CN114694443A - 一种装备维修训练平台 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种装备维修训练平台，包括：装备维修训练系统及其相应维修训练软件界面，所述装备维修训练系统由装备维修训练装置、维修训练操作面板、执行部件模拟装置、大功率直流电源、控制计算机单元组成，所述装备维修训练装置采用CPU处理模块+DSP模块的应用方案，以CPU处理模块为处理核心，CPU处理模块用于采集、分析、处理和显示，DSP模块提供开关量资源、AD资源、DA资源，并进行放大、缩小、控制，使得被测部件的信号输入到CPU模块进行处理，用于对装备维修训练系统的状态检测与分步控制。本发明的系统实现对装备执行机构部件的分步控制以及执行状态和执行过程监控功能。

Description

一种装备维修训练平台

技术领域

本发明涉及自动控制领域，尤其涉及一种装备维修训练平台。

背景技术

装备维修训练平台，能够实现对诸如炮弹装弹机的装备执行机构部件的控制功能，主要用于院校、基层单位等相关单位、人员进行装备执行机构部件的教学、训练与维修的需要，同时为有关涉及装备执行机构部件的科研课题提供基本的实验平台，促进教学和科研同步发展。

在教学系统中，通过模拟自动装弹机的执行机构，可以实现装备模拟化，方便学生操作使用，便于教学使用。作为自动装弹机的完整系统，实现各个执行机构的控制。装备维修训练系统实现对自动装弹机执行机构的功能与性能检测，保证学生教学、接入实装时，可以确定实装的工作状态，方便学生学习及维修，加深对自动装弹机的理解。

现有装备维修训练平台不能对执行机构单步控制，也不具备执行状态和执行过程监控功能、故障注入与诊断和故障机理演示功能。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提出了一种装备维修训练平台以克服上述问题或者至少部分地解决上述问题。

一种装备维修训练平台，包括：装备维修训练系统及其相应维修训练软件界面，所述装备维修训练系统由装备维修训练装置、维修训练操作面板、执行部件模拟装置、大功率直流电源、控制计算机单元组成，

其中，装备维修训练装置又由机箱、嵌入式处理器及控制单元、通信单元、故障注入单元、电源调制转换单元、驱动控制单元、位置开关信号采集单元组成，所述装备维修训练装置采用CPU处理模块+DSP模块的应用方案，以CPU处理模块为处理核心，CPU处理模块用于采集、分析、处理和显示，DSP模块提供开关量资源、AD资源、DA资源，并进行放大、缩小、控制，使得被测部件的信号输入到CPU模块进行处理，用于对装备维修训练系统的状态检测与分步控制。

进一步，执行部件模拟装置包括旋转输弹机模拟装置、提升机模拟装置、推弹机模拟装置、抛壳机模拟装置、开窗机构模拟装置、火炮闭锁器模拟装置。

进一步，所述采用CPU处理模块+DSP模块的应用方案包括以CPU处理模块为处理核心，通过DSP模块进行继电器控制信号、数字信号处理、模拟信号处理、通信部分功能的模拟，DSP模块板与被测部件间进行信号的实时传输反馈，同时信号模拟板通过RS422将数据传输给部件检测设备的操控软件，在所述操控软件上显示被测部件的功能模块的功能情况。

进一步，所述CPU处理模块的主控系统由CPU、FPGA和DSP组成。

进一步，所述维修训练软件界面包括自检界面、主界面、演示教学界面、故障排除教学界面、装备故障检测界面、训练考核界面、用户管理界面。

进一步，所述演示教学界面进一步包括分步控制界面、联动控制界面。

本申请实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

1)对装备执行机构部件的分步控制，支持单控、多控与联控等工作模式；

2)对装备执行机构部件的执行状态和执行过程监控；

3)对装备执行机构的故障注入和故障机理演示，支持硬件调节和软件设置，实现教学中故障设置与排除；

4)对装备执行机构部件的状态检测和故障诊断，；

5)对装备执行机构部件的驱动控制；

6)对装备执行机构部件的考核科目设置与训练考核；

7)对装备执行机构部件的常见机械故障设置与维修指导。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了装备维修训练系统组成框图；

图2示出了装备维修训练装置-检测面板图；

图3示出了装备维修训练装置-维修训练面板图；

图4示出了模拟装置安装平台示意图；

图5示出了检测面板接口布局图；

图6示出了系统连接示意图；

图7示出了驱动单元示意图；

图8示出了采集控制单元示意图；

图9示出了内部结构布局图；

图10示出了装备维修训练系统原理框图；

图11示出了故障诊断模式工作原理框图；

图12示出了维修训练模式工作原理图；

图13示出了软件登录界面；

图14示出了设备自检界面；

图15示出了主界面；

图16示出了演示教学；

图17示出了设备异常提示；

图18示出了推弹机执行区域；

图19示出了设备联动控制界面；

图20示出了选弹界面；

图21示出了故障教学选择故障点界面；

图22示出了故障排除教学界面；

图23示出了装备故障检测界面；

图24示出了考核试题设置界面；

图25示出了训练考核界面；

图26示出了用户管理界面；

图27示出了用户权限限制提示窗口。

图中：1-维修训练操作面板；2-采集控制模块；3-通信控制模块；4-故障模拟模块；5-采集控制单元；6-驱动单元。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本发明实现的装备维修训练平台包括装备维修训练系统及其相应计算机控制界面，装备维修训练系统由装备维修训练装置、维修训练操作面板1、执行部件模拟装置(旋转输弹机模拟装置、提升机模拟装置、推弹机模拟装置、抛壳机模拟装置、开窗机构模拟装置、火炮闭锁器模拟装置)、大功率直流电源、控制计算机(含控制软件)等单元组成。其中装备维修训练装置又由机箱、嵌入式处理器及控制单元、通信单元、故障注入单元、电源调制转换单元、驱动控制单元、位置开关信号采集单元组成，如图1所示。

装备维修训练系统主要包括控制计算机、大功率直流电源、装备维修训练装置(如图2)、执行部件模拟装置及安装平台(如图4)、检测电缆等。大功率直流电源为装备维修训练装置的供电，装备维修训练装置根据控制时序，输出驱动信号以控制执行部件动作并采集开关当前状态。

装备维修训练装置和维修训练操作面板1为集成一体化设计，一侧为与模拟执行机构相连接面板如图2所示，用于电气故障模拟，介于执行部件与装备维修训练装置之间，驱动信号的输出与开关状态的模拟、采集接口。另一侧为维修训练面板如图3所示，该面板直接反应执行机构端口的信号状态。

模拟装置安装平台如图4，是模拟执行机构如图5的安装载体。模拟装置安装平台底部安装有滑轮，使用时应将滑轮扭转至锁定状态，移动时可以调节至滑动状态。

维修训练装置前后分为检测接口面板和维修训练面板两部分。右侧为通电状态指示灯。接口布局如图5所示。

检测面板与模拟执行机构通过XS1/XS6、XS2/XS7检测电缆连接，XS5电缆与大功率程控电源连接，LAN接口用标准网线通过交换机与控制计算机相连。接线关系如图6所示。

维修训练装置内部结构较为紧凑，采取分层设计，便于检修同时增加抗干扰由驱动单元6如图7、采集控制单元5如图8组成。采集控制单元5集成采集控制模块2、故障模拟模块4、通信控制模块3。维修训练装置内部结构如图9所示。

工作原理

装备维修训练系统通过电缆与旋转输弹机、提升机、推弹机、火炮闭锁器的被测部件相连，实现对被测部件的检测，或者依据装备维修训练系统内的模拟训练装置，直接采集信号检测。同时可通过设置面板进行故障设置与诊断，实现教学系统的要求。装备维修训练系统原理框图如图10所示。

装备维修训练系统的核心为“CPU模块+DSP模块”处理数据，主要以CPU模块为处理核心，通过DSP模块来实现继电器控制信号、数字信号处理、模拟信号处理、通信部分功能的模拟。DSP模块板与被测部件间进行信号的实时传输反馈，同时信号模拟板通过RS422将数据传输给部件检测设备的操控软件，在操控软件上显示被测部件的功能模块的功能情况。其中，装备维修训练装置采用“CPU处理模块+DSP模块”的应用方案实现，CPU处理模块主要实现数据的采集、分析、处理和显示的功能，DSP模块主要提供开关量资源、AD资源、DA资源，并进行放大、缩小、控制，使得被测部件的信号输入到CPU模块进行处理，实现系统的状态检测与分步控制。

装备维修训练装置用于故障诊断

大功率直流电源为装备维修训练装置供电，同时作为装备的动力源。装备维修训练装置用于实装检测时，由装备维修训练装置直接与被测装备(如提升机控制箱)用检测电缆相连，控制计算机通过网线控制装备维修训练装置连接，检测界面选择被测装备，并控制相应接口输出驱动信号给被测装备，同时采集被测装备的开关状态信号。

装备维修训练装置可进行火炮闭锁器、旋转输弹机、提升机、推弹机、开窗机构以及抛壳机等单体检测，也可进行多个装备的同时检测。检测方式灵活，单步模式下可以方便的进行逐级排查故障。自动装弹机维修训练系统检测模式工作原理如图11所示。

装备维修训练装置用于维修训练

大功率直流电源为装备维修训练装置供电，同时作为装备的动力源。装备维修训练装置用于维修训练时，由装备维修训练装置与维修训练操作面板1连接，被测装备(如提升机控制箱)与维修训练操作面板1用检测电缆相连，控制计算机通过网线控制装备维修训练装置连接，故障注入界面对维修训练操作面板1设置故障，学员在维修训练操作面板1上排查电气故障，故障排除后，选择修复检测进行验证，同时将排查数据保存至本地数据库，支持控制计算机远程访问调用。

维修训练操作面板1可以多个面板级联，用路由器可级联6个维修训练操作面板1。训练科目可进行火炮闭锁器、旋转输弹机、提升机、推弹机、开窗机构中一个或多个装备进行电气故障设置，每个维修训练操作面板1可以连接一个或多个装备，训练方式灵活多样。装弹机维修训练系统，用于维修训练模式工作原理如图12所示。

控制计算机系统平台上，安装运行自动装弹机维修训练软件。集装弹操控台的操控指令和显示面板功能于一身，通过以太网总线接口，向装备维修训练装置发送控制或检测指令监测模拟执行机构的运行状态，并在监控界面实时显示当前运行状态。维修训练装置位置开关采集单元读取闭锁器、输弹机、提升机、推弹机、抛壳机和开窗机构上开关的当前状态信息，对部件的工作条件及运行状态进行分析判断。维修训练装置根据通信协议解析控制指令，从而驱动输弹机、提升机、推弹机、抛壳机等部件进行系统联动或单体分动的工作方式。

远程计算机系统平台上，安装运行自动装弹机远程监控软件。通过以太网总线接口，向维修训练装置发送故障设置或诊断指令。维修训练装置根据指令协议进行故障注入，维修训练软件监视界面可选择显示或隐藏远程监控界面显示。故障排除后，维修训练装置发送故障诊断请求指令，远程监控计算机发送故障诊断指令，从而判读故障是否排除，最终实现远程维修训练考核的目的。

大功率直流电源：用于装备维修训练装置供电，并通过维修训练装置为模拟执行机构驱动供电。

维修训练装置：承上实现控制计算机和远程计算机的指令协调，启下实现与执行部件的连接控制。主要包含通信单元、嵌入式处理器、故障设置单元、采集单元以及驱动单元6等。

通信单元：总线作为近程工作模式下，自动装弹机维修训练软件与嵌入式处理器的数据交换总线；以太网总线作为远程工作模式下，远程监控软件与嵌入式处理器的数据交换总线。

位置开关采集单元：嵌入式处理软件实时采集闭锁器、输弹机、提升机、推弹机、开窗机构、抛壳机模拟执行机构上的开关状态，以判断模拟执行机构的当前位置。

嵌入式处理器(软件)及控制单元：根据接收到的操控指令以及采集到的相应位置开关状态信息。控制输弹机控制单元、提升机控制单元、推弹机控制单元、开窗机构控制单元和抛壳机控制单元的驱动信号输出。以及控制输弹机、提升机、推弹机、抛壳机的动作方式。

故障设置单元：执行部件各个信号通过航插先连接到维修训练装置的接口中，然后再从接口电路把各个航插数据线引出到故障设置电路。既不破坏现有执行部件航插(头)的接线关系，同时又能够最大限度的利用现有安装空间，达到故障注入的设计目标。

数据下载接口：嵌入式处理器的程序下载接口，使得在不拆机的情况下完成程序升级。

电源调制转换单元：用于装备维修训练装置内部单元电路、板卡以及驱动通道供电。

装备维修训练平台界面的工作流程

装备维修训练系统由控制计算机、控制软件、维修训练装置、执行部件和直流电源配合，实现执行部件的分步控制功能，支持单控、多控与联控，对部件执行状态和执行过程监控以及执行部件的状态检测和故障诊断等功能。

装备维修训练系统在实现六大执行部件的故障注入、故障机理演示、考核科目设置与训练考核功能时，需要由控制计算机、远程监控计算机、装弹机维修训练装置、维修训练操作面板1、模拟执行部件和直流电源共同配合实现。本发明可以在维修训练操作面板1上可以模拟执行部件的全部电气故障，在上位机的故障注入界面可以进行一键设置。机械故障的设置需要人工参与，针对机械故障注入方法在维修训练软件界面给出设置方法。维修指导界面会对各执行部件的故障排查思路给予指导。

维修训练执行部件分步、联动工作状态下，各执行部件通过安装平台拼接成一体，连接维修训练装置与执行机构间的电缆，根据操作维修训练软件界面选择的训练项目，维修训练装置模拟开关状态，驱动各执行机构进行相应的动作。

执行部件联动状态下，各执行部件通过安装平台拼接成一体，通过电缆连接维修训练装置与执行机构，根据操作维修训练软件界面选择训练项目，维修训练装置模拟开关状态，驱动各执行机构进行相应的动作。

系统登录

自动装弹机维修训练系统软件具有操作简便，测试数据直观，应用稳定等诸多优点。

启动程控电源和计算机，打开自动装弹机维修训练系统软件。

软件启动后进入登录界面，如图13所示。用户类型分为“管理员”和“导师”两个用户类型，选择对应用户类型，输入用户名称和用户密码，正确后进入下一界面，若输入信息连续3次错误，则自动关闭软件。

自检界面

正确登录后进入自检界面，如图14所示。自动装弹机维修训练系统自动执行自检操作，并将自检结果显示于界面下方。自检分别检测维修训练装置设备1和设备2的状态，状态灯为黑色表示维修训练装置设备不在线，状态灯为绿色表示设备工作正常，状态灯为红色表示设备存在异常状态。

主界面

自检完成后出现软件功能主界面。主界面包括界面下方的自检结果信息和界面中部功能选择，如图15所示。功能选择包含演示教学、故障排除教学、装备故障检测、训练考核、用户管理、使用维护说明以及退出系统等功能模块。界面中点击退出系统按钮将退出检测软件并关闭维修训练装置，点击其它各功能按钮进入相应的操作界面。

演示教学界面

主界面点击“演示教学”按钮进入装弹机部件操作教学界面，如图16所示，演示教学控制多个装弹机部件执行分步和连续动作，以及控制装弹机各设备联动模拟装弹过程，实现装弹机部件单体教学以及部件联动教学。

a)分步控制界面

进入演示教学功能后界面默认为设备1分步控制界面，可通过界面上方设备1分步控制、设备2分步控制按钮选择分步控功能。装弹机部件操作按钮均包含“自动”、“单步”、“开始”、“停止”、“下一步”、“复位”、“电机制动”等。若设备不是正常状态则无法操作设备，并提示“设备状态异常，无法执行本项操作”，如图17所示。

装弹机部件控制操作以推弹机为例说明，如图18所示。

推弹机操作说明：

推弹机部件工作步骤分为1推送药丸、2收链条、3推送药筒、4收链条等四步，通过选择自动和单步控制装弹机部件工作方式，软件默认为单步工作方式。

选择单步模式点击开始后，推弹机各动作步骤需通过点击“下一步”按钮依次执行，通过状态提示了解推弹机工作情况。选择“自动”模式设备依次执行推弹机四个步骤。“复位”按钮是将未在起点状态的推弹机部件恢复到起点状态。“电机制动”是工作中电机因特殊情况未能采集到停止信号时强制电机停止的操作。

b)联动控制界面

进入演示教学功能后界面默认为设备1分步控制界面，可通过界面上方设备1联动控制、设备2联动控制按钮选择联动控制功能。联动控制界面如图19所示。

设备联动控制是控制装弹机各部件按实际装弹过程顺序执行，即模拟自动装弹过程。工作按钮有“开始”、“停止”、“复位”、“电机制动”等。

点击“开始”按钮进入模拟选弹操作(如图20所示)，选弹完成点击“装填”按钮，装弹机各部件操作步骤信息依次呈现在右侧执行过程列表中，左侧为装弹机各部件工作时序图。“复位”按钮是将装弹机各部件依次恢复到起点位置。“电机制动”是部件电机因特殊情况未能采集到停止信号时强制电机停止的操作。

故障排除教学界面

主界面点击“故障排除教学”按钮，进入故障教学功能，进首先选择设备故障点，如图21所示，故障点分为软件设置和硬件调节，选择相应装弹机部件故障后点击上方“故障设置”按钮。进入故障教学界面，如图22所示，界面中装弹机部件工作步骤与演示教学中单部件操作一致，详见演示教学分步控制操作说明。

通过选择自动和单步控制装弹机部件工作方式。推弹机工作步骤分为1推送药丸、2收链条、3推送药筒、4收链条等四步，选择“单步”模式点击开始后，工作到下一步骤需通过点击“下一步”按钮进入工作状态。选择“自动”模式设备依次执行四个步骤。“复位”按钮是将未在起点设备恢复到起点位置。“电机制动”是部件电机因特殊情况未能采集到停止信号时强制电机停止的操作。

装备故障检测界面

主界面点击“装备故障检测”按钮，进入检测界面，检测界面如图23所示，实现对装弹机各设备状态进行检测，可检测闭锁器、输弹机、提升机、推弹机、开窗机构、抛壳机等设备的开关状态进行检测。检测原理即执行装弹机部件工作过程，判断设备各位置状态是否异常从而推断设备是否故障。设备检测过程中需操作的按钮有“检测”、“停止”、“复位”和“电机制动”等。

连接设备点击“检测”按钮，观察各状态灯，红色表示故障、绿色表示正常，黑色为初始状态。需中间停止检测点击停止按钮。“复位”按钮是将未在起点设备恢复到起点位置。“电机制动”是部件电机因特殊情况未能采集到停止信号时强制电机停止的操作。

训练考核界面

主界面点击“训练考核”按钮，实现对学员进行考核评分功能。首先是试题编辑界面，设置完成后进入考核界面。试题编辑界面如图24所示，考核界面如图25所示。

a)试题编辑界面，左侧列表为题库，右侧列表为试卷所选试题。通过中间方向“<<”、“>>”、“清空”等按钮编辑右侧试题，编辑好试题可设置快捷试卷按钮，试题可生成考核表手动录入学员信息及评分信息。

快捷试卷设置，编辑好试卷题目，选择试卷1、试卷2、试卷3、试卷4、试卷5中任一名称，点击“设置试卷”按钮，完成对应试卷按钮的设置，后续点击试卷按钮，所选题目出现在试卷题目中。点击“考核表”系统生成word考核表，打印后可手动录入学员信息及评分信息。点击“故障注入”所选试题进行下发，并进入考核界面。

b)考核界面，界面上方为学员考核信息，若通过打印考核单进行评分操作，此栏信息则无需处理，直接进行考核操作，考核界面下方为设备控制区域。

点击装弹机部件区域中的“开始”按钮，设备运行到预置故障点时将出现故障，学员排除后通过标记后方“合格”选项，设备进一步操作。“复位”按钮是将未在起点设备恢复到起点位置。“电机制动”是部件电机因特殊情况未能采集到停止信号时强制电机停止的操作。

用户管理界面

主界面点击“用户管理”按钮，进入用户管理界面，如图26所示。对使用账号进行添加、修改、查询及删除等操作，实现对用户信息进行管理。

1)添加用户，输入用户名及密码，选择权限，点击“添加用户”按钮即可完成添加用户工作。

2)修改用户，此功能用于修改用户密码，输入相关信息后点击“修改用户”按钮完成操作。

3)查询及删除用户，点击“查询用户”按钮，所有用户名显示在上方表格中，点击相应用户可查看其操作权限。选择用户后可执行“删除所选用户”按钮完成删除工作。

用户添加及删除操作仅管理员权限操作，用户权限无权执行，否则会出现“当前操作仅管理员有权限，请联系管理员！”内容提示，如图27所示。

管理员初始用户名12345，初始密码12345。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。

Claims (6)

1.一种装备维修训练平台，包括：装备维修训练系统及其相应维修训练软件界面，所述装备维修训练系统由装备维修训练装置、维修训练操作面板、执行部件模拟装置、大功率直流电源、控制计算机单元组成，

其中，装备维修训练装置又由机箱、嵌入式处理器及控制单元、通信单元、故障注入单元、电源调制转换单元、驱动控制单元、位置开关信号采集单元组成，所述装备维修训练装置采用CPU处理模块+DSP模块的应用方案，以CPU处理模块为处理核心，CPU处理模块用于采集、分析、处理和显示，DSP模块提供开关量资源、AD资源、DA资源，并进行放大、缩小、控制，使得被测部件的信号输入到CPU模块进行处理，用于对装备维修训练系统的状态检测与分步控制。

2.根据权利要求1所述的装备维修训练平台，其特征在于，其中，执行部件模拟装置包括旋转输弹机模拟装置、提升机模拟装置、推弹机模拟装置、抛壳机模拟装置、开窗机构模拟装置、火炮闭锁器模拟装置。

3.根据权利要求1所述的装备维修训练平台，其特征在于，其中，所述采用CPU处理模块+DSP模块的应用方案包括以CPU处理模块为处理核心，通过DSP模块进行继电器控制信号、数字信号处理、模拟信号处理、通信部分功能的模拟，DSP模块板与被测部件间进行信号的实时传输反馈，同时信号模拟板通过RS422将数据传输给部件检测设备的操控软件，在所述操控软件上显示被测部件的功能模块的功能情况。

4.根据权利要求3所述的装备维修训练平台，其特征在于，所述CPU处理模块的主控系统由CPU、FPGA和DSP组成。

5.根据权利要求1所述的装备维修训练平台，其特征在于，其中，所述维修训练软件界面包括自检界面、主界面、演示教学界面、故障排除教学界面、装备故障检测界面、训练考核界面、用户管理界面。

6.根据权利要求5所述的装备维修训练平台，其特征在于，其中，所述演示教学界面进一步包括分步控制界面、联动控制界面。

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