DE2928134A1 - Einrichtung zur temperaturregelung im fahrgastraum von landfahrzeugen, insbesondere von omnibussen - Google Patents

Einrichtung zur temperaturregelung im fahrgastraum von landfahrzeugen, insbesondere von omnibussen

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DE2928134A1 DE19792928134 DE2928134A DE2928134A1 DE 2928134 A1 DE2928134 A1 DE 2928134A1 DE 19792928134 DE19792928134 DE 19792928134 DE 2928134 A DE2928134 A DE 2928134A DE 2928134 A1 DE2928134 A1 DE 2928134A1
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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Temperaturregelung
  • im Fahrgastraum von Landfahrzeugen, insbesondere Omnibussen, mit wenigstens einem Luftverteilungskanal, welcher in den Fahrgastraum mündende Luftaustrittsöffnungen aufweist, sowie mit einer steuerbaren Lufteinlaßklappe und einem steuerbaren Gebläse.
  • Es sind zentralgesteuerte Eeizungs- und Lüftungssysteme dieser Art für Omnibusse bekannt, bei denen der Fahrer oder Beifahrer von einem zentralen Bedienungspult aus die Lufteinlaßklappe, die Gebläse sowie die Energiezufuhr zu einzelnen Heiz- oder Kühlregistern steuern kann. Hierzu ist eine Vielzahl von Schaltern und Kontrollinstrumenten auf dem Bedienungspult vereinigt, so daß dessen Bedienung für den Fahrer eine starke Ablenkung von seiner eigentlichen Aufgabe bedeutet.
  • Weiterhin ist eine halbautomatische Klimaanlage für Omnibusse bekannt, bei welcher der Fahrer mittels Drucktasten nur die gewünschte Grundfunktion der Anlage vorwählt, also z.B. im Winter "Heizen", in der Übergangszeit "Lüften" und im Sommer "Lüften" bzw. "Kühlen", und die gewünschte Temperatur einstellt. Die Regelung erfolgt in Abhängigkeit von Außen-,Innen- und Kühlwassertemperatur, der Luftfeuchtigkeit im Fahrgastraum und von der Fahrgeschwindigkeit. Dabei laufen bei niedriger Fahrgeschwindigkeit die Gebläse auf Vollast, im mittleren Geschwindigkeitsbereich (z.B. 42-62 km/h) auf Haiblast. Bei höheren Geschwindigkeiten sorgt allein der Fahrtwind für den erforderlichen Luftumsatz. Dies bedeutet aber, daß die Gebläse recht oft ein- und ausgeschaltet werden bzw. von Halb- auf Vollast umgeschaltet werden. Solche Schaltvorgänge und die damit verbundenen Frischluftschübe werden als unangenehm empfunden.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, die Temperatur- bzw. Klimaregelung im Fahrgastraum eines Omnibusses oder eines sonstiges Landfahrzeuges weitgehend zu automatisieren, so daß vom Fahrer allenfalls ein Temperaturgrundwert eingestellt werden muß. Außerdem soll die Temperaturregelung vom Fahrtzustand des Fahrzeuges, also beispielsweise Stillstand oder Fahrt mit hoher Geschwindigkeit, unabhängig sein und auch bei wechselnden Umwelteinflüssen, wie Sonneneinstrahlung, Wolkenbildung oder Regen zuverlässig und ohne Eingreifen des Fahrers die Temperatur im Fahrgastraum auf einem durch die Fahrgäste angenehm empfundenen Wert halten. Darüber hinaus wird angestrebt, den Energieverbrauch für Zusatzaggregate, insbesondere Gebläse und Kühlaggregate so gering wie möglich zu halten.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch die im Anspruch 1 gekenneeichnete Erfindung. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Ger&temäßig läßt sich die Erfindung auf verschiedener Weise realisieren. Fühler und Regler können elektrische Signale erzeugen und verarbeiten. Stattdessen kann man pneumatische Fühler und Regler einsetzen, was den Vorteil hat, daß die Bordbatterie des Fahrzeuges durch die Temperaturregeleinrichtung nicht zusätzlich belastet wird. Druckluft als Energie für die Regelanlage steht in einem Fahrzeug in reichlichem Maß zur Verfügung, weil sie ohnehin für Bremsen, Türöffner und dergleichen benötigt, erzeugt und vorrätig gehalten wird. Eine bevorzugte Ausführungsform eines pneumatischen Luftmengenreglers, wie sie für die Zwecke der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann, ist in der CH-PS 600 252 beschrieben. Kfz-Klimaanlagen mit bei geöffneter Frischluftklappe stufenweise oder kontinuierlich in seiner Drehzahl steuerbarem Gebläse sind aus DES 22 03 895 und DE-GBM 18 23644 an sich bekannt.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen wiedergegebenen Ausführungsbeispieles erläutert, wobei Fig. 1 das Systemschaltbild einer Klimaanlage für einen Omnibus zeigt und Fig. 2 schematisch einen Schnitt durch einen in der seitlichen Dachwölbung des Busses parallel zur Fahrtrichtung angeordneten Luftverteilungskanal wiedergibt.
  • In der vorderen Stirnfläche des Fahrzeugdaches befindet sich ein Lufteinlaß 1, dessen Offnungsquerschnitt mittels einer Lufteinlaßklappe 2 steuerbar ist. Anschließend durchströmt die angesaugte oder durch den Fahrtwind hereingedrnckte Luft einen vorderen Wärmetauscher 3, der von einem vorderen Kühlaggregat 4 im Bedarfsfall mit Kältemittel versorgt wird. Hinter dem im folgenden als Kühlregister bezeichneten vorderen Wärmetauscher 3 verzweigt sich der Luftkanal 5 in einen rechten Luftverteilungskanal 6 und einen linken Luftverteilungskanal 7. In jedem dieser Zweige ist wenigstens ein Geläse, vorzugsweise ein Radialgebläse, fUr die Zuluftförderung vorgesehen. Je nach Bedarf und dem zum Einbau der Gebläse zur Verfügung stehenden Raum, können auch Doppel- oder Mehrfachgebläse zum Einsatz kommen. Im rechten Luftverteilungskanal 6 ist ein Gebläse 11 und im linken Luftverteilungskanal 7 ein Gebläse 21 vorgesehen. In jedem der beiden seitlichen Luftverteilungskanäle 6 und 7 ist dem Gebläse 11 bzw.
  • 21 ein Heizregister 12 bzw. 22 nachgeschaltet. Beide Heizregister 12 und 22 sind parallelgeschaltet einerseits an die Heizwasservorlaufleitung 41 und anderderseits über ein Dreiwegeventil 42 an die Heizwasserrücklaufleitung 43 angeschlossen. Bei fehlendem Wärmebedarf in den Heizregistern 12 und 22 leitet das Dreiwegeventil das Heizwasser, beispielsweise das Motorkühlwasser, an den beiden Heizregistern 12 und 22 vorbei.
  • Ferner weist jeder Luftverteilungskanal 6 und 7 eine in den Fahrgastraum mündende Umluft-Einlaßöffnung 13 bzw. 23 auf, welche über eine Umluftklappe 14 bzw. 24 mit dem Frischluftzufuhrkanal 5 in Verbindung steht, so daß ein Teil der dem Fahrgastraum über die Gebläse 11 und 21 zugeführten Luft durch Absaugen von Umluft aus dem Fahrgastraum gewonnen und dadurch die erforderliche Heizenergie verringert wird. Während der Fahrt werden die Umluftklappen 14 und 24 vom Fahrtwind geschlossen.
  • Die gezeigteklimaregelanlage weist außer einem vorderen Gebläse satz 11 und 21 noch einen hinteren Gebläsesatz 15 und 25 auf, der über ein Kühiregister 44 von einem hinteren Frischlufteinlaß 45 mit Zuluft versorgt wird. Das hintere Ktihlregister 44 wird im Bedarfsfall von einem hinteren Kühlaggregat 46 mit Kältemittel versorgt. Die gegebenenfalls im Kühiregister 44 gekühlte Frischluft wird auch im hinteren Teil des Busses zwei parallelen Luftverteilungskanälen zugeführt, wobei am hinteren Ende des rechten Luftverteilungskanals 6 das Gebläse 15 und am hinteren Ende des linken Luftverteilungskanals 7 das Gebläse 25 sitzt.
  • In den beiden seitlichen Luftverteilungskanälen 6 und 7 tritt die Luft einerseits durch oberhalb der Fahrgastsitze angeordnete, vorzugsweise einstellbare Luftaustrittsdüsen 47 und andererseits durch seitlich oberhalb der Fenster angeordnete Austrittsschlitze 48 aus: den beiden Luftverteiiungskanälen aus und belüftet einerseits den Fahrgastraum und verhindert andererseits ein Beschlagen der Seitenscheiben. Zusätzlich kann eine Fußraumheizung vorgesehen und mit am unteren Rand der Seitenscheiben angebrachten Luftaustrittsöffnungen ausgestattet sein. In beiden seitlichen Luftverteilungskanälen befinden sich die Luftaustrittsöffnungen jeweils im Bereich zwischen dem im vorderen Teil befindlichen Heizregister 12 und dem hinteren Gebläse 15 bzw. dem Heizregister 22 und dem hinteren Gebläse 25, wobei zu berücksichtigen ist, daß die vorderen und hinteren Gebläsesätze nebst Nebenaggregaten im Bug bzw. im Heck des Busdaches konzentriert s&nd und zwischen diesen beiden Gruppen die Luftverteilungskanäle sich über die gesamte Länge des Busses erstrecken.
  • Der bisher erörterte konstruktive Aufbau der klimatechnischen Anlage und ihrer Nebenaggregate wird ergänzt durch die erfindungsgemäße Regeleinrichtung. Im rechten Luftverteilungskanal 6 ist kurz hinter dem Heizregister 12 der die Luftgeschwindigkeit im Luftverteilungskanal 6 messende Fühler 51a des Luftmengenreglers 51 angeordnet. Pr hat beispielsweise den aus den eingangs genannten CH-PS 600 252 bekannten Aufbau. Im Fahrgastraum befinden sich ein erster Raumthermostat 52 und ein zweiter Raumthermostat 53, deren Sollwerte mit Hilfe eines gemeinsamen Sollwertfernstellers 54 eingestellt werden können. Der Sollwertfernsteller befindet sich am Armaturenbrett des Fahrers. Im Normalbetrieb ist der Sollwert des Raumthermostaten 52 beispielsweise auf 22 0C und der des Raumthermostaten 53 auf 28 0C eingestellt. Beide Sollwerte können mit Hilfe des Sollwertfernstellers 54 gleichzeitig und gleichsinnig verändert werden. Das Ausgangssignal des Raumthermostaten 52 wird als Führungsgröße dem Sollwerteingang des Luftmengenreglers 51 zugeleitet derart, daß bei steigender Raumtemperatur der Luftmengensollwert erhöht wird. Durch Vergleich von tatsächlich geförderter Luftmenge und Sollwert erzeugt der tuftmengenregler 51 ein Stellsignal, welches über die Leitung 55 einerseits den Steuerschaltungenl8 und 28 für die vorderen Gebläse 11 und 21 und anderderseits dem Stellantrieb für die Frischlufteinlaßklappe 2 zugeleitet wird. Desweiteren gelangt das Ausgangssignal des Raumthermostaten 52 als Sollwertsignal zu einem Xanalthermostaten 56, dessen Fühler 56a, ebenfalls im rechten Luftverteilungskanal 6 und zwar hinter dem Heizregister 12 sitzt. Er mißtdie Lufttemperatur im Luftverteilungskanal 6, vergleicht sie mit dem vom Raumthermostaten 52 vorgegebenen Sollwert und regelt mit seinem Ausgangssignal über die Leitung 57 das Stellventil 42, welches bei Wärmebedarf die Heizregister 12 und 22 mit gemischtem Heizmittel versorgt. Dieses wird von einer an die Leitungen 41 und 43 angeschlossen, beispielsweise vom Motorkühlwasser beaufschlagEen Heizeinrichtung geliefert.
  • Ein zweiter Raumthermostat 53, welcher wie erwähnt auf einen gegenüber dem ersten Raumthermostaten 52 höheren Sollwert eingestellt ist, dient der Steuerung der Kühlaggregate 4 und 46. Er schaltet die beiden Rühlaggregate ein, sobald die Tepperatur im Fahrgastraum einen mit Hilfe des Sollwertstellers 54 ebenfalls einstellbaren oberen Grenzwert ven beispielsweise 28°C überschreitet. Dabei spricht der das hintere Kühlaggregat 46 einschaltende Schalter 58 bereits bei einem niedrigeren Ausgangssignal des Raumthermostaten 53 an als der das vordere Kühlaggregat 4 einschaltende Schalter 59. Dies führt dazu, daß im Fall erforderlich werdender Luftkühlung zunächst das hintere Kühlaggregat und erst später1 wenn dessen Kühlwirkung nicht ausreicht, auch das vordere Kühlaggregat hinzugeschaltet wird. Grund für diese Aufteilung ist, daß im Fall von übermäßigem Temperaturanstieg im Fahrgastraum erfahrungsgemäß die Wärme sich zunächst im hinteren Teil des Fahrgastraumes staut, während der vordere Teil noch immer durch die Fahrtwindzufuhr hinreichend gekühlt wird. Anstelle einer unterschiedlichen Einstellung des cdey, Schaltdifferentialst so gezeigten Ausführungsbeispiel über eine gemeinsame Signalleitung 60 an den zweiten Raumthermostat 53 angeschlossenen Kühlaggregatschalter 58 und 59 kann der Raumthermostat 53 mit zwei getrennten bei verschiedenen Temperaturwerten ein Schaltsignal liefernden Ausgängen versehen sein.
  • Der hintere Gebläsesatz 15 und 25 wird nicht durch den Luftmengenregler 51 sondernvom Raumthermostaten 52 her gesteuert und stufenlos hochgeregelt, wenn die Raumtemperatur über den eingestellten Sollwert ansteigt. Die zur Versorgung der einzelnen Fühler und Regler mit Druckluft erforderliche Druckluftquelle ist der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.
  • Die Regeleinrichtung kann auch mit elektrischen Fühlern und Regelgeräten realisiert werden, Der Luftmengenregler 51 sorgt in Verbindung mit den von ihm gesteuerten Stellgliedern für die Aufrechterhaltung eines Mindest-Luftdurchsatzes auch bei stehendem oder langsam fahrendem Bus und zwar unabhängig davon, ob Temperaturschwankungen im Fahrgastraum auftreten oder nicht. Dies bedeutet, daß der Fahrgastraum unabhängig vom Fahrzustand und den Umgebungseinflüssen ständig mit einer vorgegebenen Frischluftmenge versorgt wird. Dies trägt wesentlich zum Wohlbefinden der Fahrgäste bei.
  • Steht der Bus, so sorgen die vorderen Gebläse für die gewünschte Frischluftzufhrüber den Frischlufteinlaß 1 sowie für die Luftumwälzung im Fahrgastraum über den ttmlufteinlaß 13. Steigt die Temperatur im Fahrgastraum an, so werden über den Raumthermostaten 52 und diedemhinteren Gebläsesatz zugeordneten Steuerschaltungen 19 und 29 die hinteren Gebläse 15 und 25 zugeschaltet und stufenlos hochgeregelt. Somit strömt Frischluft über die Auslaßöffnungen der seitlichen Luftverteilungskanäle 6 und 7.
  • Im Falle einer pneumatischen Regelanlage ist den Steuerschaltungen 19 und 29 bzw. 18 und 28 je ein pneumatisch-elektrischer Umformer vorgeschaltet, der das Ausgangssignal des Luftmengenreglers 51 bzw. des aumthermostaten 52 in ein elektrisches Steuersignalfür die Steuerschaltungen umwandelt, welche ihrerseits die Drehzahl der Gebläse, beispielsweise in Form einer bekannten Pulslängensteuerung des Erregerstromes,regeln.
  • Sollte die Temperatur im Fahrgastraum weiter ansteigen, so wird beim Überschreiten des Ansprechwertes des zweiten Raumthermostaten 52 zunächst das hintere Kühlaggregat 46 und später gegebenenfalls auch das vordere Kühlaggregat 4 zugeschaltet. Dieser Funktionsablauf ergibt sich bei stehendem oder langsam fahrendem Bus, wenn hohe Außentemperaturen und Sonneneinstrahlung vorhanden ist. Mit zunehmender Fahrtgeschwindigkeit wird der über den Frischlufteinlaß 1 in das Luftverteilungssystem einströmende Fahrtwind stärker, so daß zur Beibehaltung eines gleichbleibenden Luftdurchsatzes die Gebläse nach und nach stufenlos heruntergeregelt werden können, bis von einer vorgegebenen Mindestgeschwindigkeit ab der Fahrtwind allein ausreicht, um den erforderlichen Luftdurchsatz zu gewährleisten. Die vorderen Gebläse 11 und 21 sind dann durch den Luftmengenregler 51 stillgesetzt, während die hinteren Gebläse 15 und 25 je nach der von den Raumthermostaten 52 und 53 gemessenen Temperatur im Fahrgastraum unter Umständen noch weiterlaufen, gegebenenfalls sogar unter Einschaltung des hinteren Kühlaggregats 46. Dadurch, daß der Sollwert des Luftmengenreglers 51 vom Ausgangssignal des Raumthermostaten 52 abhängt, ist gewährleistet, daß bei steigender Temperatur im Fahrgastraum der Luftdurchsatz erhöht und damit für eine bessere Wärmeabfuhr gesorgt wird. Das Herunterregeln der Gebläse setzt voraus, daß der Raumthermostat 52 keine zusätzliche Luftzufuhr anfordert.
  • Sinkt die Temperatur und waren die Kühlaggregate zuvor eingeschaltet, so werden zunächst die Kühlaggregate stillgelegt, wenn die vom Raumthermostaten 53 gemessene Temperatur den Anspruchs wert dieses Thermostaten unterschreitet. Sinkt die Temperatur weiter ab, bzw. ist der Bus bei Winterbetrieb ohnehin kalt, so liegt die vom Fthlerdes Sanaltemperaturreglers 56 gemessene Temperatur im rechten Luftverteilungskanal 6 unterhalb des vom Ratjnthermostaten 52 vorgegebenen Sollwerts. Dies führt dazu, daß das Ausgangssignal des Kanaltemperaturreglers 56 das Dreiwegeventil 42 öffnet und damit die Zufuhr von Heizwasser von der Vorlaufleitung 41 zu den beiden Heizregistern 12 und 22 freigibt.
  • Je niedriger die gemessene Kanaltemperatur ist,um so weiter wird das Dreiwegeventil 42 geöffnet, d.h.um so mehr Heizwasser fließt durch die Beizregister 12 und 22..- - -- Hierdurch wird die über die Luftverteilungskanäle ausströmende Luft auf die gewünschte Temperatur aufgeheizt. Dabei sorgt unabhängig von der Fahrtgeschwindigkeit der Luftmengenregler 51 in Verbindung mit dem von ihm gesteuerten Gebläsesatz für einen gleichbleibenden Luftumsatz. Ein Teil der Luft wird als Frischluft über den Frischlufteinlaß 1 zugeführt, ein anderer Teil Uber den Umlufteinlaß 13 bzw. 23 aus dem Fahrgastraum entnommen. Ist die gewünschte Raumtemperatur erreicht, so werden die Heizregister 12 und 22 vom Kanalthermostaten 56 über das Ventil 42 abgeschaltet.
  • Bei zunehmender Fahrtgeschwindigkeit werden wie erwähnt zunächst die Gebläse des vorderen Gebläsesatzes stufenlos herabgeregelt, wobei vorzugsweise gleichzeitig die Frischlufteinlaßklappe den Frischlufteinlaß in zunehmendem Maße drosselt. Sobald die Gebläse ganz abgeschaltet sind, erfolgt die weitere Regelung der Luftmenge allein durch die vom Luftmengenregler 51 gesteuerte Frischlufteinlaßklappe 2.

Claims (8)

  1. Einrichtung zur Temperaturregelung im Fahrgastraum von Landfahrzeugen, insbesondere von Omni bussen PatentansprUche: 1. Einrichtung zur Temperaturregelung im Fahrgastraum von Landfahrzeugen, insbesondere Omnibussen, mit wenigstens einem Luftverteilungskanal, welcher in den Fahrgastraum mündende Luftauslaßöffnungen aufweist1 einer steuerbaren Frischlufteinlaßklappe und einem steuerbaren Gebläse g e k e n n z e i c h n e t d u r c h folgende Merkmale: a) Im Luftverteilungskanal (6,7) ist ein die Luftgeschwindigkeit im Kanal messender Fühler (51a) angeord--net; b) der Signalausgang des Fühlers (51a) ist an den Regelgrößeneingang eines Luftmengenreglers (51) angeschlossen; c) dessen Ausgangssignal wird zur Aufrechterhaltung eines gleichbleibenden Luftdurchsatzes einerseits einer Steuerschaltung (16,26) zur stufenlosen Drehzahlregelung des Gebläses (11,21) und andererseits dem Antrieb t2a) für die Frischlufteinlaßklappe (2) zugeführt; d) und zwar derart, daß bei steigender Luftgeschwindigkeit, z.B. infolge zunehmendem Fahrtwinddruck an der Lufteinlaßklappe, zunächst die Gebläsedrehzahl stufenlos heruntergeregelt wird und nach Stillsetzung des Gebläses die weitere Luftmengenverringerung durch (weiteres) Schließen der FrischlufteinlaBklappe erfolgt5 e) ein im Fahrgastraum angeordneter Raumthermostat (53) liefert ein Sollwert-Eingangssignal für den Luftmengenregler (51) derart, daß bei steigender Raumtemperatur der Luftmengensollwert zunimmt.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß im Luftverteilungskanal (6,7) ferner der Fühler (56a) eines Kanaltemperaturreglers (56) angeordnet ist, dessen Ausgangssignal einer Stellvorrichtung (42) für eine die Luft im Luftverteilungskanal erwärmende Heizvorrichtung (12,22) zugeführt wird.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Stellvorrichtung ein Ventil (42) im Heizmittelversorgungskreis (41,43) eines Heizregisters (12,22) ist.
  4. 4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Sollwert des Kanaltemperaturreglers (56) durch das Ausgangssignal des Raumthermostaten (53) steuerbar ist.
  5. 5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, bei der dem Gebläse die Wärmeaustauscher eines Kühlaggregates und eines Heizaggregates vor- bzw. nachgeschaltet sind. D a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß im Fahrgastraum ein zweiter Raumthermostat (53) angeordnet und sein Sollwert auf eine zulässige Höchsttemperatur eingestellt ist, bei deren Überschreitung das Kühlaggregat eingeschaltet wird.
  6. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, d a du r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Sollwerteingänge beider Raumthermostate (52,53) an einen gemeinsamen Sollwertgeber, vorzugsweise Sollwertferngeber (54), angeschlossen sind.
  7. 7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, für Landfahrzeuge mit wenigstens einem sich über nahezu die gesamte Länge des Fahrgastraumes erstreckenden Luftverteilungskanal, dem von beiden Enden her Luft zugeführt wird, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß bei steigender Raumtemperatur zunächst das vordere Gebläse (11,21) hochgeregelt und bei weiterem Anstieg auch das hintere Gebläse <15,25) stufenlos hochgeregelt wird.
  8. 8. Einrichtung nach Anspruch 5 und 7, mit einem vorderen und einem hinteren Kühlaggregat für die Kanalluft, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß bei volltourig laufenden Gebläsen und trotzdem steigender Raumtemperatur zunächst das hintere (46) und anschließend das vordere Kühlaggregat (4) eingeschaltet wird.
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