降低CT检查辐射剂量的新材料、新方法和新技术
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《基于深度学习的低剂量CT去噪方法研究》篇一一、引言随着医学影像技术的不断发展,低剂量CT(Computed Tomography)技术因其能够减少辐射剂量、降低患者接受辐射的风险而受到广泛关注。
然而,低剂量CT图像往往伴随着明显的噪声,影响了图像的清晰度和诊断的准确性。
因此,如何有效地对低剂量CT图像进行去噪处理,提高图像质量,成为了当前研究的热点问题。
本文将针对基于深度学习的低剂量CT去噪方法进行研究,旨在为医学影像处理领域提供新的思路和方法。
二、深度学习在低剂量CT去噪中的应用深度学习是一种基于神经网络的机器学习方法,其强大的特征提取和表达能力在图像处理领域得到了广泛应用。
在低剂量CT去噪方面,深度学习能够通过训练大量的数据模型,学习到噪声与清晰图像之间的内在联系,从而实现有效的去噪。
常见的深度学习模型包括卷积神经网络(CNN)、生成对抗网络(GAN)等。
三、基于深度学习的低剂量CT去噪方法本文提出了一种基于生成对抗网络的低剂量CT去噪方法。
该方法主要包括生成器和判别器两个部分。
生成器负责将低剂量的CT图像转化为高清晰度的图像,而判别器则用于区分输入的图像是原始的高清晰度图像还是生成器生成的图像,从而对生成器的输出进行评估和优化。
具体而言,我们采用了U-Net结构的生成器,该结构能够有效地提取和重建图像的细节信息。
同时,我们使用了WGAN (Wasserstein Generative Adversarial Network)的判别器,通过优化损失函数,使得生成器能够更好地生成高清晰度的图像。
在训练过程中,我们使用了大量的低剂量CT图像和高清晰度图像数据,通过不断调整模型的参数,使得生成器能够学习到噪声与清晰图像之间的内在联系。
四、实验结果与分析我们在多个低剂量CT图像数据集上进行了实验,并与传统的去噪方法和其他的深度学习方法进行了比较。
实验结果表明,我们的方法在去噪效果和图像质量方面均取得了显著的改进。
ct dose易懂介绍以CT dose易懂介绍为标题CT dose,即计算机断层扫描(CT)剂量,是指在进行CT检查时所使用的辐射剂量。
CT检查是一种常见的医学影像技术,可以提供高质量的身体内部结构图像,帮助医生进行准确的诊断。
然而,由于CT检查涉及使用X射线辐射,辐射剂量的控制对于患者的安全至关重要。
CT dose的目标是在保证图像质量的前提下,尽量减少辐射剂量。
这是因为长期以来,人们对于辐射的潜在风险有所认识,尤其是在频繁进行CT检查的情况下。
因此,医学界一直在努力寻找降低CT 辐射剂量的方法。
为了减少CT dose,医学设备制造商通过改进扫描器的技术来降低辐射剂量。
现代的CT扫描器具有先进的硬件和软件,可以在保证图像质量的同时降低辐射剂量。
例如,扫描器可以使用更低的辐射剂量进行扫描,同时通过图像重建算法进行图像优化。
此外,扫描器还可以根据不同部位和体型的患者进行个性化的辐射剂量设定,以确保每个患者都能获得最佳的影像质量和辐射剂量。
医生和放射技师在进行CT检查时也有责任降低辐射剂量。
他们可以通过优化扫描参数和扫描范围,来减少辐射剂量。
例如,选择合适的扫描层厚度和间距,避免多余的扫描,以及减少重复扫描的次数。
此外,在扫描过程中,医生和放射技师还可以根据实际情况进行实时调整,以确保辐射剂量的最小化。
患者本身也可以采取措施来降低CT dose。
在CT检查前,患者可以告知医生有关自己的过敏史和妊娠情况,以便医生能够根据具体情况调整辐射剂量。
除了上述措施外,医学界还在研究和探索其他方法来降低CT dose。
例如,近年来出现了低剂量CT技术,这是一种通过优化扫描参数和图像重建算法,以及使用先进的辐射剂量控制技术,来实现低剂量CT检查的方法。
此外,还有研究人员在开发新的辐射防护材料和设备,以进一步降低辐射剂量。
CT dose即计算机断层扫描剂量,在CT检查中起到至关重要的作用。
为了保证患者的安全和健康,医学界一直在努力寻找降低CT辐射剂量的方法。
优化CT扫描方案降低患者辐射剂量发表时间:2016-04-27T16:33:36.883Z 来源:《健康文摘》2015年11期作者:杨华兰[导读] 两种扫描方法度病灶大小、边缘及钙化特征的差异无统计学意义(P>0.05),观察组图像的噪声和伪影更明显,对图像观察无明显干扰,不影响疾病诊断。
结论:依据CT检查原则,调整参数可减少辐射剂量,保证图像质量。
杨华兰(荆州市中心医院湖北荆州 434000)摘要:目的:探讨优化CT扫描方案优化方法减少辐射危害,保证患者的健康。
方法:以30例经早期病理证实的肺癌患者为研究对象,患者分别接受常规剂量扫描,优化扫描方案扫描,对比不同剂量CT扫描结果。
结果:两种方法均诊断患者为早期肺癌,且均为鳞状细胞癌15例,腺状细胞癌13例,大细胞癌2例。
两种扫描方法度病灶大小、边缘及钙化特征的差异无统计学意义(P>0.05),观察组图像的噪声和伪影更明显,对图像观察无明显干扰,不影响疾病诊断。
结论:依据CT检查原则,调整参数可减少辐射剂量,保证图像质量。
关键词: CT扫描;辐射剂量[中图分类号] R249 [文献标识码] A 文章编号:CT扫描凭借高质量检查图像,在疾病诊断中发挥了重要作用,其临床应用也越来越广[1]。
但是,国际反射防护委员会研究报告称,CT辐射可致癌以及引起各类遗传病,并且随着照射越多,引起癌变及遗传疾病的几率越高。
美国以及其它国家已经将X线列如致癌物质[2,3]。
因此,在保证CT扫描图像质量的基础上减少CT辐射剂量成为当前CT研究的重点。
本文选择30例肺癌患者为研究对象,分析优化扫描方案、降低扫描剂量的方法。
1.资料与方法1.1一般资料收集2015年1月~2015年6月于我院收治早期病理证实的肺癌患者30例,男性17例,女性13例。
年龄5~74岁,平均年龄(41.6±11.9)岁。
鳞状细胞癌15例,腺状细胞癌13例,大细胞癌2例。
1.2方法患者入院后均行胸部飞利浦的64排螺旋CT扫描。
文献综述多层CT辐射剂量与防护的研究同康CT室刁俊林一、摘要多层CT可进行快速扫描和大范围容积扫描.与单层CT相比,多层CT特有的参数可能增加或减少受检者剂量。
早期研究表明多层CT所致受检者剂量高于单层CT,但目前越来越多的研究表明两者剂量相似甚至多层的剂量较低。
多层CT主要依靠CT的合理使用来降低辐射剂量.CT检查正当化判断是临床医师与放射医师共同的责任。
扫描参数应根据扫描指征、受检者体形、年龄及扫描范围设置,并使用自动曝光控制等降低辐射剂量的技术.对临床医师和CT工作人员进行辐射防护培训有助于CT检查正当化剂扫描方案与辐射剂量的最优化。
二、关键词多层CT;辐射剂量;辐射防护;正当化;最优化三、正文目前多层CT技术得到飞速发展,从4层到8、16、32、64层及256层CT相继投入应用.多层CT扫描速度的提高使单位时间检查的病人数量大大增加,同时,一些新的应用得以实现。
在过去20年间,全世界CT检查频率增长8倍.由于CT对受检者产生较高的有效剂量,CT检查频率不断增长,促使放射医师、临床医师等CT相关人员越来越关注多层CT的防护问题。
本文汇集近年来文献资料对多层CT辐射剂量与防护研究进展综述如下.1、多层CT技术多层CT拥有多排探测器阵列,可快速扫描和大范围容积扫描。
采用滑环机架,多层CT的主要优势在于能同时扫描多层,进而能有效的利用X线管产生的辐射。
因此,扫描一定容积所需要的时间大大减少。
如256层CT,其探测器阵列长轴覆盖范围可达12。
8cm。
大大提高Z轴的空间分辨率,对三维重建有重要意义。
2、多层CT的辐射剂量CT剂量指数,是通过一次CT 轴位扫描测量,并用吸收剂量的积分除以总射线束宽度计算得到。
有效剂量,是一个反映非均匀照射归一到全身照射危险度的剂量参数。
能用于比较危险度.据英国公布的2009年CT剂量调查结果表明,CT检查所致受检者平均剂量较过去相比有所下降。
一个重要的原因在早期的多层CT机由于X线束宽度的相当一部分未被用于成像,使剂量效率降低。
低辐射ct
低辐射CT(Low-dose CT)是一种利用辐射技术进行图像扫描的方法,它能够有效减少被扫描者接受的辐射剂量。
与常规CT扫描相比,低辐射CT的优势主要表现在以下几个方面:
1. 减少辐射剂量:低辐射CT采用技术手段(例如优化扫描参数和图像重建算法等)来减少辐射剂量,从而降低被扫描者接受的辐射水平。
这对于长期接受CT检查的患者或需要多次重复扫描的人群来说尤为重要。
2. 保持图像质量:尽管低辐射CT使用较低剂量的辐射,但通过改善图像采集和处理技术,仍能保持较高的图像质量和分辨率。
这对于临床诊断和病灶检测具有重要意义。
3. 提高诊断准确性:低辐射CT能够提供与常规CT相似的图像信息,从而帮助医生准确诊断疾病。
它在肺癌筛查、心脏冠脉疾病诊断等方面具有广泛应用前景。
4. 减少对患者的不良影响:较低的辐射剂量能够减少对患者的潜在风险,如可能增加癌症发生的风险。
这对于儿童、孕妇等敏感人群以及需要频繁CT检查的人群来说尤为重要。
综上所述,低辐射CT在减少辐射剂量、保持图像质量、提高诊断准确性以及减少对患者的不良影响等方面具有重要意义,是一种值得推广和应用的先进技术。
CT低剂量技术的发展与临床应用张振【摘要】如何在不影响图像质量的前提下降低CT对患者的辐射剂量是近年来医学影像学研究的重点。
本文对近年来主流的CT机低剂量技术如迭代算法、自动管电流调节技术、双源CT技术的原理及应用进行了简介,并着重介绍了这些CT低剂量技术在肺部、心脏冠脉、腹部、头颅中的临床研究及应用,提出了对该技术未来发展方向的看法。
%Decreasing CT radiation dose without affecting image quality is an important direction for research of medical imaging in recent years. This paper introduced the principle and application of mainstream CT low dose technologies in recent years, such as iterative algorithm, automatic tube current adjusting technology, dual source CT technology, and emphatically detailed the clinical research and application of low dose CT technology in lung, heart coronary artery, abdomen and head. It also put forward views of the future development direction of the technology.【期刊名称】《中国医疗设备》【年(卷),期】2016(031)009【总页数】4页(P87-89,99)【关键词】电子计算机断层扫描;低剂量技术;辐射剂量;图像重建【作者】张振【作者单位】新疆医科大学附属肿瘤医院,新疆乌鲁木齐 830000【正文语种】中文【中图分类】TH774CT机自1973年开始应用于临床,至今已有40余年历史。
降低儿童X射线CT检查辐射剂量的研究进展顾建华;卓维海【期刊名称】《中国医学物理学杂志》【年(卷),期】2014(031)005【摘要】目的:归纳总结减少儿童X射线CT检查所致受检者辐射剂量的方法,为降低儿童接受X射线CT检查的辐射危害风险提供参考.方法:针对X射线CT检查所致儿童的辐射剂量,通过调研相关文献,基于各自研究的目的和原理,归纳总结降低儿童受照剂量的方法.结果:自动管电流调制技术能根据儿童受检者体型自行改变管电流,自动管电压选择技术能根据预先设定的影像质量水平并结合X射线在受检者的衰减自动选择管电压,这两种技术均能自动降低个体的受照剂量;先进的影像重建技术可减少低剂量扫描影像的噪声,间接起到降低个体和群体的受照剂量;非扫描区的合理屏蔽也能有效降低个体和群体的受照剂量;制定剂量参考水平有助于优化X射线CT检查扫描参数,起到降低群体受照剂量的作用.结论:可结合儿童受检者的体型、扫描部位以及X射线CT机的性能,综合运用自动管电流或管电压调制技术、影像重建技术以及屏蔽防护等多种方法,可最大限度地降低儿童X射线CT检查的受照剂量.【总页数】5页(P5105-5108,5113)【作者】顾建华;卓维海【作者单位】复旦大学放射医学研究所,上海200032;上海市卫生学校,上海200237;复旦大学放射医学研究所,上海200032【正文语种】中文【中图分类】R144.1;R814.2;R312【相关文献】1.CT检查中辐射剂量的研究 [J], 杨燕敏;曹厚德2.64排螺旋CT轴扫扫描降低腹部CT检查辐射剂量的研究 [J], 张辉阳;周智鹏;邱维加;曾阳东;陈德勤;尹本德;徐军红;苏寿红3.不同前置ASIR-Ⅴ水平扫描在腹部CT检查优化图像质量和降低辐射剂量中的应用 [J], 郭玉峰;王丽琴;哈若水4.儿童肘关节CT检查中优化体位减少辐射剂量的研究 [J], 杨静;汤福南;丁楚涵;严慧;王颖5.全智能精确胸部解剖定位CT检查安全性和辐射剂量的研究 [J], 史志浩;陈飞;胡安宁;汪洋;辛晓燕;张鑫;青钊;李茗;王坤;张冰因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
CT技术在近10年得到迅猛发展,从1998年推出4层CT后,几乎以摩尔定律的速度更新到16层、64层及双源CT。近几年,128、256和320层CT也已经投入临床使用。 CT的快速发展,带来了更快的扫描速度以及更短的重建时间,最终呈现的各向同性图像更为精细和完美。正是由于其不断提升的易操作性和不断拓展的影像信息,临床上接受CT检查的人数与日俱增。随之而来的是,CT检查所致的公众辐射剂量也日益增多,甚至有学者预言医疗辐射的致癌效应将成为危害公众健康的一大问题[1]。 一般来说,控制CT检查中辐射危害的力量主要来自三个方面:政府相关机构、放射工作人员和CT设备生产厂家。其中,CT厂家在降低辐射剂量的新技术研发方面更是担负着不可推卸的责任。如图1所示,X射线从球管发出,经过滤线板和适形滤过器滤过后由前置准直器准直,照射在受检体表面并穿透受检体,衰减后的X射线通过后置准直器被探测器接收,接下来在数据采集系统内进行模/数转换,最后交由计算机处理系统重建成CT图像。CT设备研发者在此CT图像形成的全部过程中都需要关注和重视辐射剂量的问题,从各个方面努力挖掘降低辐射剂量的潜能。 本文将针对几大CT设备制造厂家在其技术发展进程中,为降低辐射剂量所作出的技术革新作一浅述。
一 数据采集阶段降低辐射剂量的技术改进 1. 探测器 探测器是CT系统中的关键组件,定量地记录穿过被照体的电离辐射,将X射线强度转换成电信号。探测器的量子检出效率(DQE)愈高,所需入射X射线的剂量愈少,病人的受照剂量则随之降低。 气体探测器因其量子检出效率较低,且不符合二维探测器的制造要求,在多层CT的设计中已被固体探测器所取代。而在固体探测器中,相对于传统闪烁晶体探测器(如钨酸镉),稀土陶瓷探测器(如氧硫化钆)的转换效率更高(DQE达98%以上),余辉时间更短,辐射剂量较普通探测器降低约30%,已经成为了各大厂家多层CT中的主流探测器类型。 GE公司在其新推出的探测器中加入了宝石分子结构材料,利用了其纯度高、通透性强、光电转换率高、硬度高、更稳定等优点。据称,该探测器在降低辐射剂量方面将更胜一筹。 2. 准直器 准直器具有限定扫描层厚和遮挡无用射线的作用,也是影响辐射剂量的重要CT部件。随着Z轴探测器排数的不断增多,尽管半影辐射导致线束几何利用效率下降的影响越来越小,但在螺旋扫描始末,不能用于重建的无效“过扫描”将更多,特别是在扫描覆盖范围较窄和螺距较大时更明显。 西门子等公司开发的Z轴动态准直器系统(图2),在探测器进入及移出检查范围的过程中,通过其非对称性的移动,可屏蔽“过扫描”的无效线束,降低辐射剂量达4%~55%[2] 。 3. 适形滤过器 由于人体的横断面多为椭圆形,外周的X射线衰减低于中心部分,而“硬化”的线束更易穿透人体,于是通过位于X射线源与受检者之间可吸收低能量的软X射线的滤过器,可有效减少受检者的吸收剂量。适形滤过器(如领结形)针对性地减少到达人体外周的射线,降低25%左右的辐射剂量,尤其可减少皮肤表面吸收剂量。 GE公司新推出的高档CT机还可根据扫描野的大小自动选配大、中、小号以及心脏专用等不同尺寸的各种滤过器,充分达到“适形”效果,更大效率发挥降低辐射剂量的作用[3]。 4. 自动曝光控制 在普通X射线摄影中,高的摄影条件会产生曝光过度的黑照片,降低其诊断价值;而在CT检查中,较高曝光参数得到的图像质量会更佳,这易促使操作人员一味追求图像质量,而不顾辐射剂量增加选用较高的扫描条件。 人体结构存在横轴上的不对称性和长轴上的非均匀性,体部横断面前后径较左右径短,前后方向衰减强度低于左右方向,长轴上衰减强度也不一样。如从胸部扫描到腹部,前者的衰减强度明显低于后者。 基于人体解剖衰减特性的差异,自动曝光控制系统在满足诊断要求的前提下,最大化地实现了降低辐射剂量的技术要求,并保证了图像质量的一致性,其原理如图3所示:以影像诊断可允许的图像噪声水平作为参考,系统自动调整预设mA值;在X-Y轴的球管旋转方向进行角度管电流调制,即左右方向使用较高的管电流,前后方向相应降低管电流;在Z轴的检查床移动方向进行长轴管电流调制,即实时地根据前面已扫描部位的衰减强度,计算修改后续即将扫描部位的管电流值,即高衰减部位使用高的管电流,反之亦然。 几大CT制造商均拥有上述三维的剂量调控技术,实现了个体化使用最优扫描参数的目的,降低受检者的辐射剂量达20%~50%[4]。 5. 敏感器官选择性屏蔽 人体的某些组织器官对于电离辐射的危害相对更敏感,如晶状体、甲状腺、骨髓及性腺等。位于扫描范围之外的敏感器官,使用铅屏蔽防护,可减少80%~99%的表面吸收剂量;位于CT扫描范围内非检查兴趣区的敏感器官,使用铋材料屏蔽可降其40%左右的有效剂量,同时不影响检查目的器官的成像[5]。但也有研究报道,使用了铋屏蔽的CT检查,需要增加扫描条件弥补其噪声和伪影增加的后果,这将消减其在降低辐射剂量方面的作用[6]。 西门子公司开发了针对辐射敏感器官的射线屏蔽技术,如图4。譬如在胸部CT扫描检查目的并非诊断乳腺疾病时,球管在旋转至直接照射乳腺时曝光停止,在背部则曝光开启;然后利用部分扫描数据重建胸部图像,可减少乳腺40%的曝光量[7]。
二 图像重建阶段降低辐射剂量的技术改进 CT图像重建的方法中,相比于常用的滤波反投影算法,迭代重建算法在CT固有的物理局限方面具有较大的优势,如可精确模拟系统几何学,改善多能光谱、线束硬化、散射、噪声和不完整采样数据等。因此,迭代重建算法能进一步提高图像空间分辨力和减少伪影, 迭代重建算法能基于光子统计学计算多种更精确的噪声模型,在降低图像噪声方面有更佳的表现;能处理不完整数据集,从而减少图像重建所需的投影数据。以上两种优势在降低辐射剂量方面发挥着重大的作用。但由于迭代重建算法的计算复杂,将其应用于CT图像重建曾受到过一定的阻碍。 随着计算机硬件性能和计算效率的提高,GE公司已经将其自适应统计迭代重建算法用于CT临床实践,在保证图像质量不受损的前提下,可降低辐射剂量达50%[8]。西门子公司也在其最新的高端CT中引入了统计迭代重建技术。
三 高级CT应用中降低辐射剂量的技术改进 1. 冠状动脉成像 近来,多层CT的时间分辨力和空间分辨力不断提高,CT冠状动脉成像已成为冠状动脉无创性成像的重要检查方法。在CT冠脉成像检查中,极快的机架旋转时间、半扫描数据采集以及高空间分辨力均需要更高的扫描条件来补偿图像噪声的增加;在采用回顾性心电门控技术时,为保证多个心动周期中层面的连续性,必须进行重叠的小螺距扫描。这些因素导致冠脉CT成像的辐射剂量可高达30mSv,成为了关注焦点[9]。 为降低冠脉CT成像的高辐射剂量, CT制造商纷纷致力于新技术的开发。其中,西门子64层双源CT在冠脉成像检查中运用了心脏专用的领结式滤过器、三维自适应降低噪声的卷积核、心率依赖性螺距选择和基于心电图的管电流调制等技术,降低辐射剂量达50%[10]。基于心电图的管电流调制技术(图5a),是在心动周期中将不用于重建图像的非兴趣时相(如代表心室收缩开始的QRS波段)采用低于常规管电流4%~20%的参数值采集数据;在患者心率不高且心律较齐的情况下,还可运用前瞻性心电门控技术行逐层移床式的非螺旋扫描(图5b),仅在有效的重建时相内进行曝光,其相对于回顾性心电门控技术可减低83%的有效剂量[11]。 结合前瞻性心电门控技术,飞利浦256层和东芝320层的宽探测器CT行冠脉成像的辐射剂量,已接近自然本底辐射(3~5mSv)[12,13]。西门子128层双源CT利用其在高螺距(3.4)条件下检查床钟摆式无缝式往复移动的“闪螺”技术,其CT冠脉成像的辐射剂量甚至低于1mSv[14]。
2. 双能量成像 不同组织在不同能量的X射线照射下其CT衰减值变化可不一致。双能量CT成像通过双球管、千伏的快速转换以及双层探测器等技术,实现X射线能量的变化,从而识别不同组织CT值的特异性变化。双能量CT可用于辨识骨骼、钙化、碘对比剂和胶原成分,在血管减影CT成像、组织血流灌注以及软组织显示等方面体现了其独特的优势,为近年CT研究的热点领域。 为克服低千伏扫描导致图像噪声增加的问题,双能量成像的辐射剂量须高于普通CT检查,受检者体型较大时更突出。但双能量成像因为特异性识别碘对比剂,可从增强CT图像去除碘剂得到虚拟平扫图像,从而减少一次常规平扫的辐射剂量。然而在双能量成像处理过程中,虚拟平扫图像的噪声水平得到放大,不利于诊断。 西门子公司利用最新的选择性光子屏蔽技术,纯化分离高、低千伏的能谱重叠,可将双能量成像的辐射剂量降低至常规单能量成像的水平[15]。 3. 器官灌注成像 以研究血流动力学改变为目的的器官灌注功能成像已逐渐应用于临床。CT因其较高的时间和空间分辨力,优于其他灌注成像设备,在急性脑缺血早期诊断、心肌功能以及肿瘤灌注评价等方面有着重要的临床价值。由于CT灌注成像是在静脉团注碘对比剂后对选定层面进行连续动态扫描至少30s以上,因此累积的辐射剂量相当高。特别是在当今各大厂商推出的全器官灌注成像以后,辐射剂量的成倍增加将更令人担忧。 为避免电离辐射所致的确定性效应(如皮肤红斑)的发生,CT灌注成像只能使用尽可能低的扫描条件,但由此引起了图像噪声的显著增加。因此,图像重建过程中一些较新的滤过技术,如高度抑制反投影局部滤过(Highly Constrained Back Projection Local Filtering,HYPR-LR)和多通道滤波(Multiband Filtering,MBF),近来被用在CT灌注成像中以改善图像噪声[4]。
四 结语 CT技术领域的快速发展,为临床医学实践带来了极大的好处,同时也给降低X射线电离辐射带来了不容忽视的挑战。各CT设备研发机构和生产厂家正视辐射危害,在每一项新技术的开发和应用上都切实考量了辐射剂量的问题,在降低辐射剂量的技术研发方面作出了不懈的努力。 笔者希望,在政府有关机构、放射医务人员以及CT生产厂家等多方面的共同参与与努力下,可将CT检查中的辐射剂量控制到最合理范围,使得既能充分发挥CT检查的有效性,又极力保障受检人群的安全性。
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