{"schema_version":"1.0","service":"Publicasta","type":"article","id":1033,"slug":"magnetic_muscle_tracking_prosthetic_control_human_study","title":"Winzige implantierte Magnete liefern der Prothesenforschung ein besseres Muskelsignal","excerpt":"Eine MIT-Studie mit drei Personen deutet darauf hin, dass winzige Magnetkügelchen Restmuskelbewegungen direkter messen können als Hautelektroden. Das ergibt stabilere Steuersignale für künftige Prothesen – ist aber noch kein fertiges bionisches Bein.","language":"de","default_language":"en","canonical_url":"https://publicasta.com/good_tech_news/magnetic_muscle_tracking_prosthetic_control_human_study?lang=de","image":{"url":"https://publicasta.com/storage/projects/16/pages/1033/2026/10/43c6675a-3efd-4ab5-b5dc-c95836a448f2.webp","alt":"Ein tragbares Magnet-Sensorarray verfolgt winzige implantierte Kügelchen in einem Restmuskel während der Prothesenforschung."},"publisher":{"id":16,"slug":"good_tech_news","name":"Gute Tech-Nachrichten","url":"https://publicasta.com/good_tech_news"},"author":{"name":"Anton R"},"published_at":"2026-10-29T17:09:48+00:00","updated_at":"2026-10-29T17:09:48+00:00","content_markdown":"Eine brauchbare Prothese muss mehr leisten, als sich nur zu bewegen, wenn ihr Träger einen verbliebenen Muskel anspannt. Sie muss erkennen, wie sich dieser Muskel verändert, die daraus gewonnene Information in einen Gelenkbefehl übersetzen und das schnell und zuverlässig genug für Gehen, Gleichgewicht oder Greifen tun. Genau an dieser Kette scheitern viele vielversprechende Prothesenkonzepte an der alltäglichen Unberechenbarkeit menschlichen Gewebes, an Schweiß, der Elektrodenposition, Ermüdung und wechselnden Belastungen.\n\n ![Ein tragbares Magnet-Sensorarray verfolgt winzige implantierte Kügelchen in einem Restmuskel während der Prothesenforschung.](https://publicasta.com/storage/projects/16/pages/1033/2026/10/43c6675a-3efd-4ab5-b5dc-c95836a448f2.webp)\n\n Eine am 29. Oktober 2026 in *Nature Sensors* veröffentlichte Studie beschreibt eine andere Möglichkeit, dieses Steuersignal zu gewinnen. Forschende des MIT, der University of North Carolina at Chapel Hill, des Brigham and Women’s Hospital und weiterer beteiligter Einrichtungen implantierten drei Menschen mit Unterschenkelamputationen winzige Magnetkügelchen in die Muskeln. Eine auf der Haut getragene Sensoranordnung verfolgte die Kügelchen drahtlos, während sich die Muskeln verkürzten, verlängerten und aktivierten.\n\n Das entscheidende Ergebnis ist nicht, dass Magnete plötzlich ein fertiges Roboterbein hervorgebracht hätten. Die Teilnehmenden liefen während der beschriebenen Experimente nicht mit einer kommerziellen Prothese umher. Stattdessen wurden ihre Muskelsignale für eine virtuelle neuroprothetische Aufgabe genutzt: Sie steuerten einen Cursor auf Zielpunkte zu. Unter diesen kontrollierten Bedingungen lieferte das magnetische System eine genauere und stabilere Steuerung als die zum Vergleich eingesetzten Messungen der oberflächlichen Elektromyografie.\n\n Das ist eine zurückhaltende Aussage, sie behandelt aber ein echtes technisches Problem. Die Forschenden maßen eine mechanische Eigenschaft des Muskels – seine sich verändernde Geometrie und Bewegung – und verließen sich nicht ausschließlich auf die elektrische Aktivität an der Haut. Sollte der Ansatz größere Studien überstehen, könnte er Prothesensteuerungen einen klareren Blick darauf ermöglichen, was die Nutzerin oder der Nutzer gerade tun will.\n\n ## Das Problem, wenn Hautelektroden eine bewegte Gliedmaße erklären sollen\n\n Viele motorisierte Prothesen nutzen Elektromyografie, kurz EMG. Elektroden erfassen elektrische Signale, die mit der Muskelaktivierung zusammenhängen, und eine Software wandelt diese Signale in Befehle um. EMG ist attraktiv, weil die Methode etabliert und vergleichsweise kostengünstig ist. Bei Oberflächenelektroden lassen sich die Signale außerdem erfassen, ohne einen Sensor im Körper zu platzieren.\n\n Doch die elektrische Aktivierung ist nicht dasselbe wie die mechanische Leistung. Ein Signal kann anzeigen, dass ein Muskel arbeitet, ohne der Steuerung direkt mitzuteilen, wie stark sich der Muskel verkürzt hat, wie schnell er sich bewegt oder welche Kraft er in diesem Moment erzeugt. Diese Zusammenhänge verändern sich außerdem je nach Körperhaltung, Belastung, Ermüdung, Elektrodenposition und Aktivität benachbarter Muskeln.\n\n Die MIT-Forschenden beschreiben mehrere praktische Schwächen des bisherigen Ansatzes. Ein Muskel, der auf einer festen Länge gehalten wird, kann ein nachlassendes elektrisches Signal zeigen, obwohl sein mechanischer Zustand weiterhin wichtig ist. Oberflächenelektroden können die Aktivität benachbarter Muskeln mit erfassen, und Schweiß oder kleine Verschiebungen der Elektrodenposition können die Messung verschlechtern. Für eine Demonstration im Labor kann ein Algorithmus solche Veränderungen möglicherweise verkraften. Bei einem motorisierten Sprung- oder Kniegelenk, das sicher reagieren muss, während eine Person über unebenes Gelände läuft, lassen sie sich schwerer ignorieren.\n\n Implantierte Elektroden können die Signalqualität verbessern, erhöhen aber zugleich die Invasivität und Komplexität der Schnittstelle. Das Forschungsteam hatte zuvor invasivere Muskelschnittstellen in einer kleinen klinischen Untersuchung erforscht. Die neue Arbeit untersucht, ob ein weniger invasives Implantat genügend mechanische Informationen für eine nützliche Steuerung liefern kann.\n\n Der Unterschied ist wichtig. Eine Prothese braucht keine vage Information wie „Die Person versucht, sich zu bewegen“. Sie benötigt rechtzeitige Schätzungen zu Gelenkposition, Geschwindigkeit, Drehmoment oder Impedanz. Das sind mechanische Größen. Die zentrale Idee der Arbeit lautet, dass ein Muskel einige dieser Größen über den sich verändernden Abstand zwischen kleinen implantierten Magneten melden kann.\n\n ## Was die magnetische Schnittstelle misst\n\n Die Technik heißt Magnetomikrometrie. In dieser Studie platzierten die Forschenden Paare oder Anordnungen kleiner Magnete in ausgewählten verbliebenen Muskeln. Die Magnete hatten einen Durchmesser von etwa 3 Millimetern – ungefähr die Größe eines Sesamkorns – und bestanden aus einer Neodym-Eisen-Bor-Legierung, die zum Schutz der Biokompatibilität mit Gold und Parylen C beschichtet war.\n\n Wenn sich ein Muskel zusammenzieht oder dehnt, bewegen sich die implantierten Magnete relativ zueinander. Eine speziell angefertigte Anordnung externer Magnetsensoren, die über der Haut positioniert wird, erfasst ihre Lage. Aus diesen Veränderungen schätzt das System Muskellänge und -geschwindigkeit. Die Sensoren konnten magnetische Signale durch Gewebe in Tiefen von bis zu etwa 6 Zentimetern auslesen.\n\n Die externe Hardware ist beträchtlich. Es handelt sich nicht um einen losen Magneten, den man beliebig platzieren kann und von dem man erwarten darf, dass eine Prothese ihn versteht. Das Forschungssystem verbindet ein auf der Haut angebrachtes Magnetometer-Array mit speziell entwickelter Elektronik und einer informationstheoretischen Tracking-Architektur. Unter den getesteten Bedingungen berichtet die Studie über eine Echtzeitauflösung der Muskeldynamik im Submillimeterbereich.\n\n Diese Messstrategie eröffnet der Steuerung einen direkteren Zugang zu bewegungsbezogenen Informationen. Statt einen Algorithmus allein aus einem wechselnden Spannungsmuster den mechanischen Zustand eines Muskels ableiten zu lassen, beobachtet das System die relative Bewegung von Objekten, die in den Muskel eingebettet sind. Das Signal wird weiterhin von Software interpretiert und unterliegt biologischen wie technischen Einschränkungen. Die gemessene Größe liegt jedoch näher an jener, die die Prothese letztlich benötigt.\n\n Außerdem ist keine direkte elektrische Verbindung zwischen den implantierten Kügelchen und dem externen Sensor erforderlich. Die Magnete sind passive Implantate; die drahtlose Verfolgung findet außerhalb des Körpers statt. Deshalb stellt das Team die Schnittstelle als potenziell weniger invasiv als implantierte Elektroden dar – auch wenn die Implantation weiterhin ein medizinischer Eingriff ist und die Magnete im Gewebe verbleiben.\n\n ## Was das Experiment mit Menschen tatsächlich gezeigt hat\n\n An der Studie nahmen drei Personen mit transtibialen, also Unterschenkelamputationen teil. Bei allen war eine agonistisch-antagonistische myoneurale Schnittstelle angelegt worden. Dabei werden einander entgegenwirkende Muskelpaare chirurgisch wieder miteinander verbunden, sodass sie im verbleibenden Gliedmaßensegment weiterhin dynamisch kommunizieren können. Diese Anordnung kann einen Teil der Propriozeption erhalten – des inneren Empfindens von Gliedmaßenposition und -bewegung –, was für die Steuerung einer Prothese relevant ist.\n\n Die Forschenden implantierten Magnete in bis zu vier Muskeln, die mit dem Sprunggelenk verbunden sind. Zusätzlich setzten sie Elektroden in dieselben Muskeln ein und verwendeten Oberflächenelektroden zum Vergleich. So konnten sie die magnetische Messung sowohl mit einem implantierten EMG-Verfahren als auch mit gewöhnlichem Oberflächen-EMG vergleichen.\n\n Während der Tests trugen die Teilnehmenden kein robotisches Prothesenbein. Stattdessen absolvierten sie Aufgaben, bei denen ihre Muskelaktivität einen Cursor auf einem Bildschirm steuerte. Der Cursor repräsentierte Freiheitsgrade, die später Bewegungen einer robotischen Sprunggelenk-Fuß-Prothese entsprechen könnten. Mit diesem virtuellen Aufbau konnten die Forschenden die Schnittstellen vergleichen, ohne die zusätzlichen Herausforderungen von Schaftpassform, Gehtraining, Gleichgewicht, Untergrund und dem mechanischen Verhalten einer angetriebenen Gliedmaße einzubeziehen.\n\n Die berichteten Ergebnisse sprachen bei den meisten untersuchten Messgrößen für das magnetische System. Im Abstract heißt es, die magnetischen Messungen hätten dem standardmäßigen Oberflächen- und implantierten EMG entsprochen oder dieses übertroffen. Außerdem hätten die Teilnehmenden bei der neuroprothetischen Aufgabe präzise und reaktionsschnelle Bewegungen erreicht. Die Darstellung des MIT beschreibt die magnetischen Signale in den Vergleichsexperimenten als Grundlage für eine genauere und stabilere Steuerung.\n\n Diese Ergebnisse sind ermutigend, weil Steuerungsstabilität oft wertvoller ist als eine spektakuläre Einzelbewegung. Ein System, das ein Ziel gelegentlich schnell erreicht, aber beim Pausieren driftet, ist weniger nützlich als eines, das sich bei wiederholten Aktionen vorhersehbar verhält. Die Studie deutet darauf hin, dass die Erfassung der Muskelmechanik einen Teil der Mehrdeutigkeit verringern könnte, die elektrische Signale als langfristigen Steuerungskanal schwierig nutzbar macht.\n\n Die Forschenden demonstrierten außerdem, dass sich Muskelaktivierung allein durch Induktion magnetisch erfassen lässt. Dieses Ergebnis weist auf eine mögliche Alternative zum EMG hin. Es darf jedoch nicht als Beweis verstanden werden, dass jedes relevante neuronale oder muskuläre Signal durch magnetische Messung ersetzt werden kann. Das derzeitige System hängt weiterhin von den nach der Amputation verfügbaren Muskeln, der chirurgischen Anordnung, der Platzierung der Kügelchen und der Fähigkeit des externen Arrays ab, diese zu erfassen.\n\n ## Warum das Ergebnis nützlich ist, ohne eine fertige Prothese zu sein\n\n Am sinnvollsten lässt sich die Studie als Fortschritt bei der Schnittstellentechnik lesen. Sie verbessert eine der Verbindungen zwischen einem Menschen und einer robotischen Gliedmaße: jene Verbindung, die abschätzt, was die verbleibenden Muskeln tun. Von dieser Verbindung kann abhängen, wie natürlich, reaktionsschnell und ermüdend sich der Rest des Systems anfühlt.\n\n Ein Prothesen-Controller könnte Schätzungen von Muskellänge und -geschwindigkeit nutzen, um die beabsichtigte Knöchelbewegung der Nutzerin oder des Nutzers vorherzusehen. Beim Gehen müsste ein angetriebener Knöchel möglicherweise Steifigkeit oder Abstoßzeitpunkt anpassen, wenn die Person von einer Gangphase in die nächste wechselt. Bei einer Aufgabe mit einem Roboterarm könnte ein mechanisches Signal helfen, anhaltende Kraft von einer kurzen Aktivierung zu unterscheiden. Das sind plausible Anwendungen der Messungen, keine in dieser Arbeit als klinische Ergebnisse vorgestellten Demonstrationen.\n\n Der mögliche Nutzen geht daher über einen schnelleren Cursor hinaus. Präzisere Messungen könnten es Ingenieurinnen und Ingenieuren erleichtern, Controller zu entwickeln, die sich bei verschiedenen Nutzern und Aktivitäten zuverlässig verhalten. Außerdem könnte dadurch mehr von der eigenen Bewegungsstrategie erhalten bleiben, statt eine lange Abfolge von Moduswechseln oder Tasteneingaben zu erfordern.\n\n Das ist für den Zugang ebenso wichtig wie für die Leistung. Eine stark invasive Schnittstelle kann zwar reichhaltige Signale liefern, steht aber möglicherweise nur Menschen offen, die für eine spezielle Operation und intensive Nachsorge infrage kommen. Eine minimalinvasive magnetische Schnittstelle könnte sich künftig leichter einsetzen lassen – wobei „minimalinvasiv“ weder risikofrei bedeutet noch automatisch für alle geeignet ist. Das tatsächliche Verhältnis von Nutzen und Risiken wird von Operationsrisiken, Implantatstabilität, Infektionsschutz, Haltbarkeit des Geräts, der Positionierung der Sensoren und regulatorischen Nachweisen abhängen.\n\n Dasselbe Messprinzip könnte auch außerhalb von Prothesen für Gliedmaßen relevant sein. Forschende am MIT haben zuvor magnetisches Muskeltracking für angetriebene Orthesen und Systeme zur funktionellen Elektrostimulation erörtert. Ein Exoskelett, das beispielsweise einen geschwächten Knöchel unterstützt, könnte die Mechanik der verbliebenen Muskeln nutzen, um die Unterstützung an die eigene Anstrengung der Person anzupassen. Auch das sind mögliche Entwicklungsrichtungen und keine Ergebnisse, die durch das neue Experiment mit drei Personen belegt wären.\n\n ## Die Einschränkungen sind die eigentliche Geschichte, keine Fußnote\n\n Die offensichtlichste Einschränkung ist die geringe Zahl der Teilnehmenden. Drei Personen reichen aus, um zu zeigen, dass das System beim Menschen funktionieren kann. Sie reichen jedoch nicht aus, um seine Leistung in der wesentlich größeren Gruppe von Menschen mit Amputationen zu beurteilen. Die Anatomie des Stumpfs, die Operationsgeschichte, die Muskelqualität, die Hautdicke, die Implantattiefe und die Bewegungsmuster unterscheiden sich erheblich.\n\n Die Teilnehmenden hatten zudem denselben besonderen chirurgischen Hintergrund: Unterschenkelamputationen mit agonistisch-antagonistischen myoneuralen Schnittstellen. Das ist für die Einordnung des Ergebnisses entscheidend. Die Studie zeigt nicht, dass dieselbe magnetische Anordnung bei Oberschenkelamputationen, Amputationen der oberen Gliedmaßen, angeborenen Gliedmaßendifferenzen oder bei Menschen, deren verbliebene Muskeln nicht auf diese Weise chirurgisch gekoppelt wurden, gleichermaßen funktionieren wird.\n\n Das Experiment war eine virtuelle Steuerungsaufgabe und keine längere Erprobung zu Hause oder im Alltag. Die Cursorsteuerung blendet viele Folgen aus, die bei der tatsächlichen Nutzung einer Prothese entscheidend sind. Ein Controller kann in einem sitzenden Experiment gute Ergebnisse liefern und dennoch umfassend angepasst werden müssen, bevor er mit unebenem Pflaster, Treppen, Nässe, abruptem Anhalten, einem vollen Raum oder einem langen Tag mit wechselnder Muskelermüdung zurechtkommt.\n\n Auch die Implantate werfen eigene Fragen auf. Die Magnete sind dafür ausgelegt, im Muskel zu verbleiben, doch ihre langfristige Biokompatibilität und mechanische Stabilität müssen weiter beobachtet werden. Magnete können sich bewegen, abnutzen, mit medizinischen Geräten wechselwirken oder je nach Zusammensetzung und den sie umgebenden Geräten Sicherheits- und Kompatibilitätsprobleme verursachen. Diese Fragen lassen sich durch eine kurze Demonstration nicht klären.\n\n Für den externen Sensor gibt es ebenfalls praktische Einschränkungen. Er muss über den relevanten Muskeln platziert werden und mehrere Magnete verfolgen, während sich die Körperposition verändert. Das System benötigt Kalibrierung, Signalverarbeitung und eine Energiequelle. Ein tragbares Array mag praktischer sein als implantierte Elektroden, muss aber trotzdem bequem, robust, abwaschbar oder vor Schweiß geschützt und jeden Tag einfach korrekt zu positionieren sein.\n\n Schließlich löst ein verbessertes Steuersignal nicht jedes Prothesenproblem. Druckstellen und Beschwerden des Schafts, die Befestigung, die Hautgesundheit, die Batteriekapazität, das Geräusch des Antriebs, das Gewicht, die Wartung, die Kosten, der Versicherungsschutz und die Rehabilitation bleiben eigenständige Hürden. Die magnetische Schnittstelle könnte den Controller verbessern, während der übrige Teil der Nutzungserfahrung unverändert bleibt.\n\n ## Was als belastbarerer Nachweis gelten würde\n\n Die Forschenden erklären, dass sie derzeit eine größere Studie durchführen, um die Steuerung von Prothesen anhand der magnetischen Messungen zu untersuchen. Diese nächste Phase ist der praktische Test. Sie sollte prüfen, wie schnell Nutzerinnen und Nutzer das System erlernen, wie sich die Leistung über wiederholte Sitzungen hinweg verändert und ob das magnetische Signal stabil bleibt, wenn der externe Sensor neu positioniert wird.\n\n Eine überzeugende Bewertung würde die direkte Steuerung eines robotischen Sprunggelenk-Fuß-Systems einschließen, nicht nur eines Cursors. Gemessen werden müssten Gehgeschwindigkeit, das Abfangen von Stolperern, Treppensteigen, Energieverbrauch, mentale Belastung und die Fähigkeit, zwischen Aufgaben zu wechseln. Auch Komfort und Hautgesundheit sollten zu den Ergebnissen gehören, denn ein technisch präzises System, das Menschen nicht über längere Zeit tragen können, ist keine erfolgreiche assistive Technologie.\n\n Auch eine längere Nachbeobachtung wird nötig sein. Die aktuelle Arbeit beschreibt dauerhaft implantierte Magnete. Deshalb müssen Forschende beobachten, ob die Implantate an ihrem vorgesehenen Platz bleiben und ob das Signal über Monate und Jahre zuverlässig bleibt. Die externe Hardware sollte außerhalb des Labors getestet werden – mit Alltagskleidung, Schweiß, wechselnden Temperaturen und den kleinen Positionierungsfehlern, die im täglichen Leben unvermeidlich sind.\n\n Auch die Vergleiche müssen fair ausfallen. Oberflächen-EMG lässt sich durch eine bessere Elektrodenplatzierung und Signalverarbeitung verbessern, während implantiertes EMG und andere Schnittstellen möglicherweise Fähigkeiten bieten, die ein magnetisches System nicht hat. Die entscheidende Frage ist nicht, ob Magnete bei jeder Labormessung besser abschneiden. Entscheidend ist, ob sie für eine bestimmte Gruppe von Prothesennutzern insgesamt eine sicherere, komfortablere, langlebigere und nützlichere Schnittstelle bieten.\n\n Kosten und klinische Abläufe werden ebenfalls eine Rolle spielen. Ein System mit spezialisierten Sensoren, maßgefertigten Implantaten und aufwendiger Kalibrierung kann in einem Forschungszentrum wertvoll sein, aber nur schwer flächendeckend angeboten werden. Künftige Studien sollten angeben, wie viel Zeit Implantation und Anpassung erfordern, wie viele Nachsorgetermine nötig sind, welcher Wartungsaufwand entsteht, welche Ausfallarten auftreten und für wen der Ansatz ungeeignet ist.\n\n ## Eine bessere Beschreibung des Fortschritts\n\n Es wäre leicht, die Nachricht so zu formulieren: „Winzige Magnete ermöglichen Amputierten die Steuerung bionischer Gliedmaßen.“ Diese Darstellung lässt den wichtigsten Teil aus. Die Studie hat keine allgemein verfügbare bionische Prothese, keine direkte Gehirnsteuerung und keine Lösung für die Einschränkungen von Prothesen demonstriert. Sie zeigte, dass implantierte magnetische Marker in menschlichen Restmuskeln verfolgt werden können und stabile Signale für eine virtuelle Steuerungsaufgabe mit einer Prothese liefern.\n\n Diese engere Beschreibung ist dennoch eine gute Nachricht. Fortschritte in der Prothesenentwicklung entstehen oft durch Verbesserungen, die in einer Schlagzeile unsichtbar bleiben: ein Sensor, dessen Signal weniger driftet, eine Messung, die direkter auf eine Gelenkgröße abgebildet wird, eine Steuerung, die weniger Korrekturen benötigt, oder eine Schnittstelle, die ein invasiveres Implantat vermeidet. Solche Veränderungen summieren sich zu Geräten, die leichter zu bedienen sind und die Absicht der Nutzerinnen und Nutzer genauer umsetzen.\n\n Die MIT-Studie führt die Magnetomikrometrie aus der Tierforschung in eine frühe Demonstration am Menschen. Sie liefert Hinweise darauf, dass ein kleines Magnetimplantat und ein tragbares Sensorfeld durch menschliches Gewebe hindurch zusammenarbeiten können und dass die daraus gewonnenen Messungen für eine Steuerung mit mehreren Freiheitsgraden nützlich sein könnten. Die nächste Frage lautet nicht, ob die Idee clever ist. Es geht darum, ob das Signal zuverlässig bleibt, wenn jemand geht, müde oder abgelenkt ist, sich im Freien bewegt und täglich mit dem Gerät lebt.\n\n Für den Moment ist die praktische Schlussfolgerung einfach: Die magnetische Muskelverfolgung ist ein glaubwürdiger Kandidat für eine neue Schnittstelle, aber noch kein fertiges Produkt. Ihr Wert wird sich an langfristiger Zuverlässigkeit, dem Gehen im Alltag, Sicherheit, Komfort und Zugänglichkeit entscheiden. Das ist ein anspruchsvollerer Maßstab als eine Demonstration im Labor – aber auch der Maßstab, der aus einer vielversprechenden Messmethode eine Prothese machen könnte, die Menschen tatsächlich nutzen können.","available_translations":[{"language":"ar","title":"مغناطيسات صغيرة مزروعة تمنح أبحاث الأطراف الاصطناعية إشارة عضلية أفضل","html_url":"https://publicasta.com/good_tech_news/magnetic_muscle_tracking_prosthetic_control_human_study?lang=ar","markdown_url":"https://publicasta.com/good_tech_news/magnetic_muscle_tracking_prosthetic_control_human_study.md?lang=ar","json_url":"https://publicasta.com/good_tech_news/magnetic_muscle_tracking_prosthetic_control_human_study.json?lang=ar","api_url":"https://publicasta.com/api/public/v1/channels/good_tech_news/articles/magnetic_muscle_tracking_prosthetic_control_human_study?lang=ar"},{"language":"de","title":"Winzige implantierte Magnete liefern der Prothesenforschung ein besseres 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