关键链项目管理法(CCPM )研究综述与展望

建筑经济与管理
BUILDING ECONOMY & MANAGEMENT
关键链项目管理法
（CCPM )研究综述与展望
姜海莹u2
1.西安建筑科技大学
陕西西安 710055; 2.河南交通职业技术学院
河南郑州
450052
摘要：关键链项目管理法是一项全新的工程项目进度管理方法。

通过对已有文献进行的总结与梳理，从关键链的识别
与调度、缓冲设置影响因素、缓冲尺寸与设置、缓冲监控四个方面对关键链项目管理法研究的核心内容进行阐述与分
类，并提出下_步的研究方向，为关键链项目管理法的理论基础和实践应用提供参考。

关键词：关键链项目管理法；缓冲尺寸；缓冲设置；缓冲监控中图分类号：TU71 文献标志码：A 文章编号：1〇〇4_1〇〇1(2〇19)09-1764-〇6 DOI ： 10.14144/ki.jzsg.2019.09.055
Review and Prospect of Research on Critical Chain Project Management (CCPM)
JIANG Haiying 1,2
1. Xi'an University of Architecture and Technology, Xi'an, Shaanxi 710055, China;
2. Henan College of Transportation, Zhengzhou, Henan 450052, China
Abstract: C ritical Chain Project Management (CCPM ) is a new project progress management method .巳y summarizing and sorting out the existing literature , the core content of the critical chain project management method is expounded and classified from four aspects : identification and scheduling of critical chain , influencing factors of buffer setting , buffer size and setting , and buffer monitoring and the further research direction is put forward to provide a reference for the theoretical basis and practical application of the critical chain project management method .Keywords: critical chain project management (CCPM ); buffer size ; buffer implementation ; buffer monitoring
工程项目进度管理是项目管理的重要任务之一，传 统的项目进度管理方法有：甘特图（Gamut chart ),关 键路径法（critical path method ，CPM ),计划评审技术
(program evaluation and review technique , PERT )。

1997
年0〇|£11^#在《关键链》书中提出了关键链的概念，并将 约束集理论（TOC )应用到项目管理领域，提出将关键链 作为一个有效的项目管理工具。

随后大批学者进行了相 关领域的研究，关键链项目管理法（critical chain project
management ，CCPM )引起了学术界的广泛关注，发表了
大量文献。

Goldratt 在书中指出，传统的进度计划只考虑 工序之间的逻辑关系，同时将安全时间分散在各个工序 上，由于一些人为因素导致各个工序的时间安排过长，造 成整个工期松弛。

关键链与传统关键路径最核心的区别在 于，关键链不仅考虑了工序间的逻辑关系，而且考虑了资 源约束以及其他不确定因素。

资源与逻辑两方面影响下的 项目持续时间才是真正的项目工期，并且通过核心调节工 具“缓冲设置”来消除资源约束和不确定因素对项目的影
作者简介：奏洚瑩（1984—)，女，博士，讲师.3 通信地址：河南省郏州肀郑系鼾区6沙取教闳区邋惠路259号建统工程系致用接3A 205‘i (450000)。

电子邮葙：haiyingemai 丨@ 收搞 a 期：2019-03-24
响，同时通过对缓冲区的监控与改进来实现项目工期管 理。

CCPM 核心是结合约束理论和不确定性分析对项目进 度进行规划，是一种有效的集项目管理技术与项目管理思 想于一体的项目管理方法。

Leach 121认为关键链技术是继计 划评审技术（PERT )和关键路径法（CPM )之后出现的一 种全新的项目管理理论和方法，它在许多方面与传统的各 种项目管理理论相比都具有较大的优越性。

大量的研究表 明，CCPM 在提高工期完成率、缩短工期方面效果显著。

本文基于己发表的文献，试图从关键链识别与调度、缓冲 设置的影响因素、缓冲尺寸与设置、缓冲监控等几个方面 进行分类与梳理，并对未来的研究方向进行展望。

1 关键链识别与调度研究综述
传统关键路径法是以工序持续时间最长的路径来确定
工期的。

关键链法因为考虑了资源约束与不确定因素，因 此关键链的识别方法与传统方法不同，关键链的确定既要 满足资源约束又要兼顾活动间的依赖关系。

由于工序间的 逻辑关系较容易确定，所以关键链识别的核心在于对资源 约束的分析，不同的资源配置方案对应不同的关键链。

对
于关键链的确定一般通过2种方法：第1种是直接评定法， 通过建立指标对各个活动的重要性进行直接评价，根据关 键活动确定关键链；第2种是基于资源受限下项目调度问题
(resource constraint project scheduling problem , RCPSP )采
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用的启发式算法，通过目标函数或者优先规则寻找最优解 求解关键链，大多研宄都采用第2种方法。

直接评定法：唐林兵等131提出项目优先级评价指标，将指标分为确定性指标与灰色性指标后，以分别赋权打分 的方式计算项目综合得分，并根据得分所处的级别对项目 的优先级别进行排序。

孙军等141提出将层次分析法与灰色 关联分析法结合，进行关键链的识别。

首先用层次分析法 判断主观因素的指标权重与可变参数，用灰色关联法以各 个工序与理想状态的接近度确定工序的优先级顺序。

这类 研究方法的关键在于评价指标的确定和评价方法的应用。

评价指标的出发点多为工序或者项目的不确定性，制订优 先级指标，评价方法有多因素评价法、层次分析法、熵权 法、灰色关联法等。

这类方法确定关键链时较多依赖主观 判断。

采用启发式算法进行关键链识别的核心在于瓶颈因素 的识别和优先规则的制订。

例如考虑资源约束与逻辑关系 约束下关键链的识别。

王艺等151以活动重心定理为优先规 则，并结合正、反向迭代技术得到识别结果，在此基础上 利用活动的执行时间参数或动态规划的方法进行关键链的 识别，并以工期的平均偏差率、偏离标准方差及获得最优 工期的次数为指标对该方法进行了验证。

虽然优先规则简 单实用，但是在优先级确定时仅考虑了最早开设时间和总 时差等时间参数，未考虑活动之间的相互影响及各活动的 属性。

李俊亭等[61用结束-开始（FS)表示紧前约束，用开 始-开始（SS)表示资源约束，清晰地表达了2种约束下的 项目网络，由活动的自由时差识别关键链。

丁1!1^1等[7]基于 RCPSP获得的最短项目工期下的最优调度方案，根据资源 约束下各活动的最晚开始时间识别关键链。

田文迪等181用启发式算法识别关键活动和关键链，并验证有效性。

首先 生成一个调度计划，然后基于该计划基础，在资源约束和 关系约束条件下，向右移动可以后移的活动，直到所有的 活动不能向后移动为止。

那些不能移动的活动属于关键活 动，根据关键活动集合和非关键活动集合生成关键链和非 关键链。

马国丰等191分析项目群之间的资源冲突，以进度 和成本优化为目标建立数学模型，引入遗传算法，确定项 目的优先排序。

刘士新等_针对资源受限的双目标优化模 型（极小化工期和在制品水平），首先生成工期最小的近 优调度计划，再在该计划中插入FB和PB来保证调度方案在 非确定环境下的稳定性。

另一类是从系统角度考虑调度鲁 棒性，以单因素或多因素为目标函数，进行关键链确定。

马国丰等1"1在资源约束下的进度优化基础上，考虑了由于 认知性不确定因素和偶然性不确定因素导致的工期不确定 性，建立基于工期平均值和的工期最优解和解的鲁棒性之 间的均衡，在工期最优的基础上，加入解的鲁棒性，以吸 收工期波动性很大的不确定性，并利用遗传算法对该模型进行求解。

崔南方等P21提出以完工鲁棒性和计划鲁棒性双 目标下的项目调度问题，用stc指标建立鲁棒性评价指标，并结合模拟退火算法和紧急搜索算法设计了二阶段智能算 法，获得了较低总鲁棒性成本下的项目调度计划。

崔南 方等m以净现值损失最小化为出发点，提出现金流关键度 CFC(cash flow criticality)分散缓冲法进行项目调度，并 与Max-npv非鲁棒性优化模型进行对比，对该方法的有效 性进行验证。

崔南方等1141将鲁棒性资源分配和时间缓冲插 入进行集成优化，并采用两阶段优化算法生成项目调度计 划。

施骞等@将项目计划看作是随机网络计划，根据随机 网络计划的求解方法，设定动态参数关键链率和关键链灵 敏度，对关键链进行识别，扩大了原有都是基于确定型网 络计划关键链识别的研宄范围。

但是本文对关键链的影响 因素考虑较少，有待考虑更多的不确定性和约束情况。

虽然用启发式算法确定关键链取得了很多研究成果，但是该方法获得的关键链没有普适性，不同的规则对同一 个项目会产生不同的关键链。

因此要不断挖掘和完善优先 规则，对实际问题进行分析与解决。

2 缓冲设置影响因素综述
项目缓冲尺寸研宄中，学者们先后在剪切-粘贴法、根方差法等传统基础上进行修正与补充，其主要思路是从 项目属性角度出发，对微观层面工序间的不确定性因素进 行分析与量化：对宏观层面项目的不确定性因素进行分析 并量化，在原始安全时间的基础上进行因素修正和风险时 间的添加，以准确地衡量不确定性因素。

综合己发表的文 献，学者们研究的不确定因素主要内容见表1。

表1缓冲设置影响因素
作者影响因素
蔡晨等1161活动弹性系数（KB )
单汩源等M位置权数、弹性系数
格春超1,81资源紧张度、工序复杂度、管理者风险偏好
杨立熙等1181链中包含的工序数、工序执行时间不确定程度、开工柔性
程度
林晶晶等1201资源的可替代性
喻小光等柔性资源
别黎等1221鼓资源紧张度（DRT )、鼓网络复杂度（DND )、鼓活动
间隙（D S I)
施骞等M
资源紧张度、网络计划复杂度、风险偏好系数、资源可替
代性
张俊光等％261资源紧张度.网络复杂度、活动间歇度、活动敏感性
胡展等1271活动工期风险、资源影响系数、非关键链剩余缓冲
陈斌等丨28丨
内部不确定性：工序规模（AS >、工序复杂度（AC >、
工序灵活度（A H、资源紧张度（RT >;
外部不确定性：环境不确定性（EU )、风险偏好（KP >黄建文[291施工难度、项目风险偏好度、工序复杂程度
根据己有的文献，大多文献都考虑了资源约束的因素，从资源需求量与供应量的角度进行考虑，这些指标一
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般根据施工计划进行预先确定，不能够准确地反映资源供 应的不确定性，并且大多数以一种资源约束为假设条件进 行分析。

Artigues 等w 提出资源流的相关概念，崔南方等[1~ 在此基础上通过建立资源流网络，计算不可缺少的资源弧 集合，提高资源网络的稳定性和资源分配的效率，该方法 是对资源不确定性研究的一个新视角。

另外，因素的提出 大多以工序的不确定性（工序时间、工序复杂性、工序位 置等）和项目的不确定性（项目风险、环境风险等）为主 要研究对象，进行因素修正，在后续的研宄中还应该进一 步挖掘工序之间相互影响造成的不确定性，并进行普适性 的量化。

3 缓冲尺寸及设置研究综述
从缓冲设置的位置角度来看，缓冲设置方法有2种：关
键链集中缓冲管理方法（critical chainbuffer management ,
CCBM )和分散缓冲法。

关键链集中缓冲管理方法是将各
个活动中的安全时间集中设置在路径中的固定位置，一般 在关键链的尾端设置项目缓冲，在关键链与非关键链交汇 处插入接驳缓冲。

集中设置缓冲有利于项目整体应对不确 定性因素的影响，有较高的完工率。

有些学者认为集中缓 冲存在一些问题。

Herroelen 1311和1132等[321认为，接驳缓冲插 入后可能产生新的资源冲突导致关键链发生变化，使缓冲 失去作用。

HerroelenM 提出集中设置是对项目的整体性保 护，缺乏对单个活动的缓冲保护，容易影响整个计划的稳 定性。

Herroler ^M 提出的缓冲设置方法AD-FF (adapted float factor model ),被看作分散缓冲管理，将缓冲区分散插入
各活动任务之间，经模拟仿真实验，证明该方法在出现扰 动较大的情况下能生成比较稳健的、具有鲁棒性的调度计 划。

Vonder 等【35-361提出了RFDFF (resource flow dependent
float factor )方法并运用分散缓冲管理思想，比较了多种
求解鲁棒性项目调度计划的启发式算法，包括RFDFF 方 法、VADE (virtual activity duration extension )方法、STC
(starting time criticality )方法等，最后通过仿真实验，证
明STC 方法的效果更好。

崔南方[37%根据计划鲁棒性绩效指 标，针对不同网络特征下的项目实例，采用集中和分散2种 缓冲方法制订调度计划，并进行模拟实验，得出2种方法的 使用特征。

别黎等[39]在多项目调度问题中针对“鼓”活动 间歇的特点提出分散式能力约束缓冲的设置方法，并通过 仿真实验与集中式能力约束缓冲法进行了对比，指出分散 式缓冲法的优势。

缓冲计算的最常见方法是剪切-粘贴法m (cut and paste
method ，C &PM )和根方差法[401 (root square error method , RSEM )。

这2种方法操作简单，但是容易产生缓冲区过大
与过小的现象。

但是这2种方法是后续缓冲设置的研究基
础。

Goldratt 提出的关键链缓冲方法正是基于传统项目工序 工期估计存在大量安全时间，将部分安全时间进行提取设 置成缓冲，并进行集中管理。

目前对安全时间及其提取比 例没有一个统一的方法，实际上工序的安全时间的不确定 正是由于工序的差异、管理者的风险偏好等不确定性存在 而造成的，因此在确定缓冲设置的时候，首先考虑工序时 间的不确定性，研究工序的持续时间及安全时间，之后确 定缓冲大小。

其次考虑项目的不确定性，通常以项目属性 为研宄对象，进行不确定性因素的定量描述，之后进行缓 冲大小的设置，此类研究内容在上文缓冲设置因素中己经 阐述。

最后是缓冲设置方法的研究。

前2种缓冲设置以剪切 粘贴法或根方差法为基础，进行不确定性因素修正确定缓
冲大小。

从数理统计角度研究工序持续时间方面，Alexandra 等％提出基于项目活动时间服从对数正态分布的假设， 用项目最后一个活动的完工风险来确定项目的缓冲。

M 0hammad 等[42]基于项目活动时间服从对数正态分布的假
设，提出了变异系数、偏度及峰度3个指标，从而提出了 3 种缓冲区的计算方法，为了避免适用范围的局限性，采用 凸组合的优化方法将3个计算结果进行优化处理，最终推出 改进模型。

针对项目的不确定性，^1〇叫等[〜利用梯形模糊数表 示项目不确定性，通过计算一致性指标得出在90%概率下 的完工时间，再与期望工期进行比较，它们之间的差值就 是活动安全时间。

张俊光等1441利用熵权法确定项目的不确 定性，然后计算活动变异系数，利用模糊方法表示离散程 度，并计算项目缓冲，用蒙特卡洛模拟计算。

但缓冲的确 定方法依旧是利用根方差的方法，忽略了活动之间的相互 关系。

高朋等M 引入灰色系统理论，提出以灰度和位置权 数衡量项目活动的不确定性，并以此确定缓冲大小。

其他方法有关缓冲尺寸的研宄，Bie 等1461提出了考虑活 动之间相关性的缓冲区尺寸计算方法，并采用数值算例进 行了仿真试验。

Radovilsky 1471提出基于排队论理论，把工序 当做排队的顾客，工序需要的资源当做服务台，通过排队 的长度来确定缓冲尺寸。

周阳等[48]基于排队论，综合考虑 影响项目成本的因素，求解得到单资源情况的缓冲尺寸。

1^1111)1^(；11^等^尝试将资源中断转化为活动工期的增加， 然后对增加的工期添加相应的时间缓冲。

以上的研究主要是关于项目缓冲PB 设置位置与设置 尺寸的研宄。

对于接驳缓冲FB 的设置位置一般在关键链和 非关键链的接合处，目的是为了保护关键链，减少非关键 链工作对关键工作资源的争夺。

但是有研究指出，FB 的设 置可能引起关键链的变化、转移以及新的资源冲突问题。

Hod 1™1提出FB 用工序的自由时差表示。

刘士新等[51]提出了
采用工序自由时差和非关键链路根方差法的较小值来设置
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FB。

Tuke^[521比较了自由时差FB法与几种修正根方差FB 法对项目完工率的影响。

王艺等1531针对FB的插入可能引起 关键链转移、溢出、二次资源冲突等问题，提出分3种情况 进行缓冲插入位置与缓冲分配的方法，但该方法的普适性 有待继续研宄。

缓冲尺寸及位置是关键链管理中的核心，目前己开展 的大量的研究，现有研宄大多以项目活动的相互独立为假 设基础进行研宄，实际上活动间并不是相互独立的，例如 活动间因信息流的传递与反馈，可能引发返工，产生返工 风险，造成成本增加和工期的不确定性，因此可以进一步 挖掘活动间的相互影响。

对于多项目环境下，缓冲设置也 更加复杂，如何从整体效益出发，进行资源的有效配置和 缓冲设置可作为未来研宄的方向。

4缓冲监控研究综述
缓冲区设置主要是吸收项目执行过程中的不确定因 素，以求更加真实与精确地反映工序的执行过程，保证项 目按期完成。

那么缓冲监控则是实现工期管理、工期优化 的关键步骤。

其主要思想是在项目执行过程中，根据已设 定的缓冲区大小和位置，通过分析缓冲的消耗情况，判断 项目进度计划的执行情况，以及根据监控结果做出进度正 常、异常、可控等判断，并为下一步的进度管理决策提供 依据。

Goldratt1541提出的缓冲监控的基本思想是：将缓冲区设 置为3个区域，分别为红色区、黄色区和绿色区域，以及2 个触发点；即黄色和绿色区域分界点、黄色和红色区域分 界点。

这是早期静态缓冲监控的主要研宄思路。

第1,静态 缓冲监控未考虑触发点和缓冲区域的动态变化；第2,随着 项目开展，工序被执行，项目面临的不确定在逐步减小，而未变化的监控机制有可能发出不必要的预警判断，引起 不必要的赶工和管理决策。

随后Leach1551提出绝对触发点 设置和相对触发点设置法。

绝对触发点的设置方法和之前 静态缓冲监控的思想一致，在缓冲区设置的触发点位置不 变。

相对触发点的设置与关键链或非关键链的完成比例呈 线性增加，考虑了不确定性对项目进展不断降低的特点。

但是，作者未指出具体线性关系的设置方法。

张俊光等[561以每周每个工序的缓冲消耗量为基础，运用数理统计的方 法确定X-Rs控制图的控制界限，以此监控阈值。

别黎等[57]考虑了项目的执行情况，提出了3个监控点、2个触发点的 动态监控决策模型并进行了验证。

触发点的设置以关键链 完工比例为横坐标，以缓冲消耗比例为纵坐标，确定2个触 发点，并划分没有行动、计划行动与采取行动3个区域。

这种方法适合常规项目进度管理，针对项目执行过程中较 为敏感的活动，无法准确识别与监控，可能导致项目严重 超期且无法恢复的情况。

别黎等1581提出引入活动敏感性信息指标CR1,反映活动不确定性对项目工期不确定性的影 响程度，提出动态的基于活动敏感性的缓冲监控方法并进 行验证。

本方法假设每个活动的单位时间赶工成本一样，未对敏感活动作出区分，并且在监控绩效衡量方面只考虑 了时间绩效。

张俊光等1591提出首先进行缓冲量的分配，并 在推动过程中不断调整缓冲量的分配，然后再确定监控触 发点。

提出以风险暴露度进行初次缓冲量分配，执行过程 中按风险权重因子再分配。

监控触发点的设置初始为三等 分，随着缓冲区的动态变化，监控触发点动态调整。

该方 法考虑了工序之间的关系以及执行过程中的环境变化。

但 该方法的监控只是针对己经完成的工序开展，而整个项目 的实施情况还与未开展工序的执行情况有关，可以从系统 的角度，对项目进行控制与管理。

21^1^等[601提出基于项目 阶段属性的动态缓冲监测模型。

以持续率和阶段网络复杂 度为指标设定每个阶段的项目缓冲区触发点。

徐小峰等|6U 提出缓冲绩效指数（bufers performed index,BPI)资源绩 效指数（resources performe index,RPI),将计划实施过程 中的缓冲/资源绩效指数与Bayes相结合，提出了缓冲动态 调整控制模型，根据缓冲/资源偏差出现概率将监控区分为 安全区、过渡区、控制区和调整区。

此模型适用于单一项 目的缓冲设置与监控问题。

缓冲监控在其他方面的应用研 究主要是用缓冲进行生产系统的库存管理以及供应链管理 中主体间的协作绩效。

综上所述，缓冲监控目前研究以静态监控为主。

动 态缓冲监控研宄主要体现在监控指标的动态变化、监控时 间的增多，以及对缓冲消耗情况等不确定性因素的不断记 录、分析、判断基础上设定一定的阈值对执行情况进行判 断。

监控的主要目的是发现问题、对计划进行纠偏、控制 与修正，目前在监控设置时主要考虑宏观因素，即项目层 面的不确定因素，而对于工序层面的不确定性因素考虑较 少，如何实现宏观与微观不确定性因素的集成，实现偏差 预测的有效性，提高项目的执行效果，是一个待解决的问 题。

另外，在多项目环境中，由于情况更加复杂、资源争 夺更加严重，需要权衡和考虑的项目目标也更加复杂，多项目缓冲的设置与监控将考虑更多因素。

5进一步研究趋势
关键链项目管理法已从多个角度与方向开展了研究，本文认为未来的研究重点可以从以下几个方面开展：
1)关键链法与传统方法的不同在于，在考虑活动间的 逻辑关系基础上，重点加入了资源约束对项目实施和工期 的影响，资源约束下的关键链识别是个复杂的问题，不同 的资源分配导致不同的关键链，在后续的研究中可以探究 资源分配对缓冲设置与缓冲监控的影响。

目前的研究一般 以单一资源和资源用量可以确定为假设基础，但实际上，
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资源的供应面临较大的不确定性。

对于复杂项目，多种资
源约束与资源供应的不确定性问题的研究可进一步挖掘。

2)在己有的研宄中，大多以工序间的结束-开始时间 为活动间的逻辑基础进行活动逻辑关系的安排，在并行工
程现代项目管理思想的指导下，活动间的搭接关系也是一
种常见的逻辑关系。

活动间的搭接关系使活动之间的关系
更加复杂，不仅影响活动间的资源约束，同时容易引起返
工风险的增大，增加对活动间相互影响不确定性的研究对
于关键链方法也是未来的一个研究方向。

3)目前己有学者开展缓冲监控的动态研宄，但是，对 于缓冲设置的动态研宄还比较少，已有的研宄大多是在经
典缓冲设置方法的基础上进行的改进，以及对不确定性因
素进行量化的基础确定缓冲设置，大多属于静态研究，后
续研宄中可以研究缓冲动态调整和更新。

同时，可以将缓
冲设置与缓冲监控结合起来，将2个过程联系起来进行动态
研究^
4)目前己经开展了有关关键链技术下的调度鲁棒性研 宄，对调度效果的评价除了从鲁棒性角度评价之外，可以
考虑调度的柔性。

通常情况下，具有柔性的调度策略具有
鲁棒性，而调度方案鲁棒性高，却未必具有柔性，未来可
以考虑关键链技术下调度方案的柔性研宄。

5)目前关于关键链管理法的应用大多属于预应式调度 管理范畴，即在制订项目计划时，充分考虑工序的不确定
性、项目的不确定性、人的因素等影响，用缓冲吸收不确
定带来的影响，并考虑资源约束下的工序、工期安排。

在
执行过程中会产生偏差或者中断，需要管理者采取措施进
行修正与控制，此时属于反应式调度管理内容，因此如何
从全局与系统的角度进行反应式调度管理，保证计划的实
施效果可以作为以后的研究内容。

6 结语
关键链项目管理法集有效的管理思想与管理方法为一
体，较为充分地考虑了项目的不确定性因素，并采用缓冲
的办法进行风险吸收，在实际项目中应用的效果得到了验
证。

本文结合已有的研究内容，从关键链识别与调度、缓
冲设置的影响因素、缓冲尺寸与设置、缓冲监控等4个方面
对研究成果进行总结与梳理，并提出进一步的研究方向。

期望能对后续的研究与发展起到积极的促进作用。

:-一参考文献.一…--------
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