該書(shū)仿佛一個(gè)講解員,帶領(lǐng)讀者從人類(lèi)之初,走到現(xiàn)在的文明中。在中國(guó)古代,古人雖然沒(méi)有過(guò)于詳細(xì)地總結(jié)出科學(xué)技術(shù),但卻身體力行地創(chuàng)造了許多奇跡,先后發(fā)明了造紙術(shù)、指南針、印刷術(shù)、火藥等,并在數(shù)學(xué)、醫(yī)學(xué)等各學(xué)科中,開(kāi)辟了一片輝煌的天地。許多西方科學(xué)家都連連贊嘆,說(shuō)中國(guó)人具有勤勉思考的洞察力和對(duì)科學(xué)的深入探索精神。該書(shū)還原了歷史上的各個(gè)時(shí)期,還原了古人在沒(méi)有任何先進(jìn)工具的情況下,僅僅憑借雙手創(chuàng)造的奇跡。在當(dāng)下,各個(gè)國(guó)家都在極力推崇科學(xué),希望通過(guò)科學(xué)實(shí)現(xiàn)各種可能。因此,只有探究科學(xué)的本質(zhì),才能不落伍于時(shí)代,才能更新頭腦,轉(zhuǎn)換靈活思維,有利于個(gè)人、家國(guó)。
第一章—迷離的遠(yuǎn)古科學(xué)
● 弓箭:最早的技術(shù)革命 / 002
● 植物藥、動(dòng)物藥、礦物藥 / 005
● 從狼群中走來(lái)的狗 / 009
第二章—夏商周的科學(xué)盛事
● 誰(shuí)發(fā)明了世界上第一輛馬車(chē) / 014
● 青銅:獰厲之美 / 016
● 摘除“桃花”的手術(shù) / 019
● 周代的病歷 / 022
● 西周的勾股定理 / 025
● 世界上最早的土壤分類(lèi) / 027
● 慘遭殺害的中醫(yī)祖師 / 030
● 利用微生物釀酒 / 034
● 變異的牡丹 / 037
● 與間諜有關(guān)的科技工程 / 039
● 地球上最早的漆器 / 043
● 兩千多年前的古堰神話(huà) / 046
● 柔的鐵 / 049
● 2 000多年前發(fā)現(xiàn)哈雷彗星 / 053
第三章—秦漢時(shí)期的科技突破
●“韓信點(diǎn)兵”的玄奧 / 058
● 飛翔的蛋殼 / 061
● 奇妙的鹽井 / 063
● 著火的井 / 065
● 凄涼的科學(xué)家 / 067
● 紙從水中來(lái) / 069
● 蓋天 / 072
● 最早實(shí)施人工呼吸的人 / 075
● 鏡里人影,鏡外光學(xué) / 078
第四章—魏晉南北朝的科學(xué)之巔
● 三國(guó)時(shí)的“麻醉師” / 084
● 地圖學(xué)的創(chuàng)始人 / 087
● 被蔑視的機(jī)械大師 / 090
● 數(shù)學(xué)史上的驕傲 / 095
● 兩代數(shù)學(xué)家推算球體體積 / 098
● 用“牡蠣”建橋 / 102
● 最早的力學(xué)在中國(guó) / 106
● 點(diǎn)“銅”成金 / 112
● 針灸有多神奇 / 115
第五章—當(dāng)隋唐遭遇科技
● 吝嗇鬼的科學(xué)設(shè)想 / 120
● 時(shí)髦的雕版印刷 / 122
● 崛起的皮紙 / 125
● 不能忘卻的一行 / 129
● 古代的天氣預(yù)報(bào) / 133
第六章—宋元:科學(xué)的黃金時(shí)代
● 糖是甜的,制糖是苦的 / 140
● 穿紙衣,蓋紙被,搖紙扇 / 142
● 潮汐、月亮和太陽(yáng)的三角關(guān)系 / 146
● 誰(shuí)在泥塊上刻字 / 149
● 用糞汁解毒的法醫(yī) / 152
●“指南魚(yú)”是什么魚(yú) / 155
● 中國(guó)科學(xué)史上最卓越的人 / 158
● 現(xiàn)代鐘表的祖宗 / 165
● 漂在水上的“城” / 168
● 古色古香的歷法 / 174
第七章—明清科學(xué),由盛而衰
● 大象的牙 / 180
● 不出聲的“聲學(xué)” / 183
● 世界獨(dú)一無(wú)二的巨型海船 / 187
● 最早的植物分類(lèi)法 / 191
● 當(dāng)珠算成為往事 / 193
● 明朝的“火箭” / 196
● 400多年前的地理科學(xué) / 201
●《天工開(kāi)物》:古代科技全書(shū) / 204
●“光肥影瘦” / 206
●“燙樣”中隱藏的秘密 / 209
● 有意思的“戰(zhàn)痘史” / 214
● 竟有4葉肝 / 216
● 鄒伯奇密碼 / 220
1、弓箭:最早的技術(shù)革命
時(shí)光定格在舊石器時(shí)代,一伙原始人聚集在一片茂密的大槭樹(shù)下,連比劃帶說(shuō)話(huà),討論著一件事情。
是什么事呢? 原來(lái),他們要制作弓箭,以便捕捉豹子、射水里的魚(yú)。
他們中有一個(gè)人在徒手狩獵時(shí)被野獸襲擊,受傷嚴(yán)重,所 以,他們迫切希望制造一種鋒利的工具。
他們嘰哩呱啦地討論著,身影映在葉影間,顯得蒼茫而遙遠(yuǎn)。
接著,他們開(kāi)始將想法付諸行動(dòng),用石頭制成了箭鏃。 箭鏃的一端為尖銳的箭頭,另一端加工得窄一些,弄成鏃座。它雖然很粗糙,但用起來(lái)還不錯(cuò)。 到了新石器時(shí)代,箭鏃制作已經(jīng)很考究,出現(xiàn)了兩種
不同箭鏃,有用石頭制的,有用骨頭制的。 骨頭制造的箭鏃,并不是單一的,而是有很多種形態(tài)。
生活在長(zhǎng)江中下游的河姆渡人,花了很多心思琢磨這個(gè)事 兒。最終,他們得到了回報(bào),把箭鏃制造成各式各樣,有 柳葉形的,有斜鋌形的,有圓鋌形的。
武器能這般花哨,不能不說(shuō)是一件有意思的事兒。
這些古代發(fā)明家們不僅追求美觀(guān),還把箭鏃制作得很 “先進(jìn)”,在箭頭外側(cè),末端有鋌,凸出一部分,可以安桿, 還制出兩只小小的“翅膀”和倒鉤。
古人使用這種箭鏃,射程遠(yuǎn),殺傷力十足,他們自己 都覺(jué)得渾身是勁兒。
弓箭的發(fā)明與創(chuàng)造,為原始人提供了生活保障。即使 在很遠(yuǎn)的距離,也能射中獵物,獲得更多更好的食物。這也為原始畜牧業(yè)打下了基礎(chǔ)。
到了戰(zhàn)國(guó)時(shí)期,弓箭發(fā)展迅猛,有了更精湛的技術(shù)。 用材變得極為講究,弓干的用材竟然細(xì)致地分為了七等: 柘木為上等;檍木為次等;檿桑木為三等;橘木為四等; 木瓜為五等;荊木為六等;竹子最差,為七等。
工匠們很專(zhuān)業(yè),有著豐富的經(jīng)驗(yàn),他們?cè)谶x擇木料時(shí), 會(huì)首選赤黑色。
他們?nèi)肷胶,?huì)仔細(xì)敲打樹(shù)木,然后,側(cè)耳傾聽(tīng),就好像在傾聽(tīng)遠(yuǎn)山的呼喚。
當(dāng)樹(shù)木發(fā)出清脆的聲音時(shí),說(shuō)明這樹(shù)在靠近木心的位置,非常適合制作弓箭。他們會(huì)很高興地認(rèn)為找到了寶藏, 快樂(lè)地砍伐起這樣的樹(shù)木。待剝開(kāi)樹(shù)皮,便看到了赤黑色。
用這種方法,戰(zhàn)國(guó)人研發(fā)出復(fù)合牛角技術(shù),發(fā)明了用機(jī)械力量發(fā)射的弩,并將箭尾、箭端和目標(biāo)設(shè)為一條直線(xiàn), 使瞄準(zhǔn)更為精確。也就是說(shuō),他們將三者演變成了一個(gè)三角形,然后運(yùn)用勾股定理完善了它。
這種弓箭在戰(zhàn)爭(zhēng)中,是最重要的戰(zhàn)斗武器,它提高了人類(lèi)對(duì)機(jī)械科學(xué)的認(rèn)識(shí)和運(yùn)用的水平。
在技術(shù)革命史上,弓箭的發(fā)明是一個(gè)里程碑。馬克思 說(shuō),機(jī)器原理有三要素—“發(fā)動(dòng)機(jī)”、“傳動(dòng)機(jī)”和“工 具機(jī)”。而弓箭拉弦所用的外力,就是動(dòng)力與發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)作用的結(jié)果;箭離弦飛奔的過(guò)程,就是機(jī)器傳動(dòng)力量的結(jié)果; 而箭頭能夠射擊到目標(biāo),就是工具的最終表現(xiàn)結(jié)果。
因此,人類(lèi)最早的技術(shù)革命,便是弓箭。
2、青銅:獰厲之美
卑賤的奴隸,彎著雙腿,表情木然……
兇狠的猛虎,張開(kāi)大口,正在咀嚼一個(gè)人……
他們或它們,都是刻畫(huà)在商朝青銅器上的圖紋,或者殘忍,或者威嚴(yán),或者猙獰……形象細(xì)膩生動(dòng),驚心動(dòng)魄,一一展現(xiàn)著世界上最奇特、最驚心的美——獰厲之美。
青銅器,乃國(guó)寶之巔。它在商周時(shí)期散發(fā)出勃勃生機(jī)。 商朝人在青銅的鑄造技術(shù)上領(lǐng)先世界。
“司母戊鼎”(有考證材料認(rèn)為是“后母戊鼎”)是世界最大、最重的禮器。它高133厘米,重達(dá)800多公斤,是200~300個(gè)商朝人用了1 000公斤以上的原料鑄造出來(lái)的。 可見(jiàn),商朝人的鑄造技術(shù)十分了得。
商朝以前,古人頭腦中幾乎一片混沌,雖然有等級(jí)之 分,但也糊里糊涂;商朝以后,等級(jí)觀(guān)念明晰了,權(quán)力意識(shí)強(qiáng)化了,統(tǒng)治者在青銅器上刻畫(huà)各種怪異形象,用于祭祀,以此向臣民表示,自己 與怪異的鬼神相通,是上天的使者,以達(dá)到鞏固統(tǒng)治的目的。
青銅器上的獰厲之美, 對(duì)于平民來(lái)說(shuō),也有意義。在 他們心中,那就是傳達(dá)“人是猛獸,猛獸是人”的價(jià)值觀(guān)。由于 古人對(duì)神靈不理解,懷有深深的恐懼心理,所以,青銅器傳達(dá)的“神物 與人合一”的觀(guān)念,可以讓他們得到輕松和安全的感覺(jué)。
用青銅器祭祀的場(chǎng)面是盛大的、莊嚴(yán)的,充滿(mǎn)神秘氣 息的。
祭祀開(kāi)始后,要依據(jù)被祭祀者生前的等級(jí)和權(quán)力,擺 放青銅器。天子擺9只鼎,諸侯擺7只鼎,大夫擺5只鼎, 士擺3只鼎。還要另擺7個(gè)刻著兇殘食人紋的青銅大鼎。
青銅鼎前,站著打扮奇怪的職業(yè)巫師,相當(dāng)于今天的 活動(dòng)主持人。巫師地位顯赫,擔(dān)負(fù)著與鬼神溝通的使命。 所以,王侯貴族看他的目光頗是尊敬。
在鼓樂(lè)聲中,巫師帶著他的助理—一群年輕巫師或 實(shí)習(xí)巫師,喃喃祈禱,載歌載舞,與青銅器上獨(dú)特的圖案, 渲染出熱烈、神異、恐怖、壯觀(guān)的氣氛。
在這種復(fù)雜的氣氛中,幾十個(gè)或幾百個(gè)奴隸被牽過(guò)來(lái), 幾百頭或幾千頭牲畜被牽過(guò)來(lái)。奴隸戰(zhàn)戰(zhàn)兢兢,渾身發(fā)抖; 牲畜驚慌不安,掙扎踢踏。
但無(wú)人理會(huì)他們。其他人都沉浸在激越的情緒當(dāng)中。 當(dāng)看到他們和它們都被殺死,成為祭品或墓葬的隨葬品時(shí), 他們的情緒高漲到了頂點(diǎn),越發(fā)狂舞、叫喊,幾近衰竭。
這是古老的祭祀文化,令人難以忘懷。 有一點(diǎn)很神奇,青銅器的紋飾,無(wú)論是單一的,還是復(fù)雜的,都很協(xié)調(diào),都顯現(xiàn)出一種整體美。在人類(lèi)審美史 上,這是一個(gè)經(jīng)典。
戰(zhàn)國(guó)人和商朝人一樣,對(duì)青銅器仍然抱有難以捉摸的 “熱戀”。這促使青銅器鑄造技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展。
戰(zhàn)國(guó)人發(fā)明了疊鑄法,一次可鑄出成百個(gè)鑄件,相當(dāng)于一種流水線(xiàn)作業(yè)。
金屬范的發(fā)明,為冶金技術(shù)打開(kāi)一扇金碧輝煌的大門(mén)。 起初,古人使用泥范,但泥范只能用一次,最耐用的也不過(guò)幾次?墒,金屬范就不同了。金屬耐用,可重復(fù)使用, 有時(shí)能用100次以上。
戰(zhàn)國(guó)人用的是鐵范,更先進(jìn),因?yàn)槭澜缟掀渌麌?guó)家還
沒(méi)有生產(chǎn)鑄鐵。 鐵范鑄造技術(shù)極為高深,近代仍在使用。 戰(zhàn)國(guó)人和漢代人也用銅范,主要是鑄造錢(qián)幣。 熔模鑄造,就是失蠟法,是冶金史上的又一重大發(fā)明。 它先調(diào)配好蠟料,然后制成蠟?zāi)#涯嗔戏蟮较災(zāi)I希?br>陰干后加熱,把蠟?zāi)H诨;再用窯焙燒,并趁熱澆鑄。 這就算完工了。
古人的發(fā)明,真是令人嘆為觀(guān)止。
3、西周的勾股定理
在周朝,有一個(gè)大夫,叫商高。此人懂?dāng)?shù)學(xué)、通天文, 才學(xué)深厚。
商高經(jīng)常被執(zhí)政周公找去,探討科學(xué)。
有一天,周公問(wèn)商高,在很久以前,古人就能測(cè)天 象、訂歷法了。可是,他們并沒(méi)有階梯能攀登到天上去, 也沒(méi)有尺子能量盡大地;那么,他們是怎么得出歷法數(shù)據(jù) 的呢?
商高認(rèn)真地說(shuō),數(shù)是通過(guò)計(jì)算圓得來(lái)的,圓又是通過(guò) 計(jì)算方得來(lái)的,方又是通過(guò)計(jì)算矩得來(lái)的,矩又是通過(guò)乘、 除計(jì)算出來(lái)的。
他解釋道:“折矩以為句(勾),廣三,股修四,徑 隅五。”
也就是說(shuō),當(dāng)直角三角形的兩條直角邊分別是3和4 時(shí),弦就是5。
這與現(xiàn)在的勾股定理—“勾三、股四、弦五”,是完 全吻合的。
勾股定理究竟起源于什么時(shí)代并不清楚。只是因?yàn)?它是在商高的話(huà)中第一次出現(xiàn),因此,它就被稱(chēng)為“商 高定理”。
不過(guò),商高認(rèn)為自己并不是“勾股定理之父”。他說(shuō), 勾三、股四、弦五,不是他發(fā)現(xiàn)的,是大禹發(fā)現(xiàn)的,大禹在治水時(shí)需要計(jì)算,因此發(fā)現(xiàn)了它。
春秋時(shí),數(shù)學(xué)家陳子進(jìn)埋頭分析勾股定理。他明確地 指出:勾方+股方=弦方。這是勾股定理的最完整表述。
勾股定理在平面幾何學(xué)中,是一個(gè)重要定理,一個(gè)石破天驚的發(fā)現(xiàn),一個(gè)光輝熠熠的成就。與古希臘畢達(dá)哥拉斯的理論相比,足足早了500年;與歐幾里得的《幾何原本》相比,問(wèn)世得更早,證明勾股定理的方法更簡(jiǎn)單、更 獨(dú)特。
4、飛翔的蛋殼
豆腐鮮嫩可口,惹人喜愛(ài)。不過(guò),關(guān)于它的來(lái)歷,知 道的人就寥寥無(wú)幾了。
西漢時(shí),淮南王劉安是一個(gè)興趣廣泛的人,他廣攬?zhí)?下能人,與他們一起坐而論道。像當(dāng)時(shí)很多權(quán)貴階層一樣, 劉安希望能煉制出長(zhǎng)生不老藥,于是,他與門(mén)客們嘗試了 各種原料和配方。當(dāng)然,長(zhǎng)生藥沒(méi)有煉成,卻在無(wú)意中生 產(chǎn)出一種潔白的物質(zhì),看起來(lái)非常誘人,嘗過(guò)之后,十分 可口,便推廣開(kāi)來(lái)。這就是豆腐。
劉安有科學(xué)思想,但也有僭越之心。他時(shí)刻關(guān)注政治, 并企圖謀反。結(jié)果,一個(gè)門(mén)客泄露了消息,他想著再無(wú)活 命的可能,便選擇了自殺,飲恨離世。
劉安死后,他與門(mén)客合著的《淮南萬(wàn)畢術(shù)》遺存下來(lái)。 這是一本記載了大量物理與化學(xué)知識(shí)的重要科學(xué)著作。
其中有一個(gè)令人驚異的記載:讓蛋殼飛翔在空中! 實(shí)驗(yàn)過(guò)程是這樣的:取一個(gè)雞蛋,在蛋殼上小心地鉆
一個(gè)小孔,使蛋液流出;把燃燒的艾草,放入蛋殼內(nèi);蛋 殼內(nèi)的空氣受熱、膨脹,從小孔中排出,從而產(chǎn)生了推力, 同時(shí),由于空氣受熱后比重減小,蛋殼還會(huì)受到浮力;在 浮力與推力的綜合作用下,蛋殼便凌空飛翔了。
這個(gè)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明,早在西漢年間,古人對(duì)熱氣對(duì)流的原 理就有了深入的認(rèn)識(shí)。
劉安和他的門(mén)客還留下了另一個(gè)驚人的記載:沸水 造冰!
實(shí)驗(yàn)的過(guò)程是這樣的:取適量沸水,倒入一個(gè)罐子中, 用織得很密的布封住罐口,罐中便會(huì)充滿(mǎn)水蒸氣;迅速將 罐子沉入水井;過(guò)一段時(shí)間后取出,就可以看到罐中水已 經(jīng)結(jié)成冰了。
這是因?yàn),井中的水,溫度非常低,?dāng)盛有熱水的罐
子浸入井水時(shí),罐中水蒸氣的溫度驟降;水蒸氣遇冷凝結(jié), 并使得罐中氣壓下降;當(dāng)罐中的溫度與井水溫度達(dá)到一致 時(shí),取出罐子,由于此時(shí)罐內(nèi)壓強(qiáng)較低,大氣會(huì)滲入罐子, 在此過(guò)程中,新進(jìn)入的空氣會(huì)吸熱,導(dǎo)致罐中溫度繼續(xù)下 降,就形成了冰塊。
這是古人對(duì)熱學(xué)原理的自如應(yīng)用。
5、紙從水中來(lái)
在造紙術(shù)出現(xiàn)以前,記錄文字是一件奢侈的事,成本很高。 古人為了記錄,不停地折騰,他們先把符號(hào)刻畫(huà)在陶器上、獸骨上、 巖壁上。
但這種記錄方式很費(fèi)時(shí)間,又是 個(gè)體力活兒,還十分不方便。于是, 他們又去逮烏龜,殺死這種生物,剝 下它們的殼,制成龜甲,把文字記錄 在龜甲上。
當(dāng)青銅器的黃金時(shí)代到來(lái)后,他 們又把文字記錄在青銅器上,稱(chēng)為 “金文”。
等到春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí),出現(xiàn)了竹簡(jiǎn)、 木牘后,他們很高興,又把它們作為 文字的載體。
可是,竹木資源雖豐富,但隨著 書(shū)寫(xiě)量的增加,一部書(shū)通常要用到成 百上千的竹簡(jiǎn),體積龐大,不易攜 帶,不易傳閱,對(duì)信息的傳播不利。 到了漢朝的時(shí)候,有人便發(fā)明了紙張。 紙張的發(fā)明,與蠶絲業(yè)有很大關(guān)系。通常,用質(zhì)量較
次的蠶繭制成絲綿時(shí),要把蠶繭煮爛,去除膠質(zhì),搗爛, 放在竹筐或篾席上,反復(fù)漂洗。在這一過(guò)程中,有人留意 到,殘留在竹筐和篾席上的絲絮,可以用來(lái)書(shū)寫(xiě),由此, 就發(fā)明了紙。
但是,用這種辦法生產(chǎn)的紙,產(chǎn)量很低,無(wú)法解決根
本的書(shū)寫(xiě)問(wèn)題。因此,漢和帝命令蔡倫對(duì)造紙術(shù)進(jìn)行改進(jìn)。 公元103年的一天,蔡倫走出皇宮,到民間尋訪(fǎng)各種造紙技術(shù)。 當(dāng)他走在洛陽(yáng)的一條河邊時(shí),他看到河中有幾棵倒下的樹(shù),樹(shù)上除了破漁網(wǎng)之外,還有一層絮狀的東西。 是什么東西?他很好奇,問(wèn)路過(guò)的村民。 村民告訴他,那是連續(xù)陰雨之后,河中水位上漲,樹(shù)
木浸泡其中腐爛之后生出的東西。 蔡倫心下一動(dòng):莫非是樹(shù)皮泡在水中形成了這絮狀物,那么,是不是可以用樹(shù)皮來(lái)造紙呢? 他立即派人在河邊搭建了作坊,把樹(shù)皮剝下來(lái)泡入水中,然后,放在太陽(yáng)下暴曬,又把樹(shù)皮搗爛。經(jīng)過(guò)多次實(shí) 驗(yàn),他終于把樹(shù)皮制成了紙。
他有喜有憂(yōu)。喜的是,紙?jiān)斐鰜?lái)了;憂(yōu)的是,紙中含 有雜質(zhì),凹凸感很明顯。
為了得到光滑的紙張,蔡倫陷入了冥思苦想中。 有一天,他經(jīng)過(guò)一個(gè)冶煉鋪?zhàn),看到制劍工匠在淬火時(shí)冒出濃烈的熱氣,突然,他有了靈感。 他急忙返回作坊,讓匠人們利用蒸煮法處理紙張。
他又把漁網(wǎng)、破布等加入原來(lái)的原料中。之后,他指 導(dǎo)匠人們清洗、漚泡、攪拌,然后,加入石灰,一起蒸煮。
石灰中的主要成分氫氧化鈣是堿性的可以將樹(shù)皮中的 纖維軟化,又能去除色素和油脂,使得紙漿純凈、細(xì)膩; 再將紙漿倒入細(xì)網(wǎng)中過(guò)濾,形成紙膜,就得到了亮滑的白紙。
這一造紙技術(shù)的改進(jìn),大大提高了紙張的質(zhì)量和生產(chǎn) 效率。皇帝當(dāng)即對(duì)蔡倫予以獎(jiǎng)賞,表彰他的功績(jī)。
在很短的時(shí)間內(nèi),紙張就取代了帛和竹簡(jiǎn),成為唯一 的書(shū)寫(xiě)材料,對(duì)科學(xué)文化的傳播起到了很大的促進(jìn)作用。 它改寫(xiě)了世界文明。
蔡倫發(fā)明的“蒸煮法”,也流傳到海外。先是傳入朝 鮮,又從朝鮮傳入日本,又從日本傳入阿拉伯,又從阿拉 伯傳入歐洲。
在植物纖維紙的面前,埃及的紙草、德國(guó)的羊皮等, 黯然失色,一一退隱到了歷史的背后。不過(guò),等到歐洲人知道“蒸煮法”時(shí),蔡倫已經(jīng)長(zhǎng)眠1 000余年了。
美國(guó)科學(xué)家哈特列出了影響人類(lèi)歷史進(jìn)程的100個(gè)人,其中,蔡倫名列第七位,位于愛(ài)因斯坦和達(dá)爾文之前。
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