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全球航空发展简史

全球航空发展简史

航空是人类认识自然、改造自然过程中发展最迅速、对人类社会影响最深远的技术领域之一。自1783年人类首次载人升空至今，航空技术先后跨越了轻于空气的浮空器时代、活塞动力飞机时代、喷气与超声速时代、宽体化与大众化时代，直至今日的绿色化与智能化时代。本文以里程碑的方式，梳理全球航空发展史上具有转折意义的代表性事件，力求呈现从“能否飞起来”到“飞得更快、更远、更安全、更清洁”的完整脉络。

1783年

1783年：法国造纸商蒙哥尔费兄弟研制的热气球实现人类首次升空；9月19日在凡尔赛宫前载着羊、鸭、公鸡飞至约520米高空，11月21日罗齐耶与达朗德完成首次载人自由飞行，升空约900米、飞行约25分钟、随风飘移约9公里后安全着陆；人类几千年的飞行梦想第一次变为现实，航空史由此开端。1

图1 蒙哥尔费兄弟的热气球（1783年首次载人自由飞行）

图1 蒙哥尔费兄弟的热气球（1783年首次载人自由飞行）

1804年

1804年：英国科学家乔治·凯利爵士制成世界上第一架滑翔机模型并成功放飞；他明确提出重于空气飞行器的基本飞行原理，以及“固定机翼产生升力、独立动力推进、尾翼保证稳定与操纵”的飞机总体布局，被公认为现代航空学的奠基人；1853年他设计的载人滑翔机由马车夫驾驶飞行约450米。2

图2 乔治·凯利1804年滑翔机模型（现代航空学的起点）

图2 乔治·凯利1804年滑翔机模型（现代航空学的起点）

1852年

1852年：法国工程师亨利·吉法尔在气球下安装一台约3马力（约2.2千瓦）蒸汽机带动螺旋桨，制成世界上第一艘可操纵的动力飞艇；9月24日他从巴黎飞抵特拉普，航程约27公里；航空器第一次不再单纯随风飘移，而能按人的意志定向飞行。3

图3 吉法尔蒸汽动力飞艇（1852年世界首艘可操纵飞艇）

图3 吉法尔蒸汽动力飞艇（1852年世界首艘可操纵飞艇）

1891年

1891年：德国工程师奥托·李林达尔开始系统的载人滑翔飞行；1891至1896年间他先后进行2000余次滑翔试验，实测并记录了升力、阻力与操纵规律，留下大量著作；1896年他在滑翔中失事牺牲，其经验直接启发了后来的莱特兄弟。4

图4 奥托·李林达尔准备滑翔飞行（1891—1896年）

图4 奥托·李林达尔准备滑翔飞行（1891—1896年）

1903年

1903年：美国自行车技师莱特兄弟研制的“飞行者”1号在北卡罗来纳州基蒂霍克完成人类首次有动力、可操纵、持续的重于空气飞行；12月17日四次试飞中最佳一次飞过260米、留空59秒；他们自建风洞实测翼型、发明三轴操纵并自制8.8千瓦汽油发动机，动力飞行的新纪元由此开启。5

图5 莱特兄弟“飞行者”1号首次动力飞行（1903年12月17日）

图5 莱特兄弟“飞行者”1号首次动力飞行（1903年12月17日）

1909年

1909年：法国飞行家路易·布莱里奥驾驶“布莱里奥”XI号单翼机，于7月25日用约37分钟飞越英吉利海峡，航程约40公里；飞机第一次跨越天然地理屏障，航空的军事价值与商业前景由此被各国重新认识。6

图6 布莱里奥XI号单翼机（1909年首次飞越英吉利海峡）

图6 布莱里奥XI号单翼机（1909年首次飞越英吉利海峡）

1910年

1910年：德国DELAG公司用齐柏林硬式飞艇开辟世界上第一条定期商业空中航线，往返于法兰克福、杜塞尔多夫等地，航程193公里；至1914年，齐柏林各型飞艇累计运送旅客3.5万人次而无一伤亡；欧洲五国随之掀起“飞艇热”，飞艇进入全盛时期。7

图7 齐柏林LZ 7“德国”号飞艇（DELAG早期商业航线主力）

图7 齐柏林LZ 7“德国”号飞艇（DELAG早期商业航线主力）

1919年

1919年：英国飞行员阿尔科克与布朗驾驶维克斯“维米”双发飞机，于6月14—15日首次不间断飞越大西洋，历时约16小时；同年伦敦—巴黎等定期国际航线开航，荷兰皇家航空（KLM）等早期航空公司相继成立；航空由军事用途全面转向民用运输。8

图8 阿尔科克与布朗的维克斯“维米”号（1919年首次跨大西洋不着陆飞行）

图8 阿尔科克与布朗的维克斯“维米”号（1919年首次跨大西洋不着陆飞行）

1927年

1927年：美国飞行员查尔斯·林白驾驶“圣路易斯精神”号单翼机，于5月20—21日单人、不间断从纽约直飞巴黎，历时33小时30分、航程约5800公里；这次飞行极大提振了公众对航空安全与远程飞行的信心，被誉为航空史上的分水岭。9

图9 林白与其“圣路易斯精神”号（1927年单人跨大西洋飞行）

图9 林白与其“圣路易斯精神”号（1927年单人跨大西洋飞行）

1929年

1929年：德国LZ-127“齐柏林伯爵”号硬式飞艇完成载客状态下的首次环球飞行，全程约3.4万公里；飞艇长236米、气囊容积约11万立方米、装5台412千瓦内燃机，可载客20至35人；它比民航飞机的环球飞行早了12年，代表了客运飞艇技术的最高峰。10

图10 LZ-127“齐柏林伯爵”号飞艇（1929年首次载客环球飞行）

图10 LZ-127“齐柏林伯爵”号飞艇（1929年首次载客环球飞行）

1935年

1935年：美国道格拉斯公司DC-3客机首飞；全金属半硬壳结构、可收放起落架、襟翼与变距螺旋桨的组合，使航空客运第一次摆脱对邮政补贴的依赖而独立盈利；它成为航空史上产量最大、影响最深远的运输机之一，奠定了现代民航的经济基础。11

图11 道格拉斯DC-3运输机（1935年首飞，首款仅靠客运即可盈利的班机）

图11 道格拉斯DC-3运输机（1935年首飞，首款仅靠客运即可盈利的班机）

1937年

1937年：德国“兴登堡”号飞艇在美国新泽西州莱克赫斯特准备降落时因氢气被点燃而焚毁，97名乘员中35人遇难；此前它仅在1936年一年间就安全往返大西洋17次，是联系欧美大陆的主要空中运输工具；这场灾难宣告航空史上客运飞艇时代的终结。12

图12 “兴登堡”号飞艇失事（1937年5月6日，客运飞艇时代终结）

图12 “兴登堡”号飞艇失事（1937年5月6日，客运飞艇时代终结）

1939年

1939年：德国亨克尔He 178于8月27日首飞，成为世界上第一架以涡轮喷气发动机为动力的飞机；此前英国惠特尔已于1937年试制成功第一台涡轮喷气发动机，并于1941年推动E-28/39研究机首飞；喷气推进为突破螺旋桨飞机的速度上限、跨越“声障”开辟了道路。13

图13 亨克尔He 178（世界首架涡轮喷气飞机，图为全尺寸复制品）

图13 亨克尔He 178（世界首架涡轮喷气飞机，图为全尺寸复制品）

1944年

1944年：52国代表在芝加哥召开国际民用航空会议，12月7日签署《国际民用航空公约》（芝加哥公约）；公约确立国家领空主权、航空器国籍与统一的航行与适航标准，国际民用航空组织（ICAO）于1947年正式成立；这套制度框架至今仍是全球民航治理的基石。14

图14 国际民用航空组织（ICAO）总部（蒙特利尔，源于1944年芝加哥公约）

图14 国际民用航空组织（ICAO）总部（蒙特利尔，源于1944年芝加哥公约）

1947年

1947年：美国试飞员查尔斯·耶格尔上校驾驶贝尔X-1试验机，于10月14日在约13000米高空达到马赫数1.06；人类第一次实现有人驾驶的水平超声速飞行，一度被视为不可逾越的“声障”被突破；X-1也是世界上第一种纯粹为试验目的而设计制造的飞机。15

图15 贝尔X-1试验机（1947年首次突破声障）

图15 贝尔X-1试验机（1947年首次突破声障）

1952年

1952年：英国德·哈维兰“彗星”号投入航线，成为世界上第一种喷气式民航客机；但1953至1954年间连续发生空中解体事故，调查查明系机身疲劳断裂所致；事故催生了现代疲劳强度理论与严格的适航取证体系，深刻影响了此后所有客机的设计。16

图16 德·哈维兰“彗星”号喷气客机（1952年世界首架投入航线的喷气客机）

图16 德·哈维兰“彗星”号喷气客机（1952年世界首架投入航线的喷气客机）

1958年

1958年：美国波音707投入跨大西洋航线运营，巡航速度约900至1000公里/小时、航程可达9300公里、载客约158人；它以可靠性和经济性真正开启了“喷气民航时代”；苏联图-104早在1956年即已投入航线，美国DC-8则于1959年进入航线。17

图17 波音707（1958年投入航线，喷气民航时代的标志）

图17 波音707（1958年投入航线，喷气民航时代的标志）

1969年

1969年：美国波音747宽体客机于2月9日首飞，1970年1月投入航线；宽机身、双层部分舱段与四台大涵道比涡扇发动机的组合，使单位座位成本大幅下降；洲际旅行由此走向大众化，“枢纽—辐射”航线网络模式随之成型。18

图18 波音747宽体客机（1969年首飞，开启航空客运大众化时代）

图18 波音747宽体客机（1969年首飞，开启航空客运大众化时代）

1976年

1976年：英法联合研制的“协和”号超声速客机投入商业运营，巡航马赫数约2.0，纽约至伦敦仅需约3小时30分；它曾创造客机环球飞行最短时间纪录；因噪声、声爆、油耗高与经济性不足等原因，协和号于2003年全部退役。19

图19 “协和”号超声速客机（1976年投入商业运营，2003年退役）

图19 “协和”号超声速客机（1976年投入商业运营，2003年退役）

1978年

1978年：美国总统卡特签署《航空放松管制法案》，取消政府对国内航线与票价的管制；低成本航空公司迅速崛起，“枢纽—辐射”网络得到优化，票价下降而运量激增；这场制度变革对全球航空运输的市场结构与大众化程度影响深远。20

图20 西南航空波音737-200（1978年放松管制后低成本航空的典型机型）

图20 西南航空波音737-200（1978年放松管制后低成本航空的典型机型）

1988年

1988年：欧洲空中客车A320投入航线，首次在民航客机上采用全数字电传操纵与侧杆操纵，并引入飞行包线保护；它用电子信号取代机械传动，显著降低了飞行员负荷并提高了安全性；这一架构后来成为几乎所有新型客机的标准配置。21

图21 空中客车A320（1988年投入航线，首款数字电传操纵民航客机）

图21 空中客车A320（1988年投入航线，首款数字电传操纵民航客机）

1995年

1995年：美国波音777投入航线，成为世界上第一种完全采用计算机辅助设计研制的客机，也是首架出厂即获ETOPS-180认证的双发宽体机；双发远程客机自此取代三发、四发机型，成为跨洋航线的主力。22

图22 波音777双发宽体客机（1995年投入航线，ETOPS-180远程运行）

图22 波音777双发宽体客机（1995年投入航线，ETOPS-180远程运行）

2005年

2005年：欧洲空中客车A380于4月27日首飞，2007年10月由新加坡航空投入运营；机长73米、双层四发布局、典型载客约555人，是人类建造过的最大的民航客机；因市场转向点对点直飞，A380于2021年停产，共交付251架。23

图23 空中客车A380（2005年首飞，世界最大的民航客机）

图23 空中客车A380（2005年首飞，世界最大的民航客机）

2011年

2011年：美国波音787“梦想客机”投入运营，机体与机翼复合材料用量超过50%，燃油效率较同级机型提升约20%，并大量采用多电架构取代传统引气系统；它以更低的油耗与更远的航程，使众多原本不经济的中小城市间直飞航线成为可能。24

图24 波音787“梦想客机”（2011年投入运营，复合材料机体）

图24 波音787“梦想客机”（2011年投入运营，复合材料机体）

2016年

2016年：瑞士“阳光动力”2号太阳能飞机完成环球飞行，全程约4.2万公里、历时16个月，途中完全不消耗一滴燃油，仅依靠太阳能与蓄电池昼夜飞行；它验证了清洁能源航空的技术可行性，成为绿色航空的重要标志。25

图25 “阳光动力”2号太阳能飞机（2016年完成环球飞行）

图25 “阳光动力”2号太阳能飞机（2016年完成环球飞行）

2019年

2019年：波音737 MAX因半年内两起空难在全球范围内被停飞，成为航空史上规模最大的机型停飞事件；事件促使各国适航当局重新审视自动飞行控制系统的安全性与制造商委托审查制度；它为全球航空安全治理敲响了警钟，也推动了适航审定体系的改革。26

图26 停放在西雅图的波音737 MAX机队（2019年全球停飞）

图26 停放在西雅图的波音737 MAX机队（2019年全球停飞）

结语

回望两百余年，全球航空完成了从热气球到复合材料宽体客机、从几十米飞行到环球不着陆航行的跨越。每一次跨越的背后，都是空气动力学、动力装置、材料工艺与航空电子等学科的共同突破。时至今日，航空技术已成为衡量一个国家科学技术水平、工业能力与综合国力的重要标志，而绿色低碳与智能自主，正在书写航空史的新篇章。

尾注

  1. 图片来源：N. De Launay，《First human flight Montgolfier balloon - Nov. 21. 1783.jpg》（Public domain），Wikimedia Commons，https://commons.wikimedia.org/wiki/File:First_human_flight_Montgolfier_balloon_-_Nov._21._1783.jpg。资料来源：《航空航天概论》（北京航空航天大学出版社）第1章1.1.2节；Wikipedia: Montgolfier brothers、Hot air balloon。 ↩︎

  2. 图片来源：Yusuf Küçük，《Cayley’s Model Glider - 1804.jpg》（CC BY-SA 4.0），Wikimedia Commons，https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cayley%27s_Model_Glider_-_1804.jpg。资料来源：《航空航天概论》（北京航空航天大学出版社）第1章1.1.3节；Wikipedia: George Cayley、History of aviation。 ↩︎

  3. 图片来源：ABACA，《Dirigeable Giffard 1852.jpg》（CC BY-SA 4.0），Wikimedia Commons，https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Dirigeable_Giffard_1852.jpg。资料来源：《航空航天概论》（北京航空航天大学出版社）第1章1.1.2节；Wikipedia: Henri Giffard、Airship。 ↩︎

  4. 图片来源：佚名，《Otto Lilienthal repüléshez készül.jpg》（Public domain），Wikimedia Commons，https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Otto_Lilienthal_rep%C3%BCl%C3%A9shez_k%C3%A9sz%C3%BCl.jpg。资料来源：《航空航天概论》（北京航空航天大学出版社）第1章1.1.3节；Wikipedia: Otto Lilienthal。 ↩︎

  5. 图片来源：John T. Daniels，《First flight2.jpg》（Public domain），Wikimedia Commons，https://commons.wikimedia.org/wiki/File:First_flight2.jpg。资料来源：《航空航天概论》（北京航空航天大学出版社）第1章1.1.3节；Wikipedia: Wright Flyer、Wright brothers。 ↩︎

  6. 图片来源：PHGCOM，《Avion Bleriot XI 1909.jpg》（CC BY-SA 3.0），Wikimedia Commons，https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Avion_Bleriot_XI_1909.jpg。资料来源：《航空航天概论》（北京航空航天大学出版社）第1章1.1.3节；Wikipedia: Louis Blériot、Blériot XI。 ↩︎

  7. 图片来源：Bain News Service，《LZ7 passenger zeppelin enhanced.jpg》（Public domain），Wikimedia Commons，https://commons.wikimedia.org/wiki/File:LZ7_passenger_zeppelin_enhanced.jpg。资料来源：《航空航天概论》（北京航空航天大学出版社）第1章1.1.2节；Wikipedia: DELAG、LZ 7。 ↩︎

  8. 图片来源：佚名，《Vickers Vimy Alcock and Brown.jpg》（Public domain），Wikimedia Commons，https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Vickers_Vimy_Alcock_and_Brown.jpg。资料来源：Wikipedia: Alcock and Brown、Vickers Vimy；《航空航天概论》（北京航空航天大学出版社）第1章1.1.3节。 ↩︎

  9. 图片来源：Harris & Ewing, photographer，《Charles Lindbergh and airplane “Spirit of St. Louis” LCCN2016888586.jpg》（Public domain），Wikimedia Commons，https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Charles_Lindbergh_and_airplane_%22Spirit_of_St._Louis%22_LCCN2016888586.jpg。资料来源：Wikipedia: Charles Lindbergh、Spirit of St. Louis；《航空航天概论》（北京航空航天大学出版社）第1章1.1.3节。 ↩︎

  10. 图片来源：佚名，《Graf Zeppelin LZ127.jpg》（Public domain），Wikimedia Commons，https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Graf_Zeppelin_LZ127.jpg。资料来源：《航空航天概论》（北京航空航天大学出版社）第1章1.1.2节；Wikipedia: LZ 127 Graf Zeppelin。 ↩︎

  11. 图片来源：Gordon Leggett，《2017-08-27 Icelandair Douglas DC-3 (TF-NPK) at Reykjavik, Iceland.jpg》（CC BY-SA 4.0），Wikimedia Commons，https://commons.wikimedia.org/wiki/File:2017-08-27_Icelandair_Douglas_DC-3_(TF-NPK)_at_Reykjavik,_Iceland.jpg。资料来源：Wikipedia: Douglas DC-3；Eagle Pubs, Introduction to Aerospace Flight Vehicles, History of Aircraft & Aviation。 ↩︎

  12. 图片来源：Sam Shere，《Hindenburg disaster.jpg》（Public domain），Wikimedia Commons，https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Hindenburg_disaster.jpg。资料来源：《航空航天概论》（北京航空航天大学出版社）第1章1.1.2节；Wikipedia: Hindenburg disaster。 ↩︎

  13. 图片来源：Alan Wilson from Stilton, Peterborough, Cambs, UK，《Heinkel He-178 V-1 (full size mock-up) (26807325921).jpg》（CC BY-SA 2.0），Wikimedia Commons，https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Heinkel_He-178_V-1_(full_size_mock-up)_(26807325921).jpg。资料来源：《航空航天概论》（北京航空航天大学出版社）第1章1.1.3节；Wikipedia: Heinkel He 178、Power Jets W.1。 ↩︎

  14. 图片来源：Hayden Soloviev，《ICAO Headquarters - 999 University Street in Montreal, Quebec.jpg》（CC BY 4.0），Wikimedia Commons，https://commons.wikimedia.org/wiki/File:ICAO_Headquarters_-_999_University_Street_in_Montreal,_Quebec.jpg。资料来源：Wikipedia: Chicago Convention on International Civil Aviation、ICAO；ICAO官网公约文本。 ↩︎

  15. 图片来源：《Bell X-1 in flight.jpg》（Public domain），Wikimedia Commons，https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bell_X-1_in_flight.jpg。资料来源：《航空航天概论》（北京航空航天大学出版社）第1章1.1.3节；Wikipedia: Bell X-1、Chuck Yeager。 ↩︎

  16. 图片来源：Thomas Vogt from Paderborn, Deutschland，《De Havilland DH.106 Comet (50071492981).jpg》（CC BY 2.0），Wikimedia Commons，https://commons.wikimedia.org/wiki/File:De_Havilland_DH.106_Comet_(50071492981).jpg。资料来源：《航空航天概论》（北京航空航天大学出版社）第1章1.1.3节；Wikipedia: de Havilland Comet、Comet disasters。 ↩︎

  17. 图片来源：Mike Freer，《Boeing 707-321B Pan Am Freer.jpg》（GFDL 1.2），Wikimedia Commons，https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Boeing_707-321B_Pan_Am_Freer.jpg。资料来源：《航空航天概论》（北京航空航天大学出版社）第1章1.1.3节；Wikipedia: Boeing 707、Jet age。 ↩︎

  18. 图片来源：Julian Herzog (Website)，《Thai Airways International Boeing 747-4D7 HS-TGP MUC 2015 03.jpg》（CC BY 4.0），Wikimedia Commons，https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Thai_Airways_International_Boeing_747-4D7_HS-TGP_MUC_2015_03.jpg。资料来源：《航空航天概论》（北京航空航天大学出版社）第1章1.1.3节；Wikipedia: Boeing 747、Wide-body aircraft。 ↩︎

  19. 图片来源：Eduard Marmet，《British Airways Concorde G-BOAC 03.jpg》（CC BY-SA 3.0），Wikimedia Commons，https://commons.wikimedia.org/wiki/File:British_Airways_Concorde_G-BOAC_03.jpg。资料来源：《航空航天概论》（北京航空航天大学出版社）第1章1.1.3节；Wikipedia: Concorde、Aérospatiale-BAC Concorde。 ↩︎

  20. 图片来源：Aero Icarus from Zürich, Switzerland，《Southwest Airlines Boeing 737-200; N93SW@LAS;01.08.1995 (5024572720).jpg》（CC BY-SA 2.0），Wikimedia Commons，https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Southwest_Airlines_Boeing_737-200;N93SW@LAS;01.08.1995(5024572720).jpg。资料来源：Wikipedia: Airline Deregulation Act、Southwest Airlines；Tailspec Aviation History Timeline。 ↩︎

  21. 图片来源：Julian Herzog (Website)，《Lufthansa Airbus A320-211 D-AIQT 01.jpg》（CC BY 4.0），Wikimedia Commons，https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Lufthansa_Airbus_A320-211_D-AIQT_01.jpg。资料来源：Wikipedia: Airbus A320、Fly-by-wire；Eagle Pubs, Introduction to Aerospace Flight Vehicles。 ↩︎

  22. 图片来源：Sergey Kustov，《American Airlines Boeing 777-200ER N775AN PVG 2013-5-21.png》（CC BY-SA 3.0），Wikimedia Commons，https://commons.wikimedia.org/wiki/File:American_Airlines_Boeing_777-200ER_N775AN_PVG_2013-5-21.png。资料来源：Wikipedia: Boeing 777、ETOPS。 ↩︎

  23. 图片来源：Julian Herzog (Website)，《Emirates Airbus A380-861 A6-EER MUC 2015 01.jpg》（CC BY 4.0），Wikimedia Commons，https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Emirates_Airbus_A380-861_A6-EER_MUC_2015_01.jpg。资料来源：《航空航天概论》（北京航空航天大学出版社）第1章1.1.3节；Wikipedia: Airbus A380。 ↩︎

  24. 图片来源：Julian Herzog (Website)，《Qatar Airways Boeing 787-8 Dreamliner A7-BCO MUC 2015 02.jpg》（CC BY 4.0），Wikimedia Commons，https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Qatar_Airways_Boeing_787-8_Dreamliner_A7-BCO_MUC_2015_02.jpg。资料来源：Wikipedia: Boeing 787 Dreamliner；美国国务院《翱翔百年》系列。 ↩︎

  25. 图片来源：Milko Vuille，《Solar Impulse SI2 pilote Bertrand Piccard Payerne November 2014.jpg》（CC BY-SA 4.0），Wikimedia Commons，https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Solar_Impulse_SI2_pilote_Bertrand_Piccard_Payerne_November_2014.jpg。资料来源：Wikipedia: Solar Impulse、Solar Impulse 2；Solar Impulse基金会官方资料。 ↩︎

  26. 图片来源：SounderBruce，《Boeing 737 MAX grounded aircraft near Boeing Field, April 2019.jpg》（CC BY-SA 4.0），Wikimedia Commons，https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Boeing_737_MAX_grounded_aircraft_near_Boeing_Field,_April_2019.jpg。资料来源：Wikipedia: Boeing 737 MAX groundings、Boeing 737 MAX；FAA与EASA适航指令公告。 ↩︎

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