CN103183129B - 用于通往具有复合涂层的燃料箱的检查窗的结构设备 - Google Patents
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Abstract
公开了一种用于通往具有复合涂层（40）的燃料箱（20）的检查窗（30）的结构设备（10），该结构设备（10）包括外盖（11），所述外盖（11）通过紧固装置（12）与检查窗（30）相关联，该用于通往具有复合涂层（40）的燃料箱（20）的检查窗（30）的结构设备（10）进一步包括连续的金属框架（31），该连续的金属框架（31）被设置在燃料箱（20）的内部上，被内部地紧固到复合涂层（40）并且周向地围绕检查窗（30），连续的金属框架（31）在传导电流时与外盖（11）协作。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于通往燃料箱的检查窗的结构设备，本发明具体地被应用通往具有复合涂层的燃料箱，该燃料箱设有用于防止箱内侧起火花的装罝，具有防止在维护期间燃料在箱检查窗处的积聚的设备，并且在箱涂层的边缘上设置有保护元件。
背景技术
飞行器包括特定的舱，用于存储在飞行期间将被使用的燃料。这些舱是燃料箱，所述燃料箱被设置在设计在飞行器中的部分中诸如例如在机翼内侧。
飞行器的燃料箱应包括用于维护队的检查窗，以便检查箱的内表面。
如在现有技术中已知的，这些窗口或检查孔被制成以便使得人能够进入并且到达箱的内部空间，并且还设有保证该舱的密封闭合的盖。通常，这些开口包括双层盖或平盖，所述双层盖由金属外检查盖和内检查盖形成，所述内检查盖也由金属制成，所述平盖由金属检查盖和该金属检查盖的保持环形成。
然而，飞行器结构越来越频繁地由复合材料制成，诸如机翼及飞行器的形成被设置在其内侧的特有箱的结构。因此，在如今使用的检查窗或检查孔的结构设备中注意到特定的缺点，主要缺点是当飞行器的机翼由复合材料制成时，在雷击和燃料箱起火花的情况下缺乏安全性，在内检查盖的内表面中积聚燃料，以及使机翼的涂层的边缘免受在维修期间导致的可能的物理损害的保护。
考虑到解决在飞行器的由复合物制成的这些结构零件中起火花和放电的问题，文件US7,576,966描述了一种关于保护免受闪电，并且目的是当由复合材料制成的燃料箱经受来自闪电的放电时防止在该燃料箱的内侧的起火花和起电弧的系统和方法。
因此，该方法在箱检查盖与该箱的壁(涂层)之间具有连杆，当闪电袭击飞行器的结构、具体地击打在箱检查盖上时，该连杆为闪电的放电提供方向。该连杆由设置在箱涂层与箱检查门之间的电联结部和由直接设置在箱结构的内部中的电绝缘层形成。电联结部产生这样的路径：让电流从检查盖流动至箱涂层，从而防止该电流被导向箱的内区域，在箱的内区域处电流将与燃料接触。绝缘层辅助使箱的内部绝缘。
因此，当闪电袭击箱检查门时，产生的电流通过设置在该盖的紧固件上的接合环自由地流动到箱涂层，经过被安装在箱检查门与箱涂层之间的电联结部。因此，防止电流进入到箱中，并且还防止在箱的内部中起火花。
虽然防止了在燃料箱的内侧的起火花的问题，但是在文件US7,576,966中描述的解决方案仅能够被应用于箱的盖或平检查门并且无法防止在维护期间对箱涂层的边缘的损害的风险。
对于由复合材料，具体地碳纤维制成的飞行器结构，文件US 2009/0166473进而描述了一种用于通往飞行器的燃料箱的检查孔的盖。加强件被定位在涂层板上，其目的是对该涂层提供结构加强以及为到燃料箱的检查孔口的内盖和外盖提供均匀的支撑。例如，密封元件能够被添加在这些盖之间，然而，在检查盖将接收由闪电引起的放电的假设下，该设备的目的是对箱检查孔口提供结构加强并且不是集中在防止在箱的内侧起火花。
因此，尽当前的研究被设计用以补救在由复合材料制成的飞行器箱结构的检查窗的结构设备中注意到的缺陷，应注意的是，不存在这样的解决方案：防止在燃料箱的内侧起火花，并且还同时防止在内检查盖的内表面上积聚燃料并且保护涂层的边缘免受在维护期间导致的可能损害。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于通往由复合材料制成的燃料箱的检查窗的结构设备，该结构设备能够在飞行器上发生放电的情况下防止箱内侧的起火花。
本发明的目的也在于提供一种能够防止燃料积聚在箱检查窗处的到由复合材料制成的燃料箱的检查窗的结构设备。
本发明的另一个目的在于提供一种能够在维护期间保护箱涂层的边缘的用于通往由复合材料制成的燃料箱的检查窗的结构设备。
本发明的目的是一种用于通往具有复合涂层的燃料箱的检查窗的结构设备，该结构设备包括外盖，该外盖通过紧固装置与该检查窗相关联，用于通往具有复合涂层的燃料箱的检查窗的该结构设备还包括连续的金属框架，该连续的金属框架被设置在燃料箱的内部部分上，被内部地紧固到该复合涂层并且周向地围绕该检查窗，该连续的金属框架在传导电流时与外盖协作。
附图说明
现在将基于在附图中展示的示例性实施更详细地描述本发明。这些附图示出：
图1是用于作为本发明的目的的通往具有复合涂层的燃料箱的检查窗的结构设备的优选实施例的示意性剖视图；
图2A和图2B图示出从燃料箱的内侧看到的作为本发明的目的的用于通往具有复合涂层的燃料箱的检查窗的结构设备的优选实施例；
图3A和图3B图示出从飞行器的外侧看到的作为本发明的目的的用于通往具有复合涂层的燃料箱的检查窗的结构设备的优选实施例；
图4是作为本发明的目的的用于通往具有复合涂层的燃料箱的检查窗的结构设备的第二优选实施例的示意剖视图；
图5是作为本发明的目的的用于通往具有复合涂层的燃料箱的检查窗的结构设备的第三优选实施例的示意剖视图；
图6是作为本发明的目的的用于通往具有复合涂层的燃料箱的检查窗的结构设备的第四优选实施例的示意剖视图；
图7是作为本发明的目的的用于通往具有复合涂层的燃料箱的检查窗的结构设备的第五优选实施例的示意剖视图；并且
图8是作为本发明的目的的用于通往具有复合涂层的燃料箱的检查窗的结构设备的第二或第三优选实施例的从燃料箱的内侧看到的透视示意图。
具体实施方式
如图1至图8中所图示，本发明涉及一种结构设备10，所述结构设备10用于通往设有复合涂层40的燃料箱20的检查窗30。该结构设备10包括：外盖11，该外盖11通过紧固装置12与检查窗30相关联；连续的金属框架31，该连续的金属框架31被设置在燃料箱20的内部上，被内部地紧固到复合涂层40，并且周向地围绕检查窗30。该连续的金属框架31在传导电流时与外盖11协作，如先前详述的。
复合材料已经常常被用来建造飞行器结构。复合材料一般由碳纤维与树脂一起组成，其能够被设置成层，被层压，或被磨碎并且由树脂胶合。
碳纤维是低传导性材料，并且当与金属部件或元件接触时，碳纤维可以在电流通过或放电期间在交接处导致起火花。因此，在构建包括联接到金属元件的由复合材料制成的元件的飞行器结构时的主要问题中的一个是，当经受电流的通过时，在这些交接处发生起火花。该电流可以起源于在飞行期间闪电袭击飞行器。
由于这个原因，作为本发明的目的的、用于通往具有复合涂层40的燃料箱20的检查窗30的结构设备的目标中的一个在于，提供用于可能冲击外盖11或紧固装置12的电流的流动路线，使得该电流在流动通过该结构设备10时不产生起火花并且被安全地传导至外侧环境。
图1图示了作为本发明的目的的用于通往具有复合涂层40的燃料箱20的检查窗30的结构设备10的优选实施例。
在该第一实施例中，到燃料箱20的检查窗30被设置在飞行器的由复合材料制成的结构上。该结构可以是接纳燃料箱20的飞行器的机翼或另一部分。因此，讨论中的燃料箱20的涂层40由复合材料制成。
检查窗30接纳外金属盖11和由复合材料制成的内盖14。连续的金属框架31通过紧固元件32而被紧固到燃料箱20的复合涂层40。更具体地，连续的金属框架31包括：紧固部311，该紧固部311被可紧固地设置在复合涂层40上；以及保护部312，该保护部312抵抗机械损害，垂直于紧固部311，周向地设置在到燃料箱20的检查窗30上。利用该紧固，连续的金属框架31通过保护部312在检查窗30的边缘上提供连续的轮廓，并且通过紧固部311在复合涂层40上在燃料箱20的内侧提供连续的轮廓，如在图2A、图2B、图3A和图3B中能够看到的。紧固部311和保护部312以单个部分形成连续的金属框架31。
紧固元件32由金属制成并且可以由螺钉、销、铆钉或其它等效元件组成，只要它们由金属制成并且能够将连续的金属框架31安全且可靠地紧固在复合涂层40上即可。
在连续的金属框架31的紧固部311与复合涂层40之间设置有第一层绝缘材料21。该层绝缘材料21的目的在于使燃料箱20的内部电绝缘。所使用的绝缘材料21能够由已经商业化的任何材料制成，只要该材料充分且可靠地使隔绝箱20的内侧电绝缘即可。
进一步根据图1，连续的金属框架31的保护部312包括第一支撑表面313并且设有密封环19，所述第一支撑表面313被设置在燃料箱20的内部中。密封环19的功能在于防止燃料通过检查窗30泄漏。
由复合材料制成的内盖14与外金属盖11相关联，从而形成双层盖。内盖14包括：周边部15，该周边部被支撑在密封环19上；以及凸缘16，该凸缘16相对于周边部15垂直地并且朝外盖11凸出。因此，借助由自动密封凸缘螺母或其它等效元件构成的紧固装置12，内盖14被紧固到外盖11并且该内盖14和外盖11均被支撑在连续的金属框架31的保护部312上。即，内盖14的周边部15被支撑在密封环19上，所述密封环19被定位在保护部312的第一支撑表面313上，而外盖11被支撑在保护部312的与第一支撑表面313相反的第二支撑表面314上。自动密封凸缘螺母12围绕内盖14的周边部15，从而保证将内盖14和外盖11紧固在连续的金属框架31上。
在内盖14的凸缘16与外盖11之间设置有第二层绝缘材料22。该第二层绝缘材料22的功能是防止电流从外盖11流动到内盖14，并且因此防止在燃料箱20的内部中起火花。所使用的绝缘材料22能够由已经商业化的任何材料制成，只要所述材料充分且可靠地使箱20的内侧电绝缘即可。
当闪电袭击飞行器时，电流通过对该电流的经过提供最小阻力的路径流经飞行器的结构，直至该电流退出到外侧环境为止。如已经陈述的，当电流流经一个由复合材料制成并且另一个是金属的部件交界处时，可能发生起火花。如果该起火花在燃料箱中发生，则飞行器的安全性可能处于风险中。
因此，如在图1中所图示并且在上文描述的用于通往具有复合涂层40的燃料箱20的检查窗30的结构设备10，强加了用于防止在燃料箱20的内部中发生起火花的电流的流动路径。
在此意义上，如果闪电袭击外部金属盖11或紧固装置12，根据图1中所图示的优选实施例，电流将被迫使继续通过外部金属盖11，通过保护部312传递到连续的金属框架31，接着到紧固部311并且然后到紧固元件32，所述紧固元件32由金属制成并且与涂层40的外部相连通。电流从涂层40的外部流动到飞行器的其它部分，而没有对燃料箱20造成风险。
在由金属制成的外盖11与由复合物制成的内盖14之间的第二层绝缘材料22的存在防止了电流在这些盖之间经过以及起火花的形成。同样地，在连续的金属框架31的紧固部311与复合涂层40之间的第一层绝缘材料21的定位防止了电流经过这些部件以及起火花的发生。
因此，在该结构设备10中，具有最小阻力的路径由外金属盖11、连续的金属框架31、以及也由金属制成的紧固元件32形成，电流被迫使通过所述路径而流动到涂层40的外部。
图2A和图2B图示出从燃料箱20的内部看到的根据图1中所图示的优选实施例的包含结构设备10的到燃料箱20的检查窗30。检查窗30的内边缘由连续的金属框架31的紧固部311包络，该紧固部分311被支撑在燃料箱20的内部中的复合涂层40上，而保护部312保护复合涂层40的边角或端部。
通过这样，除防止在箱20的内部中起火花之外，结构设备10还在有必要拉开外盖11和内盖14以检查或维护时防止对复合涂层40的结构造成物理性损害。
进一步相对于本发明的第一优选实施例并且如在图2B中所图示的，内盖14的存在保证了不允许燃料积聚在检查窗30处的平坦表面。通过这样，并且利用防止在燃料箱20的内部中发生起火花的结构设备10，本发明的利用展示了主要优势。
图3A和图3B图示出从飞行器的外部看到的根据图1所示的第一优选实施例的包含结构设备10的到燃料箱20的检查窗30。这些视图揭示，连续的金属框架31的紧固元件32横跨涂层40，从而允许与涂层40的外部接触。由于这个原因，在将电流传导到外环境时，这些金属紧固元件32与连续的金属框架31共同地协作。
图4图示出作为本发明的目的的用于通往具有复合涂层40的燃料箱20的检查窗30的结构设备10的第二优选实施例。
正如在第一实施例中，在该第二实施例中，到燃料箱20的检查窗30被设置在飞行器的由复合材料制成的结构上。该结构可以是接纳燃料箱20的飞行器的机翼或另一部分。因此，讨论中的燃料箱20的涂层40由复合材料制成。
在上文描述并且在图1所示的第一实施例与第二实施例之间的主要区别在于如下事实：检查窗30仅接纳外金属盖11，即，在该第二实施例中不存在内盖14。因此，外金属盖11展示使得能够实现检查窗30的可靠封闭的特定形式。
连续的金属框架31如在第一实施例中描述的那样，并且因此具有相同的形式和功能特性。
紧固元件32也由金属制成并且可以由螺钉、销、铆钉或其它等效元件组成，只要它们由金属制成并且能够安全且可靠地将连续的金属框架31紧固在复合涂层40上即可。
出于使燃料箱20的内部电绝缘的目的，在连续的金属框架31的紧固部311与复合涂层40之间设置有一层绝缘材料21。所使用绝缘材料21能够是已经商业化的任何材料，只要该材料充分且可靠地使箱20的内侧电绝缘即可。
如在图4中能够看到的，连续的金属框架31的保护部312包括第一支撑表面313，该第一支撑表面313被设置在燃料箱20的内部中并且设有密封环19。密封环19的功能是防止燃料通过检查窗30泄漏。
在该第二优选实施例中，外金属盖11包括：周边部151，该周边部151被支撑在密封环19上，所述密封环19被定位在保护部312的第一支撑表面313上；以及凹部18，该凹部18被设置在与周边部151的表面相反的表面上。该凹部18平行于保护部312的第二支撑表面314并且沿着检查窗30的周边部延续。
在保护部312的第二支撑表面314和外盖11的凹部18上支撑有金属紧固环70，该金属紧固环70的功能是使得能够借助于紧固装置12将外盖11紧固在连续的金属框架31上，所述紧固装置12由自动密封凸缘螺母或其它等效元件构成。
传导腹板71被定位在保护部312的第二支撑表面314与外盖11的凹部18和紧固环70之间。该传导腹板的功能在于提供用于在外盖11与连续的金属框架31之间传导电流的良好路径。
在图4中所示的用于通往具有复合涂层40的燃料箱20的检查窗30的结构设备10强加防止在燃料箱20的内部中发生起火花的用于电流的流动路径。
在此意义上，如果闪电在紧固环70上或在紧固装置12上袭击盖11，则根据图4中所示的第二优选实施例，电流将被迫使继续通过外金属盖11，通过由传导腹板71辅助的金属紧固环70而传递到连续的金属框架31的保护部312，接着到连续的金属框架31的紧固部311并且从那里到紧固元件32，所述紧固元件32由金属制成并且与涂层40的外部连通。电流从涂层40的外部流动到飞行器的其它部分，而不对燃料箱20造成风险。
在连续的金属框架31的紧固部311与复合涂层40之间的绝缘材料层21的存在防止电流经过这些部件以及发生起火花。
因此，在该结构设备10中，最小阻力的路径由外金属盖11、由传导腹板71辅助的紧固环70、连续的金属框架31、以及也由金属制成的紧固元件32形成，电流被迫使通过所述路径而流动到涂层40的外部。
另外，在该第二优选实施例中，连续的金属框架31在检查或维护期间为涂层40的边缘提供保护。
图5图示出作为本发明的目的的用于通往具有复合涂层40的燃料箱20的检查窗30的结构设备10的第三优选实施例。
同样地，在该第三实施例中，到燃料箱20的检查窗30被设置在飞行器的由复合材料制成的结构上。该结构可以是接纳燃料箱20的飞行器的机翼或另一部分。因此，讨论中的燃料箱20的涂层40由复合材料制成。
检查窗30仅接纳外盖11并且在该第三实施例中，外盖11由复合材料制成。由复合物制成的该外盖11的形式与第二优选实施例的外金属盖11相同，因而使得能够实现检查窗30的可靠封闭。
连续的金属框架31如在先前的实施例中描述并且因此具有相同的形式和功能特性。
紧固元件32也由金属制成并且可以由螺钉、销、铆钉或其它等效元件组成，只要它们由金属制成金属并且能够安全且可靠地将连续的金属框架31紧固在复合涂层40上即可。
在该第三优选实施例中，由复合物制成的外盖11包括：周边部151，该周边部151被支撑在密封环19上，所述密封环19被定位在保护部312的第一支撑表面313上；以及凹部18，该凹部18被设置在与周边部151的表面相反的表面上。该凹部18平行于保护部312的第二支撑表面314并且沿着检查窗30的周边部延续。
在保护部312的第二支撑表面314和外盖11的凹部18上支撑有金属紧固环70，该金属紧固环70的功能是允许借助于紧固装置12将由复合物制成的外盖11紧固在连续的金属框架31上，所述紧固装置12由自动密封凸缘螺母或其它等效元件构成。
传导腹板71被定位在保护部312的第二支撑表面314与由复合物制成的盖11的凹部18和紧固环70之间。
在该实施例中，该传导腹板的功能是提供用于在外盖11与连续的金属框架之间传导电流的良好路径。
由于外盖11由复合材料制成，在结构设备10的该第三优选实施例中，一层绝缘材料21被设置在连续的金属框架31的紧固部311与复合涂层40之间，并且在外盖11的周边部151的侧壁与连续的金属框架31之间也存在一层绝缘材料21，其中该层绝缘材料21也在金属框架31的支撑表面313与盖11的周边部151的下部之间延伸。这阻止外盖11的电流经过连续的金属框架31，因而防止在该界面上发生起火花。
因此，在第三优选实施例的该结构设备10中，最小阻力的路径由外盖11、由传导腹板71辅助的紧固环70、连续的金属框架31和紧固元件32形成，所述外盖11由复合物制成，所述紧固元件32也由金属制成，电流被迫通过所述路径而流动到涂层40的外部。
图6图示出作为本发明的目的的用于通往具有复合涂层40的燃料箱20的检查窗30的结构设备10的第四优选实施例。
在该第四实施例中，外盖11由金属制成，并且其它部件如在图4中所图示的第二优选实施例中所描述。该第四实施例相对于第二实施例的区别在于如下事实：将外盖11紧固的自动密封凸缘螺母12由在外盖11自身上的螺纹插件73替代(图6)。
图7图示出作为本发明的目的的用于通往具有复合涂层40的燃料箱20的检查窗30的结构设备10的第五优选实施例。
在该实施例中，外盖11由复合物制成，并且其它部件如在图5中所图示的第三优选实施例中所描述。该第五实施例相对于第三实施例的区别在于如下事实：将外盖11紧固的自动密封凸缘螺母12由在外盖11自身上的螺纹插件73替代(图7)。
图8图示出从燃料箱20的内部看到的用于通往具有复合涂层40的燃料箱20的检查窗30的结构设备10的第二或第三优选实施例。
检查窗30的内边缘由连续的金属框架31的紧固部311包络，该紧固部311被支撑在燃料箱20的内部中的复合涂层40上，而保护部312保护复合涂层40的边角或端部。
除防止在箱20的内部中起火花之外，结构设备10还在有必要拉开外盖11盖以维护或检查时防止对复合涂层40的损害。
对于本发明的第四实施例和第五实施例，除形成螺纹插件73的区域之外，外盖11的内表面是相同的，区别在于自动密封凸缘螺母由形成在外盖自身上的这些螺纹插件73替代。
因此，结构设备10阻止在燃料箱20的内部中发生起火花，并且减少燃料在检查窗30处的积聚(在第一优选实施例的情况下)，并且还对复合涂层40的边缘提供保护使之免受物理损害。
已经描述了优选实施例的示例，应理解，本发明的范围包含其它可能的变型，且仅由随附的权利要求的内容、包括在其中的可能的等同物限制。
Claims (12)
1.一种用于通往具有复合涂层(40)的燃料箱(20)的检查窗(30)的结构设备(10)，该结构设备(10)包括：
外盖(11)，所述外盖(11)通过紧固装置(12)连接到所述检查窗(30)；
连续的金属框架(31)，所述连续的金属框架(31)被设置在所述燃料箱(20)的内部上，所述连续的金属框架(31)被紧固到复合涂层(40)以便在内部且周向地围绕检查窗(30)；并且
连续的金属框架(31)在传导电流时与所述外盖(11)协作，其中
所述连续的金属框架(31)包括：紧固部(311)，所述紧固部(311)被可紧固地设置在由复合物形成的复合涂层(40)上；以及保护部(312)，所述保护部(312)垂直于所述紧固部(311)并且被周向地设置在通往所述燃料箱(20)的所述检查窗(30)上。
2.根据权利要求1所述的结构设备，其中：所述连续的金属框架(31)借助于金属紧固元件(32)而被紧固到所述复合涂层(40)，所述金属紧固元件(32)将电流传导至所述复合涂层(40)的外部。
3.根据权利要求1所述的结构设备，其中：紧固部(311)借助于金属紧固元件(32)而被紧固到所述复合涂层(40)，所述金属紧固元件(32)将电流传导至所述复合涂层(40)的外部。
4.根据权利要求3所述的结构设备，其中：所述结构设备还包括第一层绝缘材料(21)，所述第一层绝缘材料(21)被设置在所述连续的金属框架(31)的紧固部(311)与所述复合涂层(40)之间。
5.根据权利要求1所述的结构设备，其中：所述连续的金属框架(31)的保护部(312)包括第一支撑表面(313)，所述第一支撑表面(313)被设置在所述燃料箱(20)的内部中并且设有密封环(19)。
6.根据权利要求5所述的结构设备，其中：所述结构设备还包括内盖(14)，所述内盖(14)通过紧固装置(12)连接到所述外盖(11)并连接到所述检查窗(30)，所述内盖(14)包含周边部(15)和凸缘(16)，所述周边部(15)被支撑在所述密封环(19)上，所述凸缘(16)被支撑在所述外盖(11)上。
7.根据权利要求6所述的结构设备，其中：所述结构设备还包括第二层绝缘材料(22)，所述第二层绝缘材料(22)被设置在所述内盖(14)的凸缘(16)与所述外盖(11)之间。
8.根据权利要求5所述的结构设备，其中：所述连续的金属框架(31)的保护部(312)包括第二支撑表面(314)，所述第二支撑表面(314)与所述第一支撑表面(313)相反，并且所述外盖(11)被支撑在所述第二支撑表面(314)上。
9.根据权利要求5所述的结构设备，其中：所述连续的金属框架(31)的保护部(312)包括第二支撑表面(314)，所述第二支撑表面(314)与所述第一支撑表面(313)相反，紧固环(70)被支撑在所述第二支撑表面(314)上。
10.根据权利要求9所述的结构设备，其中：所述结构设备还包括传导腹板(71)，所述传导腹板(71)被定位在所述保护部(312)的第二支撑表面(314)与所述外盖(11)的凹部(18)以及所述紧固环(70)之间。
11.根据权利要求5所述的结构设备，其中：所述外盖(11)设有周边部(151)，所述周边部(151)被支撑在所述燃料箱(20)的内部中的密封环(19)上。
12.根据权利要求2所述的结构设备，其中：所述外盖(11)与所述连续的金属框架(31)的保护部(312)接触，连接到所述连续的金属框架(31)的紧固部(311)并且连接到所述紧固元件(32)，构成用于将电流传导至所述复合涂层(40)的外部的路径。
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