最全MSA培训教材.pptx

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1、1MSA课程目的使参加培训的人员 -理解MSA在控制和改进过程中的重要性 -具备开展测量系统分析所需要的实用知识 -建立测量系统不确定度的量化方法、可测量指标 和接受准则,从而作出专业的、客观的评价第1页/共147页2课程目录第一章:MSA与ISO/TS16949关系第二章:测量系统简介第三章:测量系统统计特征第四章:分辨率第五章:偏倚、线性和稳定性第六章:量具重复性与再现性第七章:属性类测量系统第八章:方差分析第九章:MSA总结第2页/共147页3课程结构图第3页/共147页4第一章 MSA与ISO/TS16949关系第4页/共147页5ISO/TS16949:2002与与MSA要求条文要求

2、条文要素7.6.1为分析当前的各种测量和试验设备系统测量结果的变差,应进行适当的统计研究。此要求应适用于控制计划中提及的测量系统。所有的分析 方法及接受准则应与测量系统分析参考手册一致。(如:偏倚、线性、稳定性、重复性、再现性研究。)如经顾客批准,也可采用其它分析方法及接受准则。第5页/共147页6ISO/TS16949:2002与与MSA实施要点说明实施要点说明对控制计划中列入的测量系统要进行测量系统分析。测量分析方法及接受准则应与测量系统分析参考手册一致。经顾客批准,可以采用其它方法及接受准则。强调要有证据证明上述要求已达到。PPAP手册中规定:对新的或改进的量具、测量和试验设备应参考MS

3、A手册进行变差研究。APQP手册,MSA为“产品/过程确认”阶段的输出之一。SPC手册指出MSA是控制图必需的准备工作。第6页/共147页7ISO/TS16949:2002与与MSA实施要点说明实施要点说明标识、监视与测量设备及其校准状态确定量具准确度和精确度当量具被发现处于非校准状态时,应对其以前的测量结果作确认。确保所有的量具的搬运、保护、清洁、维护和存放校准记录应包括个人量具应用MSA手册中规定的方法第7页/共147页8优胜者方法最大限度的减少量具种类最大限度的减少量具的数量根据产品族添置量具只采用符合MSA要求的量具不允许个人量具用6过程分布计算结果,而不是规范或公差第8页/共147页

4、9第二章测量系统简介第9页/共147页10什么是测量系统什么是测量系统人设备材料方法环境输入 输出测量过程 数据测量系统测量系统 用来对被测特性赋值的操作、程序、量具、设备、软件及操作人员的集合。第10页/共147页11测量系统范例例如要测量一个柱孔的内经,那其测量系统应包括:-测量项目 -人员 -测量仪器 -仪器的使用方法 -进行测量的环境条件 作为测量活动的结果,产生一个数值以表示内经。第11页/共147页12什么是数据的质量什么是数据的质量数据的类型 计量型数据 Variable data 计数型数据 Attribute data第12页/共147页13什么是数据的质量什么是数据的质量如

5、何评定数据质量-测量结果与“真”值的差越小越好。-数据质量是用多次测量的统计结果进行评定。计量型数据的质量-均值与真值(基准值)之差。-方差大小。计数型数据的质量-对产品特性产生错误分级的概率。第13页/共147页14数据分析和使用第14页/共147页15标准的传递标准的传递国际标准国际实验室国家标准国家实验室地方标准国家认可的校准机构公司标准企业的校准实验室测量结果生产现场检测设备制造厂第15页/共147页16标准的传递标准的传递追溯性:追溯性:通过应用连接标准等级体系的适当标准程序,使单个测量结果与国家标准或国家接受的测量系统相联系。第16页/共147页17什么是测量系统分析测量系统分析(

6、MSA)-MSA用于分析测量系统对测量制的影响 -强调仪器和人的影响我们对测量系统作试验,以确定系统的统计特性值与可接受的标准作比较第17页/共147页18测量系统评定的两个阶段测量系统评定的两个阶段 第一阶段(使用前)-确定统计特性是否满足需要?-确认环境因素是否有影响?第二阶段(使用过程)-确定是否持续地具备恰当的统计特性?第18页/共147页19评价测量系统的基本问题评价测量系统的基本问题 是否有足够的分辨力?是否具备时间意义的统计稳定?统计特性是否在期望的范围内具备一致性,用于过程控制和分析是否可接受?所有的变差总和是否在一个可接受的量测不确定度的水平?第19页/共147页20MSA总

7、目标测量不确定度 一个特性的估计真值所处的范围,这类数据可表达为一系列测量值的统计分布、标准差、概率、百分比及实测值与真值的差,在控制图或曲线图表上的点等。第20页/共147页21优胜者方法第21页/共147页22评价测量系统的关键注意点评价测量系统的关键注意点 盲测法 在实际测量环境下,在操作者事先不知正在对该测量系统进行评定的条件下,获得测量结果。向传统观念挑战 长期存在的把测量误差只作为公差范围百分率来报告的传统,是不能面临未来持续改进的市场挑战。第22页/共147页23测量系统的变差 测量过程的构成因子及其相互作用,产生测量结果的变差人员量具材料环境方法测量值变差第23页/共147页2

8、4环境如何影响测量结果温度变化引起热胀冷缩,使同一零件的同一特性产生不同的读数光线不足防碍正确的读数刺样的光导致读数不正确受时间影响的材料-如铝、塑料及玻璃湿度影响污染-如电磁、灰尘等第24页/共147页25测量仪器如何影响测量结果测量仪器精度必须小于规范值测量仪器的种类,如尺、游标卡尺测量仪器的准确度和精确度偏倚和线性重复性和再现性稳定性第25页/共147页26材料、人员如何影响测量结果材料 人员第26页/共147页27练习一:定义测量系统第27页/共147页28测量值并不总是精确的第28页/共147页29MSA的应用第29页/共147页30从哪里开始?第30页/共147页31第三章测量系统

9、统计特征第31页/共147页32理想的测量系统每次都能获得正确的测量值,每个测量值都与真值一致有以下统计特性:-零变差 -零偏倚 -零概率错误分类第32页/共147页33测量系统特性及变差类型和定义测量系统特性及变差类型和定义类型定义图示分辨力Discrimination(Resolution)测量系统检出并如实指出被测定特性微小变化的能力。偏倚Bias观测平均值与基准值的差。稳定性Stability在某种持续时间内测量同一基准或零件单一特性结果的总变差。线性Linearity量具的预期工作范围内偏倚的变化。重复性Repeatability同一评价人,多次测量同一特性的观测值变差。再现性Rep

10、roducibity不同评价人,测量同一特性观测平均值的变差。操作者B操作者C操作者A再现性基准值无偏倚有偏倚观测的平均值第33页/共147页34测量系统数据第34页/共147页35变差数学表达第35页/共147页36第36页/共147页37统计稳定性第37页/共147页38测量系统应具备的特性测量系统应具备的特性1、处于统计控制状态,即只存在变差的普通原因。2、测量系统的变异性(Variability)小于过程变异性。3、测量系统的变异性小于技术规范界限。4、测量增量(increments)小于过程变异性和技术规范宽度的1/10。5、当被测项目变化时,测量系统统计特性的最大变差小于过程变差和

11、规范宽度较小者。第38页/共147页39第四章分辨率第39页/共147页40分辨率第40页/共147页41分辨率第41页/共147页42第42页/共147页43测量系统的分辨力测量系统的分辨力(分辨率不足对控制图的影响)第43页/共147页44第44页/共147页45第45页/共147页46测量系统的分辨力测量系统的分辨力 建议的可视分辨率 6 10 -过程的标准差 (不是公差宽度的1/10)第46页/共147页47第五章偏倚、线性和稳定性第47页/共147页48准确度与精确度第48页/共147页49准确度与精确度第49页/共147页50偏倚第50页/共147页51基准值第51页/共147页5

12、2基准件第52页/共147页53测量标准第53页/共147页54使用国家测量标准的好处第54页/共147页55应用局限性第55页/共147页56选择第56页/共147页57测量不确定度第57页/共147页58测量不确定度第58页/共147页59测量不确定度与校准第59页/共147页60测量不确定度与校准第60页/共147页61偏移范例第61页/共147页62偏移计算指南第62页/共147页63偏移分析的意义第63页/共147页64测量系统的偏倚测量系统的偏倚实例已知:基准值0.8mm 零件过程变差=0.7mm一位评价人对样件测量10次结果(以mm为单位):0.75 0.75 0.80 0.80

13、 0.65 0.80 0.75 0.75 0.75 0.70 X 7.5 X=0.75mm 10 10偏倚=0.75-0.8=-0.05mm偏倚靠占过程变差百分比=0.05/0.70=7.1%第64页/共147页65测量系统的偏倚测量系统的偏倚 偏倚相对较大的可能原因 -基准的误差 -元器件磨损 -仪器尺寸错误 -测量错误的特性 -仪器未经正确校准 -不正确使用仪器第65页/共147页66练习二偏移第66页/共147页67线性第67页/共147页68量具的线性第68页/共147页69量具线性的分析第69页/共147页70量具线性的分析第70页/共147页71测量系统的线性测量系统的线性实例:(

14、1)(1)测量数据零件 1 2 3 4 5 基准值 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00试 验 次 数 1 2.70 5.10 5.80 7.60 9.10 2 2.50 3.90 5.70 7.70 9.30 3 2.40 4.20 5.90 7.80 9.50 4 2.50 5.00 5.90 7.70 9.30 5 2.70 3.80 6.00 7.80 9.40 6 2.30 3.90 6.10 7.80 9.50 7 2.50 3.90 6.00 7.80 9.50 8 2.50 3.90 6.10 7.70 9.50 9 2.40 3.90 6.40 7.80 9.6

15、010 2.40 4.00 6.30 7.50 9.2011 2.60 4.10 6.00 7.60 9.30 12 2.40 3.80 6.10 7.70 9.40零件平均值 2.49 4.13 6.03 7.71 9.38基准值 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00偏倚 +0.49 +0.13 +0.03 -0.29 -0.62极差 0.4 1.3 0.7 0.3 0.5第71页/共147页72测量系统的线性测量系统的线性(2)(2)线性回归 公式:Y=b+aX X 基准值 Y 偏倚 a 斜率 拟合结果:Y=0.7367 0.1317X 线性=a过程变差=0.13176.00

16、=0.79%线性=a100%=13.17%拟合优度=0.98第72页/共147页73线性图析第73页/共147页74练习三线性第74页/共147页75线性分析第75页/共147页76非线性的原因第76页/共147页77稳定性第77页/共147页78稳定性范例第78页/共147页79测量系统的稳定性测量系统的稳定性两种稳定性 -一般概念:随着时间变化系统偏倚的总变差。-统计稳定性概念:测量系统只存在普通原因变差,而 没有特殊原因变差。利用控制图评价测量系统稳定性(稳定性分析实例)-保持基准件或标准样件 -极差图(标准差图)出现失控时,说明存在不稳定的 重复性。-均值图出现失控时,说明偏倚不稳定。

17、第79页/共147页80稳定性第80页/共147页81量具稳定性第81页/共147页82对量具稳定性的影响第82页/共147页83稳定性不好的原因第83页/共147页84量具稳定性分析第84页/共147页85量具稳定性分析第85页/共147页86稳定性图析第86页/共147页87测量系统的稳定性测量系统的稳定性第87页/共147页88第六章量具重复性与再现性第88页/共147页89量具R&R第89页/共147页90重复性第90页/共147页91重复性范例第91页/共147页92再现性第92页/共147页93再现性范例第93页/共147页94量具R&R分析第94页/共147页95量具R&R分析第

18、95页/共147页96量具R&R分析第96页/共147页97测量系统的重复性与再现性测量系统的重复性与再现性(1)(1)测量数据项 目评 价 人 1评 价 人 2零 件 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5测量次序1 217 220 217 214 216 216 216 216 216 2202 216 216 216 212 219 219 216 215 212 220 3 216 218 216 212 220 220 220 216 212 220均值X极差R216.3 218.0 216.3 212.7 218.3 1.0 4.0 1.0 2.0 4.0218.3 217.3 2

19、15.7 213.3 220.0 4.0 4.0 4.0 4.0 0.0X216.3216.9R2.5第97页/共147页98测量系统的重复性与再现性测量系统的重复性与再现性(2)(2)重复性分析q 绘极差图q 计算控制限 UCLR=RD4=2.52.575=6.4mm UCLR=RD3=0.00mmq 分析控制图q 计算重复性(量具变差)R 2.5 EV=5.15e=5.15 =5.15 =7.5mm d2*1.72第98页/共147页99测量系统的重复性与再现性测量系统的重复性与再现性样本容量A2D3D421.88003.26731.02302.57540.72902.28250.5770

20、2.11560.48302.00470.4190.0761.92480.3730.1361.86490.3370.1841.816100.3080.2231.777110.2850.2561.744120.2660.2841.716130.2490.3081.692140.2350.3291.672150.2230.3481.652控 制 常 数 图第99页/共147页100测量系统的重复性与再现性测量系统的重复性与再现性(平均极差分布的d2值)(d2*值 g15的)m 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 151 1.41 1.91 2.24 2.48 2.67 2.

21、83 2.96 3.08 3.18 3.27 3.35 3.42 3.49 3.552 1.28 1.81 2.15 2.40 2.60 2.77 2.91 3.02 3.13 3.22 3.30 3.38 3.45 3.513 1.23 1.77 2.12 2.38 2.58 2.75 2.89 3.01 3.11 3.21 3.29 3.37 3.43 3.504 1.21 1.75 2.11 2.37 2.57 2.74 2.88 3.00 3.10 3.20 3.28 3.36 3.43 3.495 1.19 1.74 2.10 2.36 2.56 2.73 2.87 2.99 3.1

22、0 3.19 3.28 3.35 3.42 3.496 1.18 1.73 2.09 2.35 2.56 2.73 2.87 2.99 3.10 3.19 3.27 3.35 3.42 3.497 1.17 1.73 2.09 2.35 2.55 2.72 2.87 2.99 3.10 3.19 3.27 3.35 3.42 3.488 1.17 1.72 2.08 2.35 2.55 2.72 2.87 2.98 3.09 3.19 3.27 3.35 3.42 3.481 1.16 1.72 2.08 2.34 2.55 2.72 2.86 2.98 3.09 3.18 3.27 3.35

23、 3.42 3.482 1.16 1.72 2.08 2.34 2.55 2.72 2.86 2.98 3.09 3.18 3.27 3.34 3.42 3.483 1.16 1.71 2.08 2.34 2.55 2.72 2.86 2.98 3.09 3.18 3.27 3.34 3.41 3.484 1.15 1.71 2.07 2.34 2.55 2.72 2.85 2.98 3.09 3.18 3.27 3.34 3.41 3.485 1.15 1.71 2.07 2.34 2.55 2.71 2.85 2.98 3.09 3.18 3.27 3.34 3.41 3.486 1.15

24、 1.71 2.07 2.34 2.54 2.71 2.85 2.98 3.08 3.18 3.27 3.34 3.41 3.487 1.15 1.71 2.07 2.34 2.54 2.71 2.85 2.98 3.08 3.18 3.26 3.34 3.41 3.48 1.128 2.059 2.534 2.847 3.078 3.258 3.407 1.639 2.326 2.704 2.907 3.173 3.336 3.472g15第100页/共147页101测量系统的重复性与再现性测量系统的重复性与再现性第101页/共147页102测量系统的重复性与再现性测量系统的重复性与再现性第

25、102页/共147页103测量系统的重复性与再现性测量系统的重复性与再现性(3)再现性分析 评价人均值极差 R0=X2-X1=216.9-216.3=0.6 计算再现性 R0 e 2 AV=5.15 ()2 _ d2*nr 0.6 1.452 =5.15 ()2 -1.41 53 =1.0mm第103页/共147页104测量系统的重复性与再现性测量系统的重复性与再现性(4)(4)零件间变差分析q 计算均值控制限 UCLX =X+A2R=216.6+1.0232.5=219.2mm UCLX =X-A2R=216.6-1.0232.5=214.1mm(4)(4)零件间变差分析q 计算均值控制限

26、UCLX =X+A2R=216.6+1.0232.5=219.2mm UCLX =X-A2R=216.6-1.0232.5=214.1mmq 分析控制图(一半以上点应在控制限外)q 计算零件间变差 RP 6.2 PV=5.15 =5.15 =12.8mm d2*2.48第104页/共147页105测量系统的重复性与再现性测量系统的重复性与再现性(5)(5)计算双性计算双性R&RR&R R&R=(EV)2+(AV)2 =7.52+1.02 =7.6 mm(6)计算过程总变差计算过程总变差 TV=(PV)2 +(R&R)2 =12.82+7.62 =14.9mm第105页/共147页106测量系统

27、的重复性与再现性测量系统的重复性与再现性(7)(7)计算双性对总变差的比例 R&R 7.6%R&R=100%=100%=50.7%TV 14.9(8)(8)计算数据分级 PV 12.8 分级数=1.41=1.41=2 R&R 7.6第106页/共147页107练习四:量具R&R应用第107页/共147页108量具R&R第108页/共147页109极差图范例第109页/共147页110极差图解析第110页/共147页111均值图范例第111页/共147页112均值图解析第112页/共147页113测量系统分析实施流程图测量系统分析实施流程图测量是否可重复测量是否随机赋值供试验零件是否超过300是

28、否计量型适用的分析时间是否计量型见其它参考手册计数型量具研究(Short Method)P81极差法 P43计数型量具研究(Long Method)P82图示分析P46均值极差法或方差分析法P55 P69YYYYNNNNYN短长第113页/共147页114计量型计量型-极差法极差法零 件评 价 人 A评 价 人 B极 差(A-B)10.850.800.0520.750.700.0531.000.950.0540.450.550.1050.500.600.10平均极差(R)=Ri/5=0.35/5=0.07GR&R=5.15(R)/d2*=5.15(R)/1.19=5.15(0.07)/1.19

29、=0.303 过程变差=0.40%GR&R=100(GR&R/过程变差)=100(0.303/0.40)=75.5%R&R 10%可接受%R&R 1030%临界%R&R 30%不可接受第114页/共147页115计量型-均值极差法示例第115页/共147页116图示分析图示分析-极差图极差图 极差 UCLRR 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 A B C零件 评价人 分析:-是否显示与评价人或零件要关的图形?-是否有超出控制限的点?极 差 图第116页/共147页117图示分析图示分析-误差图误差图 误差=观测值-零件平均值(或基准值)分析:评价人B 10号零件第11

30、7页/共147页118图示分析图示分析-均值均值/链图链图 分析:-评价人之间的一致性 -测量系统的适用性第118页/共147页119图示分析图示分析-归一化单值图归一化单值图第119页/共147页120图示分析图示分析-归一化单值图归一化单值图 最一化单值=单个数据-总平均值 分析:-再现性 -异常读数 -零件与评价人的交互作用第120页/共147页121图示分析图示分析-振荡图振荡图 分析:-评价人一致性 -异常读数 -零件与评价人的交互作用第121页/共147页122图示分析图示分析-XY均值均值-基准图基准图 分析:-线性 -评价人线性一致性第122页/共147页123图示分析图示分析

31、-XY比较图比较图 误差=观测值-零件平均值(或基准值)分析:评价人B 10号零件第123页/共147页124图示分析图示分析-散点图散点图读数A B C A B C A B C A B C A B C 1 2 3 4 5X X XX X XX X X X X X X X X X X X X X X X X XX X XX X XX X XXXXX X XX X XX X X 评价人零件 分析:-评价人一致性 -异常读数 -零件与评价人的交互作用第124页/共147页125计量型计量型-均值极差法均值极差法量 具 重 复 性 和 再 现 性 报 告第125页/共147页126计量型计量型-均值

32、极差法均值极差法 评定原则%R&R 10%可接受%R&R 1030%临界%R&R 30%需改进第126页/共147页127计量型计量型-均值极差法均值极差法 分析:-重复性比再现性大 1)仪器需要维护。2)量具刚度不足。3)夹紧和检测点需改进。4)零件内变差(失圆锥度等)过大。-再现性比重复性大 1)评价人培训不足。2)刻度不清晰。3)需要某种辅助器具。第127页/共147页128计量型计量型-均值极差法均值极差法重 复 性 极 差 控 制 图-示 例第128页/共147页129计量型计量型-均值极差法均值极差法零 件 评 价 人 均 值 图-示 例第129页/共147页130第七章 属性类测

33、量系统第130页/共147页131计数型计数型-短期研究短期研究 橡 胶 软 管 内 径 通 过/不 通 过 塞 规A 评 价 人B 评 价 人12345678910111213141516171819201GGNGNGGGNGNGGGGGGGGGGGGG2GGGNGGGNGNGGGGGNGGGGGGGG1GGGNGGGNGGGGGGGGGGGGGG2GGGNGGGNGGGGGGGGGGGGGG 方法:2个评价人,20个零件,每人试验2次。评定:每个零件4次结果一致则接受。第131页/共147页132属性测量第132页/共147页133属性量具分析第133页/共147页134评价原则第134页

34、/共147页135分析示例第135页/共147页136第八章 方差分析第136页/共147页137计量型计量型-方差分析法(方差分析法(ANOVA)ANOVA ANOVA(Analysis Or VarianceAnalysis Or Variance)优点 -更精确估计方差。-适用于任何试验调试。-从数据中分离出更多的信息。缺点 -计算量大,需要计算机。第137页/共147页138计量型计量型-方差分析法(方差分析法(ANOVA)数学模型 观测值=(零件均值+量具偏倚)+零件效应 +评价人效应+评价人与零件间效应 +重复检验误差第138页/共147页139何时使用?第139页/共147页14

35、0计量型计量型-方差分析法(方差分析法(ANOVA)用公式表达:用公式表达:yijm=(+b)+i+j+ij+eijm yijm-第i个零件,第j个评价人,第m次观测值。-零件均值 b-量具偏倚 i-第i个零件效应,均值为0,方差为2 j-第j个评价人效应,均值为0,方差为2 ij-第i个零件与第j个评价人效应,均值为0,方差为2 eijm-第i个零件、第j个评价人、第m次测量的误差,均值 为0,方差为2 i=1,2,n j=1,2,k m=1,2,r第140页/共147页141方差分析计算公式方差分析计算公式 n Xi2.X2 n k r x2SSp=TSS=Xijm2 i=1 kr nkr

36、 i=1j=1m=1 nkr n Xi2.X2SSo=-SSe=TSSSSo+SSp+SSop i=1 kr nkr n k Xij2 n Xi2.K Xj2.X2SSop=+i=1,n j=i,k m=1,r i=1j=1 r i=1 kr j=1 nr nkrANOVA变差源 DF SS MS EMS F评价人 k-1 SSo SSo/(k-1)=MSo 2 +r2+nr2零件 n-1 SSp SSp/(n-1)=MSp 2 +r2+kr2 评价人零件 (n-1)(k-1)SSop SSop/(n-1)(k-1)=MSop 2 +r2 量具(误差)nk(r-1)SSe SSe/nk(r-1

37、)=MSe 2 总变差 nkr-1 TSS 评价人N(o,2)零件N(o,2)评价人零件N(o,2)量具(误差)N(o,2)MSop MSeDF 自由度 SS 平方和MS 平方和自由度 EMS 期望均方差F 计算零件与评价人相互作用统计量第141页/共147页142方差分析法实例方差分析法实例变差源 DF SS MS F EMS评价人 2 0.04800 0.02400 2+22+202零件 9 2.05871 0.22875 2+22+62评价人零件 18 0.10367 0.00575 4.45*2+22量具(误差)30 0.03875 0.00129 2总变差 59 2.2491显著水平

38、=0.25方差 标准 标准偏差的 5.15()研究 贡献率估计 偏差()90%置信限 变差%2=0.00129(重复性)0.0359 (0.030,0.046)EV=0.19 17.6 3.12=0.00091(操作人)0.0302 (0.007,0.152)AV=0.16 14.8 2.22=0.00223(交互作用)0.0472 (0.029,0.074)INT=0.24 23.2 5.4R&R=0.00443(X2+2 +2)0.0666 (0.060,0.0163)R&R=0.34 32.7 10.72=0.0371641零件 0.1928 (0.121,0.334)PV=-0.99 94.5 89.3研究(或总)变差,TV=(PV)2 +(R&R)2 =0.992+0.342 =1.05 5.15(分量)(研究)变差%=100%5.15(研究变差)5.15(分量)(研究)变差%=2100%5.15(研究变差)第142页/共147页143MSA总结第143页/共147页144第144页/共147页145第145页/共147页146第146页/共147页147感谢您的观看!第147页/共147页

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