JP6847565B1 - プラスチック廃物除去装置 - Google Patents

Abstract

【課題】土砂とプラスチック廃物との集合物からプラスチック廃物を分離する簡単な装置の提供。【解決手段】集合物８と水１０とを収容する容器２と、容器内に水を供給する水供給手段３と、容器内に収容された集合物を撹拌する撹拌手段４と、水供給手段により供給される水量によって容器から溢流するプラスチック廃物９と水とを分離する分離手段６とを備えることを特徴とするプラスチック廃物除去装置１。【選択図】図１

Description

この発明はプラスチック廃物除去装置に関する。

近年、大量のプラスチック製品が使用されるにつれて、海浜や河川敷にプラスチック製品の廃棄物が多く存在するようになった。
海浜や河川敷に存在するプラスチック製品の廃棄物は、風や雨、波浪等によって海や河川に移動し、最終的には海洋におけるマイクロプラスチックの原因になる。そして、マイクロプラスチックが魚類や水棲哺乳類の体内に蓄積する。食物連鎖の結果として人間の体内にマイクロプラスチックが蓄積するおそれがある。
マイクロプラスチックの発生又は生成を防止するには、海浜や河川敷にプラスチック製品の廃棄物がないようにすることが重要である。そのためには、海浜や河川敷に存在するプラスチック廃棄物を回収し、或いは除去する適切な装置が必要である。

一方、従来から、樹脂系廃棄物を分別回収する装置が特許文献１に開示されている。特許文献１には、その請求項に、「予め破砕された複数種類の廃プラスチックを含む液を撹拌することにより、廃プラスチックに付着している気泡を分離させるとともに、略鉛直方向の上昇流を生じさせて、比重差により廃プラスチックを分別することを特徴とする樹脂系廃棄物の分別方法」が開示されている。この特許文献１に開示された発明は、「液体との比重差を利用した比重選別方法を適宜組み合わせて、多種類の廃プラスチックの混合物を連続的かつ高精度に分別できる方法及び装置を提供することを目的とする」（特許文献１の段落番号０００９欄参照）。

特許文献２には、混合プラスチックの分別方法が開示されている。特許文献２に開示された発明は、「予め破砕された廃棄プラスチックから特定比重のプラスチックを回収する方法」であって、「円筒槽上部に設置されたオーバーフロー口から、廃棄プラスチックの水スラリー中の低・中比重プラスチックを水とともに排出すると同時に、廃棄プラスチックの水スラリー中の高比重プラスチックを円筒槽下部に沈降させる工程」を含む複数の行程からなる「廃棄プラスチックの分離方法」である。
特許文献３には、「ともに液体上に浮上する一方、浮力の異なる複数の固体物の分離を行う撹拌分離装置」が開示されている。

特許文献４には、「各種複合系プラスチック廃棄物、金属とプラスチックとの複合系電気製品、医療廃棄物、合成繊維と天然繊維との混紡品、ＦＲＰ等の複合系プラスチック廃棄物から有効成分に分離回収することができる分離回収方法及びそれに用いる万能型分離回収装置」が開示されている。
特許文献５に開示された発明は、「廃プラスチックを再利用する技術に係り、特に渦流等を発生させた貯留水に廃プラスチックの破砕片を投入して比重の違いによりプラスチック等の種類別に分離し、それぞれを回収する分離回収装置及びその分離回収方法」であり、「円筒形状の筒部（１１）とその底側に形成された底部（１３）とを有する貯留水（Ｗ）を貯留する分離用タンク（１０）と、前記分離用タンク（１０）の貯留水（Ｗ）中に廃プラスチック破砕片を投入する投入パイプ（２０）と、前記分離用タンク（１０）内の貯留水（Ｗ）に渦流を発生させる撹拌手段（３１，４０ｘ）と、前記分離用タンク（１０）の内壁に突設される高圧水を噴射するノズル（４１）を有し、該分離用タンク（１０）内の貯留水（Ｗ）の前記渦流の外側に上昇流を発生させるジェット水流ユニット（４０，４０ｘ）と、を備えた、ことを特徴とする廃プラスチックの分離回収装置」である。
以上に紹介した特許文献に記載された発明は複数種類のプラスチックをそれらの比重の相違に基づいてプラスチックの種類ごとに分別する装置であり、また方法である。

特開平１１−５８３８２号公報 再公表特許WO2008/004600 特開２０１０−４６６３５公報 特開２０１３−６９４８号公報 特開２０１４−２２３５９３号公報

この発明の課題は、土砂とプラスチック廃物との集合物からプラスチック廃物と土砂とを分離してプラスチック廃物を回収するプラスチック廃物除去装置を提供することである。

前記課題を解決するための本発明の手段は、
（１） プラスチック廃物及び土砂の集合体と水とを収容することができ、上部に開口部を備えるとともにその開口部における上端縁辺の全周がプラスチック廃物を水と共に導出するプラスチック廃物導出手段である容器と、
前記容器を内部に設置する廃水受け容器と、
前記容器内に水を供給する水供給手段と、
前記容器内に収容された前記集合体を撹拌する撹拌手段と、
前記開口部の上端縁辺の全周に取り付けられるとともに、前記水供給手段により供給される水量によって前記容器から溢流するプラスチック廃物と水とを分離する分離手段とを備えることを特徴とするプラスチック廃物除去装置である。

この発明によると、土砂及びプラスチック廃物の集合物と水とを収容する容器内で撹拌手段により、特に前記集合物を撹拌することにより、水中で前記集合物が土砂とプラスチック廃物とに分離し、分離したプラスチック廃物が水中で上方へと浮遊し、撹拌時間の経過とともにプラスチック廃物が容器内の水面に浮上する一方、容器内ではプラスチック廃物から分離した土砂が容器内の底面に沈降し、更に容器内に水を供給することにより容器内の水面に浮上するプラスチック廃物を水とともに容器から溢流させ、容器外に水とともに溢流したプラスチック廃物を分離手段により水と分離することができ、これによって簡単な装置構成でありながら効率よくプラスチック廃物を土砂から分離し、除去することのできるプラスチック廃物除去装置を提供することができる。

図１は、この発明の一例であるプラスチック廃物除去装置を示す一部切欠斜視図である。 図２は、この発明の他の一例であるプラスチック廃物除去装置を示す一部切欠斜視図である。

図１に示されるように、この発明の一実施例であるプラスチック廃物除装置１は、容器２と水供給手段３と撹拌手段４とプラスチック廃物導出手段５と分離手段６とを有する。

容器２は、プラスチック廃物９及び土砂９ａの集合物８と水１０とを収容するに十分な内容積を有し、上部に開口部を備えた略直方体の箱型容器である。この容器２の内容積は特に制限がない。図１に示されるプラスチック廃物除去装置１は、試験的に行われる規模として製作されているので、この容器１は幅４０ｃｍ、奥行き７４ｃｍ及び高さ３１ｃｍのキャリーストッカーが転用されている。

この容器２内に収容される前記集合物８におけるプラスチック廃物９は、使用済又は未使用のプラスチック製品の廃棄物である。プラスチック製品を形成するプラスチックの種類には、特に限定がない。このプラスチック廃物９の形状としては、特に制限がなく、使用時のプラスチック製品の形状、例えばボトル形状、皿（トレイ）形状、袋形状、紐などの長尺状等の形状を有していてもよいが、前記各種の形状を有するプラスチック製品がさらに破砕されてなる細片状が好ましい。集合物８中のプラスチック廃物９の形状を細片状にするために、この容器２に投入される前記集合物８を予め粉砕機或いは破砕機等によってプラスチック廃物９の形状を細片状にする前処理をしておくのが好ましい。前記集合物８におけるプラスチック廃物９の含有割合については特に制限がない。集合物８における好適な土砂９Ａとして、海砂及び川砂を挙げることができる。

前記水供給手段３は、前記容器２内に水１０を供給する手段であり、図１におけるプラスチック廃物除去装置１においては、図示しない水道栓に直結した水道ホースであり、その水道ホースの先端放出口から容器２内に水１０が供給されるようになっている。この発明においては、水供給手段３から供給される水１０は水道水に限定されず、海水であっても河川水であっても良い。例えば、海浜にこの発明に係るプラスチック廃物除去装置１が設置されるのであれば、水供給手段３から供給される水として海水を利用することもでき、また河川敷にこのプラスチック廃物除去装置１が設置されるのであれば、水供給手段３から供給される水として湖沼水又は河川水を利用することもできる。
この水供給手段３から容器２内に供給される水の流量は、略直方体である容器２における上端縁部から水が溢流するに十分な量で良い。
図１に示されるプラスチック廃物除去装置１においては、前記水供給手段３は、前記容器２の開口部を形成する上端縁辺から水が溢れ流れるように、容器２に水を供給し、また、一定量の水を容器２に供給した後に容器２への水の供給を停止することもできる。容器２への水の供給を一定時間停止すると、容器２内でプラスチック廃物９が水面に浮かび、土砂９Ａとプラスチック廃物９との分離が達成され、次いで水１０の供給を再開すると、容器２の上端縁辺から水１０とともにプラスチック廃物９を容器１外に流し出すことができ、土砂９Ａを水１０とともに溢流させることがない。
したがって、この水供給手段３は、容器２に供給した水１０を容器２の上端縁辺から溢流することができるように、一定時間水を供給し、一定時間の水供給の後に一定時間水の供給を停止することができるように形成するのが好ましい。
前記撹拌手段４は、長尺の回転軸４ａとその先端に結合されたプロペラ型の撹拌羽根４ｂと前記回転軸４ａの後端に結合されたモータ４ｃとを備え、図示しない制御装置により駆動されるモータ４ｃの回転により撹拌羽根４ｂが回転する。図１に示されるプラスチック廃物除去装置１は、実験的試験的な装置であるので、この撹拌手段４は、容器２とは別体になっている。
この撹拌手段４は、容器２内に供給された集合物８に回転力を与えて集合物８中の土砂９ａとプラスチック廃物９とを分離することができる。さらに、撹拌手段３による回転力は、集合物８中の土砂９ａが容器２内の水１０の流動によって容器２の上端開口部近くにまで上昇しない程度に、調節するのが好ましい。
前記プラスチック廃物導出手段５は、容器２内に収容された集合物８中の土砂９ａから分離して容器２内の水面に浮遊するプラスチック廃物９を容器２の外に水１０とともに導出するように形成される。図１に示されるプラスチック廃物除去装置１においては、容器１の開口部における上端縁辺の全周がプラスチック廃物導出手段５を形成している。
前記分離手段６は、容器２の上端に開口する開口部における上端縁部から溢流する水とともに溢流するプラスチック廃物９を受け、溢流した水１０とプラスチック廃物９とを分離するように形成される。図１に示される分離手段６は、金網で形成され、容器２の上端縁部全周に取り付けられる。この分離手段６は、この実施例では金網で形成されるが、水とプラスチック廃物とを受けて、水を通過させる一方、プラスチック廃物を通過させない部材で形成することができ、例えば濾布、濾紙等で形成することもできる。
図１において、１０Ａで示されるのは、容器２を内部に載置する廃水受け容器である。

図１に示されるプラスチック廃物除去装置１は、以下のようにしてプラスチック廃物を除去することができる。

容器２内にプラスチック廃物９と土砂９ａとの集合物８を投入する。集合物８の投入量は、容器１の容積に対して１／３〜１／４くらいが好ましい。また、別の観点からすると、撹拌手段４の撹拌羽根４ｂが容器２内にある集合物８の内部に没する程度となるように、集合物８の投入量を調節するのが好ましい。
水供給手段３から容器２内に水１０を供給する。容器２の上端縁辺部から水１０が溢れ出してもそのまま水１０の供給を継続してもよく、容器２の上端縁辺部近くにまで水の水位が達すると水の供給を一旦停止しても良い。つまり、水供給手段３からの水供給は間欠的であっても良い。
次いで、撹拌手段４における撹拌羽根４ｂを容器２内の集合物８の中に挿入し、撹拌羽根４ｂを回転させる。
このとき、撹拌羽根４ｂで集合物８をゆっくりとかき混ぜるように撹拌羽根４ｂを回転させる。集合物８の緩慢なかき混ぜは、集合物８中の土砂９ａが容器２内で水の液面近くにまで舞い上がらないようにするとともに、集合物８中の土砂９ａとプラスチック廃物９とが分離する程度にするのが好ましい。水供給手段３から容器２内に水を供給し続けた状態で、土砂９ａとプラスチック廃物９とが分離する程度に集合物８を撹拌羽根４ｂで撹拌すると、容器２内の水１０中ではプラスチック廃物９が水面近くに浮かび上がってくる一方、集合物８中の土砂は水面近くにまで舞い上がらないので、水供給手段３からさらに水を供給し続けると、容器２の上端縁からあふれ出る水１０とともにプラスチック廃物９が容器２の外に押し流される。
押し流されたプラスチック廃物９は、容器２の上端縁辺に装着した分離手段６の一例である金網に濾し取られる。金網を通過する水は廃水受け容器１０Ａに溜められる。

図１に示されるプラスチック廃物除去装置１は、この発明に係るプラスチック廃物除去装置の一例であり、また基本的で小規模な構成となっている。

この発明に係るプラスチック廃物除去装置のさらに規模の大きな態様を、図２に示す。
図２に示されるように、このプラスチック廃物除去装置１１は、容器１２と水供給手段１３と撹拌手段１４とプラスチック廃物導出手段１５（１５ａ、１５ｂ）と分離手段１６とを有する。

容器１２は、プラスチック廃物１８ａ及び土砂１８ｂの集合物１８と水１８ｃとを収容するに十分な内容積を有し、上部に開口部を備えた略円筒形の胴部１２ａとその胴部１２ａの下部に一体に形成された逆円錐形又は漏斗形の底部１２ｂと、その底部１２ｂの中心に開口する排出口１２ｃに装着された可動型栓体１２ｄと、胴部１２ａの上端に形成された一対の溢流口１２ｅ、１２ｅとを備える。
この容器１２の内容積は、特に制限がなく、この容器１２で処理する集合物１８の量に応じて適宜に決定することができる。また、この容器１２における胴部１２ａの内径と軸線方向長さは、溢流口１２ｅに至るまで水１８ｃを収容した容器１２内に収容した集合物１８を撹拌手段１４で撹拌した場合に、撹拌により水中で集合物１８から舞い上がった土砂１８ｂが軸線方向長さの途中で落下するように、決定することができる。言い換えると、撹拌手段１４で集合物１８を撹拌することにより水中で集合物１８から舞い上がる土砂１８ｂが溢流口１２ｅから流出しない程度に、容器１２の軸線方向の長さ、撹拌手段１４による撹拌力、容器１２に投入する集合物１８の投入量を調節するのが好い。
前記可動型栓体１２ｄは、図示しない駆動装置によって排出口１２ｃを液密に封鎖しており、集合物１８からプラスチック廃物１８ａを分離した後には、図示しない駆動装置によって排出口１２ｃを開放するように排出口１２ｃから退避する。図示しない駆動装置によって可動型栓体１２が排出口１２ｃから外れて下方に退避することにより排出口１２ｃが開放されると、容器１２内の底部１２ｂに貯留する土砂が排出口１２ｃを通って容器１２の外に排出される。
この容器１２の上端縁に形成された溢流口１２ｅは、図２に示されるように、上端縁を切り欠いた構造となっている。
図２では、容器１２の上端の開口部は蓋部材で閉鎖されていないが、必要に応じて上端の開口部に、これを閉鎖する蓋部材を取り付けておいても良い。

水供給手段１３は、前記容器１２内に水を供給する手段であり、図２におけるプラスチック廃物除去装置１１においては、容器１２の内部に臨ませて配置された排出口を有する配管１３ａと配管１３ａの途中に設けられたポンプＰと図示しない水供給源例えば河川や海から組み上げて貯留する水貯留タンク等で構成される。図２に示される水供給手段１３にあっては、ポンプＰによって水供給源から配管１３ａを通ってその排出口から容器１２の内部に水が供給されるようになっている。ポンプＰの駆動は図示しない制御装置によって制御される。

前記撹拌手段１４は、長尺の回転軸１４ａとその先端に結合された例えばプロペラ型の撹拌羽根１４ｂと前記回転軸１４ａの後端に結合されたモータ１４ｃとを備え、図示しない制御装置により駆動されるモータ１４ａの回転により撹拌羽根１４ｂが回転する。撹拌羽根１４ｂの種類には特に制限がなく、集合物１８を撹拌して集合物１８中のプラスチック廃物１８aと土砂１８ｂとを分離させることができる限り特に制限がなく、前記プロペラ型の外にパドル翼型、タービン翼型等を適宜に採用することができる。
図２に示されるプラスチック廃物除去装置１１は、海浜又は河川の例えば堰堤若しくは河川敷等に設置されることができるように設計されるので、この容器１２を設置乃至固定する基体(図示せず。)に設置される。また、この撹拌手段１４においては、回転軸１４ａの回転時に回転軸１４ａが振れないように回転軸１４ａには支持体（図示せず）により軸回転可能に支持されている。
この撹拌手段１４が容器１２内に供給された集合物１８に回転力を与えて集合物１８中の土砂１８ｂとプラスチック廃物１８ａとを分離させるために、撹拌羽根１４ｂの容器１２内における配設位置は、容器１２に投入された集合物１８に埋もれる程度の位置である。また、別言すると、撹拌羽根１４ｂを容器１２の底面１２ｂ近くに配設したときには、容器１２に投入する集合物１８の量は、撹拌羽根１４ｂが集合物１８に埋もれる程度にするのが好ましい。要するに、容器１２の溢流口１２ｅから水が溢流する程度に容器１２内に水を貯留した場合に、撹拌羽根１４ｂで集合物１８を撹拌すると、集合物１８における土砂１８ｂとプラスチック廃物１８ａとが分離してプラスチック廃物１８ａが水中を上昇する一方、水中で舞い上がった土砂１８ｂの粒子が容器１２の溢流口１２ｅにまで到達しない程度に撹拌羽根１４ｂの位置及び回転数、並びに集合物１８の投入量が調節されていればよい。

前記プラスチック廃物導出手段１５は、容器１２内に収容された集合物１８に含まれる土砂１８ｂから分離して容器１２内の水面に浮遊するプラスチック廃物１８ａを容器１２の外に水とともに導出するように形成される。図２に示されるプラスチック廃物除去装置１１においては、プラスチック廃物導出手段１５は、溢流口１２ｅに取り付けられた溢流排出案内路１５ｃにより構成される。この溢流排出案内路１５ｃは、溢流口１２ｅに取り付けられた樋であり、傾斜面１５ｄとその傾斜面１５ｄの両側に設けられた側壁１５ｅとで構成される。なお、図２に示されるプラスチック廃物導出手段１５は傾斜面を有する樋の形状に描かれているが、この発明におけるプラスチック廃物導出手段は容器内の水面に浮遊するプラスチック廃物を水とともに流し出すことのできる形式及び構造を有する限り様々の形態を採用することができ、例えば前記溢流排出案内路をパイプ状に形成することもできる。

前記分離手段１６は、篩部１６ａとこの篩部１６ａを着脱自在に装着する貯水槽１６ｂとで形成される。篩部１６ａは円筒形の側壁部１６ｃと側壁部１５ｃの下端円周部に装着されて篩部１６ａの底となる濾過面１６ｄとで形成される。濾過面１６ｄは、金網、濾布、濾紙などの透水性部材で形成することができる。プラスチック廃物の形態や大きさに応じて適宜の透水性部材が選択される。
貯水槽１６ｂは、濾過面１６ｄを透過した水を貯留するタンクであり、この実施例では、貯水槽１６ｂに貯留された水が配管１６ｅを介して容器１２内に戻されるようになっている。図２において、Ｐ_１及びＰ_２は配管１６ｅに介装されたポンプである。

図２に示されるプラスチック廃物除去装置１１は以下のような作用を有する。
容器１２内に、水供給手段１３により水を貯留する。
次いで、容器１２内に集合物１８を投入する。容器１２内への集合物１８の投入は、手作業で行ってもよく、またベルトコンベアーやホッパー等の投入装置（図示せず。）を利用して行っても良い。集合物１８は砂浜や河川敷から収集することができる。集合物１８の投入量は、容器１２内における撹拌羽根１４ｂを埋没させるに必要な量である。換言すると、集合物１８の投入量が撹拌羽根１４ｂを埋没させることのない量であると、撹拌羽根１４ｂは集合物１８の撹拌とともに、容器１２内に貯留する水をも撹拌することになり、集合物１８における土砂１８ｂを水中に舞い上げることになって土砂１８ｂとプラスチック廃物１９ａとをともにプラスチック廃物導出手段１５に流出させてしまい。土砂１８ｂとプラスチック廃物１８ａとの分離をすることができなくなる恐れがある。
撹拌手段１４を駆動して集合物１８を撹拌羽根１４ｂで撹拌する。撹拌羽根１４ｂで集合物１８を撹拌すると、集合物１８中のプラスチック廃物１８ａと土砂１８ｂとが分離し、分離したプラスチック廃物１８ａが水１８ｃ内を上昇していく。水中を舞い上がった土砂１８ｂは、自重により底部１２ｂに沈降する。水中を上昇して水面に浮遊するに至ったプラスチック廃物１８ａは、水供給手段１３により容器１２に供給されるとともに容器１２の溢流口１２ｅから溢れ流れる水１８ｃとともに、溢流排出案内路１５ｃに送り出される。溢流排出案内路１５ｃを流れ下るプラスチック廃物１８ａは篩部１６ａの濾過面１６ｄで受け止められ、水は濾過面１６ｄを透過して貯水槽１６ｂに溜められる。貯水槽１６ｂに溜められた水は配管１６eを介して容器１２に戻される。
以上のようにして、集合物１８中に混じっていたプラスチック廃物１８ａは篩部１６ｄに集められ、土砂から分離回収される。

特にこの発明に係るプラスチック廃物除去装置は、プラスチック廃物と土砂との混合物である集合物を撹拌することにより集合物中のプラスチック廃物を土砂からほぐし、ほぐされたプラスチック廃物を水表面へと上昇浮遊させるのであって、集合物中の土砂が撹拌により水中を舞い上がるにしても水面にまで上昇させずに沈降させるようにしている。集合物を撹拌することにより舞い上がる土砂がプラスチック廃物と一緒に水面にまで上昇させないようにしてプラスチック廃物だけが溢流水とともに容器から排出するためには、邪魔板を容器内に設けることもできる。
邪魔板は、容器内で、集合物から舞い上がる土砂を容器の底面に戻す一方、邪魔板同士の間隙や邪魔板と容器の内壁面との間隙を通ってプラスチック廃物が容器内の水面に浮上するように形成される限り様々の態様を採用することができる。
以上にこの発明に係るプラスチック廃物除去装置の具体例について説明したが、この発明は前記具体例に限定されることがなく、この発明の構成に含まれる限り様々の形態をとることができる。

この発明は海浜や河川敷等に存在するプラスチックと土砂との集合物からプラスチックを除去することのできるプラスチック廃物除去装置に係り、海洋で広く分布するマイクロプラスチックの原因となるプラスチック廃物を除去することができるので、海洋汚染となるマイクロプラスチックの除去に資するプラスチック廃物除去装置として利用されることができる。

１ プラスチック廃物除装置
２ 容器
３ 水供給手段
４ 撹拌手段
４ａ 回転軸
４ｂ 撹拌羽根
４ｃ モータ
５ プラスチック廃物導出手段
６ 分離手段
８ 集合物
９ プラスチック廃物
９ａ 土砂
１０ 水
１０Ａ 廃水受け容器
１１ プラスチック廃物除装置
１２ 容器
１２ａ 胴部
１２ｂ 底部
１２ｃ 排出部
１２ｄ 可動栓体
１２ｅ 溢流口
１３ 水供給手段
１３ａ 配管
１４ 撹拌手段
１４ａ 回転軸
１４ｂ 撹拌羽根
１４ｃ モータ
１５，１５ａ、１５ｂ プラスチック廃物導出手段
１６ 分離手段
１６ａ 篩部
１６ｂ 貯水槽
１６ｃ 側壁部
１６ｄ 濾過面
１６ｅ 配管
１８ 集合物
１８ａ プラスチック廃物
１８ｂ 土砂
１８ｃ 水

Claims (1)

1. プラスチック廃物及び土砂の集合体と水とを収容することができ、上部に開口部を備えるとともにその開口部における上端縁辺の全周がプラスチック廃物を水と共に導出するプラスチック廃物導出手段である容器と、
   前記容器を内部に設置する廃水受け容器と、
   前記容器内に水を供給する水供給手段と、
   前記容器内に収容された前記集合体を撹拌する撹拌手段と、
   前記開口部の上端縁辺の全周に取り付けられるとともに、前記水供給手段により供給される水量によって前記容器から溢流するプラスチック廃物と水とを分離する分離手段とを備えることを特徴とするプラスチック廃物除去装置。

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