JP3725627B2 - 超音波連続波ドプラー診断装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、フェーズドアレイ型探触子による超音波連続波の送受波により、被検体内を流れる血流等の運動体の流速を計測する超音波連続波ドプラー診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の超音波連続波ドプラー診断装置ではフェーズドアレイ型探触子を備え、複数の送信用振動子により被検体の計測目標部位に超音波連続波を送波し、その目標部位からの反射エコーを受信用振動子により受波する。このような例の概要を図９に示す。
すなわち、プローブ（探触子）１のうちの送信用として割り当てられている複数の送信振動子１１から目標部位Ｄに超音波連続波を送波し、受信用として割り当てられている複数の受信振動子１２により、目標部位Ｄからの反射波を受波する。このとき、送波，受波ともに目標部位Ｄまでの距離，角度に応じて振動子間の遅延制御が行なわれる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような診断装置の送受波総合感度（フェーズドアレイ型探触子で送受波した場合に、各受信用振動子で得られるエコー信号を遅延合成して求めた受信信号レベルの大きさのこと）は、目標部位が探触子の正面方向付近から左右に大きくずれていると（例えば±４５度）、大幅に低下する傾向があることが指摘されている。これは、主としてフェーズドアレイ型探触子を構成する振動子のエレメントファクター（指向性）に起因する。このエレメントファクターは基本的には、振動子の幅と超音波の波長の比で決まるものであるが、実際には振動子間の干渉により角度が大きいと理論値よりかなり感度が低下する。
【０００４】
図１０はエレメントファクターの１例で、駆動電圧で励振した振動子から一定距離（例えば５０ｍｍ）の円弧上の音圧分布を示すものである。同図の横軸は、振動子から円弧上にある各着目点を見た角度で振動子の正面方向を０度としたもの、縦軸は各着目点での音圧レベルで正面方向での値を基準（０ｄｂ）として示したものである。また、破線は理論値、実線は実際値を示している。
したがって、この発明の課題は、目標部位が探触子の正面方向付近にある場合から左右に大きくずれている場合（例えば±４５度）でも、送受波総合感度を極力低下させないようにすることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するため、請求項１の発明では、フェーズドアレイ型探触子による超音波連続波の送受波で血流を含む運動体の流速を計測する超音波連続波ドプラー診断装置において、
前記探触子の全振動子のうち、送信用振動子の数と受信用振動子の数の配分を変更可能にし、計測目標部位の探触子正面方向となす角度が大きいほど送信用振動子の数を多くし、受信用振動子の数を少なくするようにしている。
【０００６】
請求項２の発明では、フェーズドアレイ型探触子による超音波連続波の送受波で血流を含む運動体の流速を計測する超音波連続波ドプラー診断装置において、
前記探触子の送信用振動子に印加される駆動電圧を変更可能にし、計測目標部位の探触子正面方向となす角度が大きいほど駆動電圧を高くする。
請求項３の発明では、フェーズドアレイ型探触子による超音波連続波の送受波で血流を含む運動体の流速を計測する超音波連続波ドプラー診断装置において、
前記探触子の送信用振動子と受信用振動子の位置関係を変更可能にし、計測目標部位が探触子正面方向より右側にある場合、探触子の右側を送信用に左側を受信用にし、計測目標部位が探触子正面方向より左側にある場合、探触子の左側を送信用に右側を受信用にする。
【０００７】
請求項４の発明では、フェーズドアレイ型探触子による超音波連続波の送受波で血流を含む運動体の流速を計測する超音波連続波ドプラー診断装置において、
（１）前記探触子の全振動子のうち、送信用振動子の数と受信用振動子の数の配分を変更可能にし、計測目標部位の探触子正面方向となす角度が大きいほど送信用振動子の数を多くし、受信用振動子の数を少なくする、
（２）前記探触子の送信用振動子に印加される駆動電圧を変更可能にし、計測目標部位の探触子正面方向となす角度が大きいほど駆動電圧を高くする、
（３）前記探触子の送信用振動子と受信用振動子の位置関係を変更可能にし、
計測目標部位が探触子正面方向より右側にある場合、探触子の右側を送信用に左側を受信用にし、計測目標部位が探触子正面方向より左側にある場合、探触子の左側を送信用に右側を受信用にする、
の少なくとも２項目以上を組合わせて構成するようにしている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の第１の実施の形態を示す概念図で、同図（イ）は目標部位が探触子正面方向付近にある場合を示し、同図（ロ）は目標部位が探触子正面方向に対して大きな角度を持つ場合を示している。
図２はプローブ中心から一定距離（例えば５０ｍｍ）の円弧上にある目標部位に対して送受波する場合に、送波される超音波ビーム上の音圧ピーク値と角度ｔｈ（プローブ中心から目標部位を見た角度：図９参照）の関係を、送信振動子数（ｋ）をパラメータとして示している。ただし、送信振動子の駆動電圧レベルは一定とする。同図の横軸は角度ｔｈを、縦軸は超音波ビーム上の音圧ピーク値（許容音圧最大値で正規化）を示す。ここで、振動子のエレメントファクターは図１０の実際値を想定している。また、図３は図２に対応する送受波総合感度の角度依存性を示すものである。プローブの振動子総数を６４個とし、送信用でないものは全て受信用とする。
【０００９】
図２の例では、目標部位の角度ｔｈが０度の場合、送信振動子数１２個で送波される超音波ビーム上の音圧ピーク値が許容音圧最大値（０ｄｂ）になっている。そこで、目標部位の角度に関わらず１２個の振動子を送信用とした場合、送受波総合感度は図３に実線で示す特性となる。これに対し、例えば目標部位の角度が−４５度のとき２０個の振動子を送信用とし、＋３０度のとき１６個の振動子を送信用とし、＋４５度のとき２６個の振動子を送信用として用いるようにすると、そのときの送受波総合感度は図３に一点鎖線で示す特性となり、実線の特性に比べて最大で約５ｄｂ感度が向上する。なお、このようにした場合でも、超音波ビーム音圧ピーク値が許容音圧最大値０ｄｂ以下になっていることは、図２からも明らかである。
【００１０】
図４はこの発明の第２の実施の形態を示す概念図で、同図（イ）は目標部位が探触子正面方向付近にある場合を示し、同図（ロ）は目標部位が探触子正面方向に対して大きな角度を持つ場合を示している。ここで、斜線にて示す送信用振動子に印加する駆動電圧（送波パルスＰ１，Ｐ２）を、同図（イ）よりも図（ロ）の場合の方、つまり目標部位が探触子正面方向に対して大きな角度を持つ場合の方を大きくしている（Ｐ１＜Ｐ２）。
【００１１】
図５はプローブ中心から一定距離（例えば５０ｍｍ）の円弧上にある目標部位に対して送受波する場合に、送波される超音波ビーム上の音圧ピーク値と角度ｔｈ（プローブ中心から目標部位を見た角度：図９参照）の関係を、送信振動子の駆動電圧をパラメータとして示している。同図の横軸は角度ｔｈを、縦軸は超音波ビーム上の音圧ピーク値（許容音圧最大値で正規化）を示す。ここでも、振動子のエレメントファクターは図１０の実際値を想定している。また、図６は図５に対応する送受波総合感度の角度依存性を示すものである。なお、送信用振動子数は２６個で受信用振動子数（ｋ）は３８個としている。
【００１２】
図５の例では、パラメータの送信振動子駆動電圧として、目標部位の角度が０度，−４５度，−３０度，＋３０度，＋４５度のそれぞれの場合に、音圧ピーク値が０ｄｂとなる様な値を選択してある。したがって、目標部位の角度に関わらず送信振動子駆動電圧を最小のもの（目標部位の角度ｔｈが０度の場合に、音圧ピーク値が０ｄｂとなる駆動電圧）に固定した場合の送受波総合感度が図６の実線で示した特性になるのに対し、送信振動子駆動電圧を目標部位の角度に応じて変化させる（すなわち、目標部位の角度が０度，−４５度，−３０度，＋３０度，＋４５度のそれぞれの場合に、音圧ピーク値が０ｄｂになるようにする。）ことで、送受波総合感度を図６の一点鎖線で示す特性にすることができる。実線の特性に比べ、最大で約７ｄｂの感度向上を達成できる。
【００１３】
図７はこの発明の第３の実施の形態を示す概念図で、同図（イ）は目標部位が探触子正面方向に対して右側にある場合を示し、同図（ロ）は目標部位が探触子正面方向に対して左側にある場合を示している。先の図２のビーム音圧ピーク値の角度依存性や、図３の送受波総合感度の角度依存性は、実は図９に示すように送信振動子がプローブの右端にあり、また、目標部位の探触子正面方向に対する角度は反時計方向を正（＋）として求めたものである。これら図２，図３から、目標部位の角度が（＋）方向の方が、（−）方向に比べてビーム音圧ピーク値および送受波総合感度の減衰が著しいことが分かる。これは、目標部位の角度（図９のｔｈ参照）が（−）方向のときより（＋）方向のときの方が、送信振動子から目標部位を見た角度の絶対値が大きくなり、振動子のエレメントファクターの影響をより強く受けるためと言える。
【００１４】
以上のことから、目標部位の角度が（＋）方向の場合は、送信振動子群をプローブの左側に切り換えることにより、ビーム音圧ピーク値および送受波総合感度の減衰を、目標部位の角度が（−）方向の場合と同程度に抑えることができる。図８は送信振動子数（ｋ）が１２個の場合の送受波総合感度の角度依存性を示している。同図の実線が送信振動子が常時はプローブの右側にある場合を示し、破線は目標部位の角度（ｔｈ）が（＋）方向のときには図７（ロ）のように、送信振動子をプローブの左側に切り換え、（−）方向のときには図７（イ）のようにプローブの右側に切り換える場合を示す。実線の場合に比べ、最大で約３ｄｂの感度向上を達成できる。
以上説明した図１，図４および図７に示す手法は２つ以上組み合わせて用いることができ、これにより相乗的な効果を期待することができる。
【００１５】
【発明の効果】
この発明によれば、目標部位が探触子の正面方向から左右に大きくずれている場合でも、送受波総合感度の低下を極力抑制することが可能となる利点がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態を示す概要図である。
【図２】送信振動子数を変数とするビーム音圧ピーク値の角度依存特性図である。
【図３】図１を実施した場合の送受波総合感度の角度依存特性図である。
【図４】この発明の第２の実施の形態を示す概要図である。
【図５】送信駆動電圧を変数とするビーム音圧ピーク値の角度依存特性図である。
【図６】図４を実施した場合の送受波総合感度の角度依存特性図である。
【図７】この発明の第３の実施の形態を示す概要図である。
【図８】図７の発明を適用した場合の送受波総合感度特性図である。
【図９】超音波連続波ドプラー診断装置の従来例を示す概要図である。
【図１０】振動子のエレメントファクターの１例を示す特性図である。
【符号の説明】
１…プローブ（探触子）、１１…送信振動子、１２…受信振動子、Ｄ…目標部位、Ｐ１…送波パルス、Ｐ２…受波パルス。
【発明の属する技術分野】
この発明は、フェーズドアレイ型探触子による超音波連続波の送受波により、被検体内を流れる血流等の運動体の流速を計測する超音波連続波ドプラー診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の超音波連続波ドプラー診断装置ではフェーズドアレイ型探触子を備え、複数の送信用振動子により被検体の計測目標部位に超音波連続波を送波し、その目標部位からの反射エコーを受信用振動子により受波する。このような例の概要を図９に示す。
すなわち、プローブ（探触子）１のうちの送信用として割り当てられている複数の送信振動子１１から目標部位Ｄに超音波連続波を送波し、受信用として割り当てられている複数の受信振動子１２により、目標部位Ｄからの反射波を受波する。このとき、送波，受波ともに目標部位Ｄまでの距離，角度に応じて振動子間の遅延制御が行なわれる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような診断装置の送受波総合感度（フェーズドアレイ型探触子で送受波した場合に、各受信用振動子で得られるエコー信号を遅延合成して求めた受信信号レベルの大きさのこと）は、目標部位が探触子の正面方向付近から左右に大きくずれていると（例えば±４５度）、大幅に低下する傾向があることが指摘されている。これは、主としてフェーズドアレイ型探触子を構成する振動子のエレメントファクター（指向性）に起因する。このエレメントファクターは基本的には、振動子の幅と超音波の波長の比で決まるものであるが、実際には振動子間の干渉により角度が大きいと理論値よりかなり感度が低下する。
【０００４】
図１０はエレメントファクターの１例で、駆動電圧で励振した振動子から一定距離（例えば５０ｍｍ）の円弧上の音圧分布を示すものである。同図の横軸は、振動子から円弧上にある各着目点を見た角度で振動子の正面方向を０度としたもの、縦軸は各着目点での音圧レベルで正面方向での値を基準（０ｄｂ）として示したものである。また、破線は理論値、実線は実際値を示している。
したがって、この発明の課題は、目標部位が探触子の正面方向付近にある場合から左右に大きくずれている場合（例えば±４５度）でも、送受波総合感度を極力低下させないようにすることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するため、請求項１の発明では、フェーズドアレイ型探触子による超音波連続波の送受波で血流を含む運動体の流速を計測する超音波連続波ドプラー診断装置において、
前記探触子の全振動子のうち、送信用振動子の数と受信用振動子の数の配分を変更可能にし、計測目標部位の探触子正面方向となす角度が大きいほど送信用振動子の数を多くし、受信用振動子の数を少なくするようにしている。
【０００６】
請求項２の発明では、フェーズドアレイ型探触子による超音波連続波の送受波で血流を含む運動体の流速を計測する超音波連続波ドプラー診断装置において、
前記探触子の送信用振動子に印加される駆動電圧を変更可能にし、計測目標部位の探触子正面方向となす角度が大きいほど駆動電圧を高くする。
請求項３の発明では、フェーズドアレイ型探触子による超音波連続波の送受波で血流を含む運動体の流速を計測する超音波連続波ドプラー診断装置において、
前記探触子の送信用振動子と受信用振動子の位置関係を変更可能にし、計測目標部位が探触子正面方向より右側にある場合、探触子の右側を送信用に左側を受信用にし、計測目標部位が探触子正面方向より左側にある場合、探触子の左側を送信用に右側を受信用にする。
【０００７】
請求項４の発明では、フェーズドアレイ型探触子による超音波連続波の送受波で血流を含む運動体の流速を計測する超音波連続波ドプラー診断装置において、
（１）前記探触子の全振動子のうち、送信用振動子の数と受信用振動子の数の配分を変更可能にし、計測目標部位の探触子正面方向となす角度が大きいほど送信用振動子の数を多くし、受信用振動子の数を少なくする、
（２）前記探触子の送信用振動子に印加される駆動電圧を変更可能にし、計測目標部位の探触子正面方向となす角度が大きいほど駆動電圧を高くする、
（３）前記探触子の送信用振動子と受信用振動子の位置関係を変更可能にし、
計測目標部位が探触子正面方向より右側にある場合、探触子の右側を送信用に左側を受信用にし、計測目標部位が探触子正面方向より左側にある場合、探触子の左側を送信用に右側を受信用にする、
の少なくとも２項目以上を組合わせて構成するようにしている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の第１の実施の形態を示す概念図で、同図（イ）は目標部位が探触子正面方向付近にある場合を示し、同図（ロ）は目標部位が探触子正面方向に対して大きな角度を持つ場合を示している。
図２はプローブ中心から一定距離（例えば５０ｍｍ）の円弧上にある目標部位に対して送受波する場合に、送波される超音波ビーム上の音圧ピーク値と角度ｔｈ（プローブ中心から目標部位を見た角度：図９参照）の関係を、送信振動子数（ｋ）をパラメータとして示している。ただし、送信振動子の駆動電圧レベルは一定とする。同図の横軸は角度ｔｈを、縦軸は超音波ビーム上の音圧ピーク値（許容音圧最大値で正規化）を示す。ここで、振動子のエレメントファクターは図１０の実際値を想定している。また、図３は図２に対応する送受波総合感度の角度依存性を示すものである。プローブの振動子総数を６４個とし、送信用でないものは全て受信用とする。
【０００９】
図２の例では、目標部位の角度ｔｈが０度の場合、送信振動子数１２個で送波される超音波ビーム上の音圧ピーク値が許容音圧最大値（０ｄｂ）になっている。そこで、目標部位の角度に関わらず１２個の振動子を送信用とした場合、送受波総合感度は図３に実線で示す特性となる。これに対し、例えば目標部位の角度が−４５度のとき２０個の振動子を送信用とし、＋３０度のとき１６個の振動子を送信用とし、＋４５度のとき２６個の振動子を送信用として用いるようにすると、そのときの送受波総合感度は図３に一点鎖線で示す特性となり、実線の特性に比べて最大で約５ｄｂ感度が向上する。なお、このようにした場合でも、超音波ビーム音圧ピーク値が許容音圧最大値０ｄｂ以下になっていることは、図２からも明らかである。
【００１０】
図４はこの発明の第２の実施の形態を示す概念図で、同図（イ）は目標部位が探触子正面方向付近にある場合を示し、同図（ロ）は目標部位が探触子正面方向に対して大きな角度を持つ場合を示している。ここで、斜線にて示す送信用振動子に印加する駆動電圧（送波パルスＰ１，Ｐ２）を、同図（イ）よりも図（ロ）の場合の方、つまり目標部位が探触子正面方向に対して大きな角度を持つ場合の方を大きくしている（Ｐ１＜Ｐ２）。
【００１１】
図５はプローブ中心から一定距離（例えば５０ｍｍ）の円弧上にある目標部位に対して送受波する場合に、送波される超音波ビーム上の音圧ピーク値と角度ｔｈ（プローブ中心から目標部位を見た角度：図９参照）の関係を、送信振動子の駆動電圧をパラメータとして示している。同図の横軸は角度ｔｈを、縦軸は超音波ビーム上の音圧ピーク値（許容音圧最大値で正規化）を示す。ここでも、振動子のエレメントファクターは図１０の実際値を想定している。また、図６は図５に対応する送受波総合感度の角度依存性を示すものである。なお、送信用振動子数は２６個で受信用振動子数（ｋ）は３８個としている。
【００１２】
図５の例では、パラメータの送信振動子駆動電圧として、目標部位の角度が０度，−４５度，−３０度，＋３０度，＋４５度のそれぞれの場合に、音圧ピーク値が０ｄｂとなる様な値を選択してある。したがって、目標部位の角度に関わらず送信振動子駆動電圧を最小のもの（目標部位の角度ｔｈが０度の場合に、音圧ピーク値が０ｄｂとなる駆動電圧）に固定した場合の送受波総合感度が図６の実線で示した特性になるのに対し、送信振動子駆動電圧を目標部位の角度に応じて変化させる（すなわち、目標部位の角度が０度，−４５度，−３０度，＋３０度，＋４５度のそれぞれの場合に、音圧ピーク値が０ｄｂになるようにする。）ことで、送受波総合感度を図６の一点鎖線で示す特性にすることができる。実線の特性に比べ、最大で約７ｄｂの感度向上を達成できる。
【００１３】
図７はこの発明の第３の実施の形態を示す概念図で、同図（イ）は目標部位が探触子正面方向に対して右側にある場合を示し、同図（ロ）は目標部位が探触子正面方向に対して左側にある場合を示している。先の図２のビーム音圧ピーク値の角度依存性や、図３の送受波総合感度の角度依存性は、実は図９に示すように送信振動子がプローブの右端にあり、また、目標部位の探触子正面方向に対する角度は反時計方向を正（＋）として求めたものである。これら図２，図３から、目標部位の角度が（＋）方向の方が、（−）方向に比べてビーム音圧ピーク値および送受波総合感度の減衰が著しいことが分かる。これは、目標部位の角度（図９のｔｈ参照）が（−）方向のときより（＋）方向のときの方が、送信振動子から目標部位を見た角度の絶対値が大きくなり、振動子のエレメントファクターの影響をより強く受けるためと言える。
【００１４】
以上のことから、目標部位の角度が（＋）方向の場合は、送信振動子群をプローブの左側に切り換えることにより、ビーム音圧ピーク値および送受波総合感度の減衰を、目標部位の角度が（−）方向の場合と同程度に抑えることができる。図８は送信振動子数（ｋ）が１２個の場合の送受波総合感度の角度依存性を示している。同図の実線が送信振動子が常時はプローブの右側にある場合を示し、破線は目標部位の角度（ｔｈ）が（＋）方向のときには図７（ロ）のように、送信振動子をプローブの左側に切り換え、（−）方向のときには図７（イ）のようにプローブの右側に切り換える場合を示す。実線の場合に比べ、最大で約３ｄｂの感度向上を達成できる。
以上説明した図１，図４および図７に示す手法は２つ以上組み合わせて用いることができ、これにより相乗的な効果を期待することができる。
【００１５】
【発明の効果】
この発明によれば、目標部位が探触子の正面方向から左右に大きくずれている場合でも、送受波総合感度の低下を極力抑制することが可能となる利点がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態を示す概要図である。
【図２】送信振動子数を変数とするビーム音圧ピーク値の角度依存特性図である。
【図３】図１を実施した場合の送受波総合感度の角度依存特性図である。
【図４】この発明の第２の実施の形態を示す概要図である。
【図５】送信駆動電圧を変数とするビーム音圧ピーク値の角度依存特性図である。
【図６】図４を実施した場合の送受波総合感度の角度依存特性図である。
【図７】この発明の第３の実施の形態を示す概要図である。
【図８】図７の発明を適用した場合の送受波総合感度特性図である。
【図９】超音波連続波ドプラー診断装置の従来例を示す概要図である。
【図１０】振動子のエレメントファクターの１例を示す特性図である。
【符号の説明】
１…プローブ（探触子）、１１…送信振動子、１２…受信振動子、Ｄ…目標部位、Ｐ１…送波パルス、Ｐ２…受波パルス。
Claims (1)
- フェーズドアレイ型探触子による超音波連続波の送受波で血流を含む運動体の流速を計測する超音波連続波ドプラー診断装置において、
前記探触子の全振動子のうち、送信用振動子の数と受信用振動子の数の配分を変更可能にし、計測目標部位の探触子正面方向となす角度が大きいほど送信用振動子の数を多くし、受信用振動子の数を少なくすることを特徴とする超音波連続波ドプラー診断装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23381396A JP3725627B2 (ja) | 1996-09-04 | 1996-09-04 | 超音波連続波ドプラー診断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23381396A JP3725627B2 (ja) | 1996-09-04 | 1996-09-04 | 超音波連続波ドプラー診断装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1075954A JPH1075954A (ja) | 1998-03-24 |
| JP3725627B2 true JP3725627B2 (ja) | 2005-12-14 |
Family
ID=16960989
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23381396A Expired - Lifetime JP3725627B2 (ja) | 1996-09-04 | 1996-09-04 | 超音波連続波ドプラー診断装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP5520100B2 (ja) * | 2010-03-25 | 2014-06-11 | 日立アロカメディカル株式会社 | 超音波診断装置 |
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-
1996
- 1996-09-04 JP JP23381396A patent/JP3725627B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1075954A (ja) | 1998-03-24 |
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