内容正文:
高二年级十月月考试题
物理试卷
一.单选题
1. 下列说法中正确的是( )
A. 根据可知,电场中某点的电场强度与试探电荷在该点所受的静电力成正比
B. 电场中某点的电场强度,与试探电荷的受力大小及带电荷量无关
C. 电场中某点的电场强度方向即试探电荷在该点的受力方向
D. 公式和只适用点电荷形成的电场
2. 关于静电场,下列说法正确的是( )
A. 沿电场线的方向电势一定降低
B. 只适用于点电荷产生的电场
C. 油滴所带的电荷量可能是
D. 根据可知,当两个电荷之间的距离趋近于零时库仑力变得无限大
3. 如图所示,用绝缘细线拴一个带负电的小球,让它在竖直向下的匀强电场中绕O点做竖直平面内的圆周运动,a、b两点分别是圆周的最高点和最低点,则( )
A. 小球经过a点时,线中的张力最小 B. 小球经过b点时,电势能最小
C. 小球经过a点时,电势能最小 D. 小球经过b点时,机械能最大
4. 质量为mA=1kg的物块A以大小为v0=6m/s的速度在光滑水平面上匀速运动,质量为mB=2kg的物块B静止在A的正前方,当物块A运动到物块B位置时二者发生碰撞,则碰撞后A、B物块的速度vA和vB可能是( )
A. vA=3m/s vB=1.5m/s
B. vA=0 vB=3m/s
C. vA=-4m/s vB=5m/s
D. vA=2m/s,vB=4m/s
5. 如图所示,竖直墙面与水平地面均光滑且绝缘.两个带有同种电荷的小球A、B(均可视为质点)分别位于竖直墙面和水平地面上,且处于同一竖直平面内。若用图示方向的水平推力F作用于小球B,则两球静止于图示位置。如果将小球B向左推动少许,并待两球重新达到平衡时,与原来相比( )
A. 两小球的间距变大 B. B球受到的推力F变大
C. A球对竖直墙面的压力变大 D. 水平地面对B球的支持力变大
6. 如图所示,光滑水平面上,物块B和物块C之间连接一根轻质弹簧,一起保持静止状态,物块A以一定速度从左侧向物块B运动,发生时间极短的碰撞后与物块B粘在一起,然后通过弹簧与C一起运动。下列说法正确的是( )
A. A和B发生碰撞的过程中,A和B组成的系统动量守恒
B. A和B发生碰撞的过程中,A和B组成的系统机械能守恒
C. A和B碰撞后,三个物块和弹簧组成的系统机械能不守恒
D. 整个过程中,三个物块和弹簧组成的系统动量不守恒
7. 如图所示,质量均为m的木块A和B,并排放在光滑水平面上,A上固定一竖直轻杆,轻杆上端的O点系一长为L的细线,细线另一端系一质量为m0的球C,现将球C拉起使细线水平伸直,并由静止释放球C,则下列说法正确的是(重力加速度为g)( )
A. 运动过程中,A、B、C组成的系统动量守恒
B. C球摆到最低点过程,C球的速度为
C. C球第一次摆到最低点过程中,木块A、B向右移动的距离
D. C球第一次到达轻杆左侧的最高处的高度与释放高度相同
二、多选题
8. 下列说法错误的是( )
A. 在一个以点电荷为中心、为半径的球面上,各处的电场强度都相同
B. 印刷厂车间的空气保持一定的湿度是为了使环境更加舒适
C. 电场强度的方向就是放入电场中的电荷受到的电场力的方向
D. 夜间高压线周围有时会出现一层绿色光晕,这是尖端放电现象
9. 如图所示,光滑水平面上放置着半径为R、质量为3m的半圆形槽,AB为槽的水平直径。质量为m的小球自左端槽口A点的正上方距离为R处由静止下落,从A点切入槽内。已知重力加速度大小为g,不计一切摩擦,下列说法正确的是( )
A. 槽向左运动的最大位移为
B. 小球在槽中运动的最大速度为
C. 小球能从B点离开槽,且上升的最大高度小于R
D. 小球和凹槽构成的系统动量不守恒,但水平方向动量守恒
10. 如图所示,、为两个固定的带等量电荷的正点电荷,点电荷、的连线与线段互相垂直平分,一负点电荷由点静止释放,如果只受电场力作用,则关于此电荷的运动,下列说法正确的是( )
A. 从到速度先增大后减小
B. 在间做往复运动,在关于点对称的两点处速度大小相等
C. 从到加速度减小,从到加速度增大
D. 若在点给负点电荷一个合适的初速度,它可以做匀速圆周运动
11. 如图(a)所示,光滑绝缘水平面上有甲、乙两个点电荷。t=0时,甲静止,乙以初速度6m/s向甲运动,此后,它们仅在静电力的作用下沿同一直线运动(整个运动过程中没有接触),它们运动的v-t图像分别如图(b)中甲、乙两曲线所示。则由图线可知( )
A. 两电荷的电性一定相反
B. t1时刻两电荷的电势能最大
C. 0~t2时间内,两电荷的静电力先增大后减小
D. 0~t3时间内,甲的动能一直增大,乙的动能一直减小,且整个过程中动量守恒
三、实验题
12. 用图甲实验装置验证动量守恒定律。已知入射小球质量为,被碰小球质量为。记录小球抛出点在地面上的垂直投影点O,测出碰撞前后两小球的平均落地点的位置M、P、N与O的距离分别为、、,知图乙,分析数据:
(1)若入射小球半径为。被碰小球半径为,则要求:__________;(填字母代号)
A. , B. ,
C. , D. ,
(2)若两球碰撞时的动量守恒,应满足的关系式为__________(用题中所给物理量的符号表示);若碰撞是弹性碰撞,则既要满足动量守恒还应满足__________守恒。
(3)完成上述实验后,某实验小组对上述装置进行了改装,如图所示,在水平槽末端与水平地面间放置了一个斜面,斜面的顶点与水平槽等高且无缝连接,使小球1仍从斜槽上S点由静止滚下,多次实验,得到两球落在斜面上的平均落点、、。则碰后小球1的落点为__________(填、、)用刻度尺测量斜面顶点到、、三点的距离分别为、、,则验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为__________(用所测物理的字母表示)。
四、解答题
将电荷量为的电荷,从无限远处移到电场中的A点,克服静电力做功为,已知电子的电荷量为。问:
13. 电荷的电势能是增加还是减少?电荷在A点具有多少电势能?
14. A点的电势是多少?
15. 若将A点的电荷替换为一个电子,电子在A点的电势能是多少?
16. 如图所示,质量为M=4 kg的大滑块静置在光滑水平面上,滑块左侧为光滑圆弧,圆弧底端和水平面相切,顶端竖直。一质量为m=1 kg的小物块,被压缩弹簧弹出后,冲上大滑块,能从大滑块顶端滑出,滑出时大滑块的速度为1m/s。g取10 m/s2。求:
(1)小物块被弹簧弹出时的速度大小;
(2)小物块滑出大滑块后能达到的最大高度h1;
(3)小物块回到水平面的速度及再次滑上大滑块后能达到的最大高度h2。
17. 如图所示,质量为m,电荷量为q的带正电小球B静置于光滑的水平绝缘板右端,板的右侧空间有竖直高度足够高的匀强电场,方向水平向左,电场强度的大小。与B球大小相同,质量为3m的不带电小球A以速度沿水平绝缘板向右运动,两球发生弹性碰撞后进入电场,在空中两球可能发生多次弹性碰撞。已知每次碰撞时间极短,小球A始终不带电,小球B的电量始终不变,两小球均可视为质点,忽略空气阻力,重力加速度为g。求:
(1)第一次碰撞后A和B的速度大小;
(2)若电场宽度足够,当两球再次碰撞时,小球B下降的高度h;
(3)若电场有一定的宽度,为了让两球能再次碰撞,电场水平宽度应满足的条件。
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高二年级十月月考试题
物理试卷
一.单选题
1. 下列说法中正确的是( )
A. 根据可知,电场中某点的电场强度与试探电荷在该点所受的静电力成正比
B. 电场中某点的电场强度,与试探电荷的受力大小及带电荷量无关
C. 电场中某点的电场强度方向即试探电荷在该点的受力方向
D. 公式和只适用点电荷形成的电场
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】AB.根据比值定义法,有
可知,电场中某点的电场强度与试探电荷在该点所受的静电力无关,只是在数值上等于二者比值而已。故A错误;B正确;
C.电场中某点的电场强度方向即带正电的试探电荷在该点的受力方向。故C错误;
D.公式
是定义式适用于任何电场,
为真空中点电荷的决定式只适用点电荷形成的电场。故D错误。
故选B。
2. 关于静电场,下列说法正确的是( )
A. 沿电场线的方向电势一定降低
B. 只适用于点电荷产生的电场
C. 油滴所带的电荷量可能是
D. 根据可知,当两个电荷之间的距离趋近于零时库仑力变得无限大
【答案】A
【解析】
【详解】A.沿电场线的方向电势一定降低,故A正确;
B.是电场强度的定义式,适用于任何电场,故B错误;
C.任何带电体所带电荷都等于元电荷的整数倍,元电荷的数值为,故油滴所带的电荷量不可能是,故C错误;
D.当两个电荷之间的距离趋近于零时,库仑定律不再适用,故D错误。
故选A。
3. 如图所示,用绝缘细线拴一个带负电的小球,让它在竖直向下的匀强电场中绕O点做竖直平面内的圆周运动,a、b两点分别是圆周的最高点和最低点,则( )
A. 小球经过a点时,线中的张力最小 B. 小球经过b点时,电势能最小
C. 小球经过a点时,电势能最小 D. 小球经过b点时,机械能最大
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】A.带负电的小球受向上的电场力,向下的重力,若电场力大于重力,则两个力的合力向上,则小球经过a点时,速度最大,此时线中的张力最大,选项A错误;
BC.因b点所在位置的电势最低,则负电荷在b点的电势能最大;a点所在位置的电势最高,则负电荷在a点的电势能最小,选项B错误,C正确;
D.因小球运动过程中只有电场力和重力做功,则电势能与机械能之和守恒,则小球经过b点时,电势能最大,则机械能最小,选项D错误。
故选C。
4. 质量为mA=1kg的物块A以大小为v0=6m/s的速度在光滑水平面上匀速运动,质量为mB=2kg的物块B静止在A的正前方,当物块A运动到物块B位置时二者发生碰撞,则碰撞后A、B物块的速度vA和vB可能是( )
A. vA=3m/s vB=1.5m/s
B. vA=0 vB=3m/s
C. vA=-4m/s vB=5m/s
D. vA=2m/s,vB=4m/s
【答案】B
【解析】
【详解】碰前后动量守恒
碰前机械能
碰后机械能
碰撞过程应满足动量守恒、机械能不增加、速度符合实际,A选项碰后vA>vB,会发生二次碰撞,不符合碰撞实际;C选项碰后的机械能大于碰前的机械能;D选项碰撞前后动量不守恒;只有B选项有可能,B正确。
故选B。
5. 如图所示,竖直墙面与水平地面均光滑且绝缘.两个带有同种电荷的小球A、B(均可视为质点)分别位于竖直墙面和水平地面上,且处于同一竖直平面内。若用图示方向的水平推力F作用于小球B,则两球静止于图示位置。如果将小球B向左推动少许,并待两球重新达到平衡时,与原来相比( )
A. 两小球的间距变大 B. B球受到的推力F变大
C. A球对竖直墙面的压力变大 D. 水平地面对B球的支持力变大
【答案】A
【解析】
【详解】AC.以A球为研究对象,受力分析如图所示
设B对A的库仑力与墙壁的夹角为,由平衡条件得竖直墙面对小球A的弹力为
库仑力大小为
将小球B向左推动少许时,减小,减小,则减小,增大,则减小,根据库仑定律分析可知,两小球间距变大。根据牛顿第三定律可知,A球对竖直墙面的压力变小,故A正确,C错误;
BD.以A、B整体为研究对象,受力分析如图所示
由平衡条件得
,
减小,则减小,地面对小球B的支持力保持不变,故BD错误。
故选A。
6. 如图所示,光滑水平面上,物块B和物块C之间连接一根轻质弹簧,一起保持静止状态,物块A以一定速度从左侧向物块B运动,发生时间极短的碰撞后与物块B粘在一起,然后通过弹簧与C一起运动。下列说法正确的是( )
A. A和B发生碰撞的过程中,A和B组成的系统动量守恒
B. A和B发生碰撞的过程中,A和B组成的系统机械能守恒
C. A和B碰撞后,三个物块和弹簧组成的系统机械能不守恒
D. 整个过程中,三个物块和弹簧组成的系统动量不守恒
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】A.A和B发生碰撞的过程中,由于碰撞时间极短,所以A和B组成的系统动量守恒,故A正确;
B.A和B发生碰撞的过程中,碰撞后A与物块B粘在一起,所以A和B组成的系统要产生内能,系统机械能减少,故B错误;
C.A和B碰撞后,三个物块和弹簧组成的系统只发生弹性势能与动能之间的相互转化,系统机械能守恒,故C错误;
D.整个过程中,三个物块和弹簧组成的系统满足动量守恒定律的条件,所以系统动量守恒,故D错误。
故选A。
7. 如图所示,质量均为m的木块A和B,并排放在光滑水平面上,A上固定一竖直轻杆,轻杆上端的O点系一长为L的细线,细线另一端系一质量为m0的球C,现将球C拉起使细线水平伸直,并由静止释放球C,则下列说法正确的是(重力加速度为g)( )
A. 运动过程中,A、B、C组成的系统动量守恒
B. C球摆到最低点过程,C球的速度为
C. C球第一次摆到最低点过程中,木块A、B向右移动的距离
D. C球第一次到达轻杆左侧的最高处的高度与释放高度相同
【答案】C
【解析】
【详解】A.运动过程中,A、B、C组成的系统在水平方向受合外力等于零,因此水平方向动量守恒,竖直方向动量不守恒,则系统的总动量不守恒,A错误;
B.C球摆到最低点过程,A、B先以共同速度向右运动,到最低点A、B开始分离,此过程系统在水平方向动量守恒,设A、B共同速度为,则有
由机械能守恒定律可得
联立解得
B错误;
C .C球第一次摆到最低点过程中,A、B、C组成的系统在水平动量守恒,以向左为正方向,则有
由人船模型可得
其中
解得
可知木块A、B向右移动的距离,C正确;
D.当C球摆到左侧最高点时C球和A共速,此时B有向右的速度,则由能量关系可知,开始时C的重力势能转化为ABC的动能和C球的重力势能,则C球第一次摆到左侧的最高处的高度小于释放高度,D错误。
故选C。
二、多选题
8. 下列说法错误的是( )
A. 在一个以点电荷为中心、为半径的球面上,各处的电场强度都相同
B. 印刷厂车间的空气保持一定的湿度是为了使环境更加舒适
C. 电场强度的方向就是放入电场中的电荷受到的电场力的方向
D. 夜间高压线周围有时会出现一层绿色光晕,这是尖端放电现象
【答案】ABC
【解析】
【分析】
【详解】A.在一个以点电荷为中心、为半径的球面上,各处的电场强度的大小都相等,而方向不同,A错误;
B.印刷厂车间中,纸张间摩擦产生大量静电,空气保持一定湿度,能将静电及时导走,防止静电危害,B错误;
C.电场强度的方向就是放入电场中的正电荷受到的电场力的方向,C错误;
D.夜间高压线周围出现的绿色光晕,是一种微弱的尖端放电现象,D正确。
故错误的选ABC。
9. 如图所示,光滑水平面上放置着半径为R、质量为3m的半圆形槽,AB为槽的水平直径。质量为m的小球自左端槽口A点的正上方距离为R处由静止下落,从A点切入槽内。已知重力加速度大小为g,不计一切摩擦,下列说法正确的是( )
A. 槽向左运动的最大位移为
B. 小球在槽中运动的最大速度为
C. 小球能从B点离开槽,且上升的最大高度小于R
D. 小球和凹槽构成的系统动量不守恒,但水平方向动量守恒
【答案】AD
【解析】
【详解】AD.小球和凹槽构成的系统竖直方向受合外力不为零,则动量不守恒,但水平方向受合外力为零,则动量守恒;小球从A点到B点,设凹槽向左移动x,则由水平方向动量守恒可得
可得
x=0.5R
选项AD正确;
B.小球运动到最低点时速度最大,若凹槽不动,则小球到达底端时
解得
因凹槽向左运动,则小球到达底端时的速度小于,选项B错误;
C.因小球和凹槽系统水平方向动量守恒,则小球到达B点时凹槽的水平速度为零,此时小球从B点向上做竖直上抛运动,由能量守恒可知,小球上升的最大高度仍等于R,选项C错误。
故选AD。
10. 如图所示,、为两个固定的带等量电荷的正点电荷,点电荷、的连线与线段互相垂直平分,一负点电荷由点静止释放,如果只受电场力作用,则关于此电荷的运动,下列说法正确的是( )
A. 从到速度先增大后减小
B. 在间做往复运动,在关于点对称的两点处速度大小相等
C. 从到加速度减小,从到加速度增大
D. 若在点给负点电荷一个合适的初速度,它可以做匀速圆周运动
【答案】ABD
【解析】
【分析】
【详解】A.根据矢量的合成法则可以知道,在点电荷、连线的中垂线上的点(点除外),其电场强度的方向都是沿着中垂线背离点,负点电荷从向运动的过程中,电场力先做正功,越过点后,电场力做负功,则动能先增大后减小,即速度先增大后减小,故A正确;
B.负点电荷由点静止释放,只受到电场力作用,结合A选项的分析,则该负点电荷在间做往复运动,由运动的对称性可知,负点电荷在关于点对称的两点处速度大小相等,故B正确;
C.由题意可知,从到的电场强度可能越来越小,也可能先增大后减小,则加速度可能越来越小,也可能先增大后减小,根据对称性,从到加速度可能越来越大,也可能先增大后减小,故C错误;
D.若在点给负点电荷一个垂直纸面方向的大小合适的初速度,由于所受的电场力指向点,可以提供向心力,则它可以做匀速圆周运动,故D正确。
故选ABD。
11. 如图(a)所示,光滑绝缘水平面上有甲、乙两个点电荷。t=0时,甲静止,乙以初速度6m/s向甲运动,此后,它们仅在静电力的作用下沿同一直线运动(整个运动过程中没有接触),它们运动的v-t图像分别如图(b)中甲、乙两曲线所示。则由图线可知( )
A. 两电荷的电性一定相反
B. t1时刻两电荷的电势能最大
C. 0~t2时间内,两电荷的静电力先增大后减小
D. 0~t3时间内,甲的动能一直增大,乙的动能一直减小,且整个过程中动量守恒
【答案】BC
【解析】
【详解】A.由图像段看出,甲从静止开始与乙同向运动,说明甲受到了乙的排斥力作用,则知两电荷的电性一定相同,故A错误;
B.时间内两电荷间距离逐渐减小,在时间内两电荷间距离逐渐增大,t1时刻两球相距最近,系统克服电场力最大,两电荷的电势能最大,故B正确;
C.时间内两电荷间距离逐渐减小,在时间内两电荷间距离逐渐增大,由库仑定律得知,两电荷间的相互静电力先增大后减小,故C正确;
D.由图像看出,时间内,甲的速度一直增大,则其动能也一直增大。乙的速度先沿原方向减小,后反向增大,则其动能先减小后增大,系统合外力一直为零,总动量守恒,故D错误。
故选BC。
三、实验题
12. 用图甲实验装置验证动量守恒定律。已知入射小球质量为,被碰小球质量为。记录小球抛出点在地面上的垂直投影点O,测出碰撞前后两小球的平均落地点的位置M、P、N与O的距离分别为、、,知图乙,分析数据:
(1)若入射小球半径为。被碰小球半径为,则要求:__________;(填字母代号)
A. , B. ,
C. , D. ,
(2)若两球碰撞时的动量守恒,应满足的关系式为__________(用题中所给物理量的符号表示);若碰撞是弹性碰撞,则既要满足动量守恒还应满足__________守恒。
(3)完成上述实验后,某实验小组对上述装置进行了改装,如图所示,在水平槽末端与水平地面间放置了一个斜面,斜面的顶点与水平槽等高且无缝连接,使小球1仍从斜槽上S点由静止滚下,多次实验,得到两球落在斜面上的平均落点、、。则碰后小球1的落点为__________(填、、)用刻度尺测量斜面顶点到、、三点的距离分别为、、,则验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为__________(用所测物理的字母表示)。
【答案】(1)C (2) ①. ②. 机械能
(3) ①. ②.
【解析】
【小问1详解】
为了保证碰撞后入射小球不反弹,需要满足入射小球质量大于被碰小球质量,即;为了保证两小球发生对心正碰,两小球半径需要相等,即。
故选C。
【小问2详解】
[1]碰撞前小球m1落点为P,碰撞后小球m1落点为M,小球m2落点为N;由于两小球在空中下落的高度相同,所以平抛运动时间相同,设为t,由题意得
,,
根据动量守恒定律可得
若两球碰撞时的动量守恒,应满足的关系式为
[2]若碰撞是弹性碰撞,则既要满足动量守恒还应满足机械能守恒。
【小问3详解】
[1]碰后小球1的速度最小,在斜面上的落点最高,则碰后小球1的落点为;
[2]碰撞前小球m1落点为,碰撞后小球m1落点为,小球m2落点为,设斜面倾角为,由平抛规律得
,
解得
同理可得
,
根据动量守恒表达式
可得
四、解答题
将电荷量为的电荷,从无限远处移到电场中的A点,克服静电力做功为,已知电子的电荷量为。问:
13. 电荷的电势能是增加还是减少?电荷在A点具有多少电势能?
14. A点的电势是多少?
15. 若将A点的电荷替换为一个电子,电子在A点的电势能是多少?
【答案】(1)增加,;(2);(3)
【解析】
【详解】(1)电荷从无限远处移到电场中的A点,静电力做负功,电势能增加,故
又知
解得,电荷在A点具有的电势能为
(2)A点的电势为
解得
(3)电子在A点的电势能为
解得
16. 如图所示,质量为M=4 kg的大滑块静置在光滑水平面上,滑块左侧为光滑圆弧,圆弧底端和水平面相切,顶端竖直。一质量为m=1 kg的小物块,被压缩弹簧弹出后,冲上大滑块,能从大滑块顶端滑出,滑出时大滑块的速度为1m/s。g取10 m/s2。求:
(1)小物块被弹簧弹出时的速度大小;
(2)小物块滑出大滑块后能达到的最大高度h1;
(3)小物块回到水平面的速度及再次滑上大滑块后能达到的最大高度h2。
【答案】(1) 5 m/s;(2) 1 m;(3) 3 m/s; 0.04 m
【解析】
【分析】
【详解】(1) 设小物块离开弹簧后的速度为v1,小物块滑上大滑块的过程中系统水平方向动量守恒
解得
(2) 小物块第一次跃升到最高点时水平速度等于v2,系统机械能守恒
解得
(3) 小物块能下落到大滑块并从大滑块上滑到水平面,系统水平方向动量守恒、机械能守恒
解得
,
系统水平方向动量守恒、机械能守恒
解得
17. 如图所示,质量为m,电荷量为q的带正电小球B静置于光滑的水平绝缘板右端,板的右侧空间有竖直高度足够高的匀强电场,方向水平向左,电场强度的大小。与B球大小相同,质量为3m的不带电小球A以速度沿水平绝缘板向右运动,两球发生弹性碰撞后进入电场,在空中两球可能发生多次弹性碰撞。已知每次碰撞时间极短,小球A始终不带电,小球B的电量始终不变,两小球均可视为质点,忽略空气阻力,重力加速度为g。求:
(1)第一次碰撞后A和B的速度大小;
(2)若电场宽度足够,当两球再次碰撞时,小球B下降的高度h;
(3)若电场有一定的宽度,为了让两球能再次碰撞,电场水平宽度应满足的条件。
【答案】(1),;(2);(3)
【解析】
【详解】(1)第一次碰撞,选向右为正方向,根据动量守恒和机械能守恒有
解得
,
方向均水平向右。
(2)碰后A、B两球进入电场,竖直方向二者相对静止均做自由落体运动。水平方向,A做匀速运动,B做匀减速运动,加速度大小
经过时间t两小球再次相碰有
解得
小球B下降的高度
(3)第一次碰撞后经过时间,A、B两球共速,B球刚刚出电场,则电场的宽度最小。对B球水平方向有
解得
此时B球距离电场左边界
为了让两球能再次碰撞,电场的水平宽度L至少为
因此需要满足。
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