JPH0151792B2 - - Google Patents
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- JPH0151792B2 JPH0151792B2 JP56079346A JP7934681A JPH0151792B2 JP H0151792 B2 JPH0151792 B2 JP H0151792B2 JP 56079346 A JP56079346 A JP 56079346A JP 7934681 A JP7934681 A JP 7934681A JP H0151792 B2 JPH0151792 B2 JP H0151792B2
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- sodium
- temperature
- heat exchanger
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Classifications
-
- 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
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はタンク型高速炉に使用するに好適な原
子炉主容器に関する。
子炉主容器に関する。
ナトリウム冷却タンク型高速炉に於ては、原子
炉主容器内に、炉心、複数個の中間熱交換器及び
複数個の1次側主循環ポンプが設置されている。
更に、原子炉主容器内には、炉心より流出する高
温の1次ナトリウムと中間熱交換器より流出する
低温の1次ナトリウムとを分離し炉心冷却パスを
形成する熱遮蔽構造物が設置されている。従来よ
り、この原子炉主容器の製作に於ては、解決すべ
きいくつかの問題点があつた。その一つは、炉心
より流出する1次側ナトリウム温度の過渡変化に
関するものである。即ち、原子炉をスクラムする
ような過渡運転時には、炉心より流出する1次ナ
トリウムの流路を構成するホツトプレナムにおい
て、一次ナトリウムが高温から低温に変化するこ
とに伴つて生じる1次ナトリウムの密度変化の影
響によつて、前記ホツトプレナムの上部に密度の
小さい高温のナトリウムが停留するいわゆるスト
ラテイフイケーシヨン(温度分布の成層現象)が
生じ、中間熱交換器へ流入する1次ナトリウムの
温度変化が過酷となり、中間熱交換器内部の熱衝
撃を増大させるという欠点がある。
炉主容器内に、炉心、複数個の中間熱交換器及び
複数個の1次側主循環ポンプが設置されている。
更に、原子炉主容器内には、炉心より流出する高
温の1次ナトリウムと中間熱交換器より流出する
低温の1次ナトリウムとを分離し炉心冷却パスを
形成する熱遮蔽構造物が設置されている。従来よ
り、この原子炉主容器の製作に於ては、解決すべ
きいくつかの問題点があつた。その一つは、炉心
より流出する1次側ナトリウム温度の過渡変化に
関するものである。即ち、原子炉をスクラムする
ような過渡運転時には、炉心より流出する1次ナ
トリウムの流路を構成するホツトプレナムにおい
て、一次ナトリウムが高温から低温に変化するこ
とに伴つて生じる1次ナトリウムの密度変化の影
響によつて、前記ホツトプレナムの上部に密度の
小さい高温のナトリウムが停留するいわゆるスト
ラテイフイケーシヨン(温度分布の成層現象)が
生じ、中間熱交換器へ流入する1次ナトリウムの
温度変化が過酷となり、中間熱交換器内部の熱衝
撃を増大させるという欠点がある。
本発明の目的は、前記ホツトプレナム内の1次
ナトリウムの温度変化に伴つて生じるストラテイ
フイケーシヨンを効果的に抑制することにより前
記欠点を生じない良好なタンク型原子炉を提供す
ることにある。
ナトリウムの温度変化に伴つて生じるストラテイ
フイケーシヨンを効果的に抑制することにより前
記欠点を生じない良好なタンク型原子炉を提供す
ることにある。
本発明は、前記ホツトプレナム内を流れる1次
ナトリウムのストラテイフイケーシヨンを数値実
験により確認し、更に、ストラテイフイケーシヨ
ンが、中間熱交換器へ流入する1次ナトリウムの
過渡温度変化を大きくし、中間熱交換器内部構造
物への熱衝撃を過大にすることを理論により確認
し、このストラテイフイケーシヨンを抑制する手
段として、中間熱交換器を円筒でカバーし、この
円筒と中間熱交換器とで構成されるアニユラス状
の流路にホツトプレナム上部に高温ナトリウムと
ホツトプレナム下部の低温ナトリウムを流入させ
て上部と下部のナトリウムを混合させることによ
り、中間熱交換器に流入する1次ナトリウムの温
度変化を緩和することを特徴とするものである。
ナトリウムのストラテイフイケーシヨンを数値実
験により確認し、更に、ストラテイフイケーシヨ
ンが、中間熱交換器へ流入する1次ナトリウムの
過渡温度変化を大きくし、中間熱交換器内部構造
物への熱衝撃を過大にすることを理論により確認
し、このストラテイフイケーシヨンを抑制する手
段として、中間熱交換器を円筒でカバーし、この
円筒と中間熱交換器とで構成されるアニユラス状
の流路にホツトプレナム上部に高温ナトリウムと
ホツトプレナム下部の低温ナトリウムを流入させ
て上部と下部のナトリウムを混合させることによ
り、中間熱交換器に流入する1次ナトリウムの温
度変化を緩和することを特徴とするものである。
第1図、第2図は、本発明が適用される公知の
タンク型原子炉主容器を示したものである。主容
器1には、炉内と外界とを隔離すると共に構造物
を搭載するルーフスラブ2、複数個の中間熱交換
器7、複数個の1次主循環ポンプ8、炉心5が収
納されている。炉心5は炉心支持構造物3で支持
されている。また、炉の出力を制御する制御棒な
どで構成されている炉心上部機構6が設置されて
いる。炉心5より流出する高温ナトリウムを収容
するホツトプレナム9と中間熱交換器より流出す
る低温ナトリウムを収容するコールドプレナム1
0とは熱遮蔽構造物4で分離されている。炉心よ
り流出した1次ナトリウムは中間熱交換器7と1
次ナトリウム誘導用円筒18で構成されるアニユ
ラム部を一旦上昇した後、1次ナトリウム流入窓
13より伝熱管群19に流入し伝熱管内を流れる
2次ナトリウムに熱を与えながら流下し1次ナト
リウム流出窓14よりコルトプレナム10に流出
する。この1次ナトリウムは1次主循環ポンプ8
より炉心5へ送られる。一方、2次ナトリウムは
下降管15を流下した後、2次側下部プレナム1
6で複数本の伝熱管へ分配される。各伝熱管内に
分配された2次ナトリウムは1次ナトリウムより
熱を受けながら上昇し、2次側上部プレナム17
で合流し、2次側出口ノズル23から蒸気発生器
系へ送られる。第3図は原子炉出力が急減に低下
し1次ナトリウムが高温から低温に変化した時の
ホツトプレナム9における1次ナトリウムの流れ
の様子を示したものである。即ち、原子炉出力が
急速に低下すると炉心出口における1次ナトリウ
ムの温度も高温から低温に変化する。この時のホ
ツトプレナム9でのナトリウムの流動状況は、同
図の矢印で示したように密度の小さい高温ナトリ
ウムが自由液面11に近い上部に滞留し2次流れ
21が生じる。一方、炉心より流出した低温のナ
トリウムはホツトプレナム内で十分に混合しない
まま1次ナトリウムの主流20に沿つて中間熱交
換器7に流入する。このため、中間熱交換器7に
は、1次ナトリウムによる過酷なコールドシヨツ
クが加わり、中間熱交換器内部構造物に不必要な
熱応力が発生する。更に、自由液面11から下方
に沿つて不均一のナトリウム温度分布が生じ、中
間熱交換器7、炉上部機構6、1次主循環ポンプ
8にも温度分布が生じ不必要な熱応力が発生す
る。本発明は上記欠点の原因となるストラテイフ
イケーシヨンを防止するのに好適なタンク型原子
炉主容器を提供するにある。第4図は本発明の実
施例を示したものである。即ち、原子炉の主容器
内を自由液面11を有するホツトプレナム9とコ
ールドプレナム10とに区画する熱遮蔽構造物4
と、前記主容器の上部を閉鎖するルーフスラブ2
と、前記ルーフスラブ2を貫通して一次ナトリウ
ム流入窓13が前記自由液面11下の前記ホツト
プレナム9に一次ナトリウム流出窓14が前記コ
ールドプレナム10内に開口している中間熱交換
器7と、前記中間熱交換器7の一次ナトリウム流
入窓13の外周囲を隙間Aを保つて取り囲む一次
ナトリウム誘導用円筒18とからなる原子炉にお
いて、前記一次ナトリウム誘導用円筒18の下端
よりも下方から上方にわたり前記一次ナトリウム
誘導用円筒18の外周囲を前記熱遮蔽構造物4に
固定手持したストラテイフイケーシヨン防止用円
筒22で隙間Bを保つて囲み、前記ストラテイフ
イケーシヨン防止用円筒22の前記熱遮蔽構造物
4寄り部位とその部位よりも上方の部位とに前記
ホツトプレナム9内の流体の流入口26,27を
備える。このストラテイフイケーシヨン防止用円
筒22は、円周方向にほぼ等間隔に配置した脚柱
24に溶接で固定され、その脚柱24が熱遮蔽構
造物4へ溶接により固定されることにより固定支
持される。そして、流路と成る隙間Bが維持され
るように円周方向にほぼ等間隔に水平突起状のス
ペーサ25がストラテイフイケーシヨン防止用円
筒22に溶接で固定されている。
タンク型原子炉主容器を示したものである。主容
器1には、炉内と外界とを隔離すると共に構造物
を搭載するルーフスラブ2、複数個の中間熱交換
器7、複数個の1次主循環ポンプ8、炉心5が収
納されている。炉心5は炉心支持構造物3で支持
されている。また、炉の出力を制御する制御棒な
どで構成されている炉心上部機構6が設置されて
いる。炉心5より流出する高温ナトリウムを収容
するホツトプレナム9と中間熱交換器より流出す
る低温ナトリウムを収容するコールドプレナム1
0とは熱遮蔽構造物4で分離されている。炉心よ
り流出した1次ナトリウムは中間熱交換器7と1
次ナトリウム誘導用円筒18で構成されるアニユ
ラム部を一旦上昇した後、1次ナトリウム流入窓
13より伝熱管群19に流入し伝熱管内を流れる
2次ナトリウムに熱を与えながら流下し1次ナト
リウム流出窓14よりコルトプレナム10に流出
する。この1次ナトリウムは1次主循環ポンプ8
より炉心5へ送られる。一方、2次ナトリウムは
下降管15を流下した後、2次側下部プレナム1
6で複数本の伝熱管へ分配される。各伝熱管内に
分配された2次ナトリウムは1次ナトリウムより
熱を受けながら上昇し、2次側上部プレナム17
で合流し、2次側出口ノズル23から蒸気発生器
系へ送られる。第3図は原子炉出力が急減に低下
し1次ナトリウムが高温から低温に変化した時の
ホツトプレナム9における1次ナトリウムの流れ
の様子を示したものである。即ち、原子炉出力が
急速に低下すると炉心出口における1次ナトリウ
ムの温度も高温から低温に変化する。この時のホ
ツトプレナム9でのナトリウムの流動状況は、同
図の矢印で示したように密度の小さい高温ナトリ
ウムが自由液面11に近い上部に滞留し2次流れ
21が生じる。一方、炉心より流出した低温のナ
トリウムはホツトプレナム内で十分に混合しない
まま1次ナトリウムの主流20に沿つて中間熱交
換器7に流入する。このため、中間熱交換器7に
は、1次ナトリウムによる過酷なコールドシヨツ
クが加わり、中間熱交換器内部構造物に不必要な
熱応力が発生する。更に、自由液面11から下方
に沿つて不均一のナトリウム温度分布が生じ、中
間熱交換器7、炉上部機構6、1次主循環ポンプ
8にも温度分布が生じ不必要な熱応力が発生す
る。本発明は上記欠点の原因となるストラテイフ
イケーシヨンを防止するのに好適なタンク型原子
炉主容器を提供するにある。第4図は本発明の実
施例を示したものである。即ち、原子炉の主容器
内を自由液面11を有するホツトプレナム9とコ
ールドプレナム10とに区画する熱遮蔽構造物4
と、前記主容器の上部を閉鎖するルーフスラブ2
と、前記ルーフスラブ2を貫通して一次ナトリウ
ム流入窓13が前記自由液面11下の前記ホツト
プレナム9に一次ナトリウム流出窓14が前記コ
ールドプレナム10内に開口している中間熱交換
器7と、前記中間熱交換器7の一次ナトリウム流
入窓13の外周囲を隙間Aを保つて取り囲む一次
ナトリウム誘導用円筒18とからなる原子炉にお
いて、前記一次ナトリウム誘導用円筒18の下端
よりも下方から上方にわたり前記一次ナトリウム
誘導用円筒18の外周囲を前記熱遮蔽構造物4に
固定手持したストラテイフイケーシヨン防止用円
筒22で隙間Bを保つて囲み、前記ストラテイフ
イケーシヨン防止用円筒22の前記熱遮蔽構造物
4寄り部位とその部位よりも上方の部位とに前記
ホツトプレナム9内の流体の流入口26,27を
備える。このストラテイフイケーシヨン防止用円
筒22は、円周方向にほぼ等間隔に配置した脚柱
24に溶接で固定され、その脚柱24が熱遮蔽構
造物4へ溶接により固定されることにより固定支
持される。そして、流路と成る隙間Bが維持され
るように円周方向にほぼ等間隔に水平突起状のス
ペーサ25がストラテイフイケーシヨン防止用円
筒22に溶接で固定されている。
このような構成においては、自由液面11近く
で停留している高温ナトリウムは上部の流入口2
6から隙間B内に入り、比較的低温のナトリウム
は流入口27から入り、これら高低温両ナトリウ
ムは一次ナトリウム誘導用円筒18の下端で合流
混合して均温化され、均温化されたナトリウムは
隙A内を上昇してその上昇過程でより良く均温化
されついには一次ナトリウム流入窓13に流入し
ていく。
で停留している高温ナトリウムは上部の流入口2
6から隙間B内に入り、比較的低温のナトリウム
は流入口27から入り、これら高低温両ナトリウ
ムは一次ナトリウム誘導用円筒18の下端で合流
混合して均温化され、均温化されたナトリウムは
隙A内を上昇してその上昇過程でより良く均温化
されついには一次ナトリウム流入窓13に流入し
ていく。
本発明の効果を第6図に示すモデルで説明す
る。第3図のホツトプレナム9でのナトリウムの
主流20、混合流れ23の存在する領域及び2次
流れ21の存在する領域はそれぞれ第6図の主流
Qa、混合領域Va、死水領域Vbに対応する。さら
に第6図においては炉心出口での流れがホツトプ
レナム内で混合しないまま中間熱交換器に流入す
るバイパス流れQbも考慮してある。このホツト
プレナム内での流れを単純化した物理モデルによ
ると混合域でのエネルギ収支は次式で与えられ
る。
る。第3図のホツトプレナム9でのナトリウムの
主流20、混合流れ23の存在する領域及び2次
流れ21の存在する領域はそれぞれ第6図の主流
Qa、混合領域Va、死水領域Vbに対応する。さら
に第6図においては炉心出口での流れがホツトプ
レナム内で混合しないまま中間熱交換器に流入す
るバイパス流れQbも考慮してある。このホツト
プレナム内での流れを単純化した物理モデルによ
ると混合域でのエネルギ収支は次式で与えられ
る。
ρCdθa/dt=ρQa(θp−θa)……(1)
ただし
初期条件;θa(O)=0 ……(2)
入口温度;θp ……(3)
式(1)の解は次式で与えられる。
θa/θb=1−e-Qat/Qb ……(4)
一方、全流量の収支は次式で表わされる。
Q=Qa+Qb ……(5)
また、全容積Vと死水領域Vb、混合領域Vaと
の関係は次式で与えられる。
の関係は次式で与えられる。
V=Va+Vb ……(6)
中間熱交換器入口の温度(θ)は次のエネルギ
収支式から求められる。
収支式から求められる。
Qθ=Qaθa+Qbθp ……(7)
したがつて、無次元化した中間熱交換器出口温
度θ*は次式で求められる。
度θ*は次式で求められる。
θ*=1−Qa/Qe-Qa/QV/Vat*……(8)
ただし
θ*=(θp−θ)/(θp−θa(O)) ……(9)
t*=V/Q
第7図は式(8)においてQa/Qb=1としたとき
の中間熱交換器入口温度を混合領域の容積Vaを
パラメータにして求めた結果である。ストラテイ
フイケーシヨンにより死水領域Vbが大きくなる
ほど、即ち、混合領域Vaが小さくなるほど中間
熱交換器入口温度θ*の時間変化は大きく、熱衝撃
が増加する傾向がある。本発明では、第5図に示
したように、一次ナトリウム誘導用円筒18の外
周囲に隙間Bと上下の流入口26,27を有する
ストラテイフイケーシヨン防止用円筒22を設置
したことにより、浮力の影響で上昇した高温ナト
リウムは前述の円筒22の上部から吸込まれ、同
円筒22の下部から流入する低温ナトリウムと混
合するため、第7図のVa/V=1.0の条件を作り
だすことができ、中間熱交換器7の内部構造物へ
の熱衝撃を低減させる事ができる。
の中間熱交換器入口温度を混合領域の容積Vaを
パラメータにして求めた結果である。ストラテイ
フイケーシヨンにより死水領域Vbが大きくなる
ほど、即ち、混合領域Vaが小さくなるほど中間
熱交換器入口温度θ*の時間変化は大きく、熱衝撃
が増加する傾向がある。本発明では、第5図に示
したように、一次ナトリウム誘導用円筒18の外
周囲に隙間Bと上下の流入口26,27を有する
ストラテイフイケーシヨン防止用円筒22を設置
したことにより、浮力の影響で上昇した高温ナト
リウムは前述の円筒22の上部から吸込まれ、同
円筒22の下部から流入する低温ナトリウムと混
合するため、第7図のVa/V=1.0の条件を作り
だすことができ、中間熱交換器7の内部構造物へ
の熱衝撃を低減させる事ができる。
本発明によれば、プラント過度運転時にホツト
プレナム上部に停留する高温ナトリウムと、ホツ
トプレナム下部を流れる低温ナトリウムとを混合
させて中間熱交換器に流入させることができるの
で、中間熱交換器に加わる熱衝撃を小さくするこ
とができる。
プレナム上部に停留する高温ナトリウムと、ホツ
トプレナム下部を流れる低温ナトリウムとを混合
させて中間熱交換器に流入させることができるの
で、中間熱交換器に加わる熱衝撃を小さくするこ
とができる。
第1図はタンク型高速炉主容器内の概略構造を
示す側面図、第2図は第1図のA−A断面図、第
3図はプラント過渡時におけるホツトプレナム部
でのナトリウムの流動状況を示す説明図、第4図
は本発明の一実施例を示す側面図、第5図は第4
図に示すホツトプレナム部でのナトリウムの流動
状況を示す説明図、第6図は本発明の効果を説明
するためのホツトプレナム部の簡略図、第7図は
ストラテイフイケーシヨンによつて生じる死水領
域が中間熱交換器入口温度に与える影響を示す線
図である。 1……主容器、2……ルーフスラブ、3……炉
心支持構造物、4……熱遮蔽構造部、5……炉
心、6……炉心上部機構、7……中間熱交換器、
8……1次主循環ポンプ、9……ホツトプレナ
ム、10……コールドプレナム、11……自由液
面、12……補助熱交換器、13……1次ナトリ
ウム流入窓、14……1次ナトリウム流出窓、1
5……下降管、16……2次側下部プレナム、1
7……2次側上部プレナム、18……1次ナトリ
ウム誘導用円筒、19……伝熱管群、23……2
次側出口ノズル。
示す側面図、第2図は第1図のA−A断面図、第
3図はプラント過渡時におけるホツトプレナム部
でのナトリウムの流動状況を示す説明図、第4図
は本発明の一実施例を示す側面図、第5図は第4
図に示すホツトプレナム部でのナトリウムの流動
状況を示す説明図、第6図は本発明の効果を説明
するためのホツトプレナム部の簡略図、第7図は
ストラテイフイケーシヨンによつて生じる死水領
域が中間熱交換器入口温度に与える影響を示す線
図である。 1……主容器、2……ルーフスラブ、3……炉
心支持構造物、4……熱遮蔽構造部、5……炉
心、6……炉心上部機構、7……中間熱交換器、
8……1次主循環ポンプ、9……ホツトプレナ
ム、10……コールドプレナム、11……自由液
面、12……補助熱交換器、13……1次ナトリ
ウム流入窓、14……1次ナトリウム流出窓、1
5……下降管、16……2次側下部プレナム、1
7……2次側上部プレナム、18……1次ナトリ
ウム誘導用円筒、19……伝熱管群、23……2
次側出口ノズル。
1 圧力管型原子炉の圧力管に原子炉の運転に支
障をきたす障害が発生した場合における原子炉の
修復方法であつて、障害を起した圧力管に接続さ
れている入口管の水ドラム近傍および出口管の蒸
気ドラム近傍のそれぞれ適宜個所を切断し、該切
断個所の水ドラム側の入口管端部および蒸気ドラ
ム側の出口管端部に旋栓したのち、前記障害を起
した圧力管をそれに接続している入口管および出
口管からそれぞれ圧力管下部延長部および圧力管
上部上昇管垂直部で切離して該圧力管を引抜き、
外部と連通する冷却材の往復流路とその両端部近
傍に位置する遮蔽プラグとを有する放射線遮蔽用
プラグ管を、前記の引抜いた圧力管の代りに挿入
設置することを特徴とする圧力管型原子炉の修復
方法。
障をきたす障害が発生した場合における原子炉の
修復方法であつて、障害を起した圧力管に接続さ
れている入口管の水ドラム近傍および出口管の蒸
気ドラム近傍のそれぞれ適宜個所を切断し、該切
断個所の水ドラム側の入口管端部および蒸気ドラ
ム側の出口管端部に旋栓したのち、前記障害を起
した圧力管をそれに接続している入口管および出
口管からそれぞれ圧力管下部延長部および圧力管
上部上昇管垂直部で切離して該圧力管を引抜き、
外部と連通する冷却材の往復流路とその両端部近
傍に位置する遮蔽プラグとを有する放射線遮蔽用
プラグ管を、前記の引抜いた圧力管の代りに挿入
設置することを特徴とする圧力管型原子炉の修復
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56079346A JPS57194387A (en) | 1981-05-27 | 1981-05-27 | Main container of tank type fast reactor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56079346A JPS57194387A (en) | 1981-05-27 | 1981-05-27 | Main container of tank type fast reactor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57194387A JPS57194387A (en) | 1982-11-29 |
| JPH0151792B2 true JPH0151792B2 (ja) | 1989-11-06 |
Family
ID=13687333
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56079346A Granted JPS57194387A (en) | 1981-05-27 | 1981-05-27 | Main container of tank type fast reactor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57194387A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59126993A (ja) * | 1983-01-12 | 1984-07-21 | 株式会社日立製作所 | タンク型高速増殖炉 |
-
1981
- 1981-05-27 JP JP56079346A patent/JPS57194387A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57194387A (en) | 1982-11-29 |
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