70條電鍍基礎知識(二)

37.鍍鎳時，陽極附近電解液的pH值與陰極附近電解液的pH值那一個高，為什么?

                                                                                                                    

答:是陰極附近電解液的pH值高。這是由于在電解過程中，陰極上析出氫氣而使pH值上升。 2H++3H2

                                                                                                                    

38.鍍鋅后的鈍化膜層，白色鈍化與彩色鈍化層那一種的耐腐蝕性能好?

                                                                                                                    

答:鍍鋅后的鈍化膜層，彩色鈍化比白色鈍化的耐腐蝕性能好。這是因為進行鈍白處理時，是將已經(jīng)形成的彩色鈍化膜在漂白處理的溶液中溶解掉一層，使彩色鈍化膜變成白色。由于白鈍化膜層比彩色鈍化膜層薄，故耐腐蝕性能降低。

                                                                                                                    

39.用碳酸鋇處理鍍鉻液中過多的硫酸，一克硫酸該用多少克碳酸鋇?

                                                                                                                    

答:要除去1克的硫酸，理論上需要約2克的碳酸鋇。

                                                                                                                    

40.新配制的純鉻酸溶液為什么鍍不出鉻來?為什么要進行電解處理后或加些老鍍液才能鍍出質量良好的鍍層?

                                                                                                                    

答:新配制的純鉻酸溶液，如果沒有三價鉻和催化陰離子，是不易接在陰極電解還原的，鉻酸中的六價鉻離子不還原至三價鉻離子，也不還原為金屬鉻。電解的結果就相當于水的分解，在陰極上產(chǎn)生氫氣2H++2eH2，在陽極上產(chǎn)生氧氣4OH--4e2H2O+O2。所以鍍不出鉻來。當溶液加入硫酸后，它與溶液中的三價鉻生成復雜的帶正電荷的硫酸鉻[Cr4O(SO4)(H2O)4]2+，因硫酸根離子半徑小，電荷高，所以易被帶正電的硫酸鉻吸附，穿過堿式鉻酸鉻膠體粘膜，促使Cr離子能在陰極上放電析出金屬鉻。新配制的鍍鉻液中，由于沒有三價鉻，鉻就不易鍍上，故需要進行電解處理以產(chǎn)生三價鉻。加些老鍍液的目的也是使鍍液中含有一定量的三價鉻以利于金屬的析出。

                                                                                                                    

41.金屬為什么要進行電鍍?

                                                                                                                    

答:金屬在各種不同環(huán)境下使用時，由于外界介質在金屬表面上的化學和電化學作用而產(chǎn)生了金屬腐蝕。金屬腐蝕的結果，不僅是金屬本身的損失，而且由于金屬制品結構的損壞而失去使用價值造成人力物力的浪費，其價值比金屬本身要大很多倍。因此，在大量生產(chǎn)金屬和金屬制品的同時，就必須與金屬的腐蝕進行斗爭。電鍍工藝是增加金屬防護性能及改善金屬表面質量的最有效的方法之一。金屬制品進行電鍍就是為了保護金屬不受腐蝕、改善金屬制品的性能和增加制品表面的美觀。

                                                                                                                    

42.何謂鍍液的pH值?

                                                                                                                    

答:鍍液的pH值是指溶液的酸鹼度。我們知道，水是弱電解質，它也可以電離。

                                                                                                                    

氫離子是酸類的通性，氫氧根離子是堿類的通性，因此溶液中的氫離子濃度和氫氧根離子濃度直接反映了溶液的酸堿性。在中性溶液中，由于氫離子和氫氧根離子濃度相等，故溶液為中性。如果我們改變溶液的其中一種離子濃度，則溶液的性質就將改變。假如提高溶液中氫離子的濃度，則溶液將由中性變?yōu)樗嵝裕绻麑潆x子濃度提高10倍，則溶液中氫離子濃度為10-6，提高100倍則為10-5，依次類推;相反則降低10倍，其濃度為10-8，降低100倍則為10-9。

                                                                                                                    

pH值就是用10為底的對數(shù)的絕對值來表示氫離子濃度，也叫氫離子的指數(shù)。也就是說:當溶液中的氫離子濃度為10的負幾次方時，pH值就等于幾，當pH值等于7時，溶液的氫離子濃度為10-7，溶液為中性。pH由7至0變化時，溶液為酸性，pH由7至14變化時，溶液為堿性。

                                                                                                                    

43.工廠常用來測定溶液pH值的方法有那幾種?

                                                                                                                    

答:pH值是電鍍槽液的一個重要參數(shù)，對電鍍過程影響很大，故需要經(jīng)常檢查鍍液的pH值。工廠常用來測定溶液pH值的方法有兩種:

                                                                                                                    

(1)試紙法:根據(jù)試紙變色，與已知pH值的色標相比較來確定溶液的pH值。其優(yōu)點是方便簡單;缺點是誤差較大。這是工廠日常生產(chǎn)應用最廣的方法。

                                                                                                                    

(2)pH值測試儀:根據(jù)氫離子濃度對氫電極產(chǎn)生不同電位和一標準電極之間的電勢差，在電位計上顯示讀數(shù)。優(yōu)點是準確度高;缺點是測試較復雜。

                                                                                                                    

44.什么叫做直流電源?

                                                                                                                    

答:直流電是電子以同一方向在正極與負極之間不斷流動的電流。電鍍中所用電源均為直流電，電壓一般為6至12伏。因電壓過低，不能自外界由輸電線路供給。通常取得直流電的方法為1)直流發(fā)電機;(2)整流器;(3)蓄電池。

                                                                                                                    

45.電流表、電壓表應如何連接?

                                                                                                                    

答:電流表即安培表是指示電路中電流通過大小的儀器，測量范圍小的電流表，一般可直接串聯(lián)在電路上，較大的(30安培以上)則需用一只分流器與電路串聯(lián)，電流表就接在分流器的兩端。但也有些5安培的電流表照樣需用與其匹配的分流器。電壓表即伏特表，是測量電壓的，一般與負載并聯(lián)，只要把它的兩根接線跨接在電路的兩極上，即可指示出讀數(shù)，電流、電壓表在聯(lián)接時須注意極性和量程。

                                                                                                                    

46.電鍍槽電源的并聯(lián)接法如何應用?

                                                                                                                    

答:電鍍槽電源的接法以并聯(lián)接法最為普遍。接法是每個鍍槽中的陽極及陰極分別直接與電源輸出的正極和負極連接。應用此種接法時，每槽中電流的多少，隨鍍槽的電阻大小而定，與并聯(lián)的其它槽的電阻大小無關，總電流等于各槽電流之和，各槽的電壓均相同，等于輸出的總電壓。

                                                                                                                    

47.電鍍槽電源的串聯(lián)法如何應用?

                                                                                                                    

答:電鍍槽的串聯(lián)接法是鍍槽中第一槽之陽極與第二槽的陰極連接，第二槽的陽極與第三槽的陰極連接，依此類推，第一槽的陰極與最后一槽的陽極與電源相接。

                                                                                                                    

電流通過鍍槽的數(shù)量，是根據(jù)各槽的電阻而定，各槽內陰極面積相同時，則電流密度相同，陰極面積不相同時則電流密度也不同，沉積速度亦有差異，電路上的電流，處處相等。因為電流從電源一點起，除了通過這個電路之外，并無其它通路可以回到電源的另一點，因此電路上各點的電流必定相等。總電阻等于各分電阻之和，電阻串聯(lián)后，總電阻增大。總電壓等于各分路電壓之和，所以在實際使用時，電源電壓要比各分路電壓高，才能使各鍍槽得到額定的電壓。這種接法的優(yōu)點是節(jié)省設備。但缺點是必須在各槽內電極連接好后，電流才能通過，任何一極斷開，電流都不能通過。而且要求電源供電電壓較高，各鍍槽溶液特性及鍍件面積要相同，如果不相同則很難應用。

                                                                                                                    

48.為什么氰化鍍銅液中的碳酸鹽會不斷產(chǎn)生?

                                                                                                                    

答:任何氰化物鍍液在使用過程中都將逐漸累積碳酸鹽。這是由于氰化物的分解和空氣中的二氧化碳溶入鍍液所致。 2NaCN+2H2O+2NaOH+O2(空氣)2Na2CO3+2NH3

                                                                                                                    

2NaCN+H2O+CO2(空氣)Na2CO3+2HCN

                                                                                                                    

49.怎樣除去氰化物鍍液中的碳酸鹽?

                                                                                                                    

答:除去氰化物鍍液碳酸鹽的方法有:

                                                                                                                    

(1)冷卻法——在冷卻氰化鍍液的時候，碳酸鈉能從溶液中結晶而得以除去，冷卻溫度最好在0℃左右，時間8小時以上。在冬天時，可應用自然冷卻。應用冷卻法，金屬鹽的損失約為10%左右。冷卻法不適宜于除去碳酸鉀，因為鉀鹽的溶解度很大。

                                                                                                                    

(2)化學沉淀法——可采用硫酸鈣、氫氧化鈣氫氧化鋇等，它們的反應如下:

                                                                                                                    

CaSO4+Na2CO3CaCO3+Na2SO4

                                                                                                                    

Ca(OH)2+Na2CO3CaCO3+2NaOH

                                                                                                                    

Ba(OH)2+Na2CO3BaCO3+2NaOH

                                                                                                                    

應用硫酸鈉，使碳酸鈉成碳酸鈣沉淀，反應生成的硫酸鈣比碳酸鈉危害小，在酒石酸鹽氰化鍍液中，硫酸根的存在反而有利，硫酸鹽也可用冷卻法除去，這個方法可除去碳酸鉀。

                                                                                                                    

應用氫氧化鈣或氫氧化鋇的優(yōu)點是反應后產(chǎn)生的氫氧化鈉，在一般溶液中是需要的。在不需要堿的場合下，則可在處理后用不溶性陽極電解處理或加入有機酸(如酒石酸)。

                                                                                                                    

(3)酸處理——應用酸與碳酸鹽反應成CO2氣體的原理;

                                                                                                                    

2H++Na2CO32Na++H2O+CO2

                                                                                                                    

應用的酸是酒石酸，生成的酒石酸鹽是有利的，應用這種方法必須有良好的通風設備。

                                                                                                                    

(4)稀釋法——這個方法是將溶液稀釋來減低碳酸鹽的濃度，這就將損失一部分溶液，只有在不得已的情況下才可使用。

                                                                                                                    

50.氰化物鍍液中的碳酸鹽過多，會造成什么樣的故障。

                                                                                                                    

答:氰化物鍍液在碳酸鹽過多的情況下，要造成下列的故障:

                                                                                                                    

(1)陽極極化作用增加。 (2)陰極效率降低。 (3)溶液的導電度減低。 (4)光澤范圍縮小。 (5)鍍層容易滲點。 (6)鍍層易呈海綿狀(特別在鍍金或鍍銀溶液中)。 (7)溶液的粘度增加，帶出損失增大。

                                                                                                                    

51.光亮硫酸鹽鍍銅溶液中的雜質對鍍層質量有何影響?

                                                                                                                    

答:在光亮硫酸鹽鍍銅溶液中，金屬雜質的影響比其它電鍍溶液少。很多的金屬離子由于外界帶入或基體金屬的腐蝕(如鐵、鎳、鋅)逐漸在鍍液內累積，由于銅的電極電位較正，在強酸性溶液中，它們的存在，不足以造成共沉積的條件，因此影響也不大。但鐵、鎳的存在會降低溶液的導電度，在含量高時會使鍍層粗糙。砷、銻的電位與銅相接近，能與銅共沉積，而使鍍層粗糙變脆。鉛在溶液中能沉淀而出，影響不大。某些有機雜質也常常引起鍍層發(fā)脆。

                                                                                                                    

52.為什么用低電流密度電解除去鎳液中的微量金屬時，攪拌能提高除去雜質的效率?

                                                                                                                    

答:用電解法除去鍍鎳液中的雜質時，進行攪拌，能使雜質與陰極有更多的接觸機會，故能提高去除雜質的效率。

                                                                                                                    

53.鋅壓鑄件去油時，為什么不能在高溫的強堿下浸漬?

                                                                                                                    

答:因為鋅是兩性金屬，它易溶于酸，也易溶于堿。在高溫強堿中鋅溶解很快，所以鋅壓鑄件不能在高溫的強堿中浸漬除油。

                                                                                                                    

54.在某鍍鎳溶液中，通入鍍槽的總電流為400A，通電時間共15分鐘，假如電流效率為95%，共析出金屬鎳多少克?

                                                                                                                    

答:根據(jù)電解定律，鍍層重量(m)應為:

                                                                                                                    

m=K?I?t?ηk

                                                                                                                    

根據(jù)上述公式并查得鎳的電化當量K為1.095 克/安培?小時。

                                                                                                                    

在上述條件下，可析出金屬鎳104克

                                                                                                                    

55.測定鍍鉻溶液的電流效率時，通過電流20A，經(jīng)2小時在陰極上析出金屬鉻的重量為1.8克，求該鍍鉻液的電流效率?

                                                                                                                    

答:根據(jù)電解定律，鍍層重量(m)應為:

                                                                                                                    

ηk=K?I?t?m 根據(jù)上述公式并查得六價鉻的電化當量K為0.324 克/安培?小時。

                                                                                                                    

在上述條件下，該鍍鉻液的陰極電流效率為13.9%

                                                                                                                    

56.重鉻酸根在陰極上還原至三價鉻的反應，為什么在沒有催化陰離子時，一瞬間就停止了?

                                                                                                                    

答:鍍鉻溶液在沒有催化陰離子的情況下，接通電流時，陰極上有氫氣析出，同時部分還原為三價鉻。由于氫的析出，陰極區(qū)pH上升，三價鉻立即在陰極上生成堿式鉻酸鉻〔Cr(OH)3Cr (OH)CrO4〕薄膜。它是帶正電性的分散膠體，將陰極表面包封住。這層膜很緊密，只能讓氫離子透過而發(fā)生下列反應2H++2eH2而重鉻酸根卻不能透過這層薄膜，所以鍍鉻溶液在沒有催化陰離子時，重鉻酸根在陰極上還原成三價鉻的反應，一瞬間就停止了。

                                                                                                                    

57.鍍鉻液的硫酸根在電極反應過程中起什么作用?

                                                                                                                    

答:鍍鉻液中的硫酸根，能與溶液內的三價鉻生成復雜的硫酸鉻〔Cr4O(SO4)4(H2O)4〕++陽離子。這種陽離子跑向陰極促使堿式鉻酸鉻薄膜溶解，使鉻酸根離子能在陰極上放電而析出金屬鉻。所以要使零件鍍上鉻，必須在陰極表面生成一層由三價鉻和鉻酸根組成的粘膜，這層粘膜還得在硫酸鉻陽離子的作用下不斷溶解。這樣，粘膜不斷地生成，不斷地溶解，周而復始，鍍鉻的過程才能實現(xiàn)。

                                                                                                                    

58.鍍鎳層為什么會產(chǎn)生針孔?它有什么危害?

                                                                                                                    

答:針孔是鍍鎳過程中最常見的故障，所謂針孔，是目力所能見到的細孔。針孔的產(chǎn)生是由于在陰極表面留有氣泡，造成絕緣，使金屬在該處不能沉積，而在氣泡旁邊的周圍則繼續(xù)增厚，以后氣泡逸出或破裂，在該處留下凹陷的痕跡，這樣就形成針孔。針孔有的直達至基體金屬或至鍍層中部為止，或逐漸為鍍層封閉。

                                                                                                                    

如針孔直達基體金屬，則基體金屬與大氣接觸，易被腐蝕。如針孔止于鍍層中部，則雖不致于立刻被腐蝕，但總是鍍層的弱點，耐腐蝕性能降低，也影響了鍍層的美觀，在拋光后有拉延的痕跡，使故障更為顯著。

                                                                                                                    

59.產(chǎn)生針孔的條件是什么?是否產(chǎn)生氣泡就會有針孔形成?

                                                                                                                    

答:針孔的產(chǎn)生主要是由于氣泡滯留于鍍件表面而造成的，但產(chǎn)生氣泡并不一定有針孔形成。因為形成針孔必須有兩個條件;第一要有氣泡(主要是氫氣)產(chǎn)生;第二所產(chǎn)生的氣泡，能吸附于鍍件上。如果產(chǎn)生的氣泡不能在鍍件表面上滯留，則不會產(chǎn)生針孔。如氰化鍍銅及鍍鉻等，在電解過程中，它們都產(chǎn)生大量的氫氣泡;但它們產(chǎn)生之后，都急劇溢出液面，難于在鍍件表面上滯留，故極少會形成針孔。

                                                                                                                    

60.如何消除鍍層中的針孔?

                                                                                                                    

答:針孔的故障是一個相當復雜的問題，因操作條件或溶液成分不合規(guī)范而產(chǎn)生針孔，則補救尚易，只需改改操作條件或調整溶液成分使之適合要求便可能解決。如因溶液有雜質(金屬雜質或有機雜質)的污染而產(chǎn)生針孔，則必須找出其根源，對癥下藥，才能得到解決。在沒有雜質的情況下，一個簡單而有效的方法為加入防針孔劑，在光澤性鍍鎳中可加入潤濕劑如十二烷基硫酸鈉，用量為0.01～0.05克/升。在普通鍍鎳中，可在每天工作完畢之后加入雙氧水0.1毫升/升。加入后將溶液予以徹底攪拌。在雙氧水(或其它氧化劑)的存在下，本來H+在陰極還原成H2的反應由氧化劑在陰極上的還原而取代之，使氫氣泡無以產(chǎn)生，針孔亦可避免。但鍍液內如含有過多的雜質，則這些措施的效果亦受到影響，甚至無效，這時就應對鍍液進行凈化處理。

                                                                                                                    

61.何謂分散能力和深鍍能力?

                                                                                                                    

答:分散能力是指鍍層在零件上厚薄分布的情況。鍍層厚度在零件各部位分布均勻稱分散能力好，反之為分散能力差。

                                                                                                                    

深鍍能力又叫遮蓋能力，是指在零件各部位鍍上金屬層的情況，而不研究其厚度分布情況。它與分散能力是兩種概念，不要混淆在一起。但它們之間亦有一定的聯(lián)系，一般來說分散能力好則深鍍能力也好，而深鍍能力不好，則分散能力亦不好。

                                                                                                                    

62.影響分散能力的因素有那幾個方面?

                                                                                                                    

答:影響分散能力的因素主要有:幾何因素和電化學因素。

                                                                                                                    

幾何因素主要是指鍍槽的形狀、陽極的形狀、零件的形狀以及零件與陽極的相互位置、距離等。其要素是尖端放電、邊緣效應、陰陽極的距離等，它主要是影響電鍍的電流分布。例如鍍鉻時往往要考慮如何裝掛零件，用什么陽極及陽極的位置等，這都是為了改善電流的分布，提高分散能力。

                                                                                                                    

電化學因素包括極化作用、電流密度、溶液的導電度以及電流效率等。一般來說，提高陰極極化作用，可改善分散能力。提高電流密度，能增加陰極極化作用，改善分散能力。當提高溶液的導電度不嚴重降低陽極極化作用時，可提高分散能力。電流效率若隨電流密度升高而降低時，降低電流效率可提高分散能力。

                                                                                                                    

63.怎樣才能取得均勻的鍍層?

                                                                                                                    

答:取得均勻鍍層的方法，除了選擇合理的溶液成分、改進配方外，合理的操作、裝掛零件及采取一些特殊的措施，在生產(chǎn)中是非常重要的，通常使用的方法有:沖擊電流:在電鍍開始用較大的電流(比正常電流大2～3倍)進行短時的沖擊電鍍。合理裝掛零件:使零件處在最佳的電流分布狀態(tài)下，同時又不使析出的氣體停滯在零件的盲孔、低洼部分。根據(jù)可能調節(jié)陰、陽極之間的距離，縮小陰極不同部位(即零件的凹凸部分)與陽極之間的距離比。利用“象形”陽極來改善電流分布。利用保護陰極和屏蔽保護來降低電力線集中部位的電流密度。

                                                                                                                    

64.什么是輔助陽極?

                                                                                                                    

答:在電鍍各種產(chǎn)品、零件過程中，一些形狀復雜，又需要均勻鍍上鍍層或內孔要有鍍層的管狀零件等均要在低電流密度區(qū)另加陽極以盡量使電流均勻分布，這種另加的陽極就叫做輔助陽極。如水管鍍鋅內孔使用鐵輔助陽極等。

                                                                                                                    

65.什么是保護陰極?

                                                                                                                    

答:在電鍍中對一些陰極電流操作范圍較窄的鍍種或形狀較為復雜的零件，為防止邊角燒焦，在零件的尖端處或鍍槽陰極兩端焊(或掛)上金屬保護線，以分散陰極上的電流。這種金屬保護線就叫做保護陰極。

                                                                                                                    

66.析氫對電鍍有何影響?

                                                                                                                    

答:析氫在電鍍過程中，幾乎是不可避免的。析出的氫滲入鍍層和基體金屬產(chǎn)生氫脆，影響零件的機械性能。如果析出的氫以氣泡形式停留在零件表面，則會造成鍍層的孔隙和麻點。消除的方法是加入氧化劑、濕潤劑及鍍后除氫處理等。有機雜質的存在對氫有吸附作用，使氫氣泡滯留在陰極表面不易逸出，則更易出現(xiàn)針孔和麻點。

                                                                                                                    

加強鍍液攪拌，對減少氫氣在鍍件上滯留會有一定的作用。

                                                                                                                    

67.在除油工藝中，有機溶劑(三氯乙烯等)適宜于除去什么油脂?

                                                                                                                    

答:宜于除去零件上的非皂化類的礦物油脂。工業(yè)上的油脂，按其來源可分為動、植物油和礦物油。動、植物油在堿性條件下，發(fā)生皂化反應，所以又叫做“皂化油”;礦物油無此作用又叫“非皂化油”。

                                                                                                                    

皂化類油脂可以用堿很好地除去，非皂化類油脂因不和堿起化學作用，故不能用堿把它們除去。而有機溶劑能很好地溶解非皂化類的油脂，所以它們最適宜于除去非皂化類的礦物油脂。

                                                                                                                    

68.試述電解除油的原理?

                                                                                                                    

答:電解除油時，不論零件作為陰極還是陽極，其表面都大量的析出氣體，這個過程實質是水的電解:

                                                                                                                    

2H2O=2H2+O2

                                                                                                                    

當工件作為陽極時，其表面上進行的是氧化過程并析出氧氣:

                                                                                                                    

4OH--4e=O2+2H2O

                                                                                                                    

當工件作為陰極時，其表面上進行的是還原過程并析出氫氣:

                                                                                                                    

4H2O+4e=2H2+4OH-

                                                                                                                    

電極表面上大量氣體的析出，對油膜會產(chǎn)生強大的沖擊和乳化作用。當把粘附有油膜的工件浸入堿性電解液時，由于油與堿液界面張力減少，油膜產(chǎn)生了裂紋。與此同時，電極由于通電而極化，電極極化雖然對非離子型油類沒有多大作用，但是它卻使金屬與堿液間的界面張力大大降低，因此很快地加大了二者的接觸面積，從而排擠附著在金屬表面上的油污，使油膜進一步破裂成小油珠。由于電流的作用，在電極上生成了小氣泡(氫氣或氧氣)，這些氣泡很易于滯留在油珠上，新的氣體不斷產(chǎn)生，氣泡就逐漸變大，在氣泡升力的影響下，油珠離開金屬表面的趨勢增大，當氣泡的升力足夠大時，它就帶著油珠脫離金屬表面跑到液面上來了。

                                                                                                                    

由此可見，堿性溶液中的電化學除油過程是電極極化和氣體對油污機械撕裂作用的綜合過程。

                                                                                                                    

69.電解除油與化學除油比較有什么特點?

                                                                                                                    

答:電解除油溶液的組成和化學除油溶液大致相同。電化學除油的速度常較化學除油的速度高，油污清除得更干凈。電化學除油液中的堿度可以比化學除油時降低一些，因為此時皂化作用不是主要的，另外也不必添加乳化劑。若使用乳化劑，則它們會形成大量泡沫浮在溶液表面上，因而阻礙氫氣和氧氣的順利逸出。當電接觸不良而打火時易造成爆炸事故。為保證電鍍層質量，在零件入槽電鍍前，多采用電化學除油。

                                                                                                                    

70.陰極電解除油與陽極電解除油有什么不同?

                                                                                                                    

答:電解除油在陰、陽極上都可進行，陰極除油與陽極除油特點各不相同。

                                                                                                                    

陰極除油的特點是:析出的氣體為氫氣，氣泡小、數(shù)量多、面積大，因而除油效率高，不腐蝕零件;缺點是:產(chǎn)生氫脆，有掛灰。

                                                                                                                    

陽極除油的特點是:無氫脆、無灰渣;但缺點是效率低，對有色金屬腐蝕性大。

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