1997年7月9日人民日报 第10版

第10版(科技)
专栏:科技杂谈

  研制硬件莫忘软件
陈祖甲
信息时代的到来,社会的发展几乎一刻也离不开电脑的研制和应用。新近国家验收了银河三号百亿次巨型计算机,让世界听到中国在研制电脑的征途上,紧赶世界先进水平的清脆利索的新步伐,令人欣喜。如果说,电脑的研制朝着巨型机和微型机两个方向发展,那么我国的巨型机加入了世界先进行列,国产的微型机也在与外国产品较量与匹敌,都是让人兴奋不已的事。
计算机技术大体包括两部分:硬件和软件。计算机设备本身是硬件,而其运转和应用必须依靠软件。新近被新闻媒体炒得火爆的“深蓝”电脑,其运行的速度惊人,可由于软件制约,它只会下国际象棋。如果没有CAD软件,产品和工程的设计师们还不能甩掉绘图板来做产品和工程设计。可以这样比喻,硬件是“肌体”,软件是“头脑”,两者唇齿相依,同舟共济。因此,我们在研制硬件的同时,切莫放松开发软件。
综观世界,信息化的进程一日千里,瞬息万变。作为信息技术核心的计算机软件,已成为世界强国在高技术领域竞争的重点。美国有硅谷等四大软件产业基地作支撑,把软件产业视为发展经济的支柱产业。西欧和日本紧随其后。印度、巴西和新加坡等发展中国家和新兴工业化国家,也不甘落后。印度已建起了软件产业园区,成为世界上仅次于美国的最大软件出口国。激烈竞争的态势,确实咄咄逼人。
早在八十年代初,我国科技界开始注意软件的开发。那时,汉字输入的问题是用计算机进行中文信息处理的拦路虎。经过十多年的努力,现在不仅有上千种汉字编码,而且从单个汉字输入发展到词组的输入,速度为英文输入的一点五倍。此外,我国的汉字输入软件还有汉字字形软件、汉字排版软件、汉字语音识别软件、手写汉字识别软件等等。自一九八八年以来,火炬计划已推出北大方正激光照排系统、中文之星软件平台、中科院的PICAD、东北大学的OpenBASE工程图纸处理系统等二百零五个国家级项目的软件系统。这预示着我国软件产业的灿烂前景。
以笔者之见,开发软件必备人才和资金,更需拥有自主知识产权。中国人的智慧不在洋人之下,并非没有软件开发人才。笔者听到几位从美国硅谷归来的软件行家介绍,那里有许多华裔人士在做开发软件的工作。可见,只要国内创造良好的环境,敢于投入,加快培育,定能造就和吸引更多的软件开发人才。至于开发拥有自主的知识产权的软件,更是当务之急。不顾一切地依赖于应用外国软件,在我国的信息高速公路上行驶的都是外国车辆,不仅会受制于人,而且有可能造成应用系统的瘫痪。拥有自主知识产权,才会具备竞争的实力。
令人振奋的是,最近在辽宁、山东、湖南和四川等地,四个国家级“火炬计划”的软件产业基地已经命名挂牌。这使我国的软件产业跨步走上了集团化、规模化、国际化的新征程。我国的软件产业定将日见兴旺!


第10版(科技)
专栏:

  中国科技馆:走进新型科普教育
杨光曦
今年“六一”儿童节,中国科技馆的参观人数达1.5万人左右,这是该馆去年接待观众40.34万人后的又一新纪录。面积仅为2万平方米的科技博物馆为何如此引人入胜?原因在于它将展览陈列式博物馆变成动手动脑式的新型教育基地。
在我国,近年来科技博物馆经过了三次大的演变:从陈列动植物等自然标本的自然博物馆过渡到展出科学仪器等人工制造的实物和模型的技术博物馆,到如今流行的现代科技馆(又称科学中心),博物馆的科普教育也从“要我学”到“我要学”,发生了本质的变化。中国科技馆正是集科学性、知识性、趣味性于一体的新型博物馆。
展览、解剖科学的原理和应用及高新技术前沿科学一直是中国科技馆的追求。二楼展厅,三位戴红领巾的小男孩站在透明的塑料圆盘前反复拨弄把柄,想让一根“七节棍”做两次相同的摆动,可每节长短不一的棍子根本不服从命令,无论男孩们怎样校正角度、选择初始状态,它仍然“我行我素”。这“七节棍”就是科技馆自行研制的展示非线性原理的混沌摆。该馆馆长李象益教授乐呵呵地对孩子们解释:“非线性学中,初始状态细微的变化会引起系统复杂的变化。例如北京一只蝴蝶翅膀的扇动可能会引发纽约的一次大风暴,这种‘蝴蝶效应’是非线性运动的典型例子。混沌摆就应用了这种理论。”还有信息高速公路、多媒体可视性电话、苏涅尔透镜等无一不散发着高精尖科技的浓浓气息。一位通县来的参观者说:“平时忙于家务,无暇关注科技发展,今天看看实物也算赶次科技时髦。”
仅有科学性和知识性是不足以感动“上帝”的。强调趣味性、提倡和吸引观众亲自动手参与是观众能否从被动接受科学到主动探索科学的关键。中国科技馆自1988年开馆起就摒弃“请勿动手”的牌子代之以“欢迎操作”。其二三层“现代科学技术”展厅面积4000平方米,可操作的展品100多件,涉及力学、机械、电与磁、光学、声学、人体测试等十几个方面。件件操作简单、奇妙生动的展品令大人、孩子流连忘返。家长们都说科技馆不但为孩子认识科技启蒙,也为自己掌握科技“充电”。
瞧,“锥体上演”的操作平台前,一位11岁的男孩按动开关,金属的圆锥体从低到高,“步步高升”,男孩睁大双眼迷惑不解。父亲忙把孩子拉到侧面重新演示,告诉他锥体上升是重心下降的结果,并语重心长地说:“记住,看问题不要被表现现象所迷惑。”
观众们可以走进法拉第笼,去感受通电50万伏而安然无恙的惊险;可触摸十几万伏的范德格拉夫静电发生器,去体会“怒发冲冠,凭栏处,潇潇雨歇”的诗意;可教会多媒体中的鹦鹉学舌;可在声廊小憩中倾听雨声雷鸣、流水惊涛;可用双手在“铁尔明”上“奏”出高低强弱不同的乐音;可在重力镜中目睹自己腾空飞翔的英姿……观众们总是积极地尝试各种科学实验,思考着无数个为什么。潜移默化中了解了科学知识、掌握了科学方法、学会了科学的思维模式。寓教于乐,玩教统一便很和谐地结合起来。
中国科技馆并非厚今薄古,因为历史是教育不可或缺的部分。一楼“中国古代科学技术展”通过四大发明、古建筑、古机械等重现了我国古代的辉煌。大厅中央摆着个盛满水的仿古青铜洗手盆“龙洗”,用手交错摩擦盆耳得法,盆内就会激出水花。孩子们兴奋极了,排队一试身手,母亲们也忙不迭地说:“这是咱们的老祖宗制造的。”
现代教育具有全民性和终身性的特点,中国科技馆以最易于接受和理解的形象化手法,启迪不同年龄、不同文化修养、不同职业的人们的思维,激发他们的探索精神和创造灵感。正如李象益馆长所说:“科技馆已不是一座单纯的科技展览馆,而是一个课堂,一个实验室,一个适合时代和未来教育要求的特殊学校。”


第10版(科技)
专栏:

  蜜蜂——农业之翼
苗文新
蜜蜂除了向人们提供蜂蜜、蜂王浆、蜂毒、蜂蜡外,更主要是为各种农作物授粉起增产作用。人类食物的1/3直接或间接地依靠昆虫授粉,而这1/3之中的80%是由蜜蜂完成授粉任务。蜜蜂是各种作物的最理想授粉昆虫,被誉为“农业之翼”。
蜜蜂在众多的授粉昆虫中能成为最理想和最重要的授粉昆虫,是因为蜜蜂形态构造上的特殊性。蜜蜂的舌管(吻)较长,同时具有灵巧的花粉刷、花粉栉、花粉耙和花粉篮,能适应多种作物花朵的采集,不伤害花朵。蜜蜂周身长有绒毛,有的还呈分叉羽毛状,便于粘附花粉。一只蜜蜂全身携带花粉可达500万粒,每天采集成千上万朵花,其授粉效率可想而知。蜜蜂采花具有专一性,它每次出巢只采集同种植物的花蜜和花粉。蜜蜂是一种群居昆虫,一群蜂有5万—10万只之多,它可以大量饲养和繁殖,这样对大面积开花的农作物、果树人们可有计划地利用蜜蜂授粉,达到大面积增产的目的。
饲养蜜蜂为农作物授粉已成为许多国家一项不可忽视的农业增产措施。据报道,美国有100多万群蜂被农场、果园租用给90多种作物和果树授粉,每次每群的租金为5美元—7美元;保加利亚、罗马尼亚经蜜蜂授粉的果树一般增产40%—50%,向日葵增产20%—25%,油菜籽增产30%,因而该国规定授粉蜂群免收运费,并付给报酬。
多年来,我国科技人员也进行了大量的蜜蜂授粉增产效果科学研究,结果是:油菜有蜜蜂授粉比无蜜蜂授粉增产油菜籽20%—26%,四川盆地、浙江一带由于交通便利和有关部门重视,每年都有大量蜂群采集油菜花,使油菜籽年年获得丰收。从80年代起,我国温室栽培业也逐渐兴旺起来。温室内缺乏授粉昆虫,更需要蜜蜂帮助授粉。科研人员经过多年的试验工作,利用蜜蜂为蔬菜制种,种子产量增加20%以上,而且籽粒饱满,千粒重增加,深受农民欢迎。利用蜜蜂为温室内蔬菜授粉已成为“菜篮子”工程的重要组成部分。同时蜜蜂授粉无污染,也是建立绿色食品工程的内容之一。因此有关部门在制订“菜篮子”工程、绿色食品工程时不能忘掉蜜蜂授粉增产的贡献,同样给以一定的投资和支持。


第10版(科技)
专栏:

  数学——撬起未来的杠杆
本报记者毕全忠
在众多的科学门类中,经常会出现“热门学科”,发出耀眼的光芒。日蚀、彗星的出现,使天文学成为人们关注的“热点”;物理学中超导现象的发现,曾引起人们的普遍注意,新闻媒体不断报道国内外研究的进展;电子技术冒出的计算机等新玩艺儿层出不穷,使人眼花缭乱;基因工程、克隆技术的发展,使生物学、医学、生命科学几十年来一直为世人所瞩目……有一门学科,尽管它在各门学科的背后起着极重要的作用,可是它却总是没没无闻,那就是数学。70年代末、80年代初,新闻媒体曾大量报道过陈景润这位著名数学家的事迹,数学家们曾“风光”一时。然而,公众对数学本身仍不甚了了。
数学是什么呢?最近,记者走访了北京大学一批学者,请他们谈谈数学。
数学研究的领域涉及世界上一切事物。有人说,上帝是按照数学语言来创造世界的
数学是什么?它在人类生活中起着什么样的作用?
这个问题似乎很简单。按社会上普遍的理解,数学无非是加、减、乘、除,代数、几何。有些人还知道“哥德巴赫猜想”,以为这就是最高深的数学了。至于数学究竟有哪些用处,很少有人说得清楚。听了北大数学教授们以下的谈论,就会强烈地感到,多么需要提高人们对数学的认识。
数学发展到今天,已是一门庞大的学科。它内部又分成分析数学、代数学、几何学三大部分。每个部分又包含一些分支学科。每个分支学科又分很多研究方向。那末,数学究竟是一门什么科学呢?一般人把它归入自然科学。而数学教授们认为,数学不属于自然科学。它是独立于自然科学、人文社会科学之外的一门科学,就像哲学不属于社会科学一样。各种科学都是抽象的,但是数学是最抽象的科学。1+1=2,“1”是什么?“2”是什么?既不是一个人、两个人,也不是一个苹果、两个苹果,完全是一个抽象的数量概念。数学的抽象性也可与哲学相比。正因为它高度抽象,所以适用的范围非常广泛,不限于自然界。
数学研究事物的数量关系和空间形式,是最基础的科学。数学可以解释其他科学,而其他科学却不能解释数学。外国曾有人说“上帝是按照数学语言来创造世界的”,意思是说数学研究的领域涉及到世界上的一切事物。教授们说,事实上,现在数学研究的对象已超出了事物的数量关系和空间形式。例如,数理逻辑与人工智能这些数学分支,所研究的既不是数量关系,也不是空间形式。
数学是人类理性思维的基本形式。只有理性思维才能产生重大突破。爱因斯坦运用数学思维推演出许多人们在日常生活中完全体验不到、不能理解的结论。他创立的相对论,大大打开了人们的眼界,使人们对宇宙的认识前进了一大步。
以往,人类科学研究的方法主要是理论研究和实验两种,现在数学方法被广泛采用,成了第三种主要方法。数学方法往往是其他方法所不能代替的。例如银行确定存款利率,定得太高,银行要赔,定低了,就会减少储蓄。怎样确定存款利率,以取得最佳效益?理论研究不解决问题,也不能做实验,而用数学模拟的方法就能解决问题。
最抽象的数学催生出人类文明的绚烂花朵。恩格斯说,数学在一门科学中应用的程度,标志着这门科学的成熟程度
最抽象的数学,在人类社会发展中究竟起着什么作用呢?
E=mc2,是著名的爱因斯坦“质能公式”。本世纪初,爱因斯坦用数学语言表达了现代物理学的一个重要发现、重要思想。公式中的“E”是能量,“m”是质量,“c”是光速。这个公式意味着原子核中蕴含着巨大的能量,显示了利用原子能的可能性和重要性。几十年后,人们使这个思想在技术上得以实现,于是,只需用1公斤铀的同位素,便可产生几百万吨TNT炸药爆炸所产生的能量,这就是原子弹。随后,便产生了核电站。现代核能技术,就是在这个数学公式的基础上建立起来的。这个例子典型地说明了数学对科学技术的发展、对人类生活所起的重大作用。
北大数学所所长张恭庆院士将数学的作用分为三个层次。第一个层次,是为其他学科提供语言、概念、思想、理论和方法。自然科学和像经济、管理等社会科学,离开了数学,便无从产生和发展。第二个层次是直接应用于工程技术、生产活动,这类例子是大量的。第三个层次,是作为一种文化,对全社会的成员起着潜移默化的作用。一个民族数学修养的高低,对这个民族的文明有很大的影响。
近代、现代的许多重大科学发现和技术进步,往往是人们先用数学算出了它,然后才发现了它或造出了它。太阳系的两颗行星海王星和冥王星,就是先算出了它们的精确位置,然后才在那个位置发现它们的。今天的航天科学技术,开始于本世纪中叶。它的重要依据,却是300年前牛顿算出来的。牛顿那时就算出,当人们把一个物体以每秒钟8公里的速度抛出,它便会进入环绕地球的轨道运行而不会掉下来,这就是“第一宇宙速度”。再如,先有了麦克斯韦方程式,论证了电磁波及其应用的可能性,其后赫兹才有可能做电磁波发射的实验,接着才会有本世纪电磁波声光信息传递的飞速发展。恩格斯在辑入《自然辩证法》一书中的一则札记中写道:“数学在一门科学中应用的程度,标志着这门科学成熟的程度。”150年来,科学技术的发展,完全证实了恩格斯这句话。恩格斯在上述那句话后写道:“数学在生物学中的应用:等于零。”后来,数学也深深地长入了生物学。1865年,孟德尔以数学模型研究遗传现象,预见了遗传基因的存在。多年后,人们发现了遗传基因的实际载体。1953年,科学家们提出了DNA分子的双螺旋结构。以后,人们又惊奇地发现,被认为是纯理论数学的拓扑学,竟然对DNA的研究起着极重要的作用。值得注意的是,自本世纪以来,数学的力量变为可以加快应用科学的发展,再转化为推动产业化进程直至产生出人们能够使用的东西,其中的时间间隔正在变得越来越短。
数学是个宝库。从数学中产生出来的东西,具有高屋建瓴、压倒一切的气势
谈论数学,必然要涉及电子计算机。计算机是数学与电子技术结合的产物。计算机的出现和应用,对数学的发展产生了巨大的影响。计算机为数学的应用开辟了极广阔的天地,数学对人类生活所具有的推动作用更大、更重要了。这种影响,现在只是开了个头。
很多问题,数学在理论上是可以算出来的,但计算量太大,靠人力实际上无法实现,现在应用计算机就可以很快算出来了。例如依据今天的气象数据预测明天的天气,有一套算法,但人工计算要花18年,用计算机很快就能算出来。现在的天气预报都是应用计算机才做出来的。计算机又反过来促进数学的发展。我国著名数学家吴文俊院士利用计算机来证明数学定理的成就,是国际闻名的。
北大计算机研究所所长王选院士说:“数学基础对从事计算机软硬件及应用系统的研究是十分重要的。对计算机的发展作出重要贡献的,几乎无一例外地都是学数学出身或有很好数学修养的人。数学的抽象化本领、严密的逻辑推理,是使他们取得成功的重要因素,而好的算法往往会大大改进系统的性能。30年来我在从事逻辑设计、体系结构研究、软件设计和专用芯片设计过程中,深感在北大数学系得到的严格训练使我终生受益。”
正因为王选有深厚的数学基础,才能提出开创性的“轮廓加参数”的方法描述高分辨率汉字字形,并用新的算法大幅度压缩信息,解决了传输速度的问题,从而跳过第二代、第三代激光照排机,直接研制成第四代激光照排系统。
70年代中期,当王选提出用数学方法解决激光照排系统的关键技术问题时,很多人不相信他能成功,曾说他是“玩弄骗人的数字游戏”。如今,“数字游戏”已产生出一个大产业。
数学正越来越广泛地应用到人文科学、社会科学领域。世界上很多经济学家,常常是先获得了数学博士学位后才研究经济的。有人曾用概率统计法研究《红楼梦》作者的语言习惯,发现后四十回与前八十回是很一致的。说明曹雪芹曾创作了后四十回,至少留下了后四十回的部分手稿。前苏联曾有人对《静静的顿河》一书的真正创作者提出过疑问。有人用概率统计法研究该书的用词习惯,发现与肖洛霍夫其他著作的习惯是一致的,因而认为此书确是他写的。
我们正处在“数学技术”的新时代。有报告认为:未来社会最好的工作和岗位,属于准备好了处理数学问题能力的人
近一二十年来,“高技术”一词越来越流行。近几年来,人们又越来越经常地提到“数字化”(准确地说,应叫“数码化”)、“信息时代”。究竟什么是高技术?高技术的关键和核心是什么?高技术与“数字化”、“信息化”是什么关系?
数学教授们介绍说,美国国家研究委员会从1984年起,向美国政府提出了四份关于美国数学和数学教育的报告。报告指出:高技术的出现把我们的社会推到了数学技术的新时代,“很少有人认识到,被如此称颂的高技术,本质上是数学技术”。报告说:未来社会最好的工作和岗位,属于准备好了处理数学问题能力的人;数学已不单是一门学科,而且是重要的潜在资源;现今技术发达的社会里,扫除“数学盲”的任务已取代了扫除文盲的任务。
高技术的关键是软件,软件的核心是数学方法、数学技术。我们引进的外国高技术和产品,如果不掌握其中软件应用的数学方法和数学技术,就不能改造、创新,很快就落后。
北大数学学院院长姜伯驹院士说,高技术和信息化、数字化是联在一起的。数字化,就是把各种信息变成数字,成为离散的东西,便于应用代数的方法用计算机处理。同时运用数学方法进行信息压缩,就可以传输,然后再还原。
已投入使用的波音777飞机,被称为“百分之百”数字化设计的。过去设计新型飞机,必须对模型构件和样机反复作强度试验和在风洞里作空气动力学实验。稍有不妥,就必须改变设计,再做新一轮试验,研制周期长达十余年,要消耗大量材料、能源和时间。波音777的设计采用了数字技术,所有的试验通过精确设定的数学模型在计算机中进行,探索和修改都通过数学指令去实现,只需最后作一些必须的试验就行了。因此,它的研制周期只有三年半。数学技术的效益是多么巨大!海湾战争,都说是高技术战争。美国人在总结海湾战争时说:“下个世纪的战争是数字化的战场。”其核心技术也是数学技术。解决电磁波通讯的干扰和失真是一大难题。早在60年代太空开发竞争的初期,美国就意识到这个难题了。美国人采用了信息数字化、纠错编码、数字滤波等一整套数学通讯和控制技术,才实现了“阿波罗”登月计划,20年后,用到了海湾战争中。在短短数十秒钟内准确地拦截了对方发射的导弹,又能引导自己的导弹准确命中目标。也正是领先的数学技术,使美国在开发高清晰度电视的竞争中取得了压倒的优势。
数学教授们介绍,数学技术也在我国高技术产业中开始发挥重大作用。北大方正集团就有一批数学系毕业的青年人在工作。用北大技术研制的激光照排系统已占领了国内99%的报业市场、90%的书刊出版市场。北大方正还占领了80%的海外华文报业市场,日文版已进入日本市场。程民德、石青云两位院士用数学方法研究指纹的拓扑结构,确定指纹走向的技术,居世界领先水平,正被越来越广泛地用于身份识别。公安部门利用这项技术,破案率大幅度提高。这项技术正在成为一个高技术产业。
数学是重要的潜在资源。学者们认定:更好地发挥数学的作用,我国的发展会更快
在强调数学的重要作用的同时,教授们也向记者一再说明,数学不是万能的,它的作用的发挥和它自身的发展,也有赖于其他科学技术的发展。不过,数学确实有它的先导作用。现在的问题不是把数学的作用看得太大了,而是普遍认识不到数学的重要作用。
应当说,我国的数学教育水平、质量,从小学、中学到大学,在世界上是高的,比欧洲、美国强。数学研究方面,我们在一些点上的工作是出色的,有些方面居世界先进水平,但整体来说,还很落后,比欧洲、美国、日本差得多。教授们认为,从数学的应用看,第一个层次,即其他学科中数学的应用,还算好,已开始受到重视。第二个层次,在生产中的直接应用,就很差,我们的很多企业提不出要解决的数学问题。第三个层次,数学作为一种文化,作为民族一种普遍的文化修养,做得就更差了。社会上普遍不重视数学的应用。我们的工程技术人员的数学准备普遍不足,我们学数学的、研究数学的,工程技术知识又不够。因此数学在工业中的应用很差,这也是我国经济还比较落后的重要原因之一。一定要改变“数学用处不大”的观念。数学系的毕业生,似乎除了做数学研究和当教师以外,社会上哪儿都不需要。在发达国家,很多大公司都吸收大批数学家去工作;也不断有公司找大学,提出不少数学问题要求解决。而在我们国内,很少有公司找大学要求解决数学问题。除了因为我国工业技术比较落后,提不出问题外,还有个体制问题。有些单位有数学问题要解决,但让本系统的人去做,尽管大学数学水平比他们高得多,也不找大学。“肥水不流外人田。”
跟自然科学相比,数学研究要求的设备、手段要少些。但这又给不少人包括一些领导者造成一个误解,以为研究数学只要一支笔、几张纸就可以进行,不必投入多少钱。高性能计算机、数学刊物、图书资料,是必不可少的。数学教授们呼吁,数学是投入少、产出极大的学科,对数学的投入不应吝啬。
北大教授、院士们指出,以我国现有的设备、生产手段,如果能充分发挥数学的作用,将使我国的经济发展更快,技术更先进。他们说,我国是数学人才流失严重的国家,这非常可惜。下个世纪科学技术的发展、竞争将更加激烈,一个关键便是数学技术的竞争。这点人们还普遍认识不到。数学,确实是关乎综合国力强弱的。


第10版(科技)
专栏:

百年奉献
我国著名的农学家、教育家金善宝,在他只差几天就要度过103岁生日时,却因病溘然长逝。金善宝1895年7月2日生于浙江诸暨,他是新中国第一批中科院院士之一,生前也是我国年龄最大的院士。
在一个多世纪的漫长岁月里,他从世界上收集的3000多份小麦材料中,选出适合我国条件生长的“矮粒多”和“南大2419”,在长江流域大面积推广;他先后育成10多个优势高产小麦品种,并鉴定了全国5544个小麦品种,其中云南小麦是世界上独有的小麦新种。他对小麦种类及其分布的研究,为我国小麦育种打下了坚实基础。
笔者采访金老时,他回忆80多年前立志学农时的情景,深情地说:“我生在农村,长在农村,目睹广大农民对粮食的珍爱和希望。粮食就是他们的命啊!为了报效祖国,我毅然报考了南京高等师范农业专修科,决心为中国农业科学奋斗终生!”
今天,金老已实践了自己的诺言,走完了他爱国奉献的一生。
金老平时十分注意收集农业方面的最新信息,前些时候他还在聚精会神地浏览一本科技杂志。 张新学摄影报道


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