(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体撮像装置とライトガイドユニットと送気・送水ノズルと吸引チャンネルを有する電子内視鏡において、
先端金属部材が、前記固体撮像装置、前記送気・送水ノズル及び前記吸引チャンネルを固定する領域と、前記ライトガイドユニットを固定する領域とに分割され、かつ、前記領域間に断熱処理を施したことを特徴とする電子内視鏡。
【請求項２】
前記固体撮像装置の固体撮像素子を構成する発熱部材を回路基板に配置し、前記回路基板を前記固体撮像装置近傍の金属体に当接させることで、前記発熱部材が発生する熱を前記先端金属部材へ放熱する熱伝導ルートを形成したことを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡。
【請求項３】
固体撮像装置とライトガイドユニットと送気・送水ノズルと吸引チャンネルを有する電子内視鏡において、
先端金属部材を、前記固体撮像装置、前記送気・送水ノズル及び前記吸引チャンネルを固定する領域と、前記ライトガイドユニットを固定する領域とに前記ライトガイドユニットから前記固体撮像素子への熱伝導を少なくするように分割したことを特徴とする電子内視鏡。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内視鏡の挿入部の先端部に固体撮像装置とライトガイドユニットと送気・送水ノズルと吸引チャンネルを有する電子内視鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、手術に用いる内視鏡装置の一例として、内視鏡の挿入部の先端部に固体撮像装置とライトガイドユニットと送気・送水ノズルと吸引チャンネルを配設して形成した電子内視鏡がある。このような電子内視鏡では、ライトガイドユニットから生体組織等の被写体に光を当て、この光を当てた被写体を固体撮像装置で撮像し、空気・水送り口より送出した空気或いは水やその他の物質を吸引チャンネルで吸引し得るようになっている。
【０００３】
このような電子内視鏡の従来例としては、特開平１−１８８０８４号公報に記載のものがある。特開平１−１８８０８４号公報に記載の内視鏡の先端部では、照明系と撮像系等を、一つの先端枠に配置していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、電子内視鏡の細径化に伴い、撮像系となる固体撮像装置の小型化が必要になってきている。また固体撮像装置の小型化に伴い、固体撮像装置の構成要素となる固体撮像素子が小型化し、固体撮像素子の受光部が縮小化されると、従来の感度を維持するためには、固体撮像素子内にて、ゲインを上げていく傾向にある。ゲインを上げると、固体撮像素子が発熱し、この結果、温度依存する電気特性（白キズ、暗電流ノイズ）をいかに改善するかが課題になっていた。
【０００５】
また、電子内視鏡の細径化に伴い、ライトガイドユニットと固体撮像装置との距離が近くなってきている。これにより、ライトガイドユニットの熱の影響を受け固体撮像素子の温度が上昇し、この結果、温度依存する電気特性（白キズ、暗電流ノイズ）をいかに改善するかが課題になっていた。
【０００６】
しかしながら、従来の内視鏡の先端部では、特開平１−１８８０８４号公報に開示されているように、照明系と撮像系等を一つの先端枠に配置しているので、固体撮像素子の冷却が難しく、固体撮像素子のゲインを上げたり、電子内視鏡の細径化した場合、固体撮像素子の温度の上昇を抑制しにくくなり、電気特性の改善が困難であった。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、固体撮像装置の構成要素となる固体撮像素子の温度上昇を抑え、固体撮像素子の温度依存による電気特性を改善することができる電子内視鏡の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の電子内視鏡は、固体撮像装置とライトガイドユニットと送気・送水ノズルと吸引チャンネルを有する電子内視鏡において、先端金属部材が、前記固体撮像装置、前記送気・送水ノズル及び前記吸引チャンネルを固定する領域と、前記ライトガイドユニットを固定する領域とに分割され、かつ、前記領域間に断熱処理を施したことを特徴とする。
【０００９】
本発明の第２の電子内視鏡は、前記第１の電子内視鏡であって、前記固体撮像装置の固体撮像素子を構成する発熱部材を回路基板に配置し、前記回路基板を前記固体撮像装置近傍の金属体に当接させることで、前記発熱部材が発生する熱を前記先端金属部材へ放熱する熱伝導ルートを形成したことを特徴とする。
本発明の第３の電子内視鏡は、固体撮像装置とライトガイドユニットと送気・送水ノズルと吸引チャンネルを有する電子内視鏡において、先端金属部材を、前記固体撮像装置、前記送気・送水ノズル及び前記吸引チャンネルを固定する領域と、前記ライトガイドユニットを固定する領域とに前記ライトガイドユニットから前記固体撮像素子への熱伝導を少なくするように分割したことを特徴とする。
【００１０】
本発明の第１および第３の電子内視鏡では、先端金属部材を、ライトガイドユニットを固定する領域と、固体撮像装置、吸引チャンネル及び送気・送水ノズルを固定する領域に分離することにより、ライトガイドユニットの熱が固体撮像装置にあまり伝わらない様にすることが出来るので、固体撮像装置の構成要素となる固体撮像素子の温度上昇を抑え、固体撮像素子の温度依存による電気特性を改善することができる。
【００１１】
また、本発明の第１および第３の電子内視鏡では、吸引チャンネル、送気・送水ノズルを固定する領域は吸引時及び送気・送水時に冷却されるので、固体撮像装置を吸引チャンネル及び送気・送水ノズルを固定する領域に嵌挿することにより、固体撮像装置の熱を吸熱し、固体撮像装置を放熱することができ、固体撮像装置の構成要素となる固体撮像素子の温度上昇を抑え、固体撮像素子の温度依存による電気特性を改善することができる。
【００１２】
本発明の第２の電子内視鏡では、前記固体撮像装置の固体撮像素子を構成する発熱部材を回路基板に配置し、前記回路基板を前記固体撮像装置近傍の金属体に当接させることで、前記発熱部材が発生する熱を前記先端金属部材へ放熱する熱伝導ルートを形成したので、より固体撮像素子の温度上昇を抑え、固体撮像素子の温度依存による電気特性を改善することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１ないし図６は本発明の第１の実施の形態に係り、図１は電子内視鏡を用いた内視鏡システムを示す説明図、図２は電子内視鏡の先端硬質部の分解斜視図、図３は先端金属部材の斜視図、図４は図３のＡ−Ａ線断面図、図５は図３のＢ−Ｂ線断面図、図６は図３のＣ−Ｃ線断面図である。ここで、図３では先端硬質部の先端金属部材についてのみ図示しているが、図４乃至図６では断面図においては先端金属部材以外の先端硬質部の部材も図示している。
【００１４】
（構成）
先ず、図１を用いて内視鏡システムの全体構成を説明する。
【００１５】
図１に示すように、電子内視鏡１は、先端硬質部２と、湾曲部３と、蛇管部４と、鉗子挿入部５と、操作部６と、ユニバーサルコード７と、コネクタ部８とを具備して構成されている。
【００１６】
コネクタ部８には、ライトガイドコネクタ１０と、送気口金１１と、電子コネクタ１２とが設けられている。
【００１７】
ライトガイドコネクタ１０は光源２１と接続するためのものである。送気口金１１は光源２１に内蔵される図示しない送気ポンプに接続するためのものである。このようなライトガイドコネクタ１０と送気口金１１により光源２１はコネクタ部８に接続される。
【００１８】
電子コネクタ１２はプロセッサ２０に接続するためのものである。電子内視鏡１は電子コネクタ１２により電子ケーブル９を介してプロセッサ２０に接続される。
【００１９】
プロセッサ２０は、モニタケーブル１９を介してモニタ１８と接続しており、内視鏡画像をモニタ１８に映し出す。
【００２０】
また、コネクタ部８には、送水タンク１７と接続するための送水口金１３と、吸引ポンプ２２と接続するための吸引口金１４とが設けられている。送水口金１３及び吸引口金１４は、それぞれ送水パイプ１５及び吸引パイプ１６を介して、それぞれ送水タンク１７及び吸引ポンプ２２に接続される。
【００２１】
送気・送水と吸引の動作は操作部６に設けられた弁６ａの操作により行われる。
【００２２】
次に、図２及び図３を用いて先端硬質部２の詳細を説明する。
図２に示すように、先端硬質部２には、固体撮像装置２４とライトガイユニット２６，２７と送気・送水ノズル２５と吸引チャンネル２８が例えば図示しないねじで固定されている。
【００２３】
また、先端硬質部２の先端金属部材３１，２９，３０には、カバー２３が先端より嵌挿され、後部からは図１の湾曲部３が嵌挿され、例えばエポキシ系接着剤と図示しないねじとで固定されている。本実施の形態において、カバー２３はプラスチック製である。
【００２４】
先端硬質部２は、図３に示すように先端金属部材３１，２９，３０に分割されいる。図２に示すように、各先端金属部材３１，２９，３０間には断熱材３２が入っている。
【００２５】
先端金属部材３１，２９，３０はカバー２３で固定されている。
図３のＡ−Ａ線における構造を図４を用いて説明する。
図４に示すように、固体撮像装置２４は対物レンズユニット２４ａと撮像部２４ｂとから構成されている。
【００２６】
対物レンズユニット２４ａは撮像部２４ｂのＣＣＤホルダ３８に嵌合し、所望の位置で例えばエポキシ系の接着剤にて固定されている。
【００２７】
撮像部２４ｂは固体撮像素子２４ｃとＣＣＤホルダ３８と枠部材３９と熱収縮チューブ４０と光学部材４１と接着剤４８とから構成されている。
【００２８】
固体撮像素子２４ｃはＣＣＤカバーガラス４２とＣＣＤチップ４３と基板４４と電子部品４５、４６とから構成されている。
【００２９】
光学部材４１にはＣＣＤカバーガラス４２が例えば紫外線硬化型の接着剤にて接着されており、ＣＣＤカバーガラス４２はＣＣＤチップ４３に接合されている。この場合、光学部材４１は、受光部４３ａとの位置出しを行った後にＣＣＤカバーガラス４２に接着している。また、光学部材４１はＣＣＤホルダ３８に嵌合され、例えばエポキシ系の接着剤にて接着固定されている。
【００３０】
ＣＣＤチップ４３には基板４４が電気的に接続されている。基板４４には電子部品４５，４６が実装されている。また、基板４４にはケーブル４７が電気的に接続されている。
【００３１】
枠部材３９は、ＣＣＤホルダ３８が嵌挿されており、固体撮像素子２４ｃを保護するようになっている。
【００３２】
枠部材３９の周りには熱収縮チューブ４０が被せられている。この状態で、熱収縮チューブ４０はケーブル４７を押さえている。また、枠部材３９内部の隙間には例えばエポキシ系の接着剤である接着剤４８が隙間無く充填されている。
【００３３】
また、先端金属部材３１と固体撮像装置２４との隙間も接着剤４８が充填され、固定を強固な物にしている。本実施の形態で接着剤４８はエポキシ系の黒色封止樹脂を用いている。
【００３４】
対物レンズユニット２４ａは、レンズ枠３３内に、間隔管３４、レンズ３５、３６、３７を所望の位置に配置したものである。対物レンズユニット２４ａは先端金属部材３１に嵌挿され、例えば接着剤やねじによって固定されている。
【００３５】
ライトガイユニット２７は先端金属部材３０に嵌挿され、例えば接着剤やねじによって固定されている。先端金属部材３０と先端金属部材３１との間には断熱材３２が設けられている。本実施の形態では、断熱材３２がライトガイユニット２７と先端金属部材３０の嵌合長と同等もしくはそれ以上の長さで設けられている。
【００３６】
図５のＢ−Ｂ線における構造を図４を用いて説明する。
図５に示すように、吸引チャンネル２８は先端金属部材３１に嵌合されている。
図６のＣ−Ｃ線における構造を図４を用いて説明する。
図６に示すように、送気・送水ノズル２５は先端金属部材３１に嵌合され、例えばエポキシ系の接着剤によって固定されている。
【００３７】
このような構成により、電子内視鏡１は、固体撮像装置２４とライトガイドユニット２６，２７と送気・送水ノズル２５と吸引チャンネル２８とを有している。
【００３８】
先端金属部材３１，２９，３０は、固体撮像装置２４と送気・送水ノズル２５と吸引チャンネル２８を固定する領域の先端金属部材３１と、ライトガイドユニット２６，２７を固定する領域の先端金属部材２９，３０とに分割され、かつ、前記領域間に断熱材３２により断熱処理を施している。
【００３９】
(作用)
第１の実施の形態において、ライトガイユニット２６，２７は内視鏡観察状態で常に発光しているので発熱している。しかしながら、その熱は、断熱材３２により、先端金属部材３１、レンズ枠３３及びＣＣＤホルダ３８を介してＣＣＤチップ４３にあまり伝わらない様にすることができる。
【００４０】
一方、送気・送水ノズル２５は送気・送水時に管路の中を空気や水が通るので、送気・送水ノズル２５に嵌合している先端金属部材３１は冷却される。また、吸引チャンネル２８は吸引時に空気が通るので、この場合にも吸引チャンネル２８に嵌合している先端金属部材３１は冷却される。
【００４１】
先端金属部材３１が冷却されることによって、嵌合しているレンズ枠３３は冷却され、同じく嵌合しているＣＣＤホルダ３８も冷却される。ＣＣＤホルダ３８が冷却されることによって、発熱している固体撮像素子２４ｃが冷却できる。
【００４２】
結果として、固体撮像素子２４ｃのＣＣＤチップ４３の温度上昇が抑えられる。
【００４３】
（効果）
以上、説明したように第１の実施の形態によれば、電子内視鏡の細径化した場合にも、固体撮像装置２４の構成要素となる固体撮像素子２４ｃのＣＣＤチップ４３の温度上昇を抑え、固体撮像素子２４ｃの温度依存による電気特性を改善することができるので、電子内視鏡を細径化し、かつ内視鏡画像の高画質化を図れる。
【００４４】
（第２の実施の形態）
図７は本発明の第２の実施の形態に係る先端硬質部の断面図である。図７は第１の実施の形態における図３のＡ−Ａ線に相当する位置の断面を示している。また、図７において、図１乃至図６に示した第１の実施の形態と同様の構成要素には同じ符号を付して説明を省略している。
【００４５】
(構成)
図７において、第２の実施の形態は、前記固体撮像装置１２４の固体撮像素子１２４ｃを構成する発熱部材（ＣＣＤチップ４３、電子部品４５、４６）を、１つの熱伝導性の高い素材で構成された回路基板（ガラス基板１４９）に配置し、前記回路基板を前記固体撮像装置近傍の熱伝導性の高い金属体（ＣＣＤホルダ１３８）に当接したものである。
【００４６】
さらに詳細に説明すると、固体撮像装置１２４は対物レンズユニット２４ａと撮像部１２４ｂとから構成されている。
【００４７】
撮像部１２４ｂは、固体撮像素子１２４ｃと、ＣＣＤホルダ１３８と、枠部材１３９と、熱収縮チューブ１４０と、光学部材４１と、接着剤１４８とから構成されている。
【００４８】
固体撮像素子１２４ｃはＣＣＤカバーガラス４２とＣＣＤチップ４３とガラス基板１４９と電子部品４５、４６とから構成されている。
【００４９】
電子部品４５はバッファＩＣであり、電子部品４６はチップコンデンサである。ガラス基板１４９は、熱伝導性が高いガラスを絶縁基材に用いてしている。ガラス基板１４９には、ＣＣＤチップ４３及び電子部品４５が例えばバンプ接合にて接続され、さらに、電子部品４６が実装されている。また、ガラス基板１４９にはケーブル４７が接続されている。
【００５０】
ガラス基板１４９の端面はＣＣＤホルダ１３８の内側に当接されている。
先端金属部材１３１、枠部材１３９、熱収縮チューブ１４０及び接着剤１４８は、ＣＣＤホルダ１３８及びガラス基板１４９の形状に合わせて、図４に示した先端金属部材３１、枠部材３９、熱収縮チューブ４０及び接着剤４８に比べて若干の形状変更が行われている。
【００５１】
以上説明した以外の第２の実施の形態の固体撮像装置１２４の主な構成は、図４に示す第１の実施の形態に示す固体撮像装置２４と同じである。
【００５２】
(作用)
第２の実施の形態において、ＣＣＤチップ４３及び電子部品４５，４６で発生した熱は、一元的にガラス基板１４９に集中し、ガラス基板１４９、ＣＣＤホルダ１３８及びレンズ枠３３がそれぞれ嵌合及び当接する事によって出来る熱伝導ルート１６０を伝って先端金属部材１３１に放熱出来る様になっている。これにより、ＣＣＤチップ４３の温度上昇をさらに抑えることが可能になる。
【００５３】
（効果）
以上、説明したように第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態に比べて、ＣＣＤチップ４３の温度上昇さらに抑えることができ、さらに電子内視鏡を細径化し、内視鏡画像の高画質化を行える。
【００５４】
（第３の実施の形態）
図８ないし図１０は本発明の第３の実施の形態に係り、図８は側視タイプの電子内視鏡の先端硬質部の断面図、図９は図８の部分Ｄの拡大図、図１０は図８のＥ−Ｅ線断面図である。
【００５５】
（構成）
図８において、先端硬質部２０２の側面には、固体撮像装置２２４と、送気・送水ノズル２２５と、ライトガイユニット２２７とが設けられている。
【００５６】
先端硬質部２０２は、図３の様に先端金属部材２３１，２３０に分割されており、部材間には断熱材２３２が入っている。
【００５７】
固体撮像装置２２４は対物レンズユニット２４ａと撮像部２２４ｂとから構成されている。
【００５８】
対物レンズユニット２４ａは撮像部２２４ｂのＣＣＤホルダ２３８に嵌合し、例えばエポキシ系の接着剤によって固定されている。
【００５９】
撮像部２２４ｂは、ＣＣＤホルダ２３８と、固体撮像素子２２４ｃと、光学部材２４１と、封止樹脂２５４とから構成されている。
【００６０】
固体撮像素子２２４ｃは、ＣＣＤカバーガラス２４２と、ＣＣＤチップ２４３と、フレキシブル基板２５０と、電子部品２４５、２４６、２４７とから構成されている。
【００６１】
光学部材２４１にはＣＣＤカバーガラス２４２が例えば紫外線硬化型接着剤によって接着されている。ＣＣＤカバーガラス２４２はＣＣＤチップ２４３に接合されている。光学部材２４１は、受光部２４３ａとの位置出しを行った後にＣＣＤカバーガラス２４２に接着されている。光学部材２４１はＣＣＤホルダ２３８に嵌合されている。
【００６２】
また、第３の実施の形態では、ＣＣＤチップ２４３と接続する基板がフレキシブル基板２５０であり、図９に示すように、フレキシブル基板２５０のインナーリード２５１とＣＣＤチップ２４３のパッド２５３とはバンプ２５２によってバンプ接合されている。このようなバンプ２５２によるバンプ接合部は封止樹脂２５４で保護されている。本実施の形態の封止樹脂２５４は例えばエポキシ系の黒色封止樹脂である。
【００６３】
図１０に示すように、第３の実施の形態では、放熱部材２５５をＣＣＤチップ２４３の裏面に設け、放熱部材２５５とＣＣＤチップ２４３の間からフレキシブル基板２５０を延出させている。
【００６４】
また、フレキシブル基板２５０はＣＣＤチップ２４３の裏面にコの字型に回し込み、放熱部材２５５はフレキシブル基板２５０の上からコの字型に回し込んでいる。
【００６５】
また、図８に示すように、放熱部材２５５は先端金属部材２３１に当接している。
【００６６】
（作用）
第３の実施の形態において、放熱部材２５５をコの字型にする事によって、ＣＣＤチップ２４３に沿わせて放熱部材２５５の体積（熱容量）が増やせるので、大型化することなく放熱効率の高い放熱部材２５５が設けられる。また、ＣＣＤチップ２４３の裏面に放熱部材２５５を配置し、先端金属部材２３１に当接することによって、効率的にＣＣＤチップ２４３の放熱が出来、ＣＣＤチップ２４３の温度上昇が抑えられる。
【００６７】
（効果）
以上、説明したように第３の実施の形態によれば、側視タイプの電子内視鏡の場合にも、第１の実施の形態に比べて、ＣＣＤチップの温度上昇さらに抑えることができ、さらに電子内視鏡を細径化し、かつ内視鏡画像の高画質化を行える。
【００６８】
［付記］
以上詳述したような本発明の上記実施の形態によれば、以下の如き構成を得ることができる。
【００６９】
（付記項１）  固体撮像装置とライトガイドユニットと送気・送水ノズルと吸引チャンネルを有する電子内視鏡において、
先端金属部材が、前記固体撮像装置、前記送気・送水ノズル及び前記吸引チャンネルを固定する領域と、前記ライトガイドユニットを固定する領域とに分割され、かつ、前記領域間に断熱処理を施したことを特徴とする電子内視鏡。
【００７０】
（付記項２）  前記固体撮像装置の固体撮像素子を構成する発熱部材を、１つの熱伝導性の高い素材で構成された回路基板に配置し、前記回路基板を前記固体撮像装置近傍の熱伝導性の高い金属体に当接したことを特徴とする付記項１に記載の電子内視鏡。
【００７１】
（付記項３）  前記固体撮像装置の固体撮像素子を構成する発熱部材の裏面に放熱部材をコの字型に回し込み、前記放熱部材を前記固体撮像装置近傍の熱伝導性の高い金属体に当接した事を特徴とする付記項１に記載の電子内視鏡。
【００７２】
（付記項４）  先端金属部材を、ライトガイドユニットを固定する領域と、吸引チャンネル、送気・送水ノズルを固定する領域に隔離させ、前記領域間に断熱処理を施し、吸引チャンネル、送気・送水ノズルを固定する領域に固体撮像装置を嵌挿すことを特徴とする電子内視鏡。
【００７３】
【発明の効果】
以上述べた様に本発明によれば、固体撮像装置の構成要素となる固体撮像素子の温度上昇を抑え、固体撮像素子の温度依存による電気特性を改善することができるので、電子内視鏡を細径化し、かつ内視鏡画像の高画質化を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電子内視鏡を用いた内視鏡システムを示す説明図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る電子内視鏡の先端硬質部の分解斜視図。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る先端金属部材の斜視図。
【図４】図３のＡ−Ａ線断面図。
【図５】図３のＢ−Ｂ線断面図。
【図６】図３のＣ−Ｃ線断面図。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る先端硬質部の断面図。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係る側視タイプの電子内視鏡の先端硬質部の断面図。
【図９】図８の部分Ｄの拡大図。
【図１０】図８のＥ−Ｅ線断面図。
【符号の説明】
１        …電子内視鏡
２        …先端硬質部
３        …湾曲部
４        …蛇管部
５        …鉗子挿入部
６        …操作部
７        …ユニバーサルコード
８        …コネクタ部
１８      …モニタ
２１      …光源
２０      …プロセッサ
２２      …吸引ポンプ
２３      …カバー
２４      …固体撮像装置
２５      …送気・送水ノズル
２６      …ライトガイユニット
２７      …ライトガイユニット
２８      …吸引チャンネル
２９，３０，３１      …先端金属部材
３２      …断熱材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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