JP2019509794A - 回転方向及び運動量の測定装置を備えたフラフープを用いた運動管理装置 - Google Patents

回転方向及び運動量の測定装置を備えたフラフープを用いた運動管理装置 Download PDF

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Abstract

両方向にバランスよく運動することができるだけでなく、運動内容が自動で保存され、分析を行うことのできる、回転方向及び運動量の測定装置を備えたフラフープを用いた運動管理装置が開示される。前記フラフープを用いた運動管理装置は、リング状の本体部と、(a)前記本体部の一側に備えられ、角速度を測定するジャイロセンサ、(b)加速度を測定する加速度センサ、及び(c)重力方向を検知する重力センサを含むセンサ部と、(1)前記センサ部で検知したデータの値を受信及び分析し、回転速度、回転方向及び回転数を計算することにより運動情報を得たり、前記データの値を送信するマイコン、(2)前記運動情報又はデータの値を外部に送信するブルートゥース(登録商標)チップを備えた通信部、及び(3)電源を供給又は遮断してコントロール部をオン/オフにする電源部を含むコントロール部を含むフラフープと、前記通信部が送信した運動情報又はデータの値を受信し、前記運動情報を表示したり、前記データの値を分析し、回転速度、回転方向及び回転数を計算することにより運動情報を得て表示する専用プログラムがインストールされた無線通信機器とを含む。【選択図】図1

Description

本発明は、回転方向及び運動量の測定装置を備えたフラフープを用いた運動管理装置に関し、より詳しくは、両方向にバランスよく運動することができるだけでなく、運動内容が自動で保存され、分析を行うことのできる、回転方向及び運動量の測定装置を備えたフラフープを用いた運動管理装置に関する。
フラフープは、1957年にオーストラリアで流行し、米国、日本、韓国などに広がったが、韓国では1959年から盛んに用いられている。フラフープは、一般に直径1m程度のプラスチック製のリング状であり、身体の腰を用いてフラフープを回転させることにより、身体の腰を鍛えて柔軟かつスマートな腰を維持したり、腹部の体脂肪を除去するための遊び道具又は運動器具である。初期には遊び道具として多く用いられたが、その後はリズム体操、ダンス、ダイエットなどの目的で用いる運動器具の用途に多く用いられている。運動器具として用いられるフラフープは、運動の効果を向上させるために1Kg以上に重量を増加させたり、腹部や腰に強い刺激を与えるためにフラフープの内部(内周面)に指圧突起を取り付けて用いたりする。運動器具として用いられるフラフープは、有酸素運動の効果を得るために少なくとも30分以上使用しなければならないが、フラフープを一方向にのみ回転させて運動すると脊椎関連疾患が発生する恐れがあり、腰を回す単純な動作を繰り返さなければならないので、運動中に退屈することもあり、それが原因で運動が続かないという問題がある。
特許文献1には、フラフープの内部に圧力センサを取り付けて運動消費カロリーと腰回転数の情報を表示し、運動方向転換通知時間を設定しておき、運動方向転換時間になるとビープ音を発するフラフープが開示されているが、運動消費カロリーと腰回転数を表示する際に、方向を区別せず、両方向の回転数を合算して表示するので、両方向にバランスよく運動することが困難であり、保存された運動情報、例えば運動消費カロリー、回転数、運動時間などをユーザが別途に記録して管理しなければならないという煩雑さがある。
韓国公開特許第10−1161166号公報
本発明は、両方向にバランスよく運動することができ、脊椎関連疾患の発生を予防することができ、運動情報を自動で記録管理してくれる、回転方向及び運動量の測定装置を備えたフラフープを用いた運動管理装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、取得されたデータの値を用いてユーザの腰の周囲を自動で測定することができ、それに応じた運動計画を提供する、回転方向及び運動量の測定装置を備えたフラフープを用いた運動管理装置を提供することを目的とする。
前記目的を達成するために、本発明は、リング状の本体部と、(a)前記本体部の一側に備えられ、角速度を測定するジャイロセンサ、(b)加速度を測定する加速度センサ、及び(c)重力方向を検知する重力センサを含むセンサ部と、(1)前記センサ部で検知したデータの値を受信及び分析し、回転速度、回転方向及び回転数を計算することにより運動情報を得たり、前記データの値を送信するマイコン、(2)前記運動情報又はデータの値を外部に送信するブルートゥース(登録商標)チップを備えた通信部、及び(3)電源を供給又は遮断してコントロール部をオン/オフにする電源部を含むコントロール部を含むフラフープと、前記通信部が送信した運動情報又はデータの値を受信し、前記運動情報を表示したり、前記データの値を分析し、回転速度、回転方向及び回転数を計算することにより運動情報を得て表示する専用プログラムがインストールされた無線通信機器とを含む、フラフープを用いた運動管理装置を提供する。
本発明による運動管理装置は、左右方向を区別することができるので、ユーザが両方向にバランスよく運動することができ、それにより脊椎関連疾病の発生を予防することができると共に、運動情報を自動で記録管理することができる。
また、本発明による運動管理装置は、取得されたデータの値を用いてユーザの腰の周囲を測定することができ、それによりユーザに応じた運動計画を提供し、運動内容を分析することができる。
本発明の運動管理装置について説明するための図である。 本発明の一実施形態によるフラフープの上面図である。 本発明の一実施形態によるフラフープの運動内容検知について説明するための図である。 本発明のセンサ部を用いて運動情報を取得する過程について説明するための図である。 本発明のセンサ部を用いて運動情報を取得する過程について説明するための図である。 本発明のセンサ部を用いて運動情報を取得する過程について説明するための図である。 フラフープの直径及びユーザの運動部位の周囲によるフラフープ制御部の移動路を示す図である。 本発明の運動管理装置の他の実施形態を示す図である。 本発明のフラフープの他の実施形態を示す上面図である。
以下、添付図面を参照して本発明をより詳細に説明する。
図1は、本発明の運動管理装置について説明するための図である。図1に示すように、本発明による回転方向及び運動量の測定装置を備えたフラフープを用いた運動管理装置10は、回転方向及び運動量の測定装置を備えたフラフープ20と、前記フラフープから送信されるデータの値に基づいてユーザの運動内容を表示する無線通信機器100とを含む。
図2は、本発明の一実施形態によるフラフープの上面図であり、図3は、本発明の一実施形態によるフラフープの運動内容検知について説明するための図である。図1〜図3に示すように、本発明によるフラフープ20は、本体部22と、制御部30とを含む。
前記本体部22は、フラフープの形態を維持する役割を果たし、リング状を有し、通常用いられる材質及び直径で作製されてもよく、例えば、プラスチックなどの材質及び0.5〜2m、好ましくは0.7〜1.5mの直径で作製されてもよい。
前記制御部30は、前記本体部22の一側に備えられ、回転数及び回転方向を測定し、測定されたデータの値を送信する役割を果たすものであり、センサ部40と、コントロール部50とを含む。
前記センサ部40は、ユーザの運動内容(例えば、フラフープの回転数及び回転方向)を測定するものであり、ジャイロセンサ42と、加速度センサ44と、重力センサ46とを含む。
前記ジャイロセンサ42は、角速度を測定するセンサであり、一軸を基準に単位時間においてフラフープが回転した角度の値が得られる。前記角速度とは、単位時間当たりに回転する角度を意味し、通常の方法で測定することができる(図4〜図6を参照)。また、前記ジャイロセンサ42は、温度の変化によりデータの値が異なる恐れがあるので、必要に応じて、温度の変化を確認してデータの値を補正するための温度センサをさらに備えてもよい。
前記加速度センサ44は、線形加速度を測定して傾きを求めるセンサであり、前記加速度センサ44が3次元に動く場合は、x軸、y軸、z軸方向の加速度を測定することができ、基本的に加速度センサ44は停止した状態で重力加速度を検知するので、z軸方向に−g(重力加速度)の値を示す。前記加速度センサ44を用いた傾斜角度の測定は通常の方法で測定することができるが、例えば、前記加速度センサ44をフラフープに強固に装着し、前記加速度センサ44の初期出力を0として、フラフープをy軸方向にθ度傾けると、z軸加速度データの値はa=g×cosθとなり、x軸はa=g×sinθとなる。2つの式を用いると、回転した角度θはtan−1/aの式で得られる。前記加速度センサ44は、固定された位置で水平と垂直の間の回転のみ検知できるので、前記ジャイロセンサ42のデータの値と連動して用いられる。
前記重力センサ46は、重力方向の絶対的な方向を検知するものであり、フラフープが上下反転して(ひっくり返って)運動している場合も、重力センサ46により地面方向(重力方向)を認識することができ、フラフープの上下方向とは関係なく左右方向を検知することができる。例えば、前記重力センサ46としては、地磁気を用いた地磁気センサを用いてもよく、玉などの動きを用いて物理的な方法で重力方向を検知する、通常位置センサと呼ばれるセンサを用いてもよく、必要に応じて、地磁気センサと位置センサの両方を備えることで、より容易に重力方向を検知するようにしてもよい。前記地磁気センサを用いると、電源がオンになったときに重力方向を検知し、フラフープの作製時に設定した正常な上下を区別することができるので便利であり、前記位置センサを用いると、電源がオンになったときの値を基準に重力を検知して上下を区別するが、作製コストが安く、経済的である。
前記コントロール部50は、電源をオン/オフし、前記センサ部40から送信されるデータの値を保存、分析し、かつ無線通信機器に送信する役割を果たすものであり、マイコン(micro controller unit;MCU)52と、通信部54と、電源部58と、充電部60とを含む。
前記マイコン52は、前記センサ部40から受信したデータの値を分析し、分析したデータの値により、回転速度、回転数及び回転方向(必要に応じて、ユーザの腰の周囲)を計算し、それを後述する通信部54により無線通信機器100(図1)に送信したり、前記センサ部40から受信したデータの値を後述する通信部54により無線通信機器100(図1)に送信する役割を果たす。また、バッテリや電力の無駄な消費を防止するために、電源がオンになってからセンサ部40からデータの値が所定時間、例えば、5分以上送信されないと、電源を自動で遮断する。
前記通信部54は、ブルートゥース(登録商標)チップを備えており、無線通信機器(スマートフォン、ノートパソコンなど)にブルートゥース(登録商標)通信や専用プログラム(アプリケーションなど)でデータ(運動情報など)を送信することができ、必要に応じて、前記制御部の一側にUSBポートをさらに備え、ケーブルを介してPCと連動するようにしてもよい。
前記電源部58は、前記センサ部40及びコントロール部50の電源をオン/オフにする役割を果たすものであり、例えばボタンであってもよく、電源のオン(On)/オフ(Off)状態及び/又はペアリング(pairing)状態を容易に確認するために、電源のオン/オフにより点滅表示されるようにし、好ましくは電源がオンになると点灯し、電源がオフになると消灯する照明装置62(LED照明装置など)がコントロール部50の外側に別体に形成されるか、電源部58と照明装置62が一体に形成され、電源ボタンを押して電源がオンになると電源ボタンが点灯するようにしてもよく、例えば、青色と赤色の2色を用いて、電源がオンになると青色が点灯し、ペアリングの状態では青色が点滅し、有線又は無線で充電しているときは赤色が点灯し、バッテリの残量が少ないと(例えば、バッテリの満充電量の10%以下など)赤色が点滅するようにしてもよい。
前記充電部60は、通常の方法を用いて電源を充電する役割を果たすものであり、好ましくは有線充電又は無線充電方式を用いて充電できるものであり、例えば、乾電池などを用いるようにしてもよく、USBポートが備えられ、ケーブルを用いて外部から電力が供給されて充電するようにしてもよく、無線充電部が備えられて無線充電するようにしてもよい。
本発明のコントロール部50は、必要に応じて、ユーザの運動内容を所定期間保存する役割を果たすメモリ部56をさらに含んでもよい。前記メモリ部56は、前記通信部54により送信したデータの値(ユーザの運動内容)が消えたり、専用プログラム又は無線通信機器に問題が生じた場合、所定期間の間、例えば1〜10日間、好ましくは1〜3日間の運動情報がメモリ部56に保存されているので、ユーザの運動内容を安全に復元することができる。
前記無線通信機器100には、前記通信部から送信されるデータの値を受信するための専用プログラムがインストールされており、前記送信されるデータの値に基づいて専用プログラムにリアルタイムでフラフープの動きを示すことができる。
また、前記専用プログラムは、前記マイコン52で分析及び計算したデータを受け取ってユーザに表示したり、前記マイコン52から送信したデータの値を通信部54を介して受信し、受信したデータの値により回転速度、回転数及び回転方向(必要に応じて、ユーザの腰の周囲)を計算してユーザに表示することもできるが、前記マイコン52で回転速度、回転数及び回転方向(必要に応じて、ユーザの腰の周囲)を計算するためには、マイコン52の性能が優れていなければならず、作製コストが上昇することがあるので、前記専用プログラムでデータの値を受信して回転速度、回転数及び回転方向(必要に応じて、ユーザの腰の周囲)を計算することが好ましい。
また、前記専用プログラムは、運動したデータの値を用いて、運動して消費したカロリーを数字で表示することもでき、好ましくは数字の表示と並行してユーザが選択した食べ物又は専用プログラム(システム)が推奨する食べ物(例えば、ランダム方式など)、例えば、ピザ、フライドチキン、チャジャンミョン、ケーキ、ご飯、肉などを表示し、カロリーの消費に応じて表示している食べ物が順次消えたり、現れるようにし、ユーザに現在している運動の効果を容易に理解させてもよい。例えば、専用プログラムに鶏もも肉(通常の鶏もも肉のカロリーを191Kcalとする場合)の形が表示され、ユーザの運動量に応じて、40Kcalの運動をすると前記鶏もも肉の形の1/5が消え、100Kcalの運動をすると鶏もも肉の形の約1/2が消え、該当カ
ロリー(191Kcal)の運動をすると鶏もも肉の形が消えるなどの形態であってもよく、ユーザの運動量に応じて、40Kcalの運動をすると前記鶏もも肉の形の1/5が現れ、100Kcalの運動をすると鶏もも肉の形の約1/2が現れ、該当カロリー(191Kcal)の運動をすると鶏もも肉の形が現れるなどの形態であってもよい。
本発明による運動管理装置は、フラフープの電源がオフになるとユーザの運動が終了したものと認識し、その後前記マイコン52又は専用プログラムでは計算した運動内容を分析し、ユーザが両方向にバランスよく運動したか否か(例えば、左方向及び右方向に運動した時間及び/又は運動量を比較)を確認し、前記専用プログラムによりユーザに通知メッセージを示すことにより、ユーザが正しく運動(両方向にバランスよい運動など)できるようにサポートすることができる。また、専用プログラムに保存されているユーザの過去の運動内容に基づいて、ユーザの運動量が増加したり、怠けることなく運動を続けた場合、前記専用プログラムに「よくできました。」、「昨日に比べて、運動量がx増加しました。」などの通知メッセージを示すことにより、ユーザが運動を続ける意欲を持たせることができる。ここで、xは当日の運動量/前日の運動量である。
図4〜図6は、本発明のセンサ部を用いて運動情報を取得する過程について説明するための図である。図4〜図6に示すように、本発明のフラフープについて図4〜図6の飛行機を例に説明する。ユーザが腰の運動によりフラフープを回転させると、ジャイロセンサがヨー(yaw)、ロール(roll)及びピッチ(pitch)を検知するが、前記ヨー(yaw)値は、フラフープの回転に応じて0〜360度の間で変化し、最初は0度であったヨー値が360度回転すると、回転数が1であると判断する。ここで、前記ヨー(yaw)は、左向き及び右向きによる変化値を示し、ピッチ(pitch)は、上向き及び下向きによる変化値を示し、ロール(roll)は、左傾斜及び右傾斜による変化値を示す。
また、ユーザがフラフープを回転させるときにフラフープが傾きを有して回転することもあるが、その場合はピッチ(pitch)値の変化を検知することにより、水平回転であるか、傾きを有して回転しているかを区別することができる。運動時間において、水平に回転させた運動時間と傾きを有して回転させた運動時間との比率を計算し、ユーザの運動内容をレベル(ランク)に分けて評価するようにしてもよく、好ましくは、上、中、下で評価し、例えば、水平回転に対して(ユーザに垂直方向)、傾きの平均が0〜20度(degree)であれば上、20度超〜40度であれば中、40度超であれば下と評価するようにしてもよい。
通常フラフープのユーザは、フラフープを利用する際に上下を区別せずに用いることが多いが、重力センサの値によりフラフープの上下を絶対値で区別することができるので、フラフープをひっくり返して用いても回転方向を正確に区別することができる。
ユーザがフラフープを用いて運動していて所定時間運動をしなかったり(例えば、50〜70秒、好ましくは55〜65秒)、フラフープの上下をひっくり返した場合、ジャイロセンサ、加速度センサ及び重力センサがこれを検知し、以前の運動を記録すると共に、以前の運動を終了して新たな運動を始めたものと判断する。
フラフープの特性上、フラフープを回転させる際に、回転速度が非常に速かったり、非常に遅い場合、あるいは腰の周囲が非常に小さく測定されたり、非常に大きく測定された場合、例えば、前記回転速度は、30〜300rpm(revolutions per minute)、好ましくは60〜180rpmの範囲であり、前記腰の周囲は、20〜40inch、好ましくは25〜35inchの範囲である。前記回転速度及び腰の周囲を逸脱した場合、単に運動情報を向上させるために正常ではない方法、すなわち人の腰による運動ではない他の方法、例えば指で回転させたり、機械を用いて回転させたものとみなし、ユーザの運動記録に反映せず、必要に応じて、後述する無線通信機器により通知メッセージをユーザに示すようにしてもよい。前記機能は、ユーザが後述する複数のユーザ間のランキングシステム又はゲーム(例えば、回転数、運動量又は回転速度の対決など)を用いる場合に、不正を防止し、より公正な成績で競争できるようにするためのものである。
また、バッテリや電力の無駄な消費を防止するために、フラフープの回転が所定時間、例えば60秒以上、好ましくは60〜70秒間検知されないと、運動を終了したものと判断し、終了以前に行った運動に関するデータの値に基づいて運動情報を分析する。
図7は、フラフープの直径及びユーザの運動部位の周囲によるフラフープ制御部の移動路を示す図である。図7に示すように、ユーザがフラフープを回転させる際に、フラフープの一側に備えられたセンサは、ユーザの体との密着、離隔を繰り返すので、ヨー(yaw)値は回転角が徐々に増加したり、減少することが周期的に繰り返され、回転角の変化は、ユーザの運動部位の周囲(腰又は首の周囲)及びフラフープの直径によって変化するので、好ましくは、運動部位の周囲(腰又は首の周囲)が大きいと回転角の変化が小さく(穏やかであり)、運動部位の周囲(腰又は首の周囲)が小さいと変化が大きいため、例えば、フラフープの直径が1mの場合(図7のa及びc)は、腰の直径が1.25mの場合(図7のa)や、首の直径が0.125mの場合(図7のc)よりフラフープの移動路が穏やかであることが分かり、運動部位(腰又は首)の直径が同じ場合(図7のaとb、cとd)は、フラフープの直径が大きいほど(図7のa及びcは1m、b及びdは1.25m)フラフープの移動路がさらに増加することが分かる。よって、ユーザがフラフープを用いて運動する際に、前記マイコンに移動路による様々な、例えば20〜40inch、好ましくは25〜35inchの運動部位の周囲(腰又は首)及び/又は様々なフラフープの直径によるフラフープの移動路に関するデータを入力しておき、センサで検知されたデータの値を用いてフラフープの移動路を測定することができ、測定されたフラフープの移動路と入力されている移動路とを対比し、対応する運動部位の周囲(腰又は首)をユーザの腰又は首の周囲であると判断し、それにより各ユーザに応じた運動方法及び運動時間を案内することができる。
本発明のフラフープは、1時間運動すると約420カロリーのエネルギーを消費する有酸素運動であり、それと同時に必要空間が小さく、場所にとらわれずに簡単に運動することができ、センサで測定された運動情報(例えば、左右方向ごとの運動時間、フラフープの回転数など)が通信部により電子機器に自動送信されて保存、分析されるので(例えば、運動消費カロリーなど)、運動する度に運動情報、運動時間をユーザが直接記録しなければならない煩雑さがないという長所がある。
図8は、本発明の運動管理装置の他の実施形態を示す図である。図8に示すように、本発明による運動管理装置は、ユーザに効果的な運動方法を提案し、複数のユーザと記録を競争する一種のランキングシステムを用いたり、知人らとグループを形成して運動内容に基づいて運動に対する意欲を向上させることができるように、専用プログラムの運動情報を送受信できる運動情報管理サーバ及びコーチングエンジンをさらに備えてもよい。前述したように、ユーザの運動情報は、フラフープ20のコントロール部により無線通信機器100に送信され、無線通信機器100に送信されて取得されたユーザの運動情報は、専用プログラム(アプリケーションなど)を介して運動情報管理サーバ200に送信されて収集され、収集されたデータに基づいて、様々な腰の周囲に応じた運動情報が入力されたコーチングエンジン300でユーザの運動内容を分析し、腰の周囲、体重などに適した運動内容、例えば必要な方向別回転数、運動時間などが運動情報管理サーバ200に送信され、送信された運同内容がユーザの無線通信機器100に送信され、ユーザは現在自分に必要な運動内容が分かるので、効果的な運動をすることができる。
また、専用プログラムに備えられている掲示板などを用いて、不特定のグループを形成したり、知人らとグループを形成し、個別運動情報を用いて、グループに各自の運動量を表示することにより、運動に対する意欲を鼓舞することができる。
図9は、本発明のフラフープの他の実施形態を示す上面図である。図9に示すように、本発明によるフラフープは、本体部22の内周面に着脱可能に取り付けられる一般型本体部302又は突起型本体部304をさらに備えてもよい。前記一般型本体部302は、通常用いられるフラフープの形状であって、内側が平らな形状であり(図9のaを参照)、前記突起型本体部304は、腰に強い刺激を与えて運動効果を増大させるために、内周面に沿って複数の突起306が所定の間隔(例えば、3〜20cm間隔、好ましくは5〜15cm間隔)で形成されている(図9のbを参照)。
以上、図面を参照して本発明による運動管理装置を説明したが、本発明は、前記説明に限定されるものではなく、下記特許請求の範囲に記載された範囲内で様々な変形を施すことができる。

Claims (6)

  1. リング状の本体部と、(a)前記本体部の一側に備えられ、角速度を測定するジャイロセンサ、(b)加速度を測定する加速度センサ、及び(c)重力方向を検知する重力センサを含むセンサ部と、(1)前記センサ部で検知したデータの値を受信及び分析し、回転速度、回転方向及び回転数を計算することにより運動情報を得たり、前記データの値を送信するマイコン、(2)前記運動情報又はデータの値を外部に送信するブルートゥース(登録商標)チップを備えた通信部、及び(3)電源を供給又は遮断してコントロール部をオン/オフにする電源部を含むコントロール部を含むフラフープと、前記通信部が送信した運動情報又はデータの値を受信し、前記運動情報を表示したり、前記データの値を分析し、回転速度、回転方向及び回転数を計算することにより運動情報を得て表示する専用プログラムがインストールされた無線通信機器とを含む、フラフープを用いた運動管理装置。
  2. 前記専用プログラムは、左方向及び右方向に運動した時間又は運動量を比較して表示することにより、ユーザが両方向にバランスよく運動するようにする、請求項1に記載のフラフープを用いた運動管理装置。
  3. 前記専用プログラムは、運動時間におけるフラフープの傾きの平均を用いて、運動ランクを評価し、前記運動ランクは、フラフープの水平回転に対して、傾きの平均が0〜20度であれば「上」、20度超〜40度であれば「中」、40度超であれば「下」とする、請求項1に記載のフラフープを用いた運動管理装置。
  4. 前記専用プログラムは、ユーザが消費するカロリーを数字と食べ物の形で表示し、前記食べ物の形は、消費したカロリーが増加するにつれて順次消えたり、現れるようにし、該当食べ物のカロリーと消費したカロリーが同じになると食べ物の形が消えたり、現れるようにする、請求項1に記載のフラフープを用いた運動管理装置。
  5. 前記専用プログラムは、運動情報に基づいて腰の周囲を計算し、フラフープの回転速度が30〜300rpmの範囲を逸脱したり、計算された腰の周囲が20〜40inchの範囲を逸脱すると、正常ではない運動であると判断し、記録に反映しない、請求項1に記載のフラフープを用いた運動管理装置。
  6. 前記マイコン及び/又は専用プログラムには、腰の周囲によるフラフープの移動路が入力されており、運動時間における前記センサ部で検知したフラフープの移動路を対比し、対応する腰の周囲をユーザの腰の周囲であると判断する、請求項1に記載のフラフープを用いた運動管理装置。
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