JPH0759782A - 生体光計測装置 - Google Patents
生体光計測装置Info
- Publication number
- JPH0759782A JPH0759782A JP5207446A JP20744693A JPH0759782A JP H0759782 A JPH0759782 A JP H0759782A JP 5207446 A JP5207446 A JP 5207446A JP 20744693 A JP20744693 A JP 20744693A JP H0759782 A JPH0759782 A JP H0759782A
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- Japan
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- fiber
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- optical
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- Pending
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- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】頭部表面からの光入射では光が到達しない深部
脳に関する測定を可能とする。 【構成】内視鏡機能を持ち、体腔内に挿入可能な細くて
柔軟性があり、先端部に粘膜に固定できる吸盤を持ち、
光ファイバを内蔵する挿入部を有する生体光計測装置。 【効果】鼻腔に光ファイバを挿入して計測する生体光計
測装置により、深部脳の代謝機能の計測、脳死判定等を
行うことが可能となる。
脳に関する測定を可能とする。 【構成】内視鏡機能を持ち、体腔内に挿入可能な細くて
柔軟性があり、先端部に粘膜に固定できる吸盤を持ち、
光ファイバを内蔵する挿入部を有する生体光計測装置。 【効果】鼻腔に光ファイバを挿入して計測する生体光計
測装置により、深部脳の代謝機能の計測、脳死判定等を
行うことが可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、脳内の生体物質を光を
用いて非侵襲で測定する方法及び装置に関する。
用いて非侵襲で測定する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】非侵襲に生体の代謝機能を計測する方法
は、光、特に可視から近赤外光を用いて、血中ヘモグロ
ビン，チトクローム，筋肉中のミオグロビンなどの光吸
収量の波長特性から生体内酸素分圧を求める装置が特開
昭57−115232号に記載されている。さらに光を用いて生
体機能の分布を画像化する光ＣＴ装置が特開昭60−7254
2 号公報もしくは特開昭62−231625号公報等に記載され
ている。
は、光、特に可視から近赤外光を用いて、血中ヘモグロ
ビン，チトクローム，筋肉中のミオグロビンなどの光吸
収量の波長特性から生体内酸素分圧を求める装置が特開
昭57−115232号に記載されている。さらに光を用いて生
体機能の分布を画像化する光ＣＴ装置が特開昭60−7254
2 号公報もしくは特開昭62−231625号公報等に記載され
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の光ＣＴ装置、酸
素モニタでは、頭部表面から光を入射し、光の反射また
は透過光を頭部表面に配置した検出部で検出し、画像化
等の計測を行っていた。しかし生体組織により光は強く
散乱されるため、従来の方法で測定可能な領域は大脳皮
質など脳の比較的表面の部分のみであり、生命維持や記
憶機能に重要な深部脳の計測は困難である。従来の方法
で頭部表面から光を入射すると、強い散乱のため計測部
である深部脳へ十分な光が届かない。この理由により計
測部に到達する光は非常に微弱なうえに、散乱成分や深
部以外の表層部などの計測情報が混じり、深部のみの情
報を分離し計測することが困難という問題があった。
素モニタでは、頭部表面から光を入射し、光の反射また
は透過光を頭部表面に配置した検出部で検出し、画像化
等の計測を行っていた。しかし生体組織により光は強く
散乱されるため、従来の方法で測定可能な領域は大脳皮
質など脳の比較的表面の部分のみであり、生命維持や記
憶機能に重要な深部脳の計測は困難である。従来の方法
で頭部表面から光を入射すると、強い散乱のため計測部
である深部脳へ十分な光が届かない。この理由により計
測部に到達する光は非常に微弱なうえに、散乱成分や深
部以外の表層部などの計測情報が混じり、深部のみの情
報を分離し計測することが困難という問題があった。
【０００４】本発明の目的は、深部脳の測定を可能とす
る非侵襲で安全な装置及び方法を提供することにある。
る非侵襲で安全な装置及び方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、内視鏡
機能を持ち、体腔内に挿入可能な細くて柔軟性があり、
先端部に粘膜に固定できる吸盤を持ち、光ファイバを内
蔵する挿入部を有する生体光計測装置を用いて、鼻腔奥
から光を入射することにより達成される。
機能を持ち、体腔内に挿入可能な細くて柔軟性があり、
先端部に粘膜に固定できる吸盤を持ち、光ファイバを内
蔵する挿入部を有する生体光計測装置を用いて、鼻腔奥
から光を入射することにより達成される。
【０００６】
【作用】副鼻腔は脳幹の近くまで続いており、鼻腔奥の
蝶形骨洞入口を通して蝶形骨洞に挿入し粘膜に接触させ
た光ファイバからレーザ光を入射すると、脳幹部まで光
が到達する。この入射光の反射又は透過光を検出するこ
とにより深部脳の生体物質量が測定できる。
蝶形骨洞入口を通して蝶形骨洞に挿入し粘膜に接触させ
た光ファイバからレーザ光を入射すると、脳幹部まで光
が到達する。この入射光の反射又は透過光を検出するこ
とにより深部脳の生体物質量が測定できる。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図１は本発明の一実施例による生体光計測
装置の第一の実施例のブロック図である。装置の主な構
成を以下に説明する。装置は光源１と、光検出部８と、
多入力・多出力光スイッチ２と、内視鏡機能付の二本の
細長い被検体挿入部４および６と、ファイバ操作部５
と、内視鏡からの画像を表示するモニタ１１と、各部を
制御する制御部３と、データを記憶・演算するコンピュ
ータ１２及び画像表示部３からなる。以下、光ファイバ
束を内蔵する挿入部全体を、挿入ファイバと呼ぶ。挿入
ファイバの先端は吸盤となっており、被検体に密着する
ことができる。挿入ファイバにはイメージファイバと複
数の入射又は検出用光ファイバ、さらに吸盤を密着する
ための吸気用チューブが内蔵されている。
に説明する。図１は本発明の一実施例による生体光計測
装置の第一の実施例のブロック図である。装置の主な構
成を以下に説明する。装置は光源１と、光検出部８と、
多入力・多出力光スイッチ２と、内視鏡機能付の二本の
細長い被検体挿入部４および６と、ファイバ操作部５
と、内視鏡からの画像を表示するモニタ１１と、各部を
制御する制御部３と、データを記憶・演算するコンピュ
ータ１２及び画像表示部３からなる。以下、光ファイバ
束を内蔵する挿入部全体を、挿入ファイバと呼ぶ。挿入
ファイバの先端は吸盤となっており、被検体に密着する
ことができる。挿入ファイバにはイメージファイバと複
数の入射又は検出用光ファイバ、さらに吸盤を密着する
ための吸気用チューブが内蔵されている。
【０００８】図１の光源１は複数の異なる近赤外域波長
のレーザと、内視鏡用の照明に用いる可視光光源で構成
されており、各波長光は多入力・多出力光スイッチ２に
より切り替えられ挿入部に導かれる。レーザ光は制御部
３により制御されパルス幅数十ピコ秒の極短パルス光を
繰り返し放射する。なお、測定の方法や対象物により、
レーザ光として連続光を用いてもよい。
のレーザと、内視鏡用の照明に用いる可視光光源で構成
されており、各波長光は多入力・多出力光スイッチ２に
より切り替えられ挿入部に導かれる。レーザ光は制御部
３により制御されパルス幅数十ピコ秒の極短パルス光を
繰り返し放射する。なお、測定の方法や対象物により、
レーザ光として連続光を用いてもよい。
【０００９】光源部１からの光は入射光用挿入ファイバ
４に導入される。挿入ファイバ４は操作部５を操作して
被検体７の一方の鼻孔又は口腔から挿入する。挿入時に
は、光源１から導入する光は多入力光スイッチ２で可視
光に切り替えられ、挿入ファイバ先端前方の様子を内視
鏡用モニタ１１で観察しながら、さらに鼻腔，副鼻腔又
は咽喉部まで挿入する。また制御部３では挿入ファイバ
操作部５の制御及び内視鏡用モニタ１１の制御も行う。
モニタ１１の画像で内部を確認した後、挿入ファイバ４
の先端部の吸盤で鼻腔奥の粘膜に固定しレーザ光を投入
する。挿入部の先端部の詳細については後述する。
４に導入される。挿入ファイバ４は操作部５を操作して
被検体７の一方の鼻孔又は口腔から挿入する。挿入時に
は、光源１から導入する光は多入力光スイッチ２で可視
光に切り替えられ、挿入ファイバ先端前方の様子を内視
鏡用モニタ１１で観察しながら、さらに鼻腔，副鼻腔又
は咽喉部まで挿入する。また制御部３では挿入ファイバ
操作部５の制御及び内視鏡用モニタ１１の制御も行う。
モニタ１１の画像で内部を確認した後、挿入ファイバ４
の先端部の吸盤で鼻腔奥の粘膜に固定しレーザ光を投入
する。挿入部の先端部の詳細については後述する。
【００１０】検出用挿入ファイバ６は、入射用の挿入フ
ァイバが挿入されていない鼻孔又は口腔から、入射光用
挿入ファイバ４と同様に挿入し、入射光用挿入ファイバ
４と同様に先端部の吸盤を用いて鼻腔奥粘膜に固定す
る。それぞれの挿入ファイバには吸気用チューブ９−
１，９−２が内蔵されており、チューブを通じてポンプ
１０により減圧された吸盤により固定される。
ァイバが挿入されていない鼻孔又は口腔から、入射光用
挿入ファイバ４と同様に挿入し、入射光用挿入ファイバ
４と同様に先端部の吸盤を用いて鼻腔奥粘膜に固定す
る。それぞれの挿入ファイバには吸気用チューブ９−
１，９−２が内蔵されており、チューブを通じてポンプ
１０により減圧された吸盤により固定される。
【００１１】被検体７内部を通過した光は、検出用挿入
ファイバ６を通り光検出部８に導入され、光計測器によ
り光強度が計測される。入射及び検出用挿入ファイバは
ここではそれぞれ役割を固定しているが、光スイッチで
切り替えることにより、必要に応じて役割を交換でき
る。また、ここでは光検出部として時間分解光計測器を
用いている。なお、連続光を用いるときは他の検出器、
例えば、光電子増倍管や半導体光検出器を用いてもよ
い。光検出部８は制御部２により制御される。光検出部
８で時間分解計測された光検出強度は数値に変換されコ
ンピュータ１２で記憶される。さらにコンピュータ１２
では、データを用いて生体物質量を計算し、表示部１３
に表示する。
ファイバ６を通り光検出部８に導入され、光計測器によ
り光強度が計測される。入射及び検出用挿入ファイバは
ここではそれぞれ役割を固定しているが、光スイッチで
切り替えることにより、必要に応じて役割を交換でき
る。また、ここでは光検出部として時間分解光計測器を
用いている。なお、連続光を用いるときは他の検出器、
例えば、光電子増倍管や半導体光検出器を用いてもよ
い。光検出部８は制御部２により制御される。光検出部
８で時間分解計測された光検出強度は数値に変換されコ
ンピュータ１２で記憶される。さらにコンピュータ１２
では、データを用いて生体物質量を計算し、表示部１３
に表示する。
【００１２】また図２に示すように、検出用ファイバ１
４を複数用いて、頭部表面の複数の場所に固定し、透過
光を計測してもよい。
４を複数用いて、頭部表面の複数の場所に固定し、透過
光を計測してもよい。
【００１３】図３には挿入ファイバ４の先端部の詳細を
示す。複数の光ファイバからなるファイバ束１６は、軟
らかいゴム状の材質でできた吸盤１７及び粘膜保護を目
的とした柔軟な覆い１８に覆われている。ファイバ束に
組み込まれたイメージファイバ１５により、鼻腔内の様
子を内視鏡用モニタ１１に写しだし観察しながら挿入す
ることができる。
示す。複数の光ファイバからなるファイバ束１６は、軟
らかいゴム状の材質でできた吸盤１７及び粘膜保護を目
的とした柔軟な覆い１８に覆われている。ファイバ束に
組み込まれたイメージファイバ１５により、鼻腔内の様
子を内視鏡用モニタ１１に写しだし観察しながら挿入す
ることができる。
【００１４】所定の位置に先端部が到着した後、挿入フ
ァイバ４に内蔵されている吸気用チューブ９−１を通じ
てポンプ１０で吸盤内を減圧し、ファイバ先端面を粘膜
に密着させる。その他の光ファイバ束１６には、図１の
多入力・多出力光スイッチ２で切り替えることにより、
可視光を投入し、挿入ファイバ前方を照らすことができ
る。測定時には光スイッチ２を切り替えることにより、
近赤外波長のレーザ入射光を被検体に投入し、被検体の
通過光を検出用ファイバに通して光検出器に送る。また
挿入ファイバ６も挿入ファイバ４と同様の先端部を有す
る。なおファイバの最大径は４mm以内とする。
ァイバ４に内蔵されている吸気用チューブ９−１を通じ
てポンプ１０で吸盤内を減圧し、ファイバ先端面を粘膜
に密着させる。その他の光ファイバ束１６には、図１の
多入力・多出力光スイッチ２で切り替えることにより、
可視光を投入し、挿入ファイバ前方を照らすことができ
る。測定時には光スイッチ２を切り替えることにより、
近赤外波長のレーザ入射光を被検体に投入し、被検体の
通過光を検出用ファイバに通して光検出器に送る。また
挿入ファイバ６も挿入ファイバ４と同様の先端部を有す
る。なおファイバの最大径は４mm以内とする。
【００１５】例えば、図４に示すように本発明の挿入フ
ァイバ４を蝶形骨洞入口１９から蝶形骨洞２０まで挿入
すると、脳幹部２１の近くから光を投入することが可能
となり、深部脳の生体物質量の計測が可能になる。ま
た、被検体である人間に光，音等の刺激を与えて、刺激
の前後の生体物質量の変化を計測してもよい。さらに、
情報を得たい部分の深さに応じた時間ゲートを設けて時
間分解計測した透過又は反射光から、その部分の情報の
みを抽出することにより、より正確な計測が可能とな
る。
ァイバ４を蝶形骨洞入口１９から蝶形骨洞２０まで挿入
すると、脳幹部２１の近くから光を投入することが可能
となり、深部脳の生体物質量の計測が可能になる。ま
た、被検体である人間に光，音等の刺激を与えて、刺激
の前後の生体物質量の変化を計測してもよい。さらに、
情報を得たい部分の深さに応じた時間ゲートを設けて時
間分解計測した透過又は反射光から、その部分の情報の
みを抽出することにより、より正確な計測が可能とな
る。
【００１６】また図４に示す挿入ファイバ６のように、
挿入ファイバを神経束に固定しレーザ光を投入して測定
してもよい。神経は光学的に方向性を持つ組織なため、
入射した光は神経繊維を伝わり、神経と関連する脳の部
位の情報を持って返ってくる。光の反射又は透過光を同
じ神経束に固定した検出用ファイバで検出することによ
り、ファイバを固定した神経束と関連する脳の部位の生
体物質量の計測が可能となる。
挿入ファイバを神経束に固定しレーザ光を投入して測定
してもよい。神経は光学的に方向性を持つ組織なため、
入射した光は神経繊維を伝わり、神経と関連する脳の部
位の情報を持って返ってくる。光の反射又は透過光を同
じ神経束に固定した検出用ファイバで検出することによ
り、ファイバを固定した神経束と関連する脳の部位の生
体物質量の計測が可能となる。
【００１７】被検体内部への挿入ファイバの挿入経路
は、図４に示す挿入ファイバ４のように鼻孔から挿入す
る方法、同じく図４に示す挿入ファイバ６のように口腔
から咽頭上部へと挿入し脳幹部や太い神経束近くまでも
っていく方法がある。
は、図４に示す挿入ファイバ４のように鼻孔から挿入す
る方法、同じく図４に示す挿入ファイバ６のように口腔
から咽頭上部へと挿入し脳幹部や太い神経束近くまでも
っていく方法がある。
【００１８】
【発明の効果】本発明の、鼻腔に光ファイバを挿入して
計測する生体光計測装置を使用して、従来技術では不可
能だった深部脳の代謝機能の計測が可能となる。さら
に、深部脳の代謝機能の計測により脳死判定を行うこと
が可能となる。
計測する生体光計測装置を使用して、従来技術では不可
能だった深部脳の代謝機能の計測が可能となる。さら
に、深部脳の代謝機能の計測により脳死判定を行うこと
が可能となる。
【図１】本発明の一実施例の反射型生体光計測装置のブ
ロック図。
ロック図。
【図２】本発明の一実施例の透過型生体光計測装置のブ
ロック図。
ロック図。
【図３】本発明による実施例の、挿入ファイバの先端部
の説明図。
の説明図。
【図４】頭部断面と挿入ファイバの挿入経路及び深部脳
との位置関係を示す説明図。
との位置関係を示す説明図。
１…光源部、２…多入力・多出力光スイッチ、３…制御
部、４…入射光用挿入ファイバ、５…挿入ファイバ操作
部、６…検出用挿入ファイバ（挿入用）、７…被検体、
８…光検出部、９−１，９−２…吸盤固定用吸気用チュ
ーブ、１０…ポンプ、１１…内視鏡用モニタ、１２…コ
ンピュータ、１３…表示部、１４…検出用ファイバ（頭
部表面固定用）、１５…イメージファイバ、１６…光フ
ァイバ束、１７…固定用吸盤、１８…粘膜保護用覆い。
部、４…入射光用挿入ファイバ、５…挿入ファイバ操作
部、６…検出用挿入ファイバ（挿入用）、７…被検体、
８…光検出部、９−１，９−２…吸盤固定用吸気用チュ
ーブ、１０…ポンプ、１１…内視鏡用モニタ、１２…コ
ンピュータ、１３…表示部、１４…検出用ファイバ（頭
部表面固定用）、１５…イメージファイバ、１６…光フ
ァイバ束、１７…固定用吸盤、１８…粘膜保護用覆い。
フロントページの続き (72)発明者 牧 敦 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 伊藤 嘉敏 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内
Claims (10)
- 【請求項１】生体外の光源から深部脳基底部の近傍に光
を導き、上記光の生体からの反射または透過光を用いて
上記深部脳の機能を計測することを特徴とする生体光計
測装置。 - 【請求項２】請求項１において、鼻腔，副鼻腔、または
口腔に光ファイバを挿入し、上記光ファイバを用いて光
を導く生体光計測装置。 - 【請求項３】請求項１または２において、二本の光ファ
イバを持ち、上記光ファイバをそれぞれ左右の鼻孔から
挿入し鼻腔の奥粘膜に固定し、一方の光ファイバから光
を入射し、他方の光ファイバを用いて生体からの反射又
は透過光を光検出器に導く生体光計測装置。 - 【請求項４】請求項１，２または３において、上記光フ
ァイバから入射し生体内を透過した光を、頭部表面に配
置した１個又は複数の光ファイバで検出する生体光計測
装置。 - 【請求項５】請求項１，２，３または４において、被検
者に光，音等の外部からの刺激を加え、上記刺激によっ
て生じた脳幹内の生体物質の変化量を計測する生体光計
測装置。 - 【請求項６】請求項１，２，３，４または５において、
入射光としてピコ秒パルス光を用いて、上記光の反射又
は透過光を時間分解計測し、上記計測値を用いて脳内部
の深さに応じた情報を得る生体光計測装置。 - 【請求項７】鼻腔，副鼻腔及び口腔奥の粘膜に密着する
固定部を持ち、上記固定部を用いて先端部分を計測部に
光学的に密着することを特徴とする生体光計測装置。 - 【請求項８】生体挿入部が粘膜を傷つけない素材で被わ
れることを特徴とする生体光計測装置。 - 【請求項９】請求項１，２，３，４，５，６，７または
８において、内視鏡機能を持つ生体光計測装置。 - 【請求項１０】請求項１，２，３，４，５，６，７，８
または９において、神経にレーザ光を入射することを特
徴とする生体光計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5207446A JPH0759782A (ja) | 1993-08-23 | 1993-08-23 | 生体光計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5207446A JPH0759782A (ja) | 1993-08-23 | 1993-08-23 | 生体光計測装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0759782A true JPH0759782A (ja) | 1995-03-07 |
Family
ID=16539911
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5207446A Pending JPH0759782A (ja) | 1993-08-23 | 1993-08-23 | 生体光計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0759782A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005287964A (ja) * | 2004-04-02 | 2005-10-20 | Olympus Corp | 生体・臓器・組織の観察装置 |
| JP2007319576A (ja) * | 2006-06-05 | 2007-12-13 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 成分濃度測定装置 |
| JP2010082370A (ja) * | 2008-10-02 | 2010-04-15 | Hiroshima Ichi | 脳機能計測装置 |
| WO2010050170A1 (ja) * | 2008-10-30 | 2010-05-06 | 株式会社日立製作所 | 生体光計測装置 |
| WO2010150751A1 (ja) * | 2009-06-24 | 2010-12-29 | 株式会社日立製作所 | 生体計測装置 |
| JP2013530741A (ja) * | 2010-05-28 | 2013-08-01 | ザ ジェネラル ホスピタル コーポレーション | 心血管疾患及び心機能に関する情報を分析する装置、システム、方法及びコンピュータアクセス可能媒体 |
| CN107822618A (zh) * | 2017-11-29 | 2018-03-23 | 中国医学科学院生物医学工程研究所 | 非侵入式脑死亡检测评估仪器 |
| CN108078569A (zh) * | 2016-11-21 | 2018-05-29 | 南通九诺医疗科技有限公司 | 一种手机app直接监控的动态血糖监测仪及其控制方法 |
-
1993
- 1993-08-23 JP JP5207446A patent/JPH0759782A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005287964A (ja) * | 2004-04-02 | 2005-10-20 | Olympus Corp | 生体・臓器・組織の観察装置 |
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| JP5147949B2 (ja) * | 2008-10-30 | 2013-02-20 | 株式会社日立製作所 | 生体光計測装置 |
| WO2010150751A1 (ja) * | 2009-06-24 | 2010-12-29 | 株式会社日立製作所 | 生体計測装置 |
| JP5202736B2 (ja) * | 2009-06-24 | 2013-06-05 | 株式会社日立製作所 | 生体計測装置 |
| JP2013530741A (ja) * | 2010-05-28 | 2013-08-01 | ザ ジェネラル ホスピタル コーポレーション | 心血管疾患及び心機能に関する情報を分析する装置、システム、方法及びコンピュータアクセス可能媒体 |
| CN108078569A (zh) * | 2016-11-21 | 2018-05-29 | 南通九诺医疗科技有限公司 | 一种手机app直接监控的动态血糖监测仪及其控制方法 |
| CN107822618A (zh) * | 2017-11-29 | 2018-03-23 | 中国医学科学院生物医学工程研究所 | 非侵入式脑死亡检测评估仪器 |
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