DE3447267A1 - Vorrichtung zum erhitzen von chargiergut - Google Patents

Vorrichtung zum erhitzen von chargiergut

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DE3447267A1 DE19843447267 DE3447267A DE3447267A1 DE 3447267 A1 DE3447267 A1 DE 3447267A1 DE 19843447267 DE19843447267 DE 19843447267 DE 3447267 A DE3447267 A DE 3447267A DE 3447267 A1 DE3447267 A1 DE 3447267A1
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Description

Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erhitzen von Chargiergut gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1 sowie eine Vorrichtung gemäß dem Gattungsbegriff der Patentansprüche 3 bzw. 6»
Bei Verfahren und Vorrichtungen der genannten Art besteht das Problem, eine örtliche überhitzung des aufzuheizenden Chargiergutes zu verhindern. Eine örtliche Überhitzung kann bei Einsatz von Leichtschrott, wie Stahlspänen, eine Entzündung des Chargiergutes zur Folge haben.
Durch die US-PS 2,805,143 ist es bekannt geworden, einen Teil des Heizgases, das den Chargiergutvorwärmer durchströmt und sich im Wärmetausch mit dem Chargiergut abgekühlt hat, zurückzuführen und mit dem heißen Heizgas an der Eintrittsseite des Chargiergutvorwärmers zu vermischen. Hierdurch wird dessen Temperatur herabgesetzt, so daß es nicht mehr zu einer überhitzung des Chargiergutes kommen kann. Bei Herabsetzung der Temperatur des in den Chargiergutvorwärmers eingeleiteten Heizgases verlängert sich jedoch die Dauer der Aufheizzeit, und es erniedrigt sich die mittlere Temperatur,auf die das im Chargiergutvorwärmer befindliche Chargiergut aufgeheizt werden kann.
Durch die DE-OS 30 38 515 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß dem Gattungsbegriff der Ansprüche 1 bzw. 3 bekannt geworden, bei denen eine gleichmäßige Erhitzung des gesamten aufzuheizenden Gutes und eine Verringerung von Druckverlusten dadurch angestrebt wird, daß die heißen Gase über den Querschnitt verteilt durch das Chargiergut hindurchgeleitet werden. Zu diesem Zweck sind am inneren Umfang des Chargiergutvorwärmers in gleichen Umfangsabständen
35eine Anzahl von Kanälen in senkrechter Richtung vorgesehen, die jeweils Durchlässe zur Verbindung der Kanäle mit dem
Inneren des Vorwärmers in Radialrichtung aufweisen, und es ist ein senkrechter Kanal in der Mitte des Vorwärmers ausgebildet. Auf diese Weise läßt sich zwar der Eintrittsquerschnitt der heißen Gase wesentlich vergrößern und damit die Gefahr von örtlichen Überhitzungen verringern, ein Temperaturgradient im Chargiergut von der Eintrittsseite der heißen Gase zur Austrittsseite jedoch nicht vermeiden. Zur Bildung des senkrechten Kanals in der Mitte des Chargiergutvorwärmers muß außerdem vor dem Einbringen des Chargiergutes in den Behälter ein Anker eingesetzt werden, der nach dem Einbringen des Chargiergutes wieder entfernt wird. Hierbei können insbesondere bei Verwendung von Kleinschrott, Teile in den durch den Anker gebildeten senkrechten Kanal stürzen und diesen zum Teil verschließen, so daß eine gleichmäßige Durchströmung des Chargiergutes nicht mehr gewährleistet ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Verfahren bzw. einer Vorrichtung der im Gattungsbegriff des Anspruches 1 bzw. 3 genannten Art eine Erhitzung der Bereiche des Chargiergutes an der Austrittsseite des Gases auf die gleiche Temperatur wie an der Eintrittsseite zu ermöglichen, so daß das im Vorwärmer enthaltene Chargiergut noch gleichmäßiger und auf einen höheren mittleren Temperaturwert ohne örtliche überhitzung aufgeheizt werden kann.
Bei Verwendung heißer Abgase eines Schmelzaggregats oder dergleichen als Heizgas soll eine einfach Temperatursteuerung des Heizgases möglich sein.
Ferner soll eine Vorrichtung mit einem Chargiergutvorwärmer der im Gattungsbegriff des Anspruches 6 genannten Art verfügbar gemacht werden, der bei einfachem Aufbau und einfacher Handhabung stets eine gleichmäßige Durchströmung des im Chargiergutvorwärmer befindlichen Chargiergutes bei kurzen Strömungswegen gewährleistet.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist durch die Merkmale des Anspruches 1, die erfindungsgemäße Vorrichtung durch die Merkmale der Ansprüche 3 bzw. 6 gekennzeichnet. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den übrigen Ansprüchen zu entnehmen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden durch periodische Umkehr der Strömungsrichtung in geeigneten Zeitabständen, vorzugsweise in Zeitabständen von etwa 5 Minuten, die Eintrittsseite und die Austrittsseite der heißen, das Chargiergut durchströmenden Gase vertauscht, so daß das Chargiergut in beiden Bereichen ohne örtliche überhitzung auf eine gleich hohe Temperatur erwärmt werden kann. Um bei Verwendung der heißen Abgase eines Schmelz- oder Frischaggregates die Aufheizung des Chargiergutes optimal steuern zu können, werden diese Abgase vorzugsweise über eine Behänd lungskammer geleitet, in· der sie zur Temperatursteuerung erhitzt oder gekühlt werden, bevor sie durch das Chargiergut hindurchgeleitet werden.
Um eine möglichst gleichmäßige Aufheizung des gesamten im Chargiergutvorwärmer befindlichen Chargiergutes zu erreichen, muß nicht nur stets eine gleichmäßige Durchströmung dieses Chargiergutes gewährleistet sein, sondern es müssen auch die Strömungswege des Heizgases durch das Chargiergut möglichst kurz gehalten werden, denn selbst bei periodischer Umkehr der Strömungsrichtung läßt sich zur Mitte des Strömungsweges ein Temperaturgradient nicht vermeiden. Ein Chargiergutvorwärmer, der bei einfacher Handhabung nicht nur stets eine gleichmäßige Durchströmung des Chargiergutes, sondern auch kurze Strömungswege gewährleistet, ist durch die Merkmale des Anspruches 6 gekennzeichnet. Danach wird im Behälter durch einen schräg abfallenden Rost und einen axial verschiebbaren Hohlzylinder ein Ringraum für das aufzuheizende Chargiergut gebildet, der insbesondere dann kurze
Strömungswege gewährleistet, wenn der Hohlzylinder entsprechend den Merkmalen des Anspruches 7 für die Heizgasführung herangezogen wird.
Die Erfindung wird durch ein Ausführungsbeispiel anhand von zwei Figuren näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 schematisch, teilweise geschnitten in einer Seitenansicht eine erfindungsgemäße Vorrichtung,
Fig. 2 den Schnitt II - II von Fig.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung enthält einen Chargiergutvorwärmer 1 in Form eines Behälters 2 zur Aufnahme des mittels eines Heizgases aufzuheizenden Chargiergutes Dieses ist vorzugsweise Stahlschrott/ der in einen nicht dargestellten Schmelzofen chargiert und in diesem eingeschmolzen werden soll.
Als Heizgase dienen vorzugsweise die Abgase des Schmelzofens.
Der Behälter 2 des Chargiergutvorwärmers 1, der bei dem dargestellten Beispiel, wie Fig. 2 zeigt, im Querschnitt rund ausgebildet ist, enthält eine verschließbare Bodenöffnung 4 zum Entleeren des Behälters 2, sowie einen entfernbaren Deckel 5 zum Einbringen des Chargiergutes 3 in den Behälter 2.
Der Behälterinnenraum ist durch einen zur Bodenöffnung 4 hin schräg abfallenden Rost 6 in einen Aufnahmeraum 7 für das Chargiergut 3 und in einen freien unteren Ringraum 8 unterteilt, in den eine untere öffnung 9 für das Heizgas mündet. Eine obere öffnung 10 für das Heizgas mündet in den Aufnahmeraum 7, und zwar in einen zwischen dem Chargier-
gut 3 und dem Deckel 5 gebildeten oberen Ringraum 11, der einen Teil des Aufnahmeraumes 7 bildet.
In zentraler Position des Behälters 2 ist ein den Deckel 5 durchdringender, am unteren Ende durch eine untere Verschlußplatte 12 verschlossener, axial verschiebbarer Hohlzylinder 13 vorgesehen, der,wie in Fig. 1 dargestellt, in der abgesenkten Position die Bodenöffnung 4 verschließt und in der angehobenen Position die Bodenöffnung zur Entleerung des Behälters 2 freigibt. Die Verschiebebewegung dieses Hohlzylinders 13 ist durch einen Doppelpfeil 14 angedeutet.
Der Hohlzylinder 13 ist nicht nur durch eine untere Verschlußplatte 12 am unteren Ende, sondern auch durch eine im oberen Bereich vorgesehene obere Verschlußplatte 15 verschlossen. Hierdurch läßt sich, wie im folgenden beschrieben, der Hohlzylinder für die Heizgasführung ausnutzen und der Strömungsweg des Heizgases durch das Chargiergut verkürzen. Zu diesem Zweck weist der verschiebbare Hohlzylinder im unteren Bereich mehrere über den Umfang verteilte Gasdurchlässe 16 und im Bereich des oberen Ringraums 11 wenigstens eine Gasdurchtrittsöffnung 17 auf. Vorzugsweise sind über den Umfang verteilt mehrere derartige Gasdurchtrittsöffnungen 17 vorgesehen.
Der Rost 6 ist durch sich nach unten verjüngende Ringteile 6a, 6b, 6c gebildet, wobei von benachbarten Ringteilen, wie den Ringteilen 6b und 6c die Innenrandzone des außenliegenden Ringteils 6b die Äußenrandzone des innenliegenden Ringteils 6c überlappt und unter Bildung eines Ringspaltes 17 mit Abstand oberhalb der Äußenrandzone des innenliegenden Ringteils 6c liegt. Hierdurch wird gewährleistet, daß sich in den Ringspalten 17 keine Materialteile des Chargiergutes verfangen. Die Gasdurchlässe 16 sind ebenfalls so ausgebil-35det, daß jeweils durch den darüber liegenden Rand die betreffende öffnung gegenüber dem Materialfluß im Aufnahme-
raum 7 des Behälters 2 abgeschirmt ist. Die Ringteile 6a, 6b, 6c sind, da es sich im vorliegenden Fall um einen im Querschnitt runden Behälter handelt, in Form von Kegelstumpfflächen ausgebildet, wobei sich diese jeweils nur über einen Teil des Umfangs zu erstrecken brauchen. Im übrigen kann der Rost 6 auch anders ausgebildet sein. Wesentlich ist eine möglichst gleichmäßige Gaseinleitung in das oder Gasableitung aus dem Chargiergut. Diesem Zweck dient auch die tangentiale Anordnung der am Behälter 2 angebrachten Anschlüsse 18 und 19 für das Heizgas, die an der unteren öffnung 9 bzw. an der oberen öffnung 10 des Behälters angebracht sind (s. Fig. 2). über dem Deckel 5 des Behälters 2 ist ein eine Charge 20 aufnehmender Vorratsbehälter 21 angeordnet. Der Boden 22 dieses Behälters 21 ist mit dem Deckel 5 des Behälters 2 einstückig ausgebildet, das heißt, er bildet zugleich den Deckel des Behälters 2. Im übrigen sind der Deckel und der Vorratsbehälter,wie Fig. 2 zeigt, in zwei horizontal verschiebbare Abschnitte 21a und 21b unterteilt. Durch Verschieben der Abschnitte 21a und 21b aus der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Position nach links und nach rechts läßt sich die im Vorratsbehälter 21 befindliche Charge 2 0 in den Behälter 2 befördern. Um dies zu erleichtern, ist der Boden des Vorratsbehälters 21 zur Mitte hin schräg abfallend ausgebildet. Im übrigen durchsetzt der Hohlzylinder 13 auch den Vorratsbehälter 21, wie dies der Fig. 1 zu entnehmen ist. Der Vorratsbehälter 21 ist oben offen.
Um das Heizgas abwechselnd in entgegengesetzten Richtungen durch das Chargiergut hindurchleiten zu können, sind die folgenden Maßnahmen vorgesehen. Eine das Heizgas führende Heizgasleitung 22 ist über einen ersten Rohrabschnitt 23 mit der unteren öffnung 9 und über einen zweiten Rohrabschnitt 24 mit der oberen öffnung 10 des Behälters 2 verbunden. Außerdem ist eine Abgasleitung 27 über einen dritten Rohrabschnitt 25 mit der unteren öffnung 9 und über einen
vierten Rohrabschnitt 26 mit der oberen öffnung 10 des Behälters 2 verbunden. Jeder der Rohrabschnitte 23 bis 26 kann durch einen Schieber 28 bis 31 für den Gasdurchtritt geöffnet oder gesperrt werden. Bei der Darstellung nach Fig. 1 sind die Schieber 28 und 31 geöffnet und die Schieber 29 und 30 gesperrt.
üblicherweise wird als Heizgas das Abgas eines Schmelzoder Frischaggregates benutzt. In diesem Fall kann es erwünscht sein, die Temperatur und die Zusammensetzung des Gases zu steuern. Dies geschieht bei der Vorrichtung nach Fig. 1 dadurch, daß das über eine Leitung 3 2 herangeführte heiße Abgas des Schmelz- oder Frischaggregats dem Schrottvorwärmer 1 nicht direkt zugeführt wird, sondern über eine Behändlungskammer 33 in die eine als Brenner, zur Einleitung von Sauerstoff oder eines Kühlgases dienende Düse 34, vorzugsweise aus mehreren konzentrischen Rohren, mündet. Das in der Behändlungskammer 33 auf die gewünschte Temperatur eingestellte Heizgas verläßt diese über die Heizgasleitung 22. Über einen durch einen Schieber 35 absperrbaren Gasauslaß 36 ist die Behandlungskammer 33 außerdem mit der Abgasleitung 27 verbunden.
Es werden nun verschiedene Arbeitsweisen der beschriebenen Vorrichtung erläutert.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Verfahrensschritt sind die Schieber 28 und 31 in den Leitungsabschnitten 23 und 26 geöffnet und die Schieber 29 und 30 in den Leitungsabschnitten 24 und 25 geschlossen. Ferner ist der Schieber 35 geschlossen. Das über die Heizgasleitung 22 zugeführte Heizgas strömt tangential in den freien unteren Ringraum 8 und von hier aus durch die Ringspalte 17 in das Chargiergut 3. Ein Teil des so eingeleiteten Heizgases durchströmt im unteren Bereich des Aufnahmeraumes 7 das Chargiergut 3 etwa in radialer Richtung und tritt durch die Gasdurchlässe 16
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in den Hohlzylinder 14, von wo aus es über die obere Gasdurchtrittsöffnung 17 in den zwischen dem Chargiergut und dem Deckel 5 gebildeten oberen Ringraum 11 gelangt. Ein weiterer Teil des in das Chargiergut 3 eingeleiteten Heizgases durchströmt das Chargiergut von unten nach oben und gelangt unmittelbar in den oberen Ringraum 11. Beim Durchströmen des Chargiergutes 3 gibt das Heizgas seine fühlbare Wärme kontinuierlich ab und wird dann aus dem oberen Ringraum 11 über die obere öffnung 10 durch die Abgasleitung 2 7 abgezogen. Wegen der kontinuierlichen Wärmeabgabe wird das Chargiergut 3 an der Eintrittsseite des Heizgases stärker erhitzt als an der Austrittsseite.
Bevor im Bereich der Eintrittsseite des Chargiergutes eine örtliche überhitzung auftritt, wird durch Schließen der Schieber 28 und 31 und öffnen der Schieber 29 und 30 das Heizgas in entgegengesetzter'Richtung durch das Chargiergut hindurchgeleitet, so daß nunmehr den im vorhergehenden Schritt am wenigsten aufgeheizten Bereichen die maximale Wärmeenergie zugeführt wird. Durch mehrmaliges periodisches Umschalten kann so ohne überhitzungsgefahr nahezu das gesamte Chargiergut 3 auf einen höheren mittleren Temperaturwert als bei den bekannten Verfahren aufgeheizt werden.
Ist die vorgeschriebene Temperatur erreicht, dann werden sämtliche Schieber 28 bis 31 geschlossen und der Schieber 35 geöffnet und durch Hochziehen des Hohlzylinders 13 das aufgeheizte Chargiergut 3 in einen darunter befindlichen Wagen oder transportierbaren Behälter geleert. Sodann wird durch Absenken des Hohlzylinders 13 die Bodenöffnung 4 des Behälters 2 wieder verschlossen und durch Auseinanderziehen der Hälften 21a und 21b die nächste Charge 20 aus dem Vorratsbehälter 21 in den Behälter 2 entleert. Nach Zusammenfahren der beiden horizontal verschiebbaren Abschnitte 21a und 21b kann mit dem Aufheizprozeß des in den Behälter 2 eingebrachten Chargiergutes 3 begonnen und während des
Aufheizprozesses die nächste Charge 20 in den Vorratsbehälter 21 eingefüllt werden.
Durch die Behandlungskammer 33 und die Düse 34 ist es möglieh, die Temperatur und Zusammensetzung des dem Chargiergutvorwärmer 1 zugeführten Heizgases in gewünschter Weise zu steuern. Ist z.B. die Temperatur des über die Leitung
32 zugeführten Abgases eines Schmelzofens oder dergleichen zu niedrig, dann kann über den Brenner 34 weitere Energie zugeführt und damit die Temperatur des Heizgases erhöht
werden. Enthält das über die Leitung 32 in die Behandlungskammer 33 eingeleitete Gas noch brennbare Bestandteile,
dann können diese durch Einleiten von Sauerstoff oder Luft über die Düse 34 verbrannt und zur Energiegewinnung herangezogen werden. Ist die Temperatur des über die Leitung 32 zugeführten Gases zu hoch, dann kann sie durch Einleiten
von Kühlgas durch die Düse 3-4 in gewünschter Weise erniedrigt werden. Als Kühlgas kann Kühlluft verwendet werden,
wenn das abzukühlende Gas keine oder nur unwesentliche
brennbare Bestandteile enthält.
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Claims (13)

Patentansprüche
1. Verfahren zum Erhitzen des in einen Chargiergutvorwärmer eingebrachten Chargiergutes, insbesondere von Metallschrott, durch Heizgase, insbesondere heiße Abgase eines Schmelz- oder Frischaggregats, die über den Querschnitt verteilt durch das Chargiergut hindurchgeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizgase abwechselnd in entgegengesetzten Richtungen durch das Chargiergut hindurchgeleitet werden
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizgase zur Temperatursteuerung in einer Behandlung skammer erhitzt oder gekühlt werden, bevor sie durch das Chargiergut hindurchgeleitet werden.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 mit einem Chargiergutvorwärmer (1) in Form eines Behälters (2) zur Aufnahme des mittels eines Heizgases aufzuheizenden Chargiergutes (3), der eine verschließbare Bodenöffnung (4) zum Entleeren des Behälters (2), einen entfernbaren Deckel (5) zum Einbringen des Chargiergutes (3) in den
Radeckestra8e 43 8000 München 60 Telefon (089) 883603/883604 Telex 5212313 Telegramme Patentconsult
Behälter (2), eine untere und eine obere Öffnung (9 und 10) zum Einleiten und Ableiten des Heizgases sowie eine mit diesen Öffnungen verbindbare Heizgasleitung (22) und eine Abgasleitung (27) aufweist, dadurch gekennzeich-η e t , daß die Heizgasleitung (22) wahlweise an die untere oder an die obere öffnung (9 bzw. 10) des Chargiergutvorwärmers (1) anschließbar und die jeweils andere öffnung (10 bzw. 9) mit der Abgasleitung (27) verbindbar ist.
4, Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizgasleitung (22) über eine Behandlungskammer (33) geführt ist, in die eine Düse (34) zum Einleiten von sauerstoffhaltigem Gas oder Brenngas und sauerstoffhaltigem Gas mündet.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Behandlungskammer (33) mit der Abgasleitung (27) verbindbar ist.
6. Vorrichtung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, mit einem Chargiergutvorwärmer (1) in Form eines Behälters (2) zur Aufnahme des mittels eines Heizgases aufzuheizenden Chargiergutes (3), insbesondere von Metallschrott, der eine verschließbare Bodenöffnung (4) zum Entleeren des Behälters (2), einen entfernbaren Deckel (5) zum Einbringen des Chargiergutes (3) in den Behälter (2) sowie eine untere und eine obere öffnung (9 und 10) zum Einleiten und Ableiten des Heizgases aufweist, dadurch gekennzeichnet , daß der Behälterinnenraum durch einen zur Bodenöffnung (4) hin schräg abfallenden Rost (6) in einen Aufnahmeraum (7) für das Chargiergut und in einen freien unteren Ringraum (8) unterteilt ist, in den die untere öffnung (9) für das Heizgas mündet, daß im Behälter (2) ein den Deckel (5) durchdringender, am unteren Ende und im oberen Bereich verschlossener, axial verschiebbarer Hohlzylinder (13) vorge-
sehen ist, der in einer abgesenkten Position axe Bodenöffnung (4) verschließt und. in einer angehobenen Position die Bodenöffnung zur Entleerung des Behälters (2) freigibt, und daß die obere öffnung (10) für das Heizgas in einen zwischen dem Chargiergut (3) und dem Deckel (5) gebildeten oberen Ringraum (11) mündet.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß der verschiebbare Hohlzylinder (13) im unteren Bereich mehrere über den Umfang verteilte Gasdurchlässe (16) und im Bereich des oberen Ringraums (11) wenigstens eine Gasdurchtrittsöffnung (17) aufweist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch g e 15kennzeich.net , daß der Rost (6) durch sich nach unten verjüngende Ringteile (6a, 6b, 6c) gebildet ist, wobei von benachbarten Ringteilen jeweils die Innenrandzone des außenliegenden Ringteils die Äußenrandzone des innenliegenden Ringteils überlappt und unter Bildung eines Ring-Spaltes (17) mit Abstand oberhalb der Äußenrandzone des innenliegenden Ringteils liegt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß bei einem im Querschnitt runden Be- halter (2) die Ringteile in Form von Kegelstumpfflächen ausgebildet sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet „ daß über dem Deckel (5) ein eine Charge aufnehmender Vorratsbehälter (21) angeordnet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß der Vorratsbehälter (21) vom ver- schiebbaren Hohlzylinder (13) durchsetzt ist.
1
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet , daß der Deckel (5) einen Teil des Bodens des Vorratsbehälters (21) bildet.
5
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß Deckel (5) und Vorratsbehälter (21) in zwei horizontal verschiebbare Abschnitte (21a, 21b) unterteilt sind.
DE3447267A 1984-12-22 1984-12-22 Vorrichtung zum Erhitzen von Chargiergut Expired DE3447267C2 (de)

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