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Profa Dra Lígia de Oliveira Ruggiero 09/08/2023
LABORATÓRIO DE FÍSICA IV
ATIVIDADE 1
Bianca Ferreira. RA: 221025286
Bianca Figueiredo. RA: 221024018
Karen Fernanda. RA: 221020331
Gabriel Nakanishi. RA: 201024322
Reflexão em espelhos planos – Teoria, Simulação e prática
Posição objeto e imagem. Translação
Nesta atividade temos como objetivo estudar as características dos raios incidentes e refletidos
em espelhos planos, a formação das imagens pontual e extensa por meio destes raios e a posição
da imagem em relação ao objeto ao deslocar o espelho.
I - LISTA DE MATERIAL
● 1 espelho plano – sugestão: 15cm x 20cm
● 1 vidro transparente – sugestão: 15cm x 20cm
● Um objeto assimétrico
● Transferidor, régua e compasso
● Papel milimetrado ou sulfite
● Programa: Algodoo – Veja a Instalação se ainda não fez.
http://www.algodoo.com/download/
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http://www.algodoo.com/download/
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Na sequência
Programa
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Os Tutoriais do programa estão no Material de Apoio – Classroom
● Programa: Ophysics
https://ophysics.com/
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https://ophysics.com/
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● The Physics Classroom
https://www.physicsclassroom.com/Physics-Interactives/
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https://www.physicsclassroom.com/Physics-Interactives/
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● Programa: Falstad
https://www.falstad.com/
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https://www.falstad.com/
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https://www.falstad.com/mathphysics.html
https://www.falstad.com/ray-optics/simulator/
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https://www.falstad.com/mathphysics.html
https://www.falstad.com/ray-optics/simulator/
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Régua on line.
Sempre verifique se está no tamanho real.
Transferidor on line
https://www.ginifab.com/feeds/angle_measurement/online_protractor.pt.php
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https://www.ginifab.com/feeds/angle_measurement/online_protractor.pt.php
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II – INTRODUÇÃO TEÓRICA
O livro base para este assunto está na Biblioteca Virtual da UNESP, cujo link é:
https://plataforma.bvirtual.com.br/ - Física III – Capítulo 33 e Física IV – Capítulo 34.
Arquivo com a teoria está no Classroom
III - TRABALHO PRÁTICO
III.1 – Raios incidente e refletido em Espelhos Planos
A base para este experimento será o vídeo 1 que está na “Nova Atividade” no Classroom. O
aluno também tem a liberdade para fazer o seu próprio procedimento. O objetivo é registrar
medidas, discutir e concluir sobre os valores dos ângulos de incidência e refletido em um espelho
plano, bem como as posições do objeto (s) e imagem (s´) em ralação ao espelho – Figura 4a,
representada novamente abaixo.
III.1.1 Utilizando o programa: http://www.algodoo.com construa um espelho plano e utilizando
dois lasers, incida dois raios de luz, um a 0° com a normal e o outro em um ângulo escolhido
pelo aluno. A intersecção dos dois raios incidentes define a posição do objeto. Com o
prolongamento dos dois raios de luz refletidos, determine a posição da imagem. Mede a posição s
do objeto puntual, a posição s’ da imagem, os ângulos de incidência e de refração. Informe o que
é real e o que é virtual. Insira a imagem da tela do programa no Quadro 1, colocando o
prolongamento dos raios refletidos, as posições s e s’ e os respectivos ângulos.
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https://plataforma.bvirtual.com.br/
http://www.algodoo.com
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Quadro 1: print da tela do computador com a simulação no programa Algodoo.
Para realizar a simulação apresentada na figura 1, foi utilizado um espelho com 10 metros de
altura e dois lasers, à esquerda do espelho. Representado por S, nas linhas vermelhas contínuas
tem-se o objeto formado na intersecção dos lasers, já à direita em S’ nas linhas pontilhadas,
tem-se representada a imagem.
O primeiro laser foi posicionado no ângulo de , formando uma normal com o0, 0 ° ± 0, 5°
espelho tal qual será nosso referencial de análise para os fenômenos de reflexão. O segundo
laser apresenta uma angulação de , onde passa de encontro com o primeiro laser16, 5° ± 0, 5°
em S e S’.
Figura 1: Simulação feita pelo Algodoo
Para obter o ângulo de inclinação dos lasers, foi calculado através do próprio programa do
Algodoo o ângulo de incidência, e com as ferramentas virtuais utilizamos tanto a régua quanto
o transferidor virtual.
Com isso, como representado nas figuras 2 e 3 foi possível confirmar os ângulos de inclinação
do segundo laser em sua imagem real e virtual, ambos com o eixo de inclinação em
. Já na figura 4, é possível observar a medição feita através da régua16, 5° ± 0, 5°
disponibilizada pelo simulador a distância de S até o espelho e do espelho até à S’, ambos
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apresentando uma diferença de em relação ao espelho, demonstração no qual7, 30 ± 0, 05 𝑐𝑚
é apresentada na Figura 5.
Figura 2: Utilização do transferidor virtual para medir a incidência do segundo ângulo em
relação à posição S.
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Figura 3: Utilização do transferidor virtual para medir a incidência do segundo ângulo em
relação à posição S’.
Figura 4: Simulação feita pelo Algodoo.
Figura 5: Representação das distâncias e ângulos calculados através do simulador.
III.1.2 Agora, com os materiais em mãos: espelho, papel, régua e transferidor e com o que foi
feito na simulação, monte seu experimento e determine pelos traços dos raios incidente e refletido
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o ângulo de incidência e refletido de um determinado objeto pontual e as distâncias s e s’. No
Quadro 2, faça a explicação do procedimento e no Quadro 2, insira a imagem do seu experimento
– uma foto e neste mesmo Quadro 2 faça uma discussão com relação às distâncias s e s’, bem
como os valores dos ângulos de incidência e refletido. Compare o comportamento dos ângulos de
incidência e de refração, bem como a formação da imagem na simulação.
Quadro 2: explicação do procedimento experimental para obter os ângulos de incidência e
refletido de um espelho plano. Imagem do experimento e discussão dos resultados
Figura 6: Procedimento feito para a obtenção dos resultados.
Neste nível, para a obtenção da posição da imagem, foi usada uma folha de papel milimetrado
com 0,10 cm de espaçamento e 0,05 cm de erro.
Representado na Figura 6, com a utilização do laser, foi determinado o caminho que o raio
incidente passava até o espelho. Desta forma, foi delimitado o caminho do espelho, raio
incidente e assim, delimitado o caminho percorrido até a imagem.
Na Figura 7, todos os traços foram delimitados apresentando suas medidas com sua seguinte
coloração: na cor lilás foi traçada nos raios incidentes e refletidos referente ao espelho um.
Com a linha reta prolongada seguida dos pontilhados, foi determinado o raio incidente do
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objeto junto a seu prolongamento, respectivamente. Representado de rosa, temos a linha
normal junto ao raio refletido apresentado em lilás também, seguido em pontilhado até a
posição da imagem 1 obtida no experimento. Desta forma foi obtido com o raio incidente de S
e a linha normal o ângulo de , onde que com raio refletido21, 0° ± 0, 5° 21, 0° ± 0, 5°
também, e as distâncias de S e S’ até o espelho, apresentando ambos o valor de
.8, 00 ± 0, 05 𝑐𝑚
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Figura 7: Dados no papel quadriculado em relação ao experimento.
Observa-se que assim como a simulação, foi possível determinar os valores com certa precisão
como esperado.
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III.2 – Distância entre objeto e imagem na translação do espelho plano – Objeto puntual
Para esta parte do experimento o aluno poderá ter como base a Introdução Teórica – Translação
de Espelho Plano. Tenha como a situação 1 a simulação e o experimento do item III.2. A Figura5
é repetida a seguir.
III.3.1. Utilizando o programa: https://ophysics.com/ ou o Algodoo, mantenha fixa a
posição do objeto e desloque o espelho a uma certa posição x. Determine a posição da imagem.
Mostre os raios incidentes e refletidos e explique a formação da imagem. Faça um print da
simulação e insira no Quadro 3. Coloque as duas situações, antes e depois da translação.
Quadro 3: print da tela do computador com a simulação no programa Ophysics ou Algodoo
para as situações 1 e 2.
Foi realizado um experimento de simulação no programa Ophysics para estudar como a
translação de um espelho afeta a posição da imagem. Essa simulação foi dividida em duas
partes, denominadas situação 1 e situação 2, correspondendo às figuras 8 e 9, respectivamente.
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https://ophysics.com/
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Figura 8: Situação 1, espelho na posição original.
A figura 8 corresponde à situação 1, que serve como referência para a situação 2. Na situação
1, o espelho estava localizado no ponto de origem do eixo x, e a imagem estava a uma distância
igual à do objeto do espelho. Na situação 2, ocorreram mudanças na posição8, 00 ± 0, 05 𝑐𝑚
da imagem e do espelho. O espelho foi transladado para uma posição de no1, 00 ± 0, 05 𝑐𝑚 
eixo x, conforme mostrado na figura 9. Apesar da mudança na posição do espelho, a imagem
ainda mantém a mesma distância em relação ao espelho que o objeto. Entretanto, em relação à
situação 1, houve uma alteração na posição da imagem.
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Figura 9:Situação 2, espelho transladado.
Antes da translação, a distância da imagem até o espelho era chamada de "d". Após a mudança
de posição, a distância entre a imagem e o espelho passou a ser descrita como "d + x", onde "x"
representa a nova posição do espelho em relação à origem da situação de referência. Como
mostrado na figura 9, a distância entre a imagem e o espelho é aproximadamente
.9, 00 ± 0, 05 𝑐𝑚
No Quadro 4, explique o procedimento e coloque uma foto do experimento do antes e depois da
translação. Se fizerem um vídeo, coloque o link. Discuta os resultados e faça uma correlação com
a simulação.
Quadro 4: explicação do procedimento experimental para obter a posição da imagem
em um espelho plano, antes e depois da translação. Discussão dos resultados e correlação com a
simulação.
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Com a folha em mãos, como na primeira situação, foi delimitado através dos raios lasers a
posição do objeto e imagem como demonstrado na Figura 10. Desta forma o espelho foi
transladado como mostrado na figura 11.
Figura 10: Imagem em um espelho plano antes de ser transladado.
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Figura 11: Imagem em um espelho plano depois de ser transladado
.
Assim, como já visto na figura 7, foram delimitadas com a caneta laranja o espelho 2 e os raios
incidentes e refletores respectivamente apresentando um ângulo de em relação21, 0° ± 0, 5°
a normal. O espelho 2 foi transladado em torno de do espelho 1, onde a2, 00 ± 0, 05 𝑐𝑚
imagem 2 correspondente a esta mudança apresentou uma variação de da4, 00 ± 0, 05 𝑐𝑚
imagem 1.
Desta maneira, pode-se observar que a distância que o espelho se afasta do seu ponto original,
a nova imagem gerada apresentará o dobro de distância da trasladação em relação ao espelho.
III.3 – Posição da imagem extensa em relação ao espelho
A base para este experimento serão os vídeos 1 e 2 que estão na “Nova Atividade” no Classroom.
O aluno também tem a liberdade para fazer o seu próprio procedimento. O objetivo é registrar
medidas para discutir e concluir sobre a posição da imagem em relação ao objeto extenso, bem
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como os seus tamanhos, y e y´. Esta parte da atividade está relacionada com a Figura 4b da
Introdução Teórica que é repetida neste item.
III.2.1. Utilizando o programa: https://ophysics.com/ ou o Algodoo fixa a posição do objeto e
determine a posição da imagem. Mostre os raios incidentes e refletidos e explique a formação da
imagem. Faça um print da simulação e insira no Quadro 5.
Quadro 5: print da tela do computador com a simulação no programa Ophysics ou Algodoo
Utilizando o programa Ophysics, foi montada a simulação. Esta simulação consiste em, utilizar
um espelho plano e um determinado objeto para criar uma imagem virtual do mesmo objeto. A
imagem é criada a partir dos prolongamentos dos raios incidentes do objeto refletidos no
espelho, por se tratar de um espelho plano a imagem é enantiomorfa e especular. Além disso, a
imagem virtual possui a mesma distância do espelho que o objeto e mesma orientação vertical.
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https://ophysics.com/
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Figura 12: Simulação do experimento da vela.
Baseado nas proposições acima sobre espelhos planos é possível, a partir da figura 12,
verificá-las para a simulação. Ao observar o objeto, a distância até o espelho é de 8,00 0,05±
cm, que é a mesma distância do espelho até a imagem, que possui, também, a mesma altura e
orientação vertical que o objeto.
III.2.2. Com os materiais: Vidro, objeto, papel, régua e lápis, monte seu experimento,
determinando a posição da imagem. Tenha como base os vídeos do Classroom, cujos sites estão a
seguir:
https://www.youtube.com/watch?v=n0eSPv2cT1Y
Reflexão no Espelho Plano
https://www.youtube.com/watch?v=sdEWuV6pt9E
Física Animada-Imagem Virtual (Espelho Plano)
https://www.youtube.com/watch?v=LCpuwXseTRM
A vela que não apaga
Vocês poderão fazer o seu próprio vídeo e colocar o link nesta atividade.
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https://www.youtube.com/watch?v=n0eSPv2cT1Y
https://www.youtube.com/watch?v=sdEWuV6pt9E
https://www.youtube.com/watch?v=LCpuwXseTRM
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No Quadro 6, explique o procedimento e coloque duas fotos do experimento, sendo uma de
cima e a outra, mostrando a imagem pelo vidro. Se fizerem um vídeo, coloque o link.
Discuta os resultados.
Quadro 6: explicação do procedimento experimental para obter a posição da imagem
em um espelho plano. Discussão dos resultados.
Para obter esse resultado em relação ao procedimento, foi feito o posicionamento do vidro de
forma centralizada e de uma vela de um dos lados, e assim sendo devidamente feitas as
marcações das posições desses elementos, é dado sequência ao experimento, de forma que
quando acendemos essa vela é possível situarmos a outra vela que deverá demonstrar a
imagem, de forma que a chama das duas fiquem projetadas na mesma posição e crie a situação
do espelhamento e consecutivamente essa ilusão de que as duas estão acesas por conta dessa
extensão criada.
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Figura 13: Formação da posição da imagem, do ponto de vista panorâmico.
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Figura 14: Formação da posição da imagem, ponto de vista através do vidro.
Na figura 15 podemos observar a distância do objeto, representado por S, em relação ao vidro
que é de 5,30 0,05 cm, e a distância do vidro para a imagem é de 5,20 0,05 cm.± ±
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Figura 15: Demonstração da distância de objeto para vidro e vidro para imagem.
A seguir é colocado um exercício para que o aluno possa aplicar os conceitos de raios
incidentes e refletidos.
III.4 – Quem pode ver quem?
Explique por meio de raios de luz incidente e prolongamento dos raios refletidos, quem cada um
dos nomes pode ver.
https://www.physicsclassroom.com/Physics-Video-Tutorial/Reflection-and-Mirrors/Ray-Diagram
s-for-Plane-Mirrors/Video
https://www.youtube.com/watch?v=Q_up1e_WqXQ
https://www.youtube.com/watch?v=ccSLaD4EyAs
https://www.youtube.com/watch?v=FwPHGR9bq04
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https://www.physicsclassroom.com/Physics-Video-Tutorial/Reflection-and-Mirrors/Ray-Diagrams-for-Plane-Mirrors/Video
https://www.physicsclassroom.com/Physics-Video-Tutorial/Reflection-and-Mirrors/Ray-Diagrams-for-Plane-Mirrors/Videohttps://www.youtube.com/watch?v=Q_up1e_WqXQ
https://www.youtube.com/watch?v=ccSLaD4EyAs
https://www.youtube.com/watch?v=FwPHGR9bq04
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Quadro 7: Quem pode ver quem?
Utilizando uma folha sulfite, caneta e lápis colorido para destacar as linhas de raio de luz
incidente, foi feita uma ilustração de todo o cenário proposto na atividade. Os raios de luz
incidentes estão demarcados com linhas coloridas, onde cada pessoa tem sua respectiva cor,
Pedro com a cor roxa, Lívia com a laranja, Paulo em vermelho, Fernanda verde, bella em
amarelo e joaquim com a cor marrom, já o prolongamento dos raios refletidos foi tracejado em
cinza.
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Figura 16: O que Pedro vê.
Na figura 16 podemos analisar que Pedro consegue ver metade do grupo, isto é, Bella,
Fernanda e Joaquim, a causa disso pode ser pela sua posição, que se encontra a extrema
esquerda do grupo.
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Figura 17: O que Lívia vê.
Na visão de Lívia, podemos observar que ela vê quase todo o grupo, exceto Pedro, isso pode se
explicar ao fato de que mesmo se traçarmos uma linha de prolongamento entre Lívia e Pedro,
ela estaria fora do espelho, o que seria impossível de vê-lo.
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Figura 18: O que Paulo vê.
Na figura 18, temos uma análise do campo de visão de Paulo, aqui podemos observar que
Paulo se encontra no meio do espelho e mesmo assim não consegue ver todos do grupo, ele vê
o reflexo de Bella, Fernanda, Lívia e a si mesmo.
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Figura 19: O que Fernanda vê.
Podemos observar a figura 19, assim como Lívia, Fernanda também vê a maioria com exceção
de um, Joaquim. Fora isso, Fernanda consegue ver claramente, Bella, Paulo, Lívia, Pedro e ela
mesma.
Figura 20: O que Bella vê.
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Neste caso podemos observar que há uma semelhança com o caso de Fernanda, ambas não
vêem Joaquim, e como estamos falando de Bella, ela vê Fernanda, Paulo, Lívia e Pedro, ela
não se vê no espelho pois o espelho posicionado faz com que ela não se veja.
Figura 21: O que Joaquim vê.
No último caso, temos Joaquim para analisar, seu campo de visão parece ser o menor, pois ele
só consegue ver Pedro e Lívia, podemos levar em conta que Joaquim, assim como Pedro, se
encontra na extrema direita, o que diminui seu campo de visão em relação ao espelho.
III.4 – Tamanho do espelho para que a pessoa mais alta e a pessoa mais baixa da sua casa
possam ver o corpo todo.
Vocês podem ter como base o vídeo:
https://www.youtube.com/watch?v=JqHwZxZ-gW4
Você não sabe olhar no ESPELHO! COMO USAR espelho.
Manual do mundo
Quadro 8: Qual o melhor tamanho de espelho que eu posso ter na minha casa, para que minha família
possa ver todo o corpo? Mostre isto.
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https://www.youtube.com/watch?v=JqHwZxZ-gW4
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Na demonstração a seguir você pode observar a relação entre os objetos e suas imagens,
conseguindo a associação de espelho de tamanho ideal. Para que todos da casa vejam o corpo
inteiro no espelho, meça a altura das pessoas e marque as medidas, com a medida da menor
pessoa é necessário medir ao meio e marcar seu comprimento (y), e o ponto mais alto do
espelho (B) é a altura medida da pessoa mais alta. Como você pode ver na Imagem 14, para
poder ver todo o corpo, o espelho deve ser colocado um pouco acima da sua cabeça e sua
borda deve corresponder a pelo menos metade de sua altura. A imagem incidente e a faixa de
raios refletidos é indicada por linhas tracejadas.
Figura 22 : Representação do espelho ideal.
IV - REFERÊNCIAS
HALLIDAY, D., RESNICK, R., WALKER, J. “Fundamentos de Física”. Vols. 3 e 4. 10a ed.,
Editora Livros Técnicos e Científicos Ltda. 2016.
YOUNG, H.D.; FREEDMAN, R.A, Física IV – Ótica e Física Moderna, Vol. 4, 12a ed.,
Editora Pearson, 2009.
https://www.sofisica.com.br/conteudos/Otica/Reflexaodaluz/espelhoplano.php
https://bv4.digitalpages.com.br/?term=Fisica%2520IV&searchpage=1&filtro=todos&from=b
usca&page=41&section=0#/legacy/36907
Transferidor: Tutorial: https://www.youtube.com/watch?v=A0uzf2AmYLc
Vídeos do Classroom – Abrindo no Mural
32
https://www.sofisica.com.br/conteudos/Otica/Reflexaodaluz/espelhoplano.php
https://bv4.digitalpages.com.br/?term=Fisica%2520IV&searchpage=1&filtro=todos&from=busca&page=41&section=0#/legacy/36907
https://bv4.digitalpages.com.br/?term=Fisica%2520IV&searchpage=1&filtro=todos&from=busca&page=41&section=0#/legacy/36907
https://www.youtube.com/watch?v=A0uzf2AmYLc
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Abrindo em “Atividade”
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