JP2010158298A - 断層撮影装置及び断層撮影方法 - Google Patents

Abstract

【課題】不適切な再構成断層画像が得られるおそれがある場合に、速やかにトモシンセシス撮影を中断又は中止させることで、被写体に対して無駄な被曝をさせることを防止する。
【解決手段】断層撮影装置１０は、被写体２８に対して複数の異なる角度から放射線を照射可能な放射線源１２と、被写体２８を透過した各放射線２０を検出して画像データにそれぞれ変換する放射線検出器（放射線変換パネル３０）と、前記各画像データを再構成して再構成断層画像を生成する断層画像再構成手段（画像処理部４２）と、前記再構成断層画像に基づいて被写体２８の撮影を続行するか否かを判定する撮影続行判定手段（撮影続行判定部４４）とを有する。
【選択図】図１

Description

この発明は、複数の画像データを再構成して再構成断層画像を生成する断層撮影装置及び断層撮影方法に関する。

従来より、被写体に対して複数の異なる角度で放射線源から放射線を照射し、前記被写体を透過した前記各放射線を放射線検出器により検出して放射線画像情報（画像データ）にそれぞれ変換し、変換した前記各画像データを再構成して前記被写体の任意の断層位置（裁断高さ）における断層画像（再構成断層画像）を生成するためのトモシンセシス撮影が広く行われている（特許文献１及び２参照）。

特許文献１及び２には、前記被写体に対して前記放射線源を一方向に移動させることにより所望の再構成断層画像を取得する断層撮影装置が提案されている。

特開２００４−１３０１０５号公報 特開２００４−１３０１３３号公報

上述した断層撮影装置では、複数の異なる角度から被写体（例えば、患者）に放射線をそれぞれ照射して複数の画像データを得た後に、該各画像データを再構成して再構成断層画像を生成するので、撮影時間が長くなり、この結果、撮影中に前記被写体が動いて不適切な再構成断層画像（医師による画像診断に適さない再構成断層画像）を生成するおそれがある。

すなわち、前記再構成断層画像が不適切な画像であるか否かの前記医師による判断は、該再構成断層画像を生成した後に初めて行われるので、撮影の開始から前記判断の終了まで長時間を要することになる。なお、前記医師による判断とは、例えば、前記再構成断層画像の撮影線量が所定線量の範囲内にあり且つ画像の乱れのない診断適性に優れた画像であるので再撮影は不要との判断、あるいは、前記撮影線量が所定線量の範囲外であり且つ撮影中の前記被写体の移動によって画像の乱れが発生しているので再撮影が必要であるとの判断をいう。

このように、特許文献１及び２の技術では、トモシンセシス撮影により得られる再構成断層画像が再撮影の要否の判断材料となるので、撮影中は、再撮影の要否の判断材料が存在しない。そのため、トモシンセシス撮影が一旦開始されると、不適切な再構成断層画像が得られるおそれがあっても、前記再構成断層画像が生成されるまで撮影が継続して行われることになるので、撮影後に再構成断層画像が不適切な画像であったことが初めて判明した場合には、前記撮影における放射線の照射は、被写体にとり無駄な被曝となる。

この発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、不適切な再構成断層画像が得られるおそれがある場合に、速やかにトモシンセシス撮影を中断又は中止させることで、被写体に対して無駄な被曝をさせることを防止する断層撮影装置及び断層撮影方法を提供することを目的とする。

この発明は、被写体に対して複数の異なる角度で放射線源から放射線を照射し、前記被写体を透過した前記各放射線を放射線検出器により検出して画像データにそれぞれ変換し、断層画像再構成手段により前記各画像データを再構成して再構成断層画像を生成し、前記再構成断層画像に基づいて前記被写体の撮影を続行するか否かを撮影続行判定手段により判定することを特徴としている。

この発明によれば、複数の画像データから生成された再構成断層画像に基づいて撮影続行判定手段が被写体の撮影を続行するか否かを判定することにより、不適切な再構成断層画像が得られるおそれがある場合には、撮影の途中であっても、速やかに該撮影を中断又は中止させることができるので、被写体に対して無駄な被曝をさせることを防止することが可能となる。

この実施形態に係る断層撮影装置のブロック構成図である。 図２Ａ及び図２Ｂは、図１の放射線源及び放射線変換パネルによる往復移動の説明図である。 図１の断層撮影装置を用いてトモシンセシス撮影を行うためのフローチャートである。

この発明の実施形態に係る断層撮影装置１０は、図１に示すように、放射線源１２と、放射線変換パネル（放射線検出器）３０と、第１移動機構１６と、第２移動機構１８と、制御装置２２と、入力部（入力手段）２４と、表示部（出力手段）２６とを有する。

放射線源１２は、制御装置２２からの指令に応じて、撮影台３４の横臥面３６上に横臥した被写体２８（例えば、患者）に対して、所定の曝射線量の放射線２０を照射する。放射線変換パネル３０は、被写体２８を透過した放射線２０を検出して放射線画像情報（画像データ）に変換し、変換後の前記放射線画像情報を制御装置２２に出力する。第１移動機構１６は、制御装置２２からの指令に応じて放射線源１２を移動させ、一方で、第２移動機構１８は、制御装置２２からの指令に応じて放射線変換パネル３０を移動させる。

制御装置２２は、図示しないＣＰＵ（中央演算装置）やメモリ等から構成され、撮影制御部（制御手段）４０と、画像処理部（断層画像再構成手段）４２と、撮影続行判定部（撮影続行判定手段）４４とを有する。

撮影制御部４０は、第１移動機構１６を制御して放射線源１２を被写体２８に対して所望の位置（角度）に移動させると共に、第２移動機構１８を制御して放射線変換パネル３０を被写体２８に対して所望の位置（角度）に移動させる。

具体的に、被写体２８の任意の断層位置（裁断高さ）の断層面４８における断層画像（再構成断層画像）を得るためのトモシンセシス撮影を断層撮影装置１０が行う場合に、撮影制御部４０は、図２Ａ及び図２Ｂ中、放射線源１２の中心を示す位置Ｐ１〜Ｐ９と放射線変換パネル３０の中心を示す位置Ｑ１〜Ｑ９とを結ぶ直線、及び、放射線源１２から被写体２８への放射線２０の照射方向が略一致する状態で、第１移動機構１６及び第２移動機構１８を制御して、放射線源１２及び放射線変換パネル３０を被写体２８を挟んで互いに反対方向に同期移動させる。その際、撮影制御部４０は、放射線源１２に対して被写体２８への放射線２０の照射を指示すると共に、放射線変換パネル３０が取得した放射線画像情報を読み出す。

なお、位置Ｐ１は、放射線源１２を往路方向に移動させるときの始点位置及び放射線源１２を復路方向に移動させるときの終点位置であり、位置Ｐ９は、放射線源１２を往路方向に移動させるときの終点位置及び放射線源１２を復路方向に移動させるときの始点位置である。一方、位置Ｑ１は、放射線変換パネル３０を往路方向に移動させるときの始点位置及び放射線変換パネル３０を復路方向に移動させるときの終点位置であり、位置Ｑ９は、放射線変換パネル３０を往路方向に移動させるときの終点位置及び放射線変換パネル３０を復路方向に移動させるときの始点位置である。

また、図２Ａにおいて、放射線源１２及び放射線変換パネル３０を往路方向に移動させるときに、位置Ｐ５、Ｑ５間を結ぶ横臥面３６に対して垂直方向の直線と、位置Ｐ１〜Ｐ９及び位置Ｑ１〜Ｑ９を結ぶ直線とのなす角度をθとする。さらに、図２Ｂにおいて、放射線源１２及び放射線変換パネル３０を復路方向に移動させるときに、前記垂直方向の直線と、位置Ｐ１〜Ｐ９及び位置Ｑ１〜Ｑ９を結ぶ直線とのなす他の角度をθ´とする。

放射線源１２は、第１移動機構１６により往路方向及び復路方向に沿って位置Ｐ１〜Ｐ９間を移動し、移動した位置Ｐ１〜Ｐ９（角度θ又は角度θ´）から被写体２８に放射線２０を照射することが可能であり、一方で、放射線変換パネル３０は、第２移動機構１８により往路方向及び復路方向に沿って位置Ｑ１〜Ｑ９間を移動し、移動した位置Ｑ１〜Ｑ９（角度θ又はθ´）にて被写体２８を透過した放射線２０を放射線画像情報に変換することが可能である。

すなわち、この断層撮影装置１０では、第１移動機構１６による放射線源１２の移動及び第２移動機構１８による放射線変換パネル３０の移動と、移動後の放射線源１２から被写体２８への放射線２０の照射と、被写体２８を透過した放射線２０の放射線変換パネル３０での放射線画像情報への変換との順に、繰り返し行うことにより、各位置Ｐ１〜Ｐ９、Ｑ１〜Ｑ９での被写体２８の撮影をそれぞれ行う。

この実施形態においては、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、第１移動機構１６は、往路方向に沿って位置Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ７及びＰ９に放射線源１２を間引いて移動させ、一方で、復路方向に沿って位置Ｐ８、Ｐ６、Ｐ４及びＰ２に間引いて移動させて、該間引いて移動させた各位置で放射線源１２から被写体２８に放射線２０を照射させる。これに対して、第２移動機構１８は、間引いて移動された放射線源１２に対応して、往路方向に沿って位置Ｑ１、Ｑ３、Ｑ５、Ｑ７及びＱ９に放射線変換パネル３０を間引いて移動させ、一方で、復路方向に沿って位置Ｑ８、Ｑ６、Ｑ４及びＱ２に間引いて移動させて、該間引いて移動させた各位置にて被写体２８を透過した放射線２０を放射線画像情報に変換する。なお、この実施形態において、放射線源１２及び放射線変換パネル３０を間引いて移動させる間隔は、図２Ａ及び図２Ｂに示される間隔に限定されることはなく、所望の間隔に適宜設定できることは勿論である。

図１に戻り、画像処理部４２は、放射線源１２から被写体２８に放射線２０が照射される毎（間引かれた各位置にて被写体２８の撮影が行われる毎）に放射線変換パネル３０が取得した放射線画像情報（画像データ）を撮影制御部４０が読み出した際に、前記各画像データをシフト加算法やフィルタ逆投影法（ＦＢＰ法）により再構成し、断層面４８における再構成断層画像を生成する。また、画像処理部４２は、前記再構成断層画像に対して各種の画像補正処理｛ゲイン調整（感度補正）、オフセット調整（階調補正）、エッジ強調（周波数強調）等｝を実行し、画像補正処理後の再構成断層画像をディスプレイ等の表示部２６に映像として表示させる。

撮影続行判定部４４は、往路方向に放射線源１２及び放射線変換パネル３０を間引いて移動させることにより得られた該往路方向の各画像データから生成された再構成断層画像に基づいて、復路方向における撮影を続行するか否を判定し、判定結果を表示部２６に表示させる。

具体的に、撮影続行判定部４４は、前記再構成断層画像の撮影線量が所定線量の範囲（医師５０による画像診断に好適な線量の範囲）内にある場合や、前記再構成断層画像に画像の乱れがない診断適性に優れた画像であると判定した場合には、復路方向の撮影を引き続き行う（続行する）ことを決定し、往路方向の再構成断層画像及び復路方向の撮影の続行を示す判定結果を共に表示部２６に映像として表示させる。従って、撮影制御部４０は、前記判定結果に基づき第１移動機構１６及び第２移動機構１８を制御して、復路方向の撮影を引き続き行う。

また、撮影続行判定部４４は、往路方向の再構成断層画像の撮影線量が前記所定線量の範囲外である場合や、往路方向の撮影中における被写体２８の移動に起因して前記再構成断層画像に画像の乱れが生じている場合には、不適切な画像であると判定し、復路方向の撮影を中断又は中止して、往路方向の不適切な再構成断層画像及び往路方向の再撮影を要求する再撮影要求情報を共に表示部２６に映像として表示させる。なお、前記再構成断層画像に画像の乱れが生じているか否かの判定は、例えば、複数の画像データを比較して、複数の画像データ間で被写体２８が所定量以上移動している場合に、前記再構成断層画像に画像の乱れが発生したと判定する。

入力部２４は、医師（又は放射線技師）５０からの指令をトモシンセシス撮影に関わるオーダ情報として入力可能な操作ボタン、キーボード、マウス等の機器であり、表示部２６が再撮影要求情報を映像として表示した場合に、医師５０は、入力部２４に再撮影を指示するオーダ情報（再撮影指示情報）の入力操作を行う。撮影制御部４０は、入力部２４から前記再撮影指示情報が入力されたときに、第１移動機構１６及び第２移動機構１８を制御して、往路方向の再撮影を行う。

なお、トモシンセシス撮影に関する基本的な構成は、特許文献１及び２に開示されているので、その詳細な説明については省略する。

この実施形態に係る断層撮影装置１０は、以上のように構成されるものであり、次に、断層撮影装置１０の動作（断層撮影方法）について、図３のフローチャートを参照しながら説明する。

ステップＳ１において、制御装置２２は、医師５０から入力部２４に対するトモシンセシス撮影の要求（オーダ情報の入力操作）があるか否かを判定する。トモシンセシス撮影の要求がない場合（ステップＳ１のＮＯ）、制御装置２２は、ステップＳ１の処理を継続する。一方、トモシンセシス撮影の要求があった場合（ステップＳ１のＹＥＳ）、ステップＳ２において、制御装置２２は、入力されたオーダ情報に基づいてトモシンセシス撮影を行う。

この場合、撮影制御部４０は、第１移動機構１６及び第２移動機構１８を制御して、被写体２８を挟んだ状態で、放射線源１２及び放射線変換パネル３０を互いに反対方向に、位置Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ７及びＰ９並びに位置Ｑ１、Ｑ３、Ｑ５、Ｑ７及びＱ９にそれぞれ間引いて同期移動させながら、各位置で放射線源１２から被写体２８に放射線２０を照射させると共に、被写体２８を透過した放射線２０を放射線変換パネル３０で検出させて、放射線画像情報（画像データ）に変換させる。

往路方向の撮影が終了し、必要とされる放射線画像情報を全て取得し終わると、ステップＳ３において、制御装置２２の画像処理部４２は、各画像データを再構成して再構成断層画像を生成し、ステップＳ４において、撮影続行判定部４４は、前記再構成断層画像に基づいて、復路方向の撮影を続行するか否を判定する。

ステップＳ４において、撮影続行判定部４４は、前記再構成断層画像が診断適性に優れた画像であると判定した場合には（ステップＳ４のＹＥＳ）、復路方向の撮影を続行することを決定し、往路方向の再構成断層画像及び復路方向の撮影の続行を示す判定結果を共に表示部２６に映像として表示させる。そして、撮影制御部４０は、前記判定結果に基づき第１移動機構１６及び第２移動機構１８を制御して、復路方向の撮影を引き続き行う（ステップＳ５）。

ステップＳ５において、撮影制御部４０は、第１移動機構１６及び第２移動機構１８を制御して、被写体２８を挟んだ状態で、放射線源１２及び放射線変換パネル３０を互いに反対方向に、位置Ｐ８、Ｐ６、Ｐ４及びＰ２並びに位置Ｑ８、Ｑ６、Ｑ４及びＱ２にそれぞれ間引いて同期移動させながら、前記各位置で放射線源１２から被写体２８に放射線２０を照射させると共に、被写体２８を透過した放射線２０を放射線変換パネル３０で検出させて、放射線画像情報（画像データ）に変換させる。

復路方向の撮影が終了し、必要とされる放射線画像情報を全て取得し終わると、ステップＳ６において、画像処理部４２は、往路方向及び復路方向の全ての画像データを再構成して新たに再構成断層画像を生成し、ステップＳ７において、表示部２６は、画像処理部４２が生成した新たな再構成断層画像を被写体２８の断層面４８における断層画像（医師による被写体２８の画像診断に実際に供される再構成断層画像）として表示する。

一方、ステップＳ４において、撮影続行判定部４４は、前記再構成断層画像が不適切な画像であると判定した場合には（ステップＳ４のＮＯ）、復路方向の撮影の中断又は中止を決定し（ステップＳ８）、表示部２６は、往路方向の不適切な再構成断層画像及び往路方向の再撮影を要求する再撮影要求情報を共に映像として表示する。これにより、表示部２６の表示内容を視認した医師５０は、入力部２４に対して再撮影を指示するための入力操作を行い、撮影制御部４０は、入力部２４からの再撮影指示情報の入力に基づいて、ステップＳ２の処理に戻り、第１移動機構１６及び第２移動機構１８を制御して、往路方向の再撮影を行う。

以上説明したように、この実施形態に係る断層撮影装置１０及び断層撮影方法によれば、複数の画像データから生成された再構成断層画像に基づいて撮影続行判定部４４が被写体２８の撮影を続行するか否かを判定することにより、不適切な再構成断層画像が得られるおそれがある場合には、撮影の途中であっても、速やかに該撮影を中断又は中止することができるので、再撮影が必要となる場合でも、被写体２８に対して無駄な被曝をさせることを防止することが可能となる。

また、第１移動機構１６により往路方向に放射線源１２を移動させる場合に、放射線源１２は、複数の異なる角度θ（位置Ｐ１〜Ｐ９）から被写体２８に放射線２０を照射し、撮影続行判定部４４は、再構成断層画像に基づいて、第１移動機構１６により復路方向に放射線源１２を移動させて複数の異なる角度θ´（位置Ｐ９〜Ｐ１）から被写体２８に放射線２０を照射させるか否かを判定するので、往路方向の画像データから得られる再構成断層画像のみで当該再構成断層画像が不適切な画像であるか否か（再撮影が必要か否か）を判断することができる。これにより、往復移動後に生成した再構成断層画像に基づいて再撮影の判断を行う場合と比較して、判定処理を速やかに行うことができる。

さらに、撮影続行判定部４４が復路方向の撮影を決定した場合（再撮影が不要と判定した場合）に、第１移動機構１６は、復路方向に放射線源１２を移動させ、放射線源１２は、角度θ´（位置Ｐ９〜Ｐ１）から被写体２８に放射線２０を照射し、画像処理部４２は、往路方向及び往路方向に放射線源１２を移動させることにより得られた各画像データを再構成して新たな再構成断層画像を生成するので、診断適性に優れた再構成断層画像を確実に取得することができる。

さらにまた、第１移動機構１６は、往路方向及び復路方向に沿って放射線源１２を間引いて移動させることが可能であり、放射線源１２は、少なくとも往路方向に沿って間引かれた位置Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ７及びＰ９から被写体２８に放射線２０を照射するので、細かい間隔で一方向に撮影する場合と比較して、再構成断層画像が不適切な画像になるか否かを短時間で判定すること（往路方向の再撮影の要否及び復路方向の撮影の続行、中断又は中止の可否を速やかに判断すること）が可能となる。

この場合、撮影続行判定部４４が復路方向の撮影を決定した場合に、放射線源１２は、角度θ（位置Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ７及びＰ９）を補完するように復路方向に沿って間引かれた角度θ´（位置Ｐ８、Ｐ６、Ｐ４及びＰ２）から被写体２８に放射線２０を照射するので、細かい間隔で放射線源１２を往復移動させて撮影する場合と比較して、短時間で再構成断層画像を得ることができると共に、安定且つ高画質の再構成断層画像を容易に得ることができる。

さらにまた、第１移動機構１６により往路方向及び／又は復路方向に放射線源１２を移動させるときに、第２移動機構１８により放射線源１２とは反対方向に放射線変換パネル３０を移動させることで、放射線画像情報（画像データ）を確実に取得することができ、安定且つ高画質の再構成断層画像を確実に取得することが可能となる。

さらにまた、撮影続行判定部４４が再構成断層画像に基づいて撮影の中断又は中止を決定したときに、表示部２６は、再撮影要求情報及び不適切な再構成断層画像を表示し、医師５０は、表示部２６の表示内容に基づいて入力部２４を入力操作し、撮影制御部４０は、入力部２４からの再撮影指示情報に基づいて往路方向の再撮影を行う。すなわち、これまで医師５０が行っていた再撮影の要否の判定（再構成断層画像が不適切な画像であるか否かの判断）を撮影続行判定部４４が全て自動的に行うので、再撮影時における医師５０の作業は、表示部２６の表示内容に基づく入力部２４の入力操作のみとなる。これにより、医師５０は、再撮影が必要であるか否かを容易に把握できると共に、医師５０の作業負担を大幅に軽減することができる。

なお、この発明は、上述の実施の形態に限らず、この発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは勿論である。

１０…断層撮影装置 １２…放射線源
１６…第１移動機構 １８…第２移動機構
２０…放射線 ２２…制御装置
２４…入力部 ２６…表示部
２８…被写体 ３０…放射線変換パネル
４０…撮影制御部 ４２…画像処理部
４４…撮影続行判定部 ４８…断層面

Claims (7)

1. 被写体に対して複数の異なる角度から放射線を照射可能な放射線源と、
   前記被写体を透過した前記各放射線を検出して画像データにそれぞれ変換する放射線検出器と、
   前記各画像データを再構成して再構成断層画像を生成する断層画像再構成手段と、
   前記再構成断層画像に基づいて前記被写体の撮影を続行するか否かを判定する撮影続行判定手段とを有することを特徴とする断層撮影装置。
2. 請求項１記載の装置において、
   前記撮影続行判定手段が前記撮影の続行を決定したときに、前記放射線源は、間引いた前記複数の異なる角度を補完するように、該複数の異なる角度の間の他の角度から前記被写体に前記放射線をそれぞれ照射することを特徴とする断層撮影装置。
3. 請求項２記載の装置において、
   前記被写体に沿った往路方向及び復路方向に前記放射線源を移動させる第１移動機構をさらに有し、
   前記第１移動機構による前記往路方向への前記放射線源の移動と、移動された前記放射線源から前記被写体への前記放射線の照射と、前記放射線検出器による前記放射線の前記画像データへの変換との順に、繰り返し行うことにより、間引いた前記複数の異なる角度での前記被写体の撮影をそれぞれ行い、
   前記断層画像再構成手段は、前記往路方向での各撮影により得られた各画像データを再構成して前記再構成断層画像を生成し、
   前記撮影続行判定手段は、前記再構成断層画像に基づいて、前記復路方向での前記被写体の撮影を続行するか否かを判定することを特徴とする断層撮影装置。
4. 請求項３記載の装置において、
   前記撮影続行判定手段が前記復路方向での前記撮影の続行を決定した場合に、
   前記第１移動機構による前記復路方向への前記放射線源の移動と、移動された前記放射線源から前記被写体への前記放射線の照射と、前記放射線検出器による前記放射線の前記画像データへの変換との順に、繰り返し行うことにより、間引いた前記複数の異なる角度を補完するように、前記他の角度での前記被写体の撮影をそれぞれ行い、
   前記断層画像再構成手段は、前記往路方向及び前記復路方向での各撮影により得られた各画像データを再構成して新たな再構成断層画像を生成することを特徴とする断層撮影装置。
5. 請求項３又は４記載の装置において、
   前記第１移動機構により前記往路方向及び／又は前記復路方向に前記放射線源を移動させるときに、該放射線源とは反対方向に前記放射線検出器を移動させる第２移動機構をさらに有することを特徴とする断層撮影装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置において、
   前記再構成断層画像を外部に出力する出力手段と、前記被写体の撮影に関わるオーダ情報を入力可能な入力手段と、前記放射線源及び前記放射線検出器を制御する制御手段とをさらに有し、
   前記撮影続行判定手段は、前記再構成断層画像に基づいて、前記被写体の撮影の中断又は中止を決定したときに、前記被写体の再撮影を要求する再撮影要求情報を前記出力手段に出力し、
   前記出力手段は、前記再撮影要求情報を外部に出力し、
   前記入力手段は、外部から前記再撮影要求情報に応じた前記再撮影を指示するための再撮影指示情報が前記オーダ情報として入力されたときに、前記再撮影指示情報を前記制御手段に出力し、
   前記制御手段は、前記再撮影指示情報に基づいて、前記放射線源及び前記放射線検出器を制御し、前記被写体に前記放射線を再度照射させることを特徴とする断層撮影装置。
7. 被写体に対して複数の異なる角度で放射線源から放射線を照射し、
   前記被写体を透過した前記各放射線を放射線検出器により検出して画像データにそれぞれ変換し、
   断層画像再構成手段により前記各画像データを再構成して再構成断層画像を生成し、
   前記再構成断層画像に基づいて前記被写体の撮影を続行するか否かを撮影続行判定手段により判定することを特徴とする断層撮影方法。

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