JP6615426B1 - 電磁操作装置 - Google Patents

Abstract

複数の開閉器（２００）を一括で手動操作する手動操作部（２０）は、開閉器（２００）を操作する電磁操作装置本体部（１０）のフレーム（１１）に回動自在に保持され、複数の電磁操作装置本体部（１０）が並べられた領域に掛け渡されて配設されたシャフト（５）、シャフト（５）を回動操作する持ち手部（９）を有するハンドル部（７）、電磁操作装置本体部（１０）の各々に対応してシャフト（５）に各別に装着された複数のカム（６）、シャフト（５）と各々の電磁操作装置本体部（１０）の可動軸（１）との間に設けられ、フレーム（１１）に支持された回転軸（３ａ）に回動自在に支持され、一端部がカム（６）に、他端部が可動軸（１）に接するリンク部材（３）を備え、ハンドル部（７）の開極操作に伴ってシャフト（５）を回動させ、カム（６）およびリンク部材（３）を介して複数の可動軸（１）を同時に移動させるように構成された。

Description

本願は、例えば開閉器を操作する電磁操作装置に関するものである。

開閉器として、可動接触子と固定接触子とを真空容器内に内蔵した真空遮断器があり、可動接触子を移動させることにより開閉操作が行われる。開閉器を操作する電磁操作装置は、電磁操作だけではなく、手動操作が可能となるように構成されている。手動で開極操作を行う場合は、例えば、作業者が回転軸を回動させることで回転軸に固定されたレバーを駆動させ、レバーによって直接的に電磁操作装置の可動軸を押して駆動させていた。また、その回転軸はレンチ等の工具を用いて駆動される構成であった（例えば、特許文献１参照）。
また、従来の開閉装置として三相分のスイッチ部（開閉器）に対して一括で開閉操作を行う構成が開示されており、手動操作時には別部品のハンドルを主軸（回転軸）に装着し、その主軸に固定されたレバーによって直接的に駆動軸（可動軸）を駆動させていた（例えば、特許文献２参照）。

特許第５９０１３５１号公報 特許第４６６８１６５号公報

特許文献１の電磁操作装置は、手動操作のための機構部が電磁操作装置と一対に設けられていた。そのため、一台の開閉装置の中に三相分の開閉器が備えられ、三相個別に電磁操作装置が設けられた構成を想定した場合、手動開極操作を行うにあたって一相毎に手動操作を行う必要があるため一時的に欠相状態が発生していた。

また、特許文献１および２の構成にあっては、可動軸を回転軸に固定したレバーによって直接的に駆動させる構造であるため、レバーが固定された回転軸を直接回転操作するに足りる操作トルクが必要であり、一括で手動操作する装置の台数の増加により操作トルクが大きくなる点において操作性に問題があった。また、手動操作のためのハンドル等が装置側に装備されていない点においても操作性に問題があった。

本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、複数の開閉器に対し一括で手動操作を行うことを可能とするとともに、操作性に優れた電磁操作装置を提供することを目的とする。

本願に開示される電磁操作装置は、複数の開閉器に対して一括して手動で開極操作を行う手動操作部を備えた電磁操作装置において、上記手動操作部は、上記開閉器を操作する電磁操作装置本体部のフレームに回動自在に保持され、複数の上記電磁操作装置本体部が並べられた領域に掛け渡されて配設されたシャフト、上記シャフトを回動操作する持ち手部を有するハンドル部、複数の上記電磁操作装置本体部の各々に対応して上記シャフトに各別に装着された複数のカム、上記シャフトと各々の上記電磁操作装置本体部の可動軸との間に設けられ、上記フレームに支持された回転軸に回動自在に支持され、一端部が上記カムに、他端部が上記可動軸に接するリンク部材を備え、上記ハンドル部の開極操作に伴って上記シャフトを回動させ、上記カムおよび上記リンク部材を介して複数の上記可動軸を同時に移動させるように構成され、上記ハンドル部は、上記シャフトに平行に設けられた一本の上記持ち手部と、上記シャフトの両端部から各々径方向外側に伸び、上記持ち手部の両端部に各々連結されたアーム部によって構成され、上記持ち手部は上記電磁操作装置の正面側に露出した状態に配設されたものである。
また、本願に開示される電磁操作装置は、複数の開閉器に対して一括して手動で開極操作を行う手動操作部を備えた電磁操作装置において、上記手動操作部は、上記開閉器を操作する電磁操作装置本体部のフレームに回動自在に保持され、複数の上記電磁操作装置本体部が並べられた領域に掛け渡されて配設されたシャフト、上記シャフトを回動操作する持ち手部を有するハンドル部、複数の上記電磁操作装置本体部の各々に対応して上記シャフトに各別に装着された複数のカム、上記シャフトと各々の上記電磁操作装置本体部の可動軸との間に設けられ、上記フレームに支持された回転軸に回動自在に支持され、一端部が上記カムに、他端部が上記可動軸に接するリンク部材を備え、上記ハンドル部の開極操作に伴って上記シャフトを回動させ、上記カムおよび上記リンク部材を介して複数の上記可動軸を同時に移動させるように構成され、上記手動操作部は、押しばねを内蔵し、上記フレームに固定されたプランジャ、上記プランジャに連動し、上記シャフトに固着されたプランジャ用カムを備え、上記シャフトの開極操作時の回転域の中間の位置において、上記プランジャ用カムの頂部が上記プランジャに接して上記押しばねを圧縮するように構成されたものである。

本願に開示される電磁操作装置によれば、シャフトに装着されたカムをリンク部材に連動させて可動軸を移動させる構成であるため、直接的にシャフトに可動軸を移動させるための一つの部材を装着させた構成のものよりも、シャフトに連動する部品点数が多い分だけ設計裕度が高くなり、手動操作に必要となる操作トルクの調整が容易であり、シャフトに固定されたハンドル部を手動操作することによって一括で複数の可動軸を操作でき、操作性を向上させることが可能となる。

実施の形態１に係る電磁操作装置の概要を示す部分断面側面図である。 電磁操作装置の拡大側断面図である。 実施の形態１に係る電磁操作装置の正面図である。 リンク部材の要部拡大平面図である。 実施の形態１に係る電磁操作装置の斜視図である。 カムとリンク部材を示す側面図である。 実施の形態２に係る電磁操作装置の正面図である。 図７のＢ−Ｂ線に沿った側断面図である。

実施の形態１．
本願の実施の形態１に係る電磁操作装置１００について図１から図６を用いて説明する。
図１は、実施の形態１による電磁操作装置１００を示す部分断面側面図であり、この電磁操作装置１００によって開閉操作がなされる開閉器２００との接続関係を示した図である。ここで、開閉器２００とは例えば真空遮断器であり、電磁操作装置１００と開閉器２００とによって開閉装置が構成されている。
電磁操作装置１００は、電源を利用可能な場合に開閉器２００を電磁操作する電磁操作装置本体部１０と、電源喪失時等の緊急時に作業員が開閉器２００を手動操作するための手動操作部２０とを備えている。図１において、電磁操作装置本体部１０が中央部に、開閉器２００が右側に、手動操作部２０が左側に配置され、それらを貫くように可動軸１が左右方向に延在して配設されている。なお、三相分の開閉器２００が図１の奥行側に並んで配置されており、図１の左端の面部が電磁操作装置１００の正面となっている。

開閉器２００は、真空容器内にて可動接触子２０１と固定接触子２０２とが軸方向に沿って突き合わせとなるように構成されており、可動接触子２０１に繋がる可動軸１が電磁操作装置本体部１０または手動操作部２０によって操作されて開閉が制御される。なお、図１においては、可動接触子２０１と電磁操作装置本体部１０との間に位置する絶縁部および二つの接触子に繋がる導電部等の構成の記載を省略している。

図２は電磁操作装置１００の拡大側断面図であり、可動軸１を電磁操作によって駆動させる電磁操作装置本体部１０の構成と、可動軸１を手動で駆動させる手動操作部２０の詳細な構成とを例示している。図２は、後述する図３のＡ−Ａ線に沿った側断面図に相当する。
電磁操作装置本体部１０は、通常の運転時に開閉器２００の開閉操作を行う機構部であり、フレーム支持部１１ｂによって支持された対向する２枚の板状のフレーム１１の内部に、可動軸１に固定され開閉操作により軸方向に移動するように構成された可動鉄心１２と、フレーム１１に固定され、可動鉄心１２と対向して設けられた固定鉄心１３とを備えている。可動鉄心１２はコイル１４の通電状態によって操作され、閉極状態から開極状態に遷移させる場合には、図１中の矢印に示す開極方向（左側）に可動鉄心１２が移動し、可動鉄心１２が固定鉄心１３から離れる。可動鉄心１２が固定鉄心１３から離れて二つの鉄心の間に隙間が生じると、開閉器２００とは反対側の可動軸１の端部（左端部）に設けられたばね部材３０によって可動軸１が開極方向（引き外し方向）に動かされ、開閉器２００の可動接触子２０１が固定接触子２０２から離れて開極状態となる。なお、可動軸１の端部にはばね部材３０を押さえるためのばね押さえ板３１が配設されている。

手動操作部２０は作業員の手動操作にて開閉器２００を閉極状態から開極状態に切り替えるための機構部である。図２に示すように、手動操作部２０は、ばね部材３０が配設された可動軸１の一方の端部、すなわち開閉器２００に接続されていない側の端部に設けられている。そして、手動操作部２０は、可動軸１の外周部に固着されたフランジ２を軸方向に押すリンク部材３と、リンク部材３を回動自在に支持する回転軸３ａと、フレーム１１に支持されたシャフト支持部４と、シャフト支持部４に回動自在に支持されたシャフト５と、シャフト５に固着され、リンク部材３と接するカム６と、シャフト５から径方向外側に伸びるアーム部８とそのアーム部８の径方向外側端部に取り付けられた持ち手部９よりなるハンドル部７によって主に構成されている。

さらに説明すると、シャフト５は三相分の電磁操作装置本体部１０が並べられた領域に掛け渡されて配設され、三つのカムが三相分の電磁操作装置本体部１０の各々に対応して一本のシャフト５に各別に装着される。
さらに、リンク部材３はシャフト５と各々の電磁操作装置本体部１０の可動軸１との間に設けられ、フレーム１１に支持された回転軸３ａに回動自在に支持され、リンク部材３の一端部がカム６に接し、他端部が可動軸１に一体となるように固定されたフランジ２に接している。このリンク部材３はカム６の動作を伝達する部材であり、シャフト５と可動軸１との間の距離に対応した寸法に形成される。図２の例では、リンク部材３は、その平面形状が弓型にカーブし、端部がフランジ２およびカム６側に突き出した形状であり、カム６と接触する平坦な接合面を有したものが示されている。
本願の電磁操作装置１００は、ハンドル部７の開極操作に伴ってシャフト５を回動させ、カム６およびリンク部材３を介して三相分の可動軸１を同時に移動させることで、手動による三相一括での開極操作を行うように構成されている。

図３は、閉極状態にある電磁操作装置１００を正面側から観察した正面図である。図３に示すように、シャフト５の軸方向（左右方向）に沿って一列に三相分の電磁操作装置本体部１０が並べられ、電磁操作装置本体部１０に各別に設けられた可動軸１は互いに離間して平行に配置され、可動軸１とシャフト５とはリンク部材３を回動させるための一定の距離を確保するように離間して配置されている。図３において、三本の可動軸１は奥行き方向に延在し、可動軸１の下側に手動操作部２０のハンドル部７の一本の直線状の持ち手部９がシャフト５と平行に保持されている。
そして、作業員によるハンドル操作が容易となるように、手動操作部２０の持ち手部９は平板状のフレーム１１の正面側に露出して設けられ、閉極時には、作業者の手前側に突き出すように保持されており、操作性のよいレイアウトとなっている。

例えば、開閉器２００の閉極時にあっては、持ち手部９はシャフト５の手前側に突き出した状態に保持されるため、シャフト５の径方向に伸びるアーム部８は水平方向に延在する状態となり、開極操作による操作域がシャフト５の回転角で９０度であった場合、開極操作が終わった時点で、図１に破線で示すように、持ち手部９がシャフト５の下側に配設され、アーム部８がシャフト５から下向きに伸びた状態となる。

なお、ハンドル部７のポジションを保持する機能を持つストッパー等（図示せず）を設け、ハンドル部７が自重によって下向きに移動しないように構成することもできる。
また、ハンドル部７は自重による回動を抑制できる程度の重量に調整されている。そして、閉極状態にあっては、電磁操作装置本体部１０によって可動軸１が開閉器２００側に押されているため、ハンドル部７が自然に下向きに回動しないように構成されている。

また、図３に示すように、リンク部材３を回動自在に保持するための回転軸３ａは、可動軸１を挟んでフレーム１１の表面部に固定された二つのフレーム土台部１１ａの間に掛け渡されている。この回転軸３ａの軸が伸びる方向は可動軸１の軸が伸びる方向に直交する方向であり、回転軸３ａと可動軸１との間の距離はリンク部材３の寸法に応じて調整される。

図４は、リンク部材３の要部拡大平面図であり、可動軸１との係合部となるリンク部材３のリンク先端部３ｂの平面形状を例示している。図４の例では、リンク部材３の可動軸１を駆動させる側の端部に、２本のリンク先端部３ｂが可動軸１を挟んで平行に配置された状態が示されている。リンク先端部３ｂの端部は、可動軸１に固定されたフランジ２の開閉器２００側の端面に接触し、開極操作に伴って回転軸３ａを支点として回動し、フランジ２の端面を開閉器２００とは反対側に押すように構成されている。

図５は、閉極時の電磁操作装置１００を正面側から観察した斜視図であり、ハンドル部７の持ち手部９は手前側に露出して配置され、シャフト５と持ち手部９の両端部を接続するようにアーム部８が設けられている。ハンドル部７は、電磁操作装置１００に一体となるように装備されているため、手動操作の前に別部材のハンドルを取り付ける必要はなく、緊急時にすぐに手動操作に取り掛かることができる。
また、シャフト５と持ち手部９の両方の端部をアーム部８によって接続した四角い枠体が構成されるため、シャフト５の一端にだけ駆動力が加えられる場合よりもシャフト５の回転状態を安定させることができる。さらに、持ち手部９は、シャフト５が掛け渡された三相分の装置の幅に合わせて設けられているため、閉極操作時に作業員が自然に両手で持ち手部９を掴むだけの十分な長さを確保することができる。そして、開極開始時にあっては、この持ち手部９を作業員が掴んで下向きに力を加えて回動させ始める構成であるため、作業員が体重をかけつつ操作することが可能であり、三相一括の手動操作に必要となる操作トルクを確保しやすい。
このように本願の電磁操作装置１００は、手動操作部２０による手動操作を行う上で、従来のものよりも操作性がよい。

次に、図６を用いて開極操作時のカム６とリンク部材３との動作について説明する。図６は、カム６とリンク部材３が連動する状態を示した拡大側面図である。
この例では、カム６は一つの頂部を持つ卵型の板カムによって構成されている。カム６のベースサークルはシャフト５と同軸に配置され、ベースサークルから所定のリフト量だけ突出した頂部６ａは、閉極時には下を向くようにシャフト５に装着されている。開極操作によってシャフト５が９０度反時計回りに回転すると、図６に破線で示すカム６はその頂部６ａが右向きとなる位置まで回動し、頂部６ａが可動軸１の軸方向の開閉器２００側に突出した状態となる。これに伴ってリンク部材３が回転軸３ａを中心（支点）として反時計回りに回動し、リンク部材３の一端（下端）が頂部６ａによって軸方向の開閉器２００側（右側）に押され、リンク部材３の他端（上端）は、可動軸１の軸方向の開閉器２００とは反対側（左側）に押され、可動軸１を開極方向に駆動させる。

なお、シャフト５に装着されるカム６は、三つの開閉器２００に対して各別に設けられるため、三つのカム６が可動軸１に対応してシャフト５上に互いに離間して装着され、それら三つのカム６は、同形状、かつ同方向に配設されている。
また、ハンドル部７の持ち手部９（力点）からシャフト５（支点）までの距離に対し、シャフト５からカム６の頂部６ａ（作用点）までの距離をより小さく設定することで、梃子の原理により、より小さい操作トルクでカム６を駆動させることが可能となる。

ここで、リンク部材３の支点となる回転軸３ａは、可動軸１とシャフト５との間に配置される。回転軸３ａは、カム６に接触するリンク部材３の一端（力点）と可動軸１のフランジ２に接するリンク部材３の他端（作用点）とを結ぶ線上の中点に設けることが可能であるが、その中点以外の偏った位置に設けることも可能である。例えば、リンク部材３において、力点と支点（回転軸３ａ）との間の距離を、支点と作用点との距離よりも大きくなるように調整することで、梃子の原理により、より小さい操作トルクで可動軸１を開極方向に移動させることが可能となる。逆に、力点と支点との間の距離を、支点と作用点との距離よりも小さくなるように調整することで、手動操作部２０による可動軸１の開極操作により、可動軸１をより大きく移動させることが可能となる。

このように、リンク部材３は、電磁操作装置１００の規模および内部構造、ハンドル部７およびカム６の形状等の条件に合わせてその形状および配置を決定することが可能な設計裕度の高い部品である。そして、上記のようなカム６およびリンク部材３を備えた本願の電磁操作装置１００は、直接的にシャフト５に可動軸１を移動させるための部材（先行技術においてのレバー）を装着させた構成のものよりも、設計裕度が高いため、緊急時において確保することが可能な操作トルクの範囲内で三相一括の手動操作ができるように、カム６およびリンク部材３の形状を調整することが可能であり、従来のものよりも操作性を向上させることが可能である。

実施の形態２．
次に、本願の実施の形態２に係る電磁操作装置１００について図７および図８を用いて説明する。
図７は、閉極状態にある電磁操作装置１００を正面側から観察した正面図であり、シャフト５の右端の位置において、フレーム１１の外表面にプランジャ４０が固定されており、そのプランジャ４０に接するようにシャフト５にプランジャ用カム４１が装着されている。図７のＢ−Ｂ線に沿った側断面図を図８に示す。

図８に示すように、プランジャ４０は内部に押しばね４０ａを内蔵しており、プランジャ用カム４１に接触することで押しばね４０ａが圧縮され、同時にプランジャ用カム４１に接圧をかけるように構成されている。プランジャ用カム４１は上述のカム６と同形状のものを用いることができ、開極操作の途中のタイミングで接圧が最も大きくなるようにプランジャ用カム４１の向きが調整されている。

シャフト５の開極操作時の回動域が実施の形態１の場合と同様に９０度であり、ハンドル部７が反時計回りにクロックポジションで９時から６時まで回動する場合、ハンドル部７およびシャフト５に連動するカム６の頂部６ａの回動域は６時から３時となり、プランジャ用カム４１の頂部の回動域が、例えばカム６に対して反時計回りに４５度だけずれた範囲となるように、プランジャ用カム４１はシャフト５に装着される。

この実施の形態２による電磁操作装置１００では、シャフト５の開極操作時の回動域の中間の位置において、プランジャ用カム４１の頂部がプランジャ４０に接して押しばね４０ａを圧縮するように構成されているため、シャフト５の回動域のプランジャ用カム４１の頂部がプランジャ４０を超える後半部分にて、プランジャ４０に内蔵された押しばね４０ａの接圧がプランジャ用カム４１を開極操作をアシストするように作用する。よって、ハンドル部７の作業者による操作力だけに頼らずに、三相分の開閉器２００の手動開極操作を一括で行うことが容易となる。

なお、プランジャ４０は、シャフト５の回動域の中間的な位置にて接圧が最大となるため、一旦開極状態となった可動軸１が閉極状態に戻ることを抑制し、開極状態を安定的に保持することが可能となる。
さらに、シャフト５の回動域の前半部分では開極操作が進むにつれて徐々にプランジャ４０による接圧が大きくなるため、開極操作開始時にハンドル部７を元の閉極状態に戻そうとする力が働く。よって、ハンドル部７に誤って負荷をかけたとしても、閉極状態を保つようにプランジャ４０が作用し、誤動作を防止することができる。
このようにシャフト５の回動域にてプランジャ４０から受ける接圧に強弱をつけることで、誤動作を抑制しつつ、開極状態または閉極状態を安定的に保持することも可能となる。

本願は、例示的な実施の形態が記載されているが、実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合が含まれるものとする。

１ 可動軸、 ２ フランジ、 ３ リンク部材、 ３ａ 回転軸、 ３ｂ リンク先端部、 ４ シャフト支持部、 ５ シャフト、 ６ カム、 ６ａ 頂部、 ７ ハンドル部、 ８ アーム部、 ９ 持ち手部、 １０ 電磁操作装置本体部、 １１ フレーム、 １１ａ フレーム土台部、 １１ｂ フレーム支持部、 １２ 可動鉄心、 １３ 固定鉄心、 １４ コイル、 ２０ 手動操作部、 ３０ ばね部材、 ３１ ばね押さえ板、 ４０ プランジャ、 ４０ａ 押しばね、 ４１ プランジャ用カム、 １００ 電磁操作装置、 ２００ 開閉器、 ２０１ 可動接触子、 ２０２ 固定接触子

Claims (5)

1. 複数の開閉器に対して一括して手動で開極操作を行う手動操作部を備えた電磁操作装置において、
   上記手動操作部は、
   上記開閉器を操作する電磁操作装置本体部のフレームに回動自在に保持され、複数の上記電磁操作装置本体部が並べられた領域に掛け渡されて配設されたシャフト、
   上記シャフトを回動操作する持ち手部を有するハンドル部、
   複数の上記電磁操作装置本体部の各々に対応して上記シャフトに各別に装着された複数のカム、
   上記シャフトと各々の上記電磁操作装置本体部の可動軸との間に設けられ、上記フレームに支持された回転軸に回動自在に支持され、一端部が上記カムに、他端部が上記可動軸に接するリンク部材を備え、
   上記ハンドル部の開極操作に伴って上記シャフトを回動させ、上記カムおよび上記リンク部材を介して複数の上記可動軸を同時に移動させるように構成され、
   上記ハンドル部は、上記シャフトに平行に設けられた一本の上記持ち手部と、上記シャフトの両端部から各々径方向外側に伸び、上記持ち手部の両端部に各々連結されたアーム部によって構成され、上記持ち手部は上記電磁操作装置の正面側に露出した状態に配設されたことを特徴とする電磁操作装置。
2. 複数の開閉器に対して一括して手動で開極操作を行う手動操作部を備えた電磁操作装置において、
   上記手動操作部は、
   上記開閉器を操作する電磁操作装置本体部のフレームに回動自在に保持され、複数の上記電磁操作装置本体部が並べられた領域に掛け渡されて配設されたシャフト、
   上記シャフトを回動操作する持ち手部を有するハンドル部、
   複数の上記電磁操作装置本体部の各々に対応して上記シャフトに各別に装着された複数のカム、
   上記シャフトと各々の上記電磁操作装置本体部の可動軸との間に設けられ、上記フレームに支持された回転軸に回動自在に支持され、一端部が上記カムに、他端部が上記可動軸に接するリンク部材を備え、
   上記ハンドル部の開極操作に伴って上記シャフトを回動させ、上記カムおよび上記リンク部材を介して複数の上記可動軸を同時に移動させるように構成され、
   上記手動操作部は、押しばねを内蔵し、上記フレームに固定されたプランジャ、上記プランジャに連動し、上記シャフトに固着されたプランジャ用カムを備え、
   上記シャフトの開極操作時の回転域の中間の位置において、上記プランジャ用カムの頂部が上記プランジャに接して上記押しばねを圧縮するように構成されたことを特徴とする電磁操作装置。
3. 上記シャフトの軸方向に沿って三相分の上記電磁操作装置本体部が並べられて配設され、上記電磁操作装置本体部に各別に設けられた三本の上記可動軸は互いに離間して平行に配置されたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の電磁操作装置。
4. 上記ハンドル部は、上記シャフトに平行に設けられた一本の上記持ち手部と、上記シャフトと上記持ち手部とを連結するアーム部によって構成され、上記持ち手部は上記電磁操作装置の正面側に露出した状態に配設されたことを特徴とする請求項２記載の電磁操作装置。
5. 上記ハンドル部の上記持ち手部は、閉極時にあっては上記電磁操作装置の正面において上記シャフトの手前側に保持され、開極開始時にあっては下向きに押し下げられ上記シャフトを中心として回動するように構成されたことを特徴とする請求項１または請求項４記載の電磁操作装置。

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