你有没有发现,

每次下载东西到最后的时候,

最会在0B/s卡一下,

这是为什么呢?

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Q1 馒头面包为什么做法不同?
Q2 下载为什么会在最后卡住?
Q3 解冻的饮料为什么变甜?
Q4 扭扭车如何实现前进?
Q5 车窗为何会映出彩虹?
Q6 为什么热水比冷水结冰快?
Q7 地磁场能用来发电吗?
Q8 氧气能被磁铁吸引吗?
Q9 翻瓶子游戏装多少水最可能赢?
Q10 无色的例子组成的物质为何有颜色?
Q11 手做小孔为什么能看的更清晰?

Q1

为什么做馒头使用中筋面粉,烹饪用蒸的方法,而做面包使用高筋面粉,要用烤箱烤?这中间的区别是什么?

by 朱先生

答:

我们经常会根据不同的场景想吃不同口感的面,有的松软有的筋道,能够决定面粉口感的,我们知道淀粉是其中一个关键因素,除了淀粉还有两类关键蛋白,那就是麦谷蛋白和麦醇溶蛋白。这两种蛋白它们一遇水,再经过对面团的揉摁加工,就会慢慢连成“面筋网”。你可以把它想成一张有弹性的网,加入了酵母所发酵产生的气体,其实就靠这张网兜住。蛋白质含量相对越高,面筋潜力也就越强,面团越“哏啾”、越有嚼劲。

所以想吃有点韧劲儿的面包,那就用高筋粉。高筋粉多来自硬质小麦,蛋白质含量高,面筋网更结实。面包在发酵和烘烤时,需要把气体稳稳兜住,才能长高、膨胀、组织有弹性。尤其吐司、欧包这类,没点“筋骨”真的撑不起来。

馒头为什么多用中筋粉?因为馒头追求的是白、软、细、润。它也需要面筋来托住气孔,但不需要像面包那样强壮。中筋粉就刚刚好:能发起来,又不会太韧。如果拿高筋粉做馒头,成品可能更有嚼劲,但也容易偏硬、偏“面包感”。

低筋粉又是另一种性格。它常来自软质小麦,蛋白质低,面筋弱,适合蛋糕、饼干、酥点。蛋糕要的是松软细嫩,不想要太多面筋;饼干要的是酥松,也怕揉出筋。

说完高低筋面粉的区别和使用场景的不同,咱们再说蒸和烤。馒头是蒸出来的,水蒸气是湿热,表面一直有水汽包着,所以不会形成硬壳,也不容易上色,口感就是柔软水润。面包是烤出来的,烤箱是干热,表面水分会跑掉,温度也更高,于是外皮变干、变脆,还会发生美拉德反应,也就是蛋白质和糖在高温下产生褐变和香气。面包那层金黄外壳、焦香味,基本就是这么来的。

从分子角度看,馒头和面包其实都是“面筋网络+淀粉糊化”共同定型。加热时,淀粉颗粒吸水膨胀,变成更稳定的结构;蛋白质也受热凝固,把气孔固定住。只是馒头在湿热环境里定型,保水多、表皮软;面包在干热环境里定型,失水多、外壳香。

再回到问题上来,因为馒头要的是柔软水润,所以用中筋粉、得靠蒸;而面包要的是膨胀、有筋骨、有焦香外壳,所以用高筋粉、靠烤。

参考文献:

  1. King Arthur Baking Company. Protein percentage in flour: Why it matters[EB/OL]. 2023-09-25.

  2. Purlis E. Modelling the browning of bread during baking[J]. Food Research International, 2009, 42(7): 865-870.

by 亦山

Q.E.D.
Q2 为什么下载东西的时候,最后马上完成的时候,总是会卡在0B/s一会儿?

by 明

答:

下载到最后那个 0B/s,其实下载没停,是进度条“骗”了你。进度条上的速度只统计一件事:数据从服务器搬到你这儿有多快。可文件传完之后,还有一串活儿等着。电脑要把分块送来的碎片重新拼成完整文件,再算一遍校验和,相当于给文件核对指纹,确认一个字节都没丢没坏。然后杀毒软件要扫一遍,浏览器还得把临时文件挪到正式位置,把内存里缓存的数据写进硬盘。这些活儿都不走网络,所以虽然最后我们看起来速率计是 0,但电脑可忙得很。

那为什么非得卡在最后呢?因为这些收尾没法提前干。快递你得先收齐了才能验货,核对有没有少、有没有坏。下载也一样,数据没收完,没东西可拼、没文件可验,收尾只能排在最后。

如果你用的是BT 这类下载,还会多一层麻烦。文件被切成很多块分头下,最后缺的那几块,偏偏是全网最少人手里有的,想下也下不到,只能干等。

所以下次卡在 99% 别急着点取消,等它一会儿。

by 柠七

Q.E.D.
Q3 为什么冰冻饮料放常温下解冻几分钟后,开瓶第一口特别甜之后甜味越来越淡?

by 匿名

答:

相信不止你一个人有这样的疑惑,这不是你的味觉突然变刁了,也不是舌头被“冰”地没知觉了,而最为主要的是冰冻时发生了一个很有意思的现象:冻浓缩

饮料不是纯水,里面有糖、酸、香精、色素等溶解物。冷冻时,水分子最容易规规矩矩排队结成冰晶。像糖分子、酸味物质这些“外来户”,相比较之下,那就不太容易被塞进冰晶结构里面去了,也不能跳出这个冷冻室去,于是就被挤到还没结冰的那部分液体里。如此,冰越结越多,剩下那点没冻住的液体,糖和风味物质越来越浓,像一小团“浓缩糖浆”。

所以等你把冰冻饮料拿到常温下放几分钟,瓶子里并不是均匀解冻的。可能这些含糖量更高的浓缩液就会先流动起来的,往往就是你一开瓶喝第一口,入口的是“甜味加强版”,就觉得特别甜。

但接下来,情况就变了。随着更多冰晶融化,融出来的主要是水。水一多,原来那部分浓缩糖液就被稀释了,整体甜度自然越来越淡。说白了,第一口甜,是因为糖被冰冻过程暂时“赶到了一小块液体里”;后面变淡,是因为冰化成水,把它冲开了。

从分子角度看,冰晶更偏爱水分子组成稳定结构,而糖分子会干扰冰晶形成,还会降低溶液的冰点。所以含糖饮料不会像纯水那样整瓶均匀冻硬,而是形成“冰晶+浓缩液”的混合状态。这种方法甚至成为用来提高液体浓度的一种方法了。

让我们回到问题中来看,第一口不是糖变多了,而是糖暂时地更集中,后面也不是饮料变寡了,而是无味的冰化成水之后把甜味稀释了。想让味道正常一点,别急着喝第一口,让它多化一会儿,之后轻轻摇匀了再喝,甜度就会更接近原来的配方了。

参考文献:

  1. Vuist J E. Progressive freeze concentration[D/OL]. Wageningen University & Research, 2021.

  2. Najim A, et al. Experimental and theoretical investigation of a novel freeze concentration process[J/OL]. Chemical Engineering and Processing - Process Intensification, 2022.

  3. Green B G, Nachtigal D, Hammond S, Lim J. Temperature affects human sweet taste via at least two mechanisms[J/OL]. Chemical Senses, 2015, 40(6): 391-399.

by 在田

Q.E.D.
Q4 小宝宝玩的扭扭车为什么左右转动就可以前进?它前进的动力源来自哪里?

by potato

答:

这种扭扭车主要是人对车做功实现车的左右扭动,再利用离心力和地面摩擦力的相互作用,将身体左右摇摆的动能转化为向前的驱动力,关键就在于扭扭车的转向机构和万向轮。

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它一共有三对轮子,前面一对转向轮很小,悬在空中,仅仅在地面不平时起到避免碰撞车体的作用;后面是两个承重轮,人就坐在他们的正上方。

因为扭扭车的两个踏板是通过一根轴连接的,当你转左车把的时候,轮子也会转向同一侧,如下图所示,轮子在转动轴的带动下有向后运动的趋势,地面给它的摩擦力沿着切线反方向,在指向圆心的方向,轮子做圆周运动,地面给他的摩擦力提供向心力,两个摩擦力效果合起来,对车产生向前的推力,车子加速运动。

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当轮子转过中线,由于切线速度的方向转向切线前方,摩擦力随之转到后方,本来应该阻碍车子的运动,但是当时车子已经有速度了,可以依靠惯性向前所以是减速运动。重复左右摇摆的操作就可以实现车子向前走了。由此可见扭扭车是靠摩擦力前进的,在运动中交替加速和减速。如果你把轮子沾上水,就能看到扭扭车的轨迹是波浪状的,通过左右扭动车子才能够保持前进,并且扭动的频率越快,车子跑的越快。

其实扭扭车的运动方式和蛇很像,蛇体在地面上做水平波状弯曲,使弯曲处的后边施力于粗糙的地面上,由地面的反作用力推动蛇体前进。

参考文献:

  1. 杨亚平,刘纪康.扭扭车[J].数理天地(高中版),2007,(7):44.

by 蓝多多

Q.E.D.
Q5 路灯照到汽车玻璃上,为什么会出现类似彩虹的七彩条纹?

by 发现生活者2026

答:

汽车玻璃上大多贴着一层隔热膜或防爆膜,膜里夹着几层金属或氧化物的镀层,薄到纳米级,跟可见光波长同一量级。路灯的光照上去,一部分在膜的上表面反射,一部分钻进膜里,在下表面再反射一次。这两道反射光叠到一起,有的颜色波长刚好对上,被相干增强;有的刚好错开,被相干相消。白光里红橙黄绿蓝靛紫什么波长都有,各色各有去留,最后留下来的就是你能看到的那几色。物理上把这套叫薄膜干涉。

另外,你可能留意过,这彩色条纹不是死的,挪一下步子、换个角度,颜色就跟着跑。原因在膜身上:它并非绝对均匀,有的地方厚一点有的薄一点,不同厚度处满足的干涉条件不同,颜色就一道一道分开了。你看过去的角度一变,光在膜里走过的路程也变,每处增强抵消的颜色跟着变,条纹就活了起来。

肥皂泡上的彩色、水面油膜的花纹、CD 背面的彩虹条纹,都是同一个道理。

by 柠七

Q.E.D.
Q6 根据电磁感应原理,我们能否利用地磁场进行发电?

by 鹮漪

答:

可以是可以,从物理原理上说能,从现实发电上说有点不太值得。

我们回顾一下电磁感应,磁生电的关键不是“有磁场就能发电”,而是磁通量要变化。简单说,要么磁场在变,要么线圈在磁场里转,要么导线去“切割”磁感线。普通发电机就是让线圈在强磁场里转,把机械能变成电能。地球确实有磁场,所以理论上,只要让导体相对地磁场运动,也能产生感应电动势。

问题是,地磁场忒弱了。地表附近的地磁场大约只有50微特斯拉,也就是0.00005特斯拉。这个数听着还行,但和发电机里常用的强磁场比,差了很多个数量级。我们拿公式估一下:一根1米长的导线,以10米/秒的速度垂直切割地磁场,产生的电压大约是0.0005伏,也就是0.5毫伏。这个电压小到什么程度?别说带动家电,连稳定收集都嫌麻烦。

更关键的是,地磁场不是“免费电池”。如果你让导线运动来发电,能量其实来自你推动导线的机械能的转化,历史上有过类似的试验,总之如果用卫星拖着长导线在地磁场里运动,电能来自卫星的轨道动能,卫星会被拖慢,轨道会降低。

所以结论就是利用地磁场发电在理论上完全成立,在太空系绳等特殊场景里也能做实验,但如果想在地面上靠地磁场大规模发电,那就不太可能了,希望我们能找到一个有着巨大磁场强度的星球,用来做磁生电。地球的这个磁场强度更像是那种小水流般的“信号”强度,之于大河上下顿失滔滔那样的“能源”强度。所以地磁场更适合当“指南针”,不太适合当“发电厂”。

参考文献:

  1. NOAA National Centers for Environmental Information. World Magnetic Model (WMM)[EB/OL]. NOAA NCEI.

by 淇鲤

Q.E.D.
Q7 为什么玉米粒的排数常常是双数?它真的永远是双数吗?

by 草履虫

答:

雌花序(果穗)的分生组织伸长后,会产生小穗对分生组织;每一个小穗对分生组织在后续发育中,会进一步产生两个小穗分生组织;每个小穗分生组织随后会产生花分生组织,并在受精后发育成籽粒。总结来说,因为小穗对分生组织的特殊发育模式,玉米粒的行数等于2倍的小穗对分生组织的数量,所以玉米粒的行数常常是双数。那么玉米粒的排数真的永远是双数吗?(手动狗头)当然不是,比如出现突变等现象打乱发育过程就会有例外。举例来说,2024年,Cai et al.将野生大刍草遗传片段导入玉米自交系Zong3背景、构建BC2F7群体,通过果穗籽粒行数表型筛选获得了ter1。该个体穗中只有5 - 7行籽粒

参考文献:

  1. Liu L, Du Y, Shen X, Li M, Sun W, et al. (2015) KRN4 Controls Quantitative Variation in Maize Kernel Row Number. PLOS Genetics 11(11): e1005670. https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1005670

  2. Cai, M., Xiong, Q., Mao, R. et al. Determination of single or paired-kernel-rows is controlled by two quantitative loci during maize domestication.Theor Appl Genet 137,227 (2024). https://doi.org/10.1007/s00122-024-04742-6

by ThymolBlue

Q.E.D.
Q8 液态氧能被磁铁吸引,气态氧和固态氧也可以吗?

by 匿名

答:

可以,我们先看原理,氧分子能被磁铁吸引,不是因为它像铁钉一样有着“铁磁性”,而是因为氧分子两个未成对电子,所以它是顺磁性的。顺磁性材料有一个特性就是遇到磁场会被吸引,但磁场一撤,它自己则不会变成一块磁铁。

液态氧能被磁铁明显吸住,正是因为这个原因。一些大学的演示资料也提到,液态氧会停留在强磁铁两极之间,这是氧分子顺磁性的典型表现。

那气态氧可以吗?也可以。因为不管是气态还是液态,只要还是氧分子,分子里的那两个未成对电子还在,顺磁性就还在。只不过气态氧太“稀”了,单位体积里的氧分子少,又被热运动搅得乱跑,所以普通磁铁几乎看不出效果。就好比在人群中你在朝一个方向使劲钻过去,但是人太多太挤了,不仅钻不过去还会被人群带着走。所以你拿一块磁铁去吸空气,基本不会发现“氧气被吸过去了”。原理依旧成立,就是效果太弱。

固态氧也会受磁场影响,但它比气态、液态更复杂。因为氧分子被冻在晶体里以后,分子之间离得近,彼此的磁相互作用不能忽略。研究固态氧的资料指出,凝聚态氧里,氧分子之间会出现反铁磁相互作用,在超强磁场下还可能出现新的高磁场相。 所以固态氧不是简单一句“像液态氧一样被吸住”就能讲完。它仍然和磁场有关,但不是铁那种一吸就啪嗒贴上去的磁性。

那既然磁铁能够吸引氧分子,那应运而生一个新的问题,能不能用磁铁富集氧气呢?理论上可以。空气里氧气是顺磁性的,氮气主要是抗磁性的。如果设计很强、很不均匀的磁场,确实可以让氧分子更偏向磁场强的地方。也有研究专门用梯度磁场做氧气富集,核心就是利用氧分子在磁场梯度中的受力差异。

只不过在现实里,这事靠一块磁铁完成是基本上不太行的。原因很简单我们上述内容也说过了。想真正富集氧气,需要很强的磁场梯度、专门的流道设计,还要控制气流速度,不是把磁铁往房间里一放,旁边空气就变成“高氧空气”。

气态氧、液态氧、固态氧都和磁场有关系,液态氧在磁场下的影响变化最容易被看出来,因为它密度高、又能流动。用磁场富集氧气在科学上可行,在工程上也有人研究,但目前日常和工业上更常见的制氧方法,还是低温精馏、变压吸附和膜分离。磁铁能“偏爱”氧气,但想让它乖乖帮我们大规模制氧,还没那么容易。

参考文献:

  1. Harvard Natural Sciences Lecture Demonstrations. Paramagnetism of Oxygen[EB/OL]. 2012

  2. Einstein D, Worrell E, Khrushch M. Industrial Oxygen: Its Use and Generation[R/OL]. ACEEE, 2007

  3. Nomura T, Kohama Y. Solid and Liquid Oxygen under Ultrahigh Magnetic Fields[J/OL]. Condensed Matter, 2022, 7(2): 13

by 淇鲤

Q.E.D.
Q9 翻瓶子挑战中,瓶里装多少水最容易成功?

by 17

答:

我将用最直接最不绕弯子地回答你,一般来说,瓶子装到大约四分之一到三分之一,最容易翻成功。拿常见的500毫升矿泉水瓶来说,大概就是125到170毫升左右;如果只想记一个简单版,那就先试三分之一瓶。特温特大学相关研究介绍里提到,比较理想的装水比例常落在20%—41%之间,500毫升瓶子大约装150毫升,也就是30%左右,是一个不错的起点。

为什么不是空瓶、满瓶,反而是半空不满的瓶子更容易成功?这里面最关键的是三个东西,那就是质心、转动惯量和水的晃动耗能。

我们模拟一下翻瓶子地全过程。首先就是瓶子出手的时候,它就被赋予了两种运动:一边往前飞,一边绕着自己的质心旋转。能不能成功,不只看你扔得准不准,还要看它落地那一刻,瓶底是不是刚好接近桌面。如果转得太快,瓶子会翻过头;转得太慢,又还没转到位就掉下来了。

部分装水的妙处就在这里。瓶子刚出手时,水大多在瓶底,等飞到空中以后,水会因为惯性和重力在瓶子里晃开,甚至分布到瓶身两端。这样一来,整个“瓶子+水”的质量分布被拉长,转动惯量变大。转动惯量可以理解成“一个东西有多不愿意改变旋转状态”。在外部力矩不大的情况下,角动量大致守恒,转动惯量变大,角速度就会变小。也就是说,水在瓶子里一晃,等于给旋转中的瓶子踩了一脚刹车。美国《American Journal of Physics》发表的研究就指出,瓶内水重新分布会增大转动惯量、降低角速度,从而让瓶子更容易竖直落地。

所以水太少不行,是因为水的质量不够,晃动带来的“刹车”效果太弱。水太多也不行,因为瓶里没有足够空间让水晃开,整个瓶子又接近一根固定的硬棒,旋转速度不容易降下来。满瓶和空瓶都比较像刚体,出手之后角速度变化不大,所以反而更难站住。

落地那一下也很重要。瓶底碰到桌面时,桌面对瓶子有一个向上的冲击力。如果瓶子还转得很快,就会弹起来或者继续倒下。部分装水时,水会继续往下冲,撞击瓶底和瓶壁,把一部分机械能变成水的晃动和内部耗散,相当于帮瓶子“卸力”。2025年的一项高速成像研究也指出,瓶内流体不仅在飞行中阻碍旋转,还会在落地时减弱反弹,这对最终站住很关键。

瓶子的形状当然也有影响。比较好翻的瓶子,通常不是特别矮胖,也不是特别细长。太矮胖的瓶子,水在里面能拉开的距离有限,转动惯量变化不明显;太细长的瓶子,虽然水能拉开,但重心高、瓶底小,落地后更容易歪倒。比较合适的是常见矿泉水瓶这种有一定高度,底部又不至于太小的形状,水又能晃动,落地时还能站地比较稳。

瓶底也很关键。简言之比较符合直觉,瓶底越平、接触面积越稳定,越容易站住。如果瓶底很小、很尖、凹凸特别夸张,稍微偏一点就倒。太滑的桌子容易打滑,太软的表面又会吸收动作、让瓶子歪掉。平整、稍微有点摩擦力的桌面最好。

瓶身软硬也有区别。太硬的瓶子落地容易弹,太软的瓶子又容易变形,导致水的晃动和瓶子的姿态不好控制。普通薄塑料矿泉水瓶反而比较适合,因为它有一点弹性,能吸收冲击,但又不会软到完全失控。

瓶肩和瓶颈也有影响。带一点收腰、瓶肩过渡比较自然的瓶子,水在里面流动时更容易形成有效的重新分布;如果瓶身形状太怪,比如上窄下宽特别夸张、瓶壁有很多深凹槽,水流被卡住,翻起来就更不稳定。瓶盖最好拧紧,瓶盖漏水不只是尴尬,还会改变瓶子的质量分布和落地状态。

瓶里的水是一个会移动的“空中刹车+落地减震器”。装得太少了,刹不住。太满,动不了。装到三分之一左右,水既有重量,又有空间晃动,最容易帮瓶子稳稳站住。

所以翻瓶子最容易成功的组合,大概是瓶子装四分之一到三分之一水,瓶身中等偏高,瓶底平而不太小,瓶身有一点弹性但不要太软,桌面平整不打滑。再加上一个稳定的出手力度,让瓶子大约完成一圈旋转,成功率就会明显提高。

学会了吗?准备成为翻瓶子的高手吧。

参考文献:

  1. Dekker P J, Eek L A G, Flapper M M, Horstink H J C, Meulenkamp A R, van der Meulen J, Kooij E S, Snoeijer J H, Marin A. Water bottle flipping physics[J]. American Journal of Physics, 2018, 86(10): 733-739. DOI: 10.1119/1.5052441.

  2. University of Twente. University of Twente students unravel the physics behind the perfect “water bottle flip”[EB/OL]. 2018-09-20.

by 亦山

Q.E.D.
Q10 微观粒子本身没有颜色,为什么它们组成的物质会有颜色?

by Mr.Yu

答:

颜色是光与物质相互作用后,让人眼看到的结果。物质之所以能够有颜色,是因为其中的微观粒子组成的宏观物质在结构上发生了改变,从而使得光与物质相互作用改变

选择性吸收:假设一束白光照射到物体上,物质内部的电子选择性吸收特定波长的光,然后反射或者透射其他波长的光。所以这些未被吸收的光就会进入我们的眼睛,构成了我们看到的颜色。

金属的颜色是由于能带的存在,固体中大量原子聚集在一起,原本孤立的原子能级形成能带,金属内部有大量的自由电子,它们可以吸收并重新发射几乎所有可见光波长的光子。因此,金属通常呈现出明亮的银白色光泽(如银、铝)。对于铜和金,它们的能带结构使得它们更容易吸收可见光中波长较短的蓝光和紫光,而反射波长较长的黄光和红光,因此它们呈现出独特的金黄色。

单个微粒为什么没有颜色呢?是因为单个原子或者分子的尺寸远小于可见光,当光波遇到这种小尺寸的粒子,不会产生宏观物质那种反射、折射或者干涉。只有大量微观粒子聚集成宏观结构时,才能呈现出色彩。

by 蓝多多

Q.E.D.
Q11 为什么手指围出一个小孔放在眼前,能像临时近视眼镜一样让东西变清楚?

by 知渝

答:

这是因为你手动缩小了眼睛的“光圈”。由于眼轴过长或晶状体屈光力异常,对于近视眼,光线无法准确聚焦在视网膜上,而是在视网膜前方就已经聚焦。到达视网膜时,光束已经重新分散,形成了一个模糊的光斑,这个光斑在光学上被称为弥散圆,弥散圆越大,我们看到的画面就越模糊。

当你用手指围成一个小孔放在眼前时,相当于阻挡了大角度入射的杂散光线。此时,只有极少数接近平行、直射眼球中心的光线能够穿过小孔进入眼球。因为进入眼球的光束变细了,即使它们依然无法准确聚焦在视网膜上,在视网膜上形成的弥散圆面积也会大大缩小。当弥散圆小到一定程度时,大脑就会觉得图像变清晰了。

常拍照的同学或许已经发现,这与相机成像的原理十分类似——用大光圈拍摄,能达到“刀锐奶化”的效果:被摄主体如刀锋般锐利,背景如奶油般化开;而当你缩小光圈,就能够增加景深,即使镜头没有精准对焦,背景和前景的物体也依然能够显得相对清晰。手指围成的小孔,在这里就充当了小光圈的作用。

当然,这个方法只能应急,透过小孔看东西,画面会变暗 ,视野也会受限。如果眼睛近视,还是要及时配镜矫正哦~

by 冰糕

Q.E.D.
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亦山、柠七、在田、蓝多多、淇鲤、ThymolBlue、冰糕

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编辑:凉渐

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