【摘要】中國(guó)載人航天事業(yè)是規(guī)模龐大、系統(tǒng)復(fù)雜、關(guān)鍵技術(shù)多、可靠性和安全性要求極高、極具風(fēng)險(xiǎn)性的國(guó)家重大工程,也是國(guó)家整體發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分,可以帶來國(guó)家科技與經(jīng)濟(jì)的長(zhǎng)足發(fā)展和產(chǎn)業(yè)變革。一方面,中國(guó)載人航天科技成就帶動(dòng)了行業(yè)技術(shù)的突破,并給市場(chǎng)繁榮注入活力;另一方面,航天教育、航天文創(chuàng)、航天旅游以及地月經(jīng)濟(jì)帶探索等航天產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也在影響著人類的生產(chǎn)生活方式。在未來的航天賽道上,中國(guó)將以載人航天精神為指導(dǎo),為人類和平利用太空、推動(dòng)構(gòu)建人類命運(yùn)共同體作出貢獻(xiàn)。
【關(guān)鍵詞】載人航天 科技探索 產(chǎn)業(yè)變革 商業(yè)航天
【中圖分類號(hào)】F426 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A
人類之所以能夠發(fā)展出文明,是因?yàn)樵趦?nèi)心的指引下,發(fā)現(xiàn)還有超出自身認(rèn)知的事物存在,這督促著人類探索周遭的環(huán)境。特別是在完成水平面的探索后,人類將目光投向地球的邊界,進(jìn)入廣闊的宇宙太空。這一步跨越有其特殊的本質(zhì)和巨大的力量:它不僅僅是科技的探索,更有可能或正在帶來一場(chǎng)工業(yè)革命,從而促使地球文明發(fā)展成為太陽系文明成為可能。進(jìn)入太空,探索宇宙,似乎是人類與生俱來的權(quán)利,而人類也終將使其變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。
從嫦娥奔月的浪漫神話,到萬戶飛天的悲壯實(shí)踐,飛向藍(lán)天,探索浩瀚無垠的宇宙,一直是華夏兒女的共同夢(mèng)想。隨著航天技術(shù)的進(jìn)步,70多年來,中國(guó)按照“由近及遠(yuǎn)、先無人后有人”的發(fā)展規(guī)律,逐步實(shí)現(xiàn)了人造地球衛(wèi)星發(fā)射、載人繞地飛行、無人月球探測(cè)、載人登陸月球,如今宇宙探索的觸角已經(jīng)到達(dá)太陽系的其他行星和主要類型的小天體。但太空之旅并非坦途,“特別能吃苦、特別能戰(zhàn)斗、特別能攻關(guān)、特別能奉獻(xiàn)”的載人航天精神歷久彌新。載人航天作為系統(tǒng)復(fù)雜性極高、技術(shù)難度極大的航天工程,彰顯著一個(gè)國(guó)家在科技和經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的實(shí)力。“上天有神舟、追風(fēng)有高鐵、入地有盾構(gòu)”,這里的“神舟”代表中國(guó)載人航天工程,也指中國(guó)航天員進(jìn)入太空的飛行工具。中國(guó)航天員乘坐“神舟”進(jìn)入太空,在浩瀚星空搭建中國(guó)空間站并開展一系列引領(lǐng)人類未來的科學(xué)實(shí)驗(yàn)。環(huán)顧世界,提出過載人航天計(jì)劃的國(guó)家不少,但真正能夠?qū)崿F(xiàn)獨(dú)立自主將人類送入太空的國(guó)家只有三個(gè),而中國(guó)就是其中之一。不僅如此,中國(guó)載人航天工程用不到三十年的時(shí)間跨越了發(fā)達(dá)國(guó)家半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展歷程:1992年9月21日,中國(guó)載人航天工程正式立項(xiàng)實(shí)施;2022年12月31日,國(guó)家主席習(xí)近平在新年賀詞中向全世界鄭重宣布,“中國(guó)空間站全面建成”。從藍(lán)圖繪夢(mèng)到奮斗圓夢(mèng),中國(guó)載人航天工程按照“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略,先后突破和掌握天地往返、空間出艙、空間交會(huì)對(duì)接等關(guān)鍵技術(shù);驗(yàn)證了貨物運(yùn)輸和推進(jìn)劑在軌補(bǔ)加,以及航天員中期駐留等空間站建造和運(yùn)營(yíng)的關(guān)鍵技術(shù),最終建成了自主建造、獨(dú)立運(yùn)行的“天宮”空間站。
中國(guó)載人航天事業(yè)的科技探索
歷經(jīng)了上世紀(jì)50年代到70年代“曙光號(hào)”載人航天的研制起步與工程下馬,70年代到80年代載人航天工程的“休眠狀態(tài)”,80年代到90年代初圍繞載人航天工程“干不干”和“如何干”出現(xiàn)多次決策沖突……終于從1999年的神舟一號(hào)到2022年的神舟十五號(hào),中國(guó)載人航天事業(yè)通過自力更生、自主創(chuàng)新,不斷打破國(guó)外技術(shù)的封鎖和壟斷,解決了“卡脖子”技術(shù)問題,完成了眾多人類探索創(chuàng)舉。具體表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面:
其一,突破一批國(guó)際宇航界公認(rèn)的技術(shù)難題,使中國(guó)的載人飛船技術(shù)達(dá)到或優(yōu)于國(guó)際第三代載人飛船的水平。載人航天是航天技術(shù)中難度最大的工程之一,它需要解決飛船研制技術(shù)、高可靠性的運(yùn)載火箭技術(shù)、回收技術(shù)等技術(shù)難題。經(jīng)過多年努力,我國(guó)形成了這一領(lǐng)域的核心競(jìng)爭(zhēng)力,特別是神舟飛船的設(shè)計(jì)方案兼顧了中國(guó)特色和總體最優(yōu),與國(guó)際先進(jìn)水平相比有三大優(yōu)勢(shì):一是高起點(diǎn),一步到位。以航天員運(yùn)輸系統(tǒng)為目標(biāo),整體設(shè)計(jì),分步實(shí)施,我國(guó)的飛船設(shè)計(jì)一步即能容納3人,并沿用至今。二是適用性強(qiáng),可一船多用。神舟飛船采用了三艙一段式,其中軌道艙與附加段的設(shè)計(jì),使得飛船具有留軌利用能力,既能為航天員生活、工作提供一個(gè)多功能廳,還能作為天地往返的運(yùn)輸工具為今后的空間探測(cè)、空間站交會(huì)對(duì)接作準(zhǔn)備。三是實(shí)用性與安全性兼具。我國(guó)的神舟飛船不僅可以實(shí)現(xiàn)人貨合運(yùn),在安全性設(shè)計(jì)方面也體現(xiàn)了國(guó)防先進(jìn)水平。特別是與達(dá)到國(guó)際載人火箭先進(jìn)水平的長(zhǎng)征二號(hào)F火箭進(jìn)行總裝、運(yùn)輸和發(fā)射,極大地保證了載人飛行的高可靠性、高安全性。
其二,中國(guó)載人航天空間站工程進(jìn)入空間站建造階段,致力于打造一個(gè)長(zhǎng)期在軌的國(guó)家太空實(shí)驗(yàn)室和面向國(guó)際社會(huì)的、開放的科技合作平臺(tái)。中國(guó)空間站初期將建造三個(gè)艙段,包括一個(gè)核心艙(“天和”)和兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙(“問天”和“夢(mèng)天”)。核心艙前端設(shè)兩個(gè)對(duì)接口,接納載人太空船(“神舟”系列)對(duì)接和??浚缓蠖嗽O(shè)后向?qū)涌?,用于貨運(yùn)飛船(“天舟”系列)??垦a(bǔ)給。上述五個(gè)模塊既是獨(dú)立的飛行器,具備獨(dú)立的飛行能力,又可以與核心艙組合成多種形態(tài),共同完成空間站的各項(xiàng)任務(wù)??傮w來看,中國(guó)空間站建設(shè)雖然起步較晚,但在規(guī)模適度、技術(shù)先進(jìn)、功能齊全、宜居性等方面,以及動(dòng)力技術(shù)、能源技術(shù)、信息技術(shù)等領(lǐng)域,都具有明顯優(yōu)勢(shì)。同時(shí)中國(guó)空間站具備開展能力,在運(yùn)營(yíng)階段,可以根據(jù)科學(xué)研究的需要增加新的艙段,擴(kuò)展規(guī)模和應(yīng)用能力。在國(guó)際空間站可能面臨到期退役的背景下,中國(guó)空間站以向世界敞開合作大門的方式,彰顯了太空治理中的中國(guó)責(zé)任與擔(dān)當(dāng),也吸引了眾多國(guó)家申請(qǐng)加入。這不僅標(biāo)志著中國(guó)載人航天工程取得的重大突破被載入史冊(cè),也昭示了長(zhǎng)達(dá)七十多年的中國(guó)航天事業(yè)從獨(dú)立發(fā)展邁向全球合作新時(shí)代??梢灶A(yù)見,隨著中國(guó)空間站的建成,在人類和平利用太空、研究宇宙演化過程、推動(dòng)前沿科學(xué)研究等方面,將會(huì)不斷彰顯中國(guó)力量。
中國(guó)載人航天事業(yè)帶動(dòng)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步與產(chǎn)業(yè)變革
在政府主導(dǎo)、科學(xué)支持、工程驅(qū)動(dòng)的三重力量下,中國(guó)載人航天事業(yè)不僅服務(wù)于國(guó)家總體戰(zhàn)略,高度關(guān)注太空基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)與國(guó)防發(fā)展,同時(shí)也在努力加強(qiáng)科學(xué)與工程的互動(dòng),以實(shí)現(xiàn)航天技術(shù)的轉(zhuǎn)化,帶動(dòng)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步甚至催生產(chǎn)業(yè)變革。具體表現(xiàn)為以下兩種形式:
其一,航天技術(shù)本身的突破所帶來的科技革命和一系列基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)品、服務(wù)。載人航天必將突破許多新技術(shù),這些新技術(shù)又可以帶動(dòng)很多新的學(xué)科、工業(yè)、工藝。例如,飛船返回進(jìn)入大氣層時(shí),與大氣摩擦產(chǎn)生的高溫需要用什么材料才能承受得住?由此,新型防熱材料技術(shù)得以進(jìn)步,進(jìn)而帶動(dòng)傳統(tǒng)工業(yè)如機(jī)械、冶金和化工行業(yè)的升級(jí)。同理,隨著飛船的飛行高度向宇宙縱深處延伸,通信技術(shù)、電磁技術(shù)都需要隨之突破,為此開展的國(guó)際前沿量子調(diào)控與光傳輸研究將有力促進(jìn)世界量子通信技術(shù)的發(fā)展,甚至引發(fā)通信革命。而這些科學(xué)技術(shù)的發(fā)展又可以用于天上地下方方面面,特別是服務(wù)于基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),如電視、電話、5G等通信服務(wù),以及遙感和導(dǎo)航服務(wù)??梢灶A(yù)計(jì),隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和太空條約的建立健全,圍繞能源、電信等一些新的應(yīng)用也會(huì)應(yīng)運(yùn)而生。
其二,航天事業(yè)發(fā)展所需的技術(shù)通過科學(xué)與工程的互動(dòng)與轉(zhuǎn)化,給市場(chǎng)繁榮注入活力。事實(shí)上,我們穿的保暖衣、運(yùn)動(dòng)鞋墊等很多日用品都是從航天員的穿戴用品中民用化研制而來的,由此帶來服裝業(yè)的變革。例如,自2016年以來,中國(guó)某知名戶外企業(yè)持續(xù)與中國(guó)航天跨界合作,先后開展航天戶外服裝及服裝新材料研發(fā)、戶外服裝試驗(yàn)和測(cè)試技術(shù)研究等合作。在這一過程中,該企業(yè)不斷提升自身的戶外用品研發(fā)水平,并自主研發(fā)了“極地仿生科技平臺(tái)”,以“取之自然,用之自然”的仿生靈感勇創(chuàng)戶外新科技?;诖?,該企業(yè)憑借其不斷優(yōu)化的科技成果,不僅連續(xù)12年為中國(guó)南北極科考隊(duì)保駕護(hù)航,2020年還全程助力珠峰高程測(cè)量任務(wù),甚至在神舟十二號(hào)載人航天任務(wù)中,也承擔(dān)了航天員艙內(nèi)工作服、休閑服、睡袋等多項(xiàng)產(chǎn)品的研發(fā)任務(wù)。同時(shí),在與中國(guó)航天合作的數(shù)年間,該企業(yè)收集并分析了航天科研人員的需求,并不斷思考如何把航天艙內(nèi)工作服等產(chǎn)品所運(yùn)用到的航天高新科技,融入日常戶外裝備開發(fā)中,以期推進(jìn)大眾產(chǎn)品不斷優(yōu)化與全面升級(jí)。將戶外運(yùn)動(dòng)精神與航天探索精神相結(jié)合,讓大眾消費(fèi)者也能體驗(yàn)到航天科技帶來的安全感與舒適性。2021年該企業(yè)與中國(guó)航天某品牌的聯(lián)名系列產(chǎn)品上市,該產(chǎn)品不僅實(shí)現(xiàn)了航天科技與戶外裝備的完美結(jié)合,將中國(guó)航天精神根植在更多人的內(nèi)心。同時(shí)充分整合各方優(yōu)勢(shì)資源,開啟將航天級(jí)戶外新材料等技術(shù)應(yīng)用于更廣泛日常戶外裝備的合作開發(fā)計(jì)劃,在為消費(fèi)者打造極致戶外產(chǎn)品的同時(shí),掀起“戶外硬核國(guó)潮”聯(lián)名熱,讓越來越多的企業(yè)開始關(guān)注服裝的“科技感”與“民族感”。
由此可見,整個(gè)航天事業(yè)的發(fā)展乃至宇宙的探索似乎在經(jīng)歷一場(chǎng)革命,即由航天機(jī)構(gòu)與政府所主導(dǎo),向新興私營(yíng)企業(yè)、公共行業(yè)共同發(fā)展而轉(zhuǎn)變。與航天相關(guān)的產(chǎn)業(yè)將進(jìn)入人類的生活,這也吸引著一大批創(chuàng)業(yè)公司集聚于此,以開拓的勇氣、全新的商業(yè)模式回應(yīng)宇宙探索。
中國(guó)載人航天事業(yè)對(duì)人類生活的影響與展望
伴隨著中國(guó)載人航天事業(yè)的發(fā)展和關(guān)注度的提高,航天教育、航天文創(chuàng)等領(lǐng)域憑借新的機(jī)遇與活力不斷開拓人類的視野、豐富人類的生活。如:由神舟十三號(hào)載入飛行乘組航天員王亞平等人帶來的“天宮課堂”,以太空授課的形式,持續(xù)開展形式多樣、內(nèi)容豐富的航天科普教育,積極傳播載人航天知識(shí)和文化。由中國(guó)航天文創(chuàng)(CASCI)所打造的沉浸式航天藝術(shù)盛宴《漫無邊界》以44米宇宙巨幕環(huán)繞、1000㎡火星場(chǎng)景還原,展示“科技+藝術(shù)”的“真國(guó)潮”,吸引民眾打卡無垠的宇宙空間。更有國(guó)內(nèi)首家太空餐廳可以品嘗航天育種蔬菜水果和太空“同款”美食,元宇宙熱度下航天文創(chuàng)推出的神舟五號(hào)3D數(shù)字藏品一經(jīng)上線即售罄……可見,航天教育、航天文創(chuàng)已經(jīng)成為普通人認(rèn)識(shí)太空知識(shí)、了解中國(guó)航天成就的“引路人”。傳說中的“大國(guó)重器”就這樣走進(jìn)了千家萬戶和市井生活,以親民化的形式得以傳播。
當(dāng)然,宇宙探索不僅可以改善人類在地球上的生活,而且能夠在其他星球和維度上擴(kuò)展商業(yè)前景和科學(xué)事業(yè)。2015年是中國(guó)商業(yè)航天元年。從那時(shí)起,一批創(chuàng)業(yè)者懷揣對(duì)日月星辰的熱愛,用敏捷的方式快速迭代和驗(yàn)證技術(shù),為行業(yè)積累了大量的經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù),開發(fā)了諸多創(chuàng)新型的行業(yè)應(yīng)用,滿足更加市場(chǎng)化、個(gè)性化、多樣化的場(chǎng)景和需求。從上游的芯片和硬件制造,到中游的衛(wèi)星測(cè)運(yùn)控,再到下游的應(yīng)用與服務(wù)落地,由商業(yè)航天主導(dǎo)的“太空生態(tài)”已經(jīng)形成閉環(huán),漸成體系。在這一體系中,與航天員互動(dòng)的太空機(jī)器人會(huì)重新定義地球上的人機(jī)關(guān)系;在月球上進(jìn)行建造活動(dòng)的自動(dòng)駕駛車輛也將革新地球基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目的設(shè)備;普通人的太空旅行也不再只是幻想,因?yàn)榧夹g(shù)與需求發(fā)揮著雙輪驅(qū)動(dòng)的作用。
以太空旅行為例,在技術(shù)方面,2022年中國(guó)空間站首次實(shí)現(xiàn)航天員駐留時(shí)長(zhǎng)達(dá)到6個(gè)月、兩個(gè)乘組6名航天員同時(shí)在軌,預(yù)計(jì)每半年由載人飛船實(shí)施人員輪換并在軌運(yùn)營(yíng)10年以上。由此,飛船的可重復(fù)使用性、空間站的運(yùn)營(yíng)優(yōu)化程度等,在提升人類進(jìn)入太空的可靠性、安全性的同時(shí)也降低了成本,這為發(fā)展航天旅游奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。而市場(chǎng)對(duì)航天旅游的需求近年來也愈發(fā)旺盛,航天旅游正在變成大多數(shù)人都渴望追逐也可以去實(shí)現(xiàn)的夢(mèng)想。從2020年起,國(guó)外航天企業(yè)如維珍銀河、藍(lán)色起源的航天旅游不僅實(shí)現(xiàn)了首飛而且至今已完成多次飛行。特別是美國(guó)太空探索技術(shù)(SpaceX)公司的“龍”飛船首次將美國(guó)航空航天局(NASA)的兩位航天員送到了“國(guó)際空間站”(ISS),標(biāo)志著商業(yè)航天企業(yè)具備了從運(yùn)載火箭到載人飛船的全鏈條服務(wù)能力,隨時(shí)都可以開放商業(yè)航天旅游市場(chǎng)。為此,中國(guó)也在努力探索,讓人類大規(guī)模、低成本地進(jìn)入太空變得可行。
在此基礎(chǔ)上,地月經(jīng)濟(jì)帶有望成為各國(guó)宇宙探索的焦點(diǎn)。因?yàn)榈卦陆?jīng)濟(jì)帶涵蓋了地球與月球之間的商業(yè)和科學(xué)活動(dòng),它將開啟一個(gè)經(jīng)濟(jì)變革和發(fā)展的時(shí)代,并為構(gòu)建人類命運(yùn)共同體提供新的動(dòng)力。例如,人類發(fā)現(xiàn)不僅地球上有水,月球上也有水。將這一重要物質(zhì)分解成氧和氫,就可以獲得航天器和衛(wèi)星的燃料,以及維持人類生存所需的氧氣。這意味著,隨著地球與太空之間的發(fā)射和運(yùn)輸所需資源變得越來越易獲得,人類可以擺脫從地球攜帶資源的束縛,在月球附近進(jìn)行資源開采、工業(yè)擴(kuò)展,甚至在月球上建設(shè)基地。當(dāng)然這一基地也許不適合民用居住,但它有利于保護(hù)地球環(huán)境與資源,為人類數(shù)量的增長(zhǎng)和能源的消耗提前謀篇布局。
數(shù)十年來,航天事業(yè)通過創(chuàng)造產(chǎn)品和服務(wù)推動(dòng)著人類社會(huì)各行各業(yè)的發(fā)展,也直接影響著人類的生活。未來它將成為具有自身宏觀經(jīng)濟(jì)、地緣政治、凈收益和市值的變革性商業(yè)領(lǐng)域,甚至帶來的變化將深刻改變?nèi)祟愇拿髯呦颉6陨线@種令人難以置信的影響也曾發(fā)生在互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)中:彼時(shí)正值新舊世紀(jì)交替,有學(xué)者預(yù)測(cè)人類將開展線上活動(dòng),可以用手機(jī)完成大部分工作、生活,甚至可以與客服平臺(tái)的機(jī)器人互動(dòng)。20年后的今天這些已一一實(shí)現(xiàn),線上辦公、線上采買已成為日常。但對(duì)于航天事業(yè)而言,它強(qiáng)大的沖擊力也許會(huì)把等待的時(shí)間縮短一半。在不久的將來,甚至可能人類一部分群體在地球上生活,另一部分在太空中工作。
由此,宇宙探索所引發(fā)的科技革命和產(chǎn)業(yè)變革也許會(huì)作為“第五次工業(yè)革命”,為各國(guó)促進(jìn)人類進(jìn)步提供合作新契機(jī)和新環(huán)境。因?yàn)橛钪嫣剿鞔碇鴦?chuàng)新性的方法與經(jīng)濟(jì)發(fā)展新態(tài)勢(shì),吸引著科學(xué)家、工程師、航天員、企業(yè)家乃至跨國(guó)公司與各國(guó)政府都加入其中,走向航天事業(yè)帶來的新時(shí)代,尋求地球與太空中人類活動(dòng)相統(tǒng)一。具體表現(xiàn)在:航天技術(shù)促使人類開發(fā)新能源、工業(yè)材料、全新育種方式,發(fā)現(xiàn)疾病的治療方法,向人類展示了創(chuàng)新與進(jìn)步的新路徑;同時(shí)航天技術(shù)也在提醒人類保護(hù)地球、避免過度開發(fā)。宇宙探索的特殊本質(zhì)就是讓人類想象到除地球以外的其他世界,同時(shí)又意識(shí)到自身的渺小和保護(hù)地球的必要性,這是一種巨大的力量。
在過去的70多年,中國(guó)載人航天工程走出了一條符合中國(guó)國(guó)情的道路,不斷開創(chuàng)載人航天事業(yè)發(fā)展新局面。載人航天事業(yè)的強(qiáng)產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)性與高技術(shù)輻射性,不僅在短期內(nèi)會(huì)帶來高新技術(shù)水平的提高;同時(shí)作為一個(gè)增長(zhǎng)速度遠(yuǎn)高于一般科技產(chǎn)業(yè)和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的高科技行業(yè)領(lǐng)域,更能夠通過空間站建設(shè)完成、投入使用所帶來的平臺(tái)效益,對(duì)整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。當(dāng)然,中國(guó)的太空探索并不會(huì)止步于此,在未來的太空賽道上,面向?qū)嵤┨皆鹿こ趟钠?、木星系探測(cè)、研制發(fā)射新一代載人運(yùn)載火箭等一系列新的要求與挑戰(zhàn),中國(guó)自立自強(qiáng)、兼容并蓄、開放創(chuàng)新,為推動(dòng)世界航天事業(yè)發(fā)展繼續(xù)努力,為人類和平利用太空、推動(dòng)構(gòu)建人類命運(yùn)共同體貢獻(xiàn)更多中國(guó)智慧、中國(guó)方案、中國(guó)力量。
(作者為北京航空航天大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院教授)
【注:本文系國(guó)家社會(huì)科學(xué)基金重大項(xiàng)目“企業(yè)創(chuàng)新主體地位強(qiáng)化及技術(shù)創(chuàng)新能力提升研究”(項(xiàng)目編號(hào):21ZDA012)的成果】
【參考文獻(xiàn)】
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責(zé)編/銀冰瑤 美編/陳媛媛
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