CN112709722A - 液压控制阀及液压控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种液压控制阀及液压控制系统，其中，液压控制阀包括：阀体，阀体上设置有流通通道，阀体内设置有容纳腔，流通通道的第一端适于与斗杆控制油路连通，流通通道的第二端适于与斗杆先导端盖内连通，流通通道与容纳腔连通并在容纳腔的侧壁上形成第一过口和第二过口；阀芯，可移动地设置在容纳腔内，阀芯上设置有封堵结构，阀芯具有避让位置和封堵位置，阀芯处于避让位置时，封堵结构避让第一过口和第二过口并使第一过口和第二过口连通，阀芯处于封堵位置时，封堵结构与第一过口和/或第二过口的至少部分重合。本发明的技术方案解决了现有技术中的挖掘机的平地工作中液压控制方式复杂缺陷。

Description

液压控制阀及液压控制系统

技术领域

本发明涉及液压设备技术领域，具体涉及一种液压控制阀及液压控制系统。

背景技术

挖掘机的工况复杂、工作环境恶劣，多工作装置的协调使用往往需要对其每个工作装置的单独控制做到十分精确。挖掘机在做平地工作时，就需要动臂和斗杆的配合使用，在平地作业状态下，动臂做提升动作，斗杆做挖掘动作，动臂提升要稍微优先于斗杆挖掘，使得铲斗的斗齿在地面上做直线运动。一般情况下顺序上先后操作挖掘机上控制动臂提升和斗杆挖掘的先导手柄，手阀中的减压阀对应控制动臂油缸大腔和斗杆油缸大腔进油的主阀先导端盖的压力，控制主阀芯移动打开进油通道，从而使得对应的动作达到优先顺序。虽然这种方式对挖掘机实施平地工作有较有效的作用，但对挖掘机操作手的操作水平要求较高，外部区别因素较多。

针对上述问题，现有技术中一些挖掘机的液压控制中，使进入主阀先导端盖的压力作用于主阀上的优先阀，以优先阀上设置节流的方式控制动臂油缸大腔和斗杆油缸大腔的进油流量，从而使得对应的动作达到优先顺序。但增加优先阀去控制动臂和斗杆的油缸流量，一方面需要电控程序去实时调节优先阀的先导压力来改变优先阀的开口来控制流量的输出，加入过多的电控程序的介入，控制变得复杂；另一方面，优先阀增加了节流，从而加大了压损，增加了油耗。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的挖掘机的平地工作中液压控制方式复杂缺陷，从而提供一种液压控制阀及液压控制系统。

为了解决上述问题，本发明提供了一种液压控制阀，包括：阀体，阀体上设置有流通通道，阀体内设置有容纳腔，流通通道的第一端适于与斗杆控制油路连通，流通通道的第二端适于与斗杆先导端盖内连通，流通通道与容纳腔连通并在容纳腔的侧壁上形成第一过口和第二过口；阀芯，可移动地设置在容纳腔内，阀芯上设置有封堵结构，阀芯具有避让位置和封堵位置，阀芯处于避让位置时，封堵结构避让第一过口和第二过口并使第一过口和第二过口连通，阀芯处于封堵位置时，封堵结构与第一过口和/或第二过口的至少部分重合，以减小流通通道的过流面积，其中，阀芯具有相对设置的第一受力部和第二受力部，第一受力部适于与动臂控制油路连通，并受到朝向封堵位置的压力，第二受力部适于与流通通道连通，并受到朝向避让位置的压力。

可选地，阀芯的侧壁上设置有过流槽，第一过口和第二过口均与过流槽连通，封堵结构设置在过流槽内。

可选地，封堵结构为沿阀芯的周向延伸的环形结构。

可选地，阀体的第一端设置有接头，接头适于与外部管路连接并与动臂控制油路连通，阀芯的朝向接头的端面形成第一受力部。

可选地，阀芯背离接头的端面上设置有凹陷部，凹陷部的内壁形成第二受力部。

可选地，阀芯还包括过流孔，过流孔连通过流槽和凹陷部，且过流孔位于封堵结构的背离接头的一侧。

可选地，阀体的第二端和阀芯之间设置有弹性结构，弹性结构向阀芯施加朝向接头方向的弹性力。

可选地，阀体的第二端设置有堵头，阀芯的侧壁上设置有限位台阶，弹性结构为弹簧，弹簧的两端分别与堵头和限位台阶抵接。

可选地，阀体与斗杆先导端盖为一体结构。

本发明还提供了一种液压控制系统，包括液压控制阀，液压控制阀为上述的液压控制阀。

本发明技术方案，具有如下优点：

利用本发明的技术方案，在挖掘机进行平地工作时，动臂控制油路和斗杆控制油路同时供油，动臂控制油路中的液压油先作用于阀芯的第一受力部，并将阀芯推动至封堵位置，此时斗杆控制油路中的液压油先流经阀体上的流通通道后再流动至斗杆先导端盖内。由于阀芯处于封堵位置，因此流通通道被节流，因此斗杆控制油路中的液压油经过节流后以低于正常速度对斗杆先导端盖供油，进而使得动臂的供油速度要快于斗杆的供油速度，也即使得动臂先于斗杆运动。在经过一段时间后，斗杆控制油路中的压力逐渐增加，且斗杆控制油路中的液压油作用于阀芯的第二受力面，进而使得阀芯从封堵位置运动至避让位置，斗杆实现正常供油。上述结构利用动臂控制油路来控制阀芯的移动，并在平地工作开始时对斗杆控制油路进行节流，实现动臂控制油路和斗杆控制油路的逻辑控制效果，无需额外的电控程序即可实现平地工作中动臂动作优先斗杆动作的技术效果，简化了液压控制方式。因此本发明的技术方案解决了现有技术中的挖掘机的平地工作中液压控制方式复杂缺陷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明的液压控制阀的实施例与斗杆先导端盖的结构示意图；

图2示出了图1中液压控制阀的剖面示意图；

图3示出了图1中液压控制阀的俯视视角的剖面示意图；以及

图4示出了图1中液压控制阀的控制原理示意图。

附图标记说明：

10、阀体；11、流通通道；12、容纳腔；13、第一过口；14、第二过口；20、阀芯；21、凹陷部；22、过流孔；23、限位台阶；24、第一受力部；25、第二受力部；30、封堵结构；40、过流槽；50、接头；60、弹性结构；70、堵头；100、斗杆控制油路；200、动臂控制油路；300、斗杆先导端盖。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1至图3所示，本实施例的液压控制阀包括阀体10和阀芯20以下将详细介绍上述两个结构。

如图2和图3所示，阀体10上设置有流通通道11，阀体10内设置有容纳腔12。其中，流通通道11的第一端适于与斗杆控制油路100连通，流通通道11的第二端适于与斗杆先导端盖300内连通，流通通道11与容纳腔12连通并在容纳腔12的侧壁上形成第一过口13和第二过口14。具体而言，阀体10设置在斗杆控制油路100上，并且斗杆控制油路100中的液压油在进入斗杆先导端盖300前，先要经过阀体10上的流通通道11。阀体10内部具有腔体并形成了上述的容纳腔12，流通通道11与容纳腔12连通，进而在容纳腔12的侧壁上形成了两个过口，也即第一过口13和第二过口14。也即斗杆控制油路100在进入斗杆先导端盖300之前，先通过流通通道11的进口进入阀体10，然后通过第一过口13进入至容纳腔12内，然后在通过第二过口14以及流通通道11的出口离开阀体10并进入至斗杆先导端盖300内。

如图2和图3所示，阀芯20可移动地设置在容纳腔12内，且阀芯20上设置有封堵结构30。阀芯20具有避让位置和封堵位置，阀芯20处于避让位置时，封堵结构30避让第一过口13和第二过口14并使第一过口13和第二过口14连通，阀芯20处于封堵位置时，封堵结构30与第一过口13和/或第二过口14的至少部分重合，以减小流通通道11的过流面积。具体而言，阀芯20可滑动地设置在容纳腔12内，因此在阀芯20滑动时，阀芯20上的封堵结构30同步运动。阀芯20能够在避让位置和封堵位置之间移动，当阀芯20处于避让位置时，封堵结构30与第一过口13和第二过口14均错位，第一过口13和第二过口14的面积不受遮挡，因此流通通道11的流量不受到影响。阀芯20处于避让位置时，封堵结构30与第一过口13和第二过口14的至少部分重合(或者封堵结构30与第一过口13和第二过口14中的一个至少部分重合)，进而减小第一过口13和第二过口的过流面积，进而对流通通道11起到了节流的作用。

结合图2至图4可以看到，阀芯20具有相对设置的第一受力部24和第二受力部25，第一受力部24适于与动臂控制油路200连通，并受到朝向封堵位置的压力，第二受力部25适于与流通通道11连通，并受到朝向避让位置的压力。具体而言，设置第一受力部24和第二受力部25的设置是对阀芯20进行驱动。第一受力部24与动臂控制油路200连通，因此在动臂控制油路200通入液压油后，压力会传递至第一受力部24上。从图2可以看到，第一受力部24受力后可以驱动阀芯20向右移动，进而使得阀芯20被推动至封堵位置。第二受力部25与流通通道11连通，如上述描述，流通通道11与斗杆控制油路100连通，因此第二受力部25实际上是与斗杆控制油路100连通。从图2可以看到，第二受力部25受力后可以驱动阀芯20向左移动，进而使得阀芯20被推动至避让位置。

结合上述结构，利用本实施例的技术方案，在挖掘机进行平地工作时，动臂控制油路200和斗杆控制油路100同时供油，动臂控制油路200中的液压油先作用于阀芯20的第一受力部24，并将阀芯20推动至封堵位置，此时斗杆控制油路100中的液压油先流经阀体10上的流通通道11后再流动至斗杆先导端盖300内。由于阀芯20处于封堵位置，因此流通通道11被节流，因此斗杆控制油路100的液压油经过节流后以低于正常速度对斗杆先导端盖300供油，进而使得动臂的供油速度要快于斗杆的供油速度，也即使得动臂先于斗杆运动。在经过一段时间后，斗杆控制油路100中的压力逐渐增加，且斗杆控制油路100的压力作用于阀芯20的第二受力面，进而使得阀芯20从封堵位置运动至避让位置，斗杆实现正常供油。上述结构利用动臂控制油路200来控制阀芯20的移动，并在平地工作开始时对斗杆控制油路100进行节流，实现动臂控制油路和斗杆控制油路的逻辑控制效果，无需额外的电控程序即可实现平地工作中动臂动作优先斗杆动作的技术效果，简化了液压控制方式。因此本实施例的技术方案解决了现有技术中的挖掘机的平地工作中液压控制方式复杂缺陷。

需要说明的是，本实施例中的液压控制阀并不影响动臂单独工作和斗杆单独工作。具体而言，结合图2至图4，当挖掘机只进行动臂提升动作时，动臂控制油路200提供液压油。液压油一部分直接进入主阀动臂提升先导端盖内并控制动臂动作，另一部分进入阀体10内并推动阀芯20运动至封堵位置，但是此时由于斗杆并不工作，斗杆控制油路100中也并没有液压油，因此挖掘机的动作不受影响。当挖掘机只进行斗杆挖掘动作时，斗杆控制油路100中提供液压油，此时由于动臂控制油路200中不提供液压油，因此第二受力部25受到压力并使阀芯20处于避让位置，此时流通通道11不被节流，斗杆先导端盖300实现正常进油。

如图2和图4所示，在本实施例的技术方案中，阀芯20的侧壁上设置有过流槽40，第一过口13和第二过口14均与过流槽40连通，封堵结构30设置在过流槽40内。具体而言，过流槽40为设置在阀芯20的侧壁上的环形槽，并且过流槽40沿着阀芯20的轴向延伸一定的距离。由于阀芯20的内侧壁与阀体10的外侧壁抵接，为了保证液压油能够从第一过口13流动至第二过口14，因此设置了上述的过流槽40。进一步地，无论阀芯20处于封堵位置还是避让位置，第一过口13和第二过口14均与过流槽连通，进而保证液压油能够流动至斗杆先导端盖300内。上述的封堵结构30设置在过流槽40上，当阀芯20处于避让位置时，封堵结构30避让第一过口13和第二过口14，进而使得第一过口13和第二过口14的全部开口与过流槽连通。当封堵结构30处于封堵位置时，封堵结构30将第一过口13和第二过口14的部分遮挡，因此第一过口13和第二过口14仅部分面积与过流槽40连通，进而起到了节流的效果。

需要说明的是,在液压控制领域中,本实施例中的封堵结构30也被称为挡位,本实施例中的过流槽40也被称为挡位槽。从图2可以看到，挡位槽分为两个部分，包括位于档位左侧的第一挡位槽和位于档位右侧的第二挡位槽。

如图1至图3所示，在本实施例的技术方案中，封堵结构30为沿阀芯20的周向延伸的环形结构。具体而言，本实施例中的流通通道11并非是直线型的通道，流通通道11由两段组成，结合图3，流通通道11的进口与第一过口13之间形成了第一段，结合图4，第二过口14和流通通道11的出口之间形成了第二段，上述的第一段和第二段呈垂直设置，第一段和第二段之间通过上述的过流槽40连通。通过将封堵结构30设置为环形可以使得封堵结构30同时将第一过口13和第二过口14进行封堵。当然，本领域技术人员可以理解，当阀芯20处于封堵位置时，仅仅对第一过口13或者对第二过口14进行封堵，也可以起到对流通通道11进行节流的技术效果，因此在一些未示出的实施方式中，封堵结构30也可以是一个设置在过流槽40上的封堵块，当阀芯20处于封堵位置时，封堵块对第一过口13或者第二过口14进行封堵。

如图2和图3所示，在本实施例的技术方案中，阀体10的第一端设置有接头50，接头50适于与外部管路连接并与动臂控制油路200连通，阀芯20的朝向接头50的端面形成第一受力部24。具体而言，阀体10的第一端为开放端，接头50通过过盈插接的方式连接在阀体10的第一端上。接头50上适于与外部管路连接，进而使得阀体10的第一端能够与动臂控制油路200连通。结合图2和图3可以看到，阀芯20的外形呈圆柱形，阀芯20的朝向接头50的一端，也即图2和图3中阀芯20的左端形成了上述的第一受力部24。当动臂控制油路200中通入液压油时，液压油通过上述的接头50被引入至阀芯20的第一受力部24处，进而使得阀芯20的左端的压力与动臂控制油路200中的压力连通。

如图2和图3所示，在本实施例的技术方案中，阀芯20背离接头50的端面上设置有凹陷部21，凹陷部21的内壁形成第二受力部25。具体而言，结合上述描述，阀芯20背离接头50的端面，也即右端面上设置有凹陷部21。其中，凹陷部21呈一个柱状凹陷空间，凹陷空间与上述的流通通道11连通。因此在斗杆控制油路100通入液压油时，凹陷部21内的空间与斗杆控制油路100内的压力连通。从图2和图3可以看到，凹陷部21的内壁包括一个环形内侧壁和底壁，本领域技术人员可以理解，当液压油作用于凹陷部21的内壁时，主要是底壁受到的压力推动阀芯20向左移动。

如图2和图3所示，在本实施例的技术方案中，阀芯20还包括过流孔22，过流孔22连通过流槽40和凹陷部21，且过流孔22位于封堵结构30的背离接头50的一侧。具体而言，通过上述结构，当斗杆控制油路100内通入液压油时，液压油一部分通过第一过口13、过流槽40和第二过口14后进入至斗杆先导端盖300内，另一部分通过过流槽40上的过流孔22进入至凹陷部21内，进而使得液压油能够对凹陷部21的内壁施加压力。结合图2和图3可以看到，过流孔22位于封堵结构30的背离接头50的一侧，也即位于封堵结构30的右侧，进而使得无论阀芯20处于封堵位置还是避让位置，凹陷部21内的空间都能够通过过流孔22与第一过口13和第二过口14连通。

需要说明的是，上述凹陷部21通过在阀芯20的右侧端面打孔形成，过流槽40和孔内空间通过过流孔22连通。

如图2和图3所示，在本实施例的技术方案中，阀体10的第二端和阀芯20之间设置有弹性结构60，弹性结构60向阀芯20施加朝向接头50方向的弹性力。具体而言，弹性结构60的作用是当阀芯20的第一受力部24没有受到压力时，使阀芯20保持在避让位置。当挖掘机进行平地工作时，动臂控制油路200和斗杆控制油路100同时通入液压油，动臂控制油路200的液压油作用于阀芯20的第一受力部24，并克服弹性结构60的弹性力将阀芯20推动至封堵位置。此时斗杆控制油路100中的液压油受到封堵结构30的节流后流速减慢，并通过过流孔22进入至凹陷部21，进而对第二受力部25施加压力。由于位于凹陷部21内的液压油经过节流减速，因此第二受力部25受到的压力小于第一受力部24受到的压力，阀芯20保持在封堵位置。当工作一段时间后，动臂控制油路200中的液压油压力不断增大，当增大至第一受力部24和第二受力部25受到压力相同(或者第二受力部25受到的压力大于第一受力部24时)，弹性结构60推动阀芯20运动至避让位置，经过流通通道11的液压油流量恢复正常。

如图2和图3所示，在本实施例的技术方案中，阀体10的第二端设置有堵头70，阀芯20的侧壁上设置有限位台阶23，弹性结构60为弹簧，弹簧的两端分别与堵头70和限位台阶23抵接。具体而言，阀体10的第二端，也即右端为开放端，堵头70以过盈插接的方式连接在阀体10的第二端上。进一步地，堵头70的左端端面上设置有凹槽，阀芯20的右端穿设在凹槽内。弹簧套设在阀芯20的右端上，并且弹簧的一端与上述的限位台阶23抵接，另一端与凹槽的底壁抵接。本领域技术人员结合图2和图3可以理解，上述的凹陷部21与限位台阶23和堵头70之间的空间连通，因此当液压油从过流孔22进入至凹陷部21内后，液压油也会进入至限位台阶23和堵头70之间的空间，并对阀芯20提供朝向避让位置方向的推力。

如图1所示，在本实施例的技术方案中，阀体10与斗杆先导端盖300为一体结构。因此本实施例中液压控制阀是集成设置在斗杆先导端盖300上的。上述结构能够节约液压控制系统的空间，同时减少连接管路。当然，在一些未示出的实施方式中，阀体10也可以是独立的，也即阀体10上的流通通道11的出口是通过管路与斗杆先导端盖300的内部连通的。

本实施例还提供了一种液压控制系统，包括液压控制阀，液压控制阀为上述的液压控制阀。

根据上述结构，本申请的结构具有以下特点：

与现有技术相比较，本申请设计了一种主阀先导延时端盖，在这个端盖上集成一个小型的逻辑油路，正常工作时，进入主阀动臂提升动作和斗杆挖掘动作的先导端盖的液压油能够单独正常进油和回油，但当两者共同作用时，利用逻辑油路，能够让压力油进入主阀动臂提升先导端盖内稍优先于斗杆挖掘的先导端盖内，从而实现相关动作的优先，使得平地效果会更佳。

在不影响动臂和斗杆单独工作的条件下，端盖内的先导延时逻辑阀(也即上述实施例中的液压控制阀)的使用相对于现有技术中优先阀的使用，低压下的油路作用压损更小，降低油耗。同时上述结构也实现了动臂提升对斗杆挖掘的优先，而且消除了斗杆挖掘时斗杆砸地的现象，使得平地效果更佳。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种液压控制阀，其特征在于，包括：

阀体(10)，所述阀体(10)上设置有流通通道(11)，所述阀体(10)内设置有容纳腔(12)，所述流通通道(11)的第一端适于与斗杆控制油路(100)连通，所述流通通道(11)的第二端适于与斗杆先导端盖(300)内连通，所述流通通道(11)与所述容纳腔(12)连通并在所述容纳腔(12)的侧壁上形成第一过口(13)和第二过口(14)；

阀芯(20)，可移动地设置在所述容纳腔(12)内，所述阀芯(20)上设置有封堵结构(30)，所述阀芯(20)具有避让位置和封堵位置，所述阀芯(20)处于所述避让位置时，所述封堵结构(30)避让所述第一过口(13)和所述第二过口(14)并使所述第一过口(13)和所述第二过口(14)连通，所述阀芯(20)处于所述封堵位置时，所述封堵结构(30)与所述第一过口(13)和/或所述第二过口(14)的至少部分重合，以减小所述流通通道(11)的过流面积，

其中，所述阀芯(20)具有相对设置的第一受力部(24)和第二受力部(25)，所述第一受力部(24)适于与动臂控制油路(200)连通，并受到朝向所述封堵位置的压力，所述第二受力部(25)适于与所述流通通道(11)连通，并受到朝向所述避让位置的压力。

2.根据权利要求1所述的液压控制阀，其特征在于，所述阀芯(20)的侧壁上设置有过流槽(40)，所述第一过口(13)和所述第二过口(14)均与所述过流槽(40)连通，所述封堵结构(30)设置在所述过流槽(40)内。

3.根据权利要求1或2所述的液压控制阀，其特征在于，所述封堵结构(30)为沿所述阀芯(20)的周向延伸的环形结构。

4.根据权利要求2所述的液压控制阀，其特征在于，所述阀体(10)的第一端设置有接头(50)，所述接头(50)适于与外部管路连接并与所述动臂控制油路(200)连通，所述阀芯(20)的朝向所述接头(50)的端面形成所述第一受力部(24)。

5.根据权利要求4所述的液压控制阀，其特征在于，所述阀芯(20)背离所述接头(50)的端面上设置有凹陷部(21)，所述凹陷部(21)的内壁形成所述第二受力部(25)。

6.根据权利要求5所述的液压控制阀，其特征在于，所述阀芯(20)还包括过流孔(22)，所述过流孔(22)连通所述过流槽(40)和所述凹陷部(21)，且所述过流孔(22)位于封堵结构(30)的背离所述接头(50)的一侧。

7.根据权利要求4所述的液压控制阀，其特征在于，所述阀体(10)的第二端和所述阀芯(20)之间设置有弹性结构(60)，所述弹性结构(60)向所述阀芯(20)施加朝向所述接头(50)方向的弹性力。

8.根据权利要求7所述的液压控制阀，其特征在于，所述阀体(10)的第二端设置有堵头(70)，所述阀芯(20)的侧壁上设置有限位台阶(23)，所述弹性结构(60)为弹簧，所述弹簧的两端分别与所述堵头(70)和所述限位台阶(23)抵接。

9.根据权利要求1所述的液压控制阀，其特征在于，所述阀体(10)与所述斗杆先导端盖(300)为一体结构。

10.一种液压控制系统，包括液压控制阀，其特征在于，所述液压控制阀为权利要求1至9中任一项所述的液压控制阀。

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