CN103114167B - 自锁密封式高炉热风管道三岔口新型组合砖结构 - Google Patents

Abstract

本发明自锁密封式高炉热风管道三岔口新型组合砖结构涉及热能工程技术领域。采取“自锁式耐火砖砌筑结构”关键技术，根据主管与围管（或支管）三岔口连接处直径大小的实际情况，在弯曲角度均在1-180度的角度范围内选择两端均为平头的自锁式耐火砖与一端为平头另一端为尖头的自锁式耐火砖，经砌筑而构成高炉热风管道中主管与围管（或支管）三岔口连接处的环形新型组合砖结构，以此消除高炉热风管道中主管与围管（或支管）三岔口连接处的环形断裂缝以及沿所述环形断裂缝的诸多三角断裂缝。用于高炉热风管道三岔口结构。设计科学巧妙，无环形断裂缝及三角断裂缝，耐恶劣环境，生产效率高、质量优。

Description

自锁密封式高炉热风管道三岔口新型组合砖结构

技术领域

本发明自锁密封式高炉热风管道三岔口新型组合砖结构，涉及热能工程技术领域；特别涉及高炉热风管道中主管与围管（或支管）三岔口连接处的组合砖结构技术领域；具体涉及自锁密封式高炉热风管道三岔口新型组合砖结构技术领域。

背景技术

目前，热风炉所能提供的风温是1000℃～1300℃，提高热风温度，是降低焦比、提高喷煤比的重要手段，随着高炉冶炼的强化，高风温、高风压水平也随之逐步提高。目前，高炉热风管道中主管与围管（或支管）三岔口连接处，因其结构的原因，普遍存在着结构欠缺科学合理、三岔口部位会被烧红、外表温度高、使用寿命短的不足、缺陷与弊端。更具体地说，三岔口连接处、以及送风管道被烧红，限制了热风温度、富氧率、煤粉的喷吹量，严重影响了正常生产，并造成了热能的严重损耗和生产产量的下降，甚至造成管道被烧穿而被迫停产的恶性后果；这一摆在本行业面前的突出技术疑难问题，至今无人能够解决。基于发明人的专业知识与工作经验及对事业的不懈追求，在认真而充分的调查、了解、分析、总结、研究已有公知技术及现状基础上，采取“自锁式耐火砖砌筑结构”关键技术，研制成功了本发明。解决了已有公知技术及现状存在的不足、缺陷与弊端，有效的提高了本行业的技术水平。

发明内容

本发明采用“自锁式耐火砖砌筑结构”关键技术。根据主管与围管（或支管）三岔口连接处直径大小的实际情况，在弯曲角度均在1-180度的角度范围内选择两端均为平头的自锁式耐火砖与一端为平头另一端为尖头的自锁式耐火砖，经砌筑而构成高炉热风管道中主管与围管（或支管）三岔口连接处的环形新型组合砖结构，以此消除高炉热风管道中主管与围管（或支管）三岔口连接处的环形断裂缝以及沿所述环形断裂缝的诸多三角断裂缝。

通过本发明达到的目的是：①、采取“自锁式耐火砖砌筑结构”关键技术，提供“自锁密封式高炉热风管道三岔口新型组合砖结构”的新结构。②、使本发明的构思独特实用、设计科学合理、结构简单巧妙、使用方便有效、效果显著且稳定可靠。③、通过本发明，解决已有公知技术及现状存在的不足、缺陷与弊端。④、通过本发明杜绝管道被烧穿而被迫停产恶性后果的发生。⑤、使本发明充分发挥“环形新型组合砖结构”的新型结构优势，并以此消除高炉热风管道中主管与围管（或支管）三岔口连接处的环形断裂缝以及沿所述环形断裂缝的诸多三角断裂缝，有效提高热风温度、富氧率、煤粉的喷吹量，减少热能损耗、保证生产质量、提高生产效率。⑥、本发明的“自锁式耐火砖砌筑结构”—即“自锁密封式高炉热风管道三岔口新型组合砖结构”的新结构，便于制作而成本低、方便使用而利于广泛推广应用。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案为：

一种自锁密封式高炉热风管道三岔口新型组合砖结构，由两端均为平头的自锁式耐火砖与一端为平头另一端为尖头的自锁式耐火砖经砌筑而构成高炉热风管道中主管与围管三岔口连接处的环形新型组合砖结构，以此消除高炉热风管道中主管与围管三岔口连接处的环形断裂缝以及沿所述环形断裂缝的诸多三角断裂缝；

所述自锁密封式高炉热风管道三岔口新型组合砖结构，所述两端均为平头的自锁式耐火砖与一端为平头另一端为尖头的自锁式耐火砖的弯曲角度均为1-180度角。

所述的自锁密封式高炉热风管道三岔口新型组合砖结构，所述围管替换为支管。

所述的自锁密封式高炉热风管道三岔口新型组合砖结构，所述自锁式耐火砖为弯曲形状的结构。

所述的自锁密封式高炉热风管道三岔口新型组合砖结构，根据所述主管与围管三岔口连接处直径大小的实际情况，对每一块所述两端均为平头的自锁式耐火砖及一端为平头另一端为尖头的自锁式耐火砖的弯曲角度均在1-180度的角度范围内进行选择。即：用于砌筑三岔口的每一块耐火砖的弯曲角度，根据三岔口连接处直径大小的实际情况，均在1-180度的角度范围内（在1-180度角度范围内的任意角度、根据具体情况也可能是小数的角度）进行选择，从而由两端均为平头的自锁式耐火砖与一端为平头另一端为尖头的自锁式耐火砖、共同砌筑成高炉热风管道中主管与围管三岔口连接处的环形新型组合砖结构。更具体地说，本发明适用于含概本行业及其他各行业中主管与围管三岔口连接处呈现出来的各种直径，其适用范围广。

所述的自锁密封式高炉热风管道三岔口新型组合砖结构，所述两端均为平头的自锁式耐火砖与一端为平头另一端为尖头的自锁式耐火砖成分中均为选择粘土耐火砖、高铝耐火砖、硅质耐火砖中的一种，所述粘土耐火砖为成分中包含有40-48重量份的三氧化二铝、≤54重量份的二氧化硅、≤2重量份的三氧化二铁构成的粘土耐火砖，所述高铝耐火砖为成分中包含有≥48重量份的三氧化二铝、≤46重量份的二氧化硅、≤2重量份的三氧化二铁构成的高铝耐火砖，所述硅质耐火砖为成分中包含有≤1.0重量份的三氧化二铝、≥95重量份的二氧化硅、≤1.0重量份的三氧化二铁构成的硅质耐火砖。在粘土耐火砖、高铝耐火砖、硅质耐火砖中，除上述所述重量份的成分外、均还包含有普通耐火砖所含有的重量份的其他固有成分、只是这些所述的其他固有成分在本行业中众所周知，为了篇幅的简明扼要而省略。

所述的自锁密封式高炉热风管道三岔口新型组合砖结构，所述两端均为平头的自锁式耐火砖及一端为平头另一端为尖头的自锁式耐火砖的两端均与普通耐火砖砌筑连接。

本发明的设计思想及工作原理与工作过程是：

1、对已有公知技术及现状的分析：

①、三岔口的结构欠缺科学合理：首先要从三岔口出现发红（被烧红）及管道发红（被烧红）的主要问题说起，从炼铁高炉现场了解的情况可知，管道发红部位主要集中在热风管道三岔口及周边，尽管热风管道大墙部位发红现象虽然较少，或者说热风管道大墙部位发红也主要是因热风管道三岔口部位窜风引起的。进而分析三岔口窜风原因，主要是传统的热风管道三岔口组合砖设计结构及工作环境造成的。正如说明书附图5、6、7所示，更清晰的可从说明书附图5看出，高炉热风主管与围管连接处是一椭圆切面（曲面），这一切面对于三岔口的连接而言，便沟成了一个环形的断裂缝，更明确地说，这一环形断裂缝是一个环形的、通透的、无法避免的断裂缝；由于这个环形且通透的断裂缝的存在，同时又在沿着这个环形且通透断裂缝两侧的每一块砖与砖之间，又形成了无法避免的三角缝，这个三角缝仅在一块砖的两侧就有两个，从环形断裂缝的整体看便形成了诸多个三角缝。综上所述，环形断裂缝与诸多个三角缝是已有公知技术及现状客观存在且无法避免的。

②、恶劣的工作环境：在环形断裂缝与诸多个三角缝存在的状态下，高炉在送风期间，1000℃～1300℃的煤气与空气的混合气流（以下简称混合气流）以55m/s左右的速度、0.4Mpa左右的压力，从热风主管输送到热风围管，再经过风口进入高炉内。混合气流从热风炉到高炉热风主管经过多个弯管、异径管、控制阀、盲板等，加上高炉内的反作用力，此时的混合气流是在一定频率范围内的脉动气流，脉动气流流经管道时会产生振动。当脉动气流由热风主管流经热风围管（或支管）时，气流方向及管径的突然变化会在主管与围管（或支管）交接处产生较大的剪切力和激振流。

③、休风期也可造成难以克服的损坏：高炉在休风期间，管道内温度又会急剧下降，造成管道内的砌体热胀冷缩，产生一定的位移。

④、环形通缝及诸多三角缝是热风管道三岔口部位发红的根本原因：从热风主管与围管（或支管）三岔口组合砖的设计结构分析看，主管与围管（或支管）连接处有一条环形通缝及诸多三角缝，而其工作期间要经受管道的振动、炙热气流的剪切力、激振流的冲刷，送风与休风时的热胀冷缩，这都加速了热风主管与围管（或支管）三岔口组合砖的快速破损，造成热风主管与围管（或支管）三岔口组合砖连接处窜风，这也是好多高炉在建好后仅几个月就在热风管道三岔口部位发红的根本原因。

⑤、欠合理的措施无法解决根本问题：大多数高炉工作者在热风管道三岔口部位发红后都是采取开孔压浆，打抱箍，增加支撑点，把管道与其它设备捆在一起，或采用喷水、吹冷风等，这些方法既不合理，也不能从根本上解决问题，相反，管道在不合理的条件约束下更容易破坏或疲劳破损。

综上所述，高炉热风管道的工作环境不能改变，即混合气流力、振动力、炙热气流的剪切力、激振流冲刷力、窜风力、反作用力、热胀冷缩力、强行改变力……等构成的难以克服的综合恶劣状态，不可避免的施加于“环形断裂缝与诸多个三角缝”的三岔口部位，从而造成了三岔口发红（被烧红）及管道发红（被烧红），甚至造成移位、破损、停产，说明“环形断裂缝与诸多个三角缝”的三岔口部位是无法逾越的薄弱环节。

2、本发明的设计思想：

既然高炉热风管道的工作环境不能改变，那就需要一种新的设计方案来解决热风管道三岔口这个最薄弱的部位。

①、新型热风主管与围管（或支管）三岔口的基本结构：正如说明书附图1、2、3、4所示，更清晰的正如说明书附图1、2所示，由两端均为平头的自锁式耐火砖与一端为平头另一端为尖头的自锁式耐火砖经砌筑而构成高炉热风管道中主管与围管（或支管）三岔口连接处的环形新型组合砖结构，以此消除高炉热风管道中主管与围管（或支管）三岔口连接处的环形断裂缝以及沿所述环形断裂缝的诸多三角断裂缝。

②、采用了1-180度角弯曲角度的自锁式耐火砖：正如说明书附图1所示，所述自锁密封式高炉热风管道三岔口新型组合砖结构，所述两端均为平头的自锁式耐火砖与一端为平头另一端为尖头的自锁式耐火砖的弯曲角度均为1-180度角（在1-180度角度范围内的任意角度、根据具体情况也可能是小数的角度）。

③、适用于主管与围管（或支管）三岔口连接处呈现出来的各种直径：所述的自锁密封式高炉热风管道三岔口新型组合砖结构，根据所述主管与围管（或支管）三岔口连接处直径大小的实际情况，对每一块所述两端均为平头的自锁式耐火砖及一端为平头另一端为尖头的自锁式耐火砖的弯曲角度均在1-180度的角度范围内（在1-180度角度范围内的任意角度、根据具体情况也可能是小数的角度）进行选择。即：用于砌筑三岔口的每一块耐火砖的弯曲角度，根据三岔口连接处直径大小的实际情况，均在1-180度的角度范围内进行选择，从而由两端均为平头的自锁式耐火砖与一端为平头另一端为尖头的自锁式耐火砖、共同砌筑成高炉热风管道中主管与围管（或支管）三岔口连接处的环形新型组合砖结构。更具体地说，本发明不仅适用于本行业、而且还适用于其他各行业中主管与围管（或支管）三岔口连接处呈现出来的各种直径，其适用范围广。

④、采用了耐高温的耐火砖：所述的自锁密封式高炉热风管道三岔口新型组合砖结构，所述两端均为平头的自锁式耐火砖与一端为平头另一端为尖头的自锁式耐火砖成分中均为选择粘土耐火砖、高铝耐火砖、硅质耐火砖中的一种，所述粘土耐火砖为成分中包含有40-48重量份的三氧化二铝、≤54重量份的二氧化硅、≤2重量份的三氧化二铁构成的粘土耐火砖，所述高铝耐火砖为成分中包含有≥48重量份的三氧化二铝、≤46重量份的二氧化硅、≤2重量份的三氧化二铁构成的高铝耐火砖，所述硅质耐火砖为成分中包含有≤1.0重量份的三氧化二铝、≥95重量份的二氧化硅、≤1.0重量份的三氧化二铁构成的硅质耐火砖。在粘土耐火砖、高铝耐火砖、硅质耐火砖中，除上述所述重量份的成分外、均还包含有普通耐火砖所含有的重量份的其他固有成分、只是这些所述的其他固有成分在本行业中众所周知，为了篇幅的简明扼要而省略。

⑤、消除了已有公知技术及现状存在的不足、缺陷与弊端：

通过本发明的设计方案，使得热风主管与围管（或支管）配合处的三岔口部位、取消了传统设计的已有公知技术及现状产生的环形通透断裂缝及诸多三角缝，改为互相交错的水平缝与竖直缝，从根本上解决了传统设计在实际砌筑时容易产生环形通透断裂缝及诸多三角缝的问题；本发明的热风主管单砖直接嵌入围管（或支管）结构中，过渡处设计圆角，且带沟舌锁紧设计，使主管与围管（或支管）紧密结合在一起。

3、本发明的工作原理与工作过程：

本发明的工作环境并没有改变，只是通过本发明科学合理且简单巧妙的结构，消除了高炉热风管道中主管与围管（或支管）三岔口连接处的环形断裂缝以及沿所述环形断裂缝的诸多三角断裂缝，从而便能够很好的抵御炙热、高压脉动气流从主管到围管（或支管）时的剪切力和激振流的冲刷、高炉送风与休风时热胀冷缩产生的位移，还能较好的防止脉动气流流经管道时产生振动造成的主管与围管（或支管）连接处松动。从说明书附图分析可知，此设计较好的解决了传统的已有公知技术及现状的热风管道三岔口组合砖在工作时容易破损、窜风，造成高温窑炉热风管道三岔口部位发红的难题。

由于采用了本发明提供的技术方案。由于本发明采用了“自锁式耐火砖砌筑结构”关键技术。由于本发明的设计思想及工作原理与工作过程所述；由于本发明根据主管与围管（或支管）三岔口连接处直径大小的实际情况，在弯曲角度均在1-180度的角度范围内（在1-180度角度范围内的任意角度、根据具体情况也可能是小数的角度）选择两端均为平头的自锁式耐火砖与一端为平头另一端为尖头的自锁式耐火砖，经砌筑而构成高炉热风管道中主管与围管（或支管）三岔口连接处的环形新型组合砖结构，以此消除高炉热风管道中主管与围管（或支管）三岔口连接处的环形断裂缝以及沿所述环形断裂缝的诸多三角断裂缝。使得本发明与已有公知技术及现状相比，获得的有益效果是：

①、本发明采用了“自锁式耐火砖砌筑结构”关键技术，从而提供了“自锁密封式高炉热风管道三岔口新型组合砖结构”的新结构。

②、本发明实现了构思独特实用、设计科学合理、结构简单巧妙、使用方便有效、效果显著可靠。

③、通过本发明，解决了已有公知技术及现状存在的不足、缺陷与弊端。

④、通过本发明杜绝管道被烧穿而被迫停产恶性后果的发生。

⑤、本发明充分发挥了“环形新型组合砖结构”的新型结构优势，并以此消除了高炉热风管道中主管与围管（或支管）三岔口连接处的环形断裂缝以及沿所述环形断裂缝的诸多三角断裂缝，有效的提高了热风温度、富氧率、煤粉的喷吹量，减少了热能损耗、保证了生产质量、提高了生产效率。

⑥、本发明的“自锁式耐火砖砌筑结构”—即“自锁密封式高炉热风管道三岔口新型组合砖结构”的新结构，便于制作而成本低、方便使用而利于广泛推广应用。

⑦、本发明解决了本行业多年存在的技术疑难，有效提高了本行业的技术水平。

附图说明

图1为本发明具体实施方式中一端为平头另一端为尖头的自锁式耐火砖之一的示意图。

图2为本发明具体实施方式的分解立体示意图；即高炉热风管道中带有围管的三岔口与主管待连接状态的立体示意图。

图3为本发明具体实施方式的立体示意图；即连接在主管与围管（或支管）上的三岔口组合砖结构的立体示意图。

图4为本发明具体实施方式的俯视示意图；即连接在主管与围管（或支管）上的三岔口组合砖结构的俯视示意图。

图5为已有公知技术主管与围管（或支管）待连接状态的三岔口（呈现出环形断裂缝及沿环形断裂缝的诸多三角断裂缝）结构的立体示意图；作为与本发明的对照图。

图6为已有公知技术主管与围管连接状态的三岔口结构立体示意图；作为与本发明的对照图。

图7为已有公知技术主管与围管（或支管）连接状态的三岔口结构俯视示意图；作为与本发明的对照图。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本发明作详细描述。正如说明书附图1、2、3、4所示：

一种自锁密封式高炉热风管道三岔口新型组合砖结构，由两端均为平头的自锁式耐火砖与一端为平头另一端为尖头的自锁式耐火砖经砌筑而构成高炉热风管道中主管与围管三岔口连接处的环形新型组合砖结构，以此消除高炉热风管道中主管与围管三岔口连接处的环形断裂缝以及沿所述环形断裂缝的诸多三角断裂缝；

所述自锁密封式高炉热风管道三岔口新型组合砖结构，所述两端均为平头的自锁式耐火砖与一端为平头另一端为尖头的自锁式耐火砖的弯曲角度均为1-180度角。

所述的自锁密封式高炉热风管道三岔口新型组合砖结构，所述围管替换为支管。

所述的自锁密封式高炉热风管道三岔口新型组合砖结构，所述自锁式耐火砖为弯曲形状的结构。

所述的自锁密封式高炉热风管道三岔口新型组合砖结构，根据所述主管与围管三岔口连接处直径大小的实际情况，对每一块所述两端均为平头的自锁式耐火砖及一端为平头另一端为尖头的自锁式耐火砖的弯曲角度均在1-180度的角度范围内（在1-180度角度范围内的任意角度、根据具体情况也可能是小数的角度）进行选择。即：用于砌筑三岔口的每一块耐火砖的弯曲角度，根据三岔口连接处直径大小的实际情况，均在1-180度的角度范围内进行选择，从而由两端均为平头的自锁式耐火砖与一端为平头另一端为尖头的自锁式耐火砖、共同砌筑成高炉热风管道中主管与围管三岔口连接处的环形新型组合砖结构。更具体地说，本发明适用于含概本行业及其他各行业中主管与围管三岔口连接处呈现出来的各种直径，其适用范围广。

所述的自锁密封式高炉热风管道三岔口新型组合砖结构，所述两端均为平头的自锁式耐火砖与一端为平头另一端为尖头的自锁式耐火砖成分中均为选择粘土耐火砖、高铝耐火砖、硅质耐火砖中的一种，所述粘土耐火砖为成分中包含有40-48重量份的三氧化二铝、≤54重量份的二氧化硅、≤2重量份的三氧化二铁构成的粘土耐火砖，所述高铝耐火砖为成分中包含有≥48重量份的三氧化二铝、≤46重量份的二氧化硅、≤2重量份的三氧化二铁构成的高铝耐火砖，所述硅质耐火砖为成分中包含有≤1.0重量份的三氧化二铝、≥95重量份的二氧化硅、≤1.0重量份的三氧化二铁构成的硅质耐火砖。在粘土耐火砖、高铝耐火砖、硅质耐火砖中，除上述所述重量份的成分外、均还包含有普通耐火砖所含有的重量份的其他固有成分、只是这些所述的其他固有成分在本行业中众所周知，为了篇幅的简明扼要而省略。

所述的自锁密封式高炉热风管道三岔口新型组合砖结构，所述两端均为平头的自锁式耐火砖及一端为平头另一端为尖头的自锁式耐火砖的两端均与普通耐火砖砌筑连接。

在上述的具体实施过程中：对所述两端均为平头的自锁式耐火砖与一端为平头另一端为尖头的自锁式耐火砖的弯曲角度均分别以1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、100、101、102、103、104、105、106、107、108、109、110、111、112、113、114、115、116、117、118、119、120、121、122、123、124、125、126、127、128、129、130、131、132、133、134、135、136、137、138、139、140、141、142、143、144、145、146、147、148、149、150、151、152、153、154、155、156、157、158、159、160、161、162、163、164、165、166、167、168、169、170、171、172、173、174、175、176、177、178、179、180度角进行实施，对用于砌筑三岔口的每一块耐火砖的弯曲角度，根据三岔口连接处直径大小的实际情况，均在1-180度的角度范围内进行选择，在此需要说明的是----在1-180度角度范围内的任意角度、根据具体情况也选择了小数的角度、在此不一一列举，从而由两端均为平头的自锁式耐火砖与一端为平头另一端为尖头的自锁式耐火砖、共同砌筑成高炉热风管道中主管与围管（或支管）三岔口连接处的各种不同直径的环形新型组合砖结构；均获得了预期的良好效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可顺畅实施，但在不脱离本发明技术方案作出演变的等同变化，均为本发明的等效实施例，均仍属于本发明的技术方案。

Claims (4)

1.一种自锁密封式高炉热风管道三岔口组合砖结构，其特征在于：由两端均为平头的自锁式耐火砖与一端为平头另一端为尖头的自锁式耐火砖经砌筑而构成高炉热风管道中主管与围管三岔口连接处的环形组合砖结构，以此消除高炉热风管道中主管与围管三岔口连接处的环形断裂缝以及沿所述环形断裂缝的诸多三角断裂缝；

所述自锁密封式高炉热风管道三岔口组合砖结构，所述两端均为平头的自锁式耐火砖与一端为平头另一端为尖头的自锁式耐火砖的弯曲角度均为1-180度角；

所述两端均为平头的自锁式耐火砖与一端为平头另一端为尖头的自锁式耐火砖成分中均为选择粘土耐火砖、高铝耐火砖、硅质耐火砖中的一种，所述粘土耐火砖为成分中包含有40-48重量份的三氧化二铝、≤54重量份的二氧化硅、≤2重量份的三氧化二铁构成的粘土耐火砖，所述高铝耐火砖为成分中包含有≥48重量份的三氧化二铝、≤46重量份的二氧化硅、≤2重量份的三氧化二铁构成的高铝耐火砖，所述硅质耐火砖为成分中包含有≤1.0重量份的三氧化二铝、≥95重量份的二氧化硅、≤1.0重量份的三氧化二铁构成的硅质耐火砖。

2.根据权利要求1所述的自锁密封式高炉热风管道三岔口组合砖结构，其特征在于：所述围管替换为支管。

3.根据权利要求1所述的自锁密封式高炉热风管道三岔口组合砖结构，其特征在于：所述自锁式耐火砖为弯曲形状的结构。

4.根据权利要求1或2所述的自锁密封式高炉热风管道三岔口组合砖结构，其特征在于：根据所述主管与围管三岔口连接处直径大小的实际情况，对每一块所述两端均为平头的自锁式耐火砖及一端为平头另一端为尖头的自锁式耐火砖的弯曲角度均在1-180度的角度范围内进行选择。

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