CN115013491A - 一种压气机静子叶片调节机构传动系统 - Google Patents
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Abstract
一种压气机静子叶片调节机构传动系统,包括:安装板,安装在压气机机匣上;曲柄,可转动设置在安装板上,曲柄的数量为多个且成直线排列设置;在其中一曲柄上设置有动力输入接口,并与动力输入轴连接;板条,所有曲柄的第一摇臂均与板条可转动连接;连杆,连杆的数量与曲柄的数量相同,每个连杆的一端与曲柄的第二摇臂可转动连接,另一端与压气机内其中一级静子叶片上联动环的驱动片连接。传动系统可作为独立模块用于调节压气机静子叶片。其模块化的结构设计可有效提升发动机装配及返修效率,互换性强,也更容易被新研制的发动机借鉴。同时该传动系统上各级静子叶片调节相对独立,方便针对性的对某一级调节规律进行结构尺寸设计,提高设计效率。
Description
技术领域
本发明涉及航空发动机技术领域,尤其涉及一种压气机静子叶片调节机构传动系统。
背景技术
航空发动机是飞机的心脏,而发动机的喘振问题一直制约着涡轮发动机的发展,影响发动机的性能,甚至造成发动机的严重损坏。航空发动机的喘振是指压气机的喘振,在非设计状态下气流沿压气机轴线方向发生的低频率、高振幅的气流振荡现象。压气机喘振本质上的原因是,非设计状态下工作时压气机前面增压级和后面增压级的流通能力不匹配,造成前喘后涡或前涡后喘的现象。
为保证涡轮发动机在所有工作条件下都不发生喘振,根本措施就是合理控制流经压气机各级的空气流量,使之与流通能力相匹配,保持空气流动的平稳与连续。为达到防喘目的,需要从改进发动机结构设计入手,使压气机有较大的喘振裕度。通常采用的防喘措施有采用双转子或三转子结构、压气机中间级放气、进口可调导流叶片和多级压气机静子叶片可调等。
设计多级压气机静子叶片可调是压气机常用的防喘措施。通过使多级静子叶片整个叶身扭转一定角度,改变若干级转子叶片进口气流攻角接近到设计状态,同时还改变压气机的流通面积,减小空气流量。
多级压气机静子叶片同时转动在航空发动机上由压气机静子叶片调节机构来实现,但是现有的调节结构中,并未设置单独的传动系统,极大地发动机装配及返修效率,互换性低,不适用于同类型压气机静子叶片的调节。另外,现有的调节结构中,无法同时驱动调节各级静子叶片的角度。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种压气机静子叶片调节机构传动系统,旨在解决现有调节机构无法独立调节各级静子叶片的角度的问题。
为实现上述目的,本发明提出一种压气机静子叶片调节机构传动系统,包括:
安装板,安装在压气机机匣上;
曲柄,可转动设置在安装板上,曲柄的数量为多个且成直线排列设置;在其中一曲柄上设置有动力输入接口,并与动力输入轴连接;
板条,所有曲柄的第一摇臂均与板条可转动连接,且所有曲柄与板条连接的第一摇臂的回转半径一致;
连杆,连杆的数量与曲柄的数量相同,每个连杆的一端与曲柄的第二摇臂可转动连接,另一端与压气机内其中一级静子叶片上联动环的驱动片连接。
优选的,所述动力输入接口为花键孔,该花键孔内设置有花键齿;动力输入轴端头的外周面设置有外花键;在动力输入轴的端面上设置有球面体;在安装板上设置有球面衬套;动力输入轴的端头插设在动力输入接口上,且动力输入轴的外花键与动力输入接口的花键齿配合;所述球面体插设在所述球面衬套内。
优选的,动力输入轴的端头处套设有轴套,轴套的一端抵靠在动力输入轴的台阶面上,另一端抵靠在曲柄的端面上。
优选的,在动力输入接口的侧壁上设置有缺口,且该缺口的两侧分别设置有耳板,耳板上设置有螺栓A和自锁螺母;当自锁螺母拧紧时收紧所述缺口。
优选的,未设置有动力输入接口的曲柄通过曲柄安装座安装在所述安装板上;曲柄安装座为“Z”结构,曲柄安装座的下板体通过第一螺桩和锁紧螺母固接在安装板上;曲柄设置在曲柄安装座的上板体与安装板之间的间隔内;转轴穿过曲柄安装座的上板体、曲柄以及安装板后通过垫圈、花螺母A锁紧;在曲柄与转轴之间设置有衬套;在转轴端头的螺柱上穿设有开口销A并卡在花螺母A端面的齿槽内。
优选的,曲柄的第一摇臂的端头上设置有开口,板条设置在该开口内;在板条上设置有关节轴承,螺栓B依次第一摇臂开口处的第一侧板、关节轴承、第一摇臂开口处的第二侧板后通过花螺母B锁紧;在螺栓B上穿设有开口销B并卡在花螺母B端面的齿槽内;第一摇臂开口处的第一侧板、第二侧板与关节轴承之间分别设置有隔环。
优选的,曲柄的第二摇臂的端头上设置有开口,连杆的端头设置在该开口内;在连杆的端头内设置有关节轴承;螺栓B依次第二摇臂开口处的第一侧板、关节轴承、第二摇臂开口处的第二侧板后通过花螺母B锁紧;在螺栓B上穿设有开口销B并卡在花螺母B端面的齿槽内;第二摇臂开口处的第一侧板、第二侧板与关节轴承之间分别设置有隔环。
优选的,所述连杆为长度可调式连杆;所述连杆包括第一钩环、第二钩环、以及可调联轴器;可调联轴器两端分别设置有内螺纹孔,且两端内螺纹孔的旋向相反;在第一钩环、第二钩环上分别设置有螺柱,并分别与可调联轴器两端的内螺纹孔连接;在第一钩环、第二钩环内分别设置有关节轴承;在第一钩环的螺柱上设置有第一螺母和锁紧垫圈;在第二钩环的螺柱上设置有第二螺母和锁紧垫圈。
优选的,所述驱动片设置有开口,连杆的端头设置在该开口内;在连杆的端头内设置有关节轴承;螺栓B依次驱动片开口处的第一侧板、关节轴承、驱动片开口处的第二侧板后通过花螺母B锁紧;在螺栓B上穿设有开口销B并卡在花螺母B端面的齿槽内;驱动片处的第一侧板、第二侧板与关节轴承之间分别设置有隔环。
优选的,在所述安装板的两端设置有安装接口,在压气机机匣上设置有第二螺桩,且第二螺桩插设在安装板的安装接口内并通过锁片、螺母锁紧;在压气机机匣与安装板设置有定位销。
由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果如下:
(1)本发明通过利用安装板、多个曲柄、板条、连杆、驱动片、动力输入轴共同形成了压气机静子叶片调节机构传动系统,该传动系统可作为独立模块用于调节压气机静子叶片。其模块化的结构设计可有效提升发动机装配及返修效率,互换性强,也更容易被新研制的发动机借鉴。同时该传动系统上各级静子叶片调节相对独立,方便针对性的对某一级调节规律进行结构尺寸设计,提高设计效率。
(2)在本发明中,传动系统内部由其中一曲柄与动力输入轴连接接收驱动力矩,利用板条连接所有曲柄的第一摇臂,进而实现多个曲柄同步转动。多个曲柄转动后通过与之相连的连杆分别将驱动力传递到对应级的静子叶片联动环,实现多级静子叶片联动。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例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,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,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示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明所提供的压气机静子叶片调节机构传动系统结构示意图;
图2为本发明所提供的压气机静子叶片调节机构传动系统在航空发动机上的安装示意图;
图3为本发明中曲柄安装座与安装板相配合的结构示意图;
图4为本发明中未设置有动力输入接口的曲柄通过曲柄安装座安装在安装板上时的连接结构示意图;
图5为本发明中板条与曲柄的第一摇臂连接时的结构示意图;
图6为本发明中连杆的结构示意图;
图7为本发明中连杆与曲柄的第二摇臂连接时的结构示意图;
图8为本发明中安装板与压气机机匣的连接结构示意图;
图9为本发明中动力输入轴与曲柄、安装板的连接结构示意图;
图10为本发明中驱动片与连杆连接时的结构示意图。
其中:1、安装板;2、板条;3、一级曲柄;4、二级曲柄;5、三级曲柄;6、螺栓A;7、自锁螺母;8、一级连杆;9、二级连杆;10、三级连杆;11、曲柄安装座;12、锁紧螺母;13、第一螺桩;14、转轴;15、垫圈;16、花螺母A;17、开口销A;18、衬套;19、隔环;20、花螺母B;21、开口销B;22、螺栓B;23、关节轴承;24、第一钩环;25、第二钩环;26、锁紧垫圈;27、可调联轴器;28、第一螺母;29、第二螺母;30、压气机机匣;31、定位销;32、锁片;33、螺母;34、第二螺桩;35、动力输入轴;36、轴套;37、球面体;38、球面衬套;39、驱动片;40、缺口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,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作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。
需要说明,本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等,如果该特定姿态发生改变时,则该方向性指示也相应地随之改变。
另外,在本发明中涉及“第一”、“第二”、“A”、“B”等的描述仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。另外,各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本发明要求的保护范围之内。
结合图1所示,一种压气机静子叶片调节机构传动系统,包括:安装板1,安装在压气机机匣30上;
曲柄,可转动设置在安装板1上,曲柄的数量为多个且成直线排列设置;在其中一曲柄上设置有动力输入接口,并与动力输入轴35连接,用于接收动力;
板条2,所有曲柄的第一摇臂均与板条2可转动连接,且所有曲柄与板条2连接的第一摇臂的回转半径一致;
连杆,连杆的数量与曲柄的数量相同,每个连杆的一端与曲柄的第二摇臂可转动连接,另一端与压气机内其中一级静子叶片上联动环的驱动片39连接,形成动力输出端。
具体地,结合图1、图2所示,本实施例中曲柄的数量为三个,分别为一级曲柄3、二级曲柄4和三级曲柄5;对应地,连杆的数量为三根,分别为一级连杆8、二级连杆9和三级连杆10。因此,本实施例实现三级压气机静子叶片联调,故曲柄和连杆各有三级。所述动力输入接口设置在一级曲柄3上。一级曲柄3通过与动力属兔周35连接接收驱动力矩,板条2连接三个曲柄的第一摇臂,实现三级曲柄同步转动。三级曲柄转动后通过各级连杆分别将驱动力传递到联动环,实现三级静子叶片联动。
结合图9所示,所述动力输入接口为花键孔,该花键孔内设置有花键齿;动力输入轴35端头的外周面设置有外花键;在动力输入轴35的端面上设置有球面体37;在安装板1上设置有球面衬套38;动力输入轴35的端头插设在动力输入接口上,且动力输入轴35的外花键与动力输入接口的花键齿配合;所述球面体37插设在所述球面衬套38内。球面衬套38、球面体37均为耐磨润滑材料,球面体37的外表面为球面,用以调整其与球面衬套38的内圆柱面之间的配合偏差。
进一步地,动力输入轴35的端头处套设有轴套36,轴套36的一端抵靠在动力输入轴25的台阶面上,另一端抵靠在曲柄的端面上。
结合图1及图9所示,在动力输入接口的侧壁上设置有缺口40,且该缺口40的两侧分别设置有耳板,耳板上设置有螺栓A6和自锁螺母7;当自锁螺母7拧紧时收紧所述缺口40。当动力输入轴35上的外花键与一级曲柄3上的动力输入接口(内花键)啮合后,需拧紧自锁螺母7压紧一级曲柄3动力输入接口上的缺口10,保证花键啮合的紧度。
结合图3及图4所示,未设置有动力输入接口的曲柄通过曲柄安装座11安装在所述安装板1上,即二级曲柄4和三级曲柄5均采用曲柄安装座11进行安装;曲柄安装座11为“Z”结构,曲柄安装座11的下板体通过第一螺桩13和锁紧螺母12固接在安装板1上;二级曲柄4、三级曲柄5分别设置在曲柄安装座11的上板体与安装板1之间的间隔内;转轴14穿过曲柄安装座11的上板体、曲柄以及安装板1后通过垫圈15、花螺母A16锁紧;在曲柄与转轴14之间设置有衬套18;在转轴14端头的螺柱上穿设有开口销A17并卡在花螺母A16端面的齿槽内进行锁紧。二级曲柄4、三级曲柄5相对于轴14转动,为防止二级曲柄4、三级曲柄5与转轴14直接接触产生零件磨损,用衬套18将二级曲柄4、三级曲柄5和转轴14隔开,衬套18使用耐磨润滑材料。
结合图5所示,曲柄的第一摇臂的端头上设置有开口,板条2设置在该开口内;在板条2上设置有关节轴承23,螺栓B22依次第一摇臂开口处的第一侧板、关节轴承23、第一摇臂开口处的第二侧板后通过花螺母B20锁紧;在螺栓B22上穿设有开口销B21并卡在花螺母B20端面的齿槽内;第一摇臂开口处的第一侧板、第二侧板与关节轴承23之间分别设置有隔环19。为避免板条2与曲柄相对运动时接触,用隔环19将板条2与曲柄第一摇臂开口的两侧壁隔开,隔环19使用耐磨润滑材料。
结合图7所示,曲柄的第二摇臂的端头上设置有开口,连杆的端头设置在该开口内;在连杆的端头内设置有关节轴承23;螺栓B22依次第二摇臂开口处的第一侧板、关节轴承23、第二摇臂开口处的第二侧板后通过花螺母B20锁紧;在螺栓B22上穿设有开口销B21并卡在花螺母B20端面的齿槽内;第二摇臂开口处的第一侧板、第二侧板与关节轴承23之间分别设置有隔环19。
结合图6所示,所述连杆为长度可调式连杆;所述连杆包括第一钩环24、第二钩环25、以及可调联轴器27;可调联轴器27两端分别设置有内螺纹孔,且两端内螺纹孔的旋向相反;在第一钩环24、第二钩环25上分别设置有螺柱,并分别与可调联轴器27两端的内螺纹孔连接;在第一钩环24、第二钩环25内分别设置有关节轴承23;在第一钩环24的螺柱上设置有第一螺母28和锁紧垫圈26;在第二钩环25的螺柱上设置有第二螺母29和锁紧垫圈26。装配时,可通过转动可调联轴器27,使其两端的第一钩环24、第二钩环25同时拧入或拧出可调联轴器27,实现连杆的长度调节,长度调节到位后,拧紧第一螺母28、第二螺母29即可进行锁紧。
结合图10所示,所述驱动片39设置有开口,连杆的端头设置在该开口内;在连杆的端头内设置有关节轴承23;螺栓B22依次驱动片39开口处的第一侧板、关节轴承23、驱动片39开口处的第二侧板后通过花螺母B20锁紧;在螺栓B22上穿设有开口销B21并卡在花螺母B20端面的齿槽内;驱动片39处的第一侧板、第二侧板与关节轴承23之间分别设置有隔环19。联动环为一整环,可以沿发动机轴向和周向运动,各级静子叶片均有一个联动环,驱动片39设置在联动环上,各级静子叶片上的驱动片39分别接收来自一级连杆8、二级连杆9、以及三级连杆10的动力,驱动联动环运动,进而通过摇臂带动全部三级静子叶片,实现三级静子叶片联调。
结合图8所示,在所述安装板1的两端设置有安装接口,在压气机机匣30上设置有第二螺桩34,且第二螺桩34插设在安装板1的安装接口内并通过锁片32、螺母33锁紧;在压气机机匣30与安装板1设置有定位销31。安装板1通过定位销31与压气机机匣30定位,并通过螺母33与压气机机匣30压紧,压紧后由锁片32锁紧。
结合图2所示,本发明的压气机静子叶片调节机构传动系统的动力输入为动力输入轴35输入的扭矩,通过与一级曲柄3的齿轮啮合,将扭矩传递给一级曲柄3,带动一级曲柄3转动。一级曲柄3的一个摇臂与一级连杆8连接,通过关节轴承连接传递推(拉)力到一级连杆8,使一级连杆8作空间运动,其主运动为沿其轴线的直线运动,一级连杆8通过与联动环上的驱动片39连接,传递推(拉)力至联动环。一级曲柄3的另一个摇臂与板条2连接,通过板条2,使二级曲柄4、三级曲柄5与一级曲柄3同步转动。二级曲柄4、三级曲柄5转动后,与一级曲柄3类似,分别带动二级连杆9、三级连杆10运动,传递动力至各自连接的联动环。至此,动力输入轴35输入的扭矩通过本发明的压气机静子叶片调节机构传动系统,将动力传递至各级联动环,带动各级联动环沿发动机周向作转动运动,同时沿发动机轴向作直线运动,其主运动为转动运动,各级静子叶片与相应联动环通过摇臂连接,联动环的运动将会带动各级静子叶片沿其自身轴线转动,实现各级静子叶片联调。
本发明中,一级曲柄3、二级曲柄4、三级曲柄5均有两个摇臂,其中一个摇臂回转半径相等,通过与板条2连接,实现一级曲柄3、二级曲柄4、三级曲柄5同步转动。一级曲柄3、二级曲柄4、三级曲柄5的另一个摇臂分别与一级连杆8、二级连杆9、三级连杆10连接,一级连杆8、二级连杆9、三级连杆10分别与联动环的驱动片39连接,驱动片39随联动环作发动机周向上的转动运动和轴向上的直线运动,主运动为转动运动。故各级的传力核心均为曲柄带动连杆,连杆动力输出端主要作转动运动,行程不大时,可简单认为是作周向切向的直线运动,形成曲柄滑块机构运动。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是在本发明的发明构思下,利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构变换,或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种压气机静子叶片调节机构传动系统,其特征在于,包括:
安装板(1),安装在压气机机匣(30)上;
曲柄,可转动设置在安装板(1)上,曲柄的数量为多个且成直线排列设置;在其中一曲柄上设置有动力输入接口,并与动力输入轴(35)连接;
板条(2),所有曲柄的第一摇臂均与板条(2)可转动连接,且所有曲柄与板条(2)连接的第一摇臂的回转半径一致;
连杆,连杆的数量与曲柄的数量相同,每个连杆的一端与曲柄的第二摇臂可转动连接,另一端与压气机内其中一级静子叶片上联动环的驱动片(39)连接。
2.如权利要求1所述的一种压气机静子叶片调节机构传动系统,其特征在于,所述动力输入接口为花键孔,该花键孔内设置有花键齿;动力输入轴(35)端头的外周面设置有外花键;在动力输入轴(35)的端面上设置有球面体(37);
在安装板(1)上设置有球面衬套(38);
动力输入轴(35)的端头插设在动力输入接口上,且动力输入轴(35)的外花键与动力输入接口的花键齿配合;所述球面体(37)插设在所述球面衬套(38)内。
3.如权利要求2所述的一种压气机静子叶片调节机构传动系统,其特征在于,动力输入轴(35)的端头处套设有轴套(36),轴套(36)的一端抵靠在动力输入轴(25)的台阶面上,另一端抵靠在曲柄的端面上。
4.如权利要求2所述的一种压气机静子叶片调节机构传动系统,其特征在于,在动力输入接口的侧壁上设置有缺口(40),且该缺口(40)的两侧分别设置有耳板,耳板上设置有螺栓A(6)和自锁螺母(7);当自锁螺母(7)拧紧时收紧所述缺口(40)。
5.如权利要求1所述的一种压气机静子叶片调节机构传动系统,其特征在于,未设置有动力输入接口的曲柄通过曲柄安装座(11)安装在所述安装板(1)上;曲柄安装座(11)为“Z”结构,曲柄安装座(11)的下板体通过第一螺桩(13)和锁紧螺母(12)固接在安装板(1)上;曲柄设置在曲柄安装座(11)的上板体与安装板(1)之间的间隔内;转轴(14)穿过曲柄安装座(11)的上板体、曲柄以及安装板(1)后通过垫圈(15)、花螺母A(16)锁紧;在曲柄与转轴(14)之间设置有衬套(18);在转轴(14)端头的螺柱上穿设有开口销A(17)并卡在花螺母A(16)端面的齿槽内。
6.如权利要求1所述的一种压气机静子叶片调节机构传动系统,其特征在于,曲柄的第一摇臂的端头上设置有开口,板条(2)设置在该开口内;在板条(2)上设置有关节轴承(23),螺栓B(22)依次第一摇臂开口处的第一侧板、关节轴承(23)、第一摇臂开口处的第二侧板后通过花螺母B(20)锁紧;在螺栓B(22)上穿设有开口销B(21)并卡在花螺母B(20)端面的齿槽内;第一摇臂开口处的第一侧板、第二侧板与关节轴承(23)之间分别设置有隔环(19)。
7.如权利要求1所述的一种压气机静子叶片调节机构传动系统,其特征在于,曲柄的第二摇臂的端头上设置有开口,连杆的端头设置在该开口内;在连杆的端头内设置有关节轴承(23);螺栓B(22)依次第二摇臂开口处的第一侧板、关节轴承(23)、第二摇臂开口处的第二侧板后通过花螺母B(20)锁紧;在螺栓B(22)上穿设有开口销B(21)并卡在花螺母B(20)端面的齿槽内;第二摇臂开口处的第一侧板、第二侧板与关节轴承(23)之间分别设置有隔环(19)。
8.如权利要求1所述的一种压气机静子叶片调节机构传动系统,其特征在于,所述连杆为长度可调式连杆;所述连杆包括第一钩环(24)、第二钩环(25)、以及可调联轴器(27);可调联轴器(27)两端分别设置有内螺纹孔,且两端内螺纹孔的旋向相反;在第一钩环(24)、第二钩环(25)上分别设置有螺柱,并分别与可调联轴器(27)两端的内螺纹孔连接;在第一钩环(24)、第二钩环(25)内分别设置有关节轴承(23);在第一钩环(24)的螺柱上设置有第一螺母(28)和锁紧垫圈(26);在第二钩环(25)的螺柱上设置有第二螺母(29)和锁紧垫圈(26)。
9.如权利要求1所述的一种压气机静子叶片调节机构传动系统,其特征在于,所述驱动片(39)设置有开口,连杆的端头设置在该开口内;在连杆的端头内设置有关节轴承(23);螺栓B(22)依次驱动片(39)开口处的第一侧板、关节轴承(23)、驱动片(39)开口处的第二侧板后通过花螺母B(20)锁紧;在螺栓B(22)上穿设有开口销B(21)并卡在花螺母B(20)端面的齿槽内;驱动片(39)处的第一侧板、第二侧板与关节轴承(23)之间分别设置有隔环(19)。
10.如权利要求1所述的一种压气机静子叶片调节机构传动系统,其特征在于,在所述安装板(1)的两端设置有安装接口,在压气机机匣(30)上设置有第二螺桩(34),且第二螺桩(34)插设在安装板(1)的安装接口内并通过锁片(32)、螺母(33)锁紧;在压气机机匣(30)与安装板(1)设置有定位销(31)。
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CN116104602A (zh) * | 2023-02-28 | 2023-05-12 | 中国空气动力研究与发展中心空天技术研究所 | 一种用于发动机压气机放气的传力机构 |
CN116104602B (zh) * | 2023-02-28 | 2024-04-12 | 中国空气动力研究与发展中心空天技术研究所 | 一种用于发动机压气机放气的传力机构 |
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