突破!太空人工光合作用潜力大

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作者 张雪松 《太空探索》 2025年第3期12-15,共4页

近期,借助天宫空间站梦天实验舱内的基础试验机柜,中国航天员顺利开展了地外人工光合作用技术试验,并在国际上首次成功实现了高效的二氧化碳转换和氧气再生技术。光合作用是地球碳循环和氧气生成的核心环节,而随着科学技术进步,人类对... 近期,借助天宫空间站梦天实验舱内的基础试验机柜,中国航天员顺利开展了地外人工光合作用技术试验,并在国际上首次成功实现了高效的二氧化碳转换和氧气再生技术。光合作用是地球碳循环和氧气生成的核心环节,而随着科学技术进步,人类对人工光合作用日益重视,通过将太阳能转换为化学能,有助于为人类开发利用地外资源、建造太空基地乃至开拓地外殖民地奠定基础。 展开更多

关键词 科学技术进步 太阳能转换 太空基地 人工光合作用 核心环节 试验机 二氧化碳 开发利用

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人工光合作用研究现状 被引量：2

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作者 杨来侠 任秀斌 刘旭 《西安科技大学学报》 CAS 2014年第1期1-5,共5页

由于社会生产发展以及人类能源消耗需求的增加,能源危机与环境污染已成为当今社会所面临的重大问题。世界各国在解决能源危机问题上进行着不断的探索,在各种新能源(如水能、太阳能,氢能、核能等)研究中,人工光合作用以其高效转换太阳能... 由于社会生产发展以及人类能源消耗需求的增加,能源危机与环境污染已成为当今社会所面临的重大问题。世界各国在解决能源危机问题上进行着不断的探索,在各种新能源(如水能、太阳能,氢能、核能等)研究中,人工光合作用以其高效转换太阳能、清洁无污染、产生稳定的生物能源等诸多优势引起世界各国的高度重视。介绍了自然光合作用的主要过程及涉及的化学反应,主要阐述了人工光合作用在解决能源危机和环境问题上的有效性和必要性,并且综述了人工光合作用的3个发展方向(水光解制氢、人工模拟光合作用生成碳水化合物、光合作用的基因改造)及其各自的国内外研究现状、研究中存在的问题,最后对人工光合作用的前景进行了展望,并对存在的问题提出了相应的对策。 展开更多

关键词 能源危机 人工光合作用 新能源

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瑞士洛桑联邦理工学院开发人工光合作用制氢技术

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作者 程钰丹(摘译) 《石油炼制与化工》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期14-14,共1页

几十年来,研究人员一直梦想设计一种完全由太阳能供电并从空气中收集水的设备,从而提供氢燃料。现在,瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)的化学工程师Kevin Sivula及其团队朝着这一梦想又近了一步。他们开发了一种巧妙而简单的系统,将基于半导... 几十年来,研究人员一直梦想设计一种完全由太阳能供电并从空气中收集水的设备,从而提供氢燃料。现在,瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)的化学工程师Kevin Sivula及其团队朝着这一梦想又近了一步。他们开发了一种巧妙而简单的系统,将基于半导体的技术与具有两个关键特征的新型电极相结合。 展开更多

关键词 太阳能供电 化学工程师 人工光合作用 洛桑联邦理工学院 氢燃料 关键特征 制氢技术 新型电极

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新型人工光合作用系统的能量和质量平衡研究

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作者 关学新 沈勇婷 裴刚 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期104-110,共7页

该文提出一种新型人工光合作用(AP)系统,通过PV/T装置将太阳能光热综合利用,转化为热能和电能,分别供给吸附式碳捕获和碳还原的反应过程。建立并耦合PV/T模型、吸附碳捕获与碳还原反应模型,随后基于CO_(2)还原反应所需的CO_(2)质量进行... 该文提出一种新型人工光合作用(AP)系统,通过PV/T装置将太阳能光热综合利用,转化为热能和电能,分别供给吸附式碳捕获和碳还原的反应过程。建立并耦合PV/T模型、吸附碳捕获与碳还原反应模型,随后基于CO_(2)还原反应所需的CO_(2)质量进行能量-质量匹配性分析。结果表明,金属有机骨架74(MOF-74)的CO_(2)捕获量比活性炭大了6倍,具有较大的CO_(2)捕获潜力,但当MOF-74吸附剂的质量高于50 kg时,CO_(2)捕获的热效率降低到20%以下。采用聚光度为10的1 m^(2)的PV/T时,15 kg的MOF-74可在一天内捕获0.45 kg的纯CO_(2),并制备0.152 kg甲烷。 展开更多

关键词 太阳能 人工光合作用 气体吸附 电解还原

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韩国利用纳米材料研发出人工光合作用技术

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《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2010年第5期134-134,共1页

韩国科学技术院的新材料工学院研究组日前利用纳米材料成功研发了人工光合作用技术。据介绍，人工光合作用技术是一种利用光能生成精密化学物质的技术。该研究组仿效自然界的光合作用，以用于太阳能电池的纳米级光感材料，将光能转换成... 韩国科学技术院的新材料工学院研究组日前利用纳米材料成功研发了人工光合作用技术。据介绍，人工光合作用技术是一种利用光能生成精密化学物质的技术。该研究组仿效自然界的光合作用，以用于太阳能电池的纳米级光感材料，将光能转换成电能，由此引导产生氧化还原酶反应。 展开更多

关键词 韩国科学技术院 人工光合作用 纳米材料 利用 研发 光能转换 太阳能电池 化学物质

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石墨烯可作为人工光合作用高效催化剂

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《中国材料进展》 CAS CSCD 2012年第7期15-15,共1页

据物理学家组织网2012年7月18日报道，韩国化学技术研究所和首尔梨花女子大学的新研究，证明石墨烯作为一种高效的光催化剂可使人工光合作用系统的效率提升，其同时展示了一个能直接将二氧化碳转换成太阳能化学物质或太阳能燃料的基准... 据物理学家组织网2012年7月18日报道，韩国化学技术研究所和首尔梨花女子大学的新研究，证明石墨烯作为一种高效的光催化剂可使人工光合作用系统的效率提升，其同时展示了一个能直接将二氧化碳转换成太阳能化学物质或太阳能燃料的基准实例。该研究刊登在最新一期的《美国化学学会杂志》上。 展开更多

关键词 人工光合作用 高效催化剂 石墨 美国化学学会 物理学家 化学技术 光催化剂 化学物质

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向人工光合作用发展的太阳能

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《中外能源》 CAS 2016年第11期104-104,共1页

瑞士巴塞尔大学和苏黎世大学的化学家已在用太阳光产生能源的发展进程中又前进了一步：他们第一次能够用人造分子重现自然光合作用关键阶段中的一个阶段，其结果已经发表在《应用化学》杂志（国际版）。

关键词 人工光合作用 太阳能 人造分子 应用化学 太阳光 化学家 苏黎世 巴塞尔

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向人工光合作用发展的太阳能

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《中外能源》 CAS 2017年第1期101-101,共1页

瑞士巴塞尔大学和苏黎世大学的化学家已在用太阳光产生能源的发展进程中又前进了一步：他们第一次能够用人造分子重现自然光合作用关键阶段中的一个阶段。其结果已经发表在《应用化学》杂志（国际版）。吸收太阳光后绿色植物能够通过所... 瑞士巴塞尔大学和苏黎世大学的化学家已在用太阳光产生能源的发展进程中又前进了一步：他们第一次能够用人造分子重现自然光合作用关键阶段中的一个阶段。其结果已经发表在《应用化学》杂志（国际版）。吸收太阳光后绿色植物能够通过所谓的分子充电蓄电池短暂储存电荷。这两个研究小组都能用他们专门为这个实验制造的人造分子来观察这个过程。 展开更多

关键词 人工光合作用 太阳能 人造分子 应用化学 太阳光 化学家 苏黎世 巴塞尔

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美华裔科学家研发人工光合作用

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《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2010年第8期130-131,共2页

据报道，美国加州大学伯克利分校和加州理工学院将在未来5年获得联邦能源部拨款1亿2200万元，合作发展“人工光合作用”（artificial photosynthesis）的环保能源科技。将主导伯克利人工光合作用中心的华裔科学家杨培东近日接受专访表示，

关键词 人工光合作用 华裔科学家 研发 加州理工学院 美国加州大学 合作发展 能源科技 能源部

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通过人工光合作用生产清洁的氢燃料

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《中外能源》 CAS 2018年第7期104-104,共1页

Energy Daily,2018-05-04一种新型稳定的人造光合作用装置可利用阳光分解新鲜水和海水制氢,使效率提高了一倍,产生的氢可用于燃料电池。该装置也可以经重新配置后将二氧化碳转化为燃料。氢气是最干净的燃料,水是其唯一的排放物。但是氢... Energy Daily,2018-05-04一种新型稳定的人造光合作用装置可利用阳光分解新鲜水和海水制氢,使效率提高了一倍,产生的氢可用于燃料电池。该装置也可以经重新配置后将二氧化碳转化为燃料。氢气是最干净的燃料,水是其唯一的排放物。但是氢气生产并不总是环保的,常规方法需要天然气或电力。新设备的制氢方法称为太阳能直接水分解法。 展开更多

关键词 人工光合作用 氢气生产 氢燃料 二氧化碳转化 制氢方法 DAILY 燃料电池 海水

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通过人工光合作用生产清洁的氢燃料

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《石油化工应用》 CAS 2018年第9期122-123,共2页

一种新型稳定的人造光合作用装置可利用阳光分解新鲜水和海水制氢,使效率提高了一倍,产生的氢可用于燃料电池。该装置也可以经重新配置后将二氧化碳转化为燃料。氢气是最干净的燃料,水是其唯一的排放物。但是氢气生产并不总是环保的,常... 一种新型稳定的人造光合作用装置可利用阳光分解新鲜水和海水制氢,使效率提高了一倍,产生的氢可用于燃料电池。该装置也可以经重新配置后将二氧化碳转化为燃料。氢气是最干净的燃料,水是其唯一的排放物。但是氢气生产并不总是环保的,常规方法需要天然气或电力。新设备的制氢方法称为太阳能直接水分解法。 展开更多

关键词 人工光合作用 氢气生产 氢燃料 二氧化碳转化 制氢方法 燃料电池 海水 新鲜水

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韩国利用纳米材料研发出人工光合作用技术

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《石油化工应用》 CAS 2010年第5期109-109,共1页

韩国科学技术院的新材料工学院研究组日前利用纳米材料成功研发了人工光合作用技术。 据介绍，人工光合作用技术是一种利用光能生成精密化学物质的技术。该研究组仿效自然界的光合作用，以用于太阳能电池的纳米级光感材料，将光能转换... 韩国科学技术院的新材料工学院研究组日前利用纳米材料成功研发了人工光合作用技术。 据介绍，人工光合作用技术是一种利用光能生成精密化学物质的技术。该研究组仿效自然界的光合作用，以用于太阳能电池的纳米级光感材料，将光能转换成电能，由此引导产生氧化还原酶反应。 展开更多

关键词 韩国科学技术院 人工光合作用 纳米材料 利用 研发 光能转换 太阳能电池 化学物质

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海-陆交互作用与海岸带碳中和农业驱动 被引量：2

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作者 周启星 王辉 欧阳少虎 《农业环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期1-10,共10页

海岸带既是生态脆弱区也是低碳农业发展“前哨”。推动和发展碳中和农业符合时代所需,也符合绿色、可持续发展理念。基于此,本文阐述了在海岸带区域发展碳中和农业的相关问题和重要性。首先,本文阐释了海陆交互作用以及海岸带碳中和农... 海岸带既是生态脆弱区也是低碳农业发展“前哨”。推动和发展碳中和农业符合时代所需,也符合绿色、可持续发展理念。基于此,本文阐述了在海岸带区域发展碳中和农业的相关问题和重要性。首先,本文阐释了海陆交互作用以及海岸带碳中和农业发展理念;然后,分析了海岸带碳中和农业驱动中的碳中和农业生物、人工光合作用与农业驱动以及该理念的工程化应用问题;最后,深入剖析了如何识别海岸带农业核心碳汇,包括原位监测、同位素标记与统计学分析方法,并在此基础上提出了农业碳汇增强技术,为后续海岸带碳中和农业的构建、发展和实践提供参考,同时对促进脆弱的海岸带生态系统的保护和绿色低碳农业的发展具有重要意义。 展开更多

关键词 碳中和农业 海岸带 海陆交互作用 可持续发展 人工光合作用

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高效人工光合制氢成功

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《低温与特气》 CAS 2017年第6期50-50,共1页

近日,南京理工大学材料学院张侃教授等通过缺陷诱导的外延生长法,合成出了硫化镉、硫化钼异质结构光催化剂。保证了人工光合作用制氢的高效率,并且极大地降低了成本。这一研究成果推进了高效、清洁的氢能源工业化生产的步伐。在人工光... 近日,南京理工大学材料学院张侃教授等通过缺陷诱导的外延生长法,合成出了硫化镉、硫化钼异质结构光催化剂。保证了人工光合作用制氢的高效率,并且极大地降低了成本。这一研究成果推进了高效、清洁的氢能源工业化生产的步伐。在人工光合作用过程中,助催化剂在转换效率上扮演着至关重要的角色。过去主要依赖稀有金属铂、金、铱、铑等做助催化剂,虽效率较高,但是价格昂贵,无法满足工业化生产的需要。 展开更多

关键词 人工光合作用 硫化钼 异质结构

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中国科学院院士李灿:发展人工光合成产业是“一石三鸟”之举

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作者 张佳星 《中国科技财富》 2023年第5期85-87,共3页

自然界的光合作用给了我们启发。光合作用的本质是能量固定的过程。以人工方法实现光合作用的研究持续了很多年,有光催化、电催化、热催化、酶催化等技术路线。这些研究正朝着不断提高人工光合作用的效率、实现规模化生产的方向前进。

关键词 中国科学院院士 人工方法 人工光合作用 一石三鸟 电催化 规模化生产 热催化 酶催化

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人工无机半导体Z型反应光催化分解水 被引量：1

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作者 丁亮 周涵 范同祥 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期134-139,共6页

比较了自然和人工Z型光合作用过程,从反应的基本原理、常用体系及其光催化效率的影响因素入手,着重介绍了无机物半导体Z型光解水体系。在此基础上,针对研究中存在的问题,提出了提高光解水效率的3种可能途径。

关键词 人工Z型光合作用 光解水制氢 电子介体

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Co_4O_4立方烷分子催化剂用于高效光电催化分解水 被引量：3

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作者 吴凯 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2017年第9期1726-1727,共2页

模拟光合作用、利用太阳能分解水制氢是实现太阳能转换的一条理想途径。作为水分解反应的两个半反应之一,高效催化水氧化一直以来是人工光合作用体系的瓶颈所在^1。目前除多相水氧化催化剂外,基于过渡金属配合物的小分子催化剂凭借其高... 模拟光合作用、利用太阳能分解水制氢是实现太阳能转换的一条理想途径。作为水分解反应的两个半反应之一,高效催化水氧化一直以来是人工光合作用体系的瓶颈所在^1。目前除多相水氧化催化剂外,基于过渡金属配合物的小分子催化剂凭借其高活性、结构明确以及性能易于调控等优势受到越来越多的关注^（2,3）。 展开更多

关键词 氧化催化剂 分解水 小分子 光电催化 立方烷 人工光合作用 过渡金属配合物 太阳能转换

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一种PS给体模型化合物的合成和性能

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作者 施锋 李宏洋 +5 位作者 彭孝军 陈小强 张蓉 王东平 樊江莉 孙立成 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2004年第9期1666-1672,共7页

为了模拟植物光系统 的给体部分 ,设计、合成了配合物 2 .在该模型化合物中 ,配体的邻位被 2个{[2 -羟基 -3 -(吗啉基 -4-甲基 ) -5 -叔丁基 -苄基 ](吡啶 -2 -甲基 )胺基 -甲基 }取代的苯酚通过酰胺键与光敏体[Ru( bpy) 3]2 + 共价相... 为了模拟植物光系统 的给体部分 ,设计、合成了配合物 2 .在该模型化合物中 ,配体的邻位被 2个{[2 -羟基 -3 -(吗啉基 -4-甲基 ) -5 -叔丁基 -苄基 ](吡啶 -2 -甲基 )胺基 -甲基 }取代的苯酚通过酰胺键与光敏体[Ru( bpy) 3]2 + 共价相连 .利用 ESI-MS和 1 D,2 D NMR( g COSY,HSQC和 HMBC)对化合物结构进行了鉴定 ,并通过 UV-Vis、荧光发射光谱、闪光光解及电化学对其光化学性能和氧化还原特性进行了研究 .结果表明 ,化合物的吸收波长发生红移 ;激发态寿命长 ;可螯合双核高价 Mn( )原子 ;且 Ru3+ /Ru2 + 的氧化电位比 Phenol+ /Phenol和 Mn( , ) /Mn( )的高 ,满足自然界 PS 电子转移的基本要求 ,可用于 PS 给体部分的初步研究 . 展开更多

关键词 配体设计 含酚配体 双核配合物 水氧化 光系统Ⅱ 人工光合作用

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光系统II中新型高价模型化合物合成及性能测试

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作者 李宏洋 施锋 +4 位作者 彭孝军 孙立成 张蓉 张丽珠 陈小强 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期17-21,共5页

设计、合成了一个新的光合作用给体部分的模型化合物:[Mn2(III,III)L(μ-OAc)2].PF6(化合物1),其中L为2,6-二{[(2-羟基-5-叔丁基苄基)(吡啶-2-亚甲基)-氨基]-亚甲基}-4-甲基苯酚.与以往的模型体系[Mn2(II,II)(bpmp)(μ-OAc)2].ClO4(化合... 设计、合成了一个新的光合作用给体部分的模型化合物:[Mn2(III,III)L(μ-OAc)2].PF6(化合物1),其中L为2,6-二{[(2-羟基-5-叔丁基苄基)(吡啶-2-亚甲基)-氨基]-亚甲基}-4-甲基苯酚.与以往的模型体系[Mn2(II,II)(bpmp)(μ-OAc)2].ClO4(化合物8)相比,新模型增加了2个酚配体及2个叔丁基.此化合物中2个以伪八面体形状配位的Mn离子通过1个酚基和2个二齿羧基相连.这些基团的引入提高了中心金属Mn的价态,并增加了配体的电子云密度,从而降低了Mn的氧化还原电位.该模型进一步缩小了人工模型体系与天然光合作用释氧中心(OEC)四核锰簇的差异.通过IR、ESI-MS、NMR(gCOSY、gHMBC、gHSQC)及电化学对新配体及络合物进行了表征和测试. 展开更多

关键词 双核锰络合物 人工光合作用 释氧中心 含酚配体 配体设计

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基于CdS和CdSe纳米半导体材料的可见光催化二氧化碳还原研究进展 被引量：6

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作者 吴进 刘京 +2 位作者 夏雾 任颖异 王锋 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2021年第5期95-102,共8页

二氧化碳(CO_(2))是大气层中温室气体的主要成分,资源化利用二氧化碳既可以减少二氧化碳排放又可以利用二氧化碳制备高附加值化学品。通过人工光合作用系统将二氧化碳还原为一氧化碳、甲烷等太阳燃料被认为是二氧化碳资源化利用的理想... 二氧化碳(CO_(2))是大气层中温室气体的主要成分,资源化利用二氧化碳既可以减少二氧化碳排放又可以利用二氧化碳制备高附加值化学品。通过人工光合作用系统将二氧化碳还原为一氧化碳、甲烷等太阳燃料被认为是二氧化碳资源化利用的理想方式。纳米半导体材料因其丰富的光物理和光化学特性以及优异的光稳定性被作为光敏剂或光催化剂用于构筑光催化二氧化碳还原体系,其中CdS和CdSe(如溶胶量子点、纳米棒、纳米片)是研究较多的两种纳米半导体材料。基于CdS或CdSe纳米半导体材料的光催化二氧化碳还原体系可分为三类:(i)基于CdS、CdSe的光催化二氧化碳还原体系;(ii)基于CdS、CdSe复合材料的二氧化碳还原体系;(iii)CdS和分子催化剂构筑的杂化二氧化碳还原体系。本文介绍了人工光合作用体系的构筑以及半导体纳米材料光催化机理,总结了上述三类体系中的代表性工作,最后讨论了基于纳米半导体材料的光催化二氧化碳还原研究前景和面临的挑战。 展开更多

关键词 人工光合作用 CO_(2)还原 CdS纳米半导体 CDSE量子点 分子催化剂

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