隨著煤炭供需形勢(shì)的變化， 煤炭市場(chǎng)供大于求， 對(duì)供煤質(zhì)量的要求更高了。目前， 國(guó)內(nèi)外一些電廠、鋼鐵廠對(duì)所需煤炭質(zhì)量的要求范圍很窄， 對(duì)低灰煤灰分波動(dòng)不超過(guò)±0. 5%， 高灰煤灰分變化不超過(guò)±1. 0%； 對(duì)發(fā)熱量要求±0. 418 M J/ kg.這就要求煤炭生產(chǎn)企業(yè)在大力發(fā)展煤炭洗選、提高煤炭質(zhì)量的同時(shí)， 積極發(fā)展配煤技術(shù)， 按用戶需求生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定的多品種產(chǎn)品。
濟(jì)寧二號(hào)煤礦選煤廠針對(duì)原配煤裝車系統(tǒng)存在的問(wèn)題， 與中國(guó)礦大合作， 研究開發(fā)了濟(jì)寧二號(hào)煤礦配煤自動(dòng)控制系統(tǒng)。
2選煤廠概述濟(jì)寧二號(hào)煤礦選煤廠為年入洗原煤 400×10 4 t 的大型礦井選煤廠。洗煤工藝主要為： + 50 mm 入動(dòng)篩跳汰機(jī)排矸， 50～13 mm入跳汰機(jī)分選， 煤泥由沉降機(jī)回收， 細(xì)煤泥壓濾回收。主要產(chǎn)品包括： 篩選混煤、塊精煤、末精煤和動(dòng)篩塊煤及洗混煤。塊煤動(dòng)篩跳汰排矸系統(tǒng)為后來(lái)補(bǔ)充， 生產(chǎn)的 50～300 mm塊煤可單獨(dú)銷售， 也可經(jīng)破碎后作為一般動(dòng)力煤銷售。
濟(jì)寧二號(hào)煤礦選煤廠現(xiàn)有 4 個(gè)品種產(chǎn)品， 分別存放于8 個(gè)煤倉(cāng)： 3 個(gè)原煤倉(cāng)、2 個(gè)洗末精煤倉(cāng)、2 個(gè)塊精煤倉(cāng)、1 個(gè)高灰精煤倉(cāng)（ 即將增建） .
火車裝車為兩條軌道一點(diǎn)式裝車， 分別對(duì)應(yīng)兩條裝車皮帶。每個(gè)原煤倉(cāng)有 4 臺(tái)給煤機(jī)， 分別供給兩條皮帶； 2 個(gè)末精煤倉(cāng)各配 1臺(tái)給煤機(jī)， 分別供給兩條皮帶； 2 個(gè)塊煤倉(cāng)各配 6 臺(tái)給煤機(jī)， 分別供給兩條皮帶； 高灰精煤倉(cāng)配有 2 臺(tái)給煤機(jī)， 通過(guò)皮帶和溜槽 （ 控制閘門） 分別供給兩條皮帶。
2. 1選煤廠配煤裝車系統(tǒng)主要問(wèn)題
?。?1） 各產(chǎn)品裝車采用電機(jī)振動(dòng)給煤機(jī)給煤， 人工調(diào)節(jié)數(shù)量， 產(chǎn)品質(zhì)量由煤質(zhì)運(yùn)銷科在火車上采樣化驗(yàn)， 為事后檢驗(yàn)。由于靠人工開啟給煤機(jī)臺(tái)數(shù)， 并缺乏裝車煤灰分的在線監(jiān)測(cè)手段， 無(wú)法通過(guò)配煤來(lái)滿足用戶要求，同時(shí)也造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。
?。?2） 選煤廠洗選產(chǎn)品水分較低， 而有的用戶對(duì)水分要求不高， 為最大限度提高經(jīng)濟(jì)效益， 考慮增加自動(dòng)加水系統(tǒng)， 實(shí)現(xiàn)基于“水分”的自動(dòng)配煤， 同時(shí)實(shí)現(xiàn)防塵。
3自動(dòng)配煤系統(tǒng)的主要內(nèi)容與目標(biāo)
?。?1） 改造現(xiàn)有配煤系統(tǒng)， 實(shí)現(xiàn)配煤設(shè)備開、停及保護(hù)的集中控制。
?。?2） 在裝車皮帶機(jī)上各安裝一臺(tái)進(jìn)口的2800 型在線灰分儀， 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝車煤的灰分和水分。
（ 3） 改造產(chǎn)品倉(cāng)下有關(guān)設(shè)備電機(jī)的供電系統(tǒng) （ 增加變壓器） ， 并對(duì)給煤機(jī)安裝變頻調(diào)速器， 以實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)節(jié)給煤量。
?。?4） 利用在線測(cè)灰儀的灰分檢測(cè)數(shù)據(jù)， 結(jié)合人工調(diào)節(jié)， 研制一套在線灰分閉環(huán)的自動(dòng)裝車配煤系統(tǒng)。
?。?5） 增加自動(dòng)加水防塵系統(tǒng)， 利用在線分析儀的水分檢測(cè)數(shù)據(jù)， 實(shí)現(xiàn)基于 “水分”的自動(dòng) “配煤”。
人工裝車配煤產(chǎn)品的灰分穩(wěn)定率 （ 灰分在±0. 5%的比率） 只能保持在 30%左右。自動(dòng)配煤控制系統(tǒng)實(shí)施后， 質(zhì)量穩(wěn)定率可提高到 80%， 并力爭(zhēng)提高到 90%左右。
4配煤技術(shù)分析
4. 1現(xiàn)有的人工系統(tǒng)存在兩個(gè)主要問(wèn)題
（ 1） 無(wú)法得到各配煤倉(cāng)煤的確切灰分――這是配煤操作的依據(jù)。
?。?2） 各倉(cāng)的給煤量通過(guò)目測(cè)估計(jì)， 即使能完全知道各倉(cāng)煤的灰分， 給煤量的誤差同樣會(huì)給整個(gè)配煤帶來(lái)誤差。
4. 2解決現(xiàn)有問(wèn)題的關(guān)鍵
?。?1） 能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)輸送帶上煤配后的灰分。這需要安裝在線測(cè)灰儀， 使自動(dòng)配煤成為可能。
新設(shè)計(jì)是要實(shí)現(xiàn)配煤裝車， 因此需要 2臺(tái)灰、水分儀。選用的 2 臺(tái)2800 型灰分儀安裝在裝車皮帶的終點(diǎn)附近， 保證測(cè)到的煤是裝入車內(nèi)的。探測(cè)器的輸出信號(hào)通過(guò)電纜傳送到調(diào)度室， 通過(guò)調(diào)度室的信號(hào)處理及計(jì)算機(jī)運(yùn)算， 得到煤流的灰分與水分， 并顯示在屏幕上。同時(shí)將灰分值和水分值傳送到裝車現(xiàn)場(chǎng)的LED顯示器， 分別顯示 “灰分、水分的瞬時(shí)值”和整個(gè)已裝車煤的當(dāng)前 “累計(jì)灰分、水分”。配煤的最終目標(biāo)是使“累計(jì)灰分、水分”達(dá)到 “目標(biāo)灰分、水分”。如果 “累計(jì)灰分、水分”比 “目標(biāo)灰分、水分”高或低得多， 就可適當(dāng)提高當(dāng)前皮帶上的煤灰分、水分。當(dāng)前的煤灰分、水分也有顯示， 即 “灰分、水分的瞬時(shí)值”。
該廠的塊精煤上倉(cāng)皮帶上已裝有進(jìn)口的2100 型灰分儀。通過(guò)灰分、倉(cāng)位或煤量的測(cè)量與計(jì)算， 掌握塊精煤倉(cāng)中各儲(chǔ)煤層的灰分分布情況。這可用于配煤控制中的前饋控制，即根據(jù)煤倉(cāng)灰分變化及時(shí)預(yù)先調(diào)節(jié)給煤量，以減少配煤的灰分波動(dòng)。
?。?2） 配煤質(zhì)量的提高要靠操作人員的操作。有了灰分儀， 等于給操作人員增加了一雙眼睛。但人工配煤中的主觀因素較多， 與操作人員的水平、工作態(tài)度都有關(guān)系。實(shí)現(xiàn)裝車配煤的自動(dòng)化， 將減少人為因素影響， 減輕勞動(dòng)強(qiáng)度， 提高配煤質(zhì)量的準(zhǔn)確性。
?。?3） 不管是人工配煤還是自動(dòng)配煤， 都要靠各煤倉(cāng)的給煤量調(diào)節(jié)?，F(xiàn)在每個(gè)煤倉(cāng)的給煤量都是固定的， 整個(gè)輸送帶上的煤流量靠開動(dòng)的給煤機(jī)數(shù)量決定。本來(lái)各個(gè)煤倉(cāng)不同煤位的灰分就很難把握， 加上給煤量無(wú)法計(jì)算的誤差， 使裝出去煤的灰分更難控制。
在新設(shè)計(jì)的方案中， 選用性能優(yōu)良的瑞典 ABB 公司的通用型變頻器， 由變頻調(diào)速器為給煤機(jī)的震動(dòng)電機(jī)提供動(dòng)力電源。變頻器頻率改變， 使振動(dòng)電機(jī)的頻率改變， 從而改變給煤量。使用變頻器的優(yōu)點(diǎn)是， 使煤流量的調(diào)節(jié)可具體到單臺(tái)給煤機(jī)上。實(shí)際上， 知道了要裝的產(chǎn)品煤灰分， 通過(guò)已掌握的各煤倉(cāng)的大致灰分， 用開動(dòng)給煤機(jī)的臺(tái)數(shù)進(jìn)行粗調(diào) （ 或過(guò)程中大調(diào)） ， 再用變頻器進(jìn)行微調(diào)，從而能最大限度地接近要求的灰分。
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)煤倉(cāng)及煤種的分布情況， 原煤倉(cāng)下配置 4 臺(tái)變頻器 （ 每臺(tái)控制一條皮帶上的兩臺(tái)給煤機(jī)） ， 末精煤倉(cāng)下配置2 臺(tái)變頻器（ 每臺(tái)控制一條皮帶上的一臺(tái)給煤機(jī)） ， 塊精煤倉(cāng)配置 6 臺(tái)變頻器 （ 每臺(tái)控制一條皮帶上的 2 臺(tái)給煤機(jī)） ， 高灰精煤倉(cāng)下配置 1 臺(tái)變頻器（ 控制一臺(tái)給煤機(jī)） .兩條皮帶共需要 13 臺(tái)變頻器。
另外， 為實(shí)施配煤加水自動(dòng)控制， 增設(shè)相應(yīng)的加水泵， 并用變頻器調(diào)節(jié)水量。兩條皮帶需配置 2 臺(tái)水泵和 2 臺(tái)變頻器。
5裝煤控制系統(tǒng)
5. 1配煤控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能
配煤控制系統(tǒng)主要有如下功能：
?。?1） 實(shí)現(xiàn)裝車設(shè)備開、停及保護(hù)的集中控制。通過(guò)該系統(tǒng)， 可實(shí)現(xiàn)裝車系統(tǒng)配煤設(shè)備的自動(dòng)開、停及閉鎖控制； 并可實(shí)現(xiàn)就地手動(dòng)操作與系統(tǒng)自動(dòng)操作的集中切換。
?。?2） 在調(diào)度室和磅房可進(jìn)行配煤參數(shù)設(shè)定及配煤比例計(jì)算， 并可通過(guò)配煤系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)配煤； 也可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)變頻器直接進(jìn)行操作。
?。?3） 綜合利用灰分儀、倉(cāng)位儀等檢測(cè)數(shù)據(jù)， 結(jié)合人工調(diào)節(jié)的規(guī)律， 系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)基于在線灰分閉環(huán)的自動(dòng)裝車配煤控制。
（ 4） 調(diào)度室上位機(jī)可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)計(jì)算、記錄和與 PLC 及上級(jí)網(wǎng)絡(luò)的接口等功能。
分 5 個(gè)部分：主電氣回路控制柜；
變頻器控制柜；
PLC控制柜；現(xiàn)場(chǎng)配煤裝車工控機(jī)系統(tǒng)控制柜及操作臺(tái)；調(diào)度室配煤裝車系統(tǒng)上位機(jī)。
a.主電氣回路控制柜
安裝配置開關(guān)、中間繼電器、接觸器、保護(hù)裝置等器件。
b.變頻器控制柜
ABB變頻器輸出頻率控制， 從可靠性角度出發(fā)， 本系統(tǒng)采用 4～20 mA 電流控制和485 通訊口遠(yuǎn)程控制的雙重控制方法。4～20 mA電流由現(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)給出實(shí)施； 通過(guò) 485通訊口遠(yuǎn)程控制， 調(diào)頻信號(hào)可在調(diào)度室上位機(jī)和磅房工控機(jī)通過(guò) 465 總線發(fā)出實(shí)施。
c. PLC 控制柜
實(shí)現(xiàn)配煤工藝設(shè)備的開停及保護(hù)的順序控制， 并通過(guò)通訊接口與現(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
d. 現(xiàn)場(chǎng)配煤裝車工控機(jī)系統(tǒng)控制柜及操作臺(tái)
配置兩臺(tái)工控機(jī)， 安裝在兩個(gè)磅房?jī)?nèi)， 主要用于向現(xiàn)場(chǎng)人員顯示灰分、水分、質(zhì)量、倉(cāng)位等值、配煤系統(tǒng)與設(shè)備的工作狀態(tài)、配煤比例與操作要求、以及裝車計(jì)量等信息， 進(jìn)行配煤操作和集中控制。
現(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)系統(tǒng)控制柜主要包括： 工控主機(jī)（ 帶CRT 顯示器） 、外圍 I/ O 調(diào)理部件、屏鍵分配器、凈化電源等。
e.調(diào)度室配煤系統(tǒng)
配煤自動(dòng)控制系統(tǒng)上位計(jì)算機(jī)安置在調(diào)度室， 主要實(shí)現(xiàn)如下功能：通過(guò) 485 現(xiàn)場(chǎng)總線與現(xiàn)場(chǎng)工控主機(jī)和變頻器相連， 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換， 控制給煤量；
通過(guò)接口卡與廠 PLC 集控系統(tǒng)相連，獲取其它灰分儀的數(shù)據(jù)、產(chǎn)品倉(cāng)倉(cāng)位數(shù)據(jù)及煤流量數(shù)據(jù)等；
專家規(guī)則控制算法， 實(shí)現(xiàn)配煤自動(dòng)化控制和最佳化。根據(jù)上述有關(guān)數(shù)據(jù)， 采用基于人工操作知識(shí)的。
5. 2配煤控制方式
配煤系統(tǒng)設(shè)備順序開停車及保護(hù)等操作， 主要由 PLC 集控系統(tǒng)或就地人工操作來(lái)實(shí)施。采用就地人工操作時(shí)， 操作人員主要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)CRT 顯示的要求和指導(dǎo)來(lái)實(shí)施。
配煤控制系統(tǒng)有手動(dòng)和自動(dòng)兩種方式。
采用手動(dòng)控制的目的有兩個(gè)： 一是為了在自動(dòng)控制完成前用于配煤操作； 二是若自動(dòng)配煤出現(xiàn)故障， 則用手動(dòng)控制， 保證裝車運(yùn)煤任務(wù)順利完成。
?。?1） 手動(dòng)控制（ 由配煤技術(shù)人員操作） 有3 種方式。
通過(guò)調(diào)度室配煤上位機(jī)的有關(guān)參數(shù)畫面， 用鍵盤設(shè)定頻率。該數(shù)據(jù)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線傳給變頻器進(jìn)行遠(yuǎn)程頻率調(diào)節(jié)。這是手動(dòng)控制的常用方法。
通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)的有關(guān)參數(shù)設(shè)定畫面， 用鍵盤設(shè)定頻率。該數(shù)據(jù)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線傳給變頻器進(jìn)行頻率調(diào)節(jié)。在倉(cāng)上配電室進(jìn)行操作， 在調(diào)度上位機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)可用。
通過(guò)變頻器面板鍵盤調(diào)節(jié)頻率。這需要在倉(cāng)上配電室進(jìn)行操作， 可在調(diào)度上位機(jī)和現(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)使用。
（ 2） 自動(dòng)控制方式。
調(diào)度室配煤上位機(jī)運(yùn)行自動(dòng)配煤控制系統(tǒng)， 根據(jù)有關(guān)設(shè)定和灰分、水分反饋值， 自動(dòng)進(jìn)行頻率調(diào)整。頻率控制參數(shù)數(shù)據(jù)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線傳給變頻器進(jìn)行遠(yuǎn)程頻率自動(dòng)調(diào)節(jié)。
調(diào)度室配煤上位機(jī)故障時(shí)， 現(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)可運(yùn)行自動(dòng)配煤控制策略。根據(jù)有關(guān)設(shè)定和灰分、水分反饋值， 自動(dòng)進(jìn)行頻率調(diào)整。頻率控制參數(shù)數(shù)據(jù)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線傳給變頻器進(jìn)行遠(yuǎn)程頻率自動(dòng)調(diào)節(jié)。
變頻器串行口出現(xiàn)故障時(shí)， 現(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)也可通過(guò) D/ A 模板對(duì)變頻器頻率自動(dòng)調(diào)節(jié)。
生產(chǎn)過(guò)程中， 當(dāng)手動(dòng)/ 自動(dòng)方式切換時(shí)，當(dāng)時(shí)應(yīng)沒(méi)有擾動(dòng)的：
當(dāng)采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行手動(dòng)、自動(dòng)控制時(shí)，由于頻率設(shè)參數(shù)數(shù)據(jù)存在計(jì)算機(jī)內(nèi)， 手動(dòng)/ 自動(dòng)無(wú)擾切換容易實(shí)現(xiàn)。
當(dāng)采用變頻器面板鍵盤進(jìn)行手動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)控制時(shí)， 計(jì)算機(jī)通過(guò)讀取變頻器工作參數(shù)可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)→自動(dòng)無(wú)擾切換， 當(dāng)由自動(dòng)切換到手動(dòng)時(shí)， 變頻器面板顯示頻率工作參數(shù)。
5. 3配煤控制系統(tǒng)
濟(jì)寧二號(hào)選煤廠現(xiàn)有 4 個(gè)品種煤， 分別存在 8 個(gè)煤倉(cāng)。
由兩個(gè)品種的煤進(jìn)行配比的機(jī)會(huì)約占80%.兩個(gè)品種煤配合時(shí)， 可以基本固定一個(gè)品種煤的流量， 調(diào)節(jié)另一品種煤流量。例如， 需要配低灰分煤時(shí)， 因?yàn)榫旱幕曳纸咏繕?biāo)灰分， 所以應(yīng)占大的比例， 相應(yīng)原煤所占比例小。這樣， 可以固定精煤流量， 通過(guò)調(diào)節(jié)原煤倉(cāng)的給煤量， 實(shí)現(xiàn)配煤。由于原煤倉(cāng)的給煤量需要的較小， 所以易于調(diào)節(jié)。
有時(shí)也需要 3 個(gè)品種煤進(jìn)行配煤裝車。
這時(shí)可以固定中間灰分煤種的給煤量， 調(diào)節(jié)其余兩個(gè)煤種的給煤量。若配出的煤灰分偏高， 可以減少高灰煤的給煤量或增加低灰分煤的給煤量 （ 根據(jù)當(dāng)前的煤流量確定） ； 若配合的煤灰分偏低， 可以減少低灰分煤的給煤量或增加高灰分煤的給煤量。
此外， 還要考慮有關(guān)產(chǎn)品倉(cāng)倉(cāng)位數(shù)據(jù)， 以保證換倉(cāng)操作的連續(xù)性和穩(wěn)定性， 并保證具有足夠的煤量來(lái)滿足配煤要求， 防止有的空倉(cāng)、有的倉(cāng)滿現(xiàn)象的出現(xiàn)而影響生產(chǎn)。
配煤策略可由計(jì)算機(jī)自動(dòng)制定并作為輔助手段供配煤技術(shù)員參考， 配煤操作分為人工操作與自動(dòng)操作。
（ 1） 配煤系統(tǒng)。配煤技術(shù)員通過(guò)配煤參數(shù)設(shè)定界面， 向計(jì)算機(jī)輸入如下有關(guān)參數(shù)： 配煤控制方法 （ 手動(dòng)或自動(dòng)） 、配煤產(chǎn)品要求灰分、水分、各產(chǎn)品倉(cāng)煤的技檢灰分 （ 范圍） 、各產(chǎn)品倉(cāng)倉(cāng)位 （ 對(duì)監(jiān)測(cè)倉(cāng)位值可進(jìn)行修正） ，各給煤機(jī)的基本額定流量等； 也可預(yù)先人為制定參與配煤的煤倉(cāng)。
計(jì)算機(jī)自動(dòng)配煤系統(tǒng)計(jì)算程序自動(dòng)給出有關(guān)計(jì)算參數(shù)和配煤比例： 各給煤機(jī)開/ 停命令 （ 選定哪幾個(gè)煤倉(cāng)參與配煤及給煤機(jī)開啟臺(tái)數(shù)） 、各煤倉(cāng)的給煤量是否固定、有關(guān)變頻器初始頻率 （ 或給煤機(jī)初始流量） \ 各變頻器的設(shè)定頻率、配煤產(chǎn)品灰分、水分偏差等。
計(jì)算機(jī)給出配煤比例和參數(shù)后， 配煤技術(shù)員可對(duì)其進(jìn)行評(píng)定， 并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行修正、調(diào)整與確認(rèn)。
?。?2） 人工操作。在配煤比例與參數(shù)確定后， 配煤技術(shù)員根據(jù)配煤灰分、水分在線反饋偏差值， 手動(dòng)調(diào)整有關(guān)變頻器的設(shè)定頻率，以控制不同產(chǎn)品的給煤量和加水量。
（ 3） 自動(dòng)化操作。在配煤比例與參數(shù)確定后， 計(jì)算機(jī)根據(jù)配煤灰分、水分在線反饋偏差值， 自動(dòng)調(diào)整有關(guān)變頻器的設(shè)定頻率， 以控制不同產(chǎn)品的給煤量、給水量。
6社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益及推廣應(yīng)用前景
該系統(tǒng)實(shí)施后， 可產(chǎn)生較大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益：
（ 1） 增加產(chǎn)品煤品種， 可滿足用戶的多種要求， 提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)能力。
（ 2） 產(chǎn)品煤灰分穩(wěn)定， 可避免用戶對(duì)優(yōu)質(zhì)煤不加價(jià)、超灰煤降價(jià)或索賠， 杜絕不合格產(chǎn)品的發(fā)生， 效益可觀。
?。?3） 在滿足要求前提下， 通過(guò)產(chǎn)品煤水分控制也可提高經(jīng)濟(jì)效益。
?。?4） 確保外運(yùn)煤炭質(zhì)量， 為濟(jì)寧二號(hào)煤礦贏得用戶， 提高品牌效益， 為擴(kuò)大市場(chǎng)創(chuàng)造條件。
?。?5） 該系統(tǒng)成功實(shí)施后可大大推動(dòng)全公司裝車自動(dòng)化配煤工作的進(jìn)行。
：鞏經(jīng)理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
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