展示樣機客艙設計理念與設計技術研究

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展示樣機客艙設計理念與設計技術研究

Research of the Design Theory and Technology of Cabin Area of a Display Demo Airplane

馬楠王勤超段林劉鏞 / Ma NanWang QinchaoDuan LinLiu Yong

(上海飛機設計研究院，上海201210)

(Shanghai Aircraft Design and Research Institute，Shanghai 201210，China)

0前言

展示樣機是飛機的制造商在某型號客機初步設計階段，為了向客戶和社會展示某種型號客機的先進性和優(yōu)越性，宣傳型號客機的設計理念而建立的三維全尺寸客機的展示平臺。

展示樣機能讓世界各國的客戶和大眾了解所設計的型號客機，可直接向客戶展示所設計客機的先進性、安全性、舒適性、環(huán)保性，展示客機駕駛艙、客艙先進、人性化的設計理念和綜合設計水平。展示樣機還能推廣和提升公司的企業(yè)形象，為后期人們選用此型號的客機奠定基礎。

通過展示樣機還可驗證該型號客機設計方案的合理性和正確性，修改客機設計方案中不合理之處，為設計生產(chǎn)出性能卓越、布局合理、舒適度高的民用客機提供技術支持。因此，展示樣機在客機設計生產(chǎn)、宣傳和銷售過程中肩負著重要的使命。

1展示樣機的分類

目前世界各國通常把樣機分為三級。

(1)I級樣機

用以確定形狀、安排空間，或者表示一種新的構思。要求按圖紙確定形狀、尺寸，但勿需精確。一般可用木質、塑料或金屬代用品等廉價材料制造。

(2)Ⅱ級樣機

用作詳細設計及技術協(xié)調。要求尺寸與圖紙一致，并按圖紙設計要求進行組裝。關鍵部位應使用產(chǎn)品材料制造。

(3)Ⅲ級樣機

用于在實際生產(chǎn)前檢查的證明飛機總體、結構、系統(tǒng)和設備、航電、電氣、各種導管線系電纜的合理性和可行性。使用產(chǎn)品材料，按產(chǎn)品公差予以制造。在不影響總體要求的情況下，必須也有可能進行“樣機簡化設計”。

2展示樣機設計定義

2.1　展示樣機坐標體系

展示樣機坐標體系一般采用所設計飛機的坐標系。

2.2　展示樣機總體設計要求

主要以展示樣機的比例、展示部段要求、登機人數(shù)和使用維護等作為展示樣機各系統(tǒng)設計的要求。

1)展示樣機總體設計頂層文件

(1)駕駛艙詳細設計要求；

(2)客艙詳細設計要求。

2)展示樣機總體設計參數(shù)

展示樣機總體設計參數(shù)主要考慮以下幾個設計參數(shù)：

(1)展示樣機尺寸與所設計飛機駕駛艙和客艙的尺寸應一致；

(2)展示樣機規(guī)模應根據(jù)需求而定；

(3)展示樣機外圍設施依設計而定；

(4)展示樣機登機人數(shù)應根據(jù)需要而定；

(5)參觀人員登機、離機路線，例如某型飛機參觀人員的參觀路線布置如圖1所示。

圖1　參觀人員參觀路線布置圖

(6)展示樣機的外部噴漆圖案依展示目的而定；

(7)樣機外部涂裝應預留一定的位置，用于設置用戶標置；

(8)樣機駕駛艙、客艙(包括經(jīng)濟艙和設備艙)，艙內(nèi)所有設備、裝飾件設計必須有超前意識，除麥克風、對講機、娛樂系統(tǒng)等要選擇真件外，其余系統(tǒng)、設備、裝飾件在沒有真件的情況下可采用仿真件；

(9)布置樣機地面使用的應急防火設備，設兩個通用的手動式滅火瓶，分別安裝在兩個登機梯內(nèi)，登機梯外部有防火標識。

3)展示樣機總體設計圖紙

展示樣機總體設計圖紙包括以下幾種：

(1)樣機的外廓尺寸、離地高度等見《XX展示樣機三面圖》，以某型飛機展示樣機為例，某型飛機展示樣機三面圖如圖2所示；

(2)展示樣機理論外形控制參數(shù)、風擋節(jié)點等詳見《XX展示樣機理論圖》，以某型飛機展示樣機為例，某型飛機展示樣機理論圖如圖3所示；

(3)展示樣機的框距開口情況，詳見(《XX展示樣機框距開口圖》；

(4)展示樣機的分艙情況詳見《XX展示樣機分艙圖》；

(5)展示樣機駕駛艙內(nèi)各系統(tǒng)設備的布置情況見《XX展示樣機駕駛艙布置圖》；

(6)展示樣機客艙內(nèi)各系統(tǒng)設備的布置情況見《XX展示樣機客艙布置圖》。

圖2　某型飛機展示樣機三面圖

圖3　某型飛機展示樣機理論圖

3展示樣機客艙總體設計方案

展示樣機一般包括有駕駛艙和客艙，現(xiàn)以某型飛機客艙為例進行設計方案的制定。

3.1　展示樣機客艙總體設計方案

客艙是展示樣機展出的重點，也是參觀人員進入最多的地方。客艙包括經(jīng)濟艙和公務艙，配備客艙服務設施、娛樂系統(tǒng)和情景式照明?？团搩?nèi)飾設計必須流暢，給人賞心悅目的感覺。展示樣機客艙總體設計配置如下：

(1)全經(jīng)濟級客艙座椅布置，座椅排距應給乘客提供一個舒適的乘坐休息空間;

(2)廚房裝配要安裝標準設備;

(3)配置一個廁所;

(4)布置外露應急設備;

(5)旅客觀察窗安裝遮光板;

(6)安裝頂部行李箱;

(7)在前服務區(qū)布置一個衣帽間。

(8)客艙總體效果圖經(jīng)過評審后發(fā)放正式生產(chǎn)圖紙；

(9)加工、生產(chǎn)。

現(xiàn)以某型飛機展示樣機客艙為例，其客艙布置如圖4所示。

圖4　樣機客艙布置圖

3.2　客艙結構設計方案

展示樣機客艙結構設計是樣機研制的重要組成部分，是體現(xiàn)客艙造型的必要條件，其設計應滿足乘客參觀的舒適感，結構外表面要光滑，同時要滿足各系統(tǒng)及內(nèi)飾安裝、吊裝、拆裝和運輸?shù)鹊囊蟆?/p>

(1)展示樣機制造材料采用原則：蒙皮選用鋁合金材料；重要接頭一般選用金屬材料：整體窗框方案重要受力構件采用鋁合金；其余材料在滿足強度和剛度的要求下允許自行選擇。

(2)樣機不要求氣密設計。

(3)展示樣機框結構：只設計縱橫一般型材滿足強度剛度要求即可。

(4)樣機壁板：蒙皮選用一定等厚度的鋁合金材料(無需采用化銑工藝)，盡可能按真實飛機分塊，蒙皮允許采用搭接或對接結構形式。長桁布置在對接段與前機身一致。

(5)樣機客艙地板由前服務艙地板和客艙地板組成。其結構基本采用地板、與框站位對應的橫向加強梁、座椅滑軌、縱梁形式，地板設計應滿足系統(tǒng)支架和座椅的安裝要求。

(6)門框結構主要承力構件采用金屬材料，開口周邊光滑、平整、無毛刺。

(7)旅客觀察窗框應滿足內(nèi)飾協(xié)調要求，滿足真實透明件視界要求，窗框可根據(jù)需求選擇金屬窗框或復合材料兩種方案。

(8)可根據(jù)展示樣機的需求，在第N框后端用木板封住，在內(nèi)表面安裝金屬板面，表面光滑，有鏡子效果。

(9)前服務門僅設艙內(nèi)門的形狀與真實門一致，安裝出口標記(中英文)。

設計登機門、離機門。

3.3　展示樣機客艙內(nèi)設和內(nèi)飾方案

展示樣機的客艙內(nèi)設一般包括客艙裝飾，行李箱、衣帽間和儲藏室等貯藏設備，客艙內(nèi)設應根據(jù)總體設計目標，結合客艙空間造型、色彩、旅客座椅、應急撤離系統(tǒng)、廚房、盥洗室、照明、環(huán)控、噪聲、廣播和娛樂系統(tǒng)等進行一體化設計，要既能體現(xiàn)各系統(tǒng)的設計特點，又能突出展示樣機客艙的內(nèi)部設計個性。

4展示樣機客艙裝飾和儲藏設備

4.1　客艙裝飾

展示樣機客艙裝飾包括前服務區(qū)裝飾和主客艙裝飾。

(1)前服務區(qū)裝飾

前服務區(qū)裝飾包括頂部的可放下天花板、左側壁板和右側壁板。安裝有鎖機構保證天花板可以打開放下。

左側壁板與登機門門框協(xié)調開口，開口邊沿裝飾條壓邊裝飾。右側壁板與服務門協(xié)調設計圖案，模擬服務門的外形以及開啟機構圖案等。

地板上鋪設有防滑地氈。

(2)主客艙裝飾和設備

主客艙天花板分左右天花板組件，在主客艙中央布置縱向構件，天花板上部插入縱向結構件的插槽內(nèi)，下部延伸至行李箱上方，用專用的快卸鎖固定在行李箱頂板上。

4.2　客艙側壁板

選用民機設計時的標準側壁板的長度和框距。側壁板組件分為上部側壁版和下部側壁板兩部分，上下側壁板采用搭接形式，均有凹形下陷，形成空調出風口和側壁燈照明燈的安裝區(qū)域，下部側壁板由帶觀察窗的側壁板和踢腳板組成。側壁板表面貼耐磨的帶有紋理的TEDLAR裝飾膜，以體現(xiàn)某型展示樣機客艙的舒適性。造型和色彩設計符合客艙效果圖。

(1)踢腳板的裝飾表面貼有耐磨，耐臟和易清洗的裝飾材料。踢腳板下面為空調回風口，回風口上設有格柵。

(2)分艙板和客艙隔板

在頭等艙和經(jīng)濟艙之間、在離機門和最后一排座椅之間均布置分艙板組件。

分艙板組件包括左右分艙板，帶導軌的頂部板及門簾組件。左右分艙板安裝在行李箱下面，頂部板安裝在行李箱上部的導軌上，門簾組件由滑輪組件，簾布和系帶組成。門簾采用符合阻燃要求的具有一定下垂性的可打褶的裝飾布制成。

4.3　樣機觀察窗

樣機觀察窗窗框組件采用成品組件，可在不拆卸側壁板的情況下單獨拆卸，方便對窗框組件的維修。普通觀察窗的遮光板是可以上下靈活抽拉的薄板，并可在任意位置停住。

4.4　地板覆蓋層

前服務區(qū)域的地板鋪設耐磨、防滑、防腐蝕的覆蓋層材料，符合適航的阻燃要求和有關的防靜電要求;主客艙地板鋪設符合適航阻燃要求和有關的防靜電要求的地毯，在內(nèi)裝飾材料方案中有多種顏色紋樣可供選擇。外露的座椅導軌上面安裝與地毯色彩相近的導軌蓋板，在防滑地板覆蓋層與客艙地毯之間應有壓條壓邊。

4.5　報刊雜志架和雜物袋。

在儲藏室后壁和前盥洗室后壁的上方各設一個報刊雜志架。在第一排旅客座位前的隔板下方位置應為每位第一排旅客各設置一個雜物袋。

4.6　頂部行李箱

行李箱容積按總體要求。行李箱組件由行李箱箱體組件、門組件以及行李箱下部的過渡圓弧板等組成，行李箱箱體組件采用紙蜂窩結構板，由頂板組件、底板組件、側板組件組成，行李箱門組件也采用紙蜂窩結構板，行李箱下部的過渡圓弧板采用帶紋路和顏色的熱塑性塑料吸附成形。

行李箱門鎖選用雙鎖舌鎖定機構來滿足相關的適航條款，行李箱門開啟機構采用鉸鏈預緊力開啟模式(不采用氣彈簧開啟模式)，行李箱造型應與客艙造型協(xié)調統(tǒng)一。當行李箱門打開時，行李箱的開口高度應不小于標準尺寸。

4.7　旅客服務板

行李架底部安裝有旅客服務裝置(PSU)，PSU上包括旅客閱讀燈、化學氧氣發(fā)生器、氧氣面罩、旅客提示信號、旅客廣播喇叭。

左右兩側旅客服務裝置留有安裝收放式視頻系統(tǒng)顯示器的接口。

4.8　儲藏室

在前服務區(qū)和主客艙之間各布置一個儲藏室。儲藏室結構均采用厚度為XXmm的紙蜂窩板做成，儲藏室外部粘貼有裝飾膜，內(nèi)部噴漆，儲藏室整體是可拆式儲藏室。

4.9　旅客座椅

旅客座椅是體現(xiàn)客艙特色，風格和旅客舒適性的重要設備，公務艙安裝6個雙聯(lián)頭等艙座椅，經(jīng)濟艙可根據(jù)需要安裝若干個經(jīng)濟級座椅。在頭等艙座椅和經(jīng)濟級座椅背面上部留有安裝背顯空間。座椅面料和顏色符合客艙效果圖。

在經(jīng)濟級布置的客艙內(nèi)，第一排座椅除椅背餐桌外，還應設有扶手收藏的餐桌。扶手上安裝客艙服務員呼叫開關、耳塞插空組件、音量調節(jié)器和調頻按鈕。

頭等艙雙聯(lián)座椅均為扶手收藏的餐桌，雙聯(lián)座椅總寬和扶手寬度有明確的定義，對易損器件要注明標示，小心使用。

4.10　服務員座椅

客艙內(nèi)安裝兩個單聯(lián)客艙服務員座椅真件，左側安裝在前服務區(qū)廁所后部壁面上，右側安裝在廚房后壁面上。座椅能自行折疊，并有帶慣性卷筒的一個腰帶/肩帶的安全帶組件。在服務員座椅下部設有存放救生衣和手電筒的柜子。

4.11　廚房

某型展示樣機廚房安裝在右側前服務門前，為整體組合件。該廚房的配置必須包括咖啡器、冰容器、食品車、烤箱、熱杯等。對易損器件要注明標示，小心使用。

4.12　盥洗室

以某型展示樣機為例，某型展示樣機客艙內(nèi)布置了1個盥洗室，盥洗室安裝在左側登機門的前邊，盥洗室為整體組合件，其基本配置包括：照明燈具、水龍頭、肥皂分配器、紙巾分配器、廢物箱、鏡子、嬰兒托架、煙灰缸、輔助手柄、衣帽鉤、呼叫服務員按鈕、煙霧探測器、氧氣面罩、返回座位標記和防滑地板與盥洗室有關的標牌標記等。盥洗室的門為一扇向里開啟的折疊門，滿足不用特殊工具就可以從盥洗室外面打開的功能。對易損器件要注明標示，小心使用。

4.13　應急救生設備

按照適航條例和某型展示樣機總體設計要求，以某型展示樣機為例，某型展示樣機客艙內(nèi)配置下列應急救生設備：救生衣、救生繩、急救箱、應急醫(yī)療箱、應急斧、便攜式應急定位發(fā)射儀和便攜式手提擴音器和手電筒。如應急設備需布置在內(nèi)部不可見的位置，則不安裝救生設備。配有四個手電筒(真件)，在駕駛艙內(nèi)安裝兩個，在左、右服務員座位處各安裝一個。便攜式手提擴音器安裝在右側最后一個行李箱前壁面上。

4.14　標記和標牌

客艙內(nèi)設置的標牌標記如下：

(1)行李箱限制載重標牌；(2)登機門、服務門、左右應急門的操作標記和警告標牌；(3)“系好安全帶”和“禁止吸煙”的圖案提示標牌；(4)應急設備的標牌標記；(5)座位標牌。

4.15　客艙照明技術設計方案

客艙照明是展示樣機展出的重點，在展示樣機中公務艙采用“情景式”照明技術，設置不同的模式，模式變化為連續(xù)漸變，以下為最基本的設計要求：

(1)展示樣機公務艙如果在一期工期內(nèi)能有可用的“情景式”照明技術可分步實施，情景光設置不同的模式，模式變化為連續(xù)漸變；

(2)展示樣機經(jīng)濟艙采用普通熒光燈照明技術，照明設計指標符合照明設計規(guī)范；

(3)客艙中衣帽間，盥洗室，廚房等區(qū)域均設置相應照明燈具，燈具符合照明設計規(guī)范；

(4)展示樣機中，PSU上需具備“禁止吸煙”，“系好安全帶”，“請回座位”，“盥洗室有人”等標志；

(5)客艙出口和登機門等相應區(qū)域設置“應急出口標志”和“應急出口位置標志”；

(6)客艙內(nèi)設置地板熒光條；

(7)客艙內(nèi)設置應急過道燈。

4.16　客艙娛樂系統(tǒng)設計方案

客艙娛樂系統(tǒng)是展示樣機展出的亮點之一，也是展示樣機人性化設計的重要體現(xiàn)，展示樣機客艙娛樂系統(tǒng)基本的設計方案如下：

(1)在展示樣機的公務艙和經(jīng)濟艙安裝的音/視頻娛樂播放器，在展出時能夠播放宣傳資料，采用仿真件；

(2)在椅背上分別安裝包括耳機/麥克風的個人娛樂顯示器；

(3)耳機/麥克風采用仿真件；

(4)乘務員控制面板可以控制客艙內(nèi)照明、娛樂等功能，采用模擬件；

(5)乘務員手持送受話器具有受話功能，可以通過旅客廣播揚聲器播報消息，采用仿真件；

(6)旅客廣播揚聲器在展示樣機展出時具有播放功能；

(7)展示樣機的娛樂系統(tǒng)，主機安放在樣機設備艙。

4.17　環(huán)控系統(tǒng)方案

環(huán)控系統(tǒng)在展示樣機的客艙中主要由氧氣系統(tǒng)和空調系統(tǒng)組成。

1)氧氣系統(tǒng)

(1)旅客氧氣系統(tǒng)只顯示外部輪廓；

(2)便攜氧氣系統(tǒng)安裝在旅客艙內(nèi)，采用仿真件。

2)空調系統(tǒng)

展示樣機的空調系統(tǒng)分兩部件，分別為機載空調和樣機空調。

(1)機載空調采用模擬件；

(2)樣機空調系統(tǒng)，對樣機的駕駛艙及客艙進行溫控調節(jié)；

(3)溫度：駕駛艙和客艙溫度可以分區(qū)域控制座艙溫度可在15℃~30℃之間進行調節(jié)，駕駛艙默認設置為21℃，客艙默認設置為24℃；加溫和冷卻均滿足相關的規(guī)定，溫度均勻度為±3℃；

(4)供風溫差：≤10℃；

(5)艙內(nèi)流速：0.3 m/s～0.4m/s。

5展示樣機設計流程

縱觀展示樣機的設計思路，可得到展示樣機客艙設計的流程圖，如圖5所示。

圖5　客艙展示樣機設計流程圖

6展示樣機客艙涂漆設計技術

展示樣機客艙的涂漆有一定的限定，下面是展示樣機客艙涂漆的最基本技術要求。

6.1　圖紙的標注

1)為避免涂料的變更引起大量圖紙的更改，可不注明具體牌號(有顏色要求者要注明)。當然也允許涂層更改以后應相應地更改圖紙。

2)在零件狀態(tài)時涂底漆，裝配成組合件、部件狀態(tài)時涂面漆，應分別在零件圖上(無圖的零件在組合件圖的附注內(nèi))注明涂底漆，組合件圖注明涂面漆。注意圖面內(nèi)容協(xié)調，避免在已涂面漆部位，經(jīng)過裝配以后再涂面漆。

3)除下列明顯不要涂漆的部位在圖紙上可不注明以外，其余不涂漆的部位在圖紙上應明確注明，要求如下：

(1)圖紙上明確注明有裝飾性鍍層表面；

(2)標注六級和六級精度以上的配合表面；

(3)標注7和7以上光潔度的表面；

(4)標注各種觀察窗的玻璃、燈罩和裝飾、密封用非金屬表面。

6.2　涂漆總的要求

(1)展示樣機材料鋁合金材料表面及鋼、玻璃鋼等組件處理的涂漆應符合相關的技術條件；

(2)為控制涂料品種，統(tǒng)一顏色，展示樣機限用顏色：紅、黃、藍、白、黑、天藍、乳白(奶油)、綠、淺綠、棕色、淺棕、鋁(銀灰)、鋼灰(鐵灰)、771號鋼灰、黃綠色，顏色和光澤應符合相關規(guī)定的標準色澤；

(3)凡是要求有更好的結合力的部分如座椅扶手、門把手等鋼、鋁零件在涂H06-2底漆以前可以加涂一層磷化底漆，由設計人員在圖紙上注明；

(4)各種開關手柄等需要用漆作標記的，圖紙上可注出顏色而不必注明涂料牌號；

(5)導管的表面處理和涂漆按圖紙規(guī)定；

(6)所有鉚釘墩頭(環(huán)槽、高抗剪、抽釘除外)噴或刷H06-2鋅黃+5%鋁粉底漆，圖紙上不必注明；

(7)上述規(guī)定未包括的涂漆要求，由設計人員在圖紙中具體規(guī)定，生產(chǎn)按圖紙進行；

(8)協(xié)作方提供的成品、附件，可以在保證顏色和上述技術條件的前提下采用其他牌號的涂料，具體要求在各成品、附件技術協(xié)議或有關文件中協(xié)商確定。

7展示樣機客艙供電設計技術

7.1　要求適用范圍

展示樣機客艙對電源和用電設備電源有一定的設計要求。

7.2　展示環(huán)境設計

(1)在廳內(nèi)展示；

(2)展示廳內(nèi)應有220V、50HZ(或110V、60HZ)單相電源和115V、400HZ單相電源(如展示廳內(nèi)無這種電源，則自帶輸入為220V、50/60HZ，輸出為115V、400HZ的變電設備)。

7.3　供電設計的要求

1)電源控制箱的輸入電源既可用220V、50HZ和115V、400HZ兩種單相電源，又可用110V、60HZ和115V、400HZ兩種單相電源，電源控制箱輸出電源為220V(50HZ或60HZ)和115V、400HZ兩種單相電源。這電源容量足以供給展示樣機內(nèi)的用電設備(包括照明設備、環(huán)控設備等)。這路電源應用按壓開關進行“接通”和“斷開”控制，在配電箱上應有該路電源接通指示燈。輸入到展示樣機的電源應有漏電保護。

2)展示樣機環(huán)境燈光電源的控制和指示：

(1)電源控制箱應能提供220V的展示樣機環(huán)境燈光電源，其電源容量、供電通道數(shù)需與地面設備設計部門協(xié)調；

(2)每供電通道都應有漏電保護和通斷及接通指示燈指示；

(3)電源輸出形式為接線柱或插座(與地面設備設計部門協(xié)調后確定)。

7.4　對用電設備的設計要求

展示樣機內(nèi)的所有用電設備只能使用下列種類電源：

(1)115V、400HZ單相；28V、400HZ單相；28V直流；220V、50HZ(或60HZ)單相電源。

(2)展示樣機內(nèi)的環(huán)控設備采用220V(50/60HZ)單相電源，其用電量另行協(xié)調。

(3)旅客艙內(nèi)所選用和安裝的照明設備和用電設備應明確用電的電源種類，接線資料完整，并便于接線，如需接插件連接，則應提供整套接插件。

8結論

通過型號客機展示樣機，設計師能將先進的設計理念和設計技術向世界各國的人員展示，通過型號客機展示樣機的設計生產(chǎn)，能夠發(fā)現(xiàn)客機設計中存在的問題和微小細節(jié)上的不足，完善原有的設計方案，因此客機展示樣機對其型號客機的全面成功意義重大。

參考文獻：

[1]苑朝.飛行設計手冊[M].北京：航空工業(yè)出版社，2005.

[2]陸崢.民用飛機展示樣機造型和色彩設計[J].民用飛機設計與研究，2002，2：1-5.

摘要：

展示樣機是型號客機在設計初期，為向客戶展示所設計客機客艙及駕駛艙先進、合理的布局設計、獨具創(chuàng)意的內(nèi)設系統(tǒng)，展示客機舒適性和先進性的特色而設計，對客機的設計、銷售來講意義重大。闡述了客機展示樣機客艙的設計理念及設計技術，以期對未來系列性飛機的發(fā)展提供技術支持。

關鍵詞：客機；展示樣機；設計

[Abstract]Display demo airplane is a kind of demo airplane which is designed at the beginning of aircraft design stage. The function of it is to show costumers the advanced and reasonable layout design of cabin and cockpit, the innovative Internal system and the comfortable performance. The display demo airplane is significant to the design and sale of the aircraft. This article interprets the design theory and technology of cabin area of a display demo airplane to support the development of the future aircraft.

[Key words]passenger plane; display demo airplane; design

中圖分類號：V223+.2

文獻標識碼：A