Vom bunten Design zur grauen Theorie? Theoretische Grundlagen, Entwicklung und Anwendung einer Design Theorie

Im Rahmen der Aufgabe sollten zunächst mehrere Beiträge zum Thema Design Theorien zusammengefasst werden. Anschließend sollte detailliert auf den Begriff der Design Theorie eingegangen werden. Dabei sollte im speziellen erläutert werden, was eine Design Theorie ist, was bei der Entwicklung zu beachten ist und welche Schritte durchlaufen werden müssen. Durch ein selbst gewähltes Beispiel sollten die Konzepte und Verständnisse von Gregor und Kollegen veranschaulicht werden. Abgeschlossen werden sollte das Ganze durch eine kritische Stellungnahme zur Bedeutung von Design Theorien für die Wirtschaftsinformatik

Motivation: 

In der Wirtschaftsinformatik als einem sozio-technischen Fach bietet es sich an durch praktische Ansätze zu Forschen. Das kommt auch gerade dem deutschen Verständnis von Wirtschaftsinformatik entgegen. Um sicherzustellen, dass bei einem solchen praktischen Vorgehen der theoretische Erkenntnisgewinn gewährleistet ist, sind festgelegte Methoden und Verständnisse notwendig. Die Herleitung solcher aus den  Grundlagen von Theorien bis zur praktischen Anwendungn sei im Folgenden dargestellt.

Zentrale Untersuchungsergebnisse: 

Unterscheidung der Arten von Theorien

Nach Gregor (2006) werden Theorien als abstrakte Entitäten definiert. Diese sollen die Welt beschreiben, erklären und verstehen und manchmal auch Vorhersagen über die Zukunft zu machen. Ebenso sollen diese eine Grundlage für Interventionen und Aktionen liefern.

Theorien werden nach ihrem Level von Generalisierung klassifiziert. So gibt es sogenannte Meta-Theorien, die ein hohes Level an Abstraktion haben und einen Weg bieten, um über andere Theorien nachzudenken und Grand-Theorien, die eine pauschale Verallgemeinerung darstellen und in Raum Zeit relativ unbegrenzt sind.

Insgesamt werden von Gregor (2006) vier primäre Ziele für Theorien unterschieden:

  • Analyse und Beschreibung: Beschreibung des Phänomens von Interesse.
  • Erklärung: Erklärung wie, warum und wann Dinge passieren, basierend auf verschiedenen Ansichten von Kausalität und Methoden der Argumentation.
  • Vorhersage: Was passiert in der Zukunft bei gleichbleibenden Voraussetzungen.
  • Vorschrift: Beschreibung der Methode oder Struktur oder beides für die Konstruktion eines Artefakts (rezeptähnlich).

Durch die Kombination der vier Ziele können fünf Arten von Theorien unterschieden werden. Die fünf Arten werden von Gregor (2002)(2006) beschrieben.

 

Theory for analyzing

Diese Theorie sagt aus „was ist“. Bei dieser Theorie handelt es sich um die grundlegendste Form einer Theorie. Sie hat eine beschreibende Aufgabe durch Zusammenfassen von Gemeinsamkeiten bei Beobachtungen. Wenn nichts oder nur sehr wenig über das betreffende Phänomen bekannt ist, wird diese Art der Theorie benötigt.

Theory for explaining

Diese Theorie sagt aus „was ist“, „wie“, „warum“, „wann“ und „wo“. Ziel dieser Theorie ist es zu erklären, wie und warum Phänomene auftreten können. Dabei ist es nicht Ihr Hauptanliegen Zukunftsprognosen zu treffen, sondern lediglich Veranschaulichungen von Erklärungen zu geben wie, wann, wo und warum Ereignisse aufgetreten sind. Die Theorie könnte auch als Theorie des Verstehens bezeichnet werden.

Theory for predicting

Diese Theorie sagt aus „was ist“ und „was sein wird“, aber nicht „warum“. Somit bleiben Teile des Systems als Blackbox bestehen. Ein Grund dafür könnte z.B. sein, dass der Schwerpunkt des theoretischen Modells auf der Vorhersage beruht. Das Ziel dieser Theorie ist Ergebnisse vorherzusagen, ohne die Zusammenhänge zwischen den abhängigen und unabhängigen Variablen im Detail zu erklären.

Theory for explaining and predicting

Diese Theorie sagt aus „was ist“, „wie“, „warum“, „wann“, „wo“ und „was sein wird“. Sie entspricht den gängigen theoretischen Auffassungen in den Natur- und Sozialwissenschaften und häufig auch nur kurz als EP-Theorie betitelt. Die Theorie beinhaltet das Verständnis der zugrundeliegenden Ursachen und Vorhersagen und der Beschreibung der theoretischen Konstrukte und Beziehungen zwischen ihnen.

Theory for design and action

Diese Theorie sagt aus „wie etwas zu tun ist“. Dabei geht es um Prinzipien von Form und Funktion, Methoden und rechtfertigendes theoretisches Wissen, dass bei der Entwicklung von Informationssystemen benutzt wird. Forschung in dem Bereich wird auch Software-Engineering-Forschung, konstruktive Art der Forschung, Prototypenentwicklung, Systementwicklungsansatz und Design Science genannt. Bei der Design Theorie beschreiben Meta-Anforderungen zu welcher Klasse von Zielen die Theorie gehört. Weiterhin definiert ein Meta-Design eine Klasse von Artefakten, die den Meta-Anforderungen entspricht (Gregor & Hevner 2013).

 

Die Wechselbeziehungen zwischen den Theoriearten wurden ebenfalls von Gregor (2002) (2006) spezifiziert. Die theory for analyzing ist für die Entwicklung aller anderen Arten von Theorien notwendig. In allen Theorien muss eine klare Definition der Konstrukte gegeben sein. Die EP-Theorie kann auf Ergebnissen der theory for explaining und der theory for predicting aufbauen. Alle Klassen können die theory for design and action informieren. Die theory for design and action und die theory for explaning and prediciting sind stark miteinander verbunden. Grundlage für das Design und Entwicklung neuer Informationssystem-Artefakte sind Wissen über Menschen und die Fähigkeiten der Informationstechnologie. Diese Artefakte können dann im Rahmen der EP-Theorie untersucht werden. Ebenfalls Einfluss hat die Wechselwirkung zwischen Erkenntnissen und Technologien. Beispielsweise konnte Galileo erst nach der Entwicklung des Teleskops astronomische Beobachtungen und Vorhersagen aus der Theorie über die Phasen der Venus durchführen.

 

Entwicklung einer Design Theorie 

Eine Design Theorie schreibt Richtlinien für zukünftige Artefakte desselben Typs vor. Die Design Theorie kann dabei angewendet werden auf ein Design-Produkt (zum Beispiel ein Informationssystem) oder aber auf den Prozess des Designens.  

Möchte man eine Design Theorie entwickeln, geht man laut Gregor (2007) nach folgenden acht Grundsätzen vor. 

1. Purpose and Scope

Im ersten Schritt definiert man den Zweck und den Umfang des Produkts. Die Frage, wofür das System da ist, soll hier beantwortet werden. Dafür werden Ziele und Metaanforderungen festgelegt. Diese spezialisieren den Systemtypen, auf den die Theorie angewendet wird. Nicht nur die Anforderungen an das Artefakt selbst werden hier definiert, ebenso die Rahmenbedingungen an die Umgebung, in der das System eingesetzt werden soll. Auch die nötigen Grenzen für das Artefakt werden hier aufgezeigt. 

Dieser Schritt ist wichtig, um verschiedene Theorien kategorisieren, vergleichen und gegeneinander abgrenzen zu können. 

2. Constructs

Im nächsten Schritt werden einheitliche Basisbegriffe definiert, die das Designprodukt beschreiben. Dabei kann es sich um Fachausdrücke, Abkürzungen oder mathematische Zeichen handeln. Diese Begriffe müssen so genau wie möglich definiert werden. Dadurch entsteht eine einheitliche Begriffsammlung, die die Kommunikation über das Produkt erleichtert.

3. Principles of Form and Function

Die im dritten Schritt genannten Grundsätze legen die Struktur, Organisation und die Funktionen des Systems fest. Dieser Schritt greift die im ersten Grundsatz definierten Ziele auf und unterteilt sie in Unterziele, Proportionen, Funktionen, Eigenschaften und Attribute.

4. Artifact Mutability

Artefakte sind im ständigen Wandel, um das Design fortlaufend anpassen zu können, muss deswegen Flexibilität und Adaptivität gegeben sein. Kurz gesagt: Das System muss sich schnell an neue Anforderungen anpassen können. Damit das System jedoch nicht aus dem festgelegten Rahmen fällt und die eigentlichen Ziele bei der Entwicklung aus den Augen verloren werden, werden im vierten Grundsatz die Möglichkeiten und vor allem die Grenzen der Veränderbarkeit des Produktes festgelegt.

5. Testable Propositions

Im nachfolgenden Schritt werden Hypothesen über das Produkt aufgestellt, die anschließend auf Richtigkeit getestet werden können. So kann während der Konstruktion eines Artefaktes bereits kontrolliert werden, ob es im Rahmen der Theorie entwickelt wird und ob es nach der Fertigstellung den gegebenen Anforderungen entsprechen wird.

6. Justificatory Knowledge

In diesem Schritt wird Wissen zusammengetragen, welches die Umsetzung der Theorie unterstützt. Um das Produkt zu konstruieren, wird erklärendes Wissen über die Ziele, Form, Prozesse und die Materialien benötigt. Beispielsweise kann hier grundlegendes Wissen über die Entwicklungsumgebung gefordert sein. 

Das Wissen kann aus vorherigen Entwicklungsversuchen stammen, aus anderen Design Theorien oder aus der Action Research. 

Es ist wichtig, das Grundlagenwissen zu kennen, um auftretende Probleme bei der Entwicklung eines Produktes schnell lösen zu können.

7. Principles of Implementation

Im siebten Schritt wird die Umsetzung des Designproduktes in einem Prozess mit Handlungsschritten festgelegt. Dabei können auch mehrere Prozesse erstellt werden, bei der Umsetzung kann der Entwickler dann selbst abwägen, welcher Prozess am geeignetsten für das konkrete Projekt ist. 

Um einen effizienten und vollständigen Prozess zu erstellen, müssen folgende Komponenten berücksichtigt werden: Die Komplexität des Projektes, Qualifikationen und Fähigkeiten des Projektteams, die Entwicklungsumgebung und die zeitliche Eingrenzung.

8. Expository Instantiation

Der letzte Schritt umfasse eine erste Realisierung des Designproduktes in Form eines Prototyps. Dies ist notwendig, um die Theorie erklären und testen zu können. Eine reale Implementierung hilft, Fehler und potentielle Probleme zu erkennen und gibt eine anschauliche Entscheidungshilfe, ob es lohnenswert ist, die Theorie in die Praxis umzusetzen. 

Beispiel zur Veranschaulichung: 

 

Ein Beispiel für die Anwendung der Konzepte und Verständnisse bietet das Paper von Becker et. al. (2011) 

Leaving the Beaten Tracks in Creative Work – A Design Theory for Systems that Support Convergent and Divergent Thinking

Das Paper baut darauf auf, dass Wissen die Voraussetzung für Kreativität sei. Die vorgestellte Design Theorie beschäftigt sich also damit, wie man Wissen bereitstellen kann, um den kreativen Prozess mit Wissen zu unterfüttern und durch die Gewohnheit vorgegebene Denkmuster zu Durchbrechen. Dazu wird auf Literatur zum menschlichen Denken und zu kreativer Unterstützung aufgebaut. Ein Design für IT-Systeme wird vorgeschlagen, welches Konvergentes und divergentes Denken unterstützt. Anschließend werden ein Prototyp implementiert, ein Anwendungsfall aus der Industrie vorgestellt, und Pläne zur empirischen Untersuchung aufgezeigt. 

Unternehmen gingen von routinemäßigen transaktionellen Geschäftsprozessen zu Prozessen über, welche auf Wissen, Erfahrung und Kreativität basierten. Passende sozio-technische Rahmenbedingungen könnten dabei die Kreativität auf zwei Arten fördern:

  1. Durch Sammeln, teilen, entdecken, vernetzen
  2. Direktes unterstützen des kreativen Prozesse

Das Paper legt hierbei den Fokus auf Management Systeme. Es wird festgestellt, dass Wissen und Kreativität eng verknüpft seien. Es herrsche allerdings Uneinigkeit, ob Wissen den kreativen Prozess verfälscht, oder verbessert, was im Bezug auf Software untersucht werden soll.

Grundsätzlich sei Wissen wichtig für Kreativität, weil es Personen ermöglichte zu neuen Einsichten zu gelangen, Quelle der Inspiration sei und existierende Ideen neu zusammenzusetzen. Wissen könne Kreativität aber auch kolportieren, indem es zu stumpfen Reproduzieren und zur Suche nach bekannten Konzepten anleite Es gäbe Studien die aussagen, dass Personen mit Zugriff auf ein Wissenssystem weniger kreativ seien. Das könnte daran liegen, dass das verwendete IT-System nicht zum aufbereiten des Wissens angeleitet habe.

Es werden zwei Arten zu denken unterschieden:

  1. Konvergentes Denken als das Identifizieren relevanter Dinge und das Ableiten einer Lösung
  2. Divergentes Denken als das Neue zusammenfügen der Dinge und die unstrukturierte Synthese

Das Ziel des Papers ist eine Design Theorie als „Systematic Specification of Design Knowledge“ indem ein IT-System zur Unterstützung des kreativen Prozesses durch Wissen gebaut wird. Sie soll Zugang zu Wissen ermöglichen (konvergent: “searching and browsing digital libraries”) und Inspirieren (divergent:“ thinking by free associations to make new combinations of ideas”). Bisher gibt es Systeme zur individuellen Förderung und zur Gruppenförderung von Kreativität. Der Schwerpunkt lag auf dem Theoretischen und wenig auf dem tatsächlichen Designen. Designstudien bezogen sich zudem bisher nur auf den divergenten Aspekt. 

Als Kernaspekt der Entwicklung von Design Theorien zielt die Studie darauf ab nicht nur eine einzelne Implementation zu liefern, sondern den Grundstock für eine ganze Klasse von Systemen zu legen. Im Sinne dessen widmet sich Design Science dem systematischen Erschaffen von neuem Wissen zu einem Problem und seiner Lösung das Bilden und Evaluieren von innovativen Artefakten.

Es werden die nach Gregor et. al. vorgeschlagenen Schritte einer IS Design Theorie durchlaufen:

  1. Pupose and scope
  2. Constructs
  3. Priciples of form and function
  4. Artifact mutability
  5. Testable proposition
  6. Justificatory knowledgge
  7. Priciples of implimentation
  8. Expository instantiation

2. und 3. sind zusammengefasst und die Reihenfolge wurde zweckmäßig angepasst.

Es werden eine Sammlung von Designanforderungen vom rechtfertigendem Wissen abgeleitet, welche zu den anschließenden Spezifikationen des Designs führen. Anschließend werden die Kernkonstrukte und Prinzipien von Form und Funktion erläutert. Dann werden die Implementierungsprinzipien (betreffend den Prozess von Aufsetzen und Warten) der vorgeschlagenen Klasse von System dargestellt. Die Durchführbarkeit wird durch einen Prototyp dargestellt. Die Wandlungsfähigkeit wird diskutiert und Testhypothesen für eine Evaluation werden aufgestellt.

Pupose and scope

Ziel sei es explizite Rezepte wie ein IT-System zu entwickeln sei, welches kreative Arbeit durch Wissen unterstütze, zu finden. Weiterhin seien Rezepte wie in einem IT-System sowohl konvergentes als auch divergentes Denken unterstützt werden könne, zu finden. Der Fokus läge auf individueller Förderung. Gruppen sollen dennoch möglich sein. Es solle explizites digitales Wissen zu Stimulation und als Teil des Ergebnisses genutzt werden

Justificatory knowledge

Kreativität entsteht aus der Assoziation von zuvor getrennten Dingen, welche zusammen in einem kreativen Problemlösungsprozess zusammengeführt werden. Dies sei verwandt mit Analogiedenken. Es wird zum einen auf den Aspekt der Zugangsermöglichung zu Wissen eingegangen und zum anderen auf die Stimulation mentaler Assoziationen.

Es leiteten sich folgende Design Requirements zur Unterstützung konvergenten Denkens ab:

C.1 Das vorhandene Wissen müsse hierarchisch organisiert sein.
C.2 Es müssten verschiedene Perspektiven auf das vorhandene Wissen geboten werden
C.3 Dynamisches Filtern der Wissensbasis müsse ermöglicht werden, um Informationsüberflutung zu verhindern.

Zudem leiteten sich folgende Design Requirements zur Unterstützung divergenten Denkens ab:

D.1 Externe Stimuli müssten geboten werden, um Ideen, welche außerhalb der üblichen Denkmuster lägen zu wecken
D.2 Verschiedene Ebenen der Stimulation müssten geboten werden. Es müsste Inter- und Intradomänen Stimulation erfolgen. Interdomänenstimualtion böte dabei das größere Potenzial. (Intradomäne: Gleiche Klasse, Beispiel: Verschiedene Stühle; Interdomäne: Andere Klasse, Beispiel: Nest um Weichheit des Stuhls darzustellen)
D.3 Da Menschen in Worten und in Bildern dächten, müsse die Stimulation sowohl verbal als auch non-verbal erfolgen

Constructs and principles of form and function

Grundliegendes Prinzip ist, dass Wissensgegenstände werden Tags versehen/verschlagwortet würden. Durch Kategorien würden diese Schlagworte in Schlagwortbäume sortiert. Das würde durch Assoziationslinks zwischen den Gegenständen ergänzt. Die Bäume sorgten für Intradomänendenken. Für Interdomänenstimulation wird vorgeschlagen:

• Das System zeige alle Tags zu einem Item an, nicht nur das über das es gesucht wurde. So kann auch auf Themenfremde Bäume gestoßen werden

• Es würde angezeigt, wenn ein Tag auch in einem anderen Baum vorkommt

• Tags, die mehrere gemeinsame Items haben werden gegenseitig angezeigt, wenn sie aufgerufen werden.

• Wissensgegenstände können untereinander von den Nutzern verlinkt werden

Zusammengefasst wird jeder Anforderung ein Form und Funktion Prinzip zugeordnet:

Ad C.1 Wissensgegenstände könnten durch mehrere Tags kategorisiert werden, welche hierarchisch organisiert würden.
Ad C.2 Verschiedene Schlagwortbäume böten verschiedene Perspektiven auf die Wissensgegenstände.
Ad C.3 Verschiedene Arten von grafischen Filtern könnten kombiniert werden, um die Gruppe von angezeigten Wissensgegenständen interaktiv zu beschränken.
Ad D.1 Stimulation werde durch Wissensgegenstände, Schlagworte, Schlagwortbäume, Contentbasierten Vorschlägen u.a. gewährleistet
Ad D.2 Die Schrittweise Kategorisierung von Gegenstanden in einem Schlagwortbaumund die Möglichkeit Gegenstände mit ähnlichem Inhalt zu finden, böte Intradomänenstimulation. Assoziative Links zwischen den verschiedenen Schlagwortbäumen böten zudem u.a. Interdomänenstimulation
Ad D.3 Es würden sowohl verbale als auch nonverbale Wissensgegenstände (Bilder, Videos) angeboten. Weiterhin bestünde die Möglichkeit Inhalte aus Sozialen Netzen einzupflegen.

Principles of implimentation

Es werden zwei Implementationsprinzipien vorgestellt:

I.1 Hebelwirkung auf existierende interne und externe Datenquellen

Die Integration internen und externer Datenquellen helfe zu gewährleisten, dass das System eine ausreichende Menge an Content bereithielte, der für die Stimulation kreativer Lösungsansätze Notwendig sei.

I.2 Motivation zu nutzergenerierten Inhalten

Das Erlauben von nutzergenerierten Inhalten und die Ermutigung der Nutzer als Unterstützer und Mitarbeiter helfe die Relevanz und Zeitlosigkeit der Wissensbasis dauerhaft zu gewährleisten. 

Expository instatiation

Der beispielfall ist eine Anwendung für Location Scouts. Also Personen die z.B. für Film und Fernsehen Drehorte suchen. Es wären in 2000 Dokumenten 500 Orte und London kategorisiert worden Die Schlagwortbäume wären beispielsweise Funktion, Struktur, Stil oder Entwicklung. 

Artifact mutability

In anderen Kontexten wären andere Schlagwortbäume und anderen Dateiformate eventuell wichtig.

Testable proposition

Die zu testenden Hypothesen sind:

H1a Die Benutzung von Systemen welche sowohl divergentes als auch konvergentes Denken unterstützen führt zu einer größeren Anzahl von Ideen zu einer kreativen Aufageb als die Benutzung eines Systems das nur divergentes Denken unterstützt. 

H1b  Die Benutzung von Systemen welche sowohl divergentes als auch konvergentes Denken unterstützen führt zu originelleren und zweckmäßigeren Ideen zu einer kreativen Aufgabe als die Benutzung eines Systems das nur divergentes Denken unterstützt. 

H2a Die Benutzung von Systemen welche sowohl divergentes als auch konvergentes Denken unterstützen führt zu einer größeren Anzahl von Ideen zu einer kreativen Aufgabe als die Benutzung eines Systems das nur konvergentes Denken unterstützt. 

H2b  Die Benutzung von Systemen welche sowohl divergentes als auch konvergentes Denken unterstützen führt zu originelleren und zweckmäßigeren Ideen zu einer kreativen Aufgabe als die Benutzung eines Systems das nur konvergentes Denken unterstützt. 

H3a Die Benutzung von Systemen welche sowohl divergentes als auch konvergentes Denken unterstützen führt zu einer größeren Anzahl von Ideen zu einer kreativen Aufgabe als die Benutzung von keinem Softwaresystem. 

H3b  Die Benutzung von Systemen welche sowohl divergentes als auch konvergentes Denken unterstützen führt zu originelleren und zweckmäßigeren Ideen zu einer kreativen Aufgabe als die Benutzung von keinem Softwaresystem. 

Als empirische Evaluation wird vorgeschlagen sowohl allgemeine Grundsätze als auch die Funktion im speziellen zu untersuchen (nomothetisch/ideographisch). Es werden sowohl Experimente als auch Case Studies vorgeschlagen. Dabei sollen in Experiment und Case Study in folgender Weise getestet werden:

  • gegen Pen & Paper und andere Software (divergent/konvergent oder beides)
  • gegen verschiedene Varianten der Software ohne einzelne Komponenten
  • die Software an verschiedenen Personen
  • kein Vorwissen darf nötig sein
  • Variablen sind Qualität und Quantität der Ideen

Als Limitations werden angegeben, dass man keinen Einfluss auf die Arbeitsumgebung hätte, es sehr benutzerabhängig wäre, es bisher nur einen Proof of Concept gäbe und die Nützlichkeit sehr von der Umsetzung des Interfaces abhinge. Insgesamt würde das Ergebnis als praktische Anleitung zum Bau kreativitätsfördener Software und Forschungsgrundlage eingestuft.

Bedeutung für Wissenschaft und Praxis: 

Design Theorien haben im Laufe der Zeit einen beachtlichen Anteil in Wissenschaft und Praxis dazugewonnen. So ermöglichen Design Theorien Erklärungen und Vorhersagen zu treffen, so wie das Testen von Handlungssträngen. Weiterhin geben Design Theorien Richtlinien und Prinzipien für die spätere Praxis vor (Gregor 2006). Ebenfalls sind Handlungsweisungen und Definitionen wichtig, um als angewandte Wissenschaft bestehen zu können. Um den Erfolg oder Misserfolg eines Designs vorherzusagen zu können, kann die Theorie verwendet und die Vorhersagen müssen empirisch getestet werden (Gregor 2002). Somit ist die Design Theorie unteranderem von der Qualität iherer Tests abhängig.

Neben den Befürwortern von Design Theorien gibt es auch Forscher, die nicht die Wichtigkeit von Design Theorien in der Wirtschaftsinformatik sehen. In dem Paper von Gregor (2002) wird beispielsweise beschrieben, dass Design Theorien den Fortschritt in der Wirtschaftsinformatik hemmen können. Angenommen es wird ein Paper zur Designforschung veröffentlich, dann können herkömmliche Bewertungsstandards nicht verwendet werden. Der Grund dafür ist, dass das Paper keine Theorie, keine Hypothese, kein experimentelles Design und keine Datenanalyse enthält und somit eine subjektive Bewertung des Papers durch den Reviewer stattfinden würde. 

Wiederum wird von Gregor (2002) erwähnt, dass im Bereich des Software-Engineering eine enge Beziehung zwischen Theorie und Praxis vorhanden ist und die Praxis häufig zur Theorie führen kann. Ebenfalls wichtig für die Qualität der Design Theorie ist die Kunst, das Können und die Erfahrung des Designers.

 

 

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