JP7359756B2 - 毛髪特性を測定するためのデバイス - Google Patents

Description

本発明は毛髪特性を測定するためのデバイスに関する

ＵＳ ２００９／００７１２２８Ａ１は、クランプ部材及びロードセルを備えた手持ち式摩擦センサを使用することにより、毛髪の表面平滑性を測定するための方法を開示する。毛髪の全体的な状態の重要な指標は摩擦である。ロードセルは、摩擦を測定するための当技術分野で周知であり、且つさまざまなデバイスに容易に組み込むことができる。毛髪の束をクランプ部材とロードセルとの間に配置し、クランプ部材を閉じると、毛髪のサンプルとロードセルに対して実質的に一定の垂直力を作り出す。デバイスは、毛髪束の根から先端方向に実質的に一定の速度で毛髪束を横切って引っ張られ、そして材料の摩擦係数によりロードセルに電圧が発生し、これは測定された摩擦係数に基づいて毛髪の滑らかさの値に相関する。

ＤＥ２７１９４８２Ａ１には、トリートメント前及びトリートメント後のコーミングに対する毛髪の抵抗を測定することにより、さまざまな種類のヘアトリートメントの有効性を定量的に評価することができるひずみゲージを組み込んだ専門の美容院のコームを開示している。スチール製のコームには、歯とハンドルの間に大まかに取り付けられたひずみゲージがあり、ケーブルとプラグが取り付けられている。毛髪をとかすとき、測定値は、コームのたわみの歪みゲージ、及び髪のコーミングに対する抵抗に関連する回路から取得される。

ＦＲ２４４２６０７Ａ１は、リベットで留められた金属プレートを備えた、且つブリッジ配置で接続された４つのひずみゲージを含むセンサを支持する、可撓性のプラスチック製のコームを開示している。ブリッジは、その対角線の１つに接続されたバッテリーから給電される。ケーブルを使用すると、バッテリーをカウンター回路に配置でき、且つブリッジ出力を電圧／周波数変換器に適用することもできる。出力は、数値表示付きのパルスカウンターに適用される。カウンターの読み取り値は、毛髪をほどくのに必要な力に比例する。この装置(arrangement)により、異なるシャンプーの相対的特性を比較することができる。

ＵＳ４１６７８６９Ａは、コーミング中に毛髪房が受ける増分グルーミング力を測定し、且つその力の瞬間的な読み出しを提供する装置を開示している。この装置には、機械的に変形すると抵抗が変化するひずみゲージが取り付けられたコーム又はブラシが含まれている。抵抗の変化は電気的に測定され、増分グルーミング力の指標を提供する。グルーミング力の増分を瞬時に表示するために、結果として生じる電気信号に連続モニターが接続される。

ＵＳ２０１０１４７３２３Ａ１は、２つのアームを有するヘアスタイリングデバイスを開示している。各アームは、ヘアスタイリング操作のために他のアームのスタイリングパーツと連携するスタイリングパーツを持つ。少なくとも１つのスタイリングパーツは、スタイリングパーツ間に位置するヘアスタイリングギャップに挿入された毛髪を加熱するために設計されている。圧力測定デバイスは、２つのアームの１つに含まれている。圧力測定デバイスは、ヘアスタイリングギャップが閉じられたときにスタイリングパーツ間の毛髪にかかる圧力、又はこの圧力を表す値、を検出する。ヘアスタイリングデバイスはまた、このようにして検出された圧力又は圧力値を表示するための表示デバイスを持つ。

ＥＰ１９５８５３１Ａ１は、メインフレームと、メインフレームに設けられ、超音波振動を発生する超音波振動発生手段と、人体の毛髪以外の部分が超音波発生手段の振動面に触れることを防ぐ火傷防止手段と、を含む超音波ヘアセット装置を開示している。実施形態は、毛を振動面に押し付ける押し付け面を有する押し付け手段と、押圧面にかかる圧力を検出する圧力検出センサと、圧力検出センサにより検出された圧力が所定の圧力以上になった場合にのみ、超音波振動発生手段を駆動して超音波振動を発生させる駆動回路と、をさらに含む。

ＵＳ２００９／００７１２２８Ａ１ ＤＥ２７１９４８２Ａ１ ＦＲ２４４２６０７Ａ１ ＵＳ４１６７８６９Ａ ＵＳ２０１０１４７３２３Ａ１ ＥＰ１９５８５３１Ａ１

とりわけ、本発明の目的は、毛髪特性を測定するための改良されたデバイスを提供することである。本発明は、独立請求項によって定義される。有利な実施形態は、従属請求項に定義されている。

本発明の実施形態は、毛髪特性を測定するためのデバイスを提供する。このデバイスは、毛髪が案内される第１の部分と第２の部分とを有する。前記第１の部分は測定プローブを含み、前記第２の部分は、前記測定プローブに対して毛髪を変形する（例えば、圧迫する(squeezing)、曲げる）ために配置される。前記デバイスが毛髪に沿って移動する間、前記測定プローブは、前記測定プローブに沿って案内される毛髪から生じる摩擦力と、前記測定プローブに対する前記第２の部分によって変形する毛髪から生じる変形力との両方を受ける。

前記第２の部分は、前記測定プローブに対して毛髪を押し付けて毛髪を圧迫するための圧力要素を含んでもよい。好ましくは、この圧迫は、前記圧力要素と前記測定プローブとの間で毛髪が案内されている間に前記圧力要素を前記測定プローブの方向に押すことにより生じるが、毛髪が前記圧力要素と前記測定プローブとの間を案内される前に、毛髪は圧迫されない。前記圧力要素及び前記測定プローブのうち一方はピンを備えてもよいが、前記圧力要素及び前記測定プローブのうちのもう一方は前記ピンを受け入れるための穴を備えている。前記測定プローブと前記圧力要素との間に最小のギャップを提供するために、前記第１の部分と前記第２の部分との間にスペーサが適用されてもよい。最小ギャップは、約０．２ｍｍの幅を有してよい。

代替実施形態において、前記第２の部分は、前記測定プローブに対して毛髪を曲げるために、前記測定プローブの両側にアライメント要素と、前記摩擦力及び／又は前記変形力に対する前記デバイスが毛髪に適用される角度の影響を緩和するための案内要素とを含む一方、前記測定プローブは、それぞれ摩擦力及び変形力を測定するために２次元で負荷を測定するためのロードセルモジュールに取り付けられている。

毛髪測定は、トリートメントプレートを有するヘアスタイリングデバイスに埋め込まれていてもよい。そうである場合、前記測定プローブは好ましくは前記トリートメントプレートに沿って位置決めされ、且つ有利には、前記測定プローブの長さは前記トリートメントプレートの長さと実質的に一致する。

好ましくは、前記測定デバイスは、前記測定プローブの重量を補償する装置(arrangement)をさらに含む。前記装置は、有利には、前記測定プローブの測定方向の重力を測定するための加速度計を包含する。

本発明のこれらの態様及び他の態様は、以下に説明する実施形態を参照して明らかになり、且つ解明されるであろう。

図１Ａは、ヘアスタイリングデバイスに埋め込まれた毛髪特性を測定するためのデバイスの一実施形態を示す。 図２は、本発明を実施するための第１の方法の一実施形態を説明する。 図３は、毛髪特性を測定するためのスタンドアローン型(stand-alone)デバイスの一実施形態を示す。 図４Ａ～４Ｄは、本発明を実施する第１の方法の実施形態の原理を説明している。 図５は、本発明を実施する第１の方法による毛髪特性を測定するためのデバイスの第２の実施形態を示す。 図６は、本発明を実施する第１の方法による毛髪特性を測定するデバイスの第３の実施形態を示す。 図７は、本発明を実施する第２の方法の一実施形態の一実施形態を示す。 図８は、図７の実施形態で使用するためのロードセルモジュールを示す。 図９Ａ～９Ｂは、本発明を実施する第２の方法によるスタンドアローン型の毛髪特性測定デバイスの一実施形態を示す。 図１０Ａ～１０Ｄは、ブラシの上面の一部としての測定デバイスの一実施形態を示す。 図１１Ａ～１１Ｃは、本発明の測定デバイスの別の実施形態を示す。 図１２Ａ～１２Ｅは、剛毛(bristles)が位置する側に測定デバイスを有するブラシの実施形態を示す。

ヘアケア分野において、毛髪の状態や髪の健康を分析及び評価したいという要望がある。女性は、自分の髪を自分の指で触わり、コーミングすることで自分自身の毛髪を判断する傾向がある。一実施形態は、「毛髪の感触」、すなわち、髪の表面の粗さと髪の房の変形しやすさとの組み合わせ、を決定する原理が実験室環境の外部の別個のアナライザで測定され、毛髪の健康の指標に変換される製品を提供する。

本発明の実施形態の第１のグループは、単一のセンサで毛髪の房の表面摩擦力と圧迫性(squeeziness)（毛髪の束を圧迫する）の組み合わせを測定することにより、毛髪特性の決定及び定量化を可能にする。摩擦と圧迫性の組み合わせは、人間の指が毛髪を評価する方法と密接に関連している。センサは、測定プローブ（例えば、ロードセル、例えば、円筒形として成形されている）と、前記測定プローブに一定の力で毛髪房を押し付けるカウンターパートとを包含してもよい。前記測定プローブと圧力バーとの間で毛髪房を引っ張ることにより、反力が前記ロードセルによって測定される。測定値をフィルタリング及び処理することにより、毛髪の特性が導き出される。当該デバイスは、ヘアスタイリングデバイス又は他のハンドヘルドデバイスに組み込まれるのに十分小さいながら、表面摩擦と圧迫性の組み合わせを測定することにより「毛髪の感触」を定量化し、且つ特別な処理を必要とせずに、スタイリングプロセスと一緒に1つのフローになる。「毛髪の感触」の最も良い説明は、毛髪の表面の粗さと毛髪の束の変形のしやすさ（圧迫性(squeeziness)）との組み合わせである。そのために、測定デバイスの一実施形態は以下の主要な特徴を含む。：
・わずか２つの接触要素だけで摩擦と房の変形との組み合わせを測定すること。
・開閉操作だけで毛髪の房を捕捉すること(entrapping)。
・摩擦と変形の組み合わせを測定する１つのセンサ。ここで、摩擦と変形力の寄与の比率は、２つの接触要素の幾何学的側面を変更することで制御できる+。前記接触要素のうちの一方は、力を測定するのにも使用される（例えば、測定プローブによる）。

一実施形態において、センサは、ヘアストレートナー(hair straightener)のようなスタイリングデバイスに組み込まれているが、あるいは、センサは、開閉機能を備えた他のデバイス、又はスタンドアローン型デバイスに組み込まれることができる。

図１は、トリートメントプレートＨＰを有するヘアスタイリングデバイスＨＳに埋め込まれた毛髪特性を測定するためのデバイスの一実施形態を示す。前記トリートメントプレートＨＰは、ヘアアイロンの従来の加熱プレートであってもよいか、又は毛髪をスタイリングするため、光放射が毛髪に適用される場合の透明プレートであってもよい。ヘアスタイリングデバイスＨＳの下肢ＩのトリートメントプレートＨＰと並んで、測定プローブＭＰがある。図１Ａの矢印は、毛髪の移動方向を示す。

図２は、本発明を実施する第１の方法の一実施形態を示している。図２の実施形態において、ヘアスタイラーＨＳの上肢ＩＩの内側に、ばねＳによって下方に押された圧力バーＰＢによって形成される圧力要素がある。ヘアスタイラーＨＳの下肢Ｉの内側に、測定プローブＭＰより下側に、ロードセルＬＣがある。

図２の前記実施形態は、次の４つの主要なコンポーネントを有する。：
・測定プローブＭＰ： 特定の直径（例えば、５ｍｍ、ただしその寸法に限定されない）と、一定の長さ（例えば、９０ｍｍ、但し少なくともの５ｍｍの任意の長さであることができる）と、特定の粗さと、を有する円筒形要素（但し必ずしも円筒形ではない）。粗さは、測定の結果にとって非常に重要なパラメーターである、汚染による影響が最も少ないため、好ましくは低い。粗さと円筒の直径は、表面摩擦と変形力の寄与率に影響する。好ましくは、測定プローブＭＰがヘアストレートナーＨＳに埋め込まれている場合、測定プローブＭＰの長さは、毛髪が測定システムから簡単に絞り出されるのを防ぐために、トリートメントプレートＨＰの長さに等しくなる。測定プローブＭＰの長さに起因して、摩擦及び変形（例えば、圧迫）の力を測定するロードセルＬＣに運動量(momentum)が発生し、毛髪の房Ｈが測定プローブＭＰに接触する場所に応じたセンサ信号が生成される。この問題は、重量計に適用されるロードセルでも見られる、平行ヒンジ構造の適用によって簡単に克服できる。
・ロードセルＬＣ： 一実施形態において、これは、最大荷重が１Ｎの標準的なせん断型ひずみゲージセンサであり得る。測定方向がクランプ方向に垂直になるように測定プローブＭＰに取り付けられる。センサはこのタイプのセンサに限定されず、あらゆる種類の力測定システムであり得る。例えば、ピエゾロードセルを使用できる。
・圧力バーＰＢ： この要素は、毛髪房をプローブに擦り付け、反力の測定を可能にする。当該例において、要素は平らな表面を有するが、ジオメトリは表面摩擦と変形力の寄与率に大きく影響している。
・圧力ばねＳ： この要素は、デバイスが閉じているときに、測定プローブＭＰに対して定義された力で圧力バーＰＢをプレスする。したがって、毛髪の房が圧力バーＰＢと測定プローブＭＰとの間にあるとき、毛髪は定義された力で圧迫される。一例において、ばねのプリテンション(pre-tension)は０．７５Ｎである。力が小さいと、信号の振幅が小さくなる。力を大きくするとより良い信号をもたらすが、頭の毛髪が引っ張られやすくなる。この力は、摩擦力と変形力との比率にも影響する。

図３は、毛髪特性を測定するためのスタンドアローン型デバイスの一実施形態を示している。図３は測定プローブＭＰのみを示しているが、デバイスの上半分ＩＩにはばねＳによって下向きに押された圧力バーＰＢがあり、且つデバイスの下半分Ｉには、ちょうど図２におけるように、測定プローブＭＰに取り付けられた、ロードセルＬＣがある。

図４Ａ～４Ｄは、実施形態の前記第１のグループに属する本発明の実施形態の原理を説明する。図４Ａは、人の頭から垂れ下がる(falling from)毛髪の房Ｈを示している。図４Ｂは、一方の側で、測定プローブＭＰが毛髪房Ｈに対して配置されることを示している。ヘアスタイリングデバイスＨＳが閉じられると、圧力バーＰＢは、測定プローブＭＰの反対側にプレスされ、毛髪房Ｈはその間に閉じ込められる。圧力ばねＳは一定の力を保証する。デバイスを下方向に動かすことにより、毛髪の房Ｈがシステムを通して引っ張られる。図４Ｃに示すように、センサの反力ＲＦで２つのことが起こる（図における矢印による測定方向）。：
・圧力バーＰＢの垂直力ＮＦにより、測定プローブＭＰの反対側で、毛髪の房Ｈの純粋な表面摩擦Ｆが測定される。
・変形力ＤＦをもたらす、圧迫効果により、毛髪の房Ｈが測定プローブＭＰの下部を押し、反力ＲＦを引き起こす。この力の大きさは、毛髪の房Ｈの圧迫のしやすさ、ひいては毛髪の性質に大きく依存する。

図４Ｄは、表面摩擦と変形力ＤＦとの比率をどのように変更する方法についての一例を示す。圧力バーＰＢ上の毛髪曲げ要素ＨＢは、毛髪房Ｈを圧迫しにくくし、測定プローブＭＰの下部により大きい反力を生じさせる。ただし、多くの異なる実行が考えられる。

毛髪の特性の重要な側面は、毛髪の房のもつれのレベルである。表面摩擦と変形のみに基づいて、この絡み合いを決定することは困難です。そのため、図５の実施形態において、ピンＥＰが測定プローブＭＰに取り付けられ、且つ穴ＨＬが圧力バーＰＢに作られている。一種のコーミング動作により、毛髪の房が絡まっているかどうかを判断できる。１つの実行は示されているとおりであり、もう１つ別の実行はピンが容易に取り付けと取り外しができるものである。

上記の測定システムの結果は満足のいくものであるが、数本の毛髪を引っ張ると信号が汚染される場合がある。測定プローブＭＰと圧力バーＰＢとの間に十分な毛髪が存在する限り、接触圧力は比較的低い。ほんの数本の毛髪がシステム内にあり、且つこれが房の最終的な先端で頻繁に発生する場合、圧力が非常に大きくなり、結果として毛髪の変形（ヘルツ接触圧力）を生じ、結果として締め付けられる。センサの出力が非現実的な値で汚染されるだけでなく、ユーザの頭に痛みを感じることもある。そのために、図６の実施形態において、測定プローブＭＰと圧力バーＰＢとの間に保証されたギャップを提供するように、第１の部分Ｉと第２の部分ＩＩとの間にスペーサが適用される。測定プローブＭＰと圧力バーＰＢとの間に約０．２ｍｍの保証された開口を提供すれば十分である。このサイズは、毛髪の太さの最大値に基づいている。毛髪を捕捉する可能性を最小限に抑えるには、ギャップを作成する要素を狭くする必要がある。この両方の要件を満たすための可能な方法は、圧力バーＰＢ又は測定プローブＭＰの周りに直径０．２ｍｍのワイヤを適用することである。別の実行では、高さ約０．２ｍｍの狭い要素を測定プローブＭＰ又は圧力バーＰＢに固定できる。図６の実施形態において、０．２ｍｍのギャップＧを提供するために、０．２ｍｍ厚のワイヤＷが測定プローブＭＰに提供される。さらに別の実施において、狭い要素は、測定プローブＭＰ又は圧力バーＰＢにエンボス加工することができる。スペーサの幅は、反対側の要素へのスペーサの高圧が最大許容接触圧力を超えてはならないという事実によって制限される。

本発明の上記の実施形態は、表面摩擦力と毛髪房の圧迫の組み合わせを単一のセンサで測定することにより、毛髪特性の決定及び定量化を可能にする。センサは、制御されていないユーザ環境で使用されることを目的としており、毛髪にかかる力のわずかな違いを測定できる必要がある。本発明の好ましい実施形態は、デバイスを操作するユーザに起因するデバイスの向きの変化が、測定プローブの重量によって引き起こされる重大な誤差を引き起こす可能性があるという認識に基づいている。測定方向の重量の寄与を測定することにより、測定プローブの重量の影響を補正することができる。有利な一実施形態は、１方向加速度計を使用することにより重量の補償を提供する。

ヘアスタイラーは、考えられるすべての向きで使用できる。摩擦力と変形力は、特定の重量を有する測定プローブで測定される。一実施形態において、この重量は、スタイラーの向きに依存し、且つ重力ベクトルの方向に基づいて、摩擦信号に追加される。測定プローブの重量は信号内でかなり大きい可能性があるため、重量の寄与は力センサの読み取り値から有利に排除される。この実施形態の主な要素は、変形力センサの信号に対する測定プローブの重量の瞬間的な寄与を知ることである。そのために、実施形態は、：
・測定方向に沿った方向に位置決めされた１方向の絶対加速度計（又は、変形力センサの測定方向で重力の寄与を決定する別の１方向センサ）、及び
・測定プローブの既知の重量、
を使用する。

得られた出力は、重量の影響を受けない。：
摩擦及び変形力［Ｎ］＝センサ出力［Ｎ］－（加速度計出力［ｍ／ｓ^２］＊重量［ｇ］）

一実施形態において、補償は以下のものを含む。：
・変形力センサの方向と同じ方向に重力を測定するセンサ。当該例において、スマートフォンで使用される加速度計などの標準的な加速度計を用いて実行される。別の実行は、測定プローブを備えた変形力センサと同じ方向に特定の質量が位置決めされた第２の力センサであってもよい。第２の力センサは、測定信号への重力の寄与を測定することができる。実際には、両方のシステムの同じ方向で測定する要件を満たすために、変形力センサと加速度計は測定デバイスの同じ構造に取り付けられる。
・測定プローブの重量に関する知識。
・「実際の」力信号を取得するため、変形力センサ信号から加速度計補正データを減算する、最も可能性の高い（ただし、必ずしもそうではない）マイクロコントローラ。別の実行は、重力センサを使用して重力の寄与を導出する場合のアナログ減算回路である。重力センサに取り付けられた質量が測定プローブの質量に等しい状態で、同じセンサが力の感知と重力の感知に使用される場合、回路をまったく持たないことさえ可能である。この場合、信号は互いに直接減算され、補償された力信号が得られる。

ユーザによるデバイスの取り扱いが原因で、変形力センサの向きが、ｚ軸は地球の重力の負の方向にある、世界座標系のｚ軸に対して角度φを持っている場合、使用中の力センサの出力は次のようになる。：
力センサ出力＝摩擦力＋重量＊ｇｃｏｓ（φ）

加速度計の向きは、変形力センサの向きに機械的に結合されているため、同時に加速度計の出力は次のようになる。：
加速度計出力＝ｇｃｏｓ（φ）

マイクロコントローラは、測定プローブの既知の重量とともに、加速度計の出力にこの既知の重量を乗算することにより、補正(compensation)を計算することができる。：
計算された補正＝重量＊加速度計出力＝重量＊ｇｃｏｓ（φ）

変形力の測定時に補正が信号に追加される場合、必要な摩擦力のみが測定システムによって決定される。：
システム出力＝変形力センサ出力－計算された補正
＝摩擦力＋重量＊ｇｃｏｓ（φ）-（重量＊ｇｃｏｓ（φ））
＝摩擦力

動きによる加速度の寄与が重力に比べて低いことを保証するために、測定プローブの重量は可能な限り小さいことが好ましい。

本発明を実施する第２の方法は、２つのセンサ、これは再びロードセルとして実施できる、を使用して相対摩擦係数を決定することにより毛髪特性の決定及び定量化を可能にする毛髪健康アナライザを提供する。本発明を実施する第２の方法の実施形態の基本原理は、１つの毛髪の房の動摩擦係数を測定する、法線力によって、及び１つの毛髪の房の長さに沿って、形成される変形力を表面に適用するため、毛髪の曲げ剛性を使用することである。１つのセンサ（Ｙ方向のロードセルＬＣ－Ｙ）は毛髪と測定プローブとの間の表面摩擦力を測定し、且つもう１つのセンサ（Ｘ方向のロードセルＬＣ－Ｘ）は毛髪の１房の動的曲げ剛性を測定する（これは、測定プローブ表面に適用される法線力である）。センサの組み合わせは、ヘア分析デバイスに、又は図１に示すように、ヘアスタイリングデバイスに組み込まれている。毛髪健康アナライザを使用して、毛髪の１房を２本のピンと測定プローブとの間に挟み、且つ毛髪健康アナライザを先端から根元まで引っ張る。相対摩擦係数は、２つのセンサの出力を使用して、毛髪健康アルゴリズムによって計算してよい。

デバイスの一実施形態は、２つのセンサの組み合わせの出力を使用して摩擦係数を決定することにより「毛髪の感触」を定量化する。同時に、センサは、２つの力、すなわち、２つの表面の相互の動きに関係する力及び引っ張り軸に垂直な力、つまりそれぞれ摩擦力と垂直力、を測定する。法線力は、測定プローブ上で毛髪を無理やり曲げることによって生成される。別個のアナライザに組み込むには十分小さいが、両方のセンサ出力を、動作するための特別な取り扱いの必要性を制限し、且つ消費者により及び管理された実験室環境の外で簡単に使用できる、経時的な摩擦係数を決定するのに使用する。

一実施形態は、毛髪の摩擦力及び変形力（ここでは、曲げ力）が以下の主要な特徴により決定される測定デバイスを提供する。：
・以下：
ｏ毛髪房(tress)の引っ張り方向に垂直な変形力（ここでは曲げ力）を測定することによる毛髪房変形測定、
ｏ毛髪の曲げ力を使用して摩擦を検出するために、センサ表面に垂直力を適用すること、
について３ポイント曲げ剛性テストのセットアップを使用すること。
・開閉操作だけで毛髪房を捕捉すること。
・２つのセンサを使用して、１つの毛髪房の長さに沿った動的曲げ力（Ｘ方向）と摩擦力（Ｙ方向）を同時に測定すること。その一方、摩擦力と曲げ力の比率は、テストシステムの３つの要素、すなわち２つのサポートと１つの測定プローブ（測定デバイスの構成については図７を参照）、の幾何学的な態様を変更することにより最適化できる。両方のセンサを使用して、毛髪の房に沿った動的な相対摩擦係数を決定することができる。

図７に示す一実施形態は、以下の４つの主要なコンポーネントを含む。：
１．測定プローブＭＰ： 特定の直径（ここでは、６ｍｍ、ただしその寸法に限定されない）と、特定の長さ（ここでは、１２ｍｍ、但しいずれの長さであることができる）と、特定の粗さ（ここでは～０．３のＲａ、但しいずれの表面粗さでありえる）と、を有する円筒形要素（但し必ずしも円筒形ではない）。２つの表面間の摩擦は、表面粗さと接触表面積の関数である。粗さ及び表面接触面積は、表面摩擦の増加又は減少によって引き起こされる摩擦係数の比率に影響を与えると予想される。
２．ロードセルモジュール（詳細について図８を参照）： この場合、最大荷重が１Ｎ（Ｙ方向）及び７．８Ｎ（Ｘ方向）を有する標準的なせん断型ひずみゲージセンサ。これらは、両方のセンサが互いに影響を与えずに意図した方向において測定するような構成で取り付けられている。センサはこのタイプのセンサに限定されず、いずれの種類の力測定システムであり得る。ロードセルモジュールは、測定プローブＭＰに接続されたＹ方向の第１のロードセルＬＣ－Ｙと、接続ピースＣＰと、Ｘ方向の第２のロードセルＬＣ－Ｘとを含む。第２のロードセルＬＣ－Ｘは、実世界に接続された表面ＲＷを有する。
３．サポート（例えば、サポートピン）により形成されるアライメント(alighnment)要素ＡＥは、

一定の重なり、長さ、直径及び材料を有する、この場合、４ｍｍの重なり又はたわみＤ、２０ｍｍの長さ、４ｍｍの直径、及び材料としてステンレス鋼を有するが、いずれの寸法、長さ、直径及び材料のものであり得る、測定プローブＭＰに沿って（測定プローブ半径が２．７ｍｍである一実施形態において例えば６．３５ｍｍのサポートスパンＳＳで）位置決めされる。重なりＤは、毛髪の房の体積と個々の毛髪の曲げ剛性の関数である、摩擦係数のＸ方向の力（垂直力）の寄与を決定する。アライメント要素ＡＥは静的な場合があるが、引っ張り力を減らすか、又は速度センサを組み込むためにローラーを使用するこにより、動的であり得る。アライメント要素ＡＥは、毛髪Ｈを曲げために使用され、且つ、測定プローブＭＰに垂直力を加えるために毛髪の柔軟な剛性を使用する。曲率半径は、アライメント要素（サポートピン）ＡＥを測定プローブＭＰに向かって移動することにより調整することができるか（たわみ）、又は曲率半径をＸ方向に移動できる（サポートスパンＳＳ）。Ｘ方向とＹ方向の違いにより、システムへの垂直力が増減する。
４．保持角度によって引き起こされるシステム内の引っ張り力の除去に寄与する要素によって形成されるガイダンス要素Ｇ。これらの要素は、特定の直径と材料（ここでは４ｍｍとステンレス鋼）を有するが、いずれの直径と材料のものであり得る。ガイダンス要素Ｇは静的であってもよいが、引っ張り力を減少させるか、速度センサを組み込むため、ローラーを使用することにより動的にすることができる。

図７の実施形態において、左ガイダンス要素Ｇ、測定プローブＭＰ及びロードセルモジュールは、デバイスの一方の部分Ｉに属し、右ガイダンス要素Ｇ及びアライメント要素ＡＥは、デバイスのもう一方の部分ＩＩに属する。それらの間を毛髪Ｈが案内される。アライメント要素ＡＥ及びガイダンス要素Ｇは、センサシステムから追加の力を除去するために必要な引っ張り力を吸収し、速度に依存しないＹ方向のきれいな摩擦測定を保証する。毛髪の先端(tip)部分（遠位）は自由に全方向に動き、毛髪の上部(top)（近位）部分は頭皮に付着する。

アライメント要素ＡＥ及びガイダンス要素Ｇは、別の利点を提供する。ハンドヘルドデバイスでは、測定中又は個別の測定ごとに、同じ角度、速度、体積の毛髪房を使用することは困難である。要因の１つは、デバイスに対する入ってくる毛髪房の角度である。これは、エンドユーザがデバイスを使用しているときに変化する。ガイダンスピンＧとサポートピンＡＥの位置決めは、各測定について、毛髪房Ｈと測定プローブＭＰとの間の等しい構成を提供する。デフォルトでは、選択したデザインにより、毛髪摩擦が測定される領域で一定の角度が確保される。特に、ガイダンス要素Ｇは、ユーザがデバイスを毛髪Ｈに適用する角度に関係なく、同じ角度でテスト領域に入るように毛髪を条件づける。

図９Ａ～９Ｂは、本発明を実施する第２の方法によるスタンドアロン型の毛髪特性測定デバイスの一実施形態を示す。ここで、測定プローブＭＰ及びガイダンス要素Ｇの半分は、ロードセルモジュールも配置されているボディ部分Ｉにあり、アライメント要素ＡＥ及びガイダンス要素Ｇの他の半分は、測定デバイスの蓋部分ＩＩにある。ガイダンス要素Ｇは、好ましくは、毛髪が測定ユニット（サポート及び測定プローブＭＰ）に向かって平らで真っ直ぐに入るように配向され、そのために、それらはヒンジ表面を有し得る。

一実施形態において、測定は次のように実行される。：
１．システムは、髪の房Ｈをシステムに導入する前にデフォルトで開いたり閉じたりする。且つ、例えば、ボタンを押すことによるか、別の適切な方法で、システムは開いたり閉じたりすることができる。
２．測定プローブＭＰとアライメント要素（例えば、サポートバーなど）ＡＥとの間のシステムに毛髪房Ｈを導入する。
３．アライメント要素（サポートバー）ＡＥと測定プローブＭＰとの間に毛髪房Ｈをクランプするためにシステムを閉じる。ガイダンス要素Ｇは、間に例えば、２ｍｍの小さなギャップを有する（但し、いずれのギャップサイズであり得る）。ユーザ及びシステム内の毛髪の量によるアナライザの引っ張り力を決定する。
４．アナライザを下向きに毛髪房Ｈの先端まで引っ張る。下向きの移動中に、測定プローブＭＰの表面と毛髪房Ｈとの間の摩擦が決定され、且つ同時に法線力が経時的に又は毛髪房の長さに沿って計算される。これは、アライメント要素ＡＥと測定プローブＭＰとの間の毛髪房Ｈの曲げ剛性の関数である。
５．両方のセンサのデータが受信される。その後、次の等式を使用して、経時的な摩擦係数が決定される。

式中、さまざまな概念は以下の意味を有する。：

摩擦係数は、ユーザの「毛髪の感触」を決定するパラメータとして使用される。

有利には、各ロードセルＬＣ－Ｘ及びＬＣ－Ｙにより測定された摩擦力及び変形力の両方に基づいて、このように計算された摩擦係数は体積変化に影響されない。例えば、損傷した毛髪から生じる可能性があるため、又は毛髪房が毛髪房の長さにわたって一定ではないように、レイヤーに(in layers)カットされた毛髪Ｈから生じる可能性があるため、である。法線力又は摩擦力のみが測定された場合、結果は、ユーザがシステムに入れる毛髪の量によって大きく影響されるシステムになる。

図１０Ａ～１０Ｄは、背面に検知モジュールを備えたブラシを示す。毛髪は、測定プローブを収容するスロットに手動で挿入される。したがって、測定デバイスは、ブラシＢの上面(top side)の一部とすることができ、ブラシＢの毛Ｂｔは底面に取り付けられている。図１０ＡはブラシＢの上部を示し、図１０Ｂは図１０Ａの中央の水平線に沿った断面を示し、図１０Ｃは参照符号ＩＩを通る図１０Ａの垂直線に沿った断面を示し、及び図１０Ｄは、このブラシＢで使用するための測定プローブＭＰ及びガイダンス及び保持部品ＧＨＰのいくつかのスケッチを示す。

図１０Ａ及び１０Ｂに示されるように、ブラシＢの上面にはスリットＳが設けられており、このスリットＳ内で毛髪を案内することができる。図１０Ａ～１０Ｄの測定デバイスの第２の部分ＩＩは固定されているが、図９Ａ～９Ｂの実施形態においてそれはヒンジ式であった。測定デバイスの第２の部分ＩＩの上部はブラシＢの上部と同じレベルにあるが、測定デバイスの第１の部分ＩはブラシＢの上部のキャビティにある。図１０Ｃは、前述の要素と同じ要素を有する断面を示している。： 測定プローブＭＰ及びアライメント要素ＡＥ。毛髪が測定デバイスに簡単に入っていけるように、毛髪の束が入りこまれると測定プローブＭＰが下に移動し、その後、第２の部分ＩＩが測定プローブＭＰに対して毛髪Ｈを変形させるが、毛髪Ｈは、第１の部分Ｉと第２の部分ＩＩとの間で案内されることを保証するように、それは上に移動する。図１０Ｄにスケッチした実装において、毛髪の進入方向で測定プローブＭＰの前に位置決めされたガイダンス及び保持部ＧＨＰは、毛髪に入りこまれるとダウン位置（図１０Ｄの上半分に示す）にあり、且つ、図１０Ｄの下半分に示されるように、毛髪は第１の部分Ｉと第２の部分ＩＩとの間を案内される間、毛髪が側方（すなわち、毛髪Ｈに垂直な方向）から逃げるのを防ぐアップ位置（up position）にある。

図１１Ａ～図１１Ｃは、本発明の測定デバイスの別の実施形態を示している。図１１Ａは正面図を示し、図１１Ｂは図１１Ａの線Ａ-Ａを通る断面を示す。図１１Ｃは、図１１Ｂの丸で囲まれた部分の代替として、測定プローブＭＰ及びアライメント要素ＡＥの３つの可能なバリエーションを示している。図１１Ａ～１１Ｃの測定デバイスは、上部に３つの歯が配置された基部Ｂｓを有し、これらの歯はそれぞれ、２つのアライメント要素ＡＥ及び測定プローブＭＰを形成する。測定プローブＭＰは、その最上部にセンサ歯ＳＴが配置されるセンサモジュールＳＭを含む。センサモジュールＳＭは、基部Ｂｓの内側に位置決めされてもよい。歯ＡＥ、ＳＴは、完全に中実であるか、又は毛髪がもつれた場合に過剰な毛髪の引っ張りが生じるのを防ぐために、曲げ線ＢＬより上で可撓性であり得る。図１０Ａ～１０Ｄの実施形態と同様に、図１１Ａ～１１Ｃの実施形態は可動部Ｉ及びＩＩを有しない。

図１１Ｃに示されるように、アライメント要素ＡＥ及び／又はセンサ歯ＳＴは、測定デバイスへの毛髪の挿入を容易にするため、好ましくは、曲げ線ＢＬの上に傾斜した先端を有する。デバイスが毛髪を通って移動する間、毛髪がデバイスの最上部（すなわち、毛髪Ｈに垂直な方向）から逃げないようにするため、アライメント要素ＡＥ及び／又はセンサ歯ＳＴに、ベンドラインＢＬの周りに位置決めされた毛髪ブロッキング要素（図示せず）を設けてもよい。この毛髪ブロッキング要素は、手動又は自動で操作される。この毛髪ブロッキング要素は、定義された量の毛髪が感知領域に入ると、毛髪がさらに入らないようにするのにも役立ち得る。この毛髪ブロッキング要素は、例えば、力センサが特定のしきい値を超えると作動し、センサ出力が安定しているように見える場合は無効にすることができる。

図１２Ａ～１２Ｅは、ブラシの毛Ｂｔが位置する側に測定デバイスを有するブラシＢの実施形態を示す。このデバイスは、前の実施形態で論じたものと同じ要素、すなわち測定プローブＭＰ、アライメント要素ＡＥ、及びガイダンス要素Ｇ、を有する。図１０Ａ～１０Ｄ及び１１Ａ～１１Ｃと同様に、第１の部分Ｉ及び第２の部分ＩＩは固定された関係で取り付けられる。；図７の実施形態のように、さまざまな要素を第１の部分Ｉと第２の部分ＩＩに割り当てることができる。

図１２Ａの実施形態は、図７の測定デバイスに基づいている。基本的な実行は、毛髪をブラッシングしている間、毛髪Ｈがアライメント要素ＡＥ及び測定プローブＭＰに沿って案内されるような方法である。毛髪を通してブラシを引くことにより、ロードセルＹ（ＬＣ－Ｙ）の摩擦力とロードセルＸ（ＬＣ－Ｘ）の曲げ力が誘導される。

図１２Ｂ～１２Ｅの実施形態は、より強い測定信号を取得するために、システムに捕捉される毛髪の量を増加させることを目的としている。

図１２Ｂの実施形態は、図１２Ａの実行の改善されたバージョンである。アライメント要素ＡＥ及び測定プローブＭＰの最上部は、毛髪をブラッシングすると、より多くの毛髪が測定システムの開口部に捕捉され、より大きな測定信号が得られるやり方で曲げられる。デバイスのホールド角度への依存を減らすために、追加のガイドピンＧが追加されている。

図１２Ｃの実施形態において、測定プローブＭＰ全体が小さな角度で配置されている。角度が小さいため、そのために必要な力はわずかであるため、毛髪を捕捉してシステムに保持する。結果として、曲げ力は測定システムの長さにわたってもはや一定ではなくなる。摩擦係数は使用されるパラメータであるため、テストではシステムが歪度の影響を受けないことが示された。

図１２Ｄの実施形態において、測定プローブＭＰだけでなく、アライメント要素ＡＥも斜めになっている。これにより、さらに多くの毛髪がシステムに捕捉され、より大きな測定信号が得られる。

図１２Ｅの実施形態は、ブラシが頭髪の方向に対して垂直に置かれないが、特定の角度で、毛髪が測定プローブＭＰの間違った側に導かれ、誤った測定信号をもたらすという問題に対処する。毛髪が測定プローブＭＰの間違った側で終わるのを防ぐために、両方のアライメント要素ＡＥと両方のガイダンス要素Ｇが連結されている。これで、毛髪は測定プローブＭＰの意図した側にのみ面する。

上記の実施形態は、本発明を限定するのではなく例示するものであること、及び当業者は、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく多くの代替実施形態を設計できることに留意されたい。図７の実施形態において、測定プローブ半径、たわみＤ及びサポートスパンＳＳの寸法は、毛髪Ｈに接触する測定プローブ表面の面積に合わせて調整できる(size with)。ガイダンス要素Ｇは、測定デバイスの外側の境界ではなく、アライメント要素ＡＥの近くに位置決めすることができる。毛髪のガイドは、２つのガイドフィーチャ(features)を含有する単一のボディで実行できるが、２つの別々のガイドフィーチャで実行することもできる。スペーサは、ヒンジを使用した実行の場合、構造の別の領域に配置することもできる。請求項では、括弧の間に置かれたいずれ参照符号は、請求項を限定するものとして解釈されてはならない。「含む（comprising）」という言葉は、請求項にリストされているもの以外の要素又はステップの存在を排除するものではない。要素に先行する単語「ａ」又は「ａｎ」は、複数のそのような要素の存在を排除しない。本発明は、いくつかの別個の要素を含むハードウェアによって、及び／又は測定プローブＭＰからの信号を分析するために適切にプログラムされたプロセッサによって実装され得る。いくつかの手段を列挙するデバイスクレームでは、これらの手段のいくつかは、ハードウェアの１つ且つ同一のアイテムによって具現化され得る。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用できないことを示すものではない。
１． 毛髪（Ｈ）の特性を測定するためのデバイスであって、
測定プローブ（ＭＰ）を含む第１の部分（Ｉ）と、
前記測定プローブ（ＭＰ）に対して前記毛髪（Ｈ）を変形させるための第２の部分（ＩＩ）と、
を含む、その間、前記毛髪（Ｈ）が前記第１の部分（Ｉ）と第２の部分（ＩＩ）との間を案内されている、デバイス。
２． 当該デバイスは、前記測定プローブに沿って案内される前記毛髪から生じる摩擦力、及び前記測定プローブ（ＭＰ）に対して前記第２の部分（ＩＩ）によって変形される前記毛髪（Ｈ）から生じる変形力（ＤＦ）の両方を受けさせるように配置されている、請求項１に記載のデバイス。
３． 前記第２の部分（ＩＩ）が、前記毛髪（Ｈ）を前記測定プローブ（ＭＰ）に対してプレスするための圧力要素（ＰＢ、Ｓ）を含む、請求項１又は２に記載のデバイスであって、前記毛髪（Ｈ）が前記圧力要素（ＰＢ、Ｓ）と前記測定プローブ（ＭＰ）との間を案内されている間に、当該デバイスは、前記圧力要素（ＰＢ、Ｓ）が前記測定プローブ（ＭＰ）の方向に押し込むことにより、前記毛髪（Ｈ）を圧迫するように構成される一方、前記毛髪（Ｈ）は、前記圧力要素（ＰＢ、Ｓ）と前記測定プローブ（ＭＰ）との間を案内される前に圧迫されない、デバイス。
４． 前記圧力要素（ＰＢ、Ｓ）及び前記測定プローブ（ＭＰ）の一方がピン（ＥＰ）を含む一方、前記圧力要素（ＰＢ、Ｓ）及び前記測定プローブの別の一方が、前記ピン（ＥＰ）を受け入れるための穴（ＨＬ）を備える、請求項３に記載のデバイス。
５． 前記測定プローブ（ＭＰ）と前記圧力要素（ＰＢ、Ｓ）との間に最小のギャップを提供するために、前記第１の部分（Ｉ）と前記第２の部分（ＩＩ）との間にスペーサ（Ｗ）が適用される、請求項１～４のいずれか一項に記載のデバイス。
６． 前記最小のギャップ（Ｇ）は、約０．２ｍｍの幅を有する、請求項５に記載のデバイス。
７． 前記第２の部分（ＩＩ）は、前記測定プローブ（ＭＰ）に対して前記毛髪（Ｈ）を曲げるために前記第１の部分（Ｉ）と前記第２の部分（ＩＩ）との間の境界に平行な平面内の前記測定プローブ（ＭＰ）の両側にアライメント要素（ＡＥ）を含む、請求項１又は２に記載のデバイス。
８． 前記摩擦力及び／又は前記変形力に対する、当該デバイスが前記毛髪（Ｈ）に適用される角度の影響を緩和するためのガイダンス要素（Ｇ）をさらに含む、請求項７に記載のデバイス。
９． 前記アライメント要素（ＡＥ）は互いに結合され、且つ前記ガイダンス要素（Ｇ）は互いに結合される、請求項８に記載のデバイス。
１０． 前記測定プローブ（ＭＰ）は、それぞれ摩擦力及び変形力を測定するために二次元で負荷を測定するためのロードセルモジュール（ＬＣ－Ｘ、ＬＣ－Ｙ）に取り付けられる、請求項１、２、７又は８に記載のデバイス。
１１． 前記測定プローブ（ＭＰ）の重量を補償する装置をさらに含む、請求項１～１０のいずれか一項に記載のデバイス。
１２． 前記測定プローブ（ＭＰ）の測定方向の重力を測定するための加速度計をさらに含む、請求項１～１１のいずれか一項に記載のデバイス。
１３． 前記測定プローブ（ＭＰ）は、少なくとも部分的に可撓性又は傾斜している、請求項１～１２のいずれか一項に記載のデバイス。
１４． 前記第２の部分（ＩＩ）の要素は、少なくとも部分的に可撓性又は傾斜している、請求項１～１３のいずれか一項に記載のデバイス。
１５． 複数のブラシの毛（Ｂｔ）を有するブラシ（Ｂ）に埋め込まれた、請求項１～１４のいずれか一項に記載のデバイス。
１６． 毛髪（Ｈ）が当該デバイスに進入することを可能にするため、前記測定プローブ（ＭＰ）が移動可能である、請求項１～１５のいずれか一項に記載のデバイス。
１７． 前記毛髪（Ｈ）が前記毛髪（Ｈ）に垂直な方向に当該デバイスを離れるのを防ぐための部品（ＧＨＰ）をさらに含む、請求項１～１６のいずれかに記載のデバイス。
１８． トリートメントプレート（ＨＰ）を有するヘアスタイリングデバイス（ＨＳ）に埋め込まれた、請求項１～１４のいずれか一項に記載のデバイスであって、前記測定プローブ（ＭＰ）が前記トリートメントプレート（ＨＰ）に沿って位置決めされる、デバイス。
１９． 前記測定プローブ（ＭＰ）の長さが、前記トリートメントプレート（ＨＰ）の長さと実質的に一致する、請求項１８に記載のデバイス。

Claims (20)

1. 毛髪の特性を測定するためのデバイスであって、当該デバイスは、
   測定プローブを含む第１の部分を含み、且つ、
   前記測定プローブに対して前記毛髪を曲げるために配置された第２の部分を特徴とし、その間、前記毛髪が、前記測定プローブに沿って前記第１の部分と前記第２の部分との間を案内されており、
   前記第２の部分が、前記毛髪を前記測定プローブに対してプレスするための圧力要素を含む、デバイス。
2. 前記測定プローブは、当該デバイスが毛髪を通って移動する場合、前記測定プローブに沿って案内される前記毛髪から生じる摩擦力と、前記測定プローブに対して前記第２の部分によって曲げられる前記毛髪から生じる変形力との両方を受ける、請求項１に記載のデバイス。
3. 当該デバイスは、前記測定プローブに沿って案内される前記毛髪から生じる摩擦力と、前記測定プローブに対して前記第２の部分によって曲げられる前記毛髪から生じる変形力との両方を前記測定プローブに受けさせるように配置されている、請求項１又は２に記載のデバイス。
4. 前記毛髪が前記圧力要素と前記測定プローブとの間を案内されている間に、当該デバイスは、前記圧力要素が前記測定プローブの方向に押し込むことにより、前記毛髪を圧迫するように構成される一方、当該デバイスは、前記毛髪が前記圧力要素と前記測定プローブとの間を案内される前に、前記毛髪を圧迫しないように構成される、請求項１～３のいずれか一項に記載のデバイス。
5. 前記圧力要素及び前記測定プローブの一方がピンを含む一方、前記圧力要素及び前記測定プローブの別の一方が、前記ピンを受け入れるための穴を備える、請求項４に記載のデバイス。
6. 前記測定プローブと前記圧力要素との間に最小のギャップを提供するように、前記第１の部分と前記第２の部分との間にスペーサが適用される、請求項４～５のいずれか一項に記載のデバイス。
7. 前記最小のギャップは、約０．２ｍｍの幅を有する、請求項６に記載のデバイス。
8. 前記第２の部分は、前記第１の部分と向かい合って配置されており、前記測定プローブに対して前記毛髪を曲げるために前記第１の部分と前記第２の部分との間の境界に平行な平面において前記測定プローブの両側にアライメント要素を含む、請求項１、２又は３に記載のデバイス。
9. 前記第２の部分は、前記第１の部分と向かい合って配置されており、前記測定プローブに対して前記毛髪を曲げるために前記第１の部分と前記第２の部分との間の境界に平行な平面において前記測定プローブの両側にアライメント要素を含み、
   前記摩擦力及び／又は前記変形力に対する、当該デバイスが前記毛髪に適用される角度の影響を緩和するように構成されたガイダンス要素をさらに含む、請求項２又は３に記載のデバイス。
10. 前記アライメント要素は互いに結合され、且つ前記ガイダンス要素は互いに結合される、請求項９に記載のデバイス。
11. 前記測定プローブは、それぞれ摩擦力及び変形力を測定するために二次元で負荷を測定するように構成されたロードセルモジュールに取り付けられる、請求項１、２、３、８又は９に記載のデバイス。
12. 前記測定プローブの重量を補償するように構成された装置をさらに含む、請求項１～１１のいずれか一項に記載のデバイス。
13. 前記測定プローブの測定方向の重力を測定するように構成された加速度計をさらに含む、請求項１～１２のいずれか一項に記載のデバイス。
14. 前記測定プローブは、少なくとも部分的に可撓性であるか又は傾斜している、請求項１～１３のいずれか一項に記載のデバイス。
15. 前記第２の部分の要素は、少なくとも部分的に可撓性であるか又は傾斜している、請求項１～１４のいずれか一項に記載のデバイス。
16. 複数のブラシの毛を有するブラシに埋め込まれた、請求項１～１５のいずれか一項に記載のデバイス。
17. 毛髪が当該デバイスに進入することを可能にするため、前記測定プローブが移動可能である、請求項１～１６のいずれか一項に記載のデバイス。
18. 前記毛髪が前記毛髪に垂直な方向に当該デバイスを離れるのを防ぐように構成された部品をさらに含む、請求項１～１７のいずれか一項に記載のデバイス。
19. 当該デバイスは、トリートメントプレートをさらに含み、前記測定プローブが前記トリートメントプレートに沿って位置決めされる、請求項１～１５のいずれか一項に記載のデバイス。
20. 前記測定プローブの長さが、前記トリートメントプレートの長さと実質的に一致する、請求項１９に記載のデバイス。

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