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爱吱声»广场 › 研究生院 › 铁马阆苑 › 【原创】图说美苏核潜艇的兴波阻力
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【原创】图说美苏核潜艇的兴波阻力

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潮起潮落

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楼主
发表于 2013-2-4 13:03:36 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
本帖最后由 潮起潮落 于 2013-2-4 13:09 编辑 6 \; M; P% Z! ?' B9 d/ N/ Z  `

5 N# M& C7 g; G* K3 Y* [潜艇在水面航行，会掀起航行波，航行波会产生兴波阻力。兴波阻力与潜艇的航速有关，也与艇型设计有关。航速越快，航行波越大，兴波阻力也就越大；但艇型设计不同，在同等航速下，不同型号的潜艇，其兴波阻力也会有所不同。这个，看其掀起的航行波大小，就可一目了然。
! `7 x) ?6 S! r' Q8 ~9 h) k% @7 T; P: s( P+ g
就兴波阻力看，总体感觉，苏联核潜艇虽然建造工艺显得粗糙，但瑕不掩瑜，其艇型设计还是比较考究的，兴波阻力要小于美国核潜艇。6 ~0 s: M/ N/ S9 v

6 Z0 t8 l- z  ?( x' v4 p# n下面发一组照片对比一下：
" K6 s) @' ]" P" [( y$ k, {0 r2 [0 \, E- `0 C0 [) F
1、        低速航行5 e8 f( R; b+ h$ v7 ?1 E

2 w) Y. ^: d$ Y  A1 y; H( V' w4 N2 ]" L1 f
BATON ROUGE号
) K  O1 d1 k* k1 b
: k" J2 t/ X! i7 V8 B, m$ w  s) M3 o" @- m3 ~3 s  b4 I* F. q: B
V-2级8 m. j) i" y* _" Q4 H/ ?

# n. U+ h; u2 D上图为美国洛杉矶级核潜艇“BATON ROUGE”号。附带一说：该艇后来在摩尔曼斯克附近海域执行间谍侦察任务时，被俄塞拉级核潜艇K-276号撞残了。大概修了两年吧（懒得查了）也没修好，成了第一艘退役的洛杉矶级核潜艇。俄艇脑袋撞瘪了一块，修好后依然在航。
, L( c" N0 M& L3 {# z; \" y6 D5 ?1 o8 A; I) Z9 ^& g  T* q# }
下图为苏联V-2级核潜艇。2 m% r7 U1 x- `% V, D  Q

9 H, M& _1 n6 Z! P这两条艇都在进港，为低速航行，因此两者掀起的航行波彼此彼此。兴波阻力与航速关系莫大，因此低速航行时，两国核潜艇产生的兴波阻力都差不多。
: A0 G3 @. h* u1 F0 T& X* a5 O; o: o8 k5 `% q
3 r( G( N0 |% G- `+ ^4 Z
2、        中速航行
3 F! E( i7 k1 q7 ?, b% s1 B- W7 F* U5 e1 Z5 g5 _

2 r, w1 f& u! B5 |弗吉尼亚级' V. `, |6 R) J( L* V& h

' m9 l& A6 o4 x; A8 S0 s% G. t2 _1 u5 U( B" m* W
V-3级
; H" J$ ^; V! d5 u4 `, v7 H
! u: E" S" R! w  i; {6 w& r上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。& X' h/ E. Z  A- r3 }
  h# {5 j9 N7 j3 c5 t( d; `5 v
中速航行时，差别就出来了。沉重的海水已经漫上了弗吉尼亚级前甲板，而V-3级的艇首依然挺立，海水没漫上来。: Y; ~0 j$ ^, }6 U1 j

4 @6 Y  s# O8 B# i: o
, k; J9 s6 ]" y9 V# v+ e8 o3、高速航行% X3 o; D3 _  [' N6 J+ c' h

' r) f& ]/ G7 [# n: v
( H4 E3 G: j, j! a9 \高速航行的美国洛杉矶级& ?: C' I8 d0 y5 N& L) h+ J
1 a7 _& ?. G2 c: L3 `
: e% P/ t5 s! u
P级
$ k, P/ j8 K5 F2 p6 ]1 \1 G2 L+ A1 ?& a  ]( Z) V, n
$ U7 e( s5 m! o- n
C-1级% t3 ]1 H5 a! B6 E9 M) [* s! B

- w- ~+ p. V: t' G$ K
$ d+ \" v4 V+ d+ G2 [- f/ s( _' gV-1级
/ f* A( n) W( u+ t+ l' Q& X1 {2 J0 j5 c" Z7 e4 J( w6 J/ o
上图为美国洛杉矶级，下边多放了几张苏联核潜艇高速航行的照片。分别是P级、C-1级（本图为租借给印度的那艘）及V-1级核潜艇。* r6 A& |2 n6 i/ {; J3 @# K

. a2 h2 |* w5 `% F+ Y( E4 I3 b- W: g高速航行时，差别巨大。沉重的海水已经涌上了洛杉矶级的前后甲板，白花花的航行波汹涌澎湃，该艇已呈低头翘臀姿势，我们称为“埋首现象”。颇有点像猪拱地，道理也一样，拱得越深，阻力越大。反观高速航行的苏式核潜艇，其兴波阻力要小得多。. K$ i: _$ M% Z1 i8 ]
% S/ `( W5 d$ z3 ], |) `0 p
4- S! D, d& i' m
2 b$ @* o! K( e( m3 V; G& Y& V
编队航行的洛杉矶级核潜艇，水面舰艇的尾迹要小得多，对比一下。. E4 D  C: U, h
4 S/ |- S* c2 o3 D; k( q, w3 U
核潜艇水面航行的照片有时挺骗人，看着气势汹汹的样子，其实其航速并不大，也就20节左右。其尾迹要比水面舰艇壮观得多。
% ^. F0 Q7 F+ `( L! v: r% u0 g' H  }( {% [1 ^8 Y

: ~* J5 M! ^/ c1 Q: b& c

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逍遥探花
  • TA的每日心情
    开心
    3 小时前

    • 签到天数: 2594 天

    [LV.Master]无

    沙发
    发表于 2013-2-4 13:14:19 | 只看该作者
    外行看热闹，没有老兄见解还真不知道这里面有这么多道道。
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    维京老海盗

    该用户从未签到
    板凳
    发表于 2013-2-4 13:37:24 | 只看该作者
    是不是因为两者采用的艇艏外形不一样？我印象中美国潜艇的艇艏是长水滴形和雪茄形，显得比较尖而细长，毛熊的更圆钝和短一些，更类似鲸形艏？
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    猫元帅
  • TA的每日心情
    衰
    2021-2-5 00:48

    • 签到天数: 1421 天

    [LV.10]大乘
    地板
    发表于 2013-2-4 13:44:39 | 只看该作者
    我觉得这么比不公平。首先核潜艇要满足水下航行的需要，对于水面航行要求不高。其次，不同级别的艇首线形不一样，不好比较。
    ' ]5 c8 a4 z, o7 i7 K, k: k7 v
    4 \2 f4 l6 q0 n$ D0 y0 d, g凭记忆说，洛杉矶级和苏联潜艇的艇首就像鸡蛋的两头。洛杉矶级像雪茄，而苏联的更接近拉长的水滴。因此洛杉矶级比较容易上浪。
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    潮起潮落

    该用户从未签到
    5#
     楼主| 发表于 2013-2-4 14:01:26 | 只看该作者
    猫元帅 发表于 2013-2-4 13:44
    4 m+ o3 |' D8 X. j4 U% N+ `; B我觉得这么比不公平。首先核潜艇要满足水下航行的需要，对于水面航行要求不高。其次，不同级别的艇首线形不 ...
    2 Y) P3 d- h* V# Y( ~+ C
    以三代艇比较，苏联核潜艇造型很考究，更接近水滴形。老美早期的鲣鱼级还行，后来从长尾鲨级开始，艇型基本就是个圆管子了。
    5 m6 V, q$ H/ C8 C2 I. g! l, u- f4 \4 ~# U
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    猫元帅
  • TA的每日心情
    衰
    2021-2-5 00:48

    • 签到天数: 1421 天

    [LV.10]大乘
    6#
    发表于 2013-2-4 14:03:55 | 只看该作者
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 14:01
    $ D) c/ l4 w( b; |以三代艇比较，苏联核潜艇造型很考究，更接近水滴形。老美早期的鲣鱼级还行，后来从长尾鲨级开始，艇型基 ...

    * g" |( V4 ?& h, U. m: t我一直认为中央流体动力研究所的那帮人其实比美国人牛。美国人很多东西是靠了大功率发动机，和高技术包覆材料。
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    潮起潮落

    该用户从未签到
    7#
     楼主| 发表于 2013-2-4 14:07:51 | 只看该作者
    猫元帅 发表于 2013-2-4 14:03 % [. v% F0 n8 g
    我一直认为中央流体动力研究所的那帮人其实比美国人牛。美国人很多东西是靠了大功率发动机，和高技术包覆 ...

    0 J! A% B1 g* P' y! M. L是，苏联核潜艇在某些方面挺牛的。航速、潜深、火力、推进功率都强于美国。隐身技术方面，苏联在70年代，已经上消声瓦了。美国大概在90年前后才上消声瓦。
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    akboz

    该用户从未签到
    8#
    发表于 2013-2-4 14:20:48 | 只看该作者
    一向很喜欢俄国人的ACURA攻击核潜艇的线性，特别是低阻三元流线体指挥台围壳，漂亮极了。现在德国人的212/214也设计了类似的指挥台围壳，再加上一流的工艺，看上去就很舒服。
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    潮起潮落

    该用户从未签到
    9#
     楼主| 发表于 2013-2-4 14:55:24 | 只看该作者
    akboz 发表于 2013-2-4 14:20 5 h' D6 V. q+ I" U* X; _  V
    一向很喜欢俄国人的ACURA攻击核潜艇的线性，特别是低阻三元流线体指挥台围壳，漂亮极了。现在德国人的212/2 ...
    ( _# |8 s: k) l
    是，我也一直很喜欢阿库拉级、212A级潜艇的造型。在光溜溜的潜艇里，这两种艇的造型当属最漂亮的了。( X  G5 u& @& [9 g

    - ?6 Z) R* Q' z; g. H, j) k! g8 S; R6 ^
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    groovy26
  • TA的每日心情
    奋斗
    2022-2-1 03:47

    • 签到天数: 1084 天

    [LV.10]大乘
    10#
    发表于 2013-2-4 15:21:20 | 只看该作者
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 14:01
    ) q3 I  l. i5 g/ g6 Q* M$ b) I以三代艇比较，苏联核潜艇造型很考究，更接近水滴形。老美早期的鲣鱼级还行，后来从长尾鲨级开始，艇型基 ...
    5 ~  B, @0 x  _* Y
    严重赞同这句…基本就是跟棍子啊
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    潮起潮落

    该用户从未签到
    11#
     楼主| 发表于 2013-2-4 16:43:06 | 只看该作者
    本帖最后由 潮起潮落 于 2013-2-4 22:20 编辑
    ) R) x. P% Y7 a- K, B: ?+ t* p0 x/ b, Z
    发几张线图比较一下
    % e8 e' T& u( e+ D- A( i
    ' V2 [0 |; q9 x
      T' I" b3 M4 p0 `0 c洛杉矶级! }6 S' s. ?% o5 B9 Q4 m  \

    ' Y( K5 |% \; a+ X* X0 o) M4 w) H( P4 I: a0 r
    弗吉尼亚级- n5 j# X; i+ o  B& G! _
    ) P; [+ O- v# B! M
    % b- ]7 O8 [% f& D
    阿库拉级8 ^9 I! a, m% n7 \4 K1 A
    2 K' k' k' S/ _1 ~. n) c) T7 R7 z
    & l- [; z! p4 y
    阿尔法级
    + l/ C7 g2 K! p6 Z- c) z4 \' R0 |
    ( C: L* g$ [0 B" x: J. Q2 Y7 T2 H/ s0 f9 ]

    ) Y7 u  C$ S' r) H' j: |- v亚森级- `/ @& N% d! N5 a9 a+ r% Q$ w

    9 [1 f2 q. g; N# m
    ) T1 L6 j+ ^. K" U自长尾鲨级起，美国核潜艇的艇型已基本固化，基本就是一个圆筒子，包括鲟鱼级、洛杉矶级、海狼级、弗吉尼亚级等皆如此。其间出现的几艘实验艇（一角鲸号、白鱼号、利普斯科姆号等），在艇型上，几乎看不出与同期批量建造的核潜艇有何区别。+ z" K0 S- G9 \, ?8 k

    0 S7 e4 D: B- y5 u+ |5 h6 o+ U8 x2 s个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。
    7 t5 N, g! k% E( z* p+ v+ k% u; `+ e6 h2 L8 T+ M" t2 [  K9 S
    与美国不一样，苏联从第二代SSN（V级）起，艇型就已经采用水滴型了。而705型更是登峰造极之作，造型非常滑顺，适合高速航行。但到了亚森级，苏/俄核潜艇，在艇体上说，已经与美国区别不大了——当然，艇体长径比还是比美国更考究。
    ( s/ a8 V: T/ e* M3 L) D' M
    . V( B9 N  K- ]% E" g4 i4 J2 [) N

    / b: j/ e9 h, r* _+ W5 m# M# m+ `) L& I6 a
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    大鹏翔宇
  • TA的每日心情
    怒
    2021-2-15 22:05

    • 签到天数: 204 天

    [LV.7]分神
    12#
    发表于 2013-2-4 17:09:33 | 只看该作者
    双壳体是不是比单壳体更耐撞一些，所以伊万们对水下撂跤有恃无恐？
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    groovy26
  • TA的每日心情
    奋斗
    2022-2-1 03:47

    • 签到天数: 1084 天

    [LV.10]大乘
    13#
    发表于 2013-2-4 17:37:21 | 只看该作者
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 16:43
      r2 c* d$ ]2 U1 O发几张线图比较一下

      u  }9 |; e# A. e+ x是不是美国喜欢模块化建造，有可能某几条艇会增加一个舱段…所以这种构型适合之后的大批量生产时的微调？
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    潮起潮落

    该用户从未签到
    14#
     楼主| 发表于 2013-2-4 18:05:11 | 只看该作者
    大鹏翔宇 发表于 2013-2-4 17:09
    ) ^1 h) E8 O9 m7 S" q6 _双壳体是不是比单壳体更耐撞一些，所以伊万们对水下撂跤有恃无恐？

    3 T2 ~' {; n* w6 u4 b5 E* Q3 q5 P, a
    是，双壳体、小分舱结构，加上大储备浮力，抗沉性肯定好。苏联核潜艇潜的深，板材强度高，也是一个因素。, Z; Y% R0 Y- t' O
    " v& c7 ?  V4 p3 U/ s6 N7 ^
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    TopGun

    该用户从未签到
    15#
    发表于 2013-2-4 19:10:00 | 只看该作者
    美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。2 v7 H8 w; F. J, ?6 i
    5 H% I! k  m$ d9 }* ~
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。' v2 l- k: m! v4 X

      x2 x4 I# W( k; d+ ]* K& H以上请指正。2 j0 |/ A' ~* S4 G! j! ~! s
    8 i+ _* _+ ~$ s2 Y
    2 n, M. \# ^( X& ~
    & Y4 F2 A, H. k
    " ]) [) n0 b. s, [) t7 o" }& F% C7 t. L

    4 {  S% L: I0 j( H% t1 |# N0 M, A
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    潮起潮落

    该用户从未签到
    16#
     楼主| 发表于 2013-2-4 19:22:32 | 只看该作者
    本帖最后由 潮起潮落 于 2013-2-4 22:39 编辑 ; d4 k7 B2 [8 S& ]2 E! t$ e
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10
    " o5 b3 \2 N+ F美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。1 w* n- `' F+ X9 o9 I

    8 H& I- l( u# o+ m) Z+ l. t# v8 C# t苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...

    , k2 I* P5 D- a7 t+ D& @: W9 d0 P- m- r/ @2 u
    “埋首”指的是航行时出现的现象，是兴波导致，在水面静止时没有“埋首”说法。
    - W2 g& p) a4 G) d$ I- [
    ! Z- r2 D$ l8 N, ^. R5 W7 n双壳体对艇型有修正调整作用，这也是苏联核潜艇更接近水滴型的原因之一。+ O9 M4 x' Z9 B+ j% G1 K

    " u! s* I; {5 T3 s0 _# b' }4 \* u1 ]4 P$ q" s4 K3 w
      I: z, s' N3 _$ l9 D

    : }1 z% c$ J. e- L6 [当然，也不是说单壳艇的艇体就一定是个前后一边粗的圆筒子。比如英国机敏级就在固壳上边加了非耐压结构，有些设备可以布置在舷间结构中，也可降低兴波阻力（至少吧，兴波没都压在前甲板上）。所以这事儿全在设计。8 z" ]5 w- U* ~- b2 ?
    8 L6 o4 N" L1 ~# G% @

    4 v  \- i- c  M# f6 z
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    TopGun

    该用户从未签到
    17#
    发表于 2013-2-4 20:16:19 | 只看该作者
    本帖最后由 TopGun 于 2013-2-4 07:17 编辑
    6 `- _" u+ {& A, @
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22
    5 D! B5 T. P4 S' X/ Y“埋首”指的是航行时出现的现象，是兴波导致，在水面静止时没有“埋首”说法。
    " K. f. S8 l2 @' D, z( Q- u# v! {2 J& ?% E
    双壳体对艇型有修正调整 ...

    9 `9 _! p( A: v# y5 r; w8 O. v2 o; I" X/ J6 m
    美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。# H% }0 \( R# F2 p0 K

    6 m9 V) D3 R0 h: W8 N, x) T' g1 P: S在水面航行出现埋首时，潜艇虽艇首因被埋而低头。但因为本来艇首就是仰首，所以虽然低头，但不至于翘尾巴。6 Q. n' h/ K& P( v9 Z  W
    . S. U/ E  O% A
    苏俄潜艇因采用双壳，不但直径大而且储备浮力大，导致在水面时浮出水面的高度高。所以埋首现象很少见。4 ?/ [% k. D4 [6 P( V

    , M8 J* ]0 }" T% t3 l" e另外，洛杉矶级看来也在改进中加装了泵射装置，是否噪音也见了一些？/ }/ p/ m: g$ s3 x0 d) ^% ^3 O) B6 D

    $ s& I& i& E' a$ O7 V' V7 \1 H
    . q( b7 H( b) x# h$ U
    . Q' g/ @. F# c+ m5 c* }# X4 P' {) f' v6 H/ A3 `5 w) n9 k
    $ G, r# a) E9 f9 i3 n

    $ M$ J, P" d) n$ H3 Y
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    MacArthur
  • TA的每日心情
    开心
    2023-3-1 00:08

    • 签到天数: 2397 天

    [LV.Master]无

    18#
    发表于 2013-2-7 06:52:31 | 只看该作者
    水面航行时兴波阻力大是否说明水下航行时的阻力也会很大？现在的潜艇水面航行已经不是主要模式了吧？
    ; Q1 y' _8 H0 H  T- H) d- _1 c6 u) w
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    潮起潮落

    该用户从未签到
    19#
     楼主| 发表于 2013-2-7 09:57:22 | 只看该作者
    本帖最后由 潮起潮落 于 2013-2-7 10:11 编辑
    . j3 n% w8 [# \, C
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
    4 ?( \' t  s8 Y5 v' M2 ]2 u水面航行时兴波阻力大是否说明水下航行时的阻力也会很大？现在的潜艇水面航行已经不是主要模式了吧？* Z& H$ h% f1 x( b
    ...
    5 K6 ?7 l: s5 Y

    3 [& k0 N* z; Q! @# p不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。
    / o3 M* j6 L# R# q' Y# _1 W" `0 \' g2 F4 E, j) O, ?$ k! U
    潜艇在水面航行时，影响航速的阻力有摩擦阻力、旋涡阻力、兴波阻力、突出体（比如舰桥）空气阻力。潜艇在水下时波浪造成的兴波阻力和空气会随之消失，影响潜艇水下航速的阻力就只剩下摩擦阻力、旋涡阻力和突出体阻力。0 D. ]! t4 A- D" o1 B; B
    5 A' C. W% l: N- P5 n4 p
    但问题是潜艇在水下航行时，浸水面积增大，摩擦阻力、旋涡阻力和突出体阻力也相应增大，这对潜艇（尤其是水滴型核潜艇）水下航速反而高（显见是因阻力小导致），是个理解上的难点，这涉及到水上/水下航行阻力大小的数值问题。但在水下高速航行时，水滴型的水下航行阻力肯定要小于水上，这是确定无疑的。具体数字~~~没具体数字。艇型不一样，数值也肯定不一样。不是技术流，拍不出具体数字。我懒，满足于记结论。
    4 [) ?) V7 o" z/ g3 e7 n) s& @5 [4 i8 |0 H
    现代潜艇水面航行已不是主要模式，但具体而言，也能看到某些常规艇（就算是不太老的型号吧）的设计思想还没转过来，比如法国的奥古斯塔级、039型，其艇型上还是偏于照顾水面航行。按我理解，英国的机敏级核潜艇也有点这个意思。当然，现在主流艇型基本都是水滴型了。
    * H# ?$ {% h+ Y( [/ \/ E
    ( k+ S4 n  @2 _. A0 j; p
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    xlan1976
  • TA的每日心情
    难过
    2019-4-30 13:17

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    [LV.10]大乘
    20#
    发表于 2013-2-8 22:02:32 | 只看该作者
    哈哈，这里讨论啥的都由啊。记得船舶在水中航行受到波浪的阻力好像与弗洛德数有关。不过我不是学液体流体力学的，对这个也就是知道个名词而已，楼主给讲讲呗
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