KR102311584B1 - 사용자 정보 인식 기반의 비상 정지 기능을 갖는 보행 재활 장치 - Google Patents

사용자 정보 인식 기반의 비상 정지 기능을 갖는 보행 재활 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 사용자 정보 인식 기반의 비상 정지 기능을 갖는 보행 재활 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 보행 재활 장치를 사용하는 사용자에게 이상 상황이 발생하는 경우 보행 재활 장치의 동작을 신속하게 제어할 수 있는 사용자 정보 인식 기반의 비상 정지 기능을 갖는 보행 재활 장치에 관한 것이다. 본 발명은 사용자의 좌우측 발에 상응하는 한 쌍의 발판을 보행 궤적에 대응시켜 구동시키는 발판 구동 수단을 포함하는 보행 재활 장치에 있어서, 상기 사용자에 의해 생성되는 사용자 생성 정보를 획득하는 정보 획득부; 상기 사용자 생성 정보를 이용하여 상기 사용자의 상태를 판단하는 상태 판단부; 및 상기 상태 판단 결과에 따라 상기 보행 재활 장치의 동작을 유지하거나 또는 정지하기 위한 제어 신호를 생성하는 동작 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면 보행 재활 장치를 사용하는 재활환자에게 비상 상황이 발생하는 경우 별도의 비상 정지 버튼을 누르지 않고도 재활환자의 음성 또는 모션에 이해 보행 재활 장치의 동작을 자동으로 정지시킬 수 있어 비상 상황 대응에 대한 신속성을 크게 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.

Description

사용자 정보 인식 기반의 비상 정지 기능을 갖는 보행 재활 장치 {Training walk apparatus of providing urgent stop function based on recognizing user information}
본 발명은 사용자 정보 인식 기반의 비상 정지 기능을 갖는 보행 재활 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 보행 재활 장치를 사용하는 사용자에게 이상 상황이 발생하는 경우 보행 재활 장치의 동작을 신속하게 제어할 수 있는 사용자 정보 인식 기반의 비상 정지 기능을 갖는 보행 재활 장치에 관한 것이다.
일반적으로 사람에게 있어서 보행은 일상 생활에서 가장 기초적이면서 필수적인 동작이다. 보행 동작은 정상적인 신체를 가지고 있으면 누구나 쉽게 할 수 있기 때문에 사람들은 걷는 것에 특별한 관심을 기울이지 않지만, 보행 동작은 신경과 골격근이 총괄적으로 사용되는 아주 복잡한 과정이며, 한쪽 다리가 입각기의 안정된 상태를 유지하는 동시에 다른 다리가 몸을 앞으로 전진시키는 연속적이고 반복적인 동작이다. 또한 100여 개의 골격근이 상지와 하지의 여러 관절과 협응을 이루어야 가능한 복합적인 동작이며 호흡 작용이나 심장 박동 등 여러 신체 활동의 협응으로 이루어진다.
질병이나 사고로 인하여 신경 기능의 손상을 입거나 근육의 불균형 발달로 인하여 제대로 걷지 못하는 환자들에게 보행 훈련을 실시하는 것은 그 환자가 일상 생활로 복귀할 수 있도록 하는 첫번째 관문이 된다.
이에 따라, 보행 재활 훈련을 위한 다양한 보행 재활 장치들이 제시되고 있으며, 이러한 보행 재활 장치의 경우 이를 사용하는 재활환자에게 이상 상황이 발생한 경우 장치의 동작을 중단하고 재활환자가 안정한 상태가 되도록 하는 기능이 필수적으로 요구된다.
그러나, 종래의 보행 재활 장치의 경우 상기와 같은 기능을 비상정지 버튼을 통한 수동 방식으로만 제공하므로 재활환자에게 발생 가능한 비상상황에 능동적으로 대처하는데 한계를 갖는 문제점이 있었다.
(문헌 1) 특허공개공보 제10-2012-0129651호 (문헌 2) 특허공개공보 제10-2011-0060486호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서 보행재활 장치를 사용하는 사용자의 음성 정보 또는 모션 정보를 기반으로 사용자의 상태를 판단하고 판단 결과에 따라 보행재활 장치를 자동으로 비상 정지할 수 있도록 하는 사용자 정보 인식 기반의 비상 정지 기능을 갖는 보행 재활 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 사용자 정보 인식 기반의 비상 정지 기능을 갖는 보행 재활 장치는 사용자의 좌우측 발에 상응하는 한 쌍의 발판을 보행 궤적에 대응시켜 구동시키는 발판 구동 수단을 포함하는 보행 재활 장치에 있어서, 상기 사용자에 의해 생성되는 사용자 생성 정보를 획득하는 정보 획득부; 상기 사용자 생성 정보를 이용하여 상기 사용자의 상태를 판단하는 상태 판단부; 및 상기 상태 판단 결과에 따라 상기 보행 재활 장치의 동작을 유지하거나 또는 정지하기 위한 제어 신호를 생성하는 동작 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 사용자 생성 정보는 상기 사용자의 음성 정보 또는 모션 정보일 수 있다.
또한, 상기 정보 획득부는 상기 사용자의 음성 정보를 획득하는 음성 정보 획득부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 정보 획득부는 상기 사용자의 모션 정보를 획득하는 모션 정보 획득부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 사용자의 상태를 판단하기 위한 기준 음성 정보 또는 기준 모션 정보를 저장하는 판단 정보 저장부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 사용자의 음성 정보 또는 모션 정보는 사용자 착용 단말로부터 상기 상태 판단부로 전송될 수 있다.
또한, 상기 사용자 착용 단말은 스마트 워치 또는 스마트 밴드일 수 있다.
본 발명에 의하면 보행 재활 장치를 사용하는 재활환자에게 비상 상황이 발생하는 경우 별도의 비상 정지 버튼을 누르지 않고도 재활환자의 음성 또는 모션에 이해 보행 재활 장치의 동작을 자동으로 정지시킬 수 있어 비상 상황 대응에 대한 신속성을 크게 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명에 의하면 보행 재활 장치를 사용하는 재활환자에게 비상 상황이 발생하는 경우 별도의 비상 정지 버튼을 누르지 않고도 재활환자의 음성 또는 모션에 이해 보행 재활 장치의 동작을 자동으로 정지시킬 수 있어 보행 재활 장치의 안정성 및 재활환자의 편의성을 크게 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 사용자 정보 인식 기반의 비상 정지 기능을 갖는 보행 재활 장치의 제어 블록도를 개략적으로 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 사용자 정보 인식 기반의 비상 정지 기능을 갖는 보행 재활 장치를 개략적으로 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 또다른 바람직한 실시예에 따른 사용자 정보 인식 기반의 비상 정지 기능을 갖는 보행 재활 장치의 제어 블록도를 개략적으로 도시한 도면, 및
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 사용자 정보 인식 기반의 비상 정지 기능을 갖는 보행 재활 장치의 동작 순서도 이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 첨가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 사용자 정보 인식 기반의 비상 정지 기능을 갖는 보행 재활 장치의 제어 블록도를 개략적으로 도시한 도면, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 사용자 정보 인식 기반의 비상 정지 기능을 갖는 보행 재활 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1 및 2를 참조하면 본 발명의 사용자 정보 인식 기반의 비상 정지 기능을 갖는 보행 재활 장치(100)의 경우 사용자의 좌우측 발에 상응하는 한 쌍의 발판을 보행 궤적에 대응시켜 구동시키는 발판 구동 수단을 구비하고 있으며, 정보 획득부(110), 상태 판단부(120), 판단 정보 저장부(130), 동작 제어부(140), 구동부(150), 보행부(160), 제1 지지부(170), 및 제2 지지부(180)를 포함한다.
정보 획득부(110)는 사용자(예를 들어, 재활환자)에 의해 생성되는 사용자 생성 정보를 획득한다. 이때, 상기 사용자 생성 정보는 상기 사용자의 음성 정보 또는 모션 정보(예를 들어, 사용자의 동작이 포함되는 사용자 영상 정보)일 수 있으며, 이에 따라 정보 획득부(110)는 상기 사용자의 음성 정보를 획득하는 음성 정보 획득부(예를 들어, 마이크) 또는 상기 사용자의 모션 정보를 획득하는 모션 정보 획득부(예를 들어, 카메라, 가속도 센서 등)를 포함할 수 있다.
상태 판단부(120)는 상기 사용자 생성 정보를 이용하여 상기 사용자의 상태(예를 들어, 정상 상태 또는 이상 상태)를 판단하고, 판단 정보 저장부(130)는 상기 사용자의 상태를 판단하기 위한 기준 음성 정보 또는 기준 모션 정보를 저장한다.
이때, 상기 기준 음성 정보는 정상 상태인 사용자의 음성 또는 숨소리에 대응하는 데시벨 값의 범위에 대한 정보일 수 있고, 상기 기준 모션 정보는 정상 상태인 사용자의 손 또는 몸의 각도 범위에 대한 정보일 수 있다.
예컨대, 상태 판단부(120)는 상기 사용자 음성 정보에 대응되는 데시벨 값과 상기 기준 음성 정보에 대응되는 데시벨 값의 범위를 비교하여 상기 비교 결과 상기 사용자 음성 정보에 대응되는 데시벨 값이 상기 기준 음성 정보에 대응되는 데시벨 범위 이내인 경우 상기 사용자가 정상 상태인 것으로 판단할 수 있고, 상기 기준 음성 정보에 대응되는 데시벨 범위 미만 또는 초과인 경우 상기 사용자가 이상 상태(예를 들어, 사용자의 호홉 곤란 또는 재활 동작 실시 불가 등)로 판단할 수 있다.
또한, 상태 판단부(120)는 상기 사용자 모션 정보로부터 상기 사용자의 움직임 각도(예를 들어, 사용자 손 또는 몸의 각도)를 추출한 후 이를 상기 기준 모션 정보에 대응되는 각도 범위와 비교하여 상기 사용자 움직임 각도가 상기 기준 모션 정보에 따른 각도 범위 이내인 경우 상기 사용자가 정상 상태인 것으로 판단할 수 있고, 상기 기준 모션 정보에 따른 각도 범위 미만 또는 초과인 경우 상기 사용자가 이상 상태인 것으로 판단할 수 있다.
동작 제어부(140)는 상기 상태 판단 결과에 따라 보행 재활 장치(100)의 동작을 유지하거나 또는 정지하기 위한 제어 신호를 생성한 후 구동부(150)로 전송하며, 구동부(150)는 상기 제어 신호에 따라 보행 재활 장치(100)가 동작 또는 정지하도록 하는 서보 드라이브 및 서보 모터를 포함할 수 있다.
다시 말해서, 동작 제어부(140)의 경우 상기 사용자의 상태가 정상 상태로 판단되는 경우 보행 재활 장치(100)가 계속 동작하기 위한 제어 신호(예를 들어, 상기 발판 구동 수단의 회동 또는 승하강 동작을 유지하기 위한 제어신호)를 생성한 후 구동부(150)로 전송할 수 있고, 상기 사용자의 상태가 비정상 상태로 판단되는 경우 보행 재활 장치(100)가 비상 정지하기 위한 제어 신호(예를 들어, 상기 발판 구동 수단의 동작을 중지하기 위한 제어 신호)를 생성한 후 구동부(150)로 전송할 수 있다.
보행부(160)는 구동부(150)와 결합되어 구동부(150)의 동작에 따라 회동 또는 승하강 동작이 발생하는 발판 구동 수단이며, 상기 사용자가 휠체어에 탑승한 상태로 보행 재활 장치(100) 까지 이동한 후 보행 재활 장치(100)에 탑승 시 보행부(160)에 발을 지지하게 된다.
이때, 보행부(160)의 경우 전체적으로 사각판 형태로 형성되거나, 발의 형상에 대응되어 형성되거나, 또는 신발 형상으로 형성되어 상기 사용자가 발을 올린 후 안정적으로 중심을 잡고 보행 훈련을 수행할 수 있도록 구비될 수 있다.
또한, 보행부(160)의 경우 제1 지지부(170)에 회전 가능하게 결합되어 회전할 수 있어 상기 사용자는 보행에 필요한 근육들을 반복적으로 수축, 이완시키는 방식의 재활운동을 실시할 수 있으며, 도시되지는 않았으나 보행부(160)는 추가적으로 좌우가 상반되게 앞뒤로 이동하거나 또는 좌우가 동시에 앞뒤로 이동할 수도 있어 상기 사용자는 양발이 각각 움직이거나 또는 동시에 움직이는 방식의 재활운동을 실시할 수도 있다.
제1 지지부(170)는 보행부(160) 및 제2 지지부(180)와 결합하여 보행부(160) 및 제2 지지부(180)를 지지하는 역할을 한다. 이때, 제2 지지부(180)는 일측이 제1 지지부(160)에 접촉되고 타측이 보행부(160)로부터 이격된 위치에 위치되게 제1 지지부(170)에 결합되며, 보행 훈련 중 상기 사용자의 체중을 지지해 주는 역할을 할 수 있다.
또한, 본 발명의 보행 재활 장치(100)의 경우 사용자 생성 정보가 정보 획득부(110)에서 획득되는 대신 상태 판단부(120)로 직접 전송되는 구성이 가능하며, 이를 이하 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3의 경우 본 발명의 또다른 바람직한 실시예에 따른 사용자 정보 인식 기반의 비상 정지 기능을 갖는 보행 재활 장치의 제어 블록도를 개략적으로 도시한 도면이며, 도 3을 참조하면 본 발명의 보행 재활 장치(100)의 경우 사용자가 착용한 사용자 착용 단말(WD)로부터 상기 사용자의 음성 정보 또는 모션 정보가 상태 판단부(120)로 직접 전송될 수 있다.
이때, 상기 사용자 착용 단말은 사용자가 착용 가능하며 무선 통신 방식에 의해 각종 정보를 상태 판단부(120)로 전송할 수 있는 스마트 워치 또는 스마트 밴드 등과 같은 웨어러블(wearable) 스마트 단말일 수 있으며, 상기 사용자 착용 단말의 경우 내장된 마이크에 의해 상기 사용자의 음성 정보를 생성한 후 이를 상태 판단부(120)로 전송하거나 또는 내장된 가속도 센서에 의해 상기 사용자의 모션 정보(다시 말해서, 상기 사용자의 손 또는 몸의 각도 값)를 생성한 후 이를 상태 판단부(120)로 전송할 수 있다.
이에 따라, 상태 판단부(120)의 경우 상기 사용자 착용 단말로부터 직접 전송되는 상기 사용자의 음성 정보 또는 모션 정보를 이용하여 상기 사용자의 상태를 판단하는 것이 가능해진다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 사용자 정보 인식 기반의 비상 정지 기능을 갖는 보행 재활 장치의 동작 순서도 이다.
도 4에 도시된 바와 같이 S100에서 사용자 정보 획득부(110)가 사용자 생성 정보의 획득 여부를 판단하여 상기 사용자 생성 정보가 획득되지 않은 경우 이를 동작 제어부(140)로 통보하고, 이에 따라 S700에서 동작 제어부(140)가 상기 보행 재활 장치의 정상 동작을 위한 제어 신호를 생성하여 구동부(150)로 전송한 후 종료가 이루어진다.
또한, S100에서 상기 사용자 생성 정보가 획득된 경우 사용자 정보 획득부(110)는 상기 사용자 생성 정보를 상태 판단부(120)로 전송하며, 이에 따라 S200에서 상태 판단부(120)가 상기 사용자 생성 정보의 음성 정보 여부를 판단한다.
이때, 상기 사용자 생성 정보가 음성 정보로 판단된 경우 S300에서 상태 판단부(120)가 상기 사용자 음성 정보를 이용하여 상기 사용자의 상태를 판단하고, 상기 판단 결과를 동작 제어부(140)로 전송한다.
또한, 상기 판단 결과 상기 사용자 생성 정보가 음성 정보가 아닌 경우 S400에서 상태 판단부(120)가 상기 사용자 모션 정보를 이용하여 상기 사용자의 상태를 판단한 후 상기 판단 결과를 동작 제어부(140)로 전송한다.
이때, S300 및 S400에서 상태 판단부(120)는 도 1 및 2를 참조하여 전술한 바와 같이 상기 사용자 음성 정보 또는 모션 정보를 판단 정보 저장부(130)에 미리 저장되어 있는 기준 음성 정보 또는 기준 모션 정보와 비교하는 방식으로 상기 사용자의 상태를 판단할 수 있다.
또한, 도 3를 참조하여 전술한 바와 같이 상기 사용자 생성 정보가 상기 사용자 착용 단말로부터 상태 판단부(120)로 직접 전송되는 경우 S100은 생략될 수 있으며, 이에 따라 S200이 최초로 수행될 수 있다.
S500에서 동작 제어부(140)가 상태 판단부(120)로부터 전송된 상기 판단 결과에 따라 상기 사용자의 상태를 판단하며, 상기 판단 결과 상기 사용자의 상태가 이상 상태인 경우 S600에서 동작 제어부(140)가 보행 재활 장치(100)의 비상 정지 동작을 위한 제어 신호를 생성한 후 이를 구동부(150)로 전송하면 종료가 이루어진다.
또한, 상기 판단 결과 상기 사용자의 상태가 이상 상태가 아닌 경우 S700에서 동작 제어부(140)가 보행 재활 장치(100)의 비상 정지 동작을 위한 제어 신호를 생성한 후 이를 구동부(150)로 전송하면 종료가 이루어진다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 경우 정보 획득부(110)가 사용자의 음성 정보 또는 모션 정보와 같은 상기 사용자 생성 정보를 인식하고 상태 판단부(120)가 이를 이용하여 상기 사용자의 상태를 판단한다.
그리고, 상기 판단 결과에 따라 동작 제어부(140)가 보행 재활 장치(100)의 정상 동작 또는 비상 정지 동작을 위한 제어 신호를 생성하여 구동부(150)로 전송함으로써 보행 재활 장치(100)의 계속 동작 또는 비상 정지가 이루어질 수 있게 된다.
따라서, 본 발명의 경우 보행 재활 장치를 사용하는 재활환자에게 비상 상황이 발생하는 경우 별도의 비상 정지 버튼을 누르지 않고도 재활환자의 음성 또는 모션에 이해 보행 재활 장치의 동작을 정지시킬 수 있어 비상 상황 대응에 대한 신속성을 크게 향상시킬 수 있으며, 이에 더하여 보행 재활 장치의 안정성 및 재활환자의 편의성을 크게 향상시킬 수 있는 장점을 가지게 된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경, 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면들에 의해서 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
(100) : 사용자 정보 인식 기반의 비상 정지 기능을 갖는 보행 재활 장치
(110) : 정보 획득부 (120) : 상태 판단부
(130) : 판단 정보 저장부 (140) : 동작 제어부
(150) : 구동부

Claims (7)

  1. 사용자의 좌우측 발에 상응하는 한 쌍의 발판을 보행 궤적에 대응시켜 구동시키는 발판 구동 수단을 포함하는 보행 재활 장치에 있어서,
    상기 사용자에 의해 생성되는 사용자 생성 정보로서, 상기 사용자의 음성 정보 및 모션 정보를 획득하는 정보 획득부;
    획득된 상기 사용자의 음성 정보와 상기 모션 정보를 각각 기준 음성 정보와 기준 모션 정보와 비교하여 상기 사용자의 상태를 판단하는 상태 판단부; 및
    상기 상태 판단 결과에 따라 상기 보행 재활 장치의 동작을 유지하거나 또는 정지하기 위한 제어 신호를 생성하는 동작 제어부를 포함하며,
    상기 기준 음성 정보는 정상 상태인 사용자의 음성 또는 숨소리에 대응하는 데시벨 값의 범위에 대한 정보이고, 상기 기준 모션 정보는 정상 상태인 사용자의 손 또는 몸의 각도의 범위에 대한 정보이며,
    상기 상태 판단부는, 상기 사용자의 음성 정보에 대응되는 데시벨 값이 상기 기준 음성 정보에 따른 데시벨 범위 이내인 경우 정상 상태로 판단하고 상기 기준 음성 정보에 따른 데시벨 범위 미만 또는 초과인 경우 이상 상태로 판단하며, 상기 사용자의 모션 정보에 따른 움직임 각도가 상기 기준 모션 정보에 따른 각도 범위 이내인 경우 정상 상태로 판단하고 상기 기준 모션 정보에 따른 각도 범위 미만 또는 초과인 경우 이상 상태로 판단하는 것을 특징으로 하는 사용자 정보 인식 기반의 비상 정지 기능을 갖는 보행 재활 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 정보 획득부는 상기 사용자의 음성 정보를 획득하는 음성 정보 획득부를 포함하는 것을 특징으로 하는 사용자 정보 인식 기반의 비상 정지 기능을 갖는 보행 재활 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 정보 획득부는 상기 사용자의 모션 정보를 획득하는 모션 정보 획득부를 포함하는 것을 특징으로 하는 사용자 정보 인식 기반의 비상 정지 기능을 갖는 보행 재활 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기준 음성 정보 및 상기 기준 모션 정보를 저장하는 판단 정보 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사용자 정보 인식 기반의 비상 정지 기능을 갖는 보행 재활 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 사용자의 음성 정보 또는 모션 정보는 사용자 착용 단말로부터 상기 상태 판단부로 전송되는 것을 특징으로 하는 사용자 정보 인식 기반의 비상 정지 기능을 갖는 보행 재활 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 사용자 착용 단말은 스마트 워치 또는 스마트 밴드인 것을 특징으로 하는 사용자 정보 인식 기반의 비상 정지 기능을 갖는 보행 재활 장치.
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