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CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS F B O N L I N E . C O M . B R ////////////////// Professor(a): Artur Henrique assunto: ÓpticA dA visão frente: FísicA iv OSG.: 121068/17 AULA 15 EAD – XXXXX Resumo Teórico Anatomia do olho Câmara posterior Câmara anterior Íris Pupila Córnea Cristalino Ligamentos Canal de Schlemm Limbo Corpo Ciliar Músculo ciliar Processo ciliar Ora serrata Canal hialoideo (canal de Cloquet) Vasos sanguíneos centrais da retina Nervo óptico Fóvea central Disco óptico (ponto cego) Esclera Coroide Retina Humor Vítreo Figura 19.2: Anatomia do olho humano • Modelo simplificado do olho 5 mm 15 mm córnea (cristalino) retina músculos ciliares músculos ciliares eixo óptico Figura 19.5: Modelo simplificado do olho Acomodação visual Capacidade de focalizar a imagem de objetos próximos e distantes na retina, tornando-a nítida ao observador. 25 cm PR → ∞ PP zona de acomodação Figura 19.6: Acomodação visual Pe te r Ju na id y/ 12 3R F/ Ea sy pi x PP – PONTO PRÓXIMO PR – PONTO REMOTO • Amplitude de acomodação (V) É a diferença de vergência do sistema córnea-cristalino. V P Pximo moto = −1 1 Pr Reó Em um indivíduo de visão normal a imagem se formará na retina de seu globo ocular. gu ni ita /1 23 RF /E as yp ix Figura 19.7: Olho emetrope ou normal Esquematicamente: Retina Figura 19.8: Esquema de um olho emetrope Ametropias • Miopia Dificuldade de enxergar objetos afastados, pois o globo ocular se apresenta mais alongado ou a curvatura da córnea se apresenta um pouco acentuada. Retina Figura 19.10: Olho míope OBS.: A imagem se forma antes da retina. 2F B O N L I N E . C O M . B R ////////////////// Módulo de estudo OSG.: 121068/17 Correção – Uso de lentes divergentes Retina Figura 19.11: Olho míope com “lente corretora” CÁLCULO DO GRAU DA LENTE CORRETORA V dm ope m x í á = − 1 d máx – distância máxima que o olho míope pode enxergar com nitidez. • Hipermetropia Dificuldade de enxergar de perto, pois nesse caso o globo ocular se apresenta mais curto e a imagem se forma depois da retina. Retina Figura 19.13: Olho hipermetrope Correção – Uso de lentes convergentes Retina Figura 19.14: Olho hipermetrope com “lente corretora” CÁLCULO DO GRAU DA LENTE CORRETORA V dhipermetrope m n = − 1 0 25 1 , í d MÍN. – distância mínima que o olho hipermetrope enxerga com nitidez • Presbiopia Na presbiopia o cristalino perde, por envelhecimento, a capacidade de acomodação e objetos próximos não são vistos com nitidez. Conhecida também como “vista cansada”, aparecendo, geralmente, após os 40 anos. Sua correção é feita com lentes convergentes. • Astigmatismo Representa uma multifocalização da imagem devido a irregularidades na córnea ou de forma menos frequente no cristalino. Córnea esférica Córnea ovalada Ponto focal único Múltiplos pontos focais Visão normal Astigmatismo x x x Figura 19.16: Astigmatismo O indivíduo visualizará uma imagem embaçada independentemente da distância. Correção – Uso de lentes cilíndricas (tóricas) Figura 19.19: Lentes cilíndricas Exercícios 01. (PUC-SP/2009) Certo professor de física deseja ensinar a identificar três tipos de defeitos visuais apenas observando a imagem formada através dos óculos de seus alunos, que estão na fase da adolescência. Ao observar um objeto através do primeiro par de óculos, a imagem aparece diminuída. O mesmo objeto observado pelo segundo par de óculos parece aumentado, e apenas o terceiro par de óculos distorce as linhas quando girado. Através da análise das imagens produzidas por esses óculos, podemos concluir que seus donos possuem, respectivamente, Primeiro par de óculos: imagem diminuída Segundo par de óculos: imagem aumentada Terceiro par de óculos, quando movimentado: imagem distorcida al ila /1 23 RF /E as yp ix 3 F B O N L I N E . C O M . B R ////////////////// OSG.: 121068/17 Módulo de estudo A) miopia, astigmatismo e hipermetropia. B) astigmatismo, miopia e hipermetropia. C) hipermetropia, miopia e astigmatismo. D) hipermetropia, astigmatismo e miopia. E) miopia, hipermetropia e astigmatismo. 02. (Emescam-ES/2010.1) O olho humano é um órgão da visão, no qual uma imagem óptica do mundo externo é produzida, transformada em impulsos nervosos e conduzida ao cérebro. O olho está representado na figura. Músculo ciliar Córnea Pupila labertural Luz Humor aquoso Íris Células receptoras Epitélio pigmentado Fóvea Outras células nervosas Humor vítreo Retina Epitélio pigmentado Esclerótica Vasos sanguíneos Nervo óptico Eixo óptico Retina Lente (cristalino) Lente (cristalino) Sobre a visão, analise as afirmações a seguir. I. O cristalino consiste numa lente biconvexa que forma uma imagem real e invertida sobre a retina; II. Para que a imagem se forme na retina, os músculos do olho alteram a distância focal do cristalino, propiciando a chamada acomodação visual para objetos situados em posições diferentes; III. Uma pessoa míope não enxerga bem, pois a imagem se forma antes da retina, e para corrigir esse problema ela deve usar óculos com lentes convergentes; IV. Uma pessoa que sofre de hipermetropia não enxerga bem, pois a imagem se forma depois da retina, e para corrigir esse problema ela deve usar óculos com lentes convergentes. Podemos afirmar que A) todas as afirmações estão corretas. B) somente as afirmações (I), (II) e (III) estão corretas. C) somente as afirmações (II), (III) e (IV) estão corretas. D) somente as afirmações (I) e (IV) estão corretas. E) somente as afirmações (I), (II) e (IV) estão corretas. 03. (Fasm-SP/2012.2) O Sr. João C. Gueira sempre teve miopia. Agora, com idade avançada, começou a apresentar também presbiopia. Em sua última consulta com o oftalmologista, o Sr. C. Gueira verificou que só conseguia enxergar com nitidez de 50 cm a 80 cm de seus olhos. Para corrigir suas ametropias, o oftalmologista prescreveu uma receita de óculos para serem confeccionados a partir de lentes esféricas com distâncias focais adequadas ao seu problema. Considerando que a distância mínima que um olho emetrope pode enxergar com nitidez é de 25 cm, das prescrições a seguir, que trazem valores de vergência, a mais adequada ao Sr. C. Gueira é A) Lente esférica Para longe O.D. – 1,25 O.E. – 1,25 Para perto O.D. + 2,00 O.E. + 2,00 B) Lente esférica Para longe O.D. – 8,00 O.E. – 8,00 Para perto O.D. + 5,00 O.E. + 5,00 C) Lente esférica Para longe O.D. + 1,25 O.E. + 1,25 Para perto O.D. – 2,00 O.E. – 2,00 D) Lente esférica Para longe O.D. + 8,00 O.E. + 8,00 Para perto O.D. – 5,00O.E. – 5,00 E) Lente esférica Para longe O.D. – 2,00 O.E. – 2,00 Para perto O.D. + 1,25O.E. + 1,25 04. (UFJF-MG/2012.2) O olho humano é uma estrutura biológica bem complexa, mas seu funcionamento pode ser entendido com base em conceitos de óptica geométrica. Em uma representação esquemática simplificada da estrutura do olho, como mostrado na figura seguinte, é indicado que a imagem forma-se sobre a retina a 15 mm do centro do cristalino, que é considerado como uma lente convergente. 5 mm 15 mm córnea lente (cristalino) retina Considerando-se que um objeto encontra-se a 25 cm de distância do olho, qual será a distância focal da lente convergente do cristalino para que a imagem se forme sobre a retina? A imagem será direita ou invertida? A imagem será real ou virtual? Assinale a afirmativa correta. A) A distância focal será de 12,2 mm. Será real e invertida. B) A distância focal será de 13,3 mm. Será virtual e direita. C) A distância focal será de 14,1 mm. Será real e invertida. D) A distância focal será de 15,0 mm. Será real e direita. E) A distância focal será de 15,0 mm. Será real e invertida. 05. (Acafe-SC/2014.1) Um médico oftalmologista realizou uma cirurgia no globo ocular de dois pacientes (paciente A e paciente B), a fim de corrigir dois defeitos da visão. Para tanto, utiliza um método de cirurgia corretivaa laser que possui maior precisão e eficiência. No paciente A, o procedimento corrigiu o defeito e, com isso, o ponto remoto do olho foi colocado para mais longe. No paciente B, houve a correção do defeito de tal modo que o ponto próximo foi trazido para mais perto do olho. 4F B O N L I N E . C O M . B R ////////////////// Módulo de estudo OSG.: 121068/17 Nesse sentido, marque com (V) as afirmações verdadeiras e com (F) as falsas. ( ) O paciente A pode ter corrigido o defeito da hipermetropia. ( ) O paciente B utilizava uma lente convergente para corrigir seu defeito visual antes da cirurgia. ( ) A cirurgia no paciente A fez com que a imagem de um objeto, que se formava antes da retina, se forme exatamente sobre a retina. ( ) Antes da cirurgia, a imagem de um objeto se formava atrás da retina no olho do paciente B. ( ) Uma das causas do defeito da visão do paciente A poderia ser por que seu globo ocular é achatado. A sequência correta, de cima para baixo, é A) F – V – V – V – F B) F – F – V – V – V C) F – V – F – V – V D) V – V – F – F – V 06. (PUC-PR/2000) Se compararmos o olho humano a uma câmara fotográfica, podemos afirmar: I. O cristalino se comporta como uma lente; II. A retina corresponde ao filme da câmara; III. A íris se comporta como um diafragma. Assim sendo, temos: A) Somente a afirmativa I é verdadeira. B) Somente a afirmativa II é verdadeira. C) Somente III é verdadeira. D) Somente as afirmativas II e III são verdadeiras. E) Todas são verdadeiras. 07. (UEL-PR/2010) A partir da descoberta das lentes, tornou-se possível corrigir deficiências de visão decorrentes da incapacidade do olho de focalizar as imagens sobre a retina. Com base no enunciado e nos conhecimentos sobre o tema, considere as afirmativas a seguir: I. Pessoas com hipermetropia têm globos oculares mais longos que o normal, o que impede a focalização correta de objetos mais próximos. Neste caso, os raios de luz convergem antes da retina; II. Em casos de presbiopia, as imagens são formadas depois da retina, fazendo com que a pessoa afaste os objetos para vê-los melhor. Este problema é corrigido com lentes convergentes; III. Nos últimos anos, houve significativa diminuição da espessura das lentes, para um mesmo grau de distúrbio de visão, devido à descoberta de novos materiais com alta transparência e alto índice de refração; IV. O problema de astigmatismo, corrigido com lentes esferocilíndricas, é uma deficiência causada pela assimetria na curvatura da córnea, que ocasiona a projeção de imagens sem nitidez na retina. Assinale a alternativa correta. A) Somente as afirmativas I e II são corretas. B) Somente as afirmativas I e III são corretas. C) Somente as afirmativas II e IV são corretas. D) Somente as afirmativas I, III e IV são corretas. E) Somente as afirmativas II, III e IV são corretas. 08. (Acafe-SC/2012.1) A figura a seguir mostra esquematicamente o olho humano, enfatizando nos casos I e II os dois defeitos de visão mais comuns. retina imagem retina imagem lente I II lente Nessa situação, assinale a alternativa correta que completa, em sequência, as lacunas da frase a seguir. No caso I trata-se da ___________, que pode ser corrigida com uma lente __________; já no caso II trata-se de ____________, que pode ser corrigida com uma lente ___________. A) hipermetropia – convergente – miopia – divergente. B) hipermetropia – divergente – miopia – convergente. C) miopia – divergente – hipermetropia – convergente. D) miopia – convergente – hipermetropia – divergente. 09. (Ulbra-RS/2010.2) Um globo ocular comprido demais ou a córnea do olho com curvatura exagerada não consegue focalizar na retina objetos distantes, pois a focalização ocorre antes da retina. Uma pessoa com esse tipo de olho é míope. A miopia pode ser corrigida com lente A) plano-convexa. B) convergente. C) divergente. D) cilíndrica. E) plana. 10. (Fatec-SP) Sabe-se que o olho humano normal focaliza a imagem dos objetos exatamente sobre a retina. Pessoas míopes possuem o globo ocular alongado. Assim, A) a imagem forma-se antes da retina, sendo necessário o uso de lente convergente. B) a imagem forma-se após a retina, sendo necessário o uso de lente divergente. C) a imagem forma-se antes da retina, sendo necessário o uso de lente divergente. D) a imagem forma-se após a retina, sendo necessário o uso de lente convergente. E) a imagem forma-se após a retina, sendo necessário o uso de lentes acromáticas. 11. (Vunesp/UEA-AM/2011) O Sr. Gervásio tinha mais de 50 anos de idade e percebeu que encontrava dificuldade para ler com nitidez textos que estavam próximos de seus olhos. Certa vez, resolveu fazer um teste: pediu à sua esposa que segurasse um jornal verticalmente à sua frente e foi aproximando-se, tentando ler o que estava escrito. Quando chegou a 80 cm de distância do jornal, percebeu que, se continuasse a se aproximar, sentiria dificuldade para ler com nitidez. Considerando normal a visão nítida a partir de 25 cm dos olhos, pode-se afirmar que, para tornar normal a visão do Sr. Gervásio para objetos próximos, ele deve usar lentes corretivas A) divergentes, com vergência de –1,25 di. B) divergentes, com vergência de –1,00 di. C) convergentes, com vergência de 0,25 di. D) convergentes, com vergência de 0,80 di. E) convergentes, com vergência de 2,75 di. 5 F B O N L I N E . C O M . B R ////////////////// OSG.: 121068/17 Módulo de estudo 12. (Ulbra-RS/2013.1) Um globo ocular curto demais não consegue focalizar, na retina, objetos próximos, pois a focalização ocorre atrás da retina. Uma pessoa com esse tipo de olho é hipermetrope. A hipermetropia é corrigida com lentes de bordas finas ou positivas, pois, no ar, elas convergem os raios luminosos, ajudando a compensar a distância insuficiente entre o cristalino e a retina. O ponto próximo de uma pessoa hipermetrope está 2 m de seus olhos. Qual é a vergência da lente que ela deve usar para conseguir enxergar a 25 cm? A) 1,5 dioptrias. B) 2,0 dioptrias. C) 2,5 dioptrias. D) 3,5 dioptrias. E) 4,0 dioptrias. 13. (Unirio-RJ) O olho humano sem problemas de visão, emetrope, é um sistema óptico convergente que projeta sobre a retina a imagem de um ponto objeto real localizado no infinito. No entanto, o olho necessita ter a capacidade de aumentar a sua vergência, ou poder de convergência, para que continue sobre a retina a imagem de um ponto objeto que dele se aproxima. Tal capacidade, denominada poder de acomodação, é perdida com o envelhecimento. O aumento necessário na vergência de um olho para que seja capaz de enxergar um objeto que dele se aproximou do infinito até a distância de 0,25 m é, em di, igual a A) 1,0 B) 2,0 C) 3,0 D) 4,0 E) 5,0 14. (Vunesp-SP) Uma pessoa apresenta deficiência visual, conseguindo ler somente se o livro estiver a uma distância de 75 cm. Qual deve ser a distância focal dos óculos apropriados para que ela consiga ler, com o livro colocado a 25 cm de distância? A) f = 37,5 cm B) f = 25,7 cm C) f = 57 cm D) f = 35,5 cm E) f = 27 cm 15. (Udesc-SC/2012.2) No olho humano a imagem é formada a partir da convergência dos raios luminosos sobre a retina, após atravessar o cristalino. Em alguns casos, o sistema óptico humano pode sofrer ametropias, que englobam, por exemplo, miopia e hipermetropia. Na miopia, os feixes de raios paralelos convergem em um ponto focal anterior à retina. Uma maneira comum de corrigir tais desvios é a utilização de lentes oculares, ajustadas a fim de manterem a convergência sobre a retina. A capacidade de uma lente de modificar o trajeto dos raios luminosos é medida por uma grandeza chamada dioptria, definida como o inverso da distância focal da lente. Uma pessoa míope percebe que a maior distância em que ela consegue ler um livro é 0,20 m. A fim de ser capaz de lê-lo a uma distância muito superior, assinale a alternativa que indica, respectivamente, o tipo e a dioptria da lente que a pessoa deve utilizar. A) Lenteconvergente, com dioptria de 0,20 m–1. B) Lente convergente, com dioptria de 5,0 m–1. C) Lente divergente, com dioptria de 5,0 m–1. D) Lente divergente, com dioptria de 0,20 m–1. E) Lente divergente, com dioptria nula. Resoluções 01. No primeiro par de óculos, temos uma imagem direita e reduzida, revelando tratar-se de uma lente divergente. O usuário desse tipo de lente é portador de miopia. No segundo par de óculos, a imagem é direita e ampliada, logo, conjugada por uma lente convergente. Esse tipo de lente é usado para corrigir hipermetropia (ou presbiopia). No terceiro par de óculos, a imagem obtida é assimétrica, ou seja, muda de orientação conforme a lente gira em torno do seu eixo; provavelmente, trata-se de uma lente cilíndrica, usada para corrigir astigmatismo. Resposta: E 02. I. (V) Assim como a córnea, o cristalino funciona também como uma lente convergente de pequena distância focal (grande vergência) e, portanto, formando imagens reais invertidas e menores sobre a retina. Quanto ao perfil, o cristalino assemelha-se a uma lente biconvexa. II. (V) A acomodação visual é possível graças à maleabilidade do cristalino aliada aos músculos ciliares. III. (F) Embora seja correto que o míope não enxergue bem porque as imagens se formam antes da retina, o tipo de lente corretora é divergente e não convergente, como foi informado. IV. (V) A hipermetropia é devida à baixa vergência do conjunto óptico córnea-cristalino. Assim, para corrigir essa deficiência, usam-se lentes convergentes. Resposta: E 03. Para corrigir a presbiopia (visão limitada para perto), ele deve usar uma lente convergente, do mesmo tipo da que é usada para corrigir hipermetropia, com vergência dada pela expressão a seguir: V d Vhiperm trope m n hiperm tropee e= − ⇒ = − 1 0 25 1 1 0 25 1 0 5, , ,í ∴ = +V dihiperm tropee 2 00, Para corrigir a miopia (visão limitada para longe), ele deve usar uma lente divergente, cuja vergência é dada por: V d Vm ope m x m opeí á í= − ⇒ = − 1 1 0 8, ∴ = −V dim opeí 1 25, Resposta: A 04. Dados: p cm mm p = = = 25 250 15´ mm Da equação dos pontos conjugados, vem: 1 1 250 1 15 14 15 f f mm= + ∴ ≈ , Como objeto e imagem encontram-se em lados opostos da lente, concluímos que a imagem é real e, portanto, invertida. Resposta: C 6F B O N L I N E . C O M . B R ////////////////// Módulo de estudo OSG.: 121068/17 05. Vamos enumerar cada afirmativa e analisá-la: 1. Como o ponto remoto do paciente A foi afastado, concluímos que ele tinha dificuldades para enxergar com nitidez para longe e, portanto, era portador de miopia, tornando essa afirmação incorreta. 2. No paciente B, o ponto próximo foi aproximado; neste caso, deduzimos que ele era portador de hipermetropia e, portanto, deveria utilizar lentes convergentes para ver de perto, em especial, para ler. Esta afirmação está correta. 3. Como discutido no item 1, o paciente A era portador de miopia e, com isso, as imagens se formavam antes da retina. Após o procedimento cirúrgico, as imagens passaram a se formar no lugar certo, ou seja, sobre a retina. Afirmação correta. 4. De acordo com nossa análise, o paciente B era portador de hipermetropia (vide item 2), deste modo, a falta de nitidez para a visão de perto estava relacionada com a baixa vergência do conjunto córnea-cristalino, o que fazia as imagens se formarem depois ou atrás da retina. Afirmação correta. 5. Como as imagens se formavam antes da retina para o paciente A (visão míope), deduzimos que seu globo ocular é mais longo do que o normal (olho emetrope), tornando essa afirmação incorreta. Resposta: A 06. De acordo com os conhecimentos adquiridos nesta aula e na aula passada, fica fácil concluirmos que: I. (V) o cristalino é uma lente convergente de distância focal variável. II. (V) a retina funciona como uma tela de projeção ou filme fotográfico. III. (V) a íris é a responsável por ajustar o diâmetro da pupila, controlando assim a quantidade de luz que entra no olho. Resposta: E 07. I. (F) Hipermetropes não conseguem enxergar nitidamente de perto porque seu conjunto óptico tem vergência menor do que o necessário para produzir imagens sobre a retina; deste modo, as imagens se formam atrás da retina, como se o olho fosse mais curto que o normal. II. (V) Apesar das causas, hipermetropia e presbiopia manifestam-se de forma semelhante, ou seja, dificultando a visão para perto. A correção da presbiopia, portanto, é feita através de lentes de mesma natureza, ou seja, convergentes. III. (V) Como é do nosso conhecimento, o grau de uma lente depende tanto de seu perfil quanto do índice de refração do material de que ela é feita (vide equação de Halley); assim, lentes de materiais mais refringentes apresentam espessura menor para o mesmo grau (vergência). IV. (V) O problema de astigmatismo, corrigido com lentes esferocilíndricas, é uma deficiência causada pela assimetria na curvatura da córnea, que ocasiona a projeção de imagens sem nitidez na retina. Resposta: E 08. No primeiro caso, a imagem se forma depois da retina, fato decorrente da baixa convergência do sistema óptico. Essa deficiência é denominada hipermetropia e sua correção é feita através de lentes convergentes. No segundo caso, a imagem se forma antes da retina, demonstrando excessiva convergência do sistema córnea- -cristalino. A deficiência em questão é conhecida como miopia e sua correção se dá através do uso de lentes divergentes. Ressaltamos mais uma vez que o uso de lentes não corrige, de forma definitiva, as ametropias, apenas possibilitam que seus portadores enxerguem nitidamente. A correção definitiva é cirúrgica. Resposta: A 09. A lente corretiva para miopia deve ter vergência negativa e, portanto, divergente. Resposta: C 10. A miopia é caracterizada pela dificuldade em ver de longe, isso é provocado pelo excesso de vergência do sistema óptico, o que faz a imagem se formar antes da retina. Para poder enxergar nitidamente, o míope, cujo olho é mais alongado do que o normal, deve utilizar lentes divergentes para que a imagem “caia” sobre a retina. Resposta: C 11. Se não soubéssemos a idade do indivíduo, poderíamos arriscar que ele é portador de hipermetropia; contudo, tendo mais de 40 anos, é quase certo que ele seja portador de presbiopia, cujos sintomas, bem como as lentes corretivas são semelhantes às utilizadas para corrigir hipermetropia. Deste modo, calculemos a vergência das lentes, V V di= − ∴ = + 1 0 25 1 0 8 2 75 , , , Resposta: E 12. V d Vhipermetrope m n hipermetrope= − ⇒ = − 1 0 25 1 1 0 25 1 2 0, , ,í ∴ =V dihipermetrope 2 0, Resposta: B 13. De acordo com o problema, a distância mínima (ponto próximo: PP) de visão distinta, d, para um olho emetrope é 0,25 m (25 cm) enquanto a distância máxima (ponto remoto: PR) de visão distinta, D, é infinita. Deste modo, a amplitude de acomodação é a d D di= − = − ∞ = 1 1 1 0 25 1 4 , . Resposta: D 14. A deficiência referida pelo enunciado é a hipermetropia, ou seja, a dificuldade para enxergar objetos próximos ao olho e sua “correção” é feita com lentes convergentes, cuja distância focal é dada pela expressão a seguir: 1 1 0 25 1 f dm n = − , í , em que d mín é a distância mínima de visão distinta. 7 F B O N L I N E . C O M . B R ////////////////// OSG.: 121068/17 Módulo de estudo Assim, 1 1 0 25 1 0 75 0 375 37 5 f f m ou cm= − ∴ = , , , , Resposta: A 15. V d V V dim ope m x m ope m opeí á í í= − ⇒ = − ∴ = − 1 1 0 2 5 0 , , Assim, a lente deve ser divergente e apresentar vergência de módulo 5,0 di ou 5,0 m–1. Resposta: C Anotações SUPERVISOR/DIRETOR: MARCELO PENA – AUTOR: ARTUR HENRIQUE DIG.: Zilmar – REV.: MAYARA
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