JPH0647020A - 核磁気共鳴装置用プローブ - Google Patents
核磁気共鳴装置用プローブInfo
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- JPH0647020A JPH0647020A JP4314601A JP31460192A JPH0647020A JP H0647020 A JPH0647020 A JP H0647020A JP 4314601 A JP4314601 A JP 4314601A JP 31460192 A JP31460192 A JP 31460192A JP H0647020 A JPH0647020 A JP H0647020A
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- magnetic field
- probe
- magnetic resonance
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 アレイコイルの深い領域でＳ／Ｎ低下のない
核磁気共鳴装置用プローブを提供する。 【構成】 アレイコイル１は、複数の単位平面コイル１
ａ、１ｂを相互結合が最小になるように距離Ｄだけオー
バラップさせ、被検体の体軸（Ｘ）方向へ一次元に配列
する。アレイコイル１はＹ方向に磁場を形成し、静磁場
方向（Ｚ方向）と直交したＸ−Ｙ平面上で回転する核ス
ピンのＹ方向のＮＲＲ信号を検出する。Ｙ方向と直交す
るＸ方向に磁場を形成する補償コイル２を配置する。ア
レイコイル１と補償コイル２の形成する磁場の方向が直
交しているので、互いに干渉せず各々のコイルから同時
に信号を検出することができる。 【効果】 垂直磁場方式ＭＲＩ用頭部、全身プローブ等
の高感度化が図れる。
核磁気共鳴装置用プローブを提供する。 【構成】 アレイコイル１は、複数の単位平面コイル１
ａ、１ｂを相互結合が最小になるように距離Ｄだけオー
バラップさせ、被検体の体軸（Ｘ）方向へ一次元に配列
する。アレイコイル１はＹ方向に磁場を形成し、静磁場
方向（Ｚ方向）と直交したＸ−Ｙ平面上で回転する核ス
ピンのＹ方向のＮＲＲ信号を検出する。Ｙ方向と直交す
るＸ方向に磁場を形成する補償コイル２を配置する。ア
レイコイル１と補償コイル２の形成する磁場の方向が直
交しているので、互いに干渉せず各々のコイルから同時
に信号を検出することができる。 【効果】 垂直磁場方式ＭＲＩ用頭部、全身プローブ等
の高感度化が図れる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は被検体中の水素や燐等か
らの核磁気共鳴（以下、「ＮＭＲ」という）信号を検出
し、核の密度分布や緩和時間分布等を映像化する核磁気
共鳴装置用プローブに関する。
らの核磁気共鳴（以下、「ＮＭＲ」という）信号を検出
し、核の密度分布や緩和時間分布等を映像化する核磁気
共鳴装置用プローブに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、核磁気共鳴装置においては、被検
体（例えば、人）の関心部位を取り巻く各種の頭部用コ
イルや腹部用コイル、心臓等の動きの影響を受けにくい
表面コイル等を用いて、被検体の検査、撮像が行われて
きた。この表面コイルは、頭部用コイルや腹部用コイル
に比べ高感度であるが視野が制限されてしまい、脊椎等
広範囲を検査する際には、表面コイルを移動させて数回
撮像せねばならず、時間がかかるという問題が発生して
いた。これに対して、複数個の表面コイルを各表面コイ
ルが隣接する表面コイルと相互結合しないよう適度にオ
ーバラップさせて配列し、これら各表面コイルで受信さ
れたＮＭＲ信号を合成することにより実質的に視野を広
くする方法、すなわち、水平磁場ＭＲＩ用フェーズドア
レイコイルが提案されている。なお、この方法の原理に
ついては、例えば、特表平２−５００１７５号公報、特
開平２−１３４３２号公報あるいはマグネティック・レ
ゾナンス・イン・メディスン(Ｍagnetic Ｒesonance in
Ｍedicine)１６巻１９２頁〜２２５頁（１９９０年）に
記載されている。検出コイルの受信感度を向上する他の
方法として、ジャーナル・オブ・マグネティック・レゾナ
ンス(Ｊournal of Ｍagnetic Ｒesonance)５４巻、３２
４頁〜３２７頁(１９８３年)に記載のＱＤ(クォドラチ
ャーディテクション、Ｑuadrature Ｄetection)法が用
いられている。この方法は直交する２つの直線磁場信号
を検出し、これらの位相を９０度ずらして合成すること
により回転高周波磁場を高感度で検出する方法である。
この方法によれば、直交するコイルからの信号強度が互
いに等しい場合、理想的には単独の直線磁場検出法に対
して√２倍感度が向上する。しかしながら、この方法は
コイル１個についてのＱＤ化であり、フェーズドアレイ
コイルのＱＤ化については配慮されていない。垂直磁場
方式ＭＲＩにおいてフェイズドアレイコイルをＱＤ化す
る場合、従来構成をそのまま組合せ適用したのでは、診
断に必要な広い視野を高感度で撮像することができなか
った。
体（例えば、人）の関心部位を取り巻く各種の頭部用コ
イルや腹部用コイル、心臓等の動きの影響を受けにくい
表面コイル等を用いて、被検体の検査、撮像が行われて
きた。この表面コイルは、頭部用コイルや腹部用コイル
に比べ高感度であるが視野が制限されてしまい、脊椎等
広範囲を検査する際には、表面コイルを移動させて数回
撮像せねばならず、時間がかかるという問題が発生して
いた。これに対して、複数個の表面コイルを各表面コイ
ルが隣接する表面コイルと相互結合しないよう適度にオ
ーバラップさせて配列し、これら各表面コイルで受信さ
れたＮＭＲ信号を合成することにより実質的に視野を広
くする方法、すなわち、水平磁場ＭＲＩ用フェーズドア
レイコイルが提案されている。なお、この方法の原理に
ついては、例えば、特表平２−５００１７５号公報、特
開平２−１３４３２号公報あるいはマグネティック・レ
ゾナンス・イン・メディスン(Ｍagnetic Ｒesonance in
Ｍedicine)１６巻１９２頁〜２２５頁（１９９０年）に
記載されている。検出コイルの受信感度を向上する他の
方法として、ジャーナル・オブ・マグネティック・レゾナ
ンス(Ｊournal of Ｍagnetic Ｒesonance)５４巻、３２
４頁〜３２７頁(１９８３年)に記載のＱＤ(クォドラチ
ャーディテクション、Ｑuadrature Ｄetection)法が用
いられている。この方法は直交する２つの直線磁場信号
を検出し、これらの位相を９０度ずらして合成すること
により回転高周波磁場を高感度で検出する方法である。
この方法によれば、直交するコイルからの信号強度が互
いに等しい場合、理想的には単独の直線磁場検出法に対
して√２倍感度が向上する。しかしながら、この方法は
コイル１個についてのＱＤ化であり、フェーズドアレイ
コイルのＱＤ化については配慮されていない。垂直磁場
方式ＭＲＩにおいてフェイズドアレイコイルをＱＤ化す
る場合、従来構成をそのまま組合せ適用したのでは、診
断に必要な広い視野を高感度で撮像することができなか
った。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術に示さ
れているフェーズドアレイコイルでは、視野が広くなり
浅い領域(コイル近傍)では高いＳ／Ｎを持つが、深い領
域でのＳ／Ｎの低下が著しく、腹部用コイルと比べて深
い領域でのＳ／Ｎが悪いという問題があった。この状況
を、図９により具体的に説明する。フェーズドアレイコ
イルは視野が拡大され、コイル中心の平行導体部におい
て、図９のａに示すような深さ(Ｙ)方向の感度特性を持
つ。一方、被検体を取り巻くような一般の頭部用や腹部
用コイルは、図９のｂに示すような深さ方向の感度特性
を持つ。このように、従来のズドアレイコイルは、浅い
領域では高Ｓ／Ｎであるが、深い領域ではＳ／Ｎが低下
してしまい、腹部用コイルよりも低くなってしまう。こ
の問題を解消することができれば、表面コイルによる計
測領域を拡大することができる。本発明は上記事情に鑑
みてなされたもので、その目的とするところは、従来の
技術における上述の如き問題を解消し、深い領域でもＳ
／Ｎが低下しない垂直磁場方式ＭＲＩ用プローブを提供
することにある。
れているフェーズドアレイコイルでは、視野が広くなり
浅い領域(コイル近傍)では高いＳ／Ｎを持つが、深い領
域でのＳ／Ｎの低下が著しく、腹部用コイルと比べて深
い領域でのＳ／Ｎが悪いという問題があった。この状況
を、図９により具体的に説明する。フェーズドアレイコ
イルは視野が拡大され、コイル中心の平行導体部におい
て、図９のａに示すような深さ(Ｙ)方向の感度特性を持
つ。一方、被検体を取り巻くような一般の頭部用や腹部
用コイルは、図９のｂに示すような深さ方向の感度特性
を持つ。このように、従来のズドアレイコイルは、浅い
領域では高Ｓ／Ｎであるが、深い領域ではＳ／Ｎが低下
してしまい、腹部用コイルよりも低くなってしまう。こ
の問題を解消することができれば、表面コイルによる計
測領域を拡大することができる。本発明は上記事情に鑑
みてなされたもので、その目的とするところは、従来の
技術における上述の如き問題を解消し、深い領域でもＳ
／Ｎが低下しない垂直磁場方式ＭＲＩ用プローブを提供
することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、静
磁場内に置かれた被検体の磁気共鳴信号を検出するため
の、互いに相互結合が最小である複数の単位表面コイル
が静磁場の方向と直交する方向にアレイ状に配置されて
なるアレイコイルと、アレイコイルがつくる磁場と静磁
場の方向の双方に直交する磁場を形成する補償コイル
と、補償コイルとアレイコイルから信号を同時に得る手
段と、信号の位相差を調整する手段と、信号のゲイン差
を調整する手段と、信号を互いに加算する合成手段を有
する核磁気共鳴装置用プローブによって達成される。
磁場内に置かれた被検体の磁気共鳴信号を検出するため
の、互いに相互結合が最小である複数の単位表面コイル
が静磁場の方向と直交する方向にアレイ状に配置されて
なるアレイコイルと、アレイコイルがつくる磁場と静磁
場の方向の双方に直交する磁場を形成する補償コイル
と、補償コイルとアレイコイルから信号を同時に得る手
段と、信号の位相差を調整する手段と、信号のゲイン差
を調整する手段と、信号を互いに加算する合成手段を有
する核磁気共鳴装置用プローブによって達成される。
【０００５】
【作用】本発明に係る核磁気共鳴装置用プローブにおい
ては、複数個の単位表面コイルを各単位表面コイルが隣
接するコイルと最小の相互結合となるよう相互にオーバ
ラップさせて配列したアレイコイルに、アレイコイルが
形成する磁場の方向と直交する方向に磁場を形成する補
償コイルを設けて、各々から信号を同時に得られるよう
に構成したので、従来技術によるフェーズドアレイコイ
ルの深い領域でのＳ／Ｎ低下を抑えることができる。
ては、複数個の単位表面コイルを各単位表面コイルが隣
接するコイルと最小の相互結合となるよう相互にオーバ
ラップさせて配列したアレイコイルに、アレイコイルが
形成する磁場の方向と直交する方向に磁場を形成する補
償コイルを設けて、各々から信号を同時に得られるよう
に構成したので、従来技術によるフェーズドアレイコイ
ルの深い領域でのＳ／Ｎ低下を抑えることができる。
【０００６】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図１は、本発明の第一の実施例を示す図で
ある。アレイコイル１は、縦横(Ｘ方向Ｙ方向)、それぞ
れ、Ｈ１、Ｗ１の長さである単位表面コイル１ａ、１ｂ
(２個とは限らない)を、例えば、被検体(図示せず)の体
軸(Ｘ)方向へ一次元に配列したものであり、単位表面コ
イル１ａと１ｂは、相互結合が最小となるような距離Ｄ
だけオーバラップさせてある。Ｈ１＝１７０mm、Ｗ１＝
２７０mmの場合、Ｄは約１２mmとなる。オーバラップ距
離Ｄは、単位表面コイルの縦横の長さの比、Ｗ１／Ｈ１
により微妙に変わることは言うまでもない。アレイコイ
ル１は、静磁場方向(Ｚ軸方向)と直交したＸ−Ｙ平面上
で回転する核スピンの、Ｙ方向のＮＭＲ信号を検出す
る。すなわち、アレイコイル１は、Ｙ方向に磁場を形成
する。これに対して、本実施例では、図１に示すように
アレイコイル１に、アレイコイルが形成する磁場の方向
であるＹ方向と直交する方向のＸ方向に磁場を形成する
補償コイル２を設ける。また、図１では上述の補償コイ
ル２はＸ方向に磁場を生成する円形コイルあるいは楕円
コイルである。ここで、アレイコイル１と補償コイル２
の形成する磁場の方向がＹ方向、Ｘ方向と直交してお
り、アレイコイル１と干渉することがなく、上述の各々
のコイルから同時に信号を検出することが可能となる。
なお、本実施例では、補償コイルとして円形コイルを示
しているが、被検体を取り巻くようなＸ方向に磁場を形
成する各種コイルを用いても同様であることはいうまで
もない。図２に、図１の実施例を用いた受信系のブロッ
ク図を示す。入力端１０−１、１０−２には、相互結合
が最小となるよう一次元に配列されたアレイコイル１の
各単位表面コイル１ａ、１ｂ(図１参照)が接続され、入
力端１０−１、１０−２に受信された各ＮＭＲ信号は、
それぞれ、インピ−ダンス整合回路を有するプリアンプ
１１−１、１１−２で増幅され、フィルタ１２−１、１
２−２で単位表面コイル１ａ、１ｂからのノイズが互い
に重複しないよう帯域制限され、加算器１３−１で加算
される。入力端１０−３には、図１に示した補償コイル
２が接続され、入力端１０−３に受信されたＮＭＲ信号
は、インピーダンス整合回路を有するプリアンプ１１−
３で増幅される。また、加算器１３−１およびプリアン
プ１１−３の各出力は、各出力の位相を同相にするため
の位相シフタ１４−１、１４−２(例えば、１４−１は
０度、１４−２は約＋９０度あるいは−９０度に設
定)、および、最適な加算条件に調整するアッテネータ
１５−１、１５−２を通した後に、加算器１３−３で加
算する。ここで、最適な加算条件について、説明する。
まず、アレイコイルで得られる信号量をＳ1、その信号
対雑音比をＳＮ1とし、補償コイルでも同様にＳ2、ＳＮ
2とすると、アレイコイルと補償コイルの信号合成後の
理論的信号対雑音比の最大値ＳＮは、それぞれのコイル
の信号対雑音比の二乗和で与えられる。すなわち、
に説明する。図１は、本発明の第一の実施例を示す図で
ある。アレイコイル１は、縦横(Ｘ方向Ｙ方向)、それぞ
れ、Ｈ１、Ｗ１の長さである単位表面コイル１ａ、１ｂ
(２個とは限らない)を、例えば、被検体(図示せず)の体
軸(Ｘ)方向へ一次元に配列したものであり、単位表面コ
イル１ａと１ｂは、相互結合が最小となるような距離Ｄ
だけオーバラップさせてある。Ｈ１＝１７０mm、Ｗ１＝
２７０mmの場合、Ｄは約１２mmとなる。オーバラップ距
離Ｄは、単位表面コイルの縦横の長さの比、Ｗ１／Ｈ１
により微妙に変わることは言うまでもない。アレイコイ
ル１は、静磁場方向(Ｚ軸方向)と直交したＸ−Ｙ平面上
で回転する核スピンの、Ｙ方向のＮＭＲ信号を検出す
る。すなわち、アレイコイル１は、Ｙ方向に磁場を形成
する。これに対して、本実施例では、図１に示すように
アレイコイル１に、アレイコイルが形成する磁場の方向
であるＹ方向と直交する方向のＸ方向に磁場を形成する
補償コイル２を設ける。また、図１では上述の補償コイ
ル２はＸ方向に磁場を生成する円形コイルあるいは楕円
コイルである。ここで、アレイコイル１と補償コイル２
の形成する磁場の方向がＹ方向、Ｘ方向と直交してお
り、アレイコイル１と干渉することがなく、上述の各々
のコイルから同時に信号を検出することが可能となる。
なお、本実施例では、補償コイルとして円形コイルを示
しているが、被検体を取り巻くようなＸ方向に磁場を形
成する各種コイルを用いても同様であることはいうまで
もない。図２に、図１の実施例を用いた受信系のブロッ
ク図を示す。入力端１０−１、１０−２には、相互結合
が最小となるよう一次元に配列されたアレイコイル１の
各単位表面コイル１ａ、１ｂ(図１参照)が接続され、入
力端１０−１、１０−２に受信された各ＮＭＲ信号は、
それぞれ、インピ−ダンス整合回路を有するプリアンプ
１１−１、１１−２で増幅され、フィルタ１２−１、１
２−２で単位表面コイル１ａ、１ｂからのノイズが互い
に重複しないよう帯域制限され、加算器１３−１で加算
される。入力端１０−３には、図１に示した補償コイル
２が接続され、入力端１０−３に受信されたＮＭＲ信号
は、インピーダンス整合回路を有するプリアンプ１１−
３で増幅される。また、加算器１３−１およびプリアン
プ１１−３の各出力は、各出力の位相を同相にするため
の位相シフタ１４−１、１４−２(例えば、１４−１は
０度、１４−２は約＋９０度あるいは−９０度に設
定)、および、最適な加算条件に調整するアッテネータ
１５−１、１５−２を通した後に、加算器１３−３で加
算する。ここで、最適な加算条件について、説明する。
まず、アレイコイルで得られる信号量をＳ1、その信号
対雑音比をＳＮ1とし、補償コイルでも同様にＳ2、ＳＮ
2とすると、アレイコイルと補償コイルの信号合成後の
理論的信号対雑音比の最大値ＳＮは、それぞれのコイル
の信号対雑音比の二乗和で与えられる。すなわち、
【０００７】
【数１】 ＳＮ＝ＳＱＲＴ（ＳＮ1 2＋ＳＮ2 2） …（数１） である(ＳＱＲＴは括弧内の値の平方根を示す)。ただし
（数１）で示す最大ＳＮは、Ｓ2に次式で得られる係数
ｋを掛けてＳ1と合成したとき得られる。
（数１）で示す最大ＳＮは、Ｓ2に次式で得られる係数
ｋを掛けてＳ1と合成したとき得られる。
【０００８】
【数２】 ｋ＝Ｓ1／Ｓ2×（ＳＮ2／ＳＮ1）2 …（数２） すなわち、補償コイルの出力の増幅率がアレイコイルの
増幅率のｋ倍になるように調整する必要がある。これ
は、例えばアレイコイルのアッテネータを１、補償コイ
ルのアッテネータをｋにすることで実現できる。一般に
撮像部位が変わると使用するコイルが変わるのでｋも変
化する。従って撮像部位に応じてｋの値を最適に調整す
る必要がある。アッテネータ１５−１、１５−２は、撮
像視野や画像上の関心領域により、制御部（図示せず）
からのコントロール信号に従って可変とする。本実施例
の特長は、単位表面コイルと補償コイルの個数が互いに
異なる場合にも対応可能なことである。加算器１３−３
の出力は直交位相検波器１６に接続され、Ａ／Ｄ変換器
１７でディジタル信号に変換し、計算機(図示せず)に導
かれる。このようにすると、ある領域での感度(Ｓ／Ｎ)
が高くなるように、コイルの感度分布をコントロールす
ることが可能であり、深い領域でのＳ／Ｎの低下を抑え
ることができる。図３に、図１の実施例に用いる他の受
信系のブロック図を示す。本実施例では図２と異なり、
アッテネータ１５−１、１５−２の出力を直交位相検波
器１６−１、１６−２で検出し、これらの出力をＡ／Ｄ
変換器１７−１、１７−２でディジタル信号に変換し、
計算機１８でそれぞれフーリエ変換し、その後各データ
を周波数領域で重み付けして加算している。このように
すると、感度(Ｓ／Ｎ)が高く、感度均一性に優れるよう
に画像上で感度分布をコントロールすることが可能であ
り、深い領域でのＳ／Ｎの低下を抑えることができる。
増幅率のｋ倍になるように調整する必要がある。これ
は、例えばアレイコイルのアッテネータを１、補償コイ
ルのアッテネータをｋにすることで実現できる。一般に
撮像部位が変わると使用するコイルが変わるのでｋも変
化する。従って撮像部位に応じてｋの値を最適に調整す
る必要がある。アッテネータ１５−１、１５−２は、撮
像視野や画像上の関心領域により、制御部（図示せず）
からのコントロール信号に従って可変とする。本実施例
の特長は、単位表面コイルと補償コイルの個数が互いに
異なる場合にも対応可能なことである。加算器１３−３
の出力は直交位相検波器１６に接続され、Ａ／Ｄ変換器
１７でディジタル信号に変換し、計算機(図示せず)に導
かれる。このようにすると、ある領域での感度(Ｓ／Ｎ)
が高くなるように、コイルの感度分布をコントロールす
ることが可能であり、深い領域でのＳ／Ｎの低下を抑え
ることができる。図３に、図１の実施例に用いる他の受
信系のブロック図を示す。本実施例では図２と異なり、
アッテネータ１５−１、１５−２の出力を直交位相検波
器１６−１、１６−２で検出し、これらの出力をＡ／Ｄ
変換器１７−１、１７−２でディジタル信号に変換し、
計算機１８でそれぞれフーリエ変換し、その後各データ
を周波数領域で重み付けして加算している。このように
すると、感度(Ｓ／Ｎ)が高く、感度均一性に優れるよう
に画像上で感度分布をコントロールすることが可能であ
り、深い領域でのＳ／Ｎの低下を抑えることができる。
【０００９】図４は、本発明の他の実施例を示す図であ
る。本実施例ではアレイコイル６は、６ａと６ｂ、６
ｃ、６ｄの４個の表面コイルからなっている。コイル６
ａと６ｂまたは６ｃと６ｄは相互結合が最小となるよう
な距離だけオーバラップされ、被検体(図示せず)の体軸
(Ｙ)方向へ一次元に、互いにＸ方向にある間隔をもって
並行に配置されている。アレイコイル６は、静磁場方向
(Ｚ軸方向)と直交したＸ−Ｙ平面上で回転する核スピン
の、Ｘ方向のＮＭＲ信号を検出する。すなわち、アレイ
コイル６は、Ｘ方向に磁場を形成する。アレイコイル６
の外側には、アレイコイル６が形成する磁場の方向であ
るＸ方向と直交する方向のＹ方向に磁場を形成する１タ
ーンもしくは複数ターン（直列もしくは並列型）のソレ
ノイドコイル８を配置する。ここで、アレイコイル６と
上記ソレノイドコイル８の形成する磁場の方向がそれぞ
れＸ方向、Ｙ方向と直交しているので、両コイルは干渉
することがなく、上述の各々のコイルから同時に信号を
検出することが可能となる。従って、直交検出が可能と
なり、高感度化することができる。本実施例のプローブ
は垂直磁場方式ＭＲＩの頭部、膝部、腹部撮像などを高
感度化できる。また、単位表面コイル６ａ、６ｂ、６
ｃ、６ｄをスイッチ等にて切り替えることにより、頸頭
部などのスイッチャブルコイルとしても実現可能であ
る。これにより、狭い領域をスイッチで切り替えて撮像
可能である。
る。本実施例ではアレイコイル６は、６ａと６ｂ、６
ｃ、６ｄの４個の表面コイルからなっている。コイル６
ａと６ｂまたは６ｃと６ｄは相互結合が最小となるよう
な距離だけオーバラップされ、被検体(図示せず)の体軸
(Ｙ)方向へ一次元に、互いにＸ方向にある間隔をもって
並行に配置されている。アレイコイル６は、静磁場方向
(Ｚ軸方向)と直交したＸ−Ｙ平面上で回転する核スピン
の、Ｘ方向のＮＭＲ信号を検出する。すなわち、アレイ
コイル６は、Ｘ方向に磁場を形成する。アレイコイル６
の外側には、アレイコイル６が形成する磁場の方向であ
るＸ方向と直交する方向のＹ方向に磁場を形成する１タ
ーンもしくは複数ターン（直列もしくは並列型）のソレ
ノイドコイル８を配置する。ここで、アレイコイル６と
上記ソレノイドコイル８の形成する磁場の方向がそれぞ
れＸ方向、Ｙ方向と直交しているので、両コイルは干渉
することがなく、上述の各々のコイルから同時に信号を
検出することが可能となる。従って、直交検出が可能と
なり、高感度化することができる。本実施例のプローブ
は垂直磁場方式ＭＲＩの頭部、膝部、腹部撮像などを高
感度化できる。また、単位表面コイル６ａ、６ｂ、６
ｃ、６ｄをスイッチ等にて切り替えることにより、頸頭
部などのスイッチャブルコイルとしても実現可能であ
る。これにより、狭い領域をスイッチで切り替えて撮像
可能である。
【００１０】図５は、本発明の他の実施例を示す図であ
る。本実施例が図４の実施例と異なる点はアレイコイル
６の外側に配置される１ターンもしくは複数ターン（直
列もしくは並列型）の単位ソレノイドコイルが複数個あ
る点である。図では２個の場合を示している。即ち、９
ａと９ｂはＹ方向に配列したソレノイドアレイコイル９
を形成している。ソレノイドアレイコイルの詳細は、第
１０回ＳＭＲＭ予稿集７２４頁(１９９１年)に記載され
た公知の技術を利用できる。本実施例の特長は表面コイ
ルとソレノイドコイルを高感度化できるので、より一層
の高感度化が可能な点である。またソレノイドコイル９
ａがアレイコイル６ａの中心部分でオーバーラップする
ので両者の静電的若しくは磁気的干渉の除去が容易であ
る。
る。本実施例が図４の実施例と異なる点はアレイコイル
６の外側に配置される１ターンもしくは複数ターン（直
列もしくは並列型）の単位ソレノイドコイルが複数個あ
る点である。図では２個の場合を示している。即ち、９
ａと９ｂはＹ方向に配列したソレノイドアレイコイル９
を形成している。ソレノイドアレイコイルの詳細は、第
１０回ＳＭＲＭ予稿集７２４頁(１９９１年)に記載され
た公知の技術を利用できる。本実施例の特長は表面コイ
ルとソレノイドコイルを高感度化できるので、より一層
の高感度化が可能な点である。またソレノイドコイル９
ａがアレイコイル６ａの中心部分でオーバーラップする
ので両者の静電的若しくは磁気的干渉の除去が容易であ
る。
【００１１】図６は、本発明の他の実施例を示す図であ
る。本発明が図４の実施例と異なる点は表面コイルの替
わりに鞍型コイルを用いている点である。即ち、鞍型ア
レイコイル２１は、相互結合が最小となるようデカップ
リグされた単位鞍型コイル２１ａ、２１ｂを被検体(図
示せず)の体軸(Ｙ)方向へ一次元に配列したものであ
る。鞍型コイルのデカップリングは図示していないがオ
ーバーラップによる方法、補助コイルを用いる方法、回
路による方法などを用いることができる。鞍型アレイコ
イル２１は、静磁場方向(Ｚ軸方向)と直交したＸ−Ｙ平
面上で回転する核スピンの、Ｘ方向のＮＭＲ信号を検出
する。すなわち、アレイコイル６は、Ｘ方向に磁場を形
成する。鞍型アレイコイル２１の外側には、鞍型アレイ
コイル２１が形成する磁場の方向であるＸ方向と直交す
る方向のＹ方向に磁場を形成する直列もしくは並列型ソ
レノイドコイル２２（例えば、５ターン）を配置する。
ここで、鞍型アレイコイル２１と上記ソレノイドコイル
２２の形成する磁場の方向がＸ方向、Ｙ方向と直交して
いるので、両コイルは干渉することがなく、上述の各々
のコイルから同時に信号を検出することが可能となる。
従って、直交検出が可能となり、高感度化が可能であ
る。なお、単位鞍型コイル２１ａ、２１ｂをスイッチ等
にて切り替えることにより、頸頭部のスイッチャブルコ
イルとしても実現可能である。これにより狭い領域をス
イッチで切替て撮像可能である。
る。本発明が図４の実施例と異なる点は表面コイルの替
わりに鞍型コイルを用いている点である。即ち、鞍型ア
レイコイル２１は、相互結合が最小となるようデカップ
リグされた単位鞍型コイル２１ａ、２１ｂを被検体(図
示せず)の体軸(Ｙ)方向へ一次元に配列したものであ
る。鞍型コイルのデカップリングは図示していないがオ
ーバーラップによる方法、補助コイルを用いる方法、回
路による方法などを用いることができる。鞍型アレイコ
イル２１は、静磁場方向(Ｚ軸方向)と直交したＸ−Ｙ平
面上で回転する核スピンの、Ｘ方向のＮＭＲ信号を検出
する。すなわち、アレイコイル６は、Ｘ方向に磁場を形
成する。鞍型アレイコイル２１の外側には、鞍型アレイ
コイル２１が形成する磁場の方向であるＸ方向と直交す
る方向のＹ方向に磁場を形成する直列もしくは並列型ソ
レノイドコイル２２（例えば、５ターン）を配置する。
ここで、鞍型アレイコイル２１と上記ソレノイドコイル
２２の形成する磁場の方向がＸ方向、Ｙ方向と直交して
いるので、両コイルは干渉することがなく、上述の各々
のコイルから同時に信号を検出することが可能となる。
従って、直交検出が可能となり、高感度化が可能であ
る。なお、単位鞍型コイル２１ａ、２１ｂをスイッチ等
にて切り替えることにより、頸頭部のスイッチャブルコ
イルとしても実現可能である。これにより狭い領域をス
イッチで切替て撮像可能である。
【００１２】図７は、本発明の他の実施例を示す図であ
る。本実施例が図６の実施例と異なる点は、ソレノイド
アレイコイル２３が相互結合が最小となるようデカップ
リグされた単位ソレノイドコイル２３ａ、２３ｂからな
り、これらが被検体(図示せず)の体軸(Ｙ)方向へ一次元
に配列している点である。鞍型アレイコイル２１はＸ方
向に磁場を形成し、図６の実施例と同様に、静磁場方向
(Ｚ軸方向)と直交したＸ−Ｙ平面上で回転する核スピン
の、Ｘ方向のＮＭＲ信号を検出する。鞍型アレイコイル
２１の外側（若しくは内側）には、鞍型アレイコイル２
１が形成する磁場の方向であるＸ方向と直交する方向の
Ｙ方向に磁場を形成する２ターン(１ターンもしくは複
数ターンでも同様)の直列(もしくは並列)型単位ソレノ
イドコイル２３ａと２３ｂをＹ方向に配列したソレノイ
ドアレイコイル２３が配置される。単位ソレノイドコイ
ル間のアイソレーションの確保には図５の実施例と類似
の技術が利用できる。本実施例では、ソレノイドコイル
がアレイ化され高感度になるので、プローブの総合Ｓ／
Ｎが極めて高く視野も広い。また、単位コイル２１ａと
２３ａ若しくは２１ｂと２３ｂのアイソレーションが安
定に除去できるメリットがある。なお、単位鞍型コイル
２１ａ、２１ｂ及び、単位ソレノイドコイル２３ａ、２
３ｂをスイッチ等にて切り替えることにより、頸頭部の
スイッチャブルコイルとしても実現可能である。
る。本実施例が図６の実施例と異なる点は、ソレノイド
アレイコイル２３が相互結合が最小となるようデカップ
リグされた単位ソレノイドコイル２３ａ、２３ｂからな
り、これらが被検体(図示せず)の体軸(Ｙ)方向へ一次元
に配列している点である。鞍型アレイコイル２１はＸ方
向に磁場を形成し、図６の実施例と同様に、静磁場方向
(Ｚ軸方向)と直交したＸ−Ｙ平面上で回転する核スピン
の、Ｘ方向のＮＭＲ信号を検出する。鞍型アレイコイル
２１の外側（若しくは内側）には、鞍型アレイコイル２
１が形成する磁場の方向であるＸ方向と直交する方向の
Ｙ方向に磁場を形成する２ターン(１ターンもしくは複
数ターンでも同様)の直列(もしくは並列)型単位ソレノ
イドコイル２３ａと２３ｂをＹ方向に配列したソレノイ
ドアレイコイル２３が配置される。単位ソレノイドコイ
ル間のアイソレーションの確保には図５の実施例と類似
の技術が利用できる。本実施例では、ソレノイドコイル
がアレイ化され高感度になるので、プローブの総合Ｓ／
Ｎが極めて高く視野も広い。また、単位コイル２１ａと
２３ａ若しくは２１ｂと２３ｂのアイソレーションが安
定に除去できるメリットがある。なお、単位鞍型コイル
２１ａ、２１ｂ及び、単位ソレノイドコイル２３ａ、２
３ｂをスイッチ等にて切り替えることにより、頸頭部の
スイッチャブルコイルとしても実現可能である。
【００１３】図８に、図７のプローブに適した受信系の
実施例のブロック図（部分）を示す。入力端１０−１、
１０−２、１０−３、１０−４には、相互結合が最小と
なるよう一次元に配列されたアレイコイル２１の各単位
鞍型コイル２１ａ、２１ｂおよびソレノイドアレイコイ
ル２３の各単位コイル２３ａ、２３ｂ(図７参照)が接続
され、入力端１０−１、１０−２、１０−３、１０−４
に受信された各ＮＭＲ信号は、それぞれ、インピーダン
ス整合回路を有するプリアンプ１１−１、１１−２、１
１−３、１１−４で増幅され、フィルタ１２−１、１２
−２、１２−３、１２−４で単位コイル２１ａ、２１
ｂ、２３ａ、２３ｂからのノイズが互いに重複しないよ
う帯域制限され、加算器１３−１、１３−２で加算され
る。加算器１３−１、１３−２の出力端は、図２あるい
は図３の位相シフタ１４−１、１４−２に接続され、以
下同様な動作をする。
実施例のブロック図（部分）を示す。入力端１０−１、
１０−２、１０−３、１０−４には、相互結合が最小と
なるよう一次元に配列されたアレイコイル２１の各単位
鞍型コイル２１ａ、２１ｂおよびソレノイドアレイコイ
ル２３の各単位コイル２３ａ、２３ｂ(図７参照)が接続
され、入力端１０−１、１０−２、１０−３、１０−４
に受信された各ＮＭＲ信号は、それぞれ、インピーダン
ス整合回路を有するプリアンプ１１−１、１１−２、１
１−３、１１−４で増幅され、フィルタ１２−１、１２
−２、１２−３、１２−４で単位コイル２１ａ、２１
ｂ、２３ａ、２３ｂからのノイズが互いに重複しないよ
う帯域制限され、加算器１３−１、１３−２で加算され
る。加算器１３−１、１３−２の出力端は、図２あるい
は図３の位相シフタ１４−１、１４−２に接続され、以
下同様な動作をする。
【００１４】図１０は、図７の実施例を用いた受信系の
ブロック図を示すものである。入力端１０−１、１０−
２及び１０−３、１０−４には、それぞれ単位鞍型コイ
ル２１ａ、単位ソレノイドコイル２３ａ及び単位鞍型コ
イル２１ｂ、単位ソレノイドコイル２３ｂ(図７参照)か
らの信号が入力され、入力端１０−１、１０−２、１０
−３、１０−４に入力された各信号はそれぞれプリアン
プ１１−１、１１−２、１１−３、１１−４で増幅され
る。プリアンプ１１−１と１１−２(及び１１−３と１
１−４)からの出力は、互いの位相が同相になるように
位相シフタ１４−１、１４−２(及び１４−３、１４−
４)で位相が調整される。より具体的には、位相シフト
量として例えば、１４−１(１４−３)は０度、１４−２
（１４−４）は＋９０度あるいは、−９０度に設定され
る。次に１４−１と１４−２(１４−３、１４−４)の出
力は、アッテネータ１５−１、１５−２（１５−３、１
５−４）で前述の最適状態となるようにゲインが調整さ
れる。アッテネータ１５−１、１５−２（１５−３、１
５−４）からの出力は、加算器１３−１（１３−２）で
加算される。加算器１３−１(１３−２)の出力は直交位
相検波器１６−１(１６−２)に接続され、フィルタ１２
−１(１２−２)で不用な周波数帯域のノイズを除去す
る。１２−１と１２−２の信号は、加算器１３−３で加
算され次に、Ａ／Ｄ変換器１７でデジタル信号に変換さ
れる。フィルタ１２−１、１２−２と加算器１３−３
は、アナログ高速スイッチで代替することも可能であ
る。また、１６−１、１６−２の出力を直接Ａ／Ｄ変換
した後に、デジタル的に信号加算してもよい。本実施例
は、２組の直交配置された単位鞍型コイル２１ａと単位
ソレノイドコイル２３ａ(単位鞍型コイル２１ｂと単位
ソレノイドコイル２３ｂ)の信号を位相とゲインを調整
し加算した後に、それぞれの加算信号を加算したもの
で、他の実施例と同様の作用をする。
ブロック図を示すものである。入力端１０−１、１０−
２及び１０−３、１０−４には、それぞれ単位鞍型コイ
ル２１ａ、単位ソレノイドコイル２３ａ及び単位鞍型コ
イル２１ｂ、単位ソレノイドコイル２３ｂ(図７参照)か
らの信号が入力され、入力端１０−１、１０−２、１０
−３、１０−４に入力された各信号はそれぞれプリアン
プ１１−１、１１−２、１１−３、１１−４で増幅され
る。プリアンプ１１−１と１１−２(及び１１−３と１
１−４)からの出力は、互いの位相が同相になるように
位相シフタ１４−１、１４−２(及び１４−３、１４−
４)で位相が調整される。より具体的には、位相シフト
量として例えば、１４−１(１４−３)は０度、１４−２
（１４−４）は＋９０度あるいは、−９０度に設定され
る。次に１４−１と１４−２(１４−３、１４−４)の出
力は、アッテネータ１５−１、１５−２（１５−３、１
５−４）で前述の最適状態となるようにゲインが調整さ
れる。アッテネータ１５−１、１５−２（１５−３、１
５−４）からの出力は、加算器１３−１（１３−２）で
加算される。加算器１３−１(１３−２)の出力は直交位
相検波器１６−１(１６−２)に接続され、フィルタ１２
−１(１２−２)で不用な周波数帯域のノイズを除去す
る。１２−１と１２−２の信号は、加算器１３−３で加
算され次に、Ａ／Ｄ変換器１７でデジタル信号に変換さ
れる。フィルタ１２−１、１２−２と加算器１３−３
は、アナログ高速スイッチで代替することも可能であ
る。また、１６−１、１６−２の出力を直接Ａ／Ｄ変換
した後に、デジタル的に信号加算してもよい。本実施例
は、２組の直交配置された単位鞍型コイル２１ａと単位
ソレノイドコイル２３ａ(単位鞍型コイル２１ｂと単位
ソレノイドコイル２３ｂ)の信号を位相とゲインを調整
し加算した後に、それぞれの加算信号を加算したもの
で、他の実施例と同様の作用をする。
【００１５】図１１は、本発明に係る核磁気共鳴装置の
全体構成例を示す図である。この核磁気共鳴装置は、Ｎ
ＭＲ現象を利用して被検体４１の断層画像を得るもの
で、静磁場発生磁石３０と信号処理部３８と高周波送信
部３２と高周波受信部３３と傾斜磁場発生部３５と表示
部４０及びこれらを制御する制御部３１からなる。静磁
場発生磁石３０は、被検体４１の周りに強く均一な垂直
方向の静磁場を発生させるもので、被検体４１の周りの
空間に配置されている。高周波送信部３２の出力は、送
信コイル３４に送られ高周波磁場を発生する。傾斜磁場
発生部３５の出力は、傾斜磁場コイル３６に送られ、
Ｘ、Ｙ、Ｚの３方向の傾斜磁場Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚを発生
する。この傾斜磁場の加え方により、被検体４１に対す
る断層面を設定することができる。高周波受信部３３
は、受信コイル３７の信号を受信する。受信コイル３７
と高周波受信部３３は、前述の実施例に記載した構成で
ある。高周波受信部３３の出力は、信号処理部３８でフ
ーリエ変換や画像再構成等の処理をされ、その後表示部
４０で表示される。なお、図１１において、送信コイル
３４と受信コイル３７と傾斜磁場コイル３６は、被検体
４１の周りの空間に配置されている。
全体構成例を示す図である。この核磁気共鳴装置は、Ｎ
ＭＲ現象を利用して被検体４１の断層画像を得るもの
で、静磁場発生磁石３０と信号処理部３８と高周波送信
部３２と高周波受信部３３と傾斜磁場発生部３５と表示
部４０及びこれらを制御する制御部３１からなる。静磁
場発生磁石３０は、被検体４１の周りに強く均一な垂直
方向の静磁場を発生させるもので、被検体４１の周りの
空間に配置されている。高周波送信部３２の出力は、送
信コイル３４に送られ高周波磁場を発生する。傾斜磁場
発生部３５の出力は、傾斜磁場コイル３６に送られ、
Ｘ、Ｙ、Ｚの３方向の傾斜磁場Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚを発生
する。この傾斜磁場の加え方により、被検体４１に対す
る断層面を設定することができる。高周波受信部３３
は、受信コイル３７の信号を受信する。受信コイル３７
と高周波受信部３３は、前述の実施例に記載した構成で
ある。高周波受信部３３の出力は、信号処理部３８でフ
ーリエ変換や画像再構成等の処理をされ、その後表示部
４０で表示される。なお、図１１において、送信コイル
３４と受信コイル３７と傾斜磁場コイル３６は、被検体
４１の周りの空間に配置されている。
【００１６】
【発明の効果】以上、詳細に説明した如く本発明によれ
ば、複数個の単位表面コイルが隣接するコイルと最小の
相互結合となるよう相互をオーバラップさせて配列した
アレイコイルに、アレイコイルが形成する磁場の方向と
直交する磁場を形成する補償コイルを設けて、各々から
信号を同時に得られるよう構成したので、深い領域での
ＳＮ比低下が抑えられる核磁気共鳴装置用プローブを実
現できるという顕著な効果を奏するもので、垂直磁場方
式ＭＲＩ用頭部、全身プローブ等の高感度化が図れる。
ば、複数個の単位表面コイルが隣接するコイルと最小の
相互結合となるよう相互をオーバラップさせて配列した
アレイコイルに、アレイコイルが形成する磁場の方向と
直交する磁場を形成する補償コイルを設けて、各々から
信号を同時に得られるよう構成したので、深い領域での
ＳＮ比低下が抑えられる核磁気共鳴装置用プローブを実
現できるという顕著な効果を奏するもので、垂直磁場方
式ＭＲＩ用頭部、全身プローブ等の高感度化が図れる。
【図１】本発明の第一の実施例である核磁気共鳴装置用
プローブの構成を示す図。
プローブの構成を示す図。
【図２】第一の実施例を用いた受信系の一実施例を示す
ブロック図。
ブロック図。
【図３】第一の実施例実施例に用いる受信系の他の実施
例を示すブロック図
例を示すブロック図
【図４】本発明の第二の実施例である核磁気共鳴装置用
プローブの構成を示す図。
プローブの構成を示す図。
【図５】本発明の第三の実施例である核磁気共鳴装置用
プローブの構成を示す図。
プローブの構成を示す図。
【図６】本発明の第四の実施例である核磁気共鳴装置用
プローブの構成を示す図。
プローブの構成を示す図。
【図７】本発明の第五の実施例である核磁気共鳴装置用
プローブの構成を示す図。
プローブの構成を示す図。
【図８】本発明の第五の実施例である核磁気共鳴装置用
プローブに適した受信系の一実施例を示すブロック図
（部分）。
プローブに適した受信系の一実施例を示すブロック図
（部分）。
【図９】従来技術の課題を説明するグラフ。
【図１０】本発明の第五の実施例である核磁気共鳴装置
用プローブを用いた受信系のブロック図。
用プローブを用いた受信系のブロック図。
【図１１】本発明に係る核磁気共鳴装置の全体構成例を
示す図。
示す図。
１ａ、１ｂ、３ａ、３ｂ、３ｃ、５ａ、５ｂ…単位コイ
ル、１、３…アレイコイル、２、４、５…補償コイル、
１０…入力端、１１…プリアンプ、１２…フィルタ、１
３…加算器、１４…位相シフタ、１５…アッテネータ、
１６…直交位相検波器、１７…Ａ／Ｄ変換器、１８…計
算機、３０…静磁場発生磁石、３１…制御部、３２…高
周波送信部、３３…高周波受信部、３４…送信コイル、
３５…傾斜磁場発生部、３６…傾斜磁場コイル、３７…
受信コイル、３８…信号処理部、４０…表示部、４１…
被検体。
ル、１、３…アレイコイル、２、４、５…補償コイル、
１０…入力端、１１…プリアンプ、１２…フィルタ、１
３…加算器、１４…位相シフタ、１５…アッテネータ、
１６…直交位相検波器、１７…Ａ／Ｄ変換器、１８…計
算機、３０…静磁場発生磁石、３１…制御部、３２…高
周波送信部、３３…高周波受信部、３４…送信コイル、
３５…傾斜磁場発生部、３６…傾斜磁場コイル、３７…
受信コイル、３８…信号処理部、４０…表示部、４１…
被検体。
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 8203−2Ｇ Ｇ０１Ｒ 33/22 Ｐ (72)発明者 山本 悦治 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内
Claims (8)
- 【請求項１】静磁場内に置かれた被検体の磁気共鳴信号
を検出するための、互いに相互結合が最小である複数の
単位表面コイルが前記静磁場の方向と直交する方向にア
レイ状に配置されてなるアレイコイルと、このアレイコ
イルがつくる磁場と前記静磁場の方向の双方に直交する
磁場を形成する補償コイルと、この補償コイルと前記ア
レイコイルから信号を同時に得る手段と、前記信号の位
相差を調整する手段と、前記信号のゲイン差を調整する
手段と、前記信号を互いに加算する合成手段を有する核
磁気共鳴装置用プローブ。 - 【請求項２】前記補償コイルが円形コイルからなること
を特徴とする請求項１に記載の核磁気共鳴装置用プロー
ブ。 - 【請求項３】前記補償コイルが、複数個の単位円形コイ
ルを各単位円形コイルが隣接するコイルと最小の相互結
合となるように配列したことを特徴とする請求項１に記
載の核磁気共鳴装置用プローブ。 - 【請求項４】前記合成手段がディジタル的に行われるこ
とを特徴とする請求項１に記載の核磁気共鳴装置用プロ
ーブ。 - 【請求項５】前記補償コイルがソレノイドコイルからな
ることを特徴とする請求項１に記載の核磁気共鳴装置用
プローブ。 - 【請求項６】前記補償コイルが、複数個の単位ソレノイ
ドコイルを各単位ソレノイドコイルが隣接するコイルと
最小の相互結合となるようデカップリングして配列した
ソレノイドアレイコイルからなることを特徴とする請求
項１に記載の核磁気共鳴装置用プローブ。 - 【請求項７】前記単位表面コイルが鞍型コイルであるこ
とを特徴とする請求項１に記載の核磁気共鳴装置用プロ
ーブ。 - 【請求項８】前記静磁場の向きが垂直方向であることを
特徴とする請求項１に記載の核磁気共鳴装置用プロー
ブ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4314601A JP2680235B2 (ja) | 1991-11-26 | 1992-11-25 | 核磁気共鳴装置用プローブ |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3-310585 | 1991-11-26 | ||
| JP31058591 | 1991-11-26 | ||
| JP4314601A JP2680235B2 (ja) | 1991-11-26 | 1992-11-25 | 核磁気共鳴装置用プローブ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0647020A true JPH0647020A (ja) | 1994-02-22 |
| JP2680235B2 JP2680235B2 (ja) | 1997-11-19 |
Family
ID=26566380
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4314601A Expired - Lifetime JP2680235B2 (ja) | 1991-11-26 | 1992-11-25 | 核磁気共鳴装置用プローブ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2680235B2 (ja) |
Cited By (10)
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| KR20180062755A (ko) * | 2016-12-01 | 2018-06-11 | 가천대학교 산학협력단 | Z-축 방향 어레이 구조의 자기공명 영상용 새장형 코일 조립체 |
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