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JP2016022143A - 石灰化表示装置及び撮影装置並びにプログラム - Google Patents

石灰化表示装置及び撮影装置並びにプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】画像における微小石灰化した可能性のある組織を表す画素領域の密集状態を直感的に把握可能にする。
【解決手段】画像における石灰化した可能性のある組織を表す画素領域を特定する特定手段と、特定された画素領域ごとに、この画素領域を含む対応領域を拡大させる拡大手段と、連続的に接触する上記拡大された対応領域に属する画素領域を1つのグループにまとめるグルーピング手段と、グループごとに、このグループに属する上記画素領域、これら画素領域の拡大された対応領域及びこれら画素領域を内包する枠のうち少なくとも一つを、該グループに属する前記画素領域の数に応じた色または輝度にて表示する表示手段と、を備えた石灰化表示装置を提供する。
【選択図】図5

Description

本発明は、画像における石灰化した可能性のある組織を表す画素領域を特定し、その結果を表示する技術に関する。
従来、診断用のデジタル(digital)画像における微小石灰化(微細石灰化)を表す画素領域を特定し、微小石灰化のクラスタ(cluster)を表す領域に矩形枠を表示するシステム(system)が提案されている(特許文献1,要約等参照)。このシステムによれば、操作者は、診断用画像における微小石灰化のクラスタを表す領域を客観的及び直感的に把握することができる。
特開2003−310587号公報
しかしながら、上記のシステムでは、微小石灰化の画像診断に有用な情報の一つである、個々の微小石灰化の分布状態、特に密集状態を直感的に把握することができず、依然として操作者の診断上の負担が少なくない。
このような事情により、画像における石灰化した可能性のある組織を表す画素領域の密集状態を直感的に把握できるようにする技術が望まれている。
第1の観点の発明は、
画像における石灰化した可能性のある組織を表す画素領域を特定する特定手段と、
前記特定された画素領域ごとに、該画素領域を含む対応領域を拡大させる拡大手段と、
連続的に接触する前記拡大された対応領域に属する前記画素領域を1つのグループ(group)にまとめるグルーピング(grouping)手段と、
前記グループごとに、該グループに属する前記画素領域、該画素領域の拡大された対応領域及び該画素領域を内包する枠のうち少なくとも一つを、該グループに属する前記画素領域の数に応じた色または輝度にて表示する表示手段と、を備えた石灰化表示装置を提供する。
第2の観点の発明は、
前記拡大手段が、前記対応領域を、該対応領域の前記画素領域を中心に所定の拡大率まで拡大させる、上記第1の観点の石灰化表示装置を提供する。
第3の観点の発明は、
前記所定の拡大率が、2倍から10倍(面積が4倍から100倍)のいずれかである、上記第2の観点の石灰化表示装置を提供する。
第4の観点の発明は、
前記対応領域が、丸または長丸の形状を有する、上記第1の観点から第3の観点のいずれか一つの観点の石灰化表示装置を提供する。
第5の観点の発明は、
前記画像が、3次元画像であり、
前記対応領域が、3次元領域であり、
前記表示手段が、前記3次元画像を一平面に投影した投影像において、前記グループごとに、該グループに属する前記画素領域、該画素領域の前記拡大された対応領域及び該画素領域を内包する枠のうち少なくとも一つを、該グループに属する前記画素領域の数に応じた色または輝度にて表示する、上記第1の観点から第4の観点のいずれか一つの観点の石灰化表示装置を提供する。
第6の観点の発明は、
前記表示手段が、前記グループに属する前記画素領域の数を、該グループと対応付けて表示する、上記第1の観点から第5の観点のいずれか一つの観点の石灰化表示装置を提供する。
第7の観点の発明は、
前記画像が、超音波画像である、上記第1の観点から第6の観点のいずれか一つの観点の石灰化表示装置を提供する。
第8の観点の発明は、
前記画像が、放射線画像、放射線断層画像または磁気共鳴画像である、上記第1の観点から第6の観点のいずれか一つの観点の石灰化表示装置を提供する。
第9の観点の発明は、
前記画像を撮影により取得する撮影手段と、上記第1の観点から第8の観点のいずれか一つの観点の石灰化表示装置とを備えた撮影装置を提供する。
第10の観点の発明は、
コンピュータ(computer)を、上記第1の観点から第8の観点のいずれか一つの観点の石灰化表示装置として機能させるためのプログラム(program)を提供する。
上記観点の発明によれば、画像における石灰化した可能性のある組織を表す画素領域を特定し、互いに近接する上記画素領域同士をグルーピングし、グループに属する上記画素領域の数に応じた色または輝度によりそのグループに属する上記画素領域を強調することができ、微小石灰化の画像診断に有用な情報の一つである、上記画素領域の分布状態が、直感的に把握できるようになる。
発明の実施形態に係る超音波画像表示装置の構成を示す図である。 超音波画像処理部の機能的な構成を示す機能ブロック図である。 微小石灰化の候補領域の仮想的な検出例を示す図である。 微小石灰化の候補領域のグルーピングの例を示す図である。 第一実施形態におけるグルーピング結果画像の例を示す図である。 第一実施形態に係る超音波画像表示装置における微小石灰化候補表示処理のフロー図である。 第二実施形態におけるグルーピング結果画像の例を示す図である。 第二実施形態に係る超音波画像表示装置における微小石灰化候補表示処理のフロー図である。
以下、発明の実施形態について説明する。
まず、本実施形態に係る超音波画像表示装置の構成について説明する。
図1は、本実施形態に係る超音波画像表示装置1の構成を示す図である。図1に示すように、超音波画像表示装置1は、超音波プローブ(probe)2、送受信部3、電源回路4、超音波画像処理部5、表示制御部6、表示部7、操作部8及び統括制御部9を有している。
超音波プローブ2は、超音波の送受信を行う超音波振動子2aが複数設けられている。この超音波振動子2aに電圧パルス(pulse)波である駆動パルスが印加されると、超音波が発生し、被検体に送信される。
送受信部3は、超音波振動子2aに駆動パルスを送信する。また、送受信部3は、超音波のエコー(echo)信号の整相加算を行って音線毎のエコー信号を形成する。
電源回路4は、超音波の送受信に必要な電力を送受信部3に供給する。
超音波画像処理部5は、送受信部3からのエコー信号に対し、超音波画像を生成するための処理を行う。例えば、超音波画像処理部5は、対数圧縮処理、包絡線検波処理などからなるBモード(B mode)処理や、直交検波処理、フィルタ(filter)処理などからなるカラードプラ(color Doppler)処理などを行う。また、超音波画像処理部5は、処理された信号を、スキャンコンバータ(scan converter)によって走査変換して、超音波画像を表す画像データ(data)を生成する。さらに、超音波画像処理部5は、生成された超音波画像データに基づいて、この超音波画像データが表す超音波画像における微小石灰化の候補領域を検出し、その検出結果を表す画像データを生成する。
表示制御部6は、生成された画像データに基づく画像を表示部7に表示させる。
表示部7は、LCD(Liquid Crystal Display)やCRT(Cathode Ray Tube)などで構成される。
操作部8は、操作者が指示や情報を入力するためのキーボード(keyboard)及びポインティングデバイス(pointing device)(図示省略)などを含んで構成されている。
統括制御部9は、超音波画像が表示されるよう超音波画像表示装置1の各部を制御する。統括制御部9は、操作者の操作に応じて超音波の送信条件を設定する。送信条件には、例えば、超音波振動子2aに送信する駆動パルスを規定するパラメータ(parameter)、すなわち、駆動パルスの振幅やパルス幅、パルス繰返し周期などを決定する要素が含まれている。
なお、超音波画像処理部5、表示制御部6及び統括制御部9は、例えば、CPU(Central Processing Unit)が図示しない記憶部から所定のプログラムを読み出して実行することにより実現させることができる。
次に、超音波画像処理部5の機能的な構成について説明する。
図2は、超音波画像処理部5の機能的な構成を示す機能ブロック(block)図である。
超音波画像処理部5は、超音波画像取得部51、微小石灰化候補検出部52、候補対応領域拡大部53、近接候補グルーピング部54及びグルーピング結果画像生成部55を有している。
超音波画像取得部51は、超音波画像を取得する。すなわち、収集されたエコー信号に基づいて、被検体の撮影部位における任意断面の超音波画像を表す超音波画像データを生成する。例えば、被検体の乳房を撮影部位として、そのエコー信号をBモード処理し、任意断面の超音波画像データを繰り返し生成する。超音波画像取得部51は、操作者の指定操作に応答して、生成された超音波画像データのうちの1つを、微小石灰化候補検出処理の対象に指定する。
微小石灰化候補検出部52は、処理対象の超音波画像データが表す超音波画像における微小石灰化の候補領域を検出する。ここで、候補領域とは、石灰化した可能性のある組織を表す画素領域である。候補領域は、典型的には粒状であるが、様々な形状を取り得る。検出方法は、画素値の閾値判定等を用いる方法など、公知の方法でよい。例えば、画素値(輝度)が所定の閾値以上である画素(pixel)が、一定範囲内の面積を有するように空間的に連続して存在している領域を、微小石灰化の候補領域として特定する。
図3に、微小石灰化の候補領域の仮想的な検出例を示す。本例は、乳房の超音波画像Uにおいて、部分領域R内に多数の候補領域がまとまって検出された様子を示している。
候補対応領域拡大部53は、検出された微小石灰化の候補領域ごとに、その候補領域の少なくとも一部を含む計算用の対応領域を設定する。この計算用対応領域は、基本的に、検出された候補領域とほぼ同じ大きさ・形状の領域として設定される。ただし、計算用対応領域は、候補領域に近似する真円や楕円など他の形状にて設定してもよい。計算用対応領域が設定されたら、候補対応領域拡大部53は、その計算用対応領域を少しずつ拡大させる。計算用対応領域の拡大は、その拡大率が所定の上限倍率に達するまで繰り返し行う。上限倍率は、操作者により任意の倍率が設定可能である。上限倍率は、例えば、2倍〜10倍程度を考えることができる。
近接候補グルーピング部54は、互いに近接する候補領域同士をグルーピングし、グループごとにその候補領域の個数を計数する。ここでは、拡大された計算用対応領域が連続的に接触するような候補領域群を1つのグループにまとめる。つまり、間隔を開けずに連なる複数の計算用対応領域に属する候補領域群、別の言い方をすると、計算用対応領域が互いに直接的及び間接的に接触する候補領域同士を1つのグループにまとめる。具体的には、例えば、まず、各候補領域をそれぞれ1つのグループに設定し、そのグループの候補領域の数としてそれぞれ1を設定する。次に、計算用対応領域の拡大過程において、ある計算用対応領域が他の計算用対応領域に接触したら、接触した計算用対応領域の候補領域が属するグループ同士を新たな1つのグループにまとめる。そして、まとめられる前のそれぞれのグループの候補領域の数を合算し、その数を新たなグループの候補領域の数とする。これを、計算用対応領域同士が接触する度に繰り返し行う。
図4に、微小石灰化の候補領域のグルーピングの例を示す。図4(a)は、検出された各候補領域Cを示している。図4(b)は、各候補領域Cの計算用対応領域Dを拡大する過程において、計算用対応領域Dが互いに接触し、グループが形成されていく様子を示している。本例では、計算用対応領域Dとして真円または楕円の領域を設定するとともに、計算用対応領域Dをその輪郭線(外縁)で示している。また、候補領域Cが2個以上のグループには、そのグループの候補領域の数を対応付けて示している。図4(c)は、計算用対応領域Dが上限倍率まで拡大されたときのグループの様子を示している。本例では、最終的に、候補領域7個のグループが1つ、候補領域4個のグループが1つ、候補領域2個のグループが1つ、候補領域1個のグループが3つ、生成されている。
グルーピング結果画像生成部55は、候補領域のグループごとに、そのグループに属する候補領域、その候補領域の拡大された計算用対応領域及びその候補領域を内包する枠のうち少なくとも一つを、そのグループの候補領域の数に応じた色または輝度(明るさ)で表現したグルーピング結果画像データを生成する。
図5に、第一実施形態におけるグルーピング結果画像の例を示す。例えば、図5(a)に示すように、グループごとに、そのグループに属する候補領域Cそのものを、そのグループの候補領域の数が小さいほど寒色系の色もしくは低い輝度になり、候補領域の数が大きいほど暖色系の色もしくは高い輝度になるように表現する。具体的には、例えば、候補領域の数を、1,2,3,4,5,6,7以上の七段階に分類し、これらに対応する色として、青,水,緑,黄緑,黄,橙,赤をそれぞれ割り当てる。
また例えば、図5(b)に示すように、グループごとに、そのグループに属する候補領域Cの拡大された計算用対応領域Dを、そのグループの候補領域の数が小さいほど寒色系の色もしくは低い輝度になり、候補領域の数が大きいほど暖色系の色もしくは高い輝度になるように表現する。
また例えば、図5(c)に示すように、グループごとに、そのグループに属する候補領域Cを内包する円や多角形の枠Eを、そのグループの候補領域の数が小さいほど寒色系の色もしくは低い輝度になり、候補領域の数が大きいほど暖色系の色もしくは高い輝度になるように表現する。
なお、超音波画像Uにおいて、上記の表現に加えてあるいは上記の表現に代えて、微小石灰化の候補領域のグループごとに、その候補領域の数を対応付けて付加するように、例えばグループの近傍に重畳するように表現してもよい。
これより、第一実施形態に係る超音波診断装置における微小石灰化候補表示処理の流れについて説明する。
図6は、第一実施形態に係る超音波画像表示装置における微小石灰化候補表示処理のフロー(flow)図である。
ステップ(step)S1では、超音波画像取得部51が、1枚の超音波画像を微小石灰化候補検出処理の対象として取得する。
ステップS2では、微小石灰化候補検出部52が、取得された超音波画像における微小石灰化の候補領域を検出する。
ステップS3では、候補対応領域拡大部53が、微小石灰化の候補領域ごとに、計算用対応領域を設定し、その候補領域を含む1つのグループを設定する。
ステップS4では、候補対応領域拡大部53が、各計算用対応領域を、その候補領域を中心に僅かに拡大させる。
ステップS5では、近接候補グルーピング部54が、各候補領域について、その計算用対応領域に他の計算用対応領域が接触したら、接触した計算用対応領域の候補領域が属するグループ同士を1つの新たなグループにまとめる。新たなグループの候補領域の数は、まとめられる前の各グループの候補領域の数の合算値とする。
ステップS6では、候補対応領域拡大部53が、計算用対応領域の拡大率が所定の上限倍率に達したか否かを判定する。達していない場合には、ステップS4に戻る。達した場合にはステップS7に進む。
ステップS7では、グルーピング結果画像生成部55が、グループごとに、そのグループに属する候補領域そのもの、その候補領域の拡大された計算用対応領域及びその候補領域を内包する枠の少なくとも一つを、そのグループの候補領域の数に応じた色または輝度で表現したグルーピング結果画像データを生成する。
ステップS8では、表示制御部6が、グルーピング結果画像データが表すグルーピング結果画像を表示する。
(第二実施形態)
第二実施形態は、微小石灰化候補検出処理の対象を3次元画像に拡張したものである。第二実施形態では、超音波画像処理部5を構成する各部は、以下のように機能する。
超音波画像取得部51は、3次元超音波画像を生成する。すなわち、収集されたエコー信号に基づいて、被検体の撮影部位における連続的な複数の断面の超音波画像データを生成する。そして、これら複数の超音波画像データから、複数の2次元超音波画像を積層して成る3次元超音波画像を表すボリュームデータ(volume data)を生成する。例えば、被検体の乳房を撮影部位として、超音波プローブ2の角度を変えながら収集されたエコー信号を処理し、連続的な複数の断面の超音波画像データを生成する。超音波画像取得部51は、それらの超音波画像データに基づいて、複数の超音波画像を積層して成る3次元超音波画像を表すボリュームデータを生成する。そして、これを微小石灰化候補検出処理の対象に指定する。
微小石灰化候補検出部52は、処理対象のボリュームデータが表す3次元超音波画像における微小石灰化の候補領域を検出する。例えば、画素値(輝度)が所定の閾値以上である画素(voxel)が、一定範囲内の体積を有するように連続して存在している領域を、微小石灰化の候補領域として検出する。
候補対応領域拡大部53は、微小石灰化の候補領域ごとに、この候補領域の少なくとも一部を含む3次元的な計算用の対応領域を設定する。計算用対応領域は、基本的に、検出された候補領域とほぼ同じ大きさ・形状の領域として設定される。ただし、計算用対応領域は、真球または長球で近似して設定してもよい。計算用対応領域が設定されたら、候補対応領域拡大部53は、その計算用対応領域を少しずつ拡大させる。計算用対応領域の拡大は、その拡大率が所定の上限倍率に達するまで繰り返し行う。上限倍率は、操作者により任意の倍率が設定可能である。上限倍率は、例えば、2倍〜10倍程度を考えることができる。
近接候補グルーピング部54は、第一実施形態と同様、計算用対応領域の拡大過程において、計算用対応領域が他の計算用対応領域と接触したら、接触した計算用対応領域の候補領域が属するグループ同士を新たな1つのグループにまとめる。このような方法で、互いに近接する候補領域同士をグルーピングし、グループごとにその候補領域の数を計数する。
グルーピング結果画像生成部55は、3次元超音波画像及び微小石灰化の各候補領域の拡大された計算用対応領域を任意の一平面に投影し、その投影像を生成する。また、グルーピング結果画像生成部55は、その投影像において、グループごとに、そのグループに属する候補領域そのもの、その候補領域の拡大された計算用対応領域及びその候補領域を内包する枠のうち少なくとも一つを、そのグループの候補領域の数に応じた色または輝度で表現したグルーピング結果画像データを生成する。
図7に、第二実施形態におけるグルーピング結果画像の例を示す。例えば、図7に示すように、3次元超音波画像Vを、計算用対応領域Dとともに任意の一平面に投影し、投影像Pを生成する。投影像Pにおいて、候補領域のグループごとに、そのグループに属する候補領域Cの拡大された計算用対応領域Dを、そのグループの候補領域の数が小さいほど寒色系の色もしくは低い輝度になり、候補領域の数が大きいほど暖色系の色もしくは高い輝度になるように表現する。
これより、第二実施形態に係る超音波画像表示装置における微小石灰化候補検出処理の流れについて説明する。
図8は、第二実施形態に係る超音波画像表示装置における微小石灰化候補表示処理のフロー図である。
ステップT1では、超音波画像取得部51が、3次元超音波画像を微小石灰化候補検出処理の対象として取得する。
ステップT2では、微小石灰化候補検出部52が、取得された3次元超音波画像における微小石灰化の候補領域を検出する。
ステップT3では、候補対応領域拡大部53が、微小石灰化の候補領域ごとに、3次元的な計算用対応領域を設定し、その候補領域を含む1つのグループを設定する。
ステップT4では、候補対応領域拡大部53が、各計算用対応領域を、その候補領域を中心に僅かに拡大させる。
ステップT5では、近接候補グルーピング部54が、各候補領域について、その計算用対応領域に他の計算用対応領域が接触したら、接触した計算用対応領域の候補領域が属するグループ同士を1つの新たなグループにまとめる。新たなグループの候補領域の数は、まとめられる前の各グループの候補領域の数の合算値とする。
ステップT6では、候補対応領域拡大部53が、計算用対応領域の拡大率が所定の上限倍率に達したか否かを判定する。達していない場合には、ステップT4に戻る。達した場合にはステップT7に進む。
ステップT7では、グルーピング結果画像生成部55が、3次元超音波画像及び各候補領域の拡大された計算用対応領域を任意の一平面に投影し、投影像を生成する。
ステップT8では、グルーピング結果画像生成部55が、投影像において、グループごとに、そのグループに属する候補領域そのもの、その候補領域の拡大された計算用対応領域及びその候補領域を内包する枠のうち少なくとも一方を、そのグループの候補領域の数に応じた色または輝度で表現したグルーピング結果画像データを生成する。
ステップT9では、表示制御部6が、グルーピング結果画像データが表すグルーピング結果画像を表示する。
以上、上記の実施形態によれば、検出された微小石灰化の候補領域ごとに、その計算用対応領域を拡大させ、これらが接触した候補領域同士をグルーピングし、グループごとに、そのグループに属する候補領域、その候補領域の拡大された計算用対応領域及び候補領域を内包する枠のうち少なくとも一つを、そのグループの候補領域の数に応じた色や輝度で表現した画像データを生成する。そのため、微小石灰化の画像診断に有用な情報の一つである、検出された個々の微小石灰化の候補領域の分布状態、特に密集状態を直感的に把握することができる。その結果、操作者の診断上の負担を軽減することができる。
また、上記の実施形態によれば、超音波画像上で微小石灰化の候補領域が集中する領域が複数離れて存在する場合であっても、それらが強引に一つの検出枠にまとめられて強調されることなく、それぞれ別々のまとまりとして強調されるよう表現することができる。
また、上記の第二実施形態によれば、3次元の超音波画像において検出された微小石灰化の候補領域とその分布状態を示す情報とを任意平面に投影した投影像を生成するので、特定の2次元断面では検出されにくい立体的な微小石灰化のクラスタ情報を確認することができるようになる。
なお、発明は、上記実施形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、処理対象となる画像は超音波画像であるが、一般X線撮影画像、X線CT(Computed Tomography)画像、マンモグラム(mammogram)、MRI(Magnetic Resonance Imaging)画像等、他のモダリティ(modality)の画像であってもよい。
また例えば、上記実施形態は、撮影手段を含む画像表示装置であるが、撮影手段を含まずに、入力された画像における微小石灰化の候補領域、その候補領域の拡大された計算用対応領域及びその候補領域を内包する枠の少なくとも一つを、その候補領域の数に応じた色または輝度で表示する装置も本発明の一実施形態である。
また例えば、コンピュータを当該装置として機能させるためのプログラムやその記憶媒体もまた、本発明の一実施形態である。
1 超音波画像表示装置(石灰化表示装置及び撮影装置)
2 超音波プローブ
2a 超音波振動子
3 送受信部
4 電源回路
5 超音波画像処理部
6 表示制御部(表示手段)
7 表示部(表示手段)
8 操作部
9 統括制御部
51 超音波画像取得部
52 微小石灰化候補検出部(特定手段)
53 候補対応領域拡大部(拡大手段)
54 近接候補グルーピング部(グルーピング手段)
55 グルーピング結果画像生成部(表示手段)

Claims (10)

  1. 画像における石灰化した可能性のある組織を表す画素領域を特定する特定手段と、
    前記特定された画素領域ごとに、該画素領域を含む対応領域を拡大させる拡大手段と、
    連続的に接触する前記拡大された対応領域に属する前記画素領域を1つのグループにまとめるグルーピング手段と、
    前記グループごとに、該グループに属する前記画素領域、該画素領域の拡大された対応領域及び該画素領域を内包する枠のうち少なくとも一つを、該グループに属する前記画素領域の数に応じた色または輝度にて表示する表示手段と、を備えた石灰化表示装置。
  2. 前記拡大手段は、前記対応領域を、該対応領域の前記画素領域を中心に所定の拡大率まで拡大させる、請求項1に記載の石灰化表示装置。
  3. 前記所定の拡大率は、2倍から10倍のいずれかである、請求項2に記載の石灰化表示装置。
  4. 前記対応領域は、丸または長丸の形状を有する、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の石灰化表示装置。
  5. 前記画像は、3次元画像であり、
    前記対応領域は、3次元領域であり、
    前記表示手段は、前記3次元画像を一平面に投影した投影像において、前記グループごとに、該グループに属する前記画素領域、該画素領域の拡大された前記対応領域及び該画素領域を内包する枠のうち少なくとも一つを、該グループに属する前記画素領域の数に応じた色または輝度にて表示する、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の石灰化表示装置。
  6. 前記表示手段は、前記グループに属する前記画素領域の数を、該グループと対応付けて表示する、請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の石灰化表示装置。
  7. 前記画像は、超音波画像である、請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の石灰化表示装置。
  8. 前記画像は、放射線画像、放射線断層画像または磁気共鳴画像である、請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の石灰化表示装置。
  9. 前記画像を撮影により取得する撮影手段と、請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の石灰化表示装置とを備えた撮影装置。
  10. コンピュータを、請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の石灰化表示装置として機能させるためのプログラム。
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