信息化的挑战、机遇与中国制造业的应对之路*

中国社会科学院研究生院 刘吉超

中国社会科学院工业经济研究所 李 钢

信息化是充分利用信息通讯技术，促进信息交流和知识共享，充分发挥人的智能潜力以及社会物质资源潜力，改造提升传统产业，发展新兴产业，优化产业结构，提高经济增长质量，推动经济社会发展转型并使之造福于人类的历史进程。①中共中央、国务院办公厅:《2006－2020年国家信息化发展战略》，2006年5月。深入推进信息化与工业化的融合，是我国走新型工业化道路的核心内容，是促进我国工业由大变强的必由之路，加快经济社会各领域信息化，是中央的重大战略决策。随着信息技术的迅速发展和对各行业的渗透逐渐深入，信息技术深刻改变着全球工业生产组织体系，催生出全新的生产方式和组织方式，各国产业竞争力的源泉逐渐变化，全球产业分工格局将被重新塑造。深入应用信息技术，提高信息化集成应用水平，对制造业生产组织方式进行变革，优化资源配置效率，提升产品附加值，增强产业控制力是促进我国制造业生产组织体系走向现代化的必由之路，是促进制造业转型升级、构建和完善现代产业体系的重要途径。

一、信息化催生新一轮工业革命

信息化与工业化的深度融合，极大地提高了生产制造的数字化和智能化水平，带来工业领域的全面变革与创新，引发新一轮工业革命。为了便于划分经济时代，学者们普遍根据工业生产使用的关键技术及其技术经济范式为基础，将关键工业生产技术的颠覆性创新和突破视为“工业革命”(贾根良，2013)。当前，对于历史上历次工业革命的划分有不同的维度，传统工业史研究从工业“通用技术”的突破为依据出发将人类历史上工业革命划分为三次:第一次工业革命发生于18世纪中后期至19世纪中后期，以蒸汽机的发明和广泛应用为基础，以机器生产代替手工作坊为主要生产方式，人类开始进入工业社会，步入“蒸汽时代”。第二次工业革命发生于19世纪中后期至20世纪中后期，以内燃机和电力的发明及广泛应用为基础，以标准化大规模流水线生产为主要特征，人类进入“电气和化石能源时代”。当前，信息化在工业生产中的普及应用、融合渗透，将推动工业生产走向智能化、数字化制造的时代，带来工业领域的全面变革与创新，引发第三次工业革命。以3D打印为代表的制造技术综合集成了计算机辅助设计、智能制造、新材料、新工艺等科技成果的应用，是先进制造业发展的重大创新，生产制造的方式将是以通过“添加式生产”的方式将产品“打印”出来(Markillie Paul，2012)，从而将会重新界定工业生产制造的概念，引发新一轮工业革命。

杰里米·里夫金(Jeremy，2011)认为历次工业革命都是在新的通信技术和新的能源系统结合之际发生的，进而引发经济社会的深刻变革。19世纪蒸汽机的发明，结合报刊、杂志、书籍等信息传播方式及相关产业的出现，产生了第一次工业革命，人类步入工业社会。20世纪内燃机的发明和电力的应用，与电话、无线电通讯和电视等通信技术的结合引发了第二次工业革命，使人类进入了化石能源和电气时代。当前，世界正在进行的是以绿色分布式能源和互联网技术融合发展的第三次工业革命，新一轮工业革命包含向可再生能源转型、就地生产和收集可再生能源、存储可再生能源、通过能源互联网在线共享、将运输工具转向插电式以及燃料电池动力车五大支柱(Jeremy，2011)。通过应用新一代信息技术和新能源科技，就地收集可再生的分布式能源，利用能源共享网络在线分享，这种分散式能源生产、收集、储存和互联共享的全新的使用方式将深刻改变现有能源行业格局，引发一场工业的绿色化革命，带来经济社会各个领域的深刻变革。

黄群慧等(2013)从工业生产所依赖的主导性制造系统的技术经济特征角度来界定自从进入工业社会以来的三次工业革命，认为第一次工业革命是18世纪中后期由蒸汽机的普及应用所形成的机械化生产方式，第二次工业革命是20世纪初出现的以“福特制”为代表的大规模流水线生产方式，第三次工业革命是以数字化、智能化和个性化制造为代表的现代制造技术与新型制造范式，相应的在经济社会上占据主导性质的生产制造范式先后经历了从单件小批量生产到大规模生产、到大规模定制、再到全球化个性化制造的三次飞跃性的转变。胡少甫(2012)认为“第三次工业革命”，是以数字制造技术、互联网技术和再生性能源技术的突破性创新与融合为代表，进而引发工业、产业乃至社会发生重大变革，导致社会生产方式、制造模式甚至生产组织方式等方面的重大变革，使人类进入生态和谐、可持续发展的社会。贾根良(2013)从演化经济学角度将工业生产的重大创新划分为三次工业革命与六次技术革命，认为“第三次工业革命”是指以第六次技术革命浪潮为主体并融合信息技术革命(即第五次技术革命浪潮)重大成果的工业革命。

综合国外经济学家们的研究成果，借鉴贾根良(2013)对工业革命及其时间区间的划分，将历次工业革命和主要特征划分如下(见表1)，第一次工业革命的时间区间为1771～1875年，以蒸汽机主要能源和动力机制，以机器化生产代替手工作坊式生产为主要特征，主要通讯方式为报刊、杂志和书籍;第二次工业革命的时间区间为1875～1971年，以化石能源和电力为主要能源和动力机制，以标准化、电气化大规模流水线生产为主要特征，结合电话、电视和无线电等新型通讯方式而产生。当前正在进行的第三次工业革命则是基于新一代信息技术、互联网技术的普及应用，融合分布式新兴可再生清洁能源等新型动力机制，以数字化制造、新材料、新能源、生物科技等技术的应用为代表的全新时代，将会对人类生产生活方式带来深刻的改变。

二、信息技术对生产制造业的改造与提升作用

20世纪80年代以来，信息技术在制造业基础设施、研发设计、生产制造、运营管理、物流配送、营销渠道等各个领域的应用和渗透不断深入。信息技术在制造企业生产经营和管理领域集成应用水平的提升，将创新企业研发设计手段，提升企业生产制造装备的水平，优化组织业务流程，增强产业链协同能力，大幅度提升生产集约化和管理现代化水平，加强了企业间业务协同和资源共享，增强企业竞争优势。信息化促进生产制造的数字化变革，提高制造系统的柔性化、自动化和智能化水平，全面提升传统制造业的技术和工艺水平。

首先，信息化创新了制造企业研发设计手段，提升了企业自主创新能力。研发设计是制造业信息化的重要环节，随着信息化水平的提高，企业研发设计的手段不断创新，传统的计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工艺技术(CAPP)、计算机辅助制造(CAM)、计算机辅助工程(CAE)、计算机辅助测试(CAT)等设计工具和技术日益成熟，①《关于加快推进信息化与工业化深度融合的若干意见》，工信部联信［2011］160号。正逐渐向综合集成设计、虚拟仿真、数字模型等一体化方向发展。信息技术在研发设计环节应用的深入增强了研发设计工具的集成度，创新了制造企业的研发设计模式，提高了研发设计水平，研发设计与制造工艺系统的衔接更加紧密，产业链协同设计体系更加完善，产品全生命周期数字化的设计模式逐步普及。

表1 历次工业革命及其主要特征

其次，信息化促进了生产制造全过程的数字化、一体化和智能化。信息技术在工业生产制造的深入应用将推进工业生产制造的智能化，提升生产过程的自动化。信息化的应用将提高制造系统的柔性化、自动化和智能化水平，使生产系统具有更完善的判断与适应能力，全面提升现代制造业的技术和工艺水平。信息化将使传统的自动化控制系统和装备生产转向数字化、智能化、网络化，工业产品的智能化水平、信息技术含量和附加值不断提高。当前，3D打印制造技术综合集成了计算机辅助设计、智能制造、新材料、新工艺等科技成果，是先进制造业发展的重大创新，将带来制造模式的数字化革命。

再次，信息化推进了企业管理信息平台的综合集成和现代经营管理体系的建立。企业管理综合信息平台的建设，提高了企业管理的信息化管控水平，推动制造业企业研发设计、生产装备、过程控制、物料管理、产品检测、财务会计、人力资源等原本部门化分割的环节相互集成、信息共享，提高业务协同能力，将深化生产制造与运营管理、采购和销售等核心业务系统的无缝衔接和集成应用，推进企业上下游产业链的研产供销、经营管理与生产控制的业务协同，促进企业运营一体化、组织结构扁平化，增强企业资源共享和业务整合能力。同时，信息技术在工业装备中的融合应用使得一些集成了成熟生产工艺、科学方法和先进理念等最佳实践经验的智能设备、工具软件和管理系统快速普及，为一些生产工艺落后和管理水平不高的企业提供了快速赶超的捷径。

最后，信息化加强了企业间业务协同，实现了资源共享和优化配置。随着制造业信息化的深入发展，以应用服务提供商(Application Service Provider，ASP)、制造网格、敏捷制造、全球化制造等为代表的网络化制造模式逐渐兴起，在网络化制造、制造网格和云计算等概念和技术的延伸和拓展基础上，出现了一种面向服务的网络化制造的新模式——云制造(李伯虎等，2010)，云制造将先进制造技术与云计算、物联网、面向服务和智能科技等新一代信息技术充分结合，将各种分散的制造资源和能力进行物联化、虚拟化和服务化封装处理，构建起虚拟化的制造资源和制造能力云池，并进行集中统一的智能化管理和运营，通过汇聚分散资源集中服务和分散服务，实现制造资源的协同共享和多方共赢，为需求方提供按需随时获取的、优质廉价的制造全生命周期服务(李伯虎等，2011)。在云制造平台下，用户可以根据自身需求，随时随地、动态、敏捷地增减制造资源，加强了企业间的业务协同和各种制造资源与能力的集成和共享，优化了制造资源的配置，提高了资源的利用效率。

三、信息化对工业生产和组织方式的变革

首先，利用信息化手段实现大规模定制将成为制造企业的全新生产方式。在信息化条件下，制造企业全新的生产方式是在满足客户多样化、个性化需求的基础上，利用信息化手段实现大规模定制。融合新一代信息技术、新材料、新工艺等全新的生产制造模式，使得企业为小批量、多品种市场提供低成本的定制产品成为可能，以可重构制造系统为代表的新型制造系统通过重构、重复利用和更新系统或子系统组合等方式，实现生产制造的快速变化和调整，具有很强的应变性、灵活性，可以很好地适应大规模定制生产(吕铁，2012)。通过产品架构和制造流程的重构，柔性制造和添加制造技术的成熟应用很好地解决了模块化个性产品和一体化个性产品在大规模生产范式下的规模经济和产品差异化之间的矛盾(黄群慧、贺俊，2013)。实现了以较低的价格为小批量、多品种市场提供丰富的差异化产品选择。信息技术的深入应用逐渐使工业生产方式从大规模流水线式生产转向大规模个性化定制，企业产品的设计过程与制造过程变得更加个性化、定制化和多元化，用户可以及时向厂家表达个人的偏好和选择，甚至参与产品的设计和生产过程，大规模个性化定制、小批量本地化生产模式将取代大规模流水线制造可能成为主流。

其次，基于网络的、面向服务的智慧化制造将成为新型的制造组织模式。近年来，随着信息化制造技术的发展，一种新型的服务化制造模式——云制造逐步兴起。云制造是由专业服务运营商搭建的云制造服务平台，把大规模的制造资源和制造能力物联化和虚拟化为“云”后集中存储起来，构建制造资源和制造能力云池，通过服务化技术进行封装和组合，为制造全生命周期过程活动提供可按需随时获取的、稳定安全的、质优价廉的各类制造资源与能力的服务(李伯虎，2011;陶飞等，2011)。从技术上看，云制造是云计算和信息化制造概念、技术的延伸与拓展，但是云制造概念背后代表的是制造和服务模式的转变，云制造促进了制造业的服务化，使得制造资源和能力虚拟化成为一种专业服务(李伯虎等，2010)，由专业制造云服务平台运营者进行统一的、集中的智能化管理和经营，通过租赁式、服务化的形式提供出来，实现制造资源、能力和知识的全面共享与协同，提高制造资源利用率，实现资源增效和互利共赢。云制造的服务体系提供的服务不仅包括云计算的基础设施即服务(IaaS)、软件即服务(SaaS)、平台即服务(PaaS)之外，而且还包括制造全生命周期中的论证分析、研发设计、生产加工、试验、仿真模拟、经营管理和集成等服务(李伯虎等，2011)。目前，云制造服务平台已经在航空航天复杂产品集团企业、轨道交通装备集团企业、服装鞋帽等中小企业间和加强产业集群协作中投入应用并发挥作用。

再次，制造业生产方式将从工厂化生产转向社会化生产，产业组织结构将更加扁平化。传统工业生产制造基本都是在制造企业和厂房车间内进行的大规模集中化生产模式，特别是福特式的大规模流水线更是将这种生产方式运用到了极致，出现了众多规模庞大的制造企业和厂房车间。随着信息技术与制造技术的深度融合，3D打印技术的普及应用将促进分布式生产制造和网络化的产业组织形态的形成，使产业组织形态发生重大变化，每个微观组织都有可以成为一个生产单元，生产制造将变得高度“碎片化”和“社区化”(吕铁，2012;Markillie Paul，2012)，使产业组织形态发生重大变化，传统的集中式、大规模厂房车间的生产将被分布式的社会化生产模式取代。在社会化的生产模式下，制造企业的组织结构将更加扁平化，全球生产要素的配置方式将发生变化。传统层级化的生产组织体系将被扁平化的组织结构取代，企业结构层次更加精简，组织结构更富弹性，组织中的等级制度将被淡化。传统工业的主导权是由大型工业企业掌握，而信息化条件下，传统的自上而下的全球生产要素资源配置方式将发生根本改变，传统工业企业的组织结构将日趋扁平化，中小企业将逐步兴起，与大型跨国公司一道共同参与市场资源的配置(张久琴，2012)，在这个过程中，传统的等级化的经济和政治权力也将让位于社会节点式的扁平化权力。

最后，社会商业架构将呈现出分散、合作、开放的特征。在信息化条件下，产品的可分解性和模块化生产能力得到加强，推动了产品生产的模块化和产业组织的纵向解体，促进了产品内国际分工的发展，制造企业的生产分工与协作在全球范围内展开，一个复杂产品的不同零配件和生产工序通常被放到全球各具比较优势的国家和地区进行生产，生产分工的深度和广度得到了极大的提高，产品生产呈现出全球化、协同化的特征。一方面，得益于3D打印技术和新材料的发展、智能机器人和网络化协作生产服务等全新生产模式的发展，生产制造的数字化革命将使得分散式的个性化生产、合作经营成为可能，这种分布式的“微制造”生产模式将更加开放，更加灵活，也更强调合作共赢的协作精神。另一方面，由于能源机制在塑造文明的本质、经济社会的组织结构、生产经营成果的分配、权力结构博弈过程中的基础性和决定性的作用(Jeremy，2011)，传统的集中式能源生产和供应模式将被分布式的可再生能源生产和能源互联网代替，分布式可再生能源的生产和互联共享使用的能源机制将进一步促进开放包容、合作共赢的社会结构的形成。未来，分散合作式商业模式将取代集权式的大型商业组织成为生产组织和经济运行的主要模式。

四、我国制造业转型升级面临的挑战

2008年全球金融危机后，欧美等发达国家实行“再工业化”的政策，要重振发达国家的制造业，西方发达国家的“再工业化”不仅要促进传统制造业回流，而且要通过实施科技创新、发展战略新兴产业等措施，推动产业结构优化升级，促进高端制造业的发展，占领产业价值链制高点，巩固发达国家在产业国际分工中的优势地位(刘戒骄，2011)。发展新一代信息技术是发达国家推行“再工业化”的重点，大量融合信息技术的智能化生产装备的使用将加剧全球制造业竞争格局，使生产投入要素结构发生巨大变化，企业竞争力的源泉将被重新定义，全球产业分工格局将重新构建。

首先，全球制造业将面临更加复杂和激烈的全球竞争。为应对经济危机，促进经济复苏，发达国家和地区实施的“再工业化”政策，在高科技领域和新兴产业展开竞争，力图强化自身的高附加值环节，抢占全球经济增长制高点并主导新一轮经济全球化，这将给新兴经济体攀登产业高地带来更严峻的挑战，加大我国提高产业分工地位的难度。不仅如此，近年来，如越南、马来西亚、洪都拉斯等一些经济发展水平不高但增长速度较快、开放程度较高的“下一波新兴经济体”，将对现有的新兴发展中经济体形成挑战。这些国家的产业结构基本集中于劳动密集型的中低端制造业，随着世界经济的发展进步和产业国际分工的持续深化，他们正在承接或吸引某些传统的、新兴的、潜在的甚至是衰落的产业从发达经济体或新兴经济体向其转移。未来世界产业分工主要表现将从发达经济体与发展中经济体之间的竞争关系转变为发达经济体、新兴发展中经济体和“下一波新兴经济体”之间的更复杂的竞争与合作关系。

其次，我国制造业的比较优势将被重新塑造，产业竞争力的源泉将被重新定义。生产制造数字化革命的深入使得发展中国家制造环节的比较优势将不断下降，在劳动密集行业的优势逐渐削弱，我国制造业面临失去原有的比较优势的挑战。一方面，作为实现产品“大规模定制”基础技术的数字化生产装备属于技术密集型和资本密集型产品，在这方面掌握核心技术和比较优势的西方发达国家具有绝对的优势地位;另一方面，机器人和数控设备等智能化生产设备的普及应用将使制造业的研发设计、生产制造和营销服务逐渐融为一体，快速响应客户需求的能力成为生产制造企业的核心竞争力。劳动者的核心竞争力在于兼具能够准确理解市场需求和产品架构并能直接参与产品设计和生产的创造能力和执行能力，这种稀缺性和差异性的知识型员工和创造性劳动是企业竞争的战略性资产(黄群慧等，2013)。制造环节本身重要性的下降将削弱发展中国家廉价劳动力的低成本优势，提高知识产权、研发设计、软件、品牌对产业竞争力的影响程度，从而强化发达国家的技术、智力与知识资源的比较优势，对我国依赖大规模出口的产业体系形成挑战，中国以廉价劳动力、土地资源和较高的环境污染容忍度所形成世界制造大国的地位将受到严重挑战。

最后，中国制造业面临低端化锁定效应和经济增长断档的挑战。纵观历史，国际分工形态先后经历了传统产业间、产业内、产品内(价值链)和现代产业间的演进路径(胡超，2011)。当前的产业国际分工格局呈现出产品内分工占据主导、现代产业间分工逐步发展的阶段。在这种分工格局下，发展中国家主要从事低附加值、低科技含量的加工组装环节，发达国家主要集中于高附加值、高科技含量、知识密集型的研发设计、销售和品牌运营等环节。基于全球价值链的产品内分工本质上是以生产非一体化为形式的垂直分工，而以低端模式参与俘获型全球价值链的中国制造企业，在纵向压榨下难以获得产业升级的主动性(高煜、曹大勇，2012)。同时，制造业服务化的变化趋势强化了服务要素作为中间投入在制造业的地位，由于高端生产性服务是由专业技术人员提供的高价值服务，行业的进入门槛较高，发达国家更能掌握国际产业链的高价值环节，这将导致我国制造企业面临产业分工低端锁定化的挑战。特别应该注意的是，当前，美国等西方国家高度重视制造业的“高端化”发展，同时，我国大量低端制造业正向菲律宾、越南等劳动力更廉价的国家或地区转移，这将导致我国制造业的生存空间同时受到“高低两端”挤压(王宏广，2013)，进而导致我国产业的“空心化”和经济增长断档，动摇我国制造业大国地位。

当前，以信息化为基础的新一轮工业革命为发展中国家工业跨越式发展提供了机会窗口，这是我国迎头赶超上美国、日本、欧盟等发达经济体的历史机遇。如果不能抓住机遇迎头赶上，对发展中国家不利的低端产业的锁定效应将更加明显，“中心—外围”的世界分工格局将被进一步固化。

五、信息化条件下制造业转型升级的路径

深入推进信息化与工业化的融合，推动信息技术的在传统制造业和新兴产业中的综合集成应用，是工业转型升级和优化产业结构的内在要求，是增强制造企业研发创新能力、提升制造装备水平、经营管理能力和资源配置能力的基本途径，是提升制造企业产品附加值、增强产业链国际分工地位的重要手段，是破解资源环境约束、实现经济社会可持续发展和发展方式转变的必由之路。新形势下，我国制造业的转型升级要求融合信息技术，全面改造传统生产制造全过程，构建面向服务的、高效协作的生产体系，增强产业链的控制力，促进生产制造向集约高效、节能环保方向发展。

1.提升生产制造全生命周期的数字化、智能化水平。充分发挥信息化在制造业转型升级中的引领作用，深入应用信息技术，提高制造业信息化的层次和水平。以信息化改造提升制造业全生命周期活动，从研发设计、生产装备、运营管理、业务协同等环节入手，广泛应用先进集成化的研发设计工具，充分利用网络化的研发设计资源;提升生产装备的智能化和生产过程的数控化，广泛应用制造执行系统、数字控制系统、工业软件等成熟行业解决方案和最佳实践，大力推广精益生产、敏捷制造、智慧制造等现代信息化制造模式，完善生产者服务体系，促进生产制造全流程的数字化和智能化。提高制造企业管理信息化水平，大力推进企业资源计划(ERP)、商务智能(BI)、供应链管理(SCM)等信息系统的建设和深化应用，优化组织业务流程，创新企业管理模式。①国务院:《工业转型升级规划(2011～2015年)》，国发［2011］47号。大力推广集成了先进技术和最佳实践的工具软件和生产装备，为制造业带来先进的技术理念和管理模式，优化人力、物力、财力和技术等生产资源的合理配置，提高制造业的全要素生产率，促进工业生产向更加便捷化、智能化、科学化的方向发展。

2.构建面向服务的、高效协作的生产制造体系。信息化条件下的现代制造技术使得一国在技术、管理、市场、标准等方面的一体化竞争优势和整体产业生态系统的持续创新能力，以及本国企业在全球创新生态中的地位成为决定国家产业长期竞争力的关键。当前，制造业的服务化、基于知识的创新能力，以及对各类制造资源的高效集约利用与共享协同能力，已成为制造企业提升竞争力的关键要素和制造业信息化发展的趋势(张霖等，2011)。网络化制造、云制造等新兴生产组织模式的兴起，使得国家间产业竞争模式由企业间竞争和供应链间竞争向产业生态系统间的竞争转变。这就要求制造企业适应众包生产、工业产品服务系统等新型生产制造体系，主动采取措施，转变观念和理念，融合先进信息化制造技术和新一代信息技术，通过网络化的云制造服务平台聚合各种制造资源和制造能力，构建起面向服务的、高效配置各种资源的产业生态系统，为制造企业和用户提供优质廉价的制造资源与能力服务，实现制造资源和制造能力的共享协同，促进制造的敏捷化、服务化和智能化。

3.通过服务化将经营重心向产业价值链的两端延伸。信息技术在工业生产中的深入应用，使得生产制造逐渐走向数字化、智能化和柔性化，产业价值链的重心越来越向研发设计和品牌营销等产品价值链的两端倾斜，高价值环节逐步从制造环节向服务环节转变。信息化改变了制造业的市场竞争模式，制造业不再是同质产品的低价格竞争，而是通过生产更具个性化的、融入更多服务要素的一整套解决方案来全面满足客户的需求，制造业服务化使得生产性服务业特别是高端生产性服务业成为影响市场竞争力的关键。推动我国制造业的升级，就要从产业价值链和生产运营模式重构的角度来推动先进制造业与现代生产性服务业的动态匹配，通过制造业服务化促进制造企业商业模式的创新，在生产制造全生命周期中融入更多服务要素来提升产品附加值，促进生产制造向高端发展，增强对产业的控制力，从单纯的物品生产制造企业，转型成为以服务为导向的服务型制造企业。

4.推动制造业向集约高效、节能环保方向发展。深入应用信息技术支撑工业制造的绿色化升级，构建综合考虑产品生产和使用过程资源环境影响的现代制造模式，开发出实用化、高效率的绿色制造信息化支持系统。大力推广集成了先进节能环保技术和最佳实践的信息化解决方案，为企业运营植入先进的管理理念，带来资源节约型、环境友好型生产制造的最佳实践。以信息化创新能源资源管理和利用方式，通过建设企业能源中心、实施合同能源管理，发展排污权、碳排放权市场和发电侧交易实现对能源和物资资源的调控、配置和优化，提高能源和资源的综合利用水平。通过推动现代制造企业向更精致、更节约、更环保的绿色化制造方向转型升级，为制造企业破解资源环境约束的提供有效的工具和手段。

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