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中性浮力颗粒在三维螺旋形软管微流控芯片中的分布模式演化
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作者 刘天勉 龚晓波 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期621-621,共1页
目的本研究旨在探索螺旋微通道中颗粒的复杂横向迁移和分布模式,及其对微粒分选效率和准确性的影响,为无标记微粒分选技术的生物医学应用提供力学指导。方法开发了具有螺旋微管道的三维微流控系统,探索了在广泛的雷诺数和迪恩数范围内... 目的本研究旨在探索螺旋微通道中颗粒的复杂横向迁移和分布模式,及其对微粒分选效率和准确性的影响,为无标记微粒分选技术的生物医学应用提供力学指导。方法开发了具有螺旋微管道的三维微流控系统,探索了在广泛的雷诺数和迪恩数范围内充分发展流动下中性浮力颗粒的截面分布模式及其力学指导机制。结果首次在雷诺数1≤Re≤224,以及基于通道直径d无量纲化的螺旋直径D、颗粒直径ap,即80≤D/d≤320,0.06≤ap/d≤0.27条件下,发现了5种不同的颗粒分布模式及演化规律。分析了颗粒受力与分布模式的相关性,定义了特征参数惯性力比γ(特征惯性升力(FLc)与特征迪恩拖曳力(FDc)之比),明确了5种颗粒分布模式从拖曳力主导型向升力主导型的演化。发现在可聚焦的参数范围内迪恩数变化引起的聚焦效果与直径分辨率间的矛盾,即迪恩数的减小会增强具有较大直径偏差的颗粒的聚焦,但会减小准确区分不同直径颗粒的能力。结论这些发现揭示了在螺旋微通道中颗粒的横向迁移和演化机制,为提高无标记微粒分选的效率和准确性提供了重要的理论支持,有助于推动疾病诊断、药物输送等领域的更多创新和突破。 展开更多
关键词 微流控系统 微流控芯片 分布模式 生物医学应用 中性浮力 拖曳力 疾病诊断 药物输送
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中性浮力和失重环境人体运动仿真比较研究 被引量:5
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作者 赵静 柳宁 +3 位作者 吴斌 李俊峰 黄伟芬 赵东明 《载人航天》 CSCD 2014年第6期517-519,527,共4页
为了模拟失重状态,航天技术发达的国家都建立了用于航天员出舱活动训练的中性浮力水槽。但与太空失重环境相比,水中存在的水动阻力会导致两种环境下人体运动反馈的差异性。基于ADAMS多体动力学仿真软件,按照"飞天"舱外航天服... 为了模拟失重状态,航天技术发达的国家都建立了用于航天员出舱活动训练的中性浮力水槽。但与太空失重环境相比,水中存在的水动阻力会导致两种环境下人体运动反馈的差异性。基于ADAMS多体动力学仿真软件,按照"飞天"舱外航天服的质量分布,建立了着舱外服人体动力学模型。利用此模型仿真比较了水下和失重环境中肘关节屈伸、肩内收外展、肩矢状面内运动时人体躯干的动力学反馈,发现水下环境中模型躯干的转动速度峰值和平均值均较大。研究结果已应用于神舟七号载人飞行任务出舱活动航天员训练,建立的航天员人体动力学模型可应用于我国未来空间站任务出舱活动仿真分析。 展开更多
关键词 中性浮力 失重 “飞天”舱外服 ADAMS 多体动力学 人体运动 仿真
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低频高灵敏度中性浮力式MEMS矢量水听器 被引量:2
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作者 刘源 王丽娟 +3 位作者 郭楠 赵龙 张文栋 张国军 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期219-223,共5页
由中北大学研制的微机电系统(MEMS)矢量水听器具有小型化、低频性能好、灵敏度高、指向性好、价格低等特点,但目前该水听器对该低频水声信号的低频探测能力不够,所以进一步提高其灵敏度对水听器的未来的发展至关重要。在声学研究的... 由中北大学研制的微机电系统(MEMS)矢量水听器具有小型化、低频性能好、灵敏度高、指向性好、价格低等特点,但目前该水听器对该低频水声信号的低频探测能力不够,所以进一步提高其灵敏度对水听器的未来的发展至关重要。在声学研究的基础上,提出了中性浮力微结构并确定其参数,该结构加大了外力的有效作用面积,从而提高水听器的灵敏度,采用ANSYS有限元对水听器性能进行仿真,为了验证其可靠性,在驻波场测试水听器的性能。结果表明,该水听器的灵敏度-175dB,频响范围为20~500Hz,满足对远距离船舶辐射噪声的探测要求,灵敏度响应曲线的起伏在±1.5dB以内,具有良好的“8”字型指向性,凹点深度为48.8dB。 展开更多
关键词 矢量水听器 低频 中性浮力 灵敏度 流固耦合
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美国的中性浮力设备及其应用 被引量:3
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作者 马爱军 卢来洁 +1 位作者 张磊 刘巍 《载人航天》 CSCD 2012年第4期19-25,共7页
中性浮力设备是模拟航天失重效应的重要技术装备,介绍了美国中性浮力模拟设备的发展,并分析了美国应用中性浮力设备开展的航天员出舱活动训练、航天器装备研制、大型装备或构件的空间作业技术研究、航天工效学研究与评价等方面的工作,... 中性浮力设备是模拟航天失重效应的重要技术装备,介绍了美国中性浮力模拟设备的发展,并分析了美国应用中性浮力设备开展的航天员出舱活动训练、航天器装备研制、大型装备或构件的空间作业技术研究、航天工效学研究与评价等方面的工作,并针对我国未来空间站任务的需求,分析和展望了我国现有中性浮力水槽的应用前景。 展开更多
关键词 中性浮力设备 训练试验 出舱活动 工效评价
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具有中性浮力的水下压电加速度计的研究 被引量:1
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作者 陈洪娟 洪连进 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2004年第5期383-385,共3页
具有中性浮力的水下压电加速度计采用沿径向弯曲振动的压电陶瓷圆片作为敏感元件 ,它由粘接在一金属圆盘基座上的两片压电陶瓷圆片组成核心元件 ,用金属外壳实现边界支撑 ,外部由低密度复合材料包敷从而呈中性浮力。这种加速度计可直接... 具有中性浮力的水下压电加速度计采用沿径向弯曲振动的压电陶瓷圆片作为敏感元件 ,它由粘接在一金属圆盘基座上的两片压电陶瓷圆片组成核心元件 ,用金属外壳实现边界支撑 ,外部由低密度复合材料包敷从而呈中性浮力。这种加速度计可直接测得水下声场中水质点的振动加速度。作者研制的加速度计高 0 .0 2 8m、直径 0 .0 74 m、总质量 0 .12 kg、密度 990 kg/ m3,其电压灵敏度为 - 2 4 d B(0 d B=1V / g) ,电容量为 2 .4 n F,谐振频率13k Hz,工作频带 2 0~ 5 0 0 0 展开更多
关键词 加速度计 压电 中性浮力
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一种有效的中性浮力下实验体姿态机动模拟控制律设计 被引量:2
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作者 陈诗瑜 袁建平 方群 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期314-319,共6页
在空间微重力环境的地面模拟技术中,中性浮力法利用水的浮力使实验体处于漂浮状态,可以提供六自由度运动模拟,并且可进行长时间的与空间十分相似的自由运动。因此可以采用该方法实现空间飞行器空间任务的地面模拟演示和功能验证。姿态... 在空间微重力环境的地面模拟技术中,中性浮力法利用水的浮力使实验体处于漂浮状态,可以提供六自由度运动模拟,并且可进行长时间的与空间十分相似的自由运动。因此可以采用该方法实现空间飞行器空间任务的地面模拟演示和功能验证。姿态控制作为空间任务的基本操作之一,其在中性浮力实验环境下的控制模拟非常重要,需要针对复杂的水下环境进行设计。目前针对水下航行器的研究非常广泛,但是专门针对中性浮力环境下空间任务模拟的研究并不多,缺少理论验证与仿真。本文针对中性浮力环境下实验体姿态机动模拟控制律设计问题进行研究。首先根据流体力学和动量矩定理推导出实验体的姿态动力学方程,根据四元数与角速度的关系得到实验体的姿态运动学方程;然后在理想状态下基于动力学方程,使用Lyapunov方法设计实验体的姿态机动模拟控制律,并证明了闭环系统的渐进稳定性;最后通过仿真验证了控制算法的性能,为中性浮力环境下实验体姿态机动模拟提供理论基础。 展开更多
关键词 姿态机动模拟 实验体 微重力 中性浮力
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中性浮力下实验体模拟对地定向控制律设计 被引量:2
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作者 陈诗瑜 袁建平 方群 《科学技术与工程》 北大核心 2012年第8期1831-1835,共5页
中性浮力法是模拟空间微重力环境的一种常用手段,其原理是利用水的浮力平衡物体所受的重力,使物体处于漂浮状态。该方法模拟的微重力环境相似度高,持续时间长,可以提供6自由度运动模拟,因此采用该方法实现空间飞行器空间任务的地面模拟... 中性浮力法是模拟空间微重力环境的一种常用手段,其原理是利用水的浮力平衡物体所受的重力,使物体处于漂浮状态。该方法模拟的微重力环境相似度高,持续时间长,可以提供6自由度运动模拟,因此采用该方法实现空间飞行器空间任务的地面模拟演示和功能验证是可行的。研究了中性浮力下实验体模拟对地定向控制律设计问题。首先根据流体力学和动量矩定理推导出实验体的姿态动力学方程,并通过本体坐标系与参考坐标系的关系,得出用于控制的动力学方程。然后在理想状态下基于该动力学方程,使用Lyapunov方法设计实验体模拟对地定向控制律,并证明了闭环系统的渐进稳定性。最后通过仿真验证了控制算法的性能。为中性浮力环境下实验体的空间任务模拟提供理论基础。 展开更多
关键词 微重力 中性浮力 水下实验体 模拟对地定向 姿态稳定
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基于CMAC的中性浮力实验体解耦控制研究 被引量:1
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作者 李佩龙 王磊 李高丰 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期1003-1009,共7页
针对中性浮力实验体控制问题,提出一种动态解耦多通道复合控制算法。通过实验体受力分析,建立了其六自由度运动模型。设计了一种动态解耦神经网络,其优点在于能适应动态变化的耦合程度。采用CMAC(Cerebellar Model Articulation Control... 针对中性浮力实验体控制问题,提出一种动态解耦多通道复合控制算法。通过实验体受力分析,建立了其六自由度运动模型。设计了一种动态解耦神经网络,其优点在于能适应动态变化的耦合程度。采用CMAC(Cerebellar Model Articulation Controller)和PID复合控制进行单通道控制,其优点在于结合了CMAC前馈控制的快速响应性能和PID反馈控制的强抗干扰性。经MATLAB仿真验证,提出的算法能有效控制实验体位置和姿态。调整时间短且稳态精度高,效果优于PID控制。 展开更多
关键词 中性浮力 CMAC PID 神经网络解耦
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航天器中性浮力实验体外形设计与仿真 被引量:1
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作者 蒋奇英 方群 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期751-756,共6页
文章对中性浮力地面实验系统中实验体的外形进行了设计。首先利用Fluent软件求解计算出几种可供选择的实验体外形在各种工况下的水动力系数,同时通过力矩系数给出几种外形的静稳定性;然后在对水阻力系数和静稳定性进行分析和对比的基础... 文章对中性浮力地面实验系统中实验体的外形进行了设计。首先利用Fluent软件求解计算出几种可供选择的实验体外形在各种工况下的水动力系数,同时通过力矩系数给出几种外形的静稳定性;然后在对水阻力系数和静稳定性进行分析和对比的基础上,选择了正方体作为实验体的外形;最后对正方体实验体进行动力学建模及仿真分析,结果表明此外形实验体的水阻力可以被克服。由此说明从阻力能够被克服和具有良好的静稳定性的角度考虑,此外形可以作为较好的实验体外形选择。研究结果可为相关方面的进一步研究和设计提供依据。 展开更多
关键词 中性浮力模拟 微重力环境 外形设计
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水下训练服中性浮力姿态的一种量化测试方法
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作者 佘佳宏 张磊 +2 位作者 晁建刚 赵维 林万洪 《载人航天》 CSCD 北大核心 2023年第1期95-101,共7页
出舱活动模拟失重试验和训练中,复杂作业时需要水下训练服的姿态在直立位、水平位之间调整,由于缺乏对服装中性浮力姿态的定量描述,通常情况下配平难以达到模拟在轨失重状态时姿态大范围变化要求。分析了水下训练服的姿态及其受力关系,... 出舱活动模拟失重试验和训练中,复杂作业时需要水下训练服的姿态在直立位、水平位之间调整,由于缺乏对服装中性浮力姿态的定量描述,通常情况下配平难以达到模拟在轨失重状态时姿态大范围变化要求。分析了水下训练服的姿态及其受力关系,总结了水下训练服中性浮力姿态描述的定量指标,提出了一种姿态测试方法,设计并研制了一套姿态测试系统,并对水下训练服进行实际测试。结果表明:该指标可有效描述水下训练服的中性浮力配平姿态,提高配平效果。该指标也适用于其他水下中性浮力设备。 展开更多
关键词 水下训练服 失重环境 中性浮力姿态 指标测试
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空间飞行器中性浮力实验体结构设计 被引量:1
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作者 蒋奇英 方群 +1 位作者 李建军 朱晓光 《科学技术与工程》 2011年第12期2734-2739,共6页
中性浮力地面实验系统的实验体设计问题是有效实现空间飞行器研制阶段地面演示验证实验的关键技术之一。根据实验系统的任务需求,对实验体结构系统进行了设计。首先根据阿基米德原理对浮心和重心相对位置进行设计;然后通过对质量特性进... 中性浮力地面实验系统的实验体设计问题是有效实现空间飞行器研制阶段地面演示验证实验的关键技术之一。根据实验系统的任务需求,对实验体结构系统进行了设计。首先根据阿基米德原理对浮心和重心相对位置进行设计;然后通过对质量特性进行计算,给出了实验体结构的最终设计方案;并进行了物理仿真实验,实验结果证明了设计方案的合理性和可行性。 展开更多
关键词 中性浮力模拟 空间飞行器 微重力环境 实验体结构设计
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泊肃叶流下中性浮力颗粒横向迁移的研究进展
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作者 叶挺 凡凤仙 《上海理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期118-126,共9页
对泊肃叶流下中性浮力颗粒横向迁移相关实验和数值模拟研究进行归纳和评述,发现目前对颗粒横向迁移行为的认识仍存在争议,对横向迁移内在机理研究还不够深入。鉴于直接力/虚拟区域数值模拟方法在液固两相流精准模拟中的优势,采用该方法... 对泊肃叶流下中性浮力颗粒横向迁移相关实验和数值模拟研究进行归纳和评述,发现目前对颗粒横向迁移行为的认识仍存在争议,对横向迁移内在机理研究还不够深入。鉴于直接力/虚拟区域数值模拟方法在液固两相流精准模拟中的优势,采用该方法对圆管内泊肃叶流下单个颗粒的横向迁移进行模拟再现;据此指出在今后的研究中应基于直接力/虚拟区域方法开展研究,以全面识别颗粒横向迁移的动力学行为,并揭示其内在机理。 展开更多
关键词 泊肃叶流 中性浮力颗粒 横向迁移 液固两相流 直接力/虚拟区域方法
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用RAFOS中性浮力漂流物追踪事件热液柱的演化 被引量:1
13
作者 Upton,JE 陈秀澄 《海洋地质动态》 1999年第2期16-18,共3页
除了热液连续放喷产生的稳态热柱之外,海底热液系统也产生了较大热柱,这些热柱存在于水柱的较高处,估计可能是由热水灾变释放引起的。这些事件热液柱中的首例是1986年在胡安·德富卡海岭(JdFR)南部观测到的,它是一个... 除了热液连续放喷产生的稳态热柱之外,海底热液系统也产生了较大热柱,这些热柱存在于水柱的较高处,估计可能是由热水灾变释放引起的。这些事件热液柱中的首例是1986年在胡安·德富卡海岭(JdFR)南部观测到的,它是一个直径大约20km,厚600m,集中在海... 展开更多
关键词 RAFOS 中性浮力 漂流物 追踪事件 热液柱
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基于ADAMS的水下人体模型仿真 被引量:13
14
作者 柳宁 李俊峰 +1 位作者 冯庆义 王天舒 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期240-243,共4页
将着服装人体简化为11刚体模型,参考Morison公式引入水动阻力,基于多体动力学软件ADAMS建立了航天员水下动力学模型。进行了试验并根据试验记录对模型进行了修正。通过模型仿真与试验录像处理得到的运动学数据进行比较来验证模型的有效... 将着服装人体简化为11刚体模型,参考Morison公式引入水动阻力,基于多体动力学软件ADAMS建立了航天员水下动力学模型。进行了试验并根据试验记录对模型进行了修正。通过模型仿真与试验录像处理得到的运动学数据进行比较来验证模型的有效性。在水下环境和空间环境的的仿真数据基础上,讨论了配重,水动阻力和浮漂反馈对肩关节和膝关节力矩的影响。 展开更多
关键词 人体模型 中性浮力 水动阻力 多体动力学 ADAMS 仿真
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空间机械臂水下试验及其关键技术综述 被引量:12
15
作者 曾磊 孙鹏飞 +2 位作者 陈明 金俨 刘宾 《载人航天》 CSCD 2016年第1期45-54,共10页
为配合航天员出舱活动训练以及在中性浮力环境中验证空间机械臂的相关任务和功能,需开展空间机械臂的水下试验工作。对加拿大I臂、Ranger项目、Eurobot欧洲号机器人等国际空间机械臂水下试验情况进行了调研,提炼出水下密封技术、水下接... 为配合航天员出舱活动训练以及在中性浮力环境中验证空间机械臂的相关任务和功能,需开展空间机械臂的水下试验工作。对加拿大I臂、Ranger项目、Eurobot欧洲号机器人等国际空间机械臂水下试验情况进行了调研,提炼出水下密封技术、水下接口湿式插拔技术、中性浮力配平技术、水动力特性仿真技术、水压传动与关节设计技术等关键技术,为我国空间机械臂后续开展水下试验工作提供参考和借鉴。 展开更多
关键词 空间机械臂 中性浮力 水下试验 关键技术
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水动阻力随动补偿系统设计与仿真分析 被引量:3
16
作者 李玥 朱战霞 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期192-195,共4页
针对中性浮力实验中水动阻力的补偿问题,提出了一种参数自整定模糊PI控制方法,即采用传统的PID控制与模糊控制相结合的新型控制方法。将方法应用于水动阻力补偿系统的控制闭环中,并利用MATLAB软件中的模糊控制工具箱进行了系统的辅助设... 针对中性浮力实验中水动阻力的补偿问题,提出了一种参数自整定模糊PI控制方法,即采用传统的PID控制与模糊控制相结合的新型控制方法。将方法应用于水动阻力补偿系统的控制闭环中,并利用MATLAB软件中的模糊控制工具箱进行了系统的辅助设计与仿真。仿真结果表明,参数自整定模糊Pl控制可改善水动阻力补偿系统的动态性能,该方法是水动阻力实时补偿的有效方法。 展开更多
关键词 中性浮力 水动阻力 随动控制系统 模糊比例积分控制
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飞起来拍摄——从影像记录到水下摄影的技法探析 被引量:1
17
作者 杨骥 《南京艺术学院学报(美术与设计)》 CSSCI 北大核心 2017年第4期34-40,共7页
在科技高度发达的当下,摄影以成为日常活动,越来越多的人开始尝试不一样的拍摄方式,潜水运动的兴起,为大众和专业摄影师带来了新的拍摄形式,在水下失重状态下,潜水摄影师开启了"飞行"模式,并且希望能在这样的环境下拍摄出更... 在科技高度发达的当下,摄影以成为日常活动,越来越多的人开始尝试不一样的拍摄方式,潜水运动的兴起,为大众和专业摄影师带来了新的拍摄形式,在水下失重状态下,潜水摄影师开启了"飞行"模式,并且希望能在这样的环境下拍摄出更多优秀的画面。本文从梳理人类影像记录入手,重点论述了潜水摄影的技巧。 展开更多
关键词 摄影 光传播 概念摄影 水下摄影 水肺 中性浮力 色平衡
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板式表面张力贮箱导流板的理论计算与试验验证 被引量:3
18
作者 邱中华 刘志杰 +2 位作者 朱文杰 黄立钠 陈志坚 《火箭推进》 CAS 2020年第2期21-28,共8页
板式表面张力贮箱的PMD通常包括导流板与出口附近的蓄液器,导流板是影响板式贮箱性能的关键因素之一,由于地面没有失重环境无法直接进行导流板的工作原理地面验证。为了确认导流板的可用性,通过理论分析建立了导流板液体传输能力的计算... 板式表面张力贮箱的PMD通常包括导流板与出口附近的蓄液器,导流板是影响板式贮箱性能的关键因素之一,由于地面没有失重环境无法直接进行导流板的工作原理地面验证。为了确认导流板的可用性,通过理论分析建立了导流板液体传输能力的计算方法,通过中性浮力试验对导流板的液体收集能力进行了试验验证。经过多次试验的试验结果与理论计算结果的对比分析,得到了一种可应用于工程设计的计算方法,利用该方法编程形成了一套计算软件,可指导板式表面张力贮箱内导流板的设计。 展开更多
关键词 表面张力贮箱 导流板 理论计算 中性浮力试验 试验验证
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