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図面 (5)

課題

入力デバイス等の装置に手を触れないでも、所望の視線に沿った画像を迅速且つ的確に観察できる画像表示システムを提供する。

解決手段

X線CTスキャナに搭載された画像表示システム40は、3D像などの画像を表示するモニタ41、検出部42、及び制御部43を備える。検出部42は光信号LSを媒介にしてモニタ41に対するオペレータOPの移動情報を検出するセンサ部(発信源46及び遠隔センサ47)44と、このセンサ部44の検出信号S1から少なくとも角度情報演算する演算部45とを備える。制御部43は、演算部45からの角度情報に基づいてモニタ41の向きを移動させる方向制御部49と、モニタ41の向きに関する角度情報を検出する角度センサ50と、この角度センサ50の検出信号に基づく視線に沿ってモニタ41に表示されている画像に関する画像データを再構築する3D像作成部48とを備える。

概要

背景

従来、X線CTスキャナ等の医用画像診断装置には、被検体検査で得られた画像からサーフェイス像、半透明ボリューム像MIP(最大値投影)像、MPR(断面変換)像等の三次元画像(以下、単に「3D像」と呼ぶ)等に関する画像データを構築する画像処理装置と、この画像処理装置が構築した画像データを表示するモニタとを含む画像表示システム(「3D表示装置」とも言う)を備えたものが知られている。

このように画像処理装置及びモニタを含む画像表示システムにおいては、通常、画像処理装置が投影などの所定の3D像構築用アルゴリズムを実行し、3D像を所定の視線(「レイ」とも言う)に沿った画像データに変換して、モニタに表示させる。また、画像処理装置は、視線を変える指示信号トラックボールマウスジョイスティック等の入力デバイスを介して受けたとき、指示された視線に沿った3D像に関する画像データを再構築するアルゴリズムを実行する。従って、モニタの3D像を別の方向から観察するには、観察者が入力デバイスを操作して視線に関する方向(座標)を指示すればよい。これにより、所望の視線に沿う3D像に関する画像データが再構築され、これがモニタに表示される。

概要

入力デバイス等の装置に手を触れないでも、所望の視線に沿った画像を迅速且つ的確に観察できる画像表示システムを提供する。

X線CTスキャナに搭載された画像表示システム40は、3D像などの画像を表示するモニタ41、検出部42、及び制御部43を備える。検出部42は光信号LSを媒介にしてモニタ41に対するオペレータOPの移動情報を検出するセンサ部(発信源46及び遠隔センサ47)44と、このセンサ部44の検出信号S1から少なくとも角度情報演算する演算部45とを備える。制御部43は、演算部45からの角度情報に基づいてモニタ41の向きを移動させる方向制御部49と、モニタ41の向きに関する角度情報を検出する角度センサ50と、この角度センサ50の検出信号に基づく視線に沿ってモニタ41に表示されている画像に関する画像データを再構築する3D像作成部48とを備える。

目的

一般に、術中CT時に限らず読影時等の使用状態であっても、画像の視線を変えるための入力デバイスの操作は、そのような操作自体でなく画像診断等の観察を主目的とする観察者にとっては、特に不慣れな場合には煩雑な作業となることが多く、必ずしも使い勝手がよい操作といえない。

本発明は、上述した従来技術の問題を考慮してなされたもので、入力デバイス等の装置に手を触れないでも、所望の視線に沿った画像を迅速且つ的確にモニタで観察できる画像表示システムを提供することを、目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
5件
牽制数
5件

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請求項1

画像を表示するモニタと、このモニタの画像を観察している観察者の当該モニタに対する移動情報を検出する検出手段と、この検出手段が検出した移動情報に基づいて上記モニタの向き及びそのモニタの画像表示の内の少なくとも一方を制御する制御手段とを備えた画像表示システム

請求項2

前記検出手段は、前記観察者の前記モニタに対する移動情報を検出するセンサ手段と、このセンサ手段が検出した移動情報から上記モニタに対する上記観察者の少なくとも角度情報演算する演算手段とを備えた請求項1記載の画像表示システム。

請求項3

前記制御手段は、前記演算手段が演算した角度情報に基づいて前記モニタの向きを移動させる移動手段と、上記演算手段が演算した角度情報に基づく視線に沿って上記モニタに表示されている前記画像に関する画像データを再構築する画像再構築手段とを備えた請求項2記載の画像表示システム。

請求項4

前記制御手段は、前記演算手段が演算した角度情報に基づいて前記モニタの向きを移動させる移動手段と、この移動手段が移動させている上記モニタの向きに関する角度情報を検出する角度センサと、この角度センサが検出した上記角度情報に基づく視線に沿って上記モニタに表示されている前記画像に関する画像データを再構築する画像再構築手段とを備えた請求項2記載の画像表示システム。

請求項5

前記センサ手段は光信号発信する発信源及びその光信号を受信する遠隔センサを備え、上記発信源を前記観察者に着脱自在に取り付け、上記遠隔センサを前記モニタに設けた請求項2記載の画像表示システム。

請求項6

前記制御手段は、前記演算手段が演算した距離情報に基づくズーム率に沿って前記モニタに表示されている前記画像に関する画像データを再構築する手段を備えた請求項2記載の画像表示システム。

請求項7

画像を表示するモニタと、このモニタの向きに関する少なくとも角度情報を検出する検出手段と、この検出手段が検出した角度情報に基づく視線に沿って上記モニタの画像表示を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする画像表示システム。

技術分野

0001

この発明は、医用画像診断装置などに搭載される画像表示システム係り、とくに観察者観察状況に応じてモニタの向き及びそのモニタの画像表示を自動で制御する画像表示システムに関する。

背景技術

0002

従来、X線CTスキャナ等の医用画像診断装置には、被検体検査で得られた画像からサーフェイス像、半透明ボリューム像MIP(最大値投影)像、MPR(断面変換)像等の三次元画像(以下、単に「3D像」と呼ぶ)等に関する画像データを構築する画像処理装置と、この画像処理装置が構築した画像データを表示するモニタとを含む画像表示システム(「3D表示装置」とも言う)を備えたものが知られている。

0003

このように画像処理装置及びモニタを含む画像表示システムにおいては、通常、画像処理装置が投影などの所定の3D像構築用アルゴリズムを実行し、3D像を所定の視線(「レイ」とも言う)に沿った画像データに変換して、モニタに表示させる。また、画像処理装置は、視線を変える指示信号トラックボールマウスジョイスティック等の入力デバイスを介して受けたとき、指示された視線に沿った3D像に関する画像データを再構築するアルゴリズムを実行する。従って、モニタの3D像を別の方向から観察するには、観察者が入力デバイスを操作して視線に関する方向(座標)を指示すればよい。これにより、所望の視線に沿う3D像に関する画像データが再構築され、これがモニタに表示される。

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、従来の画像表示システムにあっては、画像の視線を入力デバイスを操作して変える構成であったため、使用状態等によっては、以下の不都合があると想至される。

0005

例えば、X線CTスキャナで取得される患者の画像データを画像処理装置を介してリアルタイムにモニタに表示させ、そのモニタの画像(3D像を含む)を観察しながら被検体の手術を行う、いわゆる「術中CT(透視CT等)」を考えると、手術の進行状況によっては、現在の視線に沿った画像でなく別の視線に沿った画像を観察した方が手術がしやすい場合もある。このように視線を変えるには上述の如く入力デバイスを操作する必要があり、この操作は術中CT時においては、通常、術者が手術しながら行うことになる。

0006

しかしながら、手術に専念すべき術者にとっては、他人に操作させるよりも自分が操作した方が早くて、より的確であることが多いにもかかわらず、その操作に必要以上に手間が掛かることもあり、必ずしも効率がよいものではない。また、入力デバイスに繰り返し触れて操作する術者の手には、患者の手術に伴って発生する血液などの体液が付着しているので、その手を媒介にして最悪の場合には感染症等の不都合な事態も生じうる。

0007

一般に、術中CT時に限らず読影時等の使用状態であっても、画像の視線を変えるための入力デバイスの操作は、そのような操作自体でなく画像診断等の観察を主目的とする観察者にとっては、特に不慣れな場合には煩雑な作業となることが多く、必ずしも使い勝手がよい操作といえない。

0008

本発明は、上述した従来技術の問題を考慮してなされたもので、入力デバイス等の装置に手を触れないでも、所望の視線に沿った画像を迅速且つ的確にモニタで観察できる画像表示システムを提供することを、目的とする。

課題を解決するための手段

0009

上記目的を達成させるため、請求項1記載の発明に係る画像表示システムは、画像を表示するモニタと、このモニタの画像を観察している観察者の当該モニタに対する移動情報を検出する検出手段と、この検出手段が検出した移動情報に基づいて上記モニタの向き及びそのモニタの画像表示の内の少なくとも一方を制御する制御手段とを備えている。

0010

請求項2記載の発明では、前記検出手段は、前記観察者の前記モニタに対する移動情報を検出するセンサ手段と、このセンサ手段が検出した移動情報から上記モニタに対する上記観察者の少なくとも角度情報演算する演算手段とを備えている。

0011

請求項3記載の発明では、前記制御手段は、前記演算手段が演算した角度情報に基づいて前記モニタの向きを移動させる移動手段と、上記演算手段が演算した角度情報に基づく視線に沿って上記モニタに表示されている前記画像に関する画像データを再構築する画像再構築手段とを備えている。

0012

請求項4記載の発明では、前記制御手段は、前記演算手段が演算した角度情報に基づいて前記モニタの向きを移動させる移動手段と、この移動手段が移動させている上記モニタの向きに関する角度情報を検出する角度センサと、この角度センサが検出した角度情報に基づく視線に沿って上記モニタに表示されている前記画像に関する画像データを再構築する画像再構築手段とを備えている。

0013

請求項5記載の発明では、前記センサ手段は光信号発信する発信源及びその光信号を受信する遠隔センサを備え、上記発信源を前記観察者に着脱自在に取り付け、上記遠隔センサを前記モニタに設けている。

0014

請求項6記載の発明では、前記制御手段は、前記演算手段が演算した距離情報に基づくズーム率に沿って前記モニタに表示されている前記画像に関する画像データを再構築する手段を備えている。

0015

また上記目的を達成させるため、請求項7記載の発明に係る画像表示システムは、画像を表示するモニタと、このモニタの向きに関する角度情報を検出する検出手段と、この検出手段が検出した角度情報に基づく視線に沿って上記モニタの画像表示を制御する制御手段とを備えている。

発明を実施するための最良の形態

0016

以下、この発明の一実施形態を図1図3に基づいて説明する。

0017

なお、この実施形態は、この発明に係る画像表示システムをX線CTスキャナに搭載して実施したものである。

0018

図1に示すX線CTスキャナは、術中CTにも適用可能な構成、即ち、架台(スキャナ本体)1、寝台2及びコンソール部3を備え、例えばRーR方式で駆動する装置である。寝台2の上面には、その長手方向(Z軸(体軸)方向)にスライド可能に支持された状態で天板2aが配設されており、その天板2aの上面に被検体Pが載せられる。天板2aは、電動モータ10により代表されるスライド機構の駆動によって、架台1の診断用開口部に進退可能に挿入される。

0019

架台1は、その診断用開口部に挿入された被検体Pを挟んで対向するX線管20及びX線検出器21を備えている。X線検出器21で検出された透過X線に相当する微弱電流信号は、データ収集部22でデジタル量に変換され、コンソール部3に供給されるようになっている。図1中、符号23は架台1内のコリメータフィルタを示し、符号24は扇状X線ビームを示している。

0020

コンソール部3は、X線CTスキャナの全体動作を総括する主制御部30のほか、この主制御部30からの指令を受けて作動するX線制御部31、寝台制御部32、架台制御部33を有する。また、このコンソール部3は、X線制御部31からの駆動信号に応じて作動する高電圧発生装置34を備え、この高電圧発生装置34で生成した高電圧がX線管20に供給される。さらに、このコンソール部3は、データ収集部22の収集信号を受けて画像データを再構成する画像再構成部35、画像データなどを記憶しておく画像記憶装置36、オペレータOPが指令を入力するための入力部37とから構成されている。また、このコンソール部3は、画像データの3D像表示などに関する画像表示システム40を備える。

0021

画像表示システム40は、図2に示すように、画像を表示するモニタ(表示装置)41と、このモニタ41の画像を観察するオペレータOPのモニタ41に対する移動情報を検出する検出部(本発明の検出手段の要部を成す)42と、この検出部42が検出した移動情報に基づいてモニタ41の向き及びそのモニタ41の画像表示を制御する制御部(本発明の制御手段の要部を成す)43とを備えている。

0022

モニタ41は、例えば術中CT時にオペレータOPが被検体Pの画像を視認可能な室内スペース適宜位置に配置されるもので、制御部43からの画像データに関する3D像などの画像を画面表示すると共に、制御部43からの動作指令を受けたときに予め設定された移動範囲内でモニタ向きを変える動作を実行する。例えば、このモニタ41は、配置空間(例えば、図中のXYZ空間)における予め設定された基準点(通常のオペレータOPの使用状況を考慮に入れた位置)を中心とする所定の上下円弧軌道内(例えば、図中のYZ平面内)のチルト動又は左右円弧軌道内(例えば、図中のXY平面内)の回動を行い、その向きを自動で調節する。

0023

検出部42は、モニタ41に対するオペレータOPの移動情報を検出するセンサ部(本発明のセンサ手段の要部を成す)44と、このセンサ部44からの検出信号から少なくとも表示装置に対するオペレータOPの角度情報を計算する演算部(本発明の演算手段の要部を成す)45とを備えている。

0024

センサ部44は、例えばオペレータOPの移動情報を担う赤外線などの光信号LSを発信する発信源46と、この発信源46からの光信号LSを受信する赤外線センサなどの遠隔センサ47とを備えている。

0025

発信源46は、オペレータOPの例えば眼に近い頭部等の体表部(手、指先等を含む)に専用ベルト等を介して間接的に又は直接的に着脱自在に取り付けられる本体を有するもので、これを取り付けたオペレータOPの手術(術中CT等)の手技操作性に支障がない構造となっている。この発信源46は、オペレータOPのモニタ41に対する位置変位量(角度及び距離)に関する移動情報を担う赤外線などの光信号LSを遠隔センサ47に向けて発信する。

0026

遠隔センサ47は、モニタ41の正面パネル側の適宜位置に配設されるもので、発信源46からの光信号LSを検出し、その検出信号S1を演算部45にリアルタイムに出力する。

0027

演算部45は、例えばCPUを要部とする演算器、又はカウンタ等のデジタル回路を搭載したコントローラなどから構成されるもので、遠隔センサ47からの検出信号S1を受けたときにモニタ41に対する発信源46の角度変位量前回の角度と今回の角度との差情報)に相当する角度情報を算出し、これを制御部43に供給する。また、この演算部45は、モニタ41に対する発信源46の距離変位量(前回の距離と今回の距離との差情報)に相当する距離情報を算出し、これを制御部43に供給する(なお、距離情報は後述の角度センサから取得する構成であってもよい)。

0028

制御部43は、3D像作成に関する3D像作成部(本発明の画像再構築手段の要部を成す)48と、モニタ41の角度を自動で調節する方向制御部(本発明の移動手段を成す)49と、モニタ41の向きに関する角度情報を検出する角度センサ50とを備える。また、この制御部43は、オペレータOPが足などで操作するためのスイッチ51からの操作信号S3を受け取るようになっている。

0029

3D像作成部48は、例えばCPUを要部とする画像処理装置から成り、主制御部30からの3Dデータを受けて所定の3D像作成用のアルゴリズムを実行し、作成した3D像に関する画像データをモニタ41に表示させる。

0030

また、この3D像作成部48は、角度センサ50からの検出信号S2を受けたときに、その検出信号S2に含まれる角度変位量に関する新たな表示角度を設定し、その表示角度の視線に沿った画像データを再構築するアルゴリズムを実行する。さらに、この3D像作成部48は、演算部45からの距離情報を受けたときに、その距離情報に含まれる距離変位量に関する新たなズーム率を設定し、そのズーム率に沿った画像データを再構築するアルゴリズムを実行する。これらの再構築された画像データは、モニタ41に供給される。

0031

方向制御部49は、図示しない駆動回路ドライバ)、その駆動回路からの駆動信号を受けて作動するステッピングモータ等の駆動源、その駆動源の出力軸に連結される駆動機構などを搭載して成り、駆動機構の出力側動力伝達軸(図示しない)を介してモニタ41に連結される。そこで、この方向制御部49は、演算部45からの角度情報を受けたときに作動し、その動力で上述の動作(チルト動及び回動)を行って、モニタ41の向きを移動させる。

0032

角度センサ50は、例えば回転位置を検出するエンコーダなどの位置検出器から成り、モニタ41の移動変位量に関する、方向制御部49の回転位置を検出し、この検出信号S2を3D像作成部48に供給する。また、モニタ41の向きに関する角度情報は、方向制御部49を経ない角度変化(例えばモニタ41を手で回す等)があったときにも、3D像作成部48に供給可能となっている。

0033

スイッチ51は、リモコン等の主に手(指先)で操作するスイッチ類を除く操作器、例えば足を使って操作する足スイッチから成り、オペレータOPの通常の使用状況における移動範囲内の適宜位置(床面など)に配設されている(図3(a)参照)。このスイッチ51は、例えばモニタ41に表示される画像データのズーム率又は表示角度の動作オンズームする又はモニタの向きを変える)及び動作オフ(ズームしない又はモニタの向きを変えない)に相当する操作信号S3を3D像作成部48に出力する。

0034

次に、本実施例の画像表示システム40の作用を図3(a)〜(c)を参照して説明する。

0035

まず、図3(a)に示す術中CT時にX線CTスキャナが起動し、手術対象の被検体Pに関する所定のCTスキャンが実行され、再構成画像(3Dデータ)がリアルタイムに画像表示システム40に供給されたとする。

0036

次いで、3D像作成部48により構築された3D像の画像データがリアルタイムにモニタ41に表示される。そこで、発信源46を頭部に取り付けたオペレータOPがモニタ41の画像を観察しながら、手術を開始する。

0037

ここで、図3(b)に示すように、モニタ41に被検体Pの頭部付近(顔を含む)の正面側の画像G1が表示されている状態を考える。この状態でオペレータOPが被検体Pの右耳付近をより詳細に観察したいと思い、足を使ってスイッチ51をオン状態に操作し、画像G1の右耳を覗くようにモニタ41に向かって移動したとする。この移動に際し、発信源46から発信された光信号LSが遠隔センサ47で検出され、その移動情報を担う検出信号S1に基づいて演算部45にてオペレータOPに関する角度情報及び距離情報が算出され、これら情報が方向制御部49及び3D像作成部48に出力される。

0038

次いで、方向制御部49が駆動することにより、モニタ41の向きが発信源46の方向、即ちオペレータOPに向くように移動し、その移動変位量に相当する検出信号S2が角度センサ50から3D像作成部48に供給される。ここで、3D像作成部48で新たに設定された表示角度及びズーム率の視線に沿った画像データが再構築され、これがモニタ41に表示される。

0039

従って、図3(c)に示すように、オペレータOPがモニタ41の側面を近付いて覗くと、そのモニタ41がオペレータOPの方向に向きを変え、そのモニタ41の正面側の画像G1の側面があたかも見えるかの如く変化し、右耳を中心とする側面側の画像G2の拡大像が表示される。

0040

以上のように、この実施形態ではオペレータのモニタに対する移動情報に基づいてモニタの向きを移動させると共に、その移動情報に基づく視線に沿った画像データを再構築させたため、従来のように入力デバイスにわざわざ触れなくても、オペレータは観察位置を変えるだけで所望の視線に沿った3D像を観察でき、特に術中CT時には煩雑な操作が必要でない分、オペレータの負担が軽減され、手術時間も大幅に短縮されると共に、入力デバイスに手で触れないで済むことから、感染症等の不都合な事態も殆ど回避されるようになる。

0041

なお、この実施形態に係る画像表示システムはX線CTスキャナに搭載してあるが、この発明に係る画像表示システムは必ずしもこれに限定されない。例えば、X線診断装置MRI等の別の医用画像診断装置に搭載してもよい。また、例えば3D像を作成する画像処理装置を搭載した独立型コンソールに適用させてもよい。従って、運用に関しても術中CT時だけでなく通常のCT検査時、読影時、通常の観察時等に適用可能である。

0042

また、この実施形態に係る画像表示システムは、画像再構築用の角度情報を角度センサから得る構成としてあるが、この発明に係る画像表示システムは必ずしもこれに限定されるものではない。

0043

例えば、図4に示す応用例に係る画像表示システム60は、画像再構築用の角度情報を角度センサではなく検出部から得るもので、画像を表示する表示装置61と、この表示装置61に対する観察者の移動情報を検出する検出部62と、この検出部62が検出した移動情報に基づいて表示装置61の向き及びその画像表示を制御する制御部63とを備えている。

0044

検出部62は、表示装置61に対する観察者の移動情報を検出可能なセンサ64と、このセンサ64により検出された移動情報から観察者の移動方向及びその移動方向に基づく表示方向を計算する移動/表示方向計算部65を備える。

0045

制御部63は、移動/表示方向計算部65により計算された角度情報に基づいて表示装置61の向きを移動させる表示装置方向制御機構66と、移動/表示計算部65により計算された角度情報に基づく視線に沿って表示装置61に表示されている画像を再構築する3D計算部67とを備える。3D計算部67は、モニタの向きを変える/変えない等の操作指令を足スイッチなどのスイッチ68から受けるようになっている。

0046

従って、この画像表示システム60は、センサ64により移動情報を検出し、この検出した移動情報から移動/表示方向計算部65にて表示装置61に対する観察者の角度が0度となる角度情報を計算し、その計算された角度情報に基づいて表示装置方向制御機構66が表示装置61の角度を調整すると共に、3D計算部67にて新たな角度と現在の表示角度との差を算出し、新たな表示角度に基づく視線に沿った3D像を再構築する。

0047

この応用例では画像再構築用の角度情報を検出部(センサ及び移動/表示方向計算部)から得る構成としたが、例えば上記実施例と同様の角度センサ制御部に設け、この角度センサで検出されるモニタの向きに関する角度情報に基づいて画像を再構築することも可能である。また、検出部または角度センサの内の少なくとも一方からの角度情報を適宜に利用することも可能である。

0048

また、この応用例では角度情報のみを演算する構成としてあるが、上記実施例と同様に移動情報から距離情報を計算し、その距離情報に基づく視線に沿った画像を再構築する構成を加えてもよい。

0049

またなお、上記実施形態ではモニタの向きを自動で変える構成としてあるが、3D像計算のための角度情報をモニタの向きから検出可能なしくみ(例えば、図4中の矢印a参照)にしておけば、モニタの向きを手動で変えたときでも、そのモニタの向きに関する角度情報に基づく視線に沿った3D像又はスライス面を再構築することができる。この場合、座標を指定して視線を変える従来技術と比べ、入力デバイスを使わない分、少なくとも手間がかからず、オペレータの負担も大幅に軽減されるといった利点がある。

0050

さらに、別の応用例として、観察者のモニタに対する移動情報に基づいてモニタの向きのみを移動させる構成も適用可能である。この場合には、観察者のモニタに対する移動情報に応じてモニタの向きが自動で移動するので、画像を最適なモニタ位置から観察できるといった利点がある。

0051

また、上記実施形態の発信源及びセンサに関しては、赤外線等の光信号を使用して移動情報を検出するとしてあるが、本発明では必ずしも光信号に限定されるものではなく、例えば電波音波(観察者の音声も含む)等を媒介にしてモニタに対する観察者の移動情報を検出可能な構成であればよい。

発明の効果

0052

以上説明したように、この発明に係る画像表示システムでは、モニタの画像を観察している観察者のモニタに対する移動情報を検出し、その検出した移動情報に基づいてモニタの向き又はそのモニタの画像表示の内の少なくとも一方を制御する構成としたため、入力デバイスなどの装置に手を触れないでも、所望の視線に沿った画像をモニタで迅速且つ的確に観察できる。

図面の簡単な説明

0053

図1この発明に係る画像表示システムを搭載した実施形態に係るX線CTスキャナの全体構成を示す概略ブロック図。
図2画像表示システムの全体構成を示す概略ブロック図。
図3(a)〜(c)は実施例の作用を説明する概要図。
図4応用例に係る画像表示システムの全体構成を示す概略ブロック図。

--

0054

1架台
2寝台
3コンソール部
40画像表示システム
41モニタ
42 検出部
43 制御部
44センサ部
45演算部
46発信源
47遠隔センサ
48 3D像作成部
49方向制御部
50角度センサ
51 スイッチ

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