JP2001307552A - 複合材補強電気伝送ケーブル - Google Patents

複合材補強電気伝送ケーブル

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JP2001307552A JP2001032774A JP2001032774A JP2001307552A JP 2001307552 A JP2001307552 A JP 2001307552A JP 2001032774 A JP2001032774 A JP 2001032774A JP 2001032774 A JP2001032774 A JP 2001032774A JP 2001307552 A JP2001307552 A JP 2001307552A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】耐力性能を備える複合材補強コンポーネントを
有する電気電送ケーブルの改良を提供する。 【解決手段】電話信号に類似した電気的信号の伝送のた
めに主に設計された複合材強化電気伝送コンダクター。
このコンダクターは、強化プラスチック複合材内部コア
と、その周りにある外側の高導電性シースとから構成さ
れている。このようにして、内部のコアは必要な強度を
もたらし、外側のシースは電気信号の伝送に役立つ。好
ましい実施形態では、前記の強化複合材コアは個々に別
れた部分からなり、これらは協働して必要な耐力性能を
もたらす。更に、光ファイバーケーブルも該複合材強化
コアによってささえられてもよい。上記ケーブルの末端
を一緒に固定する添え継ぎ技術も提供される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は一般に電気伝送ケ
ーブルにおける、特に、耐力性能を備える複合材補強コ
ンポーネントを有する電気伝送ケーブルにおける、新し
くて有用な改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気のコンダクタ工学が、比較的最近、
炭素、セラミックス及びグラスファイバーのような、複
合材コアの研究的な使用に進展した。 これらの材料は
より以前の電気伝導材料に対して前例がない技術的な性
能上のメリットを提供する。スチールで補強されたアル
ミニウムコア（ ACSR ）の重いスチール補強部材を高強
度でより軽いグラスファイバー複合材料で置き換えるた
めに複合材補強アルミニウム導電体を提供することは望
ましい。 導電コンポーネントはまだ純粋なアルミニウ
ムである。 ACSR と複合材補強アルミニウム導電体
（「 CRAC 」）の間の主な相違は、 CRACの方が電気伝
導性のコンポーネントの容積がより高い割合であるとい
うことである。 この改良はスチールと比較してガラス
樹脂のような複合材のずっと大きい引張強度によって実
現され、そしてこれによりコンダクタの体積内により多
くのアルミニウムのためのスペースが解放される。 こ
れは顕著に低い重量とともに、コンダクタの電流容量を
顕著に増加させる。CRACの具体的な利点のいくつかが上
記から理解できる。 １. 複合材補強コンダクタのコストは伝統的なスチー
ルケーブルコンダクタのコストと同じかそれ以下であ
る。
【０００３】２．中心のコアとして用いられた複合材料
はスチールコア（鋼心）補強より５０パーセント小さい
熱膨張率を有する。
【０００４】３．引張強度（破断強さ）は炭素鋼コア線
よりおよそ１５０パーセント高い（ HC スチールがお
よそ ２１０ksi であるとして）。
【０００５】４．複合材補強コンダクタのコンダクタン
スが同じ外径の ACSR コンダクタより少なくとも４０パ
ーセント高くて、そして２百パーセントも高い目標値を
有する。
【０００６】５． CRAC コンダクタも、従来のケーブル
で類似の方法で設置されるＴ＆Ｄ付属品及び他の付属品
を利用することができる。
【０００７】６． CRAC ケーブルは最小の変更を行うだ
けで現存するフィールド設置設備及び方法で使うことが
できる。 ７．この複合材は従来の線及びケーブルのプロセス技術
と両立できる。 ８． CRAC ケーブルでは誘導加熱が起こらない。
【０００８】９．より線と比較して、中まで同じ物質で
あるアルミニウムコアは半径方向の温度差が１/１００
度である。 １０．引張材のアニーリングのために CRACの強度損失
及びその結果起るたるみの増加が生じない。 １１．自己インダクタンスを相殺するために多層アルミ
ニウムより線とする必要がないので、 CRACにより製造
上の要求事項が単純化された。
【０００９】１２． CRAC を使うと、自己インダクタン
スのために起る不均一な電流が除去される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は一般に従来の
スチールコアの代わりに補強プラスチックス複合材料で
形成された内部耐力コアを利用する電流輸送コンダクタ
ーに関する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の導電ケーブル
は、外観上、内部スチールコアを有する従来の導電ケー
ブルに非常に似ている。 加えるに、そして発明の重要
な−面において、本発明のケーブルは正確に従来のケー
ブルが現在使われているそれらの位置で使用することが
でき、そして正確に同じ方法で設置することができる。
それで、本発明にしたがって提供されるタイプのケー
ブルへの代替は容易に、低コストで、そしていっそう重
要なことに、既存のケーブル布設設備で達成することが
できる。
【００１２】本発明の導電コンダクタは前述のように補
強プラスチック複合材コアを含む。なるべく、このコア
は、一緒になってひとつの複合材ファイバ補強コアとし
て働くように適合された別個のセグメントから形成され
ている。 個々のセグメントは幾分台形状であって、外
面がアーチ型である。 このようにして、これらの台形
の小片、例えば６個の別個の小片即ちコアのセグメント
は、コアが、組み立てられるとき、実際に円筒状である
ように円筒状に配置される。
【００１３】内部のコアは、グラスファイバー、ホウ
素、炭素あるいは同種のもののような、補強材料からな
る複数のファイバーあるいはより線で形成されていて、
それらは、熱可塑性あるいは熱硬化性樹脂のような結着
剤によって一緒にされる。 熱可塑性材料は、作業サイ
トで容易に加熱できる上に、加熱と接着が熱硬化性材料
とよりもずっと速く熱可塑性材料とで起こるので好まし
い。
【００１４】より高い導電容量のために溶解されたアル
ミニウムを使うことが可能であることも見いだされた。
【００１５】本発明は別個のケーブルの端を添え継ぐ(s
plice)方法とシステムも提供する。前に示したように、
ケーブルはただ有限の長さでだけ作業サイトに運ぶこと
ができる。 従って、一定の長さのケーブルを添え継ぐ
ことは長距離の伝送に必要である。 −−図面の簡単な説明−− これまで発明を一般的に説明したので、次に添付の図面
を参照する。
【００１６】図１は本発明の複合材補強導電コンダクタ
を具体化したものの部分的斜視図である。
【００１７】図２は本発明の複合材補強導電コンダクタ
を少し変えた形態の、図１と同様の断片的な部分的斜視
図である。
【００１８】図３は本発明のさらに別の形態の複合材補
強導電コンダクタを示す部分的斜視図である。
【００１９】図４は本発明のさらに別の形態の複合材補
強導電コンダクタであって、光ファイバーケーブルを含
んでいるものの部分的斜視図である。
【００２０】図５は図４と同様の部分的斜視図であっ
て、光ファイバーケーブルを受け入れるために広がった
コア部分を示している部分的斜視図である。
【００２１】図６は、本発明の複合材補強導電コンダク
タの製造装置の一形態を示す部分的斜視図である。
【００２２】図７は発明の導電コンダクタの端を添え継
ぐ一方法を示す部分的斜視図である。
【００２３】図８は図７のケーブルを添え継ぐことにお
ける技術を示す側縦断面図である。
【００２４】図９は仕上がった添え継ぎと地上で添え継
がれる光ファイバーケーブルを提供する方法を示す図
９a 、 ９b と ９cを示す。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、もっと詳細にそして参照文
字によって本発明の望ましい実施形態を例示する図面を
見ると、 C１ が補強プラスチック複合材耐力（load be
aring）コア１０と、その周りに延びる複数のアルミニ
ウムからなる外側層とを有する電気伝送ケーブルを示
す。
【００２６】さらに図１を見ると、耐カ性のコア１０が
内実の補強プラスチック複合部材であることがわかる。
また、図１に示された実施形態及びその後に例示され
説明されている実施形態では、３つの外側アルミニウム
層１２、１８及び１４がある（図１参照）。もっとも、
コアの上に形成する導電シースの所望の厚さに応じて外
側層の数はどのような数でも採用できることは理解され
るべきである。この組立で、ケーブル C１ が外観で従
来のスチールコアケーブルに類似していることがわか
る。 従って、それはスチールコアケーブルのために用
いられたものと同じ付帯設備を使って、同じやり方で配
置でき又は同じやり方で懸架することができる。
【００２７】望ましい実施形態では、前記より線は、ガ
ラス、ホウ素、炭素あるいは同種のもののような、いず
れの適当な補強ファイバーででも形成される。 さら
に、より線を結束するために使われる樹脂マトリックス
はどんな適当な熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂でで
も形成することができる。 使用してもよい熱硬化性樹
脂のいくつかには、例えば、この目的のために通常知ら
れている種々のフェノール樹脂とエポキシ樹脂及び多く
のポリエステルがある。 しかしながら、熱可塑性樹脂
が好ましく、例えば、ポリプロピレン、ポリカーボネー
トなどを含む。
【００２８】熱可塑性樹脂からなる別個のロープ又はよ
り線をファイバー補強より線の別個のより線とともに使
用することが好ましい。即ち、樹脂より線はファイバー
より線と混合することができ、そして１束として用いる
ことができる。 さもなければ、樹脂より線はファイバ
ーより線と一緒に個々に適用することができる。 加熱
すると、樹脂は柔らかくなって、そして溶けて、そして
より線を含んでいる個々のファイバの周りに流れるであ
ろう。 樹脂を硬化させると、その結果内部コアが形成
されるであろう。
【００２９】アルミニウムは外皮として使用され得る導
電コンダクタの一形態にすぎないことを本発明について
理解されるべきである。 即ち、銅あるいは他の高導電
率を有する材料もこの目的のために使用することができ
る。
【００３０】複合材コアは種々ある方法のいずれででも
形成することができる。 例えば、複合材コアは、そん
なものとして、押出し成形することができよう。 しか
しながら、好ましくは、補強された複合物は、図示した
実施形態でのロッド状に形成するときは、引抜成形する
ことが好ましいであろう。 この引抜成形の操作のいく
つかの方法が多数の米国特許に記載されていて、例えば
ウィリアム・ブラント・ゴールズワーズイに付与された
米国特許 No. ３,６５０,８６４、ウィリアム・ブラン
ト・ゴールズワーズイに付与された米国特許 No. ３，
５７６，７０５、ウィリアム・ブラント・ゴールズワー
ズイに付与された米国特許No.３，７６９，１２７、ウ
ィリアム・ブラント・ゴールズワーズイに付与された
３，５７９，４０２等が挙げられる。
【００３１】図１の実施形態は主に短い長さケーブルに
だけ効果的である。 これは補強プラスチックスコア１
０が曲げ運動の能力が余りないという事実のためであ
る。全ケーブルがドラムの回りに巻かれ、かなりの距離
を運搬され、そこでドラムから巻き取られ、使用場所に
おいて懸架されるか又は配置されなければならないこと
は理解されるかもしれない。 この目的のためには、最
も良く図２のケーブルC２ に示されるように、中心のコ
ア１０はなるべく複数の別個に形づられたコア部分２０
で形成されていることが好ましい。 この特定のケース
では、個々の部分２０は、一緒に組み立てられると、円
柱状に形のケーブル２２となる。
【００３２】図２に示す本発明の実施形態では、１つ１
つがパイの形をした６つの部分が提供される。 しかし
ながら、どんな数の部分でも可能である。 本発明にお
いて、５つの部分からなると、ケーブルの曲げ及びケー
ブルのスプールの周りへの巻きつけが可能になるので、
５つの個別の部分であることが好ましいことが見いださ
れた。
【００３３】ケーブル C２ も、図２の実施形態に示さ
れるように、例えば、アルミニウム線からなる個々のよ
り線２４と２６のように、電気伝導材料の層で包まれて
いる。外側導電層を構成するこの場合も、層の数は所望
のいずれかの数でもよい。さらに図２の実施形態では、
個々のより線２４と２６は中央の耐力性のコア２２の周
りにらせん状に巻かれている。以下に示す実施形態にお
いては同様の参考番号が同様の要素を表す。 図３は、
分割された中央のコア２２とこの中央のコアの周りを包
む１対の電気伝導性の外側層３０と３２とを持っている
本発明の一部を構成するケーブル C３ の実施形態を例
示する。
【００３４】図４はケーブル C３ に類似したケーブルC
４ の実施形態を示すが、但し、この特定のケースで
は、コア２２の個々のパイ形部分２０はそれらの最も内
側の端部に形成されたアーチ形のへこみ３４を有するよ
うに形づくられている。 この特定の実施形態では、内
側の端部３４は、図４と図５に示されるように、光ファ
イバーケーブル３８を受け入れるようなサイズとされ
た、円筒状で中心の軸方向に延びる孔３６を形成する。
【００３５】ケーブルC４ の実施形態は、相当な電流容
量を提供するだけではなく、ケーブルが環境での劣化を
受けたり、絶え間がない修理を必要としないように光フ
ァイバーケーブルを支えるのを可能にするという点で大
いに効果的である。
【００３６】長距離にわたる光ファイバ通信のために現
在使用されている光ファイバーケーブルでは、光ファイ
バーケーブルの端を添え継いだり、その問題のためにケ
ーブルを修繕することに対してさえ、複雑な計画が必要
とされる。 典型的には、ケーブルは大体地上の高さに
ある修理ステーションあるいはさもなければ添え継ぎス
テーションまで降ろされなくてはならない。 さらに、
従来のスチールコア電気伝送ケーブルでは、コアの中央
を軸方向に貫いて延びる穴を形成する有効な方法はな
く、ましてコア中の穴に光ファイバーケーブルを通す効
果的な方法はない。 結果として、前述したように、光
ファイバーケーブルが保護線の外面に巻きつけられる。
本発明は、電気伝送ケーブルが形成される際、光ファ
イバーケーブルを文字どおり電気伝送ケーブル内に封じ
込めることができるという点で、この問題を完全に克服
する。
【００３７】図面の図６を見ると、個々の部分２０の各
々は押出し成形、あるいはさもなければ引抜き成形で前
述したように予め形成してもよいことがわかる。これら
の各部分が硬化されると、次いでこれらのコア部分２０
と本質的に同一形状であるが、これらのコア部分２０を
受け入れる寸法であるそれぞれのチューブ４２を有する
ダイプレート又はカーディングプレート４０を通す。
【００３８】図７と８には、本発明の電気伝送ケーブル
の端同士を添え継ぐための望ましい実施形態を例示す
る。 この特定のケースでは、端同士を添え継ぎ合わせ
るために、最も良く図７に示されるように、個々のケー
ブル部分２０がずらした端部と添え継がれている。 即
ち、１つの光ファイバーケーブル５０の個別の部分 ２
０a の長さは該ケーブル５０の他のいずれの部分よりも
長い。 この特定のコア部分 ２０a は添え継がれる反対
側のケーブル５２の最も短いケーブル部分 ２０bと調和
し、かみ合う。 このようにして、ケーブル５０のより
短いケーブル部分２０cはケーブル５２でケーブル部分
２０dと調和しかみ合う。 こうして、それぞれのずらさ
れた長さが反対側のケーブルの対応するずらされた長さ
とかみ合う。 さらに、パズルの小片が一緒にフィット
するような具合に、各ケーブル部分は実によくフィット
して一緒になる。
【００３９】個々のずれた部分が一緒にされた後、少し
加熱することで熱可塑性樹脂あるいは他の樹脂を液状化
させ、ずれた端部間に流れ込ませることにより、これら
のずれた端部同士を一緒に結合することができる。
【００４０】その後、外側のアルミニウム層が現在スチ
ールコアケーブルと結びつけられているのと同じように
して、外側のアルミニウム層は相互に結びつけられる。
典型的には、図９で最も良く見られるように、１つの
ケーブル５０の外側導電層はそれに固定され添え継がれ
た端部に渡って延ばされた導電性のスリーブを使用して
ケーブル５２の外側導電層に連結される。
【００４１】標準的なケーブル添え継ぎ技術、特に光フ
ァイバーケーブルのための添え継ぎ技術にしたがって、
光ファイバーケーブル部分の端部を連結ために該ケーブ
ルを地上の高さまで運搬する。この配置の技術が図９ａ
〜図９ｃに示されている。添え継ぎが完了すると、二つ
のケーブル部分５０と５２は図９ａに示されるように外
側シース６０で被覆される。図９ａの断面図である図９
ｂでは、二つのケーブル部分５０と５２の端部が添え継
がれた後、それぞれのケーブル部分上の外側アルミニウ
ムコンダクタ６４と６６が一緒にされ、その時アルミニ
ウムスリーブ６０がそれらに渡って配置される。前記シ
ースを実際に設置する前に、該光ファイバーケーブルは
添え継ぎのために地上の高さに持ってこられる。図９ｃ
によると、該ケーブル部分は添え継ぎステーションで沿
え次を行うために地上に向けて延ばし下げられ、その後
に図９ｃに良く示されているようにしてスリーブ６０の
領域に上げられ然るべき位置に配置される。本発明の電
気伝送ケーブルは同等サイズのスチールコアコンダクタ
よりも大量の電流を運ぶようにも適合されている。 こ
のことは、補強プラスチックコアで支えることができる
高導電性金属、例えばアルミニウム、の量が、全く重量
を増すことなく若干の軽量化を実現しながら、同じよう
なサイズのスチールケーブル支えられる量よりもより大
量であるという事実によっている。 結果として、より
重い同等の容量コンダクタを収容するために支持タワー
を再建する必要がない。
【００４２】本発明のケーブルはスチール補強アルミニ
ウムコンダクタと比較して実際に５パーセント増の電流
を運ぶことが分かった。 加えるに、高い運転温度にお
いて機械的な伸びあるいはラインのたるみが減少する。
さらに、本発明のケーブルは本質的に同じサイズのス
チール補強アルミニウムコンダクタよりも２５０パーセ
ント強く、さらにスチール補強アルミニウムコンダクタ
よりも７５パーセント軽いことが実際に証明された。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の複合材補強導電コンダクタを具体化
したものの部分的斜視図である。
【図２】 本発明の複合材補強導電コンダクタを少し変
えた形態の、図１と同様の断片的な部分的斜視図であ
る。
【図３】 本発明のさらに別の形態の複合材補強導電コ
ンダクタを示す部分的斜視図である。
【図４】 本発明のさらに別の形態の複合材補強導電コ
ンダクタであって、光ファイバーケーブルを含んでいる
ものの部分的斜視図である。
【図５】 図４と同様の部分的斜視図であって、光ファ
イバーケーブルを受け入れるために広がったコア部分を
示している部分的斜視図である。
【図６】 本発明の複合材補強導電コンダクタの製造装
置の一形態を示す部分的斜視図である。
【図７】 発明の導電コンダクタの端を継ぐ一方法を示
す部分的斜視図である。
【図８】 図７のケーブルを継ぐことにおける技術を示
す側縦断面図である。
【図９】 仕上がった添え継ぎ部分と地上で添え継がれ
た光ファイバーケーブルを提供する方法を示す図 ９a
、 ９b と ９cを示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｇ 1/02 ３２１ Ｈ０２Ｇ 1/02 ３２１Ｂ 1/14 1/14 Ｈ 7/02 7/02 Ｈ (72)発明者 ウィリアム・ブラント・ゴールズワーシー アメリカ合衆国， カリフォルニア 90505， トランス， マディソン・スト リート 23920−40 (72)発明者 ジョージ・コーゼニオウスキー アメリカ合衆国， カリフォルニア 90505， トランス， マディソン・スト リート 23920−40

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】中央に耐力コンダクタを有し、その周りに
    外側シースを有する、電流の長距離伝送のための改良さ
    れた電流コンダクタであって、該電流コンダクタの改良
    が、（ａ）前記の耐力コアが、ファイバーを含む補強複
    合材から形成されてなり、（ｂ）前記の高導電性シース
    が前記の耐力コアを完全に包囲している、ことを特徴と
    する前記の電流コンダクタ。
  2. 【請求項２】請求項１に記載の電流コンダクタであっ
    て、更に、前記の補強複合材が、熱可塑性複合材マトリ
    ックス中に埋設された複数の一列に並べられた補強ファ
    イバーからなることを特徴とする前記のコンダクタ。
  3. 【請求項３】請求項１に記載の改良された電流コンダク
    タであって、更に、前記の中央の耐力コアが、添え継ぎ
    のために相互に分離可能である複数の別個の部分からな
    ることを特徴とする前記のコンダクタ。
  4. 【請求項４】請求項３に記載の改良された電流コンダク
    タであって、更に、前記の別個の部分が中心を同じくし
    て配置されて円筒状のコンダクタを形成していること、
    及び前記の別個の部分が幾分台形状であり、光ファイバ
    ーケーブルを受け入れる大きさの穴を中央に形成するこ
    とを特徴とする前記のコンダクタ。
  5. 【請求項５】請求項１に記載の長距離伝送電流コンダク
    タを製造する改良された方法であって、（ａ）複数の別
    個の補強プラスチック複合材部分を一緒にして大体円筒
    状のコンダクタコアを形成し、（ｂ）前記コアの円筒状
    外表面上に高導電性コンダクタを配置すること、を特徴
    とする前記の方法。
  6. 【請求項６】請求項５に記載の長距離伝送電流コンダク
    タを製造する改良された方法であって、更に、前記の導
    電性コンダクタを配置するステップが、高導電性電流コ
    ンダクタのより線を前記中央のコアの周りにまくことを
    含む前記の方法。
  7. 【請求項７】請求項に記載の長距離伝送電流コンダクタ
    を製造する改良された方法において、更に、前記方法
    が、複合材部分を光ファイバーケーブルの周りに一緒に
    して、前記電流コンダクタも光ファイバーケーブルをそ
    の中に含むようにすることを特徴とする方法。
  8. 【請求項８】ファイバーを含む補強プラスチック複合材
    コアと外側の高導電性シースからなる、請求項５に記載
    の改良された第一及び第二の伝送ケーブルの末端を添え
    継ぎする方法であって（ａ）添え継ぎされる第一のケー
    ブルの別個の部分の端を相互にずれた長さに切断して、
    前記ケーブルの中央のコアの各部分が前記の第一のケー
    ブルの他のいずれの部分の長さとも異なる長さとする；
    （ｂ）添え継ぎされる第二のケーブルの別個の部分の端
    を相互に異なる長さにずらして切断し、前記第二のケー
    ブルの中央コアの各部分が前記第二ケーブルの他のいず
    れの部分の長さとも異なる長さとし；（ｃ）第一のケー
    ブルの部分の末端を第二のケーブルの対応する末端と合
    わせて、すべての個別部分が隣合わせられた時に第一の
    ケーブルの部分の末端が第二のケーブルの部分の対応す
    る末端に接するようにし；（ｄ）別個のケーブルの部分
    の添え継ぎされた末端を隣合わせた状態で加熱して、該
    ケーブル内に含浸させた樹脂を部分的に液化させ対応す
    る末端の周りで効果的に流動化させ；（ｅ）前記の樹脂
    を冷却させて第一のケーブルのコア部分を第二のケーブ
    ルのコア部分に永久的に結合させることを特徴とする前
    記の方法。
  9. 【請求項９】請求項８に記載のケーブルを添え継ぎする
    方法であって、更に、第一のケーブルのケーブル部分の
    もっとも短い長さのものを第二のケーブルのもっとも長
    い長さのケーブル部分と調和させ、同様に第一のケーブ
    ルのもっとも長い長さの部分を第二のケーブルのもっと
    も短い部分と調和させることを特徴とする前記の方法。
  10. 【請求項１０】請求項９に記載のケーブルを添え継ぎす
    る方法であって、導電性電流シースを前記の第一及び第
    二のケーブルの上に一緒に固定して、前記のケーブル同
    士に該シースを介して電気伝導を可能にすることを特徴
    とする上記の方法。
  11. 【請求項１１】請求項８に記載のケーブルを添え継ぎす
    る方法であって、更に、前記の別個の第一及び第二のケ
    ーブルのそれぞれのコア内に指示されている光ファイバ
    ーケーブルの末端を添え継ぎすることも含むことを特徴
    とする上記の方法。
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