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CHINESE JOURNAL OF LASERS-ZHONGGUO JIGUANG最新文献

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基于改进RetinaNet的宫颈异常细胞检测算法 基于改进RetinaNet的宫颈异常细胞检测算法
4区 物理与天体物理 Q3 OPTICS
CHINESE JOURNAL OF LASERS-ZHONGGUO JIGUANG
Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.3788/cjl230718
刘润坤 Liu Runkun, 党世杰 Dang Shijie, 张洪远 Zhang Hongyuan, 牛银银 Niu Yinyin, 米贯勋 Mi Guanxun, 李三华 Li Sanhua, 陈振鑫 Chen Zhenxin, 赵凌霄 Zhao Lingxiao, 李鹏 Li Peng
宫颈异常细胞特征细微难以提取、小目标容易漏检、细胞边界回归不准确导致异常细胞检测精度不高，鉴于此，本文提出了一种结合注意力的全尺度特征融合RetinaNet（AFF-RetinaNet）宫颈异常细胞检测算法。首先，采用ResNeSt-50作为特征提取网络提取宫颈异常细胞的细微特征；其次，引入平衡特征金字塔（BFP）结构，对所有特征层进行全尺度融合，增强小目标的语义信息，并利用BFP中的非局部注意力模块获取图像的全局信息，以进一步增强特征空间的语义信息；最后，采用CIoU Loss作为回归分支的损失函数，以提高对异常细胞边界回归的准确率。另外，针对实际应用场景，基于AFF-RetinaNet算法实现了全视野宫颈细胞病理学图像（WSI）推理流程，并基于该推理流程对WSI中的异常细胞进行了检测。AFF-RetinaNet在宫颈异常细胞数据集上的平均精度均值（mAP）为83.4%，其中对小目标的mAP值（mAP-s）达到了24.4%，相较于基准RetinaNet算法分别提高了3.2个百分点和10.8个百分点。基于AFF-Retina的WSI推理结果在感兴趣区域中的mAP为70.8%。实验结果表明：AFF-RetinaNet算法可以增强对小尺寸异常细胞的检测能力，有效提升宫颈异常细胞的检测精度。基于AFF-RetinaNet的宫颈WSI推理流程可辅助医生快速定位高分辨率宫颈WSI中的异常细胞，有望减轻医生的阅片负担。
宫颈异常细胞特征细微难以提取、小目标容易漏检、细胞边界回归不准确导致异常细胞检测精度不高，鉴于此，本文提出了一种结合注意力的全尺度特征融合RetinaNet（AFF-RetinaNet）宫颈异常细胞检测算法。首先，采用ResNeSt-50作为特征提取网络提取宫颈异常细胞的细微特征；其次，引入平衡特征金字塔（BFP）结构，对所有特征层进行全尺度融合，增强小目标的语义信息，并利用BFP中的非局部注意力模块获取图像的全局信息，以进一步增强特征空间的语义信息；最后，采用CIoU Loss作为回归分支的损失函数，以提高对异常细胞边界回归的准确率。另外，针对实际应用场景，基于AFF-RetinaNet算法实现了全视野宫颈细胞病理学图像（WSI）推理流程，并基于该推理流程对WSI中的异常细胞进行了检测。AFF-RetinaNet在宫颈异常细胞数据集上的平均精度均值（mAP）为83.4%，其中对小目标的mAP值（mAP-s）达到了24.4%，相较于基准RetinaNet算法分别提高了3.2个百分点和10.8个百分点。基于AFF-Retina的WSI推理结果在感兴趣区域中的mAP为70.8%。实验结果表明：AFF-RetinaNet算法可以增强对小尺寸异常细胞的检测能力，有效提升宫颈异常细胞的检测精度。基于AFF-RetinaNet的宫颈WSI推理流程可辅助医生快速定位高分辨率宫颈WSI中的异常细胞，有望减轻医生的阅片负担。
{"title":"基于改进RetinaNet的宫颈异常细胞检测算法","authors":"刘润坤 Liu Runkun, 党世杰 Dang Shijie, 张洪远 Zhang Hongyuan, 牛银银 Niu Yinyin, 米贯勋 Mi Guanxun, 李三华 Li Sanhua, 陈振鑫 Chen Zhenxin, 赵凌霄 Zhao Lingxiao, 李鹏 Li Peng","doi":"10.3788/cjl230718","DOIUrl":"https://doi.org/10.3788/cjl230718","url":null,"abstract":"宫颈异常细胞特征细微难以提取、小目标容易漏检、细胞边界回归不准确导致异常细胞检测精度不高，鉴于此，本文提出了一种结合注意力的全尺度特征融合RetinaNet（AFF-RetinaNet）宫颈异常细胞检测算法。首先，采用ResNeSt-50作为特征提取网络提取宫颈异常细胞的细微特征；其次，引入平衡特征金字塔（BFP）结构，对所有特征层进行全尺度融合，增强小目标的语义信息，并利用BFP中的非局部注意力模块获取图像的全局信息，以进一步增强特征空间的语义信息；最后，采用CIoU Loss作为回归分支的损失函数，以提高对异常细胞边界回归的准确率。另外，针对实际应用场景，基于AFF-RetinaNet算法实现了全视野宫颈细胞病理学图像（WSI）推理流程，并基于该推理流程对WSI中的异常细胞进行了检测。AFF-RetinaNet在宫颈异常细胞数据集上的平均精度均值（mAP）为83.4%，其中对小目标的mAP值（mAP-s）达到了24.4%，相较于基准RetinaNet算法分别提高了3.2个百分点和10.8个百分点。基于AFF-Retina的WSI推理结果在感兴趣区域中的mAP为70.8%。实验结果表明：AFF-RetinaNet算法可以增强对小尺寸异常细胞的检测能力，有效提升宫颈异常细胞的检测精度。基于AFF-RetinaNet的宫颈WSI推理流程可辅助医生快速定位高分辨率宫颈WSI中的异常细胞，有望减轻医生的阅片负担。","PeriodicalId":47922,"journal":{"name":"CHINESE JOURNAL OF LASERS-ZHONGGUO JIGUANG","volume":"36 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-01-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"135105296","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":4,"RegionCategory":"物理与天体物理","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
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激光增材连接TA15钛合金显微组织及力学性能研究 激光增材连接TA15钛合金显微组织及力学性能研究
4区 物理与天体物理 Q3 OPTICS
CHINESE JOURNAL OF LASERS-ZHONGGUO JIGUANG
Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.3788/cjl221345
牟建伟 Mou Jianwei, 于传军 Yu Chuanjun, 汤海波 Tang Haibo, 张述泉 Zhang Shuquan, 朱言言 Zhu Yanyan, 田象军 Tian Xiangjun
针对某大型复杂整体钛合金构件的激光增材制造，开展了激光增材连接TA15钛合金结构样件的制备，分析了整个结合区的组织及力学性能。结果表明：激光增材连接TA15钛合金结合区的冶金质量良好，连接区的凝固组织是从母材本体外延生长的粗大β柱状晶，显微组织是与母材本体基本相同的超细α+β网篮组织。从低倍照片中可观察到连接区与母材本体的分界线，但高倍金相照片中表面分界线两侧钛合金的显微组织无明显差异。对结合区不同方向的室温拉伸、室温冲击和室温断裂韧度性能进行了测试，并与母材本体的相应性能进行了对比，发现激光增材连接TA15钛合金结合区的力学性能可达到母材本体性能的100%，结合区横向的室温抗拉强度、伸长率、冲击韧性和断裂韧性分别为1046 MPa、7.2%、33.17 J/cm2和78.2 MPa·m1/2。该结果表明激光增材连接工艺可用于大型整体钛合金构件的高性能制造。
针对某大型复杂整体钛合金构件的激光增材制造，开展了激光增材连接TA15钛合金结构样件的制备，分析了整个结合区的组织及力学性能。结果表明：激光增材连接TA15钛合金结合区的冶金质量良好，连接区的凝固组织是从母材本体外延生长的粗大β柱状晶，显微组织是与母材本体基本相同的超细α+β网篮组织。从低倍照片中可观察到连接区与母材本体的分界线，但高倍金相照片中表面分界线两侧钛合金的显微组织无明显差异。对结合区不同方向的室温拉伸、室温冲击和室温断裂韧度性能进行了测试，并与母材本体的相应性能进行了对比，发现激光增材连接TA15钛合金结合区的力学性能可达到母材本体性能的100%，结合区横向的室温抗拉强度、伸长率、冲击韧性和断裂韧性分别为1046 MPa、7.2%、33.17 J/cm2和78.2 MPa·m1/2。该结果表明激光增材连接工艺可用于大型整体钛合金构件的高性能制造。
{"title":"激光增材连接TA15钛合金显微组织及力学性能研究","authors":"牟建伟 Mou Jianwei, 于传军 Yu Chuanjun, 汤海波 Tang Haibo, 张述泉 Zhang Shuquan, 朱言言 Zhu Yanyan, 田象军 Tian Xiangjun","doi":"10.3788/cjl221345","DOIUrl":"https://doi.org/10.3788/cjl221345","url":null,"abstract":"针对某大型复杂整体钛合金构件的激光增材制造，开展了激光增材连接TA15钛合金结构样件的制备，分析了整个结合区的组织及力学性能。结果表明：激光增材连接TA15钛合金结合区的冶金质量良好，连接区的凝固组织是从母材本体外延生长的粗大β柱状晶，显微组织是与母材本体基本相同的超细α+β网篮组织。从低倍照片中可观察到连接区与母材本体的分界线，但高倍金相照片中表面分界线两侧钛合金的显微组织无明显差异。对结合区不同方向的室温拉伸、室温冲击和室温断裂韧度性能进行了测试，并与母材本体的相应性能进行了对比，发现激光增材连接TA15钛合金结合区的力学性能可达到母材本体性能的100%，结合区横向的室温抗拉强度、伸长率、冲击韧性和断裂韧性分别为1046 MPa、7.2%、33.17 J/cm2和78.2 MPa·m1/2。该结果表明激光增材连接工艺可用于大型整体钛合金构件的高性能制造。","PeriodicalId":47922,"journal":{"name":"CHINESE JOURNAL OF LASERS-ZHONGGUO JIGUANG","volume":"21 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-01-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"135105675","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":4,"RegionCategory":"物理与天体物理","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
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高强钢表面海洋生物膜层纳秒脉冲激光清洗质量与脱附行为分析 高强钢表面海洋生物膜层纳秒脉冲激光清洗质量与脱附行为分析
4区 物理与天体物理 Q3 OPTICS
CHINESE JOURNAL OF LASERS-ZHONGGUO JIGUANG
Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.3788/cjl230461
毕思源 Bi Siyuan, 雷正龙 Lei Zhenglong, 秦立东 Qin Lidong
金属材料在海洋环境下服役时表面会产生海洋生物污损，严重影响材料的服役寿命，必须对其进行定期清理。以30Cr3高强钢表面海洋生物膜层为清洗对象，采用纳秒脉冲激光清洗海洋生物膜层，对比分析海洋生物膜层激光清洗前后的宏观形貌、微观形貌、元素组成与表面粗糙度，通过高速摄像设备观察清洗过程中的脱附行为，探究不同激光能量密度对海洋生物膜层激光清洗质量与脱附行为的影响。结果表明：黄海海域中浸泡的高强钢表面海洋生物膜层包含主要由有机成分构成的胞外聚合物（EPS）层和主要由石灰质构成的表面硬质附着物两种组分，在不损伤基材的前提下，纳秒脉冲激光清洗高强钢表面海洋生物膜层的效果随激光能量密度的增大而增强，采用9.95 J/cm2的激光能量密度清洗效果最佳，清洗后表面无海洋生物膜层成分残留，表面粗糙度Sa=17.31 μm，较清洗前下降约47.8%，其中，EPS层主要通过烧蚀分解去除，而表面硬质附着物主要通过热弹性振动从表面剥落去除。
金属材料在海洋环境下服役时表面会产生海洋生物污损，严重影响材料的服役寿命，必须对其进行定期清理。以30Cr3高强钢表面海洋生物膜层为清洗对象，采用纳秒脉冲激光清洗海洋生物膜层，对比分析海洋生物膜层激光清洗前后的宏观形貌、微观形貌、元素组成与表面粗糙度，通过高速摄像设备观察清洗过程中的脱附行为，探究不同激光能量密度对海洋生物膜层激光清洗质量与脱附行为的影响。结果表明：黄海海域中浸泡的高强钢表面海洋生物膜层包含主要由有机成分构成的胞外聚合物（EPS）层和主要由石灰质构成的表面硬质附着物两种组分，在不损伤基材的前提下，纳秒脉冲激光清洗高强钢表面海洋生物膜层的效果随激光能量密度的增大而增强，采用9.95 J/cm2的激光能量密度清洗效果最佳，清洗后表面无海洋生物膜层成分残留，表面粗糙度Sa=17.31 μm，较清洗前下降约47.8%，其中，EPS层主要通过烧蚀分解去除，而表面硬质附着物主要通过热弹性振动从表面剥落去除。
{"title":"高强钢表面海洋生物膜层纳秒脉冲激光清洗质量与脱附行为分析","authors":"毕思源 Bi Siyuan, 雷正龙 Lei Zhenglong, 秦立东 Qin Lidong","doi":"10.3788/cjl230461","DOIUrl":"https://doi.org/10.3788/cjl230461","url":null,"abstract":"金属材料在海洋环境下服役时表面会产生海洋生物污损，严重影响材料的服役寿命，必须对其进行定期清理。以30Cr3高强钢表面海洋生物膜层为清洗对象，采用纳秒脉冲激光清洗海洋生物膜层，对比分析海洋生物膜层激光清洗前后的宏观形貌、微观形貌、元素组成与表面粗糙度，通过高速摄像设备观察清洗过程中的脱附行为，探究不同激光能量密度对海洋生物膜层激光清洗质量与脱附行为的影响。结果表明：黄海海域中浸泡的高强钢表面海洋生物膜层包含主要由有机成分构成的胞外聚合物（EPS）层和主要由石灰质构成的表面硬质附着物两种组分，在不损伤基材的前提下，纳秒脉冲激光清洗高强钢表面海洋生物膜层的效果随激光能量密度的增大而增强，采用9.95 J/cm2的激光能量密度清洗效果最佳，清洗后表面无海洋生物膜层成分残留，表面粗糙度Sa=17.31 μm，较清洗前下降约47.8%，其中，EPS层主要通过烧蚀分解去除，而表面硬质附着物主要通过热弹性振动从表面剥落去除。","PeriodicalId":47922,"journal":{"name":"CHINESE JOURNAL OF LASERS-ZHONGGUO JIGUANG","volume":"3 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-01-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"135105926","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":4,"RegionCategory":"物理与天体物理","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
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2219铝合金激光镜像焊接接头组织差异性与力学性能研究 2219铝合金激光镜像焊接接头组织差异性与力学性能研究
4区 物理与天体物理 Q3 OPTICS
CHINESE JOURNAL OF LASERS-ZHONGGUO JIGUANG
Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.3788/cjl230537
郭骥之 Guo Jizhi, 王建峰 Wang Jianfeng, 郝璐静 Hao Lujing, 尹宣 Yin Xuan, 占小红 Zhan Xiaohong
针对航空航天领域广泛应用的中厚板2219铝合金，设计了激光镜像焊接实验以分析焊接接头组织分布，对比研究了焊接热输入对焊缝形貌、微观组织、断口形貌及元素分布的影响。结果表明：随着焊接热输入的增加，联合焊缝面积增大、“等腰”比例增加，上熔合线区域柱状晶区宽度由127 μm减少至87 μm，且下熔合线区域柱状晶区宽度小于上熔合线区域柱状晶区。不同焊接热输入下的焊缝中心区域均为等轴树枝晶组织，且随着焊接热输入的增大，焊缝中心区域等轴树枝晶的数量增加，证明热输入提高对细化晶粒具有积极作用。此外，当焊接热输入增大时，焊接接头力学性能得到提升，焊缝区显微硬度最高可达74.9 HV，拉伸强度由188.39 MPa提高至259.47 MPa，接头拉伸断裂部位出现在焊缝区，断裂方式随着热输入的增加由混合断裂转变为韧性断裂，同时韧窝数量增加，尺寸增大且更加均匀。
针对航空航天领域广泛应用的中厚板2219铝合金，设计了激光镜像焊接实验以分析焊接接头组织分布，对比研究了焊接热输入对焊缝形貌、微观组织、断口形貌及元素分布的影响。结果表明：随着焊接热输入的增加，联合焊缝面积增大、“等腰”比例增加，上熔合线区域柱状晶区宽度由127 μm减少至87 μm，且下熔合线区域柱状晶区宽度小于上熔合线区域柱状晶区。不同焊接热输入下的焊缝中心区域均为等轴树枝晶组织，且随着焊接热输入的增大，焊缝中心区域等轴树枝晶的数量增加，证明热输入提高对细化晶粒具有积极作用。此外，当焊接热输入增大时，焊接接头力学性能得到提升，焊缝区显微硬度最高可达74.9 HV，拉伸强度由188.39 MPa提高至259.47 MPa，接头拉伸断裂部位出现在焊缝区，断裂方式随着热输入的增加由混合断裂转变为韧性断裂，同时韧窝数量增加，尺寸增大且更加均匀。
{"title":"2219铝合金激光镜像焊接接头组织差异性与力学性能研究","authors":"郭骥之 Guo Jizhi, 王建峰 Wang Jianfeng, 郝璐静 Hao Lujing, 尹宣 Yin Xuan, 占小红 Zhan Xiaohong","doi":"10.3788/cjl230537","DOIUrl":"https://doi.org/10.3788/cjl230537","url":null,"abstract":"针对航空航天领域广泛应用的中厚板2219铝合金，设计了激光镜像焊接实验以分析焊接接头组织分布，对比研究了焊接热输入对焊缝形貌、微观组织、断口形貌及元素分布的影响。结果表明：随着焊接热输入的增加，联合焊缝面积增大、“等腰”比例增加，上熔合线区域柱状晶区宽度由127 μm减少至87 μm，且下熔合线区域柱状晶区宽度小于上熔合线区域柱状晶区。不同焊接热输入下的焊缝中心区域均为等轴树枝晶组织，且随着焊接热输入的增大，焊缝中心区域等轴树枝晶的数量增加，证明热输入提高对细化晶粒具有积极作用。此外，当焊接热输入增大时，焊接接头力学性能得到提升，焊缝区显微硬度最高可达74.9 HV，拉伸强度由188.39 MPa提高至259.47 MPa，接头拉伸断裂部位出现在焊缝区，断裂方式随着热输入的增加由混合断裂转变为韧性断裂，同时韧窝数量增加，尺寸增大且更加均匀。","PeriodicalId":47922,"journal":{"name":"CHINESE JOURNAL OF LASERS-ZHONGGUO JIGUANG","volume":"107 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-01-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"135106124","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":4,"RegionCategory":"物理与天体物理","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
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TC4钛合金激光冲击强化塑性变形流动规律研究 TC4钛合金激光冲击强化塑性变形流动规律研究
4区 物理与天体物理 Q3 OPTICS
CHINESE JOURNAL OF LASERS-ZHONGGUO JIGUANG
Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.3788/cjl221368
廖新隆 Liao Xinlong, 苏波泳 Su Boyong, 徐硕 Xu Shuo, 花国然 Hua Guoran, 王恒 Wang Heng, 曹宇鹏 Cao Yupeng
以TC4钛合金为研究对象，采用数值模拟与试验相结合的方式，研究了激光冲击TC4钛合金表面金属塑性变形和体积流动规律，分析了塑性变形驱动金属表层体积流动、应力重构、晶粒细化的机制。研究结果表明：激光冲击塑性变形使得光斑中心区域材料向着边缘及材料内部流动。整体塑性变形体积数值计算结果显示：当功率密度为1.58、2.25、3.02 GW/cm2时，表面凹坑体积大致等于内部正向变形体积与表面环状凸起体积之和，在无相变体积改变的情况下，试件整体塑性变形符合体积不变定律；不同激光功率密度作用下的表面残余应力分布与表面塑性变形分布规律大致相同，存在对应关系；表面凹坑变形、环状凸起变形、内部凸起变形各区域粒径尺寸分别为99、108、136 nm，晶粒细化程度在表面凹坑区、环状凸起变形区域、内部正向变形区域依次递减。此外，光斑边缘出现的微凸起变形在受到搭接激光冲击作用后，再次发生塑性变形，微凸起变形在冲击载荷方向被压回，向着材料内部流动；凹坑表面各光斑边缘处依旧存在较小的微凸起变形。
以TC4钛合金为研究对象，采用数值模拟与试验相结合的方式，研究了激光冲击TC4钛合金表面金属塑性变形和体积流动规律，分析了塑性变形驱动金属表层体积流动、应力重构、晶粒细化的机制。研究结果表明：激光冲击塑性变形使得光斑中心区域材料向着边缘及材料内部流动。整体塑性变形体积数值计算结果显示：当功率密度为1.58、2.25、3.02 GW/cm2时，表面凹坑体积大致等于内部正向变形体积与表面环状凸起体积之和，在无相变体积改变的情况下，试件整体塑性变形符合体积不变定律；不同激光功率密度作用下的表面残余应力分布与表面塑性变形分布规律大致相同，存在对应关系；表面凹坑变形、环状凸起变形、内部凸起变形各区域粒径尺寸分别为99、108、136 nm，晶粒细化程度在表面凹坑区、环状凸起变形区域、内部正向变形区域依次递减。此外，光斑边缘出现的微凸起变形在受到搭接激光冲击作用后，再次发生塑性变形，微凸起变形在冲击载荷方向被压回，向着材料内部流动；凹坑表面各光斑边缘处依旧存在较小的微凸起变形。
{"title":"TC4钛合金激光冲击强化塑性变形流动规律研究","authors":"廖新隆 Liao Xinlong, 苏波泳 Su Boyong, 徐硕 Xu Shuo, 花国然 Hua Guoran, 王恒 Wang Heng, 曹宇鹏 Cao Yupeng","doi":"10.3788/cjl221368","DOIUrl":"https://doi.org/10.3788/cjl221368","url":null,"abstract":"以TC4钛合金为研究对象，采用数值模拟与试验相结合的方式，研究了激光冲击TC4钛合金表面金属塑性变形和体积流动规律，分析了塑性变形驱动金属表层体积流动、应力重构、晶粒细化的机制。研究结果表明：激光冲击塑性变形使得光斑中心区域材料向着边缘及材料内部流动。整体塑性变形体积数值计算结果显示：当功率密度为1.58、2.25、3.02 GW/cm2时，表面凹坑体积大致等于内部正向变形体积与表面环状凸起体积之和，在无相变体积改变的情况下，试件整体塑性变形符合体积不变定律；不同激光功率密度作用下的表面残余应力分布与表面塑性变形分布规律大致相同，存在对应关系；表面凹坑变形、环状凸起变形、内部凸起变形各区域粒径尺寸分别为99、108、136 nm，晶粒细化程度在表面凹坑区、环状凸起变形区域、内部正向变形区域依次递减。此外，光斑边缘出现的微凸起变形在受到搭接激光冲击作用后，再次发生塑性变形，微凸起变形在冲击载荷方向被压回，向着材料内部流动；凹坑表面各光斑边缘处依旧存在较小的微凸起变形。","PeriodicalId":47922,"journal":{"name":"CHINESE JOURNAL OF LASERS-ZHONGGUO JIGUANG","volume":"20 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-01-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"135106152","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":4,"RegionCategory":"物理与天体物理","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
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海上激光雷达强度-空间联合滤波方法 海上激光雷达强度-空间联合滤波方法
4区 物理与天体物理 Q3 OPTICS
CHINESE JOURNAL OF LASERS-ZHONGGUO JIGUANG
Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.3788/cjl221207
李正宇 Li Zhengyu, 王鸿东 Wang Hongdong, 魏圣哲 Wei Shengzhe, 楼建坤 Lou Jiankun
针对水面无人艇（USV）近距离海上实时目标检测时受海杂波影响严重的问题，结合海杂波空间分布特征和点云回波强度信息，提出了一种强度-空间联合过滤方法。该方法首先将点云按照距离做区域划分；接着对不同区域根据激光回波强度随距离的变化关系设置初始阈值，过滤原始点云低强度海杂波；然后对剩余的点云采取离群点滤波算法，过滤稀疏高强度海杂波，得到目标点云；最后提取离群点滤波中的空间离群点强度特征，对强度阈值滤波参数进行自适应修正。滤波方法在实船上进行了测试，实验结果表明相比于现有的全局激光回波强度阈值过滤方法，所提算法在性能上有明显提升，应用于聚类算法后其虚警率和漏警率分别平均降低了4.34%和10.47%，可以为无人艇航行避碰提供有力支撑。
针对水面无人艇（USV）近距离海上实时目标检测时受海杂波影响严重的问题，结合海杂波空间分布特征和点云回波强度信息，提出了一种强度-空间联合过滤方法。该方法首先将点云按照距离做区域划分；接着对不同区域根据激光回波强度随距离的变化关系设置初始阈值，过滤原始点云低强度海杂波；然后对剩余的点云采取离群点滤波算法，过滤稀疏高强度海杂波，得到目标点云；最后提取离群点滤波中的空间离群点强度特征，对强度阈值滤波参数进行自适应修正。滤波方法在实船上进行了测试，实验结果表明相比于现有的全局激光回波强度阈值过滤方法，所提算法在性能上有明显提升，应用于聚类算法后其虚警率和漏警率分别平均降低了4.34%和10.47%，可以为无人艇航行避碰提供有力支撑。
{"title":"海上激光雷达强度-空间联合滤波方法","authors":"李正宇 Li Zhengyu, 王鸿东 Wang Hongdong, 魏圣哲 Wei Shengzhe, 楼建坤 Lou Jiankun","doi":"10.3788/cjl221207","DOIUrl":"https://doi.org/10.3788/cjl221207","url":null,"abstract":"针对水面无人艇（USV）近距离海上实时目标检测时受海杂波影响严重的问题，结合海杂波空间分布特征和点云回波强度信息，提出了一种强度-空间联合过滤方法。该方法首先将点云按照距离做区域划分；接着对不同区域根据激光回波强度随距离的变化关系设置初始阈值，过滤原始点云低强度海杂波；然后对剩余的点云采取离群点滤波算法，过滤稀疏高强度海杂波，得到目标点云；最后提取离群点滤波中的空间离群点强度特征，对强度阈值滤波参数进行自适应修正。滤波方法在实船上进行了测试，实验结果表明相比于现有的全局激光回波强度阈值过滤方法，所提算法在性能上有明显提升，应用于聚类算法后其虚警率和漏警率分别平均降低了4.34%和10.47%，可以为无人艇航行避碰提供有力支撑。","PeriodicalId":47922,"journal":{"name":"CHINESE JOURNAL OF LASERS-ZHONGGUO JIGUANG","volume":"1 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-01-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"135659401","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":4,"RegionCategory":"物理与天体物理","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
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不同焊接速度下Cu/Al/Cu纳秒激光焊接接头组织及性能研究 不同焊接速度下Cu/Al/Cu纳秒激光焊接接头组织及性能研究
4区 物理与天体物理 Q3 OPTICS
CHINESE JOURNAL OF LASERS-ZHONGGUO JIGUANG
Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.3788/cjl230681
朱宝华 Zhu Baohua, 牛司成 Niu Sicheng, 李奇戈 Li Qige, 赵曙明 Zhao Shuming, 陆兴 Lu Xing, 檀财旺 Tan Caiwang, 宋晓国 Song Xiaoguo
采用纳秒脉冲激光对铜/铝/铜三层薄片结构进行焊接，分析焊接速度对焊缝成形、微观组织与接头力学性能的影响。结果表明：较低的焊接速度容易引起气孔和裂纹等接头缺陷，较高的焊接速度造成焊缝中的气孔聚集于界面，合适的焊接速度有利于获得良好的熔透深度和较少的缺陷；焊缝中存在CuAl2、Cu9Al4与Cu4Al3等铝/铜二元化合物，且焊缝中生成的化合物的种类与焊接速度有关；当焊接速度为21 mm·s-1时，界面较少的缺陷和钉状焊缝使得接头具有的最大剪切力为95.1 N。接头发生了三种断裂：焊点撕裂、焊缝剪切+熔核拔出复合断裂以及熔核拔出失效，焊点边缘的裂纹及脆性相是焊点撕裂失效的原因，界面处焊缝边缘的铜/铝化合物和气孔缺陷是复合断裂的原因，较浅的熔深和界面化合物导致了熔核拔出失效。
采用纳秒脉冲激光对铜/铝/铜三层薄片结构进行焊接，分析焊接速度对焊缝成形、微观组织与接头力学性能的影响。结果表明：较低的焊接速度容易引起气孔和裂纹等接头缺陷，较高的焊接速度造成焊缝中的气孔聚集于界面，合适的焊接速度有利于获得良好的熔透深度和较少的缺陷；焊缝中存在CuAl2、Cu9Al4与Cu4Al3等铝/铜二元化合物，且焊缝中生成的化合物的种类与焊接速度有关；当焊接速度为21 mm·s-1时，界面较少的缺陷和钉状焊缝使得接头具有的最大剪切力为95.1 N。接头发生了三种断裂：焊点撕裂、焊缝剪切+熔核拔出复合断裂以及熔核拔出失效，焊点边缘的裂纹及脆性相是焊点撕裂失效的原因，界面处焊缝边缘的铜/铝化合物和气孔缺陷是复合断裂的原因，较浅的熔深和界面化合物导致了熔核拔出失效。
{"title":"不同焊接速度下Cu/Al/Cu纳秒激光焊接接头组织及性能研究","authors":"朱宝华 Zhu Baohua, 牛司成 Niu Sicheng, 李奇戈 Li Qige, 赵曙明 Zhao Shuming, 陆兴 Lu Xing, 檀财旺 Tan Caiwang, 宋晓国 Song Xiaoguo","doi":"10.3788/cjl230681","DOIUrl":"https://doi.org/10.3788/cjl230681","url":null,"abstract":"采用纳秒脉冲激光对铜/铝/铜三层薄片结构进行焊接，分析焊接速度对焊缝成形、微观组织与接头力学性能的影响。结果表明：较低的焊接速度容易引起气孔和裂纹等接头缺陷，较高的焊接速度造成焊缝中的气孔聚集于界面，合适的焊接速度有利于获得良好的熔透深度和较少的缺陷；焊缝中存在CuAl2、Cu9Al4与Cu4Al3等铝/铜二元化合物，且焊缝中生成的化合物的种类与焊接速度有关；当焊接速度为21 mm·s-1时，界面较少的缺陷和钉状焊缝使得接头具有的最大剪切力为95.1 N。接头发生了三种断裂：焊点撕裂、焊缝剪切+熔核拔出复合断裂以及熔核拔出失效，焊点边缘的裂纹及脆性相是焊点撕裂失效的原因，界面处焊缝边缘的铜/铝化合物和气孔缺陷是复合断裂的原因，较浅的熔深和界面化合物导致了熔核拔出失效。","PeriodicalId":47922,"journal":{"name":"CHINESE JOURNAL OF LASERS-ZHONGGUO JIGUANG","volume":"69 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-01-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"135662110","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":4,"RegionCategory":"物理与天体物理","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
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激光熔覆FeCrNiTax共晶中熵合金涂层组织与性能研究 激光熔覆FeCrNiTax共晶中熵合金涂层组织与性能研究
4区 物理与天体物理 Q3 OPTICS
CHINESE JOURNAL OF LASERS-ZHONGGUO JIGUANG
Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.3788/cjl230593
叶馥宇 Ye Fuyu, 杨键 Yang Jian, 孙潘杰 Sun Panjie, 王星宇 Wang Xingyu, 崔承云 Cui Chengyun
采用激光熔覆技术在304不锈钢表面制备了FeCrNiTax（原子数分数x=0，0.2，0.4，0.6，0.8）共晶中熵合金涂层（EMEACs），探究了Ta元素含量对合金涂层的微观组织、硬度和耐磨性的影响。结果表明：面心立方（FCC）相FeCrNi中熵合金涂层（MEACs）在加入Ta元素后，引入了硬质Laves相，形成了与FCC相交且耦合的原位纳米层状共晶结构。当x<0.4时该中熵合金为亚共晶结构，其微观组织由FCC相和共晶组织组成。当x=0.4时合金达到共晶点，存在完全片层共晶组织。当x>0.4时合金为过共晶结构，组织由共晶组织和Laves相组成。与基体相比，所制备的FeCrNiTax涂层的硬度值有明显提升，其中x=0.8时合金涂层的维氏硬度值最高，高达705.3 HV，约为不锈钢基体的3.7倍。随着维氏硬度的提高，该合金涂层的耐磨性也得到显著改善，FeCrNiTa0.8合金具有最佳的耐磨性，磨损形式以黏着磨损和氧化磨损为主。
采用激光熔覆技术在304不锈钢表面制备了FeCrNiTax（原子数分数x=0，0.2，0.4，0.6，0.8）共晶中熵合金涂层（EMEACs），探究了Ta元素含量对合金涂层的微观组织、硬度和耐磨性的影响。结果表明：面心立方（FCC）相FeCrNi中熵合金涂层（MEACs）在加入Ta元素后，引入了硬质Laves相，形成了与FCC相交且耦合的原位纳米层状共晶结构。当x0.4时合金为过共晶结构，组织由共晶组织和Laves相组成。与基体相比，所制备的FeCrNiTax涂层的硬度值有明显提升，其中x=0.8时合金涂层的维氏硬度值最高，高达705.3 HV，约为不锈钢基体的3.7倍。随着维氏硬度的提高，该合金涂层的耐磨性也得到显著改善，FeCrNiTa0.8合金具有最佳的耐磨性，磨损形式以黏着磨损和氧化磨损为主。
{"title":"激光熔覆FeCrNiTax共晶中熵合金涂层组织与性能研究","authors":"叶馥宇 Ye Fuyu, 杨键 Yang Jian, 孙潘杰 Sun Panjie, 王星宇 Wang Xingyu, 崔承云 Cui Chengyun","doi":"10.3788/cjl230593","DOIUrl":"https://doi.org/10.3788/cjl230593","url":null,"abstract":"采用激光熔覆技术在304不锈钢表面制备了FeCrNiTax（原子数分数x=0，0.2，0.4，0.6，0.8）共晶中熵合金涂层（EMEACs），探究了Ta元素含量对合金涂层的微观组织、硬度和耐磨性的影响。结果表明：面心立方（FCC）相FeCrNi中熵合金涂层（MEACs）在加入Ta元素后，引入了硬质Laves相，形成了与FCC相交且耦合的原位纳米层状共晶结构。当x<0.4时该中熵合金为亚共晶结构，其微观组织由FCC相和共晶组织组成。当x=0.4时合金达到共晶点，存在完全片层共晶组织。当x>0.4时合金为过共晶结构，组织由共晶组织和Laves相组成。与基体相比，所制备的FeCrNiTax涂层的硬度值有明显提升，其中x=0.8时合金涂层的维氏硬度值最高，高达705.3 HV，约为不锈钢基体的3.7倍。随着维氏硬度的提高，该合金涂层的耐磨性也得到显著改善，FeCrNiTa0.8合金具有最佳的耐磨性，磨损形式以黏着磨损和氧化磨损为主。","PeriodicalId":47922,"journal":{"name":"CHINESE JOURNAL OF LASERS-ZHONGGUO JIGUANG","volume":"33 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-01-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"135662334","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":4,"RegionCategory":"物理与天体物理","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
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级联OPC的MZI再生芯片相位保持性能研究 级联OPC的MZI再生芯片相位保持性能研究
4区 物理与天体物理 Q3 OPTICS
CHINESE JOURNAL OF LASERS-ZHONGGUO JIGUANG
Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.3788/cjl221151
王娅欣 Wang Yaxin, 武保剑 Wu Baojian, 郭飚 Guo Biao, 严伟 Yan Wei, 汤宇 Tang Yu, 文峰 Wen Feng, 邱昆 Qiu Kun
许多幅度再生方案可用马赫‐曾德尔干涉仪（MZI）结构进行建模。研究级联光学相位共轭器（OPC）的MZI（OPC‐MZI）再生方案，以实现近乎理想的相位保持再生。通过分析整个级联系统的功率和相位转移特性，优化设计了满足需求的硅基MZI再生芯片单元。采用正交相移键控（QPSK）调制信号仿真验证了OPC‐MZI再生方案的可行性。仿真结果表明：当输入信噪比为16 dB时，与单级MZI再生芯片相比，OPC‐MZI再生方案的噪声抑制比（NRR）可提高1 dB，相位扰动也由5.7°降至0.07°。
许多幅度再生方案可用马赫‐曾德尔干涉仪（MZI）结构进行建模。研究级联光学相位共轭器（OPC）的MZI（OPC‐MZI）再生方案，以实现近乎理想的相位保持再生。通过分析整个级联系统的功率和相位转移特性，优化设计了满足需求的硅基MZI再生芯片单元。采用正交相移键控（QPSK）调制信号仿真验证了OPC‐MZI再生方案的可行性。仿真结果表明：当输入信噪比为16 dB时，与单级MZI再生芯片相比，OPC‐MZI再生方案的噪声抑制比（NRR）可提高1 dB，相位扰动也由5.7°降至0.07°。
{"title":"级联OPC的MZI再生芯片相位保持性能研究","authors":"王娅欣 Wang Yaxin, 武保剑 Wu Baojian, 郭飚 Guo Biao, 严伟 Yan Wei, 汤宇 Tang Yu, 文峰 Wen Feng, 邱昆 Qiu Kun","doi":"10.3788/cjl221151","DOIUrl":"https://doi.org/10.3788/cjl221151","url":null,"abstract":"许多幅度再生方案可用马赫‐曾德尔干涉仪（MZI）结构进行建模。研究级联光学相位共轭器（OPC）的MZI（OPC‐MZI）再生方案，以实现近乎理想的相位保持再生。通过分析整个级联系统的功率和相位转移特性，优化设计了满足需求的硅基MZI再生芯片单元。采用正交相移键控（QPSK）调制信号仿真验证了OPC‐MZI再生方案的可行性。仿真结果表明：当输入信噪比为16 dB时，与单级MZI再生芯片相比，OPC‐MZI再生方案的噪声抑制比（NRR）可提高1 dB，相位扰动也由5.7°降至0.07°。","PeriodicalId":47922,"journal":{"name":"CHINESE JOURNAL OF LASERS-ZHONGGUO JIGUANG","volume":"33 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-01-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"135662355","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":4,"RegionCategory":"物理与天体物理","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
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残余应力对定向能量沉积不锈钢件疲劳裂纹扩展速率的影响机制研究 残余应力对定向能量沉积不锈钢件疲劳裂纹扩展速率的影响机制研究
4区 物理与天体物理 Q3 OPTICS
CHINESE JOURNAL OF LASERS-ZHONGGUO JIGUANG
Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.3788/cjl230601
段成红 Duan Chenghong, 尚大智 Shang Dazhi, 罗翔鹏 Luo Xiangpeng, 池瀚林 Chi Hanlin, 曹先堃 Cao Xiankun, 郝晓杰 Hao Xiaojie
为明晰残余应力对定向能量沉积（DED）成形316L奥氏体不锈钢疲劳裂纹扩展行为的影响机制，笔者通过与传统316L不锈钢热轧板材疲劳裂纹扩展速率的对比，研究了热处理工艺对DED 316L奥氏体不锈钢件疲劳裂纹扩展速率的影响，并采用有限元方法探究了残余应力对应力强度因子和有效应力比的定量化影响规律。结果表明：有限元法得到的疲劳寿命与试验结果吻合得较好，疲劳寿命预测误差约为4.71%。基于Walker公式的残余应力强度因子Kres通过增加有效应力比影响DED不锈钢件的疲劳裂纹扩展速率。当循环载荷应力比为R=0.1时，DED不锈钢件的有效应力比Reff为0.122，而经去应力热处理的DED不锈钢件的有效应力比Reff降为0.117，从而降低了DED不锈钢件的疲劳裂纹扩展速率。
为明晰残余应力对定向能量沉积（DED）成形316L奥氏体不锈钢疲劳裂纹扩展行为的影响机制，笔者通过与传统316L不锈钢热轧板材疲劳裂纹扩展速率的对比，研究了热处理工艺对DED 316L奥氏体不锈钢件疲劳裂纹扩展速率的影响，并采用有限元方法探究了残余应力对应力强度因子和有效应力比的定量化影响规律。结果表明：有限元法得到的疲劳寿命与试验结果吻合得较好，疲劳寿命预测误差约为4.71%。基于Walker公式的残余应力强度因子Kres通过增加有效应力比影响DED不锈钢件的疲劳裂纹扩展速率。当循环载荷应力比为R=0.1时，DED不锈钢件的有效应力比Reff为0.122，而经去应力热处理的DED不锈钢件的有效应力比Reff降为0.117，从而降低了DED不锈钢件的疲劳裂纹扩展速率。
{"title":"残余应力对定向能量沉积不锈钢件疲劳裂纹扩展速率的影响机制研究","authors":"段成红 Duan Chenghong, 尚大智 Shang Dazhi, 罗翔鹏 Luo Xiangpeng, 池瀚林 Chi Hanlin, 曹先堃 Cao Xiankun, 郝晓杰 Hao Xiaojie","doi":"10.3788/cjl230601","DOIUrl":"https://doi.org/10.3788/cjl230601","url":null,"abstract":"为明晰残余应力对定向能量沉积（DED）成形316L奥氏体不锈钢疲劳裂纹扩展行为的影响机制，笔者通过与传统316L不锈钢热轧板材疲劳裂纹扩展速率的对比，研究了热处理工艺对DED 316L奥氏体不锈钢件疲劳裂纹扩展速率的影响，并采用有限元方法探究了残余应力对应力强度因子和有效应力比的定量化影响规律。结果表明：有限元法得到的疲劳寿命与试验结果吻合得较好，疲劳寿命预测误差约为4.71%。基于Walker公式的残余应力强度因子Kres通过增加有效应力比影响DED不锈钢件的疲劳裂纹扩展速率。当循环载荷应力比为R=0.1时，DED不锈钢件的有效应力比Reff为0.122，而经去应力热处理的DED不锈钢件的有效应力比Reff降为0.117，从而降低了DED不锈钢件的疲劳裂纹扩展速率。","PeriodicalId":47922,"journal":{"name":"CHINESE JOURNAL OF LASERS-ZHONGGUO JIGUANG","volume":"13 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-01-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"135662361","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":4,"RegionCategory":"物理与天体物理","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
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