同化IASI资料对台风“红霞”和“莫兰蒂”预报的影响研究 被引量：9

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作者 余意 张卫民 +2 位作者 曹小群 赵延来 段博恒 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2017年第4期500-509,共10页

红外高光谱大气探测仪IASI可提供高精度的大气垂直温度和湿度信息,能够探测台风结构特征,有效弥补台风影响区域观测资料稀缺的不足。以WRFDA三维变分同化系统为基础构建IASI同化试验平台,实现Mc Nally提出的MW云检测方法,并调整参数形... 红外高光谱大气探测仪IASI可提供高精度的大气垂直温度和湿度信息,能够探测台风结构特征,有效弥补台风影响区域观测资料稀缺的不足。以WRFDA三维变分同化系统为基础构建IASI同化试验平台,实现Mc Nally提出的MW云检测方法,并调整参数形成大阈值的LMW云检测方法,以超强台风"红霞"(1506)和"莫兰蒂"(1614)为试验个例,对IASI观测资料进行同化对比试验。对于台风"红霞",MW云检测方案对于高层通道299保留的观测数目仅为大阈值LMW云检测的16.2%和WRFDA系统默认的MMR云检测的9.2%,对于底层通道921分别为3.3%和2.6%。但是MW试验分析场强度最强,获得的72 h台风路径预报最接近真实路径,路径误差最小。两个台风个例试验结果相似,表明有效的云检测过程能提高IASI资料同化分析场的准确性,同化IASI资料有利于改善台风预报技巧。 展开更多

关键词 红外高光谱 IASI 台风 资料同化 云检测

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基于坐标分割的聚集型代数多重网格预条件研究

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作者 吴建平 银福康 +1 位作者 彭军 杨锦辉 《计算机应用与软件》 北大核心 2018年第7期273-278,共6页

针对基于坐标分割的聚集型代数多重网格预条件,给出了三种进行坐标分割的方法,即正方分割、最小界面分割与逐步单向分割,并对其进行了高效实现。正方分割以每个子图接近于正方体或正方形的方式进行分割。最小界面分割遍历所有可能的分割... 针对基于坐标分割的聚集型代数多重网格预条件,给出了三种进行坐标分割的方法,即正方分割、最小界面分割与逐步单向分割,并对其进行了高效实现。正方分割以每个子图接近于正方体或正方形的方式进行分割。最小界面分割遍历所有可能的分割,并以每个子图表面积或周长之和最短的方式进行实际分割。逐步单向分割以分割数的素因子分解为基础,并按素因子从大到小的顺序,每次沿不同坐标数最大的方向进行分割,直到所有素因子遍历完为止。之后对从模型偏微分方程离散得到的稀疏线性方程组,通过V型、W型与K型等多种循环,从多重网格预条件共轭斜量法的效率上,对这三种分割算法进行了实验对比分析。结果表明,逐步单向分割更适合于Jacobi光滑、K-循环与强各向异性等情形。最小界面分割算法更适合于Gauss-Seidel光滑、系数矩阵具有较多非零元素等情形。 展开更多

关键词 稀疏线性方程组 聚集型代数多重网格 预条件 共轭斜量法 坐标分割

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波浪中两浮体水动力干扰模型试验研究综述（英文）

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作者 周广礼 肖汶斌 欧勇鹏 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2016年第9期1201-1210,共10页

波浪中两浮体的水动力干扰问题主要来自于海上补给作业实践。目前,国内外已有多家水池机构可开展两浮体的零航速模型试验,而有航速状态下两船模型试验的数据十分稀少且珍贵。为此,文章重点介绍了国内外相关机构开展的两浮体间流体共振... 波浪中两浮体的水动力干扰问题主要来自于海上补给作业实践。目前,国内外已有多家水池机构可开展两浮体的零航速模型试验,而有航速状态下两船模型试验的数据十分稀少且珍贵。为此,文章重点介绍了国内外相关机构开展的两浮体间流体共振模型试验、零航速和有航速下的两浮体模型试验概况,并分析了波浪中有航速两船水池模型试验的主要技术难点。 展开更多

关键词 两浮体 模型试验 零航速 有航速

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大规模流场模拟中壁面距离的并行计算方法研究 被引量：4

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作者 杨永国 程兴华 王万金 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2016年第6期1086-1090,共5页

采用MPI多进程和Open MP多线程两级并行相结合的方式,实现了循环盒子法的并行计算,并对其预处理算法进行了改进。在国家超算广州中心的"天河-2"系统上,完成了对亿级网格量的超燃冲压发动机燃烧室算例的测试。结果分析表明,进... 采用MPI多进程和Open MP多线程两级并行相结合的方式,实现了循环盒子法的并行计算,并对其预处理算法进行了改进。在国家超算广州中心的"天河-2"系统上,完成了对亿级网格量的超燃冲压发动机燃烧室算例的测试。结果分析表明,进程盒子法和边界盒子法不存在盒子切割数的选择问题,边界盒子法较其他算法具有更好的加速比,可显著提高壁面距离的计算效率。 展开更多

关键词 壁面距离 并行计算 大规模 循环盒子 边界盒子

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M-COSTAS复合编码连续主动声呐信号研究 被引量：4

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作者 吴迪 周泽民 曾新吾 《信号处理》 CSCD 北大核心 2016年第10期1187-1193,共7页

连续主动声呐利用连续发射的声信号进行目标探测,相比于脉冲主动声呐具有可连续跟踪、时间增益更高等优势。连续主动声呐技术研究的一个重要内容是发射信号设计,本文在M序列和COSTAS圆序列的基础上提出了一种复合连续循环编码信号(M-COS... 连续主动声呐利用连续发射的声信号进行目标探测,相比于脉冲主动声呐具有可连续跟踪、时间增益更高等优势。连续主动声呐技术研究的一个重要内容是发射信号设计,本文在M序列和COSTAS圆序列的基础上提出了一种复合连续循环编码信号(M-COSTAS)。仿真结果表明,该信号可以得到近似于理想"图钉状"的距离/速度输出结果,并可利用COSTAS圆序列的循环特性实现较高的目标重访率(Target Revisit Rate)。与相同时宽带宽积的LFM-COSTAS信号相比,M-COSTAS在测距时可实现更低的旁瓣;与相同相位编码宽度和时宽的M序列编码信号相比,M-COSTAS可实现更高的距离/速度分辨力;此外,M-COSTAS的测距性能受M序列影响,M序列越长,距离向的旁瓣输出越低,且距离分辨力越高。 展开更多

关键词 连续主动声呐 M序列 COSTAS圆序列

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海洋环境对海面源噪声场的影响分析 被引量：2

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作者 刘媛昕 吴艳群 +3 位作者 马树青 宋君强 吴国溧 张志通 《南京大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2017年第4期638-645,共8页

海面源产生的海洋环境噪声场与海洋声学环境参数紧密相关.研究海洋声学环境参数对海面源产生的噪声场互谱密度的影响,有助于深刻理解此类噪声场空间分布的物理内涵,为其服务于海洋环境参数反演和目标检测定位奠定基础.基于简正波模型推... 海面源产生的海洋环境噪声场与海洋声学环境参数紧密相关.研究海洋声学环境参数对海面源产生的噪声场互谱密度的影响,有助于深刻理解此类噪声场空间分布的物理内涵,为其服务于海洋环境参数反演和目标检测定位奠定基础.基于简正波模型推导了海面源产生的环境噪声场的互谱密度函数,通过仿真计算讨论了不同声速剖面与不同海底参数情况下,采用积分的方法计算各号简正波对海洋环境噪声强度的贡献,并用平面波模型计算相同海洋环境下的海底损失进行验证.结果表明,各号简正波对总声场的贡献同时受到声速剖面和海底参数的影响.其中声速剖面对各号简正波对海洋环境噪声强度贡献的影响较大,而海底参数对各号简正波对海洋环境噪声强度贡献的影响相对较小.对于海底参数而言,声速是影响各号简正波对总噪声场贡献的最主要因素;海底密度次之;海底声吸收对海底损失和各号简正波对总噪声场贡献的影响较小.对声速剖面而言,在负梯度声速剖面下,高号简正波对海洋环境噪声场的贡献较大;在正梯度声速剖面下,低号简正波对海洋环境噪声场的贡献较大. 展开更多

关键词 海洋环境噪声 声速剖面 海底参数 简正波 本征函数

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流依赖球面小波背景误差协方差模型设计和初步试验 被引量：3

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作者 张卫民 刘柏年 +3 位作者 曹小群 赵延来 朱孟斌 赵文静 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期410-420,共11页

基于资料同化集合设计了流依赖球面小波背景场误差协方差模型中背景误差方差和局地垂直相关协方差的统计计算方法。为了提高背景误差方差的估计精度,采用客观滤波技术来减少因集合样本个数不足而引入的随机取样噪声。最后在银河四维变... 基于资料同化集合设计了流依赖球面小波背景场误差协方差模型中背景误差方差和局地垂直相关协方差的统计计算方法。为了提高背景误差方差的估计精度,采用客观滤波技术来减少因集合样本个数不足而引入的随机取样噪声。最后在银河四维变分同化业务系统(YH4DVar)上设计了集合资料同化的试验系统,以流依赖背景误差方差为重点验证了模型的有效性。结果表明:基于流依赖球面小波背景误差协方差模型能够有效估计出随天气状态变化的背景场误差方差,对台风等剧烈变化的天气过程的同化分析和预报都具有一定的正效果。 展开更多

关键词 数值天气预报 变分资料同化 背景误差协方差模型 球面小波

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气象数据归档元数据索引重组织的并行算法设计与验证 被引量：3

8

作者 许婧 任开军 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2016年第6期1078-1085,共8页

气象资料归档和检索系统(MARS)实现了气象科学数据包括数值预报产品的归档和检索管理。但是,随着精细化数值预报技术的提高,MARS系统管理的气象科学数据呈海量增长趋势,对归档和检索处理技术提出了新的挑战。针对MARS系统归档操作时物... 气象资料归档和检索系统(MARS)实现了气象科学数据包括数值预报产品的归档和检索管理。但是,随着精细化数值预报技术的提高,MARS系统管理的气象科学数据呈海量增长趋势,对归档和检索处理技术提出了新的挑战。针对MARS系统归档操作时物理视图元数据索引结构串行更新效率低的问题,提出一种并行处理更新方法。该方法能够有效降低数据归档时物理索引结构再组织的系统开销。实验表明,相比原始的串行更新算法,采用索引结构并行更新的处理方法,使系统物理视图元数据索引结构的最大更新效率平均提高3倍左右,从而提高了气象科学数据快速归档效率。 展开更多

关键词 气象资料归档和检索系统 物理索引结构 并行更新 快速归档

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布尔矩阵乘的分布式异构并行优化 被引量：1

9

作者 朱敏 唐波 +2 位作者 赵娟 邹丹 李金才 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2017年第4期634-640,共7页

布尔多项式求解是当今密码代数分析中的关键步骤,F4算法是布尔多项式求解的高效算法。分析了Lachartre为F4矩阵专门设计的高斯消去算法,针对其中布尔矩阵乘这一耗时的计算步骤,设计并实现了分布式异构(CPU+MIC)并行算法。布尔矩阵相对... 布尔多项式求解是当今密码代数分析中的关键步骤,F4算法是布尔多项式求解的高效算法。分析了Lachartre为F4矩阵专门设计的高斯消去算法,针对其中布尔矩阵乘这一耗时的计算步骤,设计并实现了分布式异构(CPU+MIC)并行算法。布尔矩阵相对于普通矩阵主要体现在矩阵元素取值区间不一样上,由于布尔矩阵元素(0,1)导致矩阵乘操作的特殊性,普通矩阵乘的优化方法不能很好地满足布尔矩阵乘的需求。分别从布尔矩阵的存储、OpenMP多线程组织、访存、任务划分和调度等方面进行了性能优化,实现了布尔矩阵乘的分布式异构并行算法。通过随机生成布尔矩阵测试,优化后的分布式异构并行程序相较于分布式同构并行程序达到了2.45的加速比,体现了良好的性能提升。 展开更多

关键词 F4算法 二元域 布尔矩阵乘 分布式异构并行

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全球质量守恒准均匀经纬网格三次样条函数变换准拉格朗日积分方案与模拟个例

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作者 辜旭赞 赵军 唐永兰 《高原气象》 CSCD 北大核心 2017年第4期1091-1105,共15页

三次样条函数(样条格式)为二阶可导非线性格式,但样条格式线性部分是二阶导数中央差。本文在简谐波真解条件下,推导证明二阶导数中央差比一阶导数中央差的空间截断误差以及相速和群速误差均减少一倍。借鉴谱模式动力框架核心思想,高斯... 三次样条函数(样条格式)为二阶可导非线性格式,但样条格式线性部分是二阶导数中央差。本文在简谐波真解条件下,推导证明二阶导数中央差比一阶导数中央差的空间截断误差以及相速和群速误差均减少一倍。借鉴谱模式动力框架核心思想,高斯网格二维谱变换半隐式-半拉格朗日积分方案,研究准均匀经纬网格样条格式变换显式-准拉格朗日积分方案。引入原始大气运动方程,推导样条格式二阶时空离散准拉格朗日预报方程通式,得出静力守恒气压、气温预报方程,在经纬网格基础上,设计两种基本准均匀经纬网格,通过对压、温、湿、风及广义牛顿力(加速度)场做"经纬网格-准均匀经纬网格"三次样条函数变换,求得"水平双三次曲面+垂直三次样条"拟合上游点三次运动路径,用"匀加速"变率预报风场,进而求得一个时间步长平均"静力平流"三维位移散度场,并用它预报气压场增压和气温场绝热增温,从而实现全球静力质量守恒经纬网格三次样条函数变换显式-准拉格朗日积分方案,经初步积分试验,证明上述动力框架是可行的。 展开更多

关键词 三次样条函数 准均匀经纬网格 二阶时空离散预报方程 准拉格朗日积分方案 积分试验

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大规模流场矢量线可视化的数据预取方法 被引量：5

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作者 彭宝云 王文珂 李思昆 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第3期464-470,共7页

针对矢量线可视化中的数据输人/ 输出瓶颈, 提出一种大规模流场矢量线可视化的数据预取方法. 首先将规模流场数据划分为若干数据块; 在预处理阶段统计数据块间以及数据块各边界间的粒子流向, 并构造数据块间粒子流向概率图和数据块边界... 针对矢量线可视化中的数据输人/ 输出瓶颈, 提出一种大规模流场矢量线可视化的数据预取方法. 首先将规模流场数据划分为若干数据块; 在预处理阶段统计数据块间以及数据块各边界间的粒子流向, 并构造数据块间粒子流向概率图和数据块边界间粒子流向概率图. 在进行矢量线计算时, 利用粒子流向概率图预测粒子流向预取数据块.实验结果表明, 相比已有的数据预取方法,该方法进行数据预取的命中率和数据满足率提高10% - 2 5 % ,可以有效地提高大规模流场矢量线可视化的效率. 展开更多

关键词 流场可视化 数据预取 矢量线并行计算 核外技术

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一种基于声压和加速度的矢量水听器定向方法 被引量：3

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作者 彭承彦 马树青 +2 位作者 熊水东 黄良金 孟洲 《声学技术》 CSCD 北大核心 2017年第4期394-398,共5页

根据远场条件下水中声波的加速度和振速方向相同、相位相差π/2的特点,给出了一种加速度型矢量水听器的目标定向方法。基本原理是先计算声压与水平加速度和垂直加速度的互谱,再将互谱的虚部相除,最后求反正切得到目标的方位。相比于常... 根据远场条件下水中声波的加速度和振速方向相同、相位相差π/2的特点,给出了一种加速度型矢量水听器的目标定向方法。基本原理是先计算声压与水平加速度和垂直加速度的互谱,再将互谱的虚部相除,最后求反正切得到目标的方位。相比于常规的复声强器,该方法省略了从加速度转变成振速的积分过程,降低了对滤波器的要求、减少了计算量,具有简单、易于工程实现等优点。光纤矢量水听器的湖上试验数据表明,基于声压和加速度的定向方法与复声强器具有相似的定向性能。 展开更多

关键词 矢量水听器 目标定向 加速度 复声强器

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基于压缩域的脑成像大数据体可视化方法 被引量：2

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作者 时学凯 王文珂 +2 位作者 黄辉 李思昆 傅艺绮 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2017年第3期27-31,共5页

脑科学是当今国际科技研究的前沿邻域,而对高精度脑成像数据进行可视化是脑神经科学在结构成像方面的基础性需求。针对高精度脑成像数据可视化过程中存在的数据量大以及绘制效率低的问题,提出了基于分类分层矢量量化和完美空间哈希相结... 脑科学是当今国际科技研究的前沿邻域,而对高精度脑成像数据进行可视化是脑神经科学在结构成像方面的基础性需求。针对高精度脑成像数据可视化过程中存在的数据量大以及绘制效率低的问题,提出了基于分类分层矢量量化和完美空间哈希相结合的压缩域可视化方法。首先对体数据进行分块,记录每块的平均值并依据块内体数据的平均梯度值是否为0进行分类;其次运用分层矢量量化对平均梯度值不为0的块进行压缩;然后用分块完美空间哈希技术存储压缩得到两个索引值;最后对上面的压缩体数据进行解码得到恢复体数据,采用分块完美空间哈希对原始体数据与恢复体数据作差得到的残差数据进行压缩。绘制时,只需将压缩得到的数据作为纹理加载到GPU内,即可在GPU内完成实时解压缩绘制。实验结果表明,在保证较好图像重构质量的前提下,该算法减少了数据的存储空间,提高了体可视化的绘制效率,从而可以在单机上处理较大的数据。 展开更多

关键词 体可视化 分类分层矢量量化 完美空间哈希 神经回路 GPU

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大气再分析产品应用平台通用框架及组件设计 被引量：1

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作者 朱祥茹 刘柏年 +1 位作者 张卫民 曹小群 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2018年第5期223-230,共8页

大气再分析产品涵盖了历史一段时期内的大气温度、压强、湿度、风速风向等变量的四维格点化信息,可以广泛应用到气候变化、武器装备设计等多个领域。针对再分析产品的数据格式及应用特点,再分析产品应用平台通用框架采用经典MVC三层模型... 大气再分析产品涵盖了历史一段时期内的大气温度、压强、湿度、风速风向等变量的四维格点化信息,可以广泛应用到气候变化、武器装备设计等多个领域。针对再分析产品的数据格式及应用特点,再分析产品应用平台通用框架采用经典MVC三层模型,基于第三方软件开发和集成了解码、统计分析、可视化等应用组件和标准化的IO接口。以往ASCII格点数据需要用户导出GRIB格式数据,利用拼接软件拼接产生,耗时且十分麻烦。点面结合的混合数据管理,能实现对PB级再分析产品的高效管理,具有高扩展、低延迟等特点。场单元及点单元的点面结合管理方式可满足不同时空跨度的数据检索应用需求。 展开更多

关键词 再分析产品 GRIB 美国信息交换标准代码(ASCII)格点数据 元数据 场数据 大气应用平台

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声压传感器与振速传感器中心不一致带来的定向误差分析

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作者 任浩宇 吴艳群 胡正良 《声学技术》 CSCD 北大核心 2015年第6期570-574,共5页

声矢量传感器由声压传感器和质点振速传感器组成,可用在空间某点同步测量声场的声压和质点振速信息。但矢量传感器在实际制作时,可能存在声压传感器和质点振速传感器中心不一致的情况,即矢量声场的非共点测量。这会使得声压与振速通道... 声矢量传感器由声压传感器和质点振速传感器组成,可用在空间某点同步测量声场的声压和质点振速信息。但矢量传感器在实际制作时,可能存在声压传感器和质点振速传感器中心不一致的情况,即矢量声场的非共点测量。这会使得声压与振速通道之间的接收信号存在时延差,从而影响矢量传感器的定向性能。从理论上分析了时延差对平均声强法定向的影响,即降低了信号处理的信噪比及引入π相位的定向误差,并提出采用互相关声能流法进行定向。通过仿真分析了中心不一致、入射角度和信噪比等因素对不同类型的目标定向结果的影响,并验证和讨论了互相关声能流定向算法的有效性和适用性。 展开更多

关键词 矢量水听器 中心不一致 互相关声能流法 定向误差

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一种采用相位补偿的线谱相干检测器

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作者 张文杰 彭承彦 孟洲 《声学技术》 CSCD 北大核心 2016年第5期458-462,共5页

分析了加窗和实信号情况下相干线谱检测器的检测性能。从频谱泄漏现象出发,通过对实信号做加窗处理,有效地降低了信号傅里叶变换后频谱泄漏的旁瓣级,提升了弱信号的探测能力;针对分段处理时同一频率不同数据段出现的相位差,采用相位补... 分析了加窗和实信号情况下相干线谱检测器的检测性能。从频谱泄漏现象出发,通过对实信号做加窗处理,有效地降低了信号傅里叶变换后频谱泄漏的旁瓣级,提升了弱信号的探测能力;针对分段处理时同一频率不同数据段出现的相位差,采用相位补偿的方法,实现了各段数据的相干叠加。理论分析和计算机仿真表明,相比于平均功率谱检测器(Average Power Processor,AVGPR),加窗相位补偿检测器(Window Phase-Compensated Processor,WPCPR)有10 lg L(L为分段数)信噪比的提高,从而拓宽了相干线谱检测的适用范围。此外,还从频域波束形成的角度,给出了WPCPR能提高信噪比的一种物理解释,并指出了仿真中信噪比增益与理论值存在差异的原因。 展开更多

关键词 频谱泄漏 平均功率谱检测器 加窗相位补偿检测器 信噪比增益

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