Somme des moments non nulle

[Waouh]

Bonjour

Je reviens avec mon idée d'accélérer toujours un objet et donc d'avoir une somme des moments non nulle. J'utilise la pression créée avec des billes et des ressorts pour obtenir la pression comme un fluide avec la gravité. Il n'y a pas de gravité ici. La différence avec avant c'est que je travaille en 3d et non en 2d, cela me permet d'avoir l'angle sur la vue de côté et de faire passer le disque au travers du support. Le récipient et le disque tournent toujours à la même vitesse. Bien entendu, comme avant c'est instable et il faut accélérer encore et encore le récipient sinon les ressorts vont perdre de leur énergie potentielle. L'énergie fournit au récipient peut être récupérée ensuite. L'énergie gagnée est celle de la rotation du disque sur lui même.

J'attire le disque rouge avec les ressorts comme s'il s'agissait de balles, exactement comme la gravité le ferait avec un objet dans l'eau. D'ailleurs cette idée fonctionnerait avec la gravité et l'eau s'il ne fallait pas remonter la partie du disque en dehors du récipient. Ici comme c'est moi qui créé une pression locale je n'ai pas à soulever la partie externe.

Le disque rouge possède 2 axes de rotation, le premier est la rotation autour de l'axe noir, le bras rouge suit le bras noir. Mais le disque rouge peut aussi tourner sur lui même comme le montre une figure plus loin. L'objectif est d'avoir un moment sur le disque rouge autour de lui même. Il n'y aura pas de moment sur le bras rouge.

Le moment sur le disque est indéniable. L'absence de moment sur le récipient aussi. Reste la somme des forces sur le disque qui va s'appliquer sur le bras rouge, et là il faut voir que c'est la somme des forces d'un objet de même densité que l'eau qui se trouve dans l'eau, la somme des forces est donc la force F2, cette force ne peut pas donner de couple sur le bras.

Le système vu de côté:



J'ai mis un angle de 45° pour le bras rouge mais il est plus efficace de l'avoir presque à la verticale.

La pression est visible sur la vue du dessus:



J'attire la partie du disque immergé comme les billes, c'est ce qui me donne un moment sur le disque et qui permet d'annuler le moment sur le bras rouge.

Il y a plein de force dues à la pression sur le container mais il n'y a que les forces F1 sur le container qui pourraient donner un moment (il y en a plusieurs car ce sont des forces de pressions):



Mais les forces F1 ne peuvent pas donner de moment au container car elles sont parallèles à l'axe de rotation.

Le disque ne reçoit un moment que des ressorts qui l'attire (le disque peut tourner autour de lui et tourne aussi autour de l'axe noir pour suivre le container). La partie courbe ne peut pas donner de moment vu que c'est un cercle. Et comme le disque passe au travers du récipient il ne peut pas y avoir de force:



Les autres forces sont parallèles au bras de rotation et ne peuvent pas donner de moment:



Les forces suivantes provenant de la pression, ne peuvent pas donner de moment sur le bras noir:




Comme j'attire les balles ET AUSSI le disque rouge, cela signifie qu'il n'y a pas de force où se trouve les points verts. La force de pression en bas est complètement annulée par la force d'attraction des ressorts.


Les forces suivantes qui sont dues au fait que le disque traverse le récipient, ne peuvent pas donner de moment sur le recipient (c'est une vue arrière):



Le disque rouge peut tourner autour de l'axe noir mais peut aussi tourner autour de lui même:



La surface du disque ne doit pas être composée de cercle parfait mais de segments pour permettre d'annuler complètement le moment sur l'arbre rouge:



Après il faut tout le temps accélérer le support, l'accélérer avec la même accélération que le disque rouge subit autour de lui même. Comme cela le disque reste à la même position relative dans le récipient et les ressorts ne se rétrécissent pas, ils ne perdent pas d'énergie potentielle. L'énergie qu'on fournit au bras noir sera récupérée ensuite, ce que je gagne c'est l'énergie de rotation du disque autour de lui même.

Si vous avez des questions, n'hésitez pas, comme il n'y a pas de calcul c'est juste de la logique comme j'aime.

[katagena]

Bonjour.

Tout d'abord bravo pour votre perséverance et surtout, votre recherche pour mieux éxpliquer votre concepte.

Ici on comprend mieux l'idée de base,donc voyons cela.

Pour ma part et afin de mieux comprendre votre idée, j'imagine votre systéme avec une vrais préssion hydrostatique, c'est a dire, étant donné qu'il n'existe pas la possibilité de créer une gravité artificiel, tout le systéme est tourner d'un quart de tour, et ainsi avec de l'eau je remplace les billes et les ressorts.

Premier constat, et il me semble que c'est important, c'est impossible sans gravité artificiel, car dans se cas le disque qui tourne autour de l'axe "noir", est soumis a la gravité, donc en fait vous créer une sorte de force pour remplacer la gravité dans un autre sens avec votre astuce mécanique.

J'usque la je me dit pourquoi pas, c'est intéréssant.

Par contre, cela reviendrait a dire qu'un disque a moitier dans un liquide lourd mais tournant dans le sens de la gravité, est sur-unitaire, finalement.

Et la je n'en suis pas aussi sur.

Ensuite il faut prendre en compte la rotation de l'enssemble "disque et systéme de gravité artificiel", et donc la force centrifuge qui va augmenter légérement la préssion a l'intérieur du systéme, et modifier légérement le sens de la gravité artificiel.

comme citer plus haut, je pense qu'un disque a moitier dans l'eau mais tournant dans le sens de la gravité peut servir d'éxpérience, par contre il ne faudra pas compter avec la force centrifuge, et bonjour la prise de tête au niveau de l'étanchéité et des frottements.

Je vous souhaites bon courage.

Cordialement.





 

[Waouh]

C'est vrai que je suis déterminé

Ce n'est pas vraiment une gravité artificielle mais plutôt une pression hydrostatique artificielle. La différence va se situer au fond (le bas de l'attraction: la surface où se trouve les points verts), la force due à la pression va s'annuler complètement avec les forces provenant des ressorts. Cela est vraie que si j'attire tout le volume et c'est vrai car j'attire les billes ET la partie du disque immergé. Ensuite comme j'attire la partie du disque immergée on peut penser à une gravité artificielle mais ce n'est pas le cas, j'attire le disque et le récipient, les forces s'annulent. Une gravité artificielle serait une force externe au système, là la force provient des ressorts qui sont sur le système.

Non, un disque dans l'eau n'est pas surunitaire car il faudrait le faire tourner et le faire tourner revient à dire faire passer une partie immergé à non immergé (et l'inverse) et la partie hors du "fluide" il faut la soulever car la gravité est partout et dans la même direction. Ici, je n'ai pas à remonter cette partie qui est hors du "fluide". Ce n'est pas utile de penser avec la gravité, il vaut mieux réfléchir directement avec ce système en comprenant que la pression sera toujours comme celle dessinée, même si le récipient tourne. Ce n'est pas compliqué, il faut juste imaginer le système en 3D, et pour cela vous pouvez prendre un disque quelconque et voir les forces qu'il subit dans la position dessinée. Et l'astuce est bien d'accélérer pour garder constante la position relative du disque par rapport au container car sinon les ressorts perdent leur énergie potentielle .

Il faut laisser de côté la force centrifuge elle n'aide en rien et elle peut être annulée facilement. Pour l'étude on peut considérer que les billes et les ressorts sont sans masse mais pas le disque rouge surtout pas car c'est lui qui va donner de l'énergie.

Merci pour ta réponse et tes commentaires.


Cordialement

[peterpan57]

je suis null en mécanique, dsl, je peu rien dire ici 

a part bon courage

[Waouh]

Je détaille les surfaces.

Sur le container:

Les forces de pression provenant des surfaces S1 et S2 vont s'annuler elles mêmes
Les forces de pression provenant des surfaces S3 et S4 vont donner les forces F1 et ces forces sont parallèles à l'axe de rotation
La surface S5 est le haut là où la pression est nulle donc il n'y a pas de force
La surface S6 est le bas et comme j'attire tout le volume il n'y a pas de force, la force de pression est annulé par les ressorts

Rotation du disque sur lui même:

La surface S7 est une somme de cercle donc pas de moment sur le disque
Les surface S8 et S9 donnent des forces qui ne permettent pas de faire tourner le disque sur lui même

Somme des forces du disque sur l'axe du bras rouge:

C'est une force unique somme des F2, cette force ne peut pas donner de moment.

Moment sur le bras rouge :

La différence de surface entre S8 et S9 donne un moment sur le bras. Avec plusieurs disques en série et en réduisant la hauteur du container je dois pouvoir limiter le moment sur l'arbre rouge:




Je peux mettre des billes dans la partie immergée du disque comme cela j'annule les forces latérales et j'ai toujours le couple sur le disque. J'attire les billes comme les autres. La partie en dehors est en matériau solide et reçoit donc une différence de moment pour la rotation du disque autour de lui même.



Si vous ne comprenez pas merci par avance de me le dire je peux expliquer peut être autrement. Si quelqu'un comprends et peux me donner son avis ce serait sympa.

[Waouh]

Bonjour,

Finalement, cela revient à ne prendre que le disque solide et le bras rouge et à placer une force parallèle à l'axe noir sur le disque pour lui donner un moment. Donc, plus besoin du container, des balles et des ressorts. Mais maintenant je me demande si j'accélère le bras rouge en rotation est ce que cela permet au disque de garder sa position par rapport au bras, la force F resterai toujours à la même altitude, elle ne demande pas de travail. Si vous avez une idée ? Parce que le disque va recevoir un moment et se mettre à tourner et le bras rouge ne recevra pas de moment.



a+

[Waouh]

Bonjour,

J'ai vérifié avec un disque et effectivement le fait de mettre en rotation le bras rouge ne fait pas tourner le disque autour de lui même, donc en mettant une force F comme précédemment le disque reçoit un couple et va accélérer. Si j'accélère le bras rouge de plus en plus je conserve l'altitude de la force F, donc je ne perds pas d'énergie potentielle. Le bras reçoit la force F mais cette force ne travaille pas au niveau de l'axe. On augmente ainsi l'énergie potentielle du système. Enfin, je pense, si vous y voyez plus clair ?

a+

[katagena]

Franchement, de mon coté c'est de moins en moins clair, qu'appelle tu un "moment".

Pourquoi dit tu que la force F conserve son altitude ?.

Bref, j'ai un peut perdu le fil. 

[Waouh]

Un moment c'est comme un couple sauf qu'on applique qu'une seule force, ici F. Le support va répondre et finalement le disque va subir un couple.

Parce que le bras accélère de plus en plus.

Ben désolé, j'ai essayé de simplifié le système à sa plus simple expression. Cela me permet de comprendre mes erreurs aussi. Mais c'est vrai que si la force est appliquée de l'extérieur il va y avoie une perte donc il faut la pression avec les billes et les ressorts. Ce dispositif simplifié montre quand même que le disque va recevoir un couple.

[katagena]

Merci pour cette précisions, je viens de me documenter la dessus oui je comprend le moment est en fait lorsque la force est suffisante pour engendrer un mouvement, finalement on parle plus de force mais alors d'énergie correcte ?.

[Waouh]

J'ai changé mon message entre temps.

Pas vraiment, un moment c'est une force avec un rayon d'action et un couple c'est 2 forces et une distance (à l'angle près). Rien à voir avec l'énergie. Si le couple ou le moment n'est pas suffisant il n'y a pas de mouvement par exemple quand les frottements sont trop importants. Souvent un moment va se transformer en couple car on met un axe et l'axe répond en fournissant une force inverse mais lui se la prend la force et il faut en tenir compte si l'axe n'est pas fixe.

Je reviens sur mon système, et je pense quand même qu'avec une force externe ça devrait fonctionner, j'ai essayé avec un disque et on voit bien que si je tourne le bras avec un disque qui ne tourne pas (repère externe) alors il se met à tourner à l'envers par rapport à moi et donc le point où la force F est attachée va monter de lui même. Au pire avec la pression des billes ça devrait fonctionner et en tout cas je peux changer le principe somme des moments = constante c'est déjà bien pour un satellite.

[Waouh]

Bonjour,

J'ai fait la manip avec un support en rotation (axe fixé sur un étau) et j'ai placé une petite roue de vélo dessus incliné, le point A monte et descend au fur et à mesure :



Donc en mettant une force comme cela:



cela me permet de mettre en rotation le disque autour de lui même et la force ne descend pas puisque le disque se met en rotation (en fait la force F veut monter mais si je choisis la valeur de la force F de telle manière que le disque se mette en rotation ainsi le point d'application de la force ne monte pas et ne descend pas non plus). La force qui se reporte sur l'axe ne peut pas donner un couple sur le support puisque la force est parallèle à l'axe principal.

Vous voyez le mouvement ou pas ?

a+

[Waouh]

Bonjour,

Personne n'a de simulateur 3d ou sait utiliser Blender ?

a+

[Waouh]

Bonjour,

La simulation pour voir la vitesse de rotation du disque:

https://youtu.be/Pjc4dIf1aWI

On voit bien qu'un point monte par rapport au sol et donc on peut y mettre une force qui va à la fois travailler et aire tourner davantage le disque autour de lui même et ainsi augmenter son énergie potentielle.

a+

[Waouh]

Bonjour,

J'ai compris la somme/transfert des énergies dans le système de la vidéo précédente. L'important est que le disque ne tourne pas à la même vitesse angulaire que le bras rouge dans le référentiel labo. La vitesse angulaire est de -w*cos(a) dans le référentiel bras rouge avec 'a' l'angle que fait l'axe du disque avec la verticale. Cette formule est confirmé par calcul et avec mes tests sur le simulateur (friction presque nulle).

Maintenant, pour augmenter la vitesse angulaire (dans le référentiel labo) du disque j'ai besoin de lui appliquer un couple sans que le support reçoive de couple. Notez que cela revient à ralentir le disque dans le référentiel bras rouge. Et c'est possible en utilisant le tore comme catapulte (j'ai remplacé le disque orange par un tore parce que comme cela en 3d ça passe). Je vais faire tourner deux autres tores (en gris sur l'image). Les tores gris ont une masse. Ils vont tourner juste un poil moins vite que le tore autour du support, si le bras rouge tourne à w alors les tores gris tournent à 0.999w par exemple. Je peux (et c'est très théorique) couper les tores gris en petites parties, au départ les tores gris sont constitués de ces parties assemblées, j'appelle une partie élémentaire du tore gris X, il suffit de les détacher au fur et à mesure.

Le tore orange tourne plus vite que les tores gris, donc il va passer au dessus. Lorsqu'il y a une partie entière X à gauche du disque et à droite, je peux les éjecter. Je  les détache des tores gris, ce qui me permet de dire qu'il n'y aura pas de couple négatif sur les tores gris. Les parties X sont libres d'évoluer en 3d dans l'espace, donc leur vitesse va être la vitesse linéaire qu'ils avaient avant d'être catapultés plus la vitesse linéaire de catapultage et ça tombe bien car ces vitesses ne se diminuent pas entre elles. Ce sont des vecteurs vitesse perpendiculaires. Donc les parties augmentent aussi leur énergies. Et le tore orange reçoit un couple et uniquement cela, ce qui permet de le ralentir dans le référentiel bras rouge mais de l'accélérer dans le référentiel labo. Le bras rouge ne reçoit aucun couple négatif.

Voilà dites moi ce que vous en pensez

http://s5.postimg.org/d6vbcgs0n/image.png

http://s5.postimg.org/4pvt1jnbr/ec9.png

Il n'y a pas de gravité ici, pas besoin.

Donc en résumé:

Je donne de l'énergie pour faire tourner le tore orange et les tores gris autour du support et je donne l'énergie pour faire tourner le tore orange sur lui même à w(1-cos(a)).
Je récupère l'énergie précédente plus deux fois l'énergie de rotation du tore orange sur lui même qui passe à w,une fois parce que le tore orange augmente sa vitesse de rotation sur lui même et la seconde parce que les parties X gagnent en énergie potentielle. L'énergie en plus est 2*(-1/2*J*(w*(1-cos(a)))^2) + (1/2*J*w^2)) = 2*1/2*J*(-(-2w^2cos(a)+w^2*cos²(a))) = Jw² (2cos(a)-cos²(a)) avec un angle de 45° cela donne 0.914Jw² avec J l'inertie du tore en rotation sur lui même.

[Waouh]

Avec les disques comme cela:



Les disques sont bien en sens de rotation contraire lorsqu'ils sont en face à face. Avec de la friction, ils augmentent leur vitesse angulaire dans le référentiel labo.

Image attachée

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[Waouh]

En faisant cela:

Image attachée

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[Waouh]

Eh bien entendu je peux faire cela avec deux ressorts. Avant j'avais un couple sur le bras parce que j'utilisais un seul ressort. Pas ici.

Personne ne comprends ou ça n'intéresse personne ?

Image attachée

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[Waouh]

Et si je place un seul ressort mais de l'autre côté, le bras reçoit un couple positif et le disque aussi:

Image attachée

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[Waouh]

Mieux avec une structure conique en bas:

Image attachée

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[Waouh]

Ou alors directement sur le bras rouge qui reçoit ainsi le couple positif:



Image attachée

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[alvin 19]

   Bonjour Waouh,

   J'avoue que j'ai un peu de mal à te suivre. 
   Ton système (sans ressorts) me fait penser aux arrangements des poulies de mouflage utilisées pour le débardage du bois en forêt.
Mais ça s'arrête là.

   Il faudrait, je pense, que tu puisse vérifier ton système par du concret, c'est beaucoup plus parlant... 

   Cordialement

[Waouh]

En fait, je ne peux qu'utiliser le disque de cette manière pour avoir un couple qui donne de l'énergie au bras et au disque. Il n'y a qu'un ressort.

Image attachée

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[Waouh]

Je reviens avec les balles et les ressorts. En plaçant le cylindre de cette manière, je devrai pouvoir avoir deux couples positifs sur le bras de la part des forces F1 et F2. Mais reçoit un couple négatif de F3, F3y=-F2 et F3x ne peut pas donner de couple, il reste F2 qui donne un couple sur le bras. Je dois toujours accélérer le support comme le cylindre accélère pour garder constante la longueur de chaque ressort. Même si le couple venant de F2 ne sont pas suffisant je dois donner un couple supplémentaire, mais je récupèrerai l'énergie plus tard. J'attire le cylindre "immergé" comme les billes cela me permet d'avoir un couple sur le cylindre. La pression des billes étant perpendiculaire à la surface ne peut pas donner de couple sur le cylindre, par contre il y aura des forces sur l'axe.

Image attachée

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[Waouh]

Avec un gyroscope dans un seul disque. Les ressorts sont connectés entre le disque bleu et le gyroscope. Ainsi le bras orange ne reçoit aucun couple et le bras bleu reçoit un couple positif. Les ressorts gardent toujours leur longueur identique. Les disques ne tournent jamais sur eux même, ce qui permet d'ailleurs d'y mettre un gyroscope. La vitesse angulaire w pour les deux bras va augmenter. Les ressorts doivent être pendant 180° avec les forces comme dessinées et il y aura 180° avec les forces inversées. Le dessin donne la position à 90°.

Image attachée

(30.02 Ko)

[Waouh]

J'ai besoin de:

1/ un disque bleu
2/ un bras bleu pour le disque bleu
3/ un gyroscope
4/ un bras rouge pour le gyroscope
5/ de deux forces qui proviennent de l'électrostatique ou l'électromagnétisme ou l'hydraulique ou la pression ou de ressorts, etc.

Avec en hypothèses:

ha/ pas de friction de l'axe entre le bras bleu et le disque bleu (s'il y a une friction il faudra simplement recalibrer le dispositif de temps en temps), ce sera d'autant plus difficile à réaliser en pratique quand les forces F augmentent. Ceci dit pour récupérer de l'énergie on peut agir sur F mais aussi sur la vitesse de rotation du bras w.
hb/ pas de friction de l'axe entre le bras rouge et le gyroscope (s'il y a une friction il faudra simplement recalibrer le dispositif de temps en temps)
hc/ le gyroscope est libre dans l'espace mais il ne tourne pas, il se déplace en translation, sa vitesse angulaire autour de lui même est nulle
hd/ le gyroscope comporte un élément qui tourne très vite (disque ou roue) et qui permet d'avoir un fonctionnement de gyroscope, donc je considère qu'il n'y a pas de friction ou alors un moteur permet d'augmenter la vitesse de rotation de cet élément lorsque c'est nécessaire.

En fonctionnement:

f1/ les bras tournent à la vitesse angulaire w (on peut mettre qu'un seul bras)
f2/ le disque bleu ne tourne jamais sur lui même, donc le disque tourne à -w.cos(a) dans le référentiel bras
f3/ le gyroscope ne tourne jamais sur lui même, donc le gyroscope tourne à -w.cos(a) dans le référentiel bras
f4/ il ne faut appliquer d'un seul couple au gyroscope sinon il ne "fonctionne" plus (il fait n'importe quoi), donc il faut que la force de répulsion et d'attraction suivent la rotation du disque dans le référentiel bras. On remarque de suite que les forces potentielles ne perdent jamais d'énergie car la distance entre le disque bleu et le gyroscope est constante. Comme je veux une augmentation du couple tout le temps, j'applique une force répulsive entre le disque et le gyroscope à droite (sur le dessin) et attractive à gauche. Comme le disque tourne dans le référentiel bras on constate que le couple sur le bras bleu n'est pas constant à t=t0 j'ai le couple maximale mais à t=t2 le couple est nul. Le couple est donc une fonction de la position angulaire variant entre 0 et RF avec R le rayon d'application de la force et F la force en valeur absolue. Si on veut avoir le couple à chaque position il faut vérifier l'équation d=2*abs(R.cos(theta)) avec theta l'angle par rapport à la position dessinée en t=t0.

Lorsque le dispositif atteint t2 il faut permuter les charges, cela ne demande aucune énergie. Pour des ressorts il suffirait de les déplacer et comme la distance entre le disque et le gyroscope est constante cela ne demande pas d'énergie. On peut étudier en théorie le fonctionnement entre t0 et t2 cela suffit pour montrer que le dispositif fournit de l'énergie.

J'ai dessiné avec des forces électrostatiques pour montrer l'attraction ou la répulsion, c'est plus simple qu'avec des ressorts et cela correspond au fonctionnement de la gravitation. 

J'ai dessiné quelques positions:



Le disque est au dessus du gyroscope (superposé), pour le dessin je l'ai dessiné en dessous pour y voir quelque chose.

Comme le gyroscope ne doit avoir qu'un seul couple, il faut que la vitesse de rotation des bras soit constante, donc il faut une génératrice qui récupère de l'énergie pour garder constante la vitesse de rotation. Comme le couple fournit n'est pas constant on peut placer plusieurs système déphasés comme cela on a un couple quasi constant. Mais il faut absolument ne pas mettre de couple sur le bras du gyroscope donc la génératrice doit être très précise.

Le changement de couple sur le gyroscope (tous les 180°) va forcément faire une nutation. Mais la nutation et la précession est en relation avec l'inertie de la roue du gyroscope pour un couple donné. Je n'ai pas besoin de la masse du disque bleu, elle peut être faible. La vitesse angulaire du disque bleu sur lui même doit suivre la précession du gyroscope. La vitesse de rotation du disque dans le référentiel bras sera de :

-w.cos(a)-d ou -w.cos(a)+d avec d la vitesse de précession, or la précession est d'autant plus faible que l'inertie du gyroscope est grande.

Idem pour la nutation.

[Waouh]

Je pense que pour démarrer le système je peux mettre deux gyroscopes avec les roues qui tournent en sens inverse et ensuite je considère que ce sont deux gyroscopes bien distincts. J'applique un couple sur chaque gyroscope. Lors de l'accélération du bras les gyroscopes annulent leur effet car les roues des gyros tournent en sens inverse. Ensuite, chaque gyroscope est fixe dans le référentiel labo. La précession est faible comparée à la vitesse angulaire du bras w.

Image attachée

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[Waouh]

Avec le gyro de base:



Image attachée

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