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探索型试题
探索型试题
义务教育《物理课程标准》突出强调：
学生必须领会科学的本质，要初步养成关注科学、技术与社会的习惯，强调注重体验科学探究过程，学会一定的科学思维方法，从而进一步培养学生的科学探究能力，因此，《物理课程标准》将科学探究活动作为内容标准的重要内容，并强调对物理过程与方法的考查，这引起了各地中考的关注。
科学探究活动是以生活、社会或自然中的问题为研究专题，以问题和中心，以小组合作的方式进行探究活动，从中寻找解决问题的方法，并应用有关的物理知识将问题解决。
科学探究活动对学生的探索能力的培养十分有益，为了引导教师关注学生探索能力的培养，各地中考物理试题的编制对探索型试题的要求逐步提高。
探索型试题就是以生活或社会中的常见问题作为探究的对象，围绕问题展开探索活动，进而将问题解决。
探索型试题一般选择富有探索性的问题或实验为探索对象，然后按照探索问题的一般步骤逐步展开。
探索型试题的特点主要表现为探索性、启发性、开放性、综合性和设计性，同时强调操作性，因此，探索型试题都十分注意问题的选题，强调探索性，激发学生探究的欲望，引导学生积极利用所学知识解决问题。
探索型试题的题型有选择题、实验题、计算题以及设计操作题等等，但主要是以实验设计题和填充题为主。
探索型试题的命题内容通常涉及的范围较广，有的是生活中的日常问题，有的是教材中的小实验，有的是学习过程中遇到的身边的现象，但从知识的分类来看，主要集中在光学、力学、电学以及能量部分，应当讲，涉及的范围几乎覆盖到初中物理的全部内容，但是，题型的份量不是太重。
探索型试题的解题方法强调应用性和开放性，既突出物理知识的应用，强调灵活运用物理知识解释试题呈现的问题，可以分步作答，不要急于求成。
探索型试题十分注意对学生探索能力考查的考查，主要包括：
提出问题的能力，猜想与假设能力，选择研究方法的能力，分析和推理问题的能力，数据处理能力以及应用知识解决问题的实际应用能力等。
典型例题
例1：
（2003福建三明试题）在探究“影响蒸发快慢的因素”实验过程中，同学们做出了如下猜想：
影响液体蒸发快慢的因素可能有：
A、液体温度，B、液体的表面积，C、液面上气流的快慢，D、液体的种类
（1）某同学设计了如下实验：
取两只相同的烧杯，分别盛等量的酒精，把一杯放在烈日下，另一杯放在阴凉处，一段时间后，观察比较两杯中酒精的多少，该同学设计这个实验的目的是为了验证猜想（选填A、B、C或D）
（2）设计一个实验来验证猜想D，要求简要写出实验的方法。
导引：
本题是一道以课本“影响蒸发快慢的因素”为考查对象的探究性试题，其考查的重点是要求学生有一定的猜想和实验假设能力，有一定的实验设计能力，还要有一定的实验现象的推理分析。
因为影响蒸发快慢的因素是液体温度、液体的表面积、液面上气流的快慢，液体的种类，所以，本题的解题思路要围绕这四个因素展开。
解：
（1）A
（2）取等质量的水和酒精，将其倒入相同的烧杯中；将烧杯两个烧杯同时放在通风处，过一段时间，用天平测出两烧杯中剩余的液体的质量，比较液体剩余的多少；得出影响液体蒸发快慢得因素与液体种类有关。
点精：
本题是一道涉及探究活动中猜想、假设、实验设计、以及实验现象分析推理得典型探究题它不仅考查学生的实验猜想、假设能力，还考查学生实验设计能力、实验过程分析能力，对于引导学生注意实验的过程和重视实验的设计有一定的作用。
误区分析：
学生如果平常在学习“影响液体蒸发快慢的因素”时死记硬背，那就很难将所学的知识灵活应用于本题的解题。
有些学生对探索性实验的步骤和过程不是很清晰，有些学生还不太习惯将知识和探究实验过程设计相结合，造成所学知识于实验相脱节，所以猜想的准确性就会降低，实验设计的目的就不容易实现。
高度/m
0
2
4
6
8
10
12
大气压/kPa
101
80
62
47
36
26
19
例2：
（2002苏州）科学探究需要收集和处理数据，在已有大量数据时，要想更容易地了解概况并找出规律，对数据的处理方法显得十分的重要。
下表给出的是大气压跟对应高度的一些测量数据：
请你采用所学过的方法，或自己创造的方法（只写出一种），形象、准确地表示出大气压随高度的变化情况，根据你对数据的处理分析，你认为大气压随温度变化什么规律？
若某地的大气压强为7.0×104Pa，请你推测一下当地的高度为多少？
导引：
本题是一到有关大气压与高度之间关系的探索题。
试题强调学生会分析和利用现有数据，进行科学分析，从而推理出数据蕴涵的物理规律。
由图表中数据分析可知，随着高度成比例的增加，大气压的数值由101kPa开始，逐步降低，变小。
但要推知大气压强为7.0×104Pa时对应的高度，从图表中找不到一个大气压的数值恰好等于7.0×104Pa，因此，可以采用图像法，将各高度对应的大气压数据描成图像，借助图像可以初步估计探索出结果。
解：
将数据表中的高度和大气压的数据对应的画出“大气压—高度”图像，利用图像，中的图线推知7.0×104Pa的高度大约为2.8km.
点精：
本题强调学生会利用实验数据进行分析推理，并将数据合理转化成图像，根据图像分布特点来推理大气压下对应高度，有利于学生参与到探索活动的过程中，从而真正将学生的知识转化为能力。
误区分析：
由于学生缺乏数据分析的能力，对数据的观察、分析、推理不够深刻，因此不太容易从图表中直接探索出对应大气压下的高度。
如果学生能将抽象的数字转化为直观的图像，则可以结合图像估测出待测高度。
例3：
（2002海淀）在温度一定的条件下，做“研究决定导体电阻大小因素”的探究实验，采用了控制变量法，下表给出了实验中所用到的导体情况，选择了C、F两根导体进行对比，是为了研究导体电阻大小与是否有关；选择C和两根导体进行对比，是为了研究导体电阻与长度的关系，为了研究导体电阻与横截面积的关系，应选择的两根导体是（填写导体代号）。
导引：
导体的电阻大小在温度一定时，决定于导体长度、材料以及导体横截面积大小，当一个物理量与几个物理量有关系时，为了研究简化和方便，一般采区控制变量法，选择C和F导体，由上表数据分析可知，两根导体横截面积相同，长度相同，而材料种类不同，因此，C和F对比是为了研究导体电阻大小与材料关系，同理可以推知另外两个答案。
答案：
分别是：
材料；G；A和D。
点精：
本题是一道考查探索方法的题型。
探索未知问题，对研究问题的方法的选择非常重要，在初中探索物理问题的方法常有：
观察法、实验法、归纳法、演绎法、等效法、类比法和比较法等。
本题是考查控制变量法的典型试题，可以看出研究问题的方法的选择对于研究问题结论的获取非常重要和有效。
误区分析：
学生由于对探索物理问题方法的不重视，常导致不会选择正确的研究方法。
本题是控制变量法的应用，一般学生在研究问题时，容易忽视对物理变量的控制，因此会使研究问题的对象发生偏差或者错位。
有效避免探索方法选择的错误，关键是科学分析上表的数据，找出其中蕴藏规律，并找准研究问题的对象。
例4：
（2002黑龙江）在“用天平和量筒测盐水密度”的探究实验中，甲、乙两同学各提出了一套方案。
甲方案：
先用天平测出空烧杯的质量，然后在烧杯中装入一些盐水，测出它们的总质量，再将盐水倒入量筒中测出盐水体积。
乙方案：
先用天平测出烧杯和盐水的总质量，然后将盐水倒入量筒一部分，测出盐水体积，再测出剩余下的盐水和烧杯的质量。
你觉得谁的探究方案更好？
请说明原因。
导引：
用天平和量筒测盐水密度的实验原理是ρ=M/V，甲、乙方案的比较应当从实验原理和误差分析角度来考虑。
由于测量烧杯质量先后顺序不同，导致烧杯壁附着盐水的质量差异，从而会影响实验结果的准确。
解：
乙的方案要好些。
因为甲方案在操作时，将盐水全部倒入量筒中测体积时，烧杯中剩余少量的盐水，会产生误差；乙方案则可以避免这种误差。
点精：
本题主要考查学生实验探索方案的设计能力，其重点是要求学生能注意探索方案设计的可行性、科学性和可操作性。
对于探索方案的评估和选择是科学探究活动的重要组成部分，在日常实验中，应当注意对实验方案的评估，这样可以培养学生的合作交流能力，言语表达能力。
误区分析：
本题学生容易失误的原因在于平常实验时不注意实验的规范性和操作的合理性，对实验的误差考虑和注意不够充分，因此，在日常教学中注意实验操作步骤的合理性、规范性和科学性，可以有效减少此类失误发生。
例5：
（2001山西）现有电压不变的电源、电流表、电压表、滑动变阻器（已知最大阻值为R0）和待测电阻Rx各一个，导线若干。
请你按照要求设计出三种测Rx阻值的不同方案的电路图。
（1）每种电路图只允许任选电流表、电压表其中一种；
（2）在同一电路图中，电表位置固定不动。
导引：
本题是一道开放性的探索型实验题，此题明确要求不得挪动实验器材，但又要求设计不同三种方案，使学生感到既熟悉又新颖。
本题对学生实验的设计能力、发散思维能力以及创新能力的要求都比较高。
本题实验条件是只有常用电表的一只，且滑动变阻器的最大阻值为已知R0，因此，学生要正确设计电路，其解题的基础就是合理利用原有熟悉的“伏安法测电阻”实验，依据实验原理“欧姆定律”，通过物理量的替代和等量变换来达到题目设计要求。
解：
符合实验设计要求的方案有6个：
点精：
本题突出学生实验方案的设计能力的考查，在突出探究能力的同时，对思维的开放性也有所要求。
有效利用原有实验，进行适当拓展和变换是解决此类开放性实验探究题的有效方法。
误区分析：
学生习惯于利用伏安法测未知电阻，但本题却要求只用电流表或电压表其中一只，并且、不得移动电表位置进行电阻测量，对学生的要求还是比较高。
学生实验设计时容易停留在原来的思维方式基础上，会忽略电表位置不得移动的要求，并且对滑动变阻器阻值最大R0的已知条件利用不足。
例6：
在“研究电流跟电压、电阻的关系”时，同学们设计如图甲电路图，其中R为定值电阻，R/为滑动变阻器，实验后，数据记录在表一和表二中。
表一：
R=5Ω
电压/V
2.0
4.0
6.0
电流/A
0.4
0.8
1.2
表二：
U=6v
电阻/
5
10
15
电流/A
1.2
0.6
0.4
（1）根据表中实验数据，可得出如下结论：
由表一可得：
；由表二可得：
。
（2）在研究电流与电阻关系时，先用5Ω的定值电阻进行实验，再换用10Ω的定值电阻时，某同学没有改变滑动变阻器滑片的位置，那么，合上开关后，电压表的示数将6V（填“大于”、“小于”或“等于”），此时，应向（填“右”或“左”）调节滑动片，使电压表的示数为6V。
（3）若在接R处用Rx进行替换后，电压表和电流表如图乙示，则Rx=。
导引：
本题是关于探究欧姆定律的实验探索题，其涉及实验数据分析、处理与推理，同时开考查具体的实验步骤操作和电阻测定。
表一、表二数据反映的物理规律要利用控制变量法分析，注意导体的电阻不变或导体两端电压保持一定这两个限制条件，进而进一步根据数据表进行分析。
而实验中滑动变阻器的移动方向则由电路的连接方式决定。
本题的电路是一个串联电路，滑动变阻器与待测电阻串联，当5Ω换成1Ω0时，10Ω电阻分担电压随电阻增大而增加，因此会大于6V，要完成实验，必须注意1Ω两端始终保持6v，所以要利用控制变量法进行导体两端电压的条制，这样才能完成实验。
而对于待测电阻的大小，则根据欧姆定律和电表读数即可求得。
解：
（1）表一，导体电阻一定，通过导体的电流与导体的两端电压成正比；表二，导体两端电压一定，导体中的电流与导体电阻成反比。
（2）大于，向右移动
（3）R=U/I=9v/0.3A=30Ω
点精：
本题主要考查学生数据分析能力、实验操作中实验条件的控制能力以及识图读图能力，具有一定的探索性和综合性，尤其是本题的第2问，主要是考查实验条件的控制能力。
误区分析：
本题不仅对实验数据分析能力有所考查，还对实验条件的控制要求较高，学生实验时一般容易忽视对实验条件的控制，因此，在做本题时会作出一些错误判断。
拓展练习
1、为了探究声音的产生条件，有人建议利用以下几个实验现象。
甲：
放在钟罩内的闹钟正在响铃，把钟罩内的空气抽去一些后，铃声明显减小
乙：
使正在发声的音叉接触水面，水面激起水花
丙：
吹笛子时，手指按住不同的孔便会发出不同的声音
丁：
在吊着的大钟上固定一支细小的笔，把钟敲响后，用纸在笔尖上迅速拖过，可以杂一纸上画出一条弯曲的细线。
你认为，能说明声的产生条件的实验现象是哪一个或哪几个？
其他现象虽然不能说明声的产生条件，但是分别说明了什么问题？
2、（2002上海）为了探究实心圆柱体对水平地面压力的作用效果与哪些因素有关，某同学用若干个不同的圆柱体竖直放置在同一水平沙面上，进行了三次实验，并记录有关数据分别如表1、表2、表3所示。
实验时，他仔细观察沙面的凹陷程度，并通过比较，发现每一组沙面的凹陷程度相同，而各组却不同，第一组凹陷程度最大，第二组其次，第三组最小。
（1）分析比较实验序号1、2、3（或4、5、6或7、8、9）的数据及观察到的现象，可得出的初步结论是：
当圆柱体材料的密度和高度相同时，压力的作用效果与底面积（选填“有关”或“无关”）。
（2）分析比较实验序号的数据及观察到的现象，可得出的初步结论是：
当圆柱体的高度相同时，材料的密度越大，压力作用效果越显著。
（3）请分析比较实际实验序号1与7（或2与8，或3与9）的数据及观察到的实验现象，可得出的初步结论是：
。
（4）进一步比较分析表1、表2、表3中的数据及观察到的现象，并归纳得出结论：
a:
分析比较表1、表2或表3中的数据及观察到的现象，可初步得出：
b:
分析比较表1、表2和表3中的数据及观察到的现象，可初步得出：
3、（2001黄冈）小华在课外探究弹簧的长度与外力的变化关系，利用如图所示实验装置记录了相应实验数据如下
钩码质量/g
0
50
100
150
200
250
300
400
指针位置/cm
2
3
4
5
6
7
7.5
7.5
（1）这项研究在实际中的应用是
（2）分析实验数据你可以得到的结论：
（3）小华作出了如下三个图像，其中正确的是（填序号）
4、（2001苏州）科学家通过实验探索某一定质量的气体在体积不变的情况下压强P随温度t变化的规律，得到如下表所示的一组t和P的数据：
实验次序
1
2
3
4
5
气体的温度t/℃
0
25
50
75
100
气体的压强p（×103Pa）
100
110
120
130
140
5、如图示，为研究“滑动摩擦力的影响因素”的实验装置，木块A重10N，每个钩码的质量为500g，小明同学用弹簧测力计先使木块在水平桌面上匀速直线运动，记下一组实验数据；然后在木块上逐渐增加砝码，仍使木块在水平桌面上匀速直线运动，得到两组实验数据并全部记录在下表中。
（1）根据二力平衡完成表格中的空白
（2）根据上述实验，并分析表中数据，可得到的初步结论是。
（3）为了验证滑动摩擦力跟接触面粗糙程度的关系，实验还需要增加器材。
6、现有如下器材：
天平，弹簧测力计，刻度尺，两端开口的直玻璃管（一端扎有橡皮膜）。
烧杯，水，细线，金属块和盐水，要求：
探究出三种测定盐水密度的方法；写出每种方法选择的器材，测量步骤，所测量的物理量，并用所测量的物理量写出盐水密度的表达式。
7、如图示。
在探究滑轮组机械效率的实验中，小明同学进行了实验数据的记录，实验数据如下表：
（1）通过表中数据可分析出实验1是用装置，实验2是用装置做实验；实验3是用装置做的实验。
（2）通过实验1和试验2的数据分析可得出的结论是。
（3）比较实验和实验2的数据分析可得出的结论是。
8、用细线拴住一根汤匙的柄，把线的两端用手分别按在两只耳朵上，摆动汤匙，设法使它轻轻撞击桌子的边沿，如图示，则听到的声音的情况会是怎样的？
若使细线离开耳朵，再使汤匙轻敲桌边沿，比较两次听到的声音情况会有什么不同？
试探究发生这种现象的原因是什么？
9、小明为了探究物体运动速度与运动时间、路程之间的关系，在课外实践活动时，选用了两辆不同规格的四轮驱动模型车A和B，在实验室做了探究实验。
实验中记录数据如下表所示：
运动路程S/m
汽车A
0.1
0.2
0.3
0.4
汽车B
0.2
0.4
0.8
1.2
运动时间t/s
汽车A
1
2
3
4
汽车B
0.5
1
2
3
（1）试根据上表中的数据在右图坐标系内分别画出两车的路程与时间关系图像，根据数据分析，比较出汽车A和汽车B平均速度大小。
（2）根据表中的数据可分析出两车处于静止状态还是在做匀速直线或变速运动？
（3）在相同时间内，汽车A和汽车B谁运动的路程要长？
10、在物理课外研究性学习活动中，老师拿出一架天平、一个量筒、两个完全相同的烧杯，一些水和一些小玻璃球，让大家自行设计实验测得小玻璃球的密度。
绝大部分同学都认为太简单了，可细心的小明发现老师没有给砝码，一问才知道是老师故意不给的，小明想了一会儿，又向老师要了一支滴管，就动手操作并很快得出结果，请你说说小明是怎样测出小玻璃球密度的，他向老师要滴管的目的是什么？
11、如图示，光从空气斜射入玻璃中时，发生了折射现象。
从图上看出折射角γ小于入射角i。
但γ与i之间究竟有什么定量关系呢？
1621年，荷兰学者菲涅尔通过实验终于找到了γ与i之间的规律。
下面列出的是一组光从空气进入玻璃时，与的数值表：
分析上述实验数据，得出入射角跟折射角之间的定量关系是。
12、阅读下列声速与气温有关的小短文：
气温影响空气的疏密程度，气温高，空气的疏密程度小，则声音传播时的速度就大，因而声速与气温有关，由此产生声音不一定由声源沿直线传播的情况。
晴天的中午地表温度迅速升高，地表附近的气温较上层的气温高，声音在地表附近的传播较上层快，于是在地面上的声源发出的声音向四周传播时是向上拐弯的。
那么试探究下列两种情景下声音的传播情况：
（1）赤日炎炎，穿越新疆罗布泊的沙漠或戈壁滩时，即使相距不太远的人也很难听清楚对方的大声喊叫，其中一个主要原因是声音传播时会向什么方向拐弯？
原因是什么？
（2）我国古代诗人张继在《枫桥夜泊》中写到：
“姑苏城外寒山寺，夜半钟声到客船”，它说的是：
在清冷的深夜，姑苏城外寒山寺的钟声因传播的途径会向下方向拐弯而传到几里外的枫桥边，其原因是什么？
13、（2001南京）保留水分是蔬菜和水果保鲜的一个方面，为了研究影响蔬菜和水果水分散失快慢的因素，有A三组同学各自做了研究实验。
图示，是他们所做实验的部分情景示意图，（实验材料是均匀剖开、的胡萝卜）。
观察上图，回答下列问题：
（1）这三组实验中，研究方法正确的是（填组别字母）
（2）研究方法正确的是依据什么物理知识来设计实验的？
14、某同学在做“研究影响物质吸收热量多少的因素”的探究实验时，得到如下实验数据记录：
（1）分析第1、3次或第2、4次实验数据，可归纳得出的结论是：
相等的物质，在相同时，吸收的热量是不同的。
（2）分析1、2次或3、4次实验数据，可归纳出的结论是：
不同质量的同种物质，升高的温度相同，吸热的多少还与物质的有关。
15、（2002扬州）小明和小芳为了研究泡塑料和棉絮的保温性能好坏，两人设计并做了一个实验。
他们用这两种材料分别包着装有热水的密闭烧瓶，让她们自然冷却，利用温度计和计时器定时测量两烧瓶中的水温随时间变化的情况。
（1）为了保证实验的准确性，实验前除了取大小、厚度相同的泡沫塑料和棉絮外，还应考虑影响水稳变化的其他因素，即保持烧瓶相同、水的初温相同、环境因素相同和相同。
（2）按照计划操作，小明和小芳同学把实验测得的时间与温度数据填在下列表格中：
时间
t/min
0
10
20
30
40
…
150
180
泡沫塑料组水温
T1/℃
80
64
55
50
41
…
21
20
棉絮组水温
T2/℃
80
56
43
32
28
…
20
20
分析上表数据可知：
他们实验时的室内温度是。
经过40min后，泡沫塑料包的烧瓶降低了；而棉絮包的烧瓶水温降低了。
由此可以得出的实验结论是：
（3）除了采用相同时间内观察水降低的温度来比较这两种材料的保温性能外，根据上表数据你还可以采用方法来比较这两种材料的保温性能。
16、如图，一个三孔插座，其中有一个插孔的导线是与室外大地相连的，请把这个插孔与图中代表大地的记号E用线连起来。
如果连这个插孔的导线断了，使用这个插座还能使洗衣机转动，但存在的问题是：
17、如图甲中AB和CD是长度不同、粗细相同的镍铬合金线；乙图中PQ和EF是长度相同、粗细不同的镍铬合金线。
用图示的装置可以研究同种材料导线电阻的大小有什么因素有关，有什么关系，这种研究问题的方法叫。
由图甲的实验可得出的结果是，由图乙的实验可得出的结果是。
18、金属的电阻随温度升高而增大，小灯泡发光时，灯丝温度高，灯丝电阻比不发光时大得多，在课外兴趣小组活动时，某校甲乙同学用实验研究小灯泡的电功率跟所加电压的关系，实验室提供给他们的器材是：
额定电压6V,额定功率为3W的小灯泡1只，电压表1只，电压表1只，变阻器1只，电源（大于6V）1个，开关1个，导线若干。
（1）甲同学根据P=UI设计了如图a所示的电路进行研究。
乙同学先由计算式R=U额2/P额算出小灯泡的电阻R，再根据P=U2/R设计了如图b所示的电路进行研究，你认为哪位同学设计的电路是合理的（填“甲”或“乙”或“甲和乙”）
（2）若甲乙同学按照各自所设计的电路进行实验，甲同学先测出若干组电压和电流值，再由P=UI求得对应的功率，并做出功率岁电压变化的图线；乙同学先测若干电压值，再由P=U2/R求得对应的功率，也做出功率随电压变化的图线，则下图中哪个图线反映了他们的实验结果。
（图中标有a的为甲同学所得的图线，图上标有b的为乙同学所得图线）
19、如图示，为一个封闭的盒子，面板上有两个灯泡M和N以及3个接线柱A、B、C，盒内有电源，并以导线在盒内将灯、接线柱、电源相连，今在盒外，用导线将A、B两个接线柱相连，M、N均不发光；用导线将B、C相连，则灯N发光而M不发光；用导线将A、C两接线柱相连，则灯M发光而N不发光，据上面的结果，探究出电路的组成，并将盒内的电路画出来。
20、如图示，是一种电熨斗电路图，R1、R2为相同的电热丝，S为档位开关，使用时接入220V的照明电路。
（1）说明分别使用电熨斗低温、高温档位时，S的通断情况。
（2）若电熨斗低温档位功率为121W，求每根电热丝电阻为多大？
（3）在使用高温档位达到一定温度时，由于环境温度较低，电熨斗每分钟对外散热1.2×104J，为保持这一温度恒定，应在电路中串联多大的分压电阻？
为了保证各档位正常使用，怎样设计这一部分的电路？
试画出。
两种设计方案。
21、某种家用电熨斗为适应不同衣料的熨烫，设计了调节温度的旋钮式多档开关，其电路简图如图甲示，两电阻丝电阻R1=R2=121Ω，旋转多档开关的旋钮可以改变1、2、3、4四个接线点之间的连接情况，从而使电熨斗被加热到所需温度，图乙给出了四个接线点之间的一种有效连接方式。
（1）请探究出其他有效连接方式，并由此分析说明该电熨斗共有几个档位？
（2）计算该电熨斗正常使用时的最小功率和最大功率为多少？
22、（2001苏州）1991年8月《新民世界晚报》报道一则消
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