一、选择题
1.如图所示,重1000N的物体通过该滑轮组在竖直向上的拉力F的作用下,匀速提升
2m,共用了10s,已知拉力F为400N,动滑轮与定滑轮的重力相等;则在此过程中,
下列说法错误的是( )
A.拉力的功率为240W
C.定滑轮对天花板的拉力为1000N
B.额外功为400J
D.滑轮组的机械效率约为83.3%
2.重力均为2N的A、B两滑轮,按如图所示组装,重物G重40N,绳端拉力为F。若不计摩擦,在匀速提起重物时,下面结论中正确的是( )
A.A、B均为定滑轮,F=40N B.A、B均为动滑轮,F=20N C.A为定滑轮、B为动滑轮,F=21N D.A为定滑轮、B为动滑轮,F=19N
3.利用如图所示的甲、乙两滑轮组,在相同的时间内用大小相同的力F1和F2分别把质量相等的重物提升到相同的高度,则( )
A.力F2做功的功率大
B.甲滑轮组做的有用功较大
C.乙滑轮组的机械效率高 断正确的是( )
D.乙滑轮组做的总功较大
4.用大小相等的拉力F沿不同的方向从静止开始拉同一物体运动相同的路程s,则下列判
A.丙图中的拉力做功最多
B.甲、乙、丙三种情况拉力F做功不相等 C.甲图中的拉力F做功最快
D.甲、乙、丙三种情况拉力F做功快慢相同
5.如图所示,用30N的拉力F沿水平方向拉绳子的一端,使重400N的物体A以0.1m/s的速度沿水平地面向左匀速运动了10s,已知滑轮组的机械效率为80%,则此过程中
A.绳子自由端移动的距离为1m B.滑轮组对物体A的水平拉力为90N C.拉力F的功率为3W D.拉力F所做的有用功为72J
6.小明同学利用圆珠笔杆、钢丝、细绳制成了如图所示的滑轮组用其匀速提升重物下列说法正确的是( )
A.拉细绳的力F等于钩码重力G的B.拉细绳的力F等于钩码重力G的
1 31 6C.细绳的粗细对该滑轮组的机械效率无影响 D.用该滑轮组提起不同的钩码,机械效率不同
7.小明同学在体育课上,用70N的力投出的实心球在空中画了一条优美的弧线,若实心球重为20N,小明投出了6m远的距离,球最高点距地面2.5m,则在投球的整个过程中,小明对球所做的功为( ) A.50J 算
8.小西在体育测试中成绩为合格,请你估算他跳绳时的功率可能是( ) A.6W
B.60W
C.600W
D.6000W
9.下列估测明显不合理的是:( ) 105Pa A.高山上大气压强为1.5×
B.高速公路上小轿车车速约为30m/s C.某人体积约为0.06m3
D.将一瓶500mL矿泉水托高1m,托力做功约5J
10.如图所示的三种场景中,拉力F1、F2、F3大小相等,在拉力的作用下物体移动的距离也相等.若拉力所做的功分别记为W1、W2、W3,下列关于它们大小关系的判断中正确的是
B.420J
C.0J
D.条件不足,无法计
A.W1=W2=W3 C.W2<W1=W3 估测正确的是( )
A.重庆被誉为山清水秀美丽之地,当地大气压强约为500Pa B.中学生正常上楼时的功率约为75W
C.普通中学生双脚站立在水平地面上,但对水平地面的压强约为100Pa D.成年人在游泳池里游泳时受到的浮力约为50N
12.如图所示,小华用滑轮组竖直匀速提升一个重为600N的物体,人拉绳的力F为250N(不计绳重和摩擦)。若用这个滑轮组竖直匀速提升1200N的物体时,人的拉力F为( )
B.W1=W2<W3 D.W1<W2<W3
11.通过对初中物理知识的学习,发现物理知识跟生活息息相关,下列对生活中的物理量
A.400N B.450N C.500N D.600N
二、填空题
13.如图所示,是两小儿之辩,你支持___________的说法,原因是使用任何机械都不能省功,这就是___________原理。
14.某同学家新房装修时,在地面与窗台间放置一斜木板,将瓷砖沿木板从地面匀速拉上窗台。如图所示,己知窗台高3m,木板长5m,瓷砖重为600N,斜面的机械效率为90%,则克服物体的重力所做的功为______J,沿斜面所用拉力F为______N,瓷砖在斜木板上所受的摩擦力为______N。
15.在图示均匀杠杆上做标记,使杠杆被等分成8段。
(1)如图,当杠杆水平静止时竖直向下的拉力F=30N,则杠杆重为______N。
(2)若仅将支点从点1移至点2,则杠杆水平静止时竖直向下的力F为______N,当支点在点2时改变F的作用点和方向,则使杠杆水平静止的最小力F为______N。
16.图中的黑、白两种实心球由不同合金制成,每个球的体积均相等,黑、白两球的密度之比为2:3,此时杠杆水平平衡(不计杠杆自重、挂盘的质量)。则1个黑球和1个白球的质量之比为______,左右两边的力臂之比为______;若在左边增加1个白球的同时,再在右边增加1个黑球,则杠杆______端下降(选填“左”或“右”)。
17.甲乙两同学进行跳绳比赛,甲1min跳了150个,乙1min跳了120个,若甲乙体重之比为3:4,每次跳起的高度相同,则1min内甲乙做的功之比为_____,功率之比为_____。 18.如图所示,斜面长s=l0m,高h=4m.用沿斜面方向的推力F,将一个重为150N的物体由斜面底端A匀速推到顶端B.运动过程中物体克服摩擦力做了200J的功.求:
(1)运动过程中克服物体的重力做的功_______J (2)斜面的机械效率_______; (3)推力F的大小_______;
19.如图所示,小明用100N的水平力推着重为300N的木箱在水平地板上5秒钟前进了2m,松手后,木箱又向前自由滑行了0.5m后静止。整个过程中,木箱的重力做功__________J,小明对木箱做功__________J,功率是__________W。
20.如图甲所示用弹簧测力计两次水平拉同一木块使它在同一水平木板上做匀速直线运动,图乙是它运动的路程随时间变化的图像:
(1)若物体的重力为5N,第一次实验中物体运动10s,重力做功为_____J;
(2)若两次实验中物体运动的距离相同,第一次拉力做的功为W1,第二次做功为W2,则W1_____W2(选填“>”、“=”或“≤”); (3)第一次实验中拉力做功的功率是_____W。
三、解答题
21.如下图所示,用滑轮组拉动重量为500N的物体,物体与地面之间的摩擦力为120N,为使物体匀速移动,必须在绳自由端加以50N的水平拉力.
(1)此滑轮组的机械效率多大? (2)若物体移动的速度为0.2m/s,则拉力的功率是多少?
22.在一次车辆故障处置过程中,拖车所用装置简化如图所示,交警只用了30s的时间,指挥拖车在水平路面上将质量是1.5t的故障车匀速拖离了现场,若故障车被拖离的速度是2m/s,绳子自由端的拉力F是500N.求:
(1)拉力F在30s内所做的功为多少? (2)拉力F功率多大?
(3)若故障车在被拖离过程中受到的阻力为1200N,则该装置的机械效率为多少? 23.如图所示是一种塔式起重机上的滑轮组.已知在匀速起吊600N的物体上升2m的过程中,滑轮组的机械效率为80%.(不计绳重及摩擦) (1)滑轮组做的有用功是多少? (2)绳端的拉力F是多大?
(3)若滑轮组的机械效率为75%,则提起的物重为多大?
24.太阳能汽车利用太阳能来驱动,真正实现了零排放,有效地减少了对环境的污染.太阳汽车顶部所安装的太阳能电池板的有效面积为6m2,太阳光照射到地面时的辐射功率为1.2×103W/m2,如太阳能汽车将光能转化为最终推动汽车前进的机械能的效率为12%,当汽车在水平地面上匀速行驶,受到的牵引力为80N时,求汽车的行驶速度.
104牛,在平直的公路上匀速行驶,6分钟内前进了5千25.一辆汽车装满货物后共重4.9×米,这时发动机的功率是80千瓦,求: (1)在这段路程中汽车的牵引力做了多少功? (2)汽车受到的阻力为多少牛?
26.如图所示为国内某厂商生产的名为“秦”高性能混合动力车。充满电后,能以60千米/小时的速度以纯电动模式匀速直线连续行驶60千米。若该车总质量为1.5吨,匀速直线行驶时受到的阻力为车重的10%。求:
(1)在此过程中,汽车牵引力所做的功;
(2)牵引力的功率。
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一、选择题 1.C 解析:C
A.由图可知,动滑轮绕3段绳,绳端移动的距离
s=nh=3×2m=6m
拉力的总功
W总=Fs=400N×6m=2400J
拉力的功率为
P故A正确,不符合题意; B.有用功
W总2400J=240W t10sW有=Gh=1000N×2m=2000J
额外功
W额=W总-W有=2400J-2000J=400J
故B正确,不符合题意;
C.如果不计绳重和摩擦,动滑轮的重力
G动=nF-G=3×400N-1000N=200N
由题意可知,定滑轮的重力等于动滑轮的重力,以定滑轮为研究对象,定滑轮受到天花板施加的向上拉力、竖直向下的重力以及两段绳子向下的拉力作用处于平衡状态,由定滑轮受到的合力为零可得天花板对定滑轮的拉力
F拉=2F+G定=2×400N+200N=1000N
因天花板对定滑轮的拉力和定滑轮对天花板的拉力是一对相互作用力,所以,定滑轮对天花板的拉力
F拉′=F拉=1000N
但是题目中没有不计绳重和摩擦,所以定滑轮对天花板的拉力不等于1000N,故C错误,符合题意;
D.滑轮组的机械效率
=故D正确,不符合题意。 故选C。
W有2000J=≈83.3% W总2400J2.D
解析:D
由图知道,A滑轮的轮轴固定不动,所以该滑轮是定滑轮;B滑轮的轮轴随物体一起运动,该滑轮是动滑轮;因重物G重40N,所以拉动滑轮的拉力为40N,此时动滑轮受到向上的拉力40N,竖直向下的重力2N,所以滑轮两边的拉力之和为38N,即拉力
F=19N
故选D。
3.C
解析:C
A.由图知,甲滑轮组由3段绳子承担物重(即n1=3),乙滑轮组由2段绳子承担物重(即n2=2),在相同的时间内两物体提升的高度相同,则两物体上升速度相同,由v绳=nv
物
可知,甲绳端移动速度大于乙绳端移动速度。拉力F相同,甲绳端移动速度大,根据
P可知,F1做功的功率大,故A错误;
WFsFv ttB.已知滑轮组把质量相等的重物提升到相同的高度,由公式
W有用=Gh=mgh
知,两个滑轮组做的有用功相同;故B错误;
C.甲滑轮组由3段绳子承担物重,所以绳端移动的距离s1=3h,则甲滑轮组的机械效率为
1GhGhG F1s1F3h3FGhGhG F2s2F2h2F乙滑轮组由2段绳子承担物重,所以绳端移动的距离s2=2h,则乙滑轮组的机械效率为
2由于两拉力相同、物重相同,所以比较可知乙滑轮组的机械效率高,故C正确; D.由于两拉力相同,且绳端移动的距离
s1>s2
所以,由W总=Fs可知甲滑轮组做的总功较大,故D错误。 故选C。
4.C
解析:C
由W=Fs可知,三次拉力做功大小相等,由于物体相同,拉动相同路程时,则在甲光滑水平面拉动用时最短,乙、丙粗糙程度未知,用时无法比较,则由P力做功功率最大,即做功最快。 故选C。
W可知,甲图中拉t5.D
解析:D 【分析】
(1)由图可知,连接动滑轮绳子的股数n=3,绳子的自由端移动的速度v绳nv物,利用
svt求绳子自由端移动的距离;
(2)滑轮组的机械效率=W有用fs物fsf物,据此求物体A受到的摩擦力;W总Fs绳F3s物3F由于物体A匀速运动,所以滑轮组对物体A的水平拉力等于物体A受到的摩擦力; (3)利用PWFsFv求拉力F做功的功率; tt(4)拉力所做的有用功,也就是克服物体A与水平面之间的摩擦力做的功. A、由图可知,连接动滑轮绳子的股数n=3,绳子自由端移动的速度
v绳nv物30.1m/s0.3m/s,则绳子自由端移动的距离
s绳v绳t0.3m/s10s3m,故A错误;
B、由=W有用fs物fsf物可得,物体A受到的摩擦力W总Fs绳F3s物3Ff3F380%30N72N,由于物体A匀速运动,所以滑轮组对物体A的水平拉
力等于物体A受到的摩擦力,大小为72N,故B错误; C、因为PWFsFv,所以拉力F做功的功率:ttPFv绳30N0.3m/s9W,故C错误;
D、拉力所做的有用功,即克服物体A与水平面之间的摩擦力做的功
W有fsfv物t72N0.1m/s10s72J,故D正确.
故选D. 【点睛】
水平使用滑轮组时注意:有用功等于摩擦力与物体移动的距离的乘积,这是本题的关键、易错点!
6.D
解析:D
AB.由图可知,上端圆珠笔干相当于定滑轮,下端圆珠笔干相当于动滑轮,动滑轮上的绳子根数n=6。若忽略笔杆重力和摩擦,根据滑轮组特点可知,拉细绳的力F等于钩码重力G的六分之一。但笔杆重力和摩擦是存在的,故拉细绳的力F应大于钩码重力G的六分之一。故AB错误;
C.细绳越粗,则细绳重力越大,在提起钩码时,也要把细绳也提起,对细绳做的功属于额外功。所以,在提升钩码重力不变时,细绳越粗,该滑轮组机械效率越低。故C错误; D.用该滑轮组提起不同的钩码,额外功不变,有用功改变,机械效率不同。故D正确。 故选D。
7.D
解析:D
做功包含两个必要因素:作用在物体上的力和力的方向上通过的距离。投球的整个过程可
以分为三个阶段:
第一阶段,用力将球投出去,此时不知道球在这个力的作用下移动的距离,故无法判断做功;
第二阶段,在空中飞行的过程中,不再受小芳的推力,故小芳对球所做的功为0J; 第三阶段,在下落过程中,受重力作用,在重力的作用下移动2.5m,则重力做功
WGh20N2.5m50J
条件不足,故无法判断在投球的整个过程中,小明对球所做的功。故ABC不符合题意,D符合题意。
8.B
解析:B
初中生体重大约为500N,跳绳高度大约
h=5cm=0.05m
跳一次做的功
W =Gh=500N0.05m=25J
在体育测试中成绩合格时1min需要跳120次,则跳一次的时间为0.5s,则他跳绳时的功率
P综上所述,故选B。
W25J=50W t0.5s9.A
解析:A
A.高山上大气压强低于1个标准大气压,不可能为1.5×105Pa,故A符合题意; B.高速公路上小轿车车速约为30m/s,合108km/h,故B不符合题意;
C.人的密度约等于水的密度,质量约为60kg,体积约为0.06m3,故C不符合题意; D.一瓶500mL矿泉水重为5N,托高1m,托力做功约5J,故D不符合题意。 故选A。
10.B
解析:B
由图可见,第一幅图中滑轮为定滑轮,它的特点是不省力,不省距离,所以拉力移动的距离等于物体移动距离为s,拉力做的功为:W1=F1s;
第二幅图中,拉力移动的距离也等于物体移动距离为s,拉力做的功为:W2=F2s; 第三幅图中滑轮为动滑轮,可以省一半力,但是费距离,拉力移动距离为2s,拉力做的功为:W3=F32s.
又因为拉力F1、F2、F3大小相等,
所以综上分析可得:W1=W2=Fs<W3=2Fs.故B正确,ACD错误.
11.B
解析:B
A.一个标准大气压的值为1.013?10Pa,故A不符合题意;
B.中学生的体重一般约为500N,一层楼的高度在3m左右,爬一层楼的时间大约20s,则
5中学生爬楼的功率为
P故B符合题意;
WGh500N?3m==75W tt20sC.中学生的体重一般约为500N,双脚站立,受力面积约为S=0.05m2,他对地面的压强为
p故C不符合题意;
FG500N=1?104Pa 2SS0.05mD.成年人的质量约为60kg,人体的密度和水的差不多, =1?103kg/m3,人的体积
Vm60kg =? =0.06m3 331?10 kg/mV排V0.06m3
受到的浮力
F浮gV排=1?103kg/m3?10N/kg?0.06m3=600N
故D不符合题意。 故选B。
12.B
解析:B
由图可知,绳子承担重物的段数n为3,提升一个重为600N的物体时,拉绳的力F为250N,根据F1G物G动求出动滑轮的重力为 nG动3FG物3250N600N150N
当提升一个重为1200N的物体时,人的拉力为
F11G物G动1200N150N450N n3综上所述,ACD项不符合题意,B项符合题意。 故选B。
二、填空题
13.小明功
解析:小明 功
[1][2]根据功的原理,使用任何机械都不省功,因此无论使用哪种机械,都不省功,所以小芳的说法不正确;小芳用斜面提升物体,额外功是存在的,故机械效率不会很高;而小明直接提升物体,额外功很小,故机械效率高;所以我们应支持小明的说法。
14.40040
解析:400 40
[1]克服物体的重力所做的功为
W有=Gh=600N3m=1800J
克服物体的重力所做的功为18000J。 [2]沿斜面所用拉力F所做的功为
W总沿斜面所用拉力F为
W有1800J==2000J 90%W2000J==400N s5mF沿斜面所用拉力F为400N。
[3]瓷砖在斜木板上所受的摩擦力做功为
W额=W总-W有=2000J-1800J=200J
瓷砖在斜木板上所受的摩擦力为
fW200J==40N s5m瓷砖在斜木板上所受的摩擦力为40N。
15.12020
解析:120 20
(1)[1]均匀杠杆的重心在长度方向的中心,由杠杆平衡条件可知
F2LGL
则
G2F230N60N
(2)[2]若仅将支点从点1移至点2,由杠杆平衡条件可知
FLG2L
则杠杆水平静止时竖直向下的力为
F2G260N120N
[3]当支点在点2时改变F的作用点和方向,阻力臂与阻力保持不变,则当作用点在杠杆的最右端(此时动力臂最大)且方向竖直向上时,需要的力最小,此时
F6LG2L
FG60N20N 3316.2:38:7左
解析:2:3 8:7 左 [1][2]由密度公式m可知,1个黑球和1个白球的质量之比为 Vm黑黑V黑2 m白白V白3由杠杆平衡条件可知
G左L左G右L右
即
(2m黑m白)gL左(m黑2m白)gL右
则
L左m黑2m白2238 L右2m黑m白2237[3]若在左边增加1个白球的同时,再在右边增加1个黑球,此时
G左(2m黑2m白)g5m黑g G左(2m黑2m白)g5m黑g
由于L左L右,则
G左L左G右L右
即则杠杆左端下降。
17.15:1615:16
解析:15:16 15:16
[1]已知两人每次跳起的高度相同,设每次跳起的高度都为h,则1min内甲乙做的功之比为
W甲n甲G甲h甲n甲G甲150315 W乙n乙G乙h乙n乙G乙120416[2]1min内甲乙做功的功率之比
W甲PW15甲t甲 W乙W乙16P乙t18.7580【分析】(1)1已知物体的重力和斜面的高度根据公式W=Gh可求推力所做的有用功即运动过程中克服物体的重力做的功;(2)2运动过程中物体克服
摩擦力做的功为额外功根据W总=W有+W额求出总功利用
解析:75% 80 【分析】
(1)[1]已知物体的重力和斜面的高度,根据公式W=Gh可求推力所做的有用功,即运动过程中克服物体的重力做的功;
(2)[2]运动过程中物体克服摩擦力做的功为额外功,根据W总=W有+W额求出总功,利用效率公式求出斜面的机械效率; (3)[3]根据W总=Fs求出推力F大小. (1)[1]运动过程中克服物体的重力做的功:
W有=Gh=150N×4m=600J
(2)[2]运动过程做的总功:
W总=W有+W额=600J+200J=800J
斜面的机械效率:
η=
(3)[3]由W总=Fs,得:
F=
W有W总×100%=
600J×100%=75% 800JW总800J==80N s10m【点睛】
本题考查了使用斜面时有用功(克服物体重力做功)、总功(推力做功)、机械效率的计
算,知道克服摩擦力做的功是额外功是本题的关键.
19.20040
解析:200 40
[1]木箱始终保持水平方向运动,竖直方向上的高度没有发生变化,故重力不做功。 [2]小明对木箱做功为
WFs100N2m200J
[3]功率为
PW200J40W t5s20.=015
解析:= 0.15
(1)[1]物体的重力方向竖直向下,弹簧测力计水平拉木块使它在水平木板上做匀速直线运动,在重力方向上没有移动距离,那么重力就没有做功,或说成重力做功0J。
(2)[2]用弹簧测力计两次水平拉同一木块使它在同一水平木板上做匀速直线运动,压力和接触面的粗糙程度相同,摩擦力相等,则拉力相等,若两次实验中物体运动的距离相同,根据W=Fs可得两次做的功相等,即
W1=W2
(3)[3]由图甲知拉力为
F=3N
由图乙知第一次实验中运动距离
s=50cm=0.5m
第一次实验中拉力做功
W1=Fs=3N0.5m=1.5J
第一次实验中拉力做功的功率是
P=
W11.5J==0.15W t10s三、解答题
21.(1)80% (2)30W
(1) 如图,滑轮组有三段绳子承担摩擦力,则滑轮组的机械效率为:
W有fs120Ns1100%1100%100%80% . W总Fs50N3s1v3v30.2m/s0.6m/s;
(2)滑轮组有三段绳子承担摩擦力,物体移动速度是0.2m/s,则拉力端移动的速度: 拉力做功的功率:
PFv50N0.6m/s30W.
答:(1)此滑轮组的机械效率是80%; (2)拉力做功功率是30W.
22.(1)9×104J;(2)3×103W;(3)80% (1)故障车在30s内通过的路程:
s车=v车t=2m/s×30s=60m,
由图可知,n=3,拉力端移动距离:
s=3s车=3×60m=180m,
拉力F在30s内所做的功:
W总=Fs=500N×180m=9×104J;
(2)拉力F的功率:
W总9104JP==3000W; t30s(3)克服故障车受到阻力做的有用功:
W有用=fs车=1200N×60m=7.2×104J,
该装置的机械效率:
W有用7.2104J=η=×100%=80%. W总9104J答:(1)拉力F在30s内所做的功为9×104J; (2)拉力F功率为3000W;
(3)若故障车在被拖离过程中受到的阻力为1200N,则该装置的机械效率为80%. 23.(1)1200J (2)250N (3)450N
(1) 使物体上升h=2m,滑轮组做的有用功:
W有用=Gh=600N×2m=1200J
W有(2) 由得,拉力做的总功:
W总W总由W总=Fs得绳端拉力:
W有1200J1500J 80%F (3) 额外功为:
W总1500J250N s6mW额=W总-W有用=1500J-1200J=300J
不计绳重和摩擦
W额=G轮h
动滑轮重:
G轮若滑轮组的机械效率η′=75%,由:
W额h300J150N 2m可得:
W有用GhGhG W总FsGhG动hGG动G75%
GG动G′=450N
解得提起的物重为:
答:(1)滑轮组做的有用功是1200J; (2)绳端的拉力F是250N; (3)则提起的物重为450N. 24.8m/s
103W/m2,如太阳能汽车将光能转化为最终推动汽太阳光照射到地面时的辐射功率为1.2×
车前进的机械能的效率为12%,所以有用功率:
P= 1.2×103W/m2×6m2×12%=864W
由公式P=Fv可得汽车的行驶速度:
v答:汽车的行驶速度为10.8m/s。 107焦(2)5760牛 25.(1)2.88×(1)由P=
P864W10.8m/s F80NW可得,汽车的牵引力做的功: tW=Pt=8×104W×6×60s=2.88×107J;
(2)由W=Fs得:
W2.88107JF===5760N,
s5000m因为汽车做匀速直线运动,由二力平衡条件知:f=F=5760N。 107J的功; 答:(1)在这段路程中汽车的牵引力做了2.88×(2)汽车受到的阻力为5760N。 26.(1)9×107焦;(2)25000瓦 (1)汽车行驶受到的阻力:
f=10%G=10%mg=10%×1.5×103kg×10N/kg=1500N,
因为汽车匀速直线行驶,所以汽车受到的牵引力和阻力是一对平衡力,大小相等, 汽车牵引力:
F=f=1500N,
所做的功:
W=Fs=1500N×60×103m=9×107J;
(2)由v=
s可得行驶时间: tt=
s60km==1h=3600s v60km/h牵引力做功功率:
W9107JP===25000W。
t3600s答:(1)在此过程中,汽车牵引力所做的功为9×107J; (2)牵引力的功率为25000瓦。
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