金属加工与实训题一.docx
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金属加工与实训题一
一、填空题（60分）
1.金属材料的性能的性能包括和
2.力学性能包括
3.圆柱形拉伸试样分为
4.低碳钢拉伸试样从开始到断裂要经过、、四个阶段。
5.金属材料的强度指标主要有和
6.金属材料的塑性指标主要有和
7.硬度测定方法有、、
8.夏比摆锤冲击试样有
9.载荷的形式一般有载荷和
10.钢铁材料的循环基数为为。
11.提高金属疲劳强度的方法有。
12.50HRC表示用“C”标尺测定的13.150HRW10/1000/30表示用压头直径为的硬质合金球，在试验力作用下，保持时测得的布氏硬度值为。
14.金属材料的工艺性能包括
二、判断题（25分）
1.金属的工艺性能是指金属在各种加工中所表现出的性能。
（）
2.金属的力学性能是指在力作用下所显示的与弹性和非弹性反应相关或涉及应力-应变关系的性能。
（）
3.拉伸试验时，试样的伸长量与拉伸力总成正比。
（）
4.屈服现象是指拉伸过程中拉伸力达到Fs时，拉伸力不增加，变形量却继续增加的现象。
（）
5.拉伸试样上标距的伸长量与原始标距长度的百分比，称为断后伸长率，用符号A表示。
（）
6.现有标准圆形截面长试样A和短试样B，经拉伸试验测得δ10、δ5均为25%，表明试样A的塑性比试样B好。
（）
7.常用的硬度试验方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。
（）
8.做布氏硬度试验，当试验条件相同时，压痕直径越小，则材料的硬度越低。
（）
9.洛氏硬度值是根据压头压入被测材料的的深度来确定的。
（）
10.洛氏硬度HRC测量方便，能直接从刻度盘上读数，生产中常用于测量退火钢、铸铁和有色金属件。
（）
11.一般来说，硬度高的金属材料耐磨性也好。
（）
12.韧性是指金属在断裂前吸收变形能量的能力。
（）
13.金属的使用性能包括力学性能、物理性能和铸造性能。
（）
14.拉伸试验中拉伸力和伸长量的关系曲线称为力一伸长曲线，又称为拉伸曲线。
（）
15.材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力，称为硬度。
（）
16.韧性的大小通常通过小能量多次冲击试验来测定。
（）
17.韧脆转变温度越低，材料的高温抗冲击性能越好。
（）
18.在工程上，在一定的应力循环次数下不发生断裂的最大应力称为疲劳强度。
（）
19.零件在循环应力作用下，在一处或几处产生局部永久性累积损伤，经一定循环次数后产生裂纹或突然发生完全断裂的过程，称为金属疲劳。
（）
20.用淬火钢球做压头的硬度试验都是布氏硬度试验。
（）
21.经外力作用，金属发生塑性变形：
当外力去除后，变形会自动消失。
（）
22.金属的工艺性能好，表明加工容易，加工质量容易保证，加工成本也较低。
（）
23.合理设计零件结构、降低表面粗糙度、进行喷丸处理、表面热处理等，可以提高工件的疲劳强度。
（）
24.金属都具有磁性，都能被磁铁所吸引。
（）
25.常用的强度判据是屈服点和抗压强度。
（）
三、计算题（1题10分，2题5分）
1.有一钢试样，其原始直径d0=10mm,原始标距长度L0=50mm。
当载荷达到18840N时，试样产生屈服现象；当载荷加至36110N时，试样产生缩颈现象，然后被拉断。
试样拉断后的标距长度Lu=73mm，断裂处的直径du=6.7mm，求试样的Rel,Rm,A和Z。
2.一圆钢的Rel=360MPa，Rm=610MPa，横截面积是S0=100mm，问：
（1）当拉伸力达到多少时，圆钢将出现屈服现象；
（2）当拉伸力达到多少时，圆钢将出现缩颈并断裂。
第一章金属的力学性能
一、填空题
1、金属材料的性能可分为两大类：
一类叫_____________，反映材料在使用过程中表现出来的特性，另一类叫__________，反映材料在加工过程中表现出来的特性。
2、金属在力作用下所显示与弹性和非弹性反应相关或涉及力—应变关系的性能，叫做金属________。
3、金属抵抗永久变形和断裂的能力称为强度，常用的强度判断依据是__________、___________等。
4、断裂前金属发生不可逆永久变形的能力成为塑性，常用的塑性判断依据是________和_________。
5、常用的硬度表示方法有__________、___________和维氏硬度。
二、单项选择题
6、下列不是金属力学性能的是（）
A、强度B、硬度C、韧性D、压力加工性能
7、根据拉伸实验过程中拉伸实验力和伸长量关系，画出的力——伸长曲线（拉伸图）可以确定出金属的（）
A、强度和硬度B、强度和塑性C、强度和韧性D、塑性和韧性
8、试样拉断前所承受的最大标称拉应力为（）
A、抗压强度B、屈服强度C、疲劳强度D、抗拉强度
9、拉伸实验中，试样所受的力为（）
A、冲击B、多次冲击C、交变载荷D、静态力
10、属于材料物理性能的是（）
A、强度B、硬度C、热膨胀性D、耐腐蚀性
11、常用的塑性判断依据是（）
A、断后伸长率和断面收缩率B、塑性和韧性C、断面收缩率和塑性
D、断后伸长率和塑性
12、适于测试硬质合金、表面淬火刚及薄片金属的硬度的测试方法是（）
A、布氏硬度B、洛氏硬度C、维氏硬度D、以上方法都可以
13、不宜用于成品与表面薄层硬度测试方法（）
A、布氏硬度B、洛氏硬度C、维氏硬度D、以上方法都不宜
14、用金刚石圆锥体作为压头可以用来测试（）
A、布氏硬度B、洛氏硬度C、维氏硬度D、以上都可以
15、金属的韧性通常随加载速度提高、温度降低、应力集中程度加剧而（）
A、变好B、变差C、无影响D、难以判断
16、判断韧性的依据是（）A强度和塑性B、冲击韧度和塑性C、冲击韧度和多冲抗力D、冲击韧度和强度
17、金属疲劳的判断依据是（）
A、强度B、塑性C、抗拉强度D、疲劳强度
18、材料的冲击韧度越大，其韧性就（）
A、越好B、越差C、无影响D、难以确定
三、简答题
19、什么叫金属的力学性能？
常用的金属力学性能有哪些？
20、什么是疲劳断裂？
如何提高零件的疲劳强度？
四、计算题
21、测定某种钢的力学性能时，已知试棒的直径是10mm，其标距长度是直径的五倍，Fb=33.81KN，Fs=20.68KN，拉断后的标距长度是65mm。
试求此钢的σs，σb及δ值是多少？
金属的性能测试题一
一．填空题（每空1分，共45分）
1．金属材料的性能一般分为两种，一类是使用性能，一类是工艺性能，前者包括
____________，和，后者包括，，，和。
2．力学性能是指金属在外力作用下所表现出来的性能，包
括，，，，及疲劳强度
等。
3．强度是指金属材料在载荷作用下，抵抗或的能力，
强度常用的衡量指标有和。
4．如果零件工作时所受的应力低于材料的或则不会产生过量
的塑性变形。
5．断裂前金属材料产生的能力称为塑性，金属材料的________________和_____________的数值越大，表示材料的塑性越好。
6．530HBW/750表示直径为mm的球压头，在________N压力
下，保持S，测得的硬度值为。
7韧性是指金属在吸收的能力，韧性的判据通过试验来测定，
国标规定采用来作韧性判据，符号为，单位是，数
值越大，冲击韧性越。
8．金属材料抵抗载荷作用而能力，称为。
9．试验证明，材料的多种抗力取决于材料的与的综合力学性能，
冲击能量高时，主要决定于，冲击能量低时，主要决定于。
10．金属力学性能之一疲劳强度可用性能指标表示，该性能指标是指的最大应力，单位为，用表示，对于黑色金属一般规定应力
循环周次为，有色金属取。
二．选择题（每选择项1分，共5分）
1．用拉伸试验可测定材料的（以下的）性能指标（）
A强度B硬度C韧性
2．金属材料的变形随外力消除而消除为（）
A弹性形变B屈服现象C断裂
3．做疲劳试验时，试样承受的载荷为（）
A．静载荷B冲击载荷C交变载荷
4．用压痕的深度来确定材料的硬度值为（）
A．布氏硬度B洛氏硬度C维氏硬度
5．现需测定某灰铸铁的硬度一般应选用何种方法测定（）
A．布氏硬度机B洛氏硬度机C维氏硬度机
三．判断题（每题1分，共10分）
1.工程中使用的金属材料在拉伸试验时，多数会出现显著的屈服现象。
（）
2．维氏硬度测量压头为正四棱锥体金刚石（）
3.洛氏硬度值无单位。
（）
4.做布氏硬度测试时，当试验条件相同时，其压痕直径越小，材料的硬度越低。
（）
5.在实际应用中，维氏硬度值是根据测定压痕对角线长度再查表得到的。
（）
6.各种不同的标尺的洛氏硬度值可进行直接比较，因此应用方便（）
7.维氏硬度值具有连续性，故可测定以很软到很硬的各种金属材料的硬度，其准确性高。
（）
8.铸铁的铸造性能比钢好，故常用来铸造形状较复杂工件。
（）
9.金属的塑性越好，变形抗力越小，金属的锻造性能越好。
（）
10.焊接性主要与金属材料的化学或分有关，尤其是碳的影响最大。
（）
四．名词解释（共8分）
1.弹性变形与塑性变形。
（4分）
2.疲劳极限与抗拉强度。
（4分）
五.简答题：
（16分）
1.写出下列力学性能指标符号（8分）
（1）抗拉强度（5）断面收缩率
（2）屈服点（6）洛氏硬度C标尺
（3）规定残余伸长应力（7）冲击韧度
（4）伸长率（8）疲劳极限
2.画出低碳钢力一伸长曲线，并简述变形的几个阶段（8分）
六．计算题：
（16分）
1．有一根环形链条，用直径为2cm的钢条制造，已知此材料σS=300Mpa,求链条能承受的最大载荷是多少？
（4分）
2.有一个直径d0=10mm，l0=100mm的低碳钢试样，拉伸试验时，测得Fs=21KN,Fb=29kN，d1=5.65mm，l1=138cm，求此试样的σS,σb,δ,ψ.（12分）
金属的性能测试题二
一、填空题
1．物理性能,化学性能，力学性能属于金属的_________,工艺性能是指金属在_________过
程中反映出来的各种性能。
2．强度的常用衡量指标有_________和_________，分别用符号_________、_________表示。
3．抗拉强度表示材料在拉伸载荷作用下的______________________________。
4．一拉伸试样的原标距长度为50cm，直径为10mm拉断后试样的标距长度为79mm,缩颈
处的最小直径为4.9mm。
此材料的伸长率_________。
断面收缩率为_________。
5．140HBS10/1000/30表示用_________________的_________________钢球作压头，在
_________试验力作用下保持_________，所测得的布氏硬度值为_________。
6．洛氏硬度可以硬度可由硬度计表盘上_________，材料越_________硬度值越大，用符号
_________表示。
7．塑性是指断裂前金属材料发生_________________的能力。
塑性判据是_________和
_________，分别用符号_________和_________表示。
8．如图所示，当σ低于某一数值时，曲线与横坐标_________表示材料可经
_________________作用而不_________，在工程上，疲劳强度是指在一定的_________下，不发生_________的_________。
第8题图
9．洛氏硬度常用标尺有_________、_________、_________三种。
二，选择题
1．拉伸试验时，试样拉断前所能承受的最大应力称为材料的（）
A．屈服点B．抗拉强度C．弹性极限
2．材料抵抗局部变形，压痕及划痕的能力称为（）
A．强度B.韧性C。
硬度
3．洛氏硬度C标尺所用的压头是（）
A．淬硬钢球B．金刚石圆锥体C.硬质合金球
4．金属材料抵抗塑性变形或断裂的能力称为（）
A．塑性B．硬度C．强度
5．金属材料的ακ值表示材料的（）
A．抵抗冲击载荷的能力B．抵抗静载荷的能力
C．抵抗交变载荷的能力D.抵抗拉伸载荷的能力
三．判断题
1．材料的屈服点越低，则允许的工作应力越高（）
2．材料对小能量多次冲击抗力的大小主要取决于材料的强度和塑性（）
3．布氏硬度测量度法不宜于测量成品较薄的零件（）
4．洛氏硬度值是根据压头压入被测定材料的压痕深度得出的（）
5．淬火，低温回火后的钢件，常用布氏硬度试验法测量其硬度（）
6．各种硬度值之间可以互相换算（）
7．铸铁的铸造性能比钢好，故常用来铸造的形状复杂的工件（）
8．一般说，布氏硬度值比洛氏硬度值准确（）
四，名词解释
1．内力与应力
2．屈服点与规定残余拉伸应力
五．简答题：
简述维氏硬度试验法的优缺点
六．计算题
1.有一直径d0=10mm、L0=100mm的低碳钢试样，拉伸时测得Fs=25kN,Fb=32kN,d1=6.5mm,L1=130mm。
试求：
（1）S0、S1
（2）σs、σb、、δ、ψ
2.按规定15钢各项力学性能指标应不低于下列数值：
σb=330Mpa,σs=230Mpa，δ10=27%，ψ=55%，现纺织厂购进15钢，制成的拉伸试棒d0=10mm，L0=100mm，通过实验得到以下数据：
Fb=34000N,Fs=21000N,L1=135mm,d1=6mm,试检验钢的力学性能是否合格？
一、计算题
1、有一化工合成塔，直径为D=3200mm，工作压力P=6MPa，选用材料为σ0.2=l200MPa，KIC=58MPa·m1／2，厚度t=16mm的钢板．制作过程中，经探伤发现在纵焊缝中，存在一纵向椭圆裂纹，2a=4mm，2c=6mm．试校核该合成塔能否安全运行。
2、有一火箭壳体承受很高的工作压力，其周向最大工作拉应力σ＝1400Mpa，采用超高强度钢制造，焊接后往往发现有纵向表面半椭圆裂纹，尺寸为a＝1.0mm,a/2c=0.3,现有两种材料，其性能如下：
A：
σ0.2＝1700Mpa、KIC=78Mpam1/2
B：
σ0.2＝2800Mpa、KIC=47Mpam1/2
从断裂力学角度考虑，选用哪种材料较为合适？
3、有一大型板件，材料的σ0.2=1200MPa，KⅠc=115MPa·m1/2，探伤发现有20mm长的横向穿透裂纹，若在平均轴向应力900MPa下工作，试计算KⅠ和塑性区宽度，并判断该件是否安全。
4、有板件在脉动载荷下工作，σmax=200MPa，σmin=0，该材料的σb=670MPa，σ0.2=600MPa，KⅠc=104MPa·m1/2，Paris公式中C=6.9X10-12，n=3.0，使用中发现有0.1mm和1mm的单边横向穿透裂纹，请估算它们的疲劳剩余寿命。
2010年考试内容
一、名词解释
1、弹性比功：
弹性比功又称弹性比能或应变比能，是材料在弹性变形过程中吸收变形功的能力。
A
1、滞弹性：
材料在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象。
1、循环韧性：
金属材料在交变载荷（震动）作用下吸收不可逆变形功的能力，称为金属的循环韧性，又叫金属的内耗。
2、包申格效应：
金属材料经预先加载产生少量塑性变形（残余应变小于4%），而后再同向加载，规定残余伸长应力增加，反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。
3、脆性断裂：
脆性断裂是材料断裂前基本上不产生明显的宏观塑性变形，没有明显征兆，往往表现为突然发生的快速断裂过程，因而具有很大的危险性。
断口一般与正应力垂直，宏观上比较齐平光亮，常呈放射状或结晶状。
A
4、韧性断裂：
韧性断裂是材料断裂前及断裂过程中产生明显宏观塑性变形的断裂过程。
裂纹扩展较慢，消耗大量塑性变形功。
断口宏观观察呈灰暗色、纤维状。
5、应力状态软性系数：
材料所受的应力状态下，最大的切应力分量与最大正应力分量之比，系数越大，最大切应力分量越大，应力状态越软，材料越容易产生塑性变形，反之系数越小，表示应力状态越硬，材料越容易产生脆性断裂。
A
5、缺口效应：
由于缺口的存在，缺口截面上的应力状态将发生变化的现象。
6、缺口敏感度：
常用缺口试样的抗拉强度与等截面尺寸光滑试样的抗拉强度的
比值作为材料敏感性指标，称为缺口敏感度。
比值越大，缺口敏感性越小。
7、冲击韧度：
是指材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力，常用标准试样的冲击吸收功表示。
7、低温脆性：
体心立方金属及合金或某些密排六方晶体金属及合金，尤其是工程上常用的中、低强度结构钢，当试验温度低于某一温度时，材料由韧性状态变为脆性状态，冲击吸收功明显下降，断口特征由纤维状变为结晶状，这就是低温脆性。
A
7、韧脆转变温度：
材料屈服强度急剧升高的温度，或断后伸长率、断面收缩率、冲击吸收功急剧减少的温度。
7、张开型裂纹：
拉应力垂直作用于裂纹扩展面，裂纹沿作用力方向张开，沿裂纹面扩展的裂纹。
7、应力场强度因子KI：
张开型裂纹尖端区域各点的应力分量大小除了取决于其位置外，还取决于KI值的大小。
KI值越大，则应力场各应力分量也越大。
这样，KI就可以表示应力场的强度，故称为引力场强度因子。
7、裂纹扩展K判据：
根据应力场强度因子KI和断裂韧度KIC的相对大小可以建立裂纹失稳扩展断裂的断裂K判据，即KI≥KIC时，裂纹失稳扩展。
8、裂纹扩展G判据:
根据裂纹扩展能量释放率GI和断裂韧度GIC的相对大小可以建立裂纹失稳扩展断裂的断裂G判据，即GI≥GIC时，裂纹失稳扩展。
8、次载锻炼：
材料特别是金属，在低于疲劳强度的应力下先运转一定周次，可以提高材料的疲劳强度的现象。
9、过载损伤：
材料在过载应力下运行一定周次后，疲劳强度和疲劳寿命降低的现象。
A
10、热疲劳：
由周期变化的热应力或热应变引起的材料破坏称为热疲劳或叫热应力疲劳。
10、应力腐蚀断裂：
金属在拉应力和特定的化学介质共同作用下，经过一段时间后所发生的低应力脆断现象，称为应力腐蚀断裂。
10、氢蚀：
由于氢与金属中的第二相作用生成高压气体，使基体金属晶界结合力减弱而导致金属脆化的现象。
10、白点：
当钢中含有过量的氢时，随着温度的降低氢在钢中的溶解度减小。
如果过饱和的氢未能扩散逸出，便聚集在某些缺陷处形成氢分子，体积发生急剧膨胀，内压力很大，足以将金属局部撕裂而形成微裂纹，这种微裂纹的断面呈圆形或椭圆形，颜色为银白色，故称为白点。
10、氢化物致脆：
金属中的某些合金元素与氢有较大的亲和力，极易生成脆性氢化物，使金属脆化的现象。
10、氢致延滞断裂：
由于氢的作用而产生的延滞断裂现象。
11、磨损：
在摩擦作用下物体相对运动时，表面逐渐分离出磨屑从而不断损伤的现象。
12、粘着磨损：
又称咬合磨损，是因为两种材料表面某些接触点局部压应力超过该处材料的屈服强度发生粘合并拽开而产生的一种表面损伤磨损，多发生在摩擦副相对滑动速度小，接触面氧化膜脆弱，润滑条件差，以及接触应力大的滑动摩擦条件下。
A
13、跑合：
是在磨损过程的第一阶段，在此阶段无论摩擦副双方硬度如何，摩擦表面逐渐被磨平，实际接触面积增大，磨损速率逐渐减小。
14、耐磨性：
是材料抵抗磨损的性能，是一个系统性质。
通常用磨损量来表示材
料的耐磨性，磨损量越小，耐磨性越高。
15、冲蚀磨损：
是指流体或固体以松散的小颗粒按一定的速度和角度对材料表面进行冲击所造成的磨损。
16、接触疲劳：
是机件两接触面作滚动或滚动加滑动摩擦时，在交变接触压应力长期作用下，材料表面因疲劳损伤，导致局部区域产生小片或小块状金属剥落而使材料流失的现象，又称表面疲劳磨损或疲劳磨损。
13、等强温度：
材料晶粒与晶界强度相等时的温度。
14、蠕变：
金属在长时间的恒温、恒载荷作用下缓慢地产生塑性变形的现象。
17、松弛稳定性：
金属材料抵抗应力松弛的性能称为松弛稳定性。
可以通过应力松弛实验测定应力松弛曲线来评定。
二、简答题
1、金属的弹性模量主要取决于什么因素？
为什么说它是一个对组织不敏感的力学性能指标？
由于弹性变形是原子间距在外力作用下可逆变化的结果，应力与应变的关系实际上是原子间作用力与原子间距的关系，所以弹性模量与原子间作用力有关，与原子间距也有一定的关系。
原子间作用力取决于金属原子本性和晶格类型，故弹性模量也主要决定于金属原子本性和晶格类型。
合金化、热处理（影响显微组织）、冷塑性变形对弹性模量的影响较小，所以，金属材料的弹性模量是一个对组织不敏感的力学性能指标。
温度、加载速率等外在因素对其影响也不大。
1、何谓断口三要素？
影响宏观拉伸断口的形态的因素有哪些?
断口三要素：
纤维区、放射区、剪切唇。
这三个区域的的形态、大小及相对位置因试样形状、尺寸和金属材料的性能以及试验温度、加载速度和受力状态不同而变化。
1、简述应变硬化的工程意义有？
A
材料的加工硬化性能，在材料的加工和使用中有明显的实用价值：
○1利用加工硬化和塑性变形的合理配合，可使金属进行均匀的塑性变形，保证冷变形工艺顺利实施；○2低碳钢切削时，易产生粘刀现象，且表面加工质量差，如果切削加工前进行冷变形提高强度，降低塑性，使切屑易于脆断脱落，改善切削加工性能；○3加工硬化可使机件具有一定的抗偶然过载能力，保证机件的使用安全；○4形变强化也是一种强化金属的手段，尤其是对于那些不能进行热处理强化的材料。
2、简述材料屈服强度的工程意义。
屈服强度是工程技术上最重要的力学性能指标之一，其工程意义在于：
○1作为防止因材料过量塑性变形而导致机件失效的设计和选材依据；○2根据屈服强度和抗拉强度之比（屈强比）的大小，衡量材料进一步产生塑性变形的倾向，作为金属材料冷塑性变形加工和确定机件缓解应力集中防止脆断的参考依据。
3、简述影响金属材料屈服强度的因素。
○1金属本性及晶格结构：
金属晶体结构不同，位错运动的阻力不同，屈服强度也不同；
○2晶粒大小与亚结构：
晶粒和亚结构越细小，晶界和亚晶界越多，位错移动越困难，屈服强度越大；
○3溶质元素：
溶质元素引起晶格畸变，阻碍位错运动，提高屈服强度（固溶强化）；
○4第二相：
第二相的性质、尺寸、形状、数量等均影响强化效果；
○5温度：
温度越高，位错越易于移动，屈服强度越低；
○6应变速率和应力状态：
应变速率高，屈服强度高，应力状态越软，屈服强度越小。
4、简述材料塑性的实际意义。
A
材料具有一定的塑性，对材料加工和使用具有以下意义：
○1当偶然承受过载时，通过塑性变形和应变硬化的配合可避免机件发生突然破坏；○2当机件因存在台阶、沟槽、小孔等而产生局部应力集中时，通过材料的塑性变形可削减应力高峰使之重新分布，从而保证机件正常运行；
○3有利于塑性加工和修复工艺的顺利进行；
○4金属材料塑性的好坏是评定冶金质量的重要标准。
5、试述缺口的三个效应。
○1缺口造成应力应变集中，这是缺口的第一效应；
○2缺口改变缺口前方的应力状态，使单向应力状态改变为双向或三向应力状态；○3在有缺口的情况下，由于出现了三向应力，试样的屈服应力比单向拉伸时要高，即产生了所谓的缺口强化现象，这是缺口的第三个效应。
6、今有如下工件需要
8、试从宏观上解释为什么有些材料有明显的韧脆转变温度而另外一些材料则没有？
A
从宏观角度分析，材料低温脆性的产生与其屈服强度σs断裂强度σc随温度的变化情况有关。
因热激活裂纹断裂
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