JP7066549B2 - ポンプケーシング及びポンプ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ポンプケーシング及びポンプ装置に関する。

液体を圧送する手段として、モータと、モータにより駆動されるポンプと、を備えるポンプ装置が知られている。このようなポンプ装置は、内部にポンプ室を有するポンプケーシングを備え、ポンプ室に収容されるインペラをモータにより回転駆動することで、液体を増圧して二次側に圧送する（例えば、特許文献１参照。）。

特許第３６６１８２０号公報

ポンプケーシングにおいて重量の低減や耐食性の向上のために成形樹脂によりポンプケーシングを構成することが知られている。ポンプケーシングは、モータの回転によるモーメントや、ポンプ装置の上下移動等の際の自重による荷重を受けることから、回転方向や重力方向の力に対して高い強度を確保できるポンプケーシング及びポンプ装置が望まれている。

そこで、本発明は高い強度を確保できるポンプケーシング及びポンプ装置を提供することを目的とする。

本発明の一形態にかかるポンプケーシングは、インペラを収容する収容ケース部と、前記収容部から一方に延出する延出ケース部と、有し、内部にポンプ室を形成する、ケース本体と、前記ケース本体の前記収容ケース部の外周に配され、ケーシングカバーに締結される締結片と、前記ケース本体の、前記延出ケース部の外周に設けられたフランジ部と、前記インペラの軸方向に交差する横方向に沿って延びる第１壁部と、前記インペラの軸方向に沿って立設される第２壁部とを有し、前記フランジ部と前記締結片とを連結する、連結部と、を備える。

本発明によれば、ポンプケーシング及びポンプ装置を提供することが可能となる。

本発明の一実施形態に係るポンプ装置の構成を一部断面で示す説明図。 同ポンプ装置の構成を一部断面で示す説明図。 同ポンプ装置のポンプケーシングの構成を示す斜視図。 同ポンプケーシングの構成を示す平面図。 同ポンプケーシングの上ケース体の構成を示す斜視図。 同ポンプケーシングの下ケース体の構成を示す斜視図。 同ポンプケーシングの一部の構成を示す断面図。

以下、本発明の一実施の形態に係るポンプ装置１を、図１乃至図６を用いて説明する。図１及び図２は本発明の一実施の形態に係るポンプ装置１の構成を一部断面で示す説明図である。図３はポンプケーシングの斜視図、図４はポンプケーシングの平面図である。図５は上ケース体を下側から見た斜視図であり、図６は下ケース体を上側から見た斜視図である。図７は、ポンプケーシングの連結部の構成を示す断面図である。図中Ｘ，Ｙ，Ｚは互いに直交する三方向をそれぞれ示す。また、説明のため、各図において適宜構成を省略して示している。

図１及び図２に示すように、ポンプ装置１は、モータ１０と、軸封装置１１と、ポンプ部１２と、配管ユニット１３と、を備える。例えばポンプ装置１は、例えば排水ピット１４の底部等の所定の設置場所に設置されて水を移送する、所謂水中ポンプと呼ばれる排水ポンプである。ポンプ装置１は、回転軸１０ｂの軸方向がＺ軸に沿う鉛直方向に沿って上下に延びる縦置きの姿勢で配置されている。

モータ１０は、固定子及び回転子を収容するモータケーシング１０ａと、回転子に接続されモータケーシング１０ａの外方に突出する回転軸１０ｂと、を備える。モータ１０の上端部には、メンテナンス時や設置時にモータ１０を吊すための吊し部材を締結することができる把手部１０ｃが設けられている。

軸封装置１１は、回転軸１０ｂの外周に配されるメカニカルシールやメカニカルシールを収容するシールケーシングを備え、モータ１０、ポンプ部１２及び回転軸１０ｂ間を液密に仕切る。

ポンプ部１２はモータ１０の下方に配置されている。ポンプ部１２は、回転軸１０ｂの先端部に取付けられるインペラ２１と、インペラ２１を収容する樹脂製のポンプケーシング２２と、を備える。

インペラ２１は、例えばオープンタイプの羽根車であり、円盤状のシュラウド２１ａと、羽根２１ｂと、を備える。

羽根２１ｂは、シュラウド２１ａの中心からの径が各位置で異なる形状、例えば渦巻形状やインボリュート形状に形成されている。

ポンプケーシング２２は、ケーシングカバー２３、吐出口３１ｂを有する第１のケース体としての上ケース体２４、吸込口４１ａを有する第２のケース体としての下ケース体２５、及びストレーナ２６が組付けられて構成される。ポンプケーシング２２の内部の上ケース体２４と下ケース体２５との間にインペラ２１を収容するポンプ室２７が形成される。

ポンプ室２７は、中央下部の吸込口４１ａに連通する円形のインペラ収容部２７ａ（収容室）と、インペラ収容部２７ａの一端から接線方向に延び吐出口３１ｂに至る流路を形成する吐出路部２７ｂと、を有し、渦巻き状に構成されている。

ポンプケーシング２２は、ケース本体２２ａを備える。ケース本体２２ａは、一端側に配されインペラ収容部２７ａの外郭を形成する収容ケース部２２ｂと、収容ケース部２２ｂからＸ方向一方に延出し、吐出路部２７ｂ及び吐出路部２７ｂに隣接する水切り部２７ｃの外周を形成する延出ケース部２２ｃと、を有する。ケース本体２２ａは、収容ケース部２２ｂから、延出ケース部２２ｃに向けて、縮幅しながら連続する外壁を有する。

収容ケース部２２ｂは、一端側に回転軸１０ｂを中心とした円弧形状の周壁を有し、円形状に構成されたインペラ収容部２７ａの外郭を構成する。収容ケース部２２ｂの外周部にはケーシングカバー２３に締結される４つの締結片２２ｅ（締結部）が外方に突出して形成されている。

延出ケース部２２ｃは、収容ケース部２２ｂからＸ方向一方側に延出し、端部が小径の円弧形状の外形を有し、収容ケース部２２ｂよりも小径の円弧形状の周壁を有する。延出ケース部２２ｃはその上面に円形の開口である吐出口が形成されている。また、延出ケース部２２ｃの端部には、フランジ部２２ｆが形成されている。フランジ部２２ｆは、上ケース体２４のフランジ部３４と下ケース体２５のフランジ部４４が積層されて構成され、吐出口３１ｂの外周部においてＹ方向の一方と他方にそれぞれ突出する一対の突出片２２ｇを有する。

一対の締結片２２ｅとフランジ部２２ｆの一対の突出片２２ｇとは、一方向に長い梁状部材である連結部２２ｈによって、連結されている。

連結部２２ｈは上ケース体２４の連結ビーム３５と、下ケース体２５の連結ビーム４５とが重ね合わされて構成されている。連結部２２ｈは、一方向に長く構成され、ケース本体２２ａの外側において、一対の締結片２２ｅとフランジ部２２ｆの一対の突出片２２ｇとをそれぞれ連結する。連結部２２ｈは、ＸＹ平面に沿う横方向に延びる第１壁部としての底壁部２２ｉと、底壁部２２ｉの両側縁から上方に延びる第２壁部としての一対の側壁部２２ｊと、を有し、長手方向に直交する断面が上方に開口するＵ字形状に構成される。底壁部２２ｉは、連結ビーム３５の底壁部３５ａと連結ビーム４５が重ねられて構成され、貫通孔部２２ｋを有している。

貫通孔部２２ｋは、例えば底壁部２２ｉを厚さ方向すなわち重力方向に貫通する孔である。貫通孔部２２ｋは締結片２２ｅの近傍において締結片２２ｅの外周縁に沿って湾曲するとともに連結部２２ｈの幅方向に延出するスリット状に構成されている。

また、連結部２２ｈは、ケース本体２２ａからＹ方向に突出した突出片２２ｇと締結片２２ｅとを直線状に結ぶため、連結部２２ｈとケース本体２２ａの縮幅する部位の外縁との間には、開口２２ｌが形成される。

ケーシングカバー２３は、中心部に開口２３ａを有する円形状のカバー壁２３ｂと、カバー壁２３ｂの外周縁から下方に延出する周壁部２３ｃと、を一体に備える。ケーシングカバー２３は、カバー壁２３ｂが軸封装置１１を介して回転軸１０ｂの外周部に装着され、周壁部２３ｃが上ケース体２４に接合され、インペラ２１の裏側を覆う。

上ケース体２４は、樹脂成形により一体に形成され、上壁部３１と、上壁部３１の外周縁から下方に延出される周壁部３２と、周壁部３２の一部から内方に延出する水切部３３と、周壁部３２から外方に延出するフランジ部３４と、フランジ部３４と外周壁とを連結する一対の連結ビーム３５と、を備える。上ケース体２４は、上側に凹む第１の凹部としての凹部３６を有する。

上壁部３１には、上壁部３１を軸方向に貫通する貫通孔であるインペラ開口部３１ａ及び吐出口３１ｂが形成されている。

インペラ開口部３１ａは、回転軸を中心とした円形の開口である。インペラ開口部３１ａ内にインペラ２１が回転可能に配される。

吐出口３１ｂは、インペラ開口部３１ａの側方に離間して配される円形の開口であり、インペラ開口部３１ａよりも小径に構成されている。吐出口３１ｂには、外部へと連通する吐出配管を有する配管ユニット１３が接続される。

周壁部３２は、インペラ開口部３１ａの外周において一方側に開口する円弧状曲線と、吐出口３１ｂの外周において他方側に開口する円弧状の曲線と、これらの円弧状の両端同士を連続する一対の直線と、を有する形状に構成され、その全周が超音波溶接により下ケース体２５の周壁部４２に接合されている。また、周壁部３２の外周の複数箇所には、外方に突出し、例えばボルト等の締結部材によってケーシングカバー２３に締結される締結片３７が、一体に形成されている。

水切部３３は、凹部３６の外周に配され、周壁部３２の一部から吸込口４１ａと吐出口３１ｂの間のボリュートの巻始めの位置に向けて突出する三角形状に構成されている。水切部３３は上に凸となる段差を有する第１の嵌合部としての嵌合部３３ａを有する。

嵌合部３３ａの下側の面は下ケース体２５と重ね合わされる第１の合わせ面Ｆ１を構成する。第１の合わせ面Ｆ１は凹凸形状を有し、軸方向に直交する三角形の平面状の下面部とその下面部の外周縁から下方に湾曲する曲面状の内周面とを連続して有する。第１の合わせ面Ｆ１には、第１の固定部としての固定突起３３ｂが形成されている。

固定突起３３ｂは、対向配置される固定孔部４３ｂに向けて、回転軸方向に下方に突出するピン状の部材であり、例えば円形の断面を有している。固定突起３３ｂは、水切部３３の外周よりの位置、すなわち周壁部３２に近い位置に、設けられている。

フランジ部３４は吐出口３１ｂの外周部において、軸と直交するＹ方向の両側にそれぞれ突出するとともに締結孔３４ａを有する、一対の延出部３４ｂを有している。

連結ビーム３５は、所定の一方向に長く構成され、フランジ部３４の一対の延出部３４ｂの一方と周壁部３２の収容部３６ａの外周の水切部３３の外側に形成された締結片３７、及び延出部３４ｂの他方と吐出路部３６ｂの基端の外側に形成された締結片３７と、を一体に連結する。連結ビーム３５は連結ビーム４５と重ねられ、連結部２２ｈを構成する。

連結ビーム３５は、回転軸１０ｂに直交するＸＹ面に沿って延びる細長い板状の底壁部３５ａと、底壁部３５ａの両側部から回転軸方向に立設された一対の側壁部３５ｂと、を連続して一体に有している。連結ビーム３５は長手方向に直交する断面が上に開口するＵ字状に構成されている。連結ビーム３５の底壁の所定箇所には、液体が通過可能なスリット状の貫通孔部３５ｃが形成されている。貫通孔部３５ｃは連結ビーム４５の貫通孔部４５ｃと重なる位置に配置されている。また、連結ビーム３５とのケース本体の間には開口３５ｄが形成されている。

凹部３６は、上壁部３１と周壁部３２と水切部３３とに囲まれ、ポンプ室２７の上半分を構成する。凹部３６は、回転軸１０ｂを中心とした平面視円形の収容部３６ａと、収容部３６ａから一方向に延出する吐出路部３６ｂと、を有する渦巻き状に構成されている。

締結片３７は一例として中心角９０度の間隔で４箇所に形成される。各締結片３７は周壁部から外周側に突出する突起状に形成され、ボルトが螺合するねじ孔３７ａを有している。４つの締結片３７のうち、吐出路の基端部及び水切部３３の近傍に配される一対の締結片３７は、連結ビーム３５に一体に連続している。

下ケース体２５は、ポンプ室２７を挟んで上ケース体２４の下側に対向配置されている。

下ケース体２５は、下壁部４１と、下壁部４１の外周縁から上方に延出される周壁部４２と、周壁部４２の一部から内方に延出する水切部４３と、周壁部４２の一部から外方に延出するフランジ部４４と、フランジ部４４と周壁部４２とを連結する一対の連結ビーム４５が、樹脂成形により一体に形成されている。下ケース体２５は、下側に凹む第２の凹部としての凹部４６を有する。

下壁部４１には回転軸１０ｂを中心とした円形の開口である吸込口４１ａが形成されている。下壁部４１の下面の外周縁にはポンプを据付面に据付ける複数の脚部４１ｂが設けられている。

周壁部４２の外形は、上ケース体２４の周壁部３２と同形状に構成され、周壁部３２に接合されている。

周壁部４２の外周面の複数箇所に、例えばボルト等の締結部材によって締結片３７とともにケーシングカバー２３に締結される締結片４７が一体に設けられている。

水切部４３は、凹部４６の外周に配され、周壁の一部から吸込口と吐出口の間のボリュートの巻初めの位置に向けて突出する三角形状に構成されている。水切部４３は上に凸となる段差を有するとともに嵌合部３３ａ内に嵌合する第２の嵌合部としての嵌合部４３ａを有する。

嵌合部４３ａは上ケース体２４と重ね合わされる第２の合わせ面である第２の合わせ面Ｆ２を有している。第２の合わせ面Ｆ２は第１の合わせ面Ｆ１に倣う凹凸形状を有し、軸方向に直交する三角形の平面状の上面部とその上面部の外周縁から下方に湾曲する曲面状の外周面とを連続して有する。第２の合わせ面Ｆ２が第１の合わせ面Ｆ１の下に対向して重ねられ、水切部３３，４３の間で水が流れないように閉塞している。第２の合わせ面Ｆ２には第２の固定部としての固定孔部４３ｂが形成されている。

固定孔部４３ｂは、対向配置される固定突起３３ｂの固定ピンが挿入される孔部であり、例えば円形に形成されている。固定孔部４３ｂは水切部４３の外周よりの位置、すなわち周壁部４２に近い位置に、設けられている。固定孔部４３ｂの内周縁部は、固定突起３３ｂの外周面に溶着されている。

フランジ部４４は吐出路部２７ｂの先端部である吐出口３１ｂの周囲において、回転軸方向であるＺ方向及び回転軸方向から見て吸込口４１ａと吐出口３１ｂとが並ぶＸ方向に対して直交するＹ方向に突出するとともに締結孔４４ａを有する一対の延出部４４ｂを有している。

連結ビーム４５は、一方向に長いプレート状に構成され、フランジ部４４の一対の延出部４４ｂと周壁部４２の収容部の外周の水切部４３の外側、吐出路部４６ｂの基端の外側にそれぞれ形成された一対の締結片４７とを連結する。連結ビーム４５は連結ビーム３５と重ねられる。

連結ビーム４５は、回転軸に直交する面に沿って延びる細長い板状の部材である。連結ビーム４５の所定箇所には、液体が通過可能なスリット状の貫通孔部４５ｃが形成されている。貫通孔部４５ｃは連結ビーム３５の貫通孔部３５ｃと重なる位置に配置され、貫通孔部２２ｋを形成する。また、連結ビーム４５とのケース本体の間には開口４５ｄが形成されている。

凹部４６は下壁部４１と周壁部４２と水切部４３とに囲まれ、ポンプ室２７の下半分を構成する。凹部４６は回転軸１０ｂを中心とした平面視円形の収容部４６ａと収容部４６ａから一方向に延出する吐出路部４６ｂを有する渦巻き形状に構成されている。

締結片４７は一例として中心角９０度の間隔で４箇所に形成され、締結片３７に重ねて配置され、締結片２２ｂを構成する。各締結片４７は周壁部４２から外周側に突出する突起状に形成され、ボルトが挿通されるボルト孔４７ａを有している。４つの締結片４７のうち、吐出路の基端部及び水切部４３の近傍に配される一対の締結片４７は、連結ビーム４５に一体に連続している。

ストレーナ２６は、下ケース体２５の下側を覆うカバー壁を有している。ストレーナ２６は、下ケース体２５の下側に組付けられる。

例えばポンプケーシング２２は、上ケース体２４と下ケース体２５を位置決めして組付け、上ケース体２４と下ケース体２５の所定箇所を溶着することにより密閉して構成される。
このとき、上ケース体２４の周壁部３２と下ケース体２５の周壁部４２を合わせ、嵌合部３３ａ，４３ａの段差を嵌め合うことで、第１の合わせ面Ｆ１と第２の合わせ面Ｆ２が対面して位置決めされる。このとき、上ケース体２４の固定突起３３ｂを下ケース体２５の固定孔部４３ｂに挿入する。次に、例えば超音波溶着により、周壁部４２，３２に沿う外周縁と、固定部とを、溶着する。

配管ユニット１３は、ポンプ部１２の側方に配置される連結曲管１３ａと、連結曲管の下方に一体に設けられた支持ベース１３ｂと、ガイドパイプ１３ｃと、を備える。

連結曲管１３ａは、ポンプの側方一方側において上に開口する吐出口３１ｂに接続される流路を形成する曲管部１３ｄと、曲管部１３ｄからさらに一方側に延びる流路を形成する直管部１３ｅと、を有している。支持ベース１３ｂは直管部１３ｅから下方に延びる複数のリブ状の脚部材を備える。配管ユニット１３は、モータ１０とモータ下部のポンプ部１２が配される部位の一方側においてフランジ部２２ｆを介してポンプケーシング２２により片持ちの支持状態で接続されている。

このように構成されたポンプ装置１は、電力が供給されることで、モータ１０が駆動される。モータ１０は、回転子に固定された回転軸１０ｂを回転させる。回転軸１０ｂの回転により、ポンプ部１２のインペラ２１が回転する。そしてポンプケーシング２２及びインペラ２１により汚水を圧送し、ポンプ装置１の二次側へ移送することが可能となる。インペラ２１の回転により、吸込口４１ａから吸い込まれた水が、増圧され、吐出口３１ｂから吐出される。

本実施形態のポンプ装置１では、水平に延びる底壁部２２ｉと鉛直に延びる側壁部２２ｊとを有し、フランジ部２２ｆと締結片２２ｅとを連結する連結部２２ｈを備える構成により、複数の方向の荷重に強い構成となる。具体的には、図７に示すように、水平方向に沿う底壁部２２ｉによって、矢印Ａ１で示す回転方向の力を受け、鉛直方向に沿う側壁部２２ｊによって矢印Ａ２で示す重力方向の力を受けることができる。例えばモータの回転による回転モーメントを第１壁部によって支持し、例えば着脱装置を用いて排水ピット１４内へポンプ装置１を設置する際や排水ピット１４からポンプ装置１を吊上げて移動させる際などにかかるポンプ装置１の自重による力を側壁部２２ｊによって支持することができる。

また、一対の連結部２２ｈは、フランジ部２２ｆの一方と他方の突出片２２ｇの最外部よりも外方に突出せずに収まることから、連結部２２ｈを形成するために設置スペースを大きくする必要がない。

また、連結部２２ｈは、ケース本体２２ａの外側に配されており、ケース本体２２ａと重ならない位置にあることから、例えば収容ケース部２２ｂの表面に凹凸形状を形成する構成と比べて、凹凸部分に水や異物が溜まることを防止できる。

また、上記実施形態におけるポンプ装置１において、連結部２２ｈの底壁部２２ｉに貫通孔部２２ｋを形成したことにより、水が重力により外部に排出されやすい構成とすることができる。したがって、凹凸に水が溜まるのを防止できる。

さらに、連結部２２ｈとケース本体２２ａの間にも開口２２ｌがあるため、水が溜まるのを防止できる。

なお、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。

この他、上記実施形態に例示された各構成要素を削除してもよく、各構成要素の形状、構造、材質等を変更してもよい。上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。

１…ポンプ装置、１０…モータ、１０ａ…モータケーシング、１０ｂ…回転軸、１１…軸封装置、１２…ポンプ部、１３…配管ユニット、１３ａ…連結曲管、１３ｂ…支持ベース、１３ｃ…ガイドパイプ、１３ｄ…曲管部、１３ｅ…直管部、１４…排水ピット、２１…インペラ、２１ａ…シュラウド、２１ｂ…羽根、２２…ポンプケーシング、２２ａ…ケース本体、２２ｂ…収容ケース部、２２ｃ…延出ケース部、２２ｅ…締結片、２２ｆ…フランジ部、２２ｇ…突出片、２２ｈ…連結部、２２ｉ…底壁部、２２ｊ…側壁部、２２ｋ…貫通孔部、２３…ケーシングカバー、２３ａ…開口、２３ｂ…カバー壁、２３ｃ…周壁部、２４…上ケース体、２５…下ケース体、２６…ストレーナ、２７…ポンプ室、２７ａ…インペラ収容部、２７ｂ…吐出路部、３１…上壁部、３１ａ…インペラ開口部、３１ｂ…吐出口、３２…周壁部、３３…水切部、３３ａ…嵌合部、３３ｂ…固定突起、３４…フランジ部、３４ａ…締結孔、３４ｂ…延出部、３５…連結ビーム、３６…凹部、３６ａ…収容部、３６ｂ…吐出路部、３７…締結片、３７ａ…ねじ孔、４１…下壁部、４１ａ…吸込口、４１ｂ…脚部、４２…周壁部、４３…水切部、４３ａ…嵌合部、４３ｂ…固定孔部、４４…フランジ部、４４ａ…締結孔、４４ｂ…延出部、４５…連結ビーム、４６…凹部、４６ａ…収容部、４６ｂ…吐出路部、４７…締結片、４７ａ…ボルト孔、Ｆ１…第１の合わせ面、Ｆ２…第２の合わせ面。

Claims (7)

1. インペラを収容する収容ケース部と、前記収容ケース部から一方に延出する延出ケース部と、有し、内部にポンプ室を形成する、ケース本体と、
   前記ケース本体の前記収容ケース部の外周に配され、ケーシングカバーに締結される締結片と、
   前記ケース本体における前記延出ケース部の外周に配されたフランジ部と、
   前記インペラの軸方向に交差する横方向に沿って延びる第１壁部と、前記インペラの軸方向に沿って立設される第２壁部とを有し、前記フランジ部と前記締結片とを連結する、連結部と、を備えるポンプケーシング。
2. 前記ポンプ室は前記インペラが配される収容室と、前記収容室から前記延出ケース部に形成される吐出口に至る吐出路部と、を有する渦巻き状に構成され、
   前記ケース本体は、前記ポンプ室を挟んで対向配置される一対の樹脂製のケース体が周縁部において接合されて構成され、
   前記収容ケース部は一方を向く円弧状の周壁を有し、
   前記延出ケース部は他方を向くとともに前記収容ケース部よりも小径の円弧状の周壁を有する、請求項１に記載のポンプケーシング。
3. 前記フランジ部は、前記延出ケース部の前記吐出口の周囲において所定の方向における一方側と他方側にそれぞれ突出する一対の突出部を有し、
   前記締結片は前記収容ケース部の外周において前記一方側と前記他方側にそれぞれ設けられ、
   一対の前記連結部が、前記一方側と前記他方側でそれぞれ前記突出部と前記締結片との間を連結する、請求項２に記載のポンプケーシング。
4. 前記連結部は、前記ケース本体の外側に配される、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のポンプケーシング。
5. 前記第１壁部は貫通孔部を有する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のポンプケーシング。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載のポンプケーシングと、
   前記ポンプケーシング内に配されるインペラと、
   前記インペラに接続される回転軸を有するとともに前記ポンプケーシング上に配置されるモータと、を備える
   ポンプ装置。
7. 前記フランジ部に接続され、前記ポンプケーシングの吐出口に連通する流路を形成する配管を有する配管ユニットを備え、
   ピット内に配される、請求項６に記載のポンプ装置。

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