體質(zhì)測試中青少年力量素質(zhì)評價指標(biāo)效度的比較

岳建軍+高升+龔俊麗

摘 要：將4種青少年力量素質(zhì)評價指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)測試相比較，篩選出效度高的評價指標(biāo)，為我國青少年力量素質(zhì)評價提供參考。選取85名非體育專業(yè)大學(xué)一年級學(xué)生，利用BIODEX等動測力儀、Telemyo2400DTS16通道表面肌電系統(tǒng)等儀器，測試了學(xué)生屈腿硬拉、下肢蹬力、屈臂力量、髖關(guān)節(jié)伸肌力量、引體向上、握力等指標(biāo)數(shù)據(jù)，進(jìn)行回歸分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)男生屈腿硬拉與實驗室標(biāo)準(zhǔn)測試指標(biāo)下肢蹬力相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.913，與實驗室標(biāo)準(zhǔn)測試指標(biāo)髖關(guān)節(jié)伸肌力量相關(guān)系數(shù)為0.653，與實驗室標(biāo)準(zhǔn)測試指標(biāo)屈臂力量相關(guān)系數(shù)為0.724；女生屈腿硬拉與實驗室標(biāo)準(zhǔn)測試指標(biāo)下肢蹬力相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.745，與實驗室標(biāo)準(zhǔn)測試指標(biāo)髖關(guān)節(jié)伸肌力量相關(guān)系數(shù)為0.463，與實驗室標(biāo)準(zhǔn)測試指標(biāo)屈臂力量相關(guān)系數(shù)為0.559。結(jié)果說明屈腿硬拉可以作為全身肌肉力量素質(zhì)評價指標(biāo)。

關(guān) 鍵 詞：運(yùn)動生物力學(xué)；力量素質(zhì)；屈腿硬拉；青少年；評價指標(biāo)效度

中圖分類號：G804.6 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1006-7116（2017）06-0138-07

Abstract： The author compared 4 types of teenager strength quality evaluation indexes with standard tests， and screened out high validity evaluation indexes， so as to provide reference for Chinese teenager strength quality evaluation. The authors selected 85 freshmen not majoring in physical education， used instruments such as BIODEX ISOIINETIC dynamometer and Telemyo2400DTS16 channel surface myoelectricity system to test such index data of the students as flexion leg hard pull， lower limb stamping strength， flexion arm strength， hip joint extensor strength， pull-up and grip strength， carried out a regression analysis， and revealed the following findings： as for the male students flexion leg hard pull， its coefficient of correlation with lower limb stamping strength as a laboratory standard test index was up to 0.913， its coefficient of correlation with hip joint extensor strength as a laboratory standard test index was 0.653， its coefficient of correlation with flexion arm strength as a laboratory standard test index was 0.724； as for the female students flexion leg hard pull， its coefficient of correlation with lower limb stamping strength as a laboratory standard test index was up to 0.745， its coefficient of correlation with hip joint extensor strength as a laboratory standard test index was 0.463， its coefficient of correlation with flexion arm strength as a laboratory standard test index was 0.559. The said findings indicate that flexion leg hard pull can be used as a whole body muscle strength quality evaluation index.

Key words： sports biomechanics；strength quality；flexion leg hard pull；teenager；evaluation index validity

眾所周知，引體向上是2014年教育部新規(guī)定的評價中學(xué)和大學(xué)男生力量素質(zhì)的指標(biāo)之一。然而筆者在進(jìn)行大學(xué)生體質(zhì)健康測試時發(fā)現(xiàn)絕大部分學(xué)生完成不了一個標(biāo)準(zhǔn)的引體向上動作，在其它省市進(jìn)行學(xué)生體質(zhì)健康抽測時也出現(xiàn)同樣的現(xiàn)象；于是進(jìn)一步訪談了相關(guān)的教育管理者和教師，發(fā)現(xiàn)無論老師、學(xué)生，還是分管領(lǐng)導(dǎo)似乎非常坦然地接受這個現(xiàn)象，他們普遍認(rèn)為全國都是這樣，沒有必要進(jìn)行專門訓(xùn)練。這些表明引體向上作為評價學(xué)生上肢和肩帶力量素質(zhì)的可行性和效能有待改進(jìn)。從理論研究來講，范洪彬、孫有平等[1]對力量素質(zhì)測試進(jìn)行了中外比較和歷史回顧，并且利用表面肌電貢獻(xiàn)率比較了上肢力量素質(zhì)指標(biāo)與年齡、性別的通用性[2]，認(rèn)為修正俯臥撐要比修正引體向上通用性要好，但是并沒有將修正俯臥撐測試指標(biāo)與實驗室標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)進(jìn)行比較，即沒有檢驗指標(biāo)的效度。此外，從日常體力活動來講，除了靜坐之外，人的動作模式是多關(guān)節(jié)多肌肉群共同參與的，顯然以還原論為基礎(chǔ)的評價理論而形成的全身力量素質(zhì)“分區(qū)而治”評價方式與人體實際動作模式——多關(guān)節(jié)多肌肉群共同參與的整體協(xié)同性之間多少有一些不相符合。因此，本研究運(yùn)用Terry[3]體質(zhì)健康測試效度構(gòu)建的“金字塔”范式理論為指導(dǎo)，結(jié)合肌電與等動測試，注重肌肉內(nèi)外用力的貢獻(xiàn)特征，嘗試各個測試動作，對初步數(shù)據(jù)分析后選定屈腿硬拉作為青少年力量素質(zhì)評價指標(biāo)。試圖解決目前力量素質(zhì)評價指標(biāo)效度問題，尤其是引體向上評價學(xué)生上肢肌肉力量素質(zhì)的效度問題。為相關(guān)部門提供一個科學(xué)有效的評價手段或指標(biāo)，為相關(guān)理論研究提供一個整體評價思路，豐富青少年力量素質(zhì)評價理論研究。endprint

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

高校非體育專業(yè)大學(xué)生85名，其中男生45名，女生40名，均為一年級學(xué)生，受試對象為無肌肉損傷、傷病等情況，征得本人同意，愿意配合本次實驗，各項指標(biāo)具體情況見表1。

1.2 實驗方法

1）測試儀器。

表面肌電：Noraxon公司Telemyo2400DTS 16通道無線遙測表面肌電采集分析系統(tǒng)，采用頻率為1 000 Hz；

等動測力：美國產(chǎn)BIODEX Medical Systems4等速測力與訓(xùn)練系統(tǒng)；

屈腿硬拉測試：艾德堡外置傳感器數(shù)顯推拉力計HP-5K。

握力測試：科導(dǎo)握力測試儀TZCS-3。

2）肌肉選取。

結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)與專家咨詢，下肢肌肉選取腓骨前肌、腓腸肌內(nèi)側(cè)、股二頭肌、半腱肌、股四頭??；軀干肌肉選取豎脊肌、背闊肌、胸大肌、腹直肌下側(cè)；上肢肌肉選取：三角肌后側(cè)、三角肌中側(cè)、三角肌前側(cè)、肱三頭肌、肱二頭肌、橈側(cè)腕屈肌、尺側(cè)腕屈肌共計16塊肌肉（女生胸大肌與背闊肌未選取）。

3）測試步驟。

受試對象分為5組，2周完成實驗，間隔半個月后再次測試，用于檢驗測試信度水平。測試前1周受試對象在各個儀器上進(jìn)行0.5 h練習(xí)，并且告之測試流程與動作要求。測試前做15 min準(zhǔn)備活動，由專門實驗人員進(jìn)行皮膚處理，如去毛發(fā)、酒精消毒等，粘貼與固定電極片；調(diào)整等動測試儀器動力轉(zhuǎn)軸，促使關(guān)節(jié)活動軸與儀器動力臂旋轉(zhuǎn)軸心一致；詢問受試對象，務(wù)必調(diào)整到最適合的用力位置，并且進(jìn)行重力補(bǔ)償。先進(jìn)行場地測試，后進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)測試，取3次最好成績。

4）場地測試指標(biāo).

立定跳遠(yuǎn)：以起跳線至被測者落地時留下最近的一個點計算垂直距離，被試者跳3次，取最好成績。立定跳遠(yuǎn)起跳階段從蹬地開始到腳尖離地作為肌電數(shù)據(jù)采集的動作時相。

屈腿硬拉：兩腳與肩同寬，蹬踏于推拉計下端；雙手與肩同寬握于推拉計上端，握把的距離稍高于膝關(guān)節(jié)，上體保持正直，膝關(guān)節(jié)與髖關(guān)節(jié)均屈曲160°，處于最大力矩輸出角度[4]，用個人最大力量蹬伸提拉，取3次最好成績。用節(jié)拍器控制節(jié)奏，設(shè)置時間為5 s（作為肌電數(shù)據(jù)采集的動作時相），間隔1周重新測試。

右手握力：雙腳與肩同寬站立于握力計前，按照儀器操作說明，要求受試者雙手下垂置于體側(cè)，掌心向內(nèi)，上臂稍向外，不超過30°，盡個人最大力量握住握力計的測力部分，手臂不要左右擺，至顯示屏上數(shù)值不變動為止，取3次最好成績（優(yōu)勢手為左手的受試者則換成左手）。

引體向上：男生雙手略寬于肩正握于單杠上，身體自然懸垂。停止晃動后，兩臂緩緩向上引體，引體時身體不得有附加動作，下頜超過單杠上沿后，再開始緩緩下落，還原至直臂懸垂姿勢為完成一次。女生斜身引體向上動作開始姿勢為受試者伸直上肢，雙手正握杠，上肢、軀干、下肢伸直，腳后跟始終著地支撐，調(diào)節(jié)杠的高度使整個軀干與地面成120°；拉杠引體至下頜過橫杠后恢復(fù)開始姿勢為一次[5]。用節(jié)拍器控制節(jié)奏，拉起過程1 s（作為肌電數(shù)據(jù)采集的動作時相），下巴超過單杠時停留1 s，下落過程1 s。

5）實驗室測試標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)篩選與測試。

依據(jù)Terry[3]體質(zhì)健康測試效度構(gòu)建的“金字塔”模式，分為定義階段、驗證階段和理論測試階段。定義階段是對各級概念精確解析，是各級指標(biāo)體系的來源和基礎(chǔ)，由理論領(lǐng)域和操作領(lǐng)域構(gòu)成。驗證階段在定義階段基礎(chǔ)上，評價場地測試與實驗室測試之間的關(guān)系。最常用的方法是相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)效度論證法，即憑借測試項目的標(biāo)準(zhǔn)測試指標(biāo)，通過大樣本場地和實驗室測試收集數(shù)據(jù)，運(yùn)用多元回歸分析計算權(quán)重系數(shù)（R2），以此確定它們之間的效度關(guān)系。在此過程中，選取標(biāo)準(zhǔn)測試指標(biāo)是關(guān)鍵。理論測試階段是用科學(xué)的統(tǒng)計方法對論證階段理論進(jìn)行試行測試，將要考慮到更多因素，是理論走向?qū)嵺`的重要一步。本研究所做的工作正是驗證階段，也是指標(biāo)評價效度關(guān)鍵一個階段[6]，此階段關(guān)鍵一步就是標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)篩選。Faigenbaum[7]等研究認(rèn)為，最大力量（1RM）是評價青少年肌肉力量的“黃金”指標(biāo)。Hall等[8]通過等動肌力測試，得出最大力量進(jìn)而評價髖關(guān)節(jié)肌肉力量素質(zhì)與場地指標(biāo)的效度。Artero[9]等用坐位胸推和蹬腿測量上下肢肌肉力量，作為實驗室標(biāo)準(zhǔn)測試，進(jìn)而與場地測試指標(biāo)進(jìn)行比較。本研究結(jié)合上述研究方法，將屈臂最大力量作為上肢肌肉力量素質(zhì)評價標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)，將髖關(guān)節(jié)等動測試峰力矩作為核心區(qū)肌肉力量素質(zhì)評價標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)，下肢蹬腿的最大力量作為下肢肌肉力量素質(zhì)評價標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)，具體測試方法如下：

下肢蹬力：正坐于蹬身器械上，上體保持正直靠于與坐面呈90°的靠背上，雙手緊握大腿兩側(cè)扶手，雙腿從開始屈膝60°[10]，水平蹬伸，先試做3次，從中確定一個最大值，間隔30 s逐漸增加質(zhì)量，每次增加0.5至2.5 kg，至個人無法完成為止，得出個人最大下肢蹬力（kg）。

屈臂力量：正坐于健身器械上，上體保持正直靠于與坐面呈90°的靠背上，雙腿自然開立觸于地面，雙手正握手柄從直臂開始屈臂向胸前拉，至肘關(guān)節(jié)呈90°結(jié)束。先試做3次次最大屈臂重量，從中確定一個最大值，間隔30 s逐漸增加質(zhì)量，每次增加0.5至2.5 kg，至個人無法完成為止，得出個人最大屈臂力量（kg）[11]。

髖關(guān)節(jié)伸肌力量：先按照等動儀操作要求，初步固定好儀器位置，受試對象低強(qiáng)度試做3次后再調(diào)整位置，低速度可以測出個人最大力量，故將等速測力儀設(shè)置角速度為60（°）/s，傾其全力屈伸髖關(guān)節(jié)，求出最大力矩值。

6）數(shù)據(jù)收集與統(tǒng)計。

表面肌電儀頻率設(shè)置為1 500 Hz，放大比例為1 000，運(yùn)用DTS配套的MyoResearch XP clinical edtion1.07，對照同步視頻進(jìn)行動作階段時相劃分；參照ABC of EMG（美國Noraxon公司）采集每一塊肌肉最大自主收縮（MVC），每條肌肉MVC測試5次，每次持續(xù)5 s，相鄰兩次間隔1 min，求出最大振幅（AEMGmax）；依據(jù)各個肌肉的AEMGmax，對各個動作中各個肌肉的AEMG進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，以減少被試者個體間的差異；利用SPSS16.0進(jìn)行數(shù)據(jù)相關(guān)分析和多元回歸分析。endprint

2 結(jié)果與分析

2.1 各項指標(biāo)結(jié)果

場地測試指標(biāo)與實驗室測試指標(biāo)數(shù)據(jù)男女生呈現(xiàn)非常顯著性差異（P﹤0.01），屈腿硬拉、下肢蹬力、立定跳遠(yuǎn)、屈臂力量、髖關(guān)節(jié)伸肌力量、握力均是男生大于女生，而引體向上個數(shù)是女生大于男生，可能因為女生斜向引體向上，動作難度相對較小。各項詳細(xì)數(shù)據(jù)參見表2。

2.2 場地測試指標(biāo)與實驗室標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)相關(guān)性

將實驗室測試指標(biāo)作為因變量，場地測試指標(biāo)作為自變量進(jìn)行回歸分析，數(shù)據(jù)顯示，除了女生斜身引體向上和握力與髖關(guān)節(jié)肌肉力量、引體向上和握力與下肢蹬力沒有顯著性差異外，其它均呈現(xiàn)顯著性差異。將總樣本性別區(qū)分后進(jìn)行回歸分析，男女生右手握力與實驗室標(biāo)準(zhǔn)測試相關(guān)系數(shù)分別是0.765和0.605，也是上肢測試指標(biāo)中相關(guān)性最高的，但是同時屈腿硬拉相關(guān)性也較高，分別為0.724和0.559，表明屈腿硬拉評價學(xué)生上肢肌肉力量具有較高的效度。男生下肢蹬力與屈腿硬拉相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.913，而與引體向上相關(guān)系數(shù)只有0.314；與男生類似，女生實驗室測試指標(biāo)與場地測試指標(biāo)相關(guān)系數(shù)最大與最小也分別是下肢蹬力與屈腿硬拉、引體向上（斜向）。通過加入體質(zhì)量變量分析發(fā)現(xiàn)，相關(guān)系數(shù)均有增加的趨勢（見表3）。

2.3 場地測試指標(biāo)肌肉用力貢獻(xiàn)

從男生16塊肌肉、女生14塊肌肉對立定跳遠(yuǎn)、引體向上、屈腿硬拉貢獻(xiàn)比重來看，立定跳遠(yuǎn)起跳階段各個肌肉用力相對比較均衡，三角肌前側(cè)占據(jù)較大的比重，男生超過20%，而女生超過30%。引體向上主要參與肌肉為上肢，占據(jù)較大貢獻(xiàn)比重的肌肉是橈側(cè)腕屈肌、肱二頭肌與三角肌后側(cè)，這一比重男女生相同；不同之處在于男生腹直肌下側(cè)也占據(jù)較大比重，平均達(dá)到7.58%，而女生占據(jù)較小的比重。屈腿硬拉動作全身上中下部位均有貢獻(xiàn)比重較大的肌肉，依次為胸大肌、三角肌后側(cè)和腓骨前肌，女生用力貢獻(xiàn)比重更加均衡（見圖2、3）。

3 討論

3.1 上肢肌肉力量評價指標(biāo)

目前評價上肢肌肉力量常用的指標(biāo)有握力、引體向上、俯臥撐、懸吊等[12]，但評價前提條件是測試對象能夠完成一次測試動作的最小力量[10]。Artero等[9]針對平均年齡14歲的兒童青少年，通過上肢等動測試與握力進(jìn)行相關(guān)分析，得到較高相關(guān)系數(shù)（R2=0.77），而引體向上、俯臥撐、懸吊等測量效度相對較低[13]。這與本研究結(jié)果一致，但是相比之下，屈腿硬拉指標(biāo)更加優(yōu)于握力測試指標(biāo)。各個測試指標(biāo)完成動作不同，懸吊、引體向上、俯臥撐需要負(fù)載整個身體，因此，考慮到體質(zhì)量變量，指標(biāo)效度又會受到影響。與Artero、Milliken等[9，11]研究一致，將各個指標(biāo)測試數(shù)據(jù)相對體質(zhì)量取值后，測試效度均有13%～20%提升，但是仍然沒有握力和屈腿硬拉評價上肢肌肉力量效度高。

3.2 下肢肌肉力量評價指標(biāo)

目前評價下肢肌肉力量常用指標(biāo)有立定跳遠(yuǎn)、縱跳、蹲跳、下蹲跳等[14]。 Milliken等[11]通過對立定跳遠(yuǎn)、縱跳與標(biāo)準(zhǔn)測試下肢蹬力（1RM）進(jìn)行相關(guān)分析，發(fā)現(xiàn)兩者均與標(biāo)準(zhǔn)測試具有較高相關(guān)性，尤其是立定跳遠(yuǎn)，當(dāng)加入體質(zhì)量變量后效度會更高。Artero等[9]將立定跳遠(yuǎn)、縱跳、蹲跳、下蹲跳與膝關(guān)節(jié)等動峰力矩和功率進(jìn)行相關(guān)分析，發(fā)現(xiàn)立定跳遠(yuǎn)與膝關(guān)節(jié)等動峰力矩和功率相關(guān)系數(shù)最高，尤其是相對體質(zhì)量取值后的相關(guān)系數(shù)，于是得出立定跳遠(yuǎn)可以評價兒童青少年下肢肌肉力量，男女生均可以采用。Jorge等[15]測試6～12歲兒童的立定跳遠(yuǎn)、縱跳、蹲跳、下蹲跳與下肢蹬力（1RM），研究發(fā)現(xiàn)各個指標(biāo)均有較高信度，立定跳遠(yuǎn)與下肢蹬力（1RM）相關(guān)性最高（R2=0.70），證明了Milliken等[11]的研究。本研究中立定跳遠(yuǎn)與下肢蹬力也具有較高的相關(guān)性，而且相對體質(zhì)量取值后，均有一些提高，與前人研究一致，但是屈腿硬拉與下肢蹬力相關(guān)性更高，尤其是男生。與立定跳遠(yuǎn)相比，屈腿硬拉與下肢蹬力相關(guān)性更高的原因可能在于屈腿硬拉需要股四頭肌為主的肌肉慢慢收縮達(dá)到最大力量，與下肢蹬力用力方式相似，而立定跳遠(yuǎn)需要股四頭肌為主的肌肉瞬間爆發(fā)出較大的力量。

3.3 核心區(qū)肌肉力量評價指標(biāo)

評價青少年核心區(qū)肌肉（軀干肌肉）力量素質(zhì)常用指標(biāo)為仰臥起坐，美國也用俯臥背伸指標(biāo)評價軀干后背肌肉收縮能力。相關(guān)研究表明無論全仰臥起坐還是半仰臥起坐，與腹肌等長收縮相關(guān)系數(shù)都較低；再加上仰臥起坐計數(shù)方式與動作要領(lǐng)各個國家都不一致，因此針對仰臥起坐或者其它測試指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)測試指標(biāo)相關(guān)性的研究相對較少，所以核心區(qū)肌肉力量素質(zhì)評價存在較大的修正空間。而本研究中，男女生屈腿硬拉與等動測試伸髖峰力矩具有較高的相關(guān)性，可以為評價核心區(qū)肌肉力量提供一個新方法。

3.4 屈腿硬拉評價全身肌肉力量

與國民體質(zhì)測試中的背肌力測試指標(biāo)稍微不同[16]，屈腿硬拉動作要求下肢彎曲，便于全身下肢力量的發(fā)揮。先前“分區(qū)而治”評價方式的理論依據(jù)是人體解剖幾何形體塊劃分[1]；為了便于了解和掌握人體結(jié)構(gòu)，將人體劃分為頭、軀干、上下肢。如果按此邏輯，還缺少頭頸部肌肉評價指標(biāo)，而且肌肉力量又分最大力量、肌肉耐力、快速力量，如果再結(jié)合每一個部位進(jìn)行評價構(gòu)建，現(xiàn)實中是很難操作的。事實上各國青少年力量素質(zhì)評價指標(biāo)體系并沒有完全按照上下肢和軀干進(jìn)行建構(gòu)，至少各個年齡段沒有如此完備的指標(biāo)體系。當(dāng)然，“分區(qū)而治”方式也有合理方面，因為理論研究方法需要進(jìn)行分解細(xì)化，而實踐操作場面需要堅持整體論思路；猶如柔韌素質(zhì)評價，雖然從定義層面講，它是關(guān)節(jié)肌肉肌腱活動幅度的控制能力，涉及多個關(guān)節(jié)，但是實踐中很多國家就構(gòu)建了一個坐位體前屈指標(biāo)。從圖2、3也可以看出，不管是立定跳遠(yuǎn)，還是引體向上、屈腿硬拉，均是全身上下肌肉共同用力的結(jié)果，尤其是立定跳遠(yuǎn)，上體肌肉男女生平均貢獻(xiàn)都各占1/2，特別是三角肌貢獻(xiàn)比重，這一點與成年人相比，兒童青少年有過之而無不及[17]。事實上，力量素質(zhì)指標(biāo)是評價肌肉力量能力與水平，為日常體力活動提供支撐與保障，而日常體力活動很少單獨使用上肢或者下肢進(jìn)行活動的。正是基于此，全身多關(guān)節(jié)多肌肉群評價更加受到重視。近年來相關(guān)研究開始探索單一指標(biāo)評價青少年全身肌肉力量素質(zhì)就是一個例證。Artero等[9]通過對青少年（平均年齡14.4歲）握力、立定跳遠(yuǎn)、蹲跳、下蹲跳等上下肢肌肉力量與實驗室等動測試相關(guān)分析，推薦用握力與立定跳遠(yuǎn)評價全身肌肉力量。隨后Victor Keihan等[18]通過10～17歲青少年立定跳遠(yuǎn)、仰臥起坐、縱跳等測試得出，握力與其都高度相關(guān)，可以將握力作為青少年力量評價指標(biāo)。上下肢肌肉力量本身存在一定相關(guān)性為從整體論視角構(gòu)建青少年力量素質(zhì)評價指標(biāo)提供依據(jù)。本研究綜合了信效度以及靈敏度測試手段，認(rèn)為屈腿硬拉可以作為青少年力量肌肉評價指標(biāo)，而且只需要將國民體質(zhì)測試中背力計的鏈條稍微調(diào)整，就可以適合在學(xué)生體質(zhì)健康測試中廣泛推廣與使用。endprint

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