Name: recording horizontal saccade performances accurately in neurological patients using electro-oculogram
Uploaded: 2018-03-13T12:30:00
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博士寺尾は、教育省、文化、スポーツ、科学と技術の日本 [16 K 09709, 16 H 01497] 科学研究研究プロジェクトの補助金によって支えられました。優は日本の技術 [No.25293206, 号 22390181、15 H 05881、16 H 05322]; 科学省から科学研究研究プロジェクトの補助金によって支えられました。最高 rTMS 治療のパーキンソンの病気から、厚生省と日本福祉研究委員会からの助成金で厚生省のジストニアと日本の福祉研究委員会によって。

本研究の実験手続きをすべて承認、インフォームド コンセントの取得後に機関の人間研究倫理委員会のガイドラインによると実施します。
1. 件名および記録のための部屋を準備します。
<ol><li>低周囲の照明、光の十分な適応を許可する部屋の記録を実行します。</li>
	<li>注視点となるピンホールに埋め込まれた光発光ダイオード (Led) と眼球運動のパラダイムに使用す?...

<ol>
	<li>Braun, D., Weber, H., Mergner, T., Schulte-M&#246;nting, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Saccadic+reaction+times+in+patients+with+frontal+and+parietal+lesions.">Saccadic reaction times in patients with frontal and parietal lesions.</a> Brain. 115, 1359-1386 (1992).</li><li>Sweeney, J. A., Levy, D., Harris, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Commentary:+eye+movement+research+with+clinical+populations.">Commentary: eye movement research with clinical populations.</a> Prog Brain Res. 140, 507-522 (2002).</li><li>Leigh, R. J., Kennard, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+saccades+as+a+research+tool+in+the+clinical+neurosciences.">Using saccades as a research tool in the clinical neurosciences.</a> Brain. 127, 460-477 (2004).</li><li>Ramat, S., Leigh, R. J., Zee, D. S., Optican, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=What+clinical+disorders+tell+us+about+the+neural+control+of+saccadic+eye+movements).">What clinical disorders tell us about the neural control of saccadic eye movements).</a> Brain. 130, 10-35 (2007).</li><li>Terao, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Initiation+and+inhibitory+control+of+saccades+with+the+progression+of+Parkinson's+disease+-+changes+in+three+major+drives+converging+on+the+superior+colliculus.">Initiation and inhibitory control of saccades with the progression of Parkinson's disease - changes in three major drives converging on the superior colliculus.</a> Neuropsychologia. 49 (7), 1794-1806 (2011).</li><li>Kennard, D. W., Smyth, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+causes+of+downward+eyelid+movement+with+changes+of+gaze,+and+a+study+of+the+physical+factors+concerned.">The causes of downward eyelid movement with changes of gaze, and a study of the physical factors concerned.</a> J Physiol. 166, 178-190 (1963).</li><li>Houben, M. M., Goumans, J., van der Steen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recording+three-dimensional+eye+movements:+scleral+search+coils+versus+video+oculography.">Recording three-dimensional eye movements: scleral search coils versus video oculography.</a> Invest Ophthalmol Vis Sci. 47 (1), 179-187 (2006).</li><li>Eggert, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Eye+movement+recordings:+methods.">Eye movement recordings: methods.</a> Dev Ophthalmol. 40, 15-34 (2007).</li><li>Frens, M. A., van der Geest, J. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scleral+search+coils+influence+saccade+dynamics.">Scleral search coils influence saccade dynamics.</a> J Neurophysiol. 88 (2), 692-698 (2002).</li><li>Lappe-Osthege, M., Talamo, S., Helmchen, C., Sprenger, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Overestimation+of+saccadic+peak+velocity+recorded+by+electro-oculography+compared+to+video-oculography+and+scleral+search+coil.">Overestimation of saccadic peak velocity recorded by electro-oculography compared to video-oculography and scleral search coil.</a> Clin Neurophysiol. 121 (10), 1786-1787 (2010).</li><li>Bhidayasiri, R., Riley, D. E., Somers, J. T., Lerner, A. J., B&#252;ttner-Ennever, J. A., Leigh, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pathophysiology+of+slow+vertical+saccades+in+progressive+supranuclear+palsy.">Pathophysiology of slow vertical saccades in progressive supranuclear palsy.</a> Neurology. 57 (11), 2070-2077 (2001).</li><li>Terao, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visualization+of+the+information+through+human+oculomotor+cortical+regions+by+transcranial+magnetic+stimulation.">Visualization of the information through human oculomotor cortical regions by transcranial magnetic stimulation.</a> J Neurophysiol. 80 (2), 936-946 (1998).</li><li>Terao, Y., Okano, T., Furubayashi, T., Yugeta, A., Inomata-Terada, S., Ugawa, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+thirty-minute+mobile+phone+use+on+saccades.">Effects of thirty-minute mobile phone use on saccades.</a> Clin Neurophysiol. 118 (7), 1545-1556 (2007).</li><li>Terao, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Initiation+and+inhibitory+control+of+saccades+with+the+progression+of+Parkinson's+disease+-+changes+in+three+major+drives+converging+on+the+superior+colliculus.">Initiation and inhibitory control of saccades with the progression of Parkinson's disease - changes in three major drives converging on the superior colliculus.</a> Neuropsychologia. 49 (7), 1794-1806 (2011).</li><li>Terao, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Frontal+cortical+regions+controlling+small+and+large+amplitude+saccades:+a+TMS+study.">Frontal cortical regions controlling small and large amplitude saccades: a TMS study.</a> Basal Ganglia. 1 (4), 221-229 (2011).</li><li>Terao, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deterioration+of+horizontal+saccades+in+progressive+supranuclear+palsy.">Deterioration of horizontal saccades in progressive supranuclear palsy.</a> Clin Neurophysiol. 124 (2), 354-363 (2013).</li><li>Terao, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Saccade+abnormalities+associated+with+focal+cerebral+lesions+-How+cortical+and+basal+ganglia+commands+shape+saccades+in+humans.">Saccade abnormalities associated with focal cerebral lesions -How cortical and basal ganglia commands shape saccades in humans.</a> Clin Neurophsyiol. 127 (8), 2953-2967 (2016).</li><li>Terao, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Is+multiple+system+atrophy+with+cerebellar+ataxia+(MSA-C)+like+spinocerebellar+ataxia+and+multiple+system+atrophy+with+parkinsonism+(MSA-P)+like+Parkinson's+disease?+-A+saccade+study+on+pathophysiology.">Is multiple system atrophy with cerebellar ataxia (MSA-C) like spinocerebellar ataxia and multiple system atrophy with parkinsonism (MSA-P) like Parkinson's disease? -A saccade study on pathophysiology.</a> Clin Neurophysiol. 127 (2), 1491-1502 (2016).</li><li>Terao, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Distinguishing+spinocerebellar+ataxia+with+pure+cerebellar+manifestation+from+multiple+system+atrophy+(MSA-C)+through+saccade+profiles.">Distinguishing spinocerebellar ataxia with pure cerebellar manifestation from multiple system atrophy (MSA-C) through saccade profiles.</a> Clin Neurophysiol. 128 (1), 31-43 (2016).</li><li>Kato, M., Hikosaka, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Saccade+related+responses+of+external+pallidal+neurons+in+monkey.">Saccade related responses of external pallidal neurons in monkey.</a> Neurosci Res. , 218 (1992).</li><li>Hikosaka, O., Fukuda, H., Kato, M., Uetake, K., Nomura, Y., Segawa, M., Segawa, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deficits+in+saccadic+eye+movements+in+hereditary+progressive+dystonia+with+marked+diurnal+fluctuation.">Deficits in saccadic eye movements in hereditary progressive dystonia with marked diurnal fluctuation.</a> Hereditary Progressive Dystonia With Marked Diurnal Fluctuation. , 159-177 (1993).</li><li>Fukuda, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+saccade+recording+system+in+humans:+simultaneous+measurment+of+electro-oculography+and+video-oculography.">Development of saccade recording system in humans: simultaneous measurment of electro-oculography and video-oculography.</a> 38th Annual Meeting of Japanese Society of Clinical Neurophysiology. , (2008).</li><li>Constable, P. A., Bach, M., Frishman, L. J., Jeffrey, B. G., Robson, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=International+Society+for+Clinical+Electrophysiology+of+Vision.+ISCEV+Standard+for+clinical+electro-oculography+(2017+update).">International Society for Clinical Electrophysiology of Vision. ISCEV Standard for clinical electro-oculography (2017 update).</a> Doc Ophthalmol. 134 (1), 134 (2017).</li><li>Behrens, F., Weiss, L. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+automated+and+modified+technique+for+testing+the+retinal+function+(Arden+test)+by+use+of+the+electro-oculogram+(EOG)+for+clinical+and+research+use.">An automated and modified technique for testing the retinal function (Arden test) by use of the electro-oculogram (EOG) for clinical and research use.</a> Doc Ophthalmol. 96 (4), 283-292 (1999).</li><li>Kikawada, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Variations+in+the+corneo-retinal+standing+potential+of+the+vertebrate+eye+during+light+and+dark+adaptations.">Variations in the corneo-retinal standing potential of the vertebrate eye during light and dark adaptations.</a> Jpn J Physiol. 18 (6), 687-702 (1968).</li><li>Yuval-Greenberg, S., Tomer, O., Keren, A. S., Nelken, I., Deouell, L. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transient+induced+gamma-band+response+in+EEG+as+a+manifestation+of+miniature+saccades.">Transient induced gamma-band response in EEG as a manifestation of miniature saccades.</a> Neuron. 58 (3), 429-441 (2008).</li></ol>

この頃、サッケードを記録するため現行の法、VOG となっているが本研究の結果、EOG VOG (図 2) が正しく実装されている場合にほぼ匹敵する精度を達成することができます。EOG 法は、水平方向のサッケードを録音するとき、VOG と良い相関を達成するために示されている正常に同じグループ12,13,14,</s...

眼球運動、従来 EOG ビデオベースの目追跡システム、および、強膜サーチコイル (SSC) 法によって記録された VOG を記録する 3 つの主要な方法があります。その中で、そのシンプルさのため、1970 年代から患者の眼球運動を記録するため EOG によく使用されています。臨床人口に広く適用できる、このメソッド神経患者の診断に広く用いられている、障害1、2の基礎となる病態に関する有用な情報を提供して 3,4,5。さらに、それはまだ動けなかった (レム睡眠と眼球運動の他の形態の間に急速な目動き) の睡眠中の眼球運動を記録するために使用できる唯一のテクニックです。
眼球の後面を基準にして角膜を含むその前方の面で正荷電、ので角膜網膜電位と呼ばれる目の前部と後部の側面間の電圧差があります。この潜在的な存在のため右の電極が被験者が右に向かって視線を変わったら左より肯定的になるし、彼らは左に視線を向けるときにマイナスになります。左と右の電極間の電圧差は、水平方向のサッケードの眼球の回転角度と大幅相関、ので、水平方向の眼球運動を測定する使用できます。しかし、まだ垂直眼球運動は以下の6の目の動きを測定する使用できますがこの相関関係は、鉛直方向は保持しません。その一方で、いくつかの研究は、主に点滅を監視するため垂直眼球運動を使用します。
しかし、最近、VOG は 0.25 ・ 0.5 度まで達してその高い空間精度による眼球運動の場所を撮影が主、サッカード臨床設定の記録のための標準的な方法となっています。一方、EOG は空間の正確さ、せいぜい 0.5 度は VOG のそれに劣るので幾分旧式に、考慮するのに来ています。
ただし、臨床設定で使用される場合、VOG も自身の欠点をあります。VOG が実現可能なのではない場合があります。たとえば、視線は角膜の大きい領域がまぶたに遮蔽されたときなど裂狭目で科目で不正確になります。患者は白内障のレンズ、赤外光の異常な反射は視線方向の信頼性の高い記録を妨げます。さらに、EOG は誰のためいくつかの人々 のための運動障害は、VOG 記録の困難の利点を提供できます。さらに、VOG システムは、しばしば前者が普通の医療施設における使用できなくなります EOG のセットアップと比較してより高価です。
その一方で、SSC メソッドは眼球運動を測定するためのゴールド スタンダードとしてみなされます。VOG と眼電図と比べると、このメソッドは 0.1 度に最高の精度を提供します、記録を含む頭部運動に高周波6とき便利です。ただし、このメソッドは、可能性のある外来すなわち、痛みを伴うと、目に非常に刺激でき、約 30 分、8、7,短い9,10 の下で、短い期間だけのための記録.この短い期間によりそれメソッドの広範な臨床応用には不向きが、それはいくつかの専門にされた設備11で正常に使用されています。
同じグループ12,13,14,15,16,17、250 以上の神経学的な患者と 480 の健常人の記録以前の研究に基づく 18,19, 本研究を示しています、眼球運動、眼球運動記録の標準的な技術として十分な精度と VOG のさまざまな欠点を回避しながら、臨床の人口に広く適用できます。SSC。本稿では、記録方式、皮膚、コロジオン ・長い期間を記録するために頭皮に安全に接続されている脳波電極のようなワイドで安定した接触を許可するように広い縞電極を用いた安定した EOG について説明します。電極のインピー ダンスがダウンし、記録となるとともに、安定したそれにより効果的に顔の筋肉や脳波からの成果物を減らします。このメソッドは、同時に記録された VOG と比較されます。適切に準備し、実装、EOG は神経患者の記録のサッケードの精度の面で VOG と同じくらい良いと EOG はサッカード健常者で記録するのに向いているかもしれません。

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:927px;" width="926">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:297px;">Electrode</td>
			<td style="width:276px;">Nihon-Kohden (Tokyo, Japan)</td>
			<td style="width:119px;">NS111-115</td>
			<td style="width:235px;">cup electrode</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:297px;">Electrode paste</td>
			<td style="width:276px;">Nihon-Kohden (Tokyo, Japan)</td>
			<td style="width:119px;">Gelaid Z-101BA</td>
			<td>gel electrode paste to fill in the cup electrode</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:297px;">Adhesive tape&#160;</td>
			<td style="width:276px;">Nihon-Kohden (Tokyo, Japan)</td>
			<td style="width:119px;">H261</td>
			<td>double-stick tape for fixating the electrode</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:297px;">DC-amplifier</td>
			<td style="width:276px;">Nihon-Kohden (Tokyo, Japan)</td>
			<td style="width:119px;">AN-601G</td>
			<td>amplifier for EOG</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">video-based eye tracking system</td>
			<td style="width:276px;">SR research (Mississauga, Ontario, Canada)</td>
			<td style="width:119px;">Eyelink II</td>
			<td>eye tracking system for recording VOG</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:297px;">Filter</td>
			<td style="width:276px;">NF corporation</td>
			<td style="width:119px;">MS-521</td>
			<td>filter for the EOG signal</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

recording horizontal saccade performances accurately in neurological patients using electro-oculogram

眼電図 (EOG) は、ビデオ病症 (VOG) 主が起こった、それにともなって、その高い精度が臨床的眼球運動記録、特に水平方向のサッケードのため広く使用されています。しかし、EOG が VOG、狭い目裂や白内障のレンズを有する科目などの明確な利点を持っている場合があり、運動障害の患者。現在の説明は、正しく実装されている場合 EOG を達成できることと同じくらいよく VOG 実質的な安定性、記録のため精度 VOG 記録に関連する問題を回避します。本稿では、神経学的患者の眼球電図による安定性と高精度眼球運動のパラダイムを使用して水平方向のサッケードを記録するための実用的な方法について説明します。必要な措置は、ノイズを減少させることができる広いプラスチック フリンジ付き銀-塩化銀電極を使用して発生する十分な光適応を待ちます。この待機期間はまた電極と皮膚の間のインピー ダンスを下げるに役立ちますは、時間が経つにつれ記録安定した信号を確保します。さらに、タスク パフォーマンスの間に必要に応じて再キャリブレーションを実行します。このメソッドを使用すると、実験者は信号、ドリフトだけでなく、成果物または脳波、筋電図からのノイズの混入を避けることができるし、サッケードの臨床評価のための十分なデータを収集できます。したがって実装されると、EOG 法、神経学的な患者に広く適用できる実用性の高することができますが健常者の研究のためにも効果的な場合があります。

図 2は、正常者の眼球電図と VOG の代表的な同時記録を示します。VGS の 8 試験は EOG (灰色の曲線) と VOG (赤い曲線の重ね合わせ図 2A). 本法による校正、EOG と VOG データは 5-30 度の範囲で線形に知られて、データの空間精度は 0.5 度。
大きく 2 つの方法で取得されたレ...

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Recording Horizontal Saccade Performances Accurately in Neurological Patients Using Electro-oculogram

眼電図を用いた神経患者の水平眼球運動性能を正確に記録

記事では、広いプラスチック フリンジ付きカップ銀-塩化銀電極を使用して、神経の患者で眼電図による高精度な水平方向の眼球運動を記録するための実用的な方法について説明します。安定した計測には、適切な選択と発生する光への適応と再校正の必要に応じて十分な時間を割いて、電極の固定が必要です。

Electro-oculogram (EOG) has been widely used for clinical eye movement recording, especially horizontal saccades, although the video-oculography (VOG) has ...

Research

JoVE Journal

Behavior

How to Detect Amygdala Activity with Magnetoencephalography using Source Imaging

ソースイメージングを使用磁図と扁桃体の活性を検出する方法

In trace fear conditioning a conditional  stimulus (CS) predicts the occurrence of the unconditional stimulus (UCS),  which is presented after a brief ...

Automated Visual Cognitive Tasks for Recording Neural Activity Using a Floor Projection Maze

フロアプロジェクション迷路を用いた記録神経活動のための自動化された視覚認知課題

Neuropsychological tasks used in primates to investigate mechanisms of learning and memory are typically visually guided cognitive tasks. We have ...

Recording Mouse Ultrasonic Vocalizations to Evaluate Social Communication

ソーシャル・コミュニケーションを評価するためにマウスの超音波発声を記録

Mice emit ultrasonic vocalizations in different contexts throughout development and in adulthood. These vocal signals are now currently used as proxies ...

Implantation and Recording of Wireless Electroretinogram and Visual Evoked Potential in Conscious Rats

覚醒ラットに移植し、無線電図の記録と視覚誘発電位

The full-field electroretinogram (ERG) and visual evoked potential (VEP) are useful tools to assess retinal and visual pathway integrity in both ...

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Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a neurodegenerative disorder with pathological involvement of upper and lower motoneurons, subsequently leading to ...

A Wireless, Bidirectional Interface for In Vivo Recording and Stimulation of Neural Activity in Freely Behaving Rats

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ワイヤレス、 In Vivo記録そして自由行動下ラットにおける神経活動の刺激のための双方向インタ フェース

In vivo electrophysiology is a powerful technique to investigate the relationship between brain activity and behavior at a millisecond and micrometer ...

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