FR2719868A1 - Piston cooling nozzle for internal combustion engine. - Google Patents
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Abstract
Le gicleur selon l'invention comprend un corps de gicleur (7) réalisé par assemblage solidaire d'une bague (22) généralement cylindrique comportant un perçage axial (10) et un perçage transversal (11) et d'une plaque transversale (23) comprenant une surface périphérique (30) conformée pour s'adapter sur des faces correspondantes de la paroi de carter de cylindre sur laquelle est fixé le corps de gicleur (7). Le corps de gicleur (7) est fixé par une vis-clapet. Un tube cintré (12) forme conduit d'injection de sortie de fluide de refroidissement, sa première extrémité (19) étant rapportée dans le perçage transversal (11) de la bague (22). Le corps de gicleur (7) est ainsi réalisé à moindre coût, et permet de projeter un jet de fluide de refroidissement précis et concentré sur le fond d'un piston d'un moteur à combustion interne.The nozzle according to the invention comprises a nozzle body (7) produced by integral assembly of a generally cylindrical ring (22) comprising an axial bore (10) and a transverse bore (11) and a transverse plate (23) comprising a peripheral surface (30) shaped to fit on corresponding faces of the cylinder housing wall on which the nozzle body (7) is fixed. The nozzle body (7) is fixed by a valve screw. A bent tube (12) forms a coolant outlet injection pipe, its first end (19) being attached in the transverse bore (11) of the ring (22). The nozzle body (7) is thus produced at a lower cost, and makes it possible to project a precise and concentrated jet of cooling fluid onto the bottom of a piston of an internal combustion engine.
Description
II
GICLEUR DE REFROIDISSEMENT DE PISTON POUR MOTEUR A PISTON COOLING JET FOR A MOTOR
COMBUSTION INTERNEINTERNAL COMBUSTION
Les gicleurs de refroidissement de piston pour moteur à combustion interne sont utilisés pour projeter un fluide de refroidissement tel que de l'huile contre le fond de piston, c'est-à- dire Piston cooling jets for internal combustion engines are used to spray coolant such as oil against the piston bottom, i.e.
contre la face de piston extérieure à la chambre d'explosion. against the piston face outside the explosion chamber.
Les gicleurs de refroidissement de piston habituellement utilisés sont des pièces rapportées, fixées sur le carter moteur et communiquant avec un orifice d'amenée de fluide de refroidissement. La position du gicleur doit être déterminée avec précision, pour déterminer de façon précise l'impact du jet de fluide de refroidissement sur le fond The piston cooling nozzles usually used are attachments, fixed to the crankcase and communicating with a coolant supply orifice. The position of the nozzle must be precisely determined, to precisely determine the impact of the jet of coolant on the bottom
de piston.piston.
Une technique connue consiste à prévoir un corps de gicleur monobloc, limité par une face d'appui et par une face de fixation opposée, muni d'un perçage axial destiné à être traversé par une vis-clapet d'amenée de fluide et de fixation. Le perçage axial communique avec un perçage transversal raccordé à un conduit d'injection de sortie de fluide de refroidissement. La vis-clapet est conformée et adaptée pour maintenir le corps de gicleur en appui par sa face d'appui contre la zone périphérique d'un orifice d'amenée de fluide ménagé dans la paroi de carter moteur, et pour transmettre le fluide de refroidissement à l'entrée du perçage transversal. Des moyens de centrage et de blocage en rotation A known technique consists in providing a one-piece nozzle body, limited by a bearing face and by an opposite fixing face, provided with an axial bore intended to be traversed by a screw-flap for supplying fluid and fixing . The axial hole communicates with a transverse hole connected to a coolant outlet injection pipe. The valve screw is shaped and adapted to hold the nozzle body in abutment by its bearing face against the peripheral zone of a fluid supply orifice formed in the wall of the crankcase, and to transmit the coolant. at the entrance of the transverse hole. Centering and rotation blocking means
permettent de positionner le corps de gicleur dans le cylindre moteur. allow the nozzle body to be positioned in the engine cylinder.
Un tel corps monobloc de gicleur de refroidissement est métallique, et peut être réalisé par usinage d'un bloc de métal, ou par moulage suivi d'un usinage en reprise. Dans tous les cas, il s'agit d'une forme de pièce complexe, conduisant à un coût de production élevé. De plus, la précision du jet de fluide de refroidissement s'avère Such a one-piece cooling nozzle body is metallic, and can be produced by machining a metal block, or by molding followed by repeat machining. In all cases, it is a complex form of part, leading to a high production cost. In addition, the accuracy of the coolant jet is proven
insuffisante, le jet de fluide obtenu étant relativement divergent. insufficient, the fluid jet obtained being relatively divergent.
On a pu constater en outre certains défauts d'étanchéité entre le corps de gicleur et la paroi de carter moteur, de sorte qu'une portion du fluide de refroidissement s'échappe directement entre le corps de In addition, certain leaks have been observed between the nozzle body and the crankcase wall, so that a portion of the coolant escapes directly between the
gicleur et la paroi du carter moteur, et ne parvient pas au piston. nozzle and the crankcase wall, and does not reach the piston.
Le problème proposé par la présente invention est de concevoir une nouvelle structure de gicleur de refroidissement de piston qui puisse être réalisée par un procédé moins onéreux que l'usinage d'un bloc de métal de forme complexe, tout en remplissant l'ensemble des fonctions de centrage et de blocage en rotation pour un positionnement précis du gicleur dans le cylindre moteur, et tout en augmentant la précision et la concentration du jet de fluide de refroidissement projeté sur le fond de piston. La présente invention résulte de l'observation selon laquelle le corps de gicleur de refroidissement de piston présente une forme complexe destinée à remplir des fonctions multiples: certaines parties de forme sont destinées à remplir les fonctions de centrage et de blocage en rotation du corps de gicleur dans le cylindre moteur; d'autres parties de forme sont destinées à remplir la fonction de conduction du fluide de refroidissement et la fonction d'étanchéité entre le corps de gicleur et la paroi de carter moteur, ainsi que la fonction de formation et de direction du jet de fluide de refroidissement. L'idée est de réaliser de manière séparée d'une part les portions de forme destinées à remplir les fonctions de centrage et de blocage en rotation, d'autre part les portions de forme assurant les fonctions de conduction de fluide et d'étanchéité, et éventuellement les portions de forme assurant la fonction de formation The problem proposed by the present invention is to design a new piston cooling nozzle structure which can be produced by a less expensive method than the machining of a metal block of complex shape, while fulfilling all the functions centering and locking in rotation for precise positioning of the nozzle in the engine cylinder, and while increasing the precision and concentration of the jet of cooling fluid projected on the piston bottom. The present invention results from the observation that the piston cooling nozzle body has a complex shape intended to perform multiple functions: certain shaped parts are intended to fulfill the functions of centering and blocking the rotation of the nozzle body in the engine cylinder; other shaped parts are intended to fulfill the function of conduction of the coolant and the seal function between the nozzle body and the crankcase wall, as well as the function of formation and direction of the jet of coolant cooling. The idea is to produce separately, on the one hand, the form portions intended to fulfill the functions of centering and rotation blocking, on the other hand, the form portions ensuring the functions of fluid conduction and sealing, and possibly the shape portions ensuring the training function
et de direction du jet de fluide de refroidissement. and direction of the coolant jet.
Pour cela, un gicleur de refroidissement de piston pour moteur à combustion interne selon l'invention comprend un corps de gicleur limité par une face d'appui et par une face de fixation opposées et muni d'un perçage axial destiné à être traversé par une vis-clapet d'amenée de fluide et de fixation, le perçage axial communiquant avec un perçage transversal raccordé à un conduit d'injection de sortie de fluide de refroidissement, la vis-clapet étant conformée et adaptée pour maintenir le corps de gicleur en appui par sa face d'appui contre la zone périphérique d'un orifice d'amenée de fluide de paroi de carter de cylindre et pour transmettre le fluide de refroidissement à l'entrée du perçage transversal, avec des moyens de centrage et de blocage en rotation pour positionner le corps de gicleur dans le cylindre moteur; le corps de gicleur est réalisé par assemblage solidaire d'une bague généralement cylindrique comportant le perçage axial et le perçage transversal, et d'une plaque transversale comportant les moyens de centrage et de blocage For this, a piston cooling nozzle for an internal combustion engine according to the invention comprises a nozzle body bounded by a bearing face and by an opposite fixing face and provided with an axial bore intended to be traversed by a screw for fluid supply and fixing valve, the axial hole communicating with a transverse hole connected to a coolant outlet injection pipe, the screw valve being shaped and adapted to keep the nozzle body in support by its bearing face against the peripheral zone of a fluid inlet port for the cylinder block wall and for transmitting the coolant to the inlet of the transverse bore, with means of centering and locking in rotation to position the nozzle body in the engine cylinder; the nozzle body is produced by integral assembly of a generally cylindrical ring comprising the axial bore and the transverse bore, and a transverse plate comprising the centering and locking means
en rotation.in rotation.
Selon un mode de réalisation avantageux, la plaque transversale comporte un trou circulaire de fixation s'adaptant par emmanchement sur une portée circulaire correspondante de la bague. La plaque transversale According to an advantageous embodiment, the transverse plate has a circular fixing hole which fits by fitting onto a corresponding circular surface of the ring. The transverse plate
peut avantageusement être brasée sur la portée circulaire de bague. can advantageously be brazed on the circular ring surface.
Pour augmenter l'étanchéité, on peut avantageusement prévoir un épaulement, limitant la portée circulaire de bague, et formant butée contre laquelle vient porter la plaque. L'épaisseur de la plaque peut alors être inférieure à la hauteur de la portée circulaire entre la face d'appui et l'épaulement, de sorte que le corps de gicleur est en appui contre la paroi de carter de cylindre par une portion de corps de gicleur en forme de lèvre annulaire assurant une étanchéité renforcée autour de To increase the seal, it is advantageous to provide a shoulder, limiting the circular bearing surface of the ring, and forming a stop against which the plate comes to bear. The thickness of the plate can then be less than the height of the circular surface between the bearing face and the shoulder, so that the nozzle body is in abutment against the cylinder block wall by a body portion sprinkler in the shape of an annular lip ensuring a reinforced seal around
l'orifice d'amenée de fluide.the fluid supply orifice.
Pour améliorer la concentration du jet de fluide de refroidissement, le conduit d'injection de sortie de fluide de refroidissement est avantageusement un tube cintré dont une extrémité est rapportée dans l'alésage transversal de la bague, et éventuellement brasée dans l'alésage transversal de bague. Il apparaît en effet que la précision de jet obtenue par cintrage d'un tube est nettement meilleure que la précision obtenue par usinage d'un bloc de métal. Cette amélioration résulte vraisemblablement du fait que, dans le tube cintré, l'écoulement To improve the concentration of the coolant jet, the coolant outlet injection duct is advantageously a curved tube, one end of which is attached in the transverse bore of the ring, and possibly brazed in the transverse bore of Ring. It appears that the jet precision obtained by bending a tube is much better than the precision obtained by machining a metal block. This improvement is probably due to the fact that, in the bent tube, the flow
de fluide reste laminaire.of fluid remains laminar.
D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente Other objects, features and advantages of this
invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation invention will become apparent from the following description of embodiments
particuliers, faite en relation avec les figures jointes, parmi lesquelles: - la figure 1 est une demi-vue de côté en coupe montrant un gicleur de refroidissement selon l'invention associé à un cylindre moteur dans un premier mode de réalisation de piston; - la figure 2 est une demi-vue de côté en coupe montrant un gicleur de refroidissement selon l'invention associé à un cylindre moteur dans un second mode de réalisation de piston, et dans un second mode de réalisation du corps de gicleur selon l'invention; - la figure 3 est une vue de dessous de l'ensemble de la figure 1, dans un premier mode de réalisation du corps de gicleur selon l'invention; - la figure 4 est une vue de dessous de l'ensemble de la figure 2 dans un second mode de réalisation du corps de gicleur selon la présente invention; - la figure 5 est une vue de dessous du corps de gicleur de la figure 3; et - la figure 6 est une vue de face en coupe transversale selon le plan A-A particular, made in relation to the attached figures, among which: - Figure 1 is a half side view in section showing a cooling nozzle according to the invention associated with a driving cylinder in a first embodiment of the piston; - Figure 2 is a half side view in section showing a cooling nozzle according to the invention associated with a driving cylinder in a second embodiment of piston, and in a second embodiment of the nozzle body according to invention; - Figure 3 is a bottom view of the assembly of Figure 1, in a first embodiment of the nozzle body according to the invention; - Figure 4 is a bottom view of the assembly of Figure 2 in a second embodiment of the nozzle body according to the present invention; - Figure 5 is a bottom view of the nozzle body of Figure 3; and - Figure 6 is a front view in cross section along the plane A-A
de la figure 5.in Figure 5.
Comme illustré sur les figures 1 et 2, un gicleur 1 de refroidissement de piston est une pièce rapportée sur la paroi de carter de cylindre 2, à l'intérieur du moteur, conformée pour prélever du fluide de refroidissement circulant dans une canalisation de refroidissement 3 et pour projeter le fluide de refroidissement dans le cylindre moteur contre le fond 4 du piston 5 c'est-à-dire contre la face de piston qui est As illustrated in FIGS. 1 and 2, a piston cooling nozzle 1 is an attached piece on the cylinder crankcase wall 2, inside the engine, configured to take coolant circulating in a cooling pipe 3 and to project the coolant into the engine cylinder against the bottom 4 of the piston 5, that is to say against the face of the piston which is
extérieure à la chambre d'explosion 6. outside the explosion chamber 6.
Le gicleur 1 comprend un corps de gicleur 7, limité par une face d'appui 8 et par une face de fixation 9 opposée à la face d'appui. Le corps de gicleur 7 est muni d'un perçage axial 10 communiquant avec un perçage transversal 11 raccordé à un conduit d'injection de sortie de The nozzle 1 comprises a nozzle body 7, limited by a bearing face 8 and by a fixing face 9 opposite the bearing face. The nozzle body 7 is provided with an axial bore 10 communicating with a transverse bore 11 connected to an outlet injection pipe of
fluide de refroidissement 12.coolant 12.
Une vis-clapet 13, comportant une tige filetée 14 et une tête , maintient le corps de gicleur 7. La tige filetée 14 de la vis-clapet 13 traverse le perçage axial 10 du corps de gicleur 7, et se visse dans un orifice d'amenée de fluide 16 ménagé dans la paroi de carter de cylindre 2 et communiquant avec la canalisation de refroidissement 3. La tête 15 de vis-clapet 13 vient porter contre la face de fixation 9 du corps de gicleur 7, pour maintenir le corps de gicleur 7 en appui par sa face d'appui 8 contre la zone périphérique de l'orifice d'amenée de fluide 16 A valve screw 13, comprising a threaded rod 14 and a head, holds the nozzle body 7. The threaded rod 14 of the screw valve 13 passes through the axial bore 10 of the nozzle body 7, and is screwed into an orifice of fluid 16 formed in the wall of cylinder casing 2 and communicating with the cooling pipe 3. The head 15 of the valve screw 13 comes to bear against the fixing face 9 of the nozzle body 7, in order to maintain the body of nozzle 7 supported by its bearing face 8 against the peripheral zone of the fluid supply orifice 16
de paroi de carter de cylindre 2.cylinder housing wall 2.
La vis-clapet 13 comporte un alésage axial 17 dans lequel est logé un clapet d'obturation sensible à la pression, adapté pour transmettre le fluide de refroidissement lorsque sa pression dans la canalisation de refroidissement 3 est supérieure à une valeur prédéterminée, et pour obturer l'alésage axial 17 lorsque la pression de The screw-valve 13 has an axial bore 17 in which is housed a pressure-sensitive shutter valve, suitable for transmitting the coolant when its pressure in the coolant pipe 3 is greater than a predetermined value, and for closing off the axial bore 17 when the pressure of
fluide de refroidissement est inférieure à ladite pression prédéterminée. coolant is less than said predetermined pressure.
En sortie du clapet, le fluide de refroidissement s'échappe radialement de l'alésage axial 17 par des trous latéraux tels que le trou 18, pour pénétrer dans le corps de gicleur 7 et sortir par le perçage axial 10 et At the outlet of the valve, the cooling fluid escapes radially from the axial bore 17 through lateral holes such as the hole 18, to penetrate into the nozzle body 7 and exit through the axial bore 10 and
le conduit d'injection de sortie 12. the outlet injection pipe 12.
Le conduit d'injection de sortie 12 de fluide de refroidissement est un tube cintré dont une extrémité 19 est rapportée dans le perçage transversal 11 du corps de gicleur 7, et dont l'autre extrémité 20 est dirigée vers le piston 5. Sur les figures 1 et 2, le piston 5 est représenté dans ses deux positions extrêmes de fonctionnement, et le jet de fluide de refroidissement est illustré par le trait mixte 21. On comprend l'intérêt d'une bonne précision d'orientation et de concentration du jet 21 de fluide de refroidissement, pour frapper le piston 5 en une zone appropriée favorisant la répartition du fluide de refroidissement sur le fond 4 de piston, quelle que soit la position du piston 5 le long de sa course. Il est pour cela nécessaire de prévoir des moyens de centrage et de blocage en rotation du corps de gicleur 7 sur la paroi de carter de The coolant outlet injection pipe 12 is a curved tube, one end 19 of which is fitted into the transverse bore 11 of the nozzle body 7, and the other end of which is directed towards the piston 5. In the figures 1 and 2, the piston 5 is shown in its two extreme operating positions, and the cooling fluid jet is illustrated by the dashed line 21. We understand the advantage of good orientation accuracy and concentration of the jet 21 of coolant, to strike the piston 5 in a suitable zone favoring the distribution of the coolant on the bottom 4 of the piston, whatever the position of the piston 5 along its stroke. It is therefore necessary to provide means for centering and blocking the rotation of the nozzle body 7 on the housing wall.
cylindre 2.cylinder 2.
Selon l'invention, cornmme illustré plus en détail sur les figures et 6, le corps de gicleur 7 est réalisé par assemblage solidaire d'une bague 22 généralement cylindrique, comportant le perçage axial 10 et le perçage transversal 11, et d'une plaque transversale 23 comportant les moyens de centrage et de blocage en rotation. L'extrémité 19 du tube cintré formant le conduit d'injection de sortie 12 est rapportée dans le perçage transversal 11 de la bague 22, et peut avantageusement être brasée According to the invention, as illustrated in more detail in Figures and 6, the nozzle body 7 is produced by integral assembly of a generally cylindrical ring 22, comprising the axial bore 10 and the transverse bore 11, and a plate transverse 23 comprising the centering and locking means in rotation. The end 19 of the curved tube forming the outlet injection duct 12 is attached in the transverse bore 11 of the ring 22, and can advantageously be brazed
dans ce perçage transversal 11.in this transverse hole 11.
La plaque transversale 23 comporte un trou circulaire 24 de fixation s'adaptant par emmanchement sur une portée circulaire 25 correspondante de la bague 22. La plaque transversale 23 peut avantageusement être brasée sur la portée circulaire 25 de bague, ou The transverse plate 23 has a circular fixing hole 24 fitting by fitting onto a corresponding circular surface 25 of the ring 22. The transverse plate 23 can advantageously be brazed on the circular surface 25 of the ring, or
solidarisée par tout autre moyen.united by any other means.
Dans le mode de réalisation représenté, la portée circulaire 25 de bague est limitée par un épaulement 26 formant butée contre laquelle vient porter la plaque transversale 23. L'épaisseur E de la plaque transversale 23 est avantageusement inférieure à la hauteur H de la portée circulaire 25 entre la face d'appui 8 et l'épaulement 26. De cette façon, le corps de gicleur 7 vient en appui contre la paroi de carter de cylindre 2 par une portion de corps de gicleur 7 en forme de lèvre annulaire 27, assurant une étanchéité renforcée autour de l'orifice In the embodiment shown, the circular bearing surface 25 of the ring is limited by a shoulder 26 forming a stop against which the transverse plate 23 comes to bear. The thickness E of the transverse plate 23 is advantageously less than the height H of the circular bearing 25 between the bearing face 8 and the shoulder 26. In this way, the nozzle body 7 comes to bear against the cylinder casing wall 2 by a portion of nozzle body 7 in the form of an annular lip 27, ensuring a reinforced seal around the orifice
d'amenée de fluide 16.fluid supply 16.
Le perçage axial 10 de la bague 22 comprend avantageusement une partie à plus grande section transversale 28 et une partie à section réduite 29. La partie à plus grande section transversale 28 forme une The axial bore 10 of the ring 22 advantageously comprises a part with a larger cross section 28 and a part with a reduced section 29. The part with a larger cross section 28 forms a
chambre de répartition de fluide de refroidissement autour de la vis- coolant distribution chamber around the screw
clapet 13, en regard du perçage transversal 11 de bague 22 et en regard des trous latéraux 18 de la vis-clapet 13. La partie à section réduite 29 comporte des faces de guidage pour constituer un appui transversal entre valve 13, opposite the transverse bore 11 of the ring 22 and opposite the lateral holes 18 of the screw-valve 13. The reduced section portion 29 has guide faces to form a transverse support between
la vis-clapet 13 et la bague 22.the valve screw 13 and the ring 22.
Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 1, 3, et 6, les moyens de centrage et de blocage en rotation du corps de gicleur 7 sur la paroi de carter de cylindre 2 sont formés par la surface périphérique de la plaque transversale 23. Pour cela, la plaque transversale 23 est conformée selon un contour s'adaptant de façon appropriée au contour correspondant d'un logement 31 ménagé dans la paroi de carter de cylindre 2 et dans lequel est insérée la plaque transversale 23. Dans la réalisation représentée, la plaque transversale 23 porte sur les faces In the embodiment illustrated in FIGS. 1, 3, and 6, the means for centering and blocking in rotation the nozzle body 7 on the wall of cylinder housing 2 are formed by the peripheral surface of the transverse plate 23. For this, the transverse plate 23 is shaped according to a contour suitably adapted to the corresponding contour of a housing 31 formed in the wall of cylinder casing 2 and in which the transverse plate 23 is inserted. In the embodiment shown, the transverse plate 23 carries on the faces
latérales du logement 31 par les deux facettes 32 et 33. side of the housing 31 by the two facets 32 and 33.
Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 2 et 4, les moyens de centrage et de blocage en rotation du corps de gicleur 7 comprennent en outre une goupille axiale 34 décentrée, dépassant d'une face de la plaque transversale 23, et venant s'engager dans un trou In the embodiment illustrated in FIGS. 2 and 4, the means for centering and blocking the rotation of the nozzle body 7 further comprise an off-center axial pin 34, protruding from one face of the transverse plate 23, and coming from engage in a hole
correspondant 35 de la paroi de carter de cylindre 2. corresponding 35 of the cylinder block wall 2.
On remarquera, sur la figure 2, un mode de réalisation particulier du piston 5, comportant une galerie 36 pour le passage de fluide de refroidissement à l'intérieur même du piston 5. On comprend également, dans ce mode de réalisation, l'intérêt de prévoir un jet de fluide de refroidissement particulièrement précis et concentré, permettant d'injecter la totalité du fluide de refroidissement à l'intérieur de la It will be noted, in FIG. 2, a particular embodiment of the piston 5, comprising a gallery 36 for the passage of cooling fluid inside the piston 5 itself. It is also understood, in this embodiment, the advantage to provide a particularly precise and concentrated coolant jet, making it possible to inject all of the coolant inside the
galerie 36, même lorsque le piston est éloigné du conduit d'injection 12. gallery 36, even when the piston is distant from the injection pipe 12.
Un moteur à combustion interne peut ainsi comprendre avantageusement des gicleurs de refroidissement 1 selon l'invention, tels que décrits précédemment, fixés dans la ou les chambres de piston et adaptés pour projeter chacun le fluide de refroidissement en un jet An internal combustion engine can thus advantageously comprise cooling nozzles 1 according to the invention, as described above, fixed in the piston chamber or chambers and adapted to each project the cooling fluid in a jet.
concentré sur le fond 4 d'un piston 5. concentrated on the bottom 4 of a piston 5.
La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été explicitement décrits, mais elle en inclut les diverses The present invention is not limited to the embodiments which have been explicitly described, but it includes the various thereof.
variantes et généralisations contenues dans le domaine des revendications variants and generalizations contained in the field of claims
ci-après.below.
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- 1995-05-05 EP EP95420120A patent/EP0682175A1/en not_active Withdrawn
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