物理:必修1课件 4.3《摩擦力》(鲁科版)

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1、生生活活中中的的摩摩擦擦力力实实验验视频演示一视频演示一说明物体之间存在摩擦力说明物体之间存在摩擦力用水平力推讲台桌用水平力推讲台桌,讲台桌为何不动讲台桌为何不动?用手握住水杯用手握住水杯,水杯为何不动水杯为何不动?筷子为何可以提起水杯筷子为何可以提起水杯有摩擦力吗?什么摩擦力?有摩擦力吗?什么摩擦力?推而未动推而未动二二. .滑动摩擦力滑动摩擦力自学教材自学教材 1定定义 当两个物体彼此当两个物体彼此 和和 ,并,并发生生 时,在接触面上在接触面上产生的一种阻碍生的一种阻碍 的力。的力。 2滑滑动摩擦力的方向及效果摩擦力的方向及效果 滑滑动摩擦力的方向摩擦力的方向总是与接触面是与接触面 ,并

2、与物体的相,并与物体的相对运运动方向方向 ,因此,滑,因此,滑动摩擦力的效果摩擦力的效果总是是 物体物体间的相的相对运运动。接触接触挤压相相对滑滑动相相对滑滑动相切相切阻碍阻碍相反相反 3滑滑动摩擦力的大小摩擦力的大小 (1)滑滑动摩擦力的大小与摩擦力的大小与 成正比,成正比,还与接触面的性与接触面的性质有关。有关。 (2)公式:公式:f . 其中其中N表示表示 ,叫叫动摩擦因数,与接触面的摩擦因数,与接触面的 及及 有关。有关。压力力N压力力材料材料粗糙程度粗糙程度步骤步骤:1、把木块放在木板上,用弹簧测力计拉木块、把木块放在木板上,用弹簧测力计拉木块匀速运动,读出这时的拉力匀速运动,读出这

3、时的拉力F;2、在木块上放砝码,用弹簧测力计拉木块、在木块上放砝码,用弹簧测力计拉木块匀速运动,读出这时的拉力匀速运动,读出这时的拉力F;3、在木板上固定好毛巾,放上木块,用弹簧、在木板上固定好毛巾,放上木块,用弹簧测力计拉木块匀速运动,读出这时的拉力测力计拉木块匀速运动,读出这时的拉力F木板木板木板木板毛巾毛巾探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关4. 将木块平放和侧放时用弹簧测力计拉木块将木块平放和侧放时用弹簧测力计拉木块匀速运动,读出拉力匀速运动,读出拉力F即摩擦力的大小即摩擦力的大小木板木板的大小跟两接触物体的材料及接触面的的大小跟两接触物体的材料及接触面的情况(如粗糙程度)有关情况(如粗

4、糙程度)有关滑动摩擦力的大滑动摩擦力的大小跟压力成正比小跟压力成正比的大小跟两接触物体的材料及接触面的的大小跟两接触物体的材料及接触面的情况(如粗糙程度)有关情况(如粗糙程度)有关f=N动摩擦因数动摩擦因数滑滑动动摩摩擦擦力力的的大大小小滑动摩滑动摩擦力擦力正压力或支持力正压力或支持力滑动摩擦力大小跟哪些因素有关呢?滑动摩擦力大小跟哪些因素有关呢?接触面接触面的材料的材料正压力正压力滑动摩擦力滑动摩擦力1、大小:、大小:注:(注:(1)是是动摩擦系数,它与相互接触的摩擦系数,它与相互接触的物体的材料和接触面的粗糙程度有关。物体的材料和接触面的粗糙程度有关。 (2)N为正正压力,与物体的重力力,

5、与物体的重力没必然没必然的的联系。系。ff2、方向:、方向: 与物体相对滑动的方向相反,与他们的与物体相对滑动的方向相反,与他们的接触面相切。接触面相切。 思思考考思考:当思考:当拉力大于拉力大于Fmax后,为后,为什么摩擦什么摩擦力保持力保持F0不不变变你们挑哪一边场地?无沙子沙子思思考考滑动摩擦力的方向跟滑动摩擦力的方向跟运动方向有关系吗?运动方向有关系吗?滑动摩擦力的大小滑动摩擦力的大小与重力成正比吗?与重力成正比吗?滑动摩擦滑动摩擦力一定是力一定是阻力吗阻力吗?运动的物体一定有滑动摩擦力吗?运动的物体一定有滑动摩擦力吗? 静止的物体一定没有滑动摩擦力吗?静止的物体一定没有滑动摩擦力吗?

6、滑动摩擦力的大小滑动摩擦力的大小与正压力成正比与正压力成正比不不一一定定滑动摩擦力的方滑动摩擦力的方向跟运动方向没向跟运动方向没有直接关系有直接关系滑动摩擦力可以是阻力,滑动摩擦力可以是阻力,也可以是动力。也可以是动力。但但它产生它产生的效果一定是阻碍物体间的效果一定是阻碍物体间的相对运动的相对运动1下列关于滑下列关于滑动摩擦力的摩擦力的认识中正确的是中正确的是 ()A滑滑动摩擦力摩擦力总是阻碍物体是阻碍物体间的相的相对运运动,因此滑,因此滑动 摩擦力是阻力摩擦力是阻力B相互接触的两个物体相互接触的两个物体间如果存在相如果存在相对滑滑动,则它它们 之之间一定存在相互的滑一定存在相互的滑动摩擦力

7、摩擦力C快速行快速行驶的自行的自行车急刹急刹车时与地面的摩擦力一定比与地面的摩擦力一定比 慢速行慢速行驶的自行的自行车同同样条件下急刹条件下急刹车摩擦力大摩擦力大D滑滑动摩擦力的方向可以跟物体运摩擦力的方向可以跟物体运动方向相同,也可方向相同,也可 能跟物体运能跟物体运动方向相反方向相反解析:解析:滑滑动摩擦力摩擦力总是阻碍物体是阻碍物体间的相的相对运运动,但不一,但不一定是阻碍运定是阻碍运动,它既可当作,它既可当作动力又可当作阻力,它的大力又可当作阻力,它的大小与物体运小与物体运动的速度和接触面大小无关,故的速度和接触面大小无关,故选D。答案:答案:D自学教材自学教材 1定定义 当两个彼此当

8、两个彼此 、 的物体之的物体之间没有没有发生相生相对滑滑动,但具有相但具有相对滑滑动的的趋势时,接触面上会,接触面上会产生一种阻碍生一种阻碍 的力,的力,这种力叫做静摩擦力。种力叫做静摩擦力。 2产生条件生条件 (1)物体直接物体直接 ;(2)接触面接触面 ;(3)接触面接触面间有有 ;(4)有有 。接触接触挤压相相对滑滑动趋势接触接触粗糙粗糙压力力相相对运运动的的趋势二:静摩擦力二:静摩擦力3方向方向总是与是与 相切并且与相切并且与 的方向相反。的方向相反。4效果效果阻碍物体阻碍物体间的相的相对运运动的的趋势。5大小大小由由决定,随外力的决定,随外力的变化而化而变化。化。接触面接触面相相对滑

9、滑动趋势外部因素外部因素 6最大静摩擦力最大静摩擦力 (1)定定义:物体与接触面之:物体与接触面之间的静摩擦力的最大的静摩擦力的最大值,也即在外力作用下物体将开始沿接触面滑也即在外力作用下物体将开始沿接触面滑动时的静摩的静摩擦力。用擦力。用fmax表示。表示。 (2)相关因素:相关因素: 与两物体与两物体间的的压力成正比。力成正比。 与接触面的性与接触面的性质有关。有关。 两个相互接触的物体,当它们具有相对运两个相互接触的物体,当它们具有相对运动的趋势时,就会在接触面上产生阻碍相对运动的趋势时,就会在接触面上产生阻碍相对运动趋势的力,这种力叫做静摩擦力(动趋势的力,这种力叫做静摩擦力(stat

10、ic frictional force)。)。 静静止止静静止止静静止止二:静摩擦力二:静摩擦力静静摩摩擦擦力力的的产产生生条条件件1 1、接触面不光滑(即接触面粗糙)、接触面不光滑(即接触面粗糙)2 2、两物体相互接触、两物体相互接触4 4、两物体间有、两物体间有相对运动趋势相对运动趋势3 3、两物体间有挤压(即有弹性形变)、两物体间有挤压(即有弹性形变) 判断静摩擦力有无的方法判断静摩擦力有无的方法 (1)定义法:在判断物体间是否存在静摩擦力时,可用定义法:在判断物体间是否存在静摩擦力时,可用假设法,先假设接触面是光滑的,看物体是否发生相对运假设法,先假设接触面是光滑的,看物体是否发生相对

11、运动。如果物体仍保持相对静止,则物体不受静摩擦力;反动。如果物体仍保持相对静止,则物体不受静摩擦力;反之,则受静摩擦力。之,则受静摩擦力。 (2)平衡条件法:根据二力平衡的条件判定。平衡条件法:根据二力平衡的条件判定。下列图中的物体都处于静止状态,有静摩下列图中的物体都处于静止状态,有静摩擦力的是擦力的是BCD练练习习A AB BC CFD DFF F三:三:静摩擦力的方向静摩擦力的方向 物体所受静摩擦力的方向是与接触面相切,物体所受静摩擦力的方向是与接触面相切,并且与相对滑动趋势的方向相反。并且与相对滑动趋势的方向相反。 静摩擦力的作用效果就是阻碍物体间的相对静摩擦力的作用效果就是阻碍物体间

12、的相对运动趋势。运动趋势。静静摩摩擦擦力力的的方方向向F静静木块保持静止木块保持静止练练习习GNF推推ffGGNN感受一刻:感受一刻:在扭开瓶盖时,在扭开瓶盖时,有时一扭就开;有时一扭就开;有时却一味打滑。有时却一味打滑。四、静摩擦力的大小感受一刻:感受一刻:注意观察手提电注意观察手提电脑的底座四个脚脑的底座四个脚是用什么材料做是用什么材料做成的?成的?四、静摩擦力的大小只给你用一只只给你用一只手,你能将矿手,你能将矿泉水瓶盖打开泉水瓶盖打开吗?试试看,吗?试试看,并分析其中的并分析其中的道理道理四、静摩擦力的大小感受一刻:感受一刻:用手握着瓶子,用手握着瓶子,如果将手掌压瓶如果将手掌压瓶子的

13、力逐渐减小,子的力逐渐减小,到某一时候瓶子到某一时候瓶子会掉下来,为什会掉下来,为什么?么?四、静摩擦力的大小四、静摩擦力的大小静静摩摩擦擦力力的的大大小小F静摩擦力的大小随推力静摩擦力的大小随推力的增大而增大的增大而增大f静静=F当人的水平推力增大到当人的水平推力增大到某一值某一值fmax时候,物体时候,物体就要滑动,此时静摩擦就要滑动,此时静摩擦力达到最大值,我们把力达到最大值,我们把fmax叫叫最大静摩擦力最大静摩擦力静摩擦力的大小由外部静摩擦力的大小由外部因素决定因素决定两物体间的静摩擦力两物体间的静摩擦力f静静在在0 0与最大静摩擦力与最大静摩擦力fmax之间,即之间,即0 0 f静

14、静 fmaxFf静静f静静视频演示二视频演示二静静摩摩擦擦力力大小大小:摩擦力的大小随着推力的摩擦力的大小随着推力的增大而增增大而增大大, 取值范围取值范围0fFm说明说明:(1)静摩擦力的大小与正压力无关静摩擦力的大小与正压力无关,但最大静但最大静摩擦力的大小与正压力成正比摩擦力的大小与正压力成正比.(3)最大静摩擦力一般比滑动摩擦力大一些最大静摩擦力一般比滑动摩擦力大一些.(2)静摩擦力可以是阻力静摩擦力可以是阻力,也可以充当动力也可以充当动力.五、静摩擦力的方向五、静摩擦力的方向静摩擦力的方向总与静摩擦力的方向总与接触面相切,并与物接触面相切,并与物体体相对运动趋势相对运动趋势的方的方向

15、相反。向相反。假设法:假设法:即假设接触面是光滑的,物体会相对即假设接触面是光滑的,物体会相对接触物体向什么方向运动,静摩擦力接触物体向什么方向运动,静摩擦力方向即与此相对运动方向相反。方向即与此相对运动方向相反。Av趋趋f静静思思考考静摩擦力能不能发生在运静摩擦力能不能发生在运动的物体之间动的物体之间?可以的可以的!“静静”指的是相对静止指的是相对静止!已知图中物体都处于静止,试对物体进行受已知图中物体都处于静止,试对物体进行受力分析,画出力的示意图。力分析,画出力的示意图。练练习习GfNGNFf静静GNFGf静静FNFf静f静问题:有的同学说静摩擦力一问题:有的同学说静摩擦力一定是阻力,对

16、吗?定是阻力,对吗? 例例1如如图所示,判断下列情况下物体所示,判断下列情况下物体A和和C是否受是否受摩擦力作用摩擦力作用(A、B、C均相均相对静止静止): (1)相相对地面静止;地面静止; (2)一起做匀速运一起做匀速运动。 思路点思路点拨根据摩擦力存在的条件,利用假根据摩擦力存在的条件,利用假设法或法或状状态分析法判断。分析法判断。 解析解析(1)(2)两种情况下两种情况下A、C均均处于平衡状于平衡状态,在水,在水平方向上所受合力平方向上所受合力为零。零。对于于(1)情形下,情形下,A受到水平向左的受到水平向左的推力推力F,所以欲,所以欲满足足A合力合力为零,水平方向必受到向右的静摩零,水

17、平方向必受到向右的静摩擦力。把擦力。把A、B、C视为一个整体,向左和向右的推力一个整体,向左和向右的推力F相互相互抵消,假抵消,假设地面地面对C有摩擦力作用,有摩擦力作用,则整体不可能整体不可能处于平衡,于平衡,故地面故地面对C无摩擦力作用;隔离无摩擦力作用;隔离C,C受到水平向右的推力受到水平向右的推力F,地面,地面对C无摩擦力,所以只有无摩擦力,所以只有B对C产生向左的静摩擦力,生向左的静摩擦力,C才能才能实现水平方向合力水平方向合力为零。零。 对于于(2)情形下,假情形下,假设A受到静摩擦力,受到静摩擦力,则A不会不会处于平于平衡状衡状态,所以,所以A不受摩擦力作用;将不受摩擦力作用;将

18、A、B、C视为一个整体,一个整体,整体受到向右的拉力整体受到向右的拉力F,但做匀速运,但做匀速运动,所以地面,所以地面对整体有整体有向左的滑向左的滑动摩擦力,即摩擦力,即C受到向左的滑受到向左的滑动摩擦力。隔离摩擦力。隔离C,C受到地面向左的滑受到地面向左的滑动摩擦力,所以只有摩擦力,所以只有B对C产生向右的静摩生向右的静摩擦力,擦力,C才能才能满足水平方向合力足水平方向合力为零。零。 答案答案(1)A受到水平向右的静摩擦力,受到水平向右的静摩擦力,C受到来自受到来自B的的水平向左的静摩擦力。水平向左的静摩擦力。 (2)A不受摩擦力,不受摩擦力,C受到来自地面水平向左的滑受到来自地面水平向左的

19、滑动摩擦摩擦力、来自力、来自B的水平向右的静摩擦力。的水平向右的静摩擦力。 (1)摩擦力是否存在与运摩擦力是否存在与运动和静止无关,而是与相和静止无关,而是与相对运运动或相或相对运运动趋势的存在有关。的存在有关。 (2)摩擦力的方向可以与物体的运摩擦力的方向可以与物体的运动方向相同,也可以方向相同,也可以与物体的运与物体的运动方向相反。方向相反。 (3)假假设法和平衡法是判断摩擦力是否存在的常用方法,法和平衡法是判断摩擦力是否存在的常用方法,在解在解题时要灵活运用。要灵活运用。对于多物体叠放在一起的情况,受力于多物体叠放在一起的情况,受力分析分析时,要注意整体法与隔离法的,要注意整体法与隔离法

20、的选用。用。1在如在如图所示中,所示中,A物体受到摩擦力的是物体受到摩擦力的是()A(a)图中,中,A沿粗糙的沿粗糙的竖直直墙面滑下面滑下B(b)图中,中,A沿光滑的斜面向上运沿光滑的斜面向上运动C(c)图中,中,A随随B一起向右匀速运一起向右匀速运动D(d)图中,中,A在斜面上静止不在斜面上静止不动解析:解析:选项A中,物体与中,物体与墙面无面无挤压,物体不受摩擦力作,物体不受摩擦力作用;用;选项B中,斜面光滑,所以物体不受摩擦力作用;中,斜面光滑,所以物体不受摩擦力作用;选项C中,中,A与与B一起向右做匀速运一起向右做匀速运动,二者无相,二者无相对运运动,也,也没有相没有相对运运动趋势,故

21、,故A不受摩擦力作用;不受摩擦力作用;选项D中,物中,物体静止在斜面上,物体受摩擦力作用。故体静止在斜面上,物体受摩擦力作用。故选D。答案:答案:D 例例2如如图所示,一所示,一质量量为1 kg的的长木板放在水平桌面上,木板与桌面木板放在水平桌面上,木板与桌面间的最大静摩擦力的最大静摩擦力为3.0 N,动摩擦因数摩擦因数为0.3。如果分。如果分别用用2.8 N的水平力和的水平力和3.2 N的水平力推木板,木板受到的摩擦力分的水平力推木板,木板受到的摩擦力分别为多大?多大? 思路点思路点拨计算摩擦力算摩擦力时应先判断是静摩擦力先判断是静摩擦力还是是滑滑动摩擦力,如果是静摩擦力,一般不能用公式摩擦

22、力,如果是静摩擦力,一般不能用公式fN计算。算。 解析解析首先确定木板受到的是静摩擦力首先确定木板受到的是静摩擦力还是滑是滑动摩摩擦力。擦力。 当用当用2.8 N的水平力推木板的水平力推木板时,因推力小于最大静摩,因推力小于最大静摩擦力,木板不能被推擦力,木板不能被推动而受静摩擦力作用;当用而受静摩擦力作用;当用3.2 N的水的水平力推木板平力推木板时,因推力超,因推力超过最大静摩擦力,木板将被推最大静摩擦力,木板将被推动而受滑而受滑动摩擦力作用,所以:摩擦力作用,所以:当当F2.8 N时,木板受静摩擦力,木板受静摩擦力f1F2.8 N。当当F3.2 N时,木板受滑,木板受滑动摩擦力摩擦力f2

23、Nmg0.319.8 N2.9 N。答案答案2.8 N2.9 N 应用公式用公式fN解决解决问题时,一定要注意,一定要注意压力力N与物与物体重力体重力mg的区的区别,尽管有,尽管有时二者大小相等二者大小相等(如在本如在本题中中),但它但它们不是同一个力,某些不是同一个力,某些问题中二者也不一定相等。中二者也不一定相等。在木板被水平力推在木板被水平力推动的的过程中,当木板伸出桌程中,当木板伸出桌边三分之一三分之一时,木板受到的摩擦力又,木板受到的摩擦力又为多大?多大?解析:解析:当木板在被推当木板在被推动过程中伸出桌程中伸出桌边三分之一三分之一时,由于,由于压力和力和动摩擦因数均未改摩擦因数均未

24、改变,木板所受滑,木板所受滑动摩擦力不摩擦力不变。所以,所以,F2F22.9 N。答案:答案:2.9 N 例例3怎怎样用用弹簧簧测力力计测定木定木块A与木板与木板B间的的动摩擦因数摩擦因数呢?呢? (1)图甲、乙是两种甲、乙是两种实验设计方案,方案,请完成横完成横线上的空上的空白部分。白部分。 方案一:如方案一:如图甲所示,使木板甲所示,使木板B静止在水平桌面上,用静止在水平桌面上,用手通手通过弹簧簧测力力计向右拉木向右拉木块A,使木,使木块A向右匀速运向右匀速运动,读出此出此时弹簧簧测力力计的的读数数F,再用,再用弹簧簧测力力计测出木出木块A的重力的重力G,由二力平衡可知,滑,由二力平衡可知

25、,滑动摩擦力摩擦力f_,A、B间的的压力力N_,所以,所以动摩擦因数摩擦因数_。 方案二:如方案二:如图乙所示,将乙所示,将弹簧簧测力力计C的吊的吊环套在直套在直立固定在桌立固定在桌边的的铁钉D上,挂上,挂钩端与木端与木块A相相连,用力拉,用力拉平放在桌面上的木板平放在桌面上的木板B,使其,使其缓慢向右运慢向右运动。 A受的滑受的滑动摩擦力摩擦力f等于等于弹簧拉力,簧拉力,A相相对桌面静止,桌面静止,A在在B上相上相对B向左滑向左滑动。读出此出此时弹簧簧测力力计的示数的示数F,即,即为A所受的滑所受的滑动摩擦力摩擦力f。用。用弹簧簧测力力计测出出A的重力的重力G,则A、B间的的动摩擦因数摩擦因

26、数_。 (2)从从实际操作考操作考虑,你,你认为上述哪种方案更可行?上述哪种方案更可行? (3)若只若只给你一把直尺、一条橡皮筋和一些你一把直尺、一条橡皮筋和一些轻绳,你能否,你能否测定木定木块A与木板与木板B间的的动摩擦因数摩擦因数? 思路点思路点拨解此解此题时首先要明确首先要明确题目中探究的是什么目中探究的是什么问题,然后,然后围绕该主主题分析方案分析方案设计。 (2)在方案一中,在方案一中,弹簧簧测力力计对木木块A的拉力只有在木的拉力只有在木块匀速前匀速前进时才等于滑才等于滑动摩擦力的大小,但摩擦力的大小,但这种操作方式种操作方式很很难保保证木木块A匀速前匀速前进;而在第二种方案中,不;

27、而在第二种方案中,不论木板木板B如何运如何运动,木,木块A总是是处于静止状于静止状态,弹簧簧测力力计的示数的示数等于木等于木块A所受滑所受滑动摩擦力的大小,故第二种方案更切摩擦力的大小,故第二种方案更切实可行。可行。 (3)可以,可以,实验方法及步方法及步骤如下:如下: 将橡皮筋的两端栓上两条将橡皮筋的两端栓上两条轻绳,并用直尺,并用直尺测出橡皮筋的原出橡皮筋的原长l0; 橡皮筋一端的橡皮筋一端的轻绳连接木接木块A,另一端的,另一端的轻绳竖直直悬挂起来,如挂起来,如图所示,所示,测出橡皮筋的出橡皮筋的长度度l1; 将橡皮筋的一端固定于将橡皮筋的一端固定于竖直直墙上,将木上,将木块A放在木放在木

28、板板B上,如上,如图所示,用水平力使木板所示,用水平力使木板B在木在木块A下滑下滑动,测出此出此时橡皮筋的橡皮筋的长度度l2;答案答案见解析解析2.如如图所示,在研究摩擦力的所示,在研究摩擦力的实验中,用中,用弹簧簧测力力计水平拉一放在水水平拉一放在水平桌面上的小木平桌面上的小木块,小木,小木块的运的运动状状态及及弹簧簧测力力计的的读数如下表所示数如下表所示(每次每次实验时,木,木块与与桌面桌面间的接触相同的接触相同),则下列分析正确的是下列分析正确的是 ()实验次数次数小木小木块的运的运动状状态弹簧簧测力力计读数数/N1静止静止0.42静止静止0.63加速直加速直线0.74匀速直匀速直线0.

29、55减速直减速直线0.3A小木小木块与桌面与桌面间的最大静摩擦力是的最大静摩擦力是0.7 NB小木小木块与桌面间与桌面间的最大静摩擦力是的最大静摩擦力是0.6 NC在在这五次五次实验中,木中,木块受到的摩擦力大小有三次是相同的受到的摩擦力大小有三次是相同的D在在这五次五次实验中,木中,木块受到的摩擦力大小各不相同受到的摩擦力大小各不相同解析:解析:由于没有明确由于没有明确刚开始运开始运动时力的大小,故不能判断最大力的大小,故不能判断最大静摩擦力,故静摩擦力,故A、B错误;无;无论加速直加速直线、匀速直、匀速直线还是减速是减速直直线,小木,小木块均受大小相同的滑均受大小相同的滑动摩擦力作用,故摩擦力作用,故C正确,正确,D错误。答案:答案:C小小 结结滑动摩擦力滑动摩擦力静摩擦力静摩擦力大小:无定值,由外力大小决定大小:无定值,由外力大小决定方向:与相对运动趋势相反方向:与相对运动趋势相反大小:大小:f=N方向:与相对运动方向相反方向:与相对运动方向相反FNGv风景谈风景谈再再 见见同学们来学校和回家的路上要注意安全同学们来学校和回家的路上要注意安全

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