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《无机非金属材料工学》思考题.docx

1、无机非金属材料工学思考题绪论(2 学时)一、基本概念1、无机非金属材料的定义2、无机非金属材料的分类二、判断题1、所有无机非金属材料都具有高熔点、高硬度、耐腐蚀、耐磨损、高强度和良好的抗氧化性等基本属性。( )2、日用瓷、卫生瓷、建筑瓷和搪瓷属于传统无机非金属材料,而化工瓷和电瓷属于新型无机非金属材料。( )3、新型无机非金属材料和传统无机非金属材料划分的根本依据是二者的原料不同。( )三、思考题1、查阅资料,总结瓷、玻璃、水泥与耐火材料的发展简史。(注意:在瓷、玻璃、水泥与耐火材料之中任选一种材料来总结,要求注明参考文献的出处。)2、查阅有关资料,列举12种你认为能充分发挥无机非金属材料作用

2、的地方。(注意:要求注明参考文献的出处。)第一篇 生产过程原理 概述(1 学时)一、基本概念二、判断题1、无机非金属材料的大宗产品,如水泥、玻璃、砖瓦、瓷、耐火材料的原料大多来自储量丰富的天然非金属矿物,如石英砂、粘土、长石、氧化铝、氧化锆、石灰石、白云石、硅灰石和碳化硅等。( )2、无机非金属材料的原料大多来自天然的矿物,一般是经过配料后进行各种热处理或成型、煅烧。( )3、水泥的生产过程可以用P-H-P来表示;而水泥的使用,即混凝土的制备则是一个单独的成型过程P。( )4、玻璃和铸石的生产过程可以表示为P-H-F。( )三、思考题1、无机非金属材料生产过程的共性是指什么?2、水泥、瓷、玻璃

3、和耐火材料的生产过程有什么异同?第一篇 生产过程原理 第一章 原料(4 学时)一、基本概念1、瓷原料标准化2、粘土3、粘土的可塑性、塑性指数和塑性指标4、粘土的离子交换性、离子交换容量5、触变性、厚化系数6、粘土的干燥收缩、烧成收缩、总收缩7、烧结温度、烧结围8、膨化性、膨胀容二、判断题1、原料是材料生产的基础,其作用主要是为产品结构、组成与性能提供适宜的化学成分和加工处理过程所需的各种工艺性能。( )2、瓷工业中使用的原料品种繁多,可分为天然原料与化工原料,前者是天然岩石或矿物,后者是人工合成的物质。( )3、影响瓷产品性能、质量的因素很多,归纳起来可以分为两类:一类是与原料质量有关的因素;

4、另一类是与生产过程有关的因素。前者是影响产品性能和质量的因;后者是影响产品性能和质量的因,是根本的因素。( )4、制造硅酸盐水泥的主要原料是石灰质原料(主要提供氧化钙)和粘土质原料(主要提供氧化硅和氧化铝,也提供部分氧化铁)。5、采用高纯原料是制造高质量耐火材料的前提,用来生产耐火材料的化合物的选择标准,主要考虑熔点。( )6、粘土是一种含水铝硅酸盐矿物。具有一定熔点和固定的化学组成。( )7、原生粘土颗粒细,杂质多,可塑性较好,耐火度较差;次生粘土质地较纯,颗粒稍粗,可塑性较差,耐火度较高。( )8、粘土的主要化学成分为SiO2、Al2O3、CaO和结晶水,还有少量碱金属氧化物(K2O、Na

5、2O)和着色氧化物(Fe2O3、TiO2)等。( )9、在瓷生产中,根据化学组成可以初步判断粘土的一些性能,如含Al2O3高的粘土难烧结;如K2O和Na2O含量高的烧结温度较低;Fe2O3含量高时可导致制品呈灰白色、黄色,甚至暗红色。( )10、常见粘土主要为高岭石、蒙脱石和伊利石三大类别。( )11、石英的晶型变化规律可用于指导硅砖、瓷和玻璃制品的生产与使用,重建性转变即-石英、-鳞石英、-方石英间的转变,体积变化小,转化速度慢,对制品的稳定性影响不大。( )12、硅砖生产中加入矿化剂的目的就是为了提高产品中方石英含量,减少鳞石英生成量,以减少位移性转变所引起的体积变化。( )13、在瓷坯料

6、中,长石是促进坯体烧结的主要熔剂性矿物,在瓷生产过程中用的较多的是钠长石。( )14、滑石是生产镁质瓷的主要原料,在生产瓷的时候可以直接配料进行使用。( )15、Na2O能提供游离氧使玻璃结构中O/Si比值增加,降低玻璃粘度,是良好的助熔剂。( )16、由单斜ZrO2转变为四方ZrO2,体积膨胀。冷却时由四方ZrO2转变为单斜ZrO2,体积收缩,转变温度约为1000左右。四方晶型的Z ZrO2加热到2370时,出现立方晶型。( )17、SiC结晶体主要有两种晶型。一种是-SiC ,属六方晶系,是低温稳定型;另一种是-SiC,属等轴晶系,是高温稳定型。( )18、Si3N4有两种结晶形态。一种是

7、- Si3N4,呈针状结晶体;另一种是- Si3N4,呈颗粒状结晶体。两者均属六方晶系。( )三、思考题1、瓷、水泥、玻璃和耐火材料所用原料与其对原料的质量要求?2、粘土有哪些特征与其在无机非金属材料生产过程中的作用?3、粘土的成因是什么,有哪些分类?4、粘土的三大组成是指什么?5、粘土的矿物组成有哪些,各具有什么特点?6、粘土的工艺性质有哪些?7、石英类原料的种类和性质与其在无机非金属材料生产中的作用?8、长石的种类和性质与其在无机非金属材料生产中的作用?9、钙质原料的种类和性质与其在无机非金属材料生产中的作用和质量要求?10、高铝矾土、硅线石类原料的性质与其作用?11、镁质原料的种类和性质

8、与其作用?12、Na2O质原料、硼酸盐类原料和铁质原料的种类和性质与其作用?13、常用合成原料有哪些、各自的性质和作用是什么?14、石英的晶型转变其特点?第一篇 生产过程原理 第二章 粉体制备(4 学时)一、基本概念1、破碎2、破碎比、公称破碎比、平均破碎比3、粒度4、分级、牛顿分级效率、部分分级效率二、判断题1、根据作用方式的不同,破碎方法有:挤压、劈裂、折断、磨剥四种。( )2、公称破碎比是破碎前后物料的平均粒径之比,平均破碎比是破碎机的进料口宽度与出料口宽度之比,对任一破碎机而言,平均破碎比一般会低于公称破碎比。( )3、颚式破碎机常适宜于破碎中等硬度和中等强度以下的脆性岩石,锤式破碎机

9、适用于粘性物料的二级破碎,也用于煤和数料的破碎。( )4、按旋转速度的快慢,球磨机筒体研磨体可能出现三种基本运动状况,其中“倾斜态”,物料受到研磨作用,粉磨效果好。( )5、粉磨作业流程有开路和闭路两种。开路系统可以消除过粉磨现象,可在一定围调节产品细度,且能提高粉磨效率和产量。( )6、筛分的方法有干法和湿法两种。对于非粘性或粒度较粗的干物料,多采用干法筛分;对潮湿与夹带泥质的物料,或粒度较细的物料则多采用湿法筛分。( )三、思考题1、粉碎的意义和目的?2、破碎的方式有哪些?3、粒度有哪些表示方法?4、破碎设备有哪些,各自的特点和应用场合?5、球磨粉碎的工艺原理、特点与类型?6、影响球磨粉碎

10、效率的主要因素?7、超细粉磨设备有哪些,各自的作用原理、特点与其影响因素?8、分级的原理与其作用?9、超细粉末的固相、液相与气相合成方法与特点?第一篇 生产过程原理 第三章 熔化与相变(2 学时)一、基本概念1、玻璃的熔制2、澄清3、均化4、二次气泡二、判断题1、熔化亦称熔炼,它是制造玻璃、铸石、熔铸耐火材料、水泥和人工晶体等无机非金属材料的主要工艺过程。( )2、将配合料经过高温加热形成均匀的、无气泡的玻璃液的过程,称为玻璃的熔制。( )3、玻璃熔制分为四个阶段:硅酸盐形成、玻璃形成、澄清和均化。( )4、玻璃的熔制过程在硅酸盐形成阶段的物理变化和化学变化有固相反应,气态产物从配合料中逸出,

11、配合料变成由硅酸盐和二氧化硅组成的不透明烧结物。( )5、玻璃的熔制过程中的玻璃的形成阶段,玻璃形成速度取决于石英砂粒的熔扩速度。( )6、熔体温度愈高,玻璃形成时间愈短,玻璃形成速度愈快;石英颗粒愈大,反应时间愈短,玻璃形成速度愈快。( )7、存在于玻璃液中的气体有三种形态:溶解气体、可见气泡和化学结合气体。( )8、澄清过程中可见气泡的排除按两种方式进行:气泡体积增大上升,漂浮于玻璃表面后破裂消失。小气泡中的气体组分溶解于玻璃液,小气泡被吸收而消失。( )9、As2O3澄清机理是低温时吸收硝酸盐放出的O2而形成As2O5,高温时分解又放出O2而促使玻璃液澄清。10、均化作用就是在玻璃液中消

12、除条纹和其它不均体,使玻璃液各部分在化学组成上达到预期的均匀一致。11、玻璃液冷却过程中两个因素影响玻璃质量:1、玻璃液的热均匀性2是否产生二次气泡12、组成对熔制速度有很大影响。化学组成不同,熔化温度亦不同,助熔剂总量对二氧化硅(难熔物)的比值愈高,则愈难熔化。( )13、原料颗粒度与各种原料的颗粒比,构成配合料颗粒组成。它影响熔化阶段的熔融速度和熔融时间,颗粒比表面积愈大,反应速度愈慢,影响最大的是碳酸钠的颗粒度。( )14、连续作业池炉常分成:熔化部、澄清部与工作部,它们分别与玻璃熔制的五个阶段大体对应。( )15、玻璃的析晶过程有晶核形成和晶体生长两个阶段。晶核形成的最大速度是在较高温

13、度区,而晶体生长的最大速度在较低温度区。( )16、网络的连接程度大,越易析晶;网络断裂愈多(即非桥氧愈多)玻璃愈不易析晶。( )17、分相为均匀液相提供界面,为晶相的成核提供条件,是析晶的有利因素。( )18、玻璃的成分愈简单,相互碰撞排列成一定晶格的几率较大,这种玻璃也愈容易析晶。三、思考题1、玻璃熔化过程中的物理化学变化有哪些?2、玻璃熔制过程、方法与其温度制度的制定?3、澄清剂有哪些类型,其作用机理和应用?4、促进均化的因素有哪些?5、二次气泡的产生原因与其解决方法?6、影响熔制过程的因素有哪些?7、玻璃的熔制方法有哪些,有什么特点?8、玻璃析晶的原因和影响因素是什么?9、简述玻璃液澄

14、清的动力学过程?10、坩埚窑和池窑的结构、工艺制度有哪些主要区别?分别适用于哪些场合?11、简述玻璃液澄清的动力学过程?第一篇 生产过程原理 第四章 成型(5 学时)一、基本概念1、成型2、流变学3、弹性变形、弹性体4、粘性流动、塑性变形5、牛顿体、假塑性液体、胀性流体、非牛顿液体6、徐变曲线、松弛曲线7、触变性、反触变性8、稀释剂9、注浆成型、可塑成型、压制成型10、等静压成型11、长性玻璃、短性玻璃12、浮法13、退火、暂时应力、永久应力14、退火温度、退火上限温度、退火下限温度二、判断题1、成型是将配合料制成的浆体、可塑泥团、半干粉料或融熔体,经适当的手段和设备变成一定形状制品的过程。(

15、 )2、液体在剪切应力的作用下,剪切应变将随时间而不断增加,这种变形称为粘性流动。如果剪切应力与剪切应变的速率成正比,则这种理想体为牛顿液体,可用弹簧来表示。( )3、胀流性液体的表观粘度和粘度是不一致的,它是随剪切应变速率的增大而增加,而假塑性液体的表观粘度则随剪切应变速率的增大而降低。( )4、玻璃在成型中,由粘性体向固体转化时,因外温差大,制品的外层到达固体的时间不一样,当较高温度的层收缩固化时,对早己固化的外层产生压应力,而自身受到拉应力。当各层温度都达到室温时,外层存在较大的应力,它永久存在于玻璃中不会松弛,这种应力称永久应力。( )5、当剪切应变速率保持不变时,剪切应力将逐渐下降。

16、具有这种性质的材料称为正触变材料( )6、正触变的材料就是假塑性材料;反触变材料就是胀流性材料。( )7、水泥砂浆、混凝土浆、瓷泥浆属于宾汉体类型,耐火材料浇注料属于开尔文体。( )8、提高吸浆速度的方法是:减少模型的阻力;减少坯料的阻力;提高吸浆过程的推动力。9、注浆成型对泥浆的要求有:流动性好、 稳定性好、大的触变性、含水量要少、滤过性能好、形成的坯体要有足够的强度。( )10、粘土类瓷泥浆具有触变性的原因是:粘土类矿物大多是板状颗粒,在板面上往往带有正电荷,而端面处则有一定的负电荷,端板面相互吸引。( )11、混凝土混合料振动密实成型是由宾汉体转化为接近于牛顿液体的振动变稀过程。( )1

17、2、混凝土压制密实成型密实度随着成型压力的提高而增大,压制过程中不可以无限增加压力,但可以对已经压实的制品重复压制确保致密度。( )13、可塑泥料是由固相和液相组成的弹塑性系统。( )14、注塑成型与热压注成型有很多类似之处,如两者都经瘠性料与有机添加剂混合、成型、脱脂(排蜡)三个主要工序,不同的是热压注成型压力高,注塑成型压力低。( )15、压制成型中的主要问题是坯体中压力分布不均匀,坯体各部位受到的压力不等,因而导致坯体各部分的密度出现差别。H/D越小,不均匀分布现象越严重。( )16、一般将在102108 Pas粘度围温度围大的玻璃称长性玻璃,反之称短性玻璃。短性玻璃在相同的冷却速度下有

18、较长的操作时间,而长性玻璃则要求迅速成型。( )17、浮法玻璃的成型原理是让处于高温熔融状态的玻璃液浮在比它重的金属液表面上,受表面力作用使玻璃具有光洁平整的表面,并在其后的冷却硬化过程中加以保持,则能生产出接近于抛光表面的平板玻璃。18、消除玻璃制品在成型或热加工后残留在制品的暂时应力的过程称为退火。其目的是防止炸裂和提高玻璃的机械强度。( )19、玻璃制品的退火包括加热、保温、快冷与慢冷四个阶段。( )三、思考题1、无机非金属材料的成型分几个步骤,有哪几种体系?2、浆料成型的工艺原理?3、注浆成型过程中的物理化学变化,对泥浆有什么要求?4、特种注浆成型有哪些,其原理是什么?5、稀释剂的作用

19、机理,作为稀释剂应具备哪些条件?6、有哪些具体的注浆成型方法?操作过程包含哪些,有什么特点?7、混凝土成型方法有哪些,各自特点和工艺要什么?8、常见可塑成型的方法有哪些?操作过程包含哪些,有什么特点?9、哪些瓷坯料需采用热压注成型?简述热压注成型的工艺流程。10、简述流延成型的工艺流程、适用领域。11、压制成型过程中坯体是怎样变化的,制成型中加压制度如何影响坯体质量(密实度)?12、压制成型对粉料的质量要求?13、等静压成型有几种类型?常温等静压有何优缺点?14、玻璃的成型方法有哪些,简述各自的原理和方法?15、浮法玻璃生产的原理,浮抛介质选取的原则,用浮法如何获得厚度大于(小于)平衡厚度的平

20、板玻璃?16、浮法成型的工艺制度?17、玻璃成型制度包含哪些容?如何确定?18、影响玻璃成型的主要因素有哪些?19、退火的目的、退火包括哪几个工艺阶段?各个阶段的要点有哪些?第一篇 生产过程原理 第五章 脱水与干燥(2 学时)一、基本概念1、干燥2、外热源法、热源法3、最大干燥速率4、红外干燥,微波干燥、电干燥二、判断题1、热源法是指在物料的外部对物料表面加热使物料受热,蒸发水分,而得以干燥,热源法的加热方式有对流加热、辐射加热、对流辐射加热。( )2、物料中水分有化学结合水、物理化学结合水和机械结合水。化学结合水与物料的结合为最强,机械结合水与物料的结合最弱。( )3、湿物料在干燥过程中其表

21、面水蒸气分压与干燥介质中水蒸气分压达到动态平稳时,物料中的水分就不会继续减少,此时物料中的水分就称为平分,高于平分的水分称为可排除水分。温度越低,湿度越高,物料中的平分越低。( )4、干燥过程可以分为四个阶段:加热阶段、等速干燥阶段、降速干燥阶段和平衡阶段。( )5、在等速干燥阶段,干燥介质传给物料的热量等于物料中水分蒸发所需热量,所以物料温度保持。不变,主要是机械水的排除,干燥速率过大会发生因物料体积收缩而引起的制品变形或开裂事故。6、降速干燥阶段扩散速率大于外扩散速率,物料表面仍然保持湿润,称为外扩散控制阶段。7、湿扩散是指在水分浓度差的作用下,水分从物料浓度低的的地方向浓度高的地方的迁移

22、过程。三、思考题1、物料中有哪些水份,各有什么性质?2、简述干燥过程并结合干燥曲线说明干燥过程的各个阶段坯体发生了那些变化?3、影响干燥速度的因素有哪些?4、常用物料干燥和坯体干燥的原理和方法?5、简述坯体干燥的主要方法,并说明原理与其特点?第一篇 生产过程原理 第六章 煅烧(2 学时)一、基本概念1、煅烧2、轻烧活化二、判断题1、工业氧化铝的主晶相是-Al2O3,预烧到13001600使其发生晶型转变,变成g-Al2O3。( )2、氧化钛原料生产含钛电容器和压电瓷时,希望TiO2都是金红石相,因此原料要先进行预烧。3、二氧化锆有三个晶型,用ZrO2做高温耐火材料的原料时,要进行预烧稳定晶型,

23、以防止制品开裂。加入少量添加剂(CaO、MgO、Y2O3等),使其在1500左右生成四方相ZrO2,从而使结构稳定。增韧瓷希望制品中含有一定量的等轴型固溶体。( )4、耐火材料原料在制备过程中一般不需要进行煅烧。( )5、滑石具有针状结构,成型时容易分层和颗粒定向排列。预烧使其转变为偏硅酸镁(MgOSiO2),破坏原有的针状结构。( )三、思考题1、举例说明瓷、耐火材料原料的煅烧目的和作用是什么?2、原料的合成有哪些作用?3、举例说明轻烧活化在耐火材料生产过程中的作用?第一篇 生产过程原理 第七章 烧成(4 学时)一、基本概念1、烧成、烧结2、烧成温度、烧结温度3、烧成制度4、低温烧成、快速烧

24、成二、判断题1、烧成过程中的低温预热阶段是指温度由常温300左右,在预热阶段气氛一般为还原气氛。2、低温预热阶段坯体发生以下变化:质量减轻、气孔率增加、体积收缩、碳素和有机物的氧化。( )3、石英在573时,-石英迅速地转变为-石英,体积膨胀0.82%;在870-石英缓慢地转变为-鳞石英,体积膨胀16%。这个阶段石英晶型转变造成的体积膨胀对制品会带来很大的影响。( )5、烧成制度包括温度制度、气氛制度。影响产品性能的关键是温度与其与时间的关系。温度制度包括升温速度、烧成温度、保温时间与冷却速度。( )6、烧成温度是指瓷坯体烧成时获得最优性质时的相应温度,即烧成时的止火温度。坯体技术性能开始达到

25、要求指标时的对应温度为下限温度,坯体的结构和性能指标开始劣化时的温度为上限温度。7、对同一种坯体,由于细度不同而有一个对应于最高烧结程度的煅烧温度,此温度即为致密瓷体的烧成温度或它的烧结温度。这个温度或温度围常根据烧成试验时试样的相对密度、气孔率或吸水率的变化曲线来确定,所有瓷产品都有烧结温度。( )8、对普通瓷在烧成时,含铁量多、吸附性差的采用氧化气氛;含铁量少和较多钛、碳的采用还原气氛。( )9、降温速度对产品性能有很大的影响,含玻璃相多的致密坯体,应采取高温快冷和低温缓冷的制度。10、低温快烧可以节约能源、充分利用原料资源、提高窑炉与窑具的使用寿命、缩短生产周期、提高生产效率,因此所有产

26、品都可以采用低温烧成或快速烧成。( )三、思考题1、普通瓷烧成可以分为几个阶段?各个阶段发生了怎样的物理化学变化?每个阶段工艺控制要点有何要求?2、举例说明烧成制度对瓷性能有哪些影响?3、烧成制度制定的依据与其原则?4、低温与快烧的作用,降低烧成温度有哪些工艺措施?5、满足快速烧成的工艺条件有哪些?6、特种烧成方法有哪些,各自原理和特点是什么?第二篇著 主要品种各论 第一章 水泥和其它无机胶凝材料一、基本概念1、胶凝材料2、硅酸盐水泥3、硅酸盐水泥熟料4、安定性不良5、熟料的率值6、石灰饱和系数(KH)、硅率(SM)、铝率(IM)7、水泥合格品和不合格品8、干燥基、应用基、灼烧基9、水灰比10

27、、生料11、最低共熔温度12、烧结围13、水化、凝结、硬化14、水化速率15、水化热16、强度17、凝结时间18、耐久性19、火山灰混合材20、高铝水泥二、是非判断题1)国标规定水泥熟料三氧化硫的含量不得超过3.5% 。( )2)凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性都不符合国标规定的水泥为废品。3)水泥熟料四种矿物C3S、C2S、C3A、C4AF、中C3S的强度最高。( )水泥熟料的粉化主要是由于-C2S向-C2S转变造成。( )新型干法水泥厂常采用高液相量高石灰饱和系数的配料方案。( )石灰饱和系数KH越高,熟料矿物中C3S比例越多,强度熟料越好,生产配料应大大提高值。)新型干法水泥厂熟料煅

28、烧中CaCO3分解速度取决于传热过程。( )硅酸盐水泥熟料煅烧需要热量是因为熟料矿物形成发生的化学反应为吸热反应。( )硅酸盐水泥熟料生产过程中硅酸二钙通过固相反应的形成硅酸三钙。( )10)生料煅烧成熟料的过程中发生物理化学反应其中C3S生成在固相反应阶段。( )11)熟料烧成后慢冷有利于熟料矿物晶体长大对水泥强度有利。( )12)水泥硬化浆体是一个均质多相、多组成、多孔体系。( )13)水泥浆体的初凝相当于诱导期完毕。( )14)水泥养护温度越高,水化越快水泥强度越高。( )15)水泥水化产物中Ca(OH)2为六方板状的晶体含量多对结构有利。( )16)水泥熟料C3S、C3A含量越高,水化

29、热越大,对大体积混凝土养护有利。( )17)水泥假凝的原因是由于石膏掺量过多。( )18)水泥细度越细强度越高。( )19)掺混合材的硅酸盐水泥后期强度比硅酸盐水泥高。( )20)掺混合材的矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥标准稠度用水量粉煤灰水泥最小。( )21)复合水泥中混合材料总掺量不超过水泥质量50%。( )22)矿渣水泥和硅酸盐水泥相比耐久性好。( )23)高铝水泥的水化产物与温度有关。( )24)高铝水泥后期强度倒缩的主要原因是其水化产物发生了转变( )25)高铝水泥与硅酸盐水泥混合使用效果较好。( )26)建筑石膏主要成分为型CaSO4.2H2O。( )27)生石灰由石灰石高温煅烧

30、形成的,煅烧温度过高易形成过烧(火)石灰对水化硬化不利。( )三、思考题1)和其它建材相比水泥具有的优点?2)我国水泥工业发展状况和存在的问题?3)国标规定硅酸盐水泥的技术要求?4)硅酸盐水泥生产的方法?5)硅酸盐水泥生产“二磨一烧”的含义?6)硅酸盐水泥生产(新型干法)工艺流程?7)现代生产的硅酸盐水泥熟料的主要化学成分与含量围是多少? 8)表达硅酸盐水泥熟料矿物组成与它对水泥性能影响?9)游离氧化钙和方镁石过多引起水泥的安定性不良的原因?10)表达我国水泥生产中常用的熟料三个率值的围与对熟料煅烧和熟料性能的影响?11、表达硅酸盐水泥生产的主要原料以与它们起的作用? 12、新型干法水泥生产对原料有哪些要求?为什么? 13

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