JP7353244B2 - 絶縁カバーを備えた電源装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の基板を備え、所定の基板に実装される電気・電子部品と所定の基板に相対する他方の基板に実装される電気・電子部品間の絶縁距離を確保する目的で基板間に絶縁カバーを設けた電源装置及びその製造方法に関する。

従来、所定の基板に実装される電気・電子部品と他方の基板に実装される電気・電子部品間の絶縁距離を確保する必要がある電源装置の構成として、特許文献１で開示している２種類の基板にて構成された電源装置等が挙げられる。また、必要な絶縁距離を確保する方法として、特許文献２で開示しているように絶縁性を有する絶縁カバーを用いて確保する方法が知られており、このような２種類の基板にて構成された電源装置に於いても、絶縁カバーを基板間に配置する方法が採られている。

また、絶縁カバーの実装方法としては、基板の組み立てを行った後に、基板間に絶縁カバーを手挿入で実装する方法が一般的である。

図４は、従来における基板間に絶縁カバーを設けた電源装置を示す一例であり、特許文献１と同様に２種類の基板にて構成されたものである。尚、図４（Ａ）は絶縁カバーを挿入する方向から電源装置を見た正面図であり、更に、図４（Ａ）は図４（Ｂ）のｘ－ｘ視であり、絶縁カバーの起立している面は省略している。

電気・電子部品１６－１～１６－２が実装され、入力用端子２０と出力用端子２２が基板の外側に延在して設けられ、入力用基板端子２０と出力用基板端子２２を保護するように入出力用端子樹脂１８とが設けられたＰ１基板１０と、電気・電子部品１６－３～１６－５が実装されたＰ２基板１２とが組立部材１４により組み立てられ、Ｐ１基板１０とＰ２基板１２の間に絶縁カバー２４が図４（Ｂ）で示す矢印の方向に手挿入されることで実装される。絶縁カバー２４は、図４（Ｂ）に示すように、側面から見てＬ字形状となる。

組立部材１４は、両基板を組み立てるための円柱状の銅であり、Ｐ１基板１０とＰ２基板１２間の距離を一定に保ったうえで、Ｐ１基板１０とＰ２基板１２の電気的接続・自立させるための機能も兼ねている。

また、当該組立部材１４の高さを長くすることでも、必要な絶縁距離を確保することは可能であるが、その場合は製品サイズが大型化してしまうため、絶縁カバーを用いることで組立部材１４の高さを抑えて製品サイズの大型化を避けつつ、必要な絶縁距離を確保している。

尚、図４（Ｂ）において、電気・電子部品１６－４以外の電気・電子部品は省略しており、また、製品状態においては、入出力用端子２０及び出力用端子２２を露出させた状態でケースに格納されるが、当該ケースについても省略している。

特開２０１４－１１７１０６ 特開２０１１－００９４１８

しかしながら、このような従来の絶縁カバーの実装方法にあっては、基板の組み立て完了後に基板間に手挿入するため、非常に狭い基板間、例えば数ミリメートルｍｍ程度の間隔に対して行われる作業であり、視認性・作業性共に悪く、必要な絶縁距離を確保した状態で実装することが困難となっている。

また、絶縁カバーが実装できたとしても、手挿入した絶縁カバーを定位置に保持する構造がないため、挿入後に絶縁カバーのずれが発生する可能性が十分にあり、絶縁性を永続的に確保することが困難となっている。

本発明は、これら上記の問題点を解決するために、効率よく、簡単に絶縁カバーが実装でき、かつ必要な絶縁性を永続的に確保できる電源装置及びその電源装置の製造方法を提供することを目的とする。

（表面実装設備で絶縁カバーを実装可能とする構造を有する電源装置）
本発明は、電気・電子部品が実装された複数枚の基板を備え、所定の基板と所定の基板に相対する他方の基板間に絶縁カバーが実装された電源装置に於いて、
所定の基板又は他方の基板のいずれかは、絶縁カバーを実装可能とする実装領域が設けられた面を有し、実装領域に固定部材により絶縁カバーが固定され、
絶縁カバーは、所定の基板に実装される電気・電子部品と他方の基板に実装される電気・電子部品間の絶縁距離を確保するように基板間に配置され、電気・電子部品を基板に実装する表面実装設備にて実装可能な構造であることを特徴とする。

（Ｌ字形状の絶縁カバー）
所定の基板又は他方の基板のいずれかに、その部品の一部を実装された基板の外側に位置させる所定の電気・電子部品を備え、
絶縁カバーは、実装領域に固定される第１面と、実装領域に固定された場合に固定された基板から相対する基板の方向に起立する第２面とを有したＬ字形状であり、
第１面は、基板の内側に存在する電気・電子部品、及び第２面より基板側に位置する所定の電気・電子部品の一部に対しての絶縁距離を確保し、
第２面は、自身より基板から離れた外側に位置する所定の電気・電子部品の一部に対しての絶縁距離を確保する。

（絶縁カバーの表面平坦性）
絶縁カバーは、表面実装設備のうち電気・電子部品を基板に搭載する表面実装機が搭載可能な平坦性をもつ面を有する。

（接着剤による絶縁カバーの固定）
固定部材は、接着剤であり、
絶縁カバーが固定される所定の基板又は他方の基板のいずれかと絶縁カバーの間に配置される。

（絶縁カバーを設けた電源装置の製造方法）
また本発明の別形態にあっては、電気・電子部品が実装された複数の基板を備え、所定の基板と所定の基板に相対する他方の基板間に絶縁カバーが実装される電源装置の製造方法に於いて、
絶縁カバーが固定される実装領域が設けられた面を有する所定の基板又は他方の基板のいずれかに、電気・電子部品を基板に実装する表面実装設備にて絶縁カバーを実装領域に実装し、
絶縁カバーの実装後に、絶縁カバーが実装された基板とその他の基板との組み立てを行うことを特徴とする。

（Ｌ字形状の絶縁カバーの実装方法）
所定の電気・電子部品は、所定の基板又は他方の基板のいずれかに、自身の一部を実装される基板の外側に位置するように実装され、
絶縁カバーはＬ字形状であり、
絶縁カバーの実装は、Ｌ字形状の一方の面となる第１面が実装領域に固定されるように実装され、
第１面の固定は、
固定された場合に、Ｌ字形状の他方の面となる第２面が固定された基板から相対する基板の方向に起立し、第１面が基板の内側に存在する電気・電子部品、及び第２面より基板側に位置する所定の電気・電子部品の一部に対しての絶縁距離を確保し、第２面が自身より基板から離れた外側に位置する所定の電気・電子部品の一部に対しての絶縁距離を確保するように固定される。

（絶縁カバーの平坦な表面を利用した実装方法）
絶縁カバーは、表面実装設備のうち電気・電子部品を基板に搭載する表面実装機で搭載可能な平坦性をもつ面を有し、
表面実装機は、平坦性をもつ面を利用して絶縁カバーの搭載を行う。

（接着剤による絶縁カバーの実装方法）
絶縁カバーの実装は、
表面実装設備の塗布装置にて、実装領域に接着剤を塗布し、
表面実装設備の表面実装機にて、電気・電子部品の部品搭載と合わせて絶縁カバーを実装領域に搭載して、塗布された接着剤により絶縁カバーを実装領域に仮固定し、
表面実装設備のリフロー装置にて、リフロー装置の加熱により接着剤が熱硬化することで絶縁カバーを実装領域に固定する。

（基本的な効果）
電気・電子部品が実装された複数枚の基板を備え、所定の基板と所定の基板に相対する他方の基板間に絶縁カバーが実装された電源装置に於いて、所定の基板又は他方の基板のいずれかは、絶縁カバーを実装可能とする実装領域が設けられた面を有し、実装領域に固定部材により絶縁カバーが固定され、絶縁カバーは、所定の基板に実装される電気・電子部品と他方の基板に実装される電気・電子部品間の絶縁距離を確保するように基板間に配置され、電気・電子部品を基板に実装する表面実装設備にて実装可能な構造であるため、絶縁カバーの実装を従来のように人の手作業で行うことなく、表面実装設備を用いて自動で行うことができ、絶縁カバーの実装を効率よく、簡単に行うことができる。また、実装された絶縁カバーは固定されているため、絶縁カバーのずれが発生することがなく、絶縁性を永続的に確保することができる。

（Ｌ字形状の絶縁カバーによる効果）
所定の基板又は他方の基板のいずれかに、その部品の一部を実装された基板の外側に位置させる所定の電気・電子部品を備え、絶縁カバーは、実装領域に固定される第１面と、実装領域に固定された場合に固定された基板から相対する基板の方向に起立する第２面とを有したＬ字形状であり、第１面は、基板の内側に存在する電気・電子部品、及び第２面より基板側に位置する所定の電気・電子部品の一部に対しての絶縁距離を確保し、第２面は、自身より基板から離れた外側に位置する所定の電気・電子部品の一部に対しての絶縁距離を確保するため、入出力用端子のように最終製品状態でケースの外部に露出させる必要がある部品が実装されている場合であっても、絶縁カバーはケース内に収めることができ製品として外観を損なうことなく、外部に露出した部分についても絶縁距離を確保することができる。

（絶縁カバーの表面平坦性による効果）
絶縁カバーは、表面実装設備のうち電気・電子部品を基板に搭載する表面実装機が搭載可能な平坦性をもつ面を有するため、電気・電子部品を搭載する場合と同様に絶縁カバーも基板に搭載できるため、絶縁カバーの実装を効率よく、簡単に行うことができる。

（接着剤による絶縁カバーの固定による効果）
固定部材は、接着剤であり、絶縁カバーが固定される所定の基板又は他方の基板のいずれかと絶縁カバーの間に配置されるため、接着剤の塗布自体は表面実装設備にて可能な工程であることから、絶縁カバーの実装を効率よく、簡単に行うことができる。また、リフロー装置の加熱を利用することで接着剤を熱硬化させることも可能であり、既存の表面実装設備を最大限に利用することができる。

本発明の電源装置の製造方法による効果は、前述した電源装置の場合と同じになることから、その説明を省略する。

本発明における絶縁カバーを設けた電源装置を示す説明図 本発明における絶縁カバーの形状を示す説明図 本発明における表面実装設備を用いた絶縁カバーの実装を含む電源装置の製造方法を示す説明図 従来における絶縁カバーを設けた電源装置を示す説明図

［絶縁カバーを設けた電源装置の構成］
図１は、本発明における絶縁カバーを設けた電源装置を示す説明図である。図１（Ａ）は絶縁カバーを設けた電源装置の正面図であり、図１（Ｂ）は絶縁カバーを設けた電源装置の側面図であり、図１（Ｃ）は絶縁カバーを設けたＰ１基板の上面図であり、図１（Ａ）は図１（Ｂ）のｘ－ｘ視であり，絶縁カバーの起立している面は省略している。尚、図１（Ａ）の正面図及び図１（Ｂ）の側面図は、従来例となる図４（Ａ）の正面図及び図４（Ｂ）の側面図と同じ方向から電源装置を見たものであり、基板の外側と内側は図１（Ｂ）の点線で仕切られた領域のことを示す。

本実施形態の電源装置は、絶縁カバー２４が接着剤３０によりＰ１基板１０に固定される点が、従来の絶縁カバーを設けた電源装置と異なる点であり、他の部分については同じである。尚、共通となる構成については、同じ符号を使用している。

絶縁カバー２４は、図１（Ｃ）のＰ１基板１０上にハッチングして示されている実装領域３２に対して実装される。実装領域３２には、絶縁カバー２４以外の部品は実装されず、基板のレジスト残りがあっても問題ない。

接着剤３０が塗布される箇所は、実装領域３２の中央付近が望ましく、塗布径は１．０ｍｍ程度あれば、絶縁カバー２４をＰ１基板１０に固定することが出来る。

また後述するが、接着剤３０による絶縁カバー２４の固定は、Ｐ１基板１０とＰ２基板１２の組み立て前に行われる。

［絶縁カバー］
（絶縁カバーの形状）
図２は、本発明における絶縁カバーの形状を示す説明図であり、（Ａ）を平面図、（Ｂ）を正面図、（Ｃ）を側面図として三面図で示している。

絶縁カバー２４は、絶縁性を持つ樹脂材料、例えばポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）等を材料とし、Ｌ字形状を有している。

絶縁カバー２４は、後述される表面実装機にて吸着される表面２６ａと、Ｐ１基板１０の実装領域３２に実装（固定）される裏面２６ｂを有するＬ字の一方の面である第１面２６と、第１面２６の端部から起立し、第１面が実装された場合に基板側となる表面２８ａと基板側とは反対側となる裏面２８ｂを有するＬ字の他方の面である第２面２８を備える。

第１面２６の表面２６ａは、表面実装機でＰ１基板１０上に搭載される際に吸着される面であるため、表面実装機が吸着できる程度の表面平坦性を備えている。

（絶縁カバーによる絶縁距離の確保）
当該Ｌ字形状の絶縁カバー２４による絶縁距離の確保について、図１を用いて説明する。

図１（Ａ）に示す点線の左側を電源の入力部となる一次側回路とし、右側を電源の出力部となる二次側回路としており、この場合に絶縁距離の確保が必要となるのは、一次側回路と二次側回路間である。

Ｐ１基板１０及びＰ２基板１２単体では、部品配置及び配線パターンにより一次側回路と二次側回路間の絶縁距離は確保されており、絶縁カバー２４は同一基板内における絶縁距離の確保を考慮する必要はない。

つまり、絶縁カバー２４が考慮する必要がある絶縁距離は、Ｐ１基板１０の一次側回路とＰ２基板１２の二次側回路間、及びＰ１基板１０の二次側回路とＰ２基板１２の一次側回路間となる。

以下は、Ｐ１基板１０の二次側回路とＰ２基板１２の一次側回路の中から、最短の空間距離となり得るＰ２基板１２の電気・電子部品１６－４とＰ１基板１０の電気・電子部品１６－２間、及びＰ２基板１２の電気・電子部品１６－４とＰ１基板１０の一次側回路側に配置される一番左の出力用端子２２を例として説明する。

図１（Ａ）から分かるように、電気・電子部品１６－２の端子と電気・電子部品１６－４の端子を結ぶ空間距離が絶縁カバー２４の第１面２６により遮られており、これにより電気・電子部品１６－２と電気・電子部品１６－４間の必要な絶縁距離が確保されている。

また、図１（Ｂ）から分かるように、電気・電子部品１６－２の端子と第２面２８より基板側に位置する出力用端子２２（Ｐ１基板１０と入出力用端子樹脂１８の間に露出する部分）を結ぶ空間距離が絶縁カバー２４の第１面２６により遮られており、電気・電子部品１６－２の端子と第２面２８より基板から離れた外側に位置する出力用端子２２（入出力用端子樹脂１８からさらに基板の外側に延在する部分）を結ぶ空間距離が絶縁カバー２４の第２面２８により遮られており、これらにより電気・電子部品１６－２と出力用端子２２間の必要な絶縁距離が確保されている。

他に確保が必要な絶縁距離についても同じように絶縁カバー２４により確保されている。

［表面実装設備による絶縁カバーの実装］
従来例では、Ｐ１基板１０及びＰ２基板１２を組み立て後に、絶縁カバー２４の実装を行っていたが、本発明の実施形態においては、Ｐ１基板１０とＰ２基板１２の組み立て前にＰ１基板１０に絶縁カバー２４を実装し、絶縁カバー２４の実装後にＰ１基板１０とＰ２基板１２の組み立てを行う。

ここでいう表面実装設備は、電気・電子部品の実装に必要な複数の装置を含むものであり、クリームはんだ印刷機、塗布装置、表面実装機、リフロー装置等を含む概念である。また、本発明の実施形態では、塗布装置としてディスペンサを採用している。

図３は、本発明における表面実装設備を用いた絶縁カバーの実装を含む電源装置の製造方法を示す説明図であり、図３（Ａ）から図３（Ｃ）に各過程における電源装置の正面図及び側面図を示している。尚、図３（Ｂ）及び（Ｃ）の正面図においては、ｘ－ｘ視であり、絶縁カバーの起立している面は省略している。

クリームはんだ印刷機によりＰ１基板１０の電気・電子部品が実装される箇所にクリームはんだが印刷される。続いて、ディスペンサにより絶縁カバー２４をＰ１基板１０に固定するための接着剤３０がＰ１基板１０に塗布される。塗布される箇所はＰ１基板１０上の絶縁カバー２４が実装される実装領域３２の中央付近が好ましく、塗布径は、１．０ｍｍ程度であれば十分である。

ここまでの工程が完了した状態が図３（Ａ）であり、電気・電子部品の実装のためのクリームはんだが印刷され、絶縁カバー２４をＰ１基板１０に固定するための接着剤３０が塗布された状態である。

接着剤３０の塗布後、表面実装機にて、絶縁カバー２４を含めた実装部品がＰ１基板１０の所定の位置に搭載される。接着剤３０は熱硬化する接着剤を用いているため、表面実装機で搭載された段階では絶縁カバー２４は仮固定の状態である。続いて、リフロー装置にて電気・電子部品がＰ１基板１０に実装されると共に、リフロー装置の加熱により接着剤３０が熱硬化し、絶縁カバー２４はＰ１基板１０に固定されることで実装される。

ここまでの工程が完了した状態が図３（Ｂ）であり、絶縁カバー２４を含む実装部品が実装された状態である。

Ｐ１基板１０に絶縁カバー２４の実装後、Ｐ１基板１０とＰ２基板１２の組み立てを行う。組立部材１４は予めはんだにてＰ２基板１２に実装されており、Ｐ１基板１０に対して組立部材１４をはんだ付けすることで、Ｐ１基板１０とＰ２基板１２が組み立てられる。

ここまでの工程が完了した状態が図３（Ｃ）であり、絶縁カバー２４の実装と、Ｐ１基板１０とＰ２基板１２の組み立てが完了した状態である。

このように、Ｐ１基板１０とＰ２基板１２の組み立て前に、Ｐ１基板１０に絶縁カバー２４を接着剤３０で固定することで実装するため、絶縁カバー２４の実装の際に、Ｐ２基板１２が邪魔になることがなく、高い視認性・作業性を保ったまま絶縁カバー２４の実装が可能となる。

また、電気・電子部品を実装するための表面実装設備を利用しているため、絶縁カバーの実装を自動で行うことができ、効率よく、簡単に行うことができる。

また、絶縁カバー２４が接着剤３０により定置に固定されることで、絶縁カバー２４のずれが発生することがなく、絶縁性を永続的に確保することができる。

［本発明の変形例］
上記の実施形態は、２種類の基板とそれらの基板間に設けた絶縁カバーからなる電源装置を例に取るものであったが、これは一例であり、構成する基板の枚数は２枚に限らず、それ以上であっても良い。また、基板枚数が増えるにあたり、絶縁距離を確保したい箇所が複数の基板間に存在するのであれば、対応する箇所に適宣に絶縁カバーを配置すれば良い。

また、上記の実施形態にあっては、絶縁カバーの形状をＬ字形状としているが、絶縁距離が確保できるのであれば、Ｌ字形状に限定されるものではなく、適宣に絶縁カバーの形状を選択すれば良い。また、絶縁カバーの基板に対する配置についても説明、図で示した形態に限定されるものではなく、絶縁カバーを配置することで必要な絶縁距離が確保できれば良い。

また、上記の実施形態にあっては、絶縁カバーは表面実装機で吸着可能な表面平坦性を備えているものであったが、これは一例であり、表面実装機にて基板上に絶縁カバーの搭載が可能な構造であれば良い。

また、絶縁カバー及び基板以外の電源装置を構成する部材については、上記の実施形態の説明及び図で示したものに限定されるものではなく、適宣に製造する電源の仕様に合わせて選択すれば良い。

また、上記の実施形態にあっては、表面実装設備にて絶縁カバーを実装している工程は一例であり、表面実装設備における工程は最終的に絶縁カバーを含む実装部品が実装されている状態となれば良く、その途中の工程は適宣に選択すれば良い。

また、上記の実施形態にあっては、接着剤を熱硬化するものを選択しているが、絶縁カバーを定置に保持することが出来ればよく、熱以外で硬化する接着剤を使用しても良いし、接着剤以外の固定部材を使用しても良い。

また、本発明はその目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。

１０：Ｐ１基板
１２：Ｐ２基板
１４：組立部材
１６－１～１６－５：電気・電子部品
１８：入出力用端子樹脂
２０：入力用端子
２２：出力用端子
２４：絶縁カバー
２６：第１面
２８：第２面
２６ａ、２８ａ：表面
２６ｂ、２８ｂ：裏面
３０：接着剤
３２：実装領域

Claims (6)

1. 電気・電子部品が実装された複数枚の基板を備え、所定の基板と前記所定の基板に相対する他方の基板間に絶縁カバーが実装された電源装置に於いて、
   前記所定の基板又は前記他方の基板のいずれかは、前記絶縁カバーを実装可能とする実装領域が設けられた面を有し、前記実装領域に固定部材により前記絶縁カバーが固定され、
   前記所定の基板又は前記他方の基板のいずれかに、その部品の一部を実装された基板の外側に位置させる所定の電気・電子部品を備え、
   前記絶縁カバーは、前記所定の基板に実装される前記電気・電子部品と前記他方の基板に実装される前記電気・電子部品間の絶縁距離を確保するように基板間に配置され、前記電気・電子部品を基板に実装する表面実装設備にて実装可能な構造、かつ前記実装領域に固定される第１面と、前記実装領域に固定された場合に固定された基板から相対する基板の方向に起立する第２面とを有したＬ字形状であり、
   前記第１面は、基板の内側に存在する電気・電子部品、及び前記第２面より基板側に位置する前記所定の電気・電子部品の一部に対しての絶縁距離を確保し、
   前記第２面は、自身より基板から離れた外側に位置する前記所定の電気・電子部品の一部に対しての絶縁距離を確保することを特徴とする電源装置。
   
2. 請求項１記載の電源装置に於いて、
   前記絶縁カバーは、前記表面実装設備のうち前記電気・電子部品を基板に搭載する表面実装機が搭載可能な平坦性をもつ面を有することを特徴とする電源装置。
   
3. 請求項１又は２記載の電源装置に於いて、
   前記固定部材は、接着剤であり、
   前記絶縁カバーが固定される前記所定の基板又は前記他方の基板のいずれかと前記絶縁カバーの間に配置されたことを特徴とする電源装置。
   
4. 電気・電子部品が実装された複数の基板を備え、所定の基板と前記所定の基板に相対する他方の基板間に絶縁カバーが実装された電源装置の製造方法に於いて、
   所定の電気・電子部品を前記所定の基板又は前記他方の基板のいずれかに、自身の一部を実装される基板の外側に位置するように実装し、
   前記絶縁カバーが固定される実装領域が設けられた面を有する前記所定の基板又は前記他方の基板のいずれかに、前記電気・電子部品を基板に実装する表面実装設備にて前記絶縁カバーを前記実装領域に実装し、
   前記絶縁カバーの実装後に、前記絶縁カバーが実装された基板とその他の基板との組み立てを行い、
   前記絶縁カバーはＬ字形状であり、
   前記絶縁カバーの実装は、Ｌ字形状の一方の面となる第１面が前記実装領域に固定されるように実装され、
   前記第１面の固定は、固定された場合に、Ｌ字形状の他方の面となる第２面が固定された基板から相対する基板の方向に起立し、前記第１面が基板の内側に存在する電気・電子部品、及び前記第２面より基板側に位置する前記所定の電気・電子部品の一部に対しての絶縁距離を確保し、記第２面が自身より基板から離れた外側に位置する前記所定の電気・電子部品の一部に対しての絶縁距離を確保するように固定されることを特徴とする電源装置の製造方法。
   
5. 請求項４記載の電源装置の製造方法に於いて、
   前記絶縁カバーは、前記表面実装設備のうち前記電気・電子部品を基板に搭載する表面実装機で搭載可能な平坦性をもつ面を有し、
   前記表面実装機は、前記平坦性をもつ面を利用して前記絶縁カバーの搭載を行うことを特徴とする電源装置の製造方法。
   
6. 請求項４又は５記載の電源装置の製造方法に於いて、
   前記絶縁カバーの実装は、
   前記表面実装設備の塗布装置にて、前記実装領域に接着剤を塗布し、
   前記表面実装設備の表面実装機にて、前記電気・電子部品の部品搭載と合わせて前記絶縁カバーを前記実装領域に搭載して、塗布された前記接着剤により前記絶縁カバーを前記実装領域に仮固定し、
   前記表面実装設備のリフロー装置にて、リフロー装置の加熱により前記接着剤が熱硬化することで前記絶縁カバーを前記実装領域に固定することを特徴とする電源装置の製造方法。

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