EP1470864A2 - Zweistoffsprühdüse - Google Patents

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EP1470864A2
EP1470864A2 EP04006996A EP04006996A EP1470864A2 EP 1470864 A2 EP1470864 A2 EP 1470864A2 EP 04006996 A EP04006996 A EP 04006996A EP 04006996 A EP04006996 A EP 04006996A EP 1470864 A2 EP1470864 A2 EP 1470864A2
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EP
European Patent Office
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zweistoffsprühdüse
displacement body
liquid
tear
mixing chamber
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Emmerich Bauer
Reinhard Gaa
Dieter Kelz
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Lechler GmbH
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Lechler GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/02—Spray pistols; Apparatus for discharge
    • B05B7/08—Spray pistols; Apparatus for discharge with separate outlet orifices, e.g. to form parallel jets, i.e. the axis of the jets being parallel, to form intersecting jets, i.e. the axis of the jets converging but not necessarily intersecting at a point
    • B05B7/0892—Spray pistols; Apparatus for discharge with separate outlet orifices, e.g. to form parallel jets, i.e. the axis of the jets being parallel, to form intersecting jets, i.e. the axis of the jets converging but not necessarily intersecting at a point the outlet orifices for jets constituted by a liquid or a mixture containing a liquid being disposed on a circle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/02—Spray pistols; Apparatus for discharge
    • B05B7/04—Spray pistols; Apparatus for discharge with arrangements for mixing liquids or other fluent materials before discharge
    • B05B7/0416—Spray pistols; Apparatus for discharge with arrangements for mixing liquids or other fluent materials before discharge with arrangements for mixing one gas and one liquid
    • B05B7/0441—Spray pistols; Apparatus for discharge with arrangements for mixing liquids or other fluent materials before discharge with arrangements for mixing one gas and one liquid with one inner conduit of liquid surrounded by an external conduit of gas upstream the mixing chamber
    • B05B7/0466—Spray pistols; Apparatus for discharge with arrangements for mixing liquids or other fluent materials before discharge with arrangements for mixing one gas and one liquid with one inner conduit of liquid surrounded by an external conduit of gas upstream the mixing chamber with means for deflecting the central liquid flow towards the peripheral gas flow

Definitions

  • the invention relates to a Zweistoffsprühdüse with one in a housing arranged in front of an outlet opening mixing chamber, in the supply channels for a liquid and a gaseous medium open and in the an impact body is provided on which the liquid jet impinges.
  • a Zweistoffsprühdüse of the type mentioned is from the DE 31 31 070 C2 discloses where to place in a mixing chamber an impact table has arranged, which is opposite to an inlet opening for the liquid.
  • the impact surface of the impact table is perpendicular to the axis the liquid jet and in alignment with the feed axis of the gaseous Mediums arranged in the middle of a mixing chamber.
  • the on the Impact impinging liquid jet therefore bursts in the mixing chamber on and is carried along by the compressed air, in the further course of the mixing chamber if possible evenly distributed and then by one on the axis of the feed opening discharged for the compressed air outlet opening.
  • the invention is based on the object in a two-component spray nozzle of the type mentioned a homogeneous mixture as possible between liquid and gaseous phase to achieve the known Zweistoffsprühdüsen not readily and only by mixing chamber arrangements is achievable, the relatively much space to have.
  • the invention is to solve this problem in a two-component spray nozzle of the type mentioned above in that the impact body as a coaxial with the liquid jet aligned, in the flow direction up to a tear-off widening displacement body with a directed against the flow of liquid tip formed is, and that the supply channels for the gaseous medium in the the widening portion of the displacement body surrounding part of Open mixing chamber.
  • the impact body as a coaxial with the liquid jet aligned, in the flow direction up to a tear-off widening displacement body with a directed against the flow of liquid tip formed is, and that the supply channels for the gaseous medium in the the widening portion of the displacement body surrounding part of Open mixing chamber.
  • the supply channels for the gaseous Open the medium in the direction of flow before the tear-off edge and they can be approximately parallel to the flow direction of the liquid jet run, which has the advantage that the supply channels for both Media can be led to a common connection point and not, as in the prior art two-component spray nozzles perpendicular to each other and a relatively large space requirement to have.
  • the inner wall of the mixing chamber run approximately parallel to the contour of the displacement body, so that the air to be mixed with the liquid closely to the displacement body and can be guided to the tear-off edge where the mixture takes place with the liquid film ring.
  • the displacement body may be formed as a pyramid. In simple way, but it can also be designed as a cone whose Axis coincides with the axis of the liquid supply. In Advantageous embodiment, it is also possible, the displacement body form as a double cone, which extends in the flow direction up to Tear edge extended and then rejuvenated. This embodiment together with the corresponding narrowing inner wall of the Mixing chamber the possibility of the outlet or the outlet openings at different places in the area behind the tear-off edge. It is also given the mixing range, the by the embodiment according to the invention, however, not too big Flow length required.
  • the expansion angle of the Enlarge cone in the area of the tear-off edge so that a circumferential Edge forms the largest diameter.
  • the outlet opening several behind the region of the tear-off edge of the displacement body arranged exit holes consist whose number, position and Exit angle depending on the desired spray angle and Spray jet is selectable.
  • the effect of the invention is crucial the distribution of the liquid supplied in a thinner and thinner Liquid film and its mixing with the in the field of Tearing edge of the displacement body supplied air.
  • the single drawing shows a nozzle head 1, in unspecified described Way with a connecting thread 2 to a dot-dash line indicated pipe 3 can be attached, which with supply channels for a liquid Medium and is provided for a gaseous medium.
  • the nozzle head 1 consists of the already mentioned connection part 3 with the Connecting thread 2 and from one to a thread 4 of the connection part 3 screwed cap part 5, on its inside with a Impact body is provided in the form of a displacement body 6, which is connected by a screw 7 with the cap 5, or pressed becomes.
  • the displacement body 6 consists of a rotationally symmetrical Bicone, the tip 8 facing away from the cap 5 Cone part 9 on the axis 10 of the nozzle head 1 and a central Zu Industriesbohrung 11 is located, the liquid to be sprayed in mind of the arrow 12 is supplied under pressure.
  • the cone part 9 then goes into an annular truncated cone portion 13 over, the slope opposite the axis 10 is flatter and merges into a cylindrical ring 21, the at its periphery forms a tear-off edge 15, from which the cone part 14 tapers down into the cap 5 in.
  • annular mixing chamber 16 in which through the Connecting part 3 through feed holes 17 for the gaseous medium lead, in the sense of arrows 18 through the dash-dotted tube or otherwise supplied.
  • the inner walls of the mixing chamber 16 run approximately parallel to the contour of the displacement body 6th
  • feed bores 17 are approximately parallel to the Feed bore 11 extend for the liquid and in a range of Mixing chamber 16 open, which is still in front of the tear-off edge 15.
  • exit holes are behind the tear-off 19 provided evenly on the circumference of the cap. 5 are distributed.
  • the exit angle of these holes 19, measured to Axis 10 of the nozzle head 1, may be selected differently. This also applies to the number of holes 19 and their radial distance from the central axis 10. It would also be possible, for example, the Close the outlet openings closer to the axis 10 and the exit angle to change, as indicated by the axis 20.
  • the entering in the direction of arrow 12 liquid enters as a full jet the mixing chamber 16 and strikes the top 8 of the cone. 9 on.
  • the liquid is thereby evenly on the surface of the 9 cone distributed and the thickness of the resulting liquid film decreases with increasing diameter of the cone 9.
  • the liquid film is deflected in a direction that almost perpendicular to the feed direction of the bores 17. The liquid film is therefore due to the incoming gaseous medium in entrained the mixing chamber, evenly distributed to fine droplets and then as sprays through the openings 19 to the outside guided.
  • the mode of action of the fine distribution of the liquid is based on this in the supplied air on the division of a liquid jet in an annular liquid film, which is particularly effective Way is taken by transversely incident air jets. As can be seen, the space requirement of such a spray head relatively low.
  • the displacement body is a rotationally symmetrical Cone shown. It is also possible, however, a pyramidal Provide displacement body, which also starting from a distribution tip divides the liquid into a film, which is then removed from the infused gaseous medium is divided.

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Abstract

Beschrieben wird eine Zweistoffsprühdüse mit einer Mischkammer (16), in der ein Prallkörper vorgesehen ist, auf den der Flüssigkeitsstrahl auftrifft. Der Prallkörper ist dabei als ein koaxial zu dem Flüssigkeitsstrahl ausgerichteter sich in Strömungsrichtung bis zu einer Abreißkante (15) erweiternder Verdrängungskörper (6) ausgebildet, der insbesondere kegelförmig sein kann. Die Zufuhrkanäle (17) für das gasförmige Medium münden in Strömungsrichtung vor der Abreißkante (15), so dass die zugeführte Druckluft den in einen Flüssigkeitsring in der Form eines Flüssigkeitsfilmes aufgelösten Flüssigkeitsstrahl wirksam in feine Tropfen gleichmäßig verteilen kann. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Zweistoffsprühdüse mit einer in einem Gehäuse vor einer Austrittsöffnung angeordneten Mischkammer, in die Zufuhrkanäle für ein flüssiges und ein gasförmiges Medium münden und in der ein Prallkörper vorgesehen ist, auf den der Flüssigkeitsstrahl auftrifft.
Bei solchen Zweistoffsprühdüsen mit innerer Mischung wird in der Regel die Gasmenge fein verteilt in einen Flüssigkeitsstrahl eingeleitet und das entstandene mehr oder weniger homogene Gemisch wird über die verengte Austrittsöffnung ausgeleitet.
Eine Zweistoffsprühdüse der eingangs genannten Art ist dabei aus der DE 31 31 070 C2 bekannt, wo man in einer Mischkammer einen Pralltisch angeordnet hat, der einer Eintrittsöffnung für die Flüssigkeit gegenüberliegt. Die Auftrefffläche des Pralltisches ist dabei senkrecht zur Achse des Flüssigkeitsstrahls und fluchtend zur Zuführachse des gasförmigen Mediums in der Mitte einer Mischkammer angeordnet. Der auf den Pralltisch auftreffende Flüssigkeitsstrahl platzt daher in der Mischkammer auf und wird von der senkrecht dazu geführten Druckluft mitgenommen, im weiteren Verlauf der Mischkammer nach Möglichkeit gleichmäßig verteilt und dann durch eine auf der Achse der Zufuhröffnung für die Druckluft liegende Austrittsöffnung abgegeben.
Bei einer anderen Bauart nach der DE-OS 22 52 218 trifft der Flüssigkeitsstrahl am Ende einer Mischkammer auf einen Prallteller auf und wird mit Luft gemischt, die tangential in die vor dem Prallteller liegende Mischkammer eingeleitet wird. Das so durch Verwirbelung erzeugte Gemisch tritt dann in einen Ringkanal hinter dem Prallteller ein und wird an einer Austrittsöffnung abgegeben, der ein zweiter Prallteller nachgeschaltet ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Zweistoffsprühdüse der eingangs genannten Art eine möglichst homogene Mischung zwischen flüssiger und gasförmiger Phase zu erreichen, die bei bekannten Zweistoffsprühdüsen nicht ohne weiteres und auch nur durch Mischkammeranordnungen erreichbar ist, die verhältnismäßig viel Platzbedarf haben.
Die Erfindung besteht zur Lösung dieser Aufgabe bei einer Zweistoffsprühdüse der eingangs genannten Art darin, dass der Prallkörper als ein koaxial zu dem Flüssigkeitsstrahl ausgerichteter, sich in Strömungsrichtung bis zu einer Abreißkante erweiternder Verdrängungskörper mit einer gegen die Strömung der Flüssigkeit gerichteten Spitze ausgebildet ist, und dass die Zufuhrkanäle für das gasförmige Medium in den den erweiternden Bereich des Verdrängungskörpers umgebenden Teil der Mischkammer münden. Durch diese Ausgestaltung wird die als Vollstrahl in die Mischkammer eintretende Flüssigkeit ausgehend von einer Verteilspitze in einen Flüssigkeitsfilm aufgeteilt, dessen Dicke mit wachsendem Durchmesser des Verdrängungskörpers abnimmt. Auf diesen relativ dünnen Flüssigkeitsfilm wird an der Abrisskante des Verdrängungskörpers das gasförmige Medium geleitet und zerteilt ihn im Inneren der Düse in feine Tropfen. Da bei dieser Art der Ausgestaltung der Flüssigkeitsfilm über den Umfang des Verdrängungskörpers verteilt gleichmäßig ausgebildet sein kann, wird auch eine weitgehend homogene Mischung mit der Luft erreicht, die im abgegebenen Sprühstrahl zu einem Tropfenspektrum großer Gleichmäßigkeit führt.
In Weiterbildung der Erfindung können die Zufuhrkanäle für das gasförmige Medium in der Strömungsrichtung vor der Abreißkante münden und sie können in etwa parallel zur Strömungsrichtung des Flüssigkeitsstrahles verlaufen, was den Vorteil bringt, dass die Zufuhrkanäle für beide Medien zu einer gemeinsamen Anschlussstelle geführt werden können und nicht, wie bei Zweistoffsprühdüsen nach dem Stand der Technik senkrecht zueinander stehen und einen relativ großen Raumbedarf haben.
In Ausgestaltung der Erfindung kann die Innenwand der Mischkammer in etwa parallel zu der Kontur des Verdrängungskörpers verlaufen, so dass die mit der Flüssigkeit zu mischende Luft eng an den Verdrängungskörper und an die Abreißkante geführt werden kann, wo die Mischung mit dem Flüssigkeitsfilmring erfolgt.
Der Verdrängungskörper kann als eine Pyramide ausgebildet sein. In einfacher Weise kann er aber auch als ein Kegel ausgebildet sein, dessen Achse mit der Achse der Flüssigkeitszuführung zusammenfällt. In vorteilhafter Ausgestaltung ist es auch möglich, den Verdrängungskörper als Doppelkegel auszubilden, der sich in Strömungsrichtung bis zur Abreißkante erweitert und dann wieder verjüngt. Diese Ausgestaltung gibt zusammen mit der entsprechend sich verengenden Innenwand der Mischkammer die Möglichkeit, die Austrittsöffnung oder die Austrittsöffnungen an verschiedenen Stellen im Bereich hinter der Abreißkante anzubringen. Es wird dadurch auch der Mischbereich vorgegeben, der durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung allerdings keine allzu große Strömungslänge erforderlich macht.
In Ausgestaltung der Erfindung kann sich der Erweiterungswinkel des Kegels im Bereich der Abreißkante vergrößern, so dass ein umlaufender Rand den größten Durchmesser bildet. Durch diese Maßnahme findet eine Umlenkung des Flüssigkeitsfilmes in eine in etwa senkrecht zur zugeführten Luft verlaufende Ebene statt, die der Vermischung dienlich ist.
In Ausgestaltung der Erfindung kann schließlich die Austrittsöffnung aus mehreren hinter dem Bereich der Abreißkante des Verdrängungskörpers angeordneten Austrittsbohrungen bestehen, deren Anzahl, Lage und Austrittswinkel in Abhängigkeit vom gewünschten Sprühwinkel und Sprühstrahl wählbar ist. Für die Wirkung der Erfindung entscheidend ist die Verteilung der zugeführten Flüssigkeit in einen immer dünner werdenden Flüssigkeitsfilm und dessen Vermischung mit der im Bereich der Abreißkante des Verdrängungskörpers zugeführten Luft.
Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispiels dargestellt und wird im folgenden erläutert.
Die einzige Zeichnung zeigt einen Düsenkopf 1, der in nicht näher beschriebener Weise mit einem Anschlussgewinde 2 an ein strichpunktiert angedeutetes Rohr 3 ansetzbar ist, das mit Zufuhrkanälen für ein flüssiges Medium und für ein gasförmiges Medium versehen ist. Der Düsenkopf 1 besteht dabei aus dem bereits erwähnten Anschlussteil 3 mit dem Anschlussgewinde 2 und aus einem auf ein Gewinde 4 des Anschlussteiles 3 aufgeschraubten Kappenteil 5, der auf seiner Innenseite mit einem Prallkörper in der Form eines Verdrängungskörpers 6 versehen ist, der durch eine Schraube 7 mit der Kappe 5 verbunden ist, oder eingepresst wird.
Der Verdrängungskörper 6 besteht dabei aus einem rotationssymmetrischen Doppelkegel, wobei die Spitze 8 des von der Kappe 5 abgewandten Kegelteiles 9 auf der Achse 10 des Düsenkopfes 1 und einer zentralen Zuführbohrung 11 liegt, der die zu versprühende Flüssigkeit im Sinn des Pfeiles 12 unter Druck zugeführt wird. Der Kegelteil 9 geht dann in einen ringförmigen Kegelstumpfteil 13 über, dessen Steigung gegenüber der Achse 10 flacher ist und der in einen zylindrischen Ring 21 übergeht, der an seinem Umfang eine Abreißkante 15 bildet, von der aus der Kegelteil 14 sich nach unten in die Kappe 5 herein verjüngt. Zwischen Kappe 5 und Anschlussteil 3 und dem doppelkegeligen Verdrängungskörper 6 entsteht eine ringförmige Mischkammer 16, in die durch den Anschlussteil 3 hindurch Zuführbohrungen 17 für das gasförmige Medium münden, das im Sinn der Pfeile 18 durch das strichpunktierte Rohr oder auf andere Weise zugeführt wird. Die Innenwände der Mischkammer 16 verlaufen dabei in etwa parallel zu der Kontur des Verdrängungskörpers 6.
Es ist zu erkennen, dass die Zuführbohrungen 17 in etwa parallel zur Zuführbohrung 11 für die Flüssigkeit verlaufen und in einem Bereich der Mischkammer 16 münden, der noch vor der Abreißkante 15 liegt.
In der Kappe 5 wiederum sind hinter der Abreißkante 15 Austrittsbohrungen 19 vorgesehen, die gleichmäßig auf dem Umfang der Kappe 5 verteilt sind. Der Austrittswinkel dieser Bohrungen 19, gemessen zur Achse 10 des Düsenkopfes 1, kann unterschiedlich gewählt sein. Dies gilt auch für die Anzahl der Bohrungen 19 und für ihren radialen Abstand von der zentralen Achse 10. Es wäre beispielsweise auch möglich, die Austrittsöffnungen näher an die Achse 10 heranzulegen und den Austrittswinkel zu ändern, wie das mit der Achse 20 angedeutet ist.
Die Wirkungsweise des neuen Düsenkopfes ist wie folgt:
Die im Sinn des Pfeiles 12 eintretende Flüssigkeit tritt als Vollstrahl in die Mischkammer 16 ein und trifft dabei auf die Spitze 8 des Kegels 9 auf. Die Flüssigkeit wird dadurch gleichmäßig auf die Oberfläche des Kegels 9 verteilt und die Dicke des so entstehenden Flüssigkeitsfilmes nimmt mit zunehmendem Durchmesser des Kegels 9 ab. Im Bereich des Ringes 13 wird der Flüssigkeitsfilm in eine Richtung umgelenkt, die nahezu senkrecht zu der Zuführrichtung der Bohrungen 17 ist. Der Flüssigkeitsfilm wird daher von dem zuströmenden gasförmigen Medium in die Mischkammer hineingerissen, zu feinen Tröpfchen gleichmäßig verteilt und dann als Sprühstrahlen durch die Öffnungen 19 nach außen geführt. Dabei beruht die Wirkungsweise der feinen Verteilung der Flüssigkeit in der zugeführten Luft auf der Aufteilung eines Flüssigkeitsstrahles in einen ringförmigen Flüssigkeitsfilm, der in besonders wirkungsvoller Weise von quer dazu auftreffenden Luftstrahlen mitgenommen wird. Wie zu erkennen ist, ist der Raumbedarf eines so gestalteten Sprühkopfes verhältnismäßig gering.
Im Ausführungsbeispiel ist als Verdrängungskörper ein rotationssymmetrischer Kegel gezeigt. Möglich ist es allerdings auch, einen pyramidenförmigen Verdrängungskörper vorzusehen, der ebenfalls ausgehend von einer Verteilspitze die Flüssigkeit in einen Film aufteilt, der dann vom zuströmenden gasförmigen Medium zerteilt wird.

Claims (9)

  1. Zweistoffsprühdüse mit einer in einem Gehäuse vor einer Austrittsöffnung angeordneten Mischkammer (16) in die Zufuhrkanäle (11, 17) für ein flüssiges und ein gasförmiges Medium münden und in der ein Prallkörper (6) vorgesehen ist, auf den der Flüssigkeitsstrahl auftrifft, dadurch gekennzeichnet, dass der Prallkörper als ein koaxial zu dem Flüssigkeitsstrahl ausgerichteter, sich in Strömungsrichtung bis zu einer Abreißkante (15) erweiternder Verdrängungskörper (6) mit einer gegen die Strömung der Flüssigkeit gerichteten Spitze (8) ausgebildet ist, und dass die Zufuhrkanäle (17) für das gasförmige Medium in den den erweiterten Bereich des Verdrängungskörpers (6) umgebenden Teil der Mischkammer (16) münden.
  2. Zweistoffsprühdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhrkanäle (17) für das gasförmige Medium in Strömungsrichtung vor der Abreißkante (15) münden.
  3. Zweistoffsprühdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhrkanäle (17) für das gasförmige Medium in etwa parallel zur Strömungsrichtung des Flüssigkeitsstrahles verlaufen.
  4. Zweistoffsprühdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwand des Mischkammer (16) in etwa parallel zu der Kontur des Verdrängungskörpers (6) verläuft.
  5. Zweistoffsprühdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrängungskörper (6) als eine Pyramide ausgebildet ist.
  6. Zweistoffsprühdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrängungskörper (6) als Kegel (9) ausgebildet ist.
  7. Zweistoffsprühdüse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrängungskörper (6) als Doppelkegel (9, 14) ausgebildet ist, der sich in Strömungsrichtung (12) bis zur Abreißkante (15) erweitert und dann wieder verjüngt.
  8. Zweistoffsprühdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung aus mehreren hinter dem Bereich der Abreißkante (15) des Verdrängungskörpers (6) angeordneten Austrittsbohrungen (19) besteht.
  9. Zweistoffsprühdüse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage, die Anzahl und der Austrittswinkel der Austrittsbohrungen (19, 20) in Abhängigkeit vom gewünschten Sprühwinkel und Sprühstrahl gewählt ist.
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