CN112737294B - 一种降低电加热阻感负载谐波产生和电流冲击的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种降低电加热阻感负载谐波产生和电流冲击的方法。所述降低电加热阻感负载谐波产生和电流冲击的方法，包括以下步骤：S1、将塑壳断路器QF的二次侧接入调功元件主电路的输入端，然后调功元件主电路的输出端输出穿过交流电流互感器TA，并且接交流接触器KM主触点的输入端，交流电流互感器TA二次信号接交流电流表PA，交流接触器KM主触点的输出端与热电偶一端连接。本发明提供的降低电加热阻感负载谐波产生和电流冲击的方法，实现对加热元件输出功率的控制，并且通过采用固定加热的加热元件R1直接通过电源系统进行加热，减小了调功元件SCR对加热元件输出功率的控制，也减小了调功元件SSR对加热回路的电流冲击。

Description

一种降低电加热阻感负载谐波产生和电流冲击的方法
技术领域
本发明涉及工业窑炉电加热控制领域，尤其涉及一种降低电加热阻感负载谐波产生和电流冲击的方法。
背景技术
在工业窑炉的用电负载中，阻感负载占有很大的比例，异步电动机、变压器、整流器、功率调整器都是典型的阻感负载，阻感负载必须吸收无功功率才能正常工作，这是其自身的特性决定的。
在辊道炉加热控制系统中，按照功率输出的触发方式不同，其电加热方式分为两种：一是调压控制方式主要使用电力调整器SCR，其运用交流-交流变换器的原理，将晶闸管开关器件串接在交流电源和交流负载之间，接收模拟电压/电流信号，控制相控角α改变晶闸管开关器件的通、断状态，控制负载上的电压波形，从而控制负载的交流电功率；二是全压控制方式主要使用固态继电器SSR，接收PWM/模拟控制信号，控制加热主电路的导通和关断时间，以全压方式调节输出功率，以上两种方式都具有二极管整流电路，而二极管整流电路会产生大量的谐波电流，因此会消耗部分无功功率。
因此，有必要提供一种降低电加热阻感负载谐波产生和电流冲击的方法解决上述技术问题。
发明内容
本发明提供一种降低电加热阻感负载谐波产生和电流冲击的方法，解决了二极管整流电路会产生大量的谐波电流，会消耗部分无功功率的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供的降低电加热阻感负载谐波产生和电流冲击的方法，包括以下步骤：
S1、将塑壳断路器QF的二次侧接入调功元件主电路的输入端，然后调功元件主电路的输出端输出穿过交流电流互感器TA，并且接交流接触器KM主触点的输入端，交流电流互感器TA二次信号接交流电流表PA，交流接触器KM主触点的输出端与热电偶一端连接；
S2、将S1中的热电偶接入温控仪热电偶信号输入端，并且温控仪分别连接到PLC控制器和调功元件中，通过PLC程序或温控仪的控温算法控制调功元件动作；
S3、固定加热回路部分则是塑壳断路器QF的二次侧一路穿过交流电流互感器TA01，并且接交流接触器KM01主触点的输入端，交流电流互感器TA01二次信号接交流电流表PA01，交流接触器KM01主触点的输出端接加热元件R1一端，加热元件R1另一端接零线。
优选的，所述用于S2中的温控仪包括外壳，所述外壳的背面设置有接入口，所述接入口上设置有连接头，并且外壳背面的两侧均固定连接有锁紧件，所述连接头的一侧设置有导线，所述导线上通过橡胶套滑动连接有U型板，所述U型板的一侧固定连接有定位套筒，所述锁紧件的一侧固定连接有滑动杆，所述滑动杆的一端贯穿所述锁紧件并延伸至所述锁紧件的外部，所述定位套筒的内部套接于所述滑动杆上。
优选的，所述U型板的一侧固定连接有直齿板，所述锁紧件内部的一侧通过转动轴转动连接有齿轮，所述齿轮的外表面与所述直齿板的一侧啮合，所述U型板上开设有卡紧槽。
优选的，所述锁紧件内部的两侧之间滑动连接有滑动板，所述滑动板上开设有滑动槽，所述齿轮上固定连接有滑动件，所述滑动件的外表面滑动连接于所述滑动槽的内部，所述滑动板的底部固定连接有卡紧块，所述卡紧块的底部贯穿所述卡紧槽并延伸至所述卡紧槽的内部。
优选的，所述锁紧件内部的一侧滑动连接有移动板，所述移动板的底部固定连接有挤压件，所述挤压件的底部接触于所述滑动板上，所述移动板的顶部固定连接有操作杆，所述操作杆的顶端贯穿所述锁紧件并延伸至所述锁紧件的外部，所述操作杆延伸至所述锁紧件外部的一端固定连接有控制把手，所述操作杆的外表面套设有挤压弹簧。
优选的，所述U型板内部的一侧均设置有防尘板，所述防尘板的一侧接触于所述外壳上。
优选的，所述导线上固定连接有两个限位块，所述限位块的一侧接触于所述橡胶套的一侧。
优选的，所述外壳上固定连接有散热壳，所述散热壳上设置有散热孔，所述散热壳内部的一侧设置有两个电动伸缩杆，两个所述电动伸缩杆的底端之间固定连接有清理板，所述清理板的两侧滑动连接于所述散热壳内部的两侧。
优选的，所述清理板的顶部固定连接有收集盒，所述收集盒内部的一侧设置有吸泵，所述清理板的底部设置有吸尘头，所述吸泵的一侧连通有连接管，所述连接管的一端贯穿所述收集盒并延伸至所述收集盒的外部，所述连接管延伸至所述收集盒外部的一端与所述吸尘头的内部连通。
优选的，所述收集盒内部的两侧之间固定连接有隔板，所述吸泵的另一侧连通有排气管，所述排气管的一端贯穿所述隔板并延伸至所述隔板的一侧，所述隔板上滑动连接有位移板，所述位移板的底部设置压缩弹簧，所述位移板的顶部设置有粘贴板。
与相关技术相比较，本发明提供的降低电加热阻感负载谐波产生和电流冲击的方法具有如下有益效果：
本发明针对固定功率的加热元件R，将加热元件分为两部分进行控制，其中一部分功率的加热元件R1采用控温方式进行加热，剩余功率的加热元件R2采用固定方式加热，加热元件拆分后的其加热功率满足PR＝PR1+PR2，(PR为原加热元件功率，PR1为加热元件R1加热功率，PR2为加热元件R2加热功率)；
采用控温加热的加热元件通过热电偶检测的实时温度，反馈至温控仪，并通过温控仪自身的PID控制算法或者PLC程序控制调功元件SSR或SCR开关器件的通断，从而实现对加热元件输出功率的控制，由于调功元件自身的特性，该加热回路会产生一定的谐波电流和无功功率的消耗，以及一定的电流冲击；
采用固定加热的加热元件R1直接通过电源系统进行加热，不仅减小了调功元件SCR对加热元件输出功率的控制，也减小了调功元件SSR对加热回路的电流冲击。
附图说明
图1为本发明提供的降低电加热阻感负载谐波产生和电流冲击的方法的第一实施例的示意图；
图2为控温和固定加热电路图；
图3为本发明提供的降低电加热阻感负载谐波产生和电流冲击的方法的第二实施例的结构示意图；
图4为图3所示的A部放大示意图；
图5为图3所示的锁紧件的剖视结构示意图；
图6为图3所示的散热壳的剖视结构示意图；
图7为图6所示的收集盒的剖视结构示意图。
图中标号：1、外壳，2、接入口，3、连接头，4、锁紧件，5、导线，6、橡胶套，7、U型板，8、定位套筒，9、滑动杆，10、直齿板，11、齿轮，12、卡紧槽，13、滑动板，14、滑动槽，15、滑动件，16、移动板，17、挤压件，18、操作杆，19、控制把手，20、挤压弹簧，21、防尘板，22、限位块，23、散热壳，24、散热孔，25、电动伸缩杆，26、清理板，27、收集盒，28、吸泵，29、吸尘头，30、连接管，31、隔板，32、排气管，33、位移板，34、压缩弹簧，35、粘贴板，36、卡紧块。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
第一实施例
请结合参阅图1、图2，其中，图1为本发明提供的降低电加热阻感负载谐波产生和电流冲击的方法的第一实施例的示意图；图2为控温和固定加热电路图。降低电加热阻感负载谐波产生和电流冲击的方法，包括以下步骤：
S1、将断路器QF的二次侧接入调功元件主电路的输入端，然后调功元件主电路的输出端输出穿过交流电流互感器TA，并且接交流接触器KM主触点的输入端，交流电流互感器TA二次信号接交流电流表PA，交流接触器KM主触点的输出端与热电偶一端连接；
S2、将S1中的热电偶接入温控仪热电偶信号输入端，并且温控仪分别连接到PLC控制器和调功元件中，通过PLC程序或温控仪的控温算法控制调功元件动作；
S3、固定加热回路部分则是塑壳断路器QF的二次侧一路穿过交流电流互感器TA01，并且接交流接触器KM01主触点的输入端，交流电流互感器TA01二次信号接交流电流表PA01，交流接触器KM01主触点的输出端接加热元件R1一端，加热元件R1另一端接零线；
电源控制系统由塑壳断路器QF、交流接触器KM01和KM02、交流电流互感器TA01和TA02、交流电流表PA01和PA02组成；
加热控制系统由控温加热回路和固定加热回路组成；
控温加热回路包括PLC控制器、温控仪、调功元件、热电偶TC和加热元件R1和R2组成；
塑壳断路器QF的二次侧一路穿过交流电流互感器TA01接交流接触器KM01主触点的输入端，交流电流互感器TA01二次信号接交流电流表PA01，交流接触器KM01主触点的输出端接加热元件R1一端，加热元件R1另一端接零线。
本发明提供的降低电加热阻感负载谐波产生和电流冲击的方法的工作原理如下：
将固定功率PR的加热元件只采用控温加热回路进行工作。塑壳断路器QF的二次侧接入调功元件主电路的输入端，调功元件主电路的输出端输出穿过交流电流互感器TA接交流接触器KM主触点的输入端，交流电流互感器TA二次信号接交流电流表PA，交流接触器KM主触点的输出端接加热元件一端，加热元件另一端接零线。所述加热元件的热电偶接入温控仪热电偶信号输入端，温控仪分别连接PLC控制器和调功元件，通过PLC程序或温控仪的控温算法控制调功元件动作；
图2中针对固定功率PR的加热元件，分为功率PR2加热元件使用控温加热，功率PR1的加热元件使用固定加热。其中控温加热连接方式如图1所示，固定加热回路部分则是塑壳断路器QF的二次侧一路穿过交流电流互感器TA01接交流接触器KM01主触点的输入端，交流电流互感器TA01二次信号接交流电流表PA01，交流接触器KM01主触点的输出端接加热元件R1一端，加热元件R1另一端接零线。
与相关技术相比较，本发明提供的降低电加热阻感负载谐波产生和电流冲击的方法具有如下有益效果：
将加热元件分为两部分进行控制，其中一部分功率的加热元件R1采用控温方式进行加热，剩余功率的加热元件R2采用固定方式加热，加热元件拆分后的其加热功率满足PR＝PR1+PR2，(PR为原加热元件功率，PR1为加热元件R1加热功率，PR2为加热元件R2加热功率)；
采用控温加热的加热元件，通过热电偶检测的实时温度，反馈至温控仪，并通过温控仪自身的PID控制算法或者PLC程序控制调功元件SSR或SCR开关器件的通断，从而实现对加热元件输出功率的控制，由于调功元件自身的特性，该加热回路会产生一定的谐波电流和无功功率的消耗，以及一定的电流冲击；
采用固定加热的加热元件R1直接通过电源系统进行加热，不仅减小了调功元件SCR对加热元件输出功率的控制，也减小了调功元件SSR对加热回路的电流冲击。
第二实施例
请结合参阅图3-7，基于本申请的第一实施例提供的降低电加热阻感负载谐波产生和电流冲击的方法，本申请的第二实施例提出另一种降低电加热阻感负载谐波产生和电流冲击的方法。第二实施例仅仅是第一实施例优选的方式，第二实施例的实施对第一实施例的单独实施不会造成影响。
具体的，本申请的第二实施例提供的降低电加热阻感负载谐波产生和电流冲击的方法的不同之处在于：所述用于S2中的温控仪包括外壳1，所述外壳1的背面设置有接入口2，所述接入口2上设置有连接头3，并且外壳1背面的两侧均固定连接有锁紧件4，所述连接头3的一侧设置有导线5，所述导线5上通过橡胶套6滑动连接有U型板7，所述U型板7的一侧固定连接有定位套筒8，所述锁紧件4的一侧固定连接有滑动杆9，所述滑动杆9的一端贯穿所述锁紧件4并延伸至所述锁紧件4的外部，所述定位套筒8的内部套接于所述滑动杆9上；
连接头3与接入口2相适配；
定位套筒8的设置起到对U型板7插入到锁紧件4中进行定位，便于齿轮11与直齿板10之间的啮合；
橡胶套6滑动连接于导线5的外表面，在对导线5与U型板7之间进行拆卸时，通过将U型板7滑动到导线5的最右端，进而与导线5进行分离，从而再次将U型板7安装在锁紧件4中，通过U型板7上的防尘板21，起到对接入口2在不使用时进行防尘；
滑动杆9上固定连接有限位块，起到对定位套筒8进行限位。
所述U型板7的一侧固定连接有直齿板10，所述锁紧件4内部的一侧通过转动轴转动连接有齿轮11，所述齿轮11的外表面与所述直齿板10的一侧啮合，所述U型板7上开设有卡紧槽12。
所述锁紧件4内部的两侧之间滑动连接有滑动板13，所述滑动板13上开设有滑动槽14，所述齿轮11上固定连接有滑动件15，所述滑动件15的外表面滑动连接于所述滑动槽14的内部，所述滑动板13的底部固定连接有卡紧块36，所述卡紧块36的底部贯穿所述卡紧槽12并延伸至所述卡紧槽12的内部；
卡紧槽12与卡紧块36相适配。
所述锁紧件4内部的一侧滑动连接有移动板16，所述移动板16的底部固定连接有挤压件17，所述挤压件17的底部接触于所述滑动板13上，所述移动板16的顶部固定连接有操作杆18，所述操作杆18的顶端贯穿所述锁紧件4并延伸至所述锁紧件4的外部，所述操作杆18延伸至所述锁紧件4外部的一端固定连接有控制把手19，所述操作杆18的外表面套设有挤压弹簧20；
通过设置的挤压弹簧20，起到对滑动板13的位置进行限位，从而使得卡紧块36与卡紧槽12之间进行卡接固定。
所述U型板7内部的一侧均设置有防尘板21，所述防尘板21的一侧接触于所述外壳1上。
所述导线5上固定连接有两个限位块22，所述限位块22的一侧接触于所述橡胶套6的一侧；
通过设置的限位块22，起到对橡胶套6进行限位，便于U型板7与锁紧件4之间的锁紧固定。
所述外壳1上固定连接有散热壳23，所述散热壳23上设置有散热孔24，所述散热壳23内部的一侧设置有两个电动伸缩杆25，两个所述电动伸缩杆25的底端之间固定连接有清理板26，所述清理板26的两侧滑动连接于所述散热壳23内部的两侧；
电动伸缩杆25与外界的电源以及控制开关进行连接；
设置的电动伸缩杆25能够带动清理板26对对散热孔24上的灰尘进行滑动清理；
清理板26上设置有毛刷，并且与散热孔24之间进行接触摩擦，达到清灰的效果。
所述清理板26的顶部固定连接有收集盒27，所述收集盒27内部的一侧设置有吸泵28，所述清理板26的底部设置有吸尘头29，所述吸泵28的一侧连通有连接管30，所述连接管30的一端贯穿所述收集盒27并延伸至所述收集盒27的外部，所述连接管30延伸至所述收集盒27外部的一端与所述吸尘头29的内部连通；
吸尘头29将清理飘散出来的灰尘进行吸取，达到除尘的效果；
吸泵28与外界的电源以及控制开关进行连接。
所述收集盒27内部的两侧之间固定连接有隔板31，所述吸泵28的另一侧连通有排气管32，所述排气管32的一端贯穿所述隔板31并延伸至所述隔板31的一侧，所述隔板31上滑动连接有位移板33，所述位移板33的底部设置压缩弹簧34，所述位移板33的顶部设置有粘贴板35；
粘贴板35采用现有技术，只需实现对灰尘进行粘附的效果即可；
通过压缩弹簧34的回弹，从而达到对排气管32进行密封，避免大量灰尘进入到排气管32中，不便于进行清理。
第一步：在使用温控仪时，为了便于携带使用，一般会将温控仪上的连接头与接入口之间进行拆卸，避免导线5长度过长，从而不便于携带，而随着携带次数的不断增多，接入口与连接头3之间的频繁拔插，加大两者之间的磨损，从而在使用时出现接触不良的情况发生，进而影响温控仪的正常使用；
第二步：通过在导线5上设置U型板7，将U型板7插入到锁紧件4中进行锁紧固定，从而实现对连接头3与接入口2之间的固定锁紧，避免出现接触不良，在进行锁紧固定时，首先，将U型板7上固定的定位套筒8滑动进入到滑动杆9的表面，然后使得直齿板10进入到锁紧件4中，通过啮合的关系，带动齿轮11进行转动，并且齿轮11上的滑动件15对滑动槽14进行挤压，从而使得滑动板13在锁紧件4内壁上进行向下滑动，则带动卡紧块36向下运动，并且进入到U型板7上的卡紧槽12中，对U型板7的位置进行限位固定，然后通过释放控制把手19，在挤压弹簧20的推动下，使得移动板16底部的挤压件17对滑动板13进行向下挤压，从而对滑动板13进行限位，实现连接头3与接入口2之间的锁紧固定，从而对温控仪进行使用；
第三步：当进行携带运输时，需要对U型板7进行拆卸，通过拉动控制把手19，使得移动板16进行滑动，失去对滑动板13的挤压，然后向右拉动U型板7，使得U型板7上的直齿板10在齿轮11上进行啮合，带动齿轮11的转动，通过滑动件15对滑动板13进行向上推动，实现卡紧块36与卡紧槽12之间的分离，并且继续拉动U型板7，使得定位套筒8与滑动杆9之间的分离，从而实现接入口2与连接头3之间的拆卸，并且在不使用时，为了避免接入口2长时间暴露在外界空气中，造成部分灰尘的进入，通过U型板7与锁紧件4的再次安装，通过U型板7上的防尘板21对接入口2进行防尘，避免灰尘落入到接入口中；
第四步：当温控仪在灰尘较多的环境下进行工作时，使得大量的灰尘落在散热孔24上，长时间的不清理很容易出现灰尘堆积散热孔，从而造成散热孔24的堵塞，进而影响温控仪正常的散热，因此需要进行清灰，提高散热效率，通过启动电动伸缩杆25，推动清理板26在散热壳23的内壁上进行向下滑动，并且对散热孔24进行接触摩擦，从而对散热孔24中的灰尘进行扫动，在进行扫动时，为了避免清理出来的灰尘，飘进到散热壳23的内部，进而造成内部零部件受到污染，通过启动吸泵28，使得吸尘头29对灰尘进行吸取，然后通过连接管30以及排气管32的运输，从而输送到收集盒27中，对位移板33进行吹动，使其进行向下滑动，从而对压缩弹簧34进行收缩，在吹动时，使得进入的灰尘粘附在粘贴板35上，并且当吸泵28停止时，通过压缩弹簧34的回弹，推动位移板33进行向上滑动，从而将排气管32进行密封。
通过在温控仪上设置锁紧件4，能够将导线5上的U型板7进行锁紧固定，从而实现接入口2与连接头3之间的固定，避免出现松动，造成在使用时，出现温控仪接触不良的情况发生，进而影响正常的使用，并且通过在U型板7上设置防尘板21，对接入口不使用时进行防尘，进而提高了该温控仪的实用性。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种降低电加热阻感负载谐波产生和电流冲击的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将塑壳断路器QF的二次侧接入调功元件主电路的输入端，然后调功元件主电路的输出端输出穿过交流电流互感器TA，并且接交流接触器KM主触点的输入端，交流电流互感器TA二次信号接交流电流表PA，交流接触器KM主触点的输出端与热电偶一端连接；
S2、将S1中的热电偶接入温控仪热电偶信号输入端，并且温控仪分别连接到PLC控制器和调功元件中，通过PLC程序或温控仪的控温算法控制调功元件动作；
S3、固定加热回路部分则是塑壳断路器QF的二次侧一路穿过交流电流互感器TA01，并且接交流接触器KM01主触点的输入端，交流电流互感器TA01二次信号接交流电流表PA01，交流接触器KM01主触点的输出端接加热元件R1一端，加热元件R1另一端接零线。
2.根据权利要求1所述的降低电加热阻感负载谐波产生和电流冲击的方法，其特征在于，所述用于S2中的温控仪包括外壳，所述外壳的背面设置有接入口，所述接入口上设置有连接头，并且外壳背面的两侧均固定连接有锁紧件，所述连接头的一侧设置有导线，所述导线上通过橡胶套滑动连接有U型板，所述U型板的一侧固定连接有定位套筒，所述锁紧件的一侧固定连接有滑动杆，所述滑动杆的一端贯穿所述锁紧件并延伸至所述锁紧件的外部，所述定位套筒的内部套接于所述滑动杆上。
3.根据权利要求2所述的降低电加热阻感负载谐波产生和电流冲击的方法，其特征在于，所述U型板的一侧固定连接有直齿板，所述锁紧件内部的一侧通过转动轴转动连接有齿轮，所述齿轮的外表面与所述直齿板的一侧啮合，所述U型板上开设有卡紧槽。
4.根据权利要求3所述的降低电加热阻感负载谐波产生和电流冲击的方法，其特征在于，所述锁紧件内部的两侧之间滑动连接有滑动板，所述滑动板上开设有滑动槽，所述齿轮上固定连接有滑动件，所述滑动件的外表面滑动连接于所述滑动槽的内部，所述滑动板的底部固定连接有卡紧块，所述卡紧块的底部贯穿所述卡紧槽并延伸至所述卡紧槽的内部。
5.根据权利要求4所述的降低电加热阻感负载谐波产生和电流冲击的方法，其特征在于，所述锁紧件内部的一侧滑动连接有移动板，所述移动板的底部固定连接有挤压件，所述挤压件的底部接触于所述滑动板上，所述移动板的顶部固定连接有操作杆，所述操作杆的顶端贯穿所述锁紧件并延伸至所述锁紧件的外部，所述操作杆延伸至所述锁紧件外部的一端固定连接有控制把手，所述操作杆的外表面套设有挤压弹簧。
6.根据权利要求2所述的降低电加热阻感负载谐波产生和电流冲击的方法，其特征在于，所述U型板内部的一侧均设置有防尘板，所述防尘板的一侧接触于所述外壳上。
7.根据权利要求2所述的降低电加热阻感负载谐波产生和电流冲击的方法，其特征在于，所述导线上固定连接有两个限位块，所述限位块的一侧接触于所述橡胶套的一侧。
8.根据权利要求2所述的降低电加热阻感负载谐波产生和电流冲击的方法，其特征在于，所述外壳上固定连接有散热壳，所述散热壳上设置有散热孔，所述散热壳内部的一侧设置有两个电动伸缩杆，两个所述电动伸缩杆的底端之间固定连接有清理板，所述清理板的两侧滑动连接于所述散热壳内部的两侧。
9.根据权利要求8所述的降低电加热阻感负载谐波产生和电流冲击的方法，其特征在于，所述清理板的顶部固定连接有收集盒，所述收集盒内部的一侧设置有吸泵，所述清理板的底部设置有吸尘头，所述吸泵的一侧连通有连接管，所述连接管的一端贯穿所述收集盒并延伸至所述收集盒的外部，所述连接管延伸至所述收集盒外部的一端与所述吸尘头的内部连通。
10.根据权利要求9所述的降低电加热阻感负载谐波产生和电流冲击的方法，其特征在于，所述收集盒内部的两侧之间固定连接有隔板，所述吸泵的另一侧连通有排气管，所述排气管的一端贯穿所述隔板并延伸至所述隔板的一侧，所述隔板上滑动连接有位移板，所述位移板的底部设置压缩弹簧，所述位移板的顶部设置有粘贴板。
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