JPH11113878A - 磁気共鳴イメージング方法 - Google Patents

磁気共鳴イメージング方法

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JPH11113878A
JPH11113878A JP9284945A JP28494597A JPH11113878A JP H11113878 A JPH11113878 A JP H11113878A JP 9284945 A JP9284945 A JP 9284945A JP 28494597 A JP28494597 A JP 28494597A JP H11113878 A JPH11113878 A JP H11113878A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】動画像MRIにおいて高い時間分解能を保持し
つつ体動アーチファクトを補正するMRI方法を提供す
る。 【解決手段】被検体に磁気共鳴周波数のRFパルスを照
射後、エコー信号を時系列的に検出するシーケンスと、
得られたエコー信号を用いて画像を再構成するステップ
とを連続して繰り返し、画像再構成に用いるエコー信号
の一部を順次更新して動画像を得る磁気共鳴イメージン
グ方法において、RFパルス照射毎にナビゲーションエ
コーを発生させると共にこれを検出し、画像毎に、画像
再構成に用いるエコー信号を位相補正するための基準と
なるナビゲーションエコーを順次更新してエコー信号を
位相補正し、画像を得る。これによりナビゲーションエ
コーを用いた体動補正の基準時間を細かく設定でき時間
分解能が保持できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、被検体中の水素や
燐等からの核磁気共鳴(以下、NMRという)信号を測
定し、核の密度分布や緩和時間分布等を映像化する磁気
共鳴撮影(MRI)装置におけるイメージグ方法(以
下、MRI方法という)に関し、特に動画像における高
い時間分解能を保持しつつ体動アーチファクトをなくし
たMRI方法に関する。
【0002】
【従来の技術】マルチショットエコープラーナーイメー
ジング(マルチショットEPI)や3次元EPI等にお
いて、ショット間で被検体が動くことにより画像に生じ
る体動アーチファクトを低減させるためのナビゲーショ
ンエコー法が知られている(Seong-Gi Kim ら「ナビゲ
ータを持つ高速インターリーブEPI:4テスラにおけ
る高分解能の解剖学的及び機能的イメージ」マグネティ
ックレゾナンスインメディスン 35:895-902、June 199
6)。
【0003】ナビゲーションエコーは、例えば図4に示
すマルチショットEPIシーケンスにおいてRFパルス
201と一連のエコー取得ルーチン211との間で、ナビゲー
ションエコー発生用傾斜磁場パルスを印加することによ
り発生させる。このようなシーケンスを図5に示す。図
示するようにナビゲーションエコーは各RF照射毎に1
個以上入っている。繰り返し時間210内での被検体の位
置ゆらぎはないものとし、1の繰り返し時間内で取得さ
れたナビゲーションエコーと他の繰り返し時間内で取得
されたナビゲーションエコーとの変化から、被検体の動
きを推定する。
【0004】例えば図6に示すように、1枚の画像を得
るために1個のナビゲーションエコーを含む繰り返し単
位304の計測を4回繰り返す場合(305)、ショット番号
1番の最初の計測(図中灰色で示す)のナビゲーション
エコーを基準として、それ以降の3回の計測(ショット
番号2〜4)のナビゲーションエコーの変化から対応す
る本計測データ(図5の207)について所定の体動補正
を行い1枚の画像601を得る。
【0005】一方、動画像のMR画像にマルチショット
EPIを適用するものとして、MRフロロスコピーが知
られている。これは図7に示すように、計測開始から計
測終了まで随時繰り返し単位209の計測を行い続けなが
らエコー信号を取得し、最後に行った計測から新しい順
に、画像一枚を再構成するのに必要な数のエコー信号、
例えば図7では4回分の計測で得られたエコー信号を用
いて、各時間での画像を再構成するものである。
【0006】このようなMRフロロスコピーによっても
ショット間の体動によるアーチファクトの問題は生じる
が、MRフロロスコピーにナビゲーションエコー法を適
用したものはなかった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記のMRフロロスコ
ピーにナビゲーションエコー法を組合せて体動補正する
ことが考えられるが、単純に組み合わせた場合には、図
8に示すように、1計測304ずつ順次ずらして画像501を
構成していく際に各画像で位相補正の基準となるナビゲ
ーションエコーは、4回の繰り返し単位のショット番号
のうち固定的なショット番号のもの、例えば1番(図中
灰色で示す)のナビゲーションエコーとなる。
【0008】この場合、画像501は計測304の繰り返し時
間TR毎に更新されるが、基準となるナビゲーションエ
コーは最初の計測304から4回目毎に更新されて行くの
で(更新時は図中灰色で示す、A、B、C)、ナビゲー
ションエコーを用いた体動補正の基準時刻は4TR間隔
に延びることとなる。
【0009】しかし、実用的には体動補正の基準時間を
極力細かく設定することが時間分解能向上の上で強く望
まれている。
【0010】そこで本発明は、動画像における高い時間
分解能を保持したうえで、体動補正を行うことができる
MRI方法を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明のMRI方法は、
被検体に磁気共鳴周波数のRFパルスを照射後、エコー
信号を時系列的に検出するシーケンスと、得られたエコ
ー信号を用いて画像を再構成するステップとを連続して
繰り返し、画像再構成に用いるエコー信号の一部を順次
更新して動画像を得る磁気共鳴イメージング方法におい
て、RFパルス照射毎にナビゲーションエコーを発生さ
せると共にこれを検出し、画像毎に、画像再構成に用い
るエコー信号を位相補正するための基準となるナビゲー
ションエコーを順次更新してエコー信号を位相補正し、
画像を得るものである。
【0012】基準となるナビゲーションエコーを順次更
新していくことにより、体動補正の基準時刻を画像の更
新間隔と一致させることができ、高い時間分解能を有し
て体動補正を行うことができる。
【0013】このようなMRI方法は、複数回のRFパ
ルスの照射を繰り返すことにより取得したエコー信号か
ら画像データを得る場合、即ちマルチショットシーケン
スにおいて好適に適用することができ、ショット間に生
じた体動によるアーチファクトをなくすことができる。
【0014】ナビゲーションエコーは、好適には、各R
Fパルスに対して少なくとも1つの位相エンコード量0
のナビゲーションエコーを付加的に発生させる。体動補
正は、基準となるナビゲーションエコーと、各RFパル
スで取得したナビゲーションエコーとの位相差を用い、
取得したエコー信号の位相を補正するにより、体動アー
チファクトをほぼ完全に取り除くことができる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明のMRI方法を図面
を参照して説明する。
【0016】図3は、本発明が適用される典型的なMR
I装置の概略構成を示す図で、このMRI装置は、被検
体401の周囲に静磁場を磁場を発生する磯石402と、該空
間に傾斜磁場を発生する傾斜磁場コイル403と、この領
域に高周波磁場を発生するRFコイル404と、被検体401が
発生するMR信号を検出するRFプローブ405とを備えてい
る。ベッド412は被検体が横たわるためのものである。
【0017】傾斜磁場コイル403は、直交する3軸方向
の傾斜磁場コイルで構成され、傾斜磁場電源409からの
信号に応じてそれぞれ傾斜磁場を発生する。これら3軸
方向の傾斜磁場コイルにより、スライス方向、位相エン
コード方向及び読み出し方向からなる3軸方向の傾斜磁
場を被検体の置かれた空間に印加することができる。
尚、傾斜磁場の印加軸は必ずしも傾斜磁場コイルのxy
z軸と一致する必要はない。
【0018】RFコイル404はRF送信部410の信号に応じて
高周波磁場をパルスとして発生する。RFプローブ405の
信号は、信号検出部406で検出され、信号処理部407で信
号処理され、また計算により画像信号に変換される。画
像は表示部408で表示される。傾斜磁場電源409、RF送信
部410、信号検出部406は制御部411で制御され、制御の
タイムチャートは一般にパルスシーケンスと呼ばれてお
り、本発明では動画像形成のためのパルスシーケンスが
実行される。
【0019】次に、本発明のMRI方法で採用するMR
フロロスコピーについて図1を用いて説明する。動画像
を得るには時間的に連続して撮像を繰り返す必要があ
り、全撮像時間103内に複数回(P回)の撮像1021、102
2、1023・・・・を行う。1回の撮像はそれぞれ図5に示す
ようなマルチショットシーケンスからなり、この例では
ショット数4のマルチショットEPIが採用されてお
り、各撮像内は4回の計測1011〜1014がなされる。図で
はこれに1〜4のショット番号を付している。4回の計
測において取得されたエコー信号により1枚の画像が再
構成される。
【0020】1枚目の画像1041は、撮像1021で取得され
たショット番号1〜4の組に含まれるエコーを用いて作
成される。2枚目の画像1042は、最初の撮像1021におけ
るショット番号1のエコー信号を、次の撮像1022におけ
るショット番号1で取得されたエコー信号で更新したエ
コー信号の組を用いて作成する。同様に、3枚目の画像
1043は、最初の撮像1021におけるショット番号2のエコ
ー信号を、次の撮像1022におけるショット番号2のエコ
ー信号で更新したエコー信号の組を用いて作成する。以
降同様に、最先ショットで得られたエコー信号を新しく
撮像された同一ショット番号のエコー信号と更新するこ
とにより、エコートレイン群の一部を順次更新しながら
画像を作成する。これにより、計測の繰り返し時間TR
の間隔で動画像を得ることができる。
【0021】このように得られる動画像はショット間に
体動があると、それがアーチファクトとなるため、本発
明のイメージング方法では各計測1011〜1014毎にナビゲ
ーションエコーを発生、検出するステップを導入し、こ
れらナビゲーションエコーにより画像再構成に用いるエ
コー信号を位相補正を行う。
【0022】ナビゲーションエコーを発生させるパルス
シーケンスは、マルチショットシーケンスにナビゲーシ
ョンエコーを発生させる手順を加えたもので、図5に示
すようにまずスライス傾斜磁場Gs202と同時にRFパ
ルス2011が照射され、次いでナビゲーションエコー発生
のための傾斜磁場Gr301が印加される。この傾斜磁場3
01の正負の印加量が等しくなったところでエコー3021が
発生し、これをこれを時間範囲303の間サンプリングし
時系列データを得る。このナビゲーションエコーには位
相エンコード傾斜磁場が印加されておらず、位相エンコ
ード量0である。
【0023】図5において点線で囲った部分2111、2112
は図4に示すマルチショットEPIシーケンスの手順21
1に対応し、ここではオフセット読み出し傾斜磁場205と
位相エンコード量にオフセットを与えるための傾斜磁場
Gp203が与えられ、続いて連続して反転する読み出し
傾斜磁場Gr206とこれに同期して位相エンコード傾斜
磁場Gp204が印加される。反転する読み出し傾斜磁場
Gr206の各周期内で各位相エンコードのエコー信号207
が時系列的に発生するので、これを時間範囲208の間お
のおのサンプリングし時系列データを得る。
【0024】RFパルス照射から手順2111までを位相エ
ンコード傾斜磁場Gp203のオフセット量を変えなが
ら、全位相エンコード量のエコー信号を計測するまで繰
り返し時間TR304で繰り返す。例えば位相エンコード
方向のエンコード量(KY)を256、1回のRFパルス照
射で計測されるエコー信号の数(エコートレイン数M)
を64とすると、シーケンスのショット数N(繰り返し
数)が4のマルチショットEPIとなる。この場合、読
み出し方向のデータ数(KX)は256とする。
【0025】このパルスシーケンスを図1のMRフロロ
スコピーに適用した場合、ショット数N(=4)×撮像
回数Pに対応する数のナビゲーションエコーが得られ
る。各ナビゲーションエコーはV(kx,pn)で表すこと
ができる。ここでkxは読み出し方向のデータ番号で1≦
kx≦KXを満たす。pnはp番目の撮像のn番目のショット
において取得されたナビゲーションエコーであることを
表し、1≦p≦P、1≦n≦Nを満たす。同様にp番目
の撮像におけるn番目のショットにおいてm番目(1≦
m≦M)に取得されたエコー信号Sは、S(kx,pn,m)
で表すことができ、対応するナビゲーションエコーV
(kx,pn)(pnが同じであるエコー)の位相情報に基づ
き体動補正される。
【0026】次にこのようにして得られたナビゲーショ
ンエコーを用いた体動補正の方法、即ち各エコー信号S
(kx,pn,m)の位相を補正する手順について説明する。
【0027】本発明のMRI方法では、各ナビゲーショ
ンエコーの位相情報を得るための基準となるナビゲーシ
ョンエコーは特定のショット番号のものに固定されず、
順送りにしていく点を大きな特徴としている。即ち、各
ショットのナビゲーションエコーは、ある時は体動モニ
ターとしてのナビゲーションエコーであるが、ある時は
基準ナビゲーションエコーになる。図1においては各シ
ョットの上半部を灰色、下半部を白色で表示することに
より、各ナビゲーションエコーが基準ともなり、モニタ
ーともなることを示す。
【0028】本実施例では、画像取得時の被検体位置を
反映させるため、画像再構成に用いる計測の組の中で時
間的に一番古い(最先の)ショットにおけるナビゲーシ
ョンエコーを基準ナビゲーションエコーに用いる場合を
説明する。この場合には、1枚目の画像1041の基準ナビ
ゲーションエコーはV(kx,11)(p=1,n=1)であり、これに
基き計測1012〜1014で得られたエコーの体動補正がなさ
れ、また2枚目の画像1042の基準ナビゲーションエコー
はV(kx,12)(p=1,n=2)である。このように基準ナビゲー
ションエコーを順次更新していくことにより、体動補正
の基準時刻をTR毎に更新することができ、時間分解能
が向上する。
【0029】体動補正の方法としていくつかの方法を採
用することができるが、ここでは基準ナビゲーションエ
コーと、体動モニターとしての各ナビゲーションエコー
との位相差を直接求め、この位相差により対応するエコ
ー信号の位相を補正する方法を説明する。
【0030】今、基準ナビゲーションエコーをV(kx,
1)、基準ナビゲーションエコーによって位相差を求める
べき各ナビゲーションエコーをV(kx,n)とすると、その
位相差Pは、例えば次のような演算によって求められ
る。尚、V(kx,1)とV(kx,n)の撮像番号pは必ずしも一
致しているとは限らないが、ここでは撮像番号に対応す
る符号は説明を簡単にするため省略する。
【0031】まず、下記の演算により信号の実部と虚部
のC(kx,n)を求める。
【0032】
【数1】 (式中、re[]は信号の実部を、im[]は信号の虚部を、|
|は信号の絶対値を表わす。以下、同じ。) このC(kx,n)を位相シフトマップと名付ける。nについ
ての位相差Pは、C(kx,n)を用いて、下式、 P(kx,n)≡arctan(im[C(kx,n)]/re[C(kx,n)]) により求めることができる。位相差Pは、読み出し方向
のデータ番号(kx;時相)毎に求められる。
【0033】この位相差から信号Sの位相差を補正する
のであるが、上記演算によって求められた位相差は主値
を回っている位相変化やノイズを含んでいる。従って、
エコー信号S(kx,n,m)の位相補正に用いるに先立っ
て、位相変化やノイズを補正する処理を行うことが好ま
しい。
【0034】まず主値を回っている位相を除去するた
め、|P(kx,n)−P(kx-1,n)|>A且つ|P(kx,n)−P
(kx+1,n)|>A(Aは定数)のときに、 P(kx,n)=(P(kx-1,n)+P(kx+1,n))/2 とする処理を行う。
【0035】こうして主値回りを除去した後の位相はノ
イズが減少しているが、なお位相シフト量の算出の妨げ
となり得るノイズ成分が含まれている。これらノイズ成
分は、例えばメディアンフィルタ、バターワースフィル
タ、局所平均化処理のようなフィルタ処理により抑制す
ることができ、これにより全体的な位相シフトの変化が
得られる。
【0036】さらにフィルタ処理後の位相をより理想的
な位相回りに近づけるため、全時相(-kx〜+kx)または
一部分の時相について、例えばy=ax+b(a,bは
定数)であるような1次関数に、関数フィッティングす
る。
【0037】このように補正された位相シフトマップ
C'(kx,n)を用いて、エコー信号S(kx,n,m)を補正し、
位相シフトを補正した信号S'(kx,n,m)を得る。位相シ
フトの補正は、位相シフトマップC'(kx,n)とkx及びnが
同一であるエコー信号S(kx,n,m)について次式の演算に
より行う。
【0038】
【数2】 このように補正された信号S'(kx,n,m)を用いて画像を
再構成することにより、1画像を得るための計測の組の
実行時間中に被検体が動いた場合にも、その動きによる
位相変化を補正することができ、体動アーチファクトの
ない画像を得ることができる。この実施例による方法
は、被検体が1絵素以上の大きな動きをする場合に特に
有効である。
【0039】このような体動補正処理を画像毎に基準と
なるナビゲーションエコーを更新しながら画像を再構成
する。
【0040】尚、以上の実施例では、基準となるナビゲ
ーションエコーとして、エコートレイン群の中で最も早
いナビゲーションエコーを用いた場合を説明したが、1
枚の画像を構成する4つ計測のうちいずれの計測で取得
されたナビゲーションエコーを基準としてもよい。
【0041】また、上記実施例では位相補正方法とし
て、ナビゲーションエコーのk空間データを用いて位相
差を求め、信号をk空間で位相補正する方法を説明した
が、本発明に適用できるナビゲーションエコーを用いた
補正の方法はこれに限定されるわけではなく、ナビゲー
ションエコーをフーリエ変換した後の信号から位相差を
求める公知の体動補正方法も採用できる。例えば、ナビ
ゲーションエコーをフーリエ変換し、フーリエ変換され
た信号について、異なるナビゲーションエコー間の位相
差を求め、ナビゲーションエコーと同じ軸にフーリエ変
換された信号に対し、ナビゲーションエコーに対応する
信号の位相を実空間上で補正する方法であってもよい。
この方法はフーリエ変換を行う回数が多いため時間は要
するが、細かい動きを精度よく補正することができるた
め、拡散イメージングのようなわずかな動きでもアーチ
ファクトが現れるシーケンスに特に有効である。
【0042】また、ナビゲーションエコーをフーリエ変
換してプロファイルを求め、フーリエ変換後の異なるナ
ビゲーションエコー間のプロファイルの位置ずれからナ
ビゲーションエコーの位相差を相関関係により求め、対
応する信号の位相をk空間上で補正する方法を採用する
こともできる。
【0043】また、本発明に適用できるMRフロロスコ
ピーの方法は上記実施例で説明したものに限定されず、
種々の変更が可能である。例えば、MRフロロスコピー
の方法として特開平6−343621号に記載された方
法を採用することもできる。この方法では、1枚の画像
を構成する複数計測のエコーのうち、特定の位相情報を
もつ計測エコー(例えば低空間周波数領域のデータ)の
みが画像毎に完全に入れ替わるように計測順序を制御す
る。
【0044】図2はこのような計測方法を示す図で、例
えばk空間を3つの領域21、22、23に分けて撮像する場
合、領域22の計測を他の領域の計測より多く繰り返し、
順次更新される画像51、52、53では領域22については常
に新しい計測データに置き換わるようにする。即ち、ま
ず領域21、領域22、領域23のデータを順次収集して画像
51を再構成し、次のデータ収集では新たに領域22及び21
を順に取得し、直前の画像再構成に用いた領域23のデー
タと共に画像52を再構成する。さらに次のデータ収集で
は新たに領域22及び23を順に取得し、直前の画像再構成
に用いた領域21のデータと共に画像53を再構成する。こ
の場合、時間経過に伴う画像変化に最も寄与するのは低
空間周波数領域であるため、この低空間周波数領域を常
に更新される領域22とすることにより、再生画像の時間
分解能をほとんど劣化させることなく動画を得ることが
できる。
【0045】このような改良されたMRフロロスコピー
においても、各計測にナビゲーションエコーの発生と検
出を追加し、画像毎に例えば最先の計測で得られたナビ
ゲーションエコーを基準として他の領域の計測データの
位相を補正する。即ち画像51では領域21の計測で得られ
たナビゲーションエコーを基準として他の領域の計測デ
ータの位相を補正し、画像52では領域23の計測で得られ
たナビゲーションエコーを基準として他の領域の計測デ
ータの位相を補正する。この場合にも、画像の時間分解
能2TRに合わせて位相補正の分解能も2TRとするこ
とができる。基準とするナビゲーションエコーは、上述
のように1つの画像について最先の計測で得られたナビ
ゲーションエコーとしてもよいが、それに限定されず、
例えば常に更新される領域22の計測で得られたナビゲー
ションエコーとしてもよい。
【0046】また、一般にMR撮影の計測では本計測に
先立って静磁場均一性を調整するため等のプリスキャン
を行う場合があるので、このような場合にはプリスキャ
ン自体にもナビゲーションエコーを加えることができ、
このナビゲーションエコーを基準ナビゲーションエコー
としてもよい。
【0047】さらに、本実施例では、MRフロロスコピ
ーの基準シーケンスとしてEPIシーケンスを例にとっ
て説明したが、このようなシーケンスに限定されるもの
ではなく、原理的には、エコー信号を得る際にRFパル
スのショットを繰り返して1枚の画像再構成のためのエ
コー信号を得るようなシーケンスに対しては、どのよう
なものであっても好適に適用できる。このようなシーケ
ンスとして、例えば、バーストイメージング、ハイブリ
ッドバーストイメージング、グラディエントエコーシー
ケンス、分割高速グラディエントエコーシーケンス、3
d−EPI、エコーボリューマー、スパイラルイメージ
ング、EPI型スペクトロスコピックイメージング、拡
散イメージング等が挙げられる。
【0048】また、本実施例では、ナビゲーションエコ
ーをRFパルス1ショットにつき読み出し方向のみに1
エコーづつ入れたが、読み出し方向、位相エンコード方
向の2方向に入れてもよい。またナビゲーションエコー
としては、1軸方向のナビゲーションエコーに限らず、
2つの直交する方向に位相が90度ずれた傾斜磁場を印
加することにより発生させたオービタルナビゲーション
エコーを採用することもできる。これにより、2つの軸
により形成される平面の位相情報を補正することができ
る。
【0049】また、本実施例では、ナビゲーションエコ
ーは位相エンコード量0としているが、一般的にはナビ
ゲーションエコーにおける位相エンコード量が同条件な
らば0に限られるものではない。
【0050】さらに、本発明は、以上の実施例で開示さ
れた内容にとどまらず、本発明の趣旨を踏まえた上で各
種形態を取り得る。
【0051】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、M
Rフロロスコピーにナビゲーションエコー法を適用する
際、基準となるナビゲーションエコーを動画を構成する
画像ごとに順次更新していくことにより、動画像のMR
I方法において、高い時間分解能を保持しつつ、また、
画像取得時の被検体の位置情報を反映しつつ被検体の体
動を補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のMRI方法の一実施例を説明する図。
【図2】本発明のMRI方法が適用される他の実施例を
説明する図。
【図3】本発明のMRI方法を実施するためのMRI装
置のブロック図。
【図4】本発明及び従来のMRI方法に適用されるマル
チショットEPIのパルスシーケンス図。
【図5】本発明及び従来のMRI方法に適用されるナビ
ゲーションエコー法を説明する図。
【図6】従来のナビゲーションエコー法を説明する図。
【図7】従来のMRフロロスコピーを説明する図。
【図8】MRフロロスコピーとナビゲーションエコー法
とを単純に組み合わせた場合を説明する図。
【符号の説明】
304、1011〜1014・・・・・・繰り返し単位(計測) 1041〜1045・・・・・・画像 2011、2012・・・・・・RFパルス 3021、3022・・・・・・ナビゲーションエコー

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被検体に磁気共鳴周波数のRFパルスを照
    射後、エコー信号を時系列的に検出するシーケンスと、
    得られたエコー信号を用いて画像を再構成するステップ
    とを連続して繰り返し、画像再構成に用いるエコー信号
    の一部を順次更新して動画像を得る磁気共鳴イメージン
    グ方法において、 前記RFパルス照射毎にナビゲーションエコーを発生さ
    せると共にこれを検出し、 画像毎に、画像再構成に用いるエコー信号を位相補正す
    るための基準となるナビゲーションエコーを順次更新し
    て前記エコー信号を位相補正し、画像を得ることを特徴
    とする磁気共鳴イメージング方法。
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