KR102103558B1 - 오디오 케이블 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오디오 케이블에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 최적의 오디오 신호를 전송하는 오디오 케이블에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명의 오디오 케이블은 제1 도체, 상기 제1 도체를 피복하는 제1 절연층 및 상기 제1 절연층 상에 형성된 적어도 2개의 제1 공극을 포함하는 제1 절연전선; 및 제3 도체, 상기 제3 도체를 피복하는 제3 절연층을 포함하며, 상기 제1 절연전선과는 별도로 형성된 제3 절연전선을 포함하며, 제1 오디오 신호는 상기 제1 절연전선과 제3 절연전선을 통해 전송되도록 제공되며,
제2 도체, 상기 제2 도체를 피복하는 제2 절연층을 포함하며, 상기 제1 절연전선과는 별도로 형성된 제2 절연전선; 및 제4 도체, 상기 제4 도체를 피복하는 제4 절연층 및 상기 제4 절연층 상에 형성된 적어도 2개의 제2 공극을 포함하며, 상기 제1 절연전선과는 별도로 형성된 제4 절연전선을 포함하며, 제2 오디오 신호는 제2 절연전선과 제4 절연전선을 통해 전송되도록 제공되는 것을 특징으로 한다.

Description

오디오 케이블{Audio Cable}

본 발명은 오디오 케이블에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 최적의 오디오 신호를 전송하는 오디오 케이블에 관한 것이다.

일반적으로 음향 기기나 영상 기기 등의 전자 기기는 케이블에 의해 연결되어 해당 신호를 전달하게 된다. 일반적인 케이블은 크게 무산소 동 또는 일반 구리의 재질로 형성되는 도체 및 도체를 둘러싸 절연 및 보호하는 절연체로 구성되는 것이 일반적이다.

종래 이러한 전자 기기용 케이블을 제조할 때 일반적으로 고려되는 사항은 다음과 같다. 음향 및 영상 등에 대한 신호전송 도체는 전달 속도, 전송량 및 음색 등에 큰 영향을 미친다. 따라서 신호전송 도체에 저항이나 불균일성으로 인해 발생하는 반사파 등으로부터 영향을 극소화하기 위해, 케이블 구조 설계와 도체 소재 및 도체에 대한 피복 방법 등이 중요한 기술적 사항이 된다.

케이블의 제조 시, 일반적인 방법으로 도체에 대한 소재를 무산소 동 또는 일반 구리의 재질 종류와 소재의 순도 등을 달리 적용하고 있다. 또한, 제품의 차별화를 위하여 도체의 모양을 원형이나 기타 다른 상이한 형상으로 형성하거나 도체 선재를 특정 처리(예를 들면, -190℃에서의 극저온 처리)하기도 하며, 무산소 동이나 고순도 순은 등 도체 선재의 함량을 달리하는 방법 등이 적용된다.

이와 같이 종래 케이블의 질적 향상을 위하여 케이블의 도체의 재료 중심으로 이루어지거나 도체 위에 피복하는 절연체의 재료를 위주로 하여 제조하고 있다.

그러나 도체의 재료와 피복의 재료를 중심으로 제조하는 경우, 신호의 전달속도, 전송량, 음향, 소리 해상도 등의 기능 향상에 한계가 있는 문제점이 있다.

이는 예를 들어 음향 및 영상 등에 대한 신호가 전송될 때, 도체 상에는 주파수 및 자기장의 사이클이 발생하게 되는데, 신호가 도선 상에 흐를 때 도선을 싸고 있는 절연층으로 인하여 발생되는 교류저항이 달라지고, 이 교류저항이 음향 및 영상의 품질에 영향을 주기 때문이다. 이러한 문제점은 케이블의 길이가 길어질수록 더 증가하는 문제점이 발생한다.

한국공개특허 제2016-0041478호(발명의 명칭: 광전복합케이블) 한국공개특허 제2004-0076027호(발명의 명칭: 플렉시블전선)

본 발명이 해결하려는 과제는 소리 해상도가 높은 오디오 케이블의 구조를 제안함에 있다.

본 발명이 해결하려는 다른 과제는 기음 대역에서는 빠른 시간 내에 소리가 소멸되는 것이 가능한 오디오 케이블 구조를 제안함에 있다.

본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는 배음 대역에서는 기음 대역에 비해 상대적으로 소리가 느리게 소멸되는 것이 가능한 오디오 케이블 구조를 제안함에 있다.

이를 위해 본 발명의 오디오 케이블은 제1 도체, 상기 제1 도체를 피복하는 제1 절연층 및 상기 제1 절연층 상에 형성된 적어도 2개의 제1 공극을 포함하는 제1 절연전선; 및 제3 도체, 상기 제3 도체를 피복하는 제3 절연층을 포함하며, 상기 제1 절연전선과는 별도로 형성된 제3 절연전선을 포함하며, 제1 오디오 신호는 상기 제1 절연전선과 제3 절연전선을 통해 전송되도록 제공되며,

제2 도체, 상기 제2 도체를 피복하는 제2 절연층을 포함하며, 상기 제1 절연전선과는 별도로 형성된 제2 절연전선; 및 제4 도체, 상기 제4 도체를 피복하는 제4 절연층 및 상기 제4 절연층 상에 형성된 적어도 2개의 제2 공극을 포함하며, 상기 제1 절연전선과는 별도로 형성된 제4 절연전선을 포함하며, 제2 오디오 신호는 제2 절연전선과 제4 절연전선을 통해 전송되도록 제공되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 오디오 케이블은 도체를 피복하는 절연층에 공극을 형성하며, 공극이 형성된 절연층을 포함하는 절연전선과 공극이 형성되지 않은 절연층을 포함하는 절연전선을 이용하여 오디오 신호를 전송함으로써, 기음 대역에서는 오디오 신호가 급격하게 감소하며, 배음 대역에서는 오디오 신호가 일정 시간 지속됨으로써 기존 오디오 케이블에 비해 오디오 신호를 우수하게 전송할 수 있다.

특히, 본 발명은 기존 오디오 케이블에 비해 기음 대역뿐만 아니라 배음 대역에서도 우수한 오디오 신호 전송 성능을 가지며, 이외에도 절연층에 포함된 공극의 형상 및 구조를 다양하게 변경하여 오디오 신호 전송 효율과 관련된 유전율을 효율적으로 조절할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 오디오 케이블 구조를 도시하고 있다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 제1 절연전선 또는 제4 절연전선의 구조를 도시하고 있다.
도 3은 오디오 케이블을 이용한 오디오 신호의 전송 성능을 평가하는 오디오 전송 평가항목을 도시하고 있다.
도 4는 기음 대역에서 오디오 전송 성능이 우수한 그래프와 전송 성능이 불량한 그래프를 도시하고 있다.
도 5는 배음 대역에서 오디오 전송 성능이 우수한 그래프와 전송 성능이 불량한 그래프를 도시하고 있다.
도 6은 일반적인 오디오 케이블의 구조를 도시하고 있다.
도 7은 본 발명의 일실시 예에 따른 일반적인 오디오 케이블을 이용한 오디오 전송 평가항목에 대한 그래프를 도시하고 있다.
도 8은 본 발명에서 제안하는 오디오 케이블을 이용한 오디오 평가항목에 대한 그래프를 도시하고 있다.

전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 바람직한 실시 예들을 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명의 이러한 실시 예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 오디오 케이블 구조를 도시하고 있다. 이하 도 1을 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 오디오 케이블 구조에 대해 상세하게 알아보기로 한다.

도 1에 의하면, 본 발명에서 제안하는 오디오 케이블(100) 구조는 제1 절연전선(110) 내지 제4 절연전선(140)을 포함하며, 오디오 케이블의 중앙에 개재물(170)을 포함한다. 개재물(170)은 오디오 케이블(100)의 중앙에 위치하며, 오디오 케이블(100)의 강성과 형상을 유지한다.

본 발명은 설명의 편의를 위해 제1 절연전선(110)을 중심으로 시계 방향을 제2 절연전선(120), 제3 절연전선(130) 및 제4 절연전선(140)으로 지칭한다.

제1 절연전선(110)은 중앙에 도체(110a)이 형성되며, 도체(110a)의 외측에는 절연층(110b)가 피복되어 있다. 절연층(110b)은 불소수지 등으로 형성되며, 불소수지는 FEP, ETFE, PEA 등이 포함된다.

제1 절연전선(110)은 절연층(110b) 상에 공극(110c)이 형성되어 있다. 부연하여 설명하면, 도체(110a)의 외측에 형성된 절연층(110b) 상에는 원주 방향으로 다수의 공극(110c)이 형성되어 있다. 도 1은 원주 방향으로 일정 간격으로 8개의 공극이 형성되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 설계자의 설계의도, 사용 효율성 등을 고려하여 다양하게 형성될 수 있다. 일 예로, 제1 절연전선(110)에 형성된 도체(110a)를 중심으로 동심원 상에서 일정 간격으로 적어도 2개 이상의 공극(140c)이 형성된다.

제2 절연전선(120)은 제1 케이블(110)과 달리 중앙에 도체(120a)이 형성되며, 도체(120a)의 외측에는 절연층(120b)가 피복되어 있다. 즉, 제2 케이블(120)은 절연층(120b) 상에 공극이 형성되어 있지 않으며 절연 물질로만 채워져 있다

제3 절연전선(130)은 제2 케이블(120)과 동일한 구조를 갖는다. 즉, 제3 절연전선(130)은 제2 케이블(120)과 동일하게 중앙에 도체(130a)이 형성되며, 도체(130a)의 외측에는 절연층(130b)가 피복되어 있다.

제4 절연전선(140)은 제1 절연전선(110)과 동일한 구조를 갖는다. 즉, 제4 절연전선(140)은 중앙에 도체(140a)이 형성되며, 도체(140a)의 외측에는 절연층(140b)가 피복되어 있으며, 절연층(140b) 상에 공극(140c)이 형성되어 있다. 제4 절연전선(140) 상에 형성된 공극(140c)의 구조는 제1 절연전선(110) 상에 형성된 공극(140c)의 구조와 동일하거나, 유사한 구조를 갖는다. 부연하여 설명하면, 제4 절연전선(140)에 형성된 도체(140a)를 중심으로 동심원 상에서 일정 간격으로 적어도 2개 이상의 공극(140c)이 형성된다.

제1 절연전선(110) 내지 제4 절연전선(140)은 개재물(170)을 중심으로 90도 간격으로 형성된다. 제1 절연전선(110) 내지 제4 절연전선(140)의 외측에는 차폐층(150)이 형성되며, 차폐층(150)은 전자계를 통과시키는 도전성 재질로 형성된다. 차폐층(150)의 외측에는 시스층(160)이 형성되며, 시스층(160)은 PVC 등으로 형성되며 그 밖에 폴리우레탄이나 폴리올레핀 계열 등 절연 및 성형성 좋은 다른 소재가 적용될 수도 있다.

이와 같이 본 발명에서 제안하는 오디오 케이블은 중앙에 개재물을 중심으로 4개의 절연전선이 형성되며, 형성된 절연전선 중 일부 절연전선은 절연층 상에 다수의 공극을 형성한다.

이하에서는 제1 절연전선 또는 제4 절연전선의 구조에 대해 상세하게 알아보기로 한다.

도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 제1 절연전선 또는 제4 절연전선의 구조를 도시하고 있다. 이하 도 2를 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 제1 절연전선 또는 제4 절연전선의 구조에 대해 상세하게 알아보기로 한다.

물론 도 2는 제1 절연전선 또는 제4 절연전선의 예시이므로 이에 한정되는 것은 아니다.

도 2에 의하면, 제1 절연전선은 중앙에 도체가 위치하며, 도체의 외측에 절연층이 피복되어 있다. 도 2는 절연층 상에 원주 방향으로 8개의 공곡이 형성되며, 형성된 공극의 크기는 동일하며, 공극의 간격 역시 동일하다. 본 발명과 관련하여 공극의 개수는 짝수 개로 형성되는 것이 바람직하다.

도체의 직경은 약 0.64㎜이며, 공극의 내측 직경은 약 0.74㎜이며, 공극의 외측 직경은 약 1.04이다. 또한, 공극과 공극 사이의 거리는 약 0.07㎜이며, 공극의 폭은 약 0.29㎜이다. 이외에도 제1 절연전선의 직경은 1.3㎜이다.

일반적으로 오디오 케이블에서 소리 해상도는 비유전율과 관련된다. 따라서 이하에서는 오디오 케이블의 비유전율에 대해 알아보기로 한다.

본 발명은 4개의 절연전선 중 두 개의 절연전선을 이용하여 제1 신호를 전송하며, 나머지 2개를 이용하여 제2 신호를 전송한다. 제1 신호를 전송하는 절연전선은 제1 절연전선과 같이 절연층 상에 공극이 형성된 절연전선과 제3 절연전선과 같이 절연층 상에 공극이 형성되지 않은 절연전선을 이용하며, 제2 신호를 전송하는 제2 절연전선, 제4 절연전선 역시 절연층 상에 공극이 형성된 절연전선과 절연층 상에 공극이 형성되지 않은 절연전선을 이용한다.

본 발명에서 제1 오디오 신호는 제1 절연전선 또는 제3 절연전선을 통해 전송하며, 절연전선의 종단에서 제1 절연전선과 제3 절연전선을 연결하여 하나의 신호선을 생성한다. 부연하여 설명하면, 제1 오디오 신호를 제1 절연전선과 제3 절연전선으로 전송하기 위해 오디오 케이블의 양 종단에 노출된 제1 절연전선과 제3 절연전선을 상호 연결하며, 특히 제1 절연전선의 도체와 제3 절연전선의 도체를 연결한다. 이와 본 발명은 개재물을 중심으로 서로 맞은편에 위치한 절연전선을 이용하여 오디오 신호를 전송한다.

물론 제2 오디오 신호를 전송하는 제2 절연전선 또는 제4 절연전선 역시 절연전선의 종단에 노출된 제2 절연전선과 제4 절연전선을 상호 연결하며, 특히 제2 절연전선의 도체와 제4 절연전선의 도체를 연결한다. 이와 같이 본 발명은 공극이 형성된 절연전선과 공극이 형성되지 않은 절연전선을 이용하여 제1 오디오 신호와 제2 오디오 신호를 전송한다.

본 발명에서 제안하는 제1 절연전선의 절연 단면적은 약 1.006㎟이며, 공극면적은 약 0.35㎟이다.(도 2 참조)

본 발명에서 제안하는 절연층인 불소수지의 비유전율(relative dielectric constant)이 약 2.1이며, 공극인 공기의 비유전율은 약 1.0006이다. 따라서 공극이 형성된 제1 절연전선의 비유전율은 1.73이 된다. 또한, 공극이 형성된 제1 절연전선과 공극이 형성되지 않은 제3 절연전선을 연결하면, 합성된 비유전율은 약 1.92가 된다.

이와 같이 본 발명은 공극이 형성된 절연층을 이용하여 사용자가 원하는 비유전율을 갖는 오디오 케이블을 형성할 수 있으며, 특히 제조하고자 하는 오디오 케이블의 비유전율이 절연층의 비유전율보다 작은 경우에 공극을 이용하여 용이하게 오디오 케이블을 제조할 수 있는 장점이 있다.

도 3은 오디오 케이블을 이용한 오디오 신호의 전송 성능을 평가하는 오디오 전송 평가항목을 도시하고 있다. 도 3에 의하면, 본 발명에서 제안하는 오디오 전송 평가항목은 EDT, T20 및 T30이다. EDT는 초기 10dB가 감소된 시간에 6을 곱한 값이며, T20은 초기 5dB 감소된 지점에서 20dB가 감소된 시간에 3을 곱한 값이며, T30은 초기 5dB가 감소된 지점에서 30dB가 감소된 시간에 2를 곱한 값이다. EDT는 후술할 배음 영역에서 오디오 신호 전송 효율을 평가하며, T20, T30은 기음 영역에서 오디오 신호 전송 효율을 평가한다.

이하에서 평가항목을 이용하여 본 발명에서 제안하는 오디오 케이블의 전송 성능과 기존 오디오 케이블의 전송 성능에 대해 알아보기로 한다.

도 4는 기음 대역에서 오디오 전송 성능이 우수한 그래프와 전송 성능이 불량한 그래프를 도시하고 있으며, 도 5는 배음 대역에서 오디오 전송 성능이 우수한 그래프와 전송 성능이 불량한 그래프를 도시하고 있다. 기음(Fundamental Tone)은 가장 강한 음이며, 기본이 되는 진동수를 갖는 음이며, 배음(Harmonics Overtone)은 기음과 높낮이가 다른 음을 의미한다.

일반적으로 기음 대역은 울림이 짧을수록 전송 성능이 우수하며, 울림이 길어질수록 전송 성능이 불량하다. 부연하여 설명하면, 기음 대역에서 울림이 너무 긴 경우에는 저음 공진 현상이 발생하며, 이는 오디오 신호의 전송 효율이 불량한 것으로 이어진다. 따라서 기음 대역에서는 오디오 신호가 급격히 소멸되는 것이 요구된다.

도 4에 의하면, 기음 대역에서는 T20과 T30을 이용하여 오디오 신호의 전송 성능을 평가하며, 상단에 표시된 그래프는 기음 영역에서 오디오 신호가 급격하게 소멸되지 않는 반면 하단에 표시된 그래프는 기음 영역에서 오디오 신호가 급격하게 소멸됨을 알 수 있다. 이와 같이 기음 영역에서는 도 4의 하단에 표시된 그래프와 동일하거나 유사한 형태를 가질 경우, 오디오 신호의 전송 효율이 높은 것으로 평가된다.

또한, 이에 비해 배음 대역에서 오디오 신호가 급격하게 소멸하는 대신 점진적으로 소멸하는 것이 요구된다. 도 5에 의하면, 배음 대역에서는 오디오 신호의 전송 효율을 평가하는 항목으로 EDT를 활용하며, 상단에 표시된 그래프는 배음 영역에서 오디오 신호가 급격하게 소멸하는 반면, 하단에 표시된 그래프는 배음 영역에서 오디오 신호가 점진적으로 소멸함을 알 수 있다. 이와 같이 기음 영역에서는 도 5의 하단에 표시된 그래프와 동일하거나 유사한 형태를 가질 경우, 오디오 신호의 전송 효율이 높은 것으로 평가된다.

도 6은 일반적인 오디오 케이블의 구조를 도시하고 있다. 도 6에 도시되어 있는 바와 같이 일반적인 오디오 케이블은 제1 절연전선 내지 제4 절연전선으로 형성되어 있으며, 제1 절연전선 내지 제4 절연전선은 모두 동일한 구조로 도체와 도체의 외측에 피복된 절연층로 구성된다. 물론 일반적인 오디오 케이블을 구성하는 절연전선은 절연층 내부에 별도의 공극이 형성되지 않는다.

도 7은 본 발명의 일실시 예에 따른 일반적인 오디오 케이블을 이용한 오디오 전송 평가 항목에 대한 그래프를 도시하고 있다. 이하 도 7을 이용하여 일반적인 오디오 케이블을 이용한 평가항목에 의하면, 기음 영역에서 T20, T30은 급격히 소멸되지 않으며, 배음 영역에서 EDT는 도 5에 도시된 전송 효율이 불량한 그래프와 동일한 형태를 갖는다. 따라서 일반적인 오디오 케이블은 기음 영역뿐만 아니라 배음 영역에서 오디오 전송 효율이 불량한 것으로 판단된다.

도 8은 본 발명에서 제안하는 오디오 케이블을 이용한 오디오 평가 항목에 대한 그래프를 도시하고 있다. 이하 도 8을 이용하여 본 발명에서 제안하는 오디오 케이블을 이용한 평가항목에 의하면, 기음 영역에서 T20, T30은 급격히 소멸되며, 배음 영역에서 EDT는 도 5에 도시된 전송 효율이 우수한 그래프와 동일한 형태를 갖는다. 따라서 본 발명에서 제안하는 오디오 케이블은 기음 영역뿐만 아니라 배음 영역에서 오디오 전송 효율이 우수한 것으로 판단된다.

이와 같이 본 발명은 절연층 상에 공극을 형성된 절연전선을 이용하며, 특히 유전율이 상이한 두 개의 절연전선(절연층에 공극이 형성된 절연전선, 절연층에 공극이 형성되지 않은 절연전선)을 이용하여 오디오 신호를 전송함으로써 기음 대역뿐만 아니라 배음 대역에서도 오디오 전송 효율이 우수한 오디오 케이블을 제안한다.

본 발명은 도면에 도시된 일실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

100: 오디오 케이블 110: 제1 절연전선
120: 제2 절연전선 130: 제3 절연전선
140: 제4 절연전선 110a, 120a, 130a, 140a: 도체
110b, 120b, 130b, 140b: 절연층
110c, 140c: 공극 150: 차폐층
160: 시스층

Claims (8)

1. 제1 도체, 상기 제1 도체를 피복하는 제1 절연층 및 상기 제1 절연층 상에 형성된 적어도 2개의 제1 공극을 포함하는 제1 절연전선;
   제3 도체, 상기 제3 도체를 피복하는 제3 절연층을 포함하며, 상기 제1 절연전선과는 별도로 형성된 제3 절연전선;
   제2 도체, 상기 제2 도체를 피복하는 제2 절연층을 포함하며, 상기 제3 절연전선과는 별도로 형성된 제2 절연전선; 및
   제4 도체, 상기 제4 도체를 피복하는 제4 절연층 및 상기 제4 절연층 상에 형성된 적어도 2개의 제2 공극을 포함하며, 상기 제1 절연전선과는 별도로 형성된 제4 절연전선을 포함하며,
   제1 절연전선에 형성된 제1 도체와 제3 절연전선에 형성된 제3 도체의 양 종단이 서로 연결된 상태에서 제1 오디오 신호는 제1 절연전선과 제3 절연전선을 통해 전송되도록 제공되며,
   제2 절연전선에 형성된 제2 도체와 제4 절연전선에 형성된 제4 도체의 양 종단이 서로 연결된 상태에서 제2 오디오 신호는 제2 절연전선과 제4 절연전선을 통해 전송되도록 제공되는 것을 특징으로 하는 오디오 케이블.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서, 상기 제1 절연전선 내지 제4 절연전선은 동일한 직경을 가지며, 중앙에 위치한 개재물을 중심으로 시계방향으로 제1 절연전선 내지 제4 절연전선이 순차적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 오디오 케이블.
   
5. 제 4항에 있어서, 상기 제1 절연전선과 제3 절연전선은 개재물을 중심으로 맞은편에 위치하며,
   상기 제2 절연전선과 제4 절연전선은 개재물을 중심으로 맞은편에 위치함을 특징으로 하는 오디오 케이블.
   
6. 제 5항에 있어서, 상기 제1 공극은 제1 도체를 중심으로 동심원 상에서 일정 간격으로 적어도 2개 이상 형성되며,
   상기 제2 공극은 제4 도체를 중심으로 동심원 상에서 일정 간격으로 적어도 2개 이상 형성됨을 특징으로 하는 오디오 케이블.
   
7. 제 6항에 있어서, 상기 제1 공극의 개수는 2n(n: 자연수)임을 특징으로 하는 오디오 케이블.
   
8. 제 6항에 있어서, 상기 제1 공극이 포함된 제1 절연층의 비유전율은 공극이 형성되지 않은 상기 제2 절연층의 비유전율보다 상대적으로 작으며,
   상기 제1 절연층과 제3 절연층이 연결된 상태에서의 비유전율은 상기 제1 절연층의 비유전율보다 상대적으로 크며, 상기 제2 절연층의 비유전율보다 상대적으로 작음을 특징으로 하는 오디오 케이블.

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