(57)【要約】  特に呼吸疾患を有する人の診断および治療において、ユーザの呼吸パターンのモニタリングを助ける呼吸感知ベルト装置。この装置は、第１および第２の金属化主表面ならびに複数の離間された位置合わせ特徴を含む周縁を有するＰＶＤＦフィルム部材を含む。装置は、導電性接着剤によってＰＶＤＦフィルム部材の第１および第２の主表面にそれぞれ取り付けられた第１のタブ付きリードおよび第２のタブ付きリードも含む。結果として生成される組立体は、ベルト部材を囲む本体の表面に固定される。ユーザが吸気または排気する際に、引張りによりベルト部材上のＰＶＤＦフィルムに応力がかかったとき、信号が生成される。生成された信号は、その後、診断および解析に使用することができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）圧電性を有し、第１および第２の金属化主表面を有するフィルム部材であって、前記表面が、対称形状を有すると共に、前記表面の周縁に複数の離間された位置合わせ特徴を含む、フィルム部材と、
（ｂ）導電性接着剤によって前記フィルム部材の前記第１および第２の金属化主表面にそれぞれ取り付けられた第１のタブ付きリードおよび第２のタブ付きリードと、
（ｃ）前記フィルム部材を隠すラベルと、
（ｄ）人体を囲む弾性ベルト部材と、
を備え、前記ベルト部材の引張りにより、前記第１のタブ付きリードと前記第２のタブ付きリードとの間に電気信号を生成するように、前記フィルム部材が前記ベルト部材の表面に固定される、呼吸感知ベルト。
【請求項２】
前記フィルム部材がポリフッ化ビニリデンである、請求項１に記載の呼吸感知ベルト。
【請求項３】
前記フィルム部材が細長い矩形部を有する、請求項２に記載の呼吸感知ベルト。
【請求項４】
前記フィルム部材が両端部に拡大ヘッドを有する、請求項３に記載の呼吸感知ベルト。
【請求項５】
前記フィルム部材がダンベル形周縁を有する、請求項１に記載の呼吸感知ベルト。
【請求項６】
前記人体を囲むベルト部材が、ユーザの腹部の周囲に合うように適合される、請求項５に記載の呼吸感知ベルト。
【請求項７】
前記人体を囲むベルト部材が、ユーザの胸部の周囲に合うように適合される、請求項５に記載の呼吸感知ベルト。
【請求項８】
使い捨てである、請求項１に記載の呼吸感知ベルト。
【請求項９】
接着性発泡部材が、前記フィルム部材および前記タブ付きリードの周囲に配置される、請求項１に記載の呼吸感知ベルト。
【請求項１０】
ウレタン部材が、前記発泡部材の外側の周囲に封止を形成する、請求項９に記載の呼吸感知ベルト。
【請求項１１】
前記ラベル、前記発泡部材、およびウレタンの層が、前記ベルト部材に縫い付けられる、請求項１０に記載の呼吸感知ベルト。
【請求項１２】
再使用可能である、請求項１１に記載の呼吸感知ベルト。
【請求項１３】
（ａ）圧電性を有し、第１および第２の金属化主表面を有するフィルム部材と、
（ｂ）導電性接着剤によって前記フィルム部材の前記第１および第２の金属化主表面にそれぞれ取り付けられた第１のタブ付きリードおよび第２のタブ付きリードと、
（ｃ）前記フィルム部材と前記タブ付きリードを間に挟む一対の発泡部材と、
（ｄ）耐湿構成で前記発泡部材を囲むウレタン部材と、
（ｅ）前記フィルム部材を隠すラベルと、
（ｆ）人体を囲む弾性ベルト部材と、
を備え、前記組立体要素（ａ）〜（ｅ）が前記ベルト部材の表面に固定される、呼吸感知ベルト。
【請求項１４】
前記フィルム部材、前記発泡部材、およびウレタンコーティングは、位置合わせするための対応する形状特徴を有する、請求項１３に記載の呼吸感知ベルト。
【請求項１５】
前記組立体は前記ベルトに縫い付けられる、請求項１４に記載の呼吸感知ベルト。
【請求項１６】
再使用可能である、請求項１５に記載の呼吸感知ベルト。
【請求項１７】
（ａ）人体を囲むベルト部材と、
（ｂ）縫い付けることによって前記ベルト部材に固定されたセンサ部材と
を備え、
前記センサ部材が、金属化され、両端部に拡大ヘッドを有する概して矩形を有する２つの主表面を有する対称形ＰＶＤＦフィルムを備え、導電性接着材料が、前記ＰＶＤＦフィルムの前記拡大ヘッドの上下の主表面に結合され、複数のタブ付きリードが、導電性接着材料によって前記金属化表面に結合され、一対の発泡部材が、前記タブ付きリードおよび前記ＰＶＤＦフィルムを囲み、伸縮可能な弾性エンベロープが前記発泡部材を囲み、ラベルが該ベルトに固定され、前記エンベロープを覆う、呼吸感知ベルト。
【請求項１８】
前記ＰＶＤＦフィルム、前記発泡部材、および前記弾性エンベロープは、前記組立体を位置合わせする対応する特徴を周縁に有する、請求項１７に記載の呼吸感知ベルト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、感知素子として圧電フィルムを組み込んだ呼吸感知ベルトに関し、より詳細には、圧電フィルムが主に引張応力を受けてデータを生成する呼吸を感知する独自のベルト設計に関する。
【背景技術】
【０００２】
長年にわたり、人間の呼吸パターンを効率的にモニタリングすることに役立つ装置が求められ、開発されてきた。これは特に、睡眠時無呼吸症等の呼吸疾患を有する人をモニタリングする睡眠検査室内の呼吸センサに関して当てはまる。この種の睡眠モニタ機器を使用する場合、呼吸の変動を検出する正確かつ確実な方法を有することが非常に重要であることが周知である。
【０００３】
従来、呼吸パターンを検出するために、様々な材料および方法が使用されてきた。これら装置の中には、感知素子としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等のフィルムトランスデューサ（film transducer）を使用したものがある。ＰＶＤＦは、商標名ＫＹＮＡＲ（登録商標）としても知られている、非反応性の高い純粋なフッ素重合体である。ＰＶＤＦ材料は、効果的な圧電性および焦電性を示し得る。ＰＶＤＦは、電気的に分極されてから、圧電性および焦電性を示すようになる。これは、多くの種類のセンサおよび電池用途に使用されてきた。ＰＶＤＦフィルムを使用する従来の呼吸感知装置のいくつかの例がある。一例は、呼吸気が吸い込まれるか、または吐き出される際にフィルムに衝突するように、人の気道の近傍に固定されたＰＶＤＦフィルムの個片を利用した。それにより、温度変化またはいびきによる振動によりセンサへの呼吸気の衝突に関連する出力信号が生成された。
【０００４】
呼吸を検出する他の方法は、ベルトおよびトランスデューサ装置を有する装置を使用することを含む。このような装置は、圧電材料が、人の胸部または腹部の周囲に配置されたベルトに取り付けられたトランスデューサ装置を使用した。ベルトに結合されたセンサは、膨脹および収縮を検出して、出力信号を生成することができる。次に、これら信号が使用されて、患者の呼吸についての情報が解析のために送信される。これら装置の多くに見られる制約は、信号を検出するために、ＰＶＤＦ材料を屈曲させるか、または曲げる必要があることであった。したがって、このような呼吸感知ベルトを装着した個人が、ベルトのＰＶＤＦ材料が配置された部分上に横たわった場合、必要な曲がりおよび信号生成が行われず、前に生成された任意の信号が事実上、消失する。
【０００５】
さらに、従来の装置の多くに使用された取り付け装置は、ベルトまたは同様の装置に対する引張応力の測定に特に適するものではなかった。同様に、使用された構成も製造にあまり適さず、ＰＶＤＦ材料はこれら設計との協働が難しいことが分かった。ＰＶＤＦまたは他の感知素子の形状も、縦応力および引張りの検出に理想的な形状ではなかった。ＰＶＤＦは厳密に応力の変化を測定するために使用されるため、人がセンサ上に横たわった場合、またはベルトが緩んでいるか、もしくはきつい場合、信号の振幅の変化は極わずかであり、信号生成としてセンサの曲げを使用するベルトに存在する信号の反転がない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、より高い多様性、製造容易性、および効率性でもって使用可能な感知装置を有することが望ましい。従来の方法および装置で発生した問題を解消する改良された呼吸感知ベルト装置が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、一般的には呼吸感知ベルトに関する。この装置は、圧電性を有し、第１および第２の金属化主表面を有するフィルム部材を含む。この表面は、対称形状を有すると共に、その周縁に複数の位置合わせ特徴を有する。本発明は、導電性接着剤によってフィルム部材の第１および第２の主表面にそれぞれ取り付けられた第１のタブ付きリードおよび第２のタブ付きリードも含む。そして、この組立体を、伸縮可能なポリウレタン等の弾性材料の薄層で挟むことができる。弾性ベルト部材の表面に固定されたラベルが使用されて、フィルム部材および組立体が隠される。
【０００８】
本発明の上記特徴、目的、および利点は、特に添付図面と併せて考慮された場合、好ましい実施形態の以下の詳細な説明から当業者には明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の呼吸感知ベルトの上面斜視図である。
【図２】圧電性フィルム部材の上面斜視図である。
【図３】組み立てられた構成の呼吸感知ベルトの上面図である。
【図４】呼吸感知ベルトの代替の実施形態の分解組立図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明は、図１〜図４から容易に理解することができる。図１の分解組立図に示すように、ベルト感知装置は、一般に、センサ部材組立体１０およびベルト部材１２を含む。センサ部材は、ＰＶＤＦフィルム部材１４と、２個の導電性両面テープ１６と、第１および第２のタブ付き配線リード１８および２０と、ラベル２２とを含む。これら構成要素は、単一のセンサ部材１０として組み立てられる。組み立てられると、このセンサ部材１０は、ベルトが引張られたときに、出力信号がＰＶＤＦフィルムから生成されるように、ベルト部材１２の外面に取り付けられる。これら信号は、タブ付き配線リード１８および２０によって受信され、回路に渡されて、送信された信号の解析が可能になる。この構成および動作について以下の説明においてより十分に説明する。
【００１１】
フィルム部材１４の構成は、センサ組立体の性能および製造可能性にとって重要である。このフィルム部材は、一般に、ＰＶＤＦフィルムであるが、関連する特性の同様の圧電性フィルム材料も同様に利用し得る。ＰＶＤＦフィルム１４は、幅がわずかにより大きな２つの矩形端部を有する中央矩形部材の外形を有する一片の平坦な部材である。この外形は、「ドッグボーン」形または「ダンベル」形として説明することができる。フィルムの四隅は丸められ、わずかな半径を含む。ＰＶＤＦフィルム部材１４のより詳細な図は、図２において見ることができる。このフィルムは、両主表面を金属化される。部材の細長い矩形の形状により、その長さに沿った縦方向においてＰＶＤＦフィルム１４が受ける応力により及ぼされる力を容易に検出できる構成が提供される。拡大ヘッドが、フィルムの長さに沿って生成された信号をタブ付き配線リード１８および２０によって集中させ、感知できる場所を提供する。ＰＶＤＦ部材の対称形状により、このような動作中にフィルムを容易に逆にするか、または反転させることができるため、容易な製造および組み立てが可能である。通常、ＰＶＤＦ部材１４の全長は数インチ長のみであり、幅は１インチの何分かの１のみである。
【００１２】
上述したように、ＰＶＤＦ部材１４の周縁は、いくらかダンベル形であり、中央矩形部および両端部に２つの拡大したヘッドを有する。中央矩形部の周縁と拡大ヘッドの周縁とが一緒になる４つの重要な位置合わせポイント２８が配置される。この実施形態では、これら位置合わせポイント２８は、周囲のセンサ構造を適切に方向合わせするように機能するのみならず、ＰＶＤＦフィルム１４をベルト部材１２に対して保持するために、接着剤が塗布される場所としても機能する。
【００１３】
また図１の分解組立図に見られるように、センサ組立内での導電性部材１６とタブ付き配線１８および２０との相対位置を理解することができる。２つのタブ付き配線１８、２０は、フィルムの拡大ヘッドのうちの一方において、中央に配置されたＰＶＤＦフィルム部材１４の上下に見られる。ＰＶＤＦ部材の上の主表面の上に配置されたタブ付き配線リード１８を囲む組立体は、タブ２４がＰＶＤＦ部材の拡大ヘッドを横切って縦方向に延びるように位置合わせされる。したがって、タブ付き配線のリード１８は、タブ付き配線の２４に垂直な方向においてセンサ本体１０から突出する。同様に、下のタブ付き配線リード２０およびベース２６も、ＰＶＤＦフィルム部材の裏面に鏡像構成で配置される。タブ付き配線が、ＰＶＤＦフィルム１４の上の主表面に接触するタブ付き配線１８の部分が、ＰＶＤＦフィルム１４の下の主表面のタブ付き配線２０に接触しないように位置決めされることに留意することが重要である。
【００１４】
タブ付き配線のタブ２４および２６とＰＶＤＦフィルム部材１４との間に直接、導電性両面接着テープ部材１６の個片が配置される。このような１つの材料は、商標名ＡＲＣＬＡＤ（登録商標）としても既知である。これらＡＲＣＬＡＤ個片１６は、タブ付き配線部材１８および２０のように、ＰＶＤＦフィルム１４の逆の表面に接触しない。すなわち、ＰＶＤＦフィルムの周縁を超えて延出しない。
【００１５】
最後に、ラベル２２が、センサ部材組立体全体の上に配置され、ベルト１２に結合される。これは、接着剤をラベル２２の底面に塗布し、ラベル２２をベルト１２の外形と位置合わせして配置することによって行われる。ラベル２２は、伸縮可能な材料から作られてもよい。最終的に組み立てられた構成は、図３に示すように見える。図３では、センサ組立体の全体は、この上面図ではラベル２２によって覆われている。ベルト１２は、一般に、縦方向において長さに沿って伸縮可能な伸縮性ナイロン材料で作られる。
【００１６】
組み立てられると、本発明の装置は、一般に、以下のように動作する。まず、ユーザが、本発明をなすベルトをユーザの胸部または腹部の周囲に配置する。次に、ユーザが吸気し、それにより、胸腔または腹部が膨脹すると、引張力が、ベルトに取り付けられたＰＶＤＦトランスデューサ組立体の両端部に加えられる。同様に、ユーザが排気すると、引張力が低減し、引張力の低減を反映した信号が生成される。引張応力に比例する電気信号が、タブ付き配線１８および２０にわたって生成される。これら配線は増幅・波形整形回路まで延び、医療従事者は、増幅・波形整形回路を使用して、ユーザの呼吸パターンを診断し解析することができる。
【００１７】
本発明の代替の実施形態を図４の分解組立図に示す。この実施形態では、ＰＶＤＦフィルム部材１４は中央に配置され、導電性両面テープ部材１６によってタブ付き配線部材１８および２０に結合される。ＰＶＤＦ部材１４、導電性テープ１６、および配線リードの組立体の上下には、両面接着性発泡部材３０がある。接着性発泡部材３０は、ＰＶＤＦフィルム部材１４の形状に非常によく似たドッグボーン形またはダンベル形を有する。しかし、発泡部材３０は、両端部に、ＰＶＤＦ部材１４の拡大ヘッドよりもわずかに長い拡大ヘッドを有する。このような長さの追加により、ＰＶＤＦフィルム部材１４をその境界内に完全に閉じ込めることができる。発泡部材３０は、中央部と外側拡大ヘッドの周縁とが一緒になる複数の位置合わせポイント３２を有する。発泡部材３０の位置合わせポイント３２は、ＰＶＤＦ部材１４の位置合わせポイント２８の寸法に対応し、合致する。この共通の特徴は、組立中および製造中に本発明の様々な層の適切な位置合わせを保証するのに役立つ。発泡部材３０の目的は、主に、ＰＶＤＦフィルム１４および他の構成要素を組立中に所定位置に保持することである。このような発泡体がなければ、ＰＶＤＦフィルム１４の位置決めおよび位置合わせは、薄くて且つ取り扱いが困難な表面のために、特に困難である。
【００１８】
図４は、センサ部材組立体を囲み、ＰＶＤＦフィルム部材１４およびその組立体を湿気から封止する一体のポリエーテルポリウレタンエンベロープとして機能する一対の弾性ウレタン部材３４および３４’も示す。ウレタン部材３４および３４’は、ほぼ矩形の形状であり、ＰＶＤＦフィルム部材１４よりもわずかに大きい。ウレタン部材３４および３４’の寸法は、ＰＶＤＦフィルム部材１４および発泡部材３０よりもわずかに大きいため、ＰＶＤＦフィルム組立体の全体をウレタン部材の寸法の境界線内に包含することができる。さらに、ウレタン部材３４および３４’は、切り欠き３６を、ＰＶＤＦおよび発泡部材の対応する位置合わせポイント２８および３２と合わせることにより、製造中に容易に位置合わせすることができる。
【００１９】
位置合わせされると、ウレタン部材３４および３４’は、熱圧着（インパルスシール手順）により、フィルム１４、発泡体３０、ならびに配線リード１８および２０の周縁の周囲に封止される。このような熱圧着では、温度および圧力が加えられて、内部組立体を封入する。結果として生成される組立体は、ＰＶＤＦフィルム部材１４に害を与え得る湿気および腐食物質に対して耐性を有する気密構成である。
【００２０】
この実施形態の組立体は、ウレタンエンベロープがラベルとベルト部材１２の表面との間に位置合わせされ、これら３つの要素が互いに結合されたときに完了する。この実施形態では、このような取り付けは、好ましくは、部材の両端をベルト１２に縫い付けることによって実行されるが、他の取り付け手段を利用することも可能である。縫い目３８は、一般に、ウレタン層３４および３４’の両端の第２の対の切り欠き４０に対応する場所において、ベルトおよびセンサ部材の幅を横切って横方向に延びる。縫い目３８をこの場所に配置することにより、縫い目が発泡部材３０の両端を通るが、フィルムの破損を回避するために、ＰＶＤＦ材１４の両端のすぐ外側にあることが保証される。これらすべての部材は、位置合わせされたときに、正確な縫い付けおよび組み立てを行うことができるようなサイズである。結果として組み立てられたベルトは、図３の外観と同様の外観を有する。
【００２１】
本発明のベルトセンサを、人およびベルトの様々なサイズおよび種類に適合する様々な形状およびサイズで製造可能なことを当業者ならば理解するであろう。構成要素は、任意の数の適した材料で構成することができる。本発明の設計も、呼吸感知用途への適用に制限されるものと考えられるべきではない。
【００２２】
特許法に準拠するため、かつ新規の原理を適用すると共に、このような特殊な構成要素を必要に応じて構築し使用するために必要な情報を当業者に提供するために、本発明をかなり詳細に本明細書において説明した。しかし、具体的に異なる機器および装置によって本発明を実行することも可能であること、および本発明自体の範囲から逸脱せずに、機器および動作手順の両方に関して様々な変更を行い得ることを理解されたい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年9月22日(2008.9.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）圧電性を有し、第１および第２の金属化主表面を有するフィルム部材であって、前記表面が、対称形状を有すると共に、前記表面の周縁に複数の離間された位置合わせ特徴を含む、フィルム部材と、
（ｂ）導電性接着剤によって前記フィルム部材の前記第１および第２の金属化主表面にそれぞれ取り付けられた第１のタブ付きリードおよび第２のタブ付きリードと、
（ｃ）前記フィルム部材を隠すラベルと、
（ｄ）人体を囲む弾性ベルト部材と、
を備え、前記ベルト部材の引張りおよび弛緩により、前記第１のタブ付きリードと前記第２のタブ付きリードとの間に、呼吸活動を示すアナログ電気信号を生成するように、前記フィルム部材が前記ベルト部材の表面に固定される、呼吸感知ベルト。
【請求項２】
前記フィルム部材がポリフッ化ビニリデンである、請求項１に記載の呼吸感知ベルト。
【請求項３】
前記フィルム部材が細長い矩形部を有する、請求項２に記載の呼吸感知ベルト。
【請求項４】
前記フィルム部材が両端部に拡大ヘッドを有する、請求項３に記載の呼吸感知ベルト。
【請求項５】
前記フィルム部材がダンベル形周縁を有する、請求項１に記載の呼吸感知ベルト。
【請求項６】
前記人体を囲むベルト部材が、ユーザの腹部の周囲に合うように適合される、請求項５に記載の呼吸感知ベルト。
【請求項７】
前記人体を囲むベルト部材が、ユーザの胸部の周囲に合うように適合される、請求項５に記載の呼吸感知ベルト。
【請求項８】
使い捨てである、請求項１に記載の呼吸感知ベルト。
【請求項９】
接着性発泡部材が、前記フィルム部材および前記タブ付きリードの周囲に配置される、請求項１に記載の呼吸感知ベルト。
【請求項１０】
ウレタン部材が、前記発泡部材の外側の周囲に封止を形成する、請求項９に記載の呼吸感知ベルト。
【請求項１１】
前記ラベル、前記発泡部材、およびウレタンの層が、前記ベルト部材に縫い付けられる、請求項１０に記載の呼吸感知ベルト。
【請求項１２】
再使用可能である、請求項１１に記載の呼吸感知ベルト。
【請求項１３】
（ａ）圧電性を有し、第１および第２の金属化主表面を有するフィルム部材と、
（ｂ）導電性接着剤によって前記フィルム部材の前記第１および第２の金属化主表面にそれぞれ取り付けられた第１のタブ付きリードおよび第２のタブ付きリードと、
（ｃ）前記フィルム部材と前記タブ付きリードを間に挟む一対の発泡部材と、
（ｄ）耐湿構成で前記発泡部材を囲むウレタン部材と、
（ｅ）前記フィルム部材を隠すラベルと、
（ｆ）人体を囲む弾性ベルト部材と、
を備え、前記組立体要素（ａ）〜（ｅ）が前記ベルト部材の表面に固定される、呼吸感知ベルト。
【請求項１４】
前記フィルム部材、前記発泡部材、およびウレタンコーティングは、位置合わせするための対応する形状特徴を有する、請求項１３に記載の呼吸感知ベルト。
【請求項１５】
前記組立体は前記ベルトに縫い付けられる、請求項１４に記載の呼吸感知ベルト。
【請求項１６】
再使用可能である、請求項１５に記載の呼吸感知ベルト。
【請求項１７】
（ａ）人体を囲むベルト部材であって、少なくとも前記ベルト部材の所定の長さにわたって膨脹可能かつ収縮可能なベルト部材と、
（ｂ）縫い付けることによって、前記ベルト部材の前記所定の長さにおいて前記ベルト部材に固定されたセンサ部材と
を備え、
前記センサ部材が、金属化され、両端部に拡大ヘッドを有する概して矩形を有する２つの主表面を有する対称形ＰＶＤＦフィルムを備え、導電性接着材料が、前記ＰＶＤＦフィルムの前記拡大ヘッドの上下の主表面に結合され、複数のタブ付きリードが、導電性接着材料によって前記金属化表面に結合され、一対の発泡部材が、前記タブ付きリードおよび前記ＰＶＤＦフィルムを囲み、伸縮可能な弾性エンベロープが前記発泡部材を囲み、ラベルが該ベルトに固定され、前記エンベロープを覆い、前記ベルト部材の膨脹および収縮により、前記膨脹および前記収縮の程度に比例するアナログ信号が生成される、呼吸感知ベルト。
【請求項１８】
前記ＰＶＤＦフィルム、前記発泡部材、および前記弾性エンベロープは、前記組立体を位置合わせする対応する特徴を周縁に有する、請求項１７に記載の呼吸感知ベルト。
【国際調査報告】
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