DE212014000212U1 - System der Umwandlung von Hand- und Fingerbewegungen in Text und Ton - Google Patents
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- G06F3/017—Gesture based interaction, e.g. based on a set of recognized hand gestures
Abstract
Ein System so arrangiert, Bewegungen zu erkennen, die von der Hand und den Fingern durchgeführt werden und sie in Text und/ oder Ton umzuwandeln und entwickelt, um Zeichensprache, die von hör/sprachbehinderten Menschen benutzt wird, zu gesprochener Sprache und/oder Text umzuwandeln oder Handgesten, die für einen bestimmten Zweck verwendet werden, in Ton und/ oder Text umzuwandeln, was zwei Handschuhe beinhaltet, dadurch gekennzeichnet, dass es beinhaltet: • Mindestens 5 Metacarpophalangeal (MCP) Flex-Sensoren (4), • Mindestens 5 Mittelfinger (PIP) Flex-Sensoren, • Mindestens 6 interne Messeinheiten (IMU), die aus einem Beschleunigungsmesser, Magnetometer und Gyroskop bestehen, • Mindestens 4 widerstandsfähigen Touch-Sensoren (9), • Einen Sensorkanal (2) für jeden Finger, die alle Sensoren (4, 5, 6 und 9) und die Sensor-Verbindungskabel zusammenhalten, was die Sensoren vor Flüssigkeiten, Staub und ähnlichen äußeren Faktoren schützt und was die Skelettstruktur des Handschuhs bildet und • Zwei Handschuh-Befestigungsriemen (3) pro Finger, was die Sensorkanäle (2) an den Fingerspitzen sichert, und • Mindestens eine Steuerkarte (8) für jeden Handschuh, welche die Bewegungsdaten sammelt, die von den Sensoren (4, 5, 6 und 9) empfangen werden und sie mittels einer drahtlosen Verbindung an das Datenverarbeitungsmodul (12) überträgt, • Ein Datenverarbeitungsmodul (12), das den Algorithmus bedient, was es ermöglicht, die Daten, die von den Steuerkarten (8) empfangen werden, zu verarbeiten und in Ton und/oder Text umzuwandeln und welcher einen Touchscreen beinhaltet, der die Benutzeroberfläche und alle anderen Systemdaten zeigt und • Ein Datenverarbeitungsmodul-Befestigungsriemen (11), was dem Datenverarbeitungsmodul ermöglicht (12) in der generellen Anwendung der Erfindung an dem Arm befestigt zu werden.
Description
- Anwendungsbereich der Erfindung
- Das Thema der Erfindung des Anwendungsbereiches hängt mit einem System zusammen, welches ausgeführte Bewegungen durch die Hand erkennt und diese in Text und/oder Ton umwandelt und ein Paar Handschuhe und mindestens ein entwickeltes Datenverarbeitungsmodul enthält, um von hör/sprachbehinderten Personen benutzte Zeichensprache in gesprochene Sprache und/oder Text umzuwandeln oder Handgesten, die für einen bestimmten Zweck definiert sind, zu Ton und/oder Text umzuwandeln.
- Stand der Technik der Erfindung
- Im Stand der Technik, während die Handschuh-Anwendungen bekannt sind, die Handbewegungen erfassen und daraus Signale, Ton und Text schaffen, wiesen diese verschiedenen Anwendungen verschiedene technische Probleme auf.
- Diese technischen Probleme können wie nachstehend aufgeführt werden:
- a. Anwendungen, die aus einem einzigen Beschleunigungsmesser an der Hand oder dem Handgelenk bestehen, können nicht alle Fingerbewegungen erkennen.
- b. Anwendungen, die nur einen Beschleunigungsmesser enthalten, sind nicht in der Lage, Handbewegungen richtig zu erkennen.
- c. Anwendungen, die aus einem einzigen Handschuh bestehen, sind nicht in der Lage, die gleichzeitige Bewegung beider Hände und die Bedeutung dieser Bewegungen gleichzeitig zu erfassen.
- d. Eine Mehrheit der Anwendungen besitzt keine Lösung, die in der Ausbildung/Bildung von Handbewegungen verwendet werden können.
- e. Eine Mehrheit der Anwendungen besitzt keine Lösung, die einen wasserdichten Handschuh bereitstellen.
- f. Einige der Anwendungen sind Lösungen geschlossener Handschuhe, die keine Benutzerfreundlichkeit bieten.
- g. Anwendungen, bei denen die Datenübertragung oder Bildschirmeinheiten auf dem Handschuh befestigt werden, haben Schwierigkeiten bei der Verwendung.
- h. Anwendungen, die keine "Flex-Sensoren" oder "optischen Sensoren" an den Fingern und "widerstandsfähige Touch-Sensoren" in den Fingern beinhalten, sind nicht fähig, alle Fingerbewegungen zu erkennen.
- i. Einige Anwendungen können nur bestimmte Zeichensprachen erkennen.
- j. Anwendungen, die keinen Beschleunigungsmesser enthalten, sind nicht in der Lage Handbewegungen zu erkennen.
- k. Eine Mehrheit der Anwendungen enthält keine grafische Anzeige.
- Die Erfindungen der Patentdokumente, die unten aufgeführt sind, können nach dem Stand der Technik als Beispiele für Handschuh-Anwendungen zur Verfügung gestellt werden:
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WO 2004/114107 - •
US 2010/0023314 - •
MXGT/a/2005/000013 - •
MXPA/a/2003/010271 - •
CN 101430603 : Der Inhalt der Erfindung der vorliegenden Erfindung unterliegt Elementen a, b, c, d, e, f, g und k der vorher genannten technischen Probleme. - •
US7565295B1 : legt ein System offen, das nur Beschleunigungsmesser ohne Flex und Kontaktsensoren beinhaltet. - •
WO97/37340A1 WO98/50839A2 CN 101430603A : legt Systeme einschließlich nur bend/flex Sensoren offen, die nicht in der Lage sind, Position und Orientierung der Hände und Finger in 3D-Raum zu erkennen. - •
WO 2011/130752 A1 - •
WO 2011/46438 A1 - Kurzbeschreibung und Ziele der Erfindung
- Der Inhalt der Erfindung der Anwendung besteht aus einem Paar Handschuhe, mit jeweils 2 Flex-Sensoren an jedem der Finger um Gelenkbewegungen zu erfassen, 4 widerstandsfähigen Touch-Sensoren zwischen den Fingern, 6 IMU (Beschleunigungsmesser, Magnetometer, Gyroscope) Module, 1 an jedem Finger und 1 an der Hand, um die Bewegung der Hand und der Finger 3-dimensional zu erkennen und ein Datenverarbeitungsmodul, das einen Algorithmus betreibt, der die Signale aus dem Handschuh empfängt und verarbeitet, um die Bewegungsinformation in Text und/oder Audio umzuwandeln. Auf diese Weise werden alle Bewegungen der Hand und der Finger durch Sensor-Fusions-Algorithmen verarbeitet und mit einem hohen Maß an Genauigkeit erfasst.
- Die Entwicklung des Systems der Erfindung bezweckt Folgendes anzubieten:
- • Erkennung gleichzeitiger Bewegung beider Hände,
- • Fähigkeit des Systems der Erfindung, vordefinierte Zeichen durch die Verwendung einer Touchscreen-Anzeige und Schnittstelle zu erlernen,
- • das Erhalten eines Handschuhs, der bei allen Wetterbedingungen eingesetzt werden kann,
- • das Erhalten eines schlanken Design-Handschuhs, bei dem nur die Sensorflächen abgedeckt sind und die Handfläche und Fingerspitzen nicht abgedeckt sind, um die Benutzerfreundlichkeit zu erhöhen,
- • das Erhalten eines Systems, wobei das grafische Anzeigen-Daten-Verarbeitungsmodul als separate Einheit konzipiert ist, damit der Handschuh leicht ist und und dem Anwender eine modulare Benutzerfreundlichkeit bietet,
- • Fähigkeit, das Datenverarbeitungsmodul zu tragen, indem es auf dem Arm, dem Handgelenk, der Hüfte oder dem Bein befestigt ist,
- • Fähigkeit, die Gebärdensprache eines jeden Landes und Gesten von Hand- und Fingerbewegungen zu definieren und zu erkennen,
- • verschiedene Zeichen und Sprachen mit Hilfe einer Software auf das Datenverarbeitungsmodul zu laden,
- • ein Datenverarbeitungsmodul zu erhalten, das selbst lernen kann,
- • das Erhalten eines Systems, das eine Touchscreen-Anzeige beinhaltet, welches dem Benutzer anbietet, das Datenverarbeitungsmodul umzuwandeln, den Modus zu ändern und das Verfolgen der erkannten Zeichen im Text gleichzeitig zu ermöglichen.
- Definition der Abbildungen, die die Erfindung beschreiben
- Die Abbildungen, die erstellt wurden, um ein besseres Verständnis des entwickelten Systems über die Erfindung Hand- und Fingerbewegungen in Text und Ton umzuwandeln, sind im Folgenden beschrieben.
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- Definitionen der Komponenten/Abschnitte/Teile, die die Erfindung bilden
- Die Komponenten/Abschnitte/Teile sind ersichtlich in den vorbereiteten Abbildungen, um ein besseres Verständnis des entwickelten Systems über die Erfindung Hand- und Fingerbewegungen in Text und Ton umzuwandeln und sind wie unten angegeben separat nummeriert.
- 1. Handgelenkriemen
- 2. Sensorkanäle
- 3. Handschuh-Befestigungsriemen
- 4. MCP (Metacarpophalangeal) Flex-Sensor
- 5. PIP (Mittelfinger) Flex-Sensor
- 6. IMU (Interne Bewegungseinheit)
- 8. Steuerkarte
- 9. Widerstandsfähiger Touch-Sensor
- 10. Touchscreen
- 11. Datenverarbeitungsmodul-Befestigungsriemen
- 12. Datenverarbeitungsmodul
- Detaillierte Beschreibung der Erfindung
- In seiner generellen Anwendung besteht das System der Erfindung Hand- und Fingergesten in Text und Ton umzuwandeln, aus
zwei Handschuhen, die jeweils aus - • Mindestens 5 MCP Flex-Sensoren (
4 ), - • Mindestens 5 PIP Flex-Sensoren,
- • Mindestens 6 internen Bewegungseinheiten (IMU), bestehend aus einem Beschleunigungsmesser, Magnetometer und Gyroskop,
- • Mindestens 4 widerstandsfähigen Touch-Sensoren (
9 ), - • Einen Sensorkanal (
2 ) für jeden Finger, die alle Sensoren (4 ,5 ,6 und9 ) und die Sensor Verbindungskabel zusammenhalten, was die Sensoren vor Flüssigkeiten, Staub und ähnlichen äußeren Faktoren schützt und was die Skelettstruktur des Handschuhs bildet und - • Zwei Handschuh-Befestigungsriemen (
3 ) pro Finger, die die Sensorkanäle (2 ) an den Fingerspitzen sichern, und - • Mindestens eine Steuerkarte (
8 ) für jeden Handschuh, welche die Bewegungsdaten sammelt, die von den Sensoren (4 ,5 ,6 und9 ) empfangen werden, und sie mittels einer drahtlosen Verbindung an das Datenverarbeitungsmodul (12 ) überträgt, - • Ein Datenverarbeitungsmodul (
12 ), der den Algorithmus bedient, was es ermöglicht, die Daten, die von den Steuerkarten (8 ) empfangen werden, zu verarbeiten und in Ton und/oder Text umzuwandeln und welcher einen Touchscreen beinhaltet, der die Benutzeroberfläche und alle anderen Systemdaten zeigt und - • Ein Datenverarbeitungsmodul-Befestigungsriemen (
11 ), was dem Datenverarbeitungsmodul ermöglicht (12 ), in der generellen Anwendung der Erfindung an dem Arm befestigt zu werden. - In der generellen Anwendung der Erfindung;
-
- • Der Handgelenk-Riemen (
1 ) ist auf alle Handgelenkgrößen einstellbar, da es die Form eines verstellbaren Riemen hat und aus isoliertem flexiblem Material hergestellt ist, um die Steuerkarte (8 ) von äußeren Faktoren zu schützen. - • Die Sensorkanäle (
2 ) sind aus isoliertem flexiblem Material hergestellt, um alle Sensoren (4 ,5 ,6 und9 ) und die Sensor Verbindungskabel von äußeren Faktoren zu schützen. - • Da die Skelettstruktur des Handschuhs aus den Sensorkanälen (
2 ) und dem Handschuh-Befestigungsriemen (3 ) gebildet ist, umfasst es eine halboffene Handschuhform und somit schränkt es den Benutzer nicht in der Fähigkeit ein, seine Hände zu benutzen. - • Die MCP Flex-Sensoren (
4 ) sind an der Spitze jeden Fingers angelegt, die PIP-Flex-Sensoren (5 ) sind auf der Oberseite der Hand angelegt, um mit den PIP-Knochen zusammenzutreffen, 5 der inneren Bewegungseinheiten (6 ) sind am Rande der Fingerspitzen Seite jedes MCP-Sensors (4 ) angeordnet und 1 ist auf der Oberseite der Hand in einer Position angeordnet, um mit dem zentralen Punkt zusammenzukommen und die widerstandsfähigen Touch-Sensoren (9 ) sind neben den inneren Bewegungseinheiten angeordnet, wo jeder der Finger, außer dem Mittelfinger, miteinander in Kontakt sind. - • Der Systemlautsprecher, der es ermöglicht, die Bewegung in Ton umzuwandeln, um auf den Benutzer in einem Tonumfeld übertragen zu werden, ist mit dem Datenverarbeitungsmodul (
12 ) integriert. - • Die Bewegungsdaten, die in Text umgewandelt sind, wird an den Benutzer über den Touchscreen (
10 ) übertragen. - Die grundlegende Anwendung des Systems der Erfindung besteht aus 3 Grundbetriebsarten:
- 1. Betriebsmodus: Die Ausgangssensor(
4 ,5 ,6 und9 )-Daten, die von den Handschuhen gesendet werden, werden in der Steuerkarte (8 ) gesammelt und an das Datenverarbeitungsmodul (12 ) geleitet; die Daten, die von dem Modul (12 ) gesammelt werden, werden verarbeitet, die Hand-/Fingerbewegungen werden erfasst und die Worte entsprechend den erkannten Zeichen identifiziert. Wenn die identifizierten Wörter zum Ermitteln einer Zeichensprache verwendet werden, dann sind sie angeordnet, indem sie über natürliche Sprachverarbeitungsverfahren verarbeitet werden. Die verarbeiteten Worte/Sätze werden gleichzeitig über den Touchscreen (10 ) an den Benutzer übertragen und/oder über den Lautsprecher, der sich an dem Datenverarbeitungsmodul (12 ) befindet, indem sie in Tonsignale umgewandelt werden. In anderen Anwendungen der Erfindung ist es für die verarbeiteten Wörter und Daten möglich, an verschiedene Schnittstellen mit Hilfe von verschiedenen Komponenten übertragen zu werden, die dem Datenverarbeitungsmodul hinzugefügt werden können (12 ). - 2. Trainingsmodus: Das System der Erfindung kann durch den Touchscreen (
10 ), der auf dem Datenverarbeitungsmodul (12 ) zu finden ist, für Trainings benutzt werden, die sich auf Gruppenzeichen oder Zeichensprache beziehen. Das System ermöglicht es dem Benutzer durch Anleitung, die Zeichen zu lernen, mit Hilfe von Videos und Text, die die Zeichen zeigen, wenn über den Trainingsmodus die Auswahltasten aus dem Menü auf dem Touchscreen (10 ) umgeschaltet werden. Darüber hinaus kann diese Funktion auch für das Modul (12 ) zur Selbstabgleichung entsprechend dem Benutzer verwendet werden, und die Leistung der Erkennung der Zeichen ist erhöht. - 3. Lernmodus: Durch Umschalten des Datenverarbeitungsmoduls (
12 ) in den Lernmodus, ist es möglich, bestimmte Bedeutungen bestimmten Zeichen zuzuordnen. In diesem Modus wird der Benutzer durch den Touchscreen (10 ) angeleitet, die Zeichen richtig und falsch auszuführen, und es ist für das Modul (12 ) vorgesehen, die Zeichen zu lernen, indem der Benutzer die entsprechende Bedeutung des Zeichens über den Touchscreen (10 ) eingibt. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
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- WO 2004/114107 [0004]
- US 2010/0023314 [0004]
- MX 2005/000013 [0004]
- MX 2003/010271 [0004]
- CN 101430603 [0004]
- US 7565295 B1 [0004]
- WO 97/37340 A1 [0004]
- WO 98/50839 A2 [0004]
- CN 101430603 A [0004]
- WO 2011/130752 A1 [0004]
- WO 2011/46438 A1 [0004]
Claims (20)
- Ein System so arrangiert, Bewegungen zu erkennen, die von der Hand und den Fingern durchgeführt werden und sie in Text und/ oder Ton umzuwandeln und entwickelt, um Zeichensprache, die von hör/sprachbehinderten Menschen benutzt wird, zu gesprochener Sprache und/oder Text umzuwandeln oder Handgesten, die für einen bestimmten Zweck verwendet werden, in Ton und/ oder Text umzuwandeln, was zwei Handschuhe beinhaltet, dadurch gekennzeichnet, dass es beinhaltet: • Mindestens 5 Metacarpophalangeal (MCP) Flex-Sensoren (
4 ), • Mindestens 5 Mittelfinger (PIP) Flex-Sensoren, • Mindestens 6 interne Messeinheiten (IMU), die aus einem Beschleunigungsmesser, Magnetometer und Gyroskop bestehen, • Mindestens 4 widerstandsfähigen Touch-Sensoren (9 ), • Einen Sensorkanal (2 ) für jeden Finger, die alle Sensoren (4 ,5 ,6 und9 ) und die Sensor-Verbindungskabel zusammenhalten, was die Sensoren vor Flüssigkeiten, Staub und ähnlichen äußeren Faktoren schützt und was die Skelettstruktur des Handschuhs bildet und • Zwei Handschuh-Befestigungsriemen (3 ) pro Finger, was die Sensorkanäle (2 ) an den Fingerspitzen sichert, und • Mindestens eine Steuerkarte (8 ) für jeden Handschuh, welche die Bewegungsdaten sammelt, die von den Sensoren (4 ,5 ,6 und9 ) empfangen werden und sie mittels einer drahtlosen Verbindung an das Datenverarbeitungsmodul (12 ) überträgt, • Ein Datenverarbeitungsmodul (12 ), das den Algorithmus bedient, was es ermöglicht, die Daten, die von den Steuerkarten (8 ) empfangen werden, zu verarbeiten und in Ton und/oder Text umzuwandeln und welcher einen Touchscreen beinhaltet, der die Benutzeroberfläche und alle anderen Systemdaten zeigt und • Ein Datenverarbeitungsmodul-Befestigungsriemen (11 ), was dem Datenverarbeitungsmodul ermöglicht (12 ) in der generellen Anwendung der Erfindung an dem Arm befestigt zu werden. - Ein System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es für all Handgelenkgrößen verstellbar ist, und was in der Form eines verstellbaren Riemen (
1 ) ist. - Ein System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Handgelenkriemen (
1 ) aus isoliertem flexiblem Material hergestellt ist, um die Steuerkarte (8 ) von äußeren Faktoren zu schützen. - Ein System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorkanäle (
2 ) aus isoliertem flexiblem Material hergestellt sind, um alle Sensoren (4 ,5 ,6 und9 ) und die Sensor-Verbindungskabel vor äußeren Faktoren zu schützen. - Ein System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Skelettstruktur des Handschuhs ausgebildet durch die Sensorkanäle (
2 ) und die Handschuh-Befestigungsriemen (3 ) eine halboffene Handschuhstruktur aufweist. - Ein System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Metacarpophalangeal (MCP) Flex-Sensoren (
4 ) auf der Oberseite jedes Fingers platziert ist. - Ein System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelfinger (PIP) Flex-Sensoren (
5 ) auf der Oberseite der Hand platziert werden und mit dem Mittelfinger(PIP)-Knochen zusammentreffen. - Ein System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass 5 der inneren Bewegungseinheiten (
6 ), auf dem Rand der Fingerspitzenseite jedes Metacarpophalangeal (MCP) Sensors (4 ) angeordnet sind und 1 ist auf der Oberseite der Hand angeordnet, um mit dem zentralen Punkt zusammenzutreffen. - Ein System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die widerstandsfähigen Berührungssensoren (
9 ) neben den internen Bewegungseinheiten (6 ) in den internen Abschnitten angeordnet sind, wo jeder der Finger außer dem Mittelfinger in Kontakt miteinander sind. - Ein System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lautsprechersystem, das ermöglicht, dass die Bewegung in Ton umgewandelt wird und in einer Ton-Umgebung an den Benutzer übertragen wird, in das Datenverarbeitungsmodul (
12 ) integriert ist. - Ein System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsdaten in Text umgewandelt werden, was dem Benutzer über den Touchscreen (
10 ) übertragen wird. - Ein System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es drei Betriebsarten enthält: • Betriebsart • Trainingsmodus und • Lernmodus.
- Ein System nach Anspruch 12 umfasst in dem Betriebsmodus Steuerkarte (
8 ), um die rohen Sensor(4 ,5 ,6 und9 )-Daten, die von den Handschuhen gesendet werden, zu sammeln, und Datenverarbeitungsmodul (12 ) angeordnet, um gesammelte Daten zu verarbeiten - Ein System nach Anspruch 12, wobei die im Betriebsmodus erkannten Wörter zum Erkennen einer Zeichensprache so angeordnet sind, dass sie durch natürliche Sprachverarbeitungsverfahren verarbeitet werden.
- Ein System nach Anspruch 12, in dem Betriebsmodus, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Touchscreen (
10 ) aufweist, angeordnet um verarbeitetete Wörter/Sätze an den Benutzer zu übertragen - Ein System nach Anspruch 12, in dem Betriebsmodus, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lautsprecher auf dem Datenverarbeitungsmodul (
12 ) angeordnet ist, um verarbeitete Wörter/Sätze, umgewandelt zu Tonsignalen, auf den Benutzer zu übertragen. - Ein System nach Anspruch 12, in dem Trainingsmodus, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Touchscreen (
10 ) aufweist, welcher auf dem Datenverarbeitungsmodul (12 ) zu finden ist und für die Ausbildung im Zusammenhang mit Zeichengruppen oder Zeichensprache verwendet wird. - Ein System nach Anspruch 12, in dem Trainingsmodus-Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (
12 ) selbst gemäß des Benutzers abgleichend ist. - Ein System gemäß Anspruch 12, in dem Lernmodus, dadurch gekennzeichnet, dass das Datenverarbeitungsmodul (
12 ) so angeordnet ist, um spezifische Bedeutungen spezifischen Zeichen zu zuweisen. - Ein System nach Anspruch 12, in dem Lernmodus, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (
12 ) angeordnet ist, um ein neues Zeichen gelehrt zu bekommen, indem der Benutzer die richtigen und falschen Formen bestimmter Zeichen und der entsprechenden Bedeutung des Zeichens über den Touchscreen (10 ) eingibt.
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