Medicine goes digital

CRS4 = Computing & Research in Sardinia

Medicine goes digital

CRS4 – 20 Aprile 2011Riccardo Triunfo – Healthcare Flows Group

CRS4: Centro di Ricerca, Sviluppoe Studi Superiori in Sardegna

• Centro di ricerca interdisciplinarein scienze computazionali, attivodal 1992

• Localizzato nel Parco Scientificoe Tecnologico POLARIS (Pula)

• Personale RTD ~150 persone• Fatturato di ~7M Euro, di cui

~50% da finanziamenti esterni:– Progetti UE/Nazionali– Contratti industriali– Servizi

• Settori:– biomedicina– data fusion– società dell'informazione– energia e ambiente

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CRS4: Centro di Ricerca, Sviluppoe Studi Superiori in Sardegna

• Centro di ricerca interdisciplinarein scienze computazionali, attivodal 1992

• Localizzato nel Parco Scientificoe Tecnologico POLARIS (Pula)

• Personale RTD ~150 persone• Fatturato di ~7M Euro, di cui

~50% da finanziamenti esterni:– Progetti UE/Nazionali– Contratti industriali– Servizi

• Settori:– biomedicina– data fusion– società dell'informazione– energia e ambiente

CRS4

POLARIS Edificio 1

C.P. 25

09010 Pula (CA), ITALY

www.crs4.it

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Healthcare Flows Group

• Collaborazioni con:– Ospedali– Imprese– Consorzi Internazionali

(IHE/HL7/openEHR)

• Parte del Settore Data Fusion

• Esperienza più che decennale di ricerca e sviluppo nell'applicazione dell'informatica alla pratica clinica, alla medicina ed alla biologia

• Soluzioni allo stato dell’arte a esigenze mediche concrete

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Agenda

• La medicina digitale• Stato dell’arte e trend di evoluzione• Perché la «medicina digitale»?• Gli attori coinvolti e l’importanza della

formazione• Le infrastrutture digitali in Sardegna ed i

progetti del CRS4

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Perché siamo qui?

• Cosa c’entrano i computer, Internet e le modernetecnologie informatiche con i nostri ospedali ed i nostri medici?

• Come possono questi strumenti rivoluzionareradicalmente il modo in cui è possibile fruire deiservizi di cura?

• Quali profonde trasformazioni stanno avvenendo neiSistemi Sanitari delle nazioni più sviluppate del mondo a causa del progressivo invecchiamento dellapopolazione e come è possibile far fronte al bisognocrescente di cura?

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• Nell’ultimo secolo la medicina è la scienza con il più elevato contenuto di innovazione e di nuove scoperte. E’ tuttora in continua evoluzione.

• Al contrario di ogni altro settore “industriale” gli investimenti in IT sono molto limitati e ancora molto settori sono completamente non digitalizzati.

• Le possibilità offerte dall’uso dell’Information Technology per il risparmio dei costi e per la ricerca stanno trainando il settore verso una digitalizzazione intensiva di tutti i settori clinici.

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Medicine Goes Digital *

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Nomen omen

1970 1980 1990 2000

Medical informatics

Healthcare informatics

ICT for health

eHealth

Connected health

2010

ITIT

ICTICT

HHealthealth

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1970 1980 1990 2000

Medical informatics

Healthcare informatics

ICT for health

eHealth

Connected health

2010

ITIT

ICTICT

HHealthealth

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Nomen omen

Digital medicine: evoluzione

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Digital Medicine – Focus Areas

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Dati 1/3: SNOMED-CT

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• SNOMED – CT: Systematized Nomenclature of Medicine -- Clinical Terms

• Un esempio di codificatore per la standardizzazione semantica della terminologia medica

• Più di un milione di termini medici presenti ad oggi

• Concetti molto semplici e gerarchici

• Base per interoperabilitàsemantica e cartella clinica elettronica

Dati 2/3: GCS

Glasgow Coma Scale: per tenere traccia dell'evoluzione clinica dello stato del paziente in coma: essa si basa su tre tipi di risposta agli stimoli (oculare, verbale e motoria) e si esprime sinteticamente con un numero che è la somma delle valutazioni di ogni singola funzione (Eye, Verbal, Motor).

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Dati 3/3: openEHR

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Archetipo A Archetipo BArchetipo A Archetipo B

openEHR gestisce il singolo dato clinico seguendo uno schema a due livelli , nelquale i contenuti informativi rimangono separati rispetto all’implementazione:

� modelli di contenuto clinico (detti archetipi), creati dai clinici� base software (detta Reference Model) sviluppata da tecnici informatici

I componenti del Reference Model sono come specifiche di montaggio dei mattonciniLEGO©. Gli archetipi sono come istruzioni che vincolano l'uso dei mattoncini LEGO© alloscopo di creare strutture significative

Tecnologia 1/3: RIS/PACS

• RIS/PACS: Radiology InformationSystem / Picture Archiving and Communication System

• L’introduzione e l’utilizzo sempre maggiore di sistemi RIS/PACS, che accoppiano alle funzionalitàdi gestione dell’attività del servizio le potenzialità dei sistemi PACS (Picture Archive CommunicationSystem), sta portando verso il film-less e il paper-less, cioèall’utilizzo di immagini e referti unicamente digitali o quasi, rivoluzionando completamente le modalità di lavoro precedenti, riducendo tempistiche di sessioni di esame e refertazione.

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Tecnologia 2/3: i farmaci monodose

• Le reazioni avverse ai farmaci rappresentano complicazioni importanti e frequenti nella pratica clinico-terapeutica.

• E’ stato valutato che dal 5 al 15% dei pazienti possono incorrere in reazioni avverse ai farmaci e che fino al 30% dei pazienti ospedalizzati sviluppa almeno una reazione avversa a farmaci.

• Tipologie di errori nel processo di prescrizione, trascrizione, trasferimento e somministrazione dei farmaci1,2,3 :

– Errato dosaggio (7%)– Errate tecniche di somministrazione (6%)– Prescrizioni illeggibili (6%)– Terapie duplicate (5%)– Interazioni tra molecole (3-5%)– Errori nelle strumentazioni (1%)– Monitoraggio inadeguato (1%)– Errori nelle preparazioni (1%)

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1. Bates DW, Boyle DL, Vander Vliet MB, et al. Relationship between medication errors and adverse drug events. J Gen Intern Med 1995;10(4):199-205.2. General Accounting Office (U.S.). Adverse Drug Events. GAO/HEHS-00-21; Jan 2000.

3. Leape LL, Bates DW, Cullen DJ, et al. Systems analysis of adverse drug events. JAMA 1995;274(1):35-43.

Tecnologia 3/3: automazione nei farmaci chemioterapici

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Interoperabilità 1/2: Hospital Information Systems

• Mirano all'integrazione di tutte le applicazioni cliniche, finanziarie e amministrative. Si compongono generalmente di:– Clinical Information System (CIS) – Financial Information System (FIS) – Laboratory Information System (LIS) – Nursing Information System (NIS) – Pharmacy Information System (PIS) – Picture Archiving Communication System (PACS) – Radiology Information System (RIS) – Electronic Health Record (EHR)– Decision Support/Business Intelligence

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Interoperabilità 2/2

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I sistemi informativi ospedalieri supportano il processo clinico-amministrativodei pazienti nei loro contatti col sistema salute

Interoperabilità 2/2

I sistemi informativi ospedalieri supportano il processo clinico-amministrativodei pazienti nei loro contatti col sistema salute

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Ricerca 1/2: dai dati alle informazioni

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Ricerca 2/2 - PatientEmpowerment!

• Sono proprio i pazienti l’ultima forza che preme verso la digitalizzazione dei dati clinici e la condivisione di essi per un migliore accesso ai servizi di cura. Il bisogno di cura spinge a confrontarsi con chi ha la stessa malattia.

• La “conoscenza collettiva” è uno strumento che compete con i tradizionali canali di diffusione delle informazioni (Wikipedia ne è un esempio) e a volte supera quello che entità anche molto grandi e potenti, come ad esempio le case farmaceutiche, possono fare da sole. www.patientslikeme.com.

• Un recente studio dimostra che le comunità più attive su MySpace sono quelle relative a diffuse patologie.

• La condivisione efficiente dei dati consente ai medici di confrontarsi con altre realtà.

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Digital Medicine – Ostacoli e criticità

• I medici sono degli “ossi duri”! La medicina, spesso, èconsiderata un’arte ed è difficile limitarne la “varianza”.

• Molto spesso gli HIS sono visti come una sola aggiunta di carico di lavoro dai medici e dagli infermieri e nella maggior parte dei casi lo sono.

• E’ necessario codificare informazioni spesso complesse e catalogarle in nomenclatori univoci e condivisi dalla comunità scientifica. (i.e. ICD, SNOMED, LOINC, Glasgow Coma Scale)

• E’ necessario considerare tutte le implicazioni legate alla privacy e alla tutela dei dati sensibili. (riconoscimento tramite impronte dig.)

• Eterogeneità fra i SIO e protocolli di scambio poco usati o non perfettamente definiti.

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Ostacoli e criticità

I computer sono usati più per fini amministrativi che per supportare e migliorare i processi di cura

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Ostacoli e criticità

• 1 Ricovero• 11 Schede• 3/4

Sottoschede

• 33 Campi

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Lo scenario europeo

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La spesa sanitaria è in costante aumento (in figura la proiezione media sui 27 paesi EU) ed il suo contenimento è l’obiettivo primario di tutti i governi nei paesi industrializzati.



progetti del CRS4

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Agenda

L’automazione dei processi ospedalieri

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• Durante gli anni 90 la maggior parte dei comparti industriali hanno investito pesantemente nell’adozione delle nuove tecnologie all’interno dei processi di business.

• Grazie all’innovazione IT questi comparti hanno visto migliorare la produttività del 6%-8% ogni anno.

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Il paradosso della sanità

Il settore più complesso, la spesa più bassa …% della spesa complessiva impiegato in ICT (PwC, 1998)

Digital Medicine: revolution in Progress

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progetti del CRS4

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Agenda

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Perché Digital Medicine?

Risparmi sui costi

Efficienza

Supporto alla ricerca

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Digital Medicine: Risparmi sui costi

• Dati USA, se il 90% degli ospedali adotta gli HIS– 77 Miliardi di Dollari

per anno– 400 Miliardi di Dollari

in 15 anni– 6% della spesa totale

per la salute

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Digital Medicine: Efficienza

• Un recente studio condotto su due gruppi di ospedali in Texas1 uno ad alto tasso di informatizzazione e innovazione digitale (misurato secondo l’indice CITAT2) e l’altro no ha dimostrato che il primo gruppo aveva:– 15% di mortalità in meno– 16% di complicazioni post operatorie /degenza in meno– Costi di gestione sensibilmente più bassi

1 Archives of Internal Medicine - 'Clinical Information Technologies and Inpatient Outcomes: A Multiple Hospital Study' – January 2009: lo studio ha coinvolto 41 ospedali nel Texas, per complessivi 167.000 pazienti sopra i 50 anni

2 L'indice CITAT misura il grado di digitalizzazione (da zero a cento) in quattro aree: ricette e cartelle cliniche, esami di laboratorio, richieste di ricovero e order entry, e sistemi di supporto alle decisioni.

• Un altro studio dell’NHS ha dimostrato che moltissimi documenti clinici cartacei vanno persi. 1.2M di cittadini Britannici vengono trattati ogni anno senza un corretto accesso alle informazioni cliniche da parte dei medici (referti, immagini, esami, etc.)

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Digital Medicine: Efficienza (2)

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Convergenza di dati provenienti da diverse fonti apre la strada a nuovi modelli di ricerca nel campo biomedico e fornisce un ulteriore strumento per migliorare la cura delle malattie complesse.

Digital Medicine: Supporto alla Ricerca

• Eliminazione della carta• Riduzione degli esami inappropriati o duplicati• Riduzione degli esami radiologici• Riduzione dei tempi di ricovero• Riduzione delle liste di attesa• Riduzione delle reazioni avverse ai farmaci• Generare dati per la ricerca• …

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Digital Medicine: Benefici



progetti del CRS4

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Agenda

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Digital Medicine: Attori

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• L’importanza della formazionecontinua in campo medico èun’esigenza consolidata

• ECM (Educazione Continua in Medicina): programma nazionale di attività formative, attivo in Italia dal 2002, che prevede il mantenimento di un elevato livello di conoscenze relative alla teoria, pratica e comunicazione in campo medico.

OBIETTIVO 29Innovazione tecnologica: valutazione, miglioramento dei processi di gestione delle tecnologie biomediche e dei dispositivi medici. Technology assessment.

Digital Medicine: Formazione

• La rivoluzione annunciata sta avvenendo anche in Italia, anche se in maniera un po’ “scomposta”.

• Le Regioni hanno competenza esclusiva nella regolamentazione ed organizzazione di servizi e di attività destinate alla tutela della salute e dei criteri di finanziamento delle Aziende sanitarie locali e delle aziende ospedaliere (anche in relazione al controllo di gestione e alla valutazione della qualità delle prestazioni sanitarie nel rispetto dei principi generali fissati dalle leggi dello Stato e nel rispetto dei LEA).

• Ogni Regione finanzia progetti di Sanità Elettronica differenti e sceglie le priorità da realizzarsi.

• A livello nazionale nascono delle strutture di coordinamento chehanno il compito di far parlare le singole unità quando necessario (i.e. il SISTRA nel Piano Sangue Nazionale).

• A livello di singole Aziende Sanitarie/Ospedaliere sta nascendo una moltitudine di progetti per la digitalizzazione dei dati clinici spesso non rispondenti a nessuno standard.

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Digital Medicine… e in Italia?

Necessità 1/2

• Livello statale:– Potenziare gli organismi di standardizzazione

come HL7 Italia, PROREC e spingere verso l’uso degli standard.

• Livello regionale:– Evitare la frammentazione dei progetti di

informatizzazione degli ospedali ed investire in progetti di ampio respiro su scala regionale.

– Investire nella formazione degli operatori socio-sanitari.

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• Livello responsabili dei SIO– Utilizzare tutti i possibili livelli di astrazione esistenti sia

a livello hardware che applicativo, per supportare i cambiamenti continui e lo scambio dei dati.

• Livello università– Formare gli studenti sugli standard internazionali

esistenti (HL7, IHE, DICOM, MIB, etc.) e sui sistemi avanzati di Business Intelligence applicata alla sanità.

• Livello di ricerca applicata– Investire negli ospedali più virtuosi e più informatizzati

che possono fornire un ambiente ideale per sperimentazioni avanzate, ad esempio di farmaci.

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Necessità 2/2



progetti del CRS4

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Agenda

Scenario regionale

• 1.6 Milioni di persone residenti in Sardegna

• 11 Strutture Sanitarie pubbliche, tra ASL ed Aziende Ospedaliere

• Investimenti ingenti in infrastrutture e digitalizzazione del Sistema Sanitario Regionale

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Azienda Ospedaliera G. Brotzu

• Inagurato nel 1982 ed intitolato allo scienziato sardo Prof. Giuseppe Brotzu• Oltre 2.000 dipendenti tra personale sanitario e non

• 630 posti letto

• Più di 30.000 pazienti ricoverati ogni anno• 150.000 prestazioni ambulatoriali ogni anno

• Dotazione di apparecchiature tecniche di altissimo livello

• Dal 1993 riconosciuto dalla Presidenza del Consiglio dei Ministri come Ospedale di Rilievo Nazionale e di Alta Specializzazione.

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Linee di ricerca

Interconnessione di domini clinici e tracciabilitàInterconnessione di domini clinici e tracciabilità

Gestione semantica e computazionale di dati biomediciGestione semantica e computazionale di dati biomedici

Telemedicina e medicina distribuitaTelemedicina e medicina distribuita

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Domini clinici, tipica situazione

• Sistema Informativo Ospedaliero (SIO) : deve essere in grado di comunicare con i sistemi periferici (RIS, LIS,...)

• Sistemi periferici : spesso sono stati acquisiti in tempi e modi diversi e non sempre sono in grado di comunicare (“informationislands”)

• Integrazione : il numero di interfacce da costruire cresce col quadrato del numero di sottosistemi da interconnettere

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Cambio di paradigma

• Approccio diverso : sistema con architettura a stella, con un punto centrale che governa le transazioni

• Standard e tecnologie aperte : la soluzione usata si basa su tecnologie opensource (Mirth) e sul principale standard internazionale del settore (HL7)

• Sistema in produzione presso il Brotzu : il modello èattivo e funzionante presso la più grande AO sarda

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Tracciabilità in Sanità

• I percorsi di cura sono complessi e prevedono molte fasi e diverse figure professionali che collaborano tra loro

• L’automazione può supportare il lavoro del personale medico aumentando l’efficacia ed il controllo di ogni passaggio

• La collaborazione con imprese del settore consente una valorizzazione più forte delle competenze delle aziende e dei risultati della ricerca

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• “Il laboratorio analisi gioca un ruolo chiave nella cura dei pazienti e i dati di laboratorio influiscono per il 60-70% su decisioni importanti come il ricovero, la dimissione e lemedicazioni” [1]

• Le analisi di laboratorio costituiscono una importante potenziale fonte di errori che può incidere sulla sicurezza dei pazienti

[1] ToybertME, Chevret S, Cassinat B, Schlageter, Forsman.Why is the laboratory an afterthought for managed care organizations? Clin Chem1996;42:813–6.

CRS4 & Inpeco TIH per la tracciabilità

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• Errori analitici

CRS4 & Inpeco TIH per la tracciabilità

L'importanza delle informazioni

• Un ospedale moderno non può prescindere dall'utilizzo di un'infrastruttura informatica e tecnologica all'avanguardia

• La pratica clinica è incentrata sulla gestione e sul trattamento di informazioni, la cui collezione permette di prendere decisioni puntuali sulle terapie e cure da seguire

• La maggior parte delle informazioni e dei dati biologici sono disponibili in forma digitale ma non sono uniformi

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Modelli dati

• La tecnologia mette a disposizione enormi quantità di dati eterogenei

• I destinatari dei dati sono molteplici, con scopi diversi tra loro

• Nel tempo le esigenze di trattamento e conservazione mutano

• E’ stato realizzato un modello che consenta di rappresentare e gestire dati clinici e dati genetici

• Il modello viene testato attraverso il suo utilizzo per le attività del Progetto Progenia del Prof. Cucca

• Offre potenzialità e soluzioni al servizio della pratica clinica con enormi benefici per i pazienti e gli operatori sanitari:• Teleconsulto• Telemonitoraggio e teleassistenza• Teledidattica• Diffusione di informazioni e servizi

• A livello nazionale e internazionale è riconosciuta ed incoraggiata come strumento di fondamentale importanza (linee guida SSN e della CE, European Digital Agenda for eHealth)

Telemedicina

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CRS4 & Brotzu per la telemedicina

• Progetto REMOTE (finanziato dalla RAS): telemedicina per la Cardiologia Pediatrica• Collaborazione tra CRS4 e la Cardiologia Pediatrica dell’Azienda Ospedaliera “G.Brotzu”

• Lo scopo di questo Progetto è porre le basi per la creazione di un sistema che renda possibile effettuare diagnosi cardiologiche a distanza su tutto il territorio sardo, in tempo reale e sfruttando strumenti a basso costo

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• Una nuova area di ricerca e sviluppo che unisce competenze cliniche, ingegneristiche ed informatiche

• Occasione di risparmio per il sistema sanitario• Miglioramento di efficacia ed efficienza nei

processi di cura• Nuovi sbocchi professionali se adeguatamente

preparati*

Conclusioni

Ital TBS prima azienda italiana che assume secondo Europe’s 500

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Grazie per l’attenzione!

Q&A

Medicine goes digital

Health & Medicine

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