我国高水平女子20 km竞走运动员技术诊断研究

李厚林　张磊　孙婧纳　丁海涛　敬艳

摘 要：运用生物力学测试法、专家访谈法和对比分析法，对我国优秀运动员吕秀芝、杨家玉和王娜竞走技术进行对比研究。研究结果： 1）我国运动员平均步长增大，步频降低，但不均衡；杨家玉步长小，吕秀芝步长偏大，王娜步长偏小。2）腾空时间偏长。3）动作时相顺序个体间差异大，时相顺序不稳定；前支撑时间短，后支撑时间长，时相结构不合理；吕秀芝和王娜的著地角达到世界优秀运动员水平，杨家玉左脚着地角过小。4）支撑膝关节角度偏大，垂直支撑膝部具有 “反弓”技术特点。5）踝关节蹬伸幅偏小，王娜和杨家玉踝部动作幅度不均衡。建议：我国优秀女子运动员提高髋部和下肢灵活性和柔韧性的训练，加大左踝蹬伸幅度；吕秀芝适当控制步长，左脚掌着地放松，杨家玉延长前支撑时间、增大步长，王娜延长前支撑时间、加大下肢动作幅度。

关键词：女子20 km竞走；运动学；技术诊断；对比分析

中图分类号：G821 文献标识码：A 文章编号：1006-2076（2018）04-0105-08

Abstract：The methods of bio-mechanical testing， expert interview and comparative analysis were applied to study the technique of Chinese elite race walkers Lv Xiu-zhi， Yang Jia-yu and Wang Na. The main conclusions are as follows： 1） The athletes have increased average step length have， but decreased and unbalanced stride frequency； Yang and Wang have small step length while Lv has bigger one. 2） The athletes have longer flying time. 3） There is big difference in movement order and individual movement order is not stable； the front support time is shorter while leg-drive backward support and fight time is longer， the movement structure being not reasonable in support stage；Lv and Wang have world-level touchdown angle， Yang's left leg touchdown angle is too small； 4） The knee joint angle and straight leg duration time are reasonable， and the vertical support knee joint angle has the characteristics of "anti bow". 5） The ankle stretch is small， and Wang and Yang have balanced range of ankle movement. It is suggested that Chinese race walkers strengthen the hip and lower limb flexibility training， increase left ankle stretching in amplitude； Lv control her step size properly， relax the left foot touchdown； Yang prolong front support and increase step length； Wang prolong front support and increase lower limb movements.

Key words：female 20 km race walk； kinematics； technique diagnosis； comparative analysis

竞走作为中国田径的优势项目，在2016年里约奥运上，中国竞走项目取得2金1银1铜的历史最好成绩。其中，吕秀芝获得里约奥运会铜牌，杨家玉里约奥运会选拔赛获得第三名，作为替补运动员报名参加里约奥运会。随着新的奥运周期的开始，世界纪录保持者/奥运会冠军刘虹退役，老将切阳什姐训练中断，新老交替之下，吕秀芝、杨家玉和王娜逐渐成为中国竞走备战2020年东京奥运会主力运动员。三人在2017年黄山世锦赛选拔赛上走出1小时26分30秒的成绩，杨家玉和王娜将个人最好成绩提高了2分钟，当前三名运动员2017年度赛季个人最好世界排名前三位，具备了争金夺银的实力，但是，三名运动员比赛中多次被技术判罚，竞走技术仍需完善。本着“早发现，早解决”的原则，课题组对备战2020年东京奥运会女子20 km重点队员进行了研究和分析。其目的在于尽早找出三名运动员技术不足之处，从而改进和完善竞走技术，提高综合竞争能力，尽快完成新老交替，保持女子竞走的国际优势地位。

1 研究对象及研究方法

1.1 研究对象

以2017年竞走大奖赛（黄山站）暨伦敦世锦赛选拔赛前三名为研究对象运动员为观测对象，对她们的比赛技术进行研究（表1）。三位运动员都获得2017年伦敦田径世锦赛女参赛资格；对比对象为2014国际田联竞走挑战赛女子20 km冠军、俄罗斯著名运动员Anisya KIRDYAPKINA，该运动员获得2013年莫斯科世锦赛银牌，2012年伦敦奥运会第四名，大邱世锦赛银牌，也是世界女子竞走技术模型运动员卡尼斯金纳最好的搭档，所有国际比赛都没有犯规判罚记录，其技术符合竞走的规则定义，具有技术参照价值与意义。

1.2 研究方法

1.2.1 文献资料法

本文以“竞走”“女子”和“时间”为关键词，搜索中国知网数据库，查阅有关竞走技术研究成果，对其中与本研究密切相关的核心论文68篇详读，了解国内外该领域的研究现状。

1.2.2 专家访谈法

针对我国女子竞走运动员的关键技术问题，与竞走项目的教练员、领队和具有竞走项目研究经验的专家进行研讨，了解相关技术认识与见解，并借鉴专家的观点，结合竞走比赛技术解析运动学数据，深入比较分析，提高研究的客观性和针对性。

1.2.3 生物力学测量法

2017年3月4日对伦敦世锦赛选拔赛使用2台CASIO-FH25摄像机进行拍摄。以赛道中心点约4×6 m范围，使用Peak三维标定框架在赛前、赛中和赛后进行3次标定，每次标定赛道内侧、中间和外侧3个空间点位。摄像机主光轴高度1.10 m，侧方位摄像机距离中心点12 m，右前方摄像头距离中心点距离17.6m，采集频率为120帧/秒，快门速度1/1000 s，两台摄像机主光轴夹角约为60°（图1）。侧面摄像摄像机主光轴垂直运动平面，比赛路线通过路线标志进行固定比例尺标定，比例尺长度为2.5 m，通过轨迹标定进行验证。

1.2.4 影像解析法

使用美国艾里尔公司的 APAS三维技术解析系统影片解析处理，采用松井秀治人体生物力学惯性参数模型，选取21个关节点。对我国优秀女子竞走运动员吕秀芝、王娜和杨家玉和俄罗斯运动员Anisya KIRDYAPKINA完整复步技术时进行数字化处理。为了提高数据判读客观性，在开始前和结束后多选取20帧的视频选择截取。运用低滤波法平滑处理后，提取原始运动学数据指标。

1.2.5 对比分析法

参照对象是2014年国际田联竞走世界杯冠军Anisya KIRDYAPKINA，该运动员在2014年以1小时26分31秒成绩为俄罗斯夺取冠军，也是世界女子竞走技术模型运动员卡尼斯金纳稳定的奥运会、世锦赛的比赛搭档，与我国三名运动员伦敦世锦赛选拔赛成绩相当（表1）。Anisya KIRDYAPKINA身高与王娜都是1.70米，比赛视频是课题组同一人员使用同一摄像机在相同拍摄参数下获得，视频选取比赛阶段相同，具有高度一致性。

1.3 阶段划分

本研究对竞走运动员一个完整的复步技术进行分析，根据研究需要（1970）[1]，主要对前支撑阶段、后支撑阶段、双支撑腾空阶段和转换阶段进行系统研究。

2 研究结果与分析

2.1 竞走速度、步长和步频特征

2.1.1 重心速度分析

比赛速度决定了比赛成绩，重心平均移动速度与竞走技术密切相关。在速度近似情况下技术对比研究可提高客观性。伦敦世锦赛选拔赛上，吕秀芝比王娜快0.05 m/s，速度差百分比为4.4%；杨家玉比吕秀芝慢0.12 m/s，速度差百分比为7%；Anisya KIRDYAPKINA重心移动速度为4.07 m/s，与吕秀芝重心移动速度3.93 m/s非常接近，因此，本次选取的阶段段落速度相近，具有可比性。

2.1.2 步长分析

步长和步频决定了比赛速度，因此，步长决定比赛速度，影响竞走技术动作结构。我国竞走运动员曾经依靠“小步幅，快步频”技术风格多次创造世界纪录，夺取奥运会冠军，但是在1996年竞走规则修订后，我国竞走技术风格与竞走规则定义出现了矛盾，国际大赛上多次被判罚犯规，甚至被取消比赛资格 [2-3]；导致成绩严重下滑，北京奥运会竞走项目颗粒无收。在伦敦和里约奥运会科学备战周期，在“请进来，走出去”指导思想下，我国竞走技术“小步长”理念发生了改变，竞走技术得到改进，判罚率降低[4]。从步长来看（表2），王娜平均步长为1.13 m，吕秀芝平均步长1.145 m，平均步长比Anisya KIRDYAPKINA分别短4 cm和2.5 cm，比世界纪录保持者刘虹长0.04 cm和0.055 cm[4]，吕秀芝和王娜的步幅大；杨家玉左右腿步长比Anisya KIRDYAPKINA分别短0.12 cm和0.09 m，比世界纪录保持者刘虹步长短0.025 m，杨家玉步長明显偏小。从左右腿步长来看（表2），吕秀芝左右步长相等，王娜右腿比左腿步长长1 cm，左右腿步长均衡，但是杨家玉左腿比右腿步长短3 cm，左右步长平衡不足，需要引起重视。从步长/身高比来看（表2），吕秀芝、王娜和杨家玉左腿平均步长/身高比为0.688，右腿步长/身高比为0.680，与Anisya KIRDYAPKINA步长/身高比相当（0.688），显示我国优秀竞走步长/身高比达到了世界优秀运动员的水平。

2.1.3 步频分析

从运动员单步时间来看（表3），吕秀芝和杨家玉右腿步频为211.8步/分钟，左腿步频为205.7步/分钟，右腿步频比左腿快6.1步/分钟，平均步频为208.7步/分钟，与KIRDYAPKINA相同（208.7步/分钟）；王娜右腿步频为205.7步/分钟，左腿步频为200步/分钟，右腿步频比左腿快5.7步/分钟，我国优秀竞走运动员右腿步频比左腿快，左右腿步频存在差异。王娜平均步频为202.8步/分钟，与Anisya KIRDYAPKINA相同；吕秀芝、王娜和杨家玉步频比我国传统竞走运动员比赛步频（215步/分钟）明显降低[1] ，与世界优秀运动员步频类型相当。

2.1.4 腾空时间特征

从腾空时间来看（表3），吕秀芝右腿腾空时间为58.3 ms，与Anisya KIRDYAPKINA右腿腾空时间相同（58.3 ms），处于临界时间以下；左腿腾空时间为66.7ms，比Anisya KIRDYAPKINA左腿腾空时间长（16.7ms），处于模糊判罚时间范围。尽管腾空时间处于模糊判罚的范围，但是左右腿差异明显，视觉感官差异大，容易引起犯规判罚，这也是吕秀芝腾空时间长、左右侧差异大被2次判罚腾空犯规的原因。

王娜和杨家玉腾空时间都是66.7 ms，腾空时间处于模糊判罚区间，比Anisya KIRDYAPKINA最大腾空时间长（58.3 ms）长8.4 ms，腾空时间明显长于世界优秀竞走运动员，存在潜在判罚可能。尽管王娜和杨家玉腾空时间都是66.7 ms，但是杨家玉被判罚腾空犯规，王娜由于步长比杨家玉长，动作幅度大，没有被判罚严重犯规，因此，步长小也是导致杨家玉犯规判罚的因素。我国竞走运动员腾空时间长是主要技术问题，需要进一步提高摆动腿髋部灵活性和摆动腿的快速放松练习。

2.2 竞走动作时相特征

2.2.1 竞走时相时间变化特征

从竞走技术时相来看（表3），根据牛顿第三定律作用力与反作用力原理，前支撑和转换阶段运动员身体重心都处于垂直支撑点后部，属于竞走速度损耗阶段。世界杯冠军KIRDYAPKINA摆动腿与支撑腿大腿重叠时刻也是支撑腿全脚掌着地时刻，然后过渡到双支撑转化阶段，符合“复合钟摆竞走技术原理”，有利于减少前支撑与转换阶段的动量损耗。

从吕秀芝动作时相时间来看（表3），吕秀芝先两大腿重叠，然后全脚掌着地。但是，从时相时刻来看（表3），吕秀芝右脚全脚掌着地时刻处于垂直时刻之后，正常情况下，优秀竞走运动员在垂直时刻全脚掌已经完全着地，而吕秀芝却在垂直支撑之后全脚掌着地。吕秀芝左脚全脚掌着地在大腿重叠之后，但是，左腿全脚掌着地与垂直时刻同时；从腾空时间来看，左腿后蹬腾空时间只有58.3 ms，而右腿后蹬腾空时间为66.7 ms；说明前一种时相顺序不利于控制腾空时间。从实际技术动作来看，吕秀芝右脚着地过程中有故意勾脚尖的动作，导致着地腿动作紧张，髋部放松不足，膝关节提前用力，摆动腿前摆过早，延长了腾空时间。从王娜技术来看，前支撑时间为33.3 ms，前支撑到大腿重叠时间为8.3 ms，两个阶段时间为41.7 ms，与世界杯冠军前支撑时间相同，王娜前支撑时间短也是髋部放松不足，尤其是躯干出现了前倾窝髋姿势，抑制髋部向前运动，导致下肢前摆过早，破坏了动作节奏。前支撑时间为41.7 ms，前支撑到大腿重叠时间为8.3 ms，杨家玉前支撑时间与世界杯冠军相同，躯干比较直立，与Anisya KIRDYAPKINA相当，但是在摆动腿脚腕出现后翻，导致摆动腿放松不足，摆动半径增大，影响了身体重心的快速跟进，导致全脚掌着地时刻晚于大腿重叠，破坏了动作节奏。由以上分析得知：我国竞走运动员动作时相顺序个体间差异大，时项顺序不稳定是影响竞走技术的重要因素。

2.2.2 竞走动作时相结构特征

从时相阶段百分比来看（表4），我国运动员腾空时间百分比杨家玉最大，王娜次之，吕秀芝相对时间最短。世界杯冠军Anisya KIRDYAPKINA平均腾空时间百分比只有18.56%，右腿腾空时间百分比最小为17.14%，左腿腾空时间百分比最大为20.58%，左右腿差异为3.44%。吕秀芝右腿腾空时间百分比为23.54%，左腿腾空时间百分比为20.58%，左右腿差异为2.96%，最短腾空时间与世界杯冠军Anisya KIRDYAPKINA腾空时间百分比（20%）接近，吕秀芝腾空时间百分比明显偏大，而且存在左右腿差异，增加了肉眼视觉腾空差异，这也是被判罚腾空犯规的因素。杨家玉左右腿腾空时间百分比相等，都为23.54%，腾空时间左右腿相对均衡，但是，杨家玉比世界杯冠军Anisya KIRDYAPKINA腾空时间百分比（18.56%）大4.98%，腾空时间百分比过大是导致判罚犯规的因素。王娜腾空时间百分比左右腿均衡，但是，王娜腾空时间百分比比Anisya KIRDYAPKINA大4.31%，左右腿百分比都大也是其主要潜在隐患。总体上，我国女子竞走优秀运动员腾空时间百分比过大，腾空时间结构不合理。

支撑阶段是完成竞走技术的关键阶段，从支撑时间百分比来看（表5），我国运动员平均支撑时间百分比吕秀芝最大，王娜次之，杨家玉百分比最小，支撑时间百分比分别比Anisya KIRDYAPKINA大2.89%、3.75%和4.40%，可见我国女子优秀运动员表现出腾空时间长，支撑时间短的技术特点，但是，腾空是竞走技术犯规的主要性质之一，所以这也是我国运动员难以成为世界大赛样板技术的主要因素。

根据牛顿第三定律作用力与反作用力原理，后支撑阶段是竞走运动员速度保持的主要动力来源。从后支撑时间百分比来看（表5），我国运动员运动员王娜百分比最大，杨家玉次之，吕秀芝最小。但是，三名运动员后支撑时间百分比最小为吕秀芝的51.42%，比世界杯冠军Anisya KIRDYAPKINA最小后支撑时间百分比（49.30%）大3.12%；世界杯冠军Anisya KIRDYAPKINA步长最大，复步时间相当的情况下，后支撑时间百分比短，做功效率高，速度快，后蹬用力實效性强。中国运动员步长不占优势，时间短，速度慢，前支撑阶段阻力大，速度损耗大，容易引起下肢损伤，同时后支撑时间短也是前支撑和转换阶段的技术问题的表现形式之一。

从前支撑和转换阶段时间百分比来看（表7），吕秀芝最大，王娜次之，杨家玉百分比最小，支撑时间百分比分别比Anisya KIRDYAPKINA小5.74%、10.81%和11.61%，这个阶段时间百分比差异最大，也是导致运动员技术出现差异的关键阶段。从个体来看，吕秀芝时间百分比左右腿差异为3.69%，王娜左右腿差异为0.63%，杨家玉左右腿差异为2.29%，世界杯冠军Anisya KIRDYAPKINA左右腿差异为1.91%，吕秀芝左右腿差异过大，杨家玉差异较大，王娜左右腿均衡，这也是导致吕秀芝被2次严重警告、杨家玉被1次严重警告的原因。

前支撑是竞走运动员主要阻力阶段，也是完成放松长摆动作的关键阶段。从前支撑时间百分比来看（表3、8），吕秀芝最大，杨家玉次之，王娜百分比最小，前支撑阶段时间百分比与世界杯冠军Anisya KIRDYAPKINA相对比，吕秀芝与Anisya KIRDYAPKINA相当，仅大0.04%；王娜小4.67%，杨家玉小2.91%，从吕秀芝来看，右腿前支撑时间为41.7 ms，腾空时间为66.7 ms，左脚支撑腾空时间为58.3 ms，前支撑时间为50 ms，右腿比左腿前支撑时间短了8.3 ms，右腿比左腿腾空时间恰恰长了8.3 ms。然而，前支撑时间不但要有快速过渡到垂直支撑的任务要求，而且还要为下肢放松长摆运动做出身体姿势的准备，而我国运动员往往以主动用力为主，快速放松不足，造成前支撑时间短，动作姿势准备不到位影响了后摆用力效果。从动作姿势来看，前支撑阶段结束（图2）王娜表现为窝髋动作，身体重心落在躯干后部；杨家玉出现摆动腿脚尖背伸动作，直接影响了前支撑阶段合理动作的完成，这也是导致王娜和杨家玉前支撑时间百分比小的原因之一。

由以上分析得知：我国竞走运动员前支撑时间短，进入转换阶段动作姿势准备不足；后支撑时间长，后蹬实效性不足；腾空时间长是导致我国竞走技术判罚主要的因素。

2.3 竞走技术角度特征

2.3.1 支撑腿膝角特征

竞走规则对下肢动作明确定义“支撑腿从脚着地瞬间到垂直支撑膝关节应该保持伸直状态”，根据人眼识别研究结果，膝关节角度大于175°，人的肉眼才视觉为伸直状态[5-6]。从着地膝角来看（表9），吕秀芝着地瞬间左膝角为178.4°，明显大于175°，右膝角为174.4°，基本与175°相当，左右膝角出现了差异，裁判肉眼识别容易出现误差，这也是技术对比判罚的隐患。王娜着地瞬间右膝角为178.2°，明显大于175°，左膝角为173.3°，小于175°，说明着地存在不足，需要进行改进；杨家玉着地瞬间左右膝角都是177.4°，大于175°，着地技术规范。Anisya KIRDYAPKINA着地瞬间左膝角为179.5°，右膝角为176.1°。因此，王娜左腿和吕秀芝右腿着地下肢着地技术还需要改进。

从垂直膝角来看（表9），吕秀芝垂直瞬间左、右膝角分别为190.1°和195.6°，王娜垂直瞬间左、右膝角分别为186.8°和190.4°，杨家玉垂直瞬间左、右膝角分别为195.0°和190.4°，吕秀芝、王娜和杨家玉膝角明显大于180°，垂直支撑呈现明显的“反弓”特点，与世界优秀运动员膝关节角度一致[1-2]。

2.3.2 摆动膝关节角度特征

根据“复合钟摆竞走技术原理”[4]，竞走摆动腿的摆动是长摆运动，因此，支撑腿蹬离地面后膝部快速放松水平非常关键。从最小膝关节角度来看（表9、图3），我国运动员左膝平均角度为84.3°，比世界杯冠军小7.2°；右膝关节平均角度为90.6°，比世界杯冠军小4°。可见，我国竞走运动员摆动腿膝关节角度偏小，需要加强下肢放松水平的训练。

从垂直膝角度来看（表9），吕秀芝左右膝关节角度分别为78.8°和85.6°，分別比中国运动员平均角度小5.5°和5°，比世界杯冠军分别小12.7°和9°，出现较大差异，显示膝关节角度过小是吕秀芝腾空犯规的关键因素。王娜左膝关节与我国运动员平均值相当，右膝关节角度平均值比我国运动员大4.8°，左膝关节比世界杯冠军小7.3°，左膝关节偏小也是王娜潜在的技术问题。杨家玉左右腿最小膝关节角度尽管大于中国运动员平均值（84.3°），但是比世界杯冠军左右膝关节角度差1.6°和3.7°（图3），这也是影响杨家玉技术犯规的因素。

从左右膝关节最小角度差异来看（表9），我国运动员左右膝关节角度差平均为6.3°，其中吕秀芝左膝关节角度比右膝关节小6.8°，王娜左膝关节角度比右膝关节小11.2°，杨家玉左膝关节角度比右膝关节小1°，而世界杯冠军左膝关节角度比右膝关节小3.1°。王娜左右膝关节差异过大，虽然本次比赛没有严重犯规判罚，但是这种技术在国际大赛中与世界优秀运动员差别明显，客观存在被严重警告判罚可能性，这是她参加国际大赛的主要技术隐患。吕秀芝膝关节角度小，且左右侧差异大，动作结构不合理是吕秀芝的关键技术问题。

2.3.3 踝关节角度特征

竞走定义规定从着地到垂直支撑膝关节要处于伸直状态，下肢膝部活动自由度受到限制，伸展和缓冲功能受到限制，因此，踝部活动角度尤为关键[3，9]。

从支撑阶段最小踝角来看（表10），吕秀芝左踝角为109.7°，王娜为105.2°，杨家玉109.7°，平均为108.2°，比世界杯冠军Anisya KIRDYAPKINA最小踝角105.1°大3.1°；吕秀芝右踝角为110.9°，王娜为109.9°，杨家玉106.8°，平均为109.2°，比世界杯冠军Anisya KIRDYAPKINA最小踝角103.9°大5.3°，可见我国运动员在支撑阶段踝角与世界优秀运动员基本相当。

从离地踝角来看（表10），吕秀芝左踝角为129.0°，王娜为120.4°，杨家玉为126.3°，平均为125.2°，比世界杯冠军Anisya KIRDYAPKINA离地踝角139.2°小14°，中国运动员左踝明显不足；吕秀芝右侧离地踝角为131.3°，王娜为137.5°，杨家玉为130.0°，平均为132.9°，比世界杯冠军Anisya KIRDYAPKINA踝角103.9°大6.6°。从左右踝角来看，左脚比右脚踝角小7.7°，说明左侧下肢的用力优势没能得到利用。

中国女子运动员左、右踝关节的蹬伸幅度分别为17.0°和23.7°，而Anisya KIRDYAPKINA左、右踝关节的蹬伸幅度分别为34.1°、22.4°，我国运动员的右踝蹬伸幅度与世界优秀运动员相当，但是左踝蹬伸幅度差距较大。从左踝来看，我国优秀运动员最小踝角相当，离地踝角偏小是踝部功能不足的主要因素。建议提高踝关节的柔韧性、灵活性、力量训练。

3 结论及建议

3.1 结论

3.1.1 我国优秀竞走运动员平均步长增大，步长/身高比达到了世界优秀运动员的水平，左右步长存在差异，杨家玉步长小，吕秀芝步长偏大；步频与世界优秀运动员相当，具备了步幅型运动员的特点，但是左右腿步频不均衡，王娜步频较低。我国运动员腾空时间偏长，步长不足是杨家玉腾空技术犯规的主要因素。

3.1.2 我国竞走运动员动作时相顺序个体间差异大，时相顺序不稳定是影响技术的重要因素；前支撑时间短，后支撑时间长，时相结构不合理，腾空时间长是我国运动员腾空技术判罚主要的因素。

3.1.3 我国优秀运动员王娜左腿和吕秀芝右腿着地支撑腿膝角偏小，王娜、杨家玉和吕秀芝垂直支撑膝关节具有 “反弓”技术特点。着地膝关节角度摆动腿最小膝关节角度小，且左右侧差异大；踝关节蹬伸幅偏小，王娜和杨家玉踝部动作幅度不均衡。

3.2 建议

3.2.1 吕秀芝适当控制步长，杨家玉增大步长，王娜和杨家玉增大下肢动作幅度。吕秀芝着地左脚掌着地放松，杨家玉和王娜延长前支撑时间，优化竞走技术结构。

3.2.2 我国优秀女子竞走运动员需提高髋部和下肢灵活性和柔韧性的训练，加大踝部的离地蹬伸幅度，改进摆动腿膝关节过小、左右腿不平衡问题。

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