JPH0519418B2 - - Google Patents
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- JPH0519418B2 JPH0519418B2 JP27490084A JP27490084A JPH0519418B2 JP H0519418 B2 JPH0519418 B2 JP H0519418B2 JP 27490084 A JP27490084 A JP 27490084A JP 27490084 A JP27490084 A JP 27490084A JP H0519418 B2 JPH0519418 B2 JP H0519418B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- circuit
- signal
- pulse
- cpu
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- Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
Description
〔発明の技術分野〕
本発明は、電子腕時計等の電子機器に用いられ
る光電式の脈拍検出回路に関するものである。 〔従来の技術〕 脈拍の検出には、心臓の鼓動による動脈の振動
を検出する方法、鼓動による心音を検出する方
法、血液の量の変化を検出する方法等が用いられ
ている。特に小型電子機器においては光学的手段
を用いて血量変化を検出し、これにより得られた
光電脈波から脈拍数等を測定する方法が有効であ
る。例えば、LED（ライトエミツテイングダイオ
ード）等の発光素子とフオトトランジスタ等の受
光素子とを設け、発光素子の光を指に照射し、そ
の反射光又は透過光を受光素子に入射することに
より、血液の脈動に共なう血量変化を受光量の変
化として検出し、これにより得られた光電脈波を
フイルタ回路、増幅器、波形整形回路等を介して
脈拍に応じた信号に変換し脈拍数を測定する。 従来、このような光電式の脈拍検出回路では、
LED等の発光素子を脈拍検出中点灯し続けるこ
とは電源の浪費となるため、発光素子をパルス駆
動させる方法（実開昭53−76697公報参照）や受
光素子により、まず発光素子以外の外来光照度を
判定し、外来光照度が充分であるか否かにより発
光素子の点灯、不点灯を制御する方法（特開昭58
−109030号公報参照）等が考えられている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上述のような従来の脈拍検出回路においては、
ある程度電源の浪費を防止することが出来るが、
例えば電子腕時計に脈拍検出回路を設けて数年間
１つの電池で動作させるためには、さらに消費電
力の低減を計る必要がある。 〔発明の目的〕 本発明は上記従来の事情に鑑み、さらに消費電
力の少ない脈拍検出回路を提供することを目的と
するものである。 〔発明の要点〕 本発明は上記目的を達成するために、受光手段
と、該受光手段によつて受光した受光量を検出す
る検出手段と、該検出手段の検出結果に応じて前
記受光手段の駆動電流を制御する制御手段とを有
することを特徴とする。 上記手段によれば、受光手段で受光した受光量
によつて制御手段は、受光手段の駆動電流を前記
制御手段の制御信号によつて制御することにより
受光手段に流れる電流制御を効率良く行うことが
出来る作用を有する。 〔発明の実施例〕 以下、本発明の実施例について図面を参照しな
がら詳述する。 本実施例では、本発明の脈拍検出回路を電子腕
時計内に設け、電子腕時計の所定位置に指を載せ
て脈拍数を測定するものである。 第２図は本発明に用いる電子腕時計の一部の外
観を示す図である。同図において、時計ケース１
には時刻、曜日、脈拍数等を表示する表示部２、
指を載置するための脈拍検出センサ３及び図示し
ない時刻及び曜日の設定スイツチ等が設けられて
いる。脈拍検出センサ３には発光素子である
LED４と、受光素子であるフオトトランジスタ
５と、LED４及びフオトトランジスタ５の外側
にタツチスイツチとして配置された金属電極６
ａ，６ｂとが設けられている。また表示部２は第
３図に示すように液晶表示素子より成り、日曜日
から土曜日までの曜日又は脈拍を検出する時に脈
波の大きさを表示する表示素子７と時刻又は１分
間の脈拍数を表示する表示素子８とで構成されて
いる。通常表示素子８に時刻表示をする時は４桁
全てを用い、脈拍数を表示する時は４桁中右側の
３桁のみを用いる。 第１図は上述の電子腕時計内に設けられた本発
明の脈拍検出回路を含む電子腕時計の回路図であ
る。同図において、時刻、曜日等の時計機能の回
路である分周回路、計時回路及び各種タイミング
信号を出力するためにも使用される発振器等は、
中央処理装置（以下CPUで示す）９内に設けら
れ、通常の時刻表示には、発振器の32.768kHzの
高周波信号を分周回路で１Hz信号に分周し、計時
回路により時、分、秒等の時刻信号と曜日信号に
変換して表示用ドライバ１０を介して表示部２に
時刻と曜日を表示する。 一方、脈拍検出回路は、上述の脈拍検出センサ
３、CPU９、LED４の電流制御回路１４、フオ
トトランジスタ５の電流制御回路１５で主に構成
されている。金属電極６ａ，６ｂに指１６をのせ
ると、金属電極６ａ，６ｂは導通し、金属電極６
ａが接地されているため、金属電極６ｂに接続さ
れている抵抗R1を介してロー信号（接地電位）
がインバータ１７に入力する。インバータ１７に
は通常抵抗R2に接続されている電圧（VDD）によ
りハイ信号が入力しているが、この入力信号によ
りインバータ１７の出力信号はロー信号からハイ
信号に反転しハイ信号がCPU９に入力する。
CPU９はこの入力信号によりトランスフアーゲ
ートT1，T2に制御信号ｂ，ｄ及び電圧レギユレ
ータ１８に制御信号ｋを出力し、トランスフアー
ゲートT1，T2をオンすると共に電圧レギユレー
タ１８を動作させ、電圧レギユレータ１８は電圧
レギユレータ１８の出力に接続さているオペアン
プ（オペレーシヨナブルアンプリフアイア）１１
〜１３に駆動電圧を供給する。 トランスフアーゲートT1がオンしたことによ
り、フオトトランジスタ５のエミツタは電流制御
回路１５に接続され、外来光１９が存在し、指１
６を透過した光がフオトトランジスタ５に入力す
ると、フオトトランジスタ５に受光量に従つた電
流が流れる。トランスフアーゲートT2を介して
アナログデイジタル（以下Ａ／Ｄで示す）コンバ
ータ２０の入力には電圧が印加され、この時Ａ／
Ｄコンバータ２０にも制御信号ｊがCPU９から
入力しており、Ａ／Ｄコンバータ２０でこの電圧
値がデイジタル信号に変換されてCPU９に出力
される。CPU９では入力したデイジタル信号と
CPU９に予め記憶されている脈拍検出に必要な
データとを比較し、このデイジタル信号が脈拍検
出可能な値であると判断するとCPU９からトラ
ンスフアーゲートT3にパルス状の制御信号ａを
出力し、トランスフアーゲートT3をオン、オフ
する。 フオトトランジスタ５のエミツタ電圧の変化は
トランスフアーゲートT3がオン、オフ駆動され
ることにより、トランスフアーゲートT3がオン
時オペアンプ１１、コンデンサC1，C2、抵抗R3，
R4で構成されるサンプリングホールド回路２１
に入力される。 サンプリングホールド回路２１では第４図ａに
示すパルス状の波形を同図(b)に示す階段状の連続
波形としてオペアンプ１２、コンデンサC3，C4、
抵抗R5，R6で構成されるローパスフイルタ２２
に入力する。ローパスフイルタ２２では入力波形
に含まれている高周波のリツプル分を除き同図ｃ
に示す波形として、オペアンプ１３、コンデンサ
C5，C6、抵抗R7，R8で構成される交流増幅回路
２３に入力する。交流増幅回路２３では入力波形
を増幅してシユミツトトリガー回路２４に出力
し、シユミツトトリガー回路２４では同図ｄに示
す矩形パルス状の脈拍信号に変換しCPU９に出
力する。CPU９ではシユミツトトリガー回路２
４から入力した２パルス分の信号の各々の立ち上
り間の周期（Pt）を計時する。CPU９はこの動
作を脈拍信号の各パルスが到来することに行い、
過去３個文の周期データの平均値を算出して、こ
の平均値から１分間の脈拍数の換算｛例えば（60
÷周期データの平均値）の演算｝を行つて、この
演算結果を表示用ドライバ１０を介して表示部２
に表示する。 なお、上述した周期データの平均値の算出にあ
たつては、新しい周期データが得れるごとに過去
３個分の周期データとの比較を行い、新しい周期
データが過去３個分の周期データの範囲内にある
ときは古いデータから順次クリアして平均値の算
出を行つていき、範囲外にあるときは新しいデー
タをクリアして前回の脈拍数表示を継続する。 一方、前述のＡ／Ｄコンバータ２０からCPU
９に入力したデイジタル信号が脈拍検出可能な値
でないとCPU９で判断した時は、CPU９からト
ランスフアーゲートT4に制御信号Ｃを出力し、
トランスフアーゲートT4を駆動する。トランス
フアーゲートT4がオンされるとトランジスタ２
５が制御信号ａによりオン、オフされ、トランジ
スタ２５のコレクタに接続されているLED４及
びエミツタに接続されている電流制御回路１４に
電流が流れ、LED４は発光する。このLED４の
光は指１６で反射され、その反射光は前述のフオ
トトランジスタ５に照射される。この時すでにト
ランスフアーゲートT3はオン・オフ駆動状態で
あるので、前述に説明した外来光が存在する時と
同様に、フオトトランジスタ５に流れた受光量の
変化を示す電流はトランスフアーゲートT3を介
して、サンプリングホールド回路２１に入力し、
さらにフイルタ回路２２、交流増幅回路２３、シ
ユミツトトリガー回路２４を介してCPU９に入
力し、CPU９の演算結果である１分間の脈拍数
が表示部２に表示される。 また、CPU９からの制御信号ｄはインバータ
２６を介してトランスフアーゲートT5に入力さ
れており、この制御信号ｄがロー信号となると交
流増幅回路２３の波形出力は、トランスフアーゲ
ートT5を介してＡ／Ｄコンバータ２０に入力し、
波形出力がデイジタル出力に変換されてCPU９
に入力し、表示部２の表示素子７を用いて脈波の
大きさを表示する。 また、電流制御回路１４は第５図に示すよう
に、トロンスフアーゲートT6と抵抗R9、トラン
スフアーゲートT7と抵抗R10、トランスフアーゲ
ートT8と抵抗R11の３つの直列回路で構成され、
電流制御回路１５は第６図(b)に示すように、トラ
ンスフアーゲートT9と抵抗R12、トランスフアー
ゲートT10と抵抗R13の２つの直列回路で構成さ
れている。各々トランスフアーゲートT6〜T10の
駆動はCPU９の制御信号ｅ〜ｉにより行われる。 以上のような外観及び回路構成を有する電子腕
時計において、特に脈拍数を検出する動作を第７
図のフローチヤート及び表を用い以下で説明す
る。 指１６を金属電極６ａ，６ｂにのせると、前述
したように、CPU９にインバータ１７を介して
ハイ信号が入力し、CPU９は各制御信号ａ〜ｋ
をローレベルとする初期設定をした後、制御信号
ｂ，ｄ，ｈ，ｊ，ｋをハイレベルにする。（ステ
ツプ１）。これにより、電圧レギユレータ１８か
らオペアンプ１１〜１３に駆動電圧が供給され、
トランスフアーゲートT1及びT10がオンされてフ
オトトランジスタ５が動作状態とされ、トランス
フアーゲートT2がオンされることによりＡ／Ｄ
コンバータ２０にフオトトランジスタ５で受光し
た受光量に応じて電圧値が出力される。 Ａ／Ｄコンバータ２０ではこの電圧値を以下の
表に示すように、５ビツトのデイジタルデータ
（電圧値が最大のとき“11111”、最小のとき
“00000”）に変換し、CPU９に出力する。
る光電式の脈拍検出回路に関するものである。 〔従来の技術〕 脈拍の検出には、心臓の鼓動による動脈の振動
を検出する方法、鼓動による心音を検出する方
法、血液の量の変化を検出する方法等が用いられ
ている。特に小型電子機器においては光学的手段
を用いて血量変化を検出し、これにより得られた
光電脈波から脈拍数等を測定する方法が有効であ
る。例えば、LED（ライトエミツテイングダイオ
ード）等の発光素子とフオトトランジスタ等の受
光素子とを設け、発光素子の光を指に照射し、そ
の反射光又は透過光を受光素子に入射することに
より、血液の脈動に共なう血量変化を受光量の変
化として検出し、これにより得られた光電脈波を
フイルタ回路、増幅器、波形整形回路等を介して
脈拍に応じた信号に変換し脈拍数を測定する。 従来、このような光電式の脈拍検出回路では、
LED等の発光素子を脈拍検出中点灯し続けるこ
とは電源の浪費となるため、発光素子をパルス駆
動させる方法（実開昭53−76697公報参照）や受
光素子により、まず発光素子以外の外来光照度を
判定し、外来光照度が充分であるか否かにより発
光素子の点灯、不点灯を制御する方法（特開昭58
−109030号公報参照）等が考えられている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上述のような従来の脈拍検出回路においては、
ある程度電源の浪費を防止することが出来るが、
例えば電子腕時計に脈拍検出回路を設けて数年間
１つの電池で動作させるためには、さらに消費電
力の低減を計る必要がある。 〔発明の目的〕 本発明は上記従来の事情に鑑み、さらに消費電
力の少ない脈拍検出回路を提供することを目的と
するものである。 〔発明の要点〕 本発明は上記目的を達成するために、受光手段
と、該受光手段によつて受光した受光量を検出す
る検出手段と、該検出手段の検出結果に応じて前
記受光手段の駆動電流を制御する制御手段とを有
することを特徴とする。 上記手段によれば、受光手段で受光した受光量
によつて制御手段は、受光手段の駆動電流を前記
制御手段の制御信号によつて制御することにより
受光手段に流れる電流制御を効率良く行うことが
出来る作用を有する。 〔発明の実施例〕 以下、本発明の実施例について図面を参照しな
がら詳述する。 本実施例では、本発明の脈拍検出回路を電子腕
時計内に設け、電子腕時計の所定位置に指を載せ
て脈拍数を測定するものである。 第２図は本発明に用いる電子腕時計の一部の外
観を示す図である。同図において、時計ケース１
には時刻、曜日、脈拍数等を表示する表示部２、
指を載置するための脈拍検出センサ３及び図示し
ない時刻及び曜日の設定スイツチ等が設けられて
いる。脈拍検出センサ３には発光素子である
LED４と、受光素子であるフオトトランジスタ
５と、LED４及びフオトトランジスタ５の外側
にタツチスイツチとして配置された金属電極６
ａ，６ｂとが設けられている。また表示部２は第
３図に示すように液晶表示素子より成り、日曜日
から土曜日までの曜日又は脈拍を検出する時に脈
波の大きさを表示する表示素子７と時刻又は１分
間の脈拍数を表示する表示素子８とで構成されて
いる。通常表示素子８に時刻表示をする時は４桁
全てを用い、脈拍数を表示する時は４桁中右側の
３桁のみを用いる。 第１図は上述の電子腕時計内に設けられた本発
明の脈拍検出回路を含む電子腕時計の回路図であ
る。同図において、時刻、曜日等の時計機能の回
路である分周回路、計時回路及び各種タイミング
信号を出力するためにも使用される発振器等は、
中央処理装置（以下CPUで示す）９内に設けら
れ、通常の時刻表示には、発振器の32.768kHzの
高周波信号を分周回路で１Hz信号に分周し、計時
回路により時、分、秒等の時刻信号と曜日信号に
変換して表示用ドライバ１０を介して表示部２に
時刻と曜日を表示する。 一方、脈拍検出回路は、上述の脈拍検出センサ
３、CPU９、LED４の電流制御回路１４、フオ
トトランジスタ５の電流制御回路１５で主に構成
されている。金属電極６ａ，６ｂに指１６をのせ
ると、金属電極６ａ，６ｂは導通し、金属電極６
ａが接地されているため、金属電極６ｂに接続さ
れている抵抗R1を介してロー信号（接地電位）
がインバータ１７に入力する。インバータ１７に
は通常抵抗R2に接続されている電圧（VDD）によ
りハイ信号が入力しているが、この入力信号によ
りインバータ１７の出力信号はロー信号からハイ
信号に反転しハイ信号がCPU９に入力する。
CPU９はこの入力信号によりトランスフアーゲ
ートT1，T2に制御信号ｂ，ｄ及び電圧レギユレ
ータ１８に制御信号ｋを出力し、トランスフアー
ゲートT1，T2をオンすると共に電圧レギユレー
タ１８を動作させ、電圧レギユレータ１８は電圧
レギユレータ１８の出力に接続さているオペアン
プ（オペレーシヨナブルアンプリフアイア）１１
〜１３に駆動電圧を供給する。 トランスフアーゲートT1がオンしたことによ
り、フオトトランジスタ５のエミツタは電流制御
回路１５に接続され、外来光１９が存在し、指１
６を透過した光がフオトトランジスタ５に入力す
ると、フオトトランジスタ５に受光量に従つた電
流が流れる。トランスフアーゲートT2を介して
アナログデイジタル（以下Ａ／Ｄで示す）コンバ
ータ２０の入力には電圧が印加され、この時Ａ／
Ｄコンバータ２０にも制御信号ｊがCPU９から
入力しており、Ａ／Ｄコンバータ２０でこの電圧
値がデイジタル信号に変換されてCPU９に出力
される。CPU９では入力したデイジタル信号と
CPU９に予め記憶されている脈拍検出に必要な
データとを比較し、このデイジタル信号が脈拍検
出可能な値であると判断するとCPU９からトラ
ンスフアーゲートT3にパルス状の制御信号ａを
出力し、トランスフアーゲートT3をオン、オフ
する。 フオトトランジスタ５のエミツタ電圧の変化は
トランスフアーゲートT3がオン、オフ駆動され
ることにより、トランスフアーゲートT3がオン
時オペアンプ１１、コンデンサC1，C2、抵抗R3，
R4で構成されるサンプリングホールド回路２１
に入力される。 サンプリングホールド回路２１では第４図ａに
示すパルス状の波形を同図(b)に示す階段状の連続
波形としてオペアンプ１２、コンデンサC3，C4、
抵抗R5，R6で構成されるローパスフイルタ２２
に入力する。ローパスフイルタ２２では入力波形
に含まれている高周波のリツプル分を除き同図ｃ
に示す波形として、オペアンプ１３、コンデンサ
C5，C6、抵抗R7，R8で構成される交流増幅回路
２３に入力する。交流増幅回路２３では入力波形
を増幅してシユミツトトリガー回路２４に出力
し、シユミツトトリガー回路２４では同図ｄに示
す矩形パルス状の脈拍信号に変換しCPU９に出
力する。CPU９ではシユミツトトリガー回路２
４から入力した２パルス分の信号の各々の立ち上
り間の周期（Pt）を計時する。CPU９はこの動
作を脈拍信号の各パルスが到来することに行い、
過去３個文の周期データの平均値を算出して、こ
の平均値から１分間の脈拍数の換算｛例えば（60
÷周期データの平均値）の演算｝を行つて、この
演算結果を表示用ドライバ１０を介して表示部２
に表示する。 なお、上述した周期データの平均値の算出にあ
たつては、新しい周期データが得れるごとに過去
３個分の周期データとの比較を行い、新しい周期
データが過去３個分の周期データの範囲内にある
ときは古いデータから順次クリアして平均値の算
出を行つていき、範囲外にあるときは新しいデー
タをクリアして前回の脈拍数表示を継続する。 一方、前述のＡ／Ｄコンバータ２０からCPU
９に入力したデイジタル信号が脈拍検出可能な値
でないとCPU９で判断した時は、CPU９からト
ランスフアーゲートT4に制御信号Ｃを出力し、
トランスフアーゲートT4を駆動する。トランス
フアーゲートT4がオンされるとトランジスタ２
５が制御信号ａによりオン、オフされ、トランジ
スタ２５のコレクタに接続されているLED４及
びエミツタに接続されている電流制御回路１４に
電流が流れ、LED４は発光する。このLED４の
光は指１６で反射され、その反射光は前述のフオ
トトランジスタ５に照射される。この時すでにト
ランスフアーゲートT3はオン・オフ駆動状態で
あるので、前述に説明した外来光が存在する時と
同様に、フオトトランジスタ５に流れた受光量の
変化を示す電流はトランスフアーゲートT3を介
して、サンプリングホールド回路２１に入力し、
さらにフイルタ回路２２、交流増幅回路２３、シ
ユミツトトリガー回路２４を介してCPU９に入
力し、CPU９の演算結果である１分間の脈拍数
が表示部２に表示される。 また、CPU９からの制御信号ｄはインバータ
２６を介してトランスフアーゲートT5に入力さ
れており、この制御信号ｄがロー信号となると交
流増幅回路２３の波形出力は、トランスフアーゲ
ートT5を介してＡ／Ｄコンバータ２０に入力し、
波形出力がデイジタル出力に変換されてCPU９
に入力し、表示部２の表示素子７を用いて脈波の
大きさを表示する。 また、電流制御回路１４は第５図に示すよう
に、トロンスフアーゲートT6と抵抗R9、トラン
スフアーゲートT7と抵抗R10、トランスフアーゲ
ートT8と抵抗R11の３つの直列回路で構成され、
電流制御回路１５は第６図(b)に示すように、トラ
ンスフアーゲートT9と抵抗R12、トランスフアー
ゲートT10と抵抗R13の２つの直列回路で構成さ
れている。各々トランスフアーゲートT6〜T10の
駆動はCPU９の制御信号ｅ〜ｉにより行われる。 以上のような外観及び回路構成を有する電子腕
時計において、特に脈拍数を検出する動作を第７
図のフローチヤート及び表を用い以下で説明す
る。 指１６を金属電極６ａ，６ｂにのせると、前述
したように、CPU９にインバータ１７を介して
ハイ信号が入力し、CPU９は各制御信号ａ〜ｋ
をローレベルとする初期設定をした後、制御信号
ｂ，ｄ，ｈ，ｊ，ｋをハイレベルにする。（ステ
ツプ１）。これにより、電圧レギユレータ１８か
らオペアンプ１１〜１３に駆動電圧が供給され、
トランスフアーゲートT1及びT10がオンされてフ
オトトランジスタ５が動作状態とされ、トランス
フアーゲートT2がオンされることによりＡ／Ｄ
コンバータ２０にフオトトランジスタ５で受光し
た受光量に応じて電圧値が出力される。 Ａ／Ｄコンバータ２０ではこの電圧値を以下の
表に示すように、５ビツトのデイジタルデータ
（電圧値が最大のとき“11111”、最小のとき
“00000”）に変換し、CPU９に出力する。
【表】
Claims (1)
- １ 光電式の脈拍検出回路において、受光手段
と、該受光手段によつて受光した受光量を検出す
る検出手段と、該検出手段の検出結果に応じて前
記受光手段の駆動電流を制御する制御手段とを有
することを特徴とする脈拍検出回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27490084A JPS61154640A (ja) | 1984-12-28 | 1984-12-28 | 脈拍検出回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27490084A JPS61154640A (ja) | 1984-12-28 | 1984-12-28 | 脈拍検出回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61154640A JPS61154640A (ja) | 1986-07-14 |
| JPH0519418B2 true JPH0519418B2 (ja) | 1993-03-16 |
Family
ID=17548089
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27490084A Granted JPS61154640A (ja) | 1984-12-28 | 1984-12-28 | 脈拍検出回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61154640A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009201919A (ja) * | 2008-02-29 | 2009-09-10 | Seiko Instruments Inc | 脈波検出装置および脈波検出方法 |
| JP5077062B2 (ja) * | 2008-05-15 | 2012-11-21 | 富士通株式会社 | 脈波計測装置 |
-
1984
- 1984-12-28 JP JP27490084A patent/JPS61154640A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61154640A (ja) | 1986-07-14 |
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