十年磨一劍 常熟開關(guān) 脫胎換骨
——CW6及CM6斷路器誕生的啟示
原國家機械工業(yè)部副部長沈烈初聽取完新一代6系列萬能式斷路器、塑殼斷路器介紹后，欣然題詞
01- 故 事 的 開 始-
大約在1998年，我當時擔任中國電工技術(shù)學會理事長，開始了學習考察常熟開關(guān)有限公司之行，在這二十多年中，我?guī)缀趺磕?其中中斷過一二次)都要到常開學習考察，形成了一種“走訪老友”的關(guān)系。每次去，課題都不一樣，調(diào)查中央政策落實情況、企業(yè)面臨的困難、群眾有哪些訴求等，特別是了解企業(yè)的新變化、新經(jīng)驗。我一般都安排在三月十五日之后的年度第一次出訪，今年因疫情原因，一直拖延到6月3日才成行。我事前告訴王春華董事長，這次我想重點了解兩個課題，一是學習了解CW6系列智能型萬能式斷路器及CM6系列塑殼斷路器新產(chǎn)品研發(fā)成功的經(jīng)驗及教訓(xùn)，二是繼續(xù)學習了解正在推進全數(shù)字化工廠建設(shè)中遇到的問題，因為離散式裝備工業(yè)推進數(shù)字化、信息化的困難，遠遠大于流程式及電子工業(yè)。我回來以后，又翻開了由中國工業(yè)報社楊青、嚴曼青、王瑞三人合著，在2014年12月出版的“常開記憶”——常熟開關(guān)制造有限公司建廠四十周年紀念報告，特別重讀了應(yīng)時任中國工業(yè)報社總編楊青同志之邀，為該書做的“序言”，題目是：改革開放大潮中的共產(chǎn)黨員唐春潮同志的價值觀——《常開記憶，常熟開關(guān)制造有限公司建廠四十周年紀念報告》的讀后感與思考，心情有些誠惶誠恐，浮想聯(lián)翩。
2014年12月6日《常開記憶》首發(fā)式暨國企改革實踐的總結(jié)與探討座談會
近幾年來，每次都是受現(xiàn)任董事長、總經(jīng)理王春華之邀去常開學習考察，但仍有機會與唐春潮同志交流。這次相遇，他的頭發(fā)早已花白，仍身體很健康，話語中時時流露出對常開的關(guān)心，這種感情是割不舍的。
“常開”的接力棒，早已傳遞到以王春華同志為首的第二代領(lǐng)導(dǎo)集體。第一代以唐春潮同志為首的領(lǐng)導(dǎo)集體，領(lǐng)導(dǎo)“常開”全體員工艱苦奮斗的創(chuàng)業(yè)精神，鑄就了常開的“奮進基因”。第二代領(lǐng)導(dǎo)集體團結(jié)全體員工，不僅繼承了這種基因，而且有了新發(fā)展。這種“基因”變異，使常開越變越強，抗風險能力與可持續(xù)發(fā)展能力越來越高，才有全新一代的CW6及CM6系列產(chǎn)品的誕生。企業(yè)是以其高質(zhì)量(含性能與服務(wù))、高性價比的產(chǎn)品，為用戶與社會創(chuàng)造更大的價值，誰在市場經(jīng)濟中掌控定價權(quán)，誰就執(zhí)行業(yè)的牛耳。因此，一個企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者的品德，決定了企業(yè)產(chǎn)品的品質(zhì)，也決定了企業(yè)的品牌及定價權(quán)，從而獲得巨大的社會效益及良好的經(jīng)濟效益，實現(xiàn)國家、社會、用戶、企業(yè)、股東、職工等多方共贏。筆者以前專門闡述過常開的這個命題，此文不再重述。
2011年4月1日沈烈初視察常開
02- CW6、CM6研 發(fā) 簡 況 -
我去常開學習考察，有一個慣例，第一天晚上會與常開主要領(lǐng)導(dǎo)會面，沒有固定題目，無話不談，無拘無束地交流，大致都圍繞一年來企業(yè)變化、遇到的困難、取得的具體成果、經(jīng)營的業(yè)績等。在交流中，我捕捉到一些我原先不知道，但我認為很重要的情況，我就補充到事前準備的調(diào)查提綱中去。這次會面，自然而然主題是圍繞疫情對企業(yè)生產(chǎn)及經(jīng)營活動的影響，企業(yè)如何解決疫情帶來的困難和縮小影響?其次是圍繞CW6及CM6新一代產(chǎn)品的試制情況，這是我最關(guān)心的題目。近幾年來，我每次去常開，都請開發(fā)新產(chǎn)品的主管設(shè)計人員、工藝人員、試驗人員給我講解，并通過到現(xiàn)場學習，使我這個“老機械人”逐漸了解一些皮毛，憑我六十多年從事機械工業(yè)經(jīng)歷的經(jīng)驗教訓(xùn)，捕捉我最關(guān)心的亮點與痛點。從新材料、基礎(chǔ)技術(shù)研究，仿真設(shè)計優(yōu)化、可靠性等，特別是核心技術(shù)、即操作機構(gòu)、觸頭與滅弧室為重點的機械本體，及微型處理器(雙MCU)、總線、大數(shù)據(jù)、傳感器、遙控遙調(diào)遙測遙訊、在役產(chǎn)品健康檢查、功能安全及信息安全等先進、實用的電子信息通訊技術(shù)的應(yīng)用，還有為了用戶使用及生產(chǎn)制造精益化，特別考察軟硬件及機械結(jié)構(gòu)的模塊化、標準化、通用化設(shè)計，通過壓縮零部件的種類，實現(xiàn)生產(chǎn)便捷、提質(zhì)增效、降低成本，提高資金利用率。
據(jù)王春華董事長介紹：CW6系列萬能式斷路器與CM6系列塑殼斷路器，于2020年1月10日，江蘇省工業(yè)和信息化廳在常熟組織召開了常熟開關(guān)制造有限公司(原常熟開關(guān)廠)研制的“CW6-2000、4000、5000智能型萬能式斷路器”及“CM6-160、250，CM6Z-160、250塑殼斷路器新”產(chǎn)品鑒定會，最終結(jié)論是：雙雙被鑒定為“該系列產(chǎn)品總體技術(shù)處于國際領(lǐng)先水平”。
“國際領(lǐng)先水平”，這是多么耀眼的一句評語，它具千鈞之力!這是唐春潮同志自1991年起主持“常開”，又在2010年底交棒給王春華同志，兩代“掌門人”帶領(lǐng)全廠同仁近30年奮斗的結(jié)果。他們領(lǐng)導(dǎo)全廠職工，把握改革開放的歷史機遇，從學著走、跟著走、并肩走到超越走，其中披荊斬棘的艱苦歷程，值得大家點贊與喝彩。三十而立，耀眼成果，這是向建黨100周年和中華民族完成“小康”目標獻上的一份厚禮。我一直處于興奮狀態(tài)中，想弄清CW6與CM6 系列產(chǎn)品的真實水平，但理智告訴我，我不是這方面的專家，很多知識是似而非，于是我想學習一下。第二日，由董事長、總經(jīng)理王春華同志和常務(wù)副總經(jīng)理、總工程師管瑞良同志，及有關(guān)的主管設(shè)計、工作人員等，他們用實物及PPT資料給我上課，我感興趣的發(fā)明專利，由管瑞良副總經(jīng)理親自給我講解。作為“小學生”的我有時很好奇，有時提出一些冷門問題，有時也有激烈爭論。
CW6系列萬能式斷路器
由于我對斷路器了解不是很深，無法恰當?shù)脑u論，只能從鑒定報告中摘錄要點如下：
“系列產(chǎn)品創(chuàng)新應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計為仿真技術(shù)工業(yè)互聯(lián)技術(shù)、人工智能技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)等，全新設(shè)計高可靠、長壽命、小體積操作機構(gòu)，CW6-2000機械壽命達到25000次，CW6-4000機械壽命達到15000次，CW6-5000機械壽命達到12500次;首創(chuàng)設(shè)計具有智能互聯(lián)、高精度測量、智能運維、23項健康狀態(tài)管理、多功能保護等功能的智能控制器，實現(xiàn)高精度測量與保護一體化，智能負荷調(diào)控內(nèi)置化，實現(xiàn)CW6-2000短耐達75KA，運行分斷達85KA/AC440V;CW6-4000短耐達100KA，運行分斷達125KA/AC440V;CW6-5000短耐達125KA，運行分斷達135KA/AC440V;采用超窄型設(shè)計技術(shù)，CW6-2000/3P，CW6-5000/3P實現(xiàn)抽屜座寬度尺寸國際最小;附件采用模塊化、數(shù)字化、自適應(yīng)技術(shù)、實現(xiàn)智能互聯(lián)，采用免接線設(shè)計，實現(xiàn)快捷安裝維護”。
“系列產(chǎn)品具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，至今共申請專利91件，其中發(fā)明專利19件，實用新型專利72件，已獲授權(quán)發(fā)明專利5件，實用新型專利69件”。
“系列產(chǎn)品已經(jīng)通過上海電器設(shè)備檢測有限公司檢驗合格，通過3C驗證……”。
CM6系列塑殼斷路器
對CM6-160、250，CM6Z-160、250塑殼斷路器新產(chǎn)品樣品鑒定摘要：
“系列產(chǎn)品創(chuàng)新應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計與仿真技術(shù)，具有高性能、多功能、附件運用可辨識、安全可靠、使用方便等特點。首創(chuàng)氣流場壓力分布測試與計算新技術(shù)，延長型多重強增磁引弧與電吹復(fù)合技術(shù)，實現(xiàn)小型化、高分斷、可倒進線。CM6-160和CM6Z-160寬度僅為90mm，CM6-250和CM6Z-250高度僅為82mm，分斷能力高達100KA;CM6-250B高度僅為70mm，分斷能力高達70KA;突破了新型單跳扣雙鎖扣技術(shù)，確保機械壽命高達25000次，且機構(gòu)系列通用，智能型與熱磁式脫扣器可調(diào)范圍寬0.7-1In，智能型脫扣器種類多、保護全，采用數(shù)字化技術(shù)，實現(xiàn)智能互聯(lián)，并采用互感器仿真優(yōu)化技術(shù)和新型電子技術(shù)，測量精度高，CM6Z-160尺寸國際最小”。
“系列產(chǎn)品具備自主知識產(chǎn)權(quán)，至今共申請專利38件，其中發(fā)明專利4件，實用新型專利16件，已獲授權(quán)發(fā)明專利3件，實用新型專利16件”。
“系列產(chǎn)品經(jīng)上海電器設(shè)備檢測有限公司檢驗合格，通過3C認證……”。
03- 重 要 啟 示 -
(一)安全性與可靠性必須放在電工裝備產(chǎn)品最優(yōu)先地位。
自從十八世紀，電的發(fā)現(xiàn)與電動機、發(fā)電機、變壓器、電線電纜等電工裝備的發(fā)明，動力實現(xiàn)遠程傳輸，開啟了工業(yè)2.0時代。在發(fā)電、輸電、配電、用電領(lǐng)域中，電工裝備迅速發(fā)展，對人類的物質(zhì)文明與精神文明提高起到了巨大推動作用，它代表了生產(chǎn)力飛躍的發(fā)展。同時，發(fā)電、輸電、配電、用電過程中的漏電、觸電等引起的事故和災(zāi)害頻發(fā)，血的教訓(xùn)非常深刻，大家一致認為安全性與可靠性是電工及電力裝備產(chǎn)品首要考慮的問題，在用電側(cè)，低壓斷路器等量大面廣的電工裝備與人接觸，互動場景較多，因此顯得更加重要。這是人與自然斗爭中得到的重要知識與啟示，不僅是工業(yè)2.0、3.0，即將到來的4.0及以后更高等級的時代，安全可靠將一直是電工裝備追求的目標。
“電”可分為“強電”與“弱電”，“強電”是作功之用，“弱電”是指信息的采集、傳輸、存儲、處理及應(yīng)用，從模擬量到數(shù)字量，出現(xiàn)了集成電路、超級計算機、大數(shù)據(jù)、云計算、AI等。前者代替人的部分體力勞動，后者代替人的部分腦力勞動，思維的記憶、存儲、推理，從智能到智慧等，人從改造世界過程中也改造人類自己。
(二)繼承與創(chuàng)新是機械裝備，包括斷路器產(chǎn)品更新迭代發(fā)展的必然選擇。
常開的塑殼斷路器從CM1、CM2、CM3、CM5到現(xiàn)在新產(chǎn)品CM6，萬能式斷路器從CW1、CW2、CW3、到新產(chǎn)品CW6，明顯看到這一個規(guī)律，繼承是在用戶多年使用實踐中獲得的經(jīng)驗成果，實踐是評價產(chǎn)品質(zhì)量的唯一標準，在使用過程不斷完善，不斷積累寶貴的知識與“know how”;創(chuàng)新則是針對用戶使用實踐中產(chǎn)生的現(xiàn)實需求與潛在需求，及長期在實驗室作試驗研究的結(jié)果，很多時候是漸進式的迭代更新，顛覆式的創(chuàng)新對裝備工業(yè)來說是少見的，除非基礎(chǔ)理論或基礎(chǔ)技術(shù)有重要的發(fā)現(xiàn)與發(fā)明。世界上斷路器著名品牌ABB、schncides、西門子等跨國公司都是如此，值得學習的是他們超前進行基礎(chǔ)理論、基礎(chǔ)技術(shù)研究。
CW/CM系列產(chǎn)品研發(fā)歷程
如CW6與CM6中的機械結(jié)構(gòu)仍是斷路器的核心技術(shù)與核心功能。
一是操作機構(gòu)，其原理仍然是機械原理中經(jīng)典的連桿機構(gòu)、凸輪、彈簧(儲能)、電磁鐵(動力)，通過經(jīng)過多年試驗，巧妙地迭代改進，是不斷繼承與創(chuàng)新的結(jié)果，這里沒有捷徑與“彎道超車”的說法，聰明的人只是少走一些彎路。
二是觸頭與滅弧室，這必須用現(xiàn)代的試驗手段，研究分斷時電弧的產(chǎn)生、運動、熄滅的過程，要盡量縮短滅弧時間，減少高溫對觸頭的燒傷。常開在滅弧技術(shù)上花了很長時間，做了很多基礎(chǔ)理論、基礎(chǔ)技術(shù)的研究，包括幾千度的溫度場、電壓及電流運動規(guī)律、迅速滅弧機理、優(yōu)化滅弧室的設(shè)計結(jié)構(gòu)。觸頭又是一個關(guān)鍵零件，其核心技術(shù)是材料及結(jié)構(gòu)形態(tài)，常開采用了以鎢合金為骨架，采用銀、鎳、石墨的熔滲法，在真空中熔滲入鎢合金，一定程度上減少燒損，就保證了觸頭的壽命，及接觸、斷開的可靠性。
因此，產(chǎn)品的小型化、輕量化的設(shè)計，就取決于這幾個核心功能零部件的小型化、輕量化與可靠性，可大大節(jié)約生產(chǎn)用時與材料，這個案例再一次提醒人們學習經(jīng)典機械原理與機械零件設(shè)計的重要性。我是1951進清華機械系學習，第二學年就學機械原理，當時由美國回來的鄭教授授課，無非是機械連桿、凸輪、齒輪、軸承……等等。我在1962年訪問日本時，得到日本齒輪權(quán)威專家仙波正莊的指教，至今記憶猶新。我們國家連一個像樣的齒輪專家都沒有(也可能我孤陋寡聞)，因此連齒輪機床、加工工藝、加工刀具、齒形結(jié)構(gòu)等都不太懂。去年我在南京第二機床廠學習考察時得知，日本汽車廠要求我們齒輪加工機床加工出的齒輪，嚙合兩面漸開線齒形不同，在兩個齒輪嚙合時，兩個不同漸開線齒行嚙合。據(jù)說日本ATM變速箱的嚙合結(jié)構(gòu)都是如此，我為此問了好多專家，是降噪、增加接觸面、還是為了潤滑延長壽命?至今沒有人答復(fù)我。就憑這一點，我國的齒輪設(shè)計、制造工藝、齒輪機床與齒輪刀具什么時候趕上日本呢?我回憶起1980年前后，濟南機床與MAZAK合作生產(chǎn)普通車床，要求齒輪傳動時，不僅噪音分貝數(shù)要達到標準，而且要“悅耳”，時任洛陽一廠的朱錫金廠長經(jīng)過長時間攻關(guān)后做到了。
我們學校的教師、學生，企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)及工程院的專家學者，誰能解決這個經(jīng)典的齒輪問題?想起這些我很揪心，但只能長嘆而已!
(三)生產(chǎn)過程中的自動化裝備，必須考慮迭代新產(chǎn)品量產(chǎn)時的兼容性。
裝備類產(chǎn)品與IT產(chǎn)品不同之處：裝備類生產(chǎn)企業(yè)往往是重資產(chǎn)型，特別是大批、大量生產(chǎn)企業(yè)，生產(chǎn)的工藝裝備重組性、柔性化比較困難。而IT產(chǎn)品，大多是不同的PCB板，加工可用SMT工藝，或少量的人工插裝工序，加工機殼大都外協(xié)，都是鈑金件活，因此，生產(chǎn)過程能通過調(diào)整，快速適應(yīng)IT產(chǎn)品的迭代換型。這僅是兩類產(chǎn)品相對比較，不可能絕對比較，因為行業(yè)差異很大。
特別是CM6，量產(chǎn)后批量大，由于機構(gòu)設(shè)計繼承較多，并提前進行試驗和研究，因此在設(shè)計CM5系列自動化生產(chǎn)流水線時，就已經(jīng)考慮了CM6生產(chǎn)的兼容性，把部裝、總裝自動裝配設(shè)備稍加調(diào)整即可實現(xiàn)CM6的量產(chǎn)，大大縮短了投產(chǎn)時間，及節(jié)約成本。而CW6批量小、機構(gòu)復(fù)雜，只能另建自動裝配生產(chǎn)線，與CW3同時生產(chǎn)。
同時，由于大力采用模塊化、通用化、標準化零部件設(shè)計，大大壓縮產(chǎn)品零件種類(包括外購及自制件)，這對減少庫存、減少上游供應(yīng)商數(shù)量、增加自制零件的批量、降本增效、保證質(zhì)量、加速資金流轉(zhuǎn)都有重要意義，也便于采用數(shù)字化、信息化技術(shù)進行全要素優(yōu)化的生產(chǎn)管理。常開經(jīng)過三十年的數(shù)字化、信息化的建設(shè)與使用，信息化水平高，在裝配車間就有數(shù)十個工序采用視覺識別，并可反饋。
(四)先進的電子信息通訊技術(shù)，賦能CW6，CM6系列新產(chǎn)品，大大提高其遙控、遙調(diào)、遙測、遙訊及可視化性能，為泛在電網(wǎng)、智能電網(wǎng)建設(shè)做出新貢獻。
從上世紀七十年代初發(fā)明集成電路，并按摩爾定律迅速發(fā)展，加上電子計算機、通訊技術(shù)的應(yīng)用，通過有線和無線方式進行通訊，已從1G發(fā)展到4G，且得到普遍應(yīng)用，今年是5G產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用元年。這些新科技的應(yīng)用大大改變了人們生活、生產(chǎn)方式，從而促進了上層建筑、文化及精神領(lǐng)域天翻地覆的變遷。在1985年，筆者在“新技術(shù)革命與機械工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略”一文中，基于控制論、系統(tǒng)論觀點的基礎(chǔ)上，提出了“機(械)電(子)儀(傳感器)一體化”概念，并提出三個結(jié)合：即裝備與工藝結(jié)合、硬件與軟件結(jié)合、技術(shù)與管理結(jié)合。
新一代CW6、CM6系列斷路器是典型的“機電儀”高度融合的新產(chǎn)品，可說是一款全數(shù)字化產(chǎn)品。從設(shè)計采用數(shù)字化三維仿真優(yōu)化參數(shù)，將來生產(chǎn)計劃、工藝、質(zhì)量控制等，采用全生產(chǎn)要素數(shù)字化優(yōu)化，及CPS系統(tǒng)和數(shù)字雙孿生技術(shù)，打通生產(chǎn)過程的互聯(lián)互通，解決離散型制造數(shù)字化這一個“硬核”技術(shù)，這也許要經(jīng)過多年努力才能見效，因為它比流程工業(yè)及IT工業(yè)采用數(shù)字孿生技術(shù)要困難得多，希望“常開”又是一個先行者。
由于常開三十年來努力推行企業(yè)生產(chǎn)全過程數(shù)字化、信息化管理，全體企業(yè)員工都是參與者、受益者。現(xiàn)在，幾乎全體員工的工作都離不開計算機及信息化手段，他們在生產(chǎn)實踐中創(chuàng)造的“Know How”技術(shù)，把它納入到計算管理系統(tǒng)中去，即“Know How”軟件化。如我在模具車間、沖壓車間看到斷路器的鈑金零件，有折彎工序級進模，由于板材材料、厚度、大小不同，具體系數(shù)就不同，這些有規(guī)律的經(jīng)驗數(shù)據(jù)就可軟件化，納入CAD開發(fā)軟件中。離散型制造中的“Know How”軟件化是一個重要發(fā)展方向，可以把多方面的“Know How”在企業(yè)傳承下去，而不至于人走而失傳，這對我們裝備工業(yè)十分重要，不知我的觀點對否?
我記得機械工業(yè)老領(lǐng)導(dǎo)，中科院院士沈鴻老前輩一再教導(dǎo)，機械裝備一定要把質(zhì)量放在第一位，“好造、好用、好修”，因為這些裝備對用戶來說是一輩子的大事。他又提出要采用新技術(shù)，但一定要采用先進實用技術(shù)，對機械裝備工業(yè)來說，先進不實用，寧可暫時不用，否則害人害己。我曾工作過13年的沈陽第三機床廠，在上世紀八十年代大搞數(shù)控機床，據(jù)稱當時生產(chǎn)機床的數(shù)控化率是全行業(yè)最高，受到市、省、部的表揚，廠長也洋洋得意，但到1988年就破產(chǎn)了，因為數(shù)控系統(tǒng)質(zhì)量不過關(guān)，維修服務(wù)跟不上，在用戶一片罵聲中倒下。這個教訓(xùn)太深刻了!這種教訓(xùn)并不是個別的，新技術(shù)一定要用，怎么用?要做試驗，先小批量產(chǎn)品給用戶試用、點評，經(jīng)過多輪的PDCA循環(huán)改進，到用戶滿意后才能量產(chǎn)。我這次在“常開”調(diào)查時，與常開同仁們討論，盡快生產(chǎn)一小批新產(chǎn)品給用戶試用，不斷改進，得到用戶認可后量產(chǎn)。在這些新產(chǎn)品中，數(shù)字化、信息化及軟硬件新技術(shù)用的很多，大大提高了產(chǎn)品性能，我不詳述了，有樣本及宣傳資料可查閱。
另外，請讀者注意，我最感興趣的是數(shù)字化、信息化及智能化裝置，都采用模塊化設(shè)計，如CW6有六種模塊：電源模塊，I/ O 模塊，WIFI模塊，通訊模塊(能實行指定的協(xié)議如CAN、Profibus……等，可以實行“四遙”)、合閘模塊，智能電能控制模塊(基于高精度測量，根據(jù)需用功率設(shè)置，控制負荷接入或卸載，優(yōu)化電能使用)。
這些模塊可以“標配”，也可以“選配”，物盡其用，否則是一種浪費。
在演示時，看到管瑞良副總經(jīng)理拿手機掃描二維碼，即可顯示菜單，根據(jù)菜單，可觀看實時的運行的數(shù)據(jù)，多方便啊!
這些啟示僅是一個“外行”筆者的看法，也可能犯一些低級錯誤，請常開的領(lǐng)導(dǎo)、專家、員工指正，祝“常開”再創(chuàng)輝煌，永不止步!
(本文經(jīng)常熟開關(guān)制造有限公司董事長、總經(jīng)理王春華同志和常務(wù)副總經(jīng)理、總工程師管瑞良同志斧正，在此表示衷心感謝。)
關(guān)于沈烈初
沈烈初，江蘇常州人。1953年加入中國共產(chǎn)黨。1955年畢業(yè)于清華大學機械系。1960年獲民主德國德累斯頓高等工業(yè)學校工學博士學位?；貒?，歷任第一機械工業(yè)部機床研究所研究室副主任，沈陽第三機床廠副總工程師、副廠長，第一機械工業(yè)部機床部機床局副處長、科技司副司長，機械工業(yè)部副部長。
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