JPH1031052A - ソーラーパネルの電流−電圧特性曲線を測定するための方法及び装置 - Google Patents
ソーラーパネルの電流−電圧特性曲線を測定するための方法及び装置Info
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- JPH1031052A JPH1031052A JP9068420A JP6842097A JPH1031052A JP H1031052 A JPH1031052 A JP H1031052A JP 9068420 A JP9068420 A JP 9068420A JP 6842097 A JP6842097 A JP 6842097A JP H1031052 A JPH1031052 A JP H1031052A
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-
- H—ELECTRICITY
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- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
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- H02S50/10—Testing of PV devices, e.g. of PV modules or single PV cells
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- 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
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
-
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S136/00—Batteries: thermoelectric and photoelectric
- Y10S136/29—Testing, calibrating, treating, e.g. aging
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ソーラーパネルの電流−電圧特性曲線を測定
するための方法及び装置を提供する。 【解決手段】 光パルス１２が、ソーラーパネル１に与
えられる。ソーラーパネルの出力側に接続された電気的
な負荷５を変えることによって、光パルスに対するソー
ラーパネルの応答１４、１５が測定される。測定は、持
続時間の短い減衰する光パルス１２を用いて行われる。
その際には、パルスの強度１０が測定中に時間的にに実
質的に変化しない短い間隔のために、パルスの立ち下が
り部１３を用いる。
するための方法及び装置を提供する。 【解決手段】 光パルス１２が、ソーラーパネル１に与
えられる。ソーラーパネルの出力側に接続された電気的
な負荷５を変えることによって、光パルスに対するソー
ラーパネルの応答１４、１５が測定される。測定は、持
続時間の短い減衰する光パルス１２を用いて行われる。
その際には、パルスの強度１０が測定中に時間的にに実
質的に変化しない短い間隔のために、パルスの立ち下が
り部１３を用いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ソーラーパネル
（太陽電池パネル）の電流−電圧特性曲線を測定するた
めの方法に関する。本発明は、また、ソーラーパネルの
電流−電圧特性曲線を測定するための装置にも関する。
（太陽電池パネル）の電流−電圧特性曲線を測定するた
めの方法に関する。本発明は、また、ソーラーパネルの
電流−電圧特性曲線を測定するための装置にも関する。
【０００２】
【従来の技術】ソーラーパネルの品質管理及び製品開発
においては、規格化されたテスト方法を用いてパネルを
検査することが必須である。その場合には、シミュレー
ションテスト方法が、唯一の実行可能な選択肢であり、
その理由は、自然の太陽光は、再現性のあるテスト条件
を生み出さないからである。
においては、規格化されたテスト方法を用いてパネルを
検査することが必須である。その場合には、シミュレー
ションテスト方法が、唯一の実行可能な選択肢であり、
その理由は、自然の太陽光は、再現性のあるテスト条件
を生み出さないからである。
【０００３】一般的に、そのようなテストは、一定の照
射条件における種々の負荷において、ソーラーパネルの
電流出力能力を検討するために実行される。
射条件における種々の負荷において、ソーラーパネルの
電流出力能力を検討するために実行される。
【０００４】ソーラーパネルをテストするために一般的
に使用される１つの方法においては、ソーラーパネル
は、自然の太陽光の強度に相当する人工光の連続的な光
束にさらされる。この方法は、パネルをかなり加熱し、
また、光源のエネルギを大量に消費する。
に使用される１つの方法においては、ソーラーパネル
は、自然の太陽光の強度に相当する人工光の連続的な光
束にさらされる。この方法は、パネルをかなり加熱し、
また、光源のエネルギを大量に消費する。
【０００５】パネルを加熱すると、規格化された測定手
順に問題が生ずる。その理由は、規格によれば、測定は
２５°Ｃで行わなければならないからである。その上、
均一な強度分布を有する照射光を発生することのできる
光源を設けることは困難である。
順に問題が生ずる。その理由は、規格によれば、測定は
２５°Ｃで行わなければならないからである。その上、
均一な強度分布を有する照射光を発生することのできる
光源を設けることは困難である。
【０００６】発展した規格の第２の方法は、パルス光テ
スト方法であり、このテスト方法においては、矩形状の
パルス波形を有する強いパルスを放出する人工的な太陽
光をソーラーパネルに短時間照射する。一般的に、その
ような光パルスのエネルギは、約１０ｋＪである。
スト方法であり、このテスト方法においては、矩形状の
パルス波形を有する強いパルスを放出する人工的な太陽
光をソーラーパネルに短時間照射する。一般的に、その
ような光パルスのエネルギは、約１０ｋＪである。
【０００７】この光パルスの持続時間は、一般的に、数
ミリ秒程度である。そのような大量の光エネルギを矩形
状のパルスとして発生させるためには、高出力の機器を
必要とし、そのような機器は非常に高価なものになる。
放電ランプによって持続時間が長い光パルスを発生させ
ることは、照射レベルも制御可能としなければならない
ので、複雑なパワー電子回路を必要とする。
ミリ秒程度である。そのような大量の光エネルギを矩形
状のパルスとして発生させるためには、高出力の機器を
必要とし、そのような機器は非常に高価なものになる。
放電ランプによって持続時間が長い光パルスを発生させ
ることは、照射レベルも制御可能としなければならない
ので、複雑なパワー電子回路を必要とする。
【０００８】また、光源の制御装置は、誤差限界が小さ
い高電流のスイッチングを行うように設計する必要があ
り、そのような要件は、必然的に、装置を高価なものに
する。
い高電流のスイッチングを行うように設計する必要があ
り、そのような要件は、必然的に、装置を高価なものに
する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
の技術の欠点を克服して、ソーラーパネルの電流−電圧
特性曲線を測定するための全く新しい方法及び装置を提
供することである。
の技術の欠点を克服して、ソーラーパネルの電流−電圧
特性曲線を測定するための全く新しい方法及び装置を提
供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、ソーラ
ーパネルを通常のフラッシュ装置の光パルスにさらし、
これにより、メインのフラッシュパルスに続く指数関数
的に降下するテール、即ち立ち下がり部の短い部分を用
いて測定を行うことにより、達成される。
ーパネルを通常のフラッシュ装置の光パルスにさらし、
これにより、メインのフラッシュパルスに続く指数関数
的に降下するテール、即ち立ち下がり部の短い部分を用
いて測定を行うことにより、達成される。
【００１１】より詳細に言えば、本発明の方法は、ソー
ラーパネルの電流−電圧特性曲線を測定するための方法
であり、該ソーラーパネルに光パルスを照射する工程
と、前記ソーラーパネルの電気的な負荷を変えることに
よって、前記光パルスに対するソーラーパネルの応答を
測定する工程とを含み、前記測定は、減衰する光パルス
を用いて実行され、その際に、前記パルスの強度が測定
中に時間的に実質的に変化しない短い間隔のために、前
記パルスの立ち下がり部を用いる特徴を有している。
ラーパネルの電流−電圧特性曲線を測定するための方法
であり、該ソーラーパネルに光パルスを照射する工程
と、前記ソーラーパネルの電気的な負荷を変えることに
よって、前記光パルスに対するソーラーパネルの応答を
測定する工程とを含み、前記測定は、減衰する光パルス
を用いて実行され、その際に、前記パルスの強度が測定
中に時間的に実質的に変化しない短い間隔のために、前
記パルスの立ち下がり部を用いる特徴を有している。
【００１２】更に、本発明の構成においては、ソーラー
パネルの電流−電圧特性曲線を測定するための装置であ
り、ソーラーパネルに光を照射するための光源と、該照
射された光によって発生する前記ソーラーパネルの出力
電流を測定するための電流測定手段と、該照射された光
によって発生する前記ソーラーパネルの出力電圧を測定
するための電圧測定手段と、異なる負荷における前記ソ
ーラーパネルの出力電流及び出力電圧を測定するに適し
た調節可能な負荷と、前記測定手段及び前記負荷に接続
されていて、一連の測定を制御するのに適した制御装置
とを備え、前記光源は、持続時間の短い減衰する光パル
スを生成することができ、当該装置は、前記光パルスの
立ち下がり部に対して実行される測定を支持することの
できる光検知器を備えることを特徴としている。
パネルの電流−電圧特性曲線を測定するための装置であ
り、ソーラーパネルに光を照射するための光源と、該照
射された光によって発生する前記ソーラーパネルの出力
電流を測定するための電流測定手段と、該照射された光
によって発生する前記ソーラーパネルの出力電圧を測定
するための電圧測定手段と、異なる負荷における前記ソ
ーラーパネルの出力電流及び出力電圧を測定するに適し
た調節可能な負荷と、前記測定手段及び前記負荷に接続
されていて、一連の測定を制御するのに適した制御装置
とを備え、前記光源は、持続時間の短い減衰する光パル
スを生成することができ、当該装置は、前記光パルスの
立ち下がり部に対して実行される測定を支持することの
できる光検知器を備えることを特徴としている。
【００１３】本発明は、重要な利点をもたらす。本発明
の手法は、費用対効果比が極めて優れた機器を用いたソ
ーラーパネルのテスト方法を提供する。必要とされる光
学的な出力パワーが極めて少ないので、パネルのウォー
ムアップは、従来技術のレベルよりも減少する。テスト
のパルス強度を変更したい場合には、そのような変更
は、測定のトリガレベルを単に変えることにより、行う
ことができる。
の手法は、費用対効果比が極めて優れた機器を用いたソ
ーラーパネルのテスト方法を提供する。必要とされる光
学的な出力パワーが極めて少ないので、パネルのウォー
ムアップは、従来技術のレベルよりも減少する。テスト
のパルス強度を変更したい場合には、そのような変更
は、測定のトリガレベルを単に変えることにより、行う
ことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】添付した図面に示す代表的な実施
例を参照して、本発明を以下に詳述する。図１を参照す
ると、電圧制御されるＦＥＴ（電界効果トランジスタ）
の如き調節可能な負荷５が、ソーラーパネル（太陽電池
パネル）１の出力端子に接続されている。負荷抵抗は、
制御回路４によって制御される。フィードバックループ
によって、負荷が制御され、これにより、ソーラーパネ
ル１の出力電圧は、測定の間に実質的に直線的に変化す
るが、測定サイクルの極く初期においては電圧の変化の
割合を抑えている。
例を参照して、本発明を以下に詳述する。図１を参照す
ると、電圧制御されるＦＥＴ（電界効果トランジスタ）
の如き調節可能な負荷５が、ソーラーパネル（太陽電池
パネル）１の出力端子に接続されている。負荷抵抗は、
制御回路４によって制御される。フィードバックループ
によって、負荷が制御され、これにより、ソーラーパネ
ル１の出力電圧は、測定の間に実質的に直線的に変化す
るが、測定サイクルの極く初期においては電圧の変化の
割合を抑えている。
【００１５】測定中、出力電流は、電流計８によって測
定され、また、出力電圧は、電圧計２によって測定され
る。電流の測定は、分路抵抗器又は変流器の助けを受け
て行うことができる。フラッシュ装置のランプ６は、別
個に作動され、測定の開始は、光検知器３が予め設定し
たトリガレベル（例えば、標準的な太陽の１，０００Ｗ
／ｍ2の強度レベル）に到達した時に、行われるように
設定される。ランプ６は、例えば、キセノン放電ランプ
とすることができる。
定され、また、出力電圧は、電圧計２によって測定され
る。電流の測定は、分路抵抗器又は変流器の助けを受け
て行うことができる。フラッシュ装置のランプ６は、別
個に作動され、測定の開始は、光検知器３が予め設定し
たトリガレベル（例えば、標準的な太陽の１，０００Ｗ
／ｍ2の強度レベル）に到達した時に、行われるように
設定される。ランプ６は、例えば、キセノン放電ランプ
とすることができる。
【００１６】図２を参照すると、図１のソーラーパネル
１の単一の太陽電池要素の等価回路は、理想的な電流源
２０と、この電流源に並列に接続されたダイオード２１
と、並列抵抗２２と、直列抵抗２３とから構成されてい
る。実際には、並列抵抗２２は、非常に大きく、また、
直列抵抗２３は、非常に小さい。組み立てられたソーラ
ーパネルにおいては、所要数の図２の太陽電池要素が直
列に接続されており、電池の代表的な数は、例えば、３
６である。
１の単一の太陽電池要素の等価回路は、理想的な電流源
２０と、この電流源に並列に接続されたダイオード２１
と、並列抵抗２２と、直列抵抗２３とから構成されてい
る。実際には、並列抵抗２２は、非常に大きく、また、
直列抵抗２３は、非常に小さい。組み立てられたソーラ
ーパネルにおいては、所要数の図２の太陽電池要素が直
列に接続されており、電池の代表的な数は、例えば、３
６である。
【００１７】図３を参照すると、本発明の光パルスの形
状は、持続時間が短く急激に上昇するピーク１２と、こ
れに続く実質的に指数関数的に減衰するテール（立ち下
がり部）１３とから形成されている。全体の時間的長さ
として約５ｍｓの間隔において１０００個の一連の測定
サンプルが図３のグラフに延在している。
状は、持続時間が短く急激に上昇するピーク１２と、こ
れに続く実質的に指数関数的に減衰するテール（立ち下
がり部）１３とから形成されている。全体の時間的長さ
として約５ｍｓの間隔において１０００個の一連の測定
サンプルが図３のグラフに延在している。
【００１８】例示したケースの場合、パルスのピーク１
２は、標準的な太陽の強度の２倍に相当する。単一の標
準的な太陽の強度のレベルが、水平方向の線９で示され
ている。光パルスは、写真スタジオで使用される通常の
フラッシュ装置によって発生され、そのようなフラッシ
ュ装置においては、コンデンサに充電された電気エネル
ギが、ガス放電ランプに与えられる。
２は、標準的な太陽の強度の２倍に相当する。単一の標
準的な太陽の強度のレベルが、水平方向の線９で示され
ている。光パルスは、写真スタジオで使用される通常の
フラッシュ装置によって発生され、そのようなフラッシ
ュ装置においては、コンデンサに充電された電気エネル
ギが、ガス放電ランプに与えられる。
【００１９】異なるタイプのフラッシュランプは各々、
代表的な時定数を有しており、そのような時定数は、ピ
ーク１２の後に続く光パルスの減衰を特徴づける。図示
の例においては、減衰時定数は、３．５ｍｓである。
代表的な時定数を有しており、そのような時定数は、ピ
ーク１２の後に続く光パルスの減衰を特徴づける。図示
の例においては、減衰時定数は、３．５ｍｓである。
【００２０】本発明によれば、光パルスのテール１３は
測定において、トリガの瞬間Ｔ1、Ｔ2の間に存在する領
域１０に関して用いられる。標準的な方法によれば、測
定は、光パルスの強度が単一の標準的な太陽強度９に等
しくなった時に、正確に開始されるのが好ましい。測定
パルス１０の全エネルギは、典型的には、３，２００Ｊ
であり、測定時間は、典型的には、４００μｓである。
測定において、トリガの瞬間Ｔ1、Ｔ2の間に存在する領
域１０に関して用いられる。標準的な方法によれば、測
定は、光パルスの強度が単一の標準的な太陽強度９に等
しくなった時に、正確に開始されるのが好ましい。測定
パルス１０の全エネルギは、典型的には、３，２００Ｊ
であり、測定時間は、典型的には、４００μｓである。
【００２１】この構成は、光パルスの強度を単一の標準
的な太陽強度の目標値の±５％以内に保持することを可
能とし、光パルスの強度の時間依存性が既知である場合
には、強度の変動の影響は、測定結果をコンピュータで
処理する際に、計算手段によって補正することができ
る。
的な太陽強度の目標値の±５％以内に保持することを可
能とし、光パルスの強度の時間依存性が既知である場合
には、強度の変動の影響は、測定結果をコンピュータで
処理する際に、計算手段によって補正することができ
る。
【００２２】測定の開始時間Ｔ1は、所望の開始強度レ
ベルをトリガする図１の要素３の出力信号によって決定
される。実際の回路においては、そのような決定は、例
えば、比較器及び調節可能な参照電圧によって行うこと
ができる。
ベルをトリガする図１の要素３の出力信号によって決定
される。実際の回路においては、そのような決定は、例
えば、比較器及び調節可能な参照電圧によって行うこと
ができる。
【００２３】通常の技術によって生成された場合には、
実質的に一定の強度を有する矩形状の光パルスの持続時
間は、一般的に、数ミリ秒となり、その全エネルギは、
約１０，０００Ｊとなる。上述のように、そのような光
パルスは、生成が困難であり、更に、高い放射エネルギ
がソーラーパネルを加熱する傾向にある。
実質的に一定の強度を有する矩形状の光パルスの持続時
間は、一般的に、数ミリ秒となり、その全エネルギは、
約１０，０００Ｊとなる。上述のように、そのような光
パルスは、生成が困難であり、更に、高い放射エネルギ
がソーラーパネルを加熱する傾向にある。
【００２４】図１の測定機器によって記録された電流の
グラフ１５、及び、電圧のグラフ１４が、図４に示され
ている。これらのグラフは、調節可能な負荷５を用い
て、制御回路４によって制御される測定機器２、８によ
って記録されている。
グラフ１５、及び、電圧のグラフ１４が、図４に示され
ている。これらのグラフは、調節可能な負荷５を用い
て、制御回路４によって制御される測定機器２、８によ
って記録されている。
【００２５】代表的なテストにおいては、最大電流は、
約３Ａであり、最大電圧は約２２Ｖである。これらの測
定値は、直列に接続された３６個の電池を有するパネル
から得られている。全測定サイクルの持続時間は、一般
的に、４００μｓであり、負荷は、電圧１４の変化率が
実質的に直線的になるように調節されている。
約３Ａであり、最大電圧は約２２Ｖである。これらの測
定値は、直列に接続された３６個の電池を有するパネル
から得られている。全測定サイクルの持続時間は、一般
的に、４００μｓであり、負荷は、電圧１４の変化率が
実質的に直線的になるように調節されている。
【００２６】測定すべき間隔が短いということにより生
ずる技術的な制約のために、測定の開始時１６において
は、電圧１４が直線的に変化する場合よりも若干緩やか
に上昇するように、負荷５を減少させる（その抵抗を増
大させることにより）ことによって、電圧の測定を行
う。
ずる技術的な制約のために、測定の開始時１６において
は、電圧１４が直線的に変化する場合よりも若干緩やか
に上昇するように、負荷５を減少させる（その抵抗を増
大させることにより）ことによって、電圧の測定を行
う。
【００２７】実際の回路においては、そのような電圧測
定は、例えば、負荷の制御と電圧測定との間にフィード
バックループが確立されるように、プログラム制御の下
で行うことができる。
定は、例えば、負荷の制御と電圧測定との間にフィード
バックループが確立されるように、プログラム制御の下
で行うことができる。
【００２８】図５は、遅延させ減少させたそのような負
荷を詳細に示している。
荷を詳細に示している。
【００２９】図６は、本発明に従って測定されたソーラ
ーパネルの電流−電圧特性曲線の代表的な例を示してい
る。
ーパネルの電流−電圧特性曲線の代表的な例を示してい
る。
【図１】本発明の装置のブロック図を示している。
【図２】ソーラーパネルの等価回路を示している。
【図３】本発明の方法を示したグラフであり、通常の技
術によって発生される光パルスの形状も示されている。
術によって発生される光パルスの形状も示されている。
【図４】本発明の方法によって測定されたソーラーパネ
ルの電流−電圧の関係を示すグラフである。
ルの電流−電圧の関係を示すグラフである。
【図５】図４の電流−電圧のグラフを詳細に示してい
る。
る。
【図６】ソーラーパネルの電流−電圧特性曲線を示して
いる。
いる。
１ ソーラーパネル ２ 電圧測定手段 ４ 制御装置 ５ 調節可能な負荷 ６、７ 光源 ８ 電流測定手段 １０ 光パルスの強度 １２、１４ 光パルス １４、１５ 応答
Claims (7)
- 【請求項１】 ソーラーパネル（１）の電流−電圧特性
曲線を測定するための方法であって、 該ソーラーパネル（１）に光パルス（１２、１３）を照
射する工程と、 前記ソーラーパネルの電気的な負荷を変えることによっ
て、前記光パルスに対するソーラーパネルの応答（１
４、１５）を測定する工程とを含み、 前記測定は、減衰する光パルス（１２）を用いて実行さ
れ、その際に、前記パルスの強度が測定中に時間的に実
質的に変化しない短い間隔のために、前記パルスの立ち
下がり部（１３）を用いることを特徴とするソーラーパ
ネルの電流−電圧特性曲線の測定方法。 - 【請求項２】 請求項１のソーラーパネルの電流−電圧
特性曲線の測定方法において、 測定サイクルの開始時（１６）における前記負荷（５）
の該上昇率は、該測定サイクルの終了時における上昇率
よりも小さいことを特徴とするソーラーパネルの電流−
電圧特性曲線の測定方法。 - 【請求項３】 請求項１のソーラーパネルの電流−電圧
特性曲線の測定方法において、前記減衰する光パルス
（１２）は、キセノンガス放電ランプによって生成され
ることを特徴とするソーラーパネルの電流−電圧特性曲
線の測定方法。 - 【請求項４】 ソーラーパネル（１）の電流−電圧特性
曲線を測定するための装置であって、 ソーラーパネル（１）に光を照射するための光源（６、
７）と、 該照射された光によって発生する前記ソーラーパネルの
出力電流を測定するための電流測定手段（８）と、 該照射された光によって発生する前記ソーラーパネルの
出力電圧を測定するための電圧測定手段（２）と、 異なる負荷における前記ソーラーパネル（１）の出力電
流及び出力電圧を測定するに適した調節可能な負荷
（５）と、 前記測定手段（８、２）及び前記負荷（５）に接続され
ていて、一連の測定を制御するのに適した制御装置
（４）とを備え、 前記光源（６、７）は、持続時間の短い減衰する光パル
ス（１３）を生成することができ、 当該装置は、前記光パルスの立ち下がり部（１３）に対
して実行される測定を支持することのできる光検知器
（３）を備えることを特徴とするソーラーパネルの電流
−電圧特性曲線の測定装置。 - 【請求項５】 請求項４のソーラーパネルの電流−電圧
特性曲線の測定装置において、測定サイクルの開始時に
おける前記負荷（５）の上昇率が、測定サイクルの終了
時における前記負荷の上昇率よりも小さくなるように、
前記負荷（５）を制御するための手段を備えることを特
徴とするソーラーパネルの電流−電圧特性曲線の測定装
置。 - 【請求項６】 請求項４のソーラーパネルの電流−電圧
特性曲線の測定装置において、前記光源（６、７）が、
キセノンガス放電ランプであることを特徴とするソーラ
ーパネルの電流−電圧特性曲線の測定装置。 - 【請求項７】 請求項４のソーラーパネルの電流−電圧
特性曲線の測定装置において、前記光パルスの立ち下が
り部が、実質的に指数関数的に減衰することを特徴とす
るソーラーパネルの電流−電圧特性曲線の測定装置。
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