石墨烯增强铝基复合材料的研究
《石墨烯增强铜基复合材料的制备及其性能研究》
《石墨烯增强铜基复合材料的制备及其性能研究》一、引言随着科技的不断进步，新型材料的研究与开发已成为当今科研领域的重要方向。
其中，石墨烯增强铜基复合材料因其独特的物理和化学性质，在电子、能源、生物医疗等多个领域展现出广阔的应用前景。
本文将就石墨烯增强铜基复合材料的制备工艺、结构性能及其潜在应用等方面进行深入的研究和探讨。
二、石墨烯增强铜基复合材料的制备（一）制备工艺本研究所涉及的复合材料采用粉末冶金法制备，其制备过程包括石墨烯与铜粉的混合、压制和烧结等步骤。
首先，通过湿化学法制备高质量的石墨烯，并与铜粉在特定条件下混合均匀。
接着，在一定的压力和温度下将混合粉末进行压制，使其成为预成形体。
最后，通过真空热压烧结工艺完成材料的制备。
（二）制备参数的优化在制备过程中，我们针对石墨烯的含量、混合工艺、压制压力和烧结温度等关键参数进行了优化。
通过调整这些参数，我们得到了具有最佳性能的复合材料。
三、石墨烯增强铜基复合材料的结构与性能（一）微观结构分析通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）对复合材料的微观结构进行观察，发现石墨烯在铜基体中分布均匀，且与铜基体之间具有良好的界面结合。
此外，我们还通过X射线衍射（XRD）技术对材料的晶体结构进行了分析。
（二）力学性能分析经过硬度测试和拉伸试验，我们发现石墨烯的加入显著提高了铜基复合材料的力学性能。
与纯铜相比，复合材料具有更高的硬度和抗拉强度。
此外，我们还研究了不同石墨烯含量对复合材料力学性能的影响，发现存在一个最佳的含量值。
（三）电学性能分析通过电导率测试，我们发现石墨烯的加入对铜基复合材料的电学性能也有显著影响。
随着石墨烯含量的增加，复合材料的电导率呈现先增加后减小的趋势。
这主要是由于石墨烯具有良好的导电性，但过高的含量可能会影响复合材料中的晶界和结构完整度，导致电导率降低。
四、潜在应用分析基于石墨烯增强铜基复合材料在力学和电学方面的优异性能，该材料在众多领域展现出广泛的应用潜力。
石墨烯复合材料研究进展
石墨烯复合材料研究进展摘要：近年来石墨烯因其优良的力学、电学、热学和光学等特性, 且添加到基体材料中可以提高复合材料的性能，拓展其功能，因此石墨烯复合材料的制备成为研究热点之一。
本文介绍了国内外对石墨烯复合材料的研究，对石墨烯复合材料的研究进展及现状进行了详细的介绍，并对石墨烯复合材料的发展趋势进行了展望。
关键词：石墨烯；复合材料；研究进展一、引言石墨烯因其优异的物理性能和可修饰性, 受到国内外学者的广泛关注。
石墨烯的杨氏模量高达1TPa、断裂强度高达130GPa，是目前已知的强度性能最高的材料，同时是目前发现电阻率最小的材料, 只有约10-8Ω·m；拥有很高的电子迁移率，且具有较高的导热系数。
氧化石墨烯作为石墨烯的重要派生物，氧化石墨烯薄片在剪切力作用下很容易平行排列于复合材料中, 从而提高复合材料的性能。
本文总结介绍了几种常见的石墨烯复合材料。
二、石墨烯复合材料（1）石墨烯及氧化石墨烯复合材料膜聚乙烯醇（PVA）结构中有非常多的羟基，因此其能与水相互溶解，溶解效果很好。
GO和PVA都可以在溶液中形成均匀、稳定的分散体系。
干燥成型后，GO在PVA中的分散可以达到分子水平，GO表面丰富的含氧官能团可以与PVA的羟基形成氢键，因此添加少量的GO可以显著提高复合材料的力学性能。
樊志敏[1]等制备出了氧化石墨烯纳米带/TPU复合膜。
通过机械测试显示，当加入氧化石墨烯纳米带的量为2%时，复合薄膜的弹性模量和抗拉强度与不加氧化石墨烯纳米带的纯TPU薄膜相比都得到了非常大的提高，分别提高了160%和123%。
马国富[2]等人发现，在聚乙烯醇（PVA）和氧化石墨烯（GO）复合制备的得复合薄膜中，GO均匀的分散在PVA溶液中，PVA的羟基与GO表面的含氧基团发生相互作用复合而不分相。
加入GO之后，大大提高了复合膜的热稳定性，当加入的GO量为3%时，纳米复合膜力学性能测试出现最大值，此时断裂伸长率也出现了最大值，这表明在此GO含量时复合膜有最佳性能；与不加GO的纯PVA膜相比，当加入的GO量为3%时，耐水性也大大地提高。
石墨烯聚合物复合材料的研究现状及前景论文1 推荐
石墨烯/聚合物复合材料的研究现状及前景皖西学院材料1102班：2011010373张帅2011010355施含、2011010347陆瑞瑞、2011010611蔡虹、2011010364谢偏、2011010336冯帆摘要：石墨烯是2004年问世的一种具有单原子厚度的二维蜂窝状晶体结构的新型纳米材料，其特殊的结构赋予了它许多新奇的物理性质，如优异的力学性能，良好的导电和导热性能，和极佳的复合材料增强性能，石墨烯作为纳米增强组分, 少量添加可以使聚合物的热学、力学、电学等物理性能得到大幅地提高。
因此其应用领域广泛，受到广大学者科学家的重视。
本文主要介绍聚合物复合材料的界面结构，石墨烯结构和界面，石墨烯/聚合物复合材料的实现和应用以及对未来发展前景的展望。
(9、12、13、17)关键词：石墨烯、聚合物复合材料、界面相容性、材料改性、力学性能、电学性能、热学性能，应用。
Present situation and prospect in Graphene/polymercomposites.Zhang ShuaiShi Han 、Lu Ruirui、Cai Hong 、Xie Pian Feng Fan Abstract:Graphene discovered in 2004 is a atomic two-dimensional(2D)nanomaterials. Due to its unusual molecular structure ,graphene shows many novels ,unique physical and chemical properties ,such as excellent electric conductivity ,thermalconductivity ,thermal stability.Graphene as nano enhanced components, a small amount of added can make polymer thermal, mechanical, electrical and other physical properties are improved significantly.So its application field widely, have drawn the attention of the many scholars scientists.This paper mainly introduces the interface structure of polymer composite materials, graphene structure and interface, implementation and application of graphene/polymer composites as well as on the outlook for the future development prospect.Key words: Graphene,Polymer composite materials Material modification、Mechanical properties、Electrical performance、Thermal properties、application.一：石墨烯/聚合物的研究现状自年石墨烯发现以来，石墨烯的研究成果层出不穷，其中包括，生活领域，医用领域，电化学领域等。
《2024年石墨烯基复合防腐涂料的制备及性能研究》范文
《石墨烯基复合防腐涂料的制备及性能研究》篇一一、引言随着科技的飞速发展，防腐涂料的应用在众多领域越来越广泛，尤其是针对海洋工程、桥梁建设以及地下管线的保护等，具有非常高的需求。
而传统防腐涂料因环境不友好和防腐蚀效果差等限制因素，急需得到有效的更新与优化。
为此，本篇文章将对石墨烯基复合防腐涂料的制备工艺以及其性能进行研究。
二、石墨烯基复合防腐涂料的制备1. 材料准备在制备过程中，我们主要需要石墨烯、树脂、颜料、溶剂等材料。
其中，石墨烯因其独特的物理化学性质，如高导电性、高强度和良好的热稳定性等，使其成为防腐涂料制备的理想材料。
2. 制备工艺首先，将石墨烯与树脂进行混合，通过超声波分散技术使石墨烯在树脂中均匀分布。
然后加入颜料和溶剂进行搅拌，直至形成均匀的涂料。
在搅拌过程中，要严格控制温度和搅拌速度，以保证涂料的性能。
三、石墨烯基复合防腐涂料的性能研究1. 防腐性能石墨烯基复合防腐涂料具有优异的防腐性能。
由于石墨烯的独特结构，其具有良好的阻隔性能，可以有效地阻止氧气、水分等腐蚀性物质的渗透。
此外，石墨烯还具有优异的导电性，可以有效地将金属表面产生的电流引导走，避免电化学腐蚀的发生。
2. 耐候性能经过实验室测试和实地测试，该涂料的耐候性能表现优异。
即使在恶劣的天气条件下，如高温、低温、湿度大等环境下，其性能也不会发生明显的变化。
这得益于石墨烯的高稳定性以及良好的耐腐蚀性。
3. 力学性能由于在涂料中引入了石墨烯这一高强度材料，使得涂料的力学性能得到了显著的提升。
该涂料具有较高的硬度和耐磨性，可以有效地抵抗外界的物理损伤。
四、结论通过对石墨烯基复合防腐涂料的制备及性能研究，我们发现该涂料具有优异的防腐性能、耐候性能和力学性能。
这得益于石墨烯的独特结构和优异的物理化学性质。
此外，该涂料还具有环保、无毒、无害等优点，符合现代防腐涂料的发展趋势。
因此，我们相信石墨烯基复合防腐涂料将在未来的防腐领域中发挥重要的作用。
石墨烯的功能化改性及应用研究
石墨烯的功能化改性及应用研究石墨烯是一种由单层碳原子组成的二维材料，具有出色的物理、化学和机械性能。
自2004年被成功分离以来，石墨烯在能源、材料、生物医学等领域的应用引起了广泛。
然而，石墨烯的化学稳定性、生物相容性以及在水溶液中的分散性等问题限制了其广泛应用。
因此，对石墨烯进行功能化改性具有重要的实际意义。
功能化改性是提高石墨烯应用性能的有效途径。
改性的方法主要包括氧化、还原、官能团化、共价键合等。
通过这些方法，可以改变石墨烯的表面性质、水溶性、分散性等，以满足不同应用场景的需求。
氧化石墨烯是一种常见的石墨烯衍生物，通过在石墨烯表面引入羟基、羧基等基团，提高其水溶性和分散性。
还原氧化石墨烯则是在氧化石墨烯的基础上，通过还原剂将氧化基团还原为氢基团，以恢复石墨烯的导电性能。
官能团化石墨烯是通过化学反应在石墨烯表面引入特定官能团，如氨基、巯基等。
这些官能团可以与其它分子或离子反应，实现对石墨烯功能的进一步拓展。
共价键合则是通过在石墨烯表面引入功能化的基团，实现与其他分子或材料的键合。
经过功能化改性后，石墨烯在各个领域的应用研究得到了广泛开展。
在电子领域，功能化石墨烯可用于制作透明导电膜、场效应晶体管、储能器件等。
在纳米制备领域，功能化石墨烯可用于制备纳米药物、纳米催化剂、纳米传感器等。
在复合材料领域，功能化石墨烯可用于增强金属、陶瓷、高分子等材料，提高其力学、电磁、热学等方面的性能。
功能化石墨烯在能源、生物医学等领域也有广泛的应用前景。
尽管石墨烯的功能化改性和应用研究已经取得了显著的进展，但仍存在许多问题需要进一步探讨。
功能化改性的方法需要进一步完善，以提高石墨烯的性能和稳定性。
石墨烯的大规模制备和分离仍然是亟待解决的问题，需要开发更为高效和经济的方法。
石墨烯的生物相容性和生物活性需要进一步研究，以拓展其在生物医学领域的应用范围。
本文介绍了石墨烯的功能化改性及其应用研究。
通过氧化、还原、官能团化和共价键合等方法，可以改善石墨烯的性能和应用范围。
石墨烯增强陶瓷基复合材料的制备与性能研究
石墨烯增强陶瓷基复合材料的制备与性能研究石墨烯作为一种二维晶体材料，具有优异的力学性能、导电性能和热传导性能，在复合材料领域中具有广泛的应用前景。
石墨烯增强陶瓷基复合材料由于其独特的性能组合，被广泛研究和应用于高性能材料制备。
一、石墨烯的制备方法石墨烯的制备方法多种多样，例如机械剥离、化学气相沉积、化学剥离等。
在石墨烯增强陶瓷基复合材料的制备中，一般采用机械剥离的方法来获得高质量的石墨烯。
机械剥离通过在石墨表面施加剪切力，将石墨逐渐剥离成单层的石墨烯。
然后，通过化学处理和物理分离的方法获得纯净的石墨烯材料。
这种制备方法简单、成本低，并且可以大规模生产石墨烯。
二、石墨烯增强陶瓷基复合材料的制备石墨烯增强陶瓷基复合材料的制备主要包括石墨烯的分散和烧结过程。
首先，将得到的石墨烯进行分散处理，以获得均匀分散的石墨烯分散液。
常用的分散剂有聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇等。
然后，将陶瓷基体与石墨烯分散液混合均匀，形成石墨烯/陶瓷基复合材料的预制坯体。
最后，通过热压烧结或热等静压等方法对预制坯体进行高温处理，使其烧结成致密的石墨烯增强陶瓷基复合材料。
三、石墨烯增强陶瓷基复合材料的性能研究石墨烯的加入可以显著提升陶瓷基复合材料的力学性能和热传导性能。
石墨烯具有超高的强度和刚度，可以有效增强陶瓷基体的强度和硬度。
同时，石墨烯的高导热性能可以提高陶瓷基复合材料的导热性能，使其能够更好地在高温环境下工作。
此外，石墨烯的高导电性能也使得复合材料具有优异的导电性能，可以应用于电子器件等领域。
四、石墨烯增强陶瓷基复合材料的应用前景石墨烯增强陶瓷基复合材料在航空航天、汽车制造、电子设备等领域有广阔的应用前景。
例如，在航空航天领域，石墨烯增强陶瓷基复合材料可以用于制造航空发动机叶轮和航天器的结构件，以提高其耐高温、高压和高速工作的能力。
在汽车制造领域，石墨烯增强陶瓷基复合材料可以用于制造汽车零部件，提高汽车的耐磨性和耐用性。
在电子设备领域，石墨烯增强陶瓷基复合材料可以用于制造高性能的电子封装材料，提高电子器件的工作效率和可靠性。
粉末冶金法制备铝基复合材料的研究
粉末冶金法制备铝基复合材料的研究一、本文概述本文旨在探讨粉末冶金法制备铝基复合材料的工艺过程、性能特点及其应用前景。
铝基复合材料作为一种新型的高性能材料，以其轻质、高强、耐磨、抗腐蚀等特性在航空航天、汽车制造、电子信息等领域具有广泛的应用价值。
粉末冶金法作为一种制备铝基复合材料的常用方法，具有工艺简单、成本低廉、材料利用率高等优点，因此受到了广泛的关注和研究。
本文首先介绍了铝基复合材料的基本概念和分类，概述了粉末冶金法制备铝基复合材料的原理和方法。
接着，详细分析了粉末冶金法制备过程中影响铝基复合材料性能的关键因素，包括粉末的选择、复合剂的添加、成型工艺、烧结工艺等。
在此基础上，本文进一步探讨了粉末冶金法制备铝基复合材料的性能特点，如力学性能、热学性能、电磁性能等，并分析了其在实际应用中的潜力和挑战。
本文总结了粉末冶金法制备铝基复合材料的研究现状和发展趋势，提出了未来研究的重点和方向。
通过本文的研究，旨在为铝基复合材料的制备和应用提供理论支持和实践指导，推动铝基复合材料在更多领域的应用和发展。
二、铝基复合材料的理论基础铝基复合材料作为一种先进的轻质高强材料，其理论基础主要建立在金属学、材料科学、复合材料力学以及粉末冶金学等多个学科的基础上。
铝基复合材料以其低密度、高比强度、良好的导热和导电性、出色的抗腐蚀性以及优异的可加工性而广受关注。
铝基复合材料的性能提升主要得益于增强相的选择与加入。
增强相可以是颗粒状、纤维状或晶须状，其种类和性能直接影响复合材料的力学、热学、电磁等性能。
常见的增强相包括SiC、Al₂O₃、TiC等陶瓷颗粒，以及碳纤维、玻璃纤维等。
这些增强相在铝基体中通过阻碍位错运动、提高基体强度等方式，显著提升了复合材料的综合性能。
铝基复合材料的制备工艺对其性能有着至关重要的影响。
粉末冶金法作为一种重要的制备工艺，通过控制粉末的粒度、形貌、分布以及烧结过程中的温度、压力等参数，可以实现对复合材料微观结构和性能的精确调控。
石墨烯及其复合材料导热性能的研究现状
可使石墨烯与 S i衬底的热耦合作用很小。所以 热波在石墨烯悬空部分上产生后向散热片扩散。
经多次试验将实验中的激光波长选择为 488nm。
SLG 上的热扩散具体模式不明确, 其取决于
薄片及其边界形状。径向热流从两个方向向沟
槽边缘传输, 即从悬空薄片的中间部分向其边界
传播及平面波从两个相反方向向沟槽边缘传播。
碳材料
GTS( 导热石墨片 ) CNT ( s) 金刚石 石墨烯
1500~ 1700 3000~ 3500 1000~ 2200 4000~ 6600
其它
硅胶
1~ 3
碳材料的导热性能受材料微晶结构, 组成相 种类及 sp2 / sp3 无序程度 等因素的影响, 且二维 材料的导热系数较难测试, 需测试其平面及横向 阻力, 几何结构等 [ 10] 。
的热传输理论模拟与分析仍 然处于探索中。已 知的可 行性方法包括 F ourier定律的数解, 以及 基于波尔兹曼 Bo ltzm ann传输方程和分子动力学 M o lecular dynam ics ( MD) 模拟的分析方法都存在 各自局限性。当材料的尺寸降至纳米尺度时, 温 度也变得较不稳定。在平衡系统中, 温度是基于 材料的平均能量做出的定义, 对于石墨烯等纳米 系统, 材料的尺寸太小, 很难 确定局部温度。所 以不能将平衡条件下的温度概念运用于纳米材 料, 以至于较 难进行 纳米尺 度的热 传导的 理论 分析。
到石墨烯片中间部分温度的 升高。在距离沟槽
边缘 9~ 10 m 处的大尺寸石墨片在测试模型中
96 充当散热片。
材料开发与应用
2010年 12月
图 1 单层石墨烯导热系数的非接触光学测试模型
由于使用的是低功率激光, 所以散热片温度 在实验过程中保持恒定。部分悬空石墨烯的微
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石墨烯增强铝基复合材料的研究
摘要：金属基复合材料具有精良的物理性能，被广泛运用在实际生活中，而铝基复合材料是金属基复合材料中研究最深、应用最广的一类复合材料，石墨
烯作为增强体加入铝基复合材料更是研究所需。
本文综述了石墨烯增强铝基复合
材料的制备方法与常见性能测试，以及运用于国防、航空航天、汽车制造、电子
等领域的铝基复合材料。
关键词：铝基复合材料石墨烯应用
1 研究现状
1.1 金属基复合材料概述
金属基复合材料主要是以金属及其合金为基体，人工智能合成的复合材料。
与传统金属材料相比，金属基复合材料具有高比强度、高比刚度外，同时还具有
较高的韧性和抗冲击材料性能[1-2]。
因此，金属基复合材料被广泛运用于航空航天、电子、汽车、交通等领域[3]。
按基体材料分类，分为铝基、镁基、钛基、高温合金、金属间化合物基等复
合材料。
其中，以铝基的研究最为深入广泛，本文以铝基复合材料为主要论述对
象[4]。
1.2 铝基复合材料研究现状
目前已研制成功的铝基复合材料增强体有长纤维、短纤维、晶须和颗粒增强物，其中最具代表性的是颗粒增强材料，随着纳米技术的发展，人们发现了在微
观尺度上的碳纳米管、石墨烯等材料，具有十分优异的刚度与强度，并且纳米尺
寸的增强体和基体结构能够在铝基中发挥尺寸效应，通过发挥材料中的位错、晶
界等微观缺陷的作用来调控材料的性能[5]，本文选择详细叙述的增强体为石墨烯。
2 石墨烯增强铝基复合材料的制备及性能测试
2.1 制备方法
石墨烯在金属铝中极易导致发生化学团聚现象，严重影响制约了石墨烯增强
铝基复合结构材料的发展，因此寻求新的制备技术迫在眉睫。
其制备方法主要分
为固体法、液态法以及固-液态法。
固态法最典型的方法就是粉末冶金法，还有SPS法、热压烧结法。
采用固态法，在制备材料时，无明显界面反应，但工序复杂、难度高，不宜投入工厂量产，只适合实验室制备。
高鑫[1]等采用静电自组装的石墨烯分散方法，将石墨烯均匀
分散在铝基中制得石墨烯增强铝基复合材料。
Bastwrosa[6]等通过球磨法制备了
Al6061-1.0%石墨烯复合粉体，再在630℃的两相区和100MPa压力下热压10分钟
得到石墨烯增强铝基复合材料。
HGP Kumar[7]等通过超声波处理的方法使石墨烯在基体中均匀分散，再通过粉末冶金方法将混合物固结，并在500℃下烧结而成。
液态制造技术常用的主要包括：搅拌铸造法、浸泡法等。
采用液态法，工序
与成本都相比固态法来说有更优异的成绩，但缺点也更明显，其晶粒与强化强比
较粗大，会出现界面反应，且会出现铸造缺陷。
管仁国[9]等采用改进的Hummers
法制备得氧化石墨，与足量的硫酸铜溶液均匀混合、与水合肼反应，空冷熔体至
室温得到石墨烯铝基复合材料。
M Rashad[10]等将石墨烯置于丙酮中并超声处理1
小时，再将其加入铝粉浆料中，经过真空干燥、烧结，最终得到石墨烯增强铝基
复合材料。
固-液态法通常指在制备铝基复合材料时，所用温度处于固相线与液相线之间。
常用方法有半固态铸造法、喷射共沉积法。
2.2 石墨烯增强铝基复合材料的性能测试
石墨烯增强铝基复合材料的性能测试，大都具有以下几种测试。
1．复合材料的密度、致密度测试
致密度是复合材料进行性能测试中十分具有重要的一个经济指标，通过阿基米德排水法测量石墨烯含量的复合材料，并计算出致密度和残余孔隙度。
2. 维氏硬度测试分析
维氏硬度是静载荷压入实验中较为准确的一种方法，也是衡量复合材料力学性能的一个有效简便的方法。
3. 常温压缩性能测试分析
为了进一步研究石墨烯对复合材料力学性能的影响，对此进行常温压缩性实验，实验测出样品的屈服强度。
4. 拉伸断口形貌
通过拉伸断口的宏观照片，可以发现其剪切断裂特征及脆断特征；通过SEM 照片可从微观角度发现断裂特征。
3 应用情况
铝基复合材料是一种高性能的新型材料，中国在汽车、航空、航天、先进武器等产业发展进入一个黄金发展期，对高性能复合材料的需求问题日益旺盛。
3.1 国防与航空航天工业领域
由于铝基复合材料具有良好的综合性能，它具备用于航空航天材料的制备与应用。
目前已应用于火箭、导弹和卫星等航天器上。
早在上世纪90年代，美国在F-22战斗机上的关键电子仪器上运用了铝基复合材料，大大减轻了自重。
中国制造的“愿景”喷气机机身全是用碳纤维增强铝基复合材料制造的，CR929远程宽体大客机的前机身是由铝基复合材料制造[11]。
3.2 汽车制造领域
铝基复合材料应用于汽车制造领域，主要是为了满足当代汽车向轻量化、低能耗、低排放的发展需求。
目前已有将耐磨性与导热性能突出的碳化硅增强铝基
复合材料应用于车辆的刹车盘[12]，齐海波[13]等采用新型锻造工艺制备出碳化硅颗粒增强铝基复合材料。
3.3 电子领域
电子行业是铝基复合材料发展潜力巨大的领域之一。
高体积分数颗粒增强铝基复合材料具有热膨胀系数低、导电性和导热性好等优点。
美国DWA已将颗粒增强铝基复合材料应用于电子元器件的基座、封装板以及外壳上[14]。
4 结论
金属基复合材料具有高比强度、高比刚度、优良的导电导热性、较高的韧性与抗冲击性能，使其广泛运用于国防、航空航天、汽车制造、电子等领域，铝基复合材料更是金属基复合材料中研究最深、应用最广的一类复合材料，石墨烯作为增强体加入铝基复合材料更是研究所需。
石墨烯增强铝基复合材料的制备有固态法和液态法。
固态法包括粉末冶金法、SPS法、热压烧结法；液态法包括搅拌
铸造法、浸泡法、喷射沉积法等。
材料的性能测试有密度及致密度测试、维氏硬度测试、常温压缩性能测试、拉伸断口形貌。
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