文/LOCOMO耐力運(yùn)動(dòng)研究院
競(jìng)技體育是人類挑戰(zhàn)自身極限的一個(gè)過(guò)程,在這一過(guò)程中,不同學(xué)科分別從各自的角度出發(fā),對(duì)人體運(yùn)動(dòng)不斷進(jìn)行探索,試圖解析人體運(yùn)動(dòng)的奧秘所在。作為一門實(shí)用性學(xué)科,運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練學(xué)則致力于整合各個(gè)學(xué)科的研究成果,用以指導(dǎo)體育訓(xùn)練。
在過(guò)去的半個(gè)世紀(jì)內(nèi),尤其是近20年以來(lái),各個(gè)學(xué)科都飛速進(jìn)展,并推動(dòng)人類在各運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目上達(dá)到一個(gè)又一個(gè)的新高度?,F(xiàn)在“學(xué)術(shù)派”就來(lái)帶大家簡(jiǎn)單回顧運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練學(xué)的發(fā)展,了解科學(xué)發(fā)展對(duì)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的巨大推進(jìn)作用,最終進(jìn)一步揭示人體運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)。
本期將承接上期內(nèi)容,繼續(xù)為大家介紹上海體育學(xué)院黎涌明老師發(fā)表于《體育科學(xué)》2014年第2期的論文——《人體運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)》。
上篇主要帶大家回顧近些年科學(xué)進(jìn)步對(duì)運(yùn)動(dòng)成績(jī)的推動(dòng),其具體表現(xiàn)為生理學(xué)對(duì)體能類項(xiàng)目的推動(dòng),以及生物力學(xué)對(duì)技能類項(xiàng)目的推動(dòng)。
而下篇?jiǎng)t在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步為大家揭示人體運(yùn)動(dòng)的本質(zhì),以及如何將其用于指導(dǎo)訓(xùn)練。
論文作者:黎涌明
德國(guó)萊比錫大學(xué)體育科學(xué)專業(yè)博士
上海體育學(xué)院副教授,博士研究生導(dǎo)師
研究方向?yàn)槿梭w運(yùn)動(dòng)的動(dòng)作和能量代謝特征、訓(xùn)練監(jiān)控與評(píng)價(jià),體能訓(xùn)練。
人體運(yùn)動(dòng)的外在本質(zhì)——?jiǎng)幼?/strong>
人體運(yùn)動(dòng)是在能量供應(yīng)下肌肉收縮牽動(dòng)骨繞關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)。人體運(yùn)動(dòng)不存在單一肌肉的運(yùn)動(dòng),任何肌肉的收縮都需要其他肌肉共同參與來(lái)完成。不同肌肉的這種組合收縮就表現(xiàn)為動(dòng)作(如拉、推和旋),而不同動(dòng)作在空間上的組合則表現(xiàn)為技術(shù)(如扣球、跳躍等)。
不同動(dòng)作在時(shí)間上的組合或同一動(dòng)作在時(shí)間上的重復(fù),甚至單一動(dòng)作的完成,都需要人體通過(guò)代謝提供能量來(lái)完成。而力量、速度和耐力只不過(guò)是在能量供應(yīng)下動(dòng)作的不同重復(fù)方式, 如動(dòng)作的最大重復(fù)表現(xiàn)為最大力量,動(dòng)作的快速重復(fù)表現(xiàn)為速度,動(dòng)作的多次重復(fù)表現(xiàn)為耐力。因此,可以發(fā)現(xiàn),人體運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)為動(dòng)作和能量代謝,動(dòng)作是人體運(yùn)動(dòng)的外在本質(zhì),能量代謝為人體運(yùn)動(dòng)的內(nèi)在本質(zhì)。
動(dòng)作可以按參與部位分為上身動(dòng)作、下身動(dòng)作和全身動(dòng)作 ,動(dòng)作也可以按完成方式分為推(離心)、拉(向心)和旋,而推和拉又可分為水平方向和垂直方向的推和拉,旋又可分為內(nèi)旋和外旋(圖4)。
對(duì)動(dòng)作的這種劃分是分析項(xiàng)目特征并制定相應(yīng)訓(xùn)練方法的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn),如賽艇項(xiàng)目的技術(shù)分為4個(gè)環(huán)節(jié)(蹬腿、倒體、拉槳和回槳),其中3個(gè)主要發(fā)力環(huán)節(jié)(蹬腿、倒體和拉槳)對(duì)應(yīng)的動(dòng)作為下肢的推、下肢的拉和上肢的拉。因此,賽艇項(xiàng)目的訓(xùn)練任務(wù)主要為發(fā)展這3個(gè)動(dòng)作的能量供應(yīng)能力,而陸上力量練習(xí)動(dòng)作則以深蹲(下肢推+下肢拉)、硬拉(下肢拉)和臥拉(上肢拉 ) 為主。
根據(jù)動(dòng)作的完成是否符合人體解剖學(xué)原理和人體運(yùn)動(dòng)的專項(xiàng)技術(shù)要求,動(dòng)作有正確和錯(cuò)誤之分。正確的動(dòng)作具備完成動(dòng)作所需要的靈活性和穩(wěn)定性,既能夠減小動(dòng)作完成過(guò)程中對(duì)骨骼和肌肉帶來(lái)的傷害,又能夠降低動(dòng)作完成過(guò)程中的能量損耗;錯(cuò)誤的動(dòng)作則不具備完成動(dòng)作所需要的靈活性和穩(wěn)定性,而由此帶來(lái)的是傷病風(fēng)險(xiǎn)和能量損 耗的增加。
例如,跑步所涉及的動(dòng)作之一是下肢的推,而下肢推動(dòng)作的正確方式要求膝關(guān)節(jié)沿足尖的方向運(yùn)動(dòng),避免膝關(guān)節(jié)的內(nèi)扣或外翻;如果下肢推動(dòng)作的穩(wěn)定性不足,出現(xiàn)膝關(guān)節(jié)內(nèi)扣,則會(huì)降低下肢推的發(fā)力,增加膝關(guān)節(jié)半月板和十字韌帶受傷的風(fēng)險(xiǎn)。有研究表明,膝關(guān)節(jié)損傷與髖關(guān)節(jié)外展和外旋力量不足有關(guān),而髖關(guān)節(jié)外展和外旋力量不足則具體表現(xiàn)為下肢推動(dòng)作中膝關(guān)節(jié)的內(nèi)扣。
從縱向發(fā)展來(lái)看,人體運(yùn)動(dòng)能力的提高應(yīng)優(yōu)先發(fā)展動(dòng)作的靈活性和穩(wěn)定性,使動(dòng)作的完成功能化,然后再考慮 動(dòng)作的難度(如增加負(fù)重和動(dòng)作速度)和重復(fù)方式(如增加次數(shù)),以發(fā)展動(dòng)作的力量、速度和耐力。
假如運(yùn)動(dòng)員不具備深蹲動(dòng)作的靈活性和穩(wěn)定性,出現(xiàn)膝內(nèi)扣和腰部松弛, 而教練員卻安排運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行深蹲的負(fù)重練習(xí),那么,由此帶來(lái)的后果很可能是受傷(如膝傷和腰傷)。在實(shí)際訓(xùn)練過(guò)程中,我國(guó)的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練往往對(duì)動(dòng)作的靈活性和穩(wěn)定性 (或動(dòng)作的質(zhì)量)重視不夠,運(yùn)動(dòng)員在青少年訓(xùn)練階段以錯(cuò) 誤的動(dòng)作進(jìn)行力量、速度和耐力的訓(xùn)練,造成運(yùn)動(dòng)員在進(jìn)入省隊(duì)和國(guó)家隊(duì)后動(dòng)作和技術(shù)不正確,傷病多。
人體運(yùn)動(dòng)的內(nèi)在本質(zhì)——能量代謝
人體生命的維持是因?yàn)槿梭w能夠源源不斷地通過(guò)代謝獲得能量以維持機(jī)體的運(yùn)轉(zhuǎn),包括食物消化、肌肉收縮、 神經(jīng)傳導(dǎo)、血液循環(huán)、組織合成和腺體分泌等。人體運(yùn)動(dòng)時(shí)所需要的代謝原料(如氧氣)需要經(jīng)由血液流至代謝的組織細(xì)胞,而代謝后的廢物(如二氧化碳)同樣需要經(jīng)由血液進(jìn)行排除,因此,血液量是能量代謝程度的一個(gè)重要標(biāo)志。 安靜狀態(tài)下,心臟每分泵出的血液量只有1200ml,其中,21%流往了肌肉;但是,最大運(yùn)動(dòng)時(shí)心臟每分泵出的血液量高達(dá)22000ml之多,且88%的血液流往了肌肉。因此,人體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,尤其是高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)過(guò)程中, 肌肉是能量代謝的主要場(chǎng)所。
肌肉收縮做功的直接能量來(lái)源是三磷酸腺苷(ATP),但是,ATP在肌肉內(nèi)的儲(chǔ)量非常有限(約5~7mmol/kg濕肌),只夠肌肉進(jìn)行3~4次最大收縮或者1~2s的最大持續(xù)做功。此后,肌肉需要通過(guò)其他途徑合成ATP,以繼續(xù)收縮做功。ATP的合成包括無(wú)氧非乳酸(磷酸原) 、無(wú)氧乳酸 (無(wú)氧糖酵解 )和有氧(葡萄糖和脂肪的氧化)3種途徑。ATP 合成的3條途徑也被稱為人體能量代謝的3大供能系統(tǒng),三大供能系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的代謝原料、功率和做功能力如表1所示,其中,磷酸原供能系統(tǒng)的功率最大,但是做功能力最小,有氧供能系統(tǒng)的功率最小,但是做功能力最大。
ATP 合成的這3條途徑在任何時(shí)候都是同時(shí)存在的, 只是不同強(qiáng)度的肌肉收縮三者參與的比例不一樣。圖5 是三大供能系統(tǒng)在不同最大運(yùn)動(dòng)時(shí)間下的供能比例圖:
從中可以發(fā)現(xiàn),當(dāng)最大運(yùn)動(dòng)時(shí)間<><>
此外,當(dāng)最大運(yùn)動(dòng)時(shí)間在 10~30s間時(shí),磷酸原供能比例高于有氧供能,當(dāng)最大運(yùn)動(dòng)時(shí)間在30~60s時(shí),有氧供能比例高于磷酸原供能。當(dāng)最大運(yùn)動(dòng)時(shí)間>60s時(shí),肌肉收縮的能量供應(yīng)以有氧為主,且隨著最大運(yùn)動(dòng)時(shí)間的延長(zhǎng),有氧供能比例增加,而糖酵解和磷酸原供能比例下降。此外,有氧供能和無(wú)氧供能 (無(wú)氧非乳酸和無(wú)氧乳酸)主導(dǎo)供能的臨界點(diǎn)約為75s, 即最大運(yùn)動(dòng)時(shí)間短于75s時(shí),能量供應(yīng)以無(wú)氧為主,最大運(yùn)動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)于75s時(shí),能量供應(yīng)以有氧為主。
圖6是兩種不同類型的運(yùn)動(dòng)員在完成90s功率自行車全力運(yùn)動(dòng)過(guò)程中三大供能系統(tǒng)的能量供應(yīng)變化。不管運(yùn)動(dòng)員屬于耐力型還是速度型,三大供能系統(tǒng)的總供能量在運(yùn)動(dòng)的前5s內(nèi)都急劇增加,5s后總能量供應(yīng)量都急劇下降,直至40s才進(jìn)入緩慢下降區(qū)。
三大供能系統(tǒng)在此期間有著不同的特征,磷酸原供能在運(yùn)動(dòng)開始后急劇增加,在2~3s內(nèi)達(dá)到最高峰,然后急劇下降,到第10s時(shí)幾乎接近能量供應(yīng)的最低值;糖酵解供能在運(yùn)動(dòng)開始后也急劇增加,并在第10~12s時(shí)達(dá)到最高峰,之后急劇下降至第40s,然后進(jìn)入緩慢下降區(qū);有氧供能在運(yùn)動(dòng)開始時(shí)也迅速增加,但增加的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于磷酸原和糖酵解系統(tǒng),30s時(shí)接近最高水平。
速度型運(yùn)動(dòng)員由于在磷酸原和糖酵解供能系統(tǒng)方面的優(yōu)勢(shì),在運(yùn)動(dòng)開始的前30s內(nèi)能量的總供應(yīng)量大于耐力型運(yùn)動(dòng)員,但是,耐力型運(yùn)動(dòng)員憑借 有氧供能的優(yōu)勢(shì)在運(yùn)動(dòng)開始30s后能量總供應(yīng)量大于速度型運(yùn)動(dòng)員。
綜上可知,人體運(yùn)動(dòng)的外在本質(zhì)是動(dòng)作,內(nèi)在本質(zhì)是能量代謝。運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的目的之一在于改善人體的動(dòng)作,以提高動(dòng)作的靈活性和穩(wěn)定性,提高能量利用的效率,并減小運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練過(guò)程中傷病出現(xiàn)的機(jī)率。
運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的目的之二在于發(fā)展人體的能量代謝能力,使人體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中能夠產(chǎn)生更多的能量。運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練理論中所對(duì)應(yīng)的力量、耐力和速度都是對(duì)人體運(yùn)動(dòng)外在本質(zhì)和內(nèi)在本質(zhì)的描述,力量是肌肉高強(qiáng)度、短時(shí)間做功的能力,速度是肌肉中高強(qiáng)度、中短時(shí)間做功的能力,而耐力是肌肉中低強(qiáng)度、中長(zhǎng)時(shí)間做功的能力。力量、速度和耐力都是能量供應(yīng)下動(dòng)作的不同重復(fù)方式,力量是磷酸原供能為主的動(dòng)作的最大(或大)強(qiáng)度、少次數(shù)的重復(fù),速度是磷酸原和糖酵解供能為主的動(dòng)作的中高強(qiáng)度、中少次數(shù)的重復(fù),耐力是糖酵解和有氧供能為主的動(dòng)作的中低強(qiáng)度、中多次數(shù)的重復(fù)(圖7)。
對(duì)我國(guó)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練過(guò)程中存在問(wèn)題的分析
我國(guó)競(jìng)技體育整體表現(xiàn)為體能主導(dǎo)類項(xiàng)目的普遍低迷和技能主導(dǎo)類項(xiàng)目?jī)?yōu)于少數(shù)幾個(gè)項(xiàng)目,造成這種局面的原因包括生物學(xué)理論基礎(chǔ)薄弱、對(duì)專項(xiàng)特征認(rèn)識(shí)不足、專項(xiàng)能力訓(xùn)練錯(cuò)位、體能類項(xiàng)目技術(shù)不足、訓(xùn)練質(zhì)量不高、盲目提高訓(xùn)練強(qiáng)度等 。
這些原因歸根結(jié)底,是缺乏對(duì)人體運(yùn)動(dòng)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)。動(dòng)作和能量代謝特征是專項(xiàng)運(yùn)動(dòng)最基本的兩個(gè)特征,片面地從動(dòng)作或能量代謝的角度來(lái)認(rèn)識(shí)一個(gè)運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目只會(huì)帶來(lái)對(duì)專項(xiàng)特征認(rèn)識(shí)的不足。并且,運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的從業(yè)人員對(duì)動(dòng)作或能量代謝的認(rèn)識(shí)往往浮于表象,如靜水皮劃艇表面看來(lái)是一個(gè)上半身為主的運(yùn)動(dòng),但是,通過(guò)與國(guó)外運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn),軀干部位肌肉(背闊肌)利用不夠是造成我國(guó)運(yùn)動(dòng)員與國(guó)外運(yùn)動(dòng)員差距的主要原因之一。另外,靜水皮劃艇500m 比賽后的血乳酸>10mM,但是,約2min的全力劃過(guò)程中有氧供能比例卻高達(dá)59.6%之多。造成專項(xiàng)能力訓(xùn)練錯(cuò)位的原因,在于運(yùn)動(dòng)員的縱向培養(yǎng)過(guò)程中沒有處理好動(dòng)作和能量代謝的關(guān)系。
能量代謝是以動(dòng)作為載體的,不存在單一肌肉的力量、速度和耐力,而只有某一動(dòng)作的力量、速度和耐力,如果沒有優(yōu)先發(fā)展動(dòng)作的靈活性和穩(wěn)定性,過(guò)早地讓運(yùn)動(dòng)員以錯(cuò)誤的動(dòng)作進(jìn)行力量、速度和耐力的訓(xùn)練,就會(huì)造成運(yùn)動(dòng)員專項(xiàng)技術(shù)差、傷病多。我國(guó)體能類項(xiàng)目技術(shù)不足可能也是由此造成的。
造成訓(xùn)練質(zhì)量不高的原因不是訓(xùn)練強(qiáng)度不夠,而是對(duì)專項(xiàng)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)作特征認(rèn)識(shí)不夠或要求不嚴(yán)。例如,專項(xiàng)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)作往往是多肌肉參與的多關(guān)節(jié)多維的非對(duì)稱性發(fā)力,需要身體整體穩(wěn)定前提下的局部發(fā)力,近端穩(wěn)定前提下的遠(yuǎn)端發(fā)力,而力量訓(xùn)練過(guò)程中卻只采用單關(guān)節(jié)單維的對(duì)稱性發(fā)力,對(duì)身體的穩(wěn)定性也沒有做出要求。我國(guó)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中存在的一般力量與專項(xiàng)力量脫節(jié)問(wèn)題也可能是由此造成的。我國(guó)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練過(guò)程中盲目提高訓(xùn)練強(qiáng)度的理論根源于“超量恢復(fù)”,而超量恢復(fù)理論的提出本身就缺乏生物學(xué)基礎(chǔ)。
發(fā)展不同供能系統(tǒng)的負(fù)荷量和強(qiáng)度不一樣(圖5),發(fā)展磷酸原供能系統(tǒng)的最大運(yùn)動(dòng)時(shí)間需<>
對(duì)“體能”概念的審視
在我國(guó)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練理論和實(shí)踐過(guò)程中,“體能”是一個(gè)被過(guò)度使用卻依然模糊的概念。
我國(guó)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練理論和實(shí)踐過(guò)程中對(duì)體能的關(guān)注程度很大程度上是受項(xiàng)群訓(xùn)練理論的影響,項(xiàng)群訓(xùn)練理論對(duì)運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目體能主導(dǎo)和技能主導(dǎo)的劃分,將體能這一概念突顯出來(lái)。盡管體能包括形態(tài)、機(jī)能和素質(zhì)。但是,在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練過(guò)程中卻主要涉及的是素質(zhì),包括力量、耐力、速度、柔韌、協(xié)調(diào)和靈敏 。
北京奧運(yùn)周期后,體能訓(xùn)練領(lǐng)域出現(xiàn)了一個(gè)新的熱點(diǎn)———核心力量訓(xùn)練。對(duì)中國(guó)期刊網(wǎng)“核心力量”相關(guān)文獻(xiàn)的搜索表明,相關(guān)文獻(xiàn)在2008年后急劇增加。國(guó)內(nèi)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練實(shí)踐過(guò)程中一度出現(xiàn)“談體能必談力量,談力量必談核心力量”的現(xiàn)象,核心力量與傳統(tǒng)力量的關(guān)系也成為訓(xùn)練實(shí)踐過(guò)程中爭(zhēng)議的話題之一。
造成這一現(xiàn)象的原因之一,是對(duì)人體運(yùn)動(dòng)本質(zhì)認(rèn)識(shí)的局限。以往體能訓(xùn)練關(guān)注的主要是不同負(fù)荷對(duì)肌肉和神經(jīng)的生理學(xué)刺激效果,而較少關(guān)注柔韌、協(xié)調(diào)和靈敏的訓(xùn)練。核心力量訓(xùn)練(以及功能訓(xùn)練)在國(guó)內(nèi)出現(xiàn)后,提出了動(dòng)作這一概念,強(qiáng)調(diào)動(dòng)作的靈活性和穩(wěn)定性,強(qiáng)調(diào)在柔韌、協(xié)調(diào)和靈敏的基礎(chǔ)上發(fā)展力量、速度和耐力。
正是以往體能訓(xùn)練對(duì)柔韌、協(xié)調(diào)和靈敏的忽視,以及核心力量訓(xùn)練和功能訓(xùn)練出現(xiàn)后對(duì)其理解的片面,造成了二者的對(duì)立立。而本質(zhì)上,核心力量訓(xùn)練和功能訓(xùn)練的精髓在于其吸收了物理治療領(lǐng)域?qū)Α皠?dòng)作”的認(rèn)識(shí),強(qiáng)度無(wú)傷化和有效性發(fā)展力量、速度和耐力。
但不足的是,吸收了動(dòng)作這一概念后的體能訓(xùn)練仍然存在對(duì)體能訓(xùn)練生理學(xué)反應(yīng)的忽視。這一點(diǎn)集中體現(xiàn)在“力量耐力”這一概念上。眾多持續(xù)時(shí)間為20s~10min的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目都被認(rèn)為是力量耐力型項(xiàng)目,而發(fā)展力量耐力相應(yīng)的體能訓(xùn)練方法則是以專項(xiàng)運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間進(jìn)行力量訓(xùn)練 [如賽艇進(jìn)行200次(約為6min)的臥拉]。然而,對(duì)人體運(yùn)動(dòng)的能量代謝研究表明,>75s的全力運(yùn)動(dòng)都是以有氧供能為主(圖5),即決定所謂的力量耐力的是有氧能力。對(duì)力量耐力認(rèn)識(shí)的誤區(qū)是我國(guó)力量耐力型運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目落后的重要原因之一。
開元小結(jié)
人體運(yùn)動(dòng)的外在本質(zhì)是動(dòng)作,內(nèi)在本質(zhì)是能量代謝,力量、速度和耐力都是能量供應(yīng)下動(dòng)作的不同重復(fù)方式。
運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的目的之一在于改善人體的動(dòng)作,以提高動(dòng)作的靈活性和穩(wěn)定性,提高能量利用的效率,并減小運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練過(guò)程中傷病出現(xiàn)的機(jī)率。
運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的目的之二在于發(fā)展人體的能量代謝能力,使人體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中能夠產(chǎn)生更多的能量。運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練理論中所對(duì)應(yīng)的力量、耐力和速度都是對(duì)人體運(yùn)動(dòng)外在本質(zhì)和內(nèi)在本質(zhì)的描述,力量是肌肉高強(qiáng)度、短時(shí)間做功的能力,速度是肌肉中高強(qiáng)度、中短時(shí)間做功的能力,而耐力是肌肉中低強(qiáng)度、中長(zhǎng)時(shí)間做功的能力。
總而言之,運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的目的是以動(dòng)作為載體,注重動(dòng)作的靈活性和穩(wěn)定性,無(wú)傷化和有效性發(fā)展三大供能系統(tǒng)供應(yīng)能量的能力和動(dòng)作技術(shù)利用能量的能力。
希望以上的結(jié)論能對(duì)大家的日常訓(xùn)練安排有所啟發(fā)。
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