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實(shí)驗(yàn)任務(wù)引領(lǐng)式數(shù)控編程教學(xué)模式探討實(shí)驗(yàn)任務(wù)引領(lǐng)式數(shù)控編程教學(xué)模式探討

高等教育的基本任務(wù)是培養(yǎng)人才,提高人才培養(yǎng)質(zhì)量是高等學(xué)校的重要使命。人才培養(yǎng)的根底來源于課程建設(shè),數(shù)控編程的課程特點(diǎn)決定了其教學(xué)模式的特殊性即理論與實(shí)踐相結(jié)合。

任務(wù)引領(lǐng)式教學(xué)法是指教師在圍繞某種工作場(chǎng)景,設(shè)計(jì)帶有功能性目的的真實(shí)任務(wù),以教學(xué)任務(wù)為中心,讓學(xué)生在完成任務(wù)的過程中學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí),掌握專業(yè)技能,從而培養(yǎng)綜合專業(yè)能力的教學(xué)模式。

近年來,為了提高教學(xué)質(zhì)量,有關(guān)教學(xué)法的研究有很多。其中任務(wù)引領(lǐng)教學(xué)法在數(shù)控編程教學(xué)中得到了廣泛應(yīng)用。但大多應(yīng)用于數(shù)控加工實(shí)習(xí)、實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)。關(guān)于數(shù)控編程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究很少。

一、采用任務(wù)引領(lǐng)式數(shù)控編程教學(xué)的意義及其實(shí)施流程

數(shù)控編程實(shí)驗(yàn)教學(xué)是圍繞數(shù)控編程能力培養(yǎng),將數(shù)控編程技能和知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)在各個(gè)數(shù)控編程實(shí)驗(yàn)中,在進(jìn)行數(shù)控編程實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí),將每個(gè)實(shí)驗(yàn)作為任務(wù)布置給學(xué)生,使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中掌握數(shù)控編程知識(shí)點(diǎn)和編程技巧的一種教學(xué)辦法。實(shí)驗(yàn)通過數(shù)控仿真軟件實(shí)現(xiàn),以防止理論課結(jié)束后直接安頓在昂貴的數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行實(shí)訓(xùn)而造成撞機(jī)和為了學(xué)生平安。

數(shù)控編程是數(shù)控加工的需要,所以數(shù)控編程通常包含有試切削加工的內(nèi)容??紤]到數(shù)控機(jī)床價(jià)格昂貴和學(xué)生初學(xué)階段直接上機(jī)練習(xí)的平安性等因素,借助現(xiàn)代教學(xué)伎倆即數(shù)控教學(xué)軟件以實(shí)驗(yàn)的形式發(fā)展數(shù)控編程教學(xué)具有現(xiàn)實(shí)意義。而將任務(wù)引領(lǐng)教學(xué)法應(yīng)用到數(shù)控編程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中有下列好處:

知識(shí)的獲得是一個(gè)主動(dòng)的過程,學(xué)習(xí)者不應(yīng)是信息的被動(dòng)接受者,而應(yīng)是知識(shí)獲取的主動(dòng)參與者。構(gòu)建主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為,知識(shí)不是通過教師傳授得到的,而是學(xué)習(xí)者在一定的情景下,借助他人〔包括教師和學(xué)習(xí)搭檔〕的幫忙,利用必要的學(xué)習(xí)資料,通過意義建構(gòu)方式獲得的。如何引導(dǎo)學(xué)生自覺主動(dòng)地投入學(xué)習(xí),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情、興趣極為重要。任務(wù)引領(lǐng)式實(shí)驗(yàn)教學(xué)法的發(fā)展,使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中,完成各自的實(shí)驗(yàn)任務(wù),由被動(dòng)地聽課變?yōu)橹鲃?dòng)地學(xué)習(xí),由被動(dòng)地接受知識(shí)變?yōu)橹鲃?dòng)地學(xué)習(xí)知識(shí),鉆研編程技巧,并運(yùn)用知識(shí)、技巧完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)、解決實(shí)際問題。激發(fā)和提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,培養(yǎng)學(xué)生自我學(xué)習(xí)能力,解決了教與學(xué)的矛盾,實(shí)現(xiàn)了“既授之以魚,又授之以漁〞的教學(xué)目的,有利于提高教學(xué)效果。

任務(wù)引領(lǐng)式數(shù)控實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)生為主體,教師是主導(dǎo),需要教師對(duì)學(xué)生提出的問題給予解答,要求教師有相關(guān)數(shù)控編程實(shí)驗(yàn)的知識(shí)和數(shù)控仿真軟件操作使用經(jīng)驗(yàn),需要任課教師充沛做好準(zhǔn)備工作,所以任務(wù)引領(lǐng)式數(shù)控實(shí)驗(yàn)教學(xué)有利于提高教師自身素質(zhì)。

數(shù)控編程就是編制零件數(shù)控加項(xiàng)目序,編程是一種技能。任務(wù)引領(lǐng)教學(xué)法是以工作任務(wù)為核心來訓(xùn)練技能并構(gòu)建專業(yè)知識(shí)的教學(xué)法。任務(wù)引領(lǐng),以工作任務(wù)為中心引領(lǐng)知識(shí)、技能和態(tài)度,讓學(xué)生在完成任務(wù)的過程中再學(xué)習(xí)相關(guān)理論知識(shí),開展學(xué)生的綜合技能,數(shù)控編程教學(xué)正是以培養(yǎng)學(xué)生編程能力為課程目標(biāo)的。

根據(jù)上述數(shù)控編程特點(diǎn),在數(shù)控編程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用任務(wù)引領(lǐng)教學(xué)法擬安頓流程如下:

1.知識(shí)點(diǎn)、能力模塊確定階段

分析數(shù)控編程教學(xué)任務(wù),明確知識(shí)點(diǎn)和能力結(jié)構(gòu),確定不同層次能力模塊。

2.任務(wù)載體確定階段

根據(jù)不同層次能力模塊,確定體現(xiàn)能力要素的數(shù)控編程任務(wù)載體――零件或零件圖。

3.布置和接受任務(wù)階段

按根底能力模塊和特殊編程能力模塊,以零件圖為載體,將實(shí)驗(yàn)任務(wù)布置給學(xué)生。

4.任務(wù)實(shí)施階段

學(xué)生接受實(shí)驗(yàn)任務(wù),了解和分析任務(wù),并完成任務(wù);

5.成果驗(yàn)收階段

提交程序及仿真加工產(chǎn)品,提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

二、任務(wù)引領(lǐng)式數(shù)控編程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中任務(wù)確實(shí)定

在“任務(wù)引領(lǐng)〞教學(xué)中,“任務(wù)〞的設(shè)置是最重要的,它將決定一節(jié)課學(xué)生是主動(dòng)地學(xué)習(xí)還是被動(dòng)地學(xué)習(xí)。任務(wù)的設(shè)置首先要有綜合性,使學(xué)生既能學(xué)到新知識(shí)和復(fù)習(xí)舊知識(shí),還能鍛煉學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力;其次要突出實(shí)踐性,任務(wù)必須通過實(shí)踐來完成;然后任務(wù)要有吸引力,必須讓學(xué)生感興趣;最后設(shè)置任務(wù)要有創(chuàng)新性,需要考慮到留給學(xué)生一定的創(chuàng)新空間,有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

〔一〕數(shù)控實(shí)驗(yàn)任務(wù)的提出

數(shù)控編程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,按照加工零件的類型不同,一般分為數(shù)控車床、數(shù)控銑床和加工中心編程。按照學(xué)習(xí)循序漸進(jìn)的原那么,根據(jù)數(shù)控編程教學(xué)的知識(shí)點(diǎn)和能力目標(biāo),根據(jù)教學(xué)內(nèi)容難易程度及其關(guān)聯(lián)性,將教學(xué)內(nèi)容分成幾個(gè)實(shí)驗(yàn)工程,由易到難劃分,由簡(jiǎn)單到復(fù)雜,難度系數(shù)逐步增加,知識(shí)含量逐步加深,后面的實(shí)驗(yàn)工程可以包含前面的實(shí)驗(yàn)工程的內(nèi)容或知識(shí)點(diǎn),實(shí)驗(yàn)之間環(huán)環(huán)相扣,前面的實(shí)驗(yàn)工程的完成為后面的實(shí)驗(yàn)工程完成起到鋪墊作用。用于任務(wù)引領(lǐng)教學(xué)法的實(shí)驗(yàn)任務(wù)以零件或零件圖為載體,如表1所示。

〔二〕數(shù)控實(shí)驗(yàn)任務(wù)的目標(biāo)和內(nèi)容

實(shí)驗(yàn)任務(wù)一:編程根底實(shí)驗(yàn)

1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

讓學(xué)生掌握數(shù)控及其數(shù)控編程相關(guān)知識(shí)〔諸如數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系及其零點(diǎn)、工件編程坐標(biāo)系、數(shù)字控制原理、常用G功能、數(shù)控車銑床編程及其異同等〕,培養(yǎng)學(xué)生具備數(shù)控編程根本能力,為后續(xù)編程教學(xué)和學(xué)生完成后續(xù)實(shí)驗(yàn)任務(wù)奠定根底。

2.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

〔1〕通過數(shù)控仿真軟件熟悉數(shù)控機(jī)床操作面板;〔2〕選擇數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng);〔3〕確認(rèn)數(shù)控機(jī)床零點(diǎn)或參考點(diǎn)位置;〔4〕明確數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系〔含坐標(biāo)系原點(diǎn)和坐標(biāo)軸方向〕和工件編程坐標(biāo)系;〔5〕根據(jù)簡(jiǎn)單零件圖紙〔含簡(jiǎn)單直線、斜線、圓弧〕,輸入簡(jiǎn)單程序段,確認(rèn)M代碼、G代碼含義;〔6〕通過軟件圖形功能,察看點(diǎn)的移動(dòng)軌跡,確認(rèn)與圖紙圖線的吻合。3.實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)情景

開啟數(shù)控仿真軟件,進(jìn)入數(shù)控機(jī)床仿真編程加工準(zhǔn)備環(huán)節(jié)。通過點(diǎn)擊操作數(shù)控機(jī)床操作面板按鈕,進(jìn)行回參考點(diǎn)或回零操作,理解其異同。輸入絕對(duì)坐標(biāo)和增量坐標(biāo)編程編制的直線、圓弧的簡(jiǎn)短程序,通過數(shù)控圖形仿真功能確認(rèn)其軌跡移動(dòng),并分析原理。

4.實(shí)驗(yàn)結(jié)果

〔1〕機(jī)床零點(diǎn)或參考點(diǎn)顯示;〔2〕圖線軌跡顯示。

實(shí)驗(yàn)任務(wù)二:編制數(shù)控車床加項(xiàng)目序

1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

在前期根底實(shí)驗(yàn)的根底上,使學(xué)生掌握粗精車、螺紋數(shù)車循環(huán)指令及其使用辦法,掌握編程技巧,掌握數(shù)控車削對(duì)刀、加工的辦法,具備一定的數(shù)控車床編程能力。

2.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

〔1〕熟讀車削零件圖紙;〔2〕合理確定工件編程坐標(biāo)系,正確進(jìn)行節(jié)點(diǎn)計(jì)算;〔3〕掌握程序圖形檢驗(yàn)功能,快速正確輸入、編制完成數(shù)控加項(xiàng)目序;〔4〕正確選擇數(shù)控機(jī)床、工件、工裝、刀具;〔5〕快速正確完成對(duì)刀、數(shù)控加工和測(cè)量。

3.實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)情景

熟讀典型車削〔含錐面、圓弧外圓和螺紋及退刀槽〕零件圖紙;參照數(shù)控車床編程案例,復(fù)習(xí)數(shù)控車削加項(xiàng)目序編制技巧,確定工件編程坐標(biāo)系,進(jìn)行零件圖形節(jié)點(diǎn)計(jì)算,編寫數(shù)控車床加項(xiàng)目序;啟動(dòng)數(shù)控仿真軟件,做好編程前準(zhǔn)備,輸入加項(xiàng)目序;利用圖形功能檢驗(yàn)程序正確性,完成加項(xiàng)目序編制;選擇工件類型、工件尺寸,并安裝工件;選擇工裝,并安裝;選擇切削刀具,并安裝;進(jìn)行對(duì)刀操作,建立工件加工坐標(biāo)系;利用數(shù)控加工單節(jié)和循環(huán)控制功能,進(jìn)行仿真加工,并進(jìn)行零件輪廓和尺寸測(cè)量。

4.實(shí)驗(yàn)結(jié)果

〔1〕典型車削零件數(shù)控加項(xiàng)目序;〔2〕合乎圖紙要求的已加工零件。

實(shí)驗(yàn)任務(wù)三:編制數(shù)控銑床加項(xiàng)目序

1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

在掌握編程根底和數(shù)控車床編程辦法的根底上,掌握刀具半徑補(bǔ)償功能及其在粗、精加工中的應(yīng)用,掌握應(yīng)用零點(diǎn)偏置、子程序編程等編程技巧和數(shù)控銑削對(duì)刀、加工辦法,同時(shí)掌握孔加工固定循環(huán)指令等相關(guān)知識(shí)及其程序編制技巧,具備一定的數(shù)控銑床編程加工能力。

2.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

〔1〕熟讀銑削零件圖紙;〔2〕合理確定工件編程坐標(biāo)系,正確進(jìn)行節(jié)點(diǎn)計(jì)算;〔3〕快速正確輸入、編制完成數(shù)控加項(xiàng)目序,進(jìn)行程序圖形檢驗(yàn);〔4〕正確選擇數(shù)控機(jī)床、工件、工裝、刀具;〔5〕快速正確完成對(duì)刀、加工和測(cè)量。

3.實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)情景

熟讀典型銑削〔含直線、外輪廓或內(nèi)輪廓〕零件圖紙;參照數(shù)控銑床編程案例,復(fù)習(xí)數(shù)控銑削加項(xiàng)目序編制技巧,確定工件編程坐標(biāo)系,進(jìn)行零件圖形節(jié)點(diǎn)計(jì)算,編寫數(shù)控銑床加項(xiàng)目序;啟動(dòng)數(shù)控仿真軟件,做好編程前準(zhǔn)備,輸入加項(xiàng)目序;利用圖形功能檢驗(yàn)程序正確性,完成加項(xiàng)目序編制;選擇工件類型、工件尺寸,并安裝工件;選擇工裝,并安裝;選擇切削刀具,并安裝;進(jìn)行對(duì)刀操作,建立工件加工坐標(biāo)系;利用數(shù)控加工單節(jié)和循環(huán)控制功能,進(jìn)行仿真加工,并進(jìn)行零件輪廓和尺寸測(cè)量。

4.實(shí)驗(yàn)結(jié)果

〔1〕典型銑削零件數(shù)控加項(xiàng)目序;〔2〕合乎圖紙要求的已加工零件。

實(shí)驗(yàn)任務(wù)四:運(yùn)用參數(shù)化編程辦法編制數(shù)控機(jī)床用戶宏程序

1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

在掌握一般編程理論、編程辦法、編程技巧的根底上,掌握B類宏程序、A類宏程序及其變量賦值、運(yùn)算、條件轉(zhuǎn)移、循環(huán)控制等編程原理技巧,具備一定的參數(shù)化用戶宏程序編制能力,提升學(xué)生手動(dòng)編程整體能力。

2.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

〔1〕確認(rèn)并分析被加工零件〔含矩形周邊斜面、圓周球面或變截面拋物、雙曲曲面〕類型;

〔2〕運(yùn)用A類或B類宏指令編制曲面加工宏程序,并完成數(shù)控仿真加工。

3.實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)情景

分析確認(rèn)被加工體〔含矩形周邊斜面、圓周球面或變截面拋物、雙曲曲面〕類型,應(yīng)用變量賦值、運(yùn)算、條件轉(zhuǎn)移、循環(huán)控制等編程技巧,編制曲面B類宏程序,并完成數(shù)控仿真加工。

4.實(shí)驗(yàn)結(jié)果

〔1〕典型曲面體數(shù)控宏加項(xiàng)目序;〔2〕合乎要求的已加工零件。

三、任務(wù)引領(lǐng)式數(shù)控編程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施流程

數(shù)控編程實(shí)驗(yàn)教學(xué)安頓在數(shù)控編程理論課之后和數(shù)控實(shí)訓(xùn)課之前進(jìn)行,實(shí)驗(yàn)課安頓在理論課之后,與理論課交替進(jìn)行,而且必須安頓在有數(shù)控仿真軟件的多媒體機(jī)房進(jìn)行。在理論課講授完一個(gè)或幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)后,緊跟著安頓相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課。這樣有助于使學(xué)生及時(shí)地很好地理解和掌握相關(guān)知識(shí)點(diǎn),為后續(xù)課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)和理解打好根底。具體流程如下:

1.學(xué)生接受教師布置的實(shí)驗(yàn)任務(wù)。實(shí)驗(yàn)任務(wù)分為四個(gè)環(huán)節(jié),由簡(jiǎn)單到復(fù)雜,不斷深入,學(xué)生接到任務(wù)后首先要了解和分析任務(wù)。

2.不管是哪個(gè)環(huán)節(jié)的實(shí)驗(yàn)任務(wù),都要根據(jù)數(shù)控編程根本步驟,首先分析零件和零件圖,編制零件加工工藝,確定編程坐標(biāo)系,進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。

3.每個(gè)環(huán)節(jié)的實(shí)驗(yàn)任務(wù),都安頓在相應(yīng)的編程理論課之后,所以進(jìn)入實(shí)驗(yàn)前首先要預(yù)填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告,根據(jù)所學(xué)的編程原理和技巧編寫相應(yīng)的數(shù)控加項(xiàng)目序。

4.啟動(dòng)并熟悉數(shù)控仿真軟件,然后將初步編寫的相應(yīng)的數(shù)控加項(xiàng)目序輸入數(shù)控裝置進(jìn)行程序檢驗(yàn),利用圖形模擬功能檢查程序所存在的問題。根據(jù)報(bào)警信息修改程序,直到程序合格為止。

5.選擇和安裝適宜的工件、夾具和刀具,進(jìn)行對(duì)刀操作,完成零件加工。

6.利用仿真軟件測(cè)量功能,測(cè)量各檔尺寸,檢查是否與零件圖紙要求一致。

7.整理實(shí)驗(yàn)實(shí)施過程中出現(xiàn)的各種問題,完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告,提交程序及仿真加工產(chǎn)品。

由上可見,根本流程為聽課→復(fù)習(xí)歸納→準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)報(bào)告→進(jìn)行實(shí)驗(yàn)→進(jìn)行歸納,學(xué)生帶領(lǐng)問題,帶領(lǐng)興趣,帶領(lǐng)任務(wù),帶領(lǐng)期待進(jìn)入課堂,進(jìn)入實(shí)驗(yàn)。要求學(xué)生多學(xué)習(xí)勤思考,遇到問題發(fā)揮主觀能動(dòng)性,積極解決問題。要求學(xué)生提交寫好預(yù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告,最后的實(shí)驗(yàn)報(bào)告可以在預(yù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的根底上進(jìn)行修改。實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求寫上實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的過程、發(fā)現(xiàn)的問題和解決的問題以及存在的問題。如在編寫銑削零件內(nèi)輪廓程序的編寫中,如果左、右刀補(bǔ)〔G41、G42〕的選取與走刀路線不一致,則在加工后測(cè)量輪廓時(shí),會(huì)發(fā)生尺寸相差一個(gè)直徑值的情況等。

四、數(shù)控編程實(shí)驗(yàn)考核辦法

以上編程工程的每個(gè)實(shí)驗(yàn)任務(wù),都準(zhǔn)備多套難度不同的零件圖紙。每種零件圖紙的分值有所不同,難度大的分值高,難度低的分值低。如難度系數(shù)較大的分值定為100,中等難度的總分值定為80,一般難度的總分值定為60。學(xué)生可以根據(jù)自己的意愿選擇不同難度系數(shù)的零件圖紙進(jìn)行編程。

每個(gè)實(shí)驗(yàn)任務(wù)目標(biāo)明確,如圖紙要求等。根底環(huán)節(jié)實(shí)驗(yàn)分組完成,同學(xué)之間可以相互討論,但要獨(dú)立操作完成。特殊編程實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生各自獨(dú)立完成。必要時(shí)教師給予指導(dǎo),發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)糾正,共性問題及時(shí)在實(shí)驗(yàn)課堂上進(jìn)行指導(dǎo)加以解決。

根據(jù)數(shù)控程序編制的特點(diǎn),將實(shí)驗(yàn)成績(jī)分為程序完成情況分、知識(shí)點(diǎn)掌握情況分、實(shí)驗(yàn)報(bào)告分和平時(shí)表現(xiàn)分。教師應(yīng)該掌握學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的全過程,并根據(jù)實(shí)驗(yàn)完成情況進(jìn)行評(píng)分。如,在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成的給予根本分,根據(jù)運(yùn)行程序并測(cè)量加工輪廓曲線的正確性進(jìn)行評(píng)分,根據(jù)檢查程序結(jié)構(gòu)的完整性進(jìn)行評(píng)分,根據(jù)檢查指令使用的正確性進(jìn)行評(píng)分,針對(duì)程序中主要程序段進(jìn)行提問,讓學(xué)生答復(fù),根據(jù)答復(fù)的準(zhǔn)確程度加以評(píng)分,還有對(duì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的完成情況進(jìn)行評(píng)分,根據(jù)遵守實(shí)驗(yàn)紀(jì)律等給予平時(shí)成績(jī)分等。

五、結(jié)語

教育家陶行知先生所倡導(dǎo)的“在學(xué)中做,在做中學(xué)〞的教育理論,以具體的任務(wù)為學(xué)習(xí)動(dòng)力或動(dòng)機(jī);以完成任務(wù)的過程為學(xué)習(xí)過程;以展示任務(wù)成果的方式來體現(xiàn)教學(xué)的成就。任務(wù)引領(lǐng)式教學(xué),是“以完成任務(wù)為目的〞的教學(xué)方式。這種教學(xué)方式對(duì)學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)十分重要,正日益受到職業(yè)教育界的普遍關(guān)注。在任務(wù)引領(lǐng)式教學(xué)中,任務(wù)為主線、教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體,學(xué)生參與到教學(xué)當(dāng)中來,學(xué)生在接受

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