作者：中国科学院大学教授 谢平
理性思维是意识的高级成分，但它并非人类的专利。在自然界的生存斗争中，人类不仅仅需要通过感觉器官去获取外部世界的印象，还需要对外部世界的事物进行归类、判断与推理，决定自己对刺激的行为响应。像概念、判断和推理这样的高级心理活动是人类特有的呢，还是广泛存在于自然界中的很多动物类群？下面分析一下非洲大草原的狮群在捕猎斑马时是如何进行理性思维的吧。
1）狮子肯定认得谁是猎物（斑马），谁是朋友（同伴），以及周围的树木和灌草（图1），它们在脑子中能区别不同的事物，我们称之为概念，虽然有些关系不甚密切的事物狮子在瞬间可能不必区分得那么清楚，如差别细微的二种灌草（其实，没有受过训练的人也很难区分开来）。斑马、树木、灌草等就是狮子脑中的I级记忆模块；
图1 狮子在琢磨如何成功地围猎斑马
2）狮子通过长期对斑马的行为观察，能区分不同状态的斑马——掉队的、年幼的或受伤的以及它们的奔跑速度，这也是狮子保存的关于斑马的更复杂一点的记忆模块（II级形态或行为模块），狮子通过对这些经验模块的时空分析，推断出这些猎物对象容易得手（我们称之为判断）。狮子也知道追赶到后，应该攻击哪个部位（如颈部，图2），这也是观察同伴或自身经历所形成的II级记忆模块。
图2狮子咬住斑马脖子
3）狮子会根据狮群所处的位置、地形地貌、斑马的可能逃跑路线及逃跑速度、以及自身的奔跑速度（这些都是经验模块以及它们组合成的情景），狮子之间通过某种信息指令进行分工合作，各自埋伏在不同的位置，在合适的时机发起攻击，有的狮子进行追赶，有的埋伏在恰当的位置，有的撕咬……狮子的群体攻击行为在情景的变化过程中不断地得到动态调整……这里面应该蕴藏了复杂的推理。当然，狮子的捕猎行为也不可能每次都能成功，有时斑马能成功逃脱，有时反而攻击狮子甚至能将狮子置于死地（图3），但也不可能都是失败。无论成功还是失败，经历者（狮子和斑马）都可能形成新的经验模块，或丰富或修正原有的记忆模块。对狮群来说，反复的群体捕猎行为，会不断丰富它们的战略战术，形成更有效的协同捕食模式（III级记忆模块）。当然，针对不同的猎物，会形成相应的记忆模块，建立不同的捕猎模式。
图3用后腿猛踢狮子的斑马（来源：百度百科）
古希腊的名医西波克拉底（Hippocrates）认为，大脑既充当了意识的翻译来指挥肢体的行动，又是身体到意识的信使。法国哲学家笛卡尔曾有一句名言：“我思故我在”，即我无法否认自己的存在，因为当我否认、怀疑时，我就已经存在！法国医师兼哲学家拉∙梅特里（La Mettrie）认为，“大脑像肝脏分泌胆汁那样分泌思想”。
我们每个人都在真切地体验周围的客观世界，产生感觉、图像、欲望、梦境、思想、精神、信念……这就是意识。我们可以通过内省来确认这种过程的真实存在，但因为我们的体验形成的是我们各自（意识主体）的内在感受，而我们无法准确知晓他人的感受如何，也难以猜测此刻别人正在想什么，因此每个人的意识具有一定的主观性、私密性、封闭性和不可预测性。
意识的一个神秘特性就是所谓主观体验（qualia）问题，我们每个人都知道自己对各种颜色的感觉、对冷暖的感觉、对疼痛的感觉以及我们的心情——喜怒哀愁等。人类应该具有相似的主观体验，但我们也许永远无法知晓蝙蝠的主观体验，因为我们与蝙蝠的身体结构相差太大。
但意识又不仅仅是主观的，因为它有客观的存在基础——大脑中的神经活动，因此，可以说意识是客观事物在大脑中的主观映射，即意识既是主观的，也是客观的。意识亦是创造性思维的载体。
Dennett（1969）指出，“心灵的核心特征就是意识，这是一种看上去比任何其它的东西更为‘精神性’和非物质性的‘现象’”。Armstrong（1981）认为，“没有内省意识，我们就不可能察觉到我们自身的存在，我们的自我也就不会对他自己成其为自我，我们因而可以理解为什么内省意识会成为任何精神存在的一个条件，或甚至于任何存在的条件”。
但是，切莫认为只有意识才是我们生存的基石，因为事实上我们的很多大脑功能都是在无意识的状态下进行的，譬如我们体内的很多生理功能——呼吸、消化乃至睡梦——都是在我们无意识的情况下自动进行的。Crick（1994）指出，“并非脑的全部操纵都是有意识的。许多心理学家相信，存在某些下意识或潜意识的过程”。
一、何谓意识？
对我们来说，意识神秘，但不陌生，因为我们经常提起它，并在不同的意义上使用它（图4）。英文的Conscious一词的使用可追溯至16世纪，但它起源于拉丁词语“conscius”——“con-”表示在一起，“scio”表示知道。
1. 意识的定义
早在17世纪，英国哲学家洛克就将意识定义为“一个人对进入自己心灵的东西的知觉”（the perception of what passes in a man's own mind）（Locke 1689）。
意识（consciousness）一直是一个模糊而有争议的概念（Farthing 1992）。百度百科是这样定义的：心理学意义上的意识指赋予现实的心理现象的总体，是个人直接经验的主观现象，表现为知、情、意三者的统一；而生物学意义上的意识指人的大脑、小脑、丘脑、下丘脑、基底核等，将视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉等各种感觉信息，经脑神经元逐级传递分析为样本，由丘脑合成为丘觉，并发放至大脑联络区，令大脑产生觉知，即意识。
维基百科这样定义：意识是一种察觉的状态或质量，或者是对外部目标或自身内部过程的察觉，它也被定义为直觉、察觉、主观性、或经历、感觉与觉醒的能力，并具有自我感和大脑控制系统（Consciousness is the state or quality of awareness, or, of being aware of an external object or something within oneself. It has been defined as: sentience, awareness, subjectivity, the ability to experience or to feel, wakefulness, having a sense of selfhood, and the executive control system of the mind）。
图4 十七世纪对意识的描述（来源：Wikipedia）
《哲学百科全书》（Routledge Encyclopedia of Philosophy）这样定义道：“哲学家在四种意义上使用意识一词——一般知识、意向性、反思（以及它专门产生的知识）和现象经验……在一个人头脑中的‘内省意识’正是人反思（或准备这样做）的事情。自我反省常常被认为是为了传递一个人的精神生活的主要知识。而经验或其它心理只是好像一个人像是拥有它时的某个事情的‘现象意识’。最清楚的例子如：像味觉和视觉这样的感性经验，像痛、痒这样的体觉经验，像一个人自己行为或感知的想象经验，像思考‘文字’或‘图像’经验的思想流。虽然存在争议，内省和现象似乎是相互独立的，或可分离的”（Craig 1998）。
《第三版韦氏大词典》（Webster's Third New International Dictionary）对意识这样定义道：“1）a. 对内在心理或精神事实的察觉或知觉：在一个人的内在自我中的事物的直观感知的知识，b. 一个外部对象、状态或事实的内在意识，c. 相关的察觉：兴趣、关注——经常作为一个定语名词来用。2）：以感觉、情绪、意愿或思想为特征的状态或行为，在最宽泛意义上的精神，自然界中与物理的东西明显区分开来的事物。3）：一个人或一群人在某个或某段时间中的感觉、感知、观念、态度和情绪等心理过程的总合”。
James（1904）说，“意识是以认识为功能的过程”。Griffin（1976）给出了这样的定义：“每个普通人都能在脑海里想象在时空上都很遥远的物体和事件，有关的感觉会立即涌上心头，这就是我所指的内心体验。……动物脑中出现的内心图像（mental images），并被用来调控其行为，事实上给出了意识的实用运作定义”。Quine（1987）说，“我们知道意识是怎么回事，但不知道如何科学地描述它。能够肯定的是，意识是身体的一种状态，是神经的一种状态”。Edelman（2006）指出，“意识通常漂浮在我们对自然的实在论描述之上。它们是‘习得之性’”。Searle（2006）通俗地将意识解释为“从无梦的睡眠醒来之后，除非再次入睡或进入无意识状态，否则在白天持续进行的，知觉、感觉或觉察的状态”。
意识也被区分为取用（access）意识和现象（phenomenal）意识两类，前者泛指与记忆或信息处理有关的意识，而后者则指与现象经验有关的意识（Block 2008）。
有人将认识分为感性、知性和理性三类，但也有人只分为感性和知性（或理性）两类。我倾向于将意识定义为感觉和知觉等各种心理过程的总和，而知觉是客观事物直接作用于感官而在头脑中产生的对事物的整体认识，是个体将来自感觉器官的信息通过组织与解释转化为有意义对象的心理过程，知觉包含记忆、分析、综合、推理等理性思维过程。简单地说，意识=感觉 知觉，或意识=感性认识 理性认识。
也有心理学家这样来描述意识的：“我们人类意识到并可以告诉他人的事实——关于我们的思想、知觉、记忆和感受”（Carlson 2007）。Schneider and Velmans（2008）认为，“我们在任一时刻察觉的事情构成了我们意识的一部分，同时这样的意识经验也转变成我们生活中最熟悉和最神秘的特性”。
关于意识，Edelman（2006）这样说，“当你进入无梦的深度睡眠，或深度麻醉和昏迷时，你就会失去它。当你从这些状态中恢复过来时又会重新得到它。在清醒意识状态下，你体验到一个整体的场景，包含各种感官反应——视觉、听觉、味觉，等等——以及想象、记忆、语调、情感、意愿、自主感、方位感，等等。处于意识状态是一种整体体验，你在任何时候都不会只意识到一件事情而完全排除其他事物。但是你能将注意力稍微集中到仍然为整体的场景的不同方面。在很短的时间里，场景就会在某方面产生变化，虽然仍然是完整的，却变得不同了，产生出一个新的场景。不同的场景体验的数量显然是无穷无尽的。转换似乎是连续的，而且它们的具体细节是独有的，是第一人称的主观体验”。
但是，意识的物质性是毋庸置疑的，因为我们的意识会因大脑的结构或化学变化（如脑损伤、药物）而改变，因此，意识必定是在一个像脑这样的物理结构中的生物化学过程，或者说，意识是以大脑皮层树突网络为物理基础的神经冲动过程。
而意识又不是完全的客观性，它具有不容忽视的主观性，但它不至主观到一个独立的存在，即它决不可能逃离客观实在而运行。其一，它依赖于经验及留存的相关记忆，其二，它需要对客观世界的感知能力，其三，它需要相应的生理与行为机制，譬如本能与习性。意识是一种由诸多正负反馈组成的反应体系，既包含对刺激的简单反射，也包含系列的因果关系与复杂的逻辑推理，它是一种存在于脑中的层次化的结构模式，并具有以自我生存为目的的适应性功能。意识在低级的物质层次上可能就是一堆原子的组合模式，但在高级层次上则映射了大脑及其神经系统对外部或内部信息的一种整体性响应策略。
意识具有时间组织结构（Ingvar 1985）：我们生活在一个由过去—现在—将来组成的时间范式里。当人们有意识地察觉到现在这个时刻的时候，这种经验不仅包含了对过去事件的记忆，也包含着对未来事件的期待，这种期待是一个包含了先前对未来期待的记忆的众多精神过程的复合体；我们在脑海里不断地复习预演各种规划好的行为，在想象中审查这些行为可能导致的种种后果。临床证据显示，双侧前额叶皮层的损伤会导致“失去未来”综合症，表现为漠不关心、缺乏志向和失去先见之明。
与达尔文共同发现自然选择理论的华莱士认为，人拥有精神属性，包括善和恶，这些精神属性不是进化的结果，而是有其超自然的根源，即人类的精神只能以宇宙上苍的直接介入来解释。宗教信仰者则秉持另外的意识观，如一些人认为“道”是一种意识，“神”是一种意识，等等。
2. 意识的特许存取
一种传统的流行观点认为我们每个人都拥有对自我思想的特许存取（Privileged access），笛卡尔是倡导这种观点的典范（以“我思故我在”的名言为代表），虽然Privileged access是其理论的一个落伍的标签。关于我们自己内心状态的特许存取有四个特点：①不可错性（infallibility），②全知性（omniscience），③不可怀疑性（indubitability），和④不可修改性（incorrigibility），前两个特点针对自己，后两个针对他人。
但行为主义者，如英国哲学家赖尔（Gilbert Ryle, 1900-1976），就坚决反对这种观点，认为不存在所谓的特许存取，我们每个人思想的方式都是一样的，只有通过语言和肢体行为我们才可以知道他人的思想，而对我们自己的思想亦是如此。
3. 意识的其它用法
意识有很多使用方式。当睡眠时，你就处于无意识的状态，你想象出的情景便称之为梦，当你醒来时，你的意识就重新恢复了。因此，每天人的生活都要经历有意识和无意识的自然切换。当一个人要动手术时，会被麻醉而在一段时间（如几个小时）失去所有意识。当一个人由于脑损伤变成植物人时，就会长时间甚至永远失去了意识。
当然，失去意识并不表明动物感觉功能的完全丧失，譬如，Hubel和Wiesel曾在20世纪50年代后期发现，麻醉后的猫大脑视皮层上的神经细胞，对入射到眼内的光照模式呈现一系列有趣的反应特性，尽管脑电波显示，此时猫处于睡眠而非清醒状态（Crick 1994）。
意识也有更宏观的用法。譬如，意识形态（Ideology）就是指人类群体的思想行为，是一种社会观念的集合，包括政治、法律、道德、艺术、宗教、哲学等思想形式。
二、关于意识的争论与迷茫
意识是神经科学、心理学与哲学的共同领域（其实三者已经是交叉的——Neuropsychology、Neurophilosophy、Psychophilosophy），因为它是一种神经反应，一种心理活动，又是物质世界中独一无二的精神现象，因此，从各种不同的侧面被解读着，但却难以达成共识。由于早期的心理学属于哲学的一个分支，因此，意识也是早期哲学家讨论的话题。随着心理学从哲学独立开来，意识也成为心理学关注的问题。20世纪中叶之后，意识问题也成为神经科学的重要研究对象。
1. 神经科学的无助
我们的意识就是通过大脑中数百亿的神经细胞相互作用的结果，理论上来说，我们可以从神经科学来解析意识，主要是大脑如何感觉、记忆和思考，这需要我们去探索大脑的结构和运行方式，需要解析信息是如何在神经细胞中传递与整合的，亦需要解释为什么像脑这样的物理与生理结构会产生意识。但事实上，迄今为止人们对大脑如何进行感觉加工都知之甚少，而对在此基础上复杂得多的理性思维（高级意识）就更不用说了。
神经科学家认为应该存在一个能够产生某种特定意识知觉的最小脑区或神经元集合，即所谓的意识相关神经区（neural correlates of consciousness, NCC）（图5）。
图5意识相关神经区（neural correlates of consciousness, NCC）是神经事件的最小单元（引自Koch 2004）
2. 哲学家的迷茫
美国哲学家John Rogers Searle说，“我有意识，是由于我觉得我是有意识的。我们可以发现有关我们自己的和我们行为的各种各样的令人惊奇的事情；但我们却无法发现我们不具有心灵，无法发觉心灵不具备有意识的、主观的、意向性的精神状态；我们也无法发觉我们没有试图采取自愿的、自由的、有意图的行动”（Searle 1984）。
哲学对意识的解释亦存在巨大的争议，可归结为三种代表性的观点——唯心主义（idealism）、二元论（dualism）和唯物主义（materialism）。唯心主义认为世界由意识组成，物质只是意识的一种表征；二元论认为物质和意识独立存在；而唯物主义认为，世界由物质组成，而意识是物理实体——大脑活动的产物，可还原为物理现象。唯心主义的观点认为，意识是物质的唯一内在性质，物质因意识才成为独立的实在，而物质的一些基本属性（如质量、电荷等）被视为只是一种外在的关系型性质（Eddington 1928）。同一论（identity theory）是一种代表性的唯物主义观点，认为意识和大脑活动是同一事物，即意识就是大脑的活动，有人认为，某一类型的意识对应于某一种类型的大脑活动，称之为类型同一论（type identity theory），而另一些人认为，同一类型的意识可能对应于多种类型的大脑活动，但具体的某种意识与某种大脑活动是一一对应的，称之为个例同一论（token identity theory）。
二元论又区分为实体二元论（substance dualism）和属性二元论（property dualism）。实体二元论认为，世界的本源是意识和物质两个实体，它们相互独立，但实体二元论无法解释物质与心灵是如何能够互相影响的。属性二元论认为，世界只由一种实体——物质所组成，但物质同时拥有两种不同的属性——物理属性（如质量）和精神属性（如感觉疼痛）。类似地，属性二元论亦无法解释物理属性和非物理属性是如何互相影响的。
笛卡尔主义者（Cartesian）的二元论主张存在思维性的（thinking）实体和具有扩延性的（extended）实体，莱布尼兹将世界区分成现实的和可能的，康德认为我们所能认识的只是现象，即经验或可经验的事物，而物自体或本体是不可知的。
按二元论的观点，意识是非物理性实体，就不是以物理世界为研究对象的现代自然科学的研究范畴，因此，不可能被科学所解释。我的问题是，如果意识不能被科学所解释，那由依赖主观意识的大脑所创造出来的科学又如何能够是真实的呢？
Ryle（1949）认为，关于意识的传统观点是基于笛卡尔的二元论，而二元论并不能合理区分精神和物质，或精神与世界。他认为，我们说的不是精神、肉体和世界，而是说的个体或个人对世界的作用，因此，通过说“意识”，我们最终将误导自己去认为有某种像意识一样的东西，它游离于行为的和语言的理解之外。
Sutherland（1989）认为，“意识就是拥有感知、思想和情感，即察觉。这个词是难以定义的，除非用无法把握其真正意思的含糊之词。很多人掉进了将意识等同于自我意识的陷阱，即意识只需要察觉外部世界。意识是一个迷人但难以捉摸的现象：弄清楚它是什么、它在做什么或它为何进化而来是不可能的。迄今关于它的描述是没有什么值得一读的”。
副现象论（Epiphenomenalism）者认为，意识是物理现象伴生之物，但对物理世界不产生任何影响，即意识对人这个机器的运作不产生任何影响，纯粹只是一种多余的副产品。
还有一种极端的看法就是怀疑甚至否定意识存在的真实性，认为意识不过是一种错觉（Dretske 2003）。取消主义（eliminativism）者认为，信念、欲望的存在只是因为人们需要用它们来解释人的行为，但这种解释体系必然会被证明是错的，因为不可能找到相干的神经基础，所以意识这个概念可以被取消（Lycan and Pappas 1972）。
3. 物理学家的狂想——量子意识
英国数学物理学家彭罗斯（Roger Penrose）在他1989年出版的《皇帝的新脑》一书中提出，已知的物理学定律不足以解释意识现象，未来正确的量子引力新物理学应当在经典与量子力学之间架起一座桥，大脑可能利用了量子测量时波函数塌缩的特性，而目前单纯由算法驱动的电脑不足以实现强人工智能。
2013年12月1日，化学家朱清时院士在上海恒南书院进行的题为“量子意识——现代科学与佛学的汇合处”中指出，“意识在不测量的时候是空空灵灵的、清清楚楚的、没有产生任何妄想杂念、是对境无心的，看花不是花。但是一旦你产生念头了，对它进行测量了，于是花就固定为一种形态而跳出来了，你就认出它是花了。这就是人的意识。这就是意识和量子力学测量的类似之处”，因此他认为，“意识是量子物理现象”。
2016年1月17日，结构生物学家施一公院士在“未来论坛”年会上发表的题为《生命科学认知的极限》的演讲中指出，我们有三个层面的物质：“不管你怎么做研究，都无法解释人的意识，这超越了我们能说出和能感知的层面。我认为要解释意识，一定得超出前两个层次（指宏观层面和微观层面），到量子力学层面去考察。我自己认为是这样的”。
我不懂量子，因此，不敢妄议物理学家或结构生物学家对意识的高见，但我认为，意识绝不会微观到这个物质层面，即意识绝不可能主要是一种量子行为，虽然量子可能会影响到一些分子层面的特性。不过我倒部分同意有物理学背景的英国生物学家、1962年的诺贝尔生理学或医学奖得主克里克（Francis Crick）的说法：“‘你’，你的喜悦、悲伤、记忆和抱负，你的本体感觉和自由意志，实际上都只不过是一大群神经细胞及其相关分子的集体行为”（Crick 1994）。
4. 心理学派之间的争论
① 结构主义
19世纪末，以德国心理学家冯特（Wilhelm Wundt, 1832—1920）及其学生铁钦纳（Edward Bradford Titchener, 1867—1927）为代表的构造主义（structuralism）心理学派认为，意识经验是各种简单元素的群集，即意识的内容可被分解为基本要素，如同一切物质可分解成各种元素一样（譬如，H2O可以分解成H和O），心理学也可以运用实验方法分解出基本心理元素，再探寻它们之间的关系和规律，就可以达到了解心理实质的目的（Schacter et al. 2009）。
Wilhelm Wundt (1832—1920)
美国心理学家William James（1842—1910）指出，还原论者会认为，“如果我们完全知道莎士比亚的神经系统，以及他周围的所有环境条件，我们就应该能够知道为什么在他生命的某个时候，他的手在一些纸上勾勒出那些蟹状的小的黑色痕迹，我们为简略起见称之为哈姆雷特手稿。我们应该理解每一次涂改和更正的理由，我们应该理解所有这一切，而一点也不承认莎士比亚头脑中思想的存在。这些字和句子只是被看作是纯粹的简单的外部事实，而不是它们本身之外的任何事物的迹象”，然而，这是关于莎士比亚艺术创作的所有事实吗？不是！William James认为，“所有这些都不能阻止我们对莎士比亚的精神历史给出一个同样完备的说明，在这个说明中，每一线思想和情感都应该有它们的位置。精神的历史将伴随着肉体的历史”（高山2010）。
William James (1842—1910)
② 行为主义
行为主义（behaviorism）起源于19世纪末，为了克服精神分析学和其它传统心理学难以进行实验研究的缺点。美国心理学家桑代克（Edward Thorndike）提出了效果律（law of effect），认为行为倾向随奖励而增加，随惩罚而减少（Gray 2007）。俄国心理学家巴甫洛夫（Ivan Pavlov, 1849—1936）提出了经典条件反射（classical conditioning）理论，美国心理学家斯金纳（Burrhus Frederic Skinner, 1904—1990）提出了操作性条件反射（operant conditioning）理论：在斯金纳箱内装一个操纵杆，一个食物盘，将操纵杆与提供食丸的装置相连，饥饿的白鼠在箱内活动中偶尔踏上操作杆，就有一粒食丸掉落在食物盘内，白鼠便吃到了食丸，白鼠经过几次尝试，就学会了按压杠杆以填饱肚子（图6），于是斯金纳认为，有机体的反应与随后出现的刺激条件之间的关系对行为起着控制作用，影响之后反应发生的概率。因此，行为主义认为，心理学不应该研究意识，只应该研究行为，主张心理学研究应采用客观的实验方法，而不是内省法。
图6斯金纳与他的实验箱（修改自“Silly rabbit”/Wikimedia Commons）
问题是行为是意识或心理活动的结果，但它并不能完全反应一个人内部的感觉、表象和情感，亦无法完全刻画一个人的意识体验或情绪内省，通过行为观察并不能解决所有心理问题。
③ 机能主义
19世纪末，詹姆士提出了机能主义（functionalism）心理学，认为心理学应该研究意识的功能和目的，而不是它的结构（James 1890）。他认为，应该从进化的视角考察我们的思想和感觉，思考是脑的功能，嗅觉是鼻子的功能，这些技能之所以会发展起来是因为其本身的适应性——它们对祖先的生存做出了重大贡献。意识服务于一种目的，即使人们能够回顾过去，调整当前环境并计划未来。
机能主义认为，精神状态（信仰、欲望、疼痛等）只取决于它们的机能，即这些精神状态与其它精神状态、感觉输入和行为输出之间存在因果关系。机能主义是介于物理实现（physical implementation）与行为输出之间的一个理论（Marr 1982）。
机能主义学派批评构造心理学只是静态地研究意识的结构，而忽略了意识是一种川流不息的状态。他们反对把意识分解为基本元素的做法，强调心理现象对客观环境的适应性，将心理视为一种生物适应的工具，主张心理活动是一个连续的整体。
机能主义可进一步区分为机器机能主义（machine functionalism）、结构机能主义（structural functionalism）、精神机能主义（Psycho functionalism）、分析机能主义（Analytic functionalism）和机械机能主义（Mechanistic functionalism）等不同类型。
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