コミュニケーションロボット
【課題】豊かな感情表現を行うことが可能なコミュニケーションロボットを提供する。
【解決手段】本発明のコミュニケーションロボット１００は、顔の画像を表示するフレキシブルパネル３と、フレキシブルパネル３の背面に設置された複数のエアーパッド４と、複数のエアーパッド４にエアーを供給し、フレキシブルパネル３の表面に、前記顔の表情に応じた凹凸形状を付与するエアー供給ユニットと、を有することを特徴とする。
【解決手段】本発明のコミュニケーションロボット１００は、顔の画像を表示するフレキシブルパネル３と、フレキシブルパネル３の背面に設置された複数のエアーパッド４と、複数のエアーパッド４にエアーを供給し、フレキシブルパネル３の表面に、前記顔の表情に応じた凹凸形状を付与するエアー供給ユニットと、を有することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顔の表情によって感情表現を行うコミュニケーションロボットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
人間とのコミュニケーションを目的とした電子玩具や介護用ロボット等の開発が進められている。この種のコミュニケーションロボットでは、コミュニケーション能力を高めるために、ロボットの「顔」に豊かな感情表現を取り入れることが不可欠である。従来のコミュニケーションロボットでは、目、口、眉毛等を機械的に動かすものや、液晶パネルやプロジェクタに出力された画像をロボットの顔として表示するものが知られている（特許文献１〜３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−４３７８０号公報
【特許文献２】特開２００６−１０２８６１号公報
【特許文献３】特開２００７−２２２９５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、目、口、眉毛等を機械的に動作させる場合、これらを一体的に動作させるための動作機構が複雑になり、ロボット全体の重さ、収納スペース、メンテナンス性等に課題がある。また、プロジェクタで「顔」を投影する場合には、投影光学系を配置するためのスペースが必要となり、ロボット全体の小型化が難しくなる。また、液晶パネルで「顔」を表示する場合には、顔が平面的になり、頬を膨らませたり口を尖らせたりする等の筋肉に由来する感情表現が行えないという問題がある。さらに、従来のコミュニケーションロボットでは、コミュニケーションの手段は専ら視覚や聴覚に頼っており、ロボットを撫でたり叩いたりするようなスキンシップによるコミュニケーションは考慮されていなかった。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、豊かな感情表現を行うことが可能なコミュニケーションロボットを提供することを目的とする。さらに好ましくは、スキンシップによるコミュニケーションが可能なコミュニケーションロボットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、本発明のコミュニケーションロボットは、顔の画像を表示するフレキシブルパネルと、前記フレキシブルパネルの背面に設置された複数のエアーパッドと、前記複数のエアーパッドにエアーを供給し、前記フレキシブルパネルの表面に、前記顔の表情に応じた凹凸形状を付与するエアー供給ユニットと、を有することを特徴とする。この構成によれば、画像だけで顔の表情を表示する従来のコミュニケーションロボットに比べて、豊かな感情表現が可能となる。また、固定された目、口、眉毛等を持つものに比べて、動作する機構がエアーパッドのみなので、動作機構が簡単になり、ロボット全体の小型化やメンテナンス性の向上が可能となる。
【０００７】
本発明においては、前記エアーパッドの内部圧力を検出する圧力センサーと、前記エアーパッドの内部圧力の変動に基づいて、前記フレキシブルパネルに外部圧力が加えられたことを検出する圧力検出手段と、を有することが望ましい。この構成によれば、ロボットの顔（フレキシブルパネル）に加わる圧力の検出が可能であるため、例えば、人間が撫でたり叩いたりするようなスキンシップによるコミュニケーションが可能となる。この場合、圧力の検出はエアーパッドを用いて行われるため、圧力検出を行うための新たな部材が不要となり、ロボット全体の小型化、低コスト化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】コミュニケーションロボットの一例を示す概略構成図である。
【図２】図１のコミュニケーションロボットの機能的構成を示すブロック図である。
【図３】エアーパッドへのエアーの供給形態の一例を示す模式図である。
【図４】図３のエアーパッドにフレキシブルパネルを接着した状態の断面図である。
【図５】図４のフレキシブルパネルを斜めから見た斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、本発明のコミュニケーションロボットの一例を示す概略構成図である。本実施形態のコミュニケーションロボット１００は、ロボット本体１と、ロボットの顔に相当するロボット頭部２と、ロボット頭部２に装着されて顔の画像を表示するフレキシブルパネル３と、フレキシブルパネル３とロボット頭部２との間に配置された複数のエアーパッド４と、を備えている。なお、ロボット本体１又はロボット頭部２には、電源スイッチ等の操作ボタンや音声を発するスピーカー等が必要に応じて付設されるが、図１ではそれらの図示を省略している。
【００１０】
フレキシブルパネル３は、可撓性のガラス基板又は可撓性のプラスチック基板上に発光素子を形成した自発光型の表示パネルである。本実施形態では、発光素子として、一対の電極の間に有機発光層を挟持してなる有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬパネルが用いられている。フレキシブルパネル３の基板としては、背面側に配置されたエアーパッド４が認識されないように、不透明な基板が用いられている。なお、フレキシブルパネル３は、特開２００８−５８４８８、特開２００８−５８４８９等に記載された公知のものを採用することができ、ここでは詳細な説明は省略する。
【００１１】
エアーパッド４は、エアーの供給又は排出により体積変化を生じる袋状の部材である。エアーパッド４は、フレキシブルパネル３と密着するように、ゴム等の柔軟且つ伸縮可能な部材によって構成される。エアーパッド４は、フレキシブルパネル３と重なる領域に複数配置されている。フレキシブルパネル３は、エアーパッド４の表面に固定されており、エアーパッド４の体積変化に追随して、形状をフレキシブルに変化させることができる。
【００１２】
図２は、コミュニケーションロボット１００の機能的構成を示すブロック図である。コミュニケーションロボット１００は、喜怒哀楽を表現する複数の顔のデータを記憶するメモリー６と、各エアーパッド４にエアーを供給又は排出し、フレキシブルパネル３の表面に、顔の筋肉に相当する膨らみや凹みを形成するエアー供給ユニット７と、メモリー６に記憶された複数の顔のデータから所定の顔のデータを選択する制御装置５と、制御装置５で選択された顔のデータに基づいて、フレキシブルパネル３に所定の顔を表示する顔出力制御装置８と、を備えている。
【００１３】
メモリー６には、喜怒哀楽を表現するための複数の顔の画像データが記憶されている。また、メモリー６には、顔の筋肉の動きを作り出すための、各エアーパッド４のエアーの充填量（各エアーパッド４の内部の圧力）が記憶されている。画像データと各エアーパッド４のエアーの充填量とは互いに関連付けて記憶されている。なお、筋肉の動きは、必ずしも人間の筋肉の動きを正確に模倣したものでなくても良く、感情を的確に表現できるものであれば、デフォルメしたものでも構わない。
【００１４】
例えば、「怒り」を表現する場合には、フレキシブルパネル３に怒った顔の画像を表示し、さらに「怒り」を強調すべく、フレキシブルパネル３の表面にゴツゴツとした凹凸形状を付与する。フレキシブルパネル３に凹凸を付与するには、一部のエアーパッド４を膨らませ、それ以外のエアーパッド４を萎ませれば良い。丁度良い形状が得られるように、各エアーパッド４のエアーの充填量が、怒り顔の画像データと関連付けて記憶される。
【００１５】
エアー供給ユニット７は、エアーパッド４毎にエアーの供給量又は排出量を調節し、マトリクス状に配置された複数のエアーパッド４の表面に凹凸を形成する。フレキシブルパネル３は、エアーパッド４の表面に固定されており、エアーパッド４の体積変化に追随して形状を変化させる。これにより、フレキシブルパネル３の表面には、顔の膨らみや凹みが形成され、表情として表示される。
【００１６】
制御装置５は、人間とのコミュニケーションを通じて、喜怒哀楽の感情を選択する。そして、メモリー６に記憶された複数の顔のデータから、その感情を表現するのに適した顔のデータを選択する。そして、顔出力制御装置８を介して、フレキシブルパネル３にその顔の画像データを表示すると共に、エアー供給ユニット７を制御し、フレキシブルパネル３を変形させて、その表情に適した顔の膨らみや凹みを形成する。
【００１７】
コミュニケーションロボット１００は、各エアーパッド４の内部圧力を検出する圧力センサー９を備えており、圧力センサー９の検出結果に基づいて、フレキシブルパネル３に外部圧力が加えられたか否かを圧力検出手段１０によって検出できるようになっている。
【００１８】
圧力検出手段１０は、メモリー６に記憶された各エアーパッド４の内部圧力と、圧力センサー９によって検出された各エアーパッド４の内部圧力とを比較し、後者の圧力が前者の圧力よりも大きい場合には、エアーパッド４に外部圧力が加えられていると判断する。これにより、人間がフレキシブルパネル３を介してロボット頭部２を撫でたり叩いたりすることを検出することができる。例えば、圧力センサー９によって検出された圧力変動の大きさや圧力変動の生じた部位に応じて、人間がロボット頭部２を撫でたのか叩いたのかを判断し、それに応じて喜びや悲しみの顔をフレキシブルパネル３に表示すれば、スキンシップによるコミュニケーションが可能となる。
【００１９】
図３〜図５は、「怒り」を表示する場合の表示方法の説明図である。図３において、３行３列に配置された９つのエアーパッド４には、行毎に異なるエアーの供給量が設定されている。１列目と３列目のエアーパッド４には相対的に多い量のエアーが供給され、２列目のエアーパッド４には相対的に少ない量のエアーが供給される。これにより、図４に示すように、エアーパッド４の表面に固定されたフレキシブルパネル３には、中央部が凹んだ湾曲形状が付与される。そして、図５に示すように、フレキシブルパネル３に怒った顔の画像を表示すれば、怒りの感情がより強調されて表示されるようになる。
【００２０】
なお、フレキシブルパネル３の形状とフレキシブルパネル３に表示する顔の画像の組み合わせは一例であって、設計要求等に応じて種々変更可能である。エアーパッド４へのエアーの供給量も行毎又は列毎に制御する代わりに、１つ１つのエアーパッド４に対して個別にエアーの供給量に制御しても良い。また、フレキシブルパネル３は、必ずしも全てのエアーパッド４に固定されている必要はなく、フレキシブルパネル３の形状を制御できる限りにおいて、一部のエアーパッド４のみに固定されている構成としても良い。
【００２１】
上記構成のコミュニケーションロボット１００によれば、画像だけで顔の表情を表示する従来のコミュニケーションロボットに比べて、豊かな感情表現が可能となる。また、固定された目、口、眉毛等を持つものに比べて、動作する機構がエアーパッド４のみなので、動作機構が簡単になり、ロボット全体の小型化やメンテナンス性の向上が可能である。
【００２２】
また、ロボットの顔（フレキシブルパネル３）に加わる圧力の検出が可能であるため、例えば、人間が撫でたり叩いたりするようなスキンシップによるコミュニケーションが可能となる。この場合、圧力の検出はエアーパッド４を用いて行われるため、圧力検出を行うための新たな部材が不要となり、ロボット全体の小型化、低コスト化が可能である。
【符号の説明】
【００２３】
３…フレキシブルパネル、４…エアーパッド、７…エアー供給ユニット、１００…コミュニケーションロボット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顔の表情によって感情表現を行うコミュニケーションロボットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
人間とのコミュニケーションを目的とした電子玩具や介護用ロボット等の開発が進められている。この種のコミュニケーションロボットでは、コミュニケーション能力を高めるために、ロボットの「顔」に豊かな感情表現を取り入れることが不可欠である。従来のコミュニケーションロボットでは、目、口、眉毛等を機械的に動かすものや、液晶パネルやプロジェクタに出力された画像をロボットの顔として表示するものが知られている（特許文献１〜３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−４３７８０号公報
【特許文献２】特開２００６−１０２８６１号公報
【特許文献３】特開２００７−２２２９５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、目、口、眉毛等を機械的に動作させる場合、これらを一体的に動作させるための動作機構が複雑になり、ロボット全体の重さ、収納スペース、メンテナンス性等に課題がある。また、プロジェクタで「顔」を投影する場合には、投影光学系を配置するためのスペースが必要となり、ロボット全体の小型化が難しくなる。また、液晶パネルで「顔」を表示する場合には、顔が平面的になり、頬を膨らませたり口を尖らせたりする等の筋肉に由来する感情表現が行えないという問題がある。さらに、従来のコミュニケーションロボットでは、コミュニケーションの手段は専ら視覚や聴覚に頼っており、ロボットを撫でたり叩いたりするようなスキンシップによるコミュニケーションは考慮されていなかった。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、豊かな感情表現を行うことが可能なコミュニケーションロボットを提供することを目的とする。さらに好ましくは、スキンシップによるコミュニケーションが可能なコミュニケーションロボットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、本発明のコミュニケーションロボットは、顔の画像を表示するフレキシブルパネルと、前記フレキシブルパネルの背面に設置された複数のエアーパッドと、前記複数のエアーパッドにエアーを供給し、前記フレキシブルパネルの表面に、前記顔の表情に応じた凹凸形状を付与するエアー供給ユニットと、を有することを特徴とする。この構成によれば、画像だけで顔の表情を表示する従来のコミュニケーションロボットに比べて、豊かな感情表現が可能となる。また、固定された目、口、眉毛等を持つものに比べて、動作する機構がエアーパッドのみなので、動作機構が簡単になり、ロボット全体の小型化やメンテナンス性の向上が可能となる。
【０００７】
本発明においては、前記エアーパッドの内部圧力を検出する圧力センサーと、前記エアーパッドの内部圧力の変動に基づいて、前記フレキシブルパネルに外部圧力が加えられたことを検出する圧力検出手段と、を有することが望ましい。この構成によれば、ロボットの顔（フレキシブルパネル）に加わる圧力の検出が可能であるため、例えば、人間が撫でたり叩いたりするようなスキンシップによるコミュニケーションが可能となる。この場合、圧力の検出はエアーパッドを用いて行われるため、圧力検出を行うための新たな部材が不要となり、ロボット全体の小型化、低コスト化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】コミュニケーションロボットの一例を示す概略構成図である。
【図２】図１のコミュニケーションロボットの機能的構成を示すブロック図である。
【図３】エアーパッドへのエアーの供給形態の一例を示す模式図である。
【図４】図３のエアーパッドにフレキシブルパネルを接着した状態の断面図である。
【図５】図４のフレキシブルパネルを斜めから見た斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、本発明のコミュニケーションロボットの一例を示す概略構成図である。本実施形態のコミュニケーションロボット１００は、ロボット本体１と、ロボットの顔に相当するロボット頭部２と、ロボット頭部２に装着されて顔の画像を表示するフレキシブルパネル３と、フレキシブルパネル３とロボット頭部２との間に配置された複数のエアーパッド４と、を備えている。なお、ロボット本体１又はロボット頭部２には、電源スイッチ等の操作ボタンや音声を発するスピーカー等が必要に応じて付設されるが、図１ではそれらの図示を省略している。
【００１０】
フレキシブルパネル３は、可撓性のガラス基板又は可撓性のプラスチック基板上に発光素子を形成した自発光型の表示パネルである。本実施形態では、発光素子として、一対の電極の間に有機発光層を挟持してなる有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬパネルが用いられている。フレキシブルパネル３の基板としては、背面側に配置されたエアーパッド４が認識されないように、不透明な基板が用いられている。なお、フレキシブルパネル３は、特開２００８−５８４８８、特開２００８−５８４８９等に記載された公知のものを採用することができ、ここでは詳細な説明は省略する。
【００１１】
エアーパッド４は、エアーの供給又は排出により体積変化を生じる袋状の部材である。エアーパッド４は、フレキシブルパネル３と密着するように、ゴム等の柔軟且つ伸縮可能な部材によって構成される。エアーパッド４は、フレキシブルパネル３と重なる領域に複数配置されている。フレキシブルパネル３は、エアーパッド４の表面に固定されており、エアーパッド４の体積変化に追随して、形状をフレキシブルに変化させることができる。
【００１２】
図２は、コミュニケーションロボット１００の機能的構成を示すブロック図である。コミュニケーションロボット１００は、喜怒哀楽を表現する複数の顔のデータを記憶するメモリー６と、各エアーパッド４にエアーを供給又は排出し、フレキシブルパネル３の表面に、顔の筋肉に相当する膨らみや凹みを形成するエアー供給ユニット７と、メモリー６に記憶された複数の顔のデータから所定の顔のデータを選択する制御装置５と、制御装置５で選択された顔のデータに基づいて、フレキシブルパネル３に所定の顔を表示する顔出力制御装置８と、を備えている。
【００１３】
メモリー６には、喜怒哀楽を表現するための複数の顔の画像データが記憶されている。また、メモリー６には、顔の筋肉の動きを作り出すための、各エアーパッド４のエアーの充填量（各エアーパッド４の内部の圧力）が記憶されている。画像データと各エアーパッド４のエアーの充填量とは互いに関連付けて記憶されている。なお、筋肉の動きは、必ずしも人間の筋肉の動きを正確に模倣したものでなくても良く、感情を的確に表現できるものであれば、デフォルメしたものでも構わない。
【００１４】
例えば、「怒り」を表現する場合には、フレキシブルパネル３に怒った顔の画像を表示し、さらに「怒り」を強調すべく、フレキシブルパネル３の表面にゴツゴツとした凹凸形状を付与する。フレキシブルパネル３に凹凸を付与するには、一部のエアーパッド４を膨らませ、それ以外のエアーパッド４を萎ませれば良い。丁度良い形状が得られるように、各エアーパッド４のエアーの充填量が、怒り顔の画像データと関連付けて記憶される。
【００１５】
エアー供給ユニット７は、エアーパッド４毎にエアーの供給量又は排出量を調節し、マトリクス状に配置された複数のエアーパッド４の表面に凹凸を形成する。フレキシブルパネル３は、エアーパッド４の表面に固定されており、エアーパッド４の体積変化に追随して形状を変化させる。これにより、フレキシブルパネル３の表面には、顔の膨らみや凹みが形成され、表情として表示される。
【００１６】
制御装置５は、人間とのコミュニケーションを通じて、喜怒哀楽の感情を選択する。そして、メモリー６に記憶された複数の顔のデータから、その感情を表現するのに適した顔のデータを選択する。そして、顔出力制御装置８を介して、フレキシブルパネル３にその顔の画像データを表示すると共に、エアー供給ユニット７を制御し、フレキシブルパネル３を変形させて、その表情に適した顔の膨らみや凹みを形成する。
【００１７】
コミュニケーションロボット１００は、各エアーパッド４の内部圧力を検出する圧力センサー９を備えており、圧力センサー９の検出結果に基づいて、フレキシブルパネル３に外部圧力が加えられたか否かを圧力検出手段１０によって検出できるようになっている。
【００１８】
圧力検出手段１０は、メモリー６に記憶された各エアーパッド４の内部圧力と、圧力センサー９によって検出された各エアーパッド４の内部圧力とを比較し、後者の圧力が前者の圧力よりも大きい場合には、エアーパッド４に外部圧力が加えられていると判断する。これにより、人間がフレキシブルパネル３を介してロボット頭部２を撫でたり叩いたりすることを検出することができる。例えば、圧力センサー９によって検出された圧力変動の大きさや圧力変動の生じた部位に応じて、人間がロボット頭部２を撫でたのか叩いたのかを判断し、それに応じて喜びや悲しみの顔をフレキシブルパネル３に表示すれば、スキンシップによるコミュニケーションが可能となる。
【００１９】
図３〜図５は、「怒り」を表示する場合の表示方法の説明図である。図３において、３行３列に配置された９つのエアーパッド４には、行毎に異なるエアーの供給量が設定されている。１列目と３列目のエアーパッド４には相対的に多い量のエアーが供給され、２列目のエアーパッド４には相対的に少ない量のエアーが供給される。これにより、図４に示すように、エアーパッド４の表面に固定されたフレキシブルパネル３には、中央部が凹んだ湾曲形状が付与される。そして、図５に示すように、フレキシブルパネル３に怒った顔の画像を表示すれば、怒りの感情がより強調されて表示されるようになる。
【００２０】
なお、フレキシブルパネル３の形状とフレキシブルパネル３に表示する顔の画像の組み合わせは一例であって、設計要求等に応じて種々変更可能である。エアーパッド４へのエアーの供給量も行毎又は列毎に制御する代わりに、１つ１つのエアーパッド４に対して個別にエアーの供給量に制御しても良い。また、フレキシブルパネル３は、必ずしも全てのエアーパッド４に固定されている必要はなく、フレキシブルパネル３の形状を制御できる限りにおいて、一部のエアーパッド４のみに固定されている構成としても良い。
【００２１】
上記構成のコミュニケーションロボット１００によれば、画像だけで顔の表情を表示する従来のコミュニケーションロボットに比べて、豊かな感情表現が可能となる。また、固定された目、口、眉毛等を持つものに比べて、動作する機構がエアーパッド４のみなので、動作機構が簡単になり、ロボット全体の小型化やメンテナンス性の向上が可能である。
【００２２】
また、ロボットの顔（フレキシブルパネル３）に加わる圧力の検出が可能であるため、例えば、人間が撫でたり叩いたりするようなスキンシップによるコミュニケーションが可能となる。この場合、圧力の検出はエアーパッド４を用いて行われるため、圧力検出を行うための新たな部材が不要となり、ロボット全体の小型化、低コスト化が可能である。
【符号の説明】
【００２３】
３…フレキシブルパネル、４…エアーパッド、７…エアー供給ユニット、１００…コミュニケーションロボット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
顔の画像を表示するフレキシブルパネルと、前記フレキシブルパネルの背面に設置された複数のエアーパッドと、前記複数のエアーパッドにエアーを供給し、前記フレキシブルパネルの表面に、前記顔の表情に応じた凹凸形状を付与するエアー供給ユニットと、を有することを特徴とするコミュニケーションロボット。
【請求項２】
前記エアーパッドの内部圧力を検出する圧力センサーと、前記エアーパッドの内部圧力の変動に基づいて、前記フレキシブルパネルに外部圧力が加えられたことを検出する圧力検出手段と、を有することを特徴とする請求項１に記載のコミュニケーションロボット。
【請求項１】
顔の画像を表示するフレキシブルパネルと、前記フレキシブルパネルの背面に設置された複数のエアーパッドと、前記複数のエアーパッドにエアーを供給し、前記フレキシブルパネルの表面に、前記顔の表情に応じた凹凸形状を付与するエアー供給ユニットと、を有することを特徴とするコミュニケーションロボット。
【請求項２】
前記エアーパッドの内部圧力を検出する圧力センサーと、前記エアーパッドの内部圧力の変動に基づいて、前記フレキシブルパネルに外部圧力が加えられたことを検出する圧力検出手段と、を有することを特徴とする請求項１に記載のコミュニケーションロボット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−１６７００２（Ｐ２０１０−１６７００２Ａ）
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０６３４（Ｐ２００９−１０６３４）
【出願日】平成２１年１月２１日（２００９．１．２１）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月２１日（２００９．１．２１）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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