CN102016537B - 支柱组件 - Google Patents

Abstract

一种测试系统(10)和方法，包括具有可活动环带(22)的平台(16)。测试物件(13)设置在所述带(22)上，并具有由所述环带(22)旋转的车轮组件。至少一个支柱(40)具有连接至测试物件(13)的第一端和构造为随着所述带(22)的移动接合所述带、以在所述带(22)和测试物件(13)之间传递作用力的第二端。

Description

支柱组件

背景技术

下述讨论仅仅用于提供一般背景信息，且不是要用作确定所要求保护的主题的保护范围的帮助。 

本发明的各个方面涉及在表面上移动的物体(如，但不限于在路面上行驶的所有类型的车辆)的实验室试验期间使用的设备和方法。 

以举例的方式参照诸如汽车之类的车辆，模拟路面的使用在车辆设计的发展中已经变得很重要。这种道路模拟器通常包括安装在车辆下面的一条或多条独立的环带，其接合一个或多个车辆，和/或定位在该车辆的其它车体板下面。所述带被驱动，以模拟在道路上驱动车辆。通常，路面模拟器设置在风洞中，以测量空气动力学特征。通常，路面模拟器改善了流动特性的真实性，带来空气动力学特征测量的改进。 

通常通过联动装置相对于模拟路面约束车辆，该联动装置限制车辆沿纵向方向(前后方向)、沿横向方向(侧向)和沿偏航方向(驾驶运动)的运动。通常，车辆约束是不影响车辆动力性的被动约束，但如果需要，它可以用于测量沿不同约束方向的载荷。 

发明内容

此处的发明内容和摘要被提供为用于以简单形式引出在具体实施方式中进一步描述的多个概念的节选。发明内容和摘要不是要确定所要求保护的主题的关键特征或必要特征，它们也不是要用作确定所要求保护的主题的保护范围的帮助。所要求保护的主题不限于解决在背景技术中提到的任何或所有缺点的方案。 

本发明的第一方面是一种测试系统。该测试系统包括具有可活动环带的平台。测试物件设置在带上，并具有由环带旋转的车轮组件。至少一个支柱，具有连接至测试物件的第一端和构造为随着带的移动接合带、以在带和测试物件之间传递作用力的第二端。 

在一种实施方式中，第二端包括构造为与带一起形成液压轴承的连接装置。液压轴承的工作流体可以是气体或者液体。在替换形式中，所述连接装置包括构造为接合带的辊。 

支柱可以定向为使得纵向轴线垂直于它接合的带的表面。支柱的长度是能够调节的。例如，每个支柱可以包括可以与不同长度的元件互换和/或操纵以调节它们的长度的元件，如联锁螺纹。而且，支柱可以包括可以用来远程调节该支柱的长度的致动器。如果期望，测压元件可以可操作地连接至所述支柱，以感测在所述支柱中传递的作用力。 

在特别有利的实施方式中，测试物件为车辆，并且该测试系统可以包括多个支柱。每个支柱具有连接至车辆的第一端和构造为随着带的移动接合带、以在带和车辆之间传递作用力的第二端。通常，每个支柱设置在带上，与车轮组件同轴。 

本发明的另一个方面是一种用于在可活动环带上测试测试物件的方法，该方法包括下述步骤：将至少一个支柱连接至测试物件，所述支柱具有构造为连接至测试物件的第一端和构造为随着带的移动接合带、以在带和测试物件之间传递作用力的第二端；在将空气吹在测试物件上并移动可活动带的应用期间约束测试物件；以及当移动可活动带时，通过支柱在测试物件和带之间传递作用力。 

在特别有利的实施方式中，测试物件包括具有接合带并在带上滚动的车轮组件的车辆，并且其中将所述至少一个支柱连接至车辆的步骤包括与车轮组件同轴地将所述至少一个支柱连接至车辆。如果期望，可以使用多个支柱，并且其中连接步骤包括与车轮组件同轴地将每个支柱连接至车辆。而且，如果期望，传递作用力的步骤可以包括通过所述支柱施加选定的作用力。 

附图说明

图1为车辆约束系统的第一实施方式的透视图。 

图2为第一实施方式的一部分的放大透视图； 

图3为第一实施方式的正视图； 

图4为车辆约束系统的第二实施方式的透视图。 

图5为第二实施方式的一部分的放大透视图； 

图6为第二实施方式的正视图； 

图7为支架的透视图，其中去除了各个组件。 

图8为另一支架的示意性正视图； 

图9为车辆约束系统的第三实施方式的透视图。 

图10为第三实施方式的一部分的放大透视图； 

图11为第三实施方式的正视图； 

图12为第三实施方式的正视图，其中车辆被抬起； 

图13为另一支架的示意性正视图； 

图14为又一支架的示意性正视图； 

图15为车辆约束系统的第四实施方式的透视图； 

图16为第四实施方式的一部分的放大透视图；和 

图17为支架组件的透视图；以及 

图18为支架组件的第二透视图。 

具体实施方式

参照图1，图示了具有本发明的一个或多个方面的车辆约束装置9和模拟系统10。在图示的实施方式中，车辆13为汽车；然而，应当理解，这仅是受益于本发明的多个方面的车辆的一个例子。就此，由环带提供的相对于移动表面受约束的任何类型的测试物件会受益于本发明的一个或多个方面；然而，对于在路面上移动的车辆实现特有的优点。 

在图示的实施方式中，系统10包括支架基座11，其通常包括具有通常由12表示的凹坑的大型混凝土结构，其中安装有主道路机构14，使得将要被测试的车辆13处于约围绕凹坑12的表面的水平。在多种情况中，系统10形成具有鼓风机(未示出，但由箭头17表示)的风洞的部分。车辆13和主道路机构14可以包括平台16，在图示的实施方式中，平台16是转台，允许相对于由鼓风机产生的气流选择性地定位车辆13。 

虽然没有必要，但平台16和主道路机构14可以安装在平衡组件(在20处示意性地图示)上，该平衡组件可以测量车辆13上的多种作用力。这种平衡组件(其可以采取多种形式)在本领域是熟知的，不需要为了本申请 进一步讨论。然而，在美国公开专利申请2007/0039400中描述了一种合适的平衡组件，通过引用将其全部内容结合于此。在可替换实施方式中，平衡机构可以集成在如在美国专利7,360,443中描述的系统10中，通过引用将其全部内容结合于此。 

还应当注意到，在此图示的道路机构14包括其上支撑车辆13的单条环带22。如本领域技术人员认识到的那样，本发明的多个方面可以适用于包括用来支撑车辆13的两条或多条带和/或定位在车辆13的多个部分之下或靠近车辆13的底部的道路机构。如果存在多于一条的带，则所有的带由合适的马达和辊驱动，其细节是熟知的，并且对理解本发明的多个方面不是必要的。 

现在参照车辆约束装置9，在一种形式中，车辆约束装置9约束并可以控制车辆13在带22上的位置，且特别地，控制车辆的垂直位置，和/或测量车辆13的载荷或作用力。在另一方面中，约束装置9具有相对于平台16或带22向上抬升车辆13的能力，以在车辆13上进行工作，如接近车辆13底侧，以更换组件。在测试期间约束装置9应当尽可能对车辆13周围的气流有最小的影响。同样，设置了从位于车辆13上的相对侧的平台16的(相对于带22)“固定(stationary)”部分在带22的一部分上延伸的支架30。支架30是轴向(沿着它们的纵向长度)刚性或坚硬的，且通常是流线型的(如，形状是细长和/或流线型的)，以最小化气流扰动。 

参照图2和3，联接器32连接至车辆13的连接点31，所述连接点可以已经可用的，或者要求稍微进行修改，如提供合适的法兰，由此允许车辆在带22上滚动并快速固定。通常，每个联接器32通过每个对应的支架30接合至致动器34。每个致动器34的选择性控制允许操作人员获得车辆13的预期特性，如车辆位置、行驶高度等，而且在车辆13在带22上滚动时，这些特性可以被调节。此外，当希望时，可以控制致动器34，以将车辆13完全从带22上抬起。应当注意到，虽然图示了每个支架30连接至车辆13的体部，但这不是限制性的。如果需要，如本领域熟知的，可以在每个支架的一端设置联接器，以将支架30连接至轮毂29(图2)。 

通过以大致以稍微柔软或顺从性的方式固定车辆同时在如但不限于20-30秒的相对长的时间周期内运行带22的方式用车辆约束装置9约束车 辆13，可以采用系统10获得车辆13的空气动力学特性，如阻力。进行相对长的测试周期允许对车辆13可能经历的抖动或振动进行平均，以便可以使用获得的平均或中间载荷值。 

然而，在第二种形式的测试中，车辆13的抖动或振动特性是希望的。如本发明的另一方面，这通过以刚性方式固定车辆13的车架、以最小化车辆13在其自身轮胎上的任何振动而获得。以这种方式，可以测量由振动施加至车辆13车体的作用力。为了以刚性方式保持车辆13，仅采用支架30将要求支架30非常坚硬。为了提供所要求的硬度，支架30可以设计为相对较长。然而，这不是所希望的，因为但支架的尺寸增加时，它们对风洞中的气流的扰动也增加。然而，作为本发明的另一个方面，通过设置接合至车辆13(如接合至车辆的车辆或联接器32)的一个、两个或典型地四个支柱40，如图4-6所示，车辆13的垂直载荷可以向下作用并通过带22。应当注意到，可以在在此披露的任何一种示例性实施方式中使用支柱40。 

应当理解，在与接合至车辆或联接器32的一旦相对的一端上，每个支柱40包括允许垂直作用力施加至带22的连接装置42。在一种实施方式中，连接装置42可以为液压(如，空气或液体)轴承，其以最小的摩擦力在带22的上表面上滑动。由每个支柱40载送的垂直作用力通过液压轴承作用在带22上。如果需要，由虚线块44指示的合适的作用结构设置在带22的具有支柱40的部分下面。如果必要，液压轴承连接装置可以设置在带22和作用结构44之间。简而言之，由于由垂直支柱40提供的硬度(可能地，与支架30的垂直硬度结合)，则以刚性方式约束车辆13，同时横向硬度由支架30提供。应当注意到，其它质量体可以作为以刚性方式保持车辆13的辅助设置在车辆中，以增加车辆13的重量。垂直支柱40的特有优点是它们相对较小，因此，不会很大地扰乱车辆13周围的气流。如果期望，外表面可以以流线型方式构造，以进一步降低气流扰动。此外，如图示的那样，支柱40可以定位为靠近和/或与车辆13的轮胎或车轮组件同轴，以进一步降低气流扰动。 

参照图6，在一些系统中，测压元件50设置在车辆13的每个轮胎的下面，以测量通过带22的垂直作用力。然而，垂直支柱40的存在将引起 一些垂直载荷通过支柱40传递至作用结构44。考虑到这种情况，可能必要的是确定垂直载荷通过每个支柱40。这种载荷可以采用多种技术测量，所述技术包括可操作地连接至作用结构44的测压元件45、每个支柱40中的测压元件47、或将每个支柱40连接至车辆13或联接器32的载荷路径中的测压元件49。测压元件45、47和49使得能够采用车辆的刚性约束装置测量车辆的抖动或振动。在图示的特定结构中，测压元件49可以用来测量如沿垂直(到带22中)、横向(越过带22)和纵向(垂直于横向)方位中的一个或多个方向的载荷。当如在上述第一测试中不存在支柱40时，可以从测压元件50，和/或与远离车辆13(如在55处)连接至每个支架30的合适的测压元件(其连接至致动器34和支架56)结合获得垂直载荷。 

如上所述，每个支架30连接至致动器34，当需要时，该致动器34可以用来将车辆13抬升离开带22，和/或可以用来在测试期间调节行驶高度、控制行驶高度和/或在车辆上施加其它垂直载荷。应当注意到，调节行驶高度是获得车辆的目标垂直位置，随后在选定的行驶高度处进行某些形式的测试，而行驶高度控制是用于控制垂直位置以获得行驶高度的目标设定值、或控制车辆的垂直位置以遵从通常涉及位置反馈环测量的控制信号的测试形式。 

像所有的致动器一样，在此提及的致动器34可以是液压的、气压的和/或电动的。通常，设置用于测量车辆13位置的位置传感器。参照图3，设置了照相机55，其监控连接至车辆13或支架30端部的目标57，虽然可以使用其它形式的电学(如，阻抗、电感或电容性)或光学位置传感器。 

在图示的实施方式中，每个支架30可枢转地连接至支架固定装置56，在支架固定装置56处，每个支架30的远离车辆13的端部连接至抬升致动器34。考虑到每个支架在支架固定装置56处或上枢转，可能需要提供横向补偿。在图1-6中图示的实施方式中，补偿是通过横向定位器58提供，该横向定位器58可以携带抬升致动器34和支架固定装置56，以及测量水平载荷(通常横向和/或平行于模拟的车辆运动)的测压元件54和测量垂直载荷(通常垂直于模拟的车辆运动)的测压元件55。如本领域技术人员认识到的那样，定位器58可以采用多种形式。通常，定位器58包括在具有将位置信息返回控制器60(图4)的合适的传感器的致动器的控制下经由导轨 移动的两个元件。在另一种实施方式中，横向定位器58也由纵向定位器59支撑在平台16上。与横向定位器58一样，如本领域技术人员认识到的那样，纵向定位器59也可以采用多种形式。通常，定位器59包括在具有将位置信息返回控制器的合适的传感器的致动器的控制下经由导轨移动的两个元件。纵向定位器59允许纵向定位每个对应的支架30。 

如本领域技术人员认识到的那样，借助于致动器34和定位器58的约束装置9的特定优点允许车辆13被抬升、维修和随后恢复至其先前位置，由此最小化与必须采用不同的车辆定位和抬升结构进行同样的运动相关联的误差。同样地，其中以对车辆13的最小修改(通过定位器59)定位支架30和/或支柱40和/或将它们连接车辆13的简易性使约束装置9容易应用，因此，它可以用在普通的车辆上(如，客车或卡车)。不需要去除约束装置9和/或采用独立的抬升机构的事实减少了停工期，并增加了测试效率。 

图7图示了可以包括在支架30上以增加硬度的其它结构。特别地，直立凸起63沿着支架30的纵向长度延伸，例如，靠近其中点；然而，这种位置不应当认为是它的仅有的位置。在图示的实施方式中，直立凸起63也是流线型的。缆绳或引张线65(其也代表杆)靠近支架30的每个端部固定，并在直立凸起63上延伸。采用处于拉紧的缆绳或线63，增强了支架30的硬度。应当注意到，联接器32和诸如支架固定装置56之类的其它元件在该图中未示出，然而将包括它们。 

如果期望，经过支架30的气流的特性可以调节，以控制支架30的操作特性，如但不限于将由支架30提供的任何作用力和/或其它形式的补偿(如，阻尼)。支柱的特征，如其几何形状可以手动改变，或通过远程调节位于支柱和/或支架30结构上任何位置处的控制台面51改变。控制台面51可以由合适的致动器53调节，如果期望，在控制器60的控制下。 

而且，如果期望，支架30可以包括尺寸和形状适合存储诸如凸起63、线65、联接器32之类的元件和/或与支架30的使用相关的其它元件的隔室55。这些元件中的一个或多个在支架30中的存储降低了所述元件丢失的机会，由此最小化当期望使用支架时配置支架30所需要的时间。图8图示了另一种支架30，其也可以在测试期间约束和/或控制车辆13的位置， 以及如果需要，可以将车辆抬升离开带22，用于维修。应当注意到，采用相同附图标记标识的元件进行相同的功能，并具有与上述讨论的特性一样的特性。在该实施方式中，抬升致动器61连接至支架30，在这里是在直立凸起63下面；然而，这个位置不应当认识是它的唯一位置。致动器61可以用来抬升支架30，因此，在车辆维修，以及在测试期间，如调节或控制行驶高度，和/或提供向下指向的作用力。应当理解，致动器61可以用在不具有直立凸起63和缆绳或线65的支架30上。而且，如本领域技术人员认识到的那样，抬升致动器61及其沿着支架纵向长度的位置也可以与下文描述的其它支架结构一起使用。横向定位器67连接至支架30的远离联接器32的一端，并且如果需要，可以沿由双箭头73指示的方向移动支架。应当注意到，图8中指示的表面75和以下在其它附图中图示的类似的表面没有必要是风洞中的平台16的上表面，而且平台16的表面，其可以包括位于上表面下面的表面。因此，图8和下面的其它附图中图示的一些元件穿过所述上表面向上突出，并且通常每个元件都具有流线型结构。可替换地，或者此外，支架30的一部分(如图8中的定位器67)和其它附图中的元件可以沿远离车辆的横向方向位于风洞外面。 

图9-12图示了另一种约束装置69，其也可以在测试期间约束车辆13，以及将车辆抬升离开带22，用于维修(图12)。应当注意到，采用相同附图标记标识的元件进行相同的功能，并具有与上述讨论的特性一样的特性。在该实施方式中，支架70从平台16的位于车辆13的相对侧的“固定”部分(相对于带22)在带22的一部分上延伸，并且通常是空气动力学的(如，形状为细长和/或流线型的)，以最小化气流扰动，虽然可以包括纵向定位器。每个支架70包括下伸长部72和上伸长部74，它们都连接至联接器32，但以彼此成钝角78的方式远离联接器32延伸。在图示的实施方式中，下伸长部72形成在联接器32处会合的一对支柱80A和80B，但具有远离联接器32间隔开的端部。抬升致动器34连接至上伸长部74。端组件86连接至下伸长部72(支柱80A，80B)和上伸长部74，以形成杠杆臂，其可以用来抬升车辆13，以及如上所述，如在测试期间在希望以刚性方式保持车辆的下部时提供向下定向的作用力。在示例性实施方式中，端组件86包括支柱88A，88B，它们每个都连接至上伸长部74远离车辆13的一端， 并且其中支柱88A，88B的相对端分别在连接点90A和90B处连接至支柱80A，80B。另一支柱92连接并在连接点90A和90B之间延伸，并用作每个支柱70的枢轴。下伸长部72在此由支柱80A、80B和支柱92提供横向刚性。 

在图13和14中示意性地图示了类似于上述支架70的可以用来形成约束组件的其它形式的支架。应当注意到，采用相同附图标记标识的元件进行相同的功能，并具有与上述讨论的特性一样的特性。参照图13，支架100包括下伸长部72，上伸长部74和端组件86。然而，在该实施方式中，抬升致动器34和定位致动器96连接至支架98，该支架98可以固定或能够固定在选定的位置处。定位致动器96沿由箭头103指示的方向移动基座102，基座102为枢转连接点90A和90B提供了支撑。与上述支架70类似，支架100可以抬升车辆以及通过联接器32在车辆上施加向下定向的作用力。 

图14中图示的支架110类似于图13的支架100；然而，抬升致动器34采用缆绳或线112而不是采用刚性杆连接至支架110。由于缆绳或线112，支架110和抬升致动器34可以用来抬升车辆，但向下定向的作用力不能通过联接器32施加。如上讨论的支柱40需要用来将车辆的车架维持在刚性状态。 

图15-18图示了另一种约束装置120，其也可以在测试期间约束车辆13，以及将车辆抬升离开带22，用于维修。应当注意到，采用相同附图标记标识的元件进行相同的功能，并具有与上述讨论的特性一样的特性。在该实施方式中，支架30从平台16的位于车辆13的相对侧的固定部分在带22的一部分上延伸，并且通常是空气动力学的(如，形状为细长和/或流线型的)，以最小化气流扰动，虽然可以包括纵向定位器。每个支架30连接至包括抬升柱的抬升致动器34。安装至平台16的每个横向定位器58都支撑成对的抬升致动器34(包括抬升柱)和支架固定装置56，以及测量水平载荷(通常横向和/或平行于模拟的车辆运动)的测压元件54和测量垂直载荷(通常垂直于模拟的车辆运动)的测压元件55。 

在该实施方式中，每个支架30都包括在每个相关的抬升致动器34上部分地旋转的可旋转顶端114。此外，一个或两个支架30可以包括长度调 节器115，其允许通常相对于平台16且具体地相对于抬升致动器34调节支架30的长度。调节器115可以采取多种形式。在这里，调节器115包括沿引导槽118可滑动的构件116。引导构件116安装至抬升致动器34，而引导槽128形成在支架30中；然而，如果期望，引导构件和引导槽的位置可以颠倒。具有协同接合构件的锁定装置集成在可旋转顶端114和调节器115中，以将支架30锁在合适的位置上。 

应当理解，支柱40的用途不限于图4-6中图示的约束装置，而是可以用于任何类型的约束装置，如上述讨论的那些，以及所有类型的约束装置，甚至很简单的约束装置，如缆绳或杆(在图4中在120处示意性地图示)。如上所述，支柱40可以用来在车辆13(或任何测试物件)和移动带22(在风洞中或不在风洞中)之间转移或对垂直作用力起作用。在图示的实施方式中，每个支柱40的纵向轴线定位为垂直于带22的表面，并且可以是固定长度的，或者是可手动或远程调节长度的。例如，每个支柱可以包括可以与不同长度的元件互换和/或操纵以调节它们的长度的元件，如联锁螺纹。而且，一个，但通常是两个或多个支柱40可以包括可以用来远程调节该支柱的致动器126(图5)。这对允许采用任何前述约束装置调节车辆高度是特别有利的。用于操作致动器126的动力(如，用于气压或液压致动器的流体动力和/或用于电致动器的电力)可以安置在车辆中，和/或可以设置合适的敷设电缆，其从车辆延伸至位于风洞外面的动力源和/或控制装置。控制器60示意性地图示了用于控制可以被调节的支柱40的操作的装置。 

还应当注意到，流体连接装置42不是可以用来将作用力传递至带22的唯一类型的连接装置。在其它实施方式中，也可以使用一个或多个车辆或辊。 

虽然已经参照优选实施方式描述了本发明，当本领域技术人员将会认识到，在不偏离本发明的精神和范围的前提下，在形式和细节方面可以进行多种改变。例如，虽然前述每个实施方式都包括位于车辆两侧的两个独立的支架，但这不应当认为是限制性的。在其它实施方式中，一个或多个支架可以设置在车辆的每一侧。此外，每个支架可以连接至车辆上一个或多个位置。 

Claims (15)

1.一种测试系统，包括：

平台，所述平台具有可活动环带；

测试物件，所述测试物件设置在所述带上，并具有由所述环带旋转的车轮组件；

至少一个支柱，所述至少一个支柱具有连接至所述测试物件的第一端和构造为随着所述带的移动接合所述带、以在所述带和所述测试物件之间传递作用力的第二端；和

能够操作地连接至所述支柱以感测在所述支柱中传递的作用力的测压元件。

2.根据权利要求1所述的测试系统，其中所述第二端包括构造为与所述带接合的流体一起形成液压轴承的连接装置。

3.根据权利要求2所述的测试系统，其中所述流体为空气。

4.根据权利要求2所述的测试系统，其中所述流体为液体。

5.根据权利要求2所述的测试系统，其中所述连接装置包括构造为接合所述带的辊。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的测试系统，其中所述支柱的长度是能够调节的。

7.根据权利要求6所述的测试系统，其中所述支柱包括致动器。

8.根据权利要求1所述的测试系统，其中所述测试物件包括车辆。

9.根据权利要求8所述的测试系统，还包括多个支柱，每个支柱具有构造为连接至所述车辆的第一端和构造为随着所述带的移动接合所述带、以在所述带和所述车辆传递作用力的第二端；每个支柱包括能够操作地连接至该支柱以感测在该支柱中传递的作用力的测压元件。

10.根据权利要求9所述的测试系统，其中每个支柱设置在所述带上，与所述车轮组件同轴。

11.根据权利要求10所述的测试系统，其中每个支柱的纵向轴线垂直于所述带定向。

12.一种用于在可活动环带上测试测试物件的方法，该方法包括下述步骤：

将至少一个支柱连接至所述测试物件，所述支柱具有构造为连接至测试物件的第一端和构造为随着所述带的移动接合所述带、以在所述带和测试物件之间传递作用力的第二端；

在将空气吹在所述测试物件上并移动所述可活动环带的应用期间约束所述测试物件；

当移动所述可活动环带时，通过所述支柱在所述测试物件和所述带之间传递作用力；以及

通过能够操作地连接至所述支柱的测压元件测量通过所述支柱的所述作用力。

13.根据权利要求12所述的方法，其中测试物件包括具有接合所述带并在所述带上滚动的车轮组件的车辆，并且其中将所述至少一个支柱连接至车辆的步骤包括与车轮组件同轴地将所述至少一个支柱连接至车辆。

14.根据权利要求13所述的方法，还包括多个支柱，并且其中连接步骤包括与车轮组件同轴地将每个支柱连接至车辆。

15.根据权利要求12-14中任一项所述的方法，其中传递作用力的步骤包括通过所述支柱施加选定的作用力。

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