工业机器人课后感

外文学院 德语系 吴笑宇 12115137

我是一个文科生，您上课讲的线性代数我是真心听不懂，对于工业机器人，我想要了解的有些不同，我想了解的是工业机器人的市场状况，市场前景，市场现状，发展前景，发展现状等，所以我上网查了一些关于这些的东西，结合我所在课上听的，给了它如下的理解。

对我们普通老百姓来说, 工业机器人自然没有那些花哨的服务机器人那么有趣, 然而从商业利益来看, 现在工业机器人却仍然占据了整个机器人市场的大头: 在20xx年, 它的市场规模大致在190亿美元 (包括工业机器人本身, 以及相关软件, 相关附件以及配置系统等), 而同时服务机器人市场估计在110亿美元左右 (相关数据参看网站出的报告简要). 毕竟这个时代还是钱说了算, 于是我们可以看到现在国际机器人联合会的主席就来自工业机器人的一家龙头企业ABB了.

工业机器人主要用在制造行业, 能够做焊接, 磨削, 喷涂, 搬运, 分拣, 装配, 包装等等. 和人相比, 优点主要有两个: 精确和稳定. 精确在于它一般能做到零点几个毫米级的运动控制, 稳定在于它可以24*7地这么做下去. 和其他自控工具相比, 优点主要是一个: 系统柔性大, 即所谓flexibility; 一套用于给BMW7系喷涂的机器人, 换上BMW5系,只要重新编个程就可以, 生产柔性很大.

我个人更愿意把工业机器人看作是传统机械+电子自动化产品的延伸, 而不是披着神秘色彩的特高新科技领域. 大家也许都见过数控机床,能够以编程的方式, 让机器以极高的精度按指定路径运动, 从而完成各类工业加工应用. 那么绝大部分的工业机器人和数控机床差不多, 只是由于机械运动的方式不用, 而工业机器人往往有更大的自由运动的空间,而较大的应用灵活性.

它一般是呈手臂型的, 而且底座是固定住, 无法移动的, 因此我们也把它叫做机械臂. 当然光一个机械臂还动不起来, 它需要背后的控制系统, 一般是像一个柜子一样的东西, 里面包含了逻辑控制/运动规划的主计算机和电机驱动等等; 这个柜子一般会晾在机械臂一旁. 因此, 一套完整的可使用的机器人系统至少包括机械臂和控制柜, 另外通常还算上一些仿真和应用编程软件等. (于是相应地, 一个典型的工业机器人研发机构, 也自然设置成机械+电路+软件三部分小组).

那么说到公司, 我调查了一下当前工业机器人市场的情况.

说到机器人制造商, 那么一般就是瑞典的ABB, 美国的Comau, 日本的Denso, Epson, Fanuc, 德国的Kuka, 日本的Motoman等. 这些公司(或母公司)一般都在机械,电子, 或控制行业有至少半个世纪的经验积累, 因此有很强的技术优势. 其中ABB属于技术硬, 产品范围广, 但思维较稳重保守型, 不愿冒进, 属传统强势; 德国Kuka则秉承德国人做精做强的特点, 很快跟进,而且和德国宇航局(DLR)有不少合作, 后援很强. 经常会有些业内算是大胆的动作, 比如赞助足球机器人比赛RoboCup(因为那年我正好去了Atlanta看Robocup小型组的比赛, 而Kuka是首席赞助商,所以印象深刻); 推出轻小型工业机器人(Light weight robot, LBR), 这是一个你可以放在桌台上,或拎在手上的机械臂, 其实是DLR的研究成果的市场化; 研发移动平台的机械臂; 把机器人放到迪士尼乐园里做刺激的游戏飞椅; 第一个推出能举起一吨重物的机器人; 经常把机器人放到好莱坞电影里客串等等; 日本的Denso,Epson做的多是小型化机器人, 所以在消费电子行业用的比较多, 比抓放手机,芯片之类的; 而Fanuc和Motoman则是和ABB激烈竞争的对手(类型的例子, 大家可以想象汽车行业里日本丰田,本田对老福特通用的挑战方式么?).

国内的情况较为惨淡, 沈阳新松还有哈工大曾经自己开发过工业用机器人, 甚至曾在一汽的生产线上使用过(但据说已不再用,应该是机器人自己带来的产品"问题"比效益多), 但已经不知道现在还在不在做了, 听说是基本转做其他类型的机器人去. 国家曾有一段时间支持过工业机器人的攻关开发, 也联合了多个工科牛校的工作者们, 但仍然没有做出能和以上这些公司竞争的市场化产品出来, 可以猜想主要地还是精度, 稳定度等工程老问题 (当然也有人将原因推在国内制造精度跟不上, 但其实在这样全球化的环境下, 基本元器件国内国外的都能购买, 并没有让国内企业一切打包制造的必要). 慢慢地, 国家也没有在这方面继续投入, 所以现在看来, 国内在自创工业机器人上基本是停滞状态， 如果有研究项目在做,那主要也偏向于工业机器人附件, 如视觉/力感应等检测系统等.

从全球来看, 当前工业机器人总使用量在100万台左右, 并以平均每年10万台左右的速度增加. 使用量最大应该是日本(占全球1/4~1/3), 接着是德国北美韩国中国等; 09年由于经济危机, 使用量的增长受到了很大影响, 可能只有往年的一半左右.

从应用行业来看, 工业机器人一般分为汽车行业(automotive industry)和其他行业(general industry), 大致是各占一半. 汽车行业

上一般有冲压, 动力总成,白车身,喷涂以及总装等, 每个工艺都可以有工业机器人的参与; 而其他行业则多了, 从搬运"中华"香烟到打磨"波音"飞机叶片, 只有想不到的各种千奇百怪的应用.

由于工业机器人技术的相对成熟, 以及日本机器人制造商的低价策略, 整个机器人市场对一套机器人系统的出价也在逐渐下降, 所以现在利润空间并不算高; 比如Kuka集团的08年税前利润率(EBIT/Revenue)在4%, 而ABB的机器人公司也只是贡献了5~6%的税前利润率(相对ABB的电力和自动化公司几倍的销售额和利润率, 这可不算是有吸引力的), 这和IT行业Intel或Google动辄20~30%的利润率无法相提并论(当然即使IT业, 也要看公司的行业处境, 比如09年至今AMD的利润率就是负值了...). 当然, 我想这也都是和相关行业整体利润水平密切相关的, 比如自动化行业和制造行业(如典型地, 西门子和富士康的税前利润率均在5%左右或以下), 而工业机器人行业夹在二者中间, 自然高不起来太多.

当然, 利润空间的降低往往意味着成本降低或技术进步, 对消费者来说并不是坏事. 因此, 现在机器人研发的一个重点方向就是怎样降低成本, 以开发出白菜价般的工业机器人系统来, 希望通过这种方式来极大地扩张其应用行业的范围和深度. 而另一方面, 销售工程师们也在竭尽心力, 到处搜寻能够被机器人化的具体工艺来, 推动其自动化进程.

也许有一天, 人类会对"体力劳动"这个名词开始陌生, 因为和这个名字有关的所有工作都已被工业机器人来代替; 而这些机器人创造出来的财富, 便足以支持地球上整个人类去畅游在创造性的劳动乐趣中了.

ps：我本来在课上画了一个大概的多机械手，并且有多关节的机器人，用于全自动医疗，可以代替人工进行手术，后来上网查了一下发现这方面的机器手已有研发，比我设计的更简单，功能更强，所以就不在您这丢人了……

第二篇：工业机器人势不可挡

工业机器人势不可挡

当人们抱怨自己每天像机器一样工作的时候，机器已经可以像人一样工作了，甚至比人干得更好。

搬运、分拣、码垛、打磨、抛光、切割、焊接、喷涂、装配??工业机器人几乎无所不能，“只要在通用机器人的末端接上适当的操作器，将正确的程序写进控制盒，理论上它什么都可以做。”一位资深工业机器人研发人员强调，机器人不需要休息，不会骂老板，不要求加班费，不会跳槽，更不会跳楼。

从有近十万员工的“代工帝国”富士康，到只有几个人的初创型小企业，工业机器人已经悄然走进了越来越多中国制造企业的生产线上。

数据显示，中国是世界上机器人需求增长率最高的国家之一，去年销量为2.26万台，总数达到7万台左右，同比大增51%，而美德等国的增长比例均在40%以下，预计20xx年中国的工业机器人销量将成为全球第一。

日本发那科、德国库卡等公司在中国的机器人销量上涨均超过100%，多家尚未在中国设工厂的国际领先机器人厂家正酝酿在中国布局。同时，在国内工业机器人制造领域，沈阳新松、广州数控等老牌劲旅摩拳擦掌与进口品牌较量，众为兴、利迅达等新兵异军突起。他们都看到，在用工荒和劳动力成本上涨的夹击下，中国工业机器人市场呈现出爆发的态势。 人对机器的感情很复杂，有爱有恨。80年前，卓别林在《摩登时代》里形象地呈现了人与机器的对立，大工业时代流水线上的简单任务让人几乎变成了机器。那时候的机器是简单的代名词。

半个多世纪以来，人类已经适应了机械化带来的便利，从生产到生活，机器无处不在。 如今，人与机器又将面临一次交锋。智能机器人的出现将人们从简单、重复、单一的机械化工作中解放出来的同时，也挤占着劳动工人的生存空间。

越来越多机器人入驻生产线

在一个多月前的深圳高交会上，一款被称作AGV的搬运机器人成为众人关注的焦点。这台身长不足一米、形似铁皮箱、每分钟跑60米的机器车，装上双层支架之后，只需要跟着脚下铺设好的磁性感应轨道走，就能轻松地将货物从车间流水线一端搬向另一端。该公司销售负责人一边演示一边给客户算账，这台标配的无人搬运车相当于三个搬运工兼司机加一台运输车。如果以每人每月最低3500元计算，三个工人的月工资则是10500元。而一个机器工人的应用操作扣除维护等费用，一年可为企业节约12600元的工人工资。与此同时，还能

将生产效率提高到20%以上。“如果以月产值一亿元的工厂计算，这相当于2000万元的效益空间。”据了解，深圳一家大型代工工厂已在装配线上使用了这款机器搬运工。 关键字：欧姆龙

深圳雷柏科技（002577）于20xx年4月投入使用的一间新厂房内，车间靠窗的位置两台橙红色的小型机器人正在紧密地合作，一台负责拿鼠标开关，另一台负责贴膜。每隔几十秒钟，右侧的机械手就会扭转身形，弯曲成90度，与左侧的机械手在空中轻轻一碰，对接完成。

雷柏科技是一家以生产鼠标键盘等无线外设为主打产品的公司，20xx年，雷柏科技进行了一次巨大的冒险，一口气从瑞士机器人生产商ABB购买了75台工业机器人。如今，雷柏科技的新厂房与深圳其它数千家电子企业的工厂有着明显的不同：雷柏科技生产线上的主角不是一排排的工人，而是一列列崭新的机械手臂，每条生产线上仅剩寥寥几个工人。 雷柏科技创始人曾浩学自动化专业出身，他知道，机器人的生产效率比人工效率高几倍，比如USB插口生产线上的机器人节拍时间仅为3秒，生产效率比人工提高了60%。两组工件的生产可以同时进行，可以节约10个以上的劳动力。而这些设备成本的回收周期仅为两年，比人力成本便宜很多。

更令雷柏科技满意的是，ABB这款机器人机械手的工作精准度极高。“以前鼠标上的一个微小铁片需要工人用手工工具弯成90度，不但辛苦而且效率低下，一不小心就会弄破手；原有的自动化设备也无法达到这个精度；可是现在这些机械手臂一次性可以完成，成功率几乎100%。”

大规模使用机器人带来的回报很明显。雷柏科技通过员工自然流失方法，使全公司“瘦身”了三分之二，现在员工规模维持在1000人左右，而人均生产效率却提高了4倍。更重要的是，由于机器人在进行重复生产时稳定性更为出众，产品的质量大为提高，这是该公司获取更高利润的保证。

国内工业机器人总数或超10万台

国际上通常以制造业机器人密度（其指每一万名雇佣工人中所拥有的多功能机器人数量）来衡量一个国家的自动化水平。国际机器人联合会（IFR）的数据显示，中国20xx年的这一数字是21，国际平均水平是55，中国与日本的339、韩国的347尚有较大的差距。不过中国的增速非常快，从装机量上看，从19xx年到20xx年，中国工业机器人的装机量每年都以超过20%的速度增长，从19xx年550台发展到20xx年超过3万台。甚至在全球经济陷入一片萧条的20xx年，中国工业机器人销量却逆势而上。20xx年中国的装机量为52290台，

20xx年上涨到了74317台，实现了42%的年增长。从销售来看，中国的机器人销量从20xx年的14978台增加到20xx年的22577台，年增长超过50%。业内人士表示，目前，国内工业机器人实际拥有量应该超过10万台。IFR预计，中国将成为全球最大的工业机器人市场。 ABB中国机器人研发中心技术总监张晖博士认为，大规模应用机器人代替人工的领域不外乎下面三种情况：首先是对精准度和速度要求极高的行业，用机器人可以大大提高生产效率降低次品率；其次是工作环境对工人健康有害的行业，机器人可以代替人工去完成那些有损健康的工作；最后是人力成本极高的国家或领域，使用机器人可以把人力成本降下来。 陈先生是沈阳一家工业机器人制造企业的研发人员，他告诉记者，虽然与国外相比，我国工业机器人产业起步较晚；但在20年前，中国与国际水平差距并不大，后来是中国廉价的人工费用阻碍了国内工业机器人市场的培育，“人工这么便宜谁还花那么多钱买机器？”他认为，在接下来的20多年来，让中国与日本、德国、瑞典等国在机器人制造水准上的差距越来越大。

近三五年来，用工荒经久不息，劳动力成本持续上涨，与此同时，机器人制造成本却在不断下降，让很多企业考虑用机器人替代人工。工业机器人在汽车工业、汽车配件、电子电器、橡胶及塑料工业和金属制品等行业用得较为广泛，并在向其他领域延伸，然而国内公司可选择的机器人品牌却极其有限，往往只能选择进口设备，目前在中国市场上最受欢迎的工业机器人品牌无非就那么几家，日本的FANUC（发那科）、YASKAWA（安川电机）、OTC，德国的KUKA（库卡），瑞典的ABB等。过去的一年，日本发那科和德国库卡在华销售增速均超过100%。而国内主要机器人生产厂商只有沈阳新松和广州数控两家。

未来这一形势或将扭转。20xx年，我国出台《智能制造科技发展“十二五”专项规划》和《服务机器人科技发展“十二五”专项规划》，明确提出，“十二五”期间，我国将攻克一批智能化高端装备，发展和培育一批高技术产值超过100亿元的核心企业。在政策的扶持下，以机器人为核心的智能装备制造行业将迎来良好的发展机遇。

国外巨头加大中国布局

陈先生推测，目前国内正在使用中的机器人90%以上是国外品牌。可见，对中国机器人市场这块大蛋糕，国外机器人巨头目前已含在口中大半。

据张晖介绍，中国每年工业机器人的，装机量约占全球的1/8，仅次于日本、韩国，预计20xx年中国的装机量会超过这两个国家，成为世界上使用工业机器人最多的国家。

截至目前，工业机器人行业四大巨头瑞士ABB、日本发那科及安川电机、德国库卡都在中国设立了分公司及合资公司，四大企业已占国内市场比重高达70%左右。前三家在全球的工业机器人销量均突破了20万台。

上海发那科机器人有限公司在其官网中指出，FANUC机器人产品在中国占有23%的市场份额。仅去年，日本发那科在国内的产品销量就达3400台，其是通用汽车等公司的主要供应商。日本产业机器人业界龙头安川电机已经着手在江苏省常州市投资约18亿日元（约合0.2124亿美元）建设产业机器人工厂。预计川崎重工业在华工厂竣工后将成为日系制造商在华的第二大生产基地。

记者从库卡机器人（上海）有限公司了解到，20xx年，库卡机器人在中国的销售实现了同比翻番。同时，在与库卡相关的多关节机器人市场领域，中国也以18000台的产量成为全球最大的市场。库卡中国公司于20xx年正式成立，至今已成为库卡全球最大的子公司之一。

20xx年10月12日，库卡在上海举行了新工厂奠基仪式。该工厂将于20xx年下半年投入运营，可容纳约350名员工，该工厂第一年的组装能力为3000台，至20xx年，组装能力将提升至5000台。

库卡集团首席执行官Till Reuter博士表示：“我们的客户在哪里，库卡就在哪里。这座位于上海的新工厂将能够满足中国和亚洲强劲增长的市场需求。此举将有效提升库卡公司在亚洲市场的战略性定位，同时从该新兴市场对自动化解决方案不断增长的大趋势中获益。”

库卡机器人（上海）首席运营官邹涛表示：“过去几年，工业生产的飞速发展已使中国成为未来机器人的重要市场。库卡公司决定在上海投资建厂，以更好地贴近客户，为汽车工业和越来越多的一般工业制造自动化产品，满足中国及亚洲市场对自动化解决方案不断增长的需求。库卡将与中国的高端制造产业共同成长。”

ABB则投入巨资打造上海康桥基地，除两款机器人之外，其他几十种机器人都在这安营扎寨。ABB离散自动化与运动控制业务部北亚区及中国负责人顾纯元博士断言“毋庸置疑，中国已经成为世界上增长最迅速的工业机器人市场，而未来工业机器人的主要市场将在一般工业领域。”

为此，ABB机器人在中国全面推行本土化策略，实现了从制造、研发、工程、服务等全价值链的本土化。其在康桥工厂制造的机器人是面向全球的。据了解，目前该公司除了两款

机器人在中国不能生产，其他的都可以生产，包括所有的喷涂机器人。20xx年，ABB集团销售额达380亿美元，其中在华销售额达51亿美元，同比增长了21%。

国产机器人的劣势明显

一桶螺丝放在那里，机器手将其整齐地摆放在传送带上，另外一只机器手拣起一只螺丝摆放在旁边的托盘上并摆放整齐。这是深圳一家公司研发的视觉分拣机器人。该公司有关负责人告诉记者，此套机器人与视觉系统协调动作，视觉系统悬挂于机器人上，完成零件的定位，机器手对零件进行分拣，然后将其摆放在物料平台上。该人士称将视觉系统与分拣系统相结合在国内尚属领先。

记者随机采访在旁观摩的客商，他们对此却不以为然，“精准度太差，机器手抓取螺丝不够精准，摆放后的角度也不统一。跟日本产的同类产品差距很大。”

但这款机器人的价格却很诱人，仅为进口同类产品的一半左右。

目前，中国已经有机器人生产企业100多家。但比起国际上那些成熟的机器人制造商如ABB、发那科、库卡等，技术上仍有差距。其主要问题是缺少关键部件研发能力，机器人的主要零件如马达和控制器都要采购；另一原因是国产机器人的精确度较差。“我们ABB的机器人精确度可以达到10微米，这是国产机器人目前无法做到的。”张晖表示。

陈先生认为，中国机器人制造企业的优势在于服务和价格，技术成熟度、产品线、规模上的差距则是中国企业的主要劣势。目前，中国市场上应用的工业机器人的关键基础部件大多为进口，产品设计、材料与工艺技术、系统集成与国外存在较大差距，本土生产的工业机器人在精度、速度等方面不如进口同类产品。

深圳机器人协会工作人员表示，目前与国外企业相比，我国机器人制造公司在技术上的软肋主要表现在电机技术、加工工艺两方面。“国内机器人的关键零部件如减速机、伺服电机、控制器等制造技术不达标，都要靠国外进口，这样也增加了（机器人）成本，削弱了价格竞争力。”而如发那科，其核心零部件完全可自主生产，节省了成本。

加工工艺方面的差距在于，国内厂商的热处理技术不过关，不仅使得零部件在短时间内生锈报废，而且会直接影响工业机器人的控制精度。一家机器人公司的工作人员也透露，国外电机的使用寿命平均五六年左右，国产产品则相对较短。

但深圳市机器人协会副理事长葛欢庆强调，本土生产的机器人已经能够满足大部分生产的要求，非标定制及性价比更高，这对中小型企业来说很有吸引力。记者在采访中也了解到，中山某精密部件公司早年从日本进口工业机器人，20xx年选择了深圳生产的工业机器人，价格比从日本进口便宜三四成。

葛欢庆还表示，尽管本土工业机器人面临的市场也越来越大，然而不少本土工业机器人厂商的零配件依赖国外进口，这些零配件的成本占总成本的一半以上，限制了本土工业机器人厂商的竞争力。

陈先生则对国家扶持政策提出质疑，“机器人整机进口免税，零配件进口却征收高额关税，这不是鼓励进口，抑制本土生产吗？”

记者查阅相关税收政策条款发现，虽然国家对工业机器人进口的原材料和配套关键零部件，须全额交纳关税和进口环节增值税，而进口整机或成套设备，则可免征上述两项税收，这种进口税收政策中长期存在的倒挂现象没有根本解决，由政策造成的成本负担使装备制造企业自主化生产反倒不如进口整机或成套设备，一定程度上影响了装备自主化进程。这一情形直到20xx年才得到缓解，但并未完全改观。

业内人士透露，国家有关部门鼓励发展国产机器人，其制定政策的思路是，降低我国对国外整机产品的依赖程度，鼓励国内企业做机器人设计和生产，以前在机器人核心部件上要收增值税，现在可能会在关键核心部件上免税，而提高整机的税收。

国内厂家虎口夺食

张晖总结说，机器人制造与应用总是会在那些有制造业传统和转型需求的国度获发展机会。在制造业传统上，珠三角无疑是中国本土制造业的源头之一。工业机器人的大规模应用在这里更容易找到土壤。

事实正是如此。

中科院深圳先进技术研究院院长助理、深圳市机器人协会秘书长毕亚雷介绍，早在20xx年3月，深圳便在国内率先成立了深圳市机器人协会，目前，协会拥有从事机器人及相关产业研发生产的企事业会员单位63家，据估算，63家会员单位20xx年产值在160亿元左右，企业业绩平均每年递增50%至60%。

在佛山，据不完全统计，企业工商登记中经营范围列有“机器人装备”的企业有20家左右。

抢占机器人行业先机的企业中，就有佛山市利迅达机器人系统有限公司。该公司总经理霍锦添此前长期从事不锈钢加工和销售，他发现很多金属材料制造厂、家具厂和建陶厂用人成本不断攀升。他在此发现了商机，从此摇身一变，成为一家机器人生产商。

利迅达的做法是，从国外著名生产商或者国内规模较大的生产商处购买通用机器人，公司研发人员根据订购企业的需求开发相关系统，进行“二次研发”。利迅达的主打是整体水

槽抛光机器人生产线。该系统不但大幅度减轻工人劳动强度，避免人为因素造成品质下降，而且节约成本非常显著。目前，该公司开发的系统可替代人工进行打磨、抛光、焊接、搬运、压铸等生产环节。

霍锦添给记者算了一笔账，现在一般的工人工资要三四千块钱一个月，抛光、打磨、喷涂工种工资都在8000到10000元左右，一台机器人一班可以代替两个人，两班制实际上可以代替4个人，一台焊接机器人50万元左右，抛光、打磨、喷涂的机器人价格则是100万元左右，一算下来两年就可以回本。而根据欧洲国家的使用情况，一台机器人寿命可达20年以上。

霍锦添非常看好国内机器人的发展前景。“这个就像电脑的普及一样，每个制造业企业都将会用到。”他认为，中国机器人系统起步比较晚，随着人力成本的不断攀升，企业需求会逐渐释放出来，未来3到10年内都将是机器人系统的普及阶段。

国内以及珠三角的机器人市场到底有多大？对此问题，尚未有权威数据能够准确描述。有企业说，国内有150亿美元的市场；有企业说，单单就五金冲压，佛山的市场容量就达1万台。

虽然众说纷纭，但这并不妨碍机器人生产企业对未来前景的乐观。利迅达公司介绍，去年公司产值1000万元，今年将达到6000万元，明年预计有1.5亿元，到20xx年估计能达5亿元。龙甲公司的目标产值则是2亿元。

陈先生表示，几大机器人巨头生产的都是通用机器人，设备基本都是整套设计的。但企业由于各自工艺和流程不同，总要对机器人进行一些小修改以适应生产线上的特殊需要，国外企业基本很少会愿意帮企业去做这项工作，这倒给了国内新兴机器人公司机会。他们采取“分步走”策略，根据客户需求，针对某一局部或单一环节进行自动化系统研发，可以用机器运作的部分就先用机器人去替代。

在售后服务与技术支持上，国内厂家近水楼台，也更有优势。比如有的机器人生产企业为避免客户操作不当产生损害，他们会给客户配备几位经验丰富的熟练工人到企业服务。为说服企业放弃从国外进口机器人的想法，霍锦添常常这样自我宣传：“我们的售后服务2个小时就可以到，而他们要两天，来回费用也要算在内。”

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