FR3054801A1 - Dispositif d'extraction d'au moins une piece d'un module d'une turbomachine, module et turbomachine munis d'un tel dispositif - Google Patents

Dispositif d'extraction d'au moins une piece d'un module d'une turbomachine, module et turbomachine munis d'un tel dispositif Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un dispositif d'extraction (6) d'au moins une pièce (1) d'un module d'une turbomachine, hors de celui-ci, cette pièce (1) étant de préférence une pièce de révolution munie d'une bride annulaire périphérique (10). Ce dispositif est remarquable en ce qu'il comprend une tige (60) munie d'un filetage (61) sur au moins une partie de sa longueur, munie d'une tête (62) à l'une de ses extrémités, en ce que ladite tête (62) présente une empreinte femelle de vissage et/ou de dévissage dudit dispositif et en ce que l'extrémité libre de cette tige (60) présente également une empreinte femelle (601) de vissage et/ou dévissage

Description

DOMAINE TECHNIQUE GENERAL
L'invention concerne un dispositif d'extraction d'au moins une pièce d'un module d'une turbomachine, hors de celui-ci, un module d'une turbomachine comprenant au moins un tel dispositif d'extraction et une turbomachine comprenant un tel module. De préférence, ce module est un compresseur, de préférence encore un compresseur haute pression.
ETAT DE L'ART
Une turbomachine comprend classiquement une soufflante, au moins un compresseur et au moins une turbine, montés sur différents axes coaxiaux autorisant la rotation autour de l’axe principal de la turbomachine.
En se reportant à la figure 1 jointe, on peut voir un mode de réalisation d’une telle turbomachine, donné à titre d’exemple non limitatif.
De façon connue, cette turbomachine comprend de l'amont AM vers l'aval AV à l’intérieur d’une enveloppe EN, une soufflante S, un compresseur basse pression CBP associé à une turbine basse pression TBP, un compresseur haute pression CHP associé à une turbine haute pression THP, un diffuseur radial D et une chambre de combustion CC.
L'axe de rotation de la turbomachine est référencé X-X'.
Le compresseur haute pression CHP comprend typiquement un rotor muni d'une pluralité de pales. Ce rotor, également dénommé « rouet » ou « roue centrifuge » par l’homme du métier, est monté rotatif dans un carter du compresseur.
Le document de l’art antérieur FR 2 987 874 décrit un exemple d'un compresseur haute pression axialo-centrifuge.
Une partie d’un tel compresseur est représentée sur la figure 2 jointe.
Sur cette figure, on peut voir que le compresseur haute pression CHP comprend un rotor R muni d’une pluralité de pales P. Ce rotor est un rouet centrifuge monté en rotation autour de l'axe X-X' du compresseur visible sur la figure 1. Les pales P s’étendent donc radialement autour du rouet.
Une turbine entraîne le rotor R en rotation.
Le compresseur comprend également un couvercle CO, statique qui appartient au stator du compresseur.
Les pales P présentent un profil en coupe qui est incurvé progressivement d’une direction axiale vers une direction radiale du compresseur. Le couvercle CO présente une surface interne qui s’incurve et épouse le profil de ces pales P.
Le flux de gaz (flèches i) qui circule dans une veine définie par l’espace existant entre le moyeu du rotor R et le couvercle CO sort par le diffuseur D et alimente la chambre de combustion CC, dans laquelle a lieu la combustion du mélange de carburant et de l’air comprimé par le compresseur.
Comme on peut le voir également sur cette figure 2, le couvercle CO est muni d’une jambe de fixation annulaire JC qui se termine par une bride annulaire, dite « bride de couvercle » BCO.
Le diffuseur radial D est également muni d’une jambe de fixation JD qui se termine par une bride annulaire BD.
Le diffuseur D et le couvercle CO sont fixés ensemble et ainsi qu'à d'autres éléments du compresseur, tels qu'un carter avant CAV et un carter arrière CAR par frettage de leurs brides respectives, à l'aide d'une vis de fixation V insérée dans des trous ménagés à cet effet dans ces brides. Une cale annulaire C est parfois nécessaire pour maîtriser les jeux entres les différentes pièces.
La figure 3 jointe est une vue de détail de la zone de fixation de ces différentes brides.
Ainsi, sur cette figure, on peut voir successivement de l’aval AV vers l’amont AM, cinq pièces de révolution centrées sur l'axe de rotation X-X' du compresseur (axe visible sur la figure 1), à savoir un diffuseur radial D, un couvercle de rouet CO, une cale C, un carter arrière CAR et un carter avant CAV, munies chacune d’une bride de fixation annulaire respectivement BD, BCO, BC, BCAR et BCAV.
Chaque bride est traversée de part en part par une pluralité de trous de fixation T répartis sur sa circonférence. Une vis de fixation V, non représentée sur la figure 3, mais visible sur la figure 2 est insérée dans chaque série de trous T alignés. La vis V coopère avec un écrou E pour assurer le frettage des brides.
La face amont plane de la bride BD du diffuseur radial constitue une première surface de contact et la face aval plane de la bride du couvercle de rouet BCO constitue une seconde surface de contact. Ces deux surfaces de contact sont plaquées l'une contre l'autre lors du frettage à l'aide des vis V et normalement ces deux pièces sont assemblées de façon étanche aux gaz.
En outre, les brides du couvercle de rouet BCO, de la cale BC et des carters arrière BCAR et avant BCAV sont traversées de part en part et en plusieurs points par un orifice d’extraction O. Comme on peut le voir sur la figure 3, les brides des différents éléments du compresseur sont disposées de sorte que ces orifices d’extraction O soient alignés et permettent le passage d'un outil d’extraction (non représenté sur la figure).
Cet outil d’extraction est introduit dans cet orifice O de l’amont AM vers l’aval AV.
En vissant cet outil, l’extrémité aval de celui-ci vient prendre appui contre la surface plane amont de la bride BD du diffuseur radial et, à condition d'avoir retiré au préalable les vis V, ceci permet d’extraire, c’est-àdire d’écarter le diffuseur radial D du couvercle de rouet CO et des pièces situées en amont.
Or, il a été constaté, en cas de perte de frettage entre le diffuseur radial D et le couvercle CO, qu'un léger jeu venait à apparaître entre les surfaces de contact de la bride du couvercle de rouet BCO et de la bride du diffuseur radial BD. II est alors possible que des fuites d'air apparaissent au travers des orifices d'extraction O (flèches k). De l'air chaud, présent dans l'espace annulaire qui existe entre les jambes JC et JD et le carter arrière CAR (voir figure 2) peut s'échapper et provoquer la déformation de certaines pièces en amont.
PRESENTATION DE L'INVENTION
L'invention a pour but de résoudre les inconvénients précités de l'état de la technique et de proposer une solution technique qui permette d’extraire une pièce d’un module d’une turbomachine et notamment le diffuseur radial du compresseur d’une turbomachine et ce, tout en empêchant les fuites d'air en cas de perte de frettage de différentes pièces, notamment des brides.
A cet effet, l'invention concerne un dispositif d'extraction d'au moins une pièce d'un module d'une turbomachine, hors de celui-ci, cette pièce étant de préférence une pièce de révolution munie d'une bride annulaire périphérique.
Conformément à l’invention, ce dispositif comprend une tige munie d’un filetage sur au moins une partie de sa longueur, et munie d'une tête à l'une de ses extrémités, ladite tête présente une empreinte femelle de vissage et/ou de dévissage dudit dispositif et l'extrémité libre de cette tige présente également une empreinte femelle de vissage et/ou dévissage.
Grâce à ces caractéristiques de l'invention, ce dispositif d’extraction peut être manipulé par ses deux extrémités.
Selon d'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de l'invention, prises seules ou en combinaison :
- sa tête présente une face d'extrémité plate,
- l'empreinte femelle de sa tête est une empreinte fendue, cruciforme, plurilobée, hexalobée, à plusieurs pans ou snake-eye,
- l'empreinte femelle de l'extrémité libre de sa tige est une empreinte fendue, cruciforme, plurilobée, hexalobée, à plusieurs pans ou snakeeye.
L'invention concerne également un module d'une turbomachine comprenant au moins un dispositif d'extraction tel que précité.
Conformément à l'invention, ce module comprend :
- une pièce à extraire comprenant une surface, dite première surface de contact, et
- au moins une pièce de structure dont une pièce de contact qui comprend une surface dite seconde surface de contact, ladite au moins une pièce de structure et ladite pièce à extraire étant assemblées entre elles à l'aide de moyens d'assemblage, de sorte que la première surface de contact et la seconde surface de contact soient en contact étanche aux gaz, en ce que ladite pièce de contact est munie d'un logement de réception d'au moins une partie dudit dispositif d'extraction ou en ce que ladite pièce de contact et ladite ou lesdites autres pièces de structure sont percées chacune d'au moins un orifice d'extraction et en ce quelles sont agencées les unes par rapport aux autres de sorte que ces orifices d'extraction forment ensemble un logement de réception d'au moins une partie dudit dispositif d'extraction, ce logement de réception présentant au moins une portion taraudée configurée pour coopérer avec le filetage de la tige dudit dispositif d'extraction et une cavité de réception de la tête dudit dispositif d'extraction qui débouche sur ladite seconde surface de contact, cette cavité de réception étant dimensionnée pour recevoir ladite tête de façon quelle ne fasse pas saillie sur ladite seconde surface de contact.
Grâce à ces caractéristiques de l'invention, le contact étanche aux gaz est assuré entre la pièce à extraire et la pièce de contact située en regard, et les orifices d'extraction qui constituent un logement de réception dudit dispositif d'extraction sont obturés en permanence par ce dispositif d'extraction (sauf au moment de l'utilisation de celui-ci), ce qui garantit l'étanchéité aux gaz même en cas de perte de frettage des pièces précitées.
Selon d'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de l'invention, prises seules ou en combinaison :
-la pièce à extraire est une pièce de révolution munie d'une bride annulaire périphérique dont l'une des faces constitue ladite première surface de contact, la ou les pièces de structure est ou sont des pièces de révolution munie(s) d'une bride annulaire périphérique, ladite seconde surface de contact étant ménagée sur l'une des faces de la bride de la pièce de contact ;
-le module est un compresseur de turbomachine, de préférence un compresseur haute pression, en ce que la pièce à extraire est un diffuseur radial, en ce que la pièce de contact est le couvercle du rouet, et les autres pièces de structure sont une cale, un carter arrière et un carter avant ;
-la cavité de réception de la tête du dispositif d'extraction est ménagée dans la bride du couvercle de rouet et la portion taraudée est ménagée dans la bride de la cale ;
-la pièce à extraire et ladite au moins une pièce de structure sont munies de trous de fixation et lesdits moyens d'assemblage sont une vis et un écrou.
Enfin, l'invention concerne également une turbomachine, munie d'un module de turbomachine tel que précité.
PRESENTATION DES FIGURES
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront de la description qui va maintenant en être faite, en référence aux dessins annexés, qui en représentent, à titre indicatif mais non limitatif, un mode de réalisation possible.
Sur ces dessins :
- La figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d’un exemple de réalisation d’une turbomachine,
- la figure 2 est une vue en coupe longitudinale d’une partie d'un compresseur conforme à l'état de la technique,
- la figure 3 est une vue de détail, en perspective et en coupe partielle, d'une partie du compresseur de la figure 2,
- la figure 4 est une vue de détail, en perspective et en coupe partielle, d’une partie d’un compresseur de turbomachine conforme à l’invention, muni d’un dispositif d’extraction conforme à l’invention, et
- les figures 5 et 6 sont des vues en perspective du dispositif d’extraction, prises selon deux angles de vues opposés.
DESCRIPTION DETAILLEE
Le dispositif d’extraction conforme à l’invention ainsi qu’un exemple de réalisation d’un module d’une turbomachine, ici un compresseur, équipé dudit dispositif d’extraction, vont maintenant être décrits en liaison avec la figure 4.
Les mêmes pièces que celles décrites précédemment en liaison avec les figures 1 à 3 portent les mêmes dénominations et leur description ne sera pas reprise en détail.
Sur la figure 4, on peut ainsi voir, successivement de l’aval AV vers l’amont AM, un diffuseur radial 1, un couvercle 2, une cale 3, un carter arrière 4 et un carter avant 5, qui constituent des pièces de révolution, munies chacune à leur périphérie d’une bride annulaire, ces différentes brides étant référencées respectivement 10, 20, 30, 40 et 50.
La bride 10 du diffuseur 1 présente une première surface de contact 100 plane orientée vers l'amont et la bride 20 du couvercle de rouet 2 présente une seconde surface de contact 200 plane orientée vers l'aval.
Ces différentes brides sont assemblées entre-elles par frettage, à l’aide de vis de fixation et d'écrous non visibles sur la figure 4, mais selon le même principe que celui décrit et représenté en liaison avec la figure 2 (vis V et écrou E). Pour ce faire, chaque bride est percée de part en part d’une pluralité de trous de fixation au-travers desquels peuvent être insérées les différentes vis de fixation.
Sur la figure 4, seuls trois de ces trous, référencés respectivement 11 pour le diffuseur radial 1 et 51 pour le carter avant 5 sont visibles. Ces trous sont avantageusement répartis uniformément sur la totalité de la circonférence de chaque bride et les pièces 1 à 5 sont disposées de façon que les différents trous des différentes brides soient alignés.
Les surfaces de contact 100 et 200 sont assemblées de manière étanche aux gaz.
En outre, conformément à l’invention, les brides du couvercle 2, de la cale 3, du carter arrière 4 et du carter avant 5 sont traversées chacune, de part en part, par plusieurs orifices d’extraction, référencés respectivement 22, 32, 42 et 52.
Sur chaque bride, ces orifices d'extraction sont avantageusement répartis uniformément sur la totalité de sa circonférence et les pièces 2 à 5 sont disposées de façon que les différents orifices des différentes brides soient alignés.
Les pièces 2 à 5 sont des pièces de structure. Elles ne sont pas à extraire. Les pièces 1 à 5 sont des pièces de révolution en ce sens qu’elles sont cylindriques d’axe X-X’.
Le couvercle 2 dont la bride présente une seconde surface de contact 200 constitue une pièce de contact.
Chaque orifice d’extraction s’étend selon un axe X1, ΧΊ parallèle à l’axe central (de révolution) de la pièce dans laquelle il est formé. Ces orifices 22, 32, 42 et 52 servent à recevoir un dispositif d’extraction 6 conforme à l’invention.
Ce dispositif d’extraction 6 va maintenant être décrit plus en détail en liaison avec les figures 5 et 6.
II comprend une tige 60, filetée sur au moins une partie de sa longueur, le filetage portant la référence 61, cette tige étant munie à l’une de ses extrémités d’une tête 62.
Sur les figures, le filetage 61 est situé à proximité de la tête 62, toutefois ceci n’est pas obligatoire.
De préférence, la tête 62 est d’extrémité plate. De préférence également, cette tête 62 est fraisée (en tronc de cône). D’autres formes de têtes sont envisageables.
Cette tête 62 présente une empreinte femelle 621 de vissage et/ou dévissage qui débouche sur ladite face plate 620 de la tête 62.
Dans l’exemple représenté sur la figure 6, cette empreinte femelle 621 est une empreinte qui est cruciforme. Toutefois, il pourrait également s’agir d’une empreinte fendue, plurilobée, hexalobée, par exemple Torx (marque déposée) à plusieurs pans ou de type « snake-eye » (yeux de serpent), c’est-à3054801 dire avec deux trous. D’autres formes d’empreintes femelles sont bien évidemment envisageables.
Par ailleurs, conformément à l’invention, l’extrémité libre 600 de la tige 60, c’est-à-dire l’extrémité opposée à celle où se trouve la tête 62, est de préférence plate. Elle présente également une empreinte femelle 601 de vissage et/ou de dévissage du dispositif 6.
De façon avantageuse et comme représenté sur la figure 5, cette empreinte femelle 601 est une empreinte plurilobée, ici une empreinte hexalobée Torx (marque déposée). Toutefois, cette empreinte 601 peut également présenter l’une des formes précitées pour l’empreinte 621.
Comme on peut le voir sur la figure 4, la forme des orifices d’extraction 22, 32, 42 et 52 est avantageusement adaptée pour recevoir le dispositif d’extraction 6 précédemment décrit. Les orifices d'extraction 22, 32, 42 et 52 alignés forment ensemble un logement 7 de réception du dispositif 6.
A cet effet, l’orifice d’extraction 22 de la bride de couvercle 20 présente une cavité qui débouche sur la seconde surface de contact 200 de la bride 20. Cette cavité est conformée pour recevoir la tête 62 du dispositif 6. De façon avantageuse, elle est tronconique, évasée vers l’extérieur, de façon à pouvoir recevoir la tête fraisée du dispositif 6.
L’orifice d’extraction 32 présente un taraudage intérieur correspondant au filetage 61 porté par le dispositif d’extraction 6.
Enfin, dans l’exemple représenté sur la figure 4, les orifices d’extraction 42 et 52 sont d’un diamètre légèrement supérieur à celui de la tige 60 du dispositif 6.
D’autres variantes de réalisation sont également envisageables.
Ainsi, par exemple, si la bride 20 du couvercle est plus épaisse, il est possible que l’orifice d’extraction 22 comporte successivement la cavité de réception de la tête du dispositif d’extraction 6 et le taraudage.
Il est également possible de prévoir que les orifices 42 et 52 soient taraudés de façon à coopérer avec le filetage 61.
Il est également possible de n'avoir que les pièces 1 et 2. Dans ce cas, l'orifice d'extraction 22 joue le rôle de logement de réception 7.
Le montage de ces différentes pièces et du dispositif d’extraction 6 va maintenant être décrit.
Le dispositif 6 est inséré depuis l’aval AV vers l’amont AM à l’intérieur des orifices d’extraction 22 à 52, en étant vissé à l’aide d’un outil coopérant avec son empreinte femelle 621. Il obture donc ceux-ci. Ce premier sous-ensemble est alors assemblé à la bride 10 du diffuseur radial 1 de façon que les surfaces de contact 100 et 200 soient au contact l’une de l’autre. Des vis et écrous non représentés sur les figures sont introduites et vissées à l’intérieur de chacun des trous de fixation 11, 51 des différentes brides et le montage est effectué de façon à obtenir une étanchéité au gaz entre les deux surfaces de contact précitées.
On notera que l’orifice de réception 22 est dimensionné par rapport à la tête 62 du dispositif 6, de façon que cette dernière ne fasse pas saillie sur la surface de contact 200, et ce pour garantir le contact entre les deux surfaces planes 100 et 200 et donc l’étanchéité au gaz.
Lorsque l’opérateur souhaite extraire le diffuseur radial 1, il commence par retirer les vis et écrous, puis utilise un outil (tournevis) qu’il insère à l’intérieur de l’empreinte femelle 601, du côté amont et il réalise un mouvement de vissage, ce qui a pour effet de faire sortir la tête 62, en saillie par rapport à la surface de contact 200 de la bride 20. Ce faisant, cette tête 62 appuie sur la surface de contact 100 de la bride 10 du diffuseur radial 1 et écarte les deux brides 10 et 20 l’une de l’autre. Il est alors possible d’extraire le diffuseur radial 1.
Dans la description qui vient d’être faite, le module de la turbomachine auquel est appliqué le dispositif d’extraction 6 est un compresseur, de préférence un compresseur haute-pression.
Toutefois, il est possible d’envisage d’utiliser le même dispositif d’extraction 6 pour extraire, c’est-à-dire écarter l’une de l’autre, au moins une pièce à extraire et une pièce de contact, voire des pièces additionnelles de structure d’un autre module de turbomachine, dès lors que la pièce à extraire présente une première surface de contact et que la pièce de contact présente la seconde surface de contact et que la pièce de contact et les éventuelles pièces de structure sont percées d’orifice d’extraction dont la forme permet de recevoir le dispositif d’extraction 6 conforme à l’invention.
Enfin l’invention concerne également une turbomachine équipée d’un module tel qu’un compresseur, notamment un compresseur haute-pression, muni du dispositif d’extraction conforme à l’invention.
ίο

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Dispositif d'extraction (6) d'au moins une pièce (1) d'un module d'une turbomachine, hors de celui-ci, cette pièce (1) étant de préférence une pièce de révolution munie d'une bride annulaire périphérique (10), caractérisé en ce qu'il comprend une tige (60) munie d’un filetage (61) sur au moins une partie de sa longueur, et munie d'une tête (62) à l'une de ses extrémités, en ce que ladite tête (62) présente une empreinte femelle (621) de vissage et/ou de dévissage dudit dispositif et en ce que l'extrémité libre (600) de cette tige (60) présente également une empreinte femelle (601) de vissage et/ou dévissage.
  2. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que sa tête (62) présente une face d'extrémité (620) plate.
  3. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'empreinte femelle (621) de sa tête (62) est une empreinte fendue, cruciforme, plurilobée, hexalobée, à plusieurs pans ou snake-eye.
  4. 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'empreinte femelle (60) de l'extrémité libre (600) de sa tige (60) est une empreinte fendue, cruciforme, plurilobée, hexalobée, à plusieurs pans ou snake-eye.
  5. 5. Module d'une turbomachine comprenant au moins un dispositif d'extraction (6) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend :
    - une pièce à extraire (1) comprenant une surface (100), dite première surface de contact, et
    - au moins une pièce de structure (2, 3, 4, 5) dont une pièce de contact (2) qui comprend une surface (200) dite seconde surface de contact, ladite au moins une pièce de structure (2, 3, 4, 5) et ladite pièce à extraire (1) étant assemblées entre elles à l'aide de moyens d'assemblage, de sorte que la première surface de contact (100) et la seconde surface de contact (200) soient en contact étanche aux gaz, en ce que ladite pièce de contact (2) est munie d'un logement (7) de réception d'au moins une partie dudit dispositif d'extraction (6) ou en ce que ladite pièce de contact (2) et ladite ou lesdites autres pièces de structure (3, 4, 5) sont percées chacune d'au moins un orifice d'extraction (22, 32, 42, 52), et en ce quelles sont agencées les unes par rapport aux autres de sorte que ces orifices d'extraction (22, 32, 42, 52) forment ensemble un logement (7) de réception d'au moins une partie dudit dispositif d'extraction (6), ce logement de réception (7) présentant au moins une portion taraudée configurée pour coopérer avec le filetage (61) de la tige (60) dudit dispositif d'extraction (6) et une cavité (22) de réception de la tête (62) dudit dispositif d'extraction (6) qui débouche sur ladite seconde surface de contact (200), cette cavité de réception (22) étant dimensionnée pour recevoir ladite tête (62) de façon quelle ne fasse pas saillie sur ladite seconde surface de contact (200).
  6. 6. Module de turbomachine selon la revendication 5, caractérisé en ce que la pièce à extraire (1) est une pièce de révolution munie d'une bride annulaire périphérique (10) dont l'une des faces (100) constitue ladite première surface de contact, en ce que la ou les pièces de structure (2, 3, 4, 5) est ou sont des pièces de révolution munie(s) d'une bride annulaire périphérique (20, 30, 40, 50), ladite seconde surface de contact (200) étant ménagée sur l'une des faces de la bride (20) de la pièce de contact (2).
  7. 7. Module de turbomachine selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il est un compresseur de turbomachine, de préférence un compresseur haute pression, en ce que la pièce à extraire (1) est un diffuseur radial, en ce que la pièce de contact (2) est le couvercle du rouet, et en ce que les autres pièces de structure sont une cale (3), un carter arrière (4) et un carter avant (5).
  8. 8. Module de turbomachine selon la revendication 7, caractérisé en ce la cavité de réception de la tête (62) du dispositif d'extraction (6) est ménagée dans la bride (20) du couvercle de rouet (2) et en ce que la portion taraudée est ménagée dans la bride (30) de la cale (3).
  9. 9. Module de turbomachine selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que la pièce à extraire (1) et ladite au moins une pièce de structure (2, 3, 4, 5) sont munies de trous de fixation (11, 51) et en ce que lesdits moyens d'assemblage sont une vis et un écrou.
  10. 10. Turbomachine munie d'un module de turbomachine selon l'une des revendications 5 à 9.
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