人教版九年级全一册20.3电磁铁电磁继电器一课一练（有解析）

人教版九年级全一册 20.3 电磁铁 电磁继电器 一课一练
一、单选题
1．如图是直流电铃的原理图。关于电铃工作时的说法不正确的是（　　）
A．电流通过电磁铁时，电磁铁有磁性且A端为N极
B．电磁铁吸引衔铁，使电路断开
C．小锤击打铃碗发出声音，是由于铃碗发生了振动
D．小锤击打铃碗时，电磁铁仍具有磁性
2．如图是一种温度自动报警器的原理图，在水银温度计中封入一段金属丝下端所指示的温度为90℃，下列说法错误的是（　　）
A．报警器利用了水银导电和热胀冷缩的性质
B．报警器利用了电磁铁通电时有磁性断电时磁性消失的特点
C．报警器中，水银温度计和电磁铁串联在电路中
D．温度达到90℃时，报警器中的灯亮同时铃响
3．如图所示是燃油汽车启动装置的电路简图。汽车启动时，需将钥匙插入仪表板上的钥匙孔并旋转，则下列分析正确的是（　　）
A．旋转钥匙相当于闭合开关
B．电磁铁是利用电流的热效应来工作的
C．电磁铁通电后电磁铁的上端为S极
D．电动机工作时将电能全部转化为机械能
4．弹簧下端挂一磁体（下面的电磁铁电路没有连接好），如图所示，若把电路连接好，发现弹簧长度会变短，若要使滑动变阻器的滑片P向右移动时，弹簧的长度变得更短，则变阻器接入电路的方式可以是（）
A．C接E，B接F B．C接E，D接F
C．A接E，D接F D．A接E，B接F
5．通电螺线管磁性的强弱与以下哪个因素无关（　　）
A．线圈中通过的电流方向和通电时间 B．线圈中是否插入铁芯
C．线圈的匝数 D．线圈中通过的电流大小
6．如图所示的电路，将电磁铁与滑动变阻器串联接入电路，闭合开关S，下列说法正确的是（　　）
A．电磁铁的上端为N极
B．电磁铁周围存在磁感线
C．将滑动变阻器的滑片向右滑动，电磁铁的磁性增强
D．将滑动变阻器的滑片向左滑动，电磁铁的磁极会对调
7．如图所示，是电学中常见的电路图，在A、B两点间分别接入下列选项中加点字的元件并进行以下对应实验，对滑动变阻器在此实验中的作用描述正确的是（　　）
①探究电流与电阻的关系时是为了调节电阻两端电压成倍数变化
②用“伏安法”测电阻时是为了改变定值电阻两端电压，测量对应电流
③研究影响电阻大小因素时是为了更换不同电阻丝，保持电流不变，测量对应电压值
④研究电磁铁磁性强弱与线圈匝数关系时是为了更换匝数不同电磁铁，保持电流不变
A．①② B．②③ C．③④ D．②④
8．如图所示，原来开关断开时，铁块、弹簧在图中位置保持静止状态。当闭合开关，并将滑动变阻器的滑片向右移动，下列说法正确的是（　　）
A．电流表示数变大，弹簧长度变短
B．电流表示数变小，小磁针的N极顺时针转动
C．电磁铁磁性增强，弹簧长度变长
D．电磁铁磁性减弱，小磁针的N极逆时针转动
9．如图甲所示为一保温箱温控电路，包括控制电路和加热电路两部分，控制电路电源电压为U，电磁铁线圈电阻忽略不计，电热丝和热敏电阻R均置于保温箱内，热敏电阻R的阻值随温度变化关系如图乙所示。保温箱温控电路工作原理是：当控制电路的电流小于0.012A时，电热丝通电加热；当电流大于0.02A时，电热丝停止加热。下列说法正确的是（　　）
A．电热丝应接在B、D两端
B．将滑动变阻器 适当调小一些，可以提高保温箱内的温度
C．若保温箱内的温度范围是，则需将调节为100Ω
D．若保温箱内的温度范围是，则控制电路电源电压U为11.3V
10．小丽利用电磁继电器设计了一个自动恒温加热鱼缸，如图所示，A为一段软导线，B为一个小型电热器。下列说法正确的是（　　）
A．该装置使用的是煤油温度计
B．该装置能使鱼缸中的水温大致保持在18℃
C．电磁铁上端的磁极是N极
D．当温度未达到设定温度时，小型电热器B一直工作
二、填空题
11．酿酒坊里的发酵罐配有笨重的密封罩，为了方便操作，设计了一个杠杆和电磁铁组合系统来升降密封罩，如图所示。电磁铁的工作原理是电流的磁效应，该现象最早是由_______（选填“法拉第”“奥斯特”或“安培”）发现的。装置通电后，电磁铁上端为_______（填“N”或“S”）极。若密封罩被提起并悬挂于空中，不计衔铁、杠杆的质量，左侧电磁吸力应大于密封罩的重力；若提不起，说明电磁铁磁性过小，则应将滑动变阻器滑片向___________（选填“左”或“右”）滑动。
12．为了更好的防控新冠病毒疫情，我国研制了某款智能防疫机器人。机器人利用磁敏电阻等器件来监控移动速度，控制驱动电机运转，图甲为控制电机运转的原理电路，U为输入电压，RB为磁敏电阻，阻值随外加磁场强弱的变化而改变。
下表为机器人的部分参数，“电池比能量”为单位质量的电池所能输出的电能；“减速器的减速比”为输入转速与输出转速的比值。
电池的质量 10kg 减速器的减速比 30:1
电池比能量 140W h/kg 驱动电机的输入总功率 400W
移动速度 0.1～1m/s 驱动电机将电能转化为机械能的效率 60%
（1）图甲中电磁铁是利用_________工作的；
（2）电磁铁上端的磁极是________极（选填“N”或“S”）。
（3）若机器人以最大速度沿水平路面匀速直线运动21min，此过程机器人受到的阻力为______N，消耗的电能占电池所能输出总电能的_______%。
（4）控制电机运转的磁敏电阻阻值随磁场强弱变化的图线如图乙，当磁敏电阻在正常工作区时，即使图甲电路中输入电压U发生改变，R1两端电压U1都能维持在某一定值附近微小变化，从而使控制电路中的电机稳定转动，则磁敏电阻的正常工作区对应图乙中____（选填“ab”或“bc”）段，已知无磁场时RB的阻值为200Ω，R1的阻值为400Ω，线圈电阻忽略不计，当U为24V时，处在磁场中的RB电功率为0.32W，则R1两端的电压U1是__________V。
13．通电导线周围存在磁场最早是丹麦物理学家______发现的，地磁场的N极在地理的______极（选填“南”或“北”）附近。如图所示，闭合开关使螺线管通电，A螺线管的上端相当于磁体的______极，可以观察到左边弹簧______，右边弹簧______（后两空选填“伸长”“不变”或“缩短”）。电磁铁的磁性与电流方向______（选填“有关”或“无关”）。
14．如图所示的智能照明电路，天黑时灯泡L自动发光，天亮自动熄灭。该电路自动控制是利用了丹麦物理学家______发现的电流的磁效应，控制电路中电源电压恒定，R1为定值电阻，R2是光敏电阻，R2的阻值随光照强度的增大而______；若想 L在傍晚发光的时间提前，可将R1的阻值______。
15．虽然纯净的水是不导电的，但一般的水都能导电。根据水的导电性可以设计一种水位自动报警器，其原理如图所示 图中的螺线管中插入了一根软铁棒，通电后磁性会更_____(选填“强”或“弱”)；当水位到达金属块A时，_____(选填“红”或“绿”)灯亮。
三、综合题
16．如图甲，是学校饮水间安装的某款温热饮水机。该饮水机既能提供温度为100℃的开水，也能提供温度可直接饮用的温开水，该饮水机的相关参数见表；
温热饮水机型号 ×××
贮水箱容量
功率
电源
该饮水机内部结构如图乙所示。首次使用时，经紫外线灯照射的20℃冷水，从冷水进口A处流入，经热交换器进入贮水箱。水箱加满水开始加热，将水加热到100℃；
（1）若不考虑热损失，首次加热多长时间可以喝到开水？______
（2）首次加热后，热水器就能正常使用了。热水器正常使用时，通过加压使贮水箱中的开水进入热交换器内，20℃冷水则由进口阀门进入热交换器，通过热交换器热交换后，热水进入贮水箱会被继续加热至100℃，温水出口流出的就是40℃的温水了、如此正常工作，就可不断得到开水和温水了。若某学校学生1h所需的开水和温水的质量之比是，且饮水机的热效率为91%，则饮水机正常工作1h最多供应开水多少升？______
（3）如图丙所示为饮水机温控装置原理图，该装置控制水箱中电热丝工作，其中R为热敏电阻，为可调电阻。当线圈的电流大于或等于某一值时，继电器的衔铁被吸下，图丁为热敏电阻R-t图象；
①应该把贮水箱内的电热丝接在______（选填“A、B间”或“C、D间”）；
②该饮水机从海拔高的区域移动到海拔低的区域使用，为了确保水能沸腾，可调电阻的阻值应______（选填“调大”、“不变”或“调小”）。
17．将一个电磁铁和白炽灯并联后接入电路，如图（a）所示。当闭合电键时，灯L1即刻点亮，随后熄灭；当断开电键时，灯闪亮后熄灭。
（1）此现象说明当闭合电键时，流过电磁铁的电流变化是______；当断开电键时，流过电磁铁的电流变化是______；
（2）在图（b）中，当电磁铁中无电流时，铁质弹簧片的可动端与右侧接线柱接通；当电磁铁中有电流时，在电磁铁的吸引下，铁质弹簧片的可动端与左侧接线柱接通。试用笔线代替导线，完成电路连线，使电路中的电键闭合后，灯L1、L2会交替发光。______
18．如图甲为小李同学设计的电热水器的原理图，该电热水器具有加热、保温功能。图甲中电磁继电器（线圈电阻不计）、热敏电阻R、保护电阻、电压恒为6V的电源、导线等组成控制电路。当电磁铁线圈中的电流 时，继电器上方触点和触点c接通；当电磁铁线圈中的电流时，电磁铁的衔铁被吸下，继电器下方触点和触点a、b接通。热敏电阻中允许通过的最大电流，其电阻 R随温度变化的规律如图乙，热敏电阻和加热电路中的三只电阻、、均置于储水箱中。已知 、、、 。
(1)继电器上方触点和触点c接通时，工作电路的总电阻是 ________；
(2)衔铁被吸下时，热水器的发热功率为 ________ W；
(3)为使控制电路正常工作，保护电阻的阻值至少为多大 _______ ？若为该值，衔铁刚好被吸下时储水箱中水温是多少 _____ ？
19．出于安全考虑，电梯都设置超载自动报警系统。图甲是某科技小组设计的电梯工作原理图。已知控制电路的电源电压U=6V，压敏电阻R的阻值随压力F大小变化如图乙所示，电梯底架自重和电磁铁线圈的阻值都忽略不计，当控制电路的电流达到或超过10mA时，衔铁被吸合。
（1）在图甲的控制电路中，S接1时，压敏电阻R受到的压力F增大时，控制电路中的电流增大，从而使电磁铁的磁性增强，衔铁被电磁铁吸住，触点K与触点___________（选填“A”或“B”）接触，电铃发出警报声。电铃报警时若R2阻值为200Ω，每位乘客体重为600N，请计算说明此电梯最多可乘几个人___________？
（2）现要求当压力为6×103N时，电铃发出警报声。可按照下列步骤对该系统进行调试：
步骤1：电路接通前，滑动变阻器R2的滑片置于最右端，调节电阻箱R1的阻值为___________Ω。
步骤2：将开关S向2端闭合，调节___________，直至___________。
步骤3：保持___________，将开关S向另一端闭合，该系统即可正常使用。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【详解】
A．根据安培定则，右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指所指的方向为螺线管的N极，由此可判断出A端为N极，故A正确，不符合题意；
B．电磁铁向下吸引衔铁时，弹簧片与螺钉分开，电路断开，故B正确，不符合题意；
C．声音是由物体的振动产生的，小锤击打铃碗时发出声音，是由于铃碗发生了振动，故C正确，不符合题意；
D．衔铁被吸引时，小锤击打铃碗，电路断路，电路中没有电流，电磁铁失去磁性，故D错误，符合题意。
故选D。
2．D
【详解】
A．报警器利用水银导电，即当到达警戒温度时，水银与金属丝联通，构成了闭合回路，故电铃响，故利用的是水银的导电性，温度计的工作原理就是水银的热胀冷缩，故A正确，A不符合题意；
B．报警器就是利用了电磁铁通电时有磁性，电铃响，断电时磁性消失，灯泡亮的特点的，故B正确，B不符合题意；
C．如图所示，报警器中，水银温度计和电磁铁首尾相连，故串联在电路中，故C正确，C不符合题意；
D．温度达到90℃时，报警器中的铃响灯灭，而没有到达警戒水位时，电铃不响，灯泡亮，故D错误，D符合题意。
故选D。
3．A
【详解】
A．插入钥匙并旋转才能启动汽车，所以旋转钥匙相当是闭合开关，接通电路，故A正确；
B．电磁铁是在电流通过线圈时，线圈产生磁性，所以电磁铁利用电流的磁效应工作的，故B错误；
C．图示中的电磁铁，电流从其上端流入，下端流出，据安培定则知，电磁铁的下端为S极，故C错误；
D．电动机工作时，大部分电能转化为机械能，小部分电能转化为内能，故D错误。
故选A。
4．A
【详解】
根据右手螺旋定则可知，通电螺线管上端为S极，电路接通后，由于同名磁极相互排斥，弹簧长度会变短；若要使滑动变阻器的滑片P向右移动时，弹簧的长度变得更短，则应使电路中电流变大，使通电螺线管磁性增强，所以滑动变阻器接入电路的电阻应该减小，所以滑动变阻器要接B接线柱，又因为滑动变阻器要采用“一上一下”的接法，所以另一接线柱应该接入C或者D，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
5．A
【详解】
通电螺线管磁性的强弱与以下因素有关：与电流的大小，磁场的大小，有无插入铁芯有关；故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
6．A
【详解】
A．由图知道，电流从电磁铁的上端流入，由安培定则知道，电磁铁的下端是S极，上端是N极，故A正确；
B．电磁铁通电后周围存在磁场，不存在磁感线，磁感线是为了描述磁场的性质而引入的假想曲线，故B错误；
C．由电路图知道，滑动变阻器与电磁铁串联，将滑动变阻器的滑片向右滑动的过程中，接入电路中的电阻变大，电路中的总电阻变大，由知道，电路中的电流变小，所以，电磁铁的磁性减小，故C错误；
D．将滑动变阻器的滑片向左滑动，电流方向不变，由安培定则知道，电磁铁的磁极不变，故D错误。
故选A。
7．D
【详解】
①探究电流与电阻的关系时滑动变阻器是为了保护电路和控制电阻两端的电压不变；
②用“伏安法”测电阻时，滑动变阻器是为了改变定值电阻两端电压，测量对应电流，进行多次实验测量求平均值，减小误差；
③研究影响电阻大小因素时滑动变阻器是是为了保护电路和更换不同电阻丝，保持电压不变，测量对应电流值，
④研究电磁铁磁性强弱与线圈匝数关系时要控制电路电流不变，为了让匝数不同电磁铁通过的电流相等，通过调节滑动变阻器保持电流不变，故ABC错误，D正确。
故选D。
8．C
【详解】
若将变阻器的滑片P向右移动，滑动变阻器接入电路的电阻变小，由欧姆定律可知电路中的电流变大，通电螺线管的磁性增强，故对铁块的吸引力增大，所以弹簧长度应变长；根据右手螺旋定则可知，通电螺线管上端为N极，螺线管外部磁感线从N极出发回到S极，所以小磁针的N极将顺时针转动，故ABD错误，C正确。
故选C。
9．C
【详解】
A．当控制电路电流大时，电磁铁磁性增强，衔铁被吸下来，B、D接电路，A、C断开，由题可知，当电流大于0.02A时，电热丝停止加热，电热丝应接在A、C两端，故A错误；
B．滑动变阻器调小些，要达到0.02A的电流时需要的热敏电阻的值更大，由乙图可知，热敏电阻的值越大，对应的温度越低，因此降低了保温箱内的温度，故B错误；
CD．若保温箱内温度为 ，当55℃时，应开始加热，由乙图可知，此时热敏电阻的值为900Ω，此时电路中的电流为0.012A，根据串联电路电压规律得
当65℃时，应停止加热，由乙图可知，此时热敏电阻的值为500Ω，此时电路中的电流为0.02A，根据串联电路电压规律得
联立两式解得
故C正确，D错误。
故选C。
10．D
【详解】
A．温度计与电路连接，煤油不导电，故不可能是煤油温度计，故A错误；
B．由图可知，当温度计中液柱到26℃时，控制电路接通，电磁铁吸引衔铁切断工作电路停止加热，故温度维持在26℃，故B错误；
C．由图可知，电磁铁正面电流方向向左，根据安培定则可知，电磁铁下端为N极，故C错误；
D．当温度未达到设定温度时，控制电路断路，电磁铁不工作，工作电路一直处于通路状态，小型电热器B一直工作，故D正确。
故选D。
11． 奥斯特 N 左
【详解】
[1]奥斯特是世界上第一个发现了电与磁之间的联系，电磁铁的工作原理是电流的磁效应，该现象最早是由奥斯特发现的。
[2]图中，装置通电后，根据安培定测，电磁铁上端为N极。
[3]在通电螺线管线圈的匝数一定的条件下，线圈的电流越大，通电螺线管的磁性越强。若密封罩被提起并悬挂于空中，不计衔铁、杠杆的质量，左侧电磁吸力应大于密封罩的重力；若提不起，说明电磁铁磁性过小，应增大电磁铁的磁性，故要增大线圈的电流大小，由欧姆定律，应减小变阻器连入电路的电阻大小，则应将滑动变阻器滑片向左滑动。
12． 电流的磁效应 N 240 10 ab 16
【详解】
（1）[1]电磁铁通电时，有磁性，断电时，无磁性；所以电磁铁是利用电流的磁效应工作的。
（2）[2]由图电磁铁上导线电流的方向是从左到右，根据安培定则，右手的四指指向电流的方向，大拇指指向电磁铁的上端，则电磁铁上端的磁极是N极。
（3）[3][4]驱动电机的输入总功率为400W，由题驱动电机将电能转化为机械能的效率为60%，则驱动电机的机械功率为
机器人最大移动速度为1m/s，则当机器人以此速度匀速运动时，机器人受到的牵引力与阻力大小相等，则机器人受到的阻力
机器人匀速直线运动21min消耗的电能为
电池输出的总电能为
消耗的电能占电池所能输出总电能的百分百比为
（4）[5]由题可知磁敏电阻在正常工作区时，因为磁敏电阻RB比较稳定，R1两端电压U1能稳定在一定范围，所以磁敏电阻的正常工作区对应图乙中ab段。
[6]当U为24V时，电路中的电流为
RB电功率为0.32W，则带入公式
解得
由于磁敏电阻RB的阻值比较稳定，则
根据串联分压，电阻之比等于电压之比
可得U1=16V。
13． 奧斯特 南 N 伸长 缩短 无关
【详解】
[1]丹麦物理学家奥斯特证实电流周围存在磁场，是世界上第一个发现了电与磁之间联系的科学家。
[2]地磁场与地理的南北极相反，但也并不重合，磁针所指的南北方向与地理的南北方向略有差异，所以地磁场的N极在地理S极附近。
[3][4]根据安培定则可知，A螺线管的上端相当于磁体的N极，不管螺线管的上端极性如何，铁块都会被吸引，所以左端的铁棒会伸长。
[5]根据安培定则可知，B螺线管的上端相当于磁体的N极，根据同名磁极相互排斥可知，右端的弹簧会缩短。
[6]电磁铁的磁性与电流方向无关，但是与螺线管上线圈匝数和电流大小有关。
14． 奥斯特 减小 变大
【详解】
[1]丹麦物理学家奥斯特通过实验发现了电流的磁效应，即电流周围存在磁场。
[2]由题知，天黑时灯泡L自动发光，天亮自动熄灭，即光照强度较小时，电路中电流减小，电磁铁磁性减弱，衔铁被弹簧拉起，触点闭合，受控电路工作；所以，R2的阻值随光照强度的增大而减小。
[3]光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小，若想L在傍晚发光的时间提前，即在光敏电阻阻值较小时，可将R1阻值变大，从而使电路中电流减小，电磁铁磁性减弱，衔铁被弹簧拉起，触点闭合，受控电路工作。
15． 强 红
【详解】
[1]螺线管中插入了一根软铁棒，通电后磁性会更强，原因是因为铁芯被通电螺线管的磁场磁化，磁化后的铁芯也变成了一个磁体，这样由于两个磁场互相叠加，从而使螺线管的磁性大大增强。
[2]当水位到达金属块A时，电磁铁所在电路被接通，电磁铁向下吸引衔铁，从而接通红灯所在电路，此时红灯亮，而绿灯不亮。
16． 44.8min 13 A、B间 调大
【详解】
（1）[1]水质量为
m=ρV=1.0×103kg/m3×0.024m3=24kg
水吸热为
不计热损失时，需要的加热时间
（2）[2]设开水的质量为m′，则温水的质量为5m′，由热平衡可得
即
解得m′=13kg，开水的体积为
（3）[3]温度升高时，热敏电阻R的阻值减小，控制电路的电流增大，电磁铁的磁性增强，衔铁被吸下，此时饮水机应停止加热，所以应该把贮水箱内的电热丝接在A、B间。
[4]该饮水机从海拔高的区域移动到海拔低的区域使用，大气压增大，水沸点升高，需要多加热一会，而衔铁刚好吸下时控制电路中的电流不变，即要晚达到衔铁吸下电流，根据欧姆定律，需要增大可变电阻。
17． 逐渐增大 逐渐减小
【详解】
（1）[1]因为电磁铁的线圈是一个储能元件，当闭合开关时，L1即刻点亮，随后熄灭，说明在总电流不变的情况下，电磁铁中的电流逐渐增大，从而使流经灯泡的电流减小而熄灭。
[2]当断开开关时，灯会闪亮后熄灭，说明电磁铁在断电后释放了其储存的电能，使灯闪亮，流过电磁铁的电流是逐渐减小的。
（2）[3]由题意分析可得，当闭合开关时，铁质弹簧片的可动端先与右侧接线柱接通，此时灯L1与电磁铁组成并联电路，L1发光，电磁铁有磁性；同时电磁铁吸铁质弹簧片的可动端与左侧接线柱接通灯L1断路，灯L2接通，电磁铁又失去磁性。在弹簧片的作用下再次与右侧触点接触，如此反复，从而实现开关闭合后，灯L1、L2会交替发光，如图所示
18． 220 2200 200Ω 60℃
【详解】
(1)[1]由甲电路图可知，继电器上方触点和触点c接通时，加热电路为R2、R3串联，所以
工作电路的总电阻是220。
(2)[2]衔铁被吸下时R1、R2并联，因并联电路中各支路两端的电压相等，且电路的总功率等于各用电器功率之和，所以，电热水器加热时的功率
衔铁被吸下时，热水器的发热功率为2200W。
(3)[3]由图乙可知，热敏电阻的最小值是R=200Ω，当R最小，控制电路中的电流不超过最大值15mA时，保护电阻R0阻值最小，由可得，电路的最小总电阻
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，保护电阻R0的最小值
保护电阻的阻值至少为200Ω。
[4]由题意知，衔铁刚好被吸下时，电路电流
此时电路的总电阻
则此时热敏电阻
由图乙可知，此时水温为60℃。
19． B 11 500 滑动变阻器R2的滑片 衔铁恰好被电磁铁吸住 滑动变阻器R2的滑片
【详解】
（1）[1]电磁铁磁性增强，吸引衔铁，K与B接触，电铃发声。
[2]由图可知，R2阻值为200Ω，此时总电阻为
所以压敏电阻为
由图可知压力7000N，人数为
（2）[3][4][5][6]当压力为6×103N时，R=500Ω，当控制电路的电流达到或超过10mA时，衔铁被吸合，电路中相当于用R1替代R，所以电路接通前，滑动变阻器R2的滑片置于最右端，调节电阻箱R1的阻值为500Ω，将开关S向2端闭合，调节滑动变阻器R2的滑片，直至衔铁恰好被电磁铁吸住，保持滑动变阻器R2的滑片不动，将开关S向另一端闭合，该系统即可正常使用。
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