JP2010044021A - 比吸収率測定装置、比吸収率測定方法及び比吸収率測定プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 電磁波放射物の比吸収率を検証する際の煩わしさや不正確さを解消する。
【解決手段】 生体の比誘電率及び導電率と等価な物質によって構成される液体ファントム１８と、携帯電話端末２０から放射される電磁波の液体ファントム１８内における電界を検出する電界プローブ１１と、検出された前記電界に基づき比吸収率を算出するＰＣ１６と、を有し、算出した比吸収率が所定の値である場合に、光照射部１３が携帯電話端末２０上の感光材２１の対応箇所に光照射を行う構成とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、携帯電話端末等の電子機器から発せられる電磁波の生体における吸収量を測定するための比吸収率測定装置、比吸収率測定方法及び比吸収率測定プログラムに関する。

ＳＡＲ（比吸収率、Specific Absorption Rate）は、生体が電磁波の照射を受けたときの吸収電力を単位質量当たりの値（単位：Ｗ／Ｋｇ）で表したものであり、携帯電話機などの無線機能を有する電子機器では、生体に吸収される電力量としてとしてその評価が行われている。
ＳＡＲは、電波照射時における内部の電界をＥ［Ｖ／ｍ］、生体の導電率をσ［Ｓ／ｍ］、質量密度をρ［ｋｇ／ｍ^３］とすると、次式によって表すことができる。
ＳＡＲ＝ρＥ^２／σ［Ｗ／ｋｇ］

なお、実際のＳＡＲの測定方法としては、例えば、特許文献１や特許文献２に記載されるように疑似生体を用いてＳＡＲを測定する技術が開示されている。
特許文献１に記載される比吸収率測定装置は、人体を模したファントム内で電磁測定用のプローブを移動させることによって、測定対象物である携帯電話端末のＳＡＲを場所ごとに測定できるようになっている。
具体的には、図５に示すように、中空容器１９ｘに充填した液体ファントム１８ｘの内部を、ロボットアーム等を用いて電界プローブ１１ｘを自動的に移動させる。
電界プローブ１１ｘの先端には微小ダイポールアンテナが取り付けられており、この微小ダイポールアンテナが液体ファントム１８ｘ内の複数の測定点において電界測定を行い、測定した電界値にもとづき各測定点におけるＳＡＲを求めるようになっている。
また、特許文献２のＳＡＲ検査装置は、プローブの先端部にファントムが充填された一体構成となっており、これらを携帯電話端末の表面上で移動させることによって場所ごとのＳＡＲをより簡便に測定できるようになっている。

ところで、上述の方法によって測定したＳＡＲを視覚的に確認する方法としてＳＡＲ分布図と携帯電話端末図を重ね合わせた対照図が一般に用いられている。
図６は、携帯電話端末の領域ごとのＳＡＲ分布を視認するために従来から用いられている図面であり、（ａ）がＳＡＲ分布図、（ｂ）が携帯電話端末図を示す。
図６（ａ）は、プローブを移動しつつ検出した規格化ＳＡＲ値の等ポテンシャル線であり、最内の円が規格化ＳＡＲ値１．０のポテンシャル線を表し、外側の円ほどＳＡＲ値が小さくなることを示している。
図６（ｂ）は、その測定対象である携帯電話端末の外形を表した平面図であり、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）上のアプリケーションを用いて画面に表示させたものである。
そして、図６（ａ）と図６（ｂ）とをＰＣ等の画面上で重ね合わせると図６（ｃ）の対照図が生成されるため、同図を参照することによって携帯電話端末の領域ごとのＳＡＲを容易に認識することができるようになっている。

特開２００６−０４７２９７号公報 特開２００３−０８７２０７号公報

しかしながら、図６（ｃ）に示す対照図は、まずはＳＡＲ分布図と携帯電話端末図とを個別に作成する必要があるためそもそも煩わしい作業であった。
また、対照図は、ＳＡＲ分布図と携帯電話端末図とを重ね合わせて描画するため、位置ズレが生じやすい図面であった。
このため、携帯電話端末の領域によって異なるＳＡＲを正確に把握できない場合もあり、機器構造（例えば、アンテナ位置、給電点、デバイス搭載位置等）を細密に検証するうえで正確さを欠く場合もあった。
加えて、図６（ｂ）に示す携帯電話端末図は、携帯電話端末の正確な寸法や形状（曲がりなど）を多少誇張して描く場合や概略的に描かれるケースが一般的であり、さらに対照図が粗雑になる傾向となっていた。

本発明の目的は、上述した問題である携帯電話端末等に関する比吸収率の検証時における煩わしさや不正確さを解消する比吸収率測定装置、比吸収率測定方法及び比吸収率測定プログラムを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の比吸収率測定装置は、所定の比誘電率及び導電率を有する疑似生体部材と、測定対象物から放射される電磁波の前記疑似生体部材内における電界を検出する電界検出部と、検出された前記電界に基づき前記疑似生体部材における比吸収率を算出する比吸収率算出部と、を有し、算出した比吸収率が所定の値である場合に前記測定対象物上にマーキングを施すマーキング手段を備えた構成としてある。

また、上記目的を達成するため、本発明の比吸収率測定方法は、測定対象物から放射される電磁波の疑似生体部材内における電界を検出する第一ステップと、検出された前記電界に基づき比吸収率を算出する第二ステップと、算出した比吸収率が所定の値である場合に前記測定対象物上にマーキングを施す第三ステップと、を有する方法としている。

さらに、上記目的を達成するため、本発明の比吸収率測定プログラムは、所定の比誘電率及び導電率を有する疑似生体部材を用いて生体が受ける電磁波の影響をコンピュータを用いて測定する比吸収率測定プログラムであって、前記コンピュータを、測定対象物から放射される電磁波の前記疑似生体部材内における電界を検出する電界検出手段、検出された前記電界に基づき比吸収率を算出する比吸収率算出手段、算出した比吸収率が所定の値である場合に前記測定対象物上にマーキングを施すマーキング手段、として機能させるプログラムとしてある。

本発明の比吸収率測定装置、比吸収率測定方法又は比吸収率測定プログラムによれば、携帯電話端末等、測定対象物の領域ごとの比吸収率を的確に、かつ、分かり易く示すことができるようになる。

以下、本発明の好ましい実施形態について図１〜図４を参照して説明する。
［第一実施形態］
図１は、本発明の第一実施形態に係る比吸収率測定装置（以下、ＳＡＲ測定装置という。）１の構成を示す機器構成図である。
図１に示すように、本実施形態のＳＡＲ測定装置１は、主に、電界プローブ１１、プローブ制御装置１２、光照射部１３、光照射部制御装置１４、プローブ移動装置１５、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）１６及び液体ファントム１８から構成される。
また、測定対象物としての携帯電話端末２０が液体ファントム１８の中空容器１９に近接して配置される。

電界プローブ（電界検出部）１１は、一般的には、その先端部に微小ダイポールアンテナが取り付けられており、この微小ダイポールアンテナが携帯電話端末２０から発せされる電磁波の電界を検出する。
また、電界プローブ１１には、液体ファントム１８を収容する中空容器１９の表面を検出する表面位置検出センサ（図示せず）が搭載される。
このため、中空容器１９の形状の如何に関わらず、電界プローブ１１や後述する光照射部１２は、その表面に対して常に垂直になるよう制御される。
プローブ制御装置１２は、電界プローブ１１とＰＣ１６に接続されており、電界プローブ１１が検出した電界値データをＰＣ１６へ送信する。

光照射部１２は、光ファイバー等で構成され、電界プローブ１１の極近傍に配置されるよう固定治具１７によって固定される。
光照射部制御装置１４は、光照射部１２とＰＣ１４に接続されており、可視光線や紫外線などの光を生成するのみならず、ＰＣ１６の制御のもと光照射部１３からの光発射を制御する。

プローブ移動装置１５は、固定治具１７で固定された電界プローブ１１及び光照射部１３をＰＣ１６の制御のもと移動させるものであり、一般的にはロボットアームが用いられる。
具体的には、電界プローブ１１と光照射部１３とを、液体ファントム（或いは単にファントムという。）１８内の所定領域を三次元的に移動させることで、本発明の移動手段を実現している。

ＰＣ１６は、電界プローブ１１、プローブ制御装置１２を介して受信した電界値に基づいてＳＡＲを算出する本発明のＳＡＲ算出部を備えている。
そして、ＰＣ１６は、自己が算出したＳＡＲが所定の値である場合に、光照射部制御装置１４に制御信号を送出し、光照射部１３からの光照射を実行するよう命令を行う。
また、ＰＣ１６は、プローブ移動装置１５に制御信号を送出し、これによって電界プローブ１１の移動領域及び位置などを制御する。

液体ファントム１８は、所定の比誘電率及び導電率を有する疑似生体部材である。
なお、従来からＳＡＲの測定には、頭部、腹部等の生体を模した疑似生体が用いられており、通常この疑似生体のことをファントムと呼ぶ。
このため、ファントムは、その被誘電率や導電率が生体のそれとほぼ同値となる物質で形成する。
特に、本実施形態においては、液体ファントム１８が用いられ、中空容器１９に充填した状態で疑似生体を構成するようにしている。
つまり、中空容器１９の形状を変えるだけで、人体の様々な部位を容易に再現できるようになっている。
また、液体ファントム１８は、後述するように光透過性を必要とする。
このため、液体ファントム１８は、蒸留水とショ糖を加えたものや食塩水などが一般的に用いられる。

中空容器１９は、液体ファントム１８を収容する容器であり、透明プラスティック等、光透過性を有する非導電性の材料を使用する。
中空容器１９として非導電性材料を採用するのは、金属等の導電物は電磁波との間で相互に強い電磁的作用を起こし、正確なＳＡＲ測定を大きく阻害するためである。
また、液体ファントム１８及び中空容器１９は光透過性を必要とする。
これは、所定の場合に光照射部１３から発せられる光が、液体ファントム１８及び中空容器１９を通過して携帯電話端末２０上に到達させる必要があるからである。

他方、本実施形態のＳＡＲ測定対象である携帯電話端末２０の表面には、その全体を覆うように感光材２１が配設されており、光照射部１３からの光に反応してマーキングが施されるようにしている（本発明のマーキング手段）。
感光材２１は、伸縮性を有するシート状のものが望ましい。
これは、機器表面が曲面形状の場合であっても感光材２１の密着が可能となり、携帯電話端末２０の形状に関わらずその表面上にマーキングを施すことができるからである。

また、感光材２１は、光（可視光）に反応して色が変化するものが好ましく、例えば、スピロピラン系のフォトクロミック材料を用いるとよい。
ただし、フォトクロミック材料は、紫外線に反応してその照射箇所で色が変化するため、光照射部１３からは紫外線を含む光を照射するようにする。
また、フォトクロミック材料は、その種類によって反応する光の波長帯が異なる性質がある。
このため、光照射部１３からはフォトクロミック材料が反応する波長を有する光を照射するようにし、逆に、照射光の種類が決まっている場合にはその光の波長に反応するフォトクロミック材料を選択するようにする。
なお、上述のように、マーキング手段の実行のために感光材２１を用いる場合には、測定室内の光量Ｌｒを感光材２１が感光する限度の光量Ｌｓより小さくした状態で測定を行い（Ｌｒ＜Ｌｓ）、光照射部１３からは感光材２１が感光するよう十分な光量を必要とする。

携帯電話端末２０は、実際の携帯電話端末２０の使用状況を想定した状況でのＳＡＲの測定を行うことが望ましい。
例えば、携帯電話端末２０を胸ポケットに収納した状態でのＳＡＲを検証するのであれば胸部を模した疑似生体２２を用い、携帯電話端末２０が通話中である状態のＳＡＲを取得したいのであれば頭部を模した疑似生体２２を用い、それぞれ対応する適切な場所に携帯電話端末２０を配置することが望ましい。

以上が携帯電話端末２０上に所望のＳＡＲ値を示すための構成である。
すなわち、まず、電界プローブ１１を液体ファントム１８内の測定点に配置させ、ＰＣ１６が各測定点に対応するＳＡＲを算出する。
ここで、ＰＣ１６が所望のＳＡＲ値を算出した場合、光照射部１３から携帯電話端末２０上の感光材に対して光を照射させる。
そして、このようなプロセスを複数の測定点において実施することによって図３に示すようなＳＡＲ所望値のマーキング領域Ｍが記されることとなる。

次に、以上のような構成からなる第一実施形態のＳＡＲ測定装置１の動作手順について図２を参照しながら説明する。
図２は、本発明の第一実施形態に係るＳＡＲ測定装置１の動作手順を示したフローチャートである。

なお、予めＰＣ１６には、液体ファントム１８に関する導電率などの電気定数測定領域の範囲、マーキングを残したい所望のＳＡＲ値（以下、ＳＡＲ所望値という。）をメモリ等の記憶媒体に記憶させておくようにする。
また、電界プローブ１１の測定領域は３方向（三次元）とし、具体的には、プローブ測定点の座標を（Ｘ，Ｙ，Ｚ）とした場合にＸ，Ｙ，Ｚの移動範囲をＸ１≦Ｘ≦Ｘｎ、Ｙ１≦Ｙ≦Ｙｎ、Ｚ１≦Ｚ≦Ｚｎとする。

図２に示すように、まず、所定操作に応じてＳＡＲ測定が開始される（ステップＳ１）。
ステップＳ１におけるＳＡＲ測定の開始に伴い、ＰＣ１６からはプローブ移動装置１５に対して所定の制御信号が送信され、電界プローブ１１は光照射部１３とともに最初の測定点（例えば、（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１））へ移動することとなる（ステップＳ２）。
そして、電界プローブ１１は、この位置における電界を検出し、その電界値データがプローブ制御装置１２を介してＰＣ１６へ送信される。
次に、電界プローブ１１から電界値データを受け取ったＰＣ１６は、予めメモリ等に記憶していた液体ファントム１８の電気定数を用いてＳＡＲを算出し、このＳＡＲ算出値をＰＣ１６内のメモリ等に取り込む（ステップＳ３）。

そのうえで、ＰＣ１６は、ステップＳ３で得たＳＡＲ算出値と、予め記憶していたＳＡＲ所望値とを比較し、所定条件を含め同一か否かを判定する（ステップＳ４）。
ここで、所定条件とは、例えば、完全な同一判定を行うのではなく、ＳＡＲ算出値とＳＡＲ所望値との差が一定の範囲内であれば算出されたＳＡＲはＳＡＲ所望値と見なすように条件を設定してもよい。
この結果、ＰＣ１６が、ＳＡＲ算出値がＳＡＲ所望値でない判定した場合（Ｓ４：ＮＯ）、電界プローブ１１は、プローブ移動装置１５によって次の測定点（例えば、（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２））に移動され、継続的にステップＳ２乃至ステップＳ４の処理が繰り返される。

一方、ステップＳ４において、ＰＣ１６が、ＳＡＲ算出値がＳＡＲ所望値であると判定した場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、ＰＣ１６から光照射部制御装置１４に対して所定の制御信号が送信され、光照射部制御装置１４の制御により光照射部１３から直ちに光が照射されることとなる（ステップＳ５）。
なお、このとき、携帯電話端末２０の表面上に配設された感光材２１はその光を受光して反応し（ステップＳ５１）、結果、光照射位置に応じたマーキングが携帯電話端末２０上に記されることとなる（ステップＳ５２）。

光照射が終了した後、ＰＣ１６は、その測定点が予め設定していた測定領域内であるか否かを判定する（ステップＳ６）。
この結果、測定点が測定領域内であれば（Ｓ６：ＹＥＳ）、電界プローブ１１は次の測定点へ移動するように制御し、ステップＳ２から始まる一連の処理を繰り返す。
一方、測定点が測定領域内でなければ（Ｓ６：ＮＯ）、電界プローブ１１はすべての測定点を測定したこととなり、ここで一連の処理が終了する（ステップＳ７）。
なお、図３は、本実施形態に係るＳＡＲ測定装置１の光照射部によって携帯電話端末上の感光材にマーキングが記された様子を示した説明図である。
同図は、上述の一連のステップ処理を順次実行した結果、携帯電話端末２０の表面上の感光材２１の一定領域ＭについてＳＡＲ所望値に対応するマーキングが記されたことを示している。

以上説明したように、本実施形態のＳＡＲ測定装置１は電界プローブ１１を備え、この電界プローブ１１が液体ファントム１８内の所定領域内を移動しながら携帯電話端末２０から発せられる電磁波の電界を検出し、その電界値に基づいてＰＣ１６がＳＡＲを算出するように作用している。
また、ＳＡＲ測定装置１は、光照射部１３を電界プローブ１１の極近傍に配置され電界プローブ１１とともに移動するようにしており、電界プローブ１１が検出した電界に基づくＳＡＲ算出値がＳＡＲ所望値と同一であると判定された場合に、携帯電話端末２０上の感光材２１の対応する箇所に対して光を照射するようにしている。

このため、携帯電話端末２０上のどの領域においてＳＡＲ所望値が得られたかを容易に認識することができるようになっている。
すなわち、従来のように、ＳＡＲ検証のために、ＳＡＲ分布と携帯電話端末図とを作成し、両図を組み合わせて照合図を作成するといった煩雑な作業をなくしつつ、ＳＡＲ所望値が携帯電話端末２０上のどの位置に現れるかといった具体的なデータを高精度で提示することが可能となった。
したがって、携帯電話端末２０に関するＳＡＲを迅速に、正確に、かつ、容易に示すことが可能となり、電磁波を発する電子機器等の改良に大いに貢献するものとなっている。

［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態に係るＳＡＲ測定装置１ａについて図４を参照しながら説明する。
図４は、曲面の疑似生体２２ａを有するＳＡＲ測定装置１ａによって携帯電話端末２０ａのＳＡＲ測定を行う場合を説明するための説明図である。
同図に示すように、本実施形態は前述した第一実施形態と比べ、疑似生体２２ａの携帯電話端末２０ａに対する接面が曲面状である点で異なる。
すなわち、液体ファントム１８ａを収容する中空容器１９ａが曲面状になっている。
ただし、電界プローブ１１ａが中空容器１９ａの接面に対して垂直になるように維持する構成としているため、第一実施形態に係るＳＡＲ測定装置１と同様の構成で本発明を実現できるようになっている。
すなわち、頭部などの曲面を想定した疑似生体２２ａに対しても、電界プローブ１１ａを中空容器１９ａの表面に対して常に垂直となるように移動させつつ電界を検出し、ＳＡＲ所望値が得られたときには光照射部１３ａから光を照射させることによって携帯電話端末２０ａ上の感光材２１ａにマーキングを行うことができる。

以上説明したように、本実施形態のＳＡＲ測定装置１ａによれば、第一実施形態と同様の効果が得られるとともに、疑似生体２２ａが曲面状であっても対応することが可能である。
すなわち、疑似生体２２の形状の如何に関わらず、ＳＡＲの評価を的確に行うことができるようになっている。
このため、例えば、人体の頭部や他の曲面状からなる生体部位に対する比吸収率の影響を検証することが可能となり、本発明の適用範囲を拡大することができるようになる。

以上、本発明のＳＡＲ測定装置１について、好ましい実施形態を示して説明したが、本発明にかかるＳＡＲ測定装置１は、上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。
例えば、本実施形態において、感光材２１は携帯電話端末２０の全面を覆うように配設しているが、携帯電話端末２０の一部に配設するようにしても良い。
特に、比吸収率の低い領域（例えば、枠体部分）が明らかにわかっている場合、その領域に感光材２１を配置する必要性はなく、これにより、必要な材料を抑え、コストの低減化を図ることができる。
また、感光材２１の代わりに感熱材を用いてもよい。
この場合、光照射部１３からは遠赤外線やレーザー光等、加熱作用を有する光を照射することで本発明と同様の作用、効果を得ることができる。
さらに、液体ファントム１８の代わりにゲル状のファントムや固体ファントムを用いても良く、本発明の実施のバリエーションをさらに拡張することができる。

本発明は、比吸収率の正確な位置測定や測定対象物の改良点を検証するＳＡＲ測定装置として好適に利用することができる。

本発明の第一実施形態に係るＳＡＲ測定装置の構成を示す機器構成図である。 本発明の第一実施形態に係るＳＡＲ測定装置の動作手順を示したフローチャートである。 本発明の第一実施形態に係るＳＡＲ測定装置の光照射部によって携帯電話端末上の感光材にマーキングが記された様子を示した説明図である。 本発明の第二実施形態において曲面の疑似生体を有するＳＡＲ測定装置によって携帯電話端末のＳＡＲ測定を行う場合を説明するための説明図である。 従来のＳＡＲ測定装置の構成を示した機器構成図である。 従来のＳＡＲ測定方法によって得られたＳＡＲ分布図、携帯電話端末図及びこれらの照合図である。

符号の説明

１ 比吸収率（ＳＡＲ）測定装置
１１ 電界プローブ
１２ プローブ制御装置
１３ 光照射部
１４ 光照射部制御装置
１５ プローブ移動装置
１６ ＰＣ（パーソナルコンピュータ）
１７ 固定治具
１８ 液体ファントム
１９ 中空容器
２０ 携帯電話端末
２１ 感光材
２２ 疑似生体
Ｍ ＳＡＲ所望値を示すマーキング領域

Claims (14)

1. 所定の比誘電率及び導電率を有する疑似生体部材と、
   測定対象物から放射される電磁波の前記疑似生体部材内における電界を検出する電界検出部と、
   検出された前記電界に基づき前記疑似生体部材における比吸収率を算出する比吸収率算出部と、を有し、
   算出した比吸収率が所定の値である場合に前記測定対象物上にマーキングを施すマーキング手段を備えることを特徴とする比吸収率測定装置。
2. 前記マーキング手段が、
   前記測定対象物の表面上に配設された感光材と、
   前記比吸収率算出部が算出した比吸収率が所定の値である場合に、前記感光材に光照射を行う光照射部と、を備える請求項１に記載の比吸収率測定装置。
3. 前記光照射部は、
   前記電界検出部に隣接するとともに、光の照射方向が前記測定対象物の表面に垂直に対向するように配置する請求項２に記載の比吸収率測定装置。
4. 前記光照射部及び電界検出部は、相伴って前記疑似生体部材内を移動する移動手段を備える請求項２又は３に記載の比吸収率測定装置。
5. 前記疑似生体部材は、少なくとも人体を含む生体の比誘電率及び導電率と等価な物質からなる請求項１乃至４のいずれか一項記載の比吸収率測定装置。
6. 前記疑似生体部材を収容する中空容器を備え、
   前記疑似生体部材及び中空容器は、光透過性を有する請求項１乃至５のいずれか一項記載の比吸収率測定装置。
7. 前記中空容器は、非導電性の物質によって形成される請求項６記載の比吸収率測定装置。
8. 前記中空容器は、少なくとも測定対象物との接面が曲面構造である請求項６又は７記載の比吸収率測定装置。
9. 前記中空容器は、
   人体の一部又は全部の形状を構成する請求項６乃至８のいずれか一項記載の比吸収率測定装置。
10. 前記感光材は、フォトクロミック材料からなる請求項２乃至９のいずれか一項記載の比吸収率測定装置。
11. 測定対象物から放射される電磁波の疑似生体部材内における電界を検出する第一ステップと、
    検出された前記電界に基づき比吸収率を算出する第二ステップと、
    算出した比吸収率が所定の値である場合に前記測定対象物上にマーキングを施す第三ステップと、
    を有する比吸収率測定方法。
12. 前記第三ステップは、
    前記第二ステップにおいて算出した比吸収率が所定の値である場合に、前記測定対象物の表面上に配設された感光材に光照射を行う請求項１１記載の比吸収率測定方法。
13. 所定の比誘電率及び導電率を有する疑似生体部材を用いて生体が受ける電磁波の影響をコンピュータを用いて測定する比吸収率測定プログラムであって、
    前記コンピュータを、
    測定対象物から放射される電磁波の前記疑似生体部材内における電界を検出する電界検出手段、
    検出された前記電界に基づき比吸収率を算出する比吸収率算出手段、
    算出した比吸収率が所定の値である場合に前記測定対象物上にマーキングを施すマーキング手段、として機能させるための比吸収率測定プログラム。
14. 前記マーキング手段は、
    前記比吸収率算出手段が算出した比吸収率が所定の値である場合に、前記測定対象物の表面上に配設された感光材に光照射を行う請求項１３記載の比吸収率測定プログラム。

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