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大科學人專訪 | 賴以威:在趣味數學教育推廣中,跨越時空和爸爸、孩子活在一起

LIS_96
・2022/10/06 ・2911字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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他是賴以威,台灣師範大學電機系副教授,數學推廣平台——數感實驗室共同創辦人,同時也是一名小說家,出版過多本著作,在這些斜槓身分之外,他還是三個孩子溫柔的爸爸。

一路順遂的求學歷程,「成為教育者」的志向,不曾出現在這位資優生的人生選項裡,直到 27 歲那年父親驟逝,他決定傳承爸爸推廣趣味數學的遺志。

如何從一位數理資優生走向教職,賴以威的故事和教育觀點,邀請你一起往下閱讀>>>

一生重要的影響

談起自己的求學歷程、性格態度,賴以威的父親——賴雲台老師無非是他生命中的關鍵影響。在賴以威心中,爸爸是嚴師也是慈父、是教練也是最好的玩伴,下棋、玩牌是父子倆共同的日常興趣,他們一邊鬥智,也一邊鬥嘴,自己的數學興趣和能力也在其中逐漸養成。

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「我的爸爸是一個自我要求很高的人,受他的影響,讓我開始督促自己要努力,給自己高標準,發揮最大的潛力。」賴以威憶起高中就讀師大附中科學班的日子,在高手雲集的班上,當時的成績並不出色。準備大學聯考的那年,父親慎重地表達對他的期待,但賴爸爸以一種溫柔的方式寄予厚望,每天都接送他上放學,賴以威笑說當時自己就像廢人一樣,「父親表達關心的方式,是盡可能幫我處理掉一些雜事,讓我能專心在唸書上,也因為這樣讓我覺得更應該要好好念書回應他」,於是他開始制定讀書規劃並紀律落實,重新把基本功打好,起初成績並無太多起色,但經過一學期的醞釀,最後大學聯考錄取了台大電機系。

內在的求知欲、外在的期待和眼光

作為一位擅長讀書的孩子,成長過程不免背負著家長和學校的高度期待,賴以威不諱言:「其實學生時期兢兢業業追求更好的課業表現,也是希望能夠滿足周邊大人們的期待,不想讓他們失望」,即使是一位盡力滿足大人期待的乖乖牌資優生,他也深知「樂於求知」的內在動機,才能一直支持他熬過伏案苦讀的聯考時光。

「我一直對求知很有興趣,遇到不懂就想要去搞清楚,喜歡把事情想透徹。當遇到數學問題,如果學到新方法,我會想要搞清楚為什麼,A 方法不能做嗎?一定要用 B 方法嗎?學到 C 方法,也會想著能不能用來解決過去碰到的問題。」看似活在他人的期待,但賴以威在學習、解題的過程,保有著自己的小叛逆!好奇、挑戰中得來的「融會貫通」,讓他發自內心獲得成就感,「把事情搞懂,對我來說是很有意義和開心的事情」!

賴以威認為「求知慾」是支持他撐過聯考時光的動力。 圖/envato.elements

數感爸爸,把數學帶進孩子的日常生活

在某個平凡日子,遠在德國當客座研究員的賴以威,突如其來的接到父親患肺腺癌末期的噩耗。

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即使賴以威立刻飛回台灣陪伴爸爸,但一心只想把握僅剩時間的賴爸爸,仍持續不輟的為推廣趣味數學奔走,虛弱的身體終究不堪過勞,不到兩個月的時間即離開人世。

沒人接下賴雲台老師生前的重大託付,賴以威在父親離開後試著投入,沒想到從中做出興趣,也找到與爸爸連結的實感,於是他決定創立「數感實驗室」,繼承爸爸臨終前最用心投入的事 。

因為父親離開的突然,現在賴以威透過與孩子在一起的時光,把過去跟父親連結的吉光片羽找回來。

「寫作」一直是賴以威品嘗回憶、保存記憶和的方法,除了想念父親時書寫,現在他也在臉書上分享自己和孩子的日常互動、生活對話,其中四歲的二兒子「君君」有著極高的出鏡率,有位有問必答的數感爸爸,即使小小年紀,君君已經學會數數和基本運算。問起如何造就君君如此超齡的數學程度,賴以威分享:「關鍵在於把數學應用帶入孩子生活的大小場景」,每當孩子提出好奇和他討論,賴以威會反射性的將問題與數學連結,比如喜歡恐龍和太空的君君常常會突發奇想的問爸爸:「開車去月球要花少天?」、「木星和太陽誰大誰小?」,這些童言童語的問題,即使 Google 搜尋不到答案,父子倆也能藉由數學「自己算答案」。

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人們喜歡把學過的、自己會的數學叫「常識」,沒有學過、不懂的數學叫「數學」

和以威老師談到四年一度「國際數學與科學教育成就趨勢調查 (TIMSS)2019」結果,台灣的孩子不管在數學、科學都名列前茅,學習的興趣及信心卻敬陪末座,賴以威說:「很多人不喜歡數學,是因為討厭數學課,而不是數學本身」,考試、代公式確實是數學的一部分,但不是數學的全部,科學也亦然。

「其實我們會的數學已經很多了,人們往往把數學想得太困難,與現實脫節」,數學無所不在,生活正應用著大量數學,如:買賣交易、存款、辦信用卡(基本運算、百分率、複利…等數學概念),然而這些生活中運用的數學,卻被自動化的被歸類於「常識」。

對於台灣教育的觀察與想法

這些年投入教育創新推動,賴以威認為現階段的台灣教育已明顯優於以往:「以前根本不會問小朋友喜不喜歡科學和數學,你先學就對了,到現在慢慢會強調孩子要有學習動機,關心他們喜不喜歡」,但賴以威深知,在升學主義的主旋律中,「學習動機」往往不是教育體制或家庭教育優先重視的部分,而我們都共同期待在未來的某一天「學習動機的重要性,將不再亞於學習知識本身」。

期待未來的某一天「學習動機的重要性,將不再亞於學習知識本身」。 圖/envato.elements

響應本次「LIS 第二季大科學計劃」,賴以威分享給我們的大科學人宣言:

❛❛ 如果人們不相信數學是簡單的,那麼他們只是不明白人生有多麼複雜。 ❜❜  ── 約翰.馮.諾伊曼

賴以威說:如果你是個大量使用數學的人,一定會知道「數學比起人生,簡單很多」,我們利用數學「探索知識」、「解決問題」,但現實世界中能真正被數學解決的問題還是有限,面對著未知的世界,數學能做到的僅僅是「預測」。

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每個人天天面對著生離死別,即使有數學作為預測工具,仍得臣服於命運安排。

面對生命無常,現在賴以威更珍惜著每一刻與家人的平凡日子,在推廣趣味數學教育的同時,跨越時空和爸爸、孩子活在一起!

邀請您一同成為各行各業中的大科學人,您的捐款將支持「科學公益教材」的穩定開發,一起支持台灣科學教育,讓孩子從小開始像「科學家一樣思考」,帶著自信長大成為各行各業中「永保好奇」、「邏輯思辨」的大科學人!

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❛ 教育不只是老師的事,這是我們的任務,下一個世代的科學史,現在就得開始寫起! ❜

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LIS ( Learning in Science )情境科學教材,成立於2013年7月,是一個非營利組織,致力於為國中小自然教師及學生,設計有別於填鴨教育的科學教材,協助教師進行STEAM和科學素養導向的教學,讓教師更簡單地進行教學創新,幫助更多孩子找回對科學的學習動機,並培養解決問題的能力。 在 Youtube 頻道【LIS情境科學教材】上,我們會即時更新所有LIS教材的影片,而完整的教案、學習單,亦同步上傳於【LIS教材平台網】歡迎您前往瀏覽完整內容。

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純淨之水的追尋—濾水技術如何改變我們的生活?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/04/17 ・3142字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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本文與 BRITA 合作,泛科學企劃執行。

你確定你喝的水真的乾淨嗎?

如果你回到兩百年前,試圖喝一口當時世界上最大城市的飲用水,可能會立刻放下杯子——那水的顏色帶點黃褐,氣味刺鼻,甚至還飄著肉眼可見的雜質。十九世紀倫敦泰晤士河的水,被戲稱為「流動的污水」,當時的人們雖然知道水不乾淨,但卻無力改變,導致霍亂和傷寒等疾病肆虐。

十九世紀倫敦泰晤士河的水,被戲稱為「流動的污水」(圖片來源 / freepik)

幸運的是,現代自來水處理系統已經讓我們喝不到這種「肉眼可見」的污染物,但問題可還沒徹底解決。面對 21 世紀的飲水挑戰,哪些技術真正有效?

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19 世紀的歐洲因為城市人口膨脹與工業發展,面臨了前所未有的水污染挑戰。當時多數城市的供水系統仍然依賴河流、湖泊,甚至未經處理的地下水,導致傳染病肆虐。

1854 年,英國醫生約翰·斯諾(John Snow)透過流行病學調查,發現倫敦某口公共水井與霍亂爆發直接相關,這是歷史上首次確立「飲水與疾病傳播的關聯」。這項發現徹底改變了各國政府對供水系統的態度,促使公衛政策改革,加速了濾水與消毒技術的發展。到了 20 世紀初,英國、美國等國開始在自來水中加入氯消毒,成功降低霍亂、傷寒等水媒傳染病的發生率,這一技術迅速普及,成為現代供水安全的基石。    

 19 世紀末的台灣同樣深受傳染病困擾,尤其是鼠疫肆虐。1895 年割讓給日本後,惡劣的衛生條件成為殖民政府最棘手的問題之一。1896 年,後藤新平出任民政長官,他本人曾參與東京自來水與下水道系統的規劃建設,對公共衛生系統有深厚理解。為改善台灣水源與防疫問題,他邀請了曾參與東京水道工程的英籍技師 W.K. 巴爾頓(William Kinnimond Burton) 來台,規劃現代化的供水設施。在雙方合作下,台灣陸續建立起結合過濾、消毒、儲水與送水功能的設施。到 1917 年,全台已有 16 座現代水廠,有效改善公共衛生,為台灣城市化奠定關鍵基礎。

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圖片來源/BRITA

進入 20 世紀,人們已經可以喝到看起來乾淨的水,但問題真的解決了嗎? 科學家如今發現,水裡仍然可能殘留奈米塑膠、重金屬、農藥、藥物代謝物,甚至微量的內分泌干擾物,這些看不見、嚐不出的隱形污染,正在成為21世紀的飲水挑戰。也因此,濾水技術迎來了一波科技革新,活性碳吸附、離子交換樹脂、微濾、逆滲透(RO)等技術相繼問世,各有其專長:

活性碳吸附:去除氯氣、異味與部分有機污染物

離子交換樹脂:軟化水質,去除鈣鎂離子,減少水垢

微濾技術逆滲透(RO)技術:攔截細菌與部分微生物,過濾重金屬與污染物等

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這些技術相互搭配,能夠大幅提升飲水安全,然而,無論技術如何進步,濾芯始終是濾水設備的核心。一個設計優良的濾芯,決定了水質能否真正被淨化,而現代濾水器的競爭,正是圍繞著「如何打造更高效、更耐用、更智能的濾芯」展開的。於是,最關鍵的問題就在於到底該如何確保濾芯的效能?

濾芯的壽命與更換頻率:濾水效能的關鍵時刻濾芯,雖然是濾水器中看不見的內部構件,卻是決定水質純淨度的核心。以德國濾水品牌 BRITA 為例,其濾芯技術結合椰殼活性碳和離子交換樹脂,能有效去除水中的氯、除草劑、殺蟲劑及藥物殘留等化學物質,並過濾鉛、銅等重金屬,同時軟化水質,提升口感。

然而,隨著市場需求的增長,非原廠濾芯也悄然湧現,這不僅影響濾水效果,更可能帶來健康風險。據消費者反映,同一網路賣場內便可輕易購得真假 BRITA 濾芯,顯示問題日益嚴重。為確保飲水安全,建議消費者僅在實體官方授權通路或網路官方直營旗艦店購買濾芯,避免誤用來路不明的濾芯產品讓自己的身體當過濾器。

辨識濾芯其實並不難——正品 BRITA 濾芯的紙盒下方應有「台灣碧然德」的進口商貼紙,正面則可看到 BRITA 商標,以及「4週換放芯喝」的標誌。塑膠袋外包裝上同樣印有 BRITA 商標。濾芯本體的上方會有兩個浮雕的 BRITA 字樣,並且沒有拉環設計,底部則標示著創新科技過濾結構。購買時仔細留意這些細節,才能確保濾芯發揮最佳過濾效果,讓每一口水都能保證潔淨安全。

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濾芯本體的上方會有兩個浮雕的 BRITA 字樣,並且沒有拉環設計 (圖片來源 / BRITA)

不過,即便是正品濾芯,其效能也非永久不變。隨著使用時間增加,濾芯的孔隙會逐漸被污染物堵塞,導致過濾效果減弱,濾水速度也可能變慢。而且,濾芯在拆封後便接觸到空氣,潮濕的環境可能會成為細菌滋生的溫床。如果長期不更換濾芯,不僅會影響過濾效能,還可能讓積累的微小污染物反過來影響水質,形成「過濾器悖論」(Filter Paradox):本應淨化水質的裝置,反而成為污染源。為此,BRITA 建議每四週更換一次濾芯,以維持穩定的濾水效果。

為了解決使用者容易忽略更換時機的問題,BRITA 推出了三大智慧提醒機制,確保濾芯不會因過期使用而影響水質:

1. Memo 或 LED 智慧濾芯指示燈:即時監測濾芯狀況,顯示剩餘效能,讓使用者掌握最佳更換時間。

2. QR Code 掃碼電子日曆提醒:掃描包裝外盒上的 QR Code 記錄濾芯的使用時間,自動提醒何時該更換,減少遺漏。

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3. LINE 官方帳號自動通知:透過 LINE 推送更換提醒,確保用戶不會因忙碌而錯過更換時機。

在濾水技術日新月異的今天,濾芯已不僅僅是過濾裝置,更是智慧監控的一部分。如何挑選最適合自己需求的濾水設備,成為了健康生活的關鍵。

人類對潔淨飲用水的追求,從未停止。19世紀,隨著城市化與工業化發展,水污染問題加劇並引發霍亂等疾病,促使濾水技術迅速發展。20世紀,氯消毒技術普及,進一步保障了水質安全。隨著科技進步,現代濾水技術透過活性碳、離子交換等技術,去除水中的污染物,讓每一口水更加潔淨與安全。

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(圖片來源 / BRITA)

今天,消費者不再單純依賴公共供水系統,而是能根據自身需求選擇適合的濾水設備。例如,BRITA 提供的「純淨全效型濾芯」與「去水垢專家濾芯」可針對不同需求,從去除餘氯、過濾重金屬到改善水質硬度等問題,去水垢專家濾芯的去水垢能力較純淨全效型濾芯提升50%,並通過 SGS 檢測,通過國家標準水質檢測「可生飲」,讓消費者能安心直飲。

然而,隨著環境污染問題的加劇,真正的挑戰在於如何減少水污染,並確保每個人都能擁有乾淨水源。科技不僅是解決問題的工具,更應該成為守護未來的承諾。濾水器不僅是家用設備,它象徵著人類與自然的對話,提醒我們水的純淨不僅是技術的勝利,更是社會的責任和對未來世代的承諾。

*符合濾(淨)水器飲用水水質檢測技術規範所列9項「金屬元素」及15項「揮發性有機物」測試
*僅限使用合格自來水源,且住宅之儲水設備至少每6-12個月標準清洗且無受汙染之虞

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從古代烽火到未來 6G!《通信科技大解密》帶你全方位探索通信技術的演變
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/10/14 ・1097字 ・閱讀時間約 2 分鐘

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圖 / 《通訊科技大解密》提供

現代生活中的通信科技,從手機、電腦到 Wi-Fi,無所不在。《通信科技大解密》是一檔國科會科普產品製播計畫支持,並由國立臺灣師範大學賴以威副教授與泛科知識股份有限公司攜手合製。節目將帶領觀眾一窺通信科技的發展歷程,並讓大家了解這些技術是如何改變我們的生活。此外,節目除了在民視台灣台播出,因應現代人的收視習慣改變,節目也同步上架至數感實驗室的 YouTube 頻道,讓大眾能隨時隨地觀看。

通信科技不僅是日常生活的基礎,未來的 6G 技術更是全球科技競爭的焦點。臺灣政府已開始布局 6G 市場,其它國家如美、中、歐盟也紛紛備戰此領域。想維持臺灣的科技優勢,不能只專注於半導體或 AI 的發展,通訊科技同樣不可忽視。賴以威老師想透過《通信科技大解密》這個節目,為大眾建立通訊科技的基礎知識,讓更多人了解它的重要性,同時為未來的產業培養跨域人才,確保臺灣在全球通訊科技競賽中占領先地位。

錄製《通訊科技大解密》側拍。圖 / 《通訊科技大解密》提供

《通信科技大解密》節目分為四大主題:

【第一部分:通信的起源】首先帶領觀眾探索通信技術的起源,從書信、旗語到古代烽火臺,介紹古代社會如何傳遞訊息,了解通訊技術如何一步步演進,形成現代通信的基礎;現代3C產品不可或缺的靈魂--晶片和電話的發明,如何改變資訊的傳遞速度與範圍。

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【第二部分:通信科學家的故事】聚焦改變通信歷史的關鍵人物,從摩斯發明電報,到貝爾創造電話,再到喬治·布爾與克勞德·香農為現代通信技術奠定數學與理論基礎。此外,還介紹展頻技術的發明者海蒂·拉瑪的故事,讓觀眾了解這些偉大科學家的生平與如何影響通信科技的發展。

【第三部分:生活中的通信名詞】觀眾將進入一個與日常生活息息相關的通信世界,了解 Wi-Fi、頻寬、物聯網、6G、衛星通信、Li-Fi 等名詞的意涵及其應用,並介紹環境通信和氣球通信等前瞻技術的潛力,深入淺出地解釋看似複雜的技術名詞。

【技術部分:解密通信技術】節目也會帶領觀眾進入核心通信技術的解密過程,例如通信模型、錯誤更正碼等,介紹數學是如何影響現代通信技術、如何確保訊息傳輸的準確性。

《通信科技大解密》一共 16 集,觀眾可在數感實驗室的 YouTube 頻道(https://reurl.cc/GpOy9p)隨時重溫完整內容。無論是對通信科技充滿好奇的學生,還是對未來技術感興趣的社會大眾,都能透過這系列節目輕鬆獲取知識。

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大科學人專訪|職業棋士黑嘉嘉:台語課我考了一百分,事實上我一句台語都不會講
LIS_96
・2023/01/01 ・2006字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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自己可以選擇想做的事是很棒的事

Q:黑嘉嘉在國小、國中、高中分別遇過什麼「有成就感」或是「特別挫折」的經驗

我的媽媽是數學和英文老師,因為姊姊國中要開始自學,我就跟著姐姐自學,後來國中就到美國讀書,小時候媽媽給了我很多的學習資源,比方說圍棋。

我在美國念中學是兩點半就下課,學業滿輕鬆的,每週五學校規定老師不可以給學生出作業,週末要好好去玩,禮拜一會比較晚上課,整個設計都是非常人性化。我們有一堂課,是可以自己選擇要上什麼,像是電腦、合唱團唱歌、美術。這三堂課是妳可已自己選擇要上哪一堂課,這樣可以自己選擇是很棒的事情!

整個求學過程算是滿快樂的,應該算是滿順利的。

沒有環境就自己創造

Q:你覺得什麼是學習過程中最重要的關鍵?

我覺得有興趣是最重要的,我到美國之後,是完全沒有圍棋的環境,在美國找不到圍棋老師,也找不到會下棋的任何人,我有點靠著自學,在網路上自己找對手下棋,自己看棋譜,自己覆盤。因為我對圍棋很有興趣和熱情,所以我願意花很多間,哪怕我沒有環境,我也自己創造環境給自己。

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黑嘉嘉憑著對圍棋的熱情,創造學習的環境給自己。圖/Envato Elements

除了學習動機獨立思考和勇於嘗試同等重要

Q:自學的過程中是否遇到挫折和挑戰?又如何解決困難和挑戰?

我覺得當我在台灣我有圍棋老師的時候,我發現老師說什麼,我就聽什麼,沒有真的理解。比方老師說要下這裡好,我不知道為什麼,我下次就下這裡,但我沒有真的就理解為什麼要下這裡,到美國沒有老師,我就必須全部自己思考,那為什麼下這裡呢?到底好在那裡?我就開始不下這裡,看看會發生什麼事,在這一次次的失敗中學習,自學的過程當中會發現很多過去沒有想過的問題。

除了動機之外「獨立思考的能力」、「嘗試」也同等重要,得自己思考和理解過後才會變成你自己的,如果硬背可能很快就忘記了!

培養獨立思考的能力,並且從嘗試中學習。圖/Envato Elements

小朋友能夠擁有選擇的權利

Q:給台灣教育的建議?

就我過去在台灣唸小學的經驗,我覺得最大的問題就是我會被強迫去背很多東西,這些東西考完試之後就忘光了,之後也是完全不會用到,還有一次台語課我考了一百分,事實上我一句台語都不會講,我就覺得很離譜,一句都不會講怎麼會考到一百分,這個情況是不正常的,不應該出現這樣的情況,運用應該是最重要的,不應該是我考了一百分覺得自己很棒,但那應該是要有慚愧的心情,我考了一百分但我一句台語都不會講。應用才是我覺得更重要的事情!

我會希望小朋以能夠有更多選擇的權利,他們可以選擇喜歡什麼,自己想要學習什麼,也喜望他們能夠有更多獨立思考的能力,這也是需要老師去帶領他們,學習獨立思考。

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需由老師帶領孩子,學習如何獨立思考。圖/Envato Elements

響應本次「LIS 第二季大科學計劃」, 黑嘉嘉分享給我們的大科學人宣言:

❛❛ 人生如棋,在 19 X 19 的棋盤宇宙中,學習處事真理;落子無悔,每個選擇都牽動著下一個結果。  ❜❜  ——黑嘉嘉

人生如棋,落子無悔,是黑嘉嘉喜歡的圍棋格言,棋盤上的道理都是可以運用到科學和生活當中。在這邊也跟大家分享「黑嘉嘉的圍棋線上教室」最近剛好滿一週年,科學是生活,生活是科學,如果你對棋盤中的思考模式想進一步了解,歡迎大家報名體驗,有成人和小朋友的課程可以試上哦。

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