工业设计中的人机工程学

Ｉｉ业没汁｜Ｉｌ的人机Ｉｉ程学

李鹏

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摘要：人机１－程芈是研究凡机械及拭ｊ＝作环境之删相互怍用的学科渡学科在托自身的在展过程巾，逼步打破ｒ各学科之间的界限井有机地融台丁备韩ｉ史学科的理澎，下断地完善同身的基率概念、理论体系研究方法“及技术｛末准和规范．从而肜成了ｆ】研究和应用范围都极为ｒ泛的练台性边缘菩科。仅从工业设引逮范畴来看．＾至字航系统城ｒＨ规划变通工肄．小至求具、眠装文ｎ以及枰、硫、镶之类的生活用品．尊之为＾娄各种生产与生活所剖造的法已成为＿【业世计者所面临的新谍题之～关键词：＾机上程学．【一ｍｉ殳汁．人的内索

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１设计以人为本

人是社全的上体人的幽素也是｝ｔ会构成中最为复杂的元素。作为物种的人Ｊ王映若种种生理和心理因素．如叽能．】垂动新陈代谢认知等；作为哲学的人厦映着种种思想因豢，如思维观审美观辩证观宗教税民ｌ苷观文化理价值观论理观等，人类从进两大硬软结构上作用十社会所有旰；态，在运转过程中折射出种种＾婪闻索的烙痕仪从Ｊ一惶设汁这范畴米看．太至字航系缱，城市规划建筑｜殳施自动化【１、机械设备交曲工具，小鬟采肄、服装、文具以及盆、轩、碗筷之类弁种生产与生活所创造的‘物”在设计和制造时都必须把“人的因素”作为一＋十羡耍的条件米考虐

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好地把握，而且．手表ｉｊｆ；专门针埘运动员的特点而设计ｒ个防汗系统（图１）

Ｉ埘Ｉ耐炬Ｉ＇ｒｉ缸跑丧杆Ｉ洛・阿尔托设计

Ｉ）人计产品功能进化的反应．对产品结构的要求．对产品操作方式的认知，对产品外形表＿弹的认同．对产品村质肌理蜘成的满足，对产品设汁理念的理解等是产品｜｜Ｉｆ务并作用于人为中心的社会构

Ｉ所示，这是耐克々门为跑步者世计时～款Ｆ表，人性化的没计使这敦表舒遁安垒耐用跑步音即使在运动中也很容易看清楚，“Ｓ”的形状让手能根

成的现象，产品设计中力求表现的功能组合科学、结构合理、操作方式设定有序、形态表现个性强、材质、肌理构成的品质优秀，主创思路具有时代感等，都是通过产品设计表达出人在各个层面上的需求因素。人的因素与产品设计具有着相互间的从属

关系，产品设计脱离了人的因素的具体表现就丧失

根本价值，人的因素不注入到产品设计中表现，整个社会会越来越虚无飘渺。产品设计以社会构成的客体形式支撑并促进着人类不断向前发展。

２）依据人的因素开发产品，是现代设计的根本原则。人的因素始终体现着社会发展的进程。现代

社会中人们在尽享高科技产品无限乐趣的同时，对

原始的生活情调更具有浓烈的兴趣；在信息时代高

度紧张的工作压力下，更希望适时地躲避在与世隔绝的自我空间中体味人间真情；在工业化产品充斥整个生活工作环境的同时，更加渴望有与自我生命体友好交流的特殊物品；在拥有最先进的通信、交通工具的同时，不免对其提出种种特殊感受的个人要求；等等。社会物质无论多么丰富，多么先进，人的能动性都会在其活动中产生出种种游离于社会

物质构成的因素，从中真实地反映出人的因素的复

杂特性。由此也反映出人的需求始终应变于时代，对产品提出种种苛求。

３）寻找人的因素与产品设计的走向，是基于人的能动因素而挖掘产品的必然发展方向。人的能动因素在不同背景作用下有许多反应。通过个人背景

作用下的能动的真实思路，可以反映出现实产品的

众多不足和缺陷。我们从中不难发现针对产品再发展的主导思路。若把这种视角放宽到社会各阶层中的每个人。将各个个体的反应集中归纳成人类因素模型。则可以想象，产品设计的走向将会从中显示出众多具有鲜明个性特征要求的发展思路。

产品设计走向反映为人类的超前意识，其基础

完全派生于人的因素。只有从一点一滴的人类因素

上采集社会发展的真实反映，才能激起超前思考意识。及时地、紧紧地、不断地抓住产品设计的走向，就是从最常见的人的因素上着眼，把反馈、采集到的各种信息回馈到产品设计中思辨，能透过人的因素操控住产品发展的核心内容。

２人机工程学在设计中的重要角色

社会的发展、技术的进步、产品的更新、生活节奏的加快等一系列的社会与物质的因素，使人们

在享受物质生活的同时，更加注重产品在“方便”、“舒适”、。可靠”、。价值”、。安全”和“效率”等

２２８

方面的评价，也就是在产品设计中常提到的人机设计问题。

只要是。人”所使用的产品，都应在人机工程上加以考虑，产品的造型与人机工程无疑是结合在一起的。所谓人机工程学，亦即是应用人体测量学、人体力学、劳动生理学、劳动心理学等学科的研究方法，对人体结构特征和机能特征进行研究，提供人体各部分的尺寸、重量、体表面积、比重、重心以及人体各部分在活动时的相互关系和可及范围等人体结构特征参数；还提供人体各部分的出力范围、活动范围、动作速度、动作频率、重心变化以及动

作时的习惯等人体机能特征参数，分析人的视觉、

听觉、触觉以及肤觉等感觉器官的机能特性；分析人在各种劳动时的生理变化、能量消耗、疲劳机理以及人对各种劳动负荷的适应能力；探讨人在工作

中影响心理状态的因素以及心理因素对工作效率的

影响等。我们可以将它们描述为：以心理为圆心，生理为半径，用以建立人与物（产品）之间和谐关系的方式，最大限度地挖掘人的潜能，综合平衡地使用人的肌能，保护人体健康，从而提高生产率。

人机工程学因素往往是企业提高其竞争力的手法之一。管理大师麦克・波特（ＭＩＣＨＡＥＬ

ＰＯＲ—

ＴＥＲ）曾说过，企业具备竞争优势的两个方式：一是扩大生产规模，走向规模经济，才能占有成本上的优势；另一个便是创造企业或产品的附加值，制造消费者趋之若骛的心理。在现今产品和质量逐步提高，且消费者对商品品质要求越来越高的情况下，各产品制造商们无不力求突破，希望能出奇制胜，打动消费者的心。拿当今世界上提出的“健康”人机工程学的新要求为例，即是用某些考虑人机因素的辅助性产品，如：电动腰靠、紫外线阻隔（ＵＶ、ＣＵＴ）等来提高产品人性化的层次，籍此创造其他品牌无法模仿的优势，而赢得消费者青睐的。

产品设计的最终目的是方便于人，服务于人，取悦于人，激发于人，在人与产品间创造出全面和谐的共存空间。方便于人是基于人的行为特征构造产品操作控制平台，服务于人是基于人的各种需求

打造产品综合构成，取悦于人是基于人的心理特征

创造产品情感空间，激发于人是基于人类发展趋势营造产品发展的互动空间。

在产品与人的作用关系中，人对产品的认知、感受、领悟是通过产品传递出来的各种视觉、触觉、

操作信息逐渐达到的，这就是人一机（产品）关系

的实现过程。每一个实现点上的现象也就反映为人机个性特征。产品内部所有功能部件都必须外延到

表面、形成“啦一ｃｆｌ，褂圳的结构从直观讣骺ｌ袁选出ｃ，』接触拄制的Ｊ、机是敢线形和杆蛩

产品功能

蛮现的前提圯日宵优压的挂触疗式铀胜感什幺样的接触方式蝮菏！堑最豫”幺样的接雠而吻台最尚．都在产品々卜形的槛晰ｊ表艘着．＾‘ｊ产品一旦触厦就会扶各个触眨过髓中培受到释向的表晰求。ｒ产品前完整ｊｎ能琏往眭用巾体现ｍ束的人住使』ｉｊｃｆ，

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３人机工程学的研究范围

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Ｉ、蝌断蒂姆醴｝ｆ

人机芰磊是产品醴ＩＩ中的髓心产品为刊幺均成ｊＥ玺枷何价瓶表现如｛ｍ，稀绕凡帆美系做出ｌ土体坪忻泣计丧现也自然凹¨ｌ到这些肇率点上．即兕鹱丧则

Ｊ、机界面表现心理表现

ｒｌＫ度拦斑：是摹ｆ人肌体的不嘲Ｒ度在产。翳尺度表现Ｌ亢丹体戚舒通慷障

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｝ｆ的高匿定位等懿佳的Ｒ直硅，“乩构成的仇腰保

障精确的Ｒ度定｛｝是表础人娄物＾ｉ，侬搿ｆ的报乖

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人机系统中的，、机羿ＩｎＪ足搀系统中的

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包括

ａ符号泣｜｝

是基ｒ』、埘，Ｌ活形怎的直垃感知

经验．把严品的形卷作为与现宴生活衔接的符号．Ｕ整体感知慨忠卜谋求经验性记忆符号特征化的表现如｝赌撑取形忐的柠ｇ．指ｎ：按键的符号，手指并拢旋转∞符号．手臂庄动牛径的符号脚形功毹疑挥符号

步伐足嗟符号等把这些由存直接在

ｒ２品县体部位加强｝ｆ；志ｆ！勿台的蠢珊．可Ｌｌ创造ｍ良好的Ｍ世认知教半

ｂ方式表现是硅于凡的生理＝｝ｌＩ心理吲豪确定

产品的作附方式

如接踺的排列是从车至右还屉

１＝ｋ矗争＾・，ｆ！镄的锁扣盯ｌｂｌ｝Ｅ哪边最适台凡的需求笔星“套管还是以弹性结构蘸起笔出痫理庳是舒段起坡逆足两边任意调整．等等产品鐾或功能的打式右多种选择，凡的综台闪乘作用Ｆ的方式袁现型能体现出人帅车能特征产品的锚构方式是人性化结构的展现，应ｍ人的昂佳行为方式为基准设定

ｒ触点世ｌｆ：足莲ｒ凡的肢体点曲Ｒ度和形卷特舒“』ｊ＝负形的蜘台美系蛙计产品的触盟面如揖健面生祷两靠背面踏脚面、手｝丙面等触点是珊城出求应触丝中具有最大的接触面，触醴面

越大

盘撑肌堙的点就越害．趣能分解用力舒缓

肌体集中在点上的疲鸶感蛔漪面的设Ｉ｝币仅运用与触点形体吻台的线嘭，还附『ＪⅡＪ‘具有弹性的柑愤，角盘点的表现就娃得更蜘愠和宜，、

ｄ操作没ＩＩ：是基于凡的行为冰序世汁产品操作拄制系统人的习惯动作鹎｝ｔ会巾普墒存在善，做『司件事人的行为不ｒ・Ｔ能一致．这种不一致直接影响若产品构成中操作系统的设置把多数人的行为习惯归纳、分析

在行为连环分布的比较ｃ｝Ｊ哩

门纳出最珏技认同的操作次序．井优化形成攫怍丧鼬方式，能从凡的本性特征上建立起投有＾亍为障碍的操作控制系缝饥庠的操作掩制面板汽车驾驳

窜

【其盎｜ｊ勺打７ｒ结构太『】的开启次序荨操作

表现可以体理出浓郁的＾＿｜．Ｉ．化元索．起正使』、机进到体化

ｃ幅度设Ｉ卜：是摹ｆ凡的肌体运动幅度和动作可銮幅崾漱｝｝一晶拜三亳如人的五指ｊ耋功幅躞与电

话组合按键，手机造型与握取操纵按键的幅度，腿关节运动与助动车支架结构等。产品机能构成形式所有设计师面前的课题。人机工程学正是解决这一

难题的钥匙，以人为本的设计理念符合社会发展规在人的作用面上都具有一定幅度的运动和可变关系，依据人的特性设置结构，要把产品构成作为动态的人的依附，以最大幅度适应和表现人的活力。

③心理表现：心理是人的感觉、知觉、注意、

记忆、思维、情感、意志、性格、意识倾向等心理现象的总称。人的心理活动是一个整体，各种心理现象之间是相互联系、相互影响的，并且在特定的情境中综合地表现为一定的心理状态，并在行为为上得到体现。研究人的心理使设计满足人的行为是人机设计中一个重要环节。

４结语

处于商品社会的今天，怎样的产品才能满足人们在物质与精神两方面日益增长的需求，这是摆在

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律，是最前沿的潮流与趋势，是一种人文精神的体

现，是人与产品完美和谐的结合，是现代设计中必不可少的重要环节。

参考文献

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大学出版社，２００１．

［２］李彬彬．设计心理学［Ｍ］．北京：中国轻工

业出版社，２００１．

［３］何灿群．人体工学与艺术设计［Ｍ］．长沙：

湖南大学出版社，２００４．

［４］王继成．产品设计中的人机工程学［Ｍ］．北

京：化学工业出版社。２００４．

工业设计中的人机工程学

作者：作者单位：

李鹏

天津工业大学机械电子学院，天津 300160

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1.期刊论文 卢兆麟.汤文成.LU Zhao-lin.TANG Wen-cheng 工业设计中的人机工程学理论、技术与应用研究进展 -工程图学学报2009,30(6)

人机工程学是工业设计中重要的辅助手段.通过对近年来在国内外发表的人机工程学研究论文的分析与归纳,较为系统地总结了工业设计中的人机工程学理论、技术与应用研究的进展状况,探讨了人机工程学在工业设计领域内的应用方法、研究理论与技术,并针对信息化条件下工业设计的发展,提出了人机工程学的发展趋势与研究热点.

2.学位论文 朱韵 关于应用人机工程学的研究——在工业设计中的体系、内容、方法 2006

人机工程学是研究人与系统中其他因素之间的相互作用，以及应用相关理论、原理、数据和方法来设计以达到优化人类和系统效能的学科。

如同其他学科一样，人机工程学的研究分为理论和应用两方面。理论人机工程学主要通过观察、实验等方法研究人体特性，涉及人体尺寸、骨骼、肌肉、姿势等方面。随着现代计算机技术和信息技术的发展，传统理论人机工程学层面上的研究已经不能满足如今信息化、全球化社会的需要。应用人机工程学是在研究人体生理学指标的基础上，综合分析人群的属性(年龄、学历、文化背景、知识结构、语言、心理学等指标)，更好地协调人机之间的关系，建立更高层次人机关系的学问。

应用人机工程学的研究是工业设计人员所面临的新课题。工业设计与人机工程学的共同之处在于两者都是着重研究人、机、环境之间的关系，为解决这一系统中人的效能，健康问题提供理论与应用方法。应用人机工程学给工业设计提供了有关人和人机关系方面的操作原则和设计依据。另一方面，工业设计也反过来推动了应用人机工程学的发展。随着社会的发展人们将会更加注重生活“方便”、“舒适”、“可靠”、“价值”、“安全”、和“效率”等方面的评价，应用人机工程学的研究，将会大大推动工业设计水准的提高。翻阅、分析了大量国内人机工程学方面的资料，其中有涉及解剖学、测量学、应用学等各个方面，内容跨度十分大而且结构混乱不清。如此一来，使人机工程学这门与工业设计息息相关的学问变得复杂难懂，往往让人读完也理不出一条头绪来。中国人机工程学的研究大多参考了上个世纪80年代的作品，其理论人机工程学和应用人机工程学研究轮廓不清、体系混乱。基于国内的研究现状，我将应用人机工程学研究作为论文的重点。

论文提出了从1、身体侧面；2、头脑侧面；3、时间侧面；4、环境侧面；5、相互运用侧面；五个全新的角度全面探究人机关系的观点，通过对这五个侧面的研究建立应用人机工程学的体系框架。

采用Ergonomic Checkpoints项目检查清单的研究方法归纳出注意事项，并说明其中的原因，进行定性的分析。最终将应用人机工程学的理念和方法切实运用于产品开发中，使工业设计中的人机关系达到一个新水平。

其研究意义在于它能拉近人机工程学与工业设计之间的距离，使人机工程学完全融入、应用到工业设计、产品开发中去。其研究结果能使产品设计师更方便、更系统地运用人机工程学，大大提高人机工程学的应用性。这对人机工程学的推广和工业设计水平的加强都具有重要价值和现实意义。

3.学位论文 李伟 应用人机工程学研究——人体数据分析处理及其应用研究 2006

随着人类社会进步和工业发展，人们越来越重视工业设计和人机工程学应用。而人体测量及其测量数据是进行工业设计和人机工程学应用的基础。

本论文主要是对原国家标准中的人体尺寸百分位数数据进行研究，建立人体尺寸数学模型，并据此对本人获取的新人体数据(2004年)进行分析和扩展处理，建立新的人体尺寸数据体系。最后阐明将人体数据进行人机工程应用的原则和操作方法，并举出典型的人机工程学应用实例。 本论文的研究内容主要包括以下四个部分：

1．人机工程学与人体测量的研究首先对人机工程学和人体测量进行了相关研究。阐述了人机工程学与工业设计，以有人体测量学、测量技术和人体测量项目。

2．对国家标准进行相关研究对国标《中国成年人人体尺寸》和《工作空间人体尺寸》进行相关研究。分析研究在工业设计和人机工程学应用中常用的人体测量项目。利用SPSS13和MATLAB软件，对国标中人体尺寸百分位数数据进行线性相关分析，再进行最小二乘拟合，得出身高、体重与其它各人体尺寸之间关于百分位数的线性关系，建立基于人机工程学应用的人体尺寸数学模型。

3．新的人体测量数据的分析处理基于以上建立的人体尺寸数学模型，对新的人体数据进行分析处理。按照人机工程学应用和国标的要求，分析处理新的人体数据，建立新的人体尺寸数据体系，并给出各人体尺寸项目的第1、第2、第5、第10、第50、第90、第95、第98、第99百分位数数据，以利于工业设计和人机工程应用。 4．人体测量数据在工业设计中的应用人体测量数据是为工业设计和人机工程学应用而服务的。本论文最后阐明了在产品设计中应用人体尺寸数据的原则和方法，提出了具体应用的操作步骤和流程，并举出一些人机工程应用的典型实例。

4.期刊论文 苏胜 浅谈工业设计专业中《人机工程学》的作用 -科技信息2009,""(26)

是高等院校设计专业的主要专业基础课.通过对该课程学习,使学生根据人的生理、心理特点,发现并利用人的行为方式,通过对产品、环境的合理设计,达到安全、方便的目的,从而达到提高人民生活质量,改变人们生活方式的目的.本文通过对工业设计与人机工程学的关系、人机工程学内涵及对工业设计的作用的阐述,强调人机工程学在设计专业中的重要性.

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人机工程"以人为本"的核心概念已经有着多年的应用历史,在信息飞速扩展的时代,文化信息的传播已经是爆炸式的,随着社会的进步、技术的更新、产品的涌现、生活节奏的加快,过去照本宣科、照搬数据的人机设计方法已经不能适应千变万化的时代变迁,材料更新、技术创新、人类生活方式、人类心里变化等的人类新需要使得人机工程学与工业设计的相互作用日益复杂化,同时也体现了人机工程学与工业设计的潮流与趋势,顺应潮流人机工程学也在变化,这是一种人类文明进步的体现,这样才能实现人与机器和谐完美的结合.

6.期刊论文 胡卫军.谭广超 工业设计中人机工程学原理之探究 -企业技术开发（下半月）2010,29(8)

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7.期刊论文 毕海龙 浅谈人机工程学在工业设计中的重要作用 -科技风2008,""(16)

人机工程学和工业设计的主导思想都是以人为核心,研究人与物之间的协调关系,工业设计与人杌工程学有着密不可分的关系,在工业设计的过程中,人机工程学起到了至关重要的作用.

8.学位论文 方敏 基于情感化的人机工程学研究 2008

本论文从情感化人机工程学的背景与意义为出发点，从情感的角度对二者之间的关联进行详细研究。时下人们追求的是一种完整的、能够体现他们自身价值和需要、并且能够丰富他们生活的产品。也就是说，人们需要的已经不仅仅是“物”的本身，而是期望通过产品获得一定的情感体验。因此，本文围绕情感体验的概念从认知心理学、情感化设计及相关领域进行探讨。从人性化的角度研究工业设计中的各种情感要素，寻求一种可以满足工业化背景下的标准化设计体系。

第二，从产品的角度出发对在设计过程中影响用户情感的设计要素进行研究。产品的形态、材质、色彩及其所处的环境都能给受众带来一种甚至是多种体验。这部分以大多数人的体验为研究基础，将抽象的情感体验要素物化成具象的设计元素和其它各种感官体验要素，为情感化人机工程学的研究提供一种可行的设计方法。

第三，对产品自身要素研究后，在接下来的章节中笔者会把体验延伸到更深的层次。也就是说，能够对用户情感产生影响的不仅仅是产品外观，还有该产品的功能、用户体验等深层次的要素。这部分的重点在于如何把握个体或某个群体的深层次感官经验，因为个人的生活背景、经历等各不相同。在这一部分的直观体验、功能和理念层次的由浅入深的研究中分别采用三种不同的设计方法对相应的理论进行验证。

最后，在本课题的研究过程中将会穿插大量的设计实例，通过对这些实例的分析，来验证本文提到的相关理论。另外，还能让读者更加直观地感受到利用情感化人机工程学理论所做产品设计的魅力所在。

基于情感化的人机工程学研究是对目前人机工程学的重新审视，是对传统人机工程学研究的补充和扩展，这是顺应社会、时代发展的产物。文章从情感角度出发，结合人机工程学、设计心理学、环境心理学等相关学科，全面结合、综合考虑，在真正意义上做到高情感含量的工业设计。

9.期刊论文 罗碧娟 工业设计专业"人机工程学"课程的教学改革与探讨 -科技信息2009,""(24)

本文在分析人机工程学学科特点的基础上,针对工业设计专业对人机工程学课程的教学进行探讨.主要从人机工程学理论教学、理论运用、理论与工业设计实践相结合及改进教学方法等方面进行教学创新与探讨.

10.学位论文 陈震 装载机驾驶舱虚拟工业设计评价系统研究 2009

工业设计是提高产品竞争力的有效手段。设计人性化的装载机驾驶舱是企业展示自身研发实力和核心技术的舞台。驾驶舱做为装载机的操纵中心，是驾驶员工作或者休息的空间，如何对驾驶舱设计进行科学有效的评价对于驾驶舱工业设计的改进和人性化设计的实现是至关重要的。　　

目前，国内还很少有基于UG软件的Human Modeling功能和Grip语言进行二次开发的装载机驾驶舱虚拟评价系统研究。本文是以此为论文的创新点展开探讨研究。　　 本文主要从以下几方面进行研究：　　

首先通过对装载机驾驶舱虚拟工业设计的特点进行分析研究，得出虚拟设计评价的所需要的评价因素和评价原则。第二进行人机工程学分析研究得出评价用数字人体尺寸。第三根据前面的研究结果结合驾驶舱工业设计分析结果得出评价因素的评价范围标准。最后在UG平台上使用Grip语言开发虚拟设计评价系统，并在UG软件环境中建立具体评价型号驾驶舱虚拟环境，运用评价系统对驾驶舱的设计进行舒适度和操纵舒适范围评价分析并得出结果。　　

本课题对装载机驾驶舱进行基于虚拟技术和人机工程学理论的虚拟工业设计评价的研究和探索，一方面为常州林业机械股份有限公司所研发的项目提供有力的支持和帮助，另一方面对国内装载机驾驶舱的工业设计研究提供一定的参考价值。

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