先進(jìn)制造技術(shù)研究綜述及發(fā)展.doc

120142015年度現(xiàn)代制造技術(shù)課程論文先進(jìn)制造技術(shù)研究綜述及發(fā)展崔海波工程技術(shù)學(xué)院 2012級(jí)機(jī)制5班摘要：本文對(duì)先進(jìn)制造技術(shù)作了概述，分析了其產(chǎn)生的背景，指出其內(nèi)涵與特征，介紹其當(dāng)前的一些研究熱點(diǎn)，比如現(xiàn)代集成制造、智能制造、綠色制造、虛擬制造、網(wǎng)絡(luò)化制造、云制造等，并且分析了先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，最后對(duì)先進(jìn)制造技術(shù)的前景進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞： AMT 概述 內(nèi)涵特征 先進(jìn)制造模式 發(fā)展趨勢(shì) 820142015年度現(xiàn)代制造技術(shù)課程論文0 前言制造業(yè)是現(xiàn)代國(guó)民經(jīng)濟(jì)和綜合國(guó)力的重要支柱,在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)進(jìn)步、科技發(fā)展與國(guó)家安全中占有重要戰(zhàn)略地位,其生產(chǎn)總值一般占一個(gè)國(guó)家國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的20%55%。世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的競(jìng)爭(zhēng),主要是先進(jìn)制造技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng),其競(jìng)爭(zhēng)能力又體現(xiàn)在所生產(chǎn)產(chǎn)品的市場(chǎng)占有率上。隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展以及顧客需求和市場(chǎng)環(huán)境的不斷變化,這種競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈,因而各國(guó)政府都非常重視對(duì)先進(jìn)制造技術(shù)(advanced manufactuing technology,簡(jiǎn)稱(chēng))的研究。11 的概述,往往用來(lái)概括由于微電子技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)等給傳統(tǒng)制造技術(shù)帶來(lái)的種種變化與新型系統(tǒng)。具體地說(shuō),是制造業(yè)不斷吸收信息技術(shù)和現(xiàn)代管理技術(shù)的成果,并將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工、檢測(cè)、管理、銷(xiāo)售、使用、服務(wù)乃至回收的制造全過(guò)程,以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn),提高對(duì)動(dòng)態(tài)多變的市場(chǎng)的適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力的制造技術(shù)的總稱(chēng)。與傳統(tǒng)的制造技術(shù)相比,當(dāng)代的以其高效率、高品質(zhì)和對(duì)于市場(chǎng)變化的快速響應(yīng)能力為主要特征。2是生產(chǎn)力的主要構(gòu)成因素,是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要支柱。它擔(dān)負(fù)著為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)和科學(xué)技術(shù)的各個(gè)學(xué)科提供裝備、工具和檢測(cè)儀器的重要任務(wù),成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)賴(lài)以生存和發(fā)展的“土壤”。尤其是一些尖端科技,如航空航天、微電子、光電子、激光、分子生物學(xué)和核能等技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展,如果沒(méi)有作為基礎(chǔ),是根本不可能的。2 先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵及特征2.1先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵 先進(jìn)制造技術(shù)是美國(guó)于20世紀(jì)80年代末期提出的，其根本原因在于其國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力的不斷減弱，貿(mào)易逆差過(guò)大，許多原來(lái)占優(yōu)勢(shì)的產(chǎn)品都在競(jìng)爭(zhēng)中敗于日本。為此，美國(guó)政府和企業(yè)界投入了大量的資金進(jìn)行研究，總結(jié)并提出了一系列先進(jìn)制造技術(shù)的新理論。這些戰(zhàn)略在短短幾年內(nèi)，就收到了良好的效果，部分被日本占領(lǐng)的市場(chǎng)被重新奪回。3目前對(duì)先進(jìn)制造技術(shù)至今尚無(wú)統(tǒng)一的，明確的，公認(rèn)的定義，但經(jīng)過(guò)近年來(lái)對(duì)發(fā)展先進(jìn)制造技術(shù)方面開(kāi)展的工作，通過(guò)對(duì)其特征的分析研究，將其定義為：先進(jìn)制造技術(shù)是制造業(yè)不斷吸收信息技術(shù)及現(xiàn)代化管理等方面的成果，并將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、檢測(cè)、管理、銷(xiāo)售、使用、服務(wù)乃至回收的制造全過(guò)程，以實(shí)現(xiàn)高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)、提高對(duì)動(dòng)態(tài)多變的產(chǎn)品市場(chǎng)的適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力的制造技術(shù)的總成。先進(jìn)制造技術(shù)的核心，是優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔生產(chǎn)的基礎(chǔ)制造技術(shù)，其目的是滿(mǎn)足用戶(hù)個(gè)性化$多樣化的市場(chǎng)需求，提高制造業(yè)的綜合經(jīng)濟(jì)效益，贏得激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。為此，先進(jìn)制造技術(shù)比傳統(tǒng)的制造技術(shù)，更加重視技術(shù)和管理的結(jié)合，重視制造過(guò)程組織和管理體制的簡(jiǎn)化和合理化。42.2 先進(jìn)制造技術(shù)的特征 （1）先進(jìn)性。先進(jìn)制造技術(shù)的核心和基礎(chǔ)，是經(jīng)過(guò)優(yōu)化的先進(jìn)工藝（優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔工藝），其從傳統(tǒng)制造工藝發(fā)展起來(lái)，并與新技術(shù)實(shí)現(xiàn)了局部或系統(tǒng)集成；此外，其先進(jìn)性還應(yīng)體現(xiàn)在必須面臨人類(lèi)在21世紀(jì)消費(fèi)觀(guān)念變革的挑戰(zhàn)，滿(mǎn)足對(duì)日益挑剔的市場(chǎng)的需求，實(shí)現(xiàn)靈活生產(chǎn)。 （2）系統(tǒng)性。隨著微電子信息技術(shù)的引入，先進(jìn)制造技術(shù)能駕馭信息生成、采集、傳遞、反饋、調(diào)整的信息流動(dòng)過(guò)程。先進(jìn)造技術(shù)是可以駕馭生產(chǎn)過(guò)程的物質(zhì)流、能量流、資金流和信息流的系統(tǒng)工程，傳統(tǒng)制造技術(shù)一般只能駕馭生產(chǎn)過(guò)程中的物質(zhì)流、能量流和資金流。 （3）動(dòng)態(tài)性。先進(jìn)制造技術(shù)是在針對(duì)一定的應(yīng)用目標(biāo)，不斷吸收各種高新技術(shù)逐漸形成和發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)，因而其內(nèi)涵不是絕對(duì)的和一成不變的，反映在不同的時(shí)期，不同的國(guó)家和地區(qū)，先進(jìn)制造技術(shù)有其自身不同的特點(diǎn) 、重點(diǎn)、目標(biāo)和內(nèi)容。因此，其為一個(gè)動(dòng)態(tài)的、相對(duì)的、不斷發(fā)展的技術(shù)體系。 （4）集成性。先進(jìn)制造技術(shù)由于專(zhuān)業(yè)$學(xué)科間的不斷滲透，交叉，融合，界限逐漸淡化甚至消失，技術(shù)趨于系統(tǒng)化、集成化，已發(fā)展成為集機(jī)械、電子、信息、材料和管理技術(shù)為一體的新興交叉學(xué)科，因此可以稱(chēng)其為制造工程。 （5）實(shí)用性。先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展是針對(duì)某一具體的制造業(yè)需求而迅速發(fā)展起來(lái)的先進(jìn)，實(shí)用的技術(shù)，有著明確的需求導(dǎo)向。先進(jìn)制造技術(shù)不是以追求技術(shù)的高新度為目的，而是注重產(chǎn)生最好的實(shí)踐效果，以促進(jìn)國(guó)家經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)和提高企業(yè)綜合競(jìng)爭(zhēng)力。 （6）廣泛性。先進(jìn)制造技術(shù)不是單獨(dú)分割在制造過(guò)程的某一環(huán)節(jié)，而是將其綜合運(yùn)用于制造的全過(guò)程，其覆蓋了產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)設(shè)備、加工制造、銷(xiāo)售使用、維修服務(wù)、甚至回收再生的整個(gè)過(guò)程。53 當(dāng)前先進(jìn)制造技術(shù)的研究熱點(diǎn)3.1 常用先進(jìn)制造模式的類(lèi)型及特征自從 20 世紀(jì) 80 年代以來(lái)，隨著市場(chǎng)全球化，經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)程的加快，制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，為了提高企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，制造領(lǐng)域提出了一系列先進(jìn)制造模式，也成了當(dāng)前制造領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，如現(xiàn)代集成制造、并行工程、虛擬制造、柔性制造、快速原型制造、敏捷制造、網(wǎng)絡(luò)制造、智能制造、綠色制造以及最新的云制造。而且隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，制造模式也正朝著更廣、更深、更智能化的方向發(fā)展。表1列出了常用先進(jìn)制造模式的類(lèi)型及特征：3.2 幾種先進(jìn)制造模式的分析比較3.2.1 并行工程、柔性制造、成組制造和精益生產(chǎn) 這 4 類(lèi)制造模式，是一類(lèi)基礎(chǔ)的制造方法，也可以說(shuō)是制造的一種準(zhǔn)則，所應(yīng)遵循的一種基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)。無(wú)論是綠色制造、智能制造、生物制造，還是敏捷制造、網(wǎng)絡(luò)化制造、云制造，都必須得遵循這種方法，通過(guò)他們可以節(jié)省時(shí)間，降低成本，節(jié)約資源。63.2.2 快速原型制造和虛擬制造快速原型和快速制模的結(jié)合和發(fā)展，形成了快速制造；虛擬原型與虛擬生產(chǎn)和虛擬企業(yè)的結(jié)合，形成了虛擬制造、快速原型和虛擬原型各有特點(diǎn)，相輔相成?？焖僭涂梢詫⒖梢暤奶摂M原型，變成實(shí)際的物理零件或產(chǎn)品；而虛擬原型，則為零件和產(chǎn)品提供更為快捷經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)制造方法，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供了性能評(píng)價(jià)和可制造性分析等功能。它們均以 CAD 技術(shù)為基礎(chǔ)，達(dá)到同一個(gè)目的：縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期：提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)品質(zhì)和一次設(shè)計(jì)制造成功率。3.2.3 智能制造、生物制造和綠色制造生物制造是從生命現(xiàn)象和生命科學(xué)出發(fā)來(lái)物化生命現(xiàn)象，其更關(guān)注設(shè)備和技術(shù)的柔性及智能化；智能制造的特征主要是智能化，智能化體現(xiàn)的是自動(dòng)化的深度。智能制造和生物制造有一定的共同點(diǎn)，無(wú)論是物化生命還是人工智能，都體現(xiàn)了智能化，都將生命現(xiàn)象融入到了制造之中。綠色制造強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、制造、使用及回收過(guò)程中對(duì)環(huán)境的影響最小，其側(cè)重于技術(shù)、管理和人的積極作用的發(fā)揮。73.2.4 集成制造、敏捷制造、網(wǎng)絡(luò)化制造與云制造集成制造是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的，人們開(kāi)始將技術(shù)系統(tǒng)$生產(chǎn)系統(tǒng)和人們的思想理念集成起來(lái)，以便優(yōu)化系統(tǒng)，共享資源，提高總體效益。為了使企業(yè)能夠應(yīng)付迅速變化和不可預(yù)測(cè)的市場(chǎng)需求，以獲得長(zhǎng)期穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)效益。在集成制造的基礎(chǔ)上出現(xiàn)了敏捷制造。8敏捷制造極富創(chuàng)造性地構(gòu)建了一種企業(yè)的動(dòng)態(tài)聯(lián)盟：虛擬企業(yè)，以便能靈活快速地對(duì)市場(chǎng)變化做出積極的響應(yīng)，使整個(gè)制造生產(chǎn)系統(tǒng)在技術(shù)、管理或人員、組織上都具備充分的柔性，尤其強(qiáng)調(diào)了組織的柔性。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展及其在制造業(yè)的廣泛應(yīng)用，使敏捷制造成為可能，而另一種制造模式：網(wǎng)絡(luò)化制造也就應(yīng)運(yùn)而生。網(wǎng)絡(luò)化制造的特點(diǎn)，是制造廠(chǎng)和銷(xiāo)售服務(wù)遍布全世界，企業(yè)能夠在任何時(shí)刻與世界任何一個(gè)角落的用戶(hù)或供應(yīng)商打交道，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)和運(yùn)作，將遍布世界的制造廠(chǎng)和銷(xiāo)售網(wǎng)點(diǎn)連成一體，不僅同合作伙伴甚至同競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手都能建立全球范圍的生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)聯(lián)盟網(wǎng)絡(luò)。因此，其柔性范疇擴(kuò)大到了市場(chǎng)經(jīng)營(yíng)和供貨環(huán)節(jié)，以完全柔性的制造系統(tǒng)來(lái)應(yīng)付完全不確定的市場(chǎng)環(huán)境。其實(shí)質(zhì)是通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)業(yè)務(wù)活動(dòng)各個(gè)環(huán)節(jié)的合作，以實(shí)現(xiàn)企業(yè)間的資源共享、優(yōu)化組合和異地制造。網(wǎng)絡(luò)化制造和服務(wù)技術(shù)同云計(jì)算、云安全、高性能計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)融合形成了云制造。云制造是一種利用網(wǎng)絡(luò)和云制造服務(wù)平臺(tái)，按用戶(hù)需求組織網(wǎng)上制造資源（制造云），為用戶(hù)提供各類(lèi)按需制造服務(wù)的一種網(wǎng)絡(luò)化制造新模式，其核心就是建立共享制造資源的公共服務(wù)平臺(tái)，將巨大的社會(huì)制造資源池連接在一起，提供各種制造服務(wù)，實(shí)現(xiàn)制造資源與服務(wù)的開(kāi)放協(xié)作，社會(huì)資源高度共享。4先進(jìn)制造的發(fā)展趨勢(shì) 先進(jìn)制造業(yè)追求的目標(biāo)是:高品質(zhì)、高效率、高柔性、低成本、低勞動(dòng)力、低消耗、品種多和規(guī)格全的產(chǎn)品,因此,的發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面: 1)制造技術(shù)向自動(dòng)化與智能化方向發(fā)展:隨著電子技術(shù)、信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,推動(dòng)了制造技術(shù)向更深層次發(fā)展。基于/技術(shù)的是制造業(yè)自動(dòng)化的一個(gè)重要方向。通過(guò)(,)系統(tǒng)和系統(tǒng),進(jìn)行產(chǎn)品的數(shù)字化設(shè)計(jì)、仿真,并結(jié)合數(shù)字化制造設(shè)備,進(jìn)行自動(dòng)加工。并采用/系統(tǒng),對(duì)整個(gè)企業(yè)的物流、資金流、管理信息流和人力資源進(jìn)行數(shù)字化管理。智能制造技術(shù)()是將人工智能融入制造過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié),通過(guò)模擬人類(lèi)專(zhuān)家的智能活動(dòng),取代或延伸制造系統(tǒng)中的部分腦力勞動(dòng),在制造過(guò)程中系統(tǒng)能自動(dòng)監(jiān)測(cè)其運(yùn)行狀態(tài),在外界干擾或內(nèi)部激勵(lì)下能自動(dòng)調(diào)整其參數(shù),以達(dá)到最佳狀態(tài)和具備自組織能力。例如機(jī)器人加工就是將機(jī)床與機(jī)器人、傳感器、控制器組合而成的智能制造系統(tǒng),它具有信息處理和知覺(jué)反饋、決策能力,可同時(shí)控制指揮多種操作,從而能提高效率、保證品質(zhì)和降低成本。9 2)精密成形與加工:精密加工、超精密加工技術(shù)、微型機(jī)械是發(fā)展的方向之一。精密和超精密加工技術(shù)包括精密和超精密切削加工、磨削加工、研磨加工以及特種加工和復(fù)合加工(如機(jī)械化學(xué)研磨、超聲磨削和電解拋光等)三大領(lǐng)域。超精密加工技術(shù)己向納米技術(shù)發(fā)展。納米技術(shù)已在納米機(jī)械學(xué)、納米電子學(xué)和納米材料技術(shù)得到了應(yīng)用。 3)新型特種加工方法的形成:特種加工亦稱(chēng)“非傳統(tǒng)加工”或“現(xiàn)代加工方法”,泛指用電能、光能、熱能、電化學(xué)能、化學(xué)能、聲能及特殊機(jī)械能等能量達(dá)到去除或增加材料的加工方法。它包括激光加工技術(shù)、電子束加工技術(shù)、離子束加工技術(shù)、等離子加工技術(shù)、電加工技術(shù)等。今后,特種加工將從實(shí)際出發(fā),在融合傳統(tǒng)技術(shù)和現(xiàn)代技術(shù)的基礎(chǔ)上大力開(kāi)發(fā)特種加工領(lǐng)域中的新方法,包括微細(xì)加工和復(fù)合加工。10 4)制造業(yè)中廣泛應(yīng)用技術(shù)和柔性制造技術(shù):制造過(guò)程中的是指面向產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的模擬和檢驗(yàn)。的核心是計(jì)算機(jī)仿真,通過(guò)仿真軟件來(lái)模擬真實(shí)系統(tǒng),以保證產(chǎn)品設(shè)計(jì)和產(chǎn)品工藝的合理性,保證產(chǎn)品制造的成功和生產(chǎn)周期,發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)中不可避免的缺陷和錯(cuò)誤。所謂柔性,是指一個(gè)制造系統(tǒng)適應(yīng)各種生產(chǎn)條件變化的能力,它與系統(tǒng)方案、人員和設(shè)備有關(guān)。系統(tǒng)方案的柔性是指加工不同零件的自由度。人員柔性是指操作人員能保證加工任務(wù),完成數(shù)量和時(shí)間要求的適應(yīng)能力。設(shè)備柔性是指機(jī)床能在短期內(nèi)適應(yīng)新零件的加工能力。 5)網(wǎng)絡(luò)化和全球化:隨著網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的迅速發(fā)展和普及,企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、物料選擇、零件制造、市場(chǎng)開(kāi)拓與產(chǎn)品銷(xiāo)售等都可以異地或跨越國(guó)界進(jìn)行。此外,網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的快速發(fā)展,加速技術(shù)信息的交流、加強(qiáng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的合作和經(jīng)營(yíng)管理的學(xué)習(xí),推動(dòng)了企業(yè)向著既競(jìng)爭(zhēng)又合作的方向發(fā)展。因此制造業(yè)發(fā)展的必然是由網(wǎng)絡(luò)化迅速向全球化邁進(jìn)。6)實(shí)施無(wú)污染綠色制造:綠色制造是通過(guò)綠色生產(chǎn)過(guò)程、綠色設(shè)計(jì)、綠色材料、綠色設(shè)備、綠色工藝、綠色包裝、綠色管理等生產(chǎn)出綠色產(chǎn)品,產(chǎn)品使用完以后再通過(guò)綠色處理后加以回收利用。采用綠色制造能最大限度地減少制造對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響,同時(shí)使原材料和能源的利用效率達(dá)到最高。對(duì)于目前世界資源緊張,環(huán)境惡化的現(xiàn)狀以及人類(lèi)的持續(xù)發(fā)展的要求來(lái)講,綠色制造是必然的趨勢(shì)。115總結(jié)21 世紀(jì)以來(lái)，先進(jìn)制造技術(shù)正在逐步地改變$取代傳統(tǒng)的制造模式，為了適應(yīng)迅猛發(fā)展的制造業(yè)的需要，先進(jìn)制造技術(shù)正在向著系統(tǒng)化、集成化、精密化、多樣化、綠色化的方向發(fā)展。同時(shí)先進(jìn)制造模式要求我們不僅僅要追求品質(zhì)，而且要在日益激烈的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中取得勝利，還必須得快速響應(yīng)市場(chǎng)。充分體現(xiàn)了一個(gè)國(guó)家的生產(chǎn)技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度,是國(guó)際間經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)和科技競(jìng)爭(zhēng)的重要手段,發(fā)達(dá)國(guó)家都把它作為優(yōu)先發(fā)展的領(lǐng)域。只有跟上發(fā)展的世界潮流,將其放在戰(zhàn)略?xún)?yōu)先地位,并以足夠的力度予以實(shí)施,才能在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。參考文獻(xiàn)1 楊繼全，朱玉芳 先進(jìn)制造技術(shù) M 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.2 何 濤，楊 競(jìng)，范 云 先進(jìn)制造技術(shù) M 北京：北京大學(xué)出版社，20063 李偉光,現(xiàn)代制造技術(shù) M 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20104Chen,I.J.and Small, M.H.Implementing Advanced Manufacturing Technology:An IntegratedPlanningModelJ.Omega,1994,22(1):91-103.5周會(huì)娜,林濱,程應(yīng)科.先進(jìn)制造技術(shù)及其重點(diǎn)發(fā)展方向J.精密制造與自動(dòng)化,2006,4.6 崔劍平，王曉強(qiáng),并行工程及其實(shí)施 J,現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2006,(1):36-387 朱紅建，錢(qián) 萍, 機(jī)械制造業(yè)中綠色制造技術(shù)應(yīng)用模式研究J, 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