KR20130133969A - 영상분석을 통해 자동으로 시술영역 및 조사강도가 조절되는 레이저 시술장치 - Google Patents

영상분석을 통해 자동으로 시술영역 및 조사강도가 조절되는 레이저 시술장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 레이저 시술장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 시술부위를 촬영하여 영상데이터를 획득하는 카메라와 상기 카메라를 통해 제공된 영상데이터를 분석하여 정상피부 영역과 비정상피부 영역을 분류하는 분석부와 상기 분석부에 의해 분류된 비정상 피부 영역 중 시술영역을 선택하고 선택된 시술영역에 레이저조사기가 위치되도록 구동부를 제어하는 제어부와 상기 분석부와 상기 제어부에 의해 처리된 영상이 출력되는 표시부와 사용자로부터 선택신호를 입력받는 입력부와 상기 제어부의 명령신호에 따라 레이저조사기의 위치를 조절하는 구동부 및 상기 구동부의 구동에 의해 위치하여 레이저를 조사하는 레이저조사기를 포함하여 시술영역에 대한 정밀한 타겟팅이 가능하게 됨으로써 그에 따른 정상피부 영역의 손상을 최소화시킬 수 있으며 시술시간이 단축되어 시술자(의사)와 피시술자(환자) 모두에게 레이저 시술에 대한 부담감을 줄여주는 영상분석을 통해 자동으로 시술영역 및 조사강도가 조절되는 레이저 시술장치에 관한 것이다.

Description

영상분석을 통해 자동으로 시술영역 및 조사강도가 조절되는 레이저 시술장치{Automatically controlled Laser apparatus by image-analysis}
본 발명은 레이저 시술장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 각종 피부질환 등을 레이저로 시술하는 데 있어서 영상데이터를 이용하여 시술범위 및 피부의 유,수분 포함상태를 분석하고 분석된 시술영역을 정확히 타겟팅하며 유,수분 포함상태에 따라 조사강도를 조절하여 레이저가 조사되도록 하는 장치에 관한 것이다.
현대 의학에서 레이저는 다양한 형태로 의학에 이용되고 있다. 이전 수술분야에 국한되었던 레이저의 의학적 응용은 최근 들어 비관혈적 진단 및 치료분야에까지 폭 넓게 확장되고 있다. 처음에 레이저는 외과적 치료에 도입되었고, 외과 영역에 도입된 레이저는 출력에너지가 큰 레이저로서 조직파괴 작용이 있다.
이러한 조직파괴 현상을 통해 조직절단, 응고 및 지혈 등에 고출력 레이저가 응용되었다. 이렇듯, 현대 의학에서도 폭넓게 적용되고 있는 레이저는 피부 미용에서도 다양하게 이용되고 있다.
상기한 레이저를 이용한 치료에 있어서, 종래에는 레이저가 방출되는 레이저조사기를 환자의 치료부위에 적용하되 시술자(의사)가 레이저가 조사되는 핸드피스를 직접 들고 수작업으로 치료하였다.
따라서, 상기한 종래의 치료가 시술자(의사)에 의한 수작업으로 이루어지다 보니 레이저조사기를 조사하는데 있어서 치료범위를 벗어나 정상피부에 조사되는 문제점이 있었다.
또한, 환자가 움직여서 치료할 피부위치가 이동되면 치료를 멈추거나 상술한 바와 같이 정상피부에 레이저가 조사되는 등 실수 우려가 높아 정밀 치료가 어려운 문제점이 있다.
또한 상기한 바와 같이 시술자가 의한 직접 핸들링하는 치료는 시술자나 환자 모두 장시간 치료에 매달려야하기 때문에 피로도 증대로 치료를 오래 할 수 없는 불편이 있다.
따라서 본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위하여 제안되는 것으로서 시술자(의사)가 레이저가 조사되는 핸드피스를 직접 들고 수작업으로 시술을 할 필요가 없고 또한 정밀하게 시술범위만을 타겟팅하여 레이저가 조사될 수 있게 되며 아울러 시술시간이 단축되어 시술자나 환자 모두에게 편리함을 주는 영상분석을 통해 자동으로 시술영역이 조절되는 레이저 시술장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상술한 문제점들을 해결하기 위한 수단으로 영상분석을 통해 자동으로 시술영역 및 조사강도가 조절되는 레이저 시술장치는 시술부위를 촬영하여 영상데이터를 획득하는 카메라; 상기 카메라를 통해 제공된 영상데이터를 분석하여 정상피부 영역과 비정상피부 영역을 분류하는 분석부; 상기 분석부에 의해 분류된 비정상 피부 영역 중 시술영역을 선택하고 선택된 시술영역에 레이저가 조사되도록 제어하는 제어부; 상기 분석부와 상기 제어부에 의해 처리된 영상이 출력되는 표시부; 사용자로부터 선택신호를 입력받는 입력부; 및 상기 제어부의 명령신호에 따라 레이저조사기의 위치를 조절하는 구동부 를 포함하는 것이 특징이다.
하나의 예로써, 상기 분석부는 상기 카메라로 촬영된 영상신호를 개개의 픽셀로 나누고 나누어진 픽셀의 RGB(Red-Green-Blue) 코드값을 통해 정상피부 영역와 비정상피부 영역를 분석하여 시술영역을 분석하는 것이 특징이다.
하나의 예로써, 상기 레이저조사기, 구동부, 입력부 및 카메라를 구비하는 본체와 상기 본체의 일단부에 고정되는 'ㄷ'자 형상의 가이드 범위가 구성된 빔가이드를 포함하는 것이 특징이다.
하나의 예로써, 상기 빔가이드는 상기 카메라의 촬영방향과 수직이 되도록 기울기를 갖는 것이 특징이다.
하나의 예로써, 상기 구동부는 제 1 미러, 제 1 미러축, 제 2 미러 및 제 2 미러축으로 구성되는 것이 특징이다.
하나의 예로써, 상기 레이저조사기, 구동부 및 카메라는 광 진행 방향이 일치되도록 위치하는 것이 특징이다.
본 발명에 따른 영상분석을 통해 자동으로 시술영역이 조절되는 레이저 시술장치는 레이저를 조사하는 데 있어서 카메라로 촬영한 영상데이터를 분석하여 시술영역에 대한 정밀한 타겟팅이 가능하게 됨으로써 그에 따른 정상피부 영역의 손상을 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 시술시간이 단축되어 시술자(의사)와 피시술자(환자) 모두에게 레이저 시술에 대한 부담감을 줄여주는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 영상분석을 통해 자동으로 시술영역이 조절되는 레이저 시술장치의 구성을 도시한 블럭도.
도 2는 본 발명에 따른 레이저 시술장치의 실시 예를 보여주는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 다른 실시 예를 나타낸 단면 사시도.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다.
이하, 본 발명의 구성 및 작용을 첨부된 도면에 의거하여 좀 더 구체적으로 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
도 1은 본 발명에 따른 영상분석을 통해 자동으로 시술영역이 조절되는 레이저 시술장치의 구성을 도시한 블럭도이고, 도 2는 본 발명에 따른 레이저 시술장치의 실시 예를 보여주는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조해 보면, 본 실시 예에 따른 영상분석을 통해 자동으로 시술영역이 조절되는 레이저 시술장치는, 시술자(의사)가 피시술자(환자)의 피부에 치료를 위해 레이저를 조사하는 경우에 있어, 카메라(10)를 통해 시술부위가 포함된 피부영역을 촬영하고 촬영된 영상데이터 신호를 분석부(20)에 제공한다. 분석부(20)는 제공받은 영상데이터를 분석하여 정상피부 영역(100)과 비정상피부 영역(200)으로 분류하고 분류된 영상데이터 신호를 표시부(30)와 제어부(50)로 보낸다. 제어부(50)는 시술자가 입력부(40)를 통해 비정상피부 영역(200) 중에서도 치료가 필요한 시술영역을 입력하면 표시부(30)에 출력됨과 동시에 구동부(60)에 전달된다. 구동부(60)는 제어부(50)의 명령신호에 의해 레이저조사기(70)를 시술영역에 위치시키게 된다. 이렇게 하여 시술부위에 위치한 레이저조사기(70)는 레이저를 조사하여 시술이 완료된다. 이를 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다.
카메라(10)는 시술받고자 하는 피부범위를 촬영하여 피부 영상데이터를 획득하게 되는데 이때 카메라(10)는 근접촬영시 고해상도로의 촬영이 가능하여 촬영된 영상을 확대할 경우에도 선명한 영상이 유지될 수 있는 고해상도의 카메라(10)를 사용하는 것이 바람직하다.
본 실시 예에 따른 분석부(20)는 카메라(10)에 의해 획득된 영상데이터를 분석하여 정상피부 영역(100)과 비정상피부 영역(200)을 분류하고 또한 피부의 유,수분 포함상태를 분석하는 역할을 수행하게 된다. 상기 분석부(20)는 영상 분석 소프트웨어가 탑재된 연산장치가 구비되어 획득한 영상데이터를 개개의 픽셀로 나누고, 나누어진 픽셀의 RGB(Red-Green-Blue)코드 값을 분석하는 기법을 이용하게 되는데 이때 이하에서 설명할 입력부(40)를 통해 정상피부 영역(100)의 일 부분을 선택하여 정상피부 영역(100)의 코드값을 선택하게 되면 그와 다른 코드값을 갖는 여드름, 점, 문신, 기미, 주근깨, 주름 및 각종 색소침착 등의 비정상피부 영역(200)을 분류해 낼 수 있게 된다. 또한 분석부(20)는 피부에 포함된 유,수분의 량을 분석하게 되는데 이는 이하에서 설명할 레이저조사기(70)의 조사강도를 조절하기 위함이다.
본 실시 예에 따른 표시부(30)는 상기 카메라(10)에 의해 촬영된 영상, 분석부(20)를 통해 분석된 피부영역(100,200)과 이하에서 설명할 입력부(40), 제어부(50)에 의해 입력하여 발생하는 각종 신호 및 레이저조사기(70)를 통해 피부에 레이저가 조사되는 시술과정이 모두 표시되도록 출력된다.
또한, 표시부(30)는 상기 분석부(20)를 통해 분류된 비정상피부 영역(200)의 테두리에 점선, 실선 및 일점쇄선 등의 비정상피부 영역(200)임이 표시되도록 경계를 표시하는 선이 표시되도록 한다.
그렇게 하여, 시술자(의사)는 상기 표시부(30)에 표시된 영상을 통해 정상피부 영역(100)과 비정상피부 영역(200)을 식별할 수 있게 된다. 그리고 비정상피부 영역(200) 중에서도 시술의 필요 여부를 판단하여 시술영역이라 판단되는 영역에는 특정한 표식이 표시부(30)에 새겨지도록 한다. 일례로 시술영역에는 'O'자의 표식이 새겨지도록 한다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것이 아니며 'V' 'X'표 등의 다양한 모양의 표식을 가질 수 있음은 물론이다. 또한, 상기 시술의 필요 여부를 판단하여 표시부(30)에 표식을 입력하는 작업은 이하에서 설명할 입력부(40)를 통해 이루어지게 된다.
본 실시 예에 따른 제어부(50)는 레이저조사기(70)를 정확하게 시술영역에 위치시키기 위하여 구동부(60)를 제어하게 되는데, 이는 사용자가 표시부(30)의 영상을 관찰하여 입력부(40)를 통한 시술영역의 선택 후 확인 단계를 거쳐 조사명령을 입력하게 되면 제어부(50)는 구동부(60)를 레이저조사기(70)를 시술영역에 위치시키게 되어 시술영역에 정확하게 레이저를 조사할 수 있게 된다. 아울러, 피부에 포함된 유, 수분의 량을 분석하여 유, 수분의 함유량에 따른 레이저조사기(70)의 조사강도도 조절되게 된다.
본 실시 예에 따른 입력부(40)는 레이저조사기(70)의 위치 및 조사강도가 정확히 제어되기 위하여 시술자가 명령을 입력하는 곳으로, 사용자는 표시부(30)에 출력된 영상을 통해 각종 제어 명령을 내릴 수 있게 된다. 이때, 입력부(40)를 통해 카메라(10)로 촬영하여 분석부(20)를 통해 분석된 영상데이터 중 시술영역을 선택하여 표시부(30)에 표시할 수 있으며, 출력된 영상 데이터를 보며 제어부(50)를 통한 레이저조사기(70)의 제어명령을 내릴 수 있게 된다. 또한, 레이저조사기(70)의 전원을 on/off 시킬 수 있으며, 시술중에 위급한 상황이 도래할 경우를 대비해 비상정지를 시킬 수 있는 별도의 스위치를 마련함이 바람직하다.
본 실시 예에 따른 구동부(60)는 시술영역이 결정되면 제어부(50)를 통하여 레이저조사기(70)를 시술영역에 위치시키게 되며, 분석부(20)에 의한 비정상피부 영역(200) 중 실제 레이저 치료를 받게 되는 시술영역의 정확한 범위를 타겟팅할 수 있도록 레이저조사기(70)를 구동하여 위치를 조절하게 된다.
한편, 레이저조사기(70)는 시술받을 피부영역에 레이저를 조사하는 장치로써 예를 들면 여드름, 점, 문신, 기미, 주근깨, 주름 및 각종 색소침착 등 다양한 증상에 따라 니오디뮴야그레이저(ND-YAG), 헬륨네온 레이저(HE-NE), 탄산가스레이저(CO2), 갈륨비소레이저(GaAS) 등 의료용으로 사용되는 레이저조사기(70) 중에서 적어도 한 기이상 적용되도록 한다. 또한, 레이저조사기(70)가 조사되는 영역은 상기 카메라(10)로 촬영되는 촬영범위 내에 이뤄지도록 하고 상기 구동부(60)에 의해 카메라(10)와 레이저조사기(70)는 연동 되도록 설치되어야 함이 바람직하며 그로 인해 치료과정이 실시간으로 표시부(30)에 출력 되도록 함이 바람직하다.
특히, 도 2에서는 본 발명에 따른 영상분석을 통해 자동으로 시술영역이 조절되는 레이저 시술장치의 실시 예를 보여주는 도면으로, 카메라(10)를 통해 시술부위가 포함된 일 피부영역을 촬영한 영상데이터 신호는 분석부(20)를 거쳐 표시부(30)에 출력된다. 이후, 시술자는 출력된 영상을 관찰하여 입력부(40)를 통해 정상피부 영역(100)을 선택할 수 있게 되며 선택된 정상피부 영역(100)과 비교하여 분석부(20)에서는 정상피부 영역(100)과 비정상피부 영역(200)을 분류할 수 있으며 표시부(30)에 정상피부 영역(100)과 구별되도록 비정상피부 영역(200)의 테두리에 점선 등이 표시되도록 한다. 시술자는 표시부(30)에 점선으로 표시된 비정상피부 영역(200) 중에서도 실제로 레이저가 조사될 영역인 시술영역을 입력부(40)를 통해 선택할 수 있으며 또한, 다 수의 시술영역이 존재할 경우 시술영역의 선택순서 또는 위치에 따라 제 1 시술영역(210-1), 제 2 시술영역(210-2), 제 3 시술영역(210-3)... 등 갯 수에 제한 없이 선택된 영역이 표시부(30)에 표시되도록 하고 이후, 시술자가 입력부(40)를 통해 레이저 시술장치를 작동하게 되면 구동부(60)에 의해 제 1 시술영역(210-1)으로 레이저조사기(70)를 위치시킨 후 레이저를 조사하여 치료를 실시하고 제 1 시술영역(210-1)에 대한 시술이 완료되면 자동으로 구동부(60)는 레이저조사기(70)를 다음 위치인 제 2 시술영역(210-2), 제 3 시술영역(210-3)으로 차례대로 이동하여 시술을 진행하게 된다.
이하에서는 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 다른 실시 예를 살펴본다.
카메라(10), 입력부(40), 구동부(60-1) 및 레이저조사기(70)가 일체로 포함되도록 본체(1)를 마련하여 별도로 구성된 분석부(20), 표시부(30) 및 제어부(50)와 연결되도록 구성한다.
먼저, 본 실시 예에서 전방이라 함은 레이저가 조사되는 방향을 정의하며, 후방이라 함은 그 반대 방향을 정의한다. 본 실시 예에 따른 본체는 본체 전단부에 고정되는 빔가이드(80)가 구성되고 내부에는 제 1 미러(62a) 및 제 2 미러(62b)로 구성된 구동부(60-1)가 구비되며 후방 내부에는 전방을 향해 레이저가 조사되는 레이저조사기(70)가 구성된다.
보다 상세히 살펴보면, 상기 빔가이드(80)는 시술시에 피부에 밀착이 잘 되도록 'ㄷ'자 형상을 이루고 'ㄷ'자 테두리의 내측 범위를 가이드 범위(82)라 정의하며 이하에서 설명할 카메라(10)의 촬영범위 및 레이저조사기(70)의 조사범위가 일치하게 구성시킨다. 또한 빔가이드(80)는 본체(1)의 전단부와 일정간격이 유지된 상태로 고정시킨다. 그러나 본 발명의 빔가이드(80) 형상은 이 외에도 원형, 사각형 등의 다양한 형상을 가질 수 있음은 물론이다.
본 실시 예에 따른 카메라(10)는 도 3에 도시된 바와 같이 외부에 노출 되지 않도록 본체(1)의 내측에 고정되어 외부 환경의 영향을 받지 않도록 하고 최적의 촬영조건을 갖추기 위하여 별도의 조명장치(미도시)가 더 구성될 수 있다.
그리고 시술시에는 항상 빔가이드(80)를 피부에 밀착시키기 때문에 본체(1)에 고정된 카메라(10)와 빔가이드(80)의 간격은 항상 일정하게 된다. 그러므로 카메라(10)와 가이드 범위(82)는 항상 일정한 거리가 유지되어 카메라(10)의 촬영시 일정한 초점으로의 촬영이 가능하게 되고 또한, 피부에 빔가이드(80)를 밀착시켜 촬영하기 때문에 촬영시 흔들리지 않아 고품질의 영상을 획득할 수 있게 된다.
도 4를 참조하면, 본체(1)의 중심을 통해 조사되도록 구성된 레이저조사기(70)로 인해 카메라(10)는 그 위치가 본체(1)의 중심에서 벗어난 곳에 위치되는데 그런 이유로 카메라(10)의 촬영방향은 경사각(θ)이 발생하기에 고품질의 영상이 획득되도록 빔가이드(80)의 가이드 범위(82) 역시 카메라(10)의 촬영 방향에 수직이 되는 경사각을 갖게 한다.
다시 도 3을 참조하여 설명하면, 본 실시 예에 따른 구동부(60-1)는 본체(1)의 내부에 위치하며 제 1 미러(62a), 제 1 미러축(64a), 제 2 미러(62b) 및 제 2 미러축(64b)를 포함하여 구성된다.
구체적으로, 제 1 미러(62a)는 레이저조사기(70)로 부터 조사되는 레이저를 반사하여 수직방향으로 꺽이도록 45˚의 기울기를 갖도록 위치되고 제 1 미러(62a)의 중심에는 모터와 연동되는 제 1 미러축(64a)을 구성한다.
또한, 제 2 미러(62b)는 상기 제 1 미러(62a)와 마주보도록 대응되게 위치시키고 제 2 미러(62b)의 중심에는 모터에 연동되는 제 2 미러축(64b)과 결합시키되 상기 제 2 미러축(64b)은 상기 제 1 미러축(64a)과는 수직이 되도록 한다. 그렇게 하여, 레이저조사기(70)에서 조사되는 레이저는 제 1 미러(62a)와 제 2 미러(62b)에 차례로 반사되어 본체의 전방인 가이드범위(82)에 조사되게 된다. 이때, 제어부(50)에서는 각각 모터를 회전시커 제 1 미러축(64a)과 제 2 미러축(64b)의 각도를 제어할 수 있으며 그렇게 하여 본체(1)를 피시술자의 피부에 고정시킨 상태에서 레이저조사 방향을 정확하게 제어할 수 있게 되어 비정상피부영역(200)에 레이저가 조사될 수 있게 된다. 이때, 레이저의 조사는 상기 분석부(20)의 시술영역분석 및 제어부(50)의 제 1 미러(62a) 및 제 2 미러(62b)의 제어를 통해 이루어지게 된다.
본 실시 예에 따른 입력부(40)는 본체(1)를 피시술자의 피부에 밀착한 상태에서 용이한 조작이 가능하도록 본체(1)의 측면부에 구성한다.
그러므로, 본 실시 예에서 본체는 카메라(10), 입력부(40), 구동부(60-1) 및 레이저조사기(70)를 일체로 구성한 것을 특징으로 하여 시술자가 한 손으로 파지한 상태로 용이하게 시술할 수 있게 된다.
또한 본 실시 예에서는 상기 레이저조사기, 구동부 및 카메라는 광 진행 방향이 일치되도록 위치시키는 것이 특징이다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정해져야만 할 것이다.
10 : 카메라 20 : 분석부
30 : 표시부 40 : 입력부
50 : 제어부 60 : 구동부
70 : 레이저조사기

Claims (6)

  1. 시술부위를 촬영하여 영상데이터를 획득하는 카메라;
    상기 카메라를 통해 제공된 영상데이터를 분석하여 정상피부 영역과 비정상피부 영역을 분류하는 분석부;
    상기 분석부에 의해 분류된 비정상 피부 영역 중 시술영역을 선택하고 선택된 시술영역에 레이저가 조사되도록 제어하는 제어부;
    상기 분석부와 상기 제어부에 의해 처리된 영상이 출력되는 표시부;
    사용자로부터 선택신호를 입력받는 입력부; 및
    상기 제어부의 명령신호에 따라 레이저조사기의 위치를 조절하는 구동부 를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상분석을 통해 자동으로 시술영역 및 조사강도가 조절되는 레이저 시술장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 분석부는 상기 카메라로 촬영된 영상신호를 개개의 픽셀로 나누고 나누어진 픽셀의 RGB(Red-Green-Blue) 코드값을 통해 정상피부 영역와 비정상피부 영역를 분석하여 시술영역을 분석하는 것을 특징으로 하는 영상분석을 통해 자동으로 시술영역 및 조사강도가 조절되는 레이저 시술장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저조사기, 구동부, 입력부 및 카메라를 구비하는 본체와 상기 본체의 일단부에 고정되는 'ㄷ'자 형상의 가이드 범위가 구성된 빔가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상분석을 통해 자동으로 시술영역 및 조사강도가 조절되는 레이저 시술장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 빔가이드는 상기 카메라의 촬영방향과 수직이 되도록 기울기를 갖는 것을 특징으로 하는 영상분석을 통해 자동으로 시술영역 및 조사강도가 조절되는 레이저 시술장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 구동부는 제 1 미러, 제 1 미러축, 제 2 미러 및 제 2 미러축으로 구성되는 것을 특징으로 하는 영상분석을 통해 자동으로 시술영역 및 조사강도가 조절되는 레이저 시술장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 레이저조사기, 구동부 및 카메라는 광 진행 방향이 일치되도록 위치하는 것을 특징으로 하는 영상분석을 통해 자동으로 시술영역 및 조사강도가 조절되는 레이저 시술장치.
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