检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：张立华西安电子科技大学

学位级别：硕士

分子印迹电化学传感器由于独特的选择识别性和高灵敏度等优点在食品安全、环境监测和分析检测等领域具有很高的实际应用价值。本论文揭示了两种新型分子印迹聚合物体系的识别机理,并结合分子印迹技术构置了两种新型电化学传感器。本论... 详细信息

分子印迹电化学传感器由于独特的选择识别性和高灵敏度等优点在食品安全、环境监测和分析检测等领域具有很高的实际应用价值。本论文揭示了两种新型分子印迹聚合物体系的识别机理,并结合分子印迹技术构置了两种新型电化学传感器。本论文的主要研究内容如下:（1）本文以磺胺二甲基嘧啶（SM2）为模板分子,以甲基丙烯酸（MAA）、甲基丙烯酸甲酯（MMA）、甲基丙烯酰胺（MAM）、噻吩（Th）、吡咯（Py）、3,4-乙烯二氧噻吩（EDOT）为功能单体,建立了表面分子印迹的理论模型,研究了模板-单体复合物的结合能,筛选出最优的功能单体,同时首次探究了磺胺二甲基嘧啶中不饱和环基团与功能单体之间的π-π堆叠作用,进一步深入研究了磺胺二甲基嘧啶与功能单体之间的分子识别机理。在该项理论研究基础上,本文采用一步法电聚合双功能单体制备了磺胺二甲基嘧啶分子印迹聚合物（MIP）,并以石墨烯量子点-铂纳米粒子（GQDs-Pt NPs）纳米复合材料为载体制备出磺胺二甲基嘧啶分子印迹电化学传感器。该传感体系中,GQDs-Pt NPs纳米复合材料增大了MIP和基底电极之间电荷转移通道,因此传感器的响应信号大大提高。甲基丙烯酸和3,4-乙烯二氧噻吩双单体组合为模板分子提供大量的吸附结合位点,而且磺胺二甲基嘧啶与双单体之间存在的π-π堆叠作用,进一步提高了分子印迹效率。在最佳实验条件下,该传感器对磺胺二甲基嘧啶的线性范围为0.1 nmol/L～0.1 mmol/L,检出限为0.023 nmol/L。本文首次利用先进的计算方法对双单体分子印迹电化学传感器的设计进行理论指导。与已报道的磺胺二甲基嘧啶分子印迹电化学传感器相比,该传感器具有灵敏度高、选择性好、线性范围宽、制备过程简单及实验成本低等优点。（2）本文采用先进的DFT-GGA-PBE算法,以乙酰甲胺磷、吡虫啉为模板分子,以邻苯二胺、间苯二酚和多巴胺为功能单体,构建了模板-单体复合物最优构型,并计算复合物的结合能,筛选出间苯二酚为功能单体。在该项理论研究基础上,本文采用电聚合的方法合成了乙酰甲胺磷、吡虫啉双模板分子印迹聚合物,并以石墨烯量子点-金纳米粒子（GQDs-Au NPs）纳米复合材料为载体制备出双模板分子印迹电化学传感器。该传感体系中,双模板分子印迹聚合物可以节省传感器的制作成本,赋予传感器双重检测功能,同时,GQDs-Au NPs纳米复合材料可以增强MIP膜与电极活性中心之间的电子转移能力,因此传感器的检测灵敏度大大提高。在最佳实验条件下,该传感器对乙酰甲胺磷、吡虫啉的线性范围分别为0.1 nmol/L～0.1 mmol/L和1nmol/L～0.1 mmol/L,检出限分别为0.034 nmol/L和0.211 nmol/L。该电化学传感器制备方法简单,成本低,改善了传统分子印迹电化学传感器结合能力弱的缺点。该研究对电化学传感器在食品安全、环境监测等领域的应用具有重要价值。

关键词：计算模拟密度泛函理论分子印迹电化学传感器石墨烯量子点磺胺二甲基嘧啶乙酰甲胺磷吡虫啉

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内生的固定投资与区域旅游增长 ——基于垄断竞争的旅游空间模型的计算模拟

内生的固定投资与区域旅游增长 ——基于垄断竞争的旅游空间模型...

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作者：高健岭复旦大学

学位级别：硕士

本文将空间经济学分析方法在区域旅游研究中所取得的现有成果与基于主体的计算模拟技术(ABM)相结合,构建了一个基于垄断竞争旅游空间经济模型的NetLogo计算模型。利用该模型,本文着重讨论了两区域旅游系统中旅游固定投资和地区旅游业增... 详细信息

本文将空间经济学分析方法在区域旅游研究中所取得的现有成果与基于主体的计算模拟技术(ABM)相结合,构建了一个基于垄断竞争旅游空间经济模型的NetLogo计算模型。利用该模型,本文着重讨论了两区域旅游系统中旅游固定投资和地区旅游业增长间的关系,解释了固定投资、产品多样性、旅游市场规模和企业利润之间的内生循环互动,并对影响旅游投资均衡规模的因素进行了讨论。在讨论过程中本文还发现,现有模型由于缺乏对旅游外部规模经济的足够表达而无法解释旅游业投资中的“大推动”现象,因而文章最后通过引入中间投入品共享的方式充实了原模型对外部经济的表达,并用新的模型成功模拟了区域旅游发展“大推动”的效果。

关键词：固定投资区域旅游增长计算模拟旅游空间模型

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用于食品安全检测的分子印迹聚合物计算模拟研究

用于食品安全检测的分子印迹聚合物计算模拟研究

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作者：何成自菁浙江大学

学位级别：硕士

食品安全是关系到人类健康的重大问题,食品中各种危害物的检测技术是保障食品安全的技术基础。为了保障我国食品安全,亟待开发准确、高效、灵敏的检测方法,发展现代的食品非法添加物、农药残留、抗生素残留等检测方法体系,以解决食品检... 详细信息

食品安全是关系到人类健康的重大问题,食品中各种危害物的检测技术是保障食品安全的技术基础。为了保障我国食品安全,亟待开发准确、高效、灵敏的检测方法,发展现代的食品非法添加物、农药残留、抗生素残留等检测方法体系,以解决食品检测基体复杂、前处理费时费力、干扰多等难题。由于分子印迹聚合物(MIPs)对目标化合物有着很强的亲和性和选择性,同时具有抗干扰、稳定性好、易于保存、可重复使用等特点,因此在固相萃取、仿生传感器、色谱分离等食品安全检测领域得到了越来越广泛的应用。将分子计算模拟作为合成分子印迹聚合物的初筛手段,能够替代部分常规实验,大大减少实验次数、试剂和人力的消耗,显著提高研发出具有高亲和性和选择性的分子印迹聚合物的效率。本研究选取食品中非法添加物、农药、抗生素的代表性物质邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯(DEHP)、抗蚜威、氯霉素为研究对象,利用Gaussian 09软件并采用量子化学理论,通过计算机分子模拟对这些特定的分子印迹体系进行了理论预测和部分实验验证。研究结果如下:1.以DEHP为模板分子,甲基丙烯酸(MAA)、丙烯酰胺(AA)和丙烯腈(AN)为功能单体,采用PM3半经验算法,对其几何构型进行了优化,红外光谱进行了分析,得到无虚频、能量最低、最稳定的结构;计算了 DEHP和不同功能单体的Mulliken电荷,推测出了它们之间可能发生作用的活性位点;再对复合物进行优化,进行结合能的计算,结果得到DEHP与MAA和AN形成的稳定复合物的结合能△E最低,分别为-19.31kJmol-1和-17.71 kJmol-1,其结构最稳定;实验验证,在制备的各种MIPs中,以MAA为单体的MIPs(M-MAA,105μmol g-1)和以AN为单体的MIPs(M-AN,110 μmol g-1)的吸附值显著高于以AN为单体的MIPs(M-AA,40 μmol g-1),说明MAA和AN单体作为功能单体时,吸附能力更强。实验结果与分子模拟结果相符。2.以抗蚜威为模板分子,MAA、AA、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、AN为功能单体,采用DFT/B31YP/6-31+G(d,p)算法,对其几何构型进行了优化,并分析了其频率,得到无虚频、能量最低、最稳定的结构;计算了抗蚜威和不同功能单体的静电势(ESP),推测出了它们之间可能发生作用的活性位点;再对复合物进行优化,进行结合能的计算,结果得到抗蚜威与MAA形成的稳定复合物的结合能△E最低,为-38.06 kJ mol-1,其结构最稳定;实验验证,M-MAA(16.55mg g-1)的吸附值高于M-AN(14.73 mg g-1),说明MAA作为功能单体时,吸附能力更强。实验结果与分子模拟结果相符。3.以氯霉素为模板分子,MAA功能单体,采用PM3半经验算法,对其几何构型、作用活性位点进行了模拟分析,并计算了氯霉素与MAA印记比例为1:1,1:2,1:3时的结合能,得到氯霉素与MAA比例为1:3时形成的稳定复合物的结合能△E较低,为-68.008kJm1ol-1,有效活性作用位点较多,形成氢键强度较大,结构较稳定。利用计算机模拟研究食品中非法添加物、农药、抗生素的分子印迹体系,不仅为分子印迹技术的完善提供了理论和实验指导,还有助于加快分子印迹技术在食品安全快速检测领域的研究与应用,为我国食品安全的保障提供支持。

关键词：分子印迹计算模拟密度泛函 PM3 食品安全

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有籽晶晶硅铸锭的计算模拟研究及应用

有籽晶晶硅铸锭的计算模拟研究及应用

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作者：丁常林南京工业大学

学位级别：硕士

随着全球对能源的需求日益加大，能源与环境问题逐渐成为人类必须面临的巨大考验。太阳能作为一种清洁的、可再生的能源受到了全世界的广泛关注。在众多的太阳能转化产品中，硅材料作为一种较为理想的太阳能电池材料，在太阳能光伏工业... 详细信息

随着全球对能源的需求日益加大，能源与环境问题逐渐成为人类必须面临的巨大考验。太阳能作为一种清洁的、可再生的能源受到了全世界的广泛关注。在众多的太阳能转化产品中，硅材料作为一种较为理想的太阳能电池材料，在太阳能光伏工业中占绝对优势，其中以铸造多晶硅和直拉单晶硅应用最为广泛，目前已占据太阳能光伏材料总量的90％以上。对于这两种晶硅材料，直拉单晶硅的光电转换效率高，但它对原料的要求较高，单次制备的晶体尺寸小。铸造多晶硅对原料的耐受性较强，生产效率较高，且成本较低;但传统铸造多晶硅较高的晶界和缺陷密度，制约着其效率的提升。为了克服传统铸造多晶硅在晶体质量方面的不利因素，一种新型晶硅铸造技术被发展起来，即有籽晶晶硅铸锭技术，这一技术又分为高效多晶硅铸造技术与准单晶硅铸造技术。高效多晶硅铸造技术是在传统多晶硅铸造技术的基础上，通过实施一定的技术手段，生长出晶粒尺寸均匀、缺陷密度较低、转换效率较高的多晶硅。准单晶硅铸造技术是以定向凝固方式生产出类似单晶硅的技术，其能生长出具有较大晶粒尺寸的单晶硅。目前这两种有籽晶铸锭技术在太阳能电池工业中占据绝对优势，也成为了太阳能光电工作者研究的重点。然而有籽晶铸造技术目前在原料熔化和晶体生长过程中均存在一些问题，而关乎这些问题的首要因素是铸锭的热场条件。因此，对铸锭炉热场条件的认识及控制对于提高有籽晶铸锭质量有着较为重要的意义。\n 在铸锭过程中，铸锭炉内处于1700K以上的高温环境，很多实验测量较难完成，更无法直接观察到实验现象，因此通过计算模拟来了解铸锭过程中热场区域的温度分布及传热过程成为一种重要并有效的手段。本文以工业用有籽晶铸锭炉作为研究对象，使用CGSim晶体生长分析软件对铸锭阶段中温度场和晶体生长过程进行非稳态全局计算模拟，并在原始炉的基础上，对铸锭炉热场结构进行优化。在有籽晶铸锭过程中，原料熔化阶段保存一定高度的籽晶不被熔化以及在结晶阶段晶体生长界面的控制是两个极为重要的因素。对于原始标准铸锭热场，由于熔化过程热场区域的轴向和径向温度梯度的原因，籽晶的保留与剩余高度的控制总是存在一定的困难;而在结晶过程中不良的晶体生长界面总是间歇性地出现在结晶的不同阶段。不良的籽晶保留情况和结晶界面形态将导致晶硅体边部形成较大的低效多晶区，严重影响有籽晶铸锭的品质。我们通过对传统多晶铸锭炉进行计算模拟，获得了铸锭炉的温度场分布情况，进而分析不良的籽晶熔化状态与结晶界面形态的形成原因，提出改善铸锭炉内温度场的优化方案。方案包括:以阻热材料替代铸锭炉热场中的部分石墨部件。研究结果表明，这一方案在熔化阶段增加了籽晶区域的轴向温度梯度并减小径向温度梯度，有利于籽晶保护;在结晶界面方面，缩短了以凹形结晶界面生长的时间且减小了界面的凹形程度。铸锭实验也表明，使用此方案能够对有籽晶晶硅铸锭过程具有较明显的优化效果;另一方案是通过添加动力系统将有籽晶多晶硅铸锭炉普遍采用的固定型隔热保温环改造成具有轴向移动特征的移动型隔热保温环，就不同铸锭阶段对热场温度条件的不同要求，对隔热保温环的轴向位置参数进行调整，从而实现对铸锭条件的优化。研究结果表明，相对于固定型隔热保温环，改进后的移动型隔热保温环能够在不影响籽晶保护效果的情况下，进一步优化铸锭结晶生长界面，从而达到提高铸锭品质的目的。

关键词：有籽晶晶硅铸锭计算模拟优化设计太阳能电池材料

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基于新型量子力学能量函数的分子动力学计算模拟实现

基于新型量子力学能量函数的分子动力学计算模拟实现

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作者：户忠哲中国科学院大学

学位级别：硕士

基于经典力学的分子力场是研究生物大分子体系结构与能量的有力工具，也在药物筛选、分子对接和分子动力学模拟等方面发挥着重要作用。然而依赖参数化的经典分子力场由于引入了较粗糙的物理近似，其计算精度往往受到力场精度的限制。相... 详细信息

基于经典力学的分子力场是研究生物大分子体系结构与能量的有力工具，也在药物筛选、分子对接和分子动力学模拟等方面发挥着重要作用。然而依赖参数化的经典分子力场由于引入了较粗糙的物理近似，其计算精度往往受到力场精度的限制。相对而言，量子力学为粒子间相互作用提供了更准确的描述，但由于计算量庞大，基于量子力学的能量模型难以在大分子或多粒子体系中运用，对于需要反复计算能量和相互作用的分子动力学模拟尤其困难。北京生命科学研究所黄牛实验室为评估蛋白质相互作用开发了一种基于分子片段化和量子力学的能量打分函数，利用量子力学模型计算得到的分子片段间的相互作用并将其存储在空间网格形式的数据库中，可通过插值计算查询任意成对小分子构型的能量数据。该方法理论上也可作为非成键力力场支持分子动力学模拟，因此与该实验室合作，用此势能函数替代经典非成键势能函数来计算分子之间的非键相互作用，以刚性水分子为例实现了将该能量函数用于分子动力学模拟，同时为评估该能量函数的准确性提供了重要依据。考虑到可靠性和后续推广的便利性，本文在调研了OpenMM、TINKER、LAMMPS三个分子动力学软件刚体模块的基础上基于LAMMPS的计算框架进行刚体相互作用势函数的实现。首先对基于量子力学的新型能量计算算法程序进行了结构和速度的优化，并实现了整合此函数到分子动力学软件LAMMPS的接口，参照LAMMPS的body模块，重新实现了LAMMPS中body模块的非成键相互作用力的计算，按照LAMMPS的开发标准，构造了一个基于新型能量函数的计算模块，随后在高性能计算机上部署了基于MPI的并行版本。基于以上工作，完成了针对一个包含216个水分子的动力学体系的初步测试，并将目前测出的平均密度，蒸发焓，径向分布函数三个物理值与实验值进行了对比:计算出的水的平均密度0.950g/cm3与实验值0.997g/cm3很相近，蒸发焓高于实验值跟目前是气态水构象有关，径向分布函数第一个峰值与真实值吻合很好，但第二个峰值出现的位置明显滞后。

关键词：量子力学分子动力学计算模拟能量函数

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计算模拟的表征合理性及可强化框架

逻辑、智能与哲学

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逻辑、智能与哲学 2024年第1期3卷 166-178+237页

作者：杨烨阳马红梅山西医科大学马克思主义学院中国社会科学院逻辑与智能实验室

计算模拟是人工智能时代一种重要的科学表征方式，鉴于计算模拟与传统实验具有相同的认知功能，基于实验测量的合理性论证路径对计算模拟的表征合理性进行反思，有助于为计算模拟建立一个可强化的方法论框架。同时，在这个方法论框架中... 详细信息

计算模拟是人工智能时代一种重要的科学表征方式，鉴于计算模拟与传统实验具有相同的认知功能，基于实验测量的合理性论证路径对计算模拟的表征合理性进行反思，有助于为计算模拟建立一个可强化的方法论框架。同时，在这个方法论框架中，“验证与证实”方法的运用是关键，模拟运行前需要对验证实验中的认知不确定性和偶然不确定性进行区分，并尽可能为模拟模型提供可靠的数学和物理学论证，因为计算模拟的合理性本质上取决于实验数据所构建的可强化框架。当然，这种方法本身意味着一个不断发展的开放的框架，在不断的表征实践中构建了计算模拟的合理性原则系统：建立稳定的客观性标准、遵守严格的评估性标准、阐明系统的层级性标准。

关键词：计算模拟表征合理性验证实验可强化框架

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计算模拟在结构化学教学中的应用与探索

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科教导刊-电子版（下旬） 2021年第11期 190-191页

作者：李辉雷博文刘旭吴阳辽宁大学化学院辽宁·沈阳 110036

结构化学是化学专业本科生的核心课程,该课程可帮助学生完善专业知识结构,提高学生探讨微观世界的思维能力,对培养高水平专业人才具有重要作用.然而结构化学的教与学需要一定的数学、物理基础,以及严密的逻辑思维能力和较好的空间想象能... 详细信息

结构化学是化学专业本科生的核心课程,该课程可帮助学生完善专业知识结构,提高学生探讨微观世界的思维能力,对培养高水平专业人才具有重要作用.然而结构化学的教与学需要一定的数学、物理基础,以及严密的逻辑思维能力和较好的空间想象能力.因此,本文提出利用计算模拟辅助教学重点、难点,增加模拟实验,提升教学趣味,提高教学效果.

关键词：计算模拟 Gauss View软件电子分布原子轨道晶体结构

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计算模拟在耐蚀合金设计与评估中的应用

计算模拟在耐蚀合金设计与评估中的应用

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第十届全国腐蚀大会

作者：董超芳纪毓成龚潇雨肖葵李晓刚北京科技大学新材料技术研究院国家材料腐蚀与防护科学数据中心材料基因工程北京市高精尖中心

本文在材料建模基础上,采用第一性原理和分子动力学方法,研究了制备工艺对表面微观结构及硅元素偏析的影响,计算优化了选择激光熔融(SLM)参数,探讨了富硅相和含镁结构对铝合金腐蚀的作用规律。根据模拟结果,制备了不同微观组织结构的3D... 详细信息

本文在材料建模基础上,采用第一性原理和分子动力学方法,研究了制备工艺对表面微观结构及硅元素偏析的影响,计算优化了选择激光熔融(SLM)参数,探讨了富硅相和含镁结构对铝合金腐蚀的作用规律。根据模拟结果,制备了不同微观组织结构的3D打印AlSi10Mg合金,采用EDS、SKPFM、TEM、XRD和EIS等进行测试和表征,结果表明当熔融温度较高时,硅偏析较小,SLM过程中冷速高促进大量亚晶界形成,逐层打印方式导致合金层的二次热处理,边界处已经饱和的铝硅固溶体中的硅原子再次析出,形成粗大的硅颗粒。打印过程中的局部热梯度促进硅偏析,随激光功率增大材料耐蚀性能提高。在材料计算数据、实验数据和数据挖掘方面,利用k-最近邻(knn)、决策树(dt)、梯度增强决策树(gbdt)随机森林(rf)和支持向量机(svm)等算法开展了极化曲线和电化学阻抗谱的机器学习研究,训练了模型并验证其泛化能力,通过重量分析,确定输入的环境参数对电化学预测结果的影响。以金属铜为例,将不同氯离子浓度、硫化物浓度和温度环境下纯铜的极化曲线和电化学阻抗谱为训练集,结合交叉验证和实验验证结果,可知随机森林算法对极化曲线的预测效果最好。通过输入重量分析,发现硫化物对腐蚀影响最大,预测结果与传统电化学实验一致,可用于腐蚀数据的快速解析与评价。

关键词：计算模拟腐蚀机器学习

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计算模拟科研方法引入普通物理实验教学的探讨

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甘肃科技 2016年第8期32卷 77-78,69页

作者：王恒通陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西西安710119

普通物理实验是大学理工科专业的基础课程,也是学生进行系统的科学实验技能和科学研究培训的开端。结合普通物理实验自身的特点,将前沿科学研究所用到的研究思想和方法引入到普通物理实验课程教学是实验课程改革发展的一个重要方向。计... 详细信息

普通物理实验是大学理工科专业的基础课程,也是学生进行系统的科学实验技能和科学研究培训的开端。结合普通物理实验自身的特点,将前沿科学研究所用到的研究思想和方法引入到普通物理实验课程教学是实验课程改革发展的一个重要方向。计算模拟的科研方法已经渗透到自然科学和工程技术研究的各个领域,发挥着重要的作用。将计算模拟的科研方法引入到普通物理实验教学对于培养学生创新精神、创造能力和提高学生科研素养有着十分重要的意义。

关键词：计算模拟科研方法实验教学普通物理实验

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浅谈计算模拟软件在物理教学中的应用

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物理通报 2018年第4期47卷 2-5页

作者：舒华兵江苏科技大学理学院

在应用物理学专业的教学过程中，通过引入计算模拟软件，对教学中的物理概念以及基本原理进行操作、演示和模拟；使教学内容更加形象、生动和丰富，便于学生对物理知识的深入理解，从而激发应用物理学专业的学生学习物理的兴趣．通过模... 详细信息

在应用物理学专业的教学过程中，通过引入计算模拟软件，对教学中的物理概念以及基本原理进行操作、演示和模拟；使教学内容更加形象、生动和丰富，便于学生对物理知识的深入理解，从而激发应用物理学专业的学生学习物理的兴趣．通过模拟热门材料的物理性质来建立应用物理学专业的学生对科研的初步认识并且培养其科研兴趣．旨在探索教学方法的改进及创新，将计算模拟方法与物理教学相结合，为应用物理学专业的学生在物理知识的学习和科研兴趣的培养方面提供指引．

关键词：应用物理学计算模拟 Materials Studio Quantum—Espresso Yam bo

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