GB/T 36698-2018 带式输送机设计计算方法

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GB/T 36698-2018 带式输送机设计计算方法

5体积输送量和质量输送量

5.1物料理论横截面积

带式输送机的理论体积输送量和质量输送量是由所输送物料在输送带上堆积形成的物料理论横截 面积和运行速度所决定的。物料的横截面积则取决于输送物料的动堆积角、托辊组的具体结构型式及 装料方式。 本标准在计算理论体积输送量和质量输送量时,假设所输送物料横截面的上表面的轮廓线为抛物 线。图1为常见槽形3辊托组支承输送带上的物料横截面。

图13辊托辊组水平输送承载物料的理论横截面

物料的理论横截面积由承载托辊组的中间辊子长度1M、槽角入、输送带有效宽度6及动堆积角 输送带撒料的宽度HJ 发布稿780-2015 土壤和沉积物 无机元素的测定 波长色散X射线荧光光谱法,见式(1)、式(2):

B 带宽,单位为毫米(mm):

一一输送带有效宽度(理论承载物料的输送带宽度),单位为毫来(mm)。 水平转弯运行的带式输送机由于辊子的倾斜布置可能会减小输送带的有效宽度。 水平布置的带式输送机的3辊托辊组支承输送带承载物料采用动堆积角θ计算的理论截面利 可用截面积A1.与A2.之和来确定(见图1),见式(3)、式(4)、式(5):

Ah 承载物料的理论横截面积,单位为平方米(m); A1. 承载物料的上部的理论横截面积,单位为平方米(m); A2.h 当0一0时的承载物料理论横截面积(承载物料的下部的截面积),单位为平方米(m); LM 3辊托辊组的中间辊的长度,单位为米(m); 物料的动堆积角,单位为度(); ? 托辊组槽角,单位为度(); 6 输送带有效宽度(理论承载物料的输送带宽度),单位为米(m)。 当采用等效堆积角β计算横截面积A时,见式(6)

中,3=0/1.5。 物料的动堆积角取决于所输送的物料的特性和带式输送机的长度、带速等因素。在缺乏动堆积角 经验值情况下,可选择: 一对于正常流动性物料,取0≤0≤20; 一对于流动性较高的物料,则取20°≤0≤30°。 2辊托辊组承载物料的理论截面积:将1m0代人式(3)和式(4)进行计算; 1辊托辊组承载物料的理论截面积:将1m=0,入=0代人式(3)和式(4)进行计算。 1辊、2辊、4辊、5辊托辊组承载物料的理论横截面积A的计算参见附录A。 根据承载物料的理论横截面积,理论体积输送量,见式(7):

理论质量输送量.见式(8)

氏T Iv.th 理论体积输送量,单位为立方米每秒(m"/s); Im.th 理论质量输送量,单位为千克每秒(kg/s); 带速,单位为米每秒(m/s); 输送物料的堆积密度,单位为千克每立方米(kg/m)

5.2倾斜输送的横截面缩减系数

Iv.a=Au mh=pAU

当带式输送机给料均匀、且水平、直线运行时,带式输送机的理论物料截面可以充分利用。 倾斜输送时,受到物料重力、内摩擦角等因素的影响,图1中的上部面积A1.t将缩减。当带式输送 机对中良好并均匀给料、输送粒度小的物料;且带式输送机线路上的最大倾角<6时,上部面积的 缩减系数,见式(9):

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Pst——倾斜输送时承载物料的理论截面积A的截面缩减系数,无量纲。 在应用式(9)、式(10)时,应注意倾斜输送时的倾角最大只能等于动堆积角9。此时只有截面 用于输送物料

5.3设计输送量和有效填充系数

式中: I..v——设计质量输送量,单位为千克每秒(kg/s); V.N 一设计体积输送量,单位为立方米每秒(m/s) 所需要的截面积,见式(12)

一在设计输送量下需要的承载物料横截面积,单位为平方米(m) 带式输送机的有效填充系数,见式(13):

..............................(12

.................12)

一带式输送机的有效填充系数,无量纲。 有效填充系数取决于: 输送物料的特性; 粒度及其组成; 动堆积角0; 带式输送机的运行条件; 给料均匀性; 输送机的线路布置; 输送倾角; 输送能力的储备。 有效填充系数用以评价理论物料截面积A。与设计输送量下所需截面积匹配性。在本标准中 些计算参数是在有效填充系数为0.7<<1.1范围内进行选择,否则,应对所选计算参数进行修正, 并且在某些情况下将超出上述的范围.具体数值将依据试验数据和工程师的经验

设计输送量下的物料单位长度质量,见式(14):

设计输送量下输送带上物料的单位长度质量,单位为千克每米(kg/m)。 设计输送量计算见式(15)

式中: Q设计输送量,单位为吨每小时(t/h)

直的基准值。这些数值应在计算过程中根据实际选择确认或修正。通常应进行反复计算,以达到完全 符合具体应用的计算结果。 在稳定运行条件时产生的运行阻力F是由摩擦力、重力和其他阻力产生的总阻力。带式输送机 传动滚简所需要的功率P是由上、下分支产生的运行阻力总和与运行速度的乘积得出,见式(16):

式中: PA稳定运行条件抵抗运行阻力所需的传动滚筒圆周上的总功率,单位为千瓦(kW); Fu一一上、下分支运行阻力的总和.单位为牛顿(N)。 为了计算运行阻力,将带式输送机运行阻力划分为: 主要阻力F(见6.2); 附加阻力F~(见6.3); 提升阻力Fs(见6.4); 特种阻力Fs(见6.5)。 运行阻力之和F等于从传动滚筒传递到输送带上的滚筒圆周驱动力FTr,见式(17):

u=ZFu.o.i+ZFu.a=FH+FN+Fs+Fs=FT

FT 滚筒圆周驱动力的总和,单位为牛顿(N); Fu.o.i、Fu.i一一分别为上、下分支、区段i上运行阻力,单位为牛顿(N); n。n 一分别为上、下分支划分的区段数。 阻力应以分段形式确定。分段的原则是在每个区段上具有相同的计算参数,例如:带式输送机的上 分支、下分支,区段上的倾角;、模拟摩擦系数f.和单位长度物料的质量qG.,以及托辊旋转部分的单位 长度质量R.。考虑到方便计算机编程计算,在阻力计算中,可以采用从带式输送机的尾部到头部进行 偏号,脚标为区段的序号,脚标0表示上分支、u表示下分支(见图2),将滚简作为单独的区段编号。 主后面的描述中,为了表达统一,将滚筒编号用脚标表示,脚标T1为相遇点、T2为分离点。(见图5 和图6)

6.2.1主要阻力的计算

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主要阻力发生在所有的带式输送机的输送线路的整个长度上。它包括:托辊旋转阻力、输送带压陷 滚动阻力、输送带弯曲阻力和物料内摩擦阻力等。主要阻力应在各个区段上分别计算。 为了简化区段阻力的计算,按照阻力与运动载荷为线性关系来分别计算上、下分支每个区段主要阻 F见式(18):

Fh..=l.f.gLqr.+(q+qe.)coso.]

FH. 区段上的主要阻力,单位为牛顿(N); 1 区段i的长度,单位为米(m); f 区段上的模拟摩擦系数,无量纲: qR.i 区段i上托辑旋转部分的单位长度质量,单位为千克每米(kg/m); QB 输送带的单位长度质量,单位为千克每米(kg/m); qG.i 区段i上物料的单位长度质量,单位为千克每米(kg/m); 8 区段的输送倾角,单位为度(); g 重力加速度,单位为米每二次方秒(m/s)。 在确定输送带张力时,必需确定上、下分支区段主要阻力FH,o.、FH.(见8.3) 带式输送机的主要阻力是上、下分支主要阻力FH.o、FH.之和,见式(19):

FH 总的上、下分支主要阻力,单位为牛顿(N); FH,o.iFH.o.i 分别为上、下分支区段i上主要阻力,单位为牛顿(N); FioFia 分别为上、下分支主要阻力的和,单位为牛顿(N)

FH=ZFH.oi+ZFH.wi=FHo+FH.u

图2区段划分和稳定工况下的各段运行阻力

计算各区段主要阻力时.物料的有效填充系数应在0.7<9<1.1的范围内。否则,应对本标准所给 出的计算参数的基准值进行修正。 在带式输送机线路中含有上运和下运区段时,应在极端载荷条件(给料不均匀、部分载荷和空载)下 计算主要阻力,因为在这种情况下的阻力之和可能大大超过稳定运行条件下的阻力

6.2.2模拟摩擦系数的确定

选择模拟摩擦系数比主要阻力的计算更为重要,因为它决定了主要阻力。特别是对于提升阻力 较小的带式输送机尤为重要。表2中给出的模拟摩擦系数「值可以用作上、下分支主要阻力计算。 如没有测量值或经验值,或仅有粗略的设备参数,可根据表2中运行条件和结构特性选取模拟摩擦 系数于的基准值。这些基准值是通过对上、下分支大量的测量及下列限制条件总结得出的: 一上分支为3固定式托辊组; 辊子采用滚动轴承和迷宫式密封 输送带垂度hl≤0.01; 一有效填充系数为0.7<?<1.1。 在实际设计中,为保证有较高的安全性,对于驱动装置为发电运转方式,采用较小的模拟摩擦系数 f;对于驱动装置为电动运转方式,采用较大的模拟摩擦系数f。 如果计算精确度要求不高,可以采用此模拟摩擦系数f.按式(18)计算主要阻力

拟摩擦系数/的基准值(有效填充系数为0.7<

式中: AfT—与温度相关的模拟摩擦系数的修正量,无量纲; 由表5给出的模拟摩擦系数的温度修正系数,无量纲

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表3模拟摩擦系数的基准值

修正的模拟摩擦系数,见式(22)

f =f huse +Afs +AfI

fbse—模拟摩擦系数的基准值,无量纲 应用式(21)修正的模拟摩擦系数是偏于保守的。精确的模拟摩擦系数取决于实际所采用的输送 型和输送机的结构设计。当带速或温度不是表4 法计算修正

托辊转动阻力和压陷滚动阻力测量确定主要阻

为了在保证带式输送机性能的同时最小化设备和运营成本,应精确确定模拟摩擦系数于值。模拟 摩擦系数f,主要是由托辊转动阻力和输送带的压陷滚动阻力确定。当输送带垂度相对较大时,输送物 料的挤压阻力也会占较大比例。当测得托辊转动阻力和压陷滚动阻力时,可用下面的方法估算主要 组力。 在有效填充系数为0.7≤≤1.1情况下,承载区段(一般情况下是上分支区段)输送带的压陷滚动 阻力和托辊转动阻力之和的正常值在主要阻力中占50%~85%,平均值为70%。空载区段(一般情况 下是下分支区段)约为主要阻力的90%。 承载区段的单位长度主要阻力,见式(23):

空载区段的单位长度主要阻力,见式(24)

FH.一 区段单位长度主要阻力,单位为牛顿每米(N/m); qoq 分别为承载区段和空载区段主要阻力的估计系数,无量纲; FR.i 根据测试结果得出的区段单位长度托辊转动阻力,单位为牛顿每米(N/m); FE. 根据测试结果得出的区段单位长度压陷滚动阻力,单位为牛顿每米(N/m)。 其中,0.5≤q。≤0.85,平均q。=0.7,q.=0.9。 表6为估算系数q。的准则。 应用式(23)和式(24)可以检验式(18)中的模拟摩擦系数f:的合理性,以计算主要阻力,可 拟摩擦系数调整为其他值。

FH.i 区段单位长度主要阻力,单位为牛顿每米(N/m); qovqu 分别为承载区段和空载区段主要阻力的估计系数,无量纲; FR. 根据测试结果得出的区段单位长度托辊转动阻力,单位为牛顿每米(N/m) E 根据测试结果得出的区段单位长度压陷滚动阳力,单位为生顿每米(N/m)

在有效填充系数为0.7<<1.1下系数9.的基准

附加阻力是在带式输送机的某些区域上的摩擦阻力和惯性阻力。附加阻力包括: 加料段输送物料的惯性阻力和(或)输送物料与输送带间摩擦阻力FA; 加料段输送带与导料槽裙板密封的摩擦阻力Fs; 加料段输送物料与导料槽侧板间的摩擦阻力F; 输送带绕经滚简的弯曲阻力F,和滚筒轴承阻力F,。 附加阻力按式(25)在各区段i上计算

=FN.o +Fn. 式中:

总的附加阻力单位为牛顿(N):

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FN.o.iFN.a.i 分别为上、下分支区段上的附加阻力,单位为牛顿(N); FN.oFN.i 分别为上、下分支的附加阻力,单位为牛顿(N); FbA.o.、FbA.u. 分别为上、下分支区段i上的加料段输送物料的惯性阻力和(或)输送物料与输 送带间摩擦阻力,单位为牛顿(N): Fsk.o.iFsk.o.t 分别为上、下分支区段上的加料段导料槽裙板密封的摩擦阻力,单位为牛顿 (N); Ff..、Ff.u.i 分别为上、下分支区段上的加料区物料加速段输送物料与导料槽侧板间的摩 擦阻力,单位为牛顿(N); F1.o.iFi.oi 分别为上、下分支区段1上的输送带包围滚筒的输送带弯曲阻力,单位为牛顿 (N); F.o.F.. 分别为上、下分支区段i上的滚筒轴承阻力,单位为牛顿(N)

加料段输送物料的惯性阻力和输送物料与输运

加料段输送物料的惯性阻力和输送物料与输送带间摩擦阻力体现为所输送物料的动量变化,见 式(27)确定:

Im.N 设计质量输送量,单位为千克每秒(kg/s); U。一—给料到输送带上物料在输送方向的速度,单位为米每秒(m/s)。 给料到输送带上物料在输送方向的速度U通常取为0。也可以根据转载物料的下落高度与下落过 呈进行计算,应注意转载溜槽相对输送带的方向

6.3.3加料段导料槽裙板密封的摩擦阻力

Fsk=2us·Psk·lb ·(28 式中: 6输送带与裙板密封橡胶间的滑动摩擦系数,无量纲; psk—输送带与裙板密封橡胶之间的有效单位长度正压力,单位为牛顿每米(N/m); l一一加料段导料槽的长度,单位为米(m)。 通常,输送带与裙板密封橡胶间的滑动摩擦系数为u;二1:输送带与裙板密封橡胶之间的有效单位 长度正压力为psk=30N/m~50N/m。当导料槽不与输送带接触时,此阻力为0。

3.4加料段输送物料与导料槽侧板间的摩擦阻

Fsk =2us ·ps· l

对于3辊托辊组布置的给料点,如图3。给料速度为0lM;物料加速区内输送物 料与导料槽侧板间的摩擦阻力的计算,见式(29):

导料槽的长度.应见式(30)

主动侧压力系数.见式(31)

A 输送带与输送物料间的摩擦系数,无量纲; A2 输送物料与导料槽侧板间的摩擦系数,无量纲; bschi 导料槽间的净宽,单位为米(m); Li.mi 导料槽的最小长度,单位为米(m); M 3辊托辊组的中间辊子的长度,单位为米(m); Cschb 加料段内由于物料扰动引起的附加阻力的系数,无量纲; CRank 主动侧压力系数,无量纲, 当bsl≤/v时,将/=bs代入式(29)进行计算:

对于2辊托辊组,将1m=0代人式(29)进行计算。 对于1辊托辊组,将lm一bsch代人式(29)进行计算 其他类型的托辊布置(如5辊托辊组),按下面的方法进行计算: a)依据体积输送量和给料段内输送物料速度(u十)/2确定物料与导料槽侧板接触高度; b)确定散料流作用到导料槽侧板上的压力,如果需要,乘上csela和cRak; c)由侧板面上平均压力、摩擦系数和物料与导料槽侧板的接触面积求出摩擦阻力。 对于常规设计的带式输送机,可取: CSchbCRank=1 通常,物料和输送带之间的摩擦系数为u1=0.5~0.7;物料与导料槽侧板之间的摩擦 =0.5~0.7

6.3.5输送带绕经滚简的弯曲阻力和滚筒轴承阻力

对于钢丝绳芯输送带,弯曲阻力F见式(33)

Fi=9B140+0.01×

Fi=12B 200+0.01×)

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F,=0.005.F D

Fv一作用在滚筒上输送带的张力和滚筒旋转部分重力的合力,单位为牛顿(N); d。一一滚筒上的轴承内径,单位为毫米(mm)。 传动滚筒的轴承阻力不影响输送带的张力,但产生功率消耗。 对于简单布置带式输送机,输送带绕过滚筒时的弯曲阻力和非传动滚筒的轴承阻力与其他附加阻 相比小到可以忽略不计。当带式输送机的滚筒数量较多时(特别是在计算输送带张力时),有时应计 人输送带绕过滚筒时的弯曲阻力和非传动滚筒的轴承阻力

附加阻力还可以通过附加阻力系数计算,但该方法存在计算精度较低、输送带张力计算时张力闭合 困难等问题。但其计算过程简单,适用于计算精度要求不高、且简单布置的带式输送机,具体方法参见 附录B

提升阻力由输送带和物料的重力产生。在计算输送带张力时,需要上、下分支区段的提升阻力 Fs.o.i、Fst..(见8.3)。提升阻力按式(36)在各区段i上计算: Fst.i=hig(qn+qG.i) .·.· (36 带式输送机的总提升阻力Fs为上、下分支的提升阻力Fs.。、Fs之和,见式(37)和式(38):

Fst 总提升阻力,单位为牛顿(N); Fs.o.iFst.u.i 分别为上、下分支区段i的提升阻力,单位为牛顿(N); Fs.o.Fst.u 分别为上、下分支的提升阻力,单位为牛顿(N); h; 区段i的高差,单位为米(m); 1 一区段i的长度,单位为米(m); 8, 区段i的倾角,单位为度()。 带式输送机上运时:h>0:8>0:带式输送机下运时:h<0:8<0

Fst 总提升阻力,单位为牛顿(N); Fs.o.iFst.u.i" 分别为上、下分支区段i的提升阻力,单位为牛顿(N); FstoFst.u 分别为上、下分支的提升阻力,单位为牛顿(N); h; 区段i的高差,单位为米(m); 1 区段i的长度,单位为米(m); 8, 区段i的倾角,单位为度()。 带式输送机上运时:h>0:8.>0.带式输送机下运时.h<0:8<0

特种阻力只有在采用相关的布置或设计时才会产生。特种阻力可以分为以下几种: 前倾阻力F。; 加料段外输送物料与导料槽侧板间的摩擦阻力Fl; 加料段外输送带与导料槽裙板密封间的摩擦阻力Fski; 在带式输送机线路上设置转载物料装置的阻力F,; 缓冲床(滑动床)摩擦阻力F; 工作面清扫器的摩擦阻力F,; 非工作面清扫器阻力F; 凸、凹弧曲线段的附加阻力Fw 在计算输送带张力时,需要上、下分支区段的特种阻力Fs.、Fs.a(见8.3)。特种阻力按式(39) 区段上计算: Fs.i=F+Fl.i+Fsk.i+Fp.i+Fhni+Fr.+Fn,+Fw.i (39 总的特种阻力F、为上、下分支的特种阻九E、E。之和见式(40)

Fs.o + Fs.

Fs 总的特种阻力,单位为牛顿(N); Fs.oFs.u 分别为上、下分支的特种阻力,单位为牛顿(N); Fe,o,iF.u.i 分别为上、下分支区段i的前倾阻力,单位为牛顿(N); Fkl.o.iFkl.u.i 分别为上、下分支区段i的加料段外输送物料与导料槽侧板间的摩擦阻力,单 位为牛顿(N); Fskl.o.iFskl.o.i 分别为上、下分支区段的加料段外导料槽裙板密封的摩擦阻力,单位为牛顿 (N); Fpio.i,Fp.u.i 分别为上、下分支区段i的卸料器的摩擦阻力,单位为牛顿(N); Fln.i、Fstn.a.i 分别为上、下分支区段i的缓冲床(滑动床)摩擦阻力,单位为牛顿(N); Fr.o.i、F.u.i 分别为上、下分支区段i的工作面清扫器的摩擦阻力,单位为牛顿(N); Fl.o.iFrl.u.i 分别为上、下分支区段的非工作面清扫器的摩擦阻力,单位为牛顿(N); Fw.o.iFw.u. 分别为上、下分支区段的凸、凹弧曲线段的附加阻力,单位为牛顿(N)。

前倾阻力是由侧辊的倾斜布置产 生的,它取决于物料和输送带作用在前倾辊子上的正压力、输送 托辊间的摩擦系数u3、带式输送机的倾角,和前倾角e。在区段i上的前倾阻力F,是作用在各 顶辊子的阻力之和,见式(41):

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F.=il.Cualsine;lcoso.g(qn+q.)

R.i 区段上的托辊组数量,组; , 区段上的前倾托辊组数量,组; E; 区段i上的托辑前倾角,单位为度(); 3 输送带与托辊间的摩擦系数,无量纲; C.i 前倾阻力的计算系数,无量纲。 输送带与托辊之间的摩擦系数取决于槽角入。若槽角入5°,可取μ=0.5。 式(41)中参数c.与托辊组的布置有关,还与物料堆积的几何状态有关。对于3辊托辊组布置 (3辊等长),输送物料的有效填充系数为0.7

2辊托辊组(无载荷),见式(43)

6.5.3加料段外导料槽裙板密封的摩擦阻力

加料段外导料槽裙板密封作用在输送带上的正压力所产生的阻力,见式(44):

..................43)

=2μs·psk·1g

Fsi=2μs ·psk·1

lgl—加料区外导料槽侧板长度,单位为米(m)。 通常,输送带与裙板密封橡胶间的滑动摩擦系数为u5=1;输送带与裙板密封之间的有效单位长度 上的正压力为Ps=30N/m~50N/m。当导料槽不与输送带接触时,此阻力为0。

.5.5带式输送机线路上设置物料转载装置的阻

在特殊情况下,如果在带式输送机的输送线路上从侧向卸载物料时,例如采用型式卸料器,则产生 卸料阻力,将其作为特种阻力,见式(46)

式中: 刮板系数,单位为牛顿每米(N/m);通常取K=1500N/m

刮板系数,单位为牛顿每米(N/m);通常取K,=1500N/m

6.5.6缓冲床(滑动床)摩擦阻力

Fsbn=lusg(gB+qG.)

与输送带间的摩擦系数,见表7,无量纲 摩擦阻力时GB/T 30942-2014 化妆品中禁用物质乙二醇甲醚、乙二醇乙醚及二乙二醇甲醚的测定 气相色谱法,在缓冲床区段不再计算主要阻力,

表7输送带与不同缓冲床材料间的摩擦系数

6.5.7工作面清扫器的摩擦阻力

在使用刮板型工作面清扫器时,每个清扫器的摩擦阻力,见式(48): F,=u·PGr'AGr 式中: A4 输送带与清扫器间的摩擦系数,无量纲; pGr—工作面清扫器作用到输送带上的压力,单位为牛顿每平方毫米(N/mm); AGr工作面清扫器和输送带之间的有效接触面积,单位为平方毫米(mm)。 通常,清扫器作用到输送带上的压力为PGr=0.03N/mm²~0.1N/mm;清扫器与输送带间的摩擦 系数为μ=0.6~0.7

在使用刮板型工作面清扫器时,每个清扫器的摩擦阻力,见式(48) F,=u·PGr·AGr 式中: M 输送带与清扫器间的摩擦系数,无量纲;

6.5.8非工作面清扫器阻力

F.=u·pGrAg

非工作面清扫器通常设置在改向滚筒前,其作用是清扫输送带与滚简的接触面,以避免物料颗粒 俞送带和滚筒之间,其摩擦阻力的计算可采用工作面清扫器阻力类似的计算式,但需注意,其与输 的接触压力小于工作面清扫器,见式(49):

AGrl一一非工作面清扫器和输送带之间的有效接触面积,单位为平方毫米(mm)。 通常DL/T 771-2014 发电厂水处理用离子交换树脂选用导则,非工作面清扫器作用到输送带上的压力PGl=0.01N/mm²~0.03N/mm;清扫器与输送带 间的摩擦系数=0.6~0.7。 注:非工作面清扫器阻力为工作面清扫器的阻力1/2左右

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