Physique du Son et Échographie
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Questions and Answers

Quelle est la vitesse moyenne du son dans l'eau?

  • 1'540 m/s
  • 330 m/s
  • 1'450 m/s
  • 1'480 m/s (correct)

Quel matériau a la vitesse de propagation du son la plus élevée parmi les suivants?

  • Tissu mou (correct)
  • Cerveau (correct)
  • Eau
  • Graisse

Quel facteur ne doit pas être prise en compte lors de la transformation de l'énergie mécanique de l'onde sonore en énergie électrique?

  • Vitesse de propagation de l'onde (correct)
  • Échos profonds réceptionnés
  • Diminution du signal due à la transmission
  • Absorption de l'onde en fonction de la distance

Quel était le nom de la locaiton où la mesure de la vitesse du son a été réalisée en 1822?

<p>Léman (B)</p> Signup and view all the answers

Quel phénomène physique est à la base de la production et détection des ultrasons dans les transducteurs piézo-électriques?

<p>La variation de tension électrique (D)</p> Signup and view all the answers

Quel est le principal facteur qui influence la création des échos lors de l'échographie?

<p>Les différences d'impédance (C)</p> Signup and view all the answers

Comment l'échographie permet-elle de produire des images tomographiques?

<p>En répétant une impulsion ultrasonore dans différentes directions (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle méthode est utilisée pour l'imagerie de l'intérieur de la Terre selon les principes de l'échographie?

<p>La génération d'ondes sonores mécaniques (B)</p> Signup and view all the answers

Quelles sont les applications de l'échographie au-delà de l'imagerie médicale?

<p>L'analyse des ondes sismiques (B)</p> Signup and view all the answers

Quel est l'impact de l'énergie émise en dehors du faisceau principal lors d'un examen échographique ?

<p>Elle peut créer des artefacts échographiques. (B)</p> Signup and view all the answers

Quel type de dépôt d'énergie est associé au chauffage focalisé dans les tissus ?

<p>Dépôt d'énergie localisé pour la coagulation. (A)</p> Signup and view all the answers

Comment un échographiste expérimenté peut-il identifier la plupart des artefacts échographiques ?

<p>En observant l'anatomie mal représentée. (C)</p> Signup and view all the answers

Quel est un effet des ultrasons appliqués en thérapie sur les tissus ?

<p>Induction de déformations mécaniques sur la cible. (B)</p> Signup and view all the answers

Quel type de tissus absorbe le plus efficacement l'énergie thermique pendant le traitement par ultrasons ?

<p>Les os. (B)</p> Signup and view all the answers

Quel degré de température est typiquement impliqué dans le chauffage focalisé pour l'ablation des tissus ?

<p>45°C. (C)</p> Signup and view all the answers

Quel aspect des artefacts échographiques est généralement vrai ?

<p>Ils peuvent être utilisés avantageusement pour le diagnostic. (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle conséquence un dépôt d'énergie sous forme de chaleur peut-il avoir sur les tissus ?

<p>Une coagulation locale des tissus. (D)</p> Signup and view all the answers

Quel est l'effet principal d'un réflecteur en mouvement sur une onde incidente ?

<p>Il modifie la longueur d'onde de l'écho de retour (A)</p> Signup and view all the answers

Quel est le phénomène observé lorsque la source d'une onde se rapproche d'un observateur ?

<p>Un raccourcissement de la longueur d'onde (D)</p> Signup and view all the answers

Comment se présente l'effet Doppler lorsque le réflecteur est fixe et ne connaît pas de décalage ?

<p>Il n'y a pas de décalage Doppler (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la conséquence directe de la cavitation dans un liquide lors d'une application d'ultrasons?

<p>Mort cellulaire (A)</p> Signup and view all the answers

Quel paramètre change dû à l'effet Doppler lorsque la source d'une onde s'éloigne d'un observateur ?

<p>La fréquence de l'onde (A)</p> Signup and view all the answers

Quel est l'effet sur la fréquence d'une onde réfléchie par un objet mobile qui s'approche de la source ?

<p>La fréquence augmente (C)</p> Signup and view all the answers

Quel type de chauffage est caractérisé par un dépôt de chaleur dans des tissus très absorbants tels que les os ou les tendons?

<p>Chauffage non focalisé (C)</p> Signup and view all the answers

À quelle température se produisent des déformations importantes de la cible lors d'applications de stress mécanique?

<p>Entre 60°C et 100°C (D)</p> Signup and view all the answers

Quel angle est associé à la situation où il n'y a pas de décalage avec un réflecteur fixe ?

<p>θ = 0° (D)</p> Signup and view all the answers

Quel est l'un des objectifs principaux de la kinésithérapie utilisant des ultrasons?

<p>Améliorer la guérison des blessures (D)</p> Signup and view all the answers

Qu'est-ce qui est affecté lorsque des globules sanguins se déplacent vers une sonde ?

<p>La longueur d'onde perçue de l'écho (C)</p> Signup and view all the answers

Quel type d'application utilise des ultrasons pour l'ablation des tumeurs avec un dépôt d'énergie localisé?

<p>Chauffage focalisé (A)</p> Signup and view all the answers

Quel aspect de la propagation des ondes est représenté par l'effet Doppler ?

<p>Les variations de fréquence causées par le mouvement relatif (A)</p> Signup and view all the answers

Dans le contexte de la kinésithérapie, qu'est-ce que la cavitation provoque principalement?

<p>Des lésions tissulaires locales (B)</p> Signup and view all the answers

Quel est un effet néfaste possible de la cavitation dans les traitements par ultrasons?

<p>Formation de bulles de gaz (D)</p> Signup and view all the answers

Quel phénomène se produit au moment où l'onde ultrasonore est à sa pression la plus basse?

<p>Formation de bulles de gaz (B)</p> Signup and view all the answers

Quelles sont les conséquences lorsque le réflecteur se déplace vers le transducteur?

<p>La longueur d'onde est raccourcie et la fréquence est augmentée. (B)</p> Signup and view all the answers

Que se passe-t-il avec la longueur d'onde et la fréquence lorsque le réflecteur s'éloigne du transducteur?

<p>La longueur d'onde est prolongée et la fréquence est diminuée. (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle condition permet d'obtenir une longueur d'onde et une fréquence constantes dans le cas d'un réflecteur?

<p>Le réflecteur doit être stationnaire. (B)</p> Signup and view all the answers

Comment la mesure de la fréquence est-elle affectée lorsqu'un réflecteur se déplace à un angle par rapport au transducteur?

<p>La fréquence mesurée dépend de la vitesse et de l'angle de déplacement. (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle formule est utilisée pour estimer les flux sanguins en échographie Doppler?

<p>∆f = 2f0cosϑv/c (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la relation entre la vitesse du réflecteur et l'angle θ dans les mesures de fréquence?

<p>La vitesse est proportionnelle à cosθ. (B)</p> Signup and view all the answers

Quel est l'effet de l'angle θ sur le décalage Doppler lorsque le réflecteur se déplace directement vers le transducteur?

<p>Le décalage Doppler est maximal lorsque θ = 0°. (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle propriété de la longueur d'onde change lorsque l'objet qui réfléchit est en mouvement?

<p>La longueur d'onde peut être augmentée ou diminuée selon la direction de déplacement. (A)</p> Signup and view all the answers

Pourquoi un réflecteur fixe ne produit-t-il pas de décalage Doppler?

<p>Il ne se déplace pas, donc il n'y a pas de changement relatif. (C)</p> Signup and view all the answers

Dans quelle situation la longueur d'onde devient-elle plus grande en utilisant un réflecteur en mouvement?

<p>Lorsque le réflecteur s'éloigne du transducteur. (C)</p> Signup and view all the answers

Comment la distance entre le transducteur et le réflecteur affecte-t-elle les mesures de fréquence?

<p>Une plus grande distance diminue la fréquence mesurée. (A)</p> Signup and view all the answers

Quel est le rôle de la vitesse v dans la relation entre fréquence et longueur d'onde?

<p>La vitesse v influence le décalage de la fréquence par rapport à la longueur d'onde. (D)</p> Signup and view all the answers

Quel paramètre est le plus important pour déterminer l'effet Doppler dans une situation donnée?

<p>La vitesse relative entre le réflecteur et le transducteur. (D)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Qu'est-ce que les ultrasons ?

Les ultrasons sont des ondes sonores dont la fréquence est supérieure à 20 kHz, ce qui est au-delà de la capacité auditive humaine.

Transducteurs piézo-électriques

Les transducteurs piézo-électriques sont des dispositifs capables de convertir l'énergie mécanique en énergie électrique et vice-versa.

Comment fonctionne l'échographie ?

L'échographie utilise des ondes sonores pour créer des images de l'intérieur du corps. Les ondes sonores rebondissent sur les différentes structures du corps, créant des échos qui sont captés et tracés pour former une image.

Qu'est-ce que l'échogénicité ?

L'échogénicité décrit la capacité d'un tissu à réfléchir les ondes sonores. Les tissus denses, comme les os, réfléchissent fortement les ondes sonores et apparaissent blancs sur l'échographie. Les tissus moins denses, comme les liquides, réfléchissent faiblement les ondes sonores et apparaissent noirs.

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Quelles sont les capacités de l'échographie ?

L'échographie permet d'obtenir des images en 2D, mais peut également être utilisée pour mesurer des distances, des volumes, la vitesse du sang et la rigidité des tissus.

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Première mesure de la vitesse du son dans l'eau

La vitesse du son dans l'eau a été mesurée pour la première fois en 1822 au Lac Léman, situé à la frontière entre la Suisse et la France.

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Vitesse du son dans l'air

La vitesse du son dans l'air est d'environ 330 mètres par seconde.

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Vitesse du son dans l'eau

La vitesse du son dans l'eau est d'environ 1'480 mètres par seconde.

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Vitesse du son dans les tissus mous

La vitesse du son dans les tissus mous est d'environ 1'540 mètres par seconde.

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Utilisation de la vitesse du son en imagerie

La vitesse du son est utilisée pour calculer la distance parcourue par une onde sonore en retournant d'un tissu.

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Artefacts échographiques

L'énergie ultrasonore émise en dehors du faisceau principal peut créer des échos qui apparaissent dans l'image, ce qui conduit à des informations fausses.

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Faisceau principal d'ultrasons

Le faisceau principal d'ultrasons contient la majorité de l'énergie émise par le transducteur.

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Ultrasons en thérapie

L'utilisation d'ultrasons pour traiter ou modifier les tissus.

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Chauffage non focalisé

L'application d'ultrasons sur une zone étendue pour générer une chaleur diffuse.

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Chauffage focalisé

L'application d'ultrasons sur une zone bien définie pour générer une forte chaleur localisée.

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Stress mécanique

L'utilisation d'ultrasons pour produire des ondes de pression qui peuvent briser les tissus.

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Déformations

L'utilisation d'ultrasons pour produire des vibrations qui peuvent briser les tissus.

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Effets biologiques des ultrasons

L'action des ultrasons sur les tissus peut provoquer des effets biologiques divers.

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Effet Doppler

L'effet Doppler est le changement apparent de la fréquence d'une onde (sonore ou lumineuse) lorsqu'il y a un mouvement relatif entre la source de l'onde et l'observateur.

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Source d'ondes se rapprochant de l'observateur

Si la source d'ondes se rapproche de l'observateur, la fréquence perçue est plus élevée que la fréquence émise.

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Source d'ondes s'éloignant de l'observateur

Si la source d'ondes s'éloigne de l'observateur, la fréquence perçue est plus basse que la fréquence émise.

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Décalage Doppler

Le décalage Doppler est la différence entre la fréquence émise et la fréquence perçue.

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Mesurer la vitesse

Le décalage Doppler peut être utilisé pour mesurer la vitesse d'un objet en mouvement, comme un avion ou un véhicule.

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Doppler en médecine

Dans les applications médicales, l'effet Doppler est utilisé pour mesurer le flux sanguin dans les vaisseaux sanguins.

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Doppler en astronomie

L'effet Doppler est également utilisé en astronomie pour étudier le mouvement des étoiles et des galaxies.

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Réflecteur fixe et décalage Doppler

Un réflecteur fixe ne provoque pas de décalage Doppler car il n'y a pas de mouvement relatif entre l'émetteur et le réflecteur.

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Chauffage non focalisé par ultrasons

Les ondes ultrasonores, utilisées en thérapie, peuvent produire de la chaleur dans les tissus qui absorbent bien les ondes, comme les os ou les tendons.

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Chauffage focalisé par ultrasons

Les ultrasons concentrés peuvent fournir une grande énergie thermique à un point précis, permettant de brûler les tissus, tel que la coagulation pour enlever une tumeur.

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Cavitation ultrasonore

La cavitation se produit lorsqu'une onde ultrasonore crée des bulles de gaz dans un liquide sans augmentation de température. Lorsque les bulles oscillent, elles peuvent causer des dommages aux tissus locaux, comme la mort cellulaire ou des saignements.

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Stress mécanique par ultrasons

Les effets mécaniques des ondes ultrasonores peuvent causer des déformations importantes dans les tissus, les brisant parfois.

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Applications cliniques de la cavitation

La cavitation ultrasonore peut être utilisée pour ablater les tumeurs, comme celles de la prostate, du sein ou du foie, ou pour réduire les fibromes utérins.

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Applications thérapeutiques des ultrasons

L'utilisation des ultrasons peut favoriser la guérison des lésions des tissus mous, réduire les tensions musculaires et soulager les douleurs chroniques.

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Le transducteur

Un transducteur est utilisé pour générer les ondes ultrasonores.

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Ultrasons : hors de portée du son audible

La fréquence des ultrasons est supérieure à 20 kHz, ce qui est au-delà de la capacité auditive humaine.

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Effet Doppler : Réflecteur Approchant

Lorsque le réflecteur se rapproche du transducteur, la longueur d'onde est raccourcie et la fréquence est augmentée.

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Effet Doppler : Réflecteur S'éloignant

Lorsqu'un réflecteur s'éloigne d'un transducteur, la longueur d'onde est allongée et la fréquence est diminuée.

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Effet Doppler : Angle d'incidence

La longueur d'onde et la fréquence mesurées ne sont égales à celles dans la direction du réflecteur que lorsque le réflecteur est stationnaire ou lorsqu'il n'y a pas de changement de direction.

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Formule Doppler

La formule v = cs * ∆f / (2f0cos(θ)) peut être utilisée pour estimer la vitesse v d'un objet en mouvement.

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Echographie Doppler

L'échographie Doppler utilise l'effet Doppler pour mesurer le flux sanguin en cardiologie et en angiologie.

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Vitesse du son (cs)

La vitesse du son cs est la vitesse à laquelle les ondes sonores se propagent dans un milieu.

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Fréquence émise (f0)

f0 est la fréquence de l'onde émise par le transducteur.

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Changement de fréquence (∆f)

∆f est le changement de fréquence observé en raison de l'effet Doppler.

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Angle d'incidence (θ)

θ est l'angle entre la direction du réflecteur et la direction de propagation de l'onde.

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Vitesse relative parallèle (v//)

La vitesse relative v// est la composante de la vitesse du réflecteur parallèle à la direction de propagation de l'onde.

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Réflecteur

Le réflecteur est l'objet qui réfléchit les ondes, comme un globule rouge dans le sang.

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Transducteur

Le transducteur est l'appareil qui émet et reçoit les ondes.

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Echographie

L'échographie est une technique qui utilise les ultrasons pour visualiser les organes et les tissus.

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Study Notes

Utilisation des ultrasons en médecine et thérapie

  • Les ultrasons sont utilisés en médecine pour l'imagerie (échographie) et la thérapie.
  • L'échographie utilise des ondes sonores à haute fréquence pour visualiser les structures internes du corps.
  • La thérapie par ultrasons utilise les ultrasons pour déposer de l'énergie dans l'organisme de manière ciblée.

Objectifs de l'échographie médicale

  • Expliquer la raison de l'utilisation des ultrasons en échographie médicale et en thérapie par ultrasons.
  • Décrire le cheminement d'une onde ultrasonore depuis l'émetteur jusqu'au détecteur et la manière d'obtenir une image.
  • Expliquer l'effet Doppler et calculer la vitesse du sang à partir des fréquences émises et reçues et de la vitesse du son dans les tissus.

Production et détection des ultrasons

  • Les transducteurs piézo-électriques sont utilisés pour produire et détecter des ondes ultrasonores.
  • Les dipôles électriques (ex : quartz ou céramique) transforment une variation de tension électrique en un mouvement mécanique, et inversement.

Échographie - Principe d'acquisition

  • Une brève impulsion d'énergie mécanique est envoyée par un transducteur, créant une onde ultrasonore qui se propage dans le corps.
  • Les réflexions et réfractions à partir des interfaces (changements de densité) créent des échos qui sont mesurés et enregistrés.
  • Les amplitudes des échos au cours du temps fournissent des données sur la profondeur et l'échogénicité du tissu.
  • Ce processus est répété pour générer des coupes ou des images tomographiques.

Échographies

  • Les images obtenues sont appelées échographies.
  • Les avantages des échographies comprennent l'absence de rayonnements ionisants, la production d'images en temps réel, et la facilité de transport des équipements.
  • Les inconvénients incluent le champ de vue limité, la nécessité d'un patient coopérant, et la présence d'obstacles comme les os, l'air ou les gaz.

Vitesse de propagation des ondes ultrasonores

  • La vitesse moyenne de propagation des ondes ultrasonores dans les tissus humains est d'environ 1540 m/s.
  • Cette valeur varie légèrement entre les différents tissus et dépend de la fréquence de l'onde.

Effet Doppler

  • L'effet Doppler en échographie permet de mesurer la vitesse des structures en mouvement.
  • Une modification de fréquence de l'onde réfléchie est détectée lorsque l'objet en mouvement se déplace vers ou s'éloigne de la sonde.
  • Cet effet est utile pour mesurer la vitesse du flux sanguin, afin d'étudier des conditions pathologiques et de visualiser le flux hémodynamique.

Fréquence des ondes ultrasonores

  • Les ultrasons utilisés en médecine ont des fréquences entre 1 MHz et 20 MHz.
  • Les fréquences plus élevées permettent une meilleure résolution spatiale, tandis que les basses fréquences permettent une meilleure pénétration dans les tissus.

Absorption des ondes ultrasonores

  • L'absorption de l'onde ultrasonore dans les tissus varie en fonction de la profondeur et de la fréquence de l'onde.
  • Les tissus différents présentent des niveaux d'absorption variable, ce qui peut affecter la qualité de l'image.

Types d'applications thérapeutiques en utilisant les ultrasons

  • Les applications thérapeutiques des ultrasons comprennent le chauffage localisé, le stress mécanique, et la cavitation.
  • Le chauffage non focalisé dépose de la chaleur dans les tissus pour réduire les douleurs chroniques, réduire les tensions et pour améliorer la guérison des blessures des tissus mous.
  • Le chauffage focalisé permet d'ablation des tissus à des fins thérapeutiques dans différents organes.
  • La cavitation crée de petites bulles de gaz dans un liquide lors d'une décompression et qui lorsqu'elles explosent peuvent créer des dommages aux tissus.
  • La méthode est utilisée dans le traitement des tissus mous pour ablations ou pour la rupture des calculs.

Artéfacts dans l'imagerie ultrasonore

  • Les hypothèses lors de la génération d'une image comme le mouvement linéaire et l'atténuation constante des ondes ultrasonores ne sont pas toujours vérifiées.
  • Cela peut produire des artefacts dans l'image, rendant la lecture de l'image difficile ou déformable.
  • Les artefacts peuvent provenir de différences de vitesse de propagation entre les tissus, la réfraction des ondes à partir des interfaces, et l'absorption variable des ondes dans les tissus.

Question d'examen

  • Quelle propriété des ondes ultrasonores permet de déterminer la profondeur du tissu dans une échographie ?
  • (Réponse : Le temps de retour de l'onde réfléchie)

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Description

Testez vos connaissances sur la vitesse du son, ses mesures historiques et son utilisation dans les technologies modernes comme l'échographie. Ce quiz couvre les principes fondamentaux et les applications de la physique du son, ainsi que les techniques d'imagerie associées. Testez votre compréhension des concepts clés et des phénomènes physiques impliqués.

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