双通AAO 多孔阳极氧化铝模板

多孔阳极氧化铝（AAO ）的电解制备及着色一、 实验目的与内容掌握稳压电源的使用；掌握电解法制备多孔材料的原理和方法；着色工艺方法。

二、 实验基本原理铝及其合金在大气中其表面会自然形成一层厚度为40~50Å薄的氧化膜。

虽然能使金属稍微有些钝化，但由于它太薄，孔隙率大，机械强度低，不能有效地防止金属腐蚀。

用电化学方法即阳极氧化处理后，可以在其表面上获得厚达几十到几百微米的氧化膜。

后者的耐蚀性力很好。

硫酸阳极氧化所得的氧化膜厚度在5~20微米之间，硬度较高，孔隙率大，吸附性强，容易染色和封闭。

而且具有操作简便、稳定、成本低等特点，故应用最为广泛。

当把零件挂在阳极上，阴极用铅棒，通入电流后，发生如下反应： 阴极上↑→++2H e 2H 2阳极上Al － 3e → Al 3+6OH - → 3H 2O ＋ 3O 2- 2Al 3+ ＋ 3O 2- → Al 2O 3 ＋ 399(卡)硫酸还可以与Al,Al 2O 3发生反应2Al ＋ 3H 2SO 4 → Al 2(SO 4)3 ＋ 3H 2↑Al 2O 3 ＋ 3H 2SO 4 → Al 2(SO 4)3 ＋ 3H 2O铝阳极氧化膜的“生长”和“溶解”这对矛盾中发生和发展的。

通电后的最初数秒钟首先生成无孔的致密层（叫无孔层，或阻挡层），它虽只有0.01~0.015um 。

可是具有很高的绝缘性。

硫酸对膜产生腐蚀溶解。

由于溶解的不均匀性，薄的地方（孔穴）电阻小，离子可能过，反应继续进行，氧化膜生长，又伴随着氧化膜溶解。

循环往复。

控制一定的工艺条件特别是硫酸浓度和温度可使膜的生长占主导地位。

必须注意，氧化膜的生成和成长过程是由于氧离子穿过无孔层与铝离子结合成氧化膜的，与电镀过程恰恰相反，电极反应是在氧化膜与金属铝的交界处进行，膜向内侧面生长。

铝阳极氧化膜的生长和溶解规律可用其电压—时间曲线来说明。

见图1、图2.A 区：在最初10秒钟内曲线直线上升，电压激剧增高，说明生成了无孔层电阻增大，这时成膜占主导，阻碍了反应继续进行。

阳极氧化铝模板（aao）的制备与应用研究【深度与广度兼具的中文文章】题目：探究阳极氧化铝模板（AAO）的制备与应用研究在科技领域中，阳极氧化铝模板（AAO）作为一种重要的材料，具备多种应用潜力。

本文将深入探讨AAO的制备方法和广泛的应用领域，以及对于未来发展的个人观点和理解。

1. 了解AAO的概念让我们对阳极氧化铝模板（AAO）进行一个简单的概念了解。

AAO是一种通过阳极氧化制备而成的铝氧化物薄膜，具有均匀的孔洞结构和优异的性能。

这种特殊的结构使得AAO在多个领域都具有重要的应用前景。

2. AAO的制备方法在研究AAO的制备方法时，我们发现了多种不同的技术途径。

其中，常见的方法包括模板法、自组装法和阳极氧化法等。

每种方法都有其独特的优势和局限性，需要根据具体的应用需求来选择合适的制备方3. AAO在纳米材料合成中的应用随着纳米技术的发展，AAO在纳米材料合成中发挥着重要作用。

其孔洞结构可以作为模板，用于制备纳米线、纳米颗粒等材料，具有广泛的应用前景。

在这一领域，AAO的制备方法和孔洞结构对最终制备的纳米材料性能有着重要影响。

4. AAO在生物医学领域中的应用除了在纳米材料合成中的应用外，AAO还在生物医学领域中展现出巨大潜力。

AAO的孔洞结构可以用于药物输送系统的设计，具有提高药物载荷量和控制释放速率的优势。

其生物相容性和可调控的孔径大小也为生物医学材料的设计提供了可能性。

5. 个人观点与展望在撰写本文的过程中，我对AAO的制备与应用研究有了更深入的理解。

我认为，未来在这一领域的发展中，需要重点关注制备方法的优化和应用性能的提升。

跨学科的合作也将推动AAO在纳米材料、生物医学等领域的更广泛应用。

通过对AAO的制备和应用研究的探讨，我们深入了解了这一重要材料的特点和潜力。

随着科学技术的不断进步，相信AAO必将在更多领域展现出其重要价值，为人类社会的发展做出贡献。

在撰写本文的过程中，我对AAO的制备与应用研究有了更深入的理解，并对其未来发展充满期待。

AA 包括模板即P AA 早在的氧极氧多孔类型的阳多孔渡层景引典型AA 这样和金O 模板，即括单通AAO 板无机膜（上Porous Ano O 。

在 19 世纪中氧化膜，并发氧化工艺最孔型两种氧型，一般来说阳极氧化膜孔型的阳极层。

近年来引起了人们型AAO 结构O 具有蜂窝样的单元中金属之间。

AAO 即阳极氧化O 模板，双上木科技）等odic Alumin 中期，人们发现这层氧最早出现在 2氧化结果。

形说，采用硼膜；采用硫酸极氧化膜。

多，高度有序极大的兴趣构如下图所窝状结构，间有个圆形O 无机化铝模板，A 双通AAO 模等。

但更为准na ，因为阻挡们就发现铝的氧化膜极大地20 世纪 20形成这种不同硼酸等几乎不酸、磷酸、草多孔型阳极氧序AAO/PAA 趣，国内外所示：即由许多六形的小孔。

在机膜-A Anodic Alum 模板，超薄A 准确的说法挡型，即阳的表面通过地提高了铝年代，在不同结构的条不溶解氧化草酸等溶解氧化铝膜过A 膜在现代外学者争开展六角形柱体在孔的下端AAO 模minum Oxid AAO 模板法应该为多孔阳极氧化无孔过电化学阳极铝表面的耐腐不同的氧化条条件主要取决化膜的酸作为解能力较强的过去主要用作代工业和高新展了对它的氧化物原胞端有个半球形模板de ，又称A （上木科技孔阳极氧化孔的氧化层极氧化可以腐蚀性和耐条件下，会决于氧化时为电解质会的酸作为电作着色层和新技术方面的研究。

胞（单元）形的阻挡层AAO 无机膜技），V 型A 化铝, 简称P 层，也可以称以形成一层致耐磨性。

铝的会产生致密型时所用电解质会形成致密无电解质则会形和粘接工艺的面广阔的应用组成的，每层，位于氧化膜，AAO PAA ，称为致密的阳型和质的无孔形成的过用前每个化层典型AAO模板的微观结构示意图超薄双通AAO结构，草酸中制备AA 高纯（阴 两然后压、 电解氧化单通A O 制备过程纯度铝片（阴极）个电极置于后通过恒压电流、时解工艺一般化。

标题：深度探究阳极氧化铝模板（AAO）的制备与应用研究一、概述阳极氧化铝模板（AAO）是一种具有微孔结构的材料，由于其独特的性质在众多领域展现出了巨大的应用潜力。

本文将深入探讨AAO的制备方法和其在各个领域的应用研究。

二、AAO的制备方法1. 模板法制备模板法是制备AAO的常见方法，通过模板的作用，在铝基底上形成一定孔径和密度的孔洞结构。

该方法可以利用硬模板或软模板，如聚苯乙烯球和聚苯乙烯磺酸钠等，通过控制模板的大小和形状来调控AAO 的孔洞结构。

2. 自组装制备自组装是一种简单高效的AAO制备方法，通过表面张力和化学吸附等现象，使得前驱体在铝表面形成规整的排列。

随后进行阳极氧化处理，即可得到具有有序孔洞结构的AAO材料。

3. 氧化还原制备氧化还原法是将铝箔经过预处理后，在氧化液中进行氧化还原反应，从而形成具有孔洞结构的AAO材料。

这种方法制备的AAO具有高度可控性和规整性，能够满足一些特殊应用的需求。

三、AAO在材料科学中的应用研究1. 纳米材料制备AAO模板具有均匀、有序的孔洞结构，可以用作纳米材料的制备模板。

通过在孔洞中填充各类材料并去除模板，可以制备出具有规整结构和特殊性能的纳米材料，如纳米线、纳米颗粒等。

2. 光伏领域应用AAO的孔洞结构对光子在介质中的传播和反射具有一定影响，因此在太阳能电池、光子晶体和光子晶格方面具有重要应用潜力。

通过调控AAO的孔洞结构和尺寸，可以提高光电转换效率和光学性能。

3. 储能材料研究AAO的孔洞结构可以用于储存和传输离子或分子，因此在储能材料领域有着广泛的应用。

通过在孔洞中填充导电材料或特定离子，可以制备出具有高效储能性能的新型材料。

四、结语通过对AAO的制备方法和应用研究的探讨，我们可以看到AAO具有广阔的应用前景和重要的研究价值。

在未来的科研工作中，我们需要深入研究AAO在材料科学、光伏领域和储能材料等方面的应用，同时不断改进制备方法，以推动其在实际应用中发挥更大的作用。

80材料导报2008年8月第22卷专辑ⅪA A O模板的制备及其应用*李晓洁，张海明，胡国锋，李育洁(天津工业大学理学院，天津300160)摘要阳极氧化铝模板由于其价廉，制备工艺简单，以及特殊的结构和多样的组装方法得到了广泛的研究和应用。

主要阐述了A A O模板的制备、影响因素，及其在纳米组装体系中的应用，包括量子点、纳米线、纳米管和“同轴电缆式”层状纳米材料等，介绍了A A O组装体系的应用，最后提出了A A O模板的潜在发展。

关键词二次阳极氧化氧化铝模板纳米材料中图分类号：0611Fa br i c at i on a nd A ppl i ca t i on of A A O Tem pl at eLI X i aoj i e，Z H A N G H ai m i ng，H U G uof eng，L I Y uj i e(Col l ege of Sci e nce，Ti an j i n Po l yt e chni c U ni ver si t y，T i anj i n300160)A bs t ractB ec a u s e of i t s l ow cost，si m pl e pr epa r at i on t ec hnol o gy，as w el l as i t s s peci al s t r uct u r e and va r i ousa ss em bl y m e t hods．t he A A O t e m pl at e ha s been w i de l y r e sear che d and use d．T h i s paper m ai nl y el a bor at es t he pr epar a—t i on，i nf l uenc i ng f act or s of t he A A O t em pl at e，a nd i t s appl i cat i on i n t he nano-a ss e m bl y sys t em，i nc l udi ng quant um dot，na now i r e，na not ube，and coaxi a l cab l e l a m i na r na no-m a t er i al s and SO O i l,T h i s ar ti cl e al s o i n t r o duce s t he appl i cat i on ofA A O a ss em bl y s ys t em and f i nal l y pr opos e s t he pot en t i al deve l opm e nt of t he A A O t em pl at e．K ey w or ds t w o-st e ps a nodi za t i on，al um i num oxi de t e m pl a t e，nano m at e r i al s0引言1953年K el l er等首先报道了用电化学的方法制备多孔氧化铝膜，此后这种具有独特结构的模板被广泛用于各种纳米结构材料的制备。

高孔密度阳极氧化铝模板的制备及结构表征王学华;马连姣;许震;曹宏;张保华【摘要】采用两步氧化法制备出双面多孔阳极氧化铝模板(AAO),并进一步发展了模板通孔工艺,得到单层高密度多孔氧化铝模板,并用XRD、SEM和AFM对模板结构进行了表征.结果表明,草酸环境下制备的AAO模板孔排列高度规整,孔密度为10(11)个/cm2量级,孔径为45～55 nm,孔间距为100～120 nm.【期刊名称】《武汉工程大学学报》【年(卷),期】2008(030)001【总页数】4页(P48-50,54)【关键词】多孔氧化铝;双面多孔阳极氧化铝模板;通孔【作者】王学华;马连姣;许震;曹宏;张保华【作者单位】武汉工程大学材料科学与工程学院,武汉,430074;武汉工程大学材料科学与工程学院,武汉,430074;武汉工程大学材料科学与工程学院,武汉,430074;武汉工程大学材料科学与工程学院,武汉,430074;武汉工程大学分析测试中心,武汉,430074【正文语种】中文【中图分类】TG146.10 引言高纯铝片经阳极化处理可以自组织形成Al2O3多孔薄膜[1]，该薄膜具有耐高温、绝缘性好、孔洞大小一致、分布均匀有序且彼此平行等优点.自20世纪90年代以来，人们一直尝试以A12O3多孔膜为模板利用其多孔性来合成纳米结构材料，已经成为国际上研究的热点，并越来越受到人们的重视[2].近年来，AAO模板的应用扩展到磁性器件、光学器件和光电子器件等领域，取得了一些成果[3].现在比较广泛采用的AAO模板制备方法是两步氧化法[4,5]此方法主要原理是除去第一次氧化形成的不规整均匀薄膜，进而第二次氧化形成高度有序的规则孔洞，达到制备高质量AAO模板的目的[6].然而某些场合下，要求制备出通孔的AAO模板，例如模板法制备纳米线[7].本文在制备高质量模板的基础上，采取通孔技术除去铝基和阻障层，制备出单层通孔AAO模板.1 实验1.1 双面AAO模板制备取纯度 99.95%的长方形铝箔，经N2气氛中高温退火后，再用超声波清洗器清洗30 min.置于稀硝酸中浸泡5 min，并用稀NaOH溶液于一定温度下除油30 s.除油后的铝箔在热抛光液(体积比VH3PO4∶VH2SO4∶VHNO3=74∶23∶3)中进行化学抛光，时间为 3.5 min.抛光结束后，迅速用蒸馏水洗净备用.一次氧化在0.3 M的草酸溶液中进行，电压40 V，时间30 min.除膜用H3PO4和H2CrO4混合液，温度60 ℃，时间10 min.与第一步相同的条件下继续氧化除膜后的样品，时间2.5 h，即得双面AAO模板.1.2 通孔AAO模板的制备将上述样品的单面用市售指甲油保护，浸于稀NaOH溶液，时间约4 ～5 min.洗净后在稀氯化铁(FeCl3)溶液中浸泡直至模板完全透明.最后用稀H3PO4溶液浸泡(50℃，4 min)以除去阻障层，完成后用丙酮清洗，烘干备用.1.3 表征方法样品的XRD表征在Shimadzu XD-5A型X射线衍射仪上进行(电压30 kV，电流20 mA，扫描速度4(°)/min，扫描范围20～70°).SEM和AFM表征分别在JSM-5 600 LV型扫描电子显微电镜和CSPM4000型扫描探针显微镜(接触模式)上进行.2 结果及讨论2.1 XRD表征图1为第二次氧化后得到的模板XRD谱图.由图中可看出在2θ为20°～30°间有典型无定形氧化铝的波胞，同时在2θ分别为44.7°和65.1°处出现了Al(200)和Al(220)两个特征峰.可见，两步氧化法得到的氧化铝模板是非晶态，同时在模板中存在没被完全氧化的夹心铝层.图1 AAO模板的XRD图谱Fig.1 XRD pattern of AAO template2.2 SEM表征用扫描显微电镜观察二次氧化后的样品表面，结果如图2和图3所示.图2 AAO模板正面SEM图(×40000)Fig.2 SEM image of the top of AAO template(×40000)图3 模板背面SEM图(×40000)Fig.3 SEM image of the back of AAO template(×40000)由图2，3可以看出，在上述的工艺条件下制备出的多孔模板的孔洞排列整齐，大小均一.孔径为45～55 nm，孔密度约为1011/cm2.在模板氧化过程中，影响模板孔洞的工艺参数主要有氧化时间、电压和电解液浓度.随着氧化时间的增长，孔深增大；电压增大，孔径增大；电解液浓度增大，电流密度增大，孔洞的直径增大. 图4和图5分别是AAO模板障碍层和通孔后的SEM图.图4 模板障碍层形貌(×30000)Fig.4 SEM image of barrier layer (×30000)图5 通孔模板表面形貌(×40000)Fig.5 Su rface image of through-hole AAO template(×40000)从图4中可以看到阻障层的真实形貌，阻障层是由半球状的凸起构成，其尺寸与模板孔径大小相当，其形成原因可从模板氧化过程中电场支持下的溶解模型得到解释[8]，在孔洞的最底端电荷最集中，溶解速度最快，便形成了阻障层凸起的形貌.图6是通孔后AAO模板截面SEM形貌图.从图6中可以看出经过通孔工艺后的模板内部孔道的形貌，可见经过去障碍层的模板两边通孔，孔洞贯穿整个模板，达到较好的通孔效果.同时由于H3PO4的扩孔作用，使得孔尺寸较图3中的大(d=56.9 nm)，孔间距变小，孔壁变薄.图6 通孔模板截面SEM形貌Fig.6 SEM image of cross section of the template2.3 AFM表征图7是模板正面的AFM图像.图7a所示的是模板的表面三维形貌，有一定的立体衬度.可以看出，所制得的氧化铝模板孔洞是高度规整的，孔洞的排列整齐.孔间距约为100～120 nm，孔密度约为1011/cm2 ，结果与SEM表征结果一致.(a)AFM三维图(1.6 μm×1.6 μm)(b)AFM平面图(1.6 μm×1.6 μm)(c)高倍AFM照片(0.5 μm×0.5 μm)图7 模板正面的AFM图像Fig.7 AFM image of the top of AAO template (a-3D image, area of 1.6 μm×1.6 μm);b-2D image, area of 1.6 μm; c-high power image, area of 0.5 μm×0.5 μm3 结语a.在草酸条件下，采用两步氧化法得到AAO模板孔密度为1011/cm2 、孔径为45～55 nm、孔间距为100～120 nm，氧化电压和极板间距对模板结构影响较大.b.采用酸碱表面腐蚀技术可以得到质量较好的单层穿孔模板，腐蚀时间和腐蚀手段的选择对最后得到的单层模板孔洞尺寸以及模板强度等特性有着很重要的影响.致谢：感谢武汉工程大学材料学院林志东老师提供AFM测试.参考文献:[1]黎樵焱．铝阳极氧化膜形态结构和成分分布的研究[J]．表面技术，1992，21(4)：159.[2]任刚，陈皓明．多孔型阳极氧化铝膜在纳米结构制备方面的研究和进展[J]．材料导报，2002，16(10)：45-48.[3]Huixin He, Nongjian J Tao. Electrochemical Fabrication of Metal Nanowires, Encyclopedia of Nanoscience andNanotechnology[J].USA:American Scintific Publishers, 2003,10:1-18.[4]Itoh N, Kato K, Tsuji T,et al. Preparation of a tubular anodic aluminum oxide membrane[J]. Journal of Membrane Science, 1996, 117:189-196. [5]徐金霞，黄新民．二次阳极氧化方法制备有序多孔氧化铝膜[J]．化学物理学报，2003，16(3)：223-226.[6]Govyadinov A, Emeliantchik I, Kurilin A.Anodic aluminum oxide microchannel plates，Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1998, 419: 667-675.[7]Sauer G, Brehm G, Schneider S,et al. Highly ordered monocrystalline silver nanowire arrays[J].JOURNAL OF APPLIED PHYSICS,2005,91(5):3243-3247.[8]Vrublevsky I, Parkoun V, Schreckenbach J.Analysis of porous oxide film growth on aluminum in phosphoric acid using re-anodizingtechnique[J].Applied Surface Science, 2005，242:333-338.。

阳极氧化铝膜
阳极氧化铝膜（Anodic Aluminum Oxide, 简称AAO）是通过
在铝材料上进行电化学氧化处理而形成的具有多孔结构的氧化铝膜。

阳极氧化铝膜的制备过程一般包括以下步骤：首先将铝材料作为阳极，与阴极（一般为不锈钢）一起通过电解液（如硫酸或草酸溶液）连接在一起，施加一定的电压和电流关系，使铝材料表面氧化生成铝氧化物。

在此过程中，阴极上的氢气析出，而形成的铝氧化物在阳极表面生成均匀且致密的氧化铝膜。

具体的氧化膜结构和孔径大小，可以通过调整电解液成分、温度、电压和电流密度等控制因素来调节。

阳极氧化铝膜具有一定的物理和化学稳定性，并且具有高度有序的多孔结构。

其孔径大小可调节，并且具有均匀的孔径分布。

AAO膜的孔径一般在纳米到微米级别之间，常见范围为几十
纳米到几百纳米。

这种多孔结构的氧化铝膜能够在许多应用中发挥重要作用，例如作为模板用于生长纳米线、纳米颗粒等纳米材料，还可用作支撑材料、滤膜、光学薄膜、催化剂载体等领域。

总的来说，阳极氧化铝膜具有丰富的应用潜力，并且其制备过程相对简单，因此在纳米技术和材料科学领域引起了广泛的关注。

论文：多孔阳极氧化铝模板及磁性纳米线/管的制备与研究【中文摘要】多孔阳极氧化铝模板〔anodic aluminum oxide, AAO〕由于制备简单，孔径大小可控，化学性质稳定，已经获得了广泛的应用，本文采用两步阳极氧化法制备了一系列阳极氧化铝模板并采用电化学沉积的方法在模板中制备了Fe、Ni纳米线及纳米管阵列，采用X射线粉末衍射仪〔XRD〕、透射电子显微镜〔TEM〕、扫描电子显微镜〔SEM〕和振动样品磁强计〔VSM〕对样品的成分、构造、形貌和磁性进展了研究。

主要工作如下：(1)分别以硫酸、草酸和磷酸为电解液制备了一系列的氧化铝模板，主要研究了氧化电压，电解液温度，二次氧化时间及扩孔时间对模板形貌的影响。

结果发现，以硫酸作为电解液时制备的模板孔径最小，一般小于30nm；草酸作为电解液时，要想制备有序的模板，氧化电压不易太高，一般在30-80V之间，制备的模板孔洞较小，直径在几十纳米左右；磷酸作为电解液时，制备有序模板的氧化电压较高，一般在100-200V之间，制备的模板孔洞较大，直径可达几百纳米。

无论以何种酸作为电解液，在一定X围内都有如下规律：模板的孔径随氧化电压的升高而增大；降低电解液温度模板孔洞的有序度提高；延长二次氧化时间可以增加孔的深度；孔径与扩孔时间成线性关系。

通过一系列的实验，掌握了制备模板特定孔径大小和膜厚的实验条件，为进一步制备一维纳米材料做好了准备。

(2)采用直流电沉积法在双通氧化铝模板中制备了一系列Fe纳米线阵列，并研究了模板的孔径和沉积电压与纳米线形貌和磁性的关系。

结果说明，所制备的Fe纳米线为〔111〕和〔211〕的多晶构造。

直径与所使用模板的孔径一致，外加磁场沿纳米线方向比垂直纳米线方向的矫顽力大，而且，随着所用模板孔径的增加，纳米线的直径增加，长径比减小，导致形状各向异性能减小，因而矫顽力和剩磁都随之降低。

沉积电压对纳米线的长度和外表形貌都有重要影响，沉积电压为-1.1V时，Fe纳米线外表最光滑而且此时纳米线比拟长，矫顽力出现最大值，上述结果说明纳米线的磁性不仅受长径比的影响还受其外表形貌的影响。

多孔阳极氧化铝(AAO)模板的制备与特性研究
张景川;石鲁珍
【期刊名称】《塔里木大学学报》
【年(卷),期】2004(016)003
【摘要】阳极氧化通常指通过电化学氧化使作为阳极的金属表面生成氧化膜的工艺。

这一工艺已广泛应用于铝、铜、镁以及其他各种合金的表面精饰，在电解电容的制造、金属装饰材料的表面染色、提高零件的表面性能(抗蚀、耐磨、绝缘等)以及制造光电介层等方面得到了大量的应用。

【总页数】5页(P24-28)
【作者】张景川;石鲁珍
【作者单位】塔里木农垦大学文理学院，新疆,阿拉尔843300;塔里木农垦大学文理学院，新疆,阿拉尔843300
【正文语种】中文
【中图分类】TQ15
【相关文献】
1.纳米多孔阳极氧化铝模板的制备方法及应用的研究进展 [J], 赵婷婷;刘皓;李津;康卫民;韦尚志
2.多孔阳极氧化铝模板制备的研究进展 [J], 曹国宝;朱文;李镜人;李振轩
3.硅基多孔阳极氧化铝模板的制备研究 [J], 吴国伟;汪晶;方小利;刘文秋;李美亚;朱永丹
4.高度有序多孔阳极氧化铝模板的制备研究 [J], 杨洁;程志远;翟顺;林雅婷
5.多孔阳极氧化铝模板的制备及其光学特性研究 [J], 吴玉程;马杰;叶敏;解挺;杨友文;李广海;张立德
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