第十九章 生活用电
一、单选题
1.家庭电路的一部分如图甲所示下列说法正确的是( )
A.图甲中开关和电灯的安装正确
B.图甲中三孔插座的安装合理
C.图甲中电灯和插座是并联的
D.用图乙的方法使用试电笔测试图甲中A点,氖管会发光
2.电网连着千万家,安全系着你我他。关于家庭电路及安全用电,下列说法正确的是( )
A.控制电灯的开关必须接在火线与电灯之间
B.发现空气开关跳闸后,应该立即重新合上
C.使用验电笔时,手不必接触笔尾金属部分
D.发现有人触电,立即用手把他拉离带电体
3.下列做法符合安全用电要求的是( )
A.使用验电笔时,手指接触笔尖金属体
B.电冰箱的金属外壳采用保护接地
C.开关接在灯泡和零线之间
D.在高压电线下放风筝
4.现代生活离不开电,下列符合安全用电规范的是( )
A.用正在充电的手机接听电话
B.家庭电路中装有空气开关和漏电保护器
C.发现有人触电立即用手将其拉开
D.用湿布擦拭正在工作的用电器
5.社区志愿者对居民日常用电常识进行了调查,下列说法符合安全用电的是( )
A.可用铜丝替代烧断的保险丝 B.更换灯泡时要先切断电源
C.能用湿布擦拭正发光的灯管 D.低于220V的电压都安全
6.下列物理仪器操作正确的是
A.测木块长度 B.辨别火线
C.测手的拉力 D.读水的体积
7.关于家庭电路和安全用电,下列说法正确的是
A.所有家用电器的外壳都需要接地
B.家庭电路中各个用电器都是串联的
C.使用试电笔判断哪条导线是火线时,手不要按住笔尾金属体
D.若空气开关“跳闸”,可能是电路中出现了短路
8.如图所示的家庭电路,连接方式正确的是
A. B.
C. D.
9.电给我们的生活带来了极大的便利,但不正确用电也会带来很大的危害,甚至会危及生命。安全用电是每一位公民的必备素养。下列做法中不符合安全用电原则的是( )
A.在家庭电路中安装保险丝或空气开关
B.在未断开电源开关的情况下更换灯泡
C.不接触低压带电体,不靠近高压带电体
D.及时更换达到使用寿命的插座、导线和家用电器
10.如图所示的电路是家庭电路的一部分,电工师傅按下面的顺序进行检测:①闭合S1,灯L1亮;②再闭合S2,灯L1亮,灯L2不亮;③用试电笔测a、b、c、d四个接线点,试电笔只在c点不发光。若电路中只有一处故障,故障可能是( )
A.灯L2短路 B.c点左侧的零线断路
C.灯L2所在支路断路 D.c、d两点间断路
二、填空题
11.家庭电路中,导线绝缘皮容易破损或老化,裸露的导线相接触会发生______, 这时电路中的_______(选填“漏电保护器”或“空气开关”)会跳闸保护电路。除此之外,电路中用电器_____过大,也会导致电路中电流过大。
12.上海地区家庭电路中,电灯与电视机等家用电器正常工作的电压为___________伏,这些电器是___________连接的(选填“串联”“并联”)。物理学中规定电流的方向是___________电荷定向移动的方向。
13.如图所示家庭电路,闭合开关后,灯泡不能正常工作,再将电视机插头插入插座,电视也不工作,若故障是cd之间断路,在开关闭合的情况下,用测电笔测试插座的左边插孔时,测电笔氖管___________(选填“会”或“不会”)发光。
14.检修家庭电路时需使用测电笔识别零线和火线,如图中测电笔的使用方法正确的是______(选填“甲”或“乙”)图,另一个图的错误方法______(选填“会”或“不会”)造成人体触电。
15.暑假的下午,小红的妈妈在用电饭锅煮饭,小红看着电视节目。当他用遥控器将待机的空调开机时,家里的空气开关“跳闸”了,则“跳闸”的原因是同时工作的用电器______过大,根据家里空气开关上的铭牌,如图所示,小红建议爸爸妈妈应该更换______大一些的空气开关。
16.马路两旁的路灯同亮同灭,它们是______;家里的各用电器间_______,照明灯跟控制它的开关_______。(本题均选填“串联”或“并联”)
三、综合题
17.如图1所示是某电热器的工作原理图,工作电压220V,R1、R2是发热电阻,且R1=R2,虚线框为电热器的金属外壳,它用一个旋转开关可以实现电热器多档位工作的要求。旋转开关内有一块绝缘圆盘,在圆盘的左边缘依次有4个金属触点①、②、③、④,右边缘是一金属板,可绕中心轴转动的开关旋钮两端各有一个金属滑片,转动开关旋钮可以将左边缘相邻的两个触点与右边缘的金属板同时连通。如旋到图1中位置S时,金属滑片将①②两触点同时与右边缘金属板接通。
(1)请你为这台电热器配备一个三脚插头,如图2所示,应该将电路图中的火线接到插头______,地线接到插头______(均选填“G”“L”或“N”)脚。小明想在电路中加一个“倾倒开关”,使电热器被碰倒时能自动断开电路,以免引起火灾。该开关最好应安装在图1中A、B、C、D、E中的______点处;
(2) 旋钮开关旋到位置S时的电功率为1000W,则R2=______Ω;
(3) 当旋钮开关旋到位置T时,电热器处于______(选填“高温档”或“低温档”)档,通电1min产生的热量是______J;
(4) 某种橡皮绝缘铜芯导线在常温下安全载流量(长时间通电时的最大安全电流)如下表,请你计算确定应选横截面积为______mm2的铜芯导线作为该电热器的输出导线,才符合既适用又经济的原则。
导线规格
导线横截面积S/mm2 0.5 1 1.5 2.5
安全载流量I/A 4 8 12 20
18.如图是电吹风工作原理的电路图(R为电热丝,M为电动机),下表是该电吹风的铭牌,求:
(1)按照安全用电的要求,将电吹风的a、b两点和三孔插座分别接入家庭电路,完成连线;
(2)吹热风时电吹风的总电流;
(3)当S2闭合,S1断开时,电吹风工作6min所消耗的电能。
额定电压/V 220
频率/Hz 50
吹热风时的功率/W 880
吹冷风时的功率/W 110
四、简答题
19.家庭电路中,要注意安全用电,运用物理知识,分别解释下列两种情况中电流过大,容易引发火灾的原因。
20.如图所示的保险丝(管)在用电设备都能经常看到,它能对流经设备的电流超过一定值时自动熔断起断电保护作用。不同规格的保险丝(管)的规格如下表,请仔细阅读下表,将你发现的有关规律填在相应的横线上。
直径 cp/mm 额定电流I/A 熔断电流I/A 直径 10101/110mm 额定电流I/A 熔断电流I/A
0.32 1.1 2.2 0.46 1.85 3.7
0.35 1.25 2.5 0.52 2 4
0.36 1.35 2.7 0.54 2.25 4.5
0.40 1.5 3 0.60 2.5 5
根据表中有关文字或数据将你发现的规律填在相应的横线上(要求写出两个结论):
(1)______;
(2)______。
五、作图题
21.用笔画线表示导线,将图中的开关、插座分别接入家庭电路中。
22.如图,用笔画线代替导线,将各元件正确接入电路,其中开关只控制电灯。
六、计算题
23.在《电工手册》中这样写道:通过人体的电流超过30mA将会有生命危险,在如图所示的家庭电路中,闭合开关S后,测得灯泡中的电流为0.2A,求:
(1)灯泡的功率;
(2)若灯丝断了,站在地面上的小明更换灯泡时忘记断开开关,不慎碰到了图中绝缘皮破损的A点,如果小明的平均电阻为2000Ω,他是否安全?请计算说明.
24.烧开后持续沸腾段时间用于饮用更利于人体健康,为了满足这个要求,小罗设计了多档位节能电烧水壶,电路原理如图甲。其中开关S为防干烧温控开关,通常情况它是闭合的。定值电阻R1、R2为加热电阻,且R1为48.4Ω,R2阻值为R1的2倍。通过滑动金属滑轩上的滑块P,使它在不同的位置接触触点,实现多档位变化(图乙)。他测得烧水壶用中功率档给热水保温时,正常工作24s,将Ikg的水从75℃加热到80℃。[已知 c水=4.2103J/(kg ℃),不计温度对电阻的影响]求:
(1)此加热过程中热水所吸收的热量Q;
(2)此加热过程中烧水壶的热效率η(η=,W为所消耗的电能);
(3)用电高峰时,他请父母断开家中除烧水壶外的全部用电器,用烧水壶高功率档加热一段时间后开始计时经过30s后水沸腾,再以低功率档持续加热30s,观察到电能表转盘在这60s内转了27转(电能表盘如图丙),烧水壶工作的实际电压U实是多少?
七、实验题
25.小明家的电能表如图所示,他要用电能表和秒表测某一用电器的实际电功率。在用电高峰时,他只让规格为“220V 1000W”的电热水壶单独工作,测得在200s内电能表的转盘恰好转81圈。此时该电热水壶的实际功率 _____W,实际电压 _____V。(假设电水壶电阻不变)。造成家庭电路中电流过大的原因是 _____。
26.在测量小灯泡电功率的实验中,电源电压为4.5V,小灯泡的额定电压为2.5V,小灯泡正常发光时的电阻约为10Ω.
(1)请你用笔画线代替导线,将如图甲中的实物电路连接完整.要求:当滑动变阻器的滑片向A端移动时,连入电路的电阻变大,连线不得交叉._______
(2)小刚同学闭合开关,移动滑片P到某一位置时,电压表示数(如图乙所示)为___________V,若他想测量小灯泡的额定功率,应将如图甲中滑动变阻器的滑片P向___________(选填“A”或“B”)端移动,如图内的Ⅰ—U图象是小刚根据多组实验数据绘制的,根据图象可得小灯泡的额定功率为___________W.
(3)由实验中Ⅰ一U图象发现小灯泡电阻是变化的,影响其变化的主要因素是___________.
(4)若把小灯泡换成一个定值电阻,还可探究___________的关系.
A.电流与电阻 B.电流与电压
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参考答案:
1.C
【解析】
【详解】
A.家庭电路中控制电灯的开关应接在电灯与火线之间,电灯另一根线接零线,而图中控制电灯的开关接在了零线上,故A错误;
B.三孔插座接线应符合“左零、右火、上接地”的原则,而图中三孔插座左孔接火线、右孔接零线,故B错误;
C.图甲中电灯和插座并列连接,互不影响,故C正确;
D.测电笔使用时手应接触笔尾金属体,而图中手未接触笔尾金属体,这样的方法使用试电笔测试图甲中A点,氖管断路,不会发光,故D错误。
故选C。
2.A
【解析】
【详解】
A.控制电灯的开关应接在火线与电灯之间,这样当电灯出现问题进行维修时,能有效的防止由于人体接触灯口金属部分导致人体与火线连通而发生触电事故,故A正确;
B.空气开关跳闸原因是电路中的电流过大,而导致电路中电流过大的原因有电路的总功率过大和电路中发生短路两个因素,因此,如果立即闭合开关会出现继续跳闸或损毁用电器的情况,所以发现空气开关跳闸后,应先检查电路中发生电流过大的原因,排除故障以后才能闭合开关,故B错误;
C.使用验电笔接触火线时会形成由笔尖→电阻器→氖管→人体→大地的通路,从而使氖管发光,利用此原理可以区分出零线和火线,因此,手和验电笔必须连通才能形成通路,连通的方式是手要接触笔尾金属部分,故C错误;
D.发现有人触电时应先切断电源然后迅速使触电人摆脱带电体,如果找不到电源开关,则需要用绝缘体将触电人与带电体分离,而人体属于导体,若用手把触电人拉离带电体会使营救人员发生触电,故D错误。
故选A。
3.B
【解析】
【详解】
A.使用测电笔时,手接触笔尾金属体,笔尖金属体接触电线,手指不能接触笔尖金属体,否则会发生触电事故,故A不符合题意;
B.电冰箱的金属外壳采用保护接地,防止金属外壳漏电,发生触电事故,故B符合题意;
C.控制电灯的开关必须接在火线和灯泡之间,若开关接在灯泡和零线之间,断开开关时,灯泡还与火线相连,接触灯泡容易发生触电事故,故C不符合题意;
D.安全用电的原则:不接触低压带电体,不靠近高压带电体。在高压电线下放风筝,非常容易发生触电事故,不符合安全用电原则,故D不符合题意。
故选B。
4.B
【解析】
【详解】
A.手机充电时接听电话,容易造成电池急剧发热而引起火灾或发生爆炸,所以充电时不要接打电话,故A不符合题意;
B.家庭电路安装漏电保护器是防止用电器漏电而采取的安全措施;空气开关是为了防止电路中的电流过大而采取的安全措施,故B符合题意;
C.发现有人触电时,应先切断电源,才可以用手将其拉离带电体,故C不符合题意;
D.生活中的水是导体,用湿布擦拭正在工作的用电器易引发触电事故,故D不符合题意。
故选B。
5.B
【解析】
【详解】
A.保险丝熔断后,不能用铜丝来代替,因为铜丝的电阻率小、熔点高,用铜丝代替保险丝,不能在电流过大时,自动切断电路,不符合安全用电的要求,故A不符合题意;
B.更换灯泡时要先切断电源,防止手触碰到火线连接的部位发生触点事故,故B符合题意;
C.不能用湿布擦拭正发光的灯管,湿布时容易导电,防止湿布接触到火线链接的部位,发生触电事故,故C不符合题意;
D.只有不高于36V的电压对人体才是安全的,故D不符合题意。
故选B。
6.B
【解析】
【分析】
根据对常用测量工具使用和读数方法的掌握作答.
【详解】
A. 测物体长度时,刻度尺有刻度的一侧紧贴物体.图示中操作不正确,不符合题意;
B.辨别火线时,用手握住测电笔,笔尾与手接触,图示中操作正确,符合题意;
C.测手的拉力时,拉力的方向应与弹簧测力计的弹簧伸长的方向在一条直线上,图示中操作不正确,不合题意;
D.使用量筒测量水的体积时,读数时视线与液面最凹处相平,不能仰视或俯视,图中视线没有与液面最凹处相平,不合题意.
故选B.
7.D
【解析】
【详解】
A.有些电器的外壳是金属的,为了防止漏电,把外壳接地让漏出来的电导入到大地,避免触电,并不是所有的用电器的外壳都接地,故A错误;
B.家庭电路中各用电器之间互不影响,并且能正常工作,所以各家用电器之间是并联的,故B错误;
C.使用试电笔时笔尖应该接触被测导线,手指按住笔尾金属体,故C错误;
D.空气开关“跳闸”,是由于电路中的电流过大,可能是短路,也可能是电路中的总功率过大,故D正确。
8.B
【解析】
【详解】
家庭电路连接要求开关接在火线上,用电器接在开关和零线之间,地线接地,故选B。
9.B
【解析】
【分析】
【详解】
A.根据安全用电的要求,当电路中电流过大时,保险丝会煊断,空气开关自动断开,切断电路,对用电器起到保护作用,所以在家庭电路中安装保险丝或空气开关,故A正确,不符合题意;
B.为防止触电,更换灯泡和维修电器时应先切断电源,故B错误,符合题意;
C.只要靠近高压带电体就可能会发生高压电弧触电,接触低压带电体也可能触电,对人体造成伤害,故C正确,不符合题意;
D.达到使用寿命的插座、导线和家用电器都可能出现导线绝缘皮破损,使用时容易引发触电或短路,造成安全事故,因此要及时更换,故D正确,不符合题意。
故选B。
10.D
【解析】
【分析】
【详解】
B.闭合S1,灯L1亮,电路中有电流,说明电路为通路,从保险丝aSL1以及c点左侧的零线都没有断路,故B错误;
A.断开S1,闭合S2,灯L2不亮,灯L2不亮的原因有两个:一个是断路、一个是短路;若灯L2短路时,电路的电流会很大,将保险丝烧断,灯泡L1也不会发光,a、b两个接线点上,试电笔的氖管都不会发光,故A错误;
C.若灯L2所在支路开路,d点氖管不发光,故C错误;
D.若c、d两点间开路,灯泡L2与零线不能构成闭合电路,电路中没有电流,灯泡不会发光,但d点会通过灯泡L2与火线间接相连,试电笔的氖管会发光,故D正确。
故选D。
11. 短路 空气开关 功率
【解析】
【详解】
[1] 导线绝缘皮容易破损或老化,裸露的导线相接触导致零线和火线直接接触而导致短路的现象。
[2]电路发生短路时,当电路中的电流过大,空气开关自动断开,起到保护电路的作用。
[3]由公式P=UI可知,电路中同时使用的用电器总功率过大时,也会导致电路中电流过大。
12. 220V 并联 正
【解析】
【详解】
[1]在家庭电路中,各用电器的正常工作的电压为220V。
[2]在家庭电路中,由于各用电器独立工作,互不干扰,故是并联的。
[3]物理学中规定正电荷定向移动的方向即为电流的方向。
13.会
【解析】
【详解】
闭合开关后,如果cd之间断路,插座的左边通过c、d、a、开关S连接火线,用测电笔测试插座的左边插孔时,测电笔氖管会发光。
14. 甲 不会
【解析】
【详解】
[1]使用试电笔时,手要接触笔尾金属体,笔尖金属体接触火线或零线,氖管发光的是火线,氖管不发光的是零线,故甲图正确。
[2]按照乙图所示的情形使用试电笔时,人体不会接触火线,所以不会触电。
15. 总功率 最大工作电流
【解析】
【分析】
【详解】
[1]电路出现短路或电路中用电器的总功率过大会导致空气开关跳闸。电路的总功率等于各用电器的功率之和,在家里用电饭锅煮饭、看着电视, 又用遥控器将待机的空调开机时,家里的空气开关“跳闸”了,由于空调处于待机状态,所以不可能是短路,故引起家里的空气开关跳闸的原因是用电器的总功率过大。
[2]由P=UI可知,电源电压一定,用电器的总功率过大,干路上的总电流过大,超过空气开关的最大工作电流,导致空气开关跳闸,因此应该更换最大工作电流大一些的空气开关。
16. 并联 并联 串联
【解析】
【详解】
[1]马路两旁的路灯同时亮、同时灭,但有时损坏了一盏,其它路灯也会亮,由此可知各路灯在工作时互不影响,因此路灯之间是并联的。
[2][3]家里的用电器在工作时互不影响,所以它们的连接方式是并联;为了控制照明灯,照明灯跟控制它的开关串联。
17. L G A 48.4 低温档 3×104 1
【解析】
【详解】
(1)[1][2]由图乙可知,G插头在上端,且较长,故G是接地线的,可防止因用电器外壳漏电而触电;L插头是接零线,N插头是接火线,三孔插头的接法是左零右火上接地。
[3]防止倾倒造成火灾,一定把“倾倒开关”接在火线上,在电热器倾倒时,能“切断”火线,所以倾倒开关接在A处。
(2)[4]由图甲可知,旋钮开关旋到位置S时,R1被短路,电路为R2的简单电路,由P=UI=U2R可得,R2的阻值
由R1=R2可得,R1的阻值也为48.4Ω。
(3)[5][6]当旋钮开关旋到位置T时,R1与R2串联,根据可得,电阻越大,功率越小,所以此时为低温档,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,通电1min产生的热量
Q=W=
(4)[7]分析图甲可知,该电热器共有2个加热挡,且结合题意可知,其最大功率为1000W,由P=UI可知,电热器工作时的最大电流
由表可知,应选横截面积为1mm2的导线。
18.(1) ;(2)4A;(3)3.96×104J
【解析】
【详解】
解:(1)处于安全用电的考虑,开关应控制火线,故电吹风的a点应接火线,b点接零线,三孔插座的接线原则为“左零右火上接地”,电路连接如下图所示
(2)由表中数据可知,吹热风时的功率为P热=880W,故由P=UI可得,吹热风时电吹风的总电流为
(3)由电路图可知,当S2闭合,S1断开时,电热丝未接入电路,由表中数据可知,吹冷风时的功率为
P冷=110W
故由W=Pt可得,电吹风工作6min所消耗的电能为
W=P冷t=110W×6×60s=3.96×104J
答:(1)
(2)吹热风时电吹风的总电流为4A;
(3)电吹风工作6min所消耗的电能为3.96×104J。
19.见解析
【解析】
【详解】
图甲是总功率过大的原因导致电流过大根据P=UI可知,在电压U一定时,总功率过大干路电流过大,容易引发火灾。图乙是短路导致电流过大,根据U=IR可知,在电压U一定时,电阻越小,干路电流过大容易引发火灾。
20. 保险丝直径越粗,额定电流越大 同一根保险丝,熔断电流是额定电流的两倍
【解析】
【详解】
(1)[1]从表格可以看出,保险丝越来越粗,熔断电流越来越大,故结论为保险丝直径越粗,额定电流越大。
(2)[2]从多组数据可知,同一根保险丝,熔断电流与额定电流之比是一个定值,定值为2,故结论为同一根保险丝,熔断电流是额定电流的两倍。
21.
【解析】
【详解】
从用电安全考虑,开关要接在灯泡和火线之间,这样在断开开关时能切断火线,接触灯泡不会发生触电事故;三孔插座的接法:上孔接地线,左孔接零线,右孔接火线,如图所示:
22.
【解析】
【详解】
火线首先过开关,然后进入灯泡顶端的金属块,零线直接进入螺旋套;三孔插座的上孔接地线、左孔接零线、右孔接火线,如图所示:
23.(1)44W;(2)由于通过人体的电流是110mA,大于人的安全电流,所以不安全.
【解析】
【分析】
(1)考查的是电功率的计算,根据计算灯泡的功率即可
(2)考查的是欧姆定律的应用,运用计算小明不慎碰到了图中绝缘皮破损的A点时,通过小明身上的电流,即可判断小明是否触电.
【详解】
(1)根据题意知道,灯两端电压是:U=220V,通过灯泡中的电流是:I=0.2A,
由知道,灯泡的功率:P=UI=220V×0.2A=44W
(2)当小明不慎碰到了图中绝缘皮破损的A点时,电压直接加在小明身上,此时小明两端电压是:U人 =220V;由知道,通过小明身上的电流是:>30mA,所以此时不安全.
24.(1)2.1×104J;(2)87.5%;(3)198V
【解析】
【详解】
(1)用中功率挡给热水保温时,热水吸收的热量
Q=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg ℃)×1kg×(80℃-75℃)=2.1×104J
(2)此加热过程中,滑块P接触触点4,电路是只有R1工作的简单电路,则烧水壶消耗的电能
烧水壶的热效率
(3)由电能表的参数得,烧水壶在60s内消耗的电能
当滑块P接触触点1、2时,烧水壶处于高功率挡,两电阻并联,电路的总电阻
在高功率挡工作30s消耗的电能
此为①式,
当滑块P接触触点2时,烧水壶处于低功率挡,电路是电阻R2工作的简单电路,此时烧水壶工作30s消耗的电能
此为②式,
而
W1=W高+W低
此为③式,
解①②③式得
U实=198V
答:(1)此加热过程中热水所吸收的热量Q是2.1×104J;
(2)此加热过程中烧水壶的热效率η是85%;
(3)烧水壶工作的际电压U实是198V。
25. 810 198 电路总功率过大或短路
【解析】
【详解】
[1]由电能表的参数“1800r/(kW h)”可知,电路中每消耗1kW h的电能,电能表的转盘转1800转,所以电能表的转盘转81转消耗的电能为
电热水壶的实际功率为
[2]根据可得,电热水壶的电阻
根据可得,实际电压
[3]家庭电路中电流过大的原因可能是发生了短路,也可能是同时工作用电器的总电功率过大。
26. 2.2 B 0.5 温度 B
【解析】
【详解】
解:(1)将电流表与灯泡串联,灯泡正常发光时电流大约为:,所以电流表选用0~0.6A的量程.将滑动变阻器串联在电路中,当滑动变阻器的滑片向A端移动时,连入电路的电阻变大,则滑动变阻器的下面应接B接线柱,如图所示:
(2)由图乙可知,电压表的量程为0~3V,分度值为0.1V,示数为2.2V,低于灯泡的额定电压,所以应减小滑动变阻器的阻值,将滑动变阻器的滑片P向B端滑动,直到电压表的示数为2.5V.
由图丙可得小灯泡的额定功率为P额=U额I=2.5V×0.2A=0.5W;
(3)灯丝的电阻是变化的,影响其变化的主要因素是温度,灯丝的电阻随温度升高而增大.
(4)若把小灯泡换成一个定值电阻,定值电阻的阻值不变,可通过移动滑片的位置改变电阻两端的电压,因此可探究电流与电压的关系,故选B.
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