TW202015989A - 衝擊以及振動吸收系統、輸送系統 - Google Patents

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Abstract

本揭露提供一種衝擊以及振動吸收系統，包括一彈性裝置以及至少一個裝配裝置。裝配裝置連接至彈性裝置。每一個裝配裝置包括至少兩個固定元件。每一個固定元件係經配置以固定一結構之一相對部分。每一個裝配裝置亦可包括兩個滑件。每一個滑件可具有至少兩個表面，這些表面透過一傾斜表面以及一底面相互連接。傾斜表面可滑動地連接至至少兩個固定元件中之一者。每一個滑件因應於一施加的力而移動。每一個滑件係經配置以滑動地連接至一裝櫃內的一內壁。

Description

衝擊以及振動吸收系統、輸送系統
本揭露一般有關於一種資訊處理系統，且特別有關於一種用於容納資訊處理系統的機架的輸送系統。
伺服器、網路設備、儲存系統以及本領域中已知的其它裝置有時置於機架(rack)中使用。每一個機架可安放數個裝置，此數個裝置彼此耦合以及與在其他機架中的裝置耦合。其中一些機架相對較高以使得機架可容納相對大量之裝置。例如，習知的42單元(42unit, 42U)機架可達7呎(feet)高，而其它機架類型可能超過7呎高。如此尺寸機架之運輸以及輸送可能遭致一些問題。習知的機架輸送系統通常涉及剛性裝配(mount)機架至運輸托板(pallet)(例如：經由固定在運輸托板以及機架底部的托架(bracket))，其提供較機架更廣的基底，且增加機架之頂錐角(tip angle)，以降低在運輸以及輸送期間中機架翻覆之機會。
然而，除了翻覆之外，在機架運輸以及輸送期間可能出現其他問題。例如，在運輸以及輸送期間，機架可能會受到外力影響而損壞機架及/或機架中的組件。這樣的損壞可造成昂貴的損失，因為機架可能以價值高達數百萬美元的設備運輸以及輸送。在機架輸送以及運輸期間，習知解決方案用於處理上述外力包括使用泡綿(foam)作為運輸托板中的一層(有時稱為「防衝擊托板(shock pallet)」)。泡綿係經配置以吸收在輸送期間可能誘發的鉛直力(vertical force)(例如：在卡車或其他輸送交通工具中)且傳遞至運輸托板。然而，研究發現機架遭遇嚴重的水平運動亦可能在機架上造成損壞之外力。例如，在機架運輸以及輸送期間，由機架輸送交通工具所誘發的力通常會傳遞至機架之底部部分(例如：裝配至運輸托板的位置)，且研究發現在無限制的機架之頂部部分將產生顯著的水平運動。這可能導致機架中結構構件之彎曲、機架腳輪(caster)之纏紮(seize)、以及在極端情況下，機架組件損壞。因此，希望提供改良的機架輸送系統。
以下是一個或多個實施例之簡化總結，為了提供本技術之基本理解。此總結不是本技術之所有預期實施例之廣泛概述。這不意欲指出所有範例之關鍵或重要元素，亦不意欲描繪本技術之任何或所有方面之範疇。此總結的唯一目的係以簡化形式呈現一個或多個範例之一些概念，作為稍後呈現的更詳細描述的序言。
本揭露提供一種衝擊以及振動吸收系統，包括一彈性裝置以及一裝配裝置。裝配裝置可連接至彈性裝置。裝配裝置可包括至少兩個固定元件以及至少兩個滑件。每一個固定元件可經配置以固定一結構之相對的部分。每一個滑件可具有至少兩個對應的表面，這些表面透過至少一個傾斜表面以及至少一個底面相互連接。傾斜表面可面對相對的滑件，且滑動地連接至固定元件中之一者。每一個滑件可因應於一施加的力而移動。每一個滑件可經配置以滑動地連接至一裝櫃內的一內壁。
本揭露亦提供了一種運用衝擊以及振動吸收系統的輸送系統。輸送系統可包括一裝櫃結構、一機架裝置以及至少兩個裝配裝置。裝櫃結構包括一頂部內表面以及一底部內表面。機架裝置包括一頂部框架以及一底部框架。每一個裝配裝置包括至少兩個固定元件以及至少兩個滑件。每一個固定元件經配置以固定機架裝置之相對部分。每一個滑件可具有至少兩個表面，這些表面透過面對相對的滑件的一傾斜表面互相連接。傾斜表面可滑動地連接至至少兩個固定元件中之一者。每一個滑件可以在垂直於一施加的力的一方向以及在與相對的滑件相反的一方向移動。每一個滑件可經配置以滑動地連接至一裝櫃內的一內壁。
本揭露之額外的特徵以及優點將在以下的描述中闡述，且某種程度上將從描述中顯而易見，或可透過實踐在此所揭露的原理來學習。透過所附申請專利範圍中特別指出的裝置以及組合之手段，可達成並獲得本揭露之特徵以及優點。根據以下描述以及所附申請專利範圍，本揭露之這些以及其他特徵將變得完全地明顯，或可透過實踐在此所闡述的原理來學習。
本發明參考所附圖式描述，其中在各處圖式中使用相同的符號表示類似或相同的元件。圖式未按照比例繪製，且所提供的圖式僅用於說明本發明。以下參考用於說明的範例應用描述本發明之數個方面。應理解的是，闡述了許多特定細節、關係以及方法以提供對本發明之完全理解。然而，本技術領域具有通常知識者將輕易了解可在不具有一個或多個特定細節的情形下或以其他方法實踐本發明。在其他情形下，未詳細示出眾所周知的結構或操作，以避免模糊本發明。本發明不限於所示出的動作或事件之排序，因為一些動作可以不同的順序發生及/或與其他動作或事件同時發生。除此之外，不需要所有示出的動作或事件以運用根據本發明的方法。
如上所述，提供用於機架及機架裝置的一種輸送系統有重要意義，特別是隔離(isolate)振動的鉛直方向以及水平方向的一種輸送系統。所揭露的系統因可消除(eliminate)習知機架強化結構的需求而降低製造以及運輸的成本。除此之外，所揭露的系統可簡化包裝過程。在一些實施例中，輸送系統可包括兩個滑件彈簧設備(slider spring apparatus)。每一個滑件彈簧設備可在短邊緣連接至機架系統。每一個滑件彈簧設備可包括兩個固定元件以及兩個滑件。滑件可透過彈簧彼此連接。每一個固定元件可經配置以沿著短邊緣固定機架系統之相對部分。固定元件可連接至滑件，且定位在滑件上的兩個止動件之間。每一個滑件可包括軸承，經配置以在裝櫃內接觸內壁。每一個滑件彈簧設備重新分配(redistribute)鉛直力為法向力(normal force)以及摩擦力(friction force)。摩擦力轉變為裝櫃以及機架之間的相對位移。相對位移係軸承以及裝櫃之內壁之間的減摩擦(reduced-friction)接觸，其消除施加在輸送系統上直接完全轉移至資訊處理系統之鉛直力。滑件彈簧設備亦可降低水平振動。
第1圖繪示根據本揭露的一些實施例，一輸送系統100之剖面圖。輸送系統100可為在運輸期間用於安放機架伺服器的多個裝櫃系統之一。輸送系統100可包括一裝櫃125(container)。例如，在運輸過程期間，裝櫃125可為經配置以安放一資訊處理系統的一木條板箱(crate)或一包材系統(box system)。裝櫃125可包括一頂部內表面126、一底部內表面127、一左內壁128以及一右內壁129。輸送系統100亦可包括一機架裝置150(rack device)。機架裝置150可為一標準機架，經配置以安裝在一數據中心中。機架裝置150可包括預先安裝的資訊技術組件。
請先暫時參考第2圖，機架裝置150可包括前至後樑90(front-to-back beams)、頂部側至側樑80(top side-to-side beams)，底部側至側樑70、鉛直柱60、頂部板140、基座145、右壁120以及左壁130。前至後樑90以及頂部側至側樑80連接以形成一頂部框架150A。類似地，前至後樑90以及底部側至側樑70連接以形成一底部框架150B。在一些實施例中，前至後樑90係永久地(permanently)連接至底部側至側樑70以及頂部側至側樑80。例如，前至後樑90係使用永久連接件(例如：鉚釘以及焊接)連接底部側至側樑70以及頂部側至側樑80。在一些替代的實施例中，前至後樑90係可拆卸地連接至底部側至側樑70以及頂部側至側樑80。例如，前至後樑90係使用可拆卸連接件或緊固件(例如：螺帽、螺栓、螺釘等)連接至底部側至側樑70以及頂部側至側樑80。
再次參考第1圖，滑件彈簧設備200A可在底部框架150B附接至機架裝置150。類似地，另一滑件彈簧設備200B可在頂部框架150A附接至機架裝置150。詳細細節將參考第3A圖以及第3B圖進行討論。為了本揭露之目的，滑件彈簧設備200A以及200B亦可被稱為裝配裝置。
第3A圖繪示連接至機架裝置150之底部框架150B的滑件彈簧設備200A之簡化二維視圖。第3A圖繪示底部框架150B之一個角落。然而，本領域具有通常知識者應理解的是，以下描述之技術特徵亦可複製相同配置而適用底部框架150B之相對角落。滑件彈簧設備200A可包括一固定元件225(securing element)。固定元件225可包括從木材、塑膠或金屬材料或任何組合構成的一訂製設計的設備。具體而言，固定元件225可由鋼或鐵製成。固定元件225可經配置以固定機架裝置150之底部框架150B之一角落或一邊緣。在一些實施例中，固定元件225可由螺栓固定至底部框架150B之一角落或一邊緣。在其他實施例中，固定元件225可透過鉚釘或其他暫時裝置暫時固定至底部框架150B之一角落或一邊緣。固定元件225可由任何可承受由機架裝置150所施加的法向力的材料製成。
每一滑件彈簧設備200A以及200B可包括兩個固定元件225。固定元件225可各固定機架裝置150之相對一部分。例如，如第1圖所示，相對部分可為機架裝置150之底部框架150B之兩個相對角落。或者，每一個固定元件225可沿著底部框架150B或頂部框架150A之一邊緣與對應的固定元件大致上對準。詳細細節將參考以下第3B圖進行討論。
再次參考第3A圖，滑件彈簧設備200A亦可包括一滑件250(slider)。類似於固定元件225，滑件250可包括從木材、塑膠或金屬材料構成的一訂製設計的設備。滑件250可經設計以具有兩個對應的表面252(1)以及252(2)，兩對應表面252(1)以及252(2)由一傾斜表面253(如第3B圖所示)互相連接。兩對應表面252(1)以及252(2)亦可透過一底面254(如第3B圖所示)連接。於一實施例中，由於滑件250係一個三維物體，一底面可被定義為未標示為252(1)、252(2)以及253的任何表面。底面254例如可保持(hold)軸承210(1)以及210(2)。軸承210(1)以及210(2)的詳細細節將參考以下第3B圖進行討論。
儘管在第3A圖以及本揭露之其他方面描述了滑件250之一特定形狀，本揭露預期為了本揭露之目的，滑件250具有許多可行形狀。例如，儘管傾斜表面253位於兩個表面252(1)以及252(2)之間，但是在傾斜表面253與表面252(1)以及252(2)之間可具有額外的表面。本領域具有通常知識者可輕易理解的是，任何三維物體都可作為本揭露之滑件250，只要此三維物體包括一傾斜表面253以及一底面254，其中底面254係經配置以接觸一內表面126或127。例如，上述的接觸可透過軸承210(1)以及210(2)發生。
滑件250可包括在傾斜表面253上的一樞軸元件230。樞軸元件230例如可為一軸承。在本實施例中，當在滑件250上滑動時，樞軸元件230係樞轉地連接至固定元件225，在一些實施例中，傾斜表面253包括一軌道(未圖示)以引導樞軸元件230。固定元件225可經由樞軸元件230連接至滑件250。除此之外，滑件250可包括在傾斜表面253上的止動件251(1)以及251(2)。樞軸元件230可為受彈簧偏壓(spring-biased)的配置以將固定元件225在止動件251(1)以及251(2)之間偏壓。當振動超出一預定限制時，止動件251(1)以及251(2)被運用以限制位移。預定限制可根據在裝櫃以及機架之間所能允許振動的間隙而設定。止動件251(1)以及251(2)可與滑件250相同的材料製成。樞軸元件230可使用本領域已知的任何其他類型之連接元件實現偏壓。
樞軸元件230亦可經配置以當在滑件250上滑動時，可滑動地連接固定元件225。上述可滑動的連接可在滑件250上透過一軌道實現。為了連接固定元件225至滑件250，可提供任何其他機械式的連接，使固定元件225可因應於一外力而沿著滑件250移動。
第3B圖繪示連接至機架裝置150之底部框架150B的滑件彈簧設備200A之三維視圖。機架裝置150之底部框架150B可具有一前緣151(leading edge)。前緣151沿著機架裝置150進入裝櫃125之深度延伸。固定元件225可經配置以固定機架裝置150之前緣151之一部分。於一實施例中，固定元件225延伸橫越前緣151之一長度，使得固定元件225支撐底部框架150B之前緣151的全部長度。於另一實施例中，固定元件225固定機架裝置150之底部框架150B之角落或一邊緣之一部分。一對應的固定元件225可在角落、靠近角落或沿著機架裝置150之前緣151對準或大致上對準。儘管第3B圖係圖示底部框架150B，但是固定元件225可以上述關於底部框架150B相同的方式定位在頂部框架150A。滑件彈簧設備200A可透過一彈性裝置131固定在裝櫃125內。彈性裝置131可包括一彈簧裝置。
滑件(滑件250以及未圖示的相對滑件)可透過另一彈性裝置彼此連接。在一些實施例中，此另一彈性裝置(第二彈性裝置)可包括一彈簧275(亦在第3A圖中圖示)。滑件250可包括一連接件255，經配置以固定彈簧275。在其它實施例中，此另一彈性裝置可為包括數個組件的裝置。
滑件250可滑動地連接至裝櫃125之一內表面126、127、128以及129。例如，滑件250可包括軸承210(1)以及210(2)，經配置以接觸裝櫃125之底部內表面127(亦在第3A圖中圖示)。軸承210(1)以及210(2)可沿著旋轉軸(spinning axles)插入滑件250內。透過軸承210(1)以及210(2)滾動地橫越裝櫃125之底部內表面127，可使滑件250以及裝櫃125之間的摩擦最小。軸承210(1)以及210(2)可為腳輪、滾子(roller)、滾珠軸承或其他軸承裝置，經配置以降低在滑件250以及底部內表面127之間的摩擦。在替代的一些實施例中，軸承210(1)以及210(2)可連接至裝櫃125之底部內表面127且配置以接觸滑件250。在一些實施例中，滑件250可藉由滑動以直接抵靠表面的方式、或以一些種類之軸承、球型軸承或滾子抵靠表面的方式而連接至一內表面126、127、128以及129。本領域具有通常知識者可輕易理解的是，可在滑件250或內表面126、127、128以及129內使用允許一個機構透過另一個機構滑動的任何機構或裝置。在替代的一些實施例中，滑件250可沿著一軌道滑動，而連接至內表面126、127、128以及129。滑件彈簧設備200可將來自機架裝置150之重量以及移動的結合而產生的鉛直力分散成法向力以及摩擦力。詳細細節將參考以下第4圖進行討論。
第4圖繪示根據本揭露的第一實施例，滑件彈簧設備200內的滑件250之自由體受力圖400。為了更清楚地說明作用在滑件250以及固定元件225的力，第4圖僅圖示輸送系統100之特定元件。如上所述，滑件彈簧設備200可被運用以降低鉛直以及水平振動。當鉛直振動力F(vertical vibration force)施加在滑件250(F可為施加在輸送系統100的一鉛直力，且被傳遞至滑件彈簧設備200)，鉛直力F以一平行分量Fcosθ*μ以及一法向分量Fcosθ在滑件250以及固定元件225之間產生相對位移。請同時參考第1圖，滑件彈簧設備200以上述方式降低施加在裝櫃125上而轉移至機架裝置150的部分鉛直力F。因此，鉛直振動透過滑件彈簧設備200更有效地降低。滑件彈簧設備200亦可以大致類似的方式降低施加在裝櫃125上而轉移至機架裝置150的部分水平力。因此，透過本揭露之一滑件彈簧設備可更有效地降低鉛直以及水平振動。本領域具有通常知識者應理解的是，振動降低效率的改變取決於一滑件彈簧設備之剛性(stiffness)(例如：第3圖中的彈簧275)、振動之頻率、滑件之角度(例如：第3圖中的滑件250之角度)以及受到保護的機架裝置之重量。
第5圖繪示根據本揭露的一些實施例，使用一滑件彈簧設備的鉛直振動之模擬結果500。類似於第4圖，以下描述模擬結果500係參考具有與上述第1圖之輸送系統100類似的組件之一示例性系統進行詳細描述。在本實施例中，在示例性系統中的彈簧之剛性係200N/m。在示例性系統中的滑件之角度係45度。最後，所輸入的位移之頻率係50Hz且振幅(amplitude)係50mm。第5圖之線525代表裝櫃之加速度振幅。第5圖之線530代表機架裝置之加速度振幅。如第5圖所示，裝櫃之加速度振幅(線525之振幅)係48.94m/sec2 或約48.94m/sec2 。相反地，機架裝置之加速度振幅(線530之振幅)係9.07 m/sec2 或約9.07 m/sec2 。比較線525以及線530，示例性機架裝置之振動相較裝櫃降低了約81%。
本領域具有通常知識者應理解的是，根據各種實施例，一滑件彈簧設備可經配置以具有在0kgf/mm至13kgf/mm範圍內的彈簧剛性。除此之外，在這樣的配置中，滑件之角度可在0度至60度的範圍內。這樣的範圍係基於約1500公斤的機架裝置。在替代的一些實施例中，滑件彈簧設備可經配置以具有在0kgf/mm至21.6kgf/mm範圍內的彈簧剛性，其中滑件之角度可在0度至60度的範圍內。這樣的範圍係基於約2500公斤的機架裝置。最後，滑件彈簧設備可經配置以具有在0kgf/mm至4.33kgf/mm範圍內的彈簧剛性，其中滑件之角度可在0度至60度的範圍內。這樣的範圍係基於約500公斤的機架裝置。在一些實施例中，彈簧之剛性可基於滑件之角度。除此之外，滑件之角度可基於機架裝置之重量。
雖然已經圖示且描述了本發明之特定實施例，但是對於本領域具有通常知識者顯而易見的是，在不脫離本發明的更廣泛方面的情形下，可進行改變以及修改。因此，所附申請專利範圍的目的係包括所有落入本發明之真實精神以及範疇內的這樣的改變以及修改。前述的敘述以及附圖所闡述的內容僅作為說明用途，而並非作為限制。當基於先前技術以適當的觀點觀察時，本發明之實際範疇意欲由所附申請專利範圍定義。
在此使用的用語僅為了描述特定實施例之目的，並非意欲限制本發​​明。除非上下文清楚地指出，在此所使用的單數形式「一」、「一個」以及「該」亦意欲包括複數形式。除此之外，在某種程度上，不管是在詳細描述及/或申請專利範圍中所使用的用語「包括(including、includes)」、「具有(having、has、with)」或其變異，這樣的用語係意欲以類似於用語「包括(comprising)」的方式包含在內。
除非另有定義，在此使用的所有用語(包括技術用語以及科學用語)具有與本發明所屬技術領域中具有通常知識者通常理解的相同意義。除此之外，用語(例如，在常用字典中所定義的用語)應當被解釋為具有在相關領域之上下文的意義一致的意義，且除非在此明確地如此定義，並不會以理想化或過於正式的理解解釋。
60:鉛直柱70、80、90:樑100:輸送系統120:右壁125:裝櫃126:頂部內表面127:底部內表面128:左內壁129:右內壁130:左壁131:彈性裝置140:頂部板145:基座150:機架裝置150A:頂部框架150B:底部框架151:前緣200、200A、200B:滑件彈簧設備210(1)、210(2):軸承225:固定元件230:樞軸元件250:滑件251(1)、251(2):止動件252(1)、252(2):表面253:傾斜表面254:底面255:連接件275:彈簧400:自由體受力圖500:模擬結果525、530:線F、Fcosθ、Fcosθ*μ:力θ:角度
為了描述可獲得上述揭露內容與其優點以及特徵的方式，將透過參考所附圖式中繪示的特定範例來呈現上述原理之更具體的描述。這些圖式僅描繪了本揭露之範例方面，而因此不應被視為對本揭露範疇之限制。透過使用以下圖式，以額外的特徵以及細節來描述以及解釋這些原理。 第1圖繪示根據本揭露的一些實施例，輸送系統之剖面圖。 第2圖繪示根據本揭露的一些實施例，安放在第1圖之輸送系統內的機架裝置。 第3A圖繪示根據本揭露的一些實施例，連接至第2圖之機架裝置的滑件彈簧設備之簡化二維視圖。 第3B圖繪示根據本揭露的一些實施例，連接至第2圖之機架裝置的滑件彈簧設備之三維視圖。 第4圖繪示根據本揭露的一些實施例，第3圖之滑件彈簧設備內的滑件機構之自由體受力圖(free body diagram)。 第5圖繪示根據本揭露的一些實施例，使用第3圖之滑件彈簧設備的鉛直振動之模擬結果。
100:輸送系統
125:裝櫃
126:頂部內表面
127:底部內表面
128:左內壁
129:右內壁
150:機架裝置
150A:頂部框架
150B:底部框架
200A、200B:滑件彈簧設備

Claims (10)

  1. 一種衝擊以及振動吸收系統，用於於運輸期間固定一裝櫃內之一結構，包括： 至少一個彈性裝置；以及 至少一個裝配裝置，連接至該至少一個彈性裝置，包括： 至少兩個固定元件，其中該等固定元件中之每一者係經配置以固定該結構之相對部分；以及 至少兩個滑件； 其中該等滑件中之每一者具有對應的至少兩個表面，且透過至少一個傾斜表面以及至少一個底面相互連接； 其中該至少一個傾斜表面係面對該等滑件中之相對的一者，且滑動地連接至該等至少兩個固定元件中之一者； 其中該等滑件中之每一者因應於一施加的力而移動；以及 其中該等滑件中之每一者係經配置以滑動地連接該裝櫃之一內壁。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之衝擊以及振動吸收系統，其中該等至少兩個固定元件中之每一者係定位在該傾斜表面上的兩個止動件之間。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之衝擊以及振動吸收系統，其中該等至少兩個固定元件中之每一者更包括至少一個軸承，該至少一個軸承經配置以連接該至少一個傾斜表面中之一者至該等固定元件中之對應的一者。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之衝擊以及振動吸收系統，其中該至少一個底面更包括至少一個軸承，其中該至少一個軸承中之每一者係經配置以連接該等滑件中之每一者至該內壁。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之衝擊以及振動吸收系統，其中該彈性裝置之一第一端係連接至該等至少兩個滑件中之第一者，且該彈性裝置之一第二端係連接至該等至少兩個滑件中之第二者或該內壁。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之衝擊以及振動吸收系統，其中該等滑件中之每一者係經由一彈簧偏壓樞軸元件連接至該等固定元件中之對應的一者。
  7. 一種輸送系統，包括： 一裝櫃結構，包括一頂部內表面以及一底部內表面； 一機架裝置，包括一頂部框架以及一底部框架；以及 至少兩個裝配裝置，其中該等裝配裝置中之每一者包括： 至少兩個固定元件，其中該等固定元件中之每一者係經配置以固定該裝置之複數相對部分；以及 至少兩個滑件； 其中該等滑件中之每一者具有至少兩個表面，該等表面係透過一傾斜表面互相連接，該傾斜表面係面對該等滑件中之相對的一者，其中該傾斜表面係滑動地連接至該等至少兩個固定元件中之一者； 其中該等滑件中之每一者因應於一施加的力而移動；以及 其中該等滑件中之每一者係經配置以滑動地連接至該裝櫃結構之該頂部內表面或該裝櫃結構之該底部內表面。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之輸送系統，其中該等至少兩個固定元件中之每一者係定位在該傾斜表面上的兩個止動件之間。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之輸送系統，其中該等裝配裝置中之每一者更包括一第一軸承，該第一軸承經配置以連接該傾斜表面至該等固定元件中之對應的一者。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之輸送系統，其中該等裝配裝置中之每一者更包括兩個軸承，其中該等軸承中之每一者係經配置以連接該等滑件中之每一者。
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