CN203135502U - 便携式太阳能移动电源 - Google Patents

Abstract

一种便携式太阳能移动电源，包括太阳能电池板、蓄电池、单片机、充电电路、稳压电路与电压采样电路。充电电路具有第一稳压二极管。上述便携式太阳能移动电源，即使在关机状态下，只要在光照条件较好，太阳能电池板的输出电压大于第一稳压二极管的反向击穿电压时，太阳能电池板便可以对蓄电池进行充电，提高了充电效率。通过优化充电电路提高充电效率，不会增大太阳能移动电源的体积，体积较小，便于携带。

Description

便携式太阳能移动电源

技术领域

本实用新型涉及移动电源制造领域，特别是涉及一种便携式太阳能移动电源。

背景技术

移动电源是一种集供电和充电功能于一体的便携式充电器，通常具有容量大、用途多、体积小、寿命长以及安全可靠等特点，可随时随地为手机、数码相机、MP3、MP4、PDA、掌上电脑、掌上游戏机等多种数码产品供电或待机充电。随着移动电源的发展，出现了带有太阳能电池板的太阳能移动电源，在使用过程中可以通过太阳光充电从而达到补足电量的目的。

太阳能移动电源的充电电源来自于太阳能电池板对光能的转化。在光照强度不变的情况下，增大太阳能电池板的表面积与优化充电电路是提高太阳能移动电源充电效率的主要方法，但是，增大太阳能电池板的表面积提高了生产成本，增大了太阳能移动电源的体积，不便于携带。另外，传统的太阳能移动电源仅在开机状态下具有充电功能，充电效率较低。

实用新型内容

基于此，有必要针对传统的太阳能移动电源的充电效率较低的问题，提供一种充电效率较高的便携式太阳能移动电源。

一种便携式太阳能移动电源，包括太阳能电池板、蓄电池、单片机、充电电路、稳压电路与电压采样电路，

所述充电电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、开关、第一稳压二极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一三极管、第二三极管、第一MOS管、第二MOS管、第二稳压二极管、第三三极管、第六电阻、第七电阻与第八电阻，所述第一二极管的正极接所述太阳能电池板的正极，所述第一二极管的负极分别接所述开关的进线接线柱与所述蓄电池的正极，所述蓄电池的负极接地，所述第二二极管并联连接于所述第一二极管，所述开关的出线接线柱接所述第三二极管的正极，所述第三二极管的负极接所述稳压电路；所述第一稳压二极管的负极、所述第一电阻的一端与所述第一三极管的源极分别接所述太阳能电池板的正极，所述第一稳压二极管的正极接所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端分别接所述第二三极管的基极与所述第三电阻的一端，所述第三电阻的另一端与所述第二三极管的发射极分别接地，所述第二三极管的漏极接所述第四电阻的一端，所述第四电阻的另一端分别接所述第一电阻的另一端与所述第一三极管基极，所述第一三极管的集电极接所述第四二极管的正极，所述第四二极管的负极接所述第五电阻的一端，所述第五电阻的另一端接所述稳压电路；所述第一MOS管与所述第二MOS管的漏极分别接所述太阳能电池板的负极，所述第一MOS管与所述第二MOS管的的源极分别接地，所述第六电阻的一端接所述第一二极管的负极，另一端分别接所述第七电阻的一端、所述第一MOS管的栅极、所述第二MOS管的栅极与所述第二稳压二级管的负极，所述第二稳压二级管的正极接地，所述第七电阻的另一端接所述第三三极管的集电极，所述第三三极管的发射极接地，栅极通过所述第八电阻接所述单片机；

所述稳压电路包括第一电容、第二电容与三端稳压管，所述三端稳压管的输入端分别接所述第五电阻的另一端与所述第三二极管的负极，所述第一电容的一端接所述三端稳压管的输入端，另一端接地，所述三端稳压管的输出端分别接所述第二电容的一端与所述单片机，所述第二电容的另一端与所述三端稳压管的接地端接地；

所述电压采样电路包括蓄电池电压采样电路与电池板电压采样电路，所述蓄电池电压采样电路用于采集所述蓄电池的电压并输出蓄电池采样电压至单片机，所述电池板电压采样电路用于采集所述太阳能电池板的电压并输出电池板采样电压至单片机，所述电池板电压采样电路包括第九电阻、第十电阻与第三电容，所述第九电阻的一端接所述太阳能电池板的正极，另一端分别接所述第十电阻的一端与所述第三电容的一端，所述第十电阻的另一端与所述第三电容的另一端分别接地，所述蓄电池电压采样电路包括第十一电阻、第十二电阻与第四电容，所述第十一电阻的一端接所述蓄电池的正极，另一端分别接所述第十二电阻的一端与所述第四电容的一端，所述第十二电阻的另一端与所述第四电容的另一端分别接地；

所述单片机预存有第一蓄电池阈值电压、第二蓄电池阈值电压与电池板阈值电压，当所述电池板采样电压低于所述电池板阈值电压时，所述单片机控制关断所述充电电路，所述太阳能电池板停止对所述蓄电池充电；当所述电池板采样电压高于所述电池板阈值电压，且所述蓄电池采样电压低于所述第一蓄电池阈值电压时，所述单片机控制导通所述充电电路，所述太阳能电池板开始对所述蓄电池充电；当所述电池板采样电压高于所述电池板阈值电压，且所述蓄电池采样电压高于所述第二蓄电池阈值电压时，所述单片机控制关断所述充电电路，所述太阳能电池板停止对所述蓄电池充电；当所述电池板采样电压高于所述电池板阈值电压，且所述蓄电池采样电压高于所述第一蓄电池阈值电压并低于所述第二蓄电池阈值电压时，所述单片机控制所述充电电路处于保持状态；所述第一蓄电池阈值电压低于所述第二蓄电池阈值电压。

在其中一个实施例中，还包括放电电路与用于采集放电电路中的放电电流并输出采样电流至所述单片机的放电电流采集电路，

所述放电电路包括负载插口、第三MOS管、第四MOS管、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第四三极管与第三稳压二极管，所述负载插口的一个接线柱接所述开关的出线接线柱，另一接线柱接分别接所述第三MOS管的漏极与所述第四MOS管的漏极，所述第三MOS管的源极与所述第四MOS管的源极通过所述第十三电阻接地，所述第三MOS管的栅极与所述第四MOS管的栅极接所述第十四电阻的一端与所述第三稳压二极管的负极，所述第三稳压二极管的正极接地，所述第十四电阻的另一端分别接所述第十五电阻的一端与所述第四三极管的集电极，所述第十五电阻的另一端接所述开关的出线接线柱，所述第四三极管的发射极接地，基极通过所述第十六电阻接所述单片机；

所述放电电流采集电路包括第十七电阻与第五电容，所述第十七电阻的一端接所述第三MOS管的源极与所述第四MOS管的源极，另一端接所述单片机，所述第五电容并联连接于所述第十三电阻的两端；

所述单片机还预存有第一阈值电流与第二阈值电流，所述第一阈值电流低于所述第二阈值电流，当所述采样电流低于所述第一阈值电流或高于所述第二阈值电流时，所述单片机控制关断所述放电电路。

在其中一个实施例中，还包括熔断器与第五二极管，所述熔断器连接于所述蓄电池的正极，所述第五二极管的正极接所述蓄电池的负极，所述第五二极管的负极通过所述熔断器接所述蓄电池的正极。

上述便携式太阳能移动电源，即使在关机状态下，只要在光照条件较好，太阳能电池板的输出电压大于第一稳压二极管的反向击穿电压时，太阳能电池板便可以对蓄电池进行充电，提高了充电效率。通过优化充电电路提高充电效率，不会增大太阳能移动电源的体积，体积较小，便于携带。

附图说明

图1为一个实施例的便携式太阳能移动电源的电气原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

如图1所示，在一个实施例中，一种便携式太阳能移动电源，包括太阳能电池板SR、蓄电池BT、单片机U1、充电电路、稳压电路与电压采样电路。本实施例中，单片机U1采用PIC16F676型单片机。

充电电路包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、开关K、第一稳压二极管ZD1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一三极管Q1、第二三极管Q2、第一MOS管M1、第二MOS管M2、第二稳压二极管ZD2、第三三极管Q3、第六电阻R6、第七电阻R7与第八电阻R8。第一二极管D1的正极接太阳能电池板SR的正极，第一二极管D1的负极分别接开关K的进线接线柱与蓄电池BT的正极，蓄电池BT的负极接地。第二二极管D2并联连接于第一二极管D1，具体的，第二二极管D2的正极接第一二极管D1的正极，第二二极管D2的负极接第一二极管D1的负极。开关K的出线接线柱接第三二极管D3的正极，第三二极管D3的负极接稳压电路。第一稳压二极管ZD1的负极、第一电阻R1的一端与第一三极管Q1的源极分别接太阳能电池板SR的正极，第一稳压二极管ZD1的正极接第二电阻R2的一端。第二电阻R2的另一端分别接第二三极管Q2的基极与第三电阻R3的一端。第三电阻R3的另一端与第二三极管Q2的发射极分别接地。第二三极管Q2的漏极接第四电阻R4的一端，第四电阻R4的另一端分别接第一电阻R1的另一端与第一三极管Q1基极。第一三极管Q1的集电极接第四二极管D4的正极。第四二极管D4的负极接第五电阻R5的一端，第五电阻R5的另一端接稳压电路。第一MOS管M1与第二MOS管M2的漏极分别接太阳能电池板SR的负极，第一MOS管M1与第二MOS管M2的的源极分别接地。第六电阻R6的一端接第一二极管D1的负极，另一端分别接第七电阻R7的一端、第一MOS管M1的栅极、第二MOS管M2的栅极与第二稳压二级管ZD2的负极。第二稳压二级管ZD2的正极接地，第七电阻R7的另一端接第三三极管Q3的集电极，第三三极管Q3的发射极接地，栅极通过第八电阻R8接单片机U1的引脚12（见图1中的接线节点CS）。其中，第一MOS管M1与第二MOS管M2均为N沟道耗尽型场效应管。第一三极管Q1为PNP管，第二三极管Q2与第三三极管Q3均为NPN管。在开机状态下，即在开关K闭合的情况下，蓄电池BT的输出电压经过稳压电路的稳压后给单片机U1供电，以使单片机U1进入正常工作状态；当开关K断开后，进入关机状态时，蓄电池BT停止对单片机U1供电，单片机U1停止工作，直至光照条件较好，太阳能电池板SR的输出电压大于第一稳压二极管ZD1的反向击穿电压时，第一稳压二极管ZD1被击穿，第二三极管Q2与第一三极管Q1依次导通，太阳能电池板SR的输出电压经过稳压电路的稳压后为单片机U1供电，使单片机U1进入正常工作状态。因此，即使在关机状态下，只要在光照条件较好，太阳能电池板SR的输出电压大于第一稳压二极管ZD1的反向击穿电压时，太阳能电池板SR便可以对蓄电池进行充电，提高了充电效率。通过优化充电电路提高充电效率，不会增大太阳能移动电源的体积，体积较小，便于携带。

稳压电路包括第一电容C1、第二电容C2与三端稳压管U2。三端稳压管U2的输入端分别接第五电阻R5的另一端与第三二极管D3的负极。第一电容C1的一端接三端稳压管U2的输入端Vin，另一端接地，三端稳压管U2的输出端Vout分别接第二电容C2的一端与单片机U1的引脚1，第二电容C2的另一端与三端稳压管U2的接地端GND接地。

电压采样电路包括蓄电池电压采样电路与电池板电压采样电路。蓄电池电压采样电路用于采集蓄电池BT的电压并输出蓄电池采样电压至单片机U1的引脚11（见图1中的接线节点BC）。电池板电压采样电路用于采集太阳能电池板SR的电压并输出电池板采样电压至单片机U1的引脚13（见图1中的接线节点SC）。其中，电池板电压采样电路包括第九电阻R9、第十电阻R10与第三电容C3。第九电阻R9的一端接太阳能电池板SR的正极，另一端分别接第十电阻R10的一端与第三电容C3的一端。第十电阻R10的另一端与第三电容C3的另一端分别接地。第九电阻R9与第十电阻R10的公共端连接单片机U1的引脚13，以将电池板采样电压输送至单片机U1。蓄电池电压采样电路包括第十一电阻R11、第十二电阻R12与第四电容C4。第十一电阻R11的一端接蓄电池BT的正极，另一端分别接第十二电阻R12的一端与第四电容C4的一端，第十二电阻R12的另一端与第四电容C4的另一端分别接地。第十一电阻R11与第十二电阻R12的公共端连接单片机U1的引脚11，以将蓄电池采样电压输送至单片机U1。

单片机U1预存有第一蓄电池阈值电压、第二蓄电池阈值电压与电池板阈值电压。当电池板采样电压低于电池板阈值电压时，单片机U1控制关断充电电路，太阳能电池板SR停止对蓄电池BT充电。具体的，单片机U1采集电池板采样电压并与预存的电池板阈值电压进行比较，在电池板采样电压低于电池板阈值电压时，单片机U1通过引脚12输出低电平至第三三极管Q3的基极，第三三极管Q3截止，第一MOS管M1与第二MOS管M2的栅极为高电平，第一MOS管M1与第二MOS管处于截止状态，太阳能电池板SR与蓄电池BT之间无法形成闭合回路，太阳能电池板SR无法对蓄电池BT充电。当电池板采样电压高于电池板阈值电压，且蓄电池采样电压低于第一蓄电池阈值电压时，单片机U1控制导通充电电路，太阳能电池板SR开始对蓄电池BT充电。具体的，单片机U1采集电池板采样电压与蓄电池采样电压，并在电池板采样电压高于电池板阈值电压时，将蓄电池采样电压分别比较第一蓄电池阈值电压与第二蓄电池阈值电压。当蓄电池采样电压低于第一蓄电池阈值电压时，单片机U1通过引脚12输出高电平至第三三极管Q3的基极，第三三极管Q3导通，第一MOS管M1与第二MOS管M2的栅极接地，第一MOS管M1与第二MOS管M2导通，太阳能电池板SR与蓄电池BT之间形成闭合回路，太阳能电池板SR开始对蓄电池BT充电。同理，当电池板采样电压高于电池板阈值电压，且蓄电池采样电压高于第二蓄电池阈值电压时，单片机U1控制关断充电电路，太阳能电池板SR停止对蓄电池BT充电；当电池板采样电压高于电池板阈值电压，且蓄电池采样电压高于第一蓄电池阈值电压并低于第二蓄电池阈值电压时，单片机U1控制充电电路处于保持状态，即单片机U1的引脚12输出的电平不作变化。在本实施例中，第一MOS管M1与第二MOS管M2并联，减小了充电回路的内阻，降低了损耗，提高了充电效率。

在本实施例中，便携式太阳能移动电源还包括放电电路与用于采集放电电路中的放电电流并输出采样电流至所述单片机的放电电流采集电路。放电电路包括负载插口CK、第三MOS管M3、第四MOS管M4、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第四三极管Q4与第三稳压二极管ZD3。负载插口CK的一个接线柱接开关K的出线接线柱，另一接线柱接分别接第三MOS管M3的漏极与第四MOS管M4的漏极。第三MOS管M3的源极与第四MOS管M4的源极通过第十三电阻R13接地。第三MOS管M3的栅极与第四MOS管M4的栅极接第十四电阻R14的一端与第三稳压二极管ZD3的负极，第三稳压二极管ZD3的正极接地。第十四电阻R14的另一端分别接第十五电阻R15的一端与第四三极管Q4的集电极，第十五电阻R15的另一端接开关K的出线接线柱，第四三极管Q4的发射极接地，基极通过第十六电阻R16接单片机U1的引脚9（见图1中的接线节点LC）。放电电流采集电路包括第十七电阻R17与第五电容C5。第十七电阻R17的一端接第三MOS管M3的源极与第四MOS管M4的源极，另一端接单片机U1的引脚8（见图1中的接线节点IC），第五电容C5并联连接于第十三电阻R13的两端。其中，第三MOS管M3与第四MOS管M4均为N沟道耗尽型场效应管，第四三极管Q4为NPN管。单片机还预存有第一阈值电流与第二阈值电流，第一阈值电流低于所述第二阈值电流。当采样电流低于第一阈值电流或高于第二阈值电流时，单片机控制关断放电电路，以在蓄电池BT过度放电或者放电电流较大时关断放电电路，从而有效的保护了蓄电池BT以及避免了负载的损坏。具体的，放电电流采样电路输出采样电流至单片机U1的引脚8，单片机U1将该采样电流比较第一阈值电流与第二阈值电流，在采样电流低于第一阈值电流或高于第二阈值电流时，单片机U1的引脚9输出低电平，使第四三极管Q4工作于截止状态，此时，第三MOS管M3与第四MOS管M4的栅极为高电平，第三MOS管M3与第四MOS管M4工作于截止状态，以关断放电电路。第三MOS管M3与第四MOS管M4的并联，减小了放电电路的电阻，降低了损耗，延长了便携式太阳能移动电源的使用时长。

在本实施例中，便携式太阳能移动电源还包括熔断器F1与第五二极管D5。熔断器F1连接于蓄电池BT的正极，第五二极管D5的正极接蓄电池BT的负极，第五二极管D5的负极通过熔断器F1接蓄电池BT的正极。此外，便携式太阳能移动电源还包括第一指示灯L1、第二指示灯L2、第三指示灯L3、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第二十电阻R20、第二十一电阻R21、第六电容C6与第七电容C7。第一指示灯L1、第二指示灯L2与第三指示灯L3均为发光二极管，其中，第一指示灯L1、第二指示灯L2与第三指示灯L3正极接三端稳压管U2的输出端Vout，负极分别通过第十八电阻R18、第十九电阻R19与第二十电阻R20接单片机U1的引脚5、引脚3与引脚2。单片机U1的引脚4依次通过第二十一电阻R21与第七电容C7接地，第六电容C6连接于单片机U1的引脚1与引脚14之间。单片机U1的引脚6、引脚7与引脚10悬空，不做定义。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (3)

1.一种便携式太阳能移动电源，其特征在于，包括太阳能电池板、蓄电池、单片机、充电电路、稳压电路与电压采样电路，

所述充电电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、开关、第一稳压二极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一三极管、第二三极管、第一MOS管、第二MOS管、第二稳压二极管、第三三极管、第六电阻、第七电阻与第八电阻，所述第一二极管的正极接所述太阳能电池板的正极，所述第一二极管的负极分别接所述开关的进线接线柱与所述蓄电池的正极，所述蓄电池的负极接地，所述第二二极管并联连接于所述第一二极管，所述开关的出线接线柱接所述第三二极管的正极，所述第三二极管的负极接所述稳压电路；所述第一稳压二极管的负极、所述第一电阻的一端与所述第一三极管的源极分别接所述太阳能电池板的正极，所述第一稳压二极管的正极接所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端分别接所述第二三极管的基极与所述第三电阻的一端，所述第三电阻的另一端与所述第二三极管的发射极分别接地，所述第二三极管的漏极接所述第四电阻的一端，所述第四电阻的另一端分别接所述第一电阻的另一端与所述第一三极管基极，所述第一三极管的集电极接所述第四二极管的正极，所述第四二极管的负极接所述第五电阻的一端，所述第五电阻的另一端接所述稳压电路；所述第一MOS管与所述第二MOS管的漏极分别接所述太阳能电池板的负极，所述第一MOS管与所述第二MOS管的的源极分别接地，所述第六电阻的一端接所述第一二极管的负极，另一端分别接所述第七电阻的一端、所述第一MOS管的栅极、所述第二MOS管的栅极与所述第二稳压二级管的负极，所述第二稳压二级管的正极接地，所述第七电阻的另一端接所述第三三极管的集电极，所述第三三极管的发射极接地，栅极通过所述第八电阻接所述单片机；

所述稳压电路包括第一电容、第二电容与三端稳压管，所述三端稳压管的输入端分别接所述第五电阻的另一端与所述第三二极管的负极，所述第一电容的一端接所述三端稳压管的输入端，另一端接地，所述三端稳压管的输出端分别接所述第二电容的一端与所述单片机，所述第二电容的另一端与所述三端稳压管的接地端接地；

所述电压采样电路包括蓄电池电压采样电路与电池板电压采样电路，所述蓄电池电压采样电路用于采集所述蓄电池的电压并输出蓄电池采样电压至单片机，所述电池板电压采样电路用于采集所述太阳能电池板的电压并输出电池板采样电压至单片机，所述电池板电压采样电路包括第九电阻、第十电阻与第三电容，所述第九电阻的一端接所述太阳能电池板的正极，另一端分别接所述第十电阻的一端与所述第三电容的一端，所述第十电阻的另一端与所述第三电容的另一端分别接地，所述蓄电池电压采样电路包括第十一电阻、第十二电阻与第四电容，所述第十一电阻的一端接所述蓄电池的正极，另一端分别接所述第十二电阻的一端与所述第四电容的一端，所述第十二电阻的另一端与所述第四电容的另一端分别接地；

所述单片机预存有第一蓄电池阈值电压、第二蓄电池阈值电压与电池板阈值电压，当所述电池板采样电压低于所述电池板阈值电压时，所述单片机控制关断所述充电电路，所述太阳能电池板停止对所述蓄电池充电；当所述电池板采样电压高于所述电池板阈值电压，且所述蓄电池采样电压低于所述第一蓄电池阈值电压时，所述单片机控制导通所述充电电路，所述太阳能电池板开始对所述蓄电池充电；当所述电池板采样电压高于所述电池板阈值电压，且所述蓄电池采样电压高于所述第二蓄电池阈值电压时，所述单片机控制关断所述充电电路，所述太阳能电池板停止对所述蓄电池充电；当所述电池板采样电压高于所述电池板阈值电压，且所述蓄电池采样电压高于所述第一蓄电池阈值电压并低于所述第二蓄电池阈值电压时，所述单片机控制所述充电电路处于保持状态；所述第一蓄电池阈值电压低于所述第二蓄电池阈值电压。

2.根据权利要求1所述的便携式太阳能移动电源，其特征在于，还包括放电电路与用于采集放电电路中的放电电流并输出采样电流至所述单片机的放电电流采集电路，

所述放电电路包括负载插口、第三MOS管、第四MOS管、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第四三极管与第三稳压二极管，所述负载插口的一个接线柱接所述开关的出线接线柱，另一接线柱接分别接所述第三MOS管的漏极与所述第四MOS管的漏极，所述第三MOS管的源极与所述第四MOS管的源极通过所述第十三电阻接地，所述第三MOS管的栅极与所述第四MOS管的栅极接所述第十四电阻的一端与所述第三稳压二极管的负极，所述第三稳压二极管的正极接地，所述第十四电阻的另一端分别接所述第十五电阻的一端与所述第四三极管的集电极，所述第十五电阻的另一端接所述开关的出线接线柱，所述第四三极管的发射极接地，基极通过所述第十六电阻接所述单片机；

所述放电电流采集电路包括第十七电阻与第五电容，所述第十七电阻的一端接所述第三MOS管的源极与所述第四MOS管的源极，另一端接所述单片机，所述第五电容并联连接于所述第十三电阻的两端；

所述单片机还预存有第一阈值电流与第二阈值电流，所述第一阈值电流低于所述第二阈值电流，当所述采样电流低于所述第一阈值电流或高于所述第二阈值电流时，所述单片机控制关断所述放电电路。

3.根据权利要求1所述的便携式太阳能移动电源，其特征在于，还包括熔断器与第五二极管，所述熔断器连接于所述蓄电池的正极，所述第五二极管的正极接所述蓄电池的负极，所述第五二极管的负极通过所述熔断器接所述蓄电池的正极。

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