JP2007136759A - Liquid delivering head - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インク等の液体を吐出して記録動作を行う記録装置等に適用される液体吐出ヘッドに関するものである。なお、本発明の液体吐出ヘッドは、一般的な記録装置以外にも、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリント部を有するワードプロセッサ等の装置、さらには、各種処理装置と複合的に組み合わされた産業用記録装置に適用することができる。 The present invention relates to a liquid discharge head applied to a recording apparatus or the like that performs a recording operation by discharging a liquid such as ink. The liquid discharge head according to the present invention is combined with a copying machine, a facsimile having a communication system, a word processor having a printing unit, and various processing apparatuses in addition to a general recording apparatus. It can be applied to an industrial recording apparatus.
インクジェットプリンタ等の記録装置は、いわゆるノンインパクト記録方式の記録装置であり、高速な記録や、様々な記録メディアに対する記録が可能である。加えて、記録時における騒音がほとんど生じないという特徴を有するため、プリンタ、ワードプロセッサ、ファクシミリ、複写機等の記録機構を担う装置として広く採用されている。 A recording apparatus such as an ink jet printer is a so-called non-impact recording apparatus, and can perform high-speed recording and recording on various recording media. In addition, since it has a feature that noise during recording hardly occurs, it is widely adopted as a device that bears a recording mechanism such as a printer, a word processor, a facsimile, a copying machine, and the like.
図9は、例えば特許文献1に開示された一従来例によるプリンタ(記録装置)を示すもので、これは、装置本体M1000、給送部M3022、排出トレイM1004から構成される。さらに、装置本体の内部は、図10に示すように、シャーシM3019と各記録動作機構等から構成されており、記録位置に搬送された被記録媒体に所望の記録を行う記録ヘッド(液体吐出ヘッド)H1001がキャリッジM4001に搭載される。キャリッジM4001には、ヘッドの位置決め基準(不図示)、ロック機構(不図示)、電気接続を行うコネクタM4002が具備されている。 FIG. 9 shows a printer (recording apparatus) according to a conventional example disclosed in, for example, Patent Document 1, which includes an apparatus main body M1000, a feeding unit M3022, and a discharge tray M1004. Further, as shown in FIG. 10, the inside of the apparatus main body is composed of a chassis M3019, each recording operation mechanism, and the like, and a recording head (liquid ejection head) that performs desired recording on a recording medium conveyed to a recording position. ) H1001 is mounted on the carriage M4001. The carriage M4001 is provided with a head positioning reference (not shown), a lock mechanism (not shown), and a connector M4002 for electrical connection.
図11は、記録ヘッドH1001の全体を示す斜視図である。この記録ヘッドH1001は、発熱抵抗体を有する電気熱変換素子によってインクを加熱し、膜沸騰の作用によりインク滴を吐出させる記録素子基板H1100を有する。さらに、記録素子基板H1100に装置本体M1000からの駆動信号等を印加する電気配線手段と、インクタンクを保持し記録素子基板H1100にインクを供給するためのインク流路を形成するインク供給部材H1500等を有する。記録素子基板H1100は、インクを吐出する吐出口H1101を具備している。記録素子基板H1100は、平面性が高く、放熱性の良い支持板H1200を介してインク供給部材H1500に保持される。 FIG. 11 is a perspective view showing the entire recording head H1001. The recording head H1001 has a recording element substrate H1100 that heats ink by an electrothermal conversion element having a heating resistor and discharges ink droplets by the action of film boiling. Furthermore, an electrical wiring unit that applies a drive signal from the apparatus main body M1000 to the recording element substrate H1100, an ink supply member H1500 that holds an ink tank and forms an ink flow path for supplying ink to the recording element substrate H1100, and the like. Have The recording element substrate H1100 includes an ejection port H1101 that ejects ink. The recording element substrate H1100 is held by the ink supply member H1500 via a support plate H1200 having high flatness and good heat dissipation.
電気配線手段は、キャリッジM4001のコネクタM4002が押圧される剛性のある電気配線基板H1303と、インク供給部材H1500の外形に沿って配線を引き回すフレキシブルな電気配線基板H1300から構成されている。電気配線基板H1303には、コネクタM4002と電気接続を行うための複数の端子H1305が具備されており、端子H1305が配置されている領域を信号入力部H1304としている。インク供給部材H1500は、キャリッジM4001に位置決め固定されるための突き当て基準面H1506L、H1506R、係合部H1507L、H1507R、押圧部H1508L、H1508Rを有している。押圧部H1508L、H1508Rには、押圧力P1L、P1Rが加えられる。 The electric wiring means includes a rigid electric wiring board H1303 to which the connector M4002 of the carriage M4001 is pressed, and a flexible electric wiring board H1300 that routes the wiring along the outer shape of the ink supply member H1500. The electrical wiring board H1303 is provided with a plurality of terminals H1305 for electrical connection with the connector M4002, and a region where the terminals H1305 are arranged is a signal input portion H1304. The ink supply member H1500 has abutting reference surfaces H1506L and H1506R, engaging portions H1507L and H1507R, and pressing portions H1508L and H1508R for positioning and fixing to the carriage M4001. The pressing forces P1L and P1R are applied to the pressing portions H1508L and H1508R.
図12は、図11に示す記録ヘッドH1001の背面側からの斜視図である。記録ヘッドH1001には、インクタンク(不図示)からインクを導く流路が形成されており、その端部にはゴミの侵入を防ぐフィルターH1509が具備されている。また、フィルターH1509を囲うようにシールゴムH1510が具備されている。記録ヘッドH1001には、一般的に4色(ブラック、イエロー、マゼンタ、シアン)または、6色(ブラック、イエロー、マゼンタ、シアン、ライトマゼンタ、ライトシアン)のインクタンクが装着される。記録ヘッドH1001には、インクタンクを取り付けるための係合部を有したタンクホルダーH1600が固定される。各色のインクタンクは、記録ヘッド側の仕切り壁H1503、タンクホルダー側の仕切り壁H1601によって仕切られたそれぞれの位置(タンク装着部)に装着される。 FIG. 12 is a perspective view from the back side of the recording head H1001 shown in FIG. The recording head H1001 has a flow path for guiding ink from an ink tank (not shown), and a filter H1509 for preventing dust from entering at the end thereof. Further, a seal rubber H1510 is provided so as to surround the filter H1509. The recording head H1001 is generally equipped with ink tanks of four colors (black, yellow, magenta, cyan) or six colors (black, yellow, magenta, cyan, light magenta, light cyan). A tank holder H1600 having an engaging portion for attaching an ink tank is fixed to the recording head H1001. Each color ink tank is mounted at each position (tank mounting portion) partitioned by the recording head side partition wall H1503 and the tank holder side partition wall H1601.
図13ないし図15は、プリンタ本体M1000と記録ヘッドH1001の電気的接続を行うコンタクト部の構成を説明するものである。すなわち、キャリッジM4001への記録ヘッドH1001の装着によって、図14および図15に示すように、電気配線基板H1303の端子H1305とキャリッジM4001のコネクタM4002の端子M4003が接続する。 FIGS. 13 to 15 illustrate the configuration of a contact portion that electrically connects the printer main body M1000 and the recording head H1001. That is, by mounting the recording head H1001 on the carriage M4001, as shown in FIGS. 14 and 15, the terminal H1305 of the electric wiring board H1303 and the terminal M4003 of the connector M4002 of the carriage M4001 are connected.
記録ヘッドH1001は、例えば、記録ヘッドの基準面H1506L、H1506RとキャリッジM4001の基準面(不図示)を係合部H1507L、1507Rを介した押圧力P1L、P1Rにより突き当てることでキャリッジM4001に固定する。
しかしながら、キャリッジに固定された記録ヘッドに対して、コンタクト部は常に荷重をかける構成となっているため、記録ヘッドを構成する材料によっては、変形が大きくなり電気的な接続が不安定になることがあった。 However, the contact portion is always configured to apply a load to the recording head fixed to the carriage, so that depending on the material constituting the recording head, the deformation becomes large and the electrical connection becomes unstable. was there.
図16は、説明のためタンクホルダーH1600を取り外した状態の記録ヘッドH1001を示す。破線で示す領域は、記録ヘッドH1001の背面側からみた信号入力部H1304である。ここで、電気配線基板H1303の端子H1305に対して、キャリッジM4001のコネクタM4002の端子M4003が押圧され電気接続を行っている。 FIG. 16 shows the recording head H1001 with the tank holder H1600 removed for explanation. A region indicated by a broken line is a signal input portion H1304 viewed from the back side of the recording head H1001. Here, the terminal M4003 of the connector M4002 of the carriage M4001 is pressed against the terminal H1305 of the electrical wiring board H1303 to make electrical connection.
詳しく説明すると、図13および図14は、図12に示すA面の断面図であり、コネクタM4002の接続面には、端子M4003が具備されている。記録ヘッドH1001がキャリッジM4001に固定されるとともに電気配線基板H1303に押圧力P2によって押圧されると、記録ヘッドH1001がキャリッジM4001に固定され、電気配線基板H1303にコンタクト荷重がかかった状態となる。このとき、コンタクト荷重である押圧力P2により、図15に示すように、記録ヘッドH1001の構成部品であるインク供給部材H1500が変形し、その変形量Lは、押圧方向に発生する。なお、図15は図12に示すB面の断面図である。 More specifically, FIG. 13 and FIG. 14 are cross-sectional views of the A surface shown in FIG. 12, and the connection surface of the connector M4002 is provided with a terminal M4003. When the recording head H1001 is fixed to the carriage M4001 and pressed against the electric wiring board H1303 by the pressing force P2, the recording head H1001 is fixed to the carriage M4001 and a contact load is applied to the electric wiring board H1303. At this time, as shown in FIG. 15, the ink supply member H1500 that is a component of the recording head H1001 is deformed by the pressing force P2 that is the contact load, and the deformation amount L is generated in the pressing direction. FIG. 15 is a cross-sectional view of the B surface shown in FIG.
近年、記録ヘッドの多色化、多ノズル化によって電気接続の接点数が増えたことにより、コンタクト荷重が増加している。また、高解像度のプリントを得るために、吐出口を小型化し、吐出液滴の小液滴化が進んでいるが、その小さな吐出口には、異物が詰まりやすい。このため、流路を構成する樹脂材料には、外力の作用によって欠落しやすいガラスフィラーを極力減らしたものが望ましいが、ガラスフィラーの含有量を減らした場合、樹脂材料の剛性が低下する。例えば、主成分が同じ樹脂材料でもガラスフィラーが25%添加されているものに比べ、ガラスフィラーが0%の樹脂は、曲げ弾性率が1/3程度になる。 In recent years, the contact load has increased due to the increase in the number of contacts for electrical connection due to the increase in the number of colors of the recording head and the increase in the number of nozzles. Further, in order to obtain a high-resolution print, the discharge port is downsized and the discharge droplets are becoming smaller. However, the small discharge port is likely to be clogged with foreign matters. For this reason, it is desirable that the resin material constituting the flow path is reduced as much as possible of glass fillers that are easily lost due to the action of external force. However, when the glass filler content is reduced, the rigidity of the resin material is lowered. For example, a resin with 0% glass filler has a flexural modulus of about 1/3 compared with a resin material having the same main component but with 25% glass filler added.
また、それとは別に、従来の構成では、フィルターH1509より記録素子基板H1100へ至るインク流路において、内在するインクが環境温度の変化等により、フィルターH1509より溢れ出ることがあった。 In addition, in the conventional configuration, in the ink flow path from the filter H1509 to the recording element substrate H1100, the ink that is present may overflow from the filter H1509 due to a change in environmental temperature or the like.
本発明は、上記従来の技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであり、液体吐出ヘッドの電気接続時のコンタクト荷重によるたわみを低減し、タンクと接続するフィルターから溢れる液体の漏出を回避できる液体吐出ヘッドを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned unsolved problems of the prior art, reduces the deflection due to the contact load when the liquid discharge head is electrically connected, and leaks the overflowing liquid from the filter connected to the tank. An object is to provide a liquid discharge head that can be avoided.
本発明の液体吐出ヘッドは、電気信号に応じて吐出口から液体を吐出するエネルギー発生手段を備えた吐出素子基板と、前記吐出素子基板と電気的に接続される電気接続部および信号入力部を有する電気配線手段と、前記吐出素子基板および前記電気配線手段を保持固定し、前記吐出素子基板に液体を供給するためのタンクを装着するタンク装着部を有する液体供給部材と、を備えており、前記液体供給部材に、前記電気配線手段の前記信号入力部の背面側で前記タンク装着部に向かって互いに隙間を介して突出する複数の突出部を設けたことを特徴とする。 The liquid ejection head of the present invention includes an ejection element substrate having energy generating means for ejecting liquid from an ejection port in response to an electrical signal, an electrical connection portion electrically connected to the ejection element substrate, and a signal input portion. An electrical wiring means, and a liquid supply member having a tank mounting portion for holding and fixing the ejection element substrate and the electrical wiring means and mounting a tank for supplying a liquid to the ejection element substrate, The liquid supply member is provided with a plurality of projecting portions projecting from each other through a gap toward the tank mounting portion on the back side of the signal input portion of the electric wiring means.
タンク装着部の突出部によって、液体吐出ヘッドの電気接続時のコンタクト荷重によるたわみを低減して電気接続の信頼性を向上させる。また、突出部間の隙間に、タンクと圧接するフィルターから溢れる液体をトラップ(捕捉)することができる。 The protrusion of the tank mounting portion reduces the deflection due to the contact load when the liquid discharge head is electrically connected, thereby improving the reliability of the electrical connection. Moreover, the liquid overflowing from the filter press-contacted with the tank can be trapped (captured) in the gap between the protrusions.
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1ないし図4に示すように、液体吐出ヘッドである記録ヘッド1は、電気信号に応じて吐出口101から液体であるインクを吐出するエネルギー発生手段を備えた吐出素子基板である記録素子基板100を有する。電気配線手段は、記録素子基板100と電気的に接続される電気接続部を有するフレキシブルな電気配線基板300および剛性のある電気配線基板303とを備えている。電気配線基板303は、液体供給部材であるインク供給部材500の側面においてプリンタ本体(装置本体)に当接される信号入力部304を有し、信号入力部304の端子305にプリンタ本体のコネクタM4002の端子を押圧することで電気接続が行われる。
As shown in FIGS. 1 to 4, a recording head 1 which is a liquid ejection head is a recording element substrate which is an ejection element substrate provided with energy generating means for ejecting liquid ink from an ejection port 101 according to an electrical signal. 100. The electrical wiring means includes a flexible
記録素子基板100を支持する支持板200および電気配線基板300は、記録素子基板100に対してインクを供給するための流路を備えたインク供給部材500に保持固定される。インク供給部材500は、複数の着脱自在なインクタンクを装着するタンク装着部と、インクタンクより記録素子基板100へ向けてインクを供給するインク供給口を有し、インク供給口にフィルター509を備える。
The
インク供給部材500は、インク供給口と電気配線基板303の信号入力部304を支持する部位の間で、プリンタ本体からのコンタクト荷重を受ける複数の突出部514を有する。複数の突出部514は、インクタンクが並ぶ方向に複数並ぶことで、フィルター509から溢れるインクをトラップするための隙間を形成する。この隙間は、前記コンタクト荷重を受ける方向に延在し、そのインクタンク側と、インクタンクを装着するタンク装着方向の2方向に開口している。
The
あるいは、突出部が並ぶことによってできる隙間がコンタクト荷重を受ける方向のインクタンク側の1方向にのみ開口し、複数の突出部の上部が互いに接合していてもよい。 Alternatively, the gap formed by arranging the protrusions may be opened only in one direction on the ink tank side in the direction of receiving the contact load, and the upper portions of the plurality of protrusions may be joined to each other.
インク供給部材は、各タンク装着部間に仕切り壁を有し、かつ、各突出部が上部で全ての仕切り壁およびタンク装着部の両端の壁部と接合していてもよい。そして、仕切り壁間に突出部が複数並ぶことで隙間を複数形成しているとよい。 The ink supply member may have a partition wall between the tank mounting portions, and each protrusion may be joined to all the partition walls and the wall portions at both ends of the tank mounting portion at the top. A plurality of gaps may be formed by arranging a plurality of protrusions between the partition walls.
インク供給部材は、電気配線基板を保持固定し、かつ、インクタンクを装着するタンク装着部を有する第1の部材と、インク供給路(液体供給路)を形成する第2の部材とがクリアランスを有するように接合された構成でもよい。 The ink supply member holds and fixes the electrical wiring board and has a clearance between the first member having a tank mounting portion for mounting the ink tank and the second member forming the ink supply path (liquid supply path). The structure joined so that it may have may be sufficient.
図1は実施例1を示す斜視図である。本実施例の記録ヘッド1は、電気信号に応じて膜沸騰をインクに対して生じせしめるための熱エネルギーを生成する電気熱変換体を用いて記録を行う方式のヘッドである。 FIG. 1 is a perspective view showing the first embodiment. The recording head 1 of the present embodiment is a head that performs recording using an electrothermal transducer that generates thermal energy for causing film boiling in ink in accordance with an electrical signal.
記録ヘッド1は、記録素子基板100、2つの電気配線基板300、303、インク供給部材500およびタンクホルダー600を有する。
The recording head 1 includes a recording element substrate 100, two
記録素子基板100は、シリコン製の基板の中央にインク供給口が長穴の形状で開いており、この基板上には複数の発熱抵抗体(電気熱変換体)がほぼ等間隔でインク供給口の両側に並んでいる。このような発熱抵抗体を形成した基板はヒーターボードと呼ばれている。ヒーターボードの外部には発熱抵抗体に電力を供給するための配線が引き回されていて、ヒーターボード上の両端に設置されている電極パッドと結線されている。このようなヒーターボード上に複数の吐出口101からなる吐出口群を有するオリフィスプレート等を貼り付けて、記録素子基板100が完成する。そして、ヒーターボードの電極パッド上にバンプを形成し、電気配線基板300との間をインナーリードによるTAB実装法によって電気接合し、接続部分は封止剤によって封止する。また、記録素子基板100は、支持板200を介してインク供給部材500に接着固定され、インクタンクから通ずるインク流路が記録素子基板100の裏面に接続される。
In the recording element substrate 100, an ink supply port is opened in the shape of a long hole in the center of a silicon substrate, and a plurality of heating resistors (electrothermal converters) are formed on the substrate at approximately equal intervals. Are lined up on both sides. A substrate on which such a heating resistor is formed is called a heater board. Wiring for supplying electric power to the heating resistor is routed outside the heater board, and is connected to electrode pads installed at both ends of the heater board. The recording element substrate 100 is completed by attaching an orifice plate or the like having a discharge port group including a plurality of discharge ports 101 on such a heater board. Then, bumps are formed on the electrode pads of the heater board, and the
図2は、タンクホルダー600およびインクタンクを取り外した状態のインク供給部材500を示す。また、図3は、図2に示すA面の断面図、図4は同じくB面の断面図である。
FIG. 2 shows the
インク供給部材500は、信号入力部304を有する電気配線基板303を支持する部位の背面側でプリンタ本体側のコネクタM4002からコンタクト荷重を受ける方向に互いに隙間を形成する複数の突出部514を有する。複数の突出部514は、電気接続時のコンタクト荷重に対するヘッドのたわみを低減し、電気接続の信頼性を向上させる。この突出部514は、図4に示すように、同様の目的で設けてある格子状のリブ515より大きく突出する。そして、タンク装着部の仕切り壁503、504に繋がりインクタンクを装着した際に各色が並ぶ方向に伸びており、かつ端部ではインクタンクを支持する両端壁と接合している。
The
この突出部514は、コンタクト荷重が最も大きくなる信号入力部304の中心に近い位置にあるほど、さらにこの屈曲部肉厚が厚いほど剛性が上がり効果がある。また、フィルター509からインクが垂れた場合、各突出部514の間に形成された隙間にインクを表面張力にてトラップすることができる。
As the
本実施例によれば、記録ヘッドの電気接続時のコンタクト荷重に対するヘッドのたわみを低減し、電気接続の信頼性を向上させるとともに、インクタンクからフィルターを経て溢れるインクをインク供給部材内にトラップすることで、インク漏れを回避できる。このようにして、記録ヘッドの性能向上に貢献できる。 According to this embodiment, the deflection of the head with respect to the contact load during the electrical connection of the recording head is reduced, the reliability of the electrical connection is improved, and the ink overflowing from the ink tank through the filter is trapped in the ink supply member. Thus, ink leakage can be avoided. In this way, it is possible to contribute to improving the performance of the recording head.
図5ないし図8は実施例2を示す。これは実施例1と同様に、電気信号に応じて膜沸騰をインクに対して生じせしめるための熱エネルギーを生成する電気熱変換体を用いて記録を行う方式のヘッドである。 5 to 8 show a second embodiment. As in the first embodiment, this is a head that performs recording using an electrothermal transducer that generates thermal energy for causing film boiling to occur in ink in accordance with an electrical signal.
本実施例の記録ヘッド1は、実施例1と同様の記録素子基板、電気配線基板、インク供給部材500、タンクホルダー600等で構成される。これらの構成部品は実施例1と同様であるから同一符合で表わし、説明は省略する。
The recording head 1 according to the present exemplary embodiment includes a recording element substrate, an electric wiring substrate, an
図5および図6に示すように、記録ヘッド1は、信号入力部304を有する電気配線基板を支持するインク供給部材500の背面側に、プリンタ本体のコネクタM4002からコンタクト荷重を受ける方向に隙間を形成する複数の突出部514を有する。この突出部514は、図7に示すように、同様に電気接続時のコンタクト荷重に対するヘッドのたわみを低減し、電気接続の信頼性を向上することを目的に設けてある格子状のリブ515より大きく突出する。各突出部514の間の隙間は、コンタクト荷重を受ける方向のみに開口する。
As shown in FIGS. 5 and 6, the recording head 1 has a gap in the direction of receiving a contact load from the connector M4002 of the printer body on the back side of the
各突出部514の上部はカバー部材514aに接合され、仕切り壁503、504に繋がり、かつ、インクタンクを支持する両端壁と接合している。
The upper part of each
突出部514は、コンタクト荷重が最も大きくなる信号入力部304の中心に近い位置にあるほど、さらにこの屈曲部肉厚が厚いほど剛性が上がり効果がある。
As the
本実施例のインク供給部材500は、図7および図8に示すように、第1の部材(第1の液体供給部材)501と第2の部材(第2の液体供給部材)502が、流路周囲のエネルギーダイレクタで超音波溶着をした接合部を有する接合体である。第2の部材502は、液体供給路であるインク流路を形成している。また、第1の部材501と第2の部材502の接合は、超音波溶着による溶着面以外の場所で例えば0.2程度のクリアランスを設けている。これにより、フィルター509からインクが垂れた場合、インクの一部は第1の部材501と第2の部材502の間のクリアランスへ進入し、トラップされることになる。
As shown in FIGS. 7 and 8, the
本実施例によれば、電気接続時のコンタクト荷重に対するヘッドのたわみを低減し、電気接続の信頼性を向上させると同時に、インクタンクと圧接するフィルターから溢れるインクをインク供給部材内により一層確実にトラップすることができる。このようにして、記録ヘッドの性能向上に貢献できる。 According to this embodiment, the deflection of the head with respect to the contact load at the time of electrical connection is reduced, the reliability of electrical connection is improved, and at the same time, the ink overflowing from the filter in pressure contact with the ink tank is more reliably contained in the ink supply member. Can be trapped. In this way, it is possible to contribute to improving the performance of the recording head.
1 記録ヘッド
100 記録素子基板
101 吐出口
200 支持板
300、303 電気配線基板
304 信号入力部
305 端子
500 インク供給部材
501 第1の部材
502 第2の部材
503、504 仕切り壁
509 フィルター
514 突出部
515 格子状のリブ
600 タンクホルダー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Recording head 100 Recording element board | substrate 101
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Cited By (1)
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JP2013248802A (en) * | 2012-05-31 | 2013-12-12 | Canon Inc | Liquid discharge head and liquid discharge apparatus |
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2005
- 2005-11-16 JP JP2005330983A patent/JP2007136759A/en active Pending
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