摘要 ：文章從基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的“智慧消防"概念入手，探討了智慧消防物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在鐵路工程中的應(yīng)用，分析了在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中存在的部分難點(diǎn)，并提出了新型物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)、智能傳感器技術(shù)、圖形可視化技術(shù)及安全隱患預(yù)測(cè)與評(píng)估的技術(shù)解決方案。
關(guān)鍵詞：鐵路工程；智慧消防；物聯(lián)網(wǎng)；應(yīng)用
1、智慧消防物聯(lián)網(wǎng)在鐵路工程的應(yīng)用
根據(jù)鐵路工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范，旅 客車(chē)站、調(diào)度中心(所)、區(qū)間信號(hào)機(jī)械室、 變電站、機(jī)務(wù)段、車(chē)輛段、動(dòng)車(chē)段(所)、 綜合維修基地、養(yǎng)路機(jī)械段、鐵路隧道、 地下車(chē)站以及商業(yè)用房等屬于監(jiān)測(cè)部位，考慮到調(diào)度中心、通信機(jī)房等場(chǎng)所在防火方面特殊要求，單獨(dú)將電氣房 屋逬行獨(dú)立場(chǎng)所說(shuō)明，具體監(jiān)測(cè)組網(wǎng)搭 建可根據(jù)建筑情況混合組網(wǎng)。
1.1旅客車(chē)站
鐵路旅客車(chē)站是人員密集場(chǎng)所，其 消防安全的重要性不言而喻。針對(duì)車(chē)站 候車(chē)區(qū)、集散廳、售票廳以及固定設(shè)置 的餐飲、商品零售點(diǎn)等人流聚集的公共 區(qū)域，通過(guò)加裝智能物聯(lián)網(wǎng)采集終端及 用戶(hù)信息傳輸裝置，通過(guò)有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)通 信方式傳送到鐵路智慧消防平臺(tái)，實(shí)現(xiàn) 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)判斷火災(zāi)隱患，并聯(lián)動(dòng)火災(zāi)自、自動(dòng)噴水滅火、排煙、防火門(mén) 等消防系統(tǒng)及電梯、空調(diào)等非消防電氣 設(shè)備，做好及時(shí)預(yù)警、消防聯(lián)動(dòng)、緊急 預(yù)處、有序指引等保障工作，對(duì)于地下 車(chē)站主要加強(qiáng)對(duì)出入口、安全通道、消 防用通道以及站臺(tái)、集散廳等區(qū)域的 ，結(jié)合視頻與圖像識(shí)別技術(shù)確保 道路通暢，及時(shí)發(fā)現(xiàn)消防隱患并預(yù)警。 一方面加強(qiáng)、加深了防患于未然的能 力，另一方面可在發(fā)生火警時(shí)及時(shí)做好 應(yīng)對(duì)措施，盡可能營(yíng)造有利的消防救援 環(huán)境。智慧消防平臺(tái)同時(shí)具有檢查、記錄、 核定消防設(shè)施和非消防設(shè)備巡檢維護(hù)情 況，以及消防物資、消防人員的在役在崗情況，消防力量實(shí)時(shí)掌握、分布一目 了然，并將相關(guān)信息納入平臺(tái)大數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)的物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)管理。用戶(hù)通過(guò)智能手機(jī)APP或PC終端，實(shí)時(shí)接收到 各類(lèi)消防及機(jī)電類(lèi)設(shè)備告警信息并查看 相關(guān)數(shù)據(jù)，使用方便、可靠、穩(wěn)定。平臺(tái)還開(kāi)放數(shù)據(jù)接口對(duì)接鐵路公安、火警 119等第三方系統(tǒng)，一方面用平臺(tái)特色 的大數(shù)據(jù)平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，使用3D 可視化技術(shù)，將原始數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)原始場(chǎng)景直觀的展現(xiàn)，另一方面可實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)外界資源與力量，保障消防安全、提高管理效率。
1.2電氣設(shè)備房屋
鐵路電氣設(shè)備房屋主要是針對(duì)鐵路 各級(jí)通信機(jī)房、信號(hào)機(jī)械室及運(yùn)轉(zhuǎn)室、 信息設(shè)備用房、調(diào)度中心(所)、車(chē)輛安 全防范預(yù)警系統(tǒng)機(jī)房和變、配電所，牽 引變電所、分區(qū)所、自耦變壓器所、開(kāi) 閉所以及設(shè)備機(jī)房、消防控制室等，重 點(diǎn)做好各類(lèi)電氣設(shè)備消防監(jiān)測(cè)與預(yù)警。 此類(lèi)場(chǎng)所通常設(shè)置的消防設(shè)施有氣 體滅火系統(tǒng)、火災(zāi)自動(dòng)系統(tǒng)及滅火器。傳統(tǒng)消防設(shè)備僅能保證該場(chǎng)所內(nèi)部 獨(dú)立系統(tǒng)的完整性，無(wú)法與上級(jí)監(jiān)管部 門(mén)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)直接通信。若采用物聯(lián)網(wǎng) 消防設(shè)備直接聯(lián)網(wǎng)，將消防設(shè)備的實(shí)時(shí) 運(yùn)行狀態(tài)傳送到統(tǒng)一的智慧消防管理平 臺(tái)，利用極早期空氣熱釋離子監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn) 隱患及時(shí)處理。如滅火器:從出廠時(shí)間 到有效期、維保信息、維修記錄等均一 目了然；設(shè)備的、故障情況； 氣體滅火裝置的壓力正常與否等，大大 提升了監(jiān)管力度和工作效率，可一時(shí)間了解到任一消防設(shè)備的完整信息。
1.3廠房(倉(cāng)庫(kù))
對(duì)鐵路系統(tǒng)的廠房倉(cāng)庫(kù)中設(shè)置的消 防系統(tǒng)可利用RFID及早期煙霧傳感器、 大數(shù)據(jù)、低功耗網(wǎng)絡(luò)等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將 消防設(shè)備及物資識(shí)別、庫(kù)房環(huán)境大空間 等動(dòng)態(tài)、有效監(jiān)管起來(lái)，如重要物資的 查詢(xún)定位與一鍵盤(pán)點(diǎn)、危化品的儲(chǔ)存環(huán) 境實(shí)時(shí)監(jiān)管、消防隱患分析研判與預(yù)警、 消防設(shè)施應(yīng)急啟動(dòng)等。
1.4鐵路隧道
鐵路隧道距離長(zhǎng)、環(huán)境差、空間狹小、 可視性差，一旦發(fā)生火災(zāi)人員避難和救援困難，恢復(fù)整治時(shí)間長(zhǎng)、間接損失大、維護(hù)和監(jiān)管不方便，這也意味著鐵路隧道消防設(shè)施的安全性能要求越來(lái)越高。 按照目前的鐵路隧道消防設(shè)計(jì)，在 結(jié)構(gòu)耐火、防塌陷、降低材料燃燒性能 等隧道防火設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，設(shè)置氣體檢 測(cè)與通風(fēng)、應(yīng)急照明、電源、信號(hào)、通信、防火門(mén)、消防栓及自動(dòng)滅火裝置、 水幕防火分隔設(shè)施、高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)、火災(zāi)自動(dòng)系統(tǒng)、消防防護(hù)裝備、 消防水帶、消防水槍及滅火器(包括超 細(xì)干粉自動(dòng)滅火裝置及移動(dòng)式滅火設(shè)施)等，規(guī)劃與設(shè)置分隔、救援、疏散和避難應(yīng)急系統(tǒng)。一方面加強(qiáng)消防和非消防 電氣設(shè)備設(shè)施的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)，另一方面結(jié) 合NFC/RFID等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)確保設(shè)備維 修巡查到位，實(shí)時(shí)感知設(shè)備的工作狀態(tài)?，F(xiàn)階段的消防物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要體現(xiàn)在遠(yuǎn)程系統(tǒng)上，監(jiān)管中心可以實(shí)時(shí)釆集聯(lián)網(wǎng)建筑物內(nèi)的前端感知設(shè)備(如感煙 探測(cè)器、感溫探測(cè)器等)的信息和運(yùn)行狀態(tài)信息，一時(shí)間發(fā)現(xiàn)損壞設(shè)備，包括地理位置、消防設(shè)施分布信息、消防設(shè) 施信息參數(shù)以及和故障點(diǎn)位信息等, 實(shí)現(xiàn)對(duì)聯(lián)網(wǎng)鐵路隧道消防安全狀況的多方
位感知和，提前發(fā)現(xiàn)各故障隱患。
2、智慧消防物聯(lián)網(wǎng)在鐵路工程中的應(yīng)用難點(diǎn)
經(jīng)過(guò)研究探索，智慧消防物聯(lián)網(wǎng)在鐵路工程實(shí)施過(guò)程中仍然存在部分難點(diǎn)。
2.1 人流密集度高，施工空間及時(shí)間受限
智慧消防物聯(lián)網(wǎng)涉及到對(duì)傳統(tǒng)消防設(shè)施的改造與升級(jí)，而在鐵路工程的應(yīng)用中往往存在人流密集度高、施工空間 受限、施工時(shí)間受限、施工影響范圍大、水電條件受阻等困難。
2.2 電氣火災(zāi)防控要求高
電氣火災(zāi)對(duì)鐵路工程的影響與危害巨大，一方面需加強(qiáng)對(duì)電氣火災(zāi)的預(yù)防，另一方面需探索有效、安全的電氣火災(zāi)滅火技術(shù)。
2.3 地下車(chē)站及長(zhǎng)隧道排煙防控難
地下車(chē)站及隧道等一旦發(fā)生火災(zāi)，具有煙霧大且不易散出、能見(jiàn)度低、疏散困難、結(jié)構(gòu)特殊部分消防設(shè)施難以使 用等特點(diǎn)，做好排煙防控、有效疏散能夠降低人員傷亡。
2.4 網(wǎng)絡(luò)覆蓋與穩(wěn)定性不足
尤其是鐵路四電和隧道比較常見(jiàn)，如電磁干擾、建筑物屏蔽以及偏遠(yuǎn)地區(qū)因基站設(shè)置不到位沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，導(dǎo)致物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備無(wú)法正常使用。
3、針對(duì)難點(diǎn)的解決方案探析
3.1 新型物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)解決方案
智慧消防物聯(lián)網(wǎng)在應(yīng)用中可采用新型無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)方式，利用LORA自組網(wǎng)、NB-IoT單點(diǎn)部署、藍(lán)牙/NFC/RFID短距離通信等各種技術(shù)融合互補(bǔ)，降低施工難度、穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)覆蓋。在部署點(diǎn)位密集、人流密集場(chǎng)所、運(yùn)營(yíng)商基站覆蓋不足的區(qū)域等擇優(yōu)選擇施工條件較好、中心區(qū)
域安裝LORA網(wǎng)關(guān)，可無(wú)線(xiàn)連接覆蓋周邊2km范圍內(nèi)上千個(gè)左右使用LORA技術(shù)的傳感器、采集器等前端物聯(lián)設(shè)備節(jié)點(diǎn)。LORA技術(shù)為低功耗無(wú)線(xiàn)遠(yuǎn)距離局域網(wǎng)，不受運(yùn)營(yíng)商基站信號(hào)覆蓋影響，并且無(wú)流量使用費(fèi)等成本。對(duì)于部署點(diǎn)位較為分散獨(dú)立旦有運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)覆蓋的,可選擇運(yùn)營(yíng)商N(yùn)BJoT新型物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，具有獨(dú)立性強(qiáng)、信號(hào)穿透好、功耗低等優(yōu)點(diǎn)。而涉及消防巡檢、消防物資監(jiān)管等消防維保及消防值班等方面時(shí)，則可使用藍(lán)牙/NFC/RFID等短距離通信技術(shù)，具有定位準(zhǔn)、交互快、效率高等符合工作監(jiān)管要求的優(yōu)勢(shì)。
3.2 智能傳感器技術(shù)
智慧消防物聯(lián)網(wǎng)可采用多種智能傳感器及檢測(cè)裝置，除應(yīng)用較為廣泛的溫度、濕度環(huán)境監(jiān)測(cè)，壓力、液位消防水系統(tǒng)監(jiān)測(cè)，壓差、開(kāi)關(guān)量等排煙與防火分隔系統(tǒng)監(jiān)測(cè)之外，針對(duì)電氣火災(zāi)防控，可通過(guò)加裝剩余電流探測(cè)器、線(xiàn)纜測(cè)溫探測(cè)器、滅弧式短路保護(hù)裝置、可燃?xì)?br/>
體探測(cè)器等，實(shí)取得過(guò)效防控。
3.3 圖形可視化技術(shù)
智慧消防物聯(lián)網(wǎng)可整合BIM建模、3D可視化、視頻、圖像識(shí)別等技術(shù)，更加直觀的定位、呈現(xiàn)消防設(shè)施的工作與狀態(tài)，以及現(xiàn)場(chǎng)建筑結(jié)構(gòu)、設(shè)施分布、現(xiàn)場(chǎng)人員、火災(zāi)情況等。發(fā)生火災(zāi)等事故時(shí)可以在鐵路工程較為龐大、復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)和空間中盡快定位事故位置，了解位置所在周邊環(huán)境和當(dāng)前人流分布情況，掌握就近消防設(shè)施部署及實(shí)際工作狀態(tài)，查看各疏散通道是否安全通暢，并可以調(diào)閱事故發(fā)生前后的現(xiàn)場(chǎng)視頻畫(huà)面，更加科學(xué)地對(duì)現(xiàn)場(chǎng)事故進(jìn)行判斷分析，以便做出合理的應(yīng)急處置。同時(shí)通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的場(chǎng)景模擬、消防系統(tǒng)組態(tài)結(jié)構(gòu)分析，旅客、值班客服等非消防人士也容易進(jìn)行簡(jiǎn)易消防設(shè)施操作、當(dāng)前定位及逃生路線(xiàn)規(guī)劃,有利于初期火災(zāi)撲滅及發(fā)生火災(zāi)事故后的人員疏散逃生。
3.4 安全隱患預(yù)測(cè)與評(píng)估
智慧消防物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)用消防安全工程學(xué)的原理與方法，以火災(zāi)科學(xué)的基礎(chǔ)原理和火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的理論知識(shí)為基礎(chǔ),建立火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系，在防火防煙能力、疏散能力、滅火救援能力、消防設(shè)施工況、消防安全管理等維度下,對(duì)鐵路工程中的消防安全情況做出定性和定量評(píng)價(jià)。另外，智慧消防物聯(lián)網(wǎng)重視消防巡檢、維修、保養(yǎng)等工作的開(kāi)展,要求過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的各類(lèi)消防安全隱患、故障、事故等及時(shí)上報(bào)并逬行整改，納入整體消防安全評(píng)估體系。同時(shí)結(jié)合歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行整體分析研判，分別預(yù)測(cè)風(fēng)險(xiǎn)多發(fā)的時(shí)間段、設(shè)備、行為等，便于針對(duì)性制定策略進(jìn)行整改調(diào)整優(yōu)化，預(yù)防為主、防消結(jié)合。
4、安科瑞智慧消防平臺(tái)介紹
4.1 平臺(tái)結(jié)構(gòu)
4.2平臺(tái)主要功能介紹
4.2.1首頁(yè)
用戶(hù)登錄成功之后進(jìn)入首頁(yè)，如圖所示。主要展示的內(nèi)容有：項(xiàng)目概況、設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備分類(lèi)、設(shè)備信息、分類(lèi)、統(tǒng)計(jì)、設(shè)備臺(tái)賬信息等。其中地圖可以選配成BIM建筑模型，任何傳感器時(shí)可以在BIM模型中預(yù)警顯示。
4.2.2消防子系統(tǒng)
智慧消防管理云平臺(tái)包含了智慧用電子系統(tǒng)、防排煙子系統(tǒng)、消防水子系統(tǒng)、消防設(shè)備電源子系統(tǒng)、防火門(mén)子系統(tǒng)、消防設(shè)備管理子系統(tǒng)和視頻子系統(tǒng)等。智慧用電子系統(tǒng)可以接入電氣火災(zāi)、孤航電弧、電氣火災(zāi)主機(jī)、滅弧式保護(hù)器探測(cè)器和無(wú)線(xiàn)測(cè)溫探測(cè)器等。點(diǎn)擊智慧用電子系統(tǒng)進(jìn)入智慧用電頁(yè)面，點(diǎn)擊菜單顯示整個(gè)項(xiàng)目的基礎(chǔ)信息和該項(xiàng)目下的所有探測(cè)器的信息，點(diǎn)擊末級(jí)節(jié)點(diǎn)顯示具體探測(cè)器的頁(yè)面。
消防水子系統(tǒng)可以接入消防栓、消防水壓、水位傳感器等，用于實(shí)時(shí)的消防水管網(wǎng)的壓力、液位、是否漏水，以及開(kāi)蓋等事件，當(dāng)消防水壓不夠，管網(wǎng)漏水時(shí)，系統(tǒng)也能實(shí)時(shí)地發(fā)出警報(bào)，能讓相關(guān)人員及時(shí)維修維護(hù)，保障消防安全。
防排煙子系統(tǒng)通過(guò)高靈敏的無(wú)線(xiàn)煙感裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)煙霧、有害氣體、及氣體滅火信息等數(shù)據(jù)采集，實(shí)時(shí)秒級(jí)檢測(cè)煙霧，一且發(fā)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)劇超過(guò)風(fēng)險(xiǎn)閾值，APP、短信統(tǒng)統(tǒng)上陣，通過(guò)設(shè)備的標(biāo)簽、地理位置定位，快速通知業(yè)主、物業(yè)消防單位是哪個(gè)位置的火災(zāi)隱情。
消防設(shè)備電源子系統(tǒng)實(shí)時(shí)消防系統(tǒng)各個(gè)部件(如消防主機(jī)、樓層顯示器、水泵、噴淋泵、電梯等)的電源工作狀態(tài)，確保消防設(shè)備供電正常，并對(duì)各個(gè)部件電源產(chǎn)生的過(guò)壓、欠壓、過(guò)流、短路、斷路等故障提示。可長(zhǎng)期記錄電壓電流運(yùn)行參數(shù)，自動(dòng)對(duì)消防電源一段時(shí)間的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析，對(duì)可能產(chǎn)出問(wèn)題的隱患進(jìn)行警示。
防火門(mén)子系統(tǒng)通過(guò)與門(mén)禁、視頻識(shí)別的關(guān)聯(lián)，實(shí)時(shí)消防通道、安全出口、生命通道防火門(mén)的開(kāi)閉及消防通道堆放物情況，實(shí)現(xiàn)緊急情況下的開(kāi)閉控制等功能。確保防火門(mén)常閉、不上鎖狀態(tài)及保障火警救援是消防生命通道的暢通等，保障安全的生活、工作環(huán)境。
應(yīng)急照明與疏散指示子系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)應(yīng)急燈具的實(shí)時(shí)和控制，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，可準(zhǔn)確的給出安全的疏散路徑指示，智能打開(kāi)消防應(yīng)急指示燈的指示方向及應(yīng)急照明燈，幫助建筑內(nèi)的人群選擇逃生疏散路線(xiàn)，指引安全逃生方向。
視頻子系統(tǒng)數(shù)據(jù)部門(mén)收到感應(yīng)端各子系統(tǒng)信息后，可調(diào)出位置關(guān)聯(lián)的攝像頭圖像，查看現(xiàn)場(chǎng)視頻輔助進(jìn)行火情確認(rèn)。實(shí)現(xiàn)火災(zāi)子系統(tǒng)、消防水子系統(tǒng)、電氣火災(zāi)子系統(tǒng)、防排煙子系統(tǒng)、消防設(shè)備電源子系統(tǒng)、防火門(mén)子系統(tǒng)和視頻子系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)和點(diǎn)的聯(lián)動(dòng)。
消防設(shè)備管理子系統(tǒng)能夠?qū)⒚總€(gè)建筑、項(xiàng)目節(jié)點(diǎn)的所有消防設(shè)備和資產(chǎn)納入管理，對(duì)一些消防栓、滅火器、噴淋和消防大隊(duì)地址等著重標(biāo)注，日常的巡檢和維護(hù)都需要納入計(jì)劃，在緊急情況下，會(huì)聯(lián)動(dòng)GIS調(diào)度子系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度。
4.2.3隱患管理
隱患管理功能包括了隱患查詢(xún)、隱患派發(fā)、隱患處理和隱患分析四個(gè)模塊?？梢圆榭吹卿浻脩?hù)下的所有項(xiàng)目的隱患信息，并進(jìn)行派發(fā)和處理操作，且對(duì)所有隱患進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。
4.2.4能耗分析
能耗分析功能包括了能耗概況、能耗同比、能耗環(huán)比、能耗報(bào)表和能耗預(yù)測(cè)等五個(gè)模塊?？梢圆榭吹卿浻脩?hù)下的所有項(xiàng)目的能耗統(tǒng)計(jì)、同環(huán)比和報(bào)表，且按日、周、月等維度進(jìn)行能耗。
4.2.5手機(jī)APP
APP支持Android、iOS操作系統(tǒng)，方便用戶(hù)查看電氣火災(zāi)、防排煙、消防水、消防設(shè)備電源、防火門(mén)、消防設(shè)備管理、視頻、火災(zāi)等子系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、信息、能耗統(tǒng)計(jì)等。
4.3 推薦配置
4.3.1 平臺(tái)服務(wù)器：建議按照我方推薦配置購(gòu)買(mǎi)，或者客戶(hù)自己租用阿里云資源。
推薦硬件配置清單：(如申請(qǐng)阿里云可忽略)
4.3.2 系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)推薦硬件配置清單：
注：以下配置為針對(duì)1個(gè)回路選型，其中剩余電流互感器應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)回路電流大
4.4 產(chǎn)品介紹
電氣火災(zāi)探測(cè)器
5、結(jié)語(yǔ)
對(duì)于旅客車(chē)站、電氣設(shè)備房屋、廠房(倉(cāng)庫(kù))及鐵路隧道的消防要求各有不同，但目的都是為了建造安全、穩(wěn)定、智能的消防管理平臺(tái)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)消防隱患并預(yù)警。在實(shí)際應(yīng)用中存在人流密集度高，施工空間及時(shí)間受限等問(wèn)題，可通過(guò)新型物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)、智能傳感器技術(shù)、圖形可視化技術(shù)及安全隱患預(yù)測(cè)與評(píng)估的方案來(lái)解決。
參考文獻(xiàn)
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