KR20150125288A - 펠릿 겸용 수평식 화목 가스화 보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 펠릿 겸용 수평식 화목 가스화 보일러에 관한 것으로서, 내부에 화목이 적재 및 화목의 1차 연소가 이루어져 연소가스를 발생시키기 위한 제1연소실과, 제1연소실과 격벽에 의해 구획되고 내측에 수실이 마련된 제2연소실을 구비하는 본체와; 제1연소실과 제2연소실을 각각 개폐하기 위해 본체에 구비된 프런트도어 및 리어도어와; 본체 또는 프런트도어에 설치되어 제1연소실로 공기를 공급하기 위한 제1송풍기와; 제1연소실과 제2연소실을 서로 연통시켜 제1연소실에서 발생된 연소가스를 제2연소실로 보낼 수 있도록 격벽을 수평방향으로 관통하도록 설치되고, 내부에는 중공부가 형성되며, 일 단과 타 단이 각각 제1연소실과 제2연소실 내부로 소정길이 연장된 연소노즐과; 제2연소실 내부에 설치되어 연소노즐에서 배출되는 연소가스가 수실을 경유하여 외부로 배출될 있도록 안내하는 배기부;를 구비한다.
본 발명에 따른 펠릿 겸용 수평식 화목 가스화 보일러는 마르지 않은 목재를 연소시킬 수 있으며, 연소실 내에 축열부를 설치하여 연소가스의 불완전한 연소를 방지함으로써 연소에 따른 열의 회수율 및 연소효율을 높일 수 있다.

Description

펠릿 겸용 수평식 화목 가스화 보일러{Horizontal type fuel wood and pellet gasification boilers}

본 발명은 펠릿 겸용 수평식 화목 가스화 보일러에 관한 것으로, 더 상세하게는 목재의 연소효율을 향상시킬 수 있으며, 젖은 목재뿐만 아니라 펠릿 형태로 제조된 연료도 연소시킬 수 있는 펠릿 겸용 수평식 화목 가스화 보일러에 관한 것이다.

일반적으로 보일러는 열원으로 전기적 에너지 또는 화석연료가 이용되는데, 최근에 들어서는 화석연료의 가격 상승으로 인하여 화석연료를 대체할 수 있는 목재가 이용되고 있다. 이러한 목재보일러는 폐 건축 자재나 간벌한 목재 등을 사용할 수 있으므로 저렴한 가격으로 물, 공기와 같은 열교환매체를 가열시킬 수 있다.

국내 특허등록 제10-0990544호에는 적은 땔감으로 장시간 연소가 가능하고 난방수 및 온수에 대한 효과적인 가열이 가능한 고효율 화목보일러가 게시되어 있고, 국내 특허공개 제10-2011-0101032호에는 온수를 효과적으로 순환시킬 수 있는 화목보일러가 게시되어 있으며, 국내 특허공개 제10-2011-0094505호에는 연소 효율을 향상시키고 화력을 제어할 수 있는 화목보일러가 게시되어 있다.

특히, 국내 특허공개 제10-2003-0057517호에는 화목적재공간부와, 내화재로 이루어지면서 버너부를 갖춘 가로지지대, 이 버너부의 화염이 분사되는 연소실 및, 상기 버너부와 화목적재공간부로 외부공기를 공급하는 1, 2차 공기송풍기를 구비하며, 상기 본체는 수실로 이루어진 열교환기로 형성되고, 상기 가로지지대는 양선단에서 테이퍼면을 이루고 이 테이퍼면을 접하면서 하향 공기유도홈이들이 버너부쪽으로 평행되게 형성된 화목보일러가 게시되어 있다.

상술한 바와 같은 화목보일러는 화목적재공간부에 적재된 목재가 상부로부터 연소되고, 연소시 발생된 가스가 버너부로 공급되는 구조를 가지므로 적은 목재의 경우, 연소가 원활하게 이루어지지 않은 문제점이 있다.

그리고 국내 특허공개 제10-2003-0082195호에는 화목보일러의 버너구조가 게시되어 있다. 상기 제10-2003-0082195호는 화목적재 공간부와, 버너부, 이 버너부를 보유지지하는 지지대, 상기 버너부의 화염이 분사되는 연소실, 이 연소실에 연하여 물을 데우는 열 교환기를 구비한 것으로, 상기 버너부에는 2차공기송풍기를 통하여 공급되는 공기가 내화재 양쪽 측면부에 형성된 상부공기노즐들과 하부 양쪽에 형성된 하부공기노즐들로 각각 공급된다.

상술한 바와 같은 화목보일러는 화목적재 공간부 내에서 적재된 목재가 상부로부터 연소되는 구조를 가지므로 상술한 바와 같이 마르지 않은 목재나 길이 또는 굵기가 불균일한 목재 또한 원활하게 연소시킬 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 마르지 않은 목재 및 불균일한 크기의 목재 또한 원활하게 연소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 제1연소실에서 만들어진 고온이 가스 및 불꽃을 압축 가스화시켜 분출시킴으로써 연소효율 및 열의 회수율을 향상시킬 수 있는 펠릿 겸용 수평식 화목 가스화 보일러를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 두 개의 화실을 목재의 연소에 따른 열의 회수율 및 연소효율을 높일 수 있으며, 연소실 내에 축열부를 설치하여 연소가스의 불완전한 연소를 방지할 수 있는 펠릿 겸용 수평식 화목 가스화 보일러를 제공함에 있다.

본 발명에 따른 펠릿 겸용 수평식 화목 가스화 보일러는 내부에 화목이 적재 및 화목의 1차 연소가 이루어져 연소가스를 발생시키기 위한 제1연소실과, 상기 제1연소실과 격벽에 의해 구획되고 내측에 수실이 마련된 제2연소실을 구비하는 본체와; 상기 제1연소실과 상기 제2연소실을 각각 개폐하기 위해 상기 본체에 구비된 프런트도어 및 리어도어와; 상기 제1연소실과 상기 제2연소실을 서로 연통시켜 상기 제1연소실에서 발생된 연소가스를 상기 제2연소실로 보낼 수 있도록 상기 격벽을 수평방향으로 관통하도록 설치되고, 내부에는 중공부가 형성되며, 일 단과 타 단이 각각 상기 제1연소실과 상기 제2연소실 내부로 소정길이 연장된 연소노즐과; 상기 제2연소실 내부에 설치되어 상기 연소노즐에서 배출되는 연소가스가 상기 수실을 경유하여 외부로 배출될 있도록 안내하는 배기부;를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 배기부는 상기 제2연소실 내부에서 상기 연소노즐을 통해 상기 제2연소실로 배출되는 연소가스를 완전연소시키면서 열을 축열하는 축열부와, 상기 수실의 일 측을 상하방향으로 관통하도록 설치되어 상기 축열부로부터 배출되는 연소가스를 상기 제2연소실 내부 상측으로 안내하는 제1배기안내부와, 상기 수실의 타 측을 상하방향으로 관통하도록 설치되어 상기 제1배기안내부로부터 배출되는 연소가스를 상기 제2연소실 내부 하측으로 안내하는 제2배기안내부와, 상기 수실을 상하방향으로 관통하도록 설치되어 상기 제2배기안내부로부터 배출되는 연소가스를 상기 연소실 내부 상측으로 안내하는 제3배기안내부 및 상기 제3배기안내부로부터 배출되는 연소가스를 상기 제2연소실 외부로 배출시키는 굴뚝부를 포함하며, 상기 축열부는 상기 연소노즐을 통하여 배출되는 연소가스를 완전연소시키는 연소공간을 상기 제2연소실과 구획하도록 상기 연소노즐과 소정간격 이격되어 상기 연소노즐을 감싸며, 상부에는 상기 연소공간의 연소가스를 외부로 배출시키기 위한 배출구가 형성되며 복수의 내화블록들을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 본체의 일 측에 설치되며, 내부에 펠릿이 저장되는 펠릿저장부와; 상기 펠릿저장부에 저장된 펠릿을 이송하여 상기 제1연소실 내부로 공급하는 펠릿공급부;를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 펠릿저장부는 상기 펠릿을 투입 및 투입된 펠릿을 저장하는 호퍼와, 상기 호퍼를 지지하는 지지프레임을 구비하고, 상기 펠릿공급부는 상기 호퍼 하부로부터 상기 본체로 연장되며 펠릿을 이송할 수 있도록 내부에 이송로가 형성된 이송관과, 상기 이송관 내부에 회전가능하게 설치되는 이송스크루와, 상기 이송스크루의 단부에 설치되어 상기 이송스크루를 회전시키는 이송모터 및 상기 이송모터를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 펠릿 겸용 수평식 화목 가스화 보일러는 마르지 않은 목재를 연소시킬 수 있으며, 연소실 내에 축열부를 설치하여 연소가스의 불완전한 연소를 방지함으로써 연소에 따른 열의 회수율 및 연소효율을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 펠릿 겸용 수평식 화목 가스화 보일러의 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 펠릿 겸용 수평식 화목 가스화 보일러의 측단면도.
도 3은 도 2에 도시된 연소노즐 및 축열부의 사시도.
도 4는 도 2에 도시된 펠릿 겸용 수평식 화목 가스화 보일러의 정단면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 펠릿 겸용 수평식 화목 가스화 보일러에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 3에는 본 발명에 따른 펠릿 겸용 수평식 화목 가스화 보일러(1)가 도시되어 있다. 도 1 내지 도 3을 참조하면 본 실시 예에 따른 펠릿 겸용 수평식 화목 가스화 보일러(1)는 본체(100)와; 프런트도어(101) 및 리어도어(102)와; 버너(200)와; 제1송풍기(210)와; 연소노즐(300)과; 배기부;를 포함한다.

상기 본체(100)는 내부에 화목이 적재 및 화목의 1차 연소가 이루어져 연소가스를 발생시키기 위한 제1연소실(110)과, 상기 제1연소실(110)과 격벽(130)에 의해 구획되고 내측에 수실(125)이 마련된 제2연소실(120)을 구비한다.

상기 본체(100)는 직사각 형상으로 형성되어 있으며 일 측 상부에는 화목의 연소에 의해 발생하는 연소가스를 외부로 배출시킬 수 있도록 굴뚝부(440)가 형성되어 있다. 상기 본체(100) 내부에는 상기 본체(100) 내부를 제1연소실(110)과 제2연소실(120)로 각각 구획하는 격벽(130)이 상하방향으로 연장되어 있다.

상기 본체(100)의 제1연소실(110)에 하부에는 본체(100)의 바닥으로부터 소정간격 이격되게 화격자(105)가 설치되어 있고, 화격자(105) 하부에는 연소대상인 화목의 연소후 발생하는 재를 모아 배출시킬 수 있도록 재받이가 구비되어 있다.

상기 본체(100) 내부, 더욱 상세하게는 격벽(130)에 의해 제1연소실(110)과 구획된 제2연소실(120) 내부 상측에는 가열대상인 물이 저장되는 수실(125)이 탱크 형태로 구비되어 있으며, 도면에 도시되어 있지 않지만 수실(125)에는 수실(125) 내부로 물을 공급하기 위한 물공급관 및 데워진 물을 배출시키기 위한 물배출관이 각각 연결되어 있다. 그리고, 상기 수실(125)의 상부는 본체(100)의 상부와 소정간격 이격되게 배치되어 후술하는 배기부를 통해 이동하는 연소가스의 이동로를 제공하도록 소정의 공간부를 형성하도록 되어 있다.

상기 프런트도어(101)는 상기 제1연소실(110)을 개폐할 수 있도록 본체(100)의 전면에 형성된 제1개구부에 회동가능하게 결합되어 있고, 상기 리어도어(102)는 상기 제2연소실(120)을 개폐할 수 있도록 본체(100)의 후면에 하측에 형성된 제2개구부에 회동가능하게 결합되어 있다.

상기 프런트도어(101)에는 버너를 삽입할 수 있도록 삽입구가 형성되어 있고, 상기 삽입구에는 상기 프런트도어(101) 외측으로부터 본체(100) 내부로 소정길이 인입되는 버너(200)가 삽입 장착된다. 상기 버너(200)는 후방 측에 제1송풍기가 설치되어 있어,

상기 제1송풍기(210)는 제1연소실(110) 내부에서 연소되는 화목을 향해 산소를 공급하면서, 화목의 연소시 발생하는 연소가스가 후술하는 연소노즐(300)을 향해 이동하도록 버너(200)에 설치되어 상기 제1연소실(110) 내부로 공기를 공급하도록 되어 있다.

상기 연소노즐(300)은 상기 제1연소실(110)과 상기 제2연소실(120)을 서로 연통시켜 상기 제1연소실(110)에서 발생하는 연소가스를 상기 제2연소실(120)로 보낼 수 있도록 상기 격벽(130)에 대하여 직교하는 수평방향으로 관통하도록 설치되고, 내부에는 중공부가 마련된 파이프 형상으로 형성되며, 일 단과 타 단이 각각 상기 제1연소실(110)과 상기 제2연소실(120) 내부로 소정길이 연장되어 있다.

상기 배기부는 상기 제2연소실(120) 내부에 설치되어 상기 연소노즐(300)에서 배출되는 연소가스가 상기 수실(125)을 경유하여 외부로 배출될 있도록 안내하는 것으로서, 축열부(450)와, 제1배기안내부(410), 제2배기안내부(420), 제3배기안내부(430) 및 굴뚝부(440)를 포함한다.

상기 축열부(450)는 상기 제2연소실(120) 내부에서 상기 연소노즐(300)을 통해 상기 제2연소실(120)로 배출되는 연소가스를 완전연소시키면서, 연소가스의 연소시 발생하는 열을 축열하는 것으로서, 상기 연소노즐(300)을 통하여 배출되는 연소가스를 완전연소시키는 연소공간을 상기 제2연소실(120)과 구획할 수 있게 상기 연소노즐(300)과 소정간격 이격되어 상기 연소노즐(300)을 감싸도록 형성되며, 상부에는 상기 연소공간의 연소가스를 외부로 배출시키기 위한 배출구(455)가 형성되어 있다. 상기 축열부(450)는 높은 내화도를 갖는 복수의 내화블록들을 조적하여 형성된다.

상기 제1배기안내부(410)는 상기 제2연소실(120) 내부에 설치된 상기 수실(125)의 일 측을 상하방향으로 관통하도록 설치되어 상기 축열부(450)로부터 배출되는 연소가스를 상기 제2연소실(120) 내부 상측으로 안내하도록 되어 있다.

상기 제2배기안내부(420)는 상기 수실(125)의 타 측을 상하방향으로 관통하도록 설치되어 상기 제1배기안내부(410)로부터 배출되는 연소가스를 상기 제2연소실(120) 내부 하측으로 안내하도록 되어 있다.

상기 제3배기안내부(430)는 상기 수실(125)을 상하방향으로 관통하도록 설치되어 상기 제2배기안내부(420)로부터 배출되는 연소가스를 상기 연소실 내부 상측으로 안내하도록 되어 있다.

상기 굴뚝부(440)는 상기 제3배기안내부(430)로부터 배출되는 연소가스가 상기 제2연소실(120) 외부 즉, 본체(100) 외부로 배출될 수 있도록 본체(100)의 상방으로 소정길이 연장되어 있다.

상기 굴뚝부(440)에는 연장관(450)와, 케이스(460)와, 배기관(470)과, 배출관(480)이 형성되어 있으며, 상기 연장관(450)는 굴뚝부(440)로부터 소정길이 연장되어 있고, 케이스(460)는 연장관(450)의 단부에 소정의 공간을 형성하고 있으며, 배기관(470)은 케이스(460)의 상방으로 소정길이 연장되어 있고, 배출부(480)는 케이스(460)의 하부로부터 하방으로 소정길이 연장되어 이물질을 배출할 수 있도록 되어 있다.

상기 축열부(450)로부터 상기 제1배기안내부(410)를 따라 상방으로 이동하는 연소가스는 본체(100)의 상부와 수실(125)의 상부 사이에 형성된 공간부로 진입되며, 상기 공간부로 진입하는 연소가스는 상기 본체(100)의 상부와 상기 수실(125)의 상부 사이에 형성되어 상기 공간부를 제1공간부와 제2공간부로 각각 구획하는 구획벽(W)에 의해 제2배기안내부(420)로 이동하게 된다. 그리고, 제2배기안내부(420)를 따라 하방으로 이동하는 연소가스는 다시 제3배기안내부(430)를 따라 상방으로 이동하게 되고, 제3배기안내부(430)의 상단 측에 위치하는 굴뚝부(440)를 통해 본체(100) 외부로 배출된다. 즉, 상기 축열부(450)로부터 배출되는 연소가스는 제1배기안내부(410)를 따라 상방으로 이동하고, 제2배기안내부(420)를 따라 하방으로 이동하며, 다시 제3케이스을 따라 상방으로 이동하도록 되어 있다.

상술한 바와 같이 제1배기안내부(410) 내지 제3배기안내부(430)는 수실(125)을 상하방향으로 관통하도록 설치되어 있어서 고온의 연소가스가 상하로 왕복 이동시킬 수 있으므로 연소가스의 열교환을 효과적으로 이루어지게 할 수 있다.

한편, 도 4에는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 펠릿 겸용 수평식 화목 가스화 보일러(2)가 도시되어 있다. 도 4를 참조하면, 본 실시 예에 따른 펠릿 겸용 수평식 화목 가스화 보일러(2)는 본체(100)의 일 측에 설치되며, 내부에 펠릿이 저장되는 펠릿저장부(500)와; 상기 펠릿저장부(500)에 저장된 펠릿을 이송하여 상기 제1연소실(110) 내부로 공급하는 펠릿공급부(600);를 더 구비한다.

상기 펠릿저장부(500)는 임업 폐기물이나 벌채목 등을 이용하여 원기둥 모양으로 압축가공한 우드펠릿(wood pellet)을 투입 및 투입된 펠릿을 저장하는 호퍼(510)와, 상기 호퍼(510)를 지지하는 지지프레임(550)을 구비하고, 상기 펠릿공급부(600)는 상기 호퍼(510) 하부로부터 상기 본체(100)로 연장되며 펠릿을 이송할 수 있도록 내부에 이송로가 형성된 이송관(610)과, 상기 이송관(610) 내부에 회전가능하게 설치되는 이송스크루(미도시)와, 상기 이송스크루(미도시)의 단부에 설치되어 상기 이송스크루(미도시)를 회전시키는 이송모터(630) 및 상기 이송모터(630)를 제어하는 제어부(미도시)를 포함한다.

상기 지지프레임(550)은 생략할 수 있으며, 이 경우 상기 호퍼(510)는 본체(100)의 일 측에 본체(100)와 일체로 형성하는 것이 바람직하다.

본 실시 예에 따른 펠릿 겸용 수평식 화목 가스화 보일러의 버너(200)에는 이송관(610)으로부터 펠릿을 공급받아 본체(100) 내부로 유입시킬 수 있도록 연장된 펠릿공급파이프(201)가 상방으로 돌출형성되어 있으며, 상기 이송관(610)과 펠릿공급파이프(201)는 자바라 형태로 형성된 공급연장관(202)에 의해 서로 연결되어 있다.

상기 제어부는 사용자의 수동조작에 의해 이송모터(630)의 동작을 제어할 수도 있고, 이와 다르게 자동으로 이송모터(630)의 동작을 제어할 수도 있다. 일 예로, 상기 제어부는 설정된 시간마다 본체(100) 내부로 펠릿을 공급할 수 있도록 이송모터(630)의 동작을 제어할 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 펠릿 겸용 수평식 화목 가스화 보일러는 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호의 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

100 : 본체
110 : 제1연소실
120 : 제2연소실
125 : 수실
130 : 격벽
200 : 버너
210 : 제1송풍기
300 : 연소노즐
410 : 제1배기안내부
420 : 제2배기안내부
430 : 제3배기안내부
440 : 굴뚝부
450 : 축열부
500 : 펠릿저장부
510 : 호퍼
550 : 지지프레임
600 : 펠릿공급부
610 : 이송관
630 : 이송모터

Claims (4)

1. 내부에 화목이 적재 및 화목의 1차 연소가 이루어져 연소가스를 발생시키기 위한 제1연소실과, 상기 제1연소실과 격벽에 의해 구획되고 내측에 수실이 마련된 제2연소실을 구비하는 본체와;
   상기 제1연소실과 상기 제2연소실을 각각 개폐하기 위해 상기 본체에 구비된 프런트도어 및 리어도어와;
   상기 제1연소실과 상기 제2연소실을 서로 연통시켜 상기 제1연소실에서 발생된 연소가스를 상기 제2연소실로 보낼 수 있도록 상기 격벽을 수평방향으로 관통하도록 설치되고, 내부에는 중공부가 형성되며, 일 단과 타 단이 각각 상기 제1연소실과 상기 제2연소실 내부로 소정길이 연장된 연소노즐과;
   상기 제2연소실 내부에 설치되어 상기 연소노즐에서 배출되는 연소가스가 상기 수실을 경유하여 외부로 배출될 있도록 안내하는 배기부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 펠릿 겸용 수평식 화목 가스화 보일러.
2. 제1항에 있어서,
   상기 배기부는
   상기 제2연소실 내부에서 상기 연소노즐을 통해 상기 제2연소실로 배출되는 연소가스를 완전연소시키면서 열을 축열하는 축열부와,
   상기 수실의 일 측을 상하방향으로 관통하도록 설치되어 상기 축열부로부터 배출되는 연소가스를 상기 제2연소실 내부 상측으로 안내하는 제1배기안내부와, 상기 수실의 타 측을 상하방향으로 관통하도록 설치되어 상기 제1배기안내부로부터 배출되는 연소가스를 상기 제2연소실 내부 하측으로 안내하는 제2배기안내부와, 상기 수실을 상하방향으로 관통하도록 설치되어 상기 제2배기안내부로부터 배출되는 연소가스를 상기 연소실 내부 상측으로 안내하는 제3배기안내부 및 상기 제3배기안내부로부터 배출되는 연소가스를 상기 제2연소실 외부로 배출시키는 굴뚝부를 포함하며,
   상기 축열부는
   상기 연소노즐을 통하여 배출되는 연소가스를 완전연소시키는 연소공간을 상기 제2연소실과 구획하도록 상기 연소노즐과 소정간격 이격되어 상기 연소노즐을 감싸며, 상부에는 상기 연소공간의 연소가스를 외부로 배출시키기 위한 배출구가 형성되며 복수의 내화블록들을 구비하는 것을 특징으로 하는 펠릿 겸용 수평식 화목 가스화 보일러.
3. 제1항에 있어서,
   상기 본체의 일 측에 설치되며, 내부에 펠릿이 저장되는 펠릿저장부와;
   상기 펠릿저장부에 저장된 펠릿을 이송하여 상기 제1연소실 내부로 공급하는 펠릿공급부;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 펠릿 겸용 수평식 화목 가스화 보일러.
4. 제3항에 있어서,
   상기 펠릿저장부는 상기 펠릿을 투입 및 투입된 펠릿을 저장하는 호퍼와, 상기 호퍼를 지지하는 지지프레임을 구비하고,
   상기 펠릿공급부는 상기 호퍼 하부로부터 상기 본체로 연장되며 펠릿을 이송할 수 있도록 내부에 이송로가 형성된 이송관과, 상기 이송관 내부에 회전가능하게 설치되는 이송스크루와, 상기 이송스크루의 단부에 설치되어 상기 이송스크루를 회전시키는 이송모터 및 상기 이송모터를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 펠릿 겸용 수평식 화목 가스화 보일러.
   

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