CN110617372A - 一种夹层式疲劳裂纹自修复空调胶管 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种夹层式疲劳裂纹自修复空调胶管，属于胶管领域，一种夹层式疲劳裂纹自修复空调胶管，可以通过内芯夹层的设置，提高空调胶管的整体强度，提高空调胶管可被弯折的次数，从而提高空调胶管使用寿命，在空调胶管受到弯折挤压力时，受力部分的自流网管会受力***，一方面自流半液体由软***的过程可以卸去部分挤压力，另一方面，受力部分的自流网管内部的自流半液体会从多向微孔流出，浸入到抗裂夹层内，从而扩大自流半液体的面积，使得本空调胶管随着弯折次数的增加，其内部的强度会随之增加，同时在低温环境下，外胶层发生裂纹时，外胶层表面的适应性涂层会发生适应裂痕的微变形从而填补裂痕，从而达到自修复裂痕的效果。
Description
技术领域
本发明涉及胶管领域，更具体地说，涉及一种夹层式疲劳裂纹自修复空调胶管。
背景技术
胶管是用以输送气体、液体、浆状或粒状物料的一类管状橡胶制品。由内外胶层和骨架层组成，骨架层的材料可用棉纤维、各种合成纤维、碳纤维或石棉、钢丝等。一般胶管的内外胶层材料采用天然橡胶、丁苯橡胶或顺丁橡胶；耐油胶管采用氯丁橡胶、丁腈橡胶；耐酸碱，耐高温胶管采用乙丙橡胶、氟橡胶或硅橡胶等。胶管结构通常分为：内胶层、外胶层和骨架层（或称中间层）。内胶层直接承受输送介质的磨损、侵蚀；外胶层保护胶管内体不受外界环境的损伤和侵蚀；骨架层是胶管的承压层，赋予管体强度和刚度。胶管的工作压力取决于骨架层的材料和结构。
常见的胶管内外胶层使用的材质有：PVC聚氯乙烯、PUR聚亚安酯、NR天然橡胶、SBR充油丁苯橡胶、EPDM三元乙丙橡胶、NBR丙烯腈丁二烯共聚物/腈、CR氯丁聚合物/橡胶、SI硅橡胶、UPE/XLPE交联聚乙烯、UPE超高分子聚乙烯等等。胶管已应用于生活生产的诸多领域，归纳使用工况，常见管类包括：输水管、热水管、蒸汽管、海用管、食品饮料管、空气管、焊接管、燃气管、通风管、物料管、输油管、化学管、高压管等等。
空调胶管在使用过程中，尤其是在运输和安装过程中，难以避免的问题是会遇到各种角度的弯折，同时空调胶管安装在空调内部时，由于空调内部空间有限，使得空调胶管一般都是处于弯折状态，在这种状态下，弯折部分很容易发生弯折疲劳而产生裂纹的现象，尤其在温度较低的冬季，胶管很容易变脆，产生裂纹的现象更加严重，但是现有的空调管结构由内到外为内胶层、骨架层、外胶层，其中很多空调胶管的骨架层仅仅由有尼龙材质构成，其强度有余但是抗弯折性较差，使得空调胶管的使用寿命普遍偏低。
发明内容
1．要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种夹层式疲劳裂纹自修复空调胶管，它可以通过内芯夹层的设置，提高空调胶管的整体强度，提高空调胶管可被弯折的次数，从而提高空调胶管使用寿命，同时，在空调胶管受到弯折挤压力时，受力部分的自流网管会受力***，一方面自流半液体由软***的过程可以卸去部分挤压力，另一方面，受力部分的自流网管内部的自流半液体会从多向微孔流出，自流半液体会浸入到抗裂夹层内，从而扩大自流半液体的面积，使得本空调胶管随着弯折次数的增加，其内部的强度会随之增加，从而降低裂纹的产生，进而延长空调胶管的使用寿命，同时随着使用时间增长，空调胶管产生裂纹时，外胶层表面的适应性涂层会发生适应裂痕的微变形从而填补裂痕，从而达到自修复裂痕的效果。
2．技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种夹层式疲劳裂纹自修复空调胶管，包括内胶层、骨架层和外胶层，所述内胶层、骨架层和外胶层从内向外依次排布，所述内胶层和骨架层固定连接，所述骨架层和外胶层固定连接，所述骨架层内部镶嵌有内芯夹层，所述内芯夹层包括抗裂夹层，所述抗裂夹层内部开凿有多个均匀分布的环形空腔，所述环形空腔内部放置有多个均匀分布的自流网管，每两个相邻的所述自流网管在环形空腔内相互接触，所述自流网管内部固定连接有定型龙骨，所述定型龙骨位于自流网管的中心位置，所述外胶层表面设有适应性涂层，所述适应性涂层由掺有碳纤维的弹性涂料涂覆而成，可以通过内芯夹层的设置，提高空调胶管的整体强度，提高空调胶管可被弯折的次数，从而提高空调胶管使用寿命，同时，在空调胶管受到弯折挤压力时，受力部分的自流网管会受力***，一方面自流半液体由软***的过程可以卸去部分挤压力，另一方面，受力部分的自流网管内部的自流半液体会从多向微孔流出，自流半液体会浸入到抗裂夹层内，从而扩大自流半液体的面积，使得本空调胶管随着弯折次数的增加，其内部的强度会随之增加，同时在低温环境下，外胶层发生裂纹时，外胶层表面的适应性涂层会发生适应裂痕的微变形从而填补裂痕，从而达到自修复裂痕的效果。
进一步的，所述抗裂夹层的材料为网状聚氨酯泡沫，且抗裂夹层与自流网管之间不留空隙，网状聚氨酯泡沫质轻且柔软，同时为贯通的多孔结构，一方面增加本空调胶管在受到弯折时的抗震性，卸去部分弯折时的挤压力，另一方面多孔的的抗裂夹层可以用作从自流网管内流出的自流半液体的临时“容器”，使得自流半液体的面积增大，使得本空调胶管在受力时，自流网管和抗裂夹层内的自流半液体均会受力***，***的自流半液体配合抗裂夹层的多孔结构，使得本空调胶管的受力部分的强度和弹性均会增加，从而增加本空调胶管的抗弯折性，增加空调胶管的使用寿命。
进一步的，每两个所述环形空腔之间间隔2-4cm，环形空腔之间的间隔便于在实际使用过程中截取合适长度的空调胶管，从而避开内芯夹层内部的自流网管，使其内部的自流半液体不易因自流网管破裂而流出造成材料的浪费。
进一步的，所述外胶层表面预留有多个预断槽，多个所述预断槽分别位于多个环形空腔之间，所述预断槽的槽口边缘进行抛光处理，抛光处理可以降低预断槽的槽口因应力集中的开裂的情况，在根据需要截取空调胶管的长度时，可以沿着预断槽的痕迹进行截取，从而可以有效避开内芯夹层，使得截取后的两段空调胶管均能正常使用。
进一步的，所述预断槽内壁涂设有有色涂层，所述有色涂层的颜色与外胶层表面的颜色互为互补色，例如，当胶管为白色时，有色涂层的颜色为黑色，使得预断槽上有色涂层与空调胶管本身形成强烈的颜色对比，降低工作人员在截取空调胶管时截错位置的几率。
进一步的，所述自流网管包括自流管，所述自流管内部注有自流半液体，所述自流半液体包裹在定型龙骨外侧，所述自流管表面开凿有多个均匀分布的多向微孔，所述多向微孔为纳米级孔隙，当自流网管受到弯折力时，自流半液体在自流网管内受到挤压，受力部分的自流半液体受力***，从而提高空调胶管的抗弯折性，未受力部分的自流半液体或受力较小部分的自流半液体会从多向微孔流出，进入抗裂夹层内，随着弯折次数的增多，抗裂夹层内的自流半液体逐渐增多，使得再次受到弯折力时，使得自流半液体的表面积增大，从而使得受力***的范围增大，达到随着受到弯折的次数增多，其强度也逐渐增强的效果。
进一步的，所述自流管和定型龙骨均由碳纤维复合材料制成，且自流管的两端呈封闭状态，碳纤维是由有机纤维经过一系列热处理转化而成，含碳量高于90%的无机高性能纤维，是一种力学性能优异的新材料，具有碳材料的固有本性特征，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维，从而增强自流管整体的韧性和强度，使自流网管在多次受到弯折力后，仍能保持其正常的形状和性能，延长本空调胶管的使用寿命。
进一步的，所述自流半液体为非牛顿流体材料，非牛顿流体在受力后，受力部分随受力速度的加快，其由软***的硬度越高，使得本空调胶管在受到弯折力时，其由软***，卸去部分弯折力，从而降低本空调胶管因弯折而产生裂纹的效果。
进一步的，位于同一个所述环形空腔内的多个自流网管相互之间通过碳纤维织带编织形成内夹层，碳纤维织带可以使得多个自流网管化散为整形成的内夹层，相较于散置的自流网管，其稳定性增强，当本空调胶管受到弯折时，自流网管在环形空腔内部很难发生移动，提高本空调胶管在受力时的稳定性。
进一步的，所述自流网管在环形空腔内呈倾斜分布，多个所述自流网管形成螺旋环状，螺旋环状使得本空调胶管在受到弯折力时，部分弯折力可以顺着自流网管的螺旋倾斜的方向被卸去，从而增强本空调胶管的抗冲击性，在受到同等弯折力的情况下，相较于普通的空调胶管，本空调胶管产生的裂纹的几率会降低很多。
3．有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
（1）本方案可以通过内芯夹层的设置，提高空调胶管的整体强度，提高空调胶管可被弯折的次数，从而提高空调胶管使用寿命，同时，在空调胶管受到弯折挤压力时，受力部分的自流网管会受力***，一方面自流半液体由软***的过程可以卸去部分挤压力，另一方面，受力部分的自流网管内部的自流半液体会从多向微孔流出，自流半液体会浸入到抗裂夹层内，从而扩大自流半液体的面积，使得本空调胶管随着弯折次数的增加，其内部的强度会随之增加，同时在低温环境下，外胶层发生裂纹时，外胶层表面的适应性涂层会发生适应裂痕的微变形从而填补裂痕，从而达到自修复裂痕的效果。
（2）抗裂夹层的材料为网状聚氨酯泡沫，且抗裂夹层与自流网管之间不留空隙，网状聚氨酯泡沫质轻且柔软，同时为贯通的多孔结构，一方面增加本空调胶管在受到弯折时的抗震性，卸去部分弯折时的挤压力，另一方面多孔的的抗裂夹层可以用作从自流网管内流出的自流半液体的临时“容器”，使得自流半液体的面积增大，使得本空调胶管在受力时，自流网管和抗裂夹层内的自流半液体均会受力***，***的自流半液体配合抗裂夹层的多孔结构，使得本空调胶管的受力部分的强度和弹性均会增加，从而增加本空调胶管的抗弯折性，增加空调胶管的使用寿命。
（3）每两个环形空腔之间间隔2-4cm，环形空腔之间的间隔便于在实际使用过程中截取合适长度的空调胶管，从而避开内芯夹层内部的自流网管，使其内部的自流半液体不易因自流网管破裂而流出造成材料的浪费。
（4）外胶层表面预留有多个预断槽，多个预断槽分别位于多个环形空腔之间，预断槽的槽口边缘进行抛光处理，抛光处理可以降低预断槽的槽口因应力集中的开裂的情况，在根据需要截取空调胶管的长度时，可以沿着预断槽的痕迹进行截取，从而可以有效避开内芯夹层，使得截取后的两段空调胶管均能正常使用。
（5）预断槽内壁涂设有有色涂层，有色涂层的颜色与外胶层表面的颜色互为互补色，例如，当胶管为白色时，有色涂层的颜色为黑色，使得预断槽上有色涂层与空调胶管本身形成强烈的颜色对比，降低工作人员在截取空调胶管时截错位置的几率。
（6）自流网管包括自流管，自流管内部注有自流半液体，自流半液体包裹在定型龙骨外侧，自流管表面开凿有多个均匀分布的多向微孔，多向微孔为纳米级孔隙，当自流网管受到弯折力时，自流半液体在自流网管内受到挤压，受力部分的自流半液体受力***，从而提高空调胶管的抗弯折性，未受力部分的自流半液体或受力较小部分的自流半液体会从多向微孔流出，进入抗裂夹层内，随着弯折次数的增多，抗裂夹层内的自流半液体逐渐增多，使得再次受到弯折力时，使得自流半液体的表面积增大，从而使得受力***的范围增大，达到随着受到弯折的次数增多，其强度也逐渐增强的效果。
（7）自流管和定型龙骨均由碳纤维复合材料制成，且自流管的两端呈封闭状态，碳纤维是由有机纤维经过一系列热处理转化而成，含碳量高于90%的无机高性能纤维，是一种力学性能优异的新材料，具有碳材料的固有本性特征，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维，从而增强自流管整体的韧性和强度，使自流网管在多次受到弯折力后，仍能保持其正常的形状和性能，延长本空调胶管的使用寿命。
（8）自流半液体为非牛顿流体材料，非牛顿流体在受力后，受力部分随受力速度的加快，其由软***的硬度越高，使得本空调胶管在受到弯折力时，其由软***，卸去部分弯折力，从而降低本空调胶管因弯折而产生裂纹的效果。
（9）位于同一个环形空腔内的多个自流网管相互之间通过碳纤维织带编织形成内夹层，碳纤维织带可以使得多个自流网管化散为整形成的内夹层，相较于散置的自流网管，其稳定性增强，当本空调胶管受到弯折时，自流网管在环形空腔内部很难发生移动，提高本空调胶管在受力时的稳定性。
（10）自流网管在环形空腔内呈倾斜分布，多个自流网管形成螺旋环状，螺旋环状使得本空调胶管在受到弯折力时，部分弯折力可以顺着自流网管的螺旋倾斜的方向被卸去，从而增强本空调胶管的抗冲击性，在受到同等弯折力的情况下，相较于普通的空调胶管，本空调胶管产生的裂纹的几率会降低很多。
附图说明
图1为本发明的截面的结构示意图；
图2为本发明的正面的结构示意图；
图3为本发明的骨架层截面的结构示意图；
图4为图3中A处的结构示意图；
图5为本发明的自流网管的结构示意图；
图6为本发明的外胶层部分的结构示意图。
图中标号说明：
1夹层、2自流管、21多向微孔、3自流半液体、4外胶层、5骨架层、6内胶层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然；所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例；而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例；本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例；都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
请参阅图1，一种夹层式疲劳裂纹自修复空调胶管，包括内胶层6、骨架层5和外胶层4，内胶层6、骨架层5和外胶层4从内向外依次排布，内胶层6和骨架层5固定连接，骨架层5和外胶层4固定连接，外胶层4表面设有适应性涂层，适应性涂层由掺有碳纤维的弹性涂料涂覆而成，外胶层4发生裂纹时，适应性涂层会发生适应裂痕的微变形从而填补裂痕，从而达到自修复裂痕的效果，同时碳纤维具有很强的韧性和力学性能，可以有效抑制裂痕向外扩张，从而降低本空调胶管老化开裂的速度，延长本空调胶管的使用寿命。
请参阅图2-4，骨架层5内部镶嵌有内芯夹层，内芯夹层包括抗裂夹层1，抗裂夹层1的材料为网状聚氨酯泡沫，且抗裂夹层1与自流网管之间不留空隙，网状聚氨酯泡沫质轻且柔软，同时为贯通的多孔结构，一方面增加本空调胶管在受到弯折时的抗震性，卸去部分弯折时的挤压力，另一方面多孔的的抗裂夹层1可以用作从自流网管内流出的自流半液体3的临时“容器”，使得自流半液体3的面积增大，使得本空调胶管在受力时，自流网管和抗裂夹层1内的自流半液体3均会受力***，***的自流半液体3配合抗裂夹层1的多孔结构，使得本空调胶管的受力部分的强度和弹性均会增加，从而增加本空调胶管的抗弯折性，增加空调胶管的使用寿命，抗裂夹层1内部开凿有多个均匀分布的环形空腔，环形空腔内部放置有多个均匀分布的自流网管，每两个环形空腔之间间隔2-4cm，环形空腔之间的间隔便于在实际使用过程中截取合适长度的空调胶管，从而避开内芯夹层内部的自流网管，使其内部的自流半液体3不易因自流网管破裂而流出造成材料的浪费，每两个相邻的自流网管在环形空腔内相互接触，自流网管在环形空腔内呈倾斜分布，多个自流网管形成螺旋环状，螺旋环状使得本空调胶管在受到弯折力时，部分弯折力可以顺着自流网管的螺旋倾斜的方向被卸去，从而增强本空调胶管的抗冲击性，在受到同等弯折力的情况下，相较于普通的空调胶管，本空调胶管产生的裂纹的几率会降低很多，位于同一个环形空腔内的多个自流网管相互之间通过碳纤维织带编织形成内夹层，碳纤维织带可以使得多个自流网管化散为整形成的内夹层，相较于散置的自流网管，其稳定性增强，当本空调胶管受到弯折时，自流网管在环形空腔内部很难发生移动，提高本空调胶管在受力时的稳定性。
请参阅图5，自流网管内部固定连接有定型龙骨，定型龙骨位于自流网管的中心位置，自流网管包括自流管2，自流管2内部注有自流半液体3，自流半液体3包裹在定型龙骨外侧，自流管2表面开凿有多个均匀分布的多向微孔21，多向微孔21为纳米级孔隙，当自流网管受到弯折力时，自流半液体3在自流网管内受到挤压，受力部分的自流半液体3受力***，从而提高空调胶管的抗弯折性，未受力部分的自流半液体3或受力较小部分的自流半液体3会从多向微孔21流出，进入抗裂夹层1内，随着弯折次数的增多，抗裂夹层1内的自流半液体3逐渐增多，使得再次受到弯折力时，使得自流半液体3的表面积增大，从而使得受力***的范围增大，达到随着受到弯折的次数增多，其强度也逐渐增强的效果，自流半液体3为非牛顿流体材料，非牛顿流体在受力后，受力部分随受力速度的加快，其由软***的硬度越高，使得本空调胶管在受到弯折力时，其由软***，卸去部分弯折力，从而降低本空调胶管因弯折而产生裂纹的效果，自流管2和定型龙骨均由碳纤维复合材料制成，且自流管2的两端呈封闭状态，碳纤维是由有机纤维经过一系列热处理转化而成，含碳量高于90%的无机高性能纤维，是一种力学性能优异的新材料，具有碳材料的固有本性特征，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维，从而增强自流管2整体的韧性和强度，使自流网管在多次受到弯折力后，仍能保持其正常的形状和性能，延长本空调胶管的使用寿命。
请参阅图6，外胶层4表面预留有多个预断槽，多个预断槽分别位于多个环形空腔之间，预断槽的槽口边缘进行抛光处理，抛光处理可以降低预断槽的槽口因应力集中的开裂的情况，在根据需要截取空调胶管的长度时，可以沿着预断槽的痕迹进行截取，从而可以有效避开内芯夹层，使得截取后的两段空调胶管均能正常使用，预断槽内壁涂设有有色涂层，有色涂层的颜色与外胶层表面的颜色互为互补色，例如，当胶管为白色时，有色涂层的颜色为黑色，使得预断槽上有色涂层与空调胶管本身形成强烈的颜色对比，降低工作人员在截取空调胶管时截错位置的几率。
可以通过内芯夹层的设置，提高空调胶管的整体强度，提高空调胶管可被弯折的次数，从而提高空调胶管使用寿命，同时，在空调胶管受到弯折挤压力时，受力部分的自流网管会受力***，一方面自流半液体3由软***的过程可以卸去部分挤压力，另一方面，受力部分的自流网管内部的自流半液体3会从多向微孔21流出，自流半液体3会浸入到抗裂夹层1内，从而扩大自流半液体3的面积，使得本空调胶管随着弯折次数的增加，其内部的强度会随之增加，同时在低温环境下，外胶层发生裂纹时，外胶层4表面的适应性涂层会发生适应裂痕的微变形从而填补裂痕，从而达到自修复裂痕的效果。
以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种夹层式疲劳裂纹自修复空调胶管，包括内胶层（6）、骨架层（5）和外胶层（4），其特征在于：所述内胶层（6）、骨架层（5）和外胶层（4）从内向外依次排布，所述内胶层（6）和骨架层（5）固定连接，所述骨架层（5）和外胶层（4）固定连接，所述骨架层（5）内部镶嵌有内芯夹层，所述内芯夹层包括抗裂夹层（1），所述抗裂夹层（1）内部开凿有多个均匀分布的环形空腔，所述环形空腔内部放置有多个均匀分布的自流网管，每两个相邻的所述自流网管在环形空腔内相互接触，所述自流网管内部固定连接有定型龙骨，所述定型龙骨位于自流网管的中心位置，所述外胶层（4）表面设有适应性涂层，所述适应性涂层由掺有碳纤维的弹性涂料涂覆而成。
2.根据权利要求1所述的一种夹层式疲劳裂纹自修复空调胶管，其特征在于：所述抗裂夹层（1）的材料为网状聚氨酯泡沫，且抗裂夹层（1）与自流网管之间不留空隙。
3.根据权利要求1所述的一种夹层式疲劳裂纹自修复空调胶管，其特征在于：每两个所述环形空腔之间间隔2-4cm。
4.根据权利要求1所述的一种夹层式疲劳裂纹自修复空调胶管，其特征在于：所述外胶层（4）表面预留有多个预断槽，多个所述预断槽分别位于多个环形空腔之间，所述预断槽的槽口边缘进行抛光处理。
5.根据权利要求1所述的一种夹层式疲劳裂纹自修复空调胶管，其特征在于：所述预断槽内壁涂设有有色涂层，所述有色涂层的颜色与外胶层表面的颜色互为互补色。
6.根据权利要求1所述的一种夹层式疲劳裂纹自修复空调胶管，其特征在于：所述自流网管包括自流管（2），所述自流管（2）内部注有自流半液体（3），所述自流半液体（3）包裹在定型龙骨外侧，所述自流管（2）表面开凿有多个均匀分布的多向微孔（21），所述多向微孔（21）为纳米级孔隙。
7.根据权利要求1所述的一种夹层式疲劳裂纹自修复空调胶管，其特征在于：所述自流管（2）和定型龙骨均由碳纤维复合材料制成，且自流管（2）的两端呈封闭状态。
8.根据权利要求1所述的一种夹层式疲劳裂纹自修复空调胶管，其特征在于：所述自流半液体（3）为非牛顿流体材料。
9.根据权利要求1所述的一种夹层式疲劳裂纹自修复空调胶管，其特征在于：位于同一个所述环形空腔内的多个自流网管相互之间通过碳纤维织带编织形成内夹层。
10.根据权利要求1所述的一种夹层式疲劳裂纹自修复空调胶管，其特征在于：所述自流网管在环形空腔内呈倾斜分布，多个所述自流网管形成螺旋环状。
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