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技術(shù)創(chuàng)新方法的發(fā)展歷程及解決方案研究

技術(shù)創(chuàng)新是企業(yè)生存和發(fā)展的不竭源泉和動(dòng)力,技術(shù)創(chuàng)新活動(dòng)是有規(guī)律可循的,發(fā)掘、認(rèn)識(shí)和把握這些規(guī)律,掌握其技術(shù)創(chuàng)新的方法,可以加快人們創(chuàng)造發(fā)明的進(jìn)程、幫助企業(yè)提高技術(shù)創(chuàng)新的效率。笛卡爾曾說(shuō)過(guò):“人類(lèi)歷史上最有價(jià)值的知識(shí)是方法的知識(shí)”。先進(jìn)的創(chuàng)新方法是科技進(jìn)步的基礎(chǔ)和保證,是提升國(guó)家創(chuàng)新能力的重要手段。目前,我國(guó)學(xué)者分別從創(chuàng)新模式[1-5]、創(chuàng)新能力[6]、創(chuàng)新的影響因素[7-8]等多方面對(duì)技術(shù)創(chuàng)新進(jìn)行了深入的研究。技術(shù)創(chuàng)新,方法先行。本文通過(guò)對(duì)技術(shù)創(chuàng)新方法發(fā)展歷程的討論,從不同的創(chuàng)新視角考察創(chuàng)新方法的特征,挖掘各種方法之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系,并分析創(chuàng)新方法的運(yùn)用要領(lǐng),為創(chuàng)新方法集成研究打下基礎(chǔ),為實(shí)際運(yùn)用創(chuàng)新方法提供參考,促進(jìn)創(chuàng)新方法在學(xué)校、企業(yè)的普及與推廣,進(jìn)一步推動(dòng)科技進(jìn)步,增強(qiáng)國(guó)家的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。一、技術(shù)創(chuàng)新方法的發(fā)展歷程1912年,美籍奧地利經(jīng)濟(jì)學(xué)家約瑟夫·熊彼特(J.A.Schumpeter)首次提出創(chuàng)新(innovation)的概念,并認(rèn)為技術(shù)創(chuàng)新是資本主義經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的主要源泉[9],由此拉開(kāi)了創(chuàng)新理論研究的序幕。在分析眾多學(xué)者研究成果的基礎(chǔ)上,我們認(rèn)為技術(shù)創(chuàng)新方法就是在技術(shù)創(chuàng)新過(guò)程中,創(chuàng)新主體針對(duì)待解決的問(wèn)題,進(jìn)行分析、形成新設(shè)想、產(chǎn)生新方案、解決問(wèn)題的系統(tǒng)性方法和策略。最早的創(chuàng)新方法可追溯到公元4世紀(jì)的啟發(fā)法,目前已有技術(shù)創(chuàng)新方法三百多種,本文按其發(fā)展的時(shí)序,將其分為三個(gè)階段:遠(yuǎn)古研究階段(公元4世紀(jì)~19世紀(jì))、近代研究階段(20世紀(jì)上初~20世紀(jì)50年代)、現(xiàn)代研究階段(20世紀(jì)60年代~至今)。(一)技術(shù)創(chuàng)新方法發(fā)展的遠(yuǎn)古階段技術(shù)創(chuàng)新方法發(fā)展的遠(yuǎn)古階段是指公元4世紀(jì)~19世紀(jì)的啟發(fā)法?!癶euristics”(啟發(fā))源自希臘語(yǔ)heuriskein,古希臘數(shù)學(xué)家帕普斯(PappusofAlexandria)在公元4世紀(jì)首先提出該術(shù)語(yǔ),亦稱(chēng)為探索法,是人們根據(jù)一定的經(jīng)驗(yàn),在問(wèn)題空間內(nèi)進(jìn)行搜索,尋求解決問(wèn)題的經(jīng)驗(yàn),從而快速解決目標(biāo)問(wèn)題的一種方法[10]。啟發(fā)法的內(nèi)涵實(shí)質(zhì)上是“單憑經(jīng)驗(yàn)的方法”、有根據(jù)的推測(cè)、直覺(jué)的判斷或者只是常識(shí)。典型的啟發(fā)法是試錯(cuò)法(Trailanderror,亦稱(chēng)為試探或試湊)。(二)技術(shù)創(chuàng)新方法發(fā)展的近代階段技術(shù)創(chuàng)新方法發(fā)展的近代階段是指20世紀(jì)初~20世紀(jì)50年代,主要的創(chuàng)新方法是頭腦風(fēng)暴法、形態(tài)分析法、綜攝法、5W2H法、檢核表法、TRIZ、屬性列舉法等。1.頭腦風(fēng)暴法(BrainStorm)是美國(guó)BBDO廣告公司創(chuàng)始人亞歷克斯·奧斯本(AlexOsborn)1938年提出的。最早是精神病學(xué)上的術(shù)語(yǔ),指精神病患者精神錯(cuò)亂的狀態(tài),現(xiàn)在則是無(wú)限制的自由聯(lián)想和討論的代名詞[11]。它通常采用專(zhuān)家小組會(huì)議的形式進(jìn)行,使與會(huì)者自由思考,暢所欲言,互相啟發(fā),從而引起思想共振,并產(chǎn)生組合效應(yīng),激發(fā)更多的創(chuàng)造性思維,獲得創(chuàng)新的設(shè)想。頭腦風(fēng)暴法有4條基本原則:注重?cái)?shù)量、禁止批評(píng)、鼓勵(lì)奇思妙想、組合和改進(jìn)設(shè)想[12]。2.形態(tài)分析法(Morphologicalanalysis簡(jiǎn)稱(chēng)MA)是瑞士天文學(xué)家弗里茨·茲維基(FritzZwicky)1942年提出。是一種系統(tǒng)化構(gòu)思和程式化解題的方法,通過(guò)將對(duì)象各要素所對(duì)應(yīng)的技術(shù)形態(tài)進(jìn)行組合,從中尋求創(chuàng)新性設(shè)想來(lái)進(jìn)行創(chuàng)新[13]。弗里茨·茲維基認(rèn)為它是一種簡(jiǎn)單的、規(guī)則的考慮問(wèn)題的方法[14]。我們認(rèn)為準(zhǔn)確地界定構(gòu)成系統(tǒng)的要素、全面地分析各要素的技術(shù)形態(tài)是運(yùn)用形態(tài)分析法的關(guān)鍵。3.綜攝法(Synecticsmethod)是威廉·戈登(WilliamGordon)1944年提出的。Synectics一詞來(lái)自古希臘語(yǔ)synectikos,意思將表面上互不相關(guān)的各種元素連接在一起[15]。是一種運(yùn)用類(lèi)比進(jìn)行創(chuàng)新的方法,它的主要思想是“變陌生為熟悉,變熟悉為陌生”。戈登認(rèn)為創(chuàng)新不是闡明事物間已知的聯(lián)系,而是探明事物間未知的聯(lián)系,采用非邏輯推理等方法,把那些看似無(wú)關(guān)的東西聯(lián)系起來(lái),即綜攝起來(lái)。綜攝法采用會(huì)議的方式進(jìn)行。4.“5W2H”法亦稱(chēng)為七何分析法,由美國(guó)陸軍在第二次世界大戰(zhàn)中首創(chuàng)。5W2H的含義是:Why、What、Where、When、Who、How、Howmuch,人們利用這7個(gè)問(wèn)題進(jìn)行設(shè)問(wèn),探尋創(chuàng)新思路,構(gòu)思設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)新的發(fā)明創(chuàng)造[16]。在創(chuàng)新活動(dòng)中使用5W2H法將問(wèn)題的主要方面都列舉出來(lái),減少了思考問(wèn)題時(shí)發(fā)生遺漏的現(xiàn)象。在5W2H法的基礎(chǔ)上,檢核表法逐漸發(fā)展起來(lái)。最早的檢核表法是奧斯本檢核表法,其引導(dǎo)性思維源自?shī)W斯本,所以由以?shī)W斯本的名字命名。奧斯本在其著作《發(fā)揮創(chuàng)造力》一書(shū)中介紹了很多激勵(lì)思維的方法,美國(guó)麻省理工學(xué)院工程研究室從中選擇出75個(gè)并將其歸納為9個(gè)大問(wèn)題,編制出《新創(chuàng)意檢核用表》作為提示人們進(jìn)行創(chuàng)新的工具,人們根據(jù)檢核表上所列的條目逐一分析問(wèn)題的各個(gè)方面[17]。奧斯本檢核表的9個(gè)問(wèn)題,如表1所示。5.TRIZ是俄文“теориирешенияизобретательскихзадач”的英文音譯“TeoriyaResheniyaIzobreatatelskikhZadatch”的縮寫(xiě),其英文全稱(chēng)是TheoryoftheSolutionofInventiveProblems(縮寫(xiě)為T(mén)IPS),我國(guó)有學(xué)者將TRIZ譯作“萃智”。TRIZ是由前蘇聯(lián)發(fā)明家根里奇·阿齊舒勒(GenrichS.Altshuller)提出。從1946年開(kāi)始,阿齊舒勒帶領(lǐng)一批學(xué)者在研究了世界各國(guó)200萬(wàn)份高水平專(zhuān)利的基礎(chǔ)上,提出了一套具有完整體系的發(fā)明問(wèn)題解決理論和方法——TRIZ[18-20]。TRIZ理論核心包括9個(gè)部分:八大技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化路徑、最終理想解IFR(IdealFinalResult)、40個(gè)發(fā)明原理、39個(gè)通用過(guò)程參數(shù)和矛盾矩陣、物理矛盾和分離原理、物-場(chǎng)模型分析、標(biāo)準(zhǔn)解法、發(fā)明問(wèn)題標(biāo)準(zhǔn)算法(ARIZ)、物理效應(yīng)庫(kù)。本文將整個(gè)TRIZ理論體系的內(nèi)容分為術(shù)語(yǔ)、工具、算法三大部分,各部分主要內(nèi)容的構(gòu)成,如圖l所示。6.屬性列舉法(AttributeListingTechnique)由美國(guó)內(nèi)布拉斯大學(xué)的克勞福德(RobertCrawford)1954年提出。把所研究的對(duì)象分解成細(xì)小的組成部分,各部分具有的功能、特征、屬性、與整體的關(guān)系等,盡量全部列舉出來(lái),并做詳細(xì)記錄[21]。其核心是通過(guò)仔細(xì)觀察、分析目標(biāo)事物的屬性,設(shè)法改變事物原有的某些特征或性質(zhì)(如功能、形狀、大小等),從所列項(xiàng)目中挖掘出發(fā)明創(chuàng)造的主題,提出創(chuàng)造性設(shè)想。(三)技術(shù)創(chuàng)新方法發(fā)展的現(xiàn)代階段技術(shù)創(chuàng)新方法發(fā)展的現(xiàn)代階段是指從20世紀(jì)60年代至今。主要的創(chuàng)新方法是中山正和法、信息交合法、六頂思考帽法、公理化設(shè)計(jì)法。1.中山正和法,簡(jiǎn)稱(chēng)為NM法。是以巴甫洛夫的高級(jí)神經(jīng)活動(dòng)學(xué)說(shuō)為基礎(chǔ)的,認(rèn)為人的記憶力分為第一信號(hào)系統(tǒng)與第二信號(hào)系統(tǒng)[21]。第一信號(hào)系統(tǒng)只能反射類(lèi)似記憶的事物,中山正和稱(chēng)之為“點(diǎn)的記憶”;第二信號(hào)系統(tǒng)可用語(yǔ)言表達(dá)有條理的記憶,中山正和稱(chēng)之為“線的記憶”。這種方法的內(nèi)涵是通過(guò)聯(lián)想、類(lèi)比等方法來(lái)收集平時(shí)積累的“點(diǎn)的記憶”,再經(jīng)過(guò)重新組合、類(lèi)比引導(dǎo),就可以把它們連接成“線的記憶”,這樣就會(huì)涌現(xiàn)大量新的創(chuàng)造性設(shè)想,產(chǎn)生新的發(fā)明。2.信息交合法,亦稱(chēng)為魔球法。認(rèn)為主體對(duì)大腦中貯存的信息和新接受的信息進(jìn)行巧妙的系統(tǒng)綜合,必然產(chǎn)生新信息[17]。信息交合法實(shí)質(zhì)上就是利用物體的信息來(lái)構(gòu)造其信息場(chǎng),通過(guò)信息場(chǎng)尋求創(chuàng)新性的設(shè)想。在構(gòu)造信息場(chǎng)的時(shí)候,將該物體所能實(shí)現(xiàn)的功能、物體的屬性信息進(jìn)行分解,分別投射到2個(gè)垂直相交的坐標(biāo)軸上,通過(guò)將坐標(biāo)軸中各個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行相互組合尋求創(chuàng)新方案。3.六頂思考帽法(SixThinkingHats)。其實(shí)質(zhì)是利用白、綠、紅、黑、黃、藍(lán)六種顏色代表不同的思維角色,幫助人們?cè)诜治鰡?wèn)題的過(guò)程中通過(guò)變換思維角色進(jìn)行創(chuàng)新[22]。運(yùn)用該法,人們?cè)谒伎紗?wèn)題的時(shí)候,有效地區(qū)分感性認(rèn)識(shí)與理性認(rèn)識(shí),使得思維變得清晰,并針對(duì)目標(biāo)問(wèn)題進(jìn)行全方位的剖析。4.公理化設(shè)計(jì)(Axiomaticdesign),簡(jiǎn)稱(chēng)AD[23]。在設(shè)計(jì)時(shí),以用戶需求為出發(fā)點(diǎn),從用戶域到功能域再到物理域最后到過(guò)程域,進(jìn)行曲折映射,得到4個(gè)域各自的層次結(jié)構(gòu)樹(shù),從而得到清晰的設(shè)計(jì)框架和具體的參數(shù)、變量。二、各階段主要技術(shù)創(chuàng)新方法的特性及創(chuàng)新視角的分析(一)基于經(jīng)驗(yàn)的方法啟發(fā)法是基于已有的經(jīng)驗(yàn),運(yùn)用啟發(fā)法進(jìn)行創(chuàng)新的效率因人而異,也因待解決問(wèn)題的難易程度而有所差別。隨著啟發(fā)法不斷地發(fā)展,其應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大,在心理學(xué)領(lǐng)域、工程領(lǐng)域、計(jì)算機(jī)、哲學(xué)、法律等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。(二)基于智力交流激勵(lì)的方法頭腦風(fēng)暴法的特點(diǎn)是旨在為人們營(yíng)造一種寬松的環(huán)境,最大限度地激發(fā)人的創(chuàng)造力,使人們相互啟發(fā),提出大量的創(chuàng)新性設(shè)想,從而獲得問(wèn)題的解決方案。但是由于其時(shí)間成本較高,并且其效果的好壞很大程度上依賴(lài)于會(huì)議召集者的引導(dǎo),所以該法不太適合解決一般性的問(wèn)題,主要針對(duì)需要探索創(chuàng)新性解決方案,并且需要獲得與此有關(guān)的大量設(shè)想的特殊問(wèn)題。(三)基于組合的方法形態(tài)分析法在多維的信息空間中尋求創(chuàng)新,而信息交合法在二維的空間中尋求創(chuàng)新,這兩種方法均是基于組合的創(chuàng)新方法。形態(tài)分析法的特征是從構(gòu)成系統(tǒng)的各個(gè)主要因素出發(fā),將思考范圍劃分為幾個(gè)不同的維度空間,在各異的組合中尋求創(chuàng)新。如果形態(tài)組合的方案過(guò)多,在篩選方案階段所面臨的工作量就龐大。在構(gòu)成系統(tǒng)各要素的形態(tài)組合方案不是太多的情況下,形態(tài)分析法比較有效。信息交合法則通過(guò)將信息的組合限定在了一個(gè)二維空間中,從而避免了形態(tài)分析法評(píng)價(jià)篩選方案的困境,是對(duì)形態(tài)分析法的簡(jiǎn)化。由于其強(qiáng)調(diào)從事物的功能、特性等方面來(lái)探尋創(chuàng)新性設(shè)想,所以適用于產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)階段。(四)基于類(lèi)比的方法綜攝法的特點(diǎn)是將整個(gè)思維過(guò)程分為了兩個(gè)階段:第一階段主要是依靠原來(lái)的知識(shí)來(lái)認(rèn)識(shí)陌生事物;第二階段是對(duì)原本熟悉的事物進(jìn)行新的認(rèn)識(shí)。在整個(gè)過(guò)程中,運(yùn)用類(lèi)比將表面上看起來(lái)不同而實(shí)際上有關(guān)聯(lián)的事物綜合起來(lái)。適合于產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)階段,基于類(lèi)比進(jìn)行創(chuàng)新。(五)基于設(shè)問(wèn)的方法“5W2H”法、奧斯本檢核表法、屬性列舉法這三種方法各自引導(dǎo)創(chuàng)新的問(wèn)題不同,但都是基于設(shè)問(wèn)的創(chuàng)新方法。5W2H幫助人們從7個(gè)方面進(jìn)行分析,其特點(diǎn)是首先幫助人們找出問(wèn)題,再針對(duì)問(wèn)題部署具體的實(shí)施步驟,并且將所要耗費(fèi)的成本納入考慮范圍中。由于5W2H法簡(jiǎn)單、方便、易于理解和使用,目前已廣泛地應(yīng)用于技術(shù)創(chuàng)新、企業(yè)管理、廣告營(yíng)銷(xiāo)策劃等領(lǐng)域。奧斯本檢核表法以表格的形式,幫助人們通過(guò)設(shè)問(wèn)的方式從9個(gè)方面思考,讓人們?cè)趧?chuàng)新過(guò)程中有一個(gè)可以依循的航標(biāo)。從其問(wèn)題的內(nèi)容來(lái)看,都與具體的產(chǎn)品有關(guān),并有助于對(duì)已有產(chǎn)品的改進(jìn)和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā),故適用于產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)階段。屬性列舉法引導(dǎo)人們從事物的不同屬性來(lái)思考問(wèn)題。由于列舉法易于理解,操作簡(jiǎn)單,既適用于個(gè)人,也適用于群體進(jìn)行創(chuàng)新活動(dòng)。此外,由于該方法進(jìn)行創(chuàng)新的時(shí)候是針對(duì)具體事物的屬性進(jìn)行分析,所以適用于產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)階段。(六)基于解決矛盾的方法TRIZ與中山正和法都是基于解決矛盾的方法,來(lái)處理創(chuàng)新問(wèn)題。TRIZ通常先將實(shí)際問(wèn)題轉(zhuǎn)換為T(mén)RIZ問(wèn)題,然后利用TRIZ理論和工具來(lái)進(jìn)行求解,獲得TRIZ問(wèn)題的通用解,再根據(jù)實(shí)際條件的限制,將TRIZ問(wèn)題的解轉(zhuǎn)化為具體問(wèn)題的解。TRIZ是建立在普遍性原理之上的,適用性較廣。中山正和法通常先分析問(wèn)題,建立基于直覺(jué)的解決方案假說(shuō),然后找出現(xiàn)實(shí)情況和解決方案之間的矛盾,最后解決矛盾??梢詮碾s亂的問(wèn)題中找出事物之間顯性和隱性的關(guān)聯(lián),理清思路,適合在創(chuàng)新活動(dòng)中出現(xiàn)的看似模糊且牽涉面較廣的問(wèn)題。(七)基于變化思維角色的方法六頂思考帽法是基于變換思維角色的方法。一方面通過(guò)限定人們思考的角度,最大限度地減少個(gè)人因素影響,另一方面引導(dǎo)人們從多個(gè)角度進(jìn)行分析,使其思考的范圍更全面。目前,六頂思考帽法已被美國(guó)、英國(guó)、加拿大等50多個(gè)國(guó)家設(shè)置為教學(xué)課程,同時(shí)也被許多全球著名的企業(yè)所采用(例如:微軟、IBM、西門(mén)子、諾基亞、波音公司等)。(八)基于公理的方法公理化設(shè)計(jì)最為顯著的特點(diǎn)是運(yùn)用獨(dú)立性公理和信息公理來(lái)指導(dǎo)整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程。獨(dú)立性公理要求在設(shè)計(jì)的時(shí)候要保持單個(gè)功能的獨(dú)立性,這樣可以保證在對(duì)某一功能對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整時(shí),不會(huì)影響其他的功能。該法使得設(shè)計(jì)問(wèn)題可以按照程式化的步驟進(jìn)行,有效地提高設(shè)計(jì)的成功率和質(zhì)量,適用于創(chuàng)新過(guò)程中的設(shè)計(jì)問(wèn)題。在上文對(duì)創(chuàng)新方法特征分析的基礎(chǔ)上,本文嘗試找出處于不同階段創(chuàng)新方法之間的關(guān)聯(lián),如圖2所示。從遠(yuǎn)古發(fā)展階段到近代階段再到現(xiàn)代階段,技術(shù)創(chuàng)新方法的發(fā)展經(jīng)歷了由簡(jiǎn)單到復(fù)雜,由單一到系統(tǒng),由完全依賴(lài)人工思維到借助于計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)新的不斷發(fā)展和完善的過(guò)程。圖2技術(shù)創(chuàng)新方法發(fā)展歷程及創(chuàng)新視角三、各階段主要技術(shù)創(chuàng)新方法的解決方案在對(duì)技術(shù)創(chuàng)新方法發(fā)展歷程及文獻(xiàn)[24]分析的基礎(chǔ)上,給出相應(yīng)的解決方案,既為后續(xù)研究奠定基礎(chǔ),又可指導(dǎo)企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新活動(dòng)。(一)啟發(fā)法的解決方案啟發(fā)法有三種模式可以選擇:正向求解、逆向求解、漸進(jìn)求解。下面針對(duì)典型的啟發(fā)法——試錯(cuò)法,分析該法的解決方案,如圖3所示。圖3啟發(fā)法的運(yùn)用模式圖運(yùn)用試錯(cuò)法,依據(jù)經(jīng)驗(yàn)不斷嘗試可能的解決方案,直到找到問(wèn)題的解決方案或者所有可以嘗試的方案都已試完,整個(gè)試錯(cuò)過(guò)程結(jié)束。試錯(cuò)的策略有兩種:按優(yōu)先次序或按隨機(jī)次序。按優(yōu)先次序試錯(cuò),首先嘗試最有可能的方案,接著嘗試可能性稍微次之的方案。按隨機(jī)次序試錯(cuò),采用隨機(jī)的方式來(lái)嘗試可能的方案。如圖4所示。圖4試錯(cuò)法指導(dǎo)創(chuàng)新的解決方案(二)頭腦風(fēng)暴法與綜攝法的解決方案頭腦風(fēng)暴法通常采用專(zhuān)家小組會(huì)議的形式進(jìn)行,執(zhí)行過(guò)程分為兩個(gè)階段:會(huì)前準(zhǔn)備階段和會(huì)議執(zhí)行階段,如圖5所示。圖5頭腦風(fēng)暴法的解決方案與頭腦風(fēng)暴法相似,綜攝法也是采用會(huì)議的方式進(jìn)行,如圖6所示。圖6綜攝法的解決方案(三)TRIZ的解決方案TRIZ提供的工具較多,根據(jù)不同的問(wèn)題要選擇不同的工具來(lái)解決各異的發(fā)明問(wèn)題,其解決方案較為復(fù)雜(另文研究)。(四)六頂思考帽法的解決方案首先戴上白色的中立帽子陳述問(wèn)題;再戴上綠色的活力帽子提出設(shè)想方案;然后戴上黃色的正面帽子列舉目標(biāo)事物的優(yōu)點(diǎn);接著戴上黑色的負(fù)面帽子列舉目標(biāo)事物的缺點(diǎn);繼而戴上紅色的評(píng)判帽子對(duì)所提出的設(shè)想進(jìn)行評(píng)判;最后戴上藍(lán)色的指揮帽子篩選的方案,如圖7所示。圖7六頂思考帽法的解決方案(五)公理化設(shè)計(jì)法的解決方案在公理化設(shè)計(jì)中,

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