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中国古代科技一直是遥遥领先,为什么闭关锁国之后就被外国超越了?

匿了
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来,既然高赞回答号称要把东西方科技成果同轴对比,那就来好好对比对比。

这问题底下所有的高赞回答,都是水平极为低下的复读机水准,很难不怀疑这又是一个团建问题。

1.冶炼(铁器)

图例

公元前14世纪,中国出现了东亚最早的人工块炼铁实物(甘肃,磨沟寺洼遗址),此时中国正处于商朝时期。

而西方最早的块炼铁实物出现于公元前30世纪的安纳托利亚,而在商朝的同一时期,赫梯人已经发明了熟铁钢化技术,并将炼铁技术向埃及和地中海传播。

但早期的落后并不重要,重点在于后续中国的冶铁发展,几乎是一骑绝尘。

公元前8世纪,春秋时期,中国出现了全球最早的生铁冶铸技术(山西,曲村-天马遗址,共晶白口铁),将含碳量从块炼铁的≤0.1%提升到了2%-4%左右,相比块炼铁更适于铸造。

同时期的古希腊,冶铁技术自公元前12世纪起,便不断得到改良,‌出现了低炉冶炼(Bloomery)‌和铁器淬火技术(《Odýsseia》),但总体仍然停留在块炼铁的水准,并没有出现生铁。

至于生铁冶铸,欧洲人直到公元13世纪,随着新型熔炉的出现,才进一步掌握这项技术,直到15世纪才在欧洲大部分地区真正普及(1450,Architettura);

公元前5世纪,战国初期,中国相继出现了最早的白心韧性铸铁(湖北,铜绿山矿冶遗址)和最早的黑心韧性铸铁(河南,洛阳灰坑遗址),现代又称为“可锻铸铁”。铸铁热处理技术在此期间出现了明显进步,此时的中国人也掌握了淬火技术。

同时期的古希腊,在伯罗奔尼撒和马其顿地区已经出现了诸多冶铁作坊,但此时希腊人的冶铁技术依然止步于块炼铁,没有得到任何大的提升。

而白心韧性铸铁技术,更是直到18世纪才在法国出现(1722,R.A.F.de. Réaumur),黑心韧性铸铁更是直到公元19世纪才在美国出现(1826,S.Boyden)

公元前4世纪,战国后期,中国出现了全球最早的冶铁竖炉(河南,西平冶铁遗址),炉温可达1200℃以上。同一时期的各地遗址已经发掘出大量生铁朱建遗存,证实此时中国的生铁产量已经得到极大突破。

同时期的欧洲,冶铁技术已经传播至中欧和伊比利亚,但主流铁器依然止步于块炼铁,炉温也迟迟无法突破1100℃,直到罗马帝国时期依然如此。

公元前2世纪,西汉时期,中国发明了全球最早的冶铁高炉(河南,古荥冶铁遗址),炉温可达1300℃以上,容积达50立方米,日产生铁可达一吨。并且该遗址里还发现了大量压制成型的煤饼燃料。

同时期的欧洲罗马,依旧广泛采用着简单的膛式炉进行冶炼。这种熔炉会大量产出海绵铁,又被称为钢坯(bloom)。

因为无法有效产出生铁,所以罗马人只能通过反复锻打海绵铁来制取熟铁。除了回火技术以外,早期的罗马人对于冶铁工艺也没有什么重大创新。

而欧洲最早的高炉,直到公元12世纪才在瑞典首次出现(1150,Lapphyttan),在公元14世纪才传播至西欧地区(1340,Blasofen),在此之前欧洲只有普通的吹炼炉(Stückofen)

同样,公元前2世纪,中国人发明了水排,即为世界上最早的水力鼓风机。此前,冶铁作坊内多以人力推拉鼓风,大量的人力和畜力被用于简单的鼓风工作。而在水排发明以后,因其日夜不停运转,每天可足足节省上百名劳工,且能让生铁产量轻松达到 3 吨以上。

《王祯农书》中所绘的杜诗水排 是世界最早使用曲柄连杆结构的机械

而同时期的欧洲依旧依赖用羊皮风箱进行人力手动鼓风,效率低下,费时费力。类似的水力鼓风机更是直到16世纪才在欧洲得到推广(1588,Ramelli,Diverse and artificial machines)

还是在公元前2世纪,中国人发明了炒钢法(河南,铁生沟遗址),是通过液态或半液态生铁,在1150~1200℃高温下搅拌脱碳,成为熟铁或钢铁的冶炼技术。

在此时期,因为汉朝频繁的对外战争,导致冶铁技术也开始向西传播:

“自宛以西至安息国……其地无丝漆,不知铸铁器。及汉使亡卒降,教铸作它兵器。
———《汉书·西域传》

而欧洲出现同类技术,要等到公元18世纪,普德林法的问世(Puddling Process),这种方法在工业革命初期成为了英国大规模生产熟铁的常用冶炼方法。

公元2世纪,东汉时期,中国人首创了灌钢法通过将生铁与熟铁按比例结合后加热,利用高温熔融实现渗碳,生产出兼具硬度和韧性的钢材。 ‌

而同时期的欧洲……我实在不想说了,还是块炼铁。不过,罗马帝国时期冶铁业规模倒是蓬勃发展,其中Laxton一地每年据说能够生产30吨的海绵铁。

公元5世纪,南北朝时期,北齐的綦母怀文改进了灌钢技术,此时,灌钢法才真正开始向下推广,被广泛运用于农具、兵器等工具的加工,促使中国成为全球最早普及钢铁器具的文明。

由于中国早期冶铁技术发展过于迅速,导致从南北朝到元朝之间,中国的冶炼技术始终发展缓慢

但即便在这种状态下,中国在一千五百年内仍是世界范围内冶炼技术最为先进的国家

由于欧洲的冶炼起点奇低无比,因此这个时间段的欧洲倒是在持续发展:

公元8世纪左右,欧洲出现了一种名为Stückofen的竖炉,炉膛尺寸更大,在奥地利、萨克森及莱茵河沿岸等地广泛运用,经过层层改进,一直沿用到了19世纪。

在同一时间段,英格兰人开始开采煤矿用于冶铁,此时中国人已经开始使用焦炭。

公元10世纪起,因为新式熔炉的推广,西欧境内铁器的生产记录开始指数增长,换言之,这一时期的铁器才开始真正普及。欧洲人开始发起垦荒运动,大量砍伐森林,开垦荒地。

在此之前,欧洲人一度只能使用木制农具过活,甚至一些地区连犁都是木头做的。据《Bread, Beer and the Seeds of Change》一书估计,直到公元1050年,整个欧洲依然只有约12%—15%的土地得到耕种。

使用木犁耕作的中世纪老农

公元12世纪,水力开始用于锻造,据称在1135年的克莱沃地区就已有水力锻锤的相关记载,至13世纪开始推广,帮助欧洲人更高效地将海绵铁捶打制成熟铁。

而这一时间段的中国宋朝,在关于冶铁的工具和燃料方面也取得了进步。公元12世纪,北宋时期,我国成为全球最早使用活塞风箱的国家(陕西,榆林窟壁画)

而这项技术直到18世纪才得以在欧洲运用(1762,John Smeaton),直接启发了工业革命时期各大机械的气缸结构(包括蒸汽机)

公元12-13世纪,冶铁竖炉/高炉开始在瑞典出现,14世纪开始向西欧传播,并促使欧洲出现并推广生铁冶铸技术。此时距离中国首次发明生铁冶铸已经过去了2200多年。

顺带一提,高炉也被认为是中国传入欧洲的一项重大技术,其重要性足以列入四大发明之一:

The technology required for blast furnaces may have either been transferred from China, or may have been an indigenous innovation. Al-Qazvini in the 13th century and other travellers subsequently noted an iron industry in the Alburz Mountains to the south of the Caspian Sea. This is close to the silk route, so that the use of technology derived from China is conceivable.

——Wikipedia

公元15世纪,具有现代高炉雏形的新式冶铁炉在英国首次建成(1491,Buxted),这一时期由于战争烈度的增加,欧洲对铸铁的需求明显增长。

不过,这一区间的欧洲高炉,其高度也只有4-6米左右,远不及同时期明朝8-10米的冶铁高炉。

而在同一时期的明朝,南方工匠在灌钢法的基础上,又创造了生铁浇淋法,因其出现于江苏地区,因此又名“苏钢法”。通过高温使生铁中的碳渗入熟铁,提高其含碳量从而形成钢材,大大提升了钢铁的生产效率,成为同时期世界效率最高的钢铁冶炼方法。

到了公元16世纪,大量用于水利、矿业、冶铁的机械横空出世,见于《Diverse and artificial machines》一书,此时欧洲的冶铁技术即将追赶至同期中国水准。

在此之后,随着欧洲高炉的进一步发展、18世纪坩埚炼钢技术的改良、以及19世纪转炉炼钢法及平炉炼钢法的发明,中国在冶铁技术上彻底失去了技术优势,并当场沦为了后发工业国。

时至今日,我国才重新雄起至应有的历史地位,成为全球钢铁产量断档第一的冶铁大国。

2.纺织

图例

公元前6000年左右,巴尔干地区的Starčevo文化遗址出现了一种原始纺织机械,本体为双轴结构,机身略微倾斜,经线下端挂有配重砝码,因而得名重锤织机(Warp-weighted Loom),用于羊毛织物的纺织。

随后,至晚于公元前4400年左右,古埃及的AI-Badārī地区出现了一种立式双轴织机,用于亚麻织物的纺织。

同时,公元前6000年左右,中国南方的河姆渡文化遗址也出现了一种双轴织机,但其并没有机架构造,而是以织工本身来代替机架,通过腰部发力控制经面,因此被命名为“腰机”

这类双轴织机是最为原始的织机形态,包括美洲在内的所有文明基本都演化出了这一形态的织布工具,但重点在于,欧洲的纺织工具,在13世纪之前貌似一直没有进行新的演变发展。

公元前5世纪,战国时期,我国出现了一种新型机械,名为“踏板织机”,因其经面与水平机座呈现斜角,又被称作“斜织机”。

斜织机最大的创新,在于其演化出了全球最早的踏板结构,让织工可以手脚并用,一边用手控制经纬,一边用脚踩动多条踏板,联动控制综片升降,极大地解放了生产力。

汉代中轴式斜织机复原


两汉时画像石刻画的斜织机 此时斜织机已在民间广泛推广

与此同时,公元前6世纪的古希腊,依然还在使用数千年前就已出现的重锤织机,其结构似乎一直没有得到较大改良:

古希腊陶罐 约公元前550年–公元前530年

而欧洲直到公元13世纪,才从西亚引进这种踏板卧式框架织机,并且这种机械甚至可能源自中国:

The earliest European pictorial record of the horizontal frame loom with a treadle dates from the 13th century, when it appears in a highly developed form, almost certainly introduced from the East.
——摘自Britannica(大英百科全书)
中世纪手抄本上的踏板织机

公元前3-1世纪,西汉时期,我国出现了全球最早的手摇纺车在此之前,我国妇女和欧洲妇女一样,只能用一种长杆纺线,需要一手捻线,一手绕杆,工作极为不便。

而在西汉时期,随着“繀车”这一工具的出现,纺织效率得到大幅提升。这台机械上部的装有卷纬机,能将纱线卷入纬管,又能通过传送带将纺锤与纺轮连接起来,从而使纺锤高速运转。其效率可达到欧洲手工纺纱杆的十多倍。

而在同时期的欧洲,直到公元13世纪,欧洲妇女的主要纺线工具依然还是这种费时费力的纺纱杆(distaff),从新石器时期开始一直没有得到改良。

而欧洲对手摇单锭纺车的最早记载,直到公元13世纪才在德国的一个行会章程中出现出现(1280. Drapers Guild),直至公元14世纪才得以普及(1338. Luttrell Psalter)

牛津《技术史》中引用的纺纱杆绘画形象

而汉代还有一项极为恐怖的黑科技:提花机

西汉时期,四川地区有一种颇负盛名的织物,被称之为“蜀锦”,例如考古界知名的“五星出东方利中国”护臂,就是东汉时期的蜀锦织物。

随着考古学的发展,就在21世纪,考古人员于成都的老官山汉墓中,发掘出了几台木制织机模型。利用这些机械模型,人们成功复原出了蜀锦的织造工艺,证明蜀锦并不是手工织造,而是完完全全的机械产物。

西汉时期提花机复原


提花机结构图

提花机本体有84个综片,编织前先将一万多根丝线从综片的不同位置穿过,就能通过线制花本贮存提花程序 ,相当于预制绘图。

至此,整件织物的花纹就被区分为经线与纬线,用衢线牵引经丝,让两个方向的线按预设顺序排列,就可组合织出足足数百种复杂纹样。

正因如此,提花机的工作原理,被认为与二进制计算机的原理类似。

而提花机在此后的两千多年中不断迭代,演化出大量的改良版本,用于不同织物的织造

多踪多摄机


宋代花楼式提花机


明代大花楼织机


明代蜀锦花楼机


云锦大花楼织机

这东西对于生产力的提升没什么大的帮助,但也侧面证明,中国古代实际上也有制作并推广复杂机械的基本能力。

而欧洲出现类似机械,要等到18世纪,由法国工匠贾卡(Joseph Marie Jacquard,1752-1834)创制,于19世纪进行改良,以蒸汽机械作为动力,变为自动提花机。这种机械也启发了二进制计算机的诞生。

说回正题,公元4世纪时,两晋时期,中国首次发明并推广脚踏纺车及复锭纺车,将纺线效率进一步提升,而复锭纺车的效率则达到了单锭纺车的三倍以上。

元代时的五锭麻纺车

而欧洲到公元13世纪出现手摇纺车,直至公元18世纪以前,依然还在运用原始的单锭纺车。直到珍妮机的出现,将单锭改为复锭,欧洲的纺织效率才开始奋起直追,进而引发了欧洲的工业革命。

公元10世纪,北宋时期,我国北方部分地区开始出现立式脚踏织机(山西,开化寺壁画),将斜织机的机架改为垂直形态,占地面积更小,专用于窄幅织物的高效生产。

而同一时期的欧洲,依然在使用古希腊时就已成型的双轴竖直织机,虽然同属立式织机,但其结构的精密程度远不如同时期中国的“立机子”:

宋代立机子复原图


中世纪双轴织机复原图

公元13世纪,南宋时期,中国人已经不满足于人力驱动的小型织机,发明了一种巨型纺织机械,名为水转大纺车。普通的麻纺车仅有1-5枚锭子,而水转大纺车的机械本体足足有32枚锭子,可日产数百斤麻纱布匹。

水转大纺车复原图

而欧洲出现类似机械,要等到18世纪,由英国人阿克莱特于1768年创制,并于1771年在克莱普顿建立首座水力纺纱厂,最终在18世纪前后逐步被蒸汽纺纱机取代。

到了明清时期,棉纺织业盛极一时,但因为生产力过于发达,缺少竞争对手,导致机械进步放缓,最终在18-19世纪的工业革命中被欧洲逐步反超,失去了又一个技术优势。

3.机械

很多人由于对我国古代的科技发展了解极为浅薄,就下意识地认为我国崇尚以廉价人力代替机械,因此没有突出机械创新。这种观点是完全错误的。

那么,这里暂时不说欧洲,光说说古代中国的机械发展脉络。对比起古希腊和古罗马,同时期中国的机械发展其实并没有明显劣势。

公元前1300年左右,商朝时期,我国出现了全球最早的定滑轮(江西,铜陵古铜矿遗址),即为古籍中记载的“滑车”。而全球最早的动滑轮则是由古希腊人发明。

同一时期,我国也出现了全球最早的轮轴,即为古籍中的“辘轳”,用以从深井中提水,属于早期起重机械的典型代表。

此后,在公元前5世纪的战国时期乃至公元后的东汉时期,我国相继发明了踏板织机、手摇纺车、提花织机、脚踏纺车、复锭纺车等先进纺织机械,见于上文“纺织”一栏。

公元前4世纪,战国晚期,我国发明了世界上最早的棘轮结构(河南,东周王城遗址),用于水利机械或辘轳装置中的单向制动,被公认为‌世界最早的机械制动装置‌。

注:同一时期的古希腊还尚未出现棘轮和齿轮结构。

公元前2世纪,西汉时期,我国发明了扬谷扇车,用于将碾磨后的谷物杂质分离。在一个轮轴上安装若干扇叶,转动轮轴就可产生气流,其结构与现代的手动鼓风机颇为相似。

古籍中所绘的扇车

东汉到三国时期,我国出现了一种灌溉机械,名为“翻车”,又被称为龙骨水车,驱动方式包括但不限于畜力、水力、风力等等,以上方的刮板运水上行。被认为是世界上最早使用链传动原理的机械;

龙骨水车

公元前2世纪,西汉时期,我国出现了一种水力粮食加工机械,名为水碓。于公元4世纪的西晋时期得到改良,出现效率更高的连机碓,可通过水轮来驱动多个木碓,用以加工粮食,大大解放了人们的劳力。

欧洲在罗马时期曾短暂使用类似机械,但在罗马灭亡后疑似断代,直至11世纪才重新出现类似机械(水力锻锤),主要用于金属锻造。

动图封面
连机碓微缩模型运转动图

公元4世纪,西晋时期,我国发明家杜预创制了一种机械,名为水转连磨,其核心结构包含大型水轮、传动轴及三至九台石磨组合,元代文献记载"九转连磨"每日加工的谷物量,足以满足上千户百姓的粮食需求:

动图封面
九转连磨微缩模型运转动图

注:此时欧洲已经来到中世纪,在机械方面相比古罗马大幅倒退,并且在此后数百年的时间内几乎没有任何尖端技术创新。

公元6世纪,隋朝时期,我国再度出现了一种提水机械,名为水转筒车,以水流为动力,又通过上方的竹筒承接水流,将其导灌入田。随后又发展出一种高转筒车,以畜力或人力进行带动,可将水流从低谷带至高地灌溉。

动图封面
高转筒车微缩模型运转动图

公元7世纪,唐朝初期,我国出现并普及了一种提水机械,名为井车通过链条搭配齿轮组,从深井中打捞水源或盐矿,解决了传统辘轳单次取水量小、操作效率低的缺陷。

唐朝时期,我国科技发展的速度逐渐放缓,暂不清楚这种现象是否为生产力过高导致。直到两宋时期,我国的科技发展才恢复原有速度。

公元11世纪,北宋中期,天文学家苏颂与韩公麟等人,于首都汴京附近,创制了一台大型自动化天文仪器,因其借助水力驱动,故名为水运仪象台

这台机械集天体观测、星象演示与定时报时功能于一体,并首创锚状擒纵器结构,是世界上最早的天文钟。其图纸也得以被记录在《新仪象法要》中,得以留存至今。

公元12世纪,北宋末期,我国首次发明了活塞式鼓风机(见上文),通过活塞实现连续的排气鼓风,用于金属冶炼。同时,我国还出现了立轴式风车,通过风力来驱动机械。

立轴式风车

公元13世纪,南宋时期,我国发明了水转大纺车,是纺织机械的又一大高峰(见上文)

公元14世纪,元朝时期,水力机械得到了进一步的发展,农学家王祯创制了一种多功能水力机械,命名为“水轮三事”,能通过水力驱动轮轴,带动凸轮与齿轮,同时进行三项不同的粮食加工工作,极大节省了人力和加工时间。

动图封面
水轮三事运转动图

而与此同时的欧洲,在公元13世纪以后,突然迅速进步,开始大量运用机械,在1588年的《Diverse and artificial machines》一书中就记载了这一时期出现的300多种机械创新,明末时期的《远西奇器图说》就收录了该书中的不少机械记载。

公元14世纪属于技术史上的一大分水岭,也即中国元朝以后。同一时期的中国在14-17世纪内技术进步逐渐放缓,至17世纪以后(即清朝时期)彻底停滞;

但同时期的欧洲却正好相反,于14-16世纪科技进步迅速增快,至17世纪科学体系正式形成,19世纪开创电气革命达到创新高峰,成功奠定了工业时代的人类文明。

4.农业

古典时期农业领域双方的技术差距,这里先不多赘述,因为实在是天差地别,难以细致讲起。这里就单纯对比一下中世纪双方的粮食产量:

公元9世纪,以西欧北部重镇里尔(Lille)附近的西索安(810,Cysoing)、索梅因(Somain)、维特里(Vitry)等庄园为例,按庄园的财产清单记载显示,当时这一地区的小麦、大麦等作物的播种收成比例,只有1:2.5-1:3左右,甚至还会更低。

而同年的一些庄园情况更甚,在挑选出种子后,剩余的部分尚不足收获量的一半,其中斯佩尔小麦剩余46%,普通小麦剩余40%,大麦剩余38%。换算下来,产量仅有1:1.8左右。

到了12世纪中叶,克吕尼修道院的调查员走访了6个庄园,其中也包括上述的几个地区。据其记载,此时西欧北部的麦类播种收获比例,才堪堪达到了1:4到1:5。

而同时期的中国,正处于两宋时期。根据《宋史食货志》、《陈旉农书》等书籍记载,宋代的一亩旱地,大约需要1斗左右的小麦种子。

而根据《金史·食货志》,当时中原的粮食产量大概是:

按河南军民田总一百九十七万顷有奇,见耕种者九十六万余顷,上田可收一石二斗,中田一石,下田八斗。

宋代的一石粮食,大约是现代的52.9公斤。若按这个数据综合计算,宋代小麦的种收比,足足能够达到1:8-1:12,是同期中世纪西欧的三倍以上。

即便是加上欧洲其他地区的数据,情况也是惨不忍睹:

在《Agrarian Change and Crisis in Europe, 1200-1500》一书中,作者就统计了当时欧洲(相当于我国南宋至明初)不少地区的小麦种收比数据。

意大利北部和中部的小麦种收比在1:4-1:6之间,此时意大利的人口在1000万左右,相当于我国北宋的两浙路;

拜占庭帝国种收比为1:1.6-1:5,此时拜占庭人口约为800万,相当于我国江南西路;

卡斯蒂利亚(今西班牙中部),种收比为1:3-1:4.8,此时该地人口约在500万以下,相当于我国西北的永兴军路;

此外在北宋时期,由于占城稻的推广,我国淮河以南的主粮作物已经逐渐过渡到了水稻,而水稻的种收比可以达到1:20以上,远高于麦类作物。

即使在我国的西汉时期,小麦的种收比也是远高于一千年后的中世纪欧洲。

根据吴慧等学者的估算,汉代的一亩麦田(约合现代0.69市亩),大约可以产出194市斤以下的小麦。而根据汉代《氾胜之书》记载:

凡区种麦,令相去二寸,一行一沟容五十二株,一亩凡四万五千五百五十株,麦上土令厚二寸。

现代的一斤小麦种子,每斤大约可以萌发2000株麦苗,其成活率大约在75%左右,也就可以产出1500棵植株。

换算下来,汉代的一亩麦田,大约需要30斤的小麦种子。其播种收获比能够达到1:6以上,仍然高于中世纪欧洲的大部分地区。

而中世纪欧洲所用的耕作方式,更是连我国的春秋时期都不如。

在公元8世纪以前,欧洲各地还在以临时耕作制为主,也就是本土所说的“撂荒”,往后才发展至以二圃制乃至三圃制为主的轮作制。而中国早在西周时期就逐渐放弃了这种方法,改用了效率更高的精耕细作。

5.船舶制造

6.数理发展

(写累了,这里先空着)

中国从古至今从未超越欧洲的技术领域只有一项,那就是建筑,其他的领域基本都有领先过同期欧洲的时候,而且时间还不短。

哪怕扯到艺术领域,按老生常谈的绘画来说,现在网上大把拿着15世纪以后,也就是明朝时期的绘画,来对比同时期欧洲日益兴起的写实油画,得出来个中国人哪哪都不行的结论。

但实际上,往前推个几百年,中国和欧洲的肖像画对比下来长这样:

左侧人物:神圣罗马帝国皇帝腓特烈一世 (Friedrich I,1122—1190) 右侧人物:宋孝宗赵昚(1127—1194)字元永


左侧人物:罗马天主教教皇 英诺森三世(Innocent III, 1161—1216) 右侧人物:宋宁宗赵扩(1168—1124)

这真不是我故意田忌赛马,当时欧洲的世俗人物肖像画就长这样,也找不到水平更高的了,即便是东罗马,风格也是不遑多让。

很多人明明自己只知道个“四大发明”,就真的以为古代中国只有四大发明,看了点来路不明的文章,即使自己对欧洲历史一窍不通、连机械运转的原理可能都全然不懂,就敢大放厥词评判什么古代中国没有科技云云。

对某些人来说,任何事物都可以质疑,却唯独不肯质疑自己的知识水平………

卧地马鸭
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