KR20170018421A - 가스 매체용 도관의 파이프 유닛 - Google Patents

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Abstract

파이프형 몸체(22) 및 제1 단부에서는 파이프형 몸체의 외부에 고정 배치되고 제2 단부(42)에는 플랜지 요소(27)를 포함하는 파이프형 가요성 밀폐 요소(23)를 포함하는, 가스 매체용 도관에 배치되도록 구성된 파이프 유닛이다. 플랜지 요소들이 서로 고정되고 이에 따라 파이프 유닛이 연결 파이프와 연결될 때 밀폐 요소의 가요성을 통해 파이프형 몸체와 연결 파이프 간의 움직임을 허용하기 위하여, 플랜지 요소(27)는 도관의 연결 파이프 내(21)의 플랜지 요소(31)에 분리 가능하게 고정된다. 상기 플랜지 요소(27, 31)의 상호 고정이 파이프 유닛(20)의 상기 연결 파이프(21)에 대한 접촉 연결만을 형성한다.

Description

가스 매체용 도관의 파이프 유닛{PIPE UNIT IN A CONDUIT FOR A GASEOUS MEDIUM}
본 발명은 특허청구범위 청구항 1의 전제부에 따른 가스 매체용 도관 내에 배치되도록 구성된 파이프 유닛에 관한 것이다.
연소 엔진으로부터 나오는 배기가스 중의 질소산화물, 즉 NOx의 레벨을 감소시키기 위하여, 종래 기술은 배기가스의 일부를 복귀 도관을 통해 연소 엔진의 흡입구로 재순환시킨다. 배기가스 재순환을 위한 복귀 도관은 다수의 파이프 및 배기가스가 공기와 혼합되어 연소 엔진으로 되돌아가기 전에 배기가스를 냉각시키기 위한, EGR 밸브 및 EGR 쿨러와 같은, 컴포넌트로 이루어져 있다. 배기가스용 복귀 도관은 배기 도관이 배치되어 있는 연소 엔진의 고온측으로부터 공기가 연소 엔진으로 유입되는 연소 엔진의 저온측으로 연장한다. 연소 엔진의 작동 중에 복귀 도관 내의 각각의 파이프 및 컴포넌트는 진동과 열 부하를 받는다. 과도한 변형의 발생을 방지하기 위하여, 종래 기술은 복귀 도관 내의 연결 파이프들을 접촉면들로 연결함으로써, 파이프들의 서로에 대한 어느 정도의 유동을 가능하게 한다. 그러나 이러한 접촉면들은 연결 파이프들 간의 연결에서 누설의 위험을 증가시킨다. 종래 기술은 도관 내에서 인접해 있는 파이프들의 접촉면들 사이의 밀폐를 위하여 연철 또는 연강으로 만들어진 밀폐 링들을 사용한다. 그러나 금속으로 만들어진 강성 밀폐 링들을 가지고 접촉면들 사이가 완전히 밀폐된 연결을 생성하는 것은 어렵다.
스웨덴 특허 SE 535 677 C2를 통해 이전에 공지된, 위에서 규정된 파이프 유닛은 이러한 단점들을 상쇄시키는데, 이는 이러한 파이프 유닛이 연결 파이프의 접촉면과 연결된 상태에서 접촉면들 간의 유동이 가능하게 하고 이에 따라 파이프 유닛과 연결 파이프 간의 유동을 가능하게 하는 접촉면을 구비하기 때문이다. 유동은 파이프 유닛과 연결 파이프가 기계적 부하 및 열 부하를 받을 때 파이프 유닛과 연결 파이프 사이에서 장력이 발생하는 것을 실질적으로 방지한다. 파이프 유닛의 접촉면과 연결 파이프의 접촉면이 서로에 대해 유동 가능하게 배치되더라도, 가스 매체의 누설을 비교적 잘 방지할 수 있다. 그러나, 파이프 형상의 가요성 밀폐 요소의 존재를 통해, 파이프 유닛과 연결 파이프 간의 완벽히 밀폐된 연결이 확립될 수 있다. 따라서 이러한 유형의 파이프 유닛은 연결 파이프와의 이른바 신축 이음을 생성할 수 있고, 이에 의해 이른바 이중 밀폐를 달성할 수 있는데, 이는 파이프 형상의 가요성 밀폐 요소에 균열이나 이와 유사한 것이 발생하면, 파이프 형상의 몸체가 그것 내부에서 여분의 보호물로 이용될 수 있기 때문이다.
스웨덴 특허 SE 5350 677 C2에 기재된 파이프 유닛이 잘 작동하기는 하지만, 어떤 면에서 그것을 개선하고자 하는 소망은 자연스러운 것이다.
본 발명의 목적은 위에서 규정된 유형의 종래 기술 파이프 유닛과 관련하여 적어도 어떤 면에서 개선된 이러한 유형의 파이프 유닛을 제공하는 데 있다.
이 목적은 특허청구범위 제1항에 나열된 특징들을 갖는 이러한 파이프 유닛을 제공하는 것에 의해 본 발명에 따라 달성된다.
밀폐 요소의 플랜지 요소를 연결 파이프의 플랜지 요소에 고정하기 위한 수단이 파이프 유닛과 상기 연결 파이프 간의 내가스성 연결(gas-proof connection)을 확립하고, 상기 플랜지 요소의 상호 고정을 통해, 파이프 유닛의 상기 연결 파이프에 대한 접촉 연결만을 형성하도록 구성되기 때문에, 파이프 유닛은 매우 간단한 디자인을 갖는데, 이는 파이프 유닛의 파이프형 몸체가 연결 파이프의 어떠한 부분에도 맞춰질 필요가 없기 때문이고, 이는 다시 종래 기술의 파이프 유닛들과 대비하여 파이프 유닛의 연결 파이프에 대한 조립 및 분해가 간단해질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 파이프형 몸체가 외주면을 구비한 단부 섹션을 구비하고, 외주면은 파이프 유닛의 플랜지 요소의 내벽면에 원주 방향으로 접한다. 이런 방식으로, 파이프형 몸체가 상기 연결 파이프의 어떠한 부분과도 상호 작용해야 하는 일 없이 양호한 이중 밀폐 기능이 파이프 유닛 내에서 달성된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 밀폐 요소의 플랜지 요소가 상기 고정 상태에서 상기 연결 파이프 내의 상기 플랜지 요소의 플랜지면과 접하도록 구성된 플랜지면을 구비한다. 이런 방식으로, 파이프 유닛과 연결 파이프 간의 빈틈없는 연결이 상기 플랜지 요소를 통해 달성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 밀폐 요소의 상기 플랜지면이 파이프형 몸체의 길이 방향에 대해 실질적으로 직각으로 또는 직각으로 연장하도록 구성된다. 플랜지 요소의 이러한 디자인은 파이프 유닛의 연결 파이프에 대한 조립 및 분해를 용이하게 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 수단이, 밀폐 요소의 플랜지 요소의 연결 파이프 내의 플랜지 요소에 대한 상기 고정 시에, 파이프 유닛과 연결 파이프 간의 내가스성 연결을 확립하기 위해 플랜지 요소들 사이에서 압축되도록 구성된 환형 밀폐요소를 포함하며, 상기 밀폐 요소는 O링이다. 이런 방식으로, 신뢰도가 높은 내가스성 연결이 플랜지 요소들의 상호 고정을 통해 상기 플랜지 요소들 간에 그리고 이에 따라 파이프 유닛과 연결 파이프 간에 달성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 밀폐 요소의 상기 플랜지 요소가 용접 조인트의 제1 단부로부터 밀폐 요소의 제2 단부를 향해 파이프형 몸체보다 길게 연장하는 것에 의해 파이프 유닛의 일 단부를 형성하도록 구성된다. 이는 파이프 유닛이 연결 파이프와 연결되는 경우에 파이프형 몸체가 연결 파이프에 도달하지 않을 것이라는 의미이고, 이는 이러한 경우에 어떠한 부분이 어떤 다른 부분으로 삽입되어야 할 필요가 없이 파이프 유닛과 연결 파이프가 결합되고 분리될 수 있기 때문에 한정된 공간에서도 조립 및 분해가 매우 간단하다는 의미이다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 수단이 상기 플랜지 요소들을 스크루 조인트를 통해 서로 고정하도록 구성된 요소를 포함한다. 이는, 앞서의 실시예와 결합되어, 조립과 분해를 용이하게 한다. 따라서, 분해 시, 스크루 조인트만이 풀릴 것이고 이어서 파이프 유닛은 연결 파이프에 대해 횡방향으로 연결 파이프 밖으로 들어 내려질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 파이프형 가요성 밀폐 요소가 벨로우즈형이고, 이는 밀폐 요소가 실질적으로 모든 방향으로 절곡될 수 있고 또한 그 길이가 탄성적으로 변경될 수 있다는 의미이다. 따라서 벨로우즈형 밀폐 요소는 파이프 유닛과 연결 파이프 간의 대부분의 유형의 상호간의 움직임을 허용한다. 따라서 벨로우즈형 밀폐 요소는 가스 매체의 고압과 고온에 견딜 수 있도록 구성되는 것이 유리하다. 따라서 벨로우즈형 밀폐 요소는 적당한 성질을 갖는 금속 소재로 만들어지는 것이 유리하다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 파이프형 가요성 밀폐 요소의 파이프형 몸체 외부에의 상기 고정 배치가 용접 조인트를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 파이프 유닛이 상기 가요성 밀폐요소를 상기 파이프형 몸체의 양측 단부에 구비한다. 따라서, 파이프 유닛이 단 하나의 플랜지 요소를 통해 각각의 연결 파이프에 연결되도록 구성되기 때문에, 파이프 유닛의 양측 단부들에서의 연결 파이프에 대한 조립 및 분해가 매우 쉽게 수행될 수 있게 된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 파이프 유닛이 배기가스 재순환용 도관의 일부를 구성하도록 구성되고, 도관은 적어도 부분적으로 연소 엔진에 부착된다. 배기가스 재순환용 도관은 배기가스가 유출되는 연소 엔진의 고온측과 공기가 연소 엔진으로 유입되는 연소 엔진의 저온측 사이에서 연장한다. 따라서 도관을 연소 엔진에 부착하는 것이 타당하다. 이에 따라 배기가스 재순환용 도관은 연소 엔진으로부터의 진동을 받는다. 배기가스 재순환용 도관은 또한 큰 열 부하도 받는데, 이는 배기가스가 고온이기 때문이다. 이 때문에, 본 발명에 따른 파이프 유닛은 기계적 부하 및 열 부하에 의한 장력의 발생을 효과적으로 방지하기 때문에 배기가스 재순환용 도관 내의 컴포넌트로서 사용하기에 매우 적당하다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 파이프 유닛이 연소 엔진 내의 배기 도관으로부터 나오는 배기가스를 받아들이는 분기 파이프와 EGR 밸브를 포함하는 파이프 사이에서 도관 내에 끼워 맞춰지도록 구성되는 것이 유리하다. 그러나 파이프 유닛을 도관 내의 다른 위치에 끼워 맞추는 것도 가능하다.
또한 본 발명은 모터 차량 내의 연소 엔진으로부터 나오는 배기가스의 재순환을 위해 본 발명에 따른 파이프 유닛을 구비한 모터 차량에 관한 것이다.
본 발명의 다른 장점들과 유리한 특징들은 하기의 상세한 설명에 나와 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 예시적인 실시예를 설명한다.
도 1은 연소 엔진 내의 배기가스 재순환용 도관의 일부를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 유닛과 도 1에 따른 도관의 분기 파이프의 형태로 된 연결 파이프 간의 연결을 도시하는 단면도이다.
도 3은, 도 1에 표시된 유형의 도관 내에 적절하게 배치되는, 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 유닛의 디자인을 예시한다.
도 1은 개략적으로 도시된 모터 차량(3), 예를 들어 트럭 내의, 마찬가지로 개략적으로 도시된 연소 엔진(2), 예컨대 디젤 엔진으로의 배기가스 재순환을 위한 도관(1)의 일부를 도시한다. 도관(1)은 표시되지 않은 연소 엔진의 배기 도관으로부터 나오는 배기가스를 받아들이는 분기 파이프(4)를 포함한다. 도관(1) 내의 재순환 배기가스는 분기 파이프(4)로부터 파이프 유닛(5)으로 안내된다. 파이프 유닛(5)으로부터, 배기가스는 EGR 밸브를 포함하는 파이프(6)로 안내된다. 이어서 재순환 배기가스는 표시되지 않은 EGR 쿨러로 안내되고, 그곳에서 재순환 배기가스는 공기와 혼합되어 연소 엔진으로 되돌아가기 전에 냉각된다. 도관(1)은 배기 도관이 위치되어 있는 연소 엔진의 고온측으로부터 나오는 재순환 가스를 공기가 연소 엔진으로 흡입되는 연소 엔진의 저온측으로 안내한다. 분기 파이프(4)는 다수의 부착 요소(7), 예를 들어 볼트들을 이용하여 연소 엔진(2)에 부착되어 있다. EGR 밸브를 포함하는 파이프(6)도 또한 볼트들일 수 있는 다수의 부착 요소(8)를 이용하여 연소 엔진에 부착되어 있다.
연소 엔진의 작동 중에, 도관(1)은 연소 엔진으로부터의 진동과 고온의 배기가스로부터의 열 부하를 받는다. 디젤 엔진의 배기가스는 그 온도가 600℃ 내지 700℃ 범위에 있을 수 있다. 이 경우, 파이프 유닛(5)은 분기 파이프(2)와 EGR 밸브를 구비한 파이프(6) 간의 연결을 구성한다. 도 1에 표시된 파이프 유닛(5)은 스웨덴 특허 SE 535 677 C2에 개시된 종래 기술과 같은 유형이고, 분기 파이프(4)의 연결 섹션(4a)과 제1 브이(V)형 클램프(9)에 의해 분리 가능하게 연결된다. 파이프 유닛(5)은 제1 파이프형 가요성 밀폐 요소(10)를 포함하며, 이 제1 파이프형 가요성 밀폐 요소(10)는 파이프 유닛(5)과 분기 파이프(4) 간의 연결로부터 어떠한 배기가스도 누설되지 않는 것을 보장한다. 파이프 유닛(5)은, 반대측 단부에서, EGR 밸브를 포함하는 파이프(6)의 연결 섹션(6a)과 제2 V형 클램프(11)를 이용하여 연결된다. 파이프 유닛(5)은 제2 파이프형 가요성 밀폐 요소(12)를 포함하며, 이 제2 파이프형 가요성 밀폐 요소(12)는 파이프 유닛(5)과 EGR 밸브를 포함하는 파이프(6) 간의 연결로부터 어떠한 배기가스도 누설되지 않는 것을 보장한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 유닛(20)의 구조를 예시하는데, 이 파이프 유닛은 도 1에 표시된 파이프 유닛(5)의 대안으로서 도 1에 표시된 도관에 적용될 수 있다. 도 2는 파이프 유닛(20)이 그 단부들 중 한 단부에서 어떻게 구성되어 있는 지 도시한 단면도이고, 파이프 유닛(20)은 연결 파이프(21) 내의 도 1에 표시된 연결 섹션들(4a, 6a)에 상응하는 연결 섹션에 연결된다. 파이프 유닛(20)의 형상은 그 단부들 양측 다에서 동일하다. 파이프 유닛은 파이프형의 가요성이고 벨로우즈형인 밀폐 요소(23, 24)를 각각의 단부에 구비하는 파이프형 몸체(22)를 구비하는데, 밀폐 요소는 제1 단부(25, 26)에서는 파이프형 몸체(22)의 외부에 용접 조인트(50)를 통해 고정 배치되고 제2 단부에는 플랜지 요소(27, 28)를 구비한다. 플랜지 요소(27, 28)는 파이프 유닛(20)에 연결 파이프(21)를 고정할 때 연결 파이프 내의 플랜지 요소(31)의 플랜지면에 접하도록 구성된 플랜지면(29)을 구비한다. 이러한 고정은 볼트 조인트(32)를 통해 이루어지도록 의도된다.
오(O)링의 형태로 된 환형 밀폐 요소(33)는, 밀폐 요소의 플랜지 요소의 연결 파이프의 플랜지 요소에의 고정 시에, 파이프 유닛(20)과 연결 파이프(21) 간의 내가스성 연결을 확립하기 위하여, 플랜지 요소들 사이에서 압축되도록 구성되어 있다. 파이프형 몸체(22)는 외주면(35)을 구비하는 단부 섹션(34)들을 구비하고, 외주면(35)은 파이프 유닛의 플랜지 요소(27, 28)의 내벽면(36)에 원주 방향으로 접한다. 따라서 의도된 밀폐가 달성되고, 이는 벨로우즈형 밀폐 요소(23, 24)에 균열과 같은 어떠한 손상이 발생할 때에도 밀폐가 유지되는 것을 보장한다.
벨로우즈형 밀폐 요소(23)의 플랜지 요소(27)는 용접 조인트(50)의 제1 단부로부터 밀폐 요소의 반대측 단부(42)를 향해 파이프형 몸체(22)보다 길게 연장하는 것에 의해 파이프 유닛(20)의 일 단부를 형성하도록 구성되어 있으며, 이는 파이프 유닛(20)과 연결 파이프의 연결 시에 파이프형 몸체(22)가 벨로우즈형 밀폐 요소 내에 유지될 것이고 임의의 연결 파이프(21) 내로 돌출되지 않을 것이라는 의미이다.
파이프 유닛(20)의 혁신적인 디자인을 통해, 파이프 유닛의 각각의 단부들에 있는 볼트 조인트들을 풀고 나서 파이프 유닛을, 도 2에 화살표 40으로 지시된 바와 같이, 그 길이 방향에 대해 횡방향으로 들어내는 것에 의해 도 1의 분기 파이프(4) 및 파이프(6)와 같은 연결 파이프들에 대해 파이프 유닛을 분해하는 것이 가능하다. 따라서, 끼워 맞춰진 상태의 파이프 유닛 중 어떤 부분도 연결 파이프 내로 돌출되거나 혹은 연결 파이프가 파이프 유닛 중 어떤 부분 내로 돌출되는 일이 없기 때문에 파이프 유닛이 분해를 위해 절곡될 필요가 없고, 여전히 파이프 유닛의 확고한 이중 밀폐 기능이 달성된다.
본 발명이, 어떠한 방식으로든, 위에서 설명한 실시예에 한정되지 않음은 명확하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 첨부된 특허청구범위에 의해 한정된 본 발명의 프레임워크로부터 벗어나지 않으면서 다양한 개조예들이 가능함을 명확히 알 것이다.

Claims (13)

  1. 가스 매체용 도관에 배치되도록 구성된 파이프 유닛으로, 파이프 유닛(20)이,
    ·파이프형 몸체(22),
    ·제1 단부(25)에서는 파이프형 몸체의 외부에 고정 배치되고, 제2 단부(42)에는 플랜지 요소(27, 28)를 포함하는 파이프형 가요성 밀폐 요소(23, 24), 및
    ·상기 밀폐 요소의 상기 플랜지 요소(27)와 도관의 연결 파이프(21) 내의 플랜지 요소(31)가 서로 고정되고 이에 따라 파이프 유닛(20)이 연결 파이프와 연결될 때, 밀폐 요소(23)의 가요성을 통해 파이프형 몸체(22)와 연결 파이프(21) 간의 움직임을 허용하기 위하여 상기 밀폐 요소의 상기 플랜지 요소를 도관의 연결 파이프 내의 플랜지 요소에 분리 가능하게 고정하도록 구성된 수단(32)을 포함하고,
    밀폐 요소의 플랜지 요소(27)를 연결 파이프(21) 내의 플랜지 요소(31)에 고정하기 위한 수단이 파이프 유닛(20)과 연결 파이프 간의 내가스성 연결을 확립하고, 상기 플랜지 요소(27, 31)의 상호 고정을 통해, 파이프 유닛(20)의 상기 연결 파이프(21)에 대한 접촉 연결만을 형성하도록 구성된 파이프 유닛에 있어서,
    파이프형 몸체(22)가 외주면(35)을 구비한 단부 섹션(34)을 구비하고, 외주면은 파이프 유닛의 플랜지 요소(27)의 내벽면(36)에 원주 방향으로 접하는 것을 특징으로 하는 파이프 유닛.
  2. 청구항 1에 있어서,
    밀폐 요소의 플랜지 요소(27)가, 상기 고정 상태에서 상기 연결 파이프(21) 내의 상기 플랜지 요소(31)의 플랜지면(30)과 접하도록 구성된 플랜지면(29)을 구비하는 것을 특징으로 하는 파이프 유닛.
  3. 청구항 2에 있어서,
    밀폐 요소(23, 24)의 상기 플랜지면(29)이 파이프형 몸체(22)의 길이 방향에 대해 실질적으로 직각으로 또는 직각으로 연장하도록 구성된 것을 특징으로 하는 파이프 유닛.
  4. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수단이, 밀폐 요소의 플랜지 요소(27)의 연결 파이프(21) 내의 플랜지 요소(31)에 대한 상기 고정 시에, 파이프 유닛(20)과 연결 파이프(21) 간의 내가스성 연결을 확립하기 위해 플랜지 요소들 사이에서 압축되도록 구성된 환형 밀폐요소(33)를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 유닛.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 밀폐 요소(33)가 O링인 것을 특징으로 하는 파이프 유닛.
  6. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밀폐 요소(23, 24)의 상기 플랜지 요소(27)가 용접 조인트(50)의 제1 단부로부터 밀폐 요소의 제2 단부(42)를 향해 파이프형 몸체(22)보다 길게 연장하는 것에 의해 파이프 유닛의 일 단부를 형성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 파이프 유닛.
  7. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수단이 상기 플랜지 요소들(27, 31)을 스크루 조인트를 통해 서로 고정하도록 구성된 요소(32)를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 유닛.
  8. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    파이프형 가요성 밀폐 요소(23, 24)가 벨로우즈형인 것을 특징으로 하는 파이프 유닛.
  9. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    파이프형 가요성 밀폐 요소(23, 24)의 파이프형 몸체(22) 외부에의 상기 고정 배치가 용접 조인트(50)를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 유닛.
  10. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    파이프 유닛(20)이 상기 가요성 밀폐요소(23, 24)를 상기 파이프형 몸체의 양측 단부에 구비하는 것을 특징으로 하는 파이프 유닛.
  11. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    파이프 유닛(20)이 배기가스 재순환용 도관(1)의 일부를 구성하도록 구성되고, 도관은 적어도 부분적으로 연소 엔진(2)에 부착되는 것을 특징으로 하는 파이프 유닛.
  12. 청구항 11에 있어서,
    파이프 유닛(20)이 연소 엔진 내의 배기 도관으로부터 나오는 배기가스를 받아들이는 분기 파이프(4)와 EGR 밸브를 포함하는 파이프(6) 사이에서 도관(1) 내에 끼워 맞춰지도록 구성된 것을 특징으로 하는 파이프 유닛.
  13. 모터 차량(3) 내의 연소 엔진(2)으로부터 나오는 배기가스의 재순환을 위해 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 따른 파이프 유닛(20)을 구비하는 것을 특징으로 하는 모터 차량.
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