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Solidificação da zona de fusão na soldagem do AISI 304 com inconel 600 por laser de Nd: YAG/ Microstructure development in Nd: YAG laser welding of AISI 304 and Inconel 600

Neves, Maurício David M. das; Lotto, André; Berretta, José Roberto; Rossi, Wagner de; V. Júnior, Nilson Dias
2009-06-01

Resumo em português Neste trabalho estudou-se a morfologia de solidificação da zona de fusão, numa junta formada a partir de materiais dissimilares, composta por aço inoxidável austenítico AISI 304 e por liga de níquel Inconel 600, soldada com laser pulsado de Nd:YAG. Os parâmetros do feixe laser e do sistema óptico foram selecionados, visando obter uma solda com penetração total e bom acabamento superficial. A caracterização microestrutural foi realizada por microscopia ótica, (mais) onde se observou uma zona de fusão com penetração total do tipo keyhole, a presença de pequenos poros e a ausência de trincas. As juntas soldadas foram caracterizadas também, por meio de microscopia eletrônica de varredura (MEV). Medidas realizadas por espectrometria de raios X por dispersão de energia na zona de fusão indicaram uma distribuição levemente heterogênea de níquel e ferro. Observou-se que o início de solidificação da zona de fusão ocorreu por meio de crescimento epitaxial. A morfologia de solidificação da ZF foi basicamente dendrítica e celular sendo, influenciada pelo gradiente de temperatura, velocidade de solidificação e composição química. As variações de composição química e da morfologia de solidificação não alteraram significativamente os valores de microdureza Vickers na zona de fusão. Resultados obtidos nos ensaios de tração indicaram valores de eficiência de soldagem adequados. Resumo em inglês An autogenous laser welding of dissimilar materials involving AISI 304 austenitic stainless steels and Inconel 600 nickel alloy was investigated in this study. Hence, the aim of this investigation was to study the solidification and microstructure of fusion zone when using a pulsed Nd:YAG laser. The laser and optical beam parameters were chosen to achieve a good weld with total penetration. Optical microscopy pictures showed a typical keyhole weld with total penetration, (mais) small pores and free of cracks. The x-ray spectrometry by energy dispersion (EDX) carried out in the melting zone showed a heterogeneous distribution of the nickel and iron. Fusion zone solidification began by epitaxial growth of the base metal along the fusion boundary. The solidification behavior is influenced by thermal gradient, solidification rate and chemical composition. The results of Vickers microhardness carried out in the joint were reasonably homogeneous. Tensile strength measurements showed high values of weld efficiency.

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Influência das correntes de soldagem do processo plasma-MIG sobre a geometria do cordão de solda e taxa de fusão do arame/ Influence of welding current in plasma-MIG weld process on the bead weld geometry and wire fusion rate

Resende, André Alves de; Ferraresi, Valtair Antonio; Scotti, Américo; Dutra, Jair Carlos
2009-12-01

Resumo em português Uma das versões do processo Plasma-MIG consiste basicamente da combinação de um arco Plasma com um arco MIG/MAG em uma única tocha. Com essa associação, se procura unir vantagens individuais de cada arco. A principal característica consiste na independência entre o aporte de energia imposto pelo processo e o material adicionado, resultando em uma maior facilidade em atuar sobre a geometria do cordão de solda. Na literatura corrente existem poucas informações re (mais) lacionadas com o processo, além de que a maioria remota principalmente das décadas de 70 e 80, quando a tecnologia disponível não era capaz de viabilizar o processo para a indústria da época. No entanto, nos últimos anos, a difusão das novas fontes eletrônicas utilizadas em soldagem contribuiu na retomada do interesse pelo processo Plasma-MIG. Neste contexto, este trabalho objetivou ampliar os estudos relacionados à influência do balanço das correntes Plasma e MIG/MAG sobre a geometria do cordão de solda e taxa de fusão do arame. Soldagens de simples deposição sobre chapa forma realizadas com uma combinação de corrente de Plasma e de MIG/MAG em 3 níveis cada, mantendo-se, pela correção da velocidade de soldagem, o mesmo volume de cordão. Foi observado que a introdução da corrente Plasma sobre a corrente MIG/MAG reduz a penetração e a diluição e proporciona cordões menos convexos. Por outro lado, o uso da corrente Plasma faz aumentar a taxa de fusão do arame MIG/MAG. Entretanto, parece que a intensidade da corrente Plasma não é o fator governante nestas alterações. Resumo em inglês One of the versions of the Plasma-MIG process is basically a combination of a Plasma arc with a MIG/MAG arc in a single torch. With this association, the advantages of each arc are searched. The main characteristic of it is the independence between the heat input by the process and the deposited material, resulting in greater facility for control the bead weld geometry. In current literature, there are shortage of information related to the process, and most of them remot (mais) e from 70’s and 80’s years, when the available technology was not able to make the process viable for the industry. However, in the last years, the diffusion of new electronic power sources used in welding brought up again the interest in Plasma-MIG process. In this context, this work aimed to contribute to the studies related to the influence of the MIG and Plasma current balance on the geometry of the bead weld and wire fusion rate. Bead-on-plates weld were carried out with a Plasma and MIG/MAG current combinations at 3 levels each, keeping, by welding speed corrections, the bead volume the same. It was observed that the introduction of the Plasma current over the MIG/MG current reduces penetration and dilution and lead to less convex beads. On the other hand, the use of Plasma current increases the MIG/MAG wire fusion rate. However, it seems that the intensity of the Plasma current is not the governing parameter on those changes.

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A influência do tempo de atuação da polaridade positiva na soldagem TIG CA do alumínio/ The influence of positive polarity time on AC-GTAW of aluminum

Cirino, Luciano Machado; Dutra, Jair Carlos
2009-06-01

Resumo em português Neste trabalho, experimentos foram conduzidos para determinar o comportamento de fusão do alumínio 1200 diante do aumento do tempo de atuação da polaridade positiva na soldagem TIG CA deste metal. Para atingir este objetivo, foi desenvolvido um conjunto de experimentos, de tal forma que a intensidade da corrente elétrica na polaridade positiva e negativa foi a mesma; apenas os tempos de duração de cada polaridade eram modificados. Durante os experimentos foram real (mais) izadas aquisições dos sinais de corrente e tensão. Por intermédio destes foi possível determinar a tensão e a potência de arco para cada condição testada. No aspecto comportamento de fusão, um aumento na penetração e nas áreas de fusão foi verificado à medida que maiores tempos de polaridade positiva eram utilizados. Este comportamento difere daquele indicado comumente pela literatura sobre processos de soldagem com eletrodos nãoconsumíveis, que infere uma diminuição na penetração com o aumento do tempo de atuação da polaridade positiva. Entretanto, esta tendência crescente constatada durante os experimentos ocorre a partir de um determinado ponto, onde os tempos de atuação da polaridade positiva são maiores do que 4,0 ms em um período total de 20,0 ms. O uso de um tempo mínimo de polaridade positiva (1,3 ms) mostrou-se eficiente em realizar a limpeza catódica, produziu soldas com características de fusão satisfatórias e com desgaste mínimo do eletrodo de tungstênio. A boa capacidade de fusão obtida em soldas realizadas com altos tempos de atuação da polaridade positiva foi atribuída a fenômenos decorrentes da emissão de elétrons por efeito de campo que ocorre durante as fases de eletrodo positivo. Resumo em inglês In this work, experiments were carried out to determine the fusion behavior of 1200 aluminum with an increase in the positive polarity time in the VP-GTAW of this metal. To achieve this objective, a set of experiments was developed, in such way that the electrical current intensity was the same in both the positive and negative polarity; only the lengths in each polarity were modified. During the experiments the acquisition of the current and voltage signals was performed (mais) . Through these it was possible to determine the arc voltage and power for each condition tested. In relation to the fusion behavior there was an increase in the weld depth and fusion zones when longer positive polarity times were used. This behavior differs from the literature relating to welding processes with non-consumable electrodes, which suggest a decrease in the weld depth with an increase in the positive polarity acting time. However, the increase noticed during the experiments occurs from a certain point, when the positive polarity time is longer than 4.0 ms over a total period of 20.0 ms. The use of a minimal electrode positive time (1.3 ms) was found to be sufficient to perform the oxide removal, yielding weld beads with satisfactory fusion characteristics and with minimal wear of the tungsten electrode. The good melt capacity obtained in the welds carried out with high positive polarity times, was attributed to phenomena related to the field emission of electrons which takes place in the current positive half cycles.

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Comparação do desempenho operacional e das características do cordão na soldagem com diferentes arames tubulares/ Comparison of operational performance and bead characteristics when welding with different tubular wires

Starling, Cícero Murta Diniz; Modenesi, Paulo José; Borba, Tadeu Messias Donizete
2009-03-01

Resumo em português Este trabalho objetivou o estudo comparativo das características do cordão produzido por arames tubulares nacionais dos tipos rutílico (ASME SFA-5.20: E71T-1/E71T-9/E71T-9M), básico (ASME SFA-5.20: E71T-5/E71T-5M) e "metal cored" (ASME SFA-5.18: E70C3M) com 1,2 mm, destinados à soldagem de aços estruturais de baixo e médio teor de carbono. Realizaram-se testes de soldagem, na posição plana, sobre chapas grossas (espessura de 12 mm) de aço carbono comum de baixo (mais) carbono utilizando-se uma fonte operando no modo "tensão constante" e com monitoração dos sinais de corrente e tensão do arco e velocidade de alimentação (fusão) do arame. Variaram-se, na soldagem com cada tipo de arame tubular, a composição do gás de proteção (75%Ar-25%CO2 e 100%CO2) e a velocidade de alimentação do arame (7 e 9 m/min). Os demais parâmetros foram mantidos fixos, incluindo-se a polaridade do eletrodo (CC+) e os comprimentos energizado do eletrodo (16 mm) e do arco (3,5 mm). Para os diferentes arames tubulares, avaliaram-se comparativamente as principais características do cordão, incluindo a sua geometria (penetração, reforço, largura, área fundida, área depositada e diluição), presença de descontinuidades, microestrutura e dureza. Levantaram-se as condições operacionais associadas a um cordão com características adequadas à soldagem de chapas grossas de aços estruturais. Resumo em inglês This paper compares the bead characteristics of welds deposited of carbon steel tubular wires. Three tubular wires of 1.2 mm produced in Brazil were used: rutilic (ASME SFA-5.20: E71T-1/E71T-9/E71T-9M), basic (ASME SFA-5.20: E71T-5/E71T-5M) and metal cored (ASME SFA-5.18: E70C-3M). Welding trials were performed in downhand position on thick (12 mm) low-carbon steel plates using a constant voltage power supply. Welding current and voltage, and wire feed rate were monitored (mais) in all trials. For each tubular wire type, the shielding gas composition (75%Ar-25%CO2 and 100%CO2) and wire feed rate (7 and 9 m/min) were changed, and other process variables, including electrode polarity (CC+), electrode and arc lengths (16 mm and 3.5 mm, respectively) were kept constant throughout the experimental program. Weld bead geometry parameters (penetration depth, reinforcement, width, fused and deposited areas, and weld dilution), presence of weld discontinuities, fusion zone microstructure and hardness were measured and compared for the different tubular wires. Operational conditions that yielded weld bead characteristics favored for the welding of thick plates of structural steels were determined.

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Microestrutura e resistência à corrosão do Ti c.p. soldado a laser utilizando em prótese sobre implantes/ Corrosion resistance and microstucture of the cp.ti welded by laser applyed for prosthesis supported by implants

BEZERRA, Roberto Messias; SOUZA, Paulo Cézar Rioli Duarte de; RAMIRES, Ivan; BOTTINO, Marco Antônio; GUASTALDI, Antônio Carlos
1999-01-01

Resumo em português Foram realizados estudos para avaliar a microestrutura, a dureza e a resistência à corrosão do titânio comercialmente puro-Ti c.p. soldado por laser e utilizado na confecção de prótese sobre implantes. Verificou-se que na soldagem a laser a microestrutura apresentou três regiões distintas: o cordão de solda, a zona afetada pelo calor - ZAC e o metal base. O Ti c.p. possui microestrutura granular, a microestrutura do cordão de solda é mais refinada e de maior d (mais) ureza do que o metal base. A ZAC obtida por este processo de soldagem foi relativamente pequena quando comparada com o processo de soldagem por brasagem. Os ensaios eletroquímicos mostraram que a região da solda apresentou menor resistência à corrosão em meio de NaCl 0,15 molL-1 à temperatura ambiente. Resumo em inglês This research was developed to study the microstructure, the hardness properties and corrosion resistence of the commercial pure titanium-cp Ti to be applied for prosthesis supported by implants submeted to laser welding process. In the welding area was found three different microstructure regions: the weld fusion zone, the heat afected zone - HAZ, and the base metal. The cp Ti revealed a more refined and hardness weld zone microstructure than that base metal area. The HA (mais) Z width were smaller when compared with brazing welding process. The eletrochemical experiments showed that the weld region had a lowest corrosion resistance in NaCl 0.15 molL-1 solution at room temperature.

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Caracterização de solda de revestimento de AWS 317L depositados por GMAW duplo arame em aços ASTM a 516 gr 60 para uso na indústria do petróleo/ Characterization of the AWS 317L weld overlay applied by twin wire GMAW on ASTM a516 gr 60 steel used in oil and gas industry

Silva, Marcos Mesquita da; Oliveira, Wellington Cordeiro; Maciel, Theophilo Moura; Santos, Marco Antonio dos; Motta, Marcelo Ferreira
2010-09-01

Resumo em português Este trabalho teve como objetivo avaliar as características microestruturais de revestimentos aplicados por soldagem utilizando-se o processo GMAW com duplo arame e o metal de adição AWS E317L sobre metal de base ASTM A 516 Gr 60. Durante as soldagens empregou-se dois níveis de energia de soldagem (1170kJ/m e 1530kJ/m), um gás de proteção correspondendo a uma mistura de argônio e oxigênio (95% Ar e 5% O2) e uma temperatura interpasse de 150ºC. Em seguida, as amo (mais) stras foram caracterizadas utilizando-se ensaios de microscopia ótica e microdureza. Os resultados obtidos indicaram um aumento na diluição e na extensão da zona termicamente afetada (ZTA) com o aumento da energia de soldagem. Além disso, também houve a formação de zonas parcialmente diluídas (ZPD) na interface revestimento/substrato, apresentando valores acima de 300HV. A quantidade de ZPD também foi maior para o nível de energia de soldagem mais elevado. Resumo em inglês The aim of this study was to evaluate the metallurgical characteristics of weld overlay applied by Twin Wire GMAW process and the AWS E317L filler metal on ASTM A 516 Gr 60 base metal. During welding it was employed two levels of heat input (H = 1170kJ/m and H = 1530kJ/m) and a mixture of argon and oxygen (95% Ar and 5% O2) as shielding gas. Besides, all welds were carried out without preheat, however, an interpass temperature of 150ºC was used. Then, the specimens were (mais) characterized using optical microscopy and microhardness tests. The results showed an increase in dilution and heat affect zone extension when the heat input increases. Moreover, there was also the formation of partially diluted zones (PDZ) along the fusion line, presenting values above 300HV. The formation of PDZ was larger for the highest heat input level.

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Soldagem unilateral com suporte cerâmico de cordierita/ One-sided welding with cordierite ceramic backing

Almeida, Luciana Lezira Pereira de; Tatagiba, Luiz Cláudio Soares; Rosenthal, Ruben; Paranhos, Ronaldo Pinheiro da Rocha
2010-06-01

Resumo em português Este trabalho apresenta a avaliação de juntas soldadas com suporte cerâmico de cordierita produzido em laboratorio. Foi utilizada a técnica de soldagem unilateral em chapas de aço A-36 com espessuras de 6,4 e 15,8 mm pelo processo MIG-MAG. Com a chapa de 6,4 mm foi avalliado apenas o passe de raiz sobre o suporte cerâmico. Com a chapa de 15,8 mm foi produzida uma junta soldada em passes múltiplos. Após soldagem as juntas soldadas foram submetidas a ensaios de insp (mais) eção visual, liquido penetrante, macrografia, microdureza Vickers, microscopia ótica, ensaios de dobramento e de tração e análise química por EDS. Os resultados mostram que o passe de raiz, realizado sobre o suporte cerâmico, apresentou bom acabamento, isento de descontinuidades, com penetração adequada nas laterais do chanfro e reforço de solda apropriado. Em relação à junta soldada, a microestrutura da zona fundida (ZF) obteve predominância de ferrita primária, em suas formas de ferrita de contorno de grão e poligonal, e ferrita com segunda fase alinhada. A microdureza Vickers obteve valores médios abaixo de 180 HV tanto na zona termicamente afetada (ZTA) como na ZF. Os ensaios de dobramento não apresentaram descontinuidades maiores que 3 mm e nos ensaios de tração a ruptura ocorreu no metal base, indicando que o procedimento de soldagem foi adequado. A composição das inclusões tanto do passe de raiz como do ultimo passe de solda possuem os mesmos constituintes, apesar de proporções diferentes, indicando que não houve contaminação do material do suporte cerâmico no cordão de solda. Resumo em inglês This work presents the evaluation of welded joints using ceramic backing made in the laboratory. The one-sided welding technique was used to weld A-36 steel plate with 6,4 and 15,8 mm thick by the GMAW process. With the 6,4 mm steel plate, only the root bead welded over the ceramic backing was evaluated. With the 15,8 mm steel plate, a multipass welded joint was made. After welding, the welded joints were submitted to visual inspection, dye penetrant, macrograph, Vickers (mais) micro hardness, optical microscopy, bending and tensile testing and chemical analysis by EDS. The results show that the root pass made over the ceramic backing, presented adequate good shape, free from discontinuities, with adequate penetration in the edges of the groove and adequate reinforcement. Concerning the welded joint, the microstructure of the fusion zone presented predominance of primary ferrite, consisting of grain boundary ferrite and polygonal ferrite, and ferrite with aligned second phase. The Vickers micro hardness obtained mean values below 180 HV both in the heat affected zone and the fusion zone. Bending tests did not show discontinuities greater than 3 mm and in the tensile tests the rupture occurred in the base metal, indicating that the welding procedure was adequate. The chemical composition of the inclusions both in the root pass as in the last weld bead have the same constituents, despite different proportions, indicating that there was not contamination of the ceramic backing material into the weld bead.

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Soldagem unilateral com suporte cerâmico de cordierita/ One-sided welding with cordierite ceramic backing

Almeida, Luciana Lezira Pereira de; Tatagiba, Luiz Cláudio Soares; Rosenthal, Ruben; Paranhos, Ronaldo Pinheiro da Rocha
2010-03-01

Resumo em português Este trabalho apresenta a avaliação de juntas soldadas com suporte cerâmico de cordierita produzido em laboratorio. Foi utilizada a técnica de soldagem unilateral em chapas de aço A-36 com espessuras de 6,4 e 15,8 mm pelo processo MIG-MAG. Com a chapa de 6,4 mm foi avalliado apenas o passe de raiz sobre o suporte cerâmico. Com a chapa de 15,8 mm foi produzida uma junta soldada em passes múltiplos. Após soldagem as juntas soldadas foram submetidas a ensaios de insp (mais) eção visual, liquido penetrante, macrografia, microdureza Vickers, microscopia ótica, ensaios de dobramento e de tração e análise química por EDS. Os resultados mostram que o passe de raiz, realizado sobre o suporte cerâmico, apresentou bom acabamento, isento de descontinuidades, com penetração adequada nas laterais do chanfro e reforço de solda apropriado. Em relação à junta soldada, a microestrutura da zona fundida (ZF) obteve predominância de ferrita primária, em suas formas de ferrita de contorno de grão e poligonal, e ferrita com segunda fase alinhada. A microdureza Vickers obteve valores médios abaixo de 180 HV tanto na zona termicamente afetada (ZTA) como na ZF. Os ensaios de dobramento não apresentaram descontinuidades maiores que 3 mm e nos ensaios de tração a ruptura ocorreu no metal base, indicando que o procedimento de soldagem foi adequado. A composição das inclusões tanto do passe de raiz como do ultimo passe de solda possuem os mesmos constituintes, apesar de proporções diferentes, indicando que não houve contaminação do material do suporte cerâmico no cordão de solda. Resumo em inglês This work presents the evaluation of welded joints using ceramic backing made in the laboratory. The one-sided welding technique was used to weld A-36 steel plate with 6,4 and 15,8 mm thick by the GMAW process. With the 6,4 mm steel plate, only the root bead welded over the ceramic backing was evaluated. With the 15,8 mm steel plate, a multipass welded joint was made. After welding, the welded joints were submitted to visual inspection, dye penetrant, macrograph, Vickers (mais) micro hardness, optical microscopy, bending and tensile testing and chemical analysis by EDS. The results show that the root pass made over the ceramic backing, presented adequate good shape, free from discontinuities, with adequate penetration in the edges of the groove and adequate reinforcement. Concerning the welded joint, the microstructure of the fusion zone presented predominance of primary ferrite, consisting of grain boundary ferrite and polygonal ferrite, and ferrite with aligned second phase. The Vickers micro hardness obtained mean values below 180 HV both in the heat affected zone and the fusion zone. Bending tests did not show discontinuities greater than 3 mm and in the tensile tests the rupture occurred in the base metal, indicating that the welding procedure was adequate. The chemical composition of the inclusions both in the root pass as in the last weld bead have the same constituents, despite different proportions, indicating that there was not contamination of the ceramic backing material into the weld bead.

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Soldagem de um aço inoxidável ferrítico com o processo A-TIG/ Ferritic stainless steel welding with the A-TIG process

Azevedo, Alessandra Gois Luciano de; Ferraresi, Valtair Antonio; Farias, Jesualdo Pereira
2009-03-01

Resumo em português O processo de soldagem TIG com fluxo (processo A-TIG) apresenta como principal vantagem a possibilidade de se obter uma maior penetração do cordão de solda empregando os mesmos parâmetros de soldagem do processo TIG convencional. Diversos estudos mostram a influência dos fluxos ativos sobre as características geométricas das soldas em aços inoxidáveis austeníticos, porém pouco se sabe sobre a influência deste processo nas características geométricas e metal� (mais) �rgicas de cordões de solda em aços inoxidáveis ferríticos. Neste trabalho são aplicados diferentes tipos de fluxo na soldagem de aço inoxidável ferrítico com o objetivo de verificar possíveis influências no perfil do cordão de solda, no seu aspecto visual, na microestrutura, na dureza da zona fundida e na resistência ao impacto (ensaio Charpy). As soldagens "bead-on-plate" foram realizadas sem metal de adição. Foram utilizados seis tipos de fluxo, sendo um óxido elaborado em laboratório (TiO2) e cinco fluxos comerciais. Os resultados mostraram que a utilização do fluxo permite um aumento na penetração com mudanças significativas no aspecto do cordão de solda. Verificou-se ainda que a microestrutura e a dureza do cordão de solda do aço estudado não foram afetadas pelo tipo de fluxo utilizado, com a microestrutura analisada em microscópio óptico. O aço em estudo mostrou um alto grau de fragilidade à temperatura ambiente. Resumo em inglês The A-TIG welding process presents as main advantage the possibility of increase in the penetration depth using the same parameters as conventional TIG welding. Many researchers show the influence of the active flux on the weld geometry in austenitic stainless steel, however little it is known of the influence of this process in the weld fillet shape and metallurgic characteristics of the weld fillet in ferritic stainless steel. In this work different types of flux are ap (mais) plied with the objective to verify possible influences on the weld fillet in ferritic stainless steel welding, such its visual aspect, the microstructure, the hardness and resistance to the impact of the fusion zone. Bead on plate welds were made without metal filler. Six types of flux had been used, and one flux was prepared in laboratory (TiO2) and the others five were commercial flux. The results indicate that the use of the flux allows increase in the penetration with significant changes in the aspect of the weld fillet. It was verified that the microstructure and the hardness of the weld fillet of this ferritic stainless steel was not been affected by the flux type. The result of the Charpy test in the metal base it was batter in the fusion zone.

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