JP2023089894A - インタラクティブな拡張現実を利用した手のリハビリシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】拡張現実技術を用いたインタラクティブな拡張現実の手のリハビリシステムを提供する。【解決手段】基板機構３の複数の収容部３１０におけるいずれか１つに、積み重ね可能な操作ブロック４１が設置されて、操作ブロック４１の接続モジュールが該収容部３１０に対応する制御モジュール３２に電気的に接続すると、収容部３１０の制御モジュール３２は操作ブロック４１の識別モジュールが対応する識別情報を通信モジュール３３を介してヘッドマウントディスプレイ２に送信し、ヘッドマウントディスプレイ２は識別情報に基づいて操作ブロック４１を識別し、操作ブロック４１に対応する拡張現実の映像を表示する。【選択図】図２
Description
本発明はリハビリシステムに関し、特にインタラクティブな拡張現実を利用した手のリハビリシステムに関する。
図１には、従来の手のリハビリ装置１が示されている。手のリハビリ装置１は、形状が異なる複数の収容部１１０を有する本体１１と、複数の収容部１１０の形状に対応し、対応する収容部１１０に収容可能な操作ブロック１２と、を含む。使用者が手のリハビリ装置１を使用して手をリハビリする際は、各操作ブロック１２の形状を判断し、手で該操作ブロック１２を持って該操作ブロック１２を対応する収容部１１０に入れる。前述の動作を繰り返すことにより、上肢機能訓練や認識訓練などに効果がある。
しかしながら、操作ブロック１２を収容部１１０に挿脱するだけの単調なリハビリを繰り返すと、疲労感や飽きが生じるため、リハビリを拒否する場合もある。一方、拡張現実（ＡＲ）や仮想現実（ＶＲ）などのマルチメディア技術を活用すると、リハビリをゲーム化することにより、使用者のリハビリ意欲を向上することができる。
従って、本発明の目的は、拡張現実技術を用いたインタラクティブな拡張現実の手のリハビリシステムを提供することにある。
本発明のインタラクティブな拡張現実を利用した手のリハビリシステムは、ヘッドマウントディスプレイと、複数の収容部を有する板本体、前記板本体に配置されて前記複数の収容部にそれぞれ対応する複数の制御モジュール、及び前記複数の制御モジュールに電気的に接続すると共に前記ヘッドマウントディスプレイに信号的に接続する通信モジュールを有する、基板機構と、前記複数の収容部に設置し又は互いに積み重ねるように操作可能に構成される複数の操作ブロックを有する、操作機構と、を含む。各前記操作ブロックは、ブロック本体と、前記ヘッドマウントディスプレイに識別される識別情報に対応すると共に前記ブロック本体に設けられている識別モジュールと、前記識別モジュールに電気的に接続している接続モジュールと、を有する。
前記基板機構の前記複数の収容部におけるいずれか１つに、１つの前記操作ブロックが設置されて、前記１つの前記操作ブロックの前記接続モジュールが該収容部に対応する前記制御モジュールに電気的に接続すると、該収容部の前記制御モジュールは前記１つの前記操作ブロックの前記識別モジュールが対応する前記識別情報を前記通信モジュールを介して前記ヘッドマウントディスプレイに送信し、前記ヘッドマウントディスプレイは該識別情報に基づいて該操作ブロックを識別し、該操作ブロックに対応する拡張現実の映像を表示する。
また、前記基板機構の前記複数の収容部におけるいずれか１つに、１つの前記操作ブロックに設置されて、前記１つの前記操作ブロックの前記接続モジュールが該収容部に対応する前記制御モジュールに電気的に接続し、且つ、前記１つの前記操作ブロックの上に、更に他の前記操作ブロックが積み重ねて設置されて、前記他の前記操作ブロックの前記接続モジュールが前記１つの前記操作ブロックの前記接続モジュールにさらに電気的に接続すると、該収容部の前記制御モジュールは、前記１つの前記操作ブロックの前記識別モジュールが対応する前記識別情報と、前記他の前記操作ブロックの前記識別モジュールが対応する前記識別情報と、を前記通信モジュールを介して前記ヘッドマウントディスプレイに送信し、前記ヘッドマウントディスプレイは前記１つの前記操作ブロックの前記識別モジュールが対応する前記識別情報と、前記他の前記操作ブロックの前記識別モジュールが対応する前記識別情報とに基づいて、該１つの前記操作ブロックと該他の前記操作ブロックとを識別し、前記１つの前記操作ブロック及び前記他の前記操作ブロックが積み重ねられている状態に対応する拡張現実の映像を表示する。
使用者が操作ブロックを基板機構の収容部に設置すると、ヘッドマウントディスプレイは該操作ブロックに対応する拡張現実の映像を表示することにより、リハビリにゲーム性を加えて、使用者のリハビリ意欲を向上する。さらに、本発明のインタラクティブな拡張現実を利用した手のリハビリシステムは、操作ブロックと基板機構との直接的接触や操作ブロック同士の直接的接触を電気的接続により精密に判断する上、この電気的接続を利用して識別モジュールからの対応する識別情報をヘッドマウントディスプレイに送信することにより、ヘッドマウントディスプレイ側において対応する映像を表示する仕組みを取り入れるので、画像で識別する従来の技術より、より良いユーザーエクスペリエンスを提供することができる。
本発明の他の特徴及び利点は、添付の図面を参照する以下の実施形態の詳細な説明において明白になる。
図２は、本発明のインタラクティブな拡張現実を利用した手のリハビリシステムの一の実施例が示されている。本実施例は、使用者の頭部に装着可能なヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）２と、該ヘッドマウントディスプレイ２に信号的に接続する基板機構３と、リハビリするための使用者に操作可能な操作機構４と、を含む。
本実施例において、ヘッドマウントディスプレイ２は、例えばマイクロソフト社のＨｏｌｏＬｅｎｓ（登録商標）を使用することができるが、ヘッドマウントディスプレイ２は信号を受信でき、且つ、拡張現実の映像を表示できれば、他の同等の装置を使用してもよい。
基板機構３は、複数の収容部３１０を有する板本体３１と、板本体３１の複数の収容部３１０にそれぞれ対応して配置される複数の制御モジュール３２と、複数の制御モジュール３２に電気的に接続すると共にヘッドマウントディスプレイ２に信号的に接続する通信モジュール３３と、を有する。板本体３１は、成形が容易なプラスチック材料、又は加工が容易な木材を使用することが好ましく、これにより、板本体３１に複数の収容部３１０を形成する工程が容易になり、製造プロセスを簡素化する。制御モジュール３２は、操作機構４の所定の箇所に電気的に接続すると、操作機構４に関する情報を通信モジュール３３を介してヘッドマウントディスプレイ２に送信できればよく、特に制限はない。通信モジュール３３は、Ｗｉ－Ｆｉ、又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの無線通信技術によりヘッドマウントディスプレイ２に信号的に接続することが好ましく、これにより、本発明のインタラクティブな拡張現実を利用した手のリハビリシステムを使用する際に、使用者は通信線材に制限されることなく、より良いユーザーエクスペリエンスを提供することができる。
なお、ヘッドマウントディスプレイ２における表示映像と板本体３１との間の相対的位置の精度を確保するため、本実施例において、好ましくは、ヘッドマウントディスプレイ２が基板機構３の空間位置を確実に認識できるように、基板機構３に設けられヘッドマウントディスプレイ２に読み取られる二次元コードを介して、初期の位置決めを行う。
図３をさらに参照する。操作機構４は、基板機構３の複数の収容部３１０に設置し又は互いに積み重ねるように使用者に操作可能に構成される複数の操作ブロック４１を有する。各操作ブロック４１は、ブロック本体４１１と、ヘッドマウントディスプレイ２に識別される識別情報に対応すると共にブロック本体４１１に設けられている識別モジュール４１２と、識別モジュール４１２に電気的に接続している接続モジュール４１３と、を有する。本実施例において、ゲーム性を向上するため、操作ブロック４１はそれぞれ異なる形状を有する。また、本実施例において、識別モジュール４１２は、操作ブロック４１の形状に対応して異なる識別情報が記録されたＩＤ（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）チップである。さらに、他の実施例において、操作ブロック４１はそれぞれ異なる色を有し、識別情報は操作ブロック４１の色に対応して異なる。
図３において、操作機構４の各操作ブロック４１の接続モジュール４１３は、基板機構３の制御モジュール３２又は他の操作ブロック４１に電気的に接続するように、それぞれの操作ブロック４1のブロック本体４１１の相対する面に形成される２つの端子部４１３１と、該２つの端子部４１３１にそれぞれ対応し、対応する端子部４１３１及び該操作ブロック４1の識別モジュール４１２に電気的に接続する２つの電子回路部４１３３と、を有する。本実施例において、ブロック本体４１１のデサインに影響を与えないように又は操作により摩耗される可能性を低減するために、各識別モジュール４１２及び各接続モジュール４１３の２つの電子回路部４１３３は、それぞれの操作ブロック４１のブロック本体４１１に埋設されていることが好ましい。
図２及び図３と合わせて、図４を参照する。図４は、基板機構３の複数の収容部３１０のいずれか１つに１つの操作ブロック４１が設置された場合が示されている図である。基板機構３の複数の収容部３１０におけるいずれか１つに、１つの操作ブロック４１が設置されて、該１つの操作ブロック４１の接続モジュール４１３が該収容部３１０に対応する制御モジュール３２に電気的に接続すると、該収容部３１０の制御モジュール３２が接続モジュール４１３を介して識別モジュール４１２に電気的に接続し、該識別モジュール４１２が対応する識別情報を得て、該識別情報を通信モジュール３３を介してヘッドマウントディスプレイ２に送信し、ヘッドマウントディスプレイ２は受信した該識別情報に基づいて該１つの操作ブロック４１を識別し、該１つの操作ブロック４１に対応する拡張現実の映像を表示する。より具体的には、該１つの操作ブロック４１の接続モジュール４１３の２つの端子部４１３１の１つが該収容部３１０に対応する制御モジュール３２に電気的に接続すると、該収容部３１０の制御モジュール３２は、該端子部４１３１及び該端子部４１３１に対応する電子回路部４１３３を介して識別モジュール４１２に電気的に接続し、該識別モジュール４１２が対応する識別情報を得る。
なお、制御モジュール３２は、該操作ブロック４１の対応する識別情報を送信する以外、該操作ブロック４１が設置された該収容部３１０の位置情報も同時にヘッドマウントディスプレイ２に送信する。これにより、ヘッドマウントディスプレイ２に各操作ブロック４１に対応する拡張現実の映像を事前に設定しておけば、ヘッドマウントディスプレイ２は、受信した識別情報及び位置情報に基づいて、該ヘッドマウントディスプレイ２の該位置情報が対応する収容部３１０に対応する箇所に、識別情報が対応する操作ブロック４１に対応する拡張現実の映像を表示できる。
より具体的には、例えば、城をテーマとして異なる形状を有する操作ブロック４１に対応する拡張現実の映像を事前に設定する。また、キューブ状に形成された操作ブロック４１及び基板機構３の複数の各収容部３１０は、キューブ状の操作ブロック４１がいずれか１つの収容部３１０に正しく嵌めこまれた際にのみ、該操作ブロック４１の接続モジュール４１３が基板機構３の該収容部３１０に対応する制御モジュール３２に電気的に接続するように構成されている。使用者がキューブ状の操作ブロック４１を基板機構３の複数の収容部３１０のいずれか１つに正しく設置すると、該操作ブロック４１の接続モジュール４１３が基板機構３の制御モジュール３２に電気的に接続し、ヘッドマウントディスプレイ２は受信した識別情報及び位置情報に基づいて、識別情報が対応する操作ブロック４１がキューブ状であることを識別し、キューブ状の操作ブロック４１に対応する城壁の拡張現実の映像を位置情報が対応する収容部３１０に対応する箇所に表示する。なお、ここでの城をテーマにして操作ブロック４１に対応する拡張現実の映像を設定することは、単なる例示に過ぎなく、基板機構３の形状、使用環境、又は使用者の好みなどに合わせて対応する拡張現実の映像を設定することができ、例えば、ガーデンをテーマにしてもよく、特に制限はない。また、拡張現実の映像のセットを複数設定してもよく、これにより、使用者はリハビリ当日の気分によって拡張現実の映像のセットを選ぶことができ、同様な操作ブロック４１でも遊び方が異なり、リハビリの意欲低下を防止できる。
図２及び図３と合わせて、図５を参照する。図５は、基板機構３の複数の収容部３１０のいずれか１つに複数の操作ブロック４１が積み重なるように設置された場合が示されている図である。基板機構３の複数の収容部３１０におけるいずれか１つに、１つの操作ブロック４１が設置されて、該１つの操作ブロック４１の接続モジュール４１３が該収容部３１０に対応する制御モジュール３２に電気的に接続し、且つ、該１つの操作ブロック４１の上に、さらに他の操作ブロック４１が積み重なるように設置されて、該他の操作ブロック４１の接続モジュール４１３が該１つの操作ブロック４１の接続モジュール４１３にさらに電気的に接続すると、該収容部３１０の制御モジュール３２は、該１つの操作ブロック４１の接続モジュール４１３を介して該１つの操作ブロック４１の識別モジュール４１２に電気的に接続し、該１つの操作ブロック４１の識別モジュール４１２が対応する識別情報を得て、さらに、該１つの操作ブロック４１の接続モジュール４１３を介して該他の操作ブロック４１に電気的に接続し、該他の操作ブロック４１の識別モジュール４１２が対応する識別情報を得て、該１つの操作ブロック４１の識別モジュール４１２が対応する該識別情報と該他の操作ブロック４１の識別モジュール４１２が対応する該識別情報とを通信モジュール３３を介してヘッドマウントディスプレイ２に送信する。ヘッドマウントディスプレイ２は受信した該１つの操作ブロック４１の識別モジュール４１２が対応する該識別情報と該他の操作ブロック４１の識別モジュール４１２が対応する該識別情報との両方に基づいて、該１つの操作ブロック４１と該他の操作ブロック４１とを識別し、該１つの操作ブロック４１と該他の操作ブロック４１とが積み重ねられている状態に対応する拡張現実の映像を表示する。
より具体的には、該１つの操作ブロック４１の接続モジュール４１３の２つの端子部４１３１の１つが該収容部３１０に対応する制御モジュール３２に電気的に接続し、且つ、該他の操作ブロック４１の接続モジュール４１３の２つの端子部４１３１の１つが該１つの操作ブロック４１の接続モジュール４１３の２つの端子部４１３１の他の１つに電気的に接続すると、該収容部３１０の制御モジュール３２は、該１つの操作ブロック４１の接続モジュール４１３の２つの端子部４１３１の該１つ及び該端子部４１３１に対応する電子回路部４１３３を介して識別モジュール４１２に電気的に接続し、該１つの操作ブロック４１の識別モジュール４１２が対応する識別情報を得て、さらに、該１つの操作ブロック４１の接続モジュール４１３の２つの端子部４１３１及び該２つの端子部４１３１にそれぞれ対応する２つの電気回路部４１３３を介して該他の操作ブロック４１に電気的に接続し、該他の操作ブロック４１の該１つの操作ブロック４１に電気的に接続する２つの端子部４１３１の該１つ及び該端子部４１３１に対応する電子回路部４１３３を介して、該他の操作ブロック４１の識別モジュール４１２が対応する識別情報を得る。
より具体的には、前述と同様に、例えば城をテーマにして拡張現実の映像を設定する。使用者が、基板機構３の複数の収容部３１０のいずれか１つに設置されたキューブ状の操作ブロック４１の上に四角錐状の操作ブロック４１を積み重ねて設置すると、ヘッドマウントディスプレイ２は、すでに表示されたキューブ状の操作ブロック４１に対応する城壁の拡張現実の映像の上に、四角錐状の操作ブロック４１に対応する屋根の拡張現実の映像をさらに表示し、２つの拡張現実の映像は塔になる。このようにして、使用者が操作ブロック４１を操作して手をリハビリすると同時に、自分の城を建てるという手の運動機能を回復する以外の目標を有することができるようになり、退屈なリハビリが面白くなり、使用者のリハビリ意欲が高まる。なお、ここでの操作ブロック４１に対応する拡張現実の映像は、単なる例示に過ぎない。
なお、本実施例において、収容部３１０に対応する制御モジュール３２は、該収容部３１０に設置されているすべての操作ブロック４１に対応する複数の識別情報をまとめて、ヘッドマウントディスプレイ２に送信する。例えば、前述の場合において、該収容部３１０の制御モジュール３２は、先にキューブ状の操作ブロック４１の識別情報を送信し、四角錐状の操作ブロック４１が積み重なるように設置された後は、キューブ状の操作ブロック４１の識別情報に四角錐状の操作ブロック４１の識別情報を加えて送信し、ヘッドマウントディスプレイ２は、キューブ状の操作ブロック４１及び四角錐状の操作ブロック４１が積み重ねられている状態に対応する拡張現実の映像を表示する。よって、上述の２個に限らず、３個以上の操作ブロック４１が積み重ねられた場合にも対処できる。
なお、本発明では、画像で操作ブロック４１を識別するのではなく、操作ブロック４１の識別モジュール４１２に対応する識別情報に基づいて操作ブロック４１を識別するように構成されている点に注意されたい。これにより、例えば複数の収容部３１０のそれぞれに複数の操作ブロック４１が高く積み重ねられた場合でも、後ろにある操作ブロック４１が前にある操作ブロック４１に遮られて識別することができなくなることを改善し、より良いユーザーエクスペリエンスを提供することができる。
前述により、本発明のインタラクティブな拡張現実を利用した手のリハビリシステムは、使用者が操作ブロック４１を基板機構３の収容部３１０に設置すると、ヘッドマウントディスプレイ２は該操作ブロック４１に対応する拡張現実の映像を表示することにより、リハビリにゲーム性を加えて、使用者のリハビリ意欲を向上する。さらに、本発明のインタラクティブな拡張現実を利用した手のリハビリシステムは、操作ブロック４１の識別モジュール４１２が対応する識別情報をヘッドマウントディスプレイ２に送信することにより操作ブロック４１を識別し、画像で識別するものと比べて、より良いユーザーエクスペリエンスを提供することができる。従って、本発明の目的を確実に実現する。
以上、本発明の好ましい実施形態および変化例を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、最も広い解釈の精神および範囲内に含まれる様々な構成として、全ての修飾および均等な構成を包含するものとする。
１ 手のリハビリ装置
１１ 本体
１１０ 収容部
１２ 操作ブロック
２ ヘッドマウントディスプレイ
３ 基板機構
３１ 板本体
３１０ 収容部
３２ 制御モジュール
３３ 通信モジュール
４ 操作機構
４１ 操作ブロック
４１１ ブロック本体
４１２ 識別モジュール
４１３ 接続モジュール
４１３１ 端子部
４１３３ 電子回路部
１１ 本体
１１０ 収容部
１２ 操作ブロック
２ ヘッドマウントディスプレイ
３ 基板機構
３１ 板本体
３１０ 収容部
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３３ 通信モジュール
４ 操作機構
４１ 操作ブロック
４１１ ブロック本体
４１２ 識別モジュール
４１３ 接続モジュール
４１３１ 端子部
４１３３ 電子回路部
Claims (9)
- ヘッドマウントディスプレイと、
複数の収容部を有する板本体、前記板本体に配置されて前記複数の収容部にそれぞれ対応する複数の制御モジュール、及び前記複数の制御モジュールに電気的に接続すると共に前記ヘッドマウントディスプレイに信号的に接続する通信モジュールを有する、基板機構と、
前記複数の収容部に設置し又は互いに積み重ねるように操作可能に構成される複数の操作ブロックを有する、操作機構と、を含み、
各前記操作ブロックは、ブロック本体と、前記ヘッドマウントディスプレイに識別される識別情報に対応すると共に前記ブロック本体に設けられている識別モジュールと、前記識別モジュールに電気的に接続している接続モジュールと、を有し、
前記基板機構の前記複数の収容部におけるいずれか１つに、１つの前記操作ブロックが設置されて、前記１つの前記操作ブロックの前記接続モジュールが該収容部に対応する前記制御モジュールに電気的に接続すると、該収容部の前記制御モジュールは前記１つの前記操作ブロックの前記識別モジュールが対応する前記識別情報を前記通信モジュールを介して前記ヘッドマウントディスプレイに送信し、前記ヘッドマウントディスプレイは該識別情報に基づいて該１つの前記操作ブロックを識別し、該１つの前記操作ブロックに対応する拡張現実の映像を表示し、
また、前記基板機構の前記複数の収容部におけるいずれか１つに、１つの前記操作ブロックが設置されて、前記１つの前記操作ブロックの前記接続モジュールが該収容部に対応する前記制御モジュールに電気的に接続し、且つ、前記１つの前記操作ブロックの上に、更に他の前記操作ブロックが積み重なるように設置されて、前記他の前記操作ブロックの前記接続モジュールが前記１つの前記操作ブロックの前記接続モジュールにさらに電気的に接続すると、該収容部の前記制御モジュールは、前記１つの前記操作ブロックの前記識別モジュールが対応する前記識別情報と、前記他の前記操作ブロックの前記識別モジュールが対応する前記識別情報と、を前記通信モジュールを介して前記ヘッドマウントディスプレイに送信し、前記ヘッドマウントディスプレイは前記１つの前記操作ブロックの前記識別モジュールが対応する前記識別情報と、前記他の前記操作ブロックの前記識別モジュールが対応する前記識別情報とに基づいて、該１つの前記操作ブロックと該他の前記操作ブロックとを識別し、前記１つの前記操作ブロック及び前記他の前記操作ブロックが積み重ねられている状態に対応する拡張現実の映像を表示する、インタラクティブな拡張現実を利用した手のリハビリシステム。 - 前記基板機構の前記複数の制御モジュールは、前記板本体の前記複数の収容部にそれぞれ配置される、請求項１に記載のインタラクティブな拡張現実を利用した手のリハビリシステム。
- 前記操作機構の各前記操作ブロックの前記接続モジュールは、相対する２つの端子部と、前記２つの端子部にそれぞれ対応し、対応する前記端子部及び前記識別モジュールに電気的に接続する２つの電子回路部と、を有し、
前記基板機構の前記複数の収容部のいずれか１つに、１つの前記操作ブロックのみが設置された場合において、前記１つの前記操作ブロックの前記接続モジュールの前記２つの端子部の１つが該収容部に対応する前記制御モジュールに電気的に接続し、
前記基板機構の前記複数の収容部のいずれか１つに、１つの前記操作ブロックが設置され、且つ、該１つの前記操作ブロックの上に他の前記操作ブロックが積み重なるように設置された場合において、前記１つの前記操作ブロックの前記接続モジュールの前記２つの端子部の１つが該収容部に対応する前記制御モジュールに電気的に接続し、且つ、前記他の前記操作ブロックの前記接続モジュールの前記２つの端子部の１つが前記１つの前記操作ブロックの前記接続モジュールの前記２つの端子部の他の１つに電気的に接続する、請求項１～２のいずれかに記載のインタラクティブな拡張現実を利用した手のリハビリシステム。 - 各前記操作ブロックの前記接続モジュールの前記２つの電子回路部は、該操作ブロックの前記ブロック本体に埋設されている、請求項３に記載のインタラクティブな拡張現実を利用した手のリハビリシステム。
- 各前記操作ブロックの前記識別モジュールは、該操作ブロックの前記ブロック本体に埋設されている、請求項１～４のいずれかに記載のインタラクティブな拡張現実を利用した手のリハビリシステム。
- 各前記操作ブロックの前記識別モジュールは、ＩＤチップである、請求項１～５のいずれかに記載のインタラクティブな拡張現実を利用した手のリハビリシステム。
- 前記操作機構の前記複数の操作ブロックはそれぞれ異なる形状を有し、各前記操作ブロックの前記識別モジュールは該操作ブロックの形状に対応する、請求項１～６のいずれかに記載のインタラクティブな拡張現実を利用した手のリハビリシステム。
- 前記基板機構の前記通信モジュールは、無線通信により前記ヘッドマウントディスプレイに信号的に接続する、請求項１～７のいずれかに記載のインタラクティブな拡張現実を利用した手のリハビリシステム。
- 前記基板機構の前記通信モジュールは、Ｗｉ－Ｆｉ、又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈにより前記ヘッドマウントディスプレイに信号的に接続する、請求項８に記載のインタラクティブな拡張現実を利用した手のリハビリシステム。
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