水力学期末考试复习题及答案2.doc

水力学期末考试复习题及答案
1、选择题：（每小题2分）
（1)在水力学中,单位质量力是指（ c ）
a、单位面积液体受到的质量力；b、单位体积液体受到的质量力；
c、单位质量液体受到的质量力;d、单位重量液体受到的质量力.
（2)在平衡液体中，质量力与等压面( d ）
a、重合; b、平行 c、相交; d、正交。
（3)液体中某点的绝对压强为100kN/m2，则该点的相对压强为b
a、1 kN/m2 b、2 kN/m2 c、5 kN/m2 d、10 kN/m2
（4）水力学中的一维流动是指（ d ）
a、恒定流动； b、均匀流动；
c、层流运动; d、运动要素只与一个坐标有关的流动。
（5）有压管道的管径d与管流水力半径的比值d /R=( b ）
a、8； b、4； c、2; d、1.
（6）已知液体流动的沿程水力摩擦系数l与边壁相对粗糙度和雷诺数Re都有关，即可以判断该液体流动属于c
a、层流区； b、紊流光滑区； c、紊流过渡粗糙区； d、紊流粗糙区
(7)突然完全关闭管道末端的阀门，产生直接水击。已知水击波速c=1000m/s,水击压强水头H = 250m，则管道中原来的流速v0为c
a、1。54m b 、2。0m c 、2.45m d、3.22m
(8)在明渠中不可以发生的流动是（ c ）
a、恒定均匀流； b、恒定非均匀流;
c、非恒定均匀流； d、非恒定非均匀流。
(9）在缓坡明渠中不可以发生的流动是( b ）。
a、均匀缓流; b、均匀急流； c、非均匀缓流； d、非均匀急流.
（10）底宽b=1.5m的矩形明渠,通过的流量Q =1.5m3/s，已知渠中某处水深h = 0。4m，则该处水流的流态为b
a、 缓流； b、急流; c、临界流；
（11）闸孔出流的流量Q与闸前水头的H（ d ）成正比。
a、1次方 b、2次方 c、3/2次方 d、1/2次方
（12)渗流研究的对象是（ a ）的运动规律。
a、重力水； b、毛细水； c、气态水； d、薄膜水。
（13）测量水槽中某点水流流速的仪器有b
a、文丘里计 b、毕托管 c、测压管 d、薄壁堰
(14）按重力相似准则设计的水力学模型,长度比尺λL=100，模型中水深为0。1米，则原型中对应点水深为和流量比尺为d
a、 1米,λQ =1000; b、10米,λQ =100；
c、1米，λQ =100000； d、10米，λQ =100000.
2、判断题:（每小题2分)
（1）任意受压面上的平均压强等于该受压面形心处的压强。 （ x ）
(2)水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动. （ x ）
(3)水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。 ( x )
(4）粘滞性是液体产生水头损失的内因。 （ T ）
（5)同样条件下直接水击比间接水击更不安全。 （ T ）
（6）在正坡非棱柱渠道内可以形成均匀流. （ X ）
（7）矩形断面水力最佳断面的宽深比β=2。 （ T ）
(8)断面比能沿流程总是减小的。 （ X ）
(9）在流量和渠道断面形式一定的条件下，跃前水深越大，跃后水深也越大。（ X ）
（10)渗流达西定律适用的条件是恒定均匀层流渗流，并且无渗透变形. ( T ）
3、填空题:（每小题2 ～ 4分）
（1） 牛顿内摩擦定律适用的条件是 和 。
答案：层流运动，牛顿液体
（2） 液体中某点的绝对压强为100kN/m2，则该点的相对压强为 _____________kN/m2，真空度为 .
答案：2， 不存在。
（3） 只受重力作用，静止液体中的等压面是________________。
答案:水平面。
（4） 实际液体在流动时产生水头损失的两个主要原因是________________，__________________.
答案：液体存在粘滞性和边界的影响.
（5） 水流在明渠中的流态为缓流时，其水深h____ hk,弗汝德数Fr_____1。
(填写< 、= 、>符号）
答案：> ， < 。
（6） 在流量不变的条件下，水跃的跃前水深越小，则水跃的跃后水深越____。
答案：大.
（7） 根据管道水头损失计算方法的不同，管道可以分为_______和________。
答案：短管，长管。
（8） 在水击计算中阀门关闭的时间Ts < 水击相长Tr的水击，称为__________ 水击，把Ts > Tr的水击称为__________水击。
答案:直接， 间接。
(9) a2型水面曲线是发生在______ 坡上的 ________流(指急流或缓流）的水面线，这时弗汝德数Fr沿程 ______（指增大、减小或不变）
答案：陡坡, 缓流， 减小。
（10) 溢流堰的过堰流量与堰顶水头的________ 次方成正比.
答案：3/2 。
（11） 泄水建筑物下游发生远驱水跃时,下游收缩断面水深hc的共轭水深
hc’’ ________ht(ht为下游河道的水深，填写< 、= 、>符号）
答案：填写< 、= 、>符号
(12) 按重力相似准则设计的溢流坝水力模型,长度比尺λL=25，当模型中某点的流速为v m= o.8m/s，则原型中对应点的流速为vp=________m/s .
答案：4m/s .
5、作图题：
（1) 定性绘出图示管道（短管）的总水头线和测压管水头线。 （5分）
v0=0

测 压 管 水 头 线
总 水 头 线
v0=0
解：

(2）定性绘出图示棱柱形明渠内的水面曲线，并注明曲线名称及流态。(各渠段均充分长,各段糙率相同） （5分）

解：
6、计算题：
(1) 图示一跨河倒虹吸管，正方形断面面积为 A=0.64 m2,长 l =50 m，两个 30.折角、进口和出口的局部水头损失系数分别为ζ1=0.2，ζ2=0.5,ζ3=1。0,沿程水力摩擦系数λ=0。024，上下游水位差 H=3m。求通过的流量 Q ？ （ 10分)
解： 按短管计算，取下游水面为基准面,对上下游渠道内的计算断面建立能量方程
(5分)
计算方形管道断面的水力半径和局部水头损失系数
将参数代入上式计算，可以求解得到
（5分)
即倒虹吸管内通过的流量为2。662m3/s 。
（2) 从水箱接一橡胶管道及喷嘴(如图）。橡胶管直径D=7。5cm，喷嘴出口直径d=2。0cm。水头H =5.5 m。由水箱至喷嘴的水头损失hw = 0.5m。用压力表测得橡胶管与喷嘴接头处的压强p = 4。9N/cm2。如用手握住喷嘴，需要多大的水平力R，行近流速v0=0，取动能校正系数和动量校正系数均为1。 (15分）
解:以过喷嘴中心的水平面为基准面,列水箱渐变流断面1—1和喷嘴出口断面2-2的能量方程
(5分)
求得喷嘴出口流速和流量为
（1。5分）
橡胶管道内的流速为
(1分）
对于喷嘴建立x方向的动量方程
N （6。5分）
水流对喷嘴冲击力为 即为手握喷嘴所需之力。 （1分)
(3) 有一梯形渠道，底宽 b =10 m，水深 h = 3 m,边坡为 1:1，糙率 n = 0。014，底坡i=0.001。如流动在紊流粗糙区 ,求通过的流量Q。 (9分)
解：计算渠道断面水力要素，
过流断面面积 m2 (1.5分）
湿周 m (1.5分)
水力半径 m （1分）
舍齐系数 （2分）
通过的流量 Q = AC （R i）0。5 = 144.93 m3/s (3分)
（4)某矩形断面渠道中筑有一溢流坝。已知渠宽B＝18m，流量Q＝265m3/s,坝下收缩断面处水深hc=1.1m，当坝下游水深ht=4.7m时，问： ( 12分)
1）坝下游是否发生水跃？ （4分)
2）如发生水跃,属于何种形式的水跃？ （4分）
3) 是否需要修建消能工？若需要修建消能工,估算消力池深. （4分）
解：1）计算临界水深hk，判断收缩断面和下游水流流态,
q = Q/B =265/18 =14。72 m3/sm
m
因为收缩断面水深 hc =1.1 m < hk 为急流，下游水深ht=4。7m > hk 为缓流，
所以溢流坝下游必定发生水跃.
2）计算收缩断面处水深hc的共軛水深hc"
hc”＝
＝ ＝5.81m
因为 hc” > ht ,该水跃为远驱水跃。
3）溢流坝下游发生远驱水跃,需要修建消力池。
估算消力池深d,取水跃淹没系数 sj ＝1。05
则池深约为 d = sj hc"— ht =1.0535。81 – 4。7 = 1.40 m
水力学模拟题2
。
一、选择题（每小题1分，共5分）
1、明渠均匀流可能发生在：( ）
A、平坡棱柱形渠道；B、顺坡棱柱形渠道；C、逆坡棱柱形渠道；D、都有可能。
2、某水库水深为10m处的绝对压强为：（ ）
A。 10kPa;B. 98kPa；C。 147kPa；D. 196kPa。
3、在圆管流中，层流的断面流速分布符合：（ )
A、均匀规律；B、直线变化规律； C、抛物线规律;D、对数曲线规律。
4、圆柱形外管嘴的正常工作条件是：( ）
A. A.              ~4），；
B. B。              ～4)，;
C. C。              > (3~4） ，;
D. D.              〈 （3～4） ，。
5、粘性液体总水头线沿程的变化是：（ ）
A. A.    沿程下降；B。    沿程上升;C。   保持不变; D.   前三种情况都有可能。
二、填空题（每空2分，共12分）
1、水力最优矩形断面的宽深比是 ，其水力半径等于 的一半。
2、水的运动粘滞系数随温度的升高而_ _，它的单位是 。
3、紊流时粘性底层厚度随雷诺数的增加而 。
4、明渠均匀流的 和 等物理量沿程不变。
5、在流量一定,渠道断面的形状、尺寸和壁面粗糙一定时，随底坡的增大，正常水深将 ，临界水深将 .
6、由于薄壁堰具有稳定的 和 关系，一般多用于实验室及小河渠的 测量.
五、计算题(共65分）
1、某有机玻璃矩形断面明渠，底宽,水深,渠底坡，均匀流时测得流量,试求渠道的粗糙系数值。(10分)

2、一矩形断面渠道,如图所示。已知闸前水深，闸门开启高度，渠道底宽，闸孔垂直收缩系数，闸门局部水头损失系数，两段渠道的底坡分别为：，，渠道糙率,不计闸前行进流速，试判别第二段渠道中的水流为缓流或急流？并定性绘出两段渠道中的水面曲线（两段渠道均充分长）.(提示：能量方程求出流量,在求出临界水深以及临界底坡)（15分）

3、某矩形断面渠道中筑有一溢流坝.已知渠宽，流量，坝下收缩断面处水深，当坝下游水深时，试(1）判别收缩断面处和坝下游的流态?（2）下游是否需要修建消能工？（15分）

4、如图所示为一平面闸门,宽，闸门在水深下工作。求闸门所受静水总压力的大小和作用点。（10分）
 5、图示一跨河倒虹吸管，管道直径,管道总长，折角、进口和出口的局部水头损失系数分别为ζ1=0。2，ζ2=0.5,ζ3=1.0，沿程水头损失系数λ=0.024,上下游水位差，求通过的流量？ 绘制管道的总水头线和测压管水头线(15分）

水力学答案

一、选择题（每小题1分，共5分）
1。B 2.D 3。C 4。B 5。A
 二、填空题（每空2分，共12分）
1、 2 ； 水深
2、降低；m2/s
3、减小
4、水深和断面平均速度
5、减小 ； 不变
6、流量 和 水头 ； 流量
 五、计算题（共65分）
1。（10分)
解:过水断面面积
湿周
水力半径
 2、（10分）
解：
由能量方程得
则
临界水深时所对应的个水力要素为：
由于，故第二段渠道为陡坡，且综合分析其水面线为型降水曲线,，水流为急流。
  3、（15分)
解:（1）
，收缩断面处为急流,下游水流为缓流，所以溢流坝下游必定发生水跃。
(2）
，下游发生远离式水跃。

4、（10分）

解:
5、（15分)
解：
按短管计算
水力学练习题及参考答案
一、是非题(正确的划“√”,错误的划“×)
1、理想液体就是不考虑粘滞性的实际不存在的理想化的液体。 （√)
2、图中矩形面板所受静水总压力的作用点与受压面的形心点 O重合。（×）
3、园管中层流的雷诺数必然大于3000。 　　 (×)
4、明槽水流的急流和缓流是用Fr判别的，当 Fr＞1为急流。 (√)
5、水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。 (×)
6、水流总是从流速大的地方向流速小的地方流动。 （×)
6、达西定律适用于所有的渗流. （×）
7、闸孔出流的流量与闸前水头的1/2次方成正比. （√）
8、渐变流过水断面上各点的测压管水头都相同。 (√）
9、粘滞性是引起液流运动能量损失的根本原因。 （√）
10、直立平板静水总压力的作用点就是平板的形心. (×）
11、层流的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关. (√)
12、陡坡上出现均匀流必为急流,缓坡上出现均匀流必为缓流。 （√)
13、在作用水头相同的条件下，孔口的流量系数比等直径的管嘴流量系数大。 （×）
14、两条明渠的断面形状、尺寸、糙率和通过的流量完全相等,但底坡不同，因此它们的正常水深不等。 （√)
15、直立平板静水总压力的作用点与平板的形心不重合. (√）
16、水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。 (×)
17、水头损失可以区分为沿程水头损失和局部水头损失。 (√)
18、牛顿内摩擦定律适用于所有的液体。 (×）
19、静止液体中同一点各方向的静水压强数值相等。 (√)
20、明渠过流断面上各点的流速都是相等的。 (×)
21、缓坡上可以出现均匀的急流。 （√)
22、静止水体中，某点的真空压强为50kPa,则该点相对压强为—50 kPa. （√）
24、满宁公式只能适用于紊流阻力平方区。 （√）
25、水深相同的静止水面一定是等压面。 (√)
26、恒定流一定是均匀流,层流也一定是均匀流。 (×)
27、紊流光滑区的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。 (√)
28、陡坡上可以出现均匀的缓流。 (×)
29、满宁公式只能适用于紊流阻力平方区。 (√）
30、当明渠均匀流水深大于临界水深，该水流一定是急流。 (×）
31、缓坡上只能出现非均匀流缓流. (×）
32、静水压强的大小与受压面的方位无关. (√）
33、水泵的扬程就是指水泵的提水高度。 （×)
34、恒定总流能量方程只适用于整个水流都是渐变流的情况。 （×）
35、平坡渠道中不可能发生均匀流。 （√)
36、当明渠均匀流水深大于临界水深,该水流一定是急流. (√）
37、水跃只能发生于平底明渠中。 (×）
二、单项选择题(填写唯一正确答案的编号）
1、 作用水头相同时，孔口的过流量要比相同直径的管咀过流量 (2）
(1）大 ； （2）小 ; (3)相同 ； (4）无法确定 。
2、根据静水压强的特性，静止液体中同一点各方向的压强 (1）
(1） 数值相等； （2) 数值不等;(3) 仅水平方向数值相等；（4） 铅直方向数值最大 .
3、已知水流的沿程水力摩擦系数l 只与边界粗糙度有关，可判断该水流属于 （4）
(1) 层流区 ； (2) 紊流光滑区 ；
(3) 紊流过渡粗糙区 ； (4) 紊流粗糙区 。
4、液体中某点的绝对压强为100kN/m2,则该点的相对压强为 （2）
（1)1 kN/m2 （2）2 kN/m2
（3)5 kN/m2 (4）10 kN/m2
5、紊流的断面流速分布规律符合 （1）
(1)对数分布； (2)直线分布； (3)抛物线分布； (4)椭圆分布。
6、长管的总水头线与测压管水头线 （1）
(1）相重合; （2）相平行,呈直线;
（3）相平行，呈阶梯状； （4)以上答案都不对。
7、渗流的达西公式只能适用于 （1）
(1) 恒定均匀层流 （2） 恒定均匀紊流 （3）恒定均匀流； (4）非恒定流 。
8、液流的沿程水力摩擦系数与边壁粗糙度和雷诺数都有关，即可判断该液流属 （3）
(1) 层流区 ； (2) 紊流光滑区 ；
(3) 紊流过渡粗糙区 ; (4 ) 紊流粗糙区 。
9、堰流的流量与堰顶水头的( 2 )成正比。
(1) 1/2次; (2) 3/2次方; (3) 2次方； (4) 1次方 .
10、溢流坝下泄水流收缩断面水深 hc0 的跃后水深为 hc02 ,形成远离水跃衔接的条件是 （3）
(1） ht = hc02 (2） ht 〉 hc02 （3) ht 〈 hc02 (4） 无法确定
11、按重力相似准则设计模型，若几何比尺为100,则流速比尺为 （2）
(1）100; （2)10; （3）20； (4)50。
12、液体中某点的绝对压强为108kN/m2，则该点的相对压强为 (4）
（1）1 kN/m2 （2）2 kN/m2 (3）8 kN/m2 （4）10 kN/m2
13、静止液体中同一点沿各方向上的压强 （1）
(1) 数值相等 ; （2) 数值不等 ; （3） 仅水平方向数值相等 。
14、矩形断面明渠水力最佳断面的宽深比β等于 （2)
( 1 ) 1 ; ( 2 ) 2 ； ( 3 ) 3 ； ( 4 ) 4 。
15、水泵的扬程是指 (2）
（1） 水泵提水高度 ； (2） 水泵提水高度+吸水管的水头损失;
(3) 水泵提水高度 + 吸水管与压水管的水头损失。
16、紊流粗糙区的水头损失与流速成 （2）
(1) 一次方关系； (2) 二次方关系； (3) 1.75~2。0次方关系 。
17、在平衡液体中，质量力与等压面 （3）
（1)重合; （2)平行 ; （3)正交。
18、雷诺数是判别下列哪种流态的重要的无量纲数 (3 )
(1) 急流和缓流 ; (2) 均匀流和非均匀流 ;
(3) 层流和紊流； (4) 恒定流和非恒定流.
19、闸孔出流的流量与闸前水头 ( 3 )成正比
(1) 1次方 ； (2) 2次方 ; (3) 0. 5次方 。
20、共轭水深是指 （ 1）
（1) 水跃的跃前水深与跃后水深 (2） 溢流坝下游水流收缩断面水深
（3) 均匀流水深 (4）临界水深
21、图示容器中有两种液体，密度r2 〉 r1 ，则 A、B 两测压管中的液面必为 （2)
(1) B 管高于 A 管； (2） A 管高于 B 管； (3) AB 两管同高。
22、紊流的断面流速分布规律符合 （1）
( 1 ) 对数分布 ; ( 2 ) 椭圆分布 ；
( 3 ) 抛物线分布 ; ( 4 ) 直线分布 。
23平底棱柱形明渠发生水跃，其水跃函数 J (h1)与 J （h2)的关系是 （1）
( 1 ) J(h1）= J（h2） ( 2 ) J(h1）〉J(h2) ( 3 ) J（h1)< J(h2）
24、盛水容器 a 和 b 的测压管水面位置如图 (a）、(b) 所示，其底部压强分别为 pa和 pb.若两容器内水深相等，则 pa和pb的关系为 （1）
（ 1） pa > pb （2） pa 〈 pb （3) pa = pb （4） 无法确定

25、层流断面流速分布规律符合 （3)
( 1 ) 对数分布 ； ( 2 ) 直线分布 ；
( 3 ) 抛物线分布 ; ( 4 ) 椭圆分布 。
26、佛汝德数Fr是判别下列哪种流态的重要的无量纲数 (1）
( 1 ) 急流和缓流 ； ( 2 ) 均匀流和非均匀流 ;
( 3 ) 层流和紊流; ( 4 ) 恒定流和非恒定流。
27、紊流中粘滞底层厚度 d 比绝对粗糙高度 D 大得多的壁面称为 （1）
（1）光滑面 ( 2 ) 过渡粗糙面 （3)粗糙面 （4）以上答案均不对
三、填空题（在空格中填写正确答案)
1、水力模型的重力相似准则是 模型与原型的佛汝德数相同 .
2、明渠的断面和流量不变时,水跃的跃前水深越大，则跃后水深越 小 。
3、底流式消能工的主要形式有降低护坦、修建消能坎、综合式消能池3种形式。
4．测量明槽流量的主要工具有_堰__ 、__量水槽_ 。
5、根据管道计算方法的不同，管道可分类为 长管 和 短管 。
6、渗流的达西公式是____v=kJ__。
7、测量管道流量的主要仪器有文丘里流量计、涡轮流量计。
8、 计算明渠均匀流的公式是。
9、根据管道中水击波传播时间与阀门关闭时间的对比关系，水击可分类为
（1） 直接水击 和 (2） 间接水击 。
10、底流式消力池中产生的水跃，要求是__微淹没___形式的水跃消能率高且稳定。
11、按重力相似准则设计的模型中，几何比尺为64，则流速比尺为 8 。
12、牛顿内摩擦定律适用条件是 牛顿流体 ，层流运动
13、理想液体与实际液体的主要区别是___是否存在液体的拈滞性____________
14、实际液体在流动时产生水头损失的内因是 液体的粘滞性 ,外因是 边界条件的影响。
15、水跃是水流从_急_流过渡到 缓 流的局部水力现象；当流量一定，跃前水深增大时，则跃后水深是 减小 。
16、三种液体盛有容器中，如图所示的四条水平面，其中为等压面的是 B-B

六、根据题目要求解答下列各题
H
R
O
A
B
R
1、图示圆弧形闸门AB(1/4圆）， A点以上的水深H＝1.2m，闸门宽B=4m，圆弧形闸门半径R=1m，水面均为大气压强。确定圆弧形闸门AB上作用的静水总压力及作用方向。
解：水平分力 Px=pc×Ax=74.48kN
铅垂分力 Py=γ×V=85.65kN,
静水总压力 P2= Px2+ Py2，
P=113.50kN,
tana= Py/Px=1.15 ∴　　a=49°
合力作用线通过圆弧形闸门的圆心。
2、图示一跨河倒虹吸圆管，管径d＝0。8m,长 l=50 m，两个 30。折角、进口和出口的局部水头损失系数分别为 ζ1=0。2，ζ2=0。5，ζ3=1.0,沿程水头损失系数λ=0。024,上下游水位差 H=3m。若上下游流速水头忽略不计,求通过倒虹吸管的流量Q 。

解： 按短管计算，取下游水面为基准面,对上下游渠道内的计算断面建立能量方程
计算圆管道断面的水力半径和局部水头损失系数
将参数代入上式计算,可以求解得到
即倒虹吸管内通过的流量为2。091m3/s 。
3、d1
v1
某水平管路直径d1=7.5cm，末端连接一渐缩喷嘴通大气(如题图）,喷嘴出口直径d2=2。0cm.用压力表测得管路与喷嘴接头处的压强p=49kN/m2,管路内流速v1=0。706m/s.求水流对喷嘴的水平作用力F (可取动量校正系数为1） 　　　　
解：列喷嘴进口断面1—1和喷嘴出口断面2—2的连续方程:
P1

x
2
2
1
1
得喷嘴流量和出口流速为:
R

对于喷嘴建立x方向的动量方程
N
水流对喷嘴冲击力:F与R, 等值反向.
4、有一矩形断面混凝土渡槽，糙率n=0.014,底宽b＝1.5m，槽长L＝120m.进口处槽底高程Z1=52.16m，出口槽底高程Z2＝52。04m,当槽中均匀流水深h0=1。7m时，试求渡槽底坡i和通过的流量Q.
解： i=（Z1—Z2）/L =0.001
m2
m
m
v=C(Ri)0.5＝1.46m/s
Q= vA=3。72m3/s。
12、某溢流坝下收缩断面处水深hc=1。1m，已知单宽流量q＝14。72m2/s，当坝下游水深ht=4.7m时，1）求对应收缩断面处水深hc的跃后水深hc2
2）坝下游发生何种形式的水跃?是否需要修建消能工?
解:1）计算临界水深hk,判断收缩断面和下游水流流态,
m
因为收缩断面水深 hc =1.1 m < hk 为急流，下游水深ht=4.7m > hk 为缓流,
所以溢流坝下游必定发生水跃.
2）计算收缩断面处水深hc的共軛水深hc2
hc2＝
＝ ＝5。81m
因为 hc2 > ht ，该水跃为远驱水跃.
3）溢流坝下游发生远驱水跃，需要修建消力池。
34、图示直径为 20mm，长 450m 的管道自水库取水并泄入大气中，出口比水库水面低 13 m，已知沿程水头损失系数λ=0.04，进口局部水头损失系数ζ=0。5，求泄流量 Q 。（按短管计算)
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