cost-effective

能不能降低安全空气的价格而不牺牲效果?

我开始做DIY空气净化器之后,很快就有人冒出来模仿我的DIY。我不介意,因为我把制作说明发布到网上,所以谁都可以做,并不是一定要用我的。不过,我看到两家价格比我便宜,还说我太贵了!

作为一个书呆子,我第一反应是要研究。所以我订了他们的货,发现他们用的风扇更小,而用的HEPA捕捉颗粒效果特别低。HEPA一般能捕捉99%的0.3微米及以上的颗粒;我发现这个更便宜的HEPA捕捉了85.8%(测试)。

有没有办法让HEPA再便宜?

不过,如果能有同样效果但更便宜的HEPA就更好了。所以我开始测试宽度稍微小一点的HEPA。为什么呢?因为HEPA能便宜6%,但是宽度还足够盖上风扇的出风口。

测试

作为一个书呆子,我还是想先去测试,以确认效果没有降低。所以我用DIY 1.0 + 29mm HEPA做了10次过夜房间测试,然后跟我之前发布30mm HEPA的测试比较了

测试是在北京的15㎡卧室里做的。空气测试仪是一台Dylos DC1700,能测到0.5微米颗粒(手提空气测试仪跟大使馆官方测试仪相比,准不准?)。

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为了算效果,我算了起床之前最后4个小时的颗粒污染浓度,然后跟没开净化器的时候比较。同时我记录了外面的PM 2.5数据。以下是其中一天测试:

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结果

10次测试,DIY 1.0 + 29mm HEPA平均减少了86%的0.5微米颗粒和91%的2.5微米颗粒。

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这个测试结果是说明29mm的HEPA效果跟30mm HEPA没有区别。所以我把HEPA的价格降低6%,从80元到75元。书呆子这回高兴了!

HEPA价格对比

从性价比看,淘宝上Blue Air HEPA要359元,IQ Air要2,150元(还有长期使用成本对比)。

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书呆子注释:实验重做

做实验的时候,科学家注重replication(重做)。如果一个现象是真的,应该能在不同的实验当中重做而得到类似的结果。虽然做这次测试的时候,重做不是主要的目标,这系列的测试是我测试DIY 1.0的第三个系列的测试 (包括早期测试200天长期寿命测试)。再加上美国医生Dr. Saint Cyr的测试,被重做的次数已经足够。

公开数据

跟之前一样,为了其他学霸同胞们,我发在下面布了原始数据和测试方法细节。

原始数据

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户外PM 2.5的波动

我觉得这种几个小时的测试比常见的20分钟测试(比如CADR测试)更好,因为这是我们用空气净化器的更常见的方式。不过,八个小时测试的短处是,做测试的时候,外面的PM 2.5有可能会上升或者下降。如果外面PM 2.5下降,会夸大净化器的效果。如果外面PM 2.5上升,会低估净化器的效果。

如果算10次测试的平均值,这些波动应该会互相取消,但是还是值得分析数据,确定外面PM 2.5的波动没有影响结果。这10次测试当中,两天(9/25和11/10)的PM 2.5数据有比较大的波动。我去掉这两天的数据之后,平均消除的颗粒数据基本没变:84%的0.5微米颗粒和91%的2.5微米颗粒。

测试中户外PM 2.5

也值得看看测试的那10天,外面PM 2.5是不是跟北京平常PM 2.5水平一样。这10次测试的时候,外面PM 2.5平均值是116微克。这个比北京近5年的平均PM 2.5高差不多20微克(以我分析的美国大使馆PM 2.5数据为准)。所以这些测试能够代表北京常见的PM 2.5水平或者甚至更高的水平。

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DIY爱好者发明大炮“安静版本”

我最近收到住在北京Bill的邮件。他用DIY大炮减少家里的颗粒污染。

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但是他像我一样想降低大炮的噪音。

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所以Bill用了DIY精神来设计一个“静音版本”。他用塑料方块制造了一个箱子,将噪音挡在里面。

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箱子前后端有开口,帮助通风,虽然我猜这样做可能会降低几个百分点的净化效果。为进一步降低噪音,他在里面还用了被子盖上风扇。

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结果噪音降低6 dB!这区别多大?如果你已经有大炮,低档噪音是52 dB。作为比较,Bill大炮的高档噪音比这个低2 dB。确实挺安静的!

如果你对用Bill的设计感兴趣,我建议关注两点:

  1. 这个设计应该会有点减少空气的流通性。我猜总体效果会降低至少几个百分点,但是要做比较测试后才能确知。
  2. 要注意避免风机超热。设计完了之后,先开高档看看温度。

支持Bill的作业!

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活性炭能去除甲醛吗?

我开始做DIY空气净化器之前,我的一个中国朋友问起甲醛了。我的中文还行,但是我当时还是要查词典。我当时就发现在中国有很多人担心甲醛。

为什么那么担心?因为甲醛导致很恐怖的症状,比如溃疡和癌症,但是普遍出现在建材和新的家具中。科学家做过测试发现,新装修的房子的甲醛含量比较高。

去除甲醛为什么那么难?

甲醛很难去除因为它是以气体的形式从建材中散发出来的,而净化器最关键的滤网(HEPA滤网)不是针对气体。我看到过有的净化器公司说他们的产品可以去除甲醛,空气净化器厂家是有动机这么说的,但是我想真正测试活性炭到底能不能去除甲醛。

另外我还看到过有公司说卖“分解甲醛喷雾”。这个听起来像万金油,所以更需要科学测试来确认。

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测试

做这种测试有一个障碍:测到甲醛。如果你上淘宝搜索,你会以为测到甲醛很容易。很多淘宝店卖“甲醛检测仪”,但是这些是广泛VOC检测仪,并不是专门测甲醛的。所以就算机器显示有甲醛,我们也无法知道测到的是甲醛还是其它的VOC。

所以为了保证我测到的是甲醛,我买了甲醛溶液–为了科学牺牲我们的身体健康!

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为了散发这个甲醛,我们在电饭锅里放了100ml甲醛和250ml水。测试房间是4.14m²的阳台(容量10.35m3)。

我的Industrial Scientific MX6检测仪能测到VOC,而且在这种情况我们知道这个VOC指的是甲醛。

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为了针对甲醛,我在大炮身上系上了复合材料活性炭滤网。我们同时开了电饭锅和风扇,然后一直开到检测仪上的数据回到0。在控制条件测试时,我们只开了风扇(没有滤网)。一共做了三次活性炭测试,两次控制条件测试。

结果

测试数据是这样的,从甲醛最高值开始:

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但是我们需要确保这个效果是来自活性炭,而不是甲醛自然散发掉的,所以要跟只有风扇的测试数据比较。这是两种测试对比:

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我算了所有的测试平均值,然后分别算了用活性炭和只用风扇的区别。平均来说,活性炭在最高值之后15分钟内减少了50%甲醛,然后在25分钟内减少了100%。

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结论

这种复合材料活性炭滤网能去除甲醛。我之前做的测试显示也能去除其它种类的VOC

所有的人都需要活性炭吗?

科学研究发现新盖的房子和最近装修的房子的甲醛含量比其它的房子要高,所以如果你的房子是新装修的,最好用活性炭。

如果最近没有新装修,还需要活性炭吗?我用了MX6检测仪测试很多没有最近装修的房子,结果每次显示0。这个不一定是说明真的完全没有VOC。有可能房子里有VOC,但是低于MX6检测仪能测到的范围。不过,我觉得可以说在没有明显的VOC来源的房子里,活性炭是可选的。

还需要HEPA吗?

活性炭是针对异味和几种有害气体,而不是广泛针对颗粒污染(比如PM 2.5)。而且活性炭的工作原理就是让很多空气穿过,而不是挡住颗粒。我试过光用活性炭滤网,结果减少房间里面的颗粒污染效果并不好。所以还是需要HEPA。

公开数据

为了其他的书呆子同胞,我发布原始数据和测试方法。

数据

数据文件很大,所以我以下载格式提供。这是数据总结:

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测试方法

为了看MX6检测仪的细节、检测仪位置和只有风扇的控制条件测试,请看我之前做的VOC测试。除了污染来源以外,其他的条件都是一样的。

怎么知道检测仪真的是测到甲醛?

我想确认MX6真的是测到甲醛,而不是弄混了电饭锅发出的热气和水汽。所以我做了测试,在电饭锅里只加水,不加甲醛。在这个测试当中,MX6一直显示0:

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这个结果告诉我们MX6检测仪不会把水汽/热气和甲醛弄混了。

测试缺点

我之前做的VOC测试一样,一个缺点是甲醛不是自然存在的甲醛。最理想是找到一个最近装修的房子,已经有甲醛的房子作为测试地点。这样的情况会更接近大多数人用活性炭的情况。

不过,做那种测试有一个问题:在那种情况下,我们用手提VOC检测仪无法知道测到的VOC是甲醛还是其它的VOC。从一个角度来看,这不是很大的问题,因为任何VOC我们都想减少。不过,另一个角度是还有很多人特别关心甲醛。为了做那种测试,我们需要采样,然后寄到实验室(如果有人知道更简单的测试方式,请告诉我!)。

4-4

DIY长期成本/天?少于一瓶矿泉水

我发表DIY空气净化器制作说明之后,有人问:“确实比品牌便宜,但是算HEPA长期成本之后还划算吗?”

DIY HEPA使用成本是多少?

我当时没有答案,因为知道HEPA能用多久需要做长期测试(尤其是在中国的空气污染条件下做测试,而不是在瑞士)。所以我在北京的空气情况下做了长期测试,每天开DIY 1.0,开机8个小时,每天测试效果。200天测试之后,终于有答案。

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140天左右(4个多月)效果降低5-10%了。HEPA要80元一片,所以平均0.57元/天,一年208.6元。这样我们可以拿它跟每天喝一瓶矿泉水的成本比较:

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大牌子净化器的HEPA使用成本是多少?

Blue Air说自己的HEPA能用6个月,但是这是在瑞典能用6个月吗?如果在瑞典能用6个月,你觉得能在北京用6个月吗?

虽然有这个大的疑问,为了算性价,我暂时假设他们的数字可以在中国用。

方法

为了算成本,我在DIY 1.0,Blue Air 203和IQ Air Health Pro Plus用了以下的条件:

  1. 每台开最高档
  2. 每天开机8个小时
  3. 最后算一年的使用成本
  4. 包括前过滤的成本,但是不包括活性炭的成本

Blue Air

Blue Air的HEPA要300元能用6个月。1.67元/天,一年609.6元。

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IQ Air

IQ Air的HEPA更贵:1,782元,在6档能用4,968个小时。如果每天开机8个小时,算成平均2.87元/天,然后一年1,047.4元。

还有加上前过滤层,因为HEPA的寿命取决于前过滤。前过滤要645元,能在6档用2,016小时,2.56元/天,一年要934.3元。HEPA + 前过滤一年的成本1,982元。

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结论

DIY空气净化器HEPA使用成本要低66-89%。

我还没完成大炮的长期HEPA测试,所以还不能算长期使用成本。完成长期测试,我就发布同样的成本。

跟每次测试一样,我在帖子下面发布数据和测试方法。

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DIY HEPA成本

DIY HEPA成本是用真实条件下的测试数据:200天HEPA长期测试。所有的原始数据在那个帖子里。

IQ Air成本

IQ Air成本是参考IQ Air北美代理商提供的数据。具体算法在这儿。欢迎其他书呆子同胞确认我的数字算得对。

一件事情要注意:上面的算法是用6档算的。如果开3档,效果会低,但是HEPA的寿命会更长。我在这儿算了3档的一年成本:901元。这个比上面算的成本要低,但是还是DIY成本的4倍多。

Blue Air成本

算Blue Air的成本更难,因为他们没发布不同档位的HEPA寿命,而且没有发布具体能用多少个小时。Blue Air只发布能用多少天,但是没说是开哪个档。

因为缺少这个具体数据,我给Blue Air发邮件,问如果每天开机8个小时,多少天之后换HEPA。Blue Air回邮件说还是6个月,所以我用了这个数据算成本(原始邮件)。

如果Blue Air的说法是错的,可以少点开机,HEPA寿命更长,一年算的成本会有变化。我在这儿还用了其他的基本假设算Blue Air的成本。

30元滤网靠谱吗

30元的HEPA靠谱吗?

我发表制作DIY空气净化器说明的时候,有很多人问我“我应该用哪种HEPA滤网?这个靠谱吗?”

这种问题很适合我这个书呆子,因为意味着需要更多的数据!所以我找了所有能联系上的HEPA厂家,然后我测试了每个HEPA。测试最终完成的时候,我发现了一种HEPA效果最好,而且可以提供80元包邮,而不是我原来买的110元的HEPA–又有质量又实惠!

HEPA能再便宜吗?

后来我找到了批发价20元的HEPA。我当时很兴奋!如果HEPA那么便宜,我们可以让DIY空气净化器更便宜。

但是20元的HEPA测试数据很糟糕。这些HEPA效果远远低于捕捉99%的颗粒的标准,所以我决定不要这些HEPA。如果我不愿意在自己家里用这个HEPA,怎么能让其他人用呢?

30元的HEPA呢?

所以我最近看到淘宝上宣传30元的HEPA,我不是很惊讶(而且店铺还说我的HEPA暴利!)。这个店说自己的HEPA能捕捉99.97%的颗粒,所以如果真的是这样,可能是我梦中的HEPA。

所以我订了两个然后做了测试。收到的时候我很惊讶发现没有外框:

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没有外框不容易完全贴合在出风口,但是不一定是说明效果不好,所以我还是做了测试。

出风口测试

第一种测试是把HEPA系在大炮上,然后用Met One Aerocet 531S测试它出来的空气。

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(这个Met One很适合做出风口测试,因为出风口有气流,而这个测试仪的气泵可以控制进来的风量。)

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效果远离淘宝店自己说的99.97%。聪明空气HEPA捕捉了99.9%以上的颗粒,但是30元的HEPA不到90%。

风速

不过,颗粒效果不是一切。还要考虑到风阻。如果能捕捉80%的颗粒,但是风量更大,有可能总效还会好。那样的话,HEPA会更多次处理房间的空气。

为了测试这个可能性,我把每张HEPA系在大炮上,然后我用了风速测试仪:7

我把风速测试仪放在HEPA上面四个位置(左右上下)然后算了一个平均值。

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30元的HEPA又表现得不好:捕捉的颗粒不多,而且风量低。

结论

高质量的30元的HEPA仍然是个幻想。不是完全无效,但是用这种30元的HEPA会让人呼吸更多的危险的颗粒污染。

我还是希望能有商家发明一个质量好的,更便宜的HEPA,但是我到现在还没看过这样的HEPA。

这家淘宝店不诚实?

30元HEPA的淘宝店说他们的HEPA捕捉99.97%的颗粒。那是说他们在撒谎吗?

我不知道他们是怎么想的,但是如果要打赌,我猜他们只是没花时间去买测试仪然后做测试。我怀疑淘宝上很多不诚实的行为当中,一大部分其实是偷工减料。

跟之前一样,我在帖子下面发布原始数据。

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1-9

大炮能够净化多大的房间?

我测试所有能找到平面的风扇之后,

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……当中一台最突出。因为它独特的样子和它非常好的效果,我决定叫它“大炮”。

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在15m2的北京公寓,大炮大量地消除了颗粒,连很小的0.5微米颗粒也降低97%

但是在更大的房间内,效果怎么样?一般大的公司会用风量来算适用面积,但是这种算法会受到房子密封性和外面空气的污染程度的影响。因为中国的空气更脏,我觉得有必要在真实条件下做测试。

方法

幸亏我搬到大的四居室公寓,包括30.5m2的客厅。在这个客厅,我做了6次大炮高档测试。我用了激光测试仪来测试颗粒污染。每次测试持续了至少3个小时。

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我算了大炮从测试开始到最后一个小时消除百分之多少颗粒。

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这次测试跟之前做的测试有比较重要的区别:

  1. 这些测试是白天做的。很多人觉得PM 2.5是晚上最低,因为开车的人少(不过这个想法是错的,数据显示PM 2.5是晚上最高)。
  2. 这些测试是在人走动和开门的时候做的。这个比睡觉的时候的测试更保守,因为大炮要克服开门进来的脏空气。

结果

通过6次测试,即使有人走动和开门,大炮消除了92%的0.5微米颗粒和89%的2.5微米颗粒。

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这次测试有一个小意外:0.5微米的效果稍微比2.5微米效果要高。在之前做的测试,一般0.5微米的效果会低一点。我猜这是因为测试的时候有人走动,而走动对大颗粒的影响更大。

结论

大炮至少净化30.5m2的房间。这个比 3,6000元的Blue Air 203适用面积(22.3m2)要大。

跟之前一样,为了其他书呆子同胞们,我在贴子下面发布原始数据。

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3-10

活性炭真的有效吗?

我发表DIY净化器制作方法的时候,我说在中国最担心的是颗粒污染–PM 2.5。HEPA滤网就能减少颗粒污染,但是颗粒污染不是一切。气体污染(比如VOC)小得都能穿过HEPA。而且VOC(挥发性有机化合物)不友善:能导致癌症、喉咙发炎、头晕和其他的作用

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担心VOC的时候,大的净化器公司说我们应该用活性炭,但是活性炭真的有效吗?

我最发表DIY说明的时候,我不想建议别人用活性炭因为我没测试过,没有数据,而且我不想盲目地相信净化器公司。所以今年我决定测试VOC看看活性炭是不是真的有效。

方法

决定之后,我很快就发现做气体测试不容易。“有害气体”不是一种自然类型。我可以买一个激光测试仪,测到某一个大小以上的所有的颗粒,但是没有一个全能的“有害气体”的测试仪。只能每种气体买一个测试仪,而这并不便宜。

所以我的科学精神让我愿意花$3,542美金买这台Industrial Scientific Ibrid MX6。 它能测到VOC、一氧化碳、二氧化硫、氢化硫和二氧化氮。

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下一步就是找到一个VOC来源。有意思的是,我在我的公寓测不到VOC,而且在我8个北京朋友的公寓里也都测不到VOC(之所以这样做,是因为我想避免让人盲目地害怕VOC)。

因为家里测不到VOC,我就找了一个VOC来源。我选了香烟因为测试证明香烟会发出VOC,比如苯甲醛

每次测试时,我在3.78m2的阳台点燃了3跟万宝路香烟。在5次测试当中,我同时我开了带有复合活性炭滤网大炮

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另外在4个控制条件测试中,我开了一台不带滤网的风扇。这样有风流,但是没有活性炭。过了大概15分钟,香烟自然灭了。灭了之后,我让风扇继续开30分钟。

结果

烟灭之后,VOC降低,比如这次测试:

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不过,真的是因为有活性炭吗?还是VOC会自然下降?

为了回答这个问题,可以比较光有风扇的控制条件测试。算所有测试的平均,大炮带活性炭的时候,VOC最高达到0.9 PPM。不带活性炭的时候,VOC达到1.5 PPM。

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烟灭了之后,大炮最快几分钟内消除了所有的VOC。不同测试平均来说,大炮在5-20分钟内就消除全部的VOC。没有活性炭的时候,30分钟之后,空气当中还有VOC。

平均算所有的测试,当烟灭的时候,活性炭平均消除了38%的VOC。再过5分钟,消除了68%。烟灭之后20分钟,VOC平均到0。

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结论

数据显示活性炭有效地减少VOC。所以我决定在淘宝开始提供这个被验证过的复合活性炭滤网

所有的人都需要活性炭吗?

如果净化器公司能说服人担心VOC而买活性炭滤网,他们赚的钱就多。虽然数据显示活性炭有效,我不想让人盲目地担心VOC而买活性炭。

为什么呢?因为我测试了13个北京的地点,然后我发现只有带有明显VOC来源才能测到VOC,比如新装修、抽烟和烧烤。而且测到VOC的地方我都闻到化学物的味道。这个有道理因为很多VOC有明显的味道,比如甲苯和 甲醛.

我不想说VOC从来不是问题。这台MX6不是世上最灵敏的测试仪。如果用其他的测试方式,结果可能不一样。不过,香港的科学家测试了不同的公寓,发现大多数不抽烟的家里没有超过危险程度的VOC。我们需要更多的这种测试。

目前为止,我在我家里不打算用活性炭,但是有几种情况值得考虑活性炭:

  1. 最近装修
  2. 最近刷墙
  3. 抽烟
  4. 异味
  5. 附近有气体污染来源(比如工厂)
  6. 呼吸道症状(比如哮喘和发炎)

有了活性炭,我还需要HEPA吗?

需要。活性炭是针对有机物,而不是广泛的颗粒物。我本来没打算测试只有活性炭的大炮,但是Anna有一天忘了加HEPA,而做了一个只有活性炭的测试。

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结果不是很漂亮–比带有HEPA的95%效果低多了。所以我不建议只用活性炭。

跟之前一样,为了其他的书呆子同胞们,我在下面发布原始数据和详细的测试方法。

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