DE2643028A1 - DEVICE FOR PROTECTION AGAINST ATMOSPHERIC INTERFERENCES FOR RECEIVERS OF ELECTROMAGNETIC WAVES - Google Patents
DEVICE FOR PROTECTION AGAINST ATMOSPHERIC INTERFERENCES FOR RECEIVERS OF ELECTROMAGNETIC WAVESInfo
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- H01T4/00—Overvoltage arresters using spark gaps
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Description
Deutsche ITT Industries GmbH 2643 028German ITT Industries GmbH 2643 028
FreiburgFreiburg
Ph. J. Crochet-1Ph. J. Crochet-1
Vorrichtung zum Schutz gegen atmosphärische Störungen für Empfänger von elektromagnetischen WellenDevice for protection against atmospheric disturbances for receivers of electromagnetic waves
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schutz gegen von der Antenne aufgenommene atmosphärische Störungen für Empfänger von elektromagnetischen Wellen.The invention relates to a device for protection against atmospheric disturbances picked up by the antenna Receiver of electromagnetic waves.
Die Antenne eines Empfängers für elektromagnetische Wellen empfängt Störsignale aus der Umgebung und leitet sie weiter. Diese Störsignale überlagern sich bei der Wiedergabe den von den Sendern stammenden Signalen der Pernseh- oder Rundfunkprogramme. Diese Überlagerung verursacht Störgeräusche im Falle von Rundfunkempfang und Bildstörungen im Falle von Fernsehempfang.The antenna of a receiver for electromagnetic waves receives interfering signals from the environment and forwards them. During playback, these interfering signals are superimposed on the television or radio program signals from the transmitters. This superposition causes noise in the case of radio reception and image interference in the case of television reception.
Bei starken Störungen, z.B. Gewittern, Blitzentladungen usw. können die an einen Empfänger gelangenden Störsignale eine echte Gefahr darstellen. Sie können die Ursache für eine Implosion der Kathodenstrahlröhre, der Zerstörung bestimmter Schaltungskreise des Empfängers oder des gesamten Gerätes sein. Sie können auch Schaden verursachen, der über den Empfänger hinausgeht und die Umgebung in Brand setzen.In the event of strong interference, e.g. thunderstorms, lightning discharges, etc., the interference signals reaching a receiver can cause a pose real danger. They can be the cause of a cathode ray tube implosion, the destruction of certain ones Circuits of the receiver or the entire device. They can also cause harm over and over go out and set fire to the area.
Um diese ernsten Folgen zu vermeiden, wurden bereits zahlreiche Lösungen empfohlen. Die radikalste besteht offensichtlich darin, zu verhindern, daß die von der Antenne empfangenen Störsignale an den Empfänger gelangen. Aber dieses Problem ist nicht einfach zu lösen und in der Technik gibt es gegenwärtig keine zufriedenstellende Realisierung, um die Störungen radikal zu beseitigen. Daher wird im allgemeinen empfohlen,bei Gewitter die FernsehempfängerNumerous solutions have been suggested to avoid these serious consequences. The most radical is obviously there in preventing the interference signals received by the antenna from reaching the receiver. but this problem is not easy to solve and there is currently no satisfactory implementation in technology, to radically eliminate the disturbances. It is therefore generally recommended to use the television receiver during thunderstorms
20. September 19 76 -/-September 20, 19 76 - / -
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Ph. J. Crochet-1Ph. J. Crochet-1
abzuschalten, um jede Gefahr für die Benutzer zu vermeiden.switch off in order to avoid any danger to the user.
Bekannte Schutzmaßnahmen, die besonders gefährdete Bildröhre zu schützen, bestehen darin, wenigstens ein Schaltungskreiselement mit einer Schwelle vorzusehen, durch die jede, die normale Spannung übersteigende einfallende Überspannung absorbiert oder geerdet wird. Solch ein eine Schwelle aufweisendes Schaltungskreiselement kann z.B. aus einer Ableitertype bestehen, das normalerweise parallel zur Bildröhre innerhalb des Empfängers geschaltet wird.Known protective measures to protect the particularly endangered picture tube consist of at least one circuit element with a threshold through which any incident overvoltage exceeding the normal voltage absorbed or grounded. Such a threshold circuit element may e.g. consist of a type of arrester that is normally connected in parallel to the picture tube inside the receiver will.
Die Durchführung dieser Lösung bringt nur einen unvollständigen Schutz gegen hohe, vom Gewitter oder Blitz herrührende sehr hohe Störspannungen, die erst dann eliminiert werden, wenn sie in den Empfänger gelangt sind. Es besteht hierbei kein Schutz gegen schwache Störsignale.Carrying out this solution only provides incomplete protection against high levels caused by thunderstorms or lightning very high interference voltages that are only eliminated once they have reached the receiver. It exists no protection against weak interfering signals.
Es bestand die Ansicht, daß die unvollkommene, in das zu schützende Gerät eingeschaltete Anordnung dadurch verbessert werden könnte, daß man außerhalb des Gerätes einen Hochspannungs-(Blitz-)Ableiter in das Antennen-Koaxialkabel einsetzt, um die gefährliche Überspannung zu beseitigen, bevor sie den Empfänger erreicht. Eine Anordnung dieser Art ist in der US-PS 29 22 913 beschrieben. Sie besteht im wesentlichen aus einem (Blitz-)Ableiter mit Luftspalt, der in das Kabe!verbindungsstück (Kabelstecker) eingebaut ist. Innerhalb des Verbindungsstückes ist ein Schutzfunkenstrecke zwischen wenigstens einem Punkt (der elektrisch mit dem an Masse gelegten Kabelmantel verbunden ist) und dem Innenleiter des Verbindungsstückes vorgesehen. Wenn eine überspannung auftritt, die die Überschlagspannung einer solchen Anordnung überschreitet, findet ein Überschlag statt und die gesamte überspannung ist neutralisiert, daIt was believed that this improved the imperfect arrangement incorporated into the device to be protected It could be that you put a high-voltage (lightning) arrester in the antenna coaxial cable outside the device is used to eliminate the dangerous surge voltage before it reaches the receiver. An arrangement of these Art is described in US-PS 29 22 913. she consists essentially consisting of a (lightning) arrester with an air gap, which is built into the cable connector (cable plug) is. Inside the connector there is a protective spark gap between at least one point (which is electrically connected to connected to the earthed cable sheath) and the inner conductor of the connector is provided. When a Overvoltage occurs which exceeds the breakdown voltage of such an arrangement, a flashover takes place instead and the entire surge is neutralized there
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Ph. J. Crochet-1 - y- Ph. J. Crochet-1- y-
die Schutzfunken- bzw. Überschlagstrecke parallel zu dem zu schützenden Gerät geschaltet ist. Da das Verbindungsstück oberhalb der Stelle des Koaxialkabels vorgesehen ist, das von der Antenne kommt, ist das Gerät gegen jede überspannung geschützt, die die Überschlagspannung überschreitet, die durch die Länge der Schutzfunkenstrecke definiert ist.the protective spark or flashover path parallel to the device to be protected is switched. Since the connector is provided above the point of the coaxial cable, coming from the antenna, the device is protected against any surge voltage that exceeds the flashover voltage, which is defined by the length of the protective spark gap is.
Der Nachteil einer solchen Anordnung besteht jedoch darin, keinen Schutz gegen kleinere atmosphärische Störungen oder schwächere statische Spannungen zu bieten. Darüberhinaus hängt die Empfindlichkeit dieser Anordnung von der Einstellung der Schutzfunken- oder Entladungsstrecke ab. Wenn keine Einstellung vorgesehen ist, wie es der Fall ist, wenn es dem Ermessen des Benutzers überlassen ist, hängt die Wirksamkeit und die Zuverlässigkeit des Schutzes von der Geschicklichkeit des Benutzers ab.The disadvantage of such an arrangement, however, is no protection against minor atmospheric disturbances or to offer weaker static stresses. In addition, the sensitivity of this arrangement depends on the setting the protective spark or discharge gap. When no adjustment is foreseen, as is the case when it is left to the discretion of the user, the effectiveness and reliability of the protection depends on the Skill of the user.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen.The invention is therefore based on the object of eliminating these disadvantages.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Weitere Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.According to the invention, this object is provided by the in claim 1 specified features solved. Further developments of the invention are specified in the subclaims.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigenEmbodiments of the invention are shown in the drawings. Show it
Figur 1 in perspektivischer Ansicht ein erfindungsgemäßes AusführungsbeispielFigure 1 is a perspective view of an embodiment according to the invention
Figur 2 eine Ansicht des in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiels im Schnitt längs der Linie A-A1 FIG. 2 shows a view of the exemplary embodiment shown in FIG. 1 in section along the line AA 1
Figur 3 die Einschaltung der erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung in den Antennenkreis des zu schützenden GerätesFIG. 3 shows the activation of the protective device according to the invention into the antenna circuit of the device to be protected
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Ph. J. Crochet-1 - It - Ph. J. Crochet-1 - It -
Figur 4 eine Einzelheit der Erfindung.Figure 4 shows a detail of the invention.
Nach Figur 1 ist die Schutzvorrichtung 10 zylindrisch ausgebildet. Im Innern trägt sie eine Kleinst-Entladungs- oder Schutzfunkenstrecke bzw. Kleinst-(Blitz-)Ableiter, die von einer Entladungsröhre 1 gebildet ist, die in Figur 1 von der Seite sichtbar ist. Die Kleinst-Entladungs- oder Schutzfunkenstrecke bzw. Ableiteranordnung, Entladungsröhre 1, ist in eine Vertiefung 4 eingesetzt, die in eine der metallischen Halbschalen 5, 51 eingefügt ist, die im geschlossenen Zustand die innere metallische Wand des Gehäuses 8, 9 bilden. Durch den zwischen den Halbschalen 5, 51 vorgesehenen Spalt 6 ist der Mittelleiter 7 sichtbar. Der Mittelleiter 7 endet nach der rechten Seite in dem freien Ende 7.. , und ist mit einem Koaxialkabel. z.B. mit Hilfe eines Steckers, verbunden. Das linke (nicht dargestellte) Ende kann an eine Kupplung eines Koaxialkabels angeschlossen sein. Eine Elektrode des Kleinstableiters oder der Schutzfunkenstrecke 1 ist auf passende Weise mit dem Mittelleiter z.B. mittels einer Lötstelle 2, verbunden. Die zweite Elektrode des Kleinstableiters bzw. der Schutzfunkenstrecke 1 ist elektrisch mit der Halbschale 5, z.B. mittels der Lötstelle 3, verbunden.According to Figure 1, the protective device 10 is cylindrical. Inside it carries a very small discharge or protective spark gap or very small (lightning) arrester, which is formed by a discharge tube 1, which is visible in FIG. 1 from the side. The miniature discharge or protective spark gap or arrester arrangement, discharge tube 1, is inserted into a recess 4 which is inserted into one of the metallic half-shells 5, 5 1 which, when closed, form the inner metallic wall of the housing 8, 9. The central conductor 7 is visible through the gap 6 provided between the half-shells 5, 5 1. The center conductor 7 ends on the right side in the free end 7 .., and is connected to a coaxial cable. eg with the help of a connector. The left end (not shown) can be connected to a coupling of a coaxial cable. An electrode of the miniature arrester or the protective spark gap 1 is connected in a suitable manner to the center conductor, for example by means of a soldering point 2. The second electrode of the miniature arrester or the protective spark gap 1 is electrically connected to the half-shell 5, for example by means of the soldering point 3.
Die von dem Kleinstableiter oder Schutzfunkenstreckenröhre, den Halbschalen 5, 5* und dem Mittelleiter 7 gebildete Vorrichtung ist in einem zylindrischen, als Röhre ausgebildeten Gehäuse 8 aus Isoliermaterial eingeschlossen, dessen eines Ende von einem Isolierstück 9 in Form eines, ein Mittelloch aufweisenden Steckers verschlossen ist, damit der Mittelleiter, insbesondere das freie Ende 7.. hindurchtreten kann, das so ausgebildet ist, daß es an einen Stecker des Koaxialkabels gesteckt werden kann. Das andere Ende des zylindrischen Gehäuses 8 (links in Figur 1) ist in gleicherThe from the miniature arrester or protective spark gap tube, the half-shells 5, 5 * and the central conductor 7 formed device is enclosed in a cylindrical, designed as a tube housing 8 made of insulating material, the one end of an insulating piece 9 in the form of a plug having a central hole is closed so that the Center conductor, in particular the free end 7 .. pass through can, which is designed so that it can be plugged into a connector of the coaxial cable. The other end of the cylindrical housing 8 (left in Figure 1) is the same
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Ph. σ. Crochet-1 -*-Ph. Σ. Crochet-1 - * -
Weise ausgebildet und weist ebenfalls ein Loch zum Hindurchtreten des Mittelleiters 7 auf, um ihn an eine Kupplung des Koaxialkabels stecken zu können.Way formed and also has a hole for the passage of the center conductor 7 to connect it to a coupling of the To be able to plug in coaxial cable.
Figur 2 zeigt eine Ansicht der in Figur 1 dargestellten, vom Gehäuse 8 umgebenen Schutzvorrichtung längs dem Schnitt A - A1. Bei dieser Schnittansicht bezeichnen dieselben Bezugszeichen dieselben, wie in Figur 1 dargestellten Teile.FIG. 2 shows a view of the protective device shown in FIG. 1 and surrounded by the housing 8 along the section A-A 1 . In this sectional view, the same reference numerals designate the same parts as those shown in FIG.
Figur 3 zeigt die Art der Verwendung der Schutzvorrichtung 10 zwischen der Empfangsantenne 32, die die elektromagnetischen Wellen empfängt und dem Gerät 31, das gegen Überspannungen und Störungen geschützt werden soll.Figure 3 shows the type of use of the protection device 10 between the receiving antenna 32, the electromagnetic Waves receives and the device 31, which is to be protected against overvoltages and interference.
Figur 4 zeigt die in der in Figur 1 dargestellten Schutzvorrichtung 10 vorgesehene Entladungsröhre mit Kleinstableiter bzw. Schutζfunkenstrecke. Es sind die beiden Elektroden 41, 42 zu sehen, die einen Entladungsabstand d haben, der in dem Ausführungsbeispiel 5/100 mm beträgt.FIG. 4 shows the protective device shown in FIG 10 provided discharge tube with miniature arrester or protective spark gap. It's the two electrodes 41, 42 can be seen, which have a discharge distance d, which in the embodiment is 5/100 mm.
Die Anordnung der Schutzvorrichtung in einem Koaxialverbindungsstück gewährleistet zwei Betriebsarten in bezug auf das Niveau der einfallenden Spannung hinsichtlich der Entladespannung der Blitzschutz- bzw. der Entladungsröhre 1 mit Kleinstableiter bzw. Schutzfunkenstrecke.The arrangement of the protection device in a coaxial connector ensures two modes of operation with respect to the level of the incident voltage with respect to the discharge voltage the lightning protection or discharge tube 1 with miniature arrester or protective spark gap.
Für alle Spannungen, die unter der Entladungsspannung der Entladungsröhre 1 liegen, arbeitet die Schutzvorrichtung äquivalent einer Koaxialverbindung. Der Mittelleiter bleibt isoliert von der geerdeten Abschirmung. Die erste Betriebsart entspricht der eines konventionellen Kabels.The protective device works for all voltages that are below the discharge voltage of the discharge tube 1 equivalent to a coaxial connection. The center conductor remains isolated from the grounded shield. The first operating mode corresponds to that of a conventional cable.
Wenn die eintreffende Spannung die Entladespannung erreicht oder überschreitet, erfolgt über den Kleinstableiter bzw. die Schutzfunkenstrecke eine Entladung. Die Masse- oderIf the incoming voltage reaches or exceeds the discharge voltage, the miniature arrester resp. the protective spark gap a discharge. The mass or
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Ph. J. Crochet-1 - *T - 2b 4 3 028Ph. J. Crochet-1 - * T- 2b 4 3 028
Erdverbindung des Mittelleiters leitet die ankommende Spannung gegen Masse und schützt somit den Empfänger bzw. das Gerät 31. Diese zweite Betriebsart ist äquivalent der Wirkung eines zwischen Antenne und Erde angeschlossenen Kurzschlußkreises .Earth connection of the center conductor conducts the incoming voltage against ground and thus protects the receiver or the device 31. This second operating mode is equivalent to the effect a short circuit connected between antenna and earth.
Die Qualität des Schutzes der erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung hängt somit von den Betriebsdaten der Schutzvorrichtung ab. Es ist empfehlenswert eine für die Schutzvorrichtung geeignete Röhre entsprechend der vorbestimmten Verwendung auszuwählen. Insbesondere wurde für die hier betrachtete Realisierung ein in einer Glashülle vorgesehener Kleinst-(Blitz-)Ableiter bzw. Kleinst-Schutzfunkenstreck'enanordnung ausgewählt, bei der die Metallelektroden direkt in das Glas eingeschmolzen sind. Die zwischen den beiden Elektroden vorgesehene Entladungsstrecke hat eine Länge von ungefähr 5/100 mm. Die Glashülle ist mit einem tragen Gas, z.B. Argon oder einem Gemisch von trägen Gasen gefüllt. Eine solche Entladungsröhre hat den Vorteil, in der Konstruktion sehr robust zu sein. Sie kann mit 1 kA Impulsen, mit einer Anstiegszeit von 8 ^s und einer Abfallzeit von 60 ^is, belastet werden. Ihre Wiederholungszeit beträgt 100 nanosekunden. Das Gerät bzw. der Emp fänger ist somit gegen die Wirkung starker Störungen, wie z.B. der von Gewittern, Blitzen und statischen Spannungsspitzen geschützt. Dies stellt einen beträchtlichen Vorteil gegenüber bekannten anderen Schutzvorrichtungen dar. Da der Schutz der Schutzvorrichtung auf einer zugeschmolzenen Entladungsröhre beruht, d.h. einer Entladungsstrecke bzw. Schutζfunkenstrecke, deren Abstand ein für allemal bei der Herstellung eingestellt ist, ist die Schutzvorrichtung zuverlässig und arbeitet mit einem konstanten Pegel. Wenn die Überspannung vorüber ist, arbeitet die Röhre bzw. die Schutzvorrichtung als Isolator und ist wieder zur Verarbeitung weiterer Überspannungen betriebsbereit.The quality of the protection of the protective device according to the invention thus depends on the operating data of the protective device. It is advisable to select a suitable tube for the protective device according to the intended use. In particular, a miniature (lightning) arrester or miniature protective spark gap arrangement in which the metal electrodes are melted directly into the glass was selected for the implementation considered here. The discharge path provided between the two electrodes has a length of approximately 5/100 mm. The glass envelope is filled with a gas such as argon or a mixture of inert gases. Such a discharge tube has the advantage of being very robust in construction. It can be loaded with 1 kA pulses with a rise time of 8 ^ s and a fall time of 60 ^ is. Their repetition time is 100 nanoseconds. The device or the receiver is thus protected against the effects of strong interference, such as thunderstorms, lightning and static voltage peaks. This represents a considerable advantage over known other protective devices. Since the protection of the protective device is based on a fused discharge tube, ie a discharge gap or protective spark gap, the distance of which is set once and for all during manufacture, the protective device is reliable and works at a constant level . When the overvoltage is over, the tube or protective device works as an isolator and is ready for operation again to process further overvoltages.
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Eine Entladungsröhre der beschriebenen Art hat eine Lebensdauer von mehreren tausend Betriebsstunden. Wenn die Entladung die Stromaufnahmekapazität des Kleins tableiters bzw. der Kleinst-Schutzfunkenstrecke übersteigt, so schmelzen die sehr dicht benachbarten Elektroden und die geschmolzene Masse füllt die Entladungsstrecke. Die zerstörte Röhre erdet dann das Antennensignal. Der Benutzer ist dann vor der Zerstörung seiner Vorrichtung geschützt und gewarnt, da er weder Ton noch Bild empfängt. Fällt die Röhre aus, weil sie verbraucht ist, so tritt derselbe Vorgang des Kurzschlusses des Elektrodenkreises auf. In allen Fällen ist der Benutzer aufmerksam gemacht worden, und daher in der Lage diesen Teil der Schutzvorrichtung auszuwechseln.A discharge tube of the type described has a service life of several thousand hours of operation. When the discharge the power consumption capacity of the small tableiter or the smallest protective spark gap exceeds, so melt the very closely adjacent electrodes and the molten mass fills the discharge gap. The destroyed tube then grounds the antenna signal. The user is then protected and warned against the destruction of his device, since it receives neither sound nor picture. If the tube fails because it is used up, the same process occurs Short circuit of the electrode circuit. In all cases the user has been made aware, and therefore in able to replace this part of the protective device.
Für alle Anwendungsfälle ergeben sich somit eine Menge von Vorteilen. Es ist eine vollkommene und automatische Sicherheit gegen alle atmosphärischen Überspannungen und statischen oder anderen über einen bestimmten Pegel liegende Spannungen vorhanden. Der Kleinst-Schutζfunkenstrecken-Ableiter enthält keine radioaktiven Elemente und ist daher vollkommen unschädlich.This results in a quantity of for all applications Benefits. It is a complete and automatic security against all atmospheric surges and static or other voltages above a certain level are present. The smallest protective spark gap arrester does not contain any radioactive elements and is therefore completely harmless.
Darüberhinaus kann die beschriebene Kleinst-(Blitz-)Ableiter bzw. Schutzfunkenstrecke bei dieser Type des Koaxialkabel-Verbinders durch einen anderen ersetzt werden, der eine größere Kapazität für höhere Überspannungen aufweist (da er eine größere Entladungsstrecke aufweist), oder auch durch einen anderen, der für niedrigere Überspannungen empfindlich ist.In addition, the miniature (lightning) arrester described or protective spark gap with this type of coaxial cable connector be replaced by another one that has a larger capacity for higher overvoltages (since it has a longer discharge path), or through another that is sensitive to lower overvoltages.
Es ist im besonderen möglich, eine Kleinst-Schutzvorrichtung der beschriebenen Art bei einer Anordnung nach der französischen Patent-Anmeldung 75 06 524 oder 74 OO 139 einzusetzen.In particular, it is possible to use a very small protective device of the type described to be used in an arrangement according to French patent application 75 06 524 or 74 00 139.
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iOOK
Im Rahmen der Erfindung liegt jede Ausbildung mit einer Röhre, die eine Kleinst-Ableit- bzw. Schutzfunkenstrecke irgendeiner Type enthält und die an ein Antennenkoaxialkabel von einem Fachmann angeschlossen werden kann.Within the scope of the invention is any design with a tube that has a very small discharge or protective spark gap of any type and which can be connected to an antenna coaxial cable by a person skilled in the art.
5 Patentansprüche
1 Blatt Zeichnungen5 claims
1 sheet of drawings
7098U/02997098U / 0299
Claims (1)
str/mü20th September 1976
str / mü
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Publications (1)
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Cited By (1)
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Families Citing this family (1)
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| DE19822781C1 (en) * | 1998-05-20 | 2000-02-10 | Siemens Ag | Pyroelectric high voltage generator e.g. for radio apparatus |
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