CN109622900B - 一种基于铸锭机的安全浇铸方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于铸锭机的安全浇铸方法，采用如下步骤：步骤一，铸锭机的熔炉内的浇铸液，通过导槽进入分配盘。步骤二，预加热装置的火焰喷头进入铸槽内，对铸槽的内壁进行预加热，预加热过程中铸槽匀速前进，预加热完成后，火焰喷头退出铸槽内。步骤三，铸槽到达第一检测单元，第一检测单元对铸槽内部采集温湿度数据。步骤四，铸槽到达第二检测单元，第二检测单元再一次对铸槽内部采集温湿度数据，通过PLC控制器判断分配盘是否进行浇铸。步骤五，不符合浇铸条件时，铸槽通过分配盘时，不浇铸。符合浇铸条件时，铸槽通过分配盘时，浇铸。本发明对铸槽进行自动预加热，省时省力，加热效率高，对铸槽进行温湿度检测，提高浇铸的安全性。

Description

一种基于铸锭机的安全浇铸方法

技术领域

本发明涉及铸造机械技术领域，具体涉及一种基于铸锭机的安全浇铸方法。

背景技术

铸锭工艺是金属冶炼极其重要的一环，在铸锭过程中极易发生高温熔融金属遇水爆炸事故。高温熔融金属遇水引起爆炸的过程是：高温熔融金属在水中容易下沉分散，迅速微粒化，促使大量水沸腾，产生高温蒸汽；水分解出氢和氧发生爆炸；金属与水起化学反应，产生氢气而自燃爆炸。四个因素共同作用，造成高温熔融金属与水接触发生强烈爆炸，进而造成人员伤亡、设备损坏。

铸锭机铸造模含水会降低金属锭的品质，同时极易引发高温熔融金属遇水爆炸事故。目前在国内金属冶炼行业中，在铸锭工艺这一环节多采用人工预热的方法对铸锭机进行加热使铸锭机达到生产所需的额定温度和清除铸锭机铸造模内水分的目的。

不同温度的水蒸气有不同温度的饱和蒸汽压，当水蒸气的气压大于饱和蒸气压时水蒸气会液化。例如：150℃时水蒸气的饱和蒸汽压是475720Pa，加压到0.8MPa时，水蒸气的气压大于饱和蒸汽压，会液化。水蒸气的压强比该温度下的水的饱和蒸汽压大，水蒸气就会液化。水的相图中气液相界面是与T、p有关的曲线f(T，p)＝0，dp/dT>0，是增函数。如果水蒸气的(T，p)点在f(T，p)＝0的左上方，水蒸气就会液化，也就是降温和加压有利于液化。

对于理想气体，不同温度下的饱和蒸汽压可以用克劳修斯-克拉贝龙方程计算：

ln(p1/p2)＝-ΔHm(vap)/R(1/T1-1/T2),

其中ΔHm(vap)是摩尔汽化焓。

结露是指物体表面温度低于附近空气露点温度时表面出现冷凝水的现象。一般来说，我们所指的空气都是湿空气。湿空气是指含有水蒸气的空气，而干空气则是指完全不含水蒸气的空气。湿空气是干空气和水蒸气的混合物。空气的温度高，能够包含的水蒸气就多，反之，情况相反。也就是说，湿空气的饱和水蒸气含量与空气的温度成正比。同样，即使湿空气本身没有达到过饱和，而与湿空气接触的物体、空隙部位、表面及内部冷却到低于湿空气的饱和温度时，则在其界面附近空气中所含的水蒸气也会凝结成水而变成水滴。也就是出现了结露现象，即使接触到比湿空气饱和温度低一点点的物体，结露也会发生。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种基于铸锭机的安全浇铸方法，解决铸锭过程中铸槽内因湿空气冷却结露、积水遇高温熔融金属易造成爆炸，以及人工加热难以控制铸槽预热温度，造成气源浪费和加热效率低等问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种基于铸锭机的安全浇铸方法，铸锭机的铸模行进路径上，设有一个预加热装置、第一检测单元、第二检测单元，预加热装置位于铸锭机的分配盘前一工位上。第一、第二检测单元位于分配盘和预加热装置之间，第一检测单元靠近预加热装置，第二检测单元靠近分配盘。预加热装置和第一、第二检测单元的信号端连接PLC控制器，PLC控制器还与分配盘驱动电机的信号端相连。

一种基于铸锭机的安全浇铸方法，采用如下步骤：

步骤一，铸锭机的熔炉内的浇铸液，通过导槽进入分配盘，分配盘保持静止状态，其内部的浇铸液不能从浇口流出；启动链条驱动电机，链条带动设在链条上的铸槽沿其行进路径匀速前进。

步骤二，铸槽到达预加热装置的位置时，预加热装置的火焰喷头点火，进入铸槽的内部，对该铸槽的内壁进行预加热，预加热过程中铸槽匀速前进，当铸槽通过预加热装置的位置时，预加热完成。

步骤三，铸槽前进到达第一检测单元的位置，第一检测单元的温度传感器和湿度传感器进入铸槽内部，对铸槽内壁进行温湿度数据采集。温湿度数据采集完成后，第一检测单元的温度传感器和湿度传感器退出铸槽内部，将温湿度数据发送至PLC控制器。PLC控制器根据第一检测单元送达的温湿度数据，判断是否需要对预加热装置的火焰喷头进行调节。

步骤四，铸槽前进到达第二检测单元的位置，第二检测单元采用与步骤三中第一检测单元相同的采集方式，再一次对铸槽内部进行温湿度数据采集，将温湿度数据发送至PLC控制器。PLC控制器根据第二检测单元送达的温湿度数据，判断铸槽行进至分配盘的位置时，分配盘是否对铸槽进行浇铸。

步骤五，不符合浇铸条件的情况下，铸槽由分配盘的一侧通过时，分配盘的浇口不对铸槽进行浇铸，该铸槽通过分配盘后继续运动。符合浇铸条件的情况下，分配盘驱动电机带动分配盘转动一个预定角度，浇铸液由分配盘的浇口流入铸槽内，对铸槽浇铸。临近浇铸完成时，分配盘转动另一个预定角度，浇铸液不再从分配盘的浇口流出，浇铸完成，铸槽继续运动，其内部的浇铸液冷却成型。铸锭机除上述铸槽外的其余铸槽通过分配盘之前，均采用按照上述步骤二、步骤三、步骤四依次完成一次预加热和两次温湿度的检测。

优选地，预加热装置包括升降支架、悬臂梁、喷头安装座，悬臂梁的一端与升降支架滑动配合，设在升降支架上的第一气缸驱动悬臂梁升降。喷头安装座活动设置在悬臂梁下方，喷头安装座上设有多个火焰喷头，多个火焰喷头沿喷头安装座的伸长方向依次间隔排布，所述喷头安装座的一端设有方向调节机构。

优选地，方向调节机构包括第一伺服电机和齿轮组，第一伺服电机设在悬臂梁上，其信号端与PLC控制器电连接，第一伺服电机的输出端通过齿轮组驱动喷头安装座转动。每个火焰喷头上均设置有一个电磁阀，所有电磁阀均与PLC控制器电连接。所述火焰喷头的进气端，通过管路与盛装有可燃性气体的压力罐相连。

优选地，第一检测单元和第二检测单元结构相同，包括摇臂、摇臂支撑、滑块、滑块驱动机构，摇臂支撑位于摇臂一侧，其上端与摇臂的底部铰接。摇臂支撑外侧设有第二气缸，第二气缸驱动摇臂绕其与摇臂支撑的铰接处转动，第二气缸的信号端与PLC控制器电连接。

优选地，滑块设在摇臂的滑槽内，滑块的侧壁与滑槽内壁滑动配合，温度传感器和湿度传感器安装在对应滑块的底部。所述滑块驱动机构设在摇臂上且与滑块相连，其驱动滑块沿滑槽的伸长方向运动。

优选地，分配盘的外壁上设有外齿轮环，分配盘的一侧设有与其啮合的小齿轮，所述小齿轮安装在分配盘驱动电机的输出端。

优选地，步骤二中，铸槽的前侧到达喷头安装座正下方时，首先，第一气缸驱动喷头安装座下降，多个火焰喷头进入铸槽内，对铸槽内壁预加热。火焰喷头对铸槽内壁预加热过程中，方向调节机构驱动火焰喷头前后往复摆动。其次，铸槽的内壁后侧到达喷头安装座正下方时，火焰喷头停止摆动，第一气缸驱动喷头安装座上升，火焰喷头退出铸槽内部。

优选地，步骤三中，铸槽的后侧内壁到达摇臂正下方时，首先，第二气缸驱动摇臂下降，第一检测单元的温度传感器和湿度传感器进入铸槽内部的一端。其次，滑块驱动机构通过滑块驱动温度传感器和湿度传感器由铸槽内部的一端运动至其另一端。最后，第二气缸驱动摇臂上升，温度传感器和湿度传感器退出铸槽内部，铸槽从摇臂的下方通过。

优选地，步骤三中，需要对预加热装置的火焰喷头进行调节时，PLC控制器发送信号至每个火焰喷头上的电磁阀，通过电磁阀调节火焰喷头对铸槽的预加热效果。

通过采用上述技术方案，本发明的有益技术效果是：本发明对铸锭机的铸模内壁进行自动预加热，与人工加热相比，本发明使铸槽内壁受热均匀，预加热效率高，省时省力，温湿检测装置可对预热后的铸槽进行检测，及时调整对铸模的预加热效果，避免因预热效果不佳，铸锭过程发生爆炸，提高设备使用的安全性。

附图说明

图1是本发明一种基于铸锭机的安全浇铸方法采用的设备结构原理示意图。

图2是图1中本发明某一部分的结构示意图，示出的是预加热装置和第一检测单元。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

结合图1和图2，一种基于铸锭机的安全浇铸方法，在现有铸锭机的基础上增加预加热装置、第一检测单元4、第二检测单元7及PLC控制器，预加热装置、第一检测单元和第二检测单元，均位于铸锭机分配盘8的前一工位上，并沿铸槽9的行进方向依次布置，铸槽9到达分配盘8进行浇铸前，先要经过一次预加热、两次温度和湿度的检测。分配盘8的外壁上设有外齿轮环81，分配盘8的一侧设有与其啮合的小齿轮82，所述小齿轮82安装在分配盘驱动电机83的输出端，分配盘驱动电机83的信号端与PLC控制器电连接。分配盘驱动电机83驱动分配盘8转动，分配盘8的浇口对铸槽9进行浇铸。预加热装置包括升降机构1、喷头安装座2及火焰喷头21，升降机构1位于铸锭机的铸槽上方，升降机构1包括悬臂梁11和升降支架12，悬臂梁11的一端与升降支架12相连，升降支架12的顶部设有第一气缸121，第一气缸124的信号端与PLC控制器通信相连，第一气缸121驱动悬臂梁11上下平动。

喷头安装座2通过两个立板111活动设置在悬臂梁11下方，喷头安装座2的两端分别通过轴承与两个立板111转动相连，喷头安装座2上设有多个火焰喷头21，多个火焰喷头21沿喷头安装座2的伸长方向依次间隔排布，每个火焰喷头21上均设置有一个电磁阀22，所有电磁阀22均与PLC控制器电连接。各火焰喷头21的出气端均配置有一个点火器，点火器由PLC控制器控制其点火时机，各火焰喷头21的进气端均通过管体与盛放有可燃性气体的压力罐相连，PLC控制器通过电磁阀22控制火焰喷头21的进气量，从而对火焰喷头21的火焰大小进行自动调节，实现对每个铸槽9加热时间的调节。喷头安装座22的前后两侧，对称设置有耐高温材料制成的隔热罩24，工作状态下，被加热的铸槽9产生热辐射，隔热罩24阻挡铸槽9的热辐射向上传递，对管体的使用寿命造成影响。

所述喷头安装座2的一端设有方向调节机构，方向调节机构包括第一伺服电机31和齿轮组，第一伺服电机31设在悬臂梁11上，其信号端与PLC控制器电连接，第一伺服电机31的输出端通过齿轮组驱动喷头安装座2转动，实现对火焰喷头21前后往复摆动的调节。齿轮组包括第一伞齿轮32、第二伞齿轮33、第三伞齿轮34和第四伞齿轮35，第一伞齿轮32安装在第一伺服电机31的输出端，第四伞齿轮35安装在喷头安装座2的一端。悬臂梁11及其中一个立板111的外侧，通过轴承座安装有齿轮轴36，第二伞齿轮33和第三伞齿轮34分别安装在齿轮轴36的两端，第一伞齿轮32与第二伞齿轮33啮合，第三伞齿轮34与第四伞齿轮35啮合。

第一检测单元4和第二检测单元7的结构相同，每个检测单元均包括摇臂41、摇臂支撑42、滑块43及滑块驱动机构，摇臂41的一侧与摇臂支撑42铰接。每个检测单元4的摇臂支撑42位于摇臂41的一侧下方，摇臂支撑42的上端与摇臂41的底部铰接。每个摇臂支撑42的外侧设有第二气缸45，第二气缸45的伸缩端与摇臂41的端部转动相连。第二气缸45的信号端与PLC控制器通信相连，工作状态下，两个第二气缸45同步驱动摇臂绕其与摇臂制成的铰接处转动，实现摇臂41的升高或降低。

所述滑块43设在摇臂41的内部，滑块43与摇臂41滑动配合，滑块43底部设有温度传感器51和湿度传感器52，温度传感器51和湿度传感器52的信号端，分别与PLC控制器通信相连。温度传感器51将采集铸槽内的温度参数，并转化成电信号发送至PLC控制器，湿度传感器52将采集到的铸槽9内的湿度参数，并转化成电信号发送至PLC控制器，PLC控制器根据温度传感器51和湿度传感器52采集的数据，确定预加热装置对铸槽9加热后，铸槽9内的状况是否符合浇铸的条件，在铸槽9符合浇铸条件下，分配盘8的浇口向铸槽9内浇铸金属熔液。

具体地，摇臂41的内部开设有与其伸长方向一致的滑槽，滑块43位于滑槽的内部，滑块43的前后外侧壁与滑槽的内壁滑动配合，滑块驱动机构与滑块43相连，滑块驱动机构驱动滑块43沿滑槽的延伸方向横向运动。所述滑槽的内部设置有弹簧撑杆46，弹簧撑杆46的伸长方向与滑槽的伸长方向一致，其两端与滑槽的内壁固定相连。所述弹簧撑杆46穿过滑块43，滑块43与弹簧撑杆46滑动配合，弹簧撑杆46的外部套有复位弹簧47，复位弹簧47位于滑块43靠近摇臂支撑42的一侧。

滑块驱动机构包括钢丝线441、第一绕线轮442、第二绕线轮443及第二伺服电机444，第一绕线轮442和第二伺服电机444固定安装在摇臂41上，第二绕线轮443安装在第二伺服电机444的动力输出端，第二伺服电机444的信号端与PLC控制器通信相连。钢丝线441的一端与滑块43固定相连，另一端绕过第一绕线轮442后，与第二绕线轮443固定相连。用于铸锭机的自动预加热设备还包括两组光电开关6，每组光电开关6均包括两个光电开关，各光电开关6的信号端均与PLC控制器电连接。其中，一组光电开关6设置在预加热装置1上，另一组光电开关6设置在温湿检测装置2上。

一种基于铸锭机的安全浇铸方法，采用如下步骤：

步骤一，铸锭机的熔炉内的浇铸液，通过导槽进入分配盘8，分配盘8保持静止状态，其内部的浇铸液不能从浇口流出；启动链条驱动电机，链条带动设在链条上的铸槽9沿其行进路径匀速前进。

步骤二，铸槽9到达预加热装置的位置时，预加热装置的火焰喷头21点火，进入铸槽9的内部，对该铸槽9的内壁进行预加热，预加热过程中铸槽9匀速前进，当铸槽9通过预加热装置的位置时，预加热完成。预加热装置对铸槽9的预加热过程，采用如下方式进行：铸槽9的前侧到达喷头安装座2正下方时，首先，第一气缸121驱动喷头安装座2下降，多个火焰喷头21进入铸槽9内，对铸槽9内壁预加热。火焰喷头21对铸槽9内壁预加热过程中，方向调节机构驱动火焰喷头21前后往复摆动。其次，铸槽21的内壁后侧到达喷头安装座2正下方时，火焰喷头21停止摆动，第一气缸121驱动喷头安装座2上升，火焰喷头21退出铸槽9内部。

步骤三，铸槽9前进到达第一检测单元4的位置，第一检测单元4的温度传感器51和湿度传感器52进入铸槽内部，对铸槽9内壁进行温湿度数据采集。温湿度数据采集完成后，第一检测单元4的温度传感器51和湿度传感器52退出铸槽9内部，将温湿度数据发送至PLC控制器。PLC控制器根据第一检测单元4送达的温湿度数据，判断是否需要对预加热装置的火焰喷头21进行调节。

第一检测单元4对预加热后的铸槽9进行温湿度数据采集，采用如下方式：铸槽的后侧内壁到达摇臂正下方时，首先，第二气缸45驱动摇臂41下降，第一检测单元4的温度传感器51和湿度传感器52进入铸槽9内部的一端。其次，滑块驱动机构通过滑块驱动温度传感器51和湿度传感器52由铸槽内部的一端运动至其另一端。最后，第二气缸45驱动摇臂41上升，温度传感器51和湿度传感器52退出铸槽9内部，铸槽9从摇臂41的下方通过。步骤三中，需要对预加热装置的火焰喷头21进行调节时，PLC控制器发送信号至每个火焰喷头21上的电磁阀，通过电磁阀调节火焰喷头对铸槽的预加热效果。

步骤四，铸槽9前进到达第二检测单元7的位置，第二检测单元7采用与步骤三中第一检测单元4相同的采集方式，再一次对铸槽9内部进行温湿度数据采集，将温湿度数据发送至PLC控制器。PLC控制器根据第二检测单元7送达的温湿度数据，判断铸槽9行进至分配盘的位置时，分配盘9是否对铸槽9进行浇铸。

步骤五，铸槽9不符合浇铸条件的情况下，铸槽9由分配盘8的一侧通过时，分配盘8的浇口不对铸槽9进行浇铸，该铸槽9通过分配盘8后继续运动。铸槽9符合浇铸条件的情况下，分配盘驱动电机83带动分配盘8转动一个预定角度，浇铸液由分配盘8的浇口流入铸槽9内，对铸槽9浇铸。临近浇铸完成时，分配盘8转动另一个预定角度，浇铸液不再从分配盘8的浇口流出，浇铸完成，铸槽9继续运动，其内部的浇铸液冷却成型。铸锭机除上述铸槽9外的其余铸槽通过分配盘8之前，均采用按照上述步骤二、步骤三、步骤四依次完成一次预加热和两次温湿度的检测。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于铸锭机的安全浇铸方法，铸锭机的铸模行进路径上，设有一个预加热装置、第一检测单元、第二检测单元，预加热装置位于铸锭机的分配盘前一工位上；

第一、第二检测单元位于分配盘和预加热装置之间，第一检测单元靠近预加热装置，第二检测单元靠近分配盘；

预加热装置和第一、第二检测单元的信号端连接PLC控制器，PLC控制器还与分配盘驱动电机的信号端相连；

预加热装置包括升降支架、悬臂梁、喷头安装座，悬臂梁的一端与升降支架滑动配合，设在升降支架上的第一气缸驱动悬臂梁升降；

喷头安装座活动设置在悬臂梁下方，喷头安装座上设有多个火焰喷头，多个火焰喷头沿喷头安装座的伸长方向依次间隔排布，所述喷头安装座的一端设有方向调节机构；

方向调节机构包括第一伺服电机和齿轮组，第一伺服电机设在悬臂梁上，其信号端与PLC控制器电连接，第一伺服电机的输出端通过齿轮组驱动喷头安装座转动；

每个火焰喷头上均设置有一个电磁阀，所有电磁阀均与PLC控制器电连接；

所述火焰喷头的进气端，通过管路与盛装有可燃性气体的压力罐相连；

第一检测单元和第二检测单元结构相同，包括摇臂、摇臂支撑、滑块、滑块驱动机构，摇臂支撑位于摇臂一侧，其上端与摇臂的底部铰接；

摇臂支撑外侧设有第二气缸，第二气缸驱动摇臂绕其与摇臂支撑的铰接处转动，第二气缸的信号端与PLC控制器电连接；

其特征在于，上述安全浇铸方法采用如下步骤：

步骤一，铸锭机的熔炉内的浇铸液，通过导槽进入分配盘，分配盘保持静止状态，其内部的浇铸液不能从浇口流出；启动链条驱动电机，链条带动设在链条上的铸槽沿其行进路径匀速前进；

步骤二，铸槽到达预加热装置的位置时，预加热装置的火焰喷头点火，进入铸槽的内部，对该铸槽的内壁进行预加热，预加热过程中铸槽匀速前进，当铸槽通过预加热装置的位置时，预加热完成；

步骤三，铸槽前进到达第一检测单元的位置，第一检测单元的温度传感器和湿度传感器进入铸槽内部，对铸槽内壁进行温湿度数据采集；

温湿度数据采集完成后，第一检测单元的温度传感器和湿度传感器退出铸槽内部，将温湿度数据发送至PLC控制器；

PLC控制器根据第一检测单元送达的温湿度数据，判断是否需要对预加热装置的火焰喷头进行调节；

步骤四，铸槽前进到达第二检测单元的位置，第二检测单元采用与步骤三中第一检测单元相同的采集方式，再一次对铸槽内部进行温湿度数据采集，将温湿度数据发送至PLC控制器；

PLC控制器根据第二检测单元送达的温湿度数据，判断铸槽行进至分配盘的位置时，分配盘是否对铸槽进行浇铸；

步骤五，不符合浇铸条件的情况下，铸槽由分配盘的一侧通过时，分配盘的浇口不对铸槽进行浇铸，该铸槽通过分配盘后继续运动；

符合浇铸条件的情况下，分配盘驱动电机带动分配盘转动一个预定角度，浇铸液由分配盘的浇口流入铸槽内，对铸槽浇铸；

临近浇铸完成时，分配盘转动另一个预定角度，浇铸液不再从分配盘的浇口流出，浇铸完成，铸槽继续运动，其内部的浇铸液冷却成型；

铸锭机除上述铸槽外的其余铸槽通过分配盘之前，均采用按照上述步骤二、步骤三、步骤四依次完成一次预加热和两次温湿度的检测。

2.根据权利要求1所述的一种基于铸锭机的安全浇铸方法，其特征在于，滑块设在摇臂的滑槽内，滑块的侧壁与滑槽内壁滑动配合，温度传感器和湿度传感器安装在对应滑块的底部；

所述滑块驱动机构设在摇臂上且与滑块相连，其驱动滑块沿滑槽的伸长方向运动。

3.根据权利要求1所述的一种基于铸锭机的安全浇铸方法，其特征在于，分配盘的外壁上设有外齿轮环，分配盘的一侧设有与其啮合的小齿轮，所述小齿轮安装在分配盘驱动电机的输出端。

4.根据权利要求1所述的一种基于铸锭机的安全浇铸方法，其特征在于，步骤二中，铸槽的前侧到达喷头安装座正下方时，首先，第一气缸驱动喷头安装座下降，多个火焰喷头进入铸槽内，对铸槽内壁预加热；

火焰喷头对铸槽内壁预加热过程中，方向调节机构驱动火焰喷头前后往复摆动；

其次，铸槽的内壁后侧到达喷头安装座正下方时，火焰喷头停止摆动，第一气缸驱动喷头安装座上升，火焰喷头退出铸槽内部。

5.根据权利要求1所述的一种基于铸锭机的安全浇铸方法，其特征在于，步骤三中，铸槽的后侧内壁到达摇臂正下方时，首先，第二气缸驱动摇臂下降，第一检测单元的温度传感器和湿度传感器进入铸槽内部的一端；

其次，滑块驱动机构通过滑块驱动温度传感器和湿度传感器由铸槽内部的一端运动至其另一端；

最后，第二气缸驱动摇臂上升，温度传感器和湿度传感器退出铸槽内部，铸槽从摇臂的下方通过。

6.根据权利要求1所述的一种基于铸锭机的安全浇铸方法，其特征在于，步骤三中，需要对预加热装置的火焰喷头进行调节时，PLC控制器发送信号至每个火焰喷头上的电磁阀，通过电磁阀调节火焰喷头对铸槽的预加热效果。

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