WO2003103780A1 - Detecteur de posture - Google Patents

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WO2003103780A1
WO2003103780A1 PCT/CH2003/000332 CH0300332W WO03103780A1 WO 2003103780 A1 WO2003103780 A1 WO 2003103780A1 CH 0300332 W CH0300332 W CH 0300332W WO 03103780 A1 WO03103780 A1 WO 03103780A1
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signaling means
limit values
person
postures
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Christophe Van Dongen
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Christophe Van Dongen
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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B23/00—Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body
    • A63B23/02—Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body for the abdomen, the spinal column or the torso muscles related to shoulders (e.g. chest muscles)
    • A63B23/0244—Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body for the abdomen, the spinal column or the torso muscles related to shoulders (e.g. chest muscles) with signalling or indicating means, e.g. of incorrect posture, for deep-breathing exercises

Definitions

  • the present invention relates to a device intended to be applied to a person to detect and memorize certain postures such as exaggerated flexion and extension of the trunk. This allows this person to improve their body awareness and thus prevent one of the main causes of back pain: exaggerated movements forward and backward of the trunk when standing.
  • Back pain is one of the major pathologies of our society.
  • the sedentary lifestyle leads to a loss of our kinesthetic (good) sense, which no longer allows us to feel precisely the physiologically permitted postures.
  • Concerning the back it is estimated that 80% of the population presents in their life a failure and back pain. The discomfort and the expenses caused by these back pains are worrying and require more than ever a preventive policy reinforced with technical means.
  • patent WO 96/17548 refers to a housing applied at the level of the wearer's spines. When the latter bends, the pressure exerted by the thorns on the support zones of the device makes it possible to crush a kind of switch and, thus, to trigger an alarm. The areas concerned are therefore obviously restricted and the movements of everyday life quickly move the case, which is then no longer effective.
  • Document WO 90/07360 describes an apparatus, one face of which is intended to be pressed against the body. Part of this face is cut to form a control plate. When this plate is pressed beyond a determined threshold, it activates a vibration generator constituting an alarm Touch. The setting of the trigger threshold is however difficult and does not correspond precisely to certain postures.
  • the present invention provides an inexpensive device capable of signaling poor posture of the wearer, the detection threshold being able to be precisely defined by a therapist. In addition, its installation and use do not interfere with the daily movements of a normal user.
  • the invention relates to a device intended to be applied to a person to detect bad postures, that is to say postures with pathological risk, characterized in that it is placed on a segment of the body and includes:
  • the inclinometer used is an accelerometer.
  • the device has an interface which makes it possible, by means of push-buttons, to store the two limit values of the angle of inclination in the computer.
  • the signaling means advantageously comprise, on the one hand, a light and / or acoustic and / or vibrating alarm and, on the other hand, a memory readable from the outside comprising a plurality of registers assigned to successive time slices grouping a plurality of cycles, the computer then being programmed to record, in each of these registers, either the exceedances of the front and rear limit values observed in each of the cycles of the current time slice, or the maximum value overshoots of the front and rear limit values observed during this time period.
  • said cycles and said time slots have a duration of 100 ms and 15 minutes respectively.
  • FIG. 1 is, in a ⁇ a side view and, in b, a front view of a person equipped with the device according to the invention and occupying different characteristic postures;
  • - Figure 2 is a block diagram of the device;
  • FIG. 1 b Figure 3 is a logic diagram summarizing the operating principle of the device.
  • the device according to the invention installed on the sternum of a wearer. It is held in place by a chest belt 12 produced by means of an elastic band, the length of which is adjustable by a loop.
  • the device housing includes an interface 14 comprising:
  • a switch 16 enabling the appliance to be switched on or off
  • FIG. 1a is a side view of the wearer in different positions. The angle made by the device 10, relative to the vertical, when it is applied against the sternum, will be called ⁇ .
  • the wearer In the center, the wearer stands straight, heels, buttocks, shoulder blades and head resting against a vertical, which corresponds to a reference posture for the trunk.
  • the angle ⁇ then has the reference value ⁇ o.
  • the therapist determines the front limit, corresponding to an angle ⁇ -i , from which repeated overshoots would be harmful over time.
  • the device 10 essentially comprises an inclinometer 26 providing a signal representative of the angle of inclination ⁇ , a microprocessor 28 for receiving and processing this signal, an EEPROM type memory 30 associated with the microprocessor, the interface 14, already mentioned, and a connector 32 making it possible to connect the microprocessor and the memory to a computer 34.
  • the inclinometer 26 is, in fact, an accelerometer, such as that marketed under the reference ADXL202EB by the firm Analog Device. It produces a voltage proportional to the sine of the angle of inclination ⁇ .
  • the microprocessor is, for example, the PIC16F873 model from Microchip clocked at 32 kHz.
  • the use of the device according to the invention implies that its microprocessor 28 has previously recorded the limit angles ai and ⁇ 2 .
  • the operation can be carried out with a therapist who invites the person to lean forward or backward until reaching the position that the practitioner considers as limit. At this point, the therapist need only press the two buttons 18 and 20 simultaneously and, for example, press the button 18 or the button 20 so that, respectively, the angle ai or the angle ⁇ 2 is stored in the microprocessor 28. Since this technique is well known to those skilled in the art for many fields of application, it will not be described here in more detail.
  • the microprocessor 28 is programmed to observe the behavior of the wearer in 15-minute increments and, within each tranche, cyclically carry out the operations shown in FIG. 3. Typically, the cycle period is 100 ms.
  • the first operation 36 is the measurement of the angle ⁇ from the signal delivered by the inclinometer 26.
  • the system determines, at 38, whether ⁇ is less than i or greater than ⁇ 2 .
  • the system increments by one unit, at 44, the memory register 30 assigned, for the period of 15 minutes in progress, to the accounting, as the case may be, of exceeding the front limit or the rear limit.
  • the next operation is, then, at 46, the activation of the alarms 22 and / or 24 and / or 25 which signal the wearer of a posture error. The cycle therefore ends.
  • the wearer is in a stable posture (because, for example, he lace his shoes,) and that it is therefore useless to annoy him more by leaving the alarms in action.
  • the system then deactivates the alarms at 50 and the cycle ends.
  • the alarms are not stopped but, on the contrary, the signals transmitted go on amplifying.
  • the device according to the invention can remain for several days (except the night when the device is paused) on the person and thus record, every 15 minutes, the number of exceedances , forward or backward, posture limits set by the therapist.
  • the computer 34 can provide, in the form of a table or graph, the number of threshold crossings, forwards and backwards, intervened by 15-minute periods throughout the observation period, with, in addition, breaks. This histogram is very useful for specifying the etiology of the condition and teaching what preventive measures should be considered.
  • the system could provide the maximum value for exceeding the front and rear limit values, for each reference time slot.
  • the microprocessor it is possible to program the microprocessor so that the wearer is warned when he approaches, typically, within four degrees, the front and rear limits.
  • the alarms emit a different signal (for example, weaker) than that emitted in the event of an overshoot.
  • the wearer and the therapist it is useful for the wearer and the therapist to be able to deactivate the alarms while keeping the recording system active. This can be done by a long press on the button 16 which deactivates them, and by a long press on the other button 18 which reactivates them.
  • This description has been given without limitation and the device can also be installed on other parts of the body, for example an arm or a leg, under certain particular therapeutic conditions.
  • the invention can be adapted to monitor the inclination of the patient when he leans to one side or the other.
  • two inclinometers can be combined to warn the patient if the limit positions defined in the four directions are exceeded.
  • the histogram will show the actual use of the device by the wearer.
  • the memory of a larger size, could no longer record the number of exceedances, but all the angle values at a determined frequency, which will make it possible to detect that the device was removed without the pause being activated.

Abstract

L'invention concerne un dispositif (10) destiné à être appliqué sur une personne pour détecter ses mauvaises postures, c'est-à-dire des postures à risque. Il se place sur le sternum et comporte : un inclinomètre (26) délivrant un signal représentatif de l'angle d'inclinaison du sternum par rapport à la verticale, un calculateur (28) recevant ledit signal et programmé pour effectuer cycliquement les opérations : d'obtention d'une mesure de l'angle d'inclinaison, de comparaison de cette mesure à deux valeurs limites mémorisées dudit angle correspondant respectivement à des position penchées vers l'avant et vers l'arrière qui constituent un risque pathologique pour la personne, et de production d'une indication des dépassements des valeurs limites, et des moyens de signalisation, répondant à ladite indication, pour informer la personne et/ou le thérapeute.

Description

DETECTEUR DE POSTURE
La présente invention concerne un dispositif destiné à être appliqué sur une personne pour détecter et mémoriser certaines postures telles que la flexion et l'extension exagérées du tronc. Ceci permet à cette personne d'améliorer sa conscience gestuelle et ainsi de prévenir une des causes principales des douleurs de dos : les mouvements exagérés vers l'avant et vers l'arrière du tronc lors de la position debout. Le mal de dos est une des pathologies majeures de notre société. Le mode de vie sédentaire entraîne une perte de notre (bon) sens kinesthésique, ce qui ne nous permet plus de sentir précisément les postures physiologiquement permises. Concernant le dos, on estime que 80% de la population présente dans sa vie une défaillance et des douleurs de dos. L'inconfort et les dépenses occasionnés par ces dorsalgies sont préoccupants et nécessitent plus que jamais une politique préventive renforcée de moyens techniques.
Plusieurs solutions ont déjà été décrites pour aider les personnes souffrant du dos à corriger une mauvaise posture.
Par exemple, le brevet WO 96/17548 fait référence à un boîtier appliqué au niveau des épines vertébrales du porteur. Lorsque ce dernier se penche, la pression exercée par les épines sur les zones d'appui du dispositif permet d'écraser une sorte d'interrupteur et, ainsi, de déclencher une alarme. Les zones concernées sont donc évidemment restreintes et les mouvements de la vie courante déplacent rapidement le boîtier, qui n'est alors plus efficace.
Le document WO 90/07360 décrit un appareil dont une face est destinée à être appuyée contre le corps. Une partie de cette face est découpée pour former une plaque de commande. Quand cette plaque est pressée au delà d'un seuil déterminé, elle enclenche un générateur de vibrations constituant un avertisseur tactile. Le réglage du seuil de déclenchement est cependant malaisé et ne correspond pas précisément à des postures déterminées.
Quant au brevet WO 91/06082, il mentionne une lamelle appuyée en flexion sur le creux lombaire du porteur et reprenant une position de repos lorsqu'une posture incorrecte est adoptée. Elle joue alors le rôle d'un interrupteur et actionne un avertisseur vibro-tactile. Cette méthode souffre cependant d'un inconvénient fondamental : elle restreint la mobilité lombaire, nécessaire à la vie des disque intervertébraux.
La présente invention propose un dispositif peu coûteux, capable de signaler une mauvaise posture du porteur, le seuil de détection pouvant être défini avec précision par un thérapeute. De plus, son installation et son utilisation ne procurent aucune gêne dans les mouvements du quotidien d'un utilisateur normal.
De façon plus précise, l'invention concerne un dispositif destiné à être appliqué sur une personne pour détecter ses mauvaises postures, c'est-à-dire des postures à risque pathologique, caractérisé en ce qu'il se place sur un segment du corps et comporte :
- un inclinomètre délivrant un signal représentatif de l'angle d'inclinaison de ce segment par rapport à la verticale, - un calculateur recevant ledit signal et programmé pour effectuer cycliquement les opérations :
• d'obtention d'une mesure de l'angle d'inclinaison,
• de comparaison de cette mesure à deux valeurs limites mémorisées dudit angle, correspondant respectivement à des position penchées dans une première direction et dans une direction opposée, qui constituent des postures à risque, et • de production d'une indication des dépassements des valeurs limites, et
- des moyens de signalisation, répondant à ladite indication, pour informer la personne et/ou le thérapeute. De façon avantageuse, l'inclinomètre utilisé est un accéléromètre.
En outre, le dispositif comporte une interface permettant, à l'aide de boutons- poussoirs, de mémoriser les deux valeurs limites de l'angle d'inclinaison dans le calculateur.
Selon l'invention, les moyens de signalisation comportent avantageusement, d'une part, une alarme lumineuse et/ou acoustique et/ou vibrante et, d'autre part, une mémoire lisible de l'extérieur comprenant une pluralité de registres affectés à des tranches de temps successives regroupant une pluralité de cycles, le calculateur étant alors programmé pour comptabiliser, dans chacun de ces registres, soit les dépassements des valeurs limites avant et arrière observés à chacun des cycles de la tranche de temps en cours, soit la valeur maximale des dépassements des valeurs limites avant et arrière observés durant cette tranche de temps.
Typiquement, lesdits cycles et lesdites tranches de temps ont une durée respective de 100 ms et de 15 minutes. L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit, faite en regard du dessin annexé, sur lequel :
- la figure 1 est, en a^ une vue de profil et, en b, une vue de face d'une personne équipée du dispositif selon l'invention et occupant différentes postures caractéristiques ; - la figure 2 est un schéma de principe du dispositif ; et
- la figure 3 est un schéma logique résumant le principe de fonctionnement du dispositif. Sur les figures 1a et 1b, on a représenté en 10 le dispositif selon l'invention, installé sur le sternum d'un porteur. Il est maintenu en place par une ceinture thoracique 12 réalisée au moyen d'une bande élastique dont la longueur est ajustable par une boucle. On voit, sur la figure 1 b, que le boîtier du dispositif comporte une interface 14 comprenant :
- un interrupteur 16 permettant de mettre l'appareil en fonction ou hors- fonction,
- deux boutons-poussoirs 18 et 20, par l'intermédiaire desquels on peut programmer les seuils de détection d'une mauvaise posture et sélectionner différents modes d'utilisation, et
- une diode émettrice de lumière (LED) 22, une alarme acoustique (buzzer) 24 et un vibreur 25 qui peuvent avertir le porteur en cas de détection d'une mauvaise posture. La figure 1a est une vue de profil du porteur dans différentes positions. On appellera α l'angle que fait le dispositif 10, par rapport à la verticale, lorsqu'il est appliqué contre le sternum.
Au centre, le porteur se tient droit, talons, fesses, omoplates et tête appuyés contre une verticale, ce qui correspond à une posture de référence pour le tronc. L'angle α a alors la valeur de référence αo.
Quand le porteur se penche en avant, le thérapeute détermine la limite avant, correspondant à un angle α-i, à partir de laquelle des dépassements répétés seraient néfastes dans le temps.
De même, lorsque le porteur se penche en arrière, le thérapeute détermine la limite arrière, correspondant à un angle α2, à partir de laquelle des dépassements répétés seraient également néfastes dans le temps. Comme représenté sur la figure 2, le dispositif 10 comporte essentiellement un inclinomètre 26 fournissant un signal représentatif de l'angle d'inclinaison α, un microprocesseur 28 pour recevoir et traiter ce signal, une mémoire de type EEPROM 30 associée au microprocesseur, l'interface 14, déjà mentionnée, et un connecteur 32 permettant de relier le microprocesseur et la mémoire à un ordinateur 34.
L'inclinomètre 26 est, en fait, un accéléromètre, tel que celui commercialisé sous la référence ADXL202EB par la firme Analog Device. Il produit une tension proportionnelle au sinus de l'angle d'inclinaison α. Le microprocesseur est, par exemple, le modèle PIC16F873 de Microchip cadencé à 32 kHz.
L'utilisation du dispositif selon l'invention implique que son microprocesseur 28 ait enregistré préalablement les angles limites ai et α2.
L'opération peut s'effectuer chez un thérapeute qui invite le personne à se pencher en avant ou en arrière jusqu'à atteindre la position que le praticien considère comme limite. A ce moment, il suffit au thérapeute de presser sur les deux boutons 18 et 20 simultanément puis, par exemple, de presser le bouton 18 ou le bouton 20 pour que, respectivement, l'angle ai ou l'angle α2 soit mémorisé dans le microprocesseur 28. Cette technique étant bien connue de l'homme de métier pour de nombreux domaines d'application, elle ne sera pas décrite ici de manière plus détaillée.
On va maintenant décrire la suite des opérations effectuées par le microprocesseur 28 lorsque le dispositif 10, ayant en mémoire les angles ai et α2, est mis en marche sur le sternum de la personne.
Le microprocesseur 28 est programmé pour observer le comportement du porteur par tranches de 15 minutes et, à l'intérieur de chaque tranche, effectuer cycliquement les opérations représentées sur la figure 3. Typiquement, la période des cycles est de 100 ms. La première opération 36 est la mesure de l'angle α à partir du signal délivré par l'inclinomètre 26.
Puis, le système détermine, en 38, si α est inférieur à i ou supérieur à α2.
Si ce n'est pas le cas, cela signifie que le porteur n'a dépassé aucune des limites fixées. L'opération suivante est, alors, en 40, la mise hors fonction des avertisseurs 22 et/ou 24 et/ou 25 qui, s'ils se trouvent enclenchés depuis le cycle précédent, cessent leur action. Le cycle se termine donc.
Lorsque, au contraire, le système a détecté que α est inférieur à ai ou supérieur à α2, cela signifie que le porteur a dépassé la limite avant ou la limite arrière. L'opération suivante est, alors, en 42, la vérification que le dépassement a déjà été comptabilisé.
Si ce n'est pas le cas, cela signifie que le dépassement vient juste de se produire. Le système incrémente donc d'une unité, en 44, le registre de la mémoire 30 affecté, pour la tranche de 15 minutes en cours, à la comptabilisation, selon le cas, des dépassements de la limite avant ou de la limite arrière. L'opération suivante est, alors, en 46, l'enclenchement des avertisseurs 22 et/ou 24 et/ou 25 qui signalent au porteur une erreur de posture. Le cycle se termine donc.
Lorsque, au contraire, il a été constaté, en 42, que le dépassement détecté a déjà été comptabilisé, cela signifie que le porteur occupe toujours, depuis le cycle précédent, au moins, une position dépassant les limites fixées et que les avertisseurs sont toujours en action. Dans ce cas, le système vérifie, en 48, si le dépassement dure depuis plus de cinq secondes.
Si c'est le cas, cela signifie que le porteur est dans une posture stable (car, par exemple, il lace ses chaussures, ) et qu'il est donc inutile de l'importuner davantage en laissant les avertisseurs en action. Le système met alors, en 50, les avertisseurs hors fonction et le cycle se termine. En variante, on peut prévoir que, dans un tel cas, les avertisseurs ne soient pas arrêtés mais qu'au contraire, les signaux émis aillent en s'amplifiant.
Lorsqu'en revanche, il est remarqué que le dépassement dure depuis moins de cinq secondes, cela signifie qu'il est utile de laisser les avertisseurs en action constante. Le cycle se termine donc, sans les mettre hors fonction.
Le dispositif selon l'invention, tel qu'il vient d'être décrit, peut rester plusieurs jours (sauf la nuit où l'appareil est mis en pause) sur la personne et enregistrer ainsi, toutes les 15 minutes, le nombre de dépassements, en avant ou en arrière, des limites de posture fixées par le thérapeute. Lorsque la personne remet le dispositif au thérapeute, celui-ci le connecte à l'ordinateur 34 qui peut fournir, sous forme de tableau ou de graphique, le nombre de dépassements de seuil, vers l'avant et vers l'arrière, intervenus par tranches de 15 minutes tout au long de la période d'observation, avec, en plus, les pauses. Cet histogramme est très utile pour préciser l'étiologie de l'affection et enseigner quelles mesures de prévention sont à envisager.
En variante, le système pourrait fournir la valeur maximale des dépassements des valeurs limites avant et arrière, pour chaque tranche de temps de référence.
Selon une autre variante, il est possible de programmer le microprocesseur de manière à ce que le porteur soit averti lorsqu'il s'approche, typiquement, à moins de quatre degrés, des limites avant et arrière. Dans ce cas, les avertisseurs émettent un signal différent (par exemple, plus faible) de celui émis en cas de dépassement.
On notera, aussi, qu'il est utile, pour le porteur et le thérapeute, de pouvoir désactiver les avertisseurs tout en conservant actif le système d'enregistrement. Cela peut être effectué par une pression prolongée sur le bouton 16 qui les désactive, et par une pression prolongée sur l'autre bouton 18 qui les réactive. Cette description a été donnée à titre non limitatif et le dispositif peut aussi être installé sur d'autres parties du corps, par exemple un bras ou une jambe, dans certaines conditions thérapeutiques particulières. De manière évidente, l'invention peut être adaptée pour surveiller l'inclinaison du patient, lorsqu'il se penche d'un côté ou de l'autre. Avantageusement, deux inclinomètres peuvent être combinés pour avertir le patient en cas de dépassement de positions limites définies dans les quatre directions.
Enfin, l'histogramme témoignera de l'utilisation effective de l'appareil par le porteur. En effet, dans une variante, on pourra envisager que la mémoire, d'une taille plus importante, puisse enregistrer non plus le nombre de dépassements, mais toutes les valeurs d'angle à une fréquence déterminée, ce qui permettra de détecter que l'appareil a été déposé sans que la pause ait été activée.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif destiné à être appliqué sur une personne pour détecter ses mauvaises postures, c'est-à-dire des postures à risque, caractérisé en ce qu'il se place sur un segment du corps et comporte :
- un inclinomètre (26) délivrant un signal représentatif de l'angle d'inclinaison dudit segment par rapport à la verticale,
- un calculateur (28) recevant ledit signal et programmé pour effectuer cycliquement les opérations : • d'obtention d'une mesure de l'angle d'inclinaison (36),
• de comparaison de cette mesure à deux valeurs limites mémorisées dudit angle correspondant respectivement à des positions penchées dans une première direction et dans une deuxième direction opposée, qui constituent des postures à risque (38), et
• de production d'une indication des dépassements des valeurs limites (46), et
- des moyens de signalisation, répondant à ladite indication, pour informer la personne et/ou le thérapeute.
2. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ledit inclinomètre
(26) est un accéléromètre.
3. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, une interface (14) permettant, à l'aide de boutons-poussoirs (18, 20), de mémoriser les deux valeurs limites de l'angle d'inclinaison dans le calculateur (28).
4. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que lesdits moyens de signalisation comportent une alarme lumineuse (22).
5. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de signalisation comportent une alarme acoustique (24).
6. Dispositif selon l'une des revendications 1 , 4, et 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de signalisation comportent une alarme vibrante (25).
7. Dispositif selon l'une des revendications 1 , 4, 5 et 6, caractérisé en ce que lesdits moyens de signalisation comportent une mémoire (30) lisible de l'extérieur, comprenant une pluralité de registres affectés à des tranches de temps successives regroupant une pluralité de cycles, et en ce que ledit calculateur (28) est programmé pour comptabiliser, dans chacun de ces registres, les dépassements des valeurs limites avant et arrière observés à chacun des cycles de la tranche de temps en cours.
8. Dispositif selon l'une des revendications 1 , 4, 5 et 6, caractérisé en ce que lesdits moyens de signalisation comportent une mémoire (30) lisible de l'extérieur, comprenant une pluralité de registres affectés à des tranches de temps successives regroupant une pluralité de cycles, et en ce que ledit calculateur (28) est programmé pour mémoriser, dans chacun de ces registres, la valeur maximale des dépassements des valeurs limites avant et arrière observés durant la tranche de temps en cours.
9. Dispositif selon l'une des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que lesdits cycles et lesdites tranches de temps ont une durée respective de
100 ms et de 15 minutes.
10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que lesdites positions sont des positions penchées vers l'avant et vers l'arrière.
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