を任意の大きさで遮蔽する遮蔽手段と、
   前記第１の観察像と、前記第１の観察像中に前記第２の観察像を任意の大きさで表示するモニターと、を具備し、
   前記第１の光学式観察手段は、該第１の光学式観察手段による前記術部の第１の観察像と、前記第２の観察手段による前記術部の第２の観察像と、を同時に観察可能であり、さらに、
   前記遮蔽手段による遮蔽の大きさと、前記第２の観察像の大きさを関連づけて制御し前記モニターに表示することを特徴とする手術用顕微鏡。
2. 前記第２の観察手段は、内視鏡であることを特徴とする請求項１に記載の手術用顕微鏡。
3. 前記遮断手段は、液晶シャッターであることを特徴とする請求項１及び２に記載の手術用顕微鏡。
4. 前記手術用顕微鏡において、
   前記液晶シャッターは、前記第１の光学式観察手段である実体顕微鏡の２つ有る観察光学系のうち、少なくとも一方の観察光学系の光束を覆って配置されることを特徴とする請求項３に記載の手術用顕微鏡。

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