JPH01291061A - 集光集熱器 - Google Patents
集光集熱器Info
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- JPH01291061A JPH01291061A JP63118425A JP11842588A JPH01291061A JP H01291061 A JPH01291061 A JP H01291061A JP 63118425 A JP63118425 A JP 63118425A JP 11842588 A JP11842588 A JP 11842588A JP H01291061 A JPH01291061 A JP H01291061A
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 22
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
- F24S23/70—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
- F24S23/80—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors having discontinuous faces
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
- F24S23/70—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
- F24S2023/83—Other shapes
- F24S2023/834—Other shapes trough-shaped
- F24S2023/835—Other shapes trough-shaped asymmetric
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野〕
本発明は、集光集熱器に関し、詳しくは太陽を追尾せず
に太陽光を集光する固定型の太陽エネルギー集光器とし
て、特に、太陽エネルギーを熱エネルギーに変換して収
集する集光集熱器に関する。
に太陽光を集光する固定型の太陽エネルギー集光器とし
て、特に、太陽エネルギーを熱エネルギーに変換して収
集する集光集熱器に関する。
これまでに、理想的な性能を有する固定集光いう特性を
有している。なおここで、開口面ＡＢと吸収面ＩＡとの
面積比である幾何学的集光比ＣはＢ Ｃ＝ −＝ １ ／ ｓ ｉ ｎ θａ（１）で与え
られる。
有している。なおここで、開口面ＡＢと吸収面ＩＡとの
面積比である幾何学的集光比ＣはＢ Ｃ＝ −＝ １ ／ ｓ ｉ ｎ θａ（１）で与え
られる。
但しここでａは吸収面の断面における展開長さである。
更にまた、ＣＰＣの変形タイプで第６図に示すようにく
さび形の吸収面ＩＢを有する集光器がある。この集光集
熱器は、第７図に示す断面のＳＰＣ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｐ
ａｒａｂｏｌｉｃ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ ）を２
つ結合させたもので、ＣＰＣは開口面の法線に対し対、
称の入射許容角を有するが、ｓｐｃの方は非対称の許容
角を有している。そこでＳＰＣでは、開口面ＡＢと吸収
面ＩＢとの面積比である幾何学的集光比がＣＰＣよりも
大きくなる。これに伴い、開口面ＡＢの法線に近い側の
許容角で入射する入射光が吸収面ＩＢに集光される集光
密度はＣＰＣの場合よりも大きい。しかし、その反対側
の許容角での入射光の集光密度は小さくなり、許容角の
中心角度では入射光３の集光密度がＣＰＣと等しくなる
。従って、このような非対称許容角を有する集光器は、
許容角の中心部ではなく、片側からの入射光を重点的に
集光する場合に用いられ、例えば、夏期に集中的に太陽
光を利用したい場合などに好適といえる。
さび形の吸収面ＩＢを有する集光器がある。この集光集
熱器は、第７図に示す断面のＳＰＣ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｐ
ａｒａｂｏｌｉｃ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ ）を２
つ結合させたもので、ＣＰＣは開口面の法線に対し対、
称の入射許容角を有するが、ｓｐｃの方は非対称の許容
角を有している。そこでＳＰＣでは、開口面ＡＢと吸収
面ＩＢとの面積比である幾何学的集光比がＣＰＣよりも
大きくなる。これに伴い、開口面ＡＢの法線に近い側の
許容角で入射する入射光が吸収面ＩＢに集光される集光
密度はＣＰＣの場合よりも大きい。しかし、その反対側
の許容角での入射光の集光密度は小さくなり、許容角の
中心角度では入射光３の集光密度がＣＰＣと等しくなる
。従って、このような非対称許容角を有する集光器は、
許容角の中心部ではなく、片側からの入射光を重点的に
集光する場合に用いられ、例えば、夏期に集中的に太陽
光を利用したい場合などに好適といえる。
すなわち、このような、非対称許容角を有するｓｐｃ型
の集光器を許容角が重なる形状で結合させた第６図のよ
うな集光器は、集熱器としての利用に際し、２段階集熱
を行うと性能上有利であり、開口面ＡＢに対して斜めに
入射する光は、くさび形の吸収面ＩＢの一方で集光密度
が高くなり、他方では低くなる。この為、集光密度の低
い方の吸収面にて熱媒体の予備加熱を行フた後、他方の
吸収面で追加熱を行えば、集熱性能を向上させることが
できる。
の集光器を許容角が重なる形状で結合させた第６図のよ
うな集光器は、集熱器としての利用に際し、２段階集熱
を行うと性能上有利であり、開口面ＡＢに対して斜めに
入射する光は、くさび形の吸収面ＩＢの一方で集光密度
が高くなり、他方では低くなる。この為、集光密度の低
い方の吸収面にて熱媒体の予備加熱を行フた後、他方の
吸収面で追加熱を行えば、集熱性能を向上させることが
できる。
しかしながら、第６図のようなくさび形の吸収面ＩＢを
有する形態のＣＰＣを用いて２段階に集熱する場合、２
つの吸収面ＩＢが互いに隣接しているため、高温の吸収
面から低温の吸収面へと熱が伝導し、２段階集熱の効果
を損なってしまうという問題点があった。
有する形態のＣＰＣを用いて２段階に集熱する場合、２
つの吸収面ＩＢが互いに隣接しているため、高温の吸収
面から低温の吸収面へと熱が伝導し、２段階集熱の効果
を損なってしまうという問題点があった。
また、一般にＣＰＣでは高温集熱を目的として吸収面を
透明な真空容器内に封入することが行われるが、第６図
に示す形態のＣＰＣにおいて２段階集熱を効果的に行う
にはくさび形の吸収面ＩＢを個別に真空断熱する必要が
あり、それは容易ではない。このように第６図に示す形
態のＣＰＣは、吸収面１Ｂの熱的分離が困難であるため
、２段階集熱を有効に活用できず、現在では、第５図の
形態のＣＰＣが円筒形の吸収面ｌ＾を有するため、熱を
取り出し易いという理由で実用化されている。
透明な真空容器内に封入することが行われるが、第６図
に示す形態のＣＰＣにおいて２段階集熱を効果的に行う
にはくさび形の吸収面ＩＢを個別に真空断熱する必要が
あり、それは容易ではない。このように第６図に示す形
態のＣＰＣは、吸収面１Ｂの熱的分離が困難であるため
、２段階集熱を有効に活用できず、現在では、第５図の
形態のＣＰＣが円筒形の吸収面ｌ＾を有するため、熱を
取り出し易いという理由で実用化されている。
また、ＣＰＣおよびＳＰＣでは成形された鏡体２が用い
られているが、この点が低コスト化を阻む主要因となっ
ている。そこで、これらの鏡面形状をフィルム状鏡体を
懸垂することにより模擬するという提案（特願昭６１−
６９６２９号および特願昭６１−２７２４５３号公報参
照）がなされているが、集光性能が上記２種類の集光器
よりも劣るという点があった。
られているが、この点が低コスト化を阻む主要因となっ
ている。そこで、これらの鏡面形状をフィルム状鏡体を
懸垂することにより模擬するという提案（特願昭６１−
６９６２９号および特願昭６１−２７２４５３号公報参
照）がなされているが、集光性能が上記２種類の集光器
よりも劣るという点があった。
本発明の目的は、製作が容易でかつ低コストですみ、実
質的にｃｐｃを上回る集光密度を実現することのできる
集光集熱器を提供することにある。
質的にｃｐｃを上回る集光密度を実現することのできる
集光集熱器を提供することにある。
かかる目的を達成するために、本発明は、円筒状集熱体
の両側に放物面またはそれに近似の形状を有する鏡面が
配設され、鏡面によりその入射光を反射させて円筒状集
熱体の周りに集光させるようにした集光集熱器において
、鏡面のいずれか一方を延在させて延在部を平面鏡とし
たことを特徴とする。
の両側に放物面またはそれに近似の形状を有する鏡面が
配設され、鏡面によりその入射光を反射させて円筒状集
熱体の周りに集光させるようにした集光集熱器において
、鏡面のいずれか一方を延在させて延在部を平面鏡とし
たことを特徴とする。
更に本発明は、円筒状集熱体の両側に放物面またはそれ
に近似の形状を有する鏡面が配設され、鏡面によりその
入射光を反射させて円筒状集熱体の周りに集光させるよ
うにした集光集熱器の前記鏡面のいずれか一方を延在さ
せて延在部を平面鏡となし、平面鏡同士を背中合せに接
続した接続体を連続的に配設したことを特徴とする。
に近似の形状を有する鏡面が配設され、鏡面によりその
入射光を反射させて円筒状集熱体の周りに集光させるよ
うにした集光集熱器の前記鏡面のいずれか一方を延在さ
せて延在部を平面鏡となし、平面鏡同士を背中合せに接
続した接続体を連続的に配設したことを特徴とする。
本発明によれば、一方の延長した平面鏡により非対称の
入射許容角が保たれ、その延長した平面鏡から反射され
た光をも吸収面に到達させることができるために幾何学
的集光比を増大させることができ、さらに、同じ形態の
鏡体同士を互いに背中合わせにして２ユニツトを１組と
なし、これらの組を連続的に配列することにより１組の
内の一方においてＣＰＣよりも高い集光密度を保つこと
ができる。また、これにより、集熱器としての利用にお
いて、入力の小さい方で予備的に熱媒体を加熱し、他方
で、その熱媒体を追加熱することで、実効的な集光比を
上げることが可能となる。なお本集光器においては、２
つのユニットにおける吸収面が互いに分離しているため
、両者間の熱伝導が抑制される。
入射許容角が保たれ、その延長した平面鏡から反射され
た光をも吸収面に到達させることができるために幾何学
的集光比を増大させることができ、さらに、同じ形態の
鏡体同士を互いに背中合わせにして２ユニツトを１組と
なし、これらの組を連続的に配列することにより１組の
内の一方においてＣＰＣよりも高い集光密度を保つこと
ができる。また、これにより、集熱器としての利用にお
いて、入力の小さい方で予備的に熱媒体を加熱し、他方
で、その熱媒体を追加熱することで、実効的な集光比を
上げることが可能となる。なお本集光器においては、２
つのユニットにおける吸収面が互いに分離しているため
、両者間の熱伝導が抑制される。
以下に、図面に基づき本発明の実施例を具体的に説明す
る。
る。
第１図は本発明の一実施例を示す。本例は曲線ＡＤＯで
示されるＣＰＣの一端Ｂをそのまま直線で上方の０点ま
で延長し、８０部分を平面鏡として形成したものであり
、８０間の長さは、ＡＢ／ｌａｎθａどなる。ただし、
θａは最大許容半角である。
示されるＣＰＣの一端Ｂをそのまま直線で上方の０点ま
で延長し、８０部分を平面鏡として形成したものであり
、８０間の長さは、ＡＢ／ｌａｎθａどなる。ただし、
θａは最大許容半角である。
本集光器は開口面ＡＣに対して非対称な許容角を有して
おり、また、幾何学的集光比はＣＰＣの１／ｓｉｎθａ
倍になっている。従って、図中の入射光３の方向から入
射する光に対しては高い集光・密度を有する。また、吸
収面ｌ＾が円筒形であるため、第７図に示した従来のＳ
Ｐｃよりも集熱器としての用途に適している。
おり、また、幾何学的集光比はＣＰＣの１／ｓｉｎθａ
倍になっている。従って、図中の入射光３の方向から入
射する光に対しては高い集光・密度を有する。また、吸
収面ｌ＾が円筒形であるため、第７図に示した従来のＳ
Ｐｃよりも集熱器としての用途に適している。
第２図は、第１図に示した集光器をＡの部分で互いに背
中合わせにして結合し、このように一対としたものを配
列した実施例を示す。この場合、開口面ＣＣ′ に対し
て斜めに入射する入射光３に対して必ず一対のユニット
の内の一方の側でＣＰＣよりも高い集光密度が得られる
。そこで、集熱器としての利用において、集光密度の低
い方のユニットで予備加熱を行い、他方のユニットで追
加熱を行うことにより集熱性能を一段ど向上させること
ができ、このことにより、実効的な集光密度の向上を図
ることができる。
中合わせにして結合し、このように一対としたものを配
列した実施例を示す。この場合、開口面ＣＣ′ に対し
て斜めに入射する入射光３に対して必ず一対のユニット
の内の一方の側でＣＰＣよりも高い集光密度が得られる
。そこで、集熱器としての利用において、集光密度の低
い方のユニットで予備加熱を行い、他方のユニットで追
加熱を行うことにより集熱性能を一段ど向上させること
ができ、このことにより、実効的な集光密度の向上を図
ることができる。
いま、ＣＰＣと比較した集光密度をＣＰとすると第２図
の実施例では、Ｃ２が、 Ｃｒ＝１±ｓｉｎθ／ｓｆｎθａ（２）となる。（ここ
で、θは入射光３が開口面ＡＢの法線となす角度である
）。
の実施例では、Ｃ２が、 Ｃｒ＝１±ｓｉｎθ／ｓｆｎθａ（２）となる。（ここ
で、θは入射光３が開口面ＡＢの法線となす角度である
）。
の集光密度Ｃ１を示す。第３図から明らかなように集光
密度の高い方のユニットでは、ｃＰｃと比較してその平
均値が約１．５倍程度に向上することがわかる。
密度の高い方のユニットでは、ｃＰｃと比較してその平
均値が約１．５倍程度に向上することがわかる。
本実施例では、第６図に示した従来の集光器と比較して
、１対のユニットにおいて吸収面ｌ＾が２つに分離して
いるため、両者の間の熱伝導が抑えらねる。しかも吸収
面ｌ＾が円筒形であるために、！Ｊす、熱性能に優れ、
かつ吸収面の真空断熱が容易であるという長所を有する
。
、１対のユニットにおいて吸収面ｌ＾が２つに分離して
いるため、両者の間の熱伝導が抑えらねる。しかも吸収
面ｌ＾が円筒形であるために、！Ｊす、熱性能に優れ、
かつ吸収面の真空断熱が容易であるという長所を有する
。
第４図は第１図に示す集光器の鏡体２の形状をフィルム
状鏡体４を懸垂させることにより模擬的に形成するよう
にした実施例を示す。ここで、ＬＲはフィルム状鏡体４
の片側の展開長さとその２つの支点間の距１ｉ（ＡＤあ
るいはＤＣ）との比を表す。すなわち、フィルム状鏡体
４の長さを適当に選択することにより、かなりの精度で
、第１図に示す集光器を模擬できることがわかる。これ
により、集光器の大幅なコストダウンが可能である。そ
こで、第４図の形態の集光器を第２図と同様に配列する
ことによりＣＰＣを上回る集光性能を実現することが可
能となる。このことは、懸垂面という自然状態を利用し
た集光系が、放物面等の成形加工面を用いた集光系を上
回る集光性能を実現するということであり、非常に重要
な意義を有する。
状鏡体４を懸垂させることにより模擬的に形成するよう
にした実施例を示す。ここで、ＬＲはフィルム状鏡体４
の片側の展開長さとその２つの支点間の距１ｉ（ＡＤあ
るいはＤＣ）との比を表す。すなわち、フィルム状鏡体
４の長さを適当に選択することにより、かなりの精度で
、第１図に示す集光器を模擬できることがわかる。これ
により、集光器の大幅なコストダウンが可能である。そ
こで、第４図の形態の集光器を第２図と同様に配列する
ことによりＣＰＣを上回る集光性能を実現することが可
能となる。このことは、懸垂面という自然状態を利用し
た集光系が、放物面等の成形加工面を用いた集光系を上
回る集光性能を実現するということであり、非常に重要
な意義を有する。
本発明によれば、以下の４点に要約された効果が得られ
る。
る。
（１） ＣＰＣの利点を生かし、しかも容易に非対称の
許容入射角を有する集光器が構成できる。
許容入射角を有する集光器が構成できる。
（２）その集光器の複数を同じ形態の鏡体側同士が互い
に背中合わせとなるようにして接合配列することにより
、実効的な集光密度を上げることができ、集熱性能が向
上する。
に背中合わせとなるようにして接合配列することにより
、実効的な集光密度を上げることができ、集熱性能が向
上する。
（３）フィルム状鏡体の懸垂状態を利用することにより
大幅なコストダウンが可能である。
大幅なコストダウンが可能である。
（４）従来のフィルム状鏡体を利用した集光器の集光性
能を向上させることができる。
能を向上させることができる。
以上より、本発明を太陽熱集熱器として利用すれば、集
熱器の高性能化・低コスト化に大きく貢献することがで
きる。
熱器の高性能化・低コスト化に大きく貢献することがで
きる。
第１図、第２図および第４図は本発明の各実施例をそれ
ぞれ模式的に示す断面図、 第３図は本発明の集光密度に関する特性を表す曲線図、 第５図、第６図および第７図は従来の集光器の各種の例
の構成をそれぞれ模式的に示す断面図である。 １・・・＆解、管 ＩＡ、ＩＢ・・・吸収面、 ２・・・鏡体、 ３・・・入射光、 ４・・・フィルム状鏡体。 第１図 ＣＦ 第３図 第６図 第７図
ぞれ模式的に示す断面図、 第３図は本発明の集光密度に関する特性を表す曲線図、 第５図、第６図および第７図は従来の集光器の各種の例
の構成をそれぞれ模式的に示す断面図である。 １・・・＆解、管 ＩＡ、ＩＢ・・・吸収面、 ２・・・鏡体、 ３・・・入射光、 ４・・・フィルム状鏡体。 第１図 ＣＦ 第３図 第６図 第７図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）円筒状集熱体の両側に放物面またはそれに近似の形
状を有する鏡面が配設され、該鏡面によりその入射光を
反射させて前記円筒状集熱体の周りに集光させるように
した集光集熱器において、 前記鏡面のいずれか一方を延在させて延在 部を平面鏡としたことを特徴とする集光集熱器。 ２）円筒状集熱体の両側に放物面またはそれに近似の形
状を有する鏡面が配設され、該鏡面によりその入射光を
反射させて前記円筒状集熱体の周りに集光させるように
した集光集熱器の前記鏡面のいずれか一方を延在させて
延在部を平面鏡となし、該平面鏡同士を背中合せに接続
した接続体を連続的に配設したことを特徴とする集光集
熱器。 ３）前記鏡面は、フィルム状の反射部材を懸垂させるこ
とによって形成されたことを特徴とする請求項１または
２記載の集光集熱器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63118425A JPH01291061A (ja) | 1988-05-16 | 1988-05-16 | 集光集熱器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63118425A JPH01291061A (ja) | 1988-05-16 | 1988-05-16 | 集光集熱器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01291061A true JPH01291061A (ja) | 1989-11-22 |
| JPH0461259B2 JPH0461259B2 (ja) | 1992-09-30 |
Family
ID=14736326
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63118425A Granted JPH01291061A (ja) | 1988-05-16 | 1988-05-16 | 集光集熱器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01291061A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100602581B1 (ko) * | 2004-06-16 | 2006-07-19 | 황우성 | 수광밀도 균일화 복합포물면(ｃｐｃ) 집속장치 |
| JP2009545186A (ja) * | 2006-07-28 | 2009-12-17 | メガワット ソーラー エルエルシー | 光発電のために太陽放射線を捕集するための反射器組立体、システム及び方法 |
| US11644219B2 (en) * | 2016-06-24 | 2023-05-09 | Alliance For Sustainable Energy, Llc | Secondary reflectors for solar collectors and methods of making the same |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6205998B1 (en) * | 2000-06-19 | 2001-03-27 | Solar Enterprises International, Llc | Solar concentrator gap and receiver design |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5557803A (en) * | 1978-09-21 | 1980-04-30 | Unisearch Ltd | Light concentration unit and light dispersion unit |
| JPS62225852A (ja) * | 1986-03-27 | 1987-10-03 | Agency Of Ind Science & Technol | 太陽光集光装置 |
-
1988
- 1988-05-16 JP JP63118425A patent/JPH01291061A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5557803A (en) * | 1978-09-21 | 1980-04-30 | Unisearch Ltd | Light concentration unit and light dispersion unit |
| JPS62225852A (ja) * | 1986-03-27 | 1987-10-03 | Agency Of Ind Science & Technol | 太陽光集光装置 |
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| JP2009545186A (ja) * | 2006-07-28 | 2009-12-17 | メガワット ソーラー エルエルシー | 光発電のために太陽放射線を捕集するための反射器組立体、システム及び方法 |
| US11644219B2 (en) * | 2016-06-24 | 2023-05-09 | Alliance For Sustainable Energy, Llc | Secondary reflectors for solar collectors and methods of making the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0461259B2 (ja) | 1992-09-30 |
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