KR102318793B1 - 산도 센서와 습도 센서를 구비한 여성용 y존 관리 장치 - Google Patents

산도 센서와 습도 센서를 구비한 여성용 y존 관리 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 여성의 Y존 관리장치에 부착되는 산도센서로서 상기 산도센서는 기판과, 산도측정부를 포함하며, 기판은 폴리머 기반의 재료 또는 섬유 재질의 재료 또는 지지재를 혼입한 페이퍼 재질의 재료이며, 산도측정부는 기준전극과 감지전극을 포함하고, 기준전극은 은(Ag), 염화은(AgCl) 또는 염화칼륨(KCl) 재질의 필름을 포함하며, 감지전극은 금속산화(MOx) 재료인, 산도센서를 제공한다.

Description

산도 센서와 습도 센서를 구비한 여성용 Y존 관리 장치{Y zone management device having PH sensor and humidity sensor}
본 발명은 산도 센서와 습도 센서를 구비한 여성용 Y존 관리 장치에 관한 것이다. 더욱, 구체적으로 본 발명은 건강과 청결이 중요한 여성의 Y존에 있어 산도와 습도를 정확히 검지하고 측정할 수 있는 여성용 Y존 관리 장치에 관한 것이다.
여성용 Y존의 건강과 청결을 위한 많은 의료기기가 보급되고 있다.
특허 공개 제10-2020-0039996호는, 질 내에 삽입 가능하도록 형성되는 본체 내에 발광부와 온열 발생부를 설치하여 살균 효과를 통해 냉대하증과 요실금 및 생리통을 완화 및 해소시킬 수 있는 여성용 질 관리기를 개시하고 있다.
특허 제10-2010862호는 훈증용 카트리지 및 열 발생부를 포함하여 훈증용 카트리지로부터 훈증을 발생시켜 질 앞에 배치시키는 것만으로 용이하고 편리하게 질의 염증, 피부 트러블 방지, 악취 등을 개선할 수 있는 Y존 미용기기를 개시하고 있다.
그러나, 이들 특허는 Y존의 건강과 청결을 위한 확실한 방법을 제공하지 못하며 구조적으로 복잡한 단점이 있다.
따라서, 출원인은 특허 제10-2222388호에서, 도 1에 도시한 것과 같은 Y존 관리장치에서, UV LED와 적외선 LED를 포함하여 이들을 발광시키는 구동회로부(300'), Y존에 접촉하여 LED 광을 발산하는 접촉부(100'), 접촉부(100')를 지지하는 전면커버(200'), 전면커버(200')와 결합하여 상기 구동회로부(300')가 실장되는 후면커버(400')로 이루어지는 Y존 관리장치를 제안하였다.
접촉부(100')는 도 2에 도시한 것처럼, 볼록부(110'), 제1탄성막(120'), 제2탄성막(130'), 제1프레임(140'), 및 제2프레임(150')을 포함한다. 볼록부(110')는 라운드지게 돌출된 돌출부(111'), 돌출부(111')의 하단 둘레를 형성하는 베이스(112'), 베이스(112')에서 외측으로 연장되는 제1지지플렌지(113')를 포함한다. 볼록부(110')는 글래스 또는 폴리머와 같이 LED 광을 외부로 방사할 수 있는 경질의 재질로 제작된다. 제1탄성막(120')과 제2탄성막(130')은 동일한 크기와 형상으로 형성되며, LED 광을 통과시키는 탄성 재질의 폴리머로 형성된다. 돌출부(111')는 제1관통공(121')을 통과하고, 제1지지플렌지(113')는 제2관통공(131')위에 놓이면서 제1탄성막(120')과 제2탄성막(130') 사이에 결합하여 a'이 a에 연접하게 된다.
제1프레임(140')과 제2프레임(150')은 동일한 형상과 크기로 형성되며, 각각의 내경(141',151')을 가지고, 제2프레임(150')의 배면에는 결합 돌구(152')가 형성되어 전면커버(200')에 결합된다.
이러한 Y존 관리장치는 여성의 Y-존에 온열요법과 광선요법을 동시에 작용시키는 효과를 발휘한다.
하지만, 신체, 특히 여성의 Y존의 경우, 건강과 청결의 관점에서 산도와 습도를 모니터링하는 것이 필수적이다. 산도와 습도의 모니터링은 세균과 바이러스의 침입을 막고 내성을 향상시키는데 중요하다. 또, 출원인의 상기 특허와 같이, 온열요법과 광선요법을 제공하는 경우에도 산도와 습도 데이터를 같이 고려하여 최적의 강도와 방사 시간을 결정하는 것이 필요하다.
그러므로 본 발명은 여성의 건강을 증진시키고 삶의 질을 향상시키도록 산도센서 및 습도센서를 구비한 여성용 Y존 관리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 여성의 Y존 관리장치에 부착되는 산도센서로서 상기 산도센서는 기판과, 산도측정부를 포함하며, 기판은 폴리머 기반의 재료 또는 섬유 재질의 재료 또는 지지재를 혼입한 페이퍼 재질의 재료이며, 산도측정부는 기준전극과 감지전극을 포함하고, 기준전극은 은(Ag), 염화은(AgCl) 또는 염화칼륨(KCl) 재질의 필름을 포함하며, 감지전극은 금속산화(MOx) 재료인, 산도센서를 제공한다.
폴리머 기반의 재료는 PDMS(polydimethylsiloxane)를 포함할 수 있다.
금속산화재료는 산화이리듐(IrO2)이 주성분인 나노튜브 형태로 제공될 수 있다.
금속산화재료는 산화루테니움(RuO2)에 불활성 산소를 혼합한 것으로서 0.05 단위 이하의 극미세 산도 변화를 측정하여 혈액의 산도 변화를 측정할 수 있다.
또한, 본 발명은 이상의 산도센서를 PCB기판에 배열하여 이루어지는 산도센서어셈블리로서, 상기 산도센서어셈블리는 산도센서정보를 외부의 전자기기와 통신할 수 있도록 무선 통신 인터페이스를 포함하며, 메인CPU와, RFID칩과, A/D컨버터와, 안테나와 메모리를 포함하는, 산도센서어셈블리를 제공한다.
산도센서어셈블리는 습도센서를 장착할 수 있다.
또한, 본 발명은 여성용 Y존 관리장치로서, 상기 관리장치는 UV LED와 적외선 LED를 포함하여 이들을 발광시키는 구동회로부, Y존에 접촉하여 LED 광을 발산하는 접촉부, 접촉부를 지지하는 전면커버, 전면커버와 결합하여 상기 구동회로부가 실장되는 후면커버로 이루어지며, 접촉부는 볼록부, 제1탄성막, 제2탄성막, 제1프레임 및 제2프레임을 포함하며, 제1탄성막과 제2탄성막은 동일한 크기와 형상으로 형성되며, LED 광을 통과시키는 탄성 재질의 폴리머로 형성되고, 이상의 산도센서어셈블리를 케이스내에 장착한 산도센서모듈을 Y존 영역과 밀착하여 접하도록 상기 접촉부에 장착한, 여성용 Y존 관리장치를 제공한다.
상기 산도센서모듈은 제1탄성막 또는 제1프레임에 설치될 수 있다.
본 발명의 여성용 Y존 관리장치에 이용되는 산도센서는 신체 부위에 적응하도록 유연성 있게 제작되며, 신체에서 분비되는 액상의 물질 또는 수분의 산성도를 정확하고 정밀하게 측정할 수 있다는 효과를 발휘한다.
본 발명의 여성용 Y존 관리장치는 습도센서를 구비하여 적절한 범위의 습도 범위를 기준으로 과습 또는 저습 여부를 판단하여 적절한 조처를 취할 수 있도록 하여 여성의 건강을 향상시키는 효과를 발휘한다.
본 발명의 산도 및 습도센서는 무선 통신을 통하여 외부의 전자기기와 연결되어 그 검출값을 토대로 건강 지수를 관리하고 향상시킬 수 있는 전반적인 네트워크를 구성할 수 있다는 효과를 발휘한다.
도 1은 선행기술의 여성의 Y존 관리장치의 전체 분해도;
도 2는 도 1의 접촉부의 분해 사시도;
도 3은 본 발명의 산도 센서의 각 실시예를 보인 도면;
도 4는 본 발명의 산도센서어셈블리의 구성도;
도 5는 본 발명의 산도 센서 모듈을 도시한 것으로서 도 5(a)는 사시도, 도 5(b)는 측면도; 그리고
도 6은 본 발명의 산도 센서 모듈을 여성용 Y존 관리장치에 설치하는 일례를 보인 사시도이다.
본 발명의 목적 및 효과, 그리고 그것들을 달성하기 위한 기술적 구성들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 뒤에 설명되는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐를 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 한편, 본 발명의 실시예에 있어서, 각 구성요소들, 기능 블록들 또는 수단들은 하나 또는 그 이상의 하부 구성 요소로 구성될 수 있다.
인체의 땀, 눈물, 타액, 오줌은 물론 Y존에서 검지되는 신체의 액체 성분은 개인의 건강이나 질병 치유의 기준이 되는 수소 이온을 포함하는 많은 정보를 제공한다. 산성도의 변화는 효소 반응, 통증 발현, 상처 치료 및 세포 성장과 같은 생리학적, 생물학적 및 의료 과정의 활동을 반영한다. 예를 들어 땀의 경우 산성도의 측정으로 병이나 감염 여부를 진단할 수 있는데, 농성 섬유증 환자의 경우 pH가 9에 이르는 알칼리성을 보이지만 정상의 경우 pH는 4.5 ~ 6.5의 범위이다.
도 3은 본 발명의 산도센서(1)의 분해사시도이다. 산도센서(1)는 기판(2)과, 산도측정부(3)를 포함한다.
기판(2)은 산도센서(1) 전체를 웨어러블 디바이스로 제작하기 위하여 또 화학적 안정성 및 열적 전기적 절연 성능을 유지하기 위하여 폴리머 기반의 재료로 제작된다. 폴리머 재료는 폴리이미드(PI) , 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 또는 폴리에틸렌나프탈렌(PEN)을 포함한다. PI는 산성 용액에 반응하지 않고 절곡도와 기계적 강도가 우수하며 구부러진 상태에서도 검출된 산도를 유지하는 경향이 강하지만 다소 고가이다. PET와 PEN은 비교적 저가이며, 가시광선 투과율이 좋고 절연성이 우수하고 굴곡 성능이 좋지만 상대적으로 기계적 강도가 약한 단점이 있다.
따라서 본 발명의 폴리머 재료는 이들 재료 외에 PDMS(polydimethylsiloxane)를 사용할 수 있다. PDMS는 고유의 신장성이 좋고 특히 생리학적으로 안전하며 인체의 활동이나 운동에 불구하고 거의 변형되지 않아 인체 신체와 적접 접촉해야 하는 본 발명의 산도센서(1)를 제작하는데 바람직하다.
기판(2)은 폴리머 재료 외에 섬유 재질의 재료를 이용할 수 있다. 이들 재질은 인체의 신체와 같이 변형되므로 인체와의 적응성이 아주 뛰어나며, 통기성과 흡습성이 있으므로 신체가 분비하는 액체를 모을 수 있는 장점이 있다. 생리대나 의복에 별도의 층을 형성하고 이를 도전성의 섬유로 제작하여 기판(2)으로 제작할 수 있다.
기판(2)은 폴리머 재료 외에 페이퍼 재질의 재료를 이용할 수 있다. 페이퍼 재질은 저가이며 액체의 흡수성이 좋고 가볍다. 포토리소그래피 공법을 통하여 페이퍼에 친수성 또는 소수성 패턴을 인쇄할 수 있는데 특히 저가인 장점을 이용하여 일회용 또는 단기간 착용용의 산도 센서(1)를 제작하는데 좋다. 페이퍼 재료는 액체를 흡수하면 변형되는 경향이 있으므로 왁스와 같은 지지재를 혼입할 수 있다.
다음, 본 발명의 산도측정부(3)는 기준전극(31)과 감지전극(32)을 포함한다. 인체의 분비물과 동시에 접하는 두 전극(31, 32) 사이의 전위차(potential difference)를 측정하여 이에 대응하는 산성도를 측정한다. 전위차는 다음 네른스트(Nernst) 방정식에 의하여 액체의 pH에 비례한다.
E = E0 - (2.303RT/nF) pH
E는 측정된 기전력(emf), E0는 기준 포텐셜, R은 기체 상수, T는 절대온도, n은 전자의 숫 그리고 F는 패러데이 상수이다.
기준전극(31)은 은(Ag), 염화은(AgCl) 또는 염화칼륨(KCl) 재질의 필름을 이용한다. Cl 이온과 결합하여 층을 형성하기 어려우므로 Ag, AgCl층 위에 유리-염화칼륨층을 형성하는 것도 가능하다. 이 경우 유연한 PET기판(2)에 Ag 또는 AgCl 층을 형성하고 잉크젯으로 프린트 한 다음 KCL의 존재하에서 자외선 경화를 실시한다.
다음, 감지전극(32)은 전지적 및 전기화학적 성능이 뛰어난 것으로 검증되었고, 헬스케어 분야에서 이용되는 금속산화(MOx) 재료를 이용한다. 원칙적으로 금속재질은 특히 한정되지 않으며 다양하다. 금속 성분과 나노 구조로서는 예를 들어, 산화아연(ZnO) 나노튜브(nano tube)를 이용할 수 있는데, 이는 산화아연 나노로드(nanorod)에 비하여(28.4mV pH -1) 산도 민감도가 뛰어나다(45.9mV pH -1). 나노 튜브 형태의 구조는 유효 접촉 표면적을 늘리는 점에서 장점이 있기 때문이다. 한편, 산화구리(CuO)의 경우, 나노 사각형 구조가 나노 플라워 구조에 비하여 결정도가 높고, 접촉 면적이 넓으며, 표면 거칠기가 더 고른 점에서 유리하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 감지전극(32)으로 산화이리듐(IrO2)이 적절하다. 산화이리듐은 산성 감지도가 매우 우수하며, 특히 인체의 분비물이나 액체와 적접 접하는 현장에서의 적응력이 뛰어나다. 산화이리듐을 스테인레스 스틸 메쉬 구조에 적용한 결과 약 47mV pH -1의 민감도를 얻었는데 이는 pH 4 ~ 8을 거의 오차 없이 감지할 수 있는 민감도이다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 의하면, , 감지전극(32)으로 산화이리듐(IrO2)이나 산화루테니움(RuO2)에 불활성 산소를 혼합한 것을 이용할 수 있다. 이들 산화금속의 혼합물은 특히 0.05 단위 이하의 극미세 산도 변화를 측정할 수 있는데, 이 성능은 인체에 가장 중요한 혈액의 산도 변화를 측정하는데 유리하다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 감지전극(32)은 금속산화 재료가 아닌, 폴리머 재료로 제작할 수 있다. 또는 감지전극(32)은 금속산화 재료가 아닌 탄소 나노 튜브를 이용한 탄소 재료 또는 폴리머와 탄소 재질을 같이 이용한 복합형의 재료로도 제작할 수 있다.
기준전극(31)과 감지전극(32)은 프린팅 인쇄, 증착법, 스퍼터링법에 의하여 기판(2)에 형성될 수 있다.
본 발명의 도 3(a)는 기판(2)의 길이 방향을 따라 한쪽에 긴 기준전극(31)을 배열하고, 남은 공간에 3열의 감지전극(32)을 평행하게 배열한 구조를 도시하고 있다. 감지전극(32)의 접촉부(322)는 Y존에서 분비물이 많고 수분 흡수가 활발한 영역에 배치 한다.
본 발명의 도 3(b)는 기판(2)의 대부분의 면적에 걸쳐 기준전극(31)과 감지전극(32)이 서로 교대하여 에워싸는 사행형(蛇行形)의 구조를 도시하고 있다. 이러한 구조는 분비물이 넓은 영역에 걸쳐 존재하는 경우 유리하다.
다음에 도 4는 본 발명의 산도센서(2)를 PCB기판(20)에 배열하여 완성한 산도센서어셈블리(50)의 구성도이다. 본 발명은 산도센서정보를 사용자의 스마트폰 등 외부의 전자기기와 통신할 수 있도록 무선 통신 20인터페이스를 포함한다.
구체적으로 산도센서어셈블리(50)는 이상 설명한 산도센서(2)와, 메인CPU(51)와, RFID칩(52)과, A/D컨버터(53)와, 한쌍의 안테나(54)와 메모리(55)를 포함한다. 산도센서(2)에서 측정된 전위차는 메인CPU(51)로 전송되며, 메인CPU(51)는 전위차에 따른 산도값이 미리 저장된 메모리(55)를 조회하여 산도를 검출한다. 검출된 산도값은 A/D컨버터(53)를 경유하여 RFID칩(52)과 안테나(54)를 경유하여 외부로 무선 전송된다. “R”은 과대 전류를 제한하기 위한 저항 소자이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 산도센서어셈블리(50)는 습도센서(5)를 더 포함한다. 본 발명에서의 습도센서(5)는 여성의 Y존 영역의 습도를 측정한다.
통상 인체에 적합한 습도(상대습도)는 40 ~ 60%이며, 이보다 낮거나 높으면 우리 몸은 질병에 취약한 상태가 된다. 습도가 낮으면, 피부 건조로 피부 수분이 감소하여 피부 장벽의 기능이 떨어지면서 바이러스, 세균, 곰팡이 등과 같은 각종 유해물질이 침투, 접촉성 피부염 등이 생길 수 있다. 반대로 습도가 높으면, 습진에 걸리기 쉽고, 알레르기 유발 물질이 증가하고, 유해 화학물질이 증가한다. 하지만 인체의 Y존 영역은 대기와 접하는 피부가 아니고 공기가 원활히 통하지 않으며 액상 분비물이 많이 존재하여 습도가 높으므로, 이 점을 고려하여 통상 습도보다 높은 범위를 정상 범위로 취급하는 것이 바람직하다.
통상 습도센서는 다공질세라믹 또는 전해질에서 수분에 의해 변화되는 전도율을 이용하는 저항센서와, 고분자 중합체에 수분이 흡착될 때 발생되는 유전율의 변화를 이용하는 정전용량형 센서로 나뉘는데, 저항형 습도센서는 저습도 영역 및 고습도 영역에서의 측정이 어렵고, 출력이 비선형이면서, 온도변화에 대한 변화폭이 큰 단점이 있으므로 정전용량형 센서를 이용한다.
발명의 정전 용량형 습도센서(5)는 기판과, 기판의 소정 영역 상에 형성되며, 전극 패드 및 상부 전극과 연결되는 라인을 구비한 하부 전극, 하부 전극을 커버하도록 형성되며, 수분을 흡습 또는 탈습하는 감습층과, 감습층 상에 형성되며, 하부 전극 라인 중 어느 하나의 하부 전극 라인과 연결되는 라인을 갖는 상부 전극을 포함하여 구성된다. 하지만, 본 발명의 습도센서(5)는 기존의 어느 것이라도 채용할 수 있다.
도 5는 본 발명의 산도센서어셈블리(50)를 코인 또는 디스크형의 케이스(500)에 모듈화(70)한 것을 보인 사시도 및 측면도이다.
케이스(500)는 고리 또는 디스크형의 테두리(502)와 테두리(502)를 둘러 상면을 덮는 커버(508)을 포함한다. 산도센서어셈블리(50)는 테두리(502)와 커버(508)가 제공하는 공간 내부에 배치된다. 산도센서(2)와 습도센서(5)는 인체와 직접 접촉하도록 바깥쪽에 위치하여 노출되도록 배열되지만, 칩과 안테나 및 도전성의 라인 등 기타 부품은 PCB기판(20) 바로 위에 배치된다.
본 발명의 산도센서어셈블리모듈(70)은 도 6에 도시한 것과 같이 접촉부(120')의 중앙의 약간 상부 부위에 본딩 또는 스티칭의 방법으로 설치된다. 또는 접촉부(120')를 이중층의 복합층으로 하고 그 사이에 산도센서어셈블리모듈(70)을 설치할 수 있다. 하지만, 산도센서어셈블리모듈(70)은 산도센서(2)와 습도센서(5)가 인체에 접촉할 수 있는 부분이면, 예를 들어 제1프레임(140')에도 설치할 수 있다. 또는 기존의 부재를 이용하지 않고 산도센서어셈블리(70)를 설치하기 위한 별도의 패드나 층을 추가하는 것도 가능하다.
산도센서어셈블리모듈(70)은 도시한 원형외에 사각형등으로 제작될 수 있으며, 케이스 역시 탈부착 가능한 카트리지로 제작하는 등 다양한 변경이 가능하다.
이상 서술한 본 발명은 4차산업 시대의 바이오헬스 케어 시장에서 스마트폰의 제어 및 연동과 연관되어 생체데이터를 획득, 진단 및 판독하여 AI 기술과 연관될 수 있다. 본 발명의 산도를 포함한 생체 데이터는 스마트폰으로 전달되어 사용자의 상태를 진단할 수 있으며, 사용자는 질염과 균의 상태에 따라 플라즈마, LED-UV, IR-880nm 등으로 멸균하거나, 조세혈관을 활성하거나 균을 억제할 수 있다.

Claims (8)

  1. 여성의 Y존 관리장치에 부착되는 산도센서로서 상기 산도센서는 기판과, 산도측정부를 포함하며, 기판은 폴리머 기반의 재료 또는 섬유 재질의 재료 또는 지지재를 혼입한 페이퍼 재질의 재료이며, 산도측정부는 기준전극과 감지전극을 포함하고, 기준전극은 은(Ag), 염화은(AgCl) 또는 염화칼륨(KCl) 재질의 필름을 포함하며, 감지전극은 금속산화(MOx) 재료이며,
    폴리머 기반의 재료는 PDMS(polydimethylsiloxane)를 포함하고,
    금속산화재료는 산화이리듐(IrO2)이 주성분인 나노튜브 형태로 제공되거나 또는 산화루테니움(RuO2)에 불활성 산소를 혼합한 것으로서 0.05 단위 이하의 극미세 산도 변화를 측정하여 혈액의 산도 변화를 측정하도록 하며,
    기판의 대부분의 면적에 걸쳐 기준전극과 감지전극이 서로 교대하여 에워싸는 사행형(蛇行形)의 구조로 구성한, 산도센서.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항의 어느 한 항의 산도센서를 PCB기판에 배열하여 이루어지는 산도센서어셈블리로서, 상기 산도센서어셈블리는 산도센서정보를 외부의 전자기기와 통신할 수 있도록 무선 통신 인터페이스를 포함하며, 메인CPU와, RFID칩과, A/D컨버터와, 안테나와 메모리를 포함하는, 산도센서어셈블리.
  6. 제 5항에 있어서,
    습도센서를 더 장착한, 산도센서어셈블리.
  7. 여성용 Y존 관리장치로서, 상기 관리장치는 UV LED와 적외선 LED를 포함하여 이들을 발광시키는 구동회로부, Y존에 접촉하여 LED 광을 발산하는 접촉부, 접촉부를 지지하는 전면커버, 전면커버와 결합하여 상기 구동회로부가 실장되는 후면커버로 이루어지며,
    접촉부는 볼록부, 제1탄성막, 제2탄성막, 제1프레임 및 제2프레임을 포함하며, 제1탄성막과 제2탄성막은 동일한 크기와 형상으로 형성되며, LED 광을 통과시키는 탄성 재질의 폴리머로 형성되고,
    제 5항의 산도센서어셈블리를 케이스내에 장착한 산도센서모듈을 Y존 영역과 밀착하여 접하도록 상기 접촉부에 장착한, 여성용 Y존 관리장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 산도센서모듈은 제1탄성막 또는 제1프레임에 설치되는, 여성용 Y존 관리장치.

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