JP3971405B2 - 瞳孔反応確認装置および疲労回復促進装置 - Google Patents

Description

本発明は、瞳孔反応確認装置およびこれを備える疲労回復促進装置に関する。

近年、パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）などを用いたＶＤＴ（Ｖｉｓｕａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｔｅｒｍｉｎａｌｓ）作業による眼精疲労やテクノストレス（疲れ症候群；Ｃｈｒｏｎｉｃ Ｆａｔｉｇｕｅ Ｓｙｎｄｒｏｍｅ）が大きな社会問題となっている。このような眼精疲労等は、ＶＤＴ作業等近業を長時間にわたって行うことによって、毛様筋その他の眼筋が緊張しつづけた状況となり、毛様筋等が弛緩し難くなるために起こる。

このような眼精疲労等の回復促進を図るために、従来では、望遠訓練法、凸レンズ装着法、点眼療法などが主に用いられてきたが、近年、雲霧法を用い毛様筋等の緊張を解し、眼精疲労等の回復促進を図る装置が開発されている。このような雲霧法を用いた疲労回復促進装置としては、内部に設けられた左右眼各々用の視標チャート（風景画像などの視標）を、無限遠光学系の接眼レンズを介して被験者に観察させることによって、無限遠方を見るのと同じ原理で毛様筋の緊張を解すための構成を有するものがある。被験者は、一定時間この装置を用いることによって、長時間緊張し続けた毛様筋の疲れを解し、上記眼精疲労等の回復促進を図ることができる。

ところで、被験者は、上記装置を用いた疲労回復において、その装置内部の視標チャートを一定時間眺めるだけであるので、その作用効果を実感し難い。そのため、被験者が当該装置を長期にわたって継続的に使用するのが困難である。これに対して、被験者が、自らの瞳孔の状態、即ち、装置の使用により散瞳状態と縮瞳状態とが変化する様子を自らが確認することができれば、その作用効果を実感することができるものと考えられる。そして、瞳孔の大きさを測定する方法としては、例えば、ＣＭＯＳイメージセンサを用いて瞳孔の大きさを計測する装置などを用いる方法などが開発されており（特許文献１参照。）、この技術を疲労回復促進装置に適用することも理論上は考えられる。
特開２００２−２３８８５３号公報

しかしながら、上記特許文献１をはじめ既存の技術では、装置使用中において、被験者自らがその瞳孔反応を確認することは困難であり、また、装置構成が複雑なものとなるために装置コストの上昇を招くといった問題を有する。これらの理由から、特許文献１の技術を疲労回復促進装置などの装置に対して適用することは困難である。
本発明は、上記問題を解決しようとなされたものであって、コストの上昇を抑制しながら、被験者自らがその瞳孔反応を確認することができる瞳孔反応確認装置およびこれを備える疲労回復促進装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る瞳孔反応確認装置は、光学反射面を有し、この光学反射面が装置の使用者である被験者の視線に対して略直交する方向に配されてなり、当該被験者の瞳孔に係る像を形成する反射部と、被験者に対して瞳孔反応を誘発させるための刺激付加部とを有する構成とした。
ここで、刺激付加部としては、例えば、ＬＥＤなどの光源を用い、被験者の眼に対して光刺激を与える構成をとることができる。特に、光量の大きいパルス光を用いるようにすれば、瞳孔の反応を観察する上で望ましい。

このようにパルス光を被験者の眼に対して照射する場合には、被験者の瞳孔における散瞳・縮瞳に係る周期の長さ以上となるように発光周期を設定しておくことが望ましい。即ち、人間の瞳孔は、光刺激等により縮瞳し、刺激がなくなってもとの状態へと散瞳するのに、最低でも０．６〜０．７ｓｅｃ．を要するために、装置のパルス光の発光周期を短く設定した場合には、正確な動向反応を観察することができない。これに対して、パルス光の発光周期を瞳孔の散瞳・縮瞳周期と同期する長さ以上の周期に設定することで、被験者は、正確な瞳孔反応を観察することができる。さらに、人間の明るさ感知の心理的特性を考慮するとき、パルス光の発光周期に占める発光時間の割合、即ち、明暗両状態に占める明状態の割合を略６０％確保しておくことが望ましい。

また、上記瞳孔反応確認装置では、刺激付加部が照射するパルス光よりも光量の少ない光を被験者の眼に対して照射する照明部を設けておくようにすれば、被験者に対してパルス光の刺激が付加されていない散瞳状態の瞳孔について、被験者が瞳孔状態を確認するのに足りる外光がない場合にも、被験者自らの瞳孔を確認することができるので望ましい。この照明部については、光が被験者の眼に到達する構成であればその設置場所については特に限定はないが、被験者が自らの瞳孔反応を確認するための妨げとならないように、視線上から外れた位置に配することが望ましい。

本発明に係る瞳孔反応確認装置においては、具体的な反射部としてハーフミラーを採用することができ、この場合には、ハーフミラーを被験者の視線上に配置するようにする。
また、本発明に係る疲労回復促進装置は、上記瞳孔反応確認装置を構成要素として備える構成とした。そして、この装置において、反射部をハーフミラーからなる構成とし、また、刺激付加部をパルス光を照射することができる光源とするとき、被験者の視線上に、被験者の眼球と反射部を結んだ延長上に画像表示部を設け、被験者の眼球に近接する位置に接眼レンズを設ける構成とすることができる。ここで、上記接眼レンズとしては、無限遠光学系あるいはそれ以上のものを用いることが望ましい。

上記装置においては、接眼レンズと反射部との光学距離を、接眼レンズと画像表示部との光学距離に対して略５０％としておくことが望ましい。
また、本発明に係る疲労回復促進装置においては、雲霧法を用いるという観点から、少なくとも画像表示部と接眼レンズとを被験者の左右眼毎に設けておくことが望ましい。

上記構成を有する本発明に係る瞳孔反応確認装置では、被験者の視線と略直交する方向に反射部の光学反射面が配され、且つ、被験者に対して瞳孔反応を誘発させるための刺激付加部とを有するので、被験者は、刺激付加部からの刺激を受けた際の自らの瞳孔に係る像をリアルタイムに視認することができる。この装置では、上記特許文献１のようにＣＭＯＳセンサなどを用いなくても、被験者自らが、容易に瞳孔反応を確認することができるので、コスト面で優位性を有し、且つ、自身において瞳孔反応をリアルタイムに確認することが可能である。

このような瞳孔反応確認装置は、種々の装置と組み合わせることができるが、特に、上記疲労回復促進装置に適用すれば望ましい。即ち、疲労回復促進装置に対して上記瞳孔反応確認装置を組み合わせることによって、被験者は、疲労回復を図るのに装置を覗き込んで毛様筋の緊張状態を解し、一定時間の後に、一旦、光学系を瞳孔反応の確認のための系へと切り換えることで、被験者自らが瞳孔反応を視認することができる。そして、被験者は、自らの瞳孔反応に係る状態を確認した後、再び毛様筋の緊張緩和を実施することもできる。被験者は、自己の瞳孔反応を確認しながら疲労回復を図ることができるので、その作用効果を実感することが可能となり、装置使用の習慣化を図ることが可能となる。

なお、本発明に係る瞳孔反応確認装置においては、上記疲労回復促進装置以外の装置、例えば脳機能を瞳孔反応を用いて検査するような装置や、両眼視検査装置などに対して適用することもできる。

本発明を実施するための最良の形態について、図１〜４を参酌しながら説明する。以下においては、疲労回復促進装置１を一例として用いて本発明の構成上の特徴およびその作用効果についての説明を進めるが、本発明がこれに限定を受けるものではないことを前言しておく。
（疲労回復促進装置１の構成）
先ず、疲労回復促進装置１の全体構成について、図１を用いて説明する。図１は、本実施の形態に係る疲労回復促進装置１の外観斜視図である。

図１に示すように、本実施の形態に係る疲労回復促進装置１は、本体部１０とこれに差し込んで使用される視標チャート２０とから構成されている。この内、本体部１０は、略直方体形状を有する筐体１００と、その正面の上方領域に設けられたファインダ部１０１Ｌ、１０１Ｒとを有している。また、筐体１００の正面の下方領域には、電源スイッチ１０３と駆動時間を切り替えるための切り替えスイッチ１０４が設けられており、筐体１００の側面には、被験者などが視標チャート２０の昇降を実施するためのダイアル１０２が設けられている。なお、切り替えスイッチ１０４は、実際に装置１の駆動をスタートさせる駆動開始スイッチとしての機能も有している。即ち、例えば、５ｍｉｎ．の駆動時間を設定して装置１を駆動させようとする場合には、ユーザは電源スイッチ１０３をＯＮ状態とした後に、５ｍｉｎ．の設定時間の切り替えスイッチ１０４を押すことによって実行できる。

また、疲労回復促進装置１における各ファインダ部１０１Ｌ、１０１Ｒの少し上方には、被験者の眼を照らすためのＬＥＤ光源１１１が設けられている。
次に、疲労回復促進装置１の主要部の構成について、図２を用いて説明する。図２は、図１に示す疲労回復促進装置１の一部断面を示す図である。なお、図２においては、被験者の右眼に対応する部分についてのみ図示しているが、本実施の形態に係る疲労回復促進装置１には、図２に示すのと同様の構成を有する左眼用の光学系を、図２に示す右眼用の光学系と平行に（両眼の注視線を平行に維持するように）備えている。

図２に示すように、本体部１０の筐体１００内における被験者の視線上には、上述のようにすぐにファインダ部１０１Ｒがあり、視線の領域を囲む状態で内部筐体１０６が設けられている。内部筐体１０６は、その内方におけるファインダ部１０１Ｒに近接する位置に配された接眼レンズ１０７と、この接眼レンズ１０７と少し間隔をおくようにして配されたハーフミラー１０８を備えている。さらに、内部筐体１０６におけるファインダ部１０１Ｒと対向する位置には、ＬＥＤ光源１１０が設置されている。ここで、接眼レンズ１０７には、無限遠光学系のものが用いられている。そして、指標チャート２０の画像フィルム部２０ａは、接眼レンズ１０７の焦点上に位置するので、被験者の眼には平行光が入る。

また、ファインダ１０１Ｒの少し上方には、上述のように、照明用としてのＬＥＤ光源１１１が設けられている。このＬＥＤ光源１１１は、被験者が疲労回復促進装置１を使用する際に周囲の環境が被験者の眼を観察することができないまでに暗い場合に、被験者の眼を照らすことができるようにするためのものである。なお、照明光源１１１は、被験者の視線から外れた位置に配されており、その明るさは後述のＬＥＤ光源１０９ａ、１０９ｂよりもかなり低く設定されている。

視標チャート２０は、ハーフミラー１０８とＬＥＤ光源１１０との間であって、被験者の視線の方向（図２における横方向）と交差する方向に昇降可能に介挿される。そして、視標チャート２０の一部領域には、左右眼用で対をなす画像フィルム部２０ａが複数対形成されている。そして、視標チャート２０は、上記筐体１００の側面に設けられたダイアル１０２と連動して上下に昇降運動する受けレバー１０５によって挟持されており、被験者自らによるダイアル１０２の回転操作に伴って昇降され、被験者が画像フィルム２０ａの選択を行えるように構成されている。

ＬＥＤ光源１１０は、この視標チャート２０における画像フィルム部２０ａを被験者にとっての裏面側より光の照射を行うものであり、一定の周期をもって点滅を繰り返すようになっている。そして、ＬＥＤ光源１１０と画像フィルム２０ａとの間には、散光板１１２が設けられている。これは、ＬＥＤ光源１１０から出射された光を散光するためのものである。

また、内部筐体１０６の内方における接眼レンズ１０７とハーフミラー１０８との間であって、被験者が上記視標チャート２０の画像フィルム２０ａを観察するときにその視線を遮らない位置に、ＬＥＤ光源１０９ａ、１０９ｂが配されている。この２つのＬＥＤ光源１０９ａ、１０９ｂは、ＬＥＤ光源１１０を一時的にＯＦＦ状態とするときに一定周期で被験者の眼に対してパルス状の光を照射するものであって、その光量は、上記照明用として設けられているＬＥＤ光源１１１から照射される光よりも大きいものである。即ち、疲労回復促進装置１では、一時的にＬＥＤ光源１１０がＯＦＦ状態とした際に、ＬＥＤ光源１１１が低い光量で被験者の眼を照らし、ＬＥＤ光源１０９ａ、１０９ｂから一定周期をもってパルス状の大きな光量の光が被験者の眼に照射される。

ＬＥＤ光源１０９ａ、１０９ｂの点滅周期については、被験者の散瞳・縮瞳周期に対して同期するものであることが望ましい。ただし、散瞳・縮瞳周期よりも長くなってもかまわない。本実施の形態では、ＬＥＤ光源１０９ａ、１０９ｂの点滅周期を、例えば２０ｐｕｌｓｅ／ｍｉｎ．程度に設定することができる。
また、ＬＥＤ光源１０９ａ、１０９ｂからのパルス光のパルス幅については、１周期の６０％程度とすることが望ましい。言い換えると、ＬＥＤ光源１０９ａ、１０９ｂから光が照射される時間は、照射されない時間との間で、３：２の関係をもって設定されている。これは、人間は「明」状態の時間長さと「暗」状態の時間長さとの比率を３：２前後に設定することによって、「明暗」の各長さが心理的に同一配分にあると認識できるためである。

本実施の形態に係る疲労回復促進装置１は、以上のような構成を有している。ただし、課題を解決する手段の欄に記載した本発明の特徴を備える構成であれば、これに限定されるものではなく、適宜の仕様変更が可能である。
（疲労回復促進装置１の機能）
疲労回復促進装置１の機能の内、本実施の形態で特徴的となる部分について、図３および図４を用いて説明する。図３は、疲労回復促進装置１が有する機能の内、本実施の形態において特徴的となる部分について模式的に示したものであり、図４は、疲労回復促進装置１を用いた際に被験者の瞳孔および眼球で生じる状態変化を示す模式図である。

図３に示すように、被験者の視線上には、被験者の側から順に、接眼レンズ１０７、ハーフミラー１０８、視標チャート２０における画像フィルム２０ａ、ＬＥＤ光源１１０が配されている。また、上記図２にも示す通り、ハーフミラー１０８との近傍には、上下に分けて眼への刺激用としてＬＥＤ光源１０９ａ、１０９ｂが配されている。さらに、ＬＥＤ光源１１０と画像フィルム２０ａとの間には、散光板１１２が配置されている。

被験者の眼球に対する各構成品の配置位置については、接眼レンズ１０７が上述のように近接し、視標チャート２０の画像フィルム２０ａが距離Ｌ１となっており、これに対して、ハーフミラー１０８が距離Ｌ２に設定されている。ここで、距離Ｌ１と距離Ｌ２との関係は、距離Ｌ１に対して距離Ｌ２が略５０％に設定されている。このように、距離Ｌ２が距離Ｌ１に対して略５０％となるようハーフミラー１０８の位置を設定しているのは、被験者が自らの眼球を観察する際には、接眼レンズ１０７を２回通して観察することになるためである。

上記構成によって、指標チャート２０の画像フィルム上２０ａ上に被験者の眼球の虚像が形成されることになり、被験者は、ＬＥＤ光源１１０が消灯されて後、ＬＥＤ光源１０９ａ、１０９ｂの点滅開始によって、ハーフミラー１０８に映った自らの瞳孔状態を視認することができる。よって、本装置１では、被験者が疲労回復の促進を図るために画像フィルム２０ａを見るとともに、同じ装置を用いて、自らの瞳孔の状態、即ち、自らの瞳孔が縮瞳状態にあるのか散瞳状態にあるのかを確認することができるようになっている。

なお、照明用のＬＥＤ光源１１１は、被験者の眼と接眼レンズとの間であって、視線を外した位置に配されている。
疲労回復促進装置１の作動状態と、被験者の眼の状態との関係について、以下で説明する。
図３において、疲労回復促進装置１の駆動開始時において、被験者はＬＥＤ光源１１０が一定周期で点滅を繰り返す画像フィルム２０ａを観察する。被験者がこのように画像フィルム２０ａを観察しているときには、画像フィルム２０ａを通したＬＥＤ光源１１０からの光は被験者の眼に対して平行光として入射することになる。このように一定周期で点滅を繰り返すＬＥＤ光源１１０によって映し出される画像フィルム２０ａを観察することで、被験者は、無限遠方の像を見つめながら、毛様筋の緊張状態を解すことが可能となる。そして、ＬＥＤ光源１１０の点滅動作が一定時間繰り返された後、一旦、ＬＥＤ光源１１０は消灯状態となる。その後に、これに代わってＬＥＤ光源１０９ａ、１０９ｂの点滅動作が開始される。

図４（ａ）に示すように、ＬＥＤ光源１０９ａ、１０９ｂが消灯状態のときには、被験者の眼にはＬＥＤ光源１１１からの光だけが入射されることになり、この状態において被験者の瞳孔５００は、散瞳状態となり、径ｄ１を有する。図４（ｃ）に示すように、散瞳状態においては、水晶体５０４の周りを囲む毛様筋５０２が緩んだ状態となり、これに伴って虹彩５０１が引っ張られた状態となることで、結果として瞳孔が大きくなる。

次に、ＬＥＤ光源１０９ａ、１０９ｂが点灯状態のときには、被験者の眼には強い光刺激が付加されることになる。光刺激を受けた被験者の瞳孔５００は、図４（ｂ）、（ｄ）に示すように縮瞳状態となり、上記径ｄ１よりも小さい径ｄ２を有することになる。そして、このときには、毛様筋５０２は緊張した状態となる。
本実施の形態に係る疲労回復促進装置１では、一定間隔（例えば、２０ｐｕｌｓｅ／ｍｉｎ．）でＬＥＤ光源１０９ａ、１０９ｂを点滅させ、画像フィルム２０ａの観察をもって疲労回復促進を図っているときと同様に、被験者の瞳孔状態を縮瞳状態と散瞳状態とを繰り返させ、これを被験者自らが視認することで、当該疲労回復促進装置１の効果を実感することができる。そして、このように縮瞳・散瞳の両状態の視認を被験者自らが実施できることで、被験者は、長期にわたって当該装置１を積極的に使用継続することができるようになる。ここで、ＬＥＤ光源１０９ａ、１０９ｂが非点灯の状態においても、照明用としてＬＥＤ光源１１１は常時点灯状態にあるため、被験者は、自らの散瞳状態も確認することができる。ただし、上述のように、ＬＥＤ光源１１１から発する光量は、被験者の眼を刺激するためのＬＥＤ光源１０９ａ、１０９ｂから発せられる光量よりも低く設定されている。

なお、ＬＥＤ光源１１１については、室内光が十分な場合にはなくてもよく、また、室内の明るさを感知して点灯・消灯をするものとしてもよい。
（その他の事項）
上述の通り、上記疲労回復促進装置１は、本発明の構成的な特徴およびそれより奏される作用効果を説明するために用いた一例であって、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、上記疲労回復促進装置１では、散瞳状態から縮瞳状態へと瞳孔状態を変化させるための眼への刺激付加手段として、パルス光を発するＬＥＤ光源１０９ａ、１０９ｂを設けることとしたが、ＬＥＤ光源でなく電球、ストロボ等の光源からの光によって眼に刺激を与えることにしてもよいし、光以外の刺激付加手段（例えば、音など）を設けることにしてもよい。

また、上記疲労回復促進装置１では、視標チャート２０を被験者の視線上に配置された構成としたが、これとは異なる視標チャートを例えば装置の上方に配しておき、４５°傾斜させたハーフミラーを間に配することで、被験者に対して上方の指標チャートの画像を観察させるようにすることができる。このように上方にも指標チャートを配するのは、被験者が前方の画像フィルム２０ａを観察するときには、被験者の眼に平行光が入射するのに対して、被験者が上方の指標チャートの画像を観察するときには、被験者の眼の例えば１ｍ前方にあるように認識させる（調節安静位：ｅｍｐｔｙ ｆｉｅｌｄ）ようにするためである。即ち、このように被験者に対して前方の指標チャート２０と上方の指標チャートとを交互に観察させることで、被験者における毛様筋の緊張緩和をより促進することができる。

また、上記実施の形態においては、被験者が自らの瞳孔状態を確認するためのハーフミラー１０８を固定式としているが、必ずしもその必要性はない。例えば、ハーフミラー１０８を被験者の視線上から退避できるように可動式としておき、被験者の意思に基づいて視線上から退避できるような構成としておいてもよい。
また、被験者が自らの瞳孔反応を確認できるようにする手段については、ハーフミラー１０８以外のものを採用してもよい。例えば、被験者の瞳孔をイメージセンサなどで観察し、この瞳孔に関する情報を映し出すモニタを視標チャート２０の近傍に設けておくような構成としてもよい。

さらに、上記実施の形態については、眼精疲労等の回復促進を図るための疲労回復促進装置１を用いて本発明の特徴を説明したが、ハーフミラー１０８およびＬＥＤ光源１０９ａ、１０９ｂを視力検査装置などに付加的に設けることにしても、上述のように被験者が自己の瞳孔状態を確認できるという優位性を奏することができる。また、進行性の近視の予防・回復を図るための装置などに適用することもできる。

なお、上記図２において、ＬＥＤ光源１０９ａ、１０９ｂおよびＬＥＤ光源１１１とハーフミラー１０８は、被験者が自らの瞳孔状態を観察できるように構成された光学系であって、指標チャート２０およびＬＥＤ光源１１０などとは別の光学系として構成されている。

本発明は、パソコン等のＶＤＴ作業による眼精疲労やテクノストレスの疲労回復を図るための装置や、進行性の近視の予防・回復を図るための装置等を実現する上で有効である。

本発明の実施の形態に係る疲労回復促進装置１の外観斜視図である。 疲労回復促進装置１における主要部を示す断面図である。 疲労回復促進装置１が有する瞳孔反応確認のための構成を示す模式図である。 疲労回復促進装置１において、被験者が示す瞳孔反応を示す概念図である。

符号の説明

１．疲労回復促進装置
１０．本体部
２０．視標チャート
１０７．接眼レンズ
１０８．ハーフミラー
１０９ａ、１０９ｂ、１１０、１１１．ＬＥＤ光源
１１２．散光板
５００．瞳孔
５０１．虹彩
５０２．毛様筋
５０３．チン氏体
５０４．水晶体
５０５．硝子体

Claims (11)

1. 瞳孔反応を確認するための瞳孔反応確認装置であって、
   光学反射面を有し、前記光学反射面が被験者の視線に対して略直交する方向に配されてなり、当該被験者の瞳孔に係る像を形成する反射部と、
   前記被験者に対して瞳孔反応を誘発させるための刺激付加部とを有する
   ことを特徴とする瞳孔反応確認装置。
2. 前記刺激付加部は、前記被験者の眼に対して光刺激を与え、その瞳孔を縮瞳させるものである
   ことを特徴をする請求項１に記載の瞳孔反応確認装置。
3. 前記刺激付加部は、前記被験者の眼に向けてパルス光を照射する
   ことを特徴とする請求項２に記載の瞳孔反応確認装置。
4. 前記刺激付加部によるパルス光の照射周期は、瞳孔の散瞳・縮瞳に係る周期の長さ以上に設定されている
   ことを特徴とする請求項３に記載の瞳孔反応確認装置。
5. 当該装置には、前記被験者の眼に対して、前記刺激付加部が照射するパルス光よりも光量が少ない光を照射する照明部を有する
   ことを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の瞳孔反応確認装置。
6. 前記反射部は、ハーフミラーから構成されており、前記被験者の視線上に配置されている
   ことを特徴とする請求項５に記載の瞳孔反応確認装置。
7. 請求項１から７の何れかに記載の瞳孔反応確認装置を備えることを特徴とする疲労回復促進装置。
8. 前記反射部がハーフミラーから構成され、前記刺激付加部がパルス光を照射する光源から構成されており、
   前記被験者の視線上に、前記被験者の眼球と反射部を結んだ延長上に設けられた画像表示部と、当該被験者の眼球に近接した位置に配された接眼レンズとを有する
   ことを特徴とする請求項７に記載の疲労回復促進装置。
9. 前記接眼レンズと反射部との光学距離は、前記接眼レンズと画像表示部との光学距離の略５０％に設定されている
   ことを特徴とする請求項８に記載の疲労回復促進装置。
10. 前記画像表示部は、フィルムと、当該フィルムを透過して前記被験者に光を照射する光源とから構成されている
    ことを特徴とする請求項８または９に記載の疲労回復装置。
11. 前記画像表示部および接眼レンズは、前記被験者の左眼および右眼の各々に対して設けられている
    ことを特徴とする請求項８から１０の何れかに記載の疲労回復促進装置。

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