JP2005515588A - 保持性能が改善された自動車用コネクタ - Google Patents

Abstract

【解決手段】筐（きょう）体は、１つのコネクタを収容する筐体部と、１つのコネクタと嵌（かん）合可能な第２のコネクタを収容する差し込み口部とを有するシュラウドの形をとる。筐体部は、複数の壁によって画定された内部空洞を有し、壁の内の２つには、１つのコネクタと係合し、かつ、その１つのコネクタの位置を内部空洞内に固定する保持部材が中に形成されており、同時に、筐体部の第３の壁が、シュラウド内に取り囲まれたときに１つのコネクタに力を加えるようにバイアスされた押圧部材を含む。前記保持部材は、押圧部材によって１つのコネクタ上に加わる力に少なくともある程度耐える反作用面を備える。

Description

本発明は、一般に電子コネクタに関し、より詳細には改善された保持性能を有する自動車のアプリケーションで使用される電子コネクタに関する。

例えば、コンピュータと、ＣＤ及びＤＶＤ再生装置、スキャナ、プリンタなどの周辺機器とを接続するために、民生用電子機器業界では長年、入出力（「Ｉ／Ｏ」）コネクタが使用されてきた。そのようなコネクタアプリケーションは、圧入端子内に収容される複数の導電ピンを利用する並列接続、若しくは、互いに摺（しゅう）動式に係合する接点を備えた平らな端子を利用するユニバーサルシリアルバス（「ＵＳＢ」）接続を含む。この摺動式の係合は、一般に接続部がユーザから見えないコンピュータ及び周辺装置の後部にある家庭用及び業務用コンピュータのアプリケーションでは適用可能である。

近年、自動車のアプリケーションにおける電子的娯楽及びコンピュータシステムの搭載が爆発的に増大した。乗物は、ソニー、任天堂及びマイクロソフトによって製造されているような、ビデオテープ及びＤＶＤ再生装置、ＭＰ３音楽システム、並びに、個人用娯楽装置を備えている。自動車産業、並びに、航空機などの他の輸送産業は、その車両及び航空機に、コンピュータやファクシミリ装置などの他のタイプの電子装置を装備するだろうと表明してきた。

そのようなアプリケーションの多くでは、自動車又は航空機は、再生装置、装置又はゲームシステムを支援する様々な回路基板を含む電子機器センタを有するようになる。使用可能な装置（enabling device ）を再生装置やシステムなどに接続するために、ユーザ又は乗員がプラグコネクタを差し込むことができるソケット又は差し込み口を提供する１以上のコネクタが回路基板に取り付けられる。乗員は、そのようなプラグコネクタを、繰り返し、場合によっては乗物が移動するたびに２〜４回以上抜き差しが行われる。乗物による移動は頻繁で、したがって、プラグコネクタの抜き差しサイクルは、乗物が使用されている間、日、週及び月の経過に従って増え続ける。

そのような抜き差しサイクルは、ソケット／差し込み口及び関連した回路基板への取り付け手段に大きな応力をかける。したがって、本発明は、頑強で、かつ、繰り返し着脱サイクルに耐えることができる乗物のアプリケーションのための改善されたコネクタ組み立て体にかかるものである。

したがって、本発明の一般的な目的は、ソケット又は差し込み口を関連した回路基板の適所に確実に保持する改善された保持性能を有し、コネクタを回路基板によって効率的に固定し、同時に、抜き差しの際にかかる応力に耐える構造を有する自動車及び航空機のアプリケーションのための改善されたコネクタ組み立て体を提供することである。

本発明の別の目的は、回路基板と、該回路基板に取り付けられたコネクタと、該コネクタを取り囲み、かつ、コネクタを回路基板上の所望の位置に維持するシュラウド部材とを含む車両のアプリケーションのためのコネクタシステムを提供することである。

本発明の更に別の目的は、コネクタ組み立て体が、繰り返し抜き差しサイクルを受ける自動車のアプリケーションのための頑強なＩ／Ｏコネクタ組み立て体を提供することであり、該コネクタ組み立て体は、プラグコネクタを受容する雌型ソケット型コネクタを含み、前記コネクタ組み立て体は更に、回路基板に取り付けられ、雌型コネクタを少なくとも部分的に取り囲む保護シュラウドを含み、該シュラウドが、雌型コネクタの外側面と係合し、保持力を外側面に加えて、シュラウドを回路基板上の位置に維持する押圧アームを有する。

本発明の別の目的は、高速電気コネクタ用のシールドされたハウジングを提供することであり、該ハウジングは、２つの部分に分割された絶縁性本体部を備えた中空のシュラウドの形を有し、絶縁性本体部の一方部分は、ソケットコネクタを収容し、他方の部分は、対向するプラグコネクタを受容し、ハウジング本体部は、更に、該ハウジング本体部を分割し、かつ、車両の壁又は取り付け隔壁にハウジングを取り付ける手段を提供する壁部を含み、シュラウドのハウジング部が中空の空洞を含み、２つの保持部材が空洞内に延在して、ソケットコネクタの一部分と係合する。更に、ハウジング部は、ハウジングの外壁に形成された押圧部材を含み、該押圧部材の向きは、内側保持部材によってソケットコネクタに印加される力に対抗する力をソケットコネクタ上に加えるようにハウジング部分上で決められている。

本発明の更に別の目的は、シールド部品を備えた前述のシュラウドを提供することであり、前記シールド部品は、シュラウドの外側面を導電性金属でめっきすることを含み、その結果、前記シュラウドは、コネクタを、回路基板からシュラウドが貫通する隔壁や他の支持体まで取り囲み、シュラウドの外側めっき面は、電磁干渉（「ＥＭＩ」）保護の手段を提供する。

本発明の更に別の目的は、回路基板に取り付けられたコネクタ用の導電性筐（きょう）体を提供することであり、該筐体は、１つのコネクタを収容する筐体部と、１つのコネクタと嵌（かん）合可能な第２のコネクタを受容する差し込み口部とを有するシュラウドの形をとり、筐体部は、複数の壁によって画定された内部空洞を有し、壁の内の２つには、１つのコネクタと係合し、かつ、その１つのコネクタの位置を内部空洞内に固定する保持部材が中に形成されており、同時に、筐体部の第３の壁が、シュラウド内に取り囲まれたときに１つのコネクタに力を加えるようにバイアスされた押圧部材を含み、前記保持部材は、押圧部材によって１つのコネクタ上に加わる力に少なくともある程度耐える反作用面を備える。

本発明は、その新規、かつ、独特な構造によって前述の目的を達成する。したがって、本発明の１つの主な形態において、回路基板に取り付ける雌型ソケットコネクタが提供される。より大きいシュラウド部材が提供され、該シュラウド部材は内部空洞を備える。該内部空洞は、ソケットコネクタの略全体を受容し、その結果、シュラウドがソケットコネクタの周囲のほとんどを取り囲むように延在する。また、シュラウド部材は、回路基板の表面と嵌合する。シュラウドは、ソケットコネクタの外側面と接触する押圧アームを含み、該押圧アームは、ソケットコネクタを回路基板上の指定された位置に維持して、それにより、ソケットコネクタを確実にはんだ付け、又は、別の方法で取り付けることができるようにする力、一般には下向きの力をソケットコネクタ上にかける。この下向きの力は、シュラウド部材の内部保持アームによってソケットコネクタに加えられる保持力に対抗する。

本発明の別の主な形態において、シュラウドの押圧アームは、シュラウドと一体的に形成され、シュラウドの外壁に形成されたスロット内に片持ち式に延在する。好ましくは、押圧アームは、シュラウドの上壁内に水平方向に延在し、ソケットコネクタの２つの両端の中間に配置された自由端を含む。ソケットコネクタは、それ自体外部導電性シールドを有し、したがって、シュラウドからソケットコネクタの外側接地シェル又はシールドまで電気接続又はアース接続を確立することができるように、押圧アームは導電材料でめっきされることが望ましい。

本発明の更に別の主な形態において、シュラウドは、これと一体的に形成され、シュラウドの内部空洞内に形成され配置された１以上の支持タブを備える。これらの保持タブは、ソケットコネクタの他方の外側面と係合し、これらの面は、シュラウドの押圧アームが接触する外側面と反対に向けられることが好ましい。そのような保持タブは、ソケットコネクタをシュラウド内の適所に保持するだけでなく、シュラウドとソケットコネクタとの間に追加の電気接続点を提供する。前記保持タブは、押圧アームと反対に向けられた反作用面を提供する働きをし、押圧アームによってソケットコネクタに加えられる力に少なくともある程度対抗する。

本発明の更に別の主な形態において、ソケットコネクタは、回路基板内に形成された対応する取り付け孔（あな）内に収容される一連の取り付け脚を含み、前記ソケットコネクタは、取り付け脚の近くから延在し、かつ、コネクタシステムに過大応力防止手段を提供するためにシュラウドがソケットコネクタを下側に押して回路基板と接触させる距離を制限する手段として働く１以上の拡張部を含む。

本発明の上記及びその他の目的、特徴、利点は、添付図面と関連して行われる以下の詳細な説明から明らかになるであろう。

この詳細な説明において、添付図面をしばしば参照する。

図１は、乗物のアプリケーションに使用されることがある電子システムポータル２０の全体を示す。この説明において、用語「乗物」は、その最も広い解釈が与えられ、従来の地上を走行する車両に限定されず、航空機や船並びに他の移動手段を含む。

一般に、ポータル２０は、乗物の内側に向いている、仮想線で示した隔壁又は壁２１に形成されている。隔壁又は壁２１の後ろのスペースに、回路基板２３が支持され、電子装置（図示せず）まで延在しており、更に、回路基板２３は、その表面に、装置から回路基板２３（図３）上に支持されたコネクタ２５まで回路パスを形成する複数の導電トレース２４を含む。

図３に移ると、コネクタ２５は、好ましくはＩＥＥＥ１３９４、１３９４ａ又は１３９４ｂタイプのソケット又はレセプタクル型コネクタであることが分かる。寸法は極めて小さく、コネクタは、特定の取り付け距離で回路基板に取り付けられ支持されなければならない。このようなコネクタ及びその構造は、本発明の譲受人が所有する米国特許第６，２８０，２０９号に詳細に記載されている。コネクタ２５は、複数の接点２７が絶縁ハウジング２８によって支持された内側接点空洞２６を含む。このハウジング２８は、第１、すなわち、内側導電シールド２９によって部分的に取り囲まれており、内側導電シールド２９は、第２、すなわち、外側導電シールド３０によって部分的に取り囲まれている。

２つのシールド２９、３０は、互いに所定の距離だけ離間され、好ましくは、対応する相手側プラグコネクタ３６（図１）の外側壁３５を収容する図示のような環状空洞３２を形成する。２つのシールド２９、３０には、プラグコネクタ３６がソケットコネクタ２５に差し込まれたときにプラグコネクタ３６に保持力を加える働きをする１以上のばねアーム３８が形成されていることが好ましい。

ソケットコネクタ２５は、図６に示したように、端子２７からコネクタの外に延在し、コネクタ２５の端子２７を回路基板２３上のトレース２４に接続する働きをする複数の端子テール部４０を含む。表面実装のテール部４０として示したが、ソケットコネクタのテール部は、回路基板のめっきされた嵌合孔（こう）に収容されるスルーホール型のものでもよい。また、内側シールド２９及び外側シールド３０は、回路基板２３に接続する接地タブ４２を備える（図３）。ソケットコネクタは、図１及び２に示したように、ケーブル１９に取り付けられたプラグコネクタ３６を受容する。該プラグコネクタ３６は、通常の向きと逆に示されている。

本発明は、その最も広い意味において、回路基板２３、該回路基板２３に取り付けられたコネクタ２５、及び、コネクタ２５を保護し少なくとも部分的に取り囲む保護シュラウド５１を含む改善されたコネクタ組み立て体５０を対象とする。シュラウド５１は、コネクタ２５のための保護ハウジングとして働くが、本出願人は、正確な公差を伴って回路基板２３に固定し、該回路基板２３から特定の距離に保持しなければならないＵＳＢ又は１３９４ａ及び１３９４ｂタイプのコネクタのような小型コネクタのハウジングを製造することが困難であることに気付いた。図示した方式のようなコネクタ２５は、例えば、約０．３７５×０．５Ｘ０．２８インチの寸法を有する。そのような小さな寸法の場合、コネクタを保護し、更に、該コネクタを回路基板上の適所に保持することが望ましい。更に、そのような小さな寸法の状況では、回路基板へのソケットコネクタの接続領域も極めて小さく、プラグコネクタの抜き差しによって生じる大きい応力の影響を受けやすい。

図３は、シュラウド５１を示し、示したように、シュラウド５１は前面５２と後面５３とを有し、該前面５２及び後面５３は、間にある取り付け壁５５によって分離されている。前面５２は、中空で、中に通路５４が形成されており、相手側プラグコネクタ３６の嵌合端３９と本体部３８を受容するようにサイズが決められていることが好ましい。シュラウドの通路５４は、複数の壁６０によって画定されていることが分かり、その下側の壁は、相手側コネクタ本体部３８に形成されたラッチ（図示せず）によって係合されるスロット６１を備えることができる。前面５２は、必要に応じて相手側コネクタ３６上のラッチと係合する手段を提供するために、スロット６１を横切って連続していることが好ましい。

図５には、シュラウド５１の下側、すなわち、下面が描かれており、シュラウド５１は、取り付け壁５５の反対側に、コネクタ２５が嵌（は）まる別の内部空洞６５を含むことが分かる。コネクタ２５の差し込みは、図３に示したように、シュラウド５１の下側から行われ、回路基板２３に取り付けられる組み立て体が構成される。この点に関し、シュラウド５１は、取り付けフランジ６６及び孔６７を備えることが好ましく、この取り付けフランジ６６及び孔６７により、ねじ、リベット、はんだ基板ロックなどによってシュラウド５１を回路基板２３に取り付けて接続することができる。

図５に示したように、シュラウドの後部空洞６５は、一対の垂直アーム６９の形で示した１以上のリテーナ６８を備えることが好ましく、各アームは、オフセット（内側に延在するように示した）キャッチ又は肩部７１で終端する自由端７０を有する。これらのキャッチ７１は、コネクタ２５の外側下方の端に配置されているように示された、外側シールド３０内に形成された一対の対応するノッチ８０に嵌まることによって、コネクタ２５の外側シールド３０と係合する。キャッチは、これらのノッチ８０の上側面８１に当たり、シュラウド５１内の適所にコネクタ２５を保持する。キャッチは、ばね又は押圧アーム９０によってソケットコネクタ２５に加えられる力に対抗する反作用面として働く。この点に関して、図５で分かるように、反力がすべて等しくなるように、キャッチの平坦（たん）な端部が共通平面にあるようにすることが望ましい。キャッチがソケットコネクタの下端と係合し、ばねアームがソケットコネクタの上面と係合することが分かる。このようにして、シュラウドは、該シュラウドの取り付けフランジ６６と協働して、ソケットコネクタ２５に対してプラグコネクタを抜き差す際に発生する有害な応力からソケットコネクタを保護する働きをする。

本発明の１つの重要な形態において、シュラウド５１は、該シュラウド５１と一体に形成されることが好ましいばねアーム９０を含む。図６及び７で最もよく分かるように、ばねアームは、シュラウドの後ろ半分に形成され、かつ、シュラウドの後側内部空洞６５と連通するスロット９１内に延在している。ばねアーム９０は、まず、シュラウドの後面５３内で垂直方向に延在し、次に、シュラウド５１の後ろ半分の上壁９２内で水平方向に延在している片持ち式に延在することが分かる。ばねアーム９０は、後側内部空洞６５内に下方に延在する押圧部材９６を有する自由端９５で終端する。

押圧部材９６の先端は、コネクタ２５の外側シールド３０の外側面と接触し、この点に関し、シュラウド５１の外表面の一部分又はすべてに導電材料を成形するか又はめっきすることが望ましい。これは、シュラウドをプラスチックなどの材料で成形し、次に、それをめっきすることによって容易に行うことができる。めっきによって、回路基板２３とシュラウド５１の電気接続を、取り付けフランジ６６内又はそれに沿って生じる接続点によって確立することができる。また、シュラウド５１とコネクタとの間の電気接続が押圧部材９６の先端で、また、必要に応じて保持キャッチ７１の先端で確立される。

作用において、片持ち式ばねアーム９０は、コネクタ２５を押して回路基板２３と接触させ、回路基板２３上に位置決めし、それにより、コネクタ２５、特に、端子テール部４０を、リフロー型はんだ付け作業ではんだ付けすることができる。シュラウド５１は、覆われたコネクタ２５を、プラグコネクタ３６の抜き差しサイクルで生じる荷重、並びに、ユーザから接続ケーブル１９とプラグコネクタ３６を介して伝わる可能性のある振動から保護する手段として働く。

中間取り付け壁５５を使って、シュラウド５１と回路基板２３とを、隔壁又は取り付け壁２１に支持することができる。シュラウド後面５３は、回路基板２３の表面まで下方に延在していないことが好ましく、凹部９８を含む様にしてもよい（図６）。これにより、リフローはんだプロセス中に端子テール部領域へアクセスすることが許容される。

コネクタ端子テール部４０が過大応力を受けたり曲げられたりするのを防ぐために、コネクタ２５の外側シールド３０は、回路基板２３と対向する停止面１００を有し、端子テール部４０と接地テール部４２によってコネクタ２５の下方への移動を制限するオーバトラベル脚９９（図７及び８）を備えることができる。

本発明を、導電性被覆を有する絶縁体の観点から説明したが、他の構造が適切な場合があることを理解されよう。例えば、シュラウドの導電面はインサートで形成されてもよく、若しくは、シュラウドは導電材料からダイキャストされてもよい。シュラウドは、実質的にソケットコネクタ（少なくともその３つ側面）を取り囲むだけでなく、ソケットコネクタと回路基板との間のはんだ接続に抜き差し応力が伝わらないように、ソケットコネクタをシュラウド内の適所に保持し回路基板に取り付ける手段を提供する。

本発明の好ましい実施形態を示し説明したが、本発明の精神から逸脱することなく変更及び修正を行うことができることは当業者には明らかであろう。本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によって定義される。

本発明の原理に従って構成された保護保持シュラウドを利用したコネクタ組み立て体の斜視図であり、ケーブルプラグコネクタが位置合わせされた状態を示す。 図１のコネクタ組み立て体の斜視図であり、プラグコネクタがコネクタ組み立て体に完全に差し込まれた状態を示す。 図１のコネクタ組み立て体の分解図であり、組み立て体の部品間の相互関係を示す。 図１のコネクタ組み立て体のシュラウド部品の斜視図である。 図４のシュラウド部品の下側から見た斜視図である。 図４の後部から見たシュラウド部品の斜視図であり、ソケットコネクタの適所に置かれた状態を示す。 図６のシュラウド部品だけを線７−７に沿って切断した断面図である。 図１の線８−８に沿って切断したコネクタ組み立て体の断面図である。

Claims (19)

1. 複数の導電トレースを含むプリント回路基板と、
   複数の端子を含み、該端子がトレースに有効に接続されるようにプリント回路基板上に配置されたソケットコネクタと、
   該ソケットコネクタを取り囲むシュラウドとを有し、
   該シュラウドは内部空洞を含み、ソケットコネクタの大部分がシュラウドの内部空洞内に配置されるように内部空洞がプリント回路基板に有効に接続されており、シュラウドは、ソケットコネクタをプリント回路基板に対して所望の向きに維持するために、ソケットコネクタの第１の面と接触する自由端を具備する押圧アームを更に含む電子コネクタ組み立て体。
2. 前記自由端は、ソケットコネクタ上に、プリント回路基板の方向に力を加える、請求項１に記載の電子コネクタ組み立て体。
3. 前記内部空洞は複数の壁によって画定され、前記押圧アームは壁の内の１つに一体的に形成される、請求項１に記載の電子コネクタ組み立て体。
4. 前記シュラウドは後壁と上壁とを含み、前記押圧アームは後壁に一体的に形成され、かつ、上壁に画定されたスロット内に片持ちされて延在する、請求項１に記載の電子コネクタ組み立て体。
5. 前記押圧アームの自由端は、ソケットコネクタとの接触がソケットコネクタの両端の中間で生じるように配置される、請求項１に記載の電子コネクタ組み立て体。
6. 前記ソケットコネクタの第１の面がシールドを含み、該シールドと接触してシールドとトレースとの間に接地伝達経路を画定する導電部が押圧アーム上に配置されている、請求項１に記載の電子コネクタ組み立て体。
7. 前記ソケットコネクタは、回路基板に形成された孔と係合する一連の取り付け脚と、該取り付け脚に近接して配置され、プリント回路基板と接触し、かつ、前記取り付け脚と前記プリント回路基板の間の係合を制限する少なくとも１つの拡張部とを含む、請求項１に記載の電子コネクタ組み立て体。
8. 前記シュラウドはプラスチックから形成されるとともに、導電性被覆でめっきされており、前記シュラウドと前記ソケットコネクタとの間の接触点が導電性の電気経路を確立する、請求項１に記載の電子コネクタ組み立て体。
9. 前記シュラウドは複数の壁を含み、第１の複数の前記壁は、前記ソケットコネクタを収容する前記シュラウドの筐体部を画定し、第２の複数の壁は、前記ソケットコネクタと嵌合するプラグコネクタを受容する差し込み口部を画定する、請求項１に記載の電子コネクタ組み立て体。
10. 前記シュラウドは、更に、該シュラウドと一体に形成された少なくとも２つの保持部材を含み、該保持部材が前記押圧アームから離間されており、前記ソケットコネクタの第２及び第３の面と前記ソケットコネクタとが係合する、請求項３に記載の電子コネクタ組み立て体。
11. 前記２つの保持部材は、前記シュラウドの一対の対向する壁に形成され、前記押圧アームは、前記シュラウドの異なる壁に形成される、請求項１０に記載の電子コネクタ組み立て体。
12. 前記シュラウドは、該シュラウドを回路基板に取り付ける手段を含み、前記押圧アームは、ソケットコネクタにプリント回路基板の方向に力を加え、それにより、前記シュラウドは前記ソケットコネクタに取り付けられ、前記シュラウド及びソケットコネクタがともに回路に実装されたときに、回路基板は前記シュラウドと前記ソケットコネクタの下に配置される、請求項１２に記載のシュラウド。
13. 前記第２の組の壁は、後壁と上壁とを含み、前記押圧アームは後壁に一体的に形成され、上壁に画定されたスロット内に片持ちされて延在する、請求項１２に記載のシュラウド。
14. 前記第２の組の壁は、更に、前記後壁及び上壁から斜めに延在する一対の側壁を含み、前記第１の壁が前記側壁の内の１つである、請求項１４に記載のシュラウド。
15. 前記側壁の他方に形成された第２の保持部材を含み、該保持部材は、それぞれ、前記空洞内に延在する肩部を備え、該肩部は、前記ソケットコネクタと係合し、前記押圧アームによって前記ソケットコネクタに印加される力に対抗する反作用面を画定する、請求項１５に記載のシュラウド。
16. 前記シュラウドは導電性被覆を含み、これにより、前記シュラウドが該シュラウドと前記ソケットコネクタシールドとの間に導電経路が画定される、請求項１２に記載のシュラウド。
17. 前記肩部は、前記押圧アームの自由端から離間され、該押圧アームの自由端に対向して配置されている、請求項１６に記載のシュラウド。
18. 前記肩部は共通平面内にある、請求項１８に記載のシュラウド。
19. 回路基板上にソケットコネクタを保持するシュラウドであって、前記ソケットコネクタが、外部導電性シールド、及び、回路基板に取り付け可能な複数の端子テール部を備え、
    前記シュラウドが中空の本体と押圧アームとを有し、
    前記中空の本体は、前記ソケットコネクタに取り付けられたときに前記ソケットコネクタの少なくとも一部分を収容する内部空洞と、前記ソケットコネクタと嵌合可能なプラグコネクタを受容する差し込み口部とを含み、前記シュラウド本体は、前記空洞の両側の壁に形成された一対の保持部材を含み、該保持部材は、前記シュラウドが前記ソケットコネクタに付けられたときに前記ソケットコネクタの第１の面と係合するように前記空洞内に延在し、本体が、前記シュラウドと前記ソケットコネクタの間に導電経路を提供するように導電性であり、
    前記押圧アームは、ソケットコネクタの第２の面と接触する自由端を備え、該押圧アームの自由端が、前記保持部材と反対に片持ち式に前記空洞内に少なくとも部分的に延在し、押圧アームは、前記シュラウドが前記ソケットコネクタに付けられたときに該ソケットコネクタの第２の面と接触する自由端を有し、該押圧アームの自由端は、前記保持部材が、前記押圧アームの自由端によって前記ソケットコネクタに加わる力に対抗するように前記保持部材と対向しているシュラウド。
    

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