ITFI20120165A1 - Sistema multimediale interattivo a controllo oculare per il tracciamento attivo e passivo - Google Patents
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Description
“Sistema multimediale interattivo a controllo oculare per il tracciamento attivo e passivoâ€
CAMPO DELL’INVENZIONE
La presente invenzione si riferisce al campo tecnico degli apparati interattivi provvisti di dispositivi eye-tracker.
STATO DELL’ARTE
Il progredire della tecnologia dell’informazione ha moltiplicato le modalità in cui un utente può accedere ad un contenuto informativo, sia esso pubblicitario o di pubblica utilità . Oltre a ciò, l’affermarsi delle tecnologie relative al controllo di dispositivi ed apparati elettronici tramite il solo impiego dello sguardo ha aperto un panorama molto vasto di possibilità volte a garantire ad un utente accesso ad informazioni in luoghi e secondo modalità impensati fino a pochissimo tempo fa. Inoltre, sappiamo che le cosiddette categorie deboli, comprendenti disabili ed anziani, rappresentano un gruppo di cittadini sempre più numeroso, i cui bisogni vanno contemplati all'interno della strategia complessiva volta a garantire un accesso all’informazione che possa essere il più diffuso possibile.
Dato che le suddette tecnologie e i prodotti che le implementano sono normalmente orientati a quel gruppo di persone che rientra nella definizione di "normodotati", à ̈ necessario intervenire per consentirne l’utilizzo anche alle persone portatrici di handicap e disabilità , anche in considerazione del fatto che la tecnologia deve servire a migliorare la qualità della vita e non ad innalzare nuove barriere e nuovi steccati.
Si presenta, pertanto, la necessità di implementare nuove tecnologie e progettare nuovi dispositivi in grado di eliminare i suddetti problemi, permettendo, anche a persone disabili, di reperire una serie di informazioni, anche complesse, in modo agevole e veloce.
L’obiettivo, pertanto, à ̈ aumentare l’usabilità delle interfacce utente dei dispositivi e degli apparati tramite i quali dette informazioni vengono fruite, dove per usabilità si intende la misura che indica quanto le funzionalità dell’interfaccia si adattino ai bisogni fisici e mentali dell’utente che, tramite essa, voglia reperire informazioni.
L’usabilità migliora quando l’apprendimento delle varie funzionalità dell’interfaccia utente e il loro successivo utilizzo risulta essere un processo estremamente semplice e intuitivo, così da adattarsi allo stato mentale e alle differenti esigenze di ogni utente che la voglia o la debba usare.
Un primo scopo della presente invenzione à ̈, pertanto, un apparato multimediale interattivo atto ad interagire con un utente mediante l’analisi dello sguardo di detto utente, a gestire attuatori elettromeccanici e visualizzare contenuti multimediali in risposta all’elaborazione dell’analisi dello sguardo di detto utente.
Un secondo scopo della presente invenzione à ̈ un espositore di oggetti e informazioni di tipo multimediale ed interattivo atto a fornire l’accesso, sia ad utenti normodotati che ad utenti disabili, ad una serie di informazioni complesse in modo agevole e immediato, attraverso l’utilizzo di almeno un dispositivo eye tracker e di un’apposita interfaccia utente.
BREVE DESCRIZIONE DELLE FIGURE
Fig. 1 illustra uno schema a blocchi funzionale dell’apparato secondo la presente invenzione.
Fig. 2 illustra un esempio di espositore di oggetti e informazioni secondo la presente invenzione.
SOMMARIO DELL’INVENZIONE
La presente invenzione si riferisce ad un apparato multimediale ed interattivo e relativo metodo per fornire l’accesso, sia ad utenti normodotati che ad utenti disabili, ad una serie di informazioni complesse in modo agevole e immediato, attraverso l’utilizzo di almeno un dispositivo eye-tracker e di un’apposita interfaccia utente. La presente invenzione si riferisce, inoltre, ad un espositore di oggetti e informazioni di tipo multimediale ed interattivo.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL’INVENZIONE
Dato il problema tecnico descritto in precedenza, uno scopo della presente invenzione à ̈, dunque, lo sviluppo di un apparato atto a consentire ad un utente, sia esso normodotato o disabile, l’accesso ad una serie di informazioni complesse in modo agevole, efficace e rapido e senza richiedere l’uso delle mani ma soltanto l’uso dello sguardo, tramite l’impiego di dispositivi eye-tracker.
La presente invenzione à ̈ tale, in particolare, da migliorare l’accessibilità di apparati informativi nei confronti di persone disabili che, per problematiche varie, sono impossibilitate ad usare le mani. Tale miglioramento viene raggiunto anche tramite la realizzazione di un’interfaccia grafica studiata ad hoc per l’utilizzo tramite controllo oculare. La presente invenzione consente inoltre di superare, grazie all’estrema facilità ed immediatezza d’uso, la diffidenza verso la tecnologia che à ̈ presente in alcuni gruppi di persone e soprattutto negli anziani, facilitandone l'accesso a contenuti informativi multimediali che normalmente sono loro preclusi. La presente invenzione trova un’ulteriore, vantaggiosa applicazione nell’ambito delle cosiddette “interfacce pubbliche†, con particolare riferimento a tutti quei sistemi interattivi di informazione e di pubblicità che vengono collocati in ambienti pubblici e che potranno essere utilizzati, tramite l’integrazione al loro interno dell’apparato secondo la presente invenzione, senza necessitare il contatto fisico con il loro utilizzatore. In questo modo potrà essere garantita una maggiore protezione sia all’apparecchio che all’utente con l’eliminazione dei problemi legati di norma all’usura e alla pulizia dell’interfaccia pubblica nonché all’igiene degli utilizzatori.
Riassumendo, i principali risultati ottenuti con l’introduzione dell’apparato secondo la presente invenzione sono i seguenti:
- Accesso facilitato al recupero di informazioni sia per persone normodotate che disabili.
- Riduzione del tempo necessario all’esecuzione dell’azione desiderata.
- Riduzione delle risorse cognitive necessarie per l’utilizzo complessivo del sistema che si traduce in una maggiore facilità d’uso.
- Eliminazione del contatto fisico tra la macchina e l’utente che implica una migliore conservazione dell’efficienza e della funzionalità della macchina e l’eliminazione di eventuali problemi di igiene per l’utente.
Gli utilizzi dell’apparato secondo la presente invenzione possono essere, tra gli altri, i seguenti:
- Visualizzazione di cataloghi virtuali comprendenti contenuti grafici, audio e video, che possono essere sfogliati e consultati da un utente tramite l’uso del solo sguardo, detti cataloghi virtuali essendo rivolti a illustrare le caratteristiche di prodotti e servizi oppure essendo atti a guidare l’utente neofita al corretto utilizzo dell’apparato. In particolare, in una realizzazione preferita della presente invenzione, abbiamo che:
o L’utente, selezionato tramite lo sguardo il prodotto di interesse, potrà esplorarlo, variandone in maniera semplice e naturale orientamento e ingrandimento, e anche visualizzarne parti interne.
o L’utente, una volta selezionato tramite lo sguardo il prodotto di interesse, potrà ricevere informazioni su prodotti affini a quello selezionato, in modo da favorire attività di cross-selling e di marketing per l’inserzionista.
- Visualizzazione, su un opportuno schermo, di informazioni relative all’oggetto presente su un espositore che l’utente sta guardando. A tale scopo il dispositivo eye-tracker dell’apparato secondo la presente invenzione può, ad esempio, essere integrato dentro una vetrina equipaggiata con uno schermo sul quale passano le informazioni relative all’oggetto che l’utente sta fissando in quel momento. L’apparato in accordo alla presente invenzione può quindi essere vantaggiosamente integrato in un espositore, un esempio del quale à ̈ raffigurato nella figura 2 allegata, in modo da rilevare quale degli articoli esposti venga osservato, in un certo istante, da un potenziale cliente. Detto espositore, ad esempio, può essere organizzato in modo che gli articoli esposti siano disposti geometricamente attorno ad un monitor di cui resta visibile unicamente lo schermo. Quando l’utente osserva un prodotto, la base su cui il prodotto osservato à ̈ collocato viene illuminata; contestualmente viene visualizzato sul monitor un contenuto video che mostra il suo funzionamento o ne spiega ulteriori caratteristiche riportandone dettagli tecnici, istruzioni per l’uso, prezzi etc.
- Visualizzazione di installazioni e realizzazioni di tipo “reattivo†tali, cioà ̈, da offrire modalità di interazione tra persone ed ambienti. Ad esempio, nel campo dell'arte interattiva, un’immagine, visualizzata su un display ad alta risoluzione "truccato" da quadro, può improvvisamente animarsi quando la osserviamo in punti ben precisi.
- Determinazione delle caratteristiche di un’immagine o di un’interfaccia grafica che attraggono maggiormente l’attenzione dell’utente e ne favoriscono quindi l’utilizzo. Ciò permette di sviluppare prodotti o servizi semplici ed efficaci nell’uso con un vantaggio competitivo evidente. In particolare possono essere implementate le seguenti funzioni:
o Monitoraggio ed analisi di ogni aspetto dell’interazione utenteinterfaccia grafica.
o Monitoraggio ed analisi dell’impatto visivo di un prodotto o di un messaggio comunicativo attraverso gli occhi del consumatore (packaging, spot video, newsletter, carta stampata, etc.). o Monitoraggio ed analisi della percezione e dell’esplorazione di un ambiente (scaffali corsie di supermercati, vetrine, etc.).
In riferimento alle figure 1 e 2 allegate, l’apparato secondo la presente invenzione comprende: un modulo di controllo 10 – a sua volta comprendente almeno un microprocessore o un processore digitale di segnali – associato a mezzi di rilevazione della presenza di un utente, ad almeno un dispositivo eye-tracker 11 atto a rilevare l’attività dello sguardo di detto utente, a mezzi di visualizzazione di immagini, e a mezzi attuatori comprendenti preferibilmente dispositivi di pilotaggio 16 di motori elettrici 17 e dispositivi di pilotaggio 18 di sorgenti di illuminazione 19 come lampade a LED, a filamento o a fluorescenza, detti mezzi attuatori essendo atti ad agire in risposta all’attività dello sguardo di detto utente rilevata da detto almeno un dispositivo eye-tracker 11.
Detto modulo di controllo 10 può comprendere un personal computer dotato di opportune interfacce HW e SW per la gestione ed il controllo di detto almeno un dispositivo eye-tracker 11, di detti mezzi di rilevazione della presenza di un utente, di detti mezzi di visualizzazione di immagini, e di detti mezzi attuatori.
Detti mezzi di rilevazione della presenza di un utente comprendono preferibilmente ed impiegati singolarmente o in combinazione, tappeti sensibili 12, webcam 13 e sensori di presenza 14 del tipo ad infrarossi o ad ultrasuoni.
I tappeti sensibili dello stato dell’arte che possono essere impiegati nella presente invenzione sono ad esempio dispositivi elettro-presso-sensibili per il rilevamento della presenza di persone. Possono essere dotati di uno o più sensori atti a rilevare una pressione, abbinati ad un modulo di controllo avente funzione di verifica. Il principio di funzionamento di tappeti di questo tipo consiste essenzialmente nel produrre il cambiamento di stato di un segnale elettrico nel momento in cui sulla superficie del sensore del tappeto viene esercitata una certa pressione. La presenza di una o più persone o di parte del peso di una di esse provoca la chiusura di un contatto posto all’interno del sensore; la chiusura del circuito che fa capo a detto contatto, viene elaborata dal dispositivo di controllo che provvede a sua volta ad emettere un determinato comando.
Detti mezzi di visualizzazione di immagini comprendono preferibilmente monitor a cristalli liquidi (LCD) 15 eventualmente di tipo tattile (touch screen) e multimediale. L’apparato secondo la presente invenzione à ̈ atto a rilevare la presenza di un eventuale utente nelle vicinanze e a determinare dove detto eventuale utente sta indirizzando il proprio sguardo e quindi la propria attenzione. Una volta che à ̈ stata rilevata la presenza di un utente e si sono acquisite informazioni circa la direzione del suo sguardo e quindi l’oggetto della sua attenzione, l’apparato secondo la presente invenzione provvede ad elaborare dette informazioni in modo da stabilire una sequenza di azioni successive che potranno essere volte, ad esempio, a: visualizzare, su detti mezzi di visualizzazione di immagini, informazioni, messaggi, contenuti multimediali audio / video o interfacce interattive per l’utente; ad azionare detti mezzi attuatori per movimentare piani o pareti mobili e / o orientare ed accendere mezzi di illuminazione come lampade a LED, a filamento o a fluorescenza oppure ancora potranno essere volte a stampare informazioni o ricevute di pagamento su carta.
In questo modo, l’apparato secondo la presente invenzione può essere vantaggiosamente integrato in strutture quali, ad esempio, interfacce informative ed interattive pubbliche, espositori, vetrine di esercizi commerciali, sportelli automatici e analoghe strutture in cui à ̈ necessario ed auspicabile rendere maggiormente efficace ed efficiente l’interazione con gli utenti.
In riferimento alla figura 2 allegata, l’apparato secondo la presente invenzione può essere vantaggiosamente integrato in un espositore di oggetti e informazioni, comprendente: una struttura 30 atta a contenere ed esporre oggetti e comprendente, a sua volta, piedestalli e pareti mobili atte ad accogliere detti oggetti; detti mezzi attuatori essendo associati a opportuni mezzi di illuminazione atti ad illuminare detti oggetti e ai mezzi di movimentazione associati a detti piedestalli e pareti mobili.
L’apparato secondo la presente invenzione à ̈ atto ad operare secondo la sequenza di passi seguente.
Inizialmente viene determinata l’eventuale presenza di un utente in prossimità dell’apparato attraverso l’elaborazione, da parte di detto modulo di controllo 10, dei segnali inviati da detti mezzi di rilevazione della presenza di un utente, comprendenti preferibilmente un tappeto sensibile 12, almeno un sensore di presenza ad infrarossi o ad ultrasuoni 14 e/o una webcam 13 e la successiva accensione dell’eye tracker 11 associato alla posizione dell’utente.
Dopo la rilevazione della presenza di un utente, si può provvedere al riconoscimento di detto utente mediante l’elaborazione dei dati raccolti da detto eye-tracker 11 e/o da detta webcam 13, elaborazione atta a determinare e a memorizzare in un apposito data base, ad esempio, l’età , il sesso, l’espressione del viso etc. Questa operazione può essere svolta impiegando una delle numerose tecniche di “object recognition†dedicate al riconoscimento dei lineamenti delle persone disponibili allo stato dell’arte.
Poi, detto modulo di controllo 10, che elabora i dati provenienti dall’eye-tracker 11, provvede a rilevare e registrare lo sguardo dell’utente, effettuandone una calibrazione, ed eventualmente reiterando l’operazione nel caso in cui l’utente stesso perda, anche momentaneamente, il suo corretto posizionamento. La calibrazione effettuata viene memorizzata nei dati relativi all’utente a completarne il profilo.
Al momento del riconoscimento dell’utente si effettua anche un controllo dei parametri rilevati al fine di determinare se si tratta di un nuovo utente, in caso non lo sia si provvede a caricare il relativo profilo, già memorizzato, senza effettuare una nuova calibrazione.
In seguito, si elaborano i dati relativi allo sguardo dell’utente acquisiti in continuo dal dispositivo eye-tracker. Potranno essere svolte due modalità di funzionamento diverse, gestite da detto modulo di controllo 10 e corrispondenti a due diverse modalità di funzionamento del dispositivo eye-tracker 11: la prima in cui il dispositivo eye-tracker funziona in modo attivo, la seconda in cui il dispositivo eyetracker funziona in modo passivo.
Nel primo caso (modo attivo), l’interazione dell’utente con l’apparato secondo la presente invenzione à ̈, per l’appunto, di tipo attivo e l’utente stesso può, utilizzando semplicemente il proprio sguardo, impartire dei comandi al suddetto apparato come ad esempio il comando di agire su detti mezzi attuatori (ad esempio per illuminare un oggetto esposto o per stampare del materiale informativo), il comando di visualizzare informazioni sul monitor dell’apparato etc. Ciò avviene visualizzando su detti mezzi di visualizzazione informazioni degli appositi “interattori†cioà ̈ delle porzioni interattive - immagini icone o altro - che possono venir azionate dall’utente tramite il proprio sguardo, dando così luogo ad altre azioni corrispondenti.
Detti interattori avranno dimensioni tali da essere compatibili con il tipo di calibrazione dello sguardo dell’utente che à ̈ stato effettuato o richiamato precedentemente per l’utente stesso.
Nel caso di assenza di calibrazione, il dispositivo eye-tracker à ̈ ancora in grado di discriminare la posizione dello sguardo dell’utente in una griglia, all’interno dello spazio del monitor interattivo, avente dimensione 3 x 3 o 4 x 4 al massimo. Con la calibrazione, il dispositivo eye-tracker migliora le sue prestazioni di stima della posizione dello sguardo dell’utente che può quindi essere discriminato su griglie più fini e, conseguentemente, detti interattori possono avere dimensioni minori e quindi un maggior numero di essi potrà essere visualizzato sull’interfaccia utente sul monitor interattivo.
In dettaglio, una volta stabilito un angolo di accuratezza minimo, definito come l’angolo più piccolo rilevabile tra le direzioni di due sguardi successivi dell’utente, gli interattori dell’interfaccia devono essere distanziati di almeno tale angolo per avere un’alta probabilità che vengano correttamente discriminati dal modulo di controllo dell’apparato secondo la presente invenzione. Migliore (o più fine) à ̈ la calibrazione effettuata dall’apparato secondo la presente invenzione, quindi, e minore risulta il suddetto angolo di accuratezza minimo e conseguentemente l’interfaccia utente visualizzata sul monitor potrà presentare elementi interattivi più ravvicinati.
Pertanto, in modalità attiva, detto modulo di controllo 10 provvede a visualizzare, su detti mezzi di visualizzazione di immagini, un set di interattori opportuno in base al tipo di calibrazione effettuata o caricata e atti a consentire all’utente, utilizzando semplicemente il proprio sguardo, di impartire dei comandi all’apparato secondo la presente invenzione come ad esempio il comando di agire su detti mezzi attuatori (ad esempio per illuminare un oggetto esposto o per stampare del materiale informativo), il comando di visualizzare informazioni sul monitor dell’apparato etc. Nel secondo caso (modo passivo), l’interazione dell’utente con l’apparato secondo la presente invenzione à ̈ di tipo passivo in quanto lo sguardo dell’utente viene rilevato dal dispositivo di eye-tracking senza fornire alcun tipo di feedback e tali dati vengono salvati per successive elaborazioni a fini di effettuare specifiche valutazioni di tipo statistico.
In ulteriore dettaglio, nel suddetto primo caso (modo attivo), detto modulo di controllo 10 provvede a visualizzare un’opportuna interfaccia utente su detti mezzi di visualizzazione di immagini e a modificarla in conseguenza dell’interazione dello sguardo dell’utente con essa, provvede a produrre contenuti multimediali, ancora per mezzo di detti mezzi di visualizzazione di immagini, oppure provvede ad azionare detti attuatori al fine di movimentare piani o pareti mobili e / o orientare ed accendere mezzi di illuminazione.
Claims (14)
- RIVENDICAZIONI 1. Apparato multimediale interattivo atto ad interagire con un utente mediante l’analisi dello sguardo di detto utente, a gestire attuatori elettromeccanici e visualizzare contenuti multimediali in risposta all’elaborazione dell’analisi dello sguardo di detto utente, comprendente un modulo di controllo (10) – a sua volta comprendente almeno un microprocessore o un processore digitale di segnali – associato a mezzi di rilevazione della presenza di un utente, ad almeno un dispositivo eye-tracker (11) atto a rilevare l’attività dello sguardo di detto utente, a mezzi di visualizzazione di immagini, e a mezzi attuatori atti ad agire in risposta all’attività dello sguardo di detto utente rilevata da detto almeno un dispositivo eye-tracker (11).
- 2. Apparato secondo la rivendicazione 1 in cui detti mezzi di rilevazione della presenza di un utente sono scelti nel gruppo comprendente tappeti sensibili (12), webcam (13) e sensori di presenza 14 del tipo ad infrarossi o ad ultrasuoni e sono impiegati singolarmente o in combinazione.
- 3. Apparato secondo le rivendicazioni 1 – 2 in cui detto modulo di controllo 10 comprende un personal computer dotato di opportune interfacce hardware e software per la gestione ed il controllo di detto almeno un dispositivo eyetracker (11), di detti mezzi di rilevazione della presenza di un utente, di detti mezzi di visualizzazione di immagini, e di detti mezzi attuatori.
- 4. Apparato secondo le rivendicazioni 1 – 3 in cui detti mezzi di visualizzazione di immagini comprendono monitor a cristalli liquidi (LCD) (15) di tipo tattile - touch screen - e multimediale.
- 5. Apparato secondo le rivendicazioni 1 – 4 in cui detti mezzi attuatori sono scelti nel gruppo comprendente dispositivi di pilotaggio di motori elettrici, dispositivi di pilotaggio di sorgenti di illuminazione come lampade a LED, a filamento o a fluorescenza, dispositivi di pilotaggio di stampanti.
- 6. Metodo per l’interazione con un utente mediante l’analisi dello sguardo di detto utente, la gestione di mezzi attuatori e la visualizzazione di contenuti multimediali audio / video in risposta all’elaborazione dell’analisi dello sguardo di detto utente, comprendente i seguenti passi: determinazione dell’eventuale presenza di un utente attraverso l’elaborazione, da parte di un opportuno modulo di controllo (10) dei segnali ricevuti da opportuni mezzi di rilevazione della presenza di un utente; rilevazione e registrazione dello sguardo dell’utente rilevato tramite un dispositivo eye-tracker (11); elaborazione dei dati relativi allo sguardo dell’utente raccolti dal dispositivo eye-tracker (11), detta elaborazione essendo atta ad utilizzare i dati dal dispositivo di eye-tracking per fornire feedback all’utente, azionare attuatori elettromeccanici o visualizzare contenuti multimediali su opportuni mezzi di visualizzazione.
- 7. Metodo secondo la rivendicazione 6 in cui detto feedback fornito all’utente comprende la visualizzazione, su detti mezzi di visualizzazione, di una pluralità di interattori atti ad essere azionati dall’utente tramite il proprio sguardo, dando così luogo ad altre azioni corrispondenti.
- 8. Metodo secondo le rivendicazioni 6 - 7 in cui detta elaborazione dei dati relativi allo sguardo dell’utente à ̈ ulteriormente atta a raccogliere i dati da detto dispositivo eye-tracker (11), senza fornire feedback all’utente, in un formato adatto a successive elaborazioni a fini di effettuare valutazioni di tipo statistico.
- 9. Metodo secondo le rivendicazioni 6 - 8 in cui detta determinazione dell’eventuale presenza di un utente avviene attraverso l’elaborazione di segnali provenienti da dispositivi scelti nel gruppo comprendente tappeti sensibili (12), webcam (13) e sensori di presenza (14) del tipo ad infrarossi o ad ultrasuoni, impiegati singolarmente o in combinazione.
- 10. Metodo secondo le rivendicazioni 6 – 9 in cui la rilevazione e registrazione dello sguardo dell’utente avviene tramite i seguenti passi: accensione del dispositivo eye-tracker; riconoscimento dell’utente tramite elaborazione dell’immagine catturata da detta webcam (13); calibrazione dello sguardo dell’utente e memorizzazione dei parametri di calibrazione oppure caricamento di una calibrazione precedentemente acquisita nel caso l’utente sia già conosciuto.
- 11. Metodo secondo le rivendicazioni 7 – 10 in cui detti interattori hanno dimensioni tali da essere compatibili con il tipo di calibrazione dello sguardo dell’utente che à ̈ stato effettuato o richiamato precedentemente per detto utente, detti interattori essendo distanziati reciprocamente, su detti mezzi di visualizzazione, di un angolo maggiore o uguale rispetto all’angolo più piccolo rilevabile tra le direzioni di due sguardi successivi dell’utente.
- 12. Espositore di oggetti e informazioni comprendente: una struttura atta a contenere ed esporre oggetti e comprendente, a sua volta, mezzi di illuminazione atti ad illuminare detti oggetti; un apparato secondo le rivendicazioni 1 – 5 in cui detti mezzi attuatori sono associati a detti mezzi di illuminazione.
- 13. Espositore secondo la rivendicazione 12 ulteriormente comprendente piedestalli e pareti mobili atti ad accogliere detti oggetti, detti mezzi attuatori essendo ulteriormente associati a detti piedestalli e pareti mobili.
- 14. Espositore secondo le rivendicazioni 12 – 13 ulteriormente comprendente mezzi di stampa atti a stampare informazioni e in cui detti mezzi attuatori comprendono ulteriormente dispositivi di pilotaggio di stampanti associati a detti mezzi di stampa.
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