JP2000172317A - 数値制御装置内蔵用のプログマブル・マシン・コントローラおよび数値制御装置のネットワークシステム - Google Patents
数値制御装置内蔵用のプログマブル・マシン・コントローラおよび数値制御装置のネットワークシステムInfo
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- Numerical Control (AREA)
Abstract
で、高速のシーケンス制御を行え、独立したシーケンス
ブロックを並列処理でき、安定した応答速度を得ること
ができ、各シーケンブロックが互いに影響を及ぼすこと
なく高速制御を可能にすること。 【解決手段】 プログマブル・マシン・コントローラ部
分をFPGAのような書き換え可能なハードウェア回路
素子41により構成し、ハードウェア回路素子41をプ
ログラムモードにしてシーケンスプログラムをハードウ
ェア回路素子41に書き込むことができ、ハードウェア
回路素子41を実行モードにして当該ハードウェア回路
素子41に書き込まれたハードウェア回路構成に従って
動作させることができるようにする。
Description
用のプログマブル・マシン・コントローラおよび数値制
御装置のネットワークシステムに関するものである。
ン・コントローラ(PMC)は、通常、CPU、RO
M、およびRAM等で構成されるマイクロコンピュータ
(以下、マイコンという)と、マイコンにリミットスイ
ッチなどの入力機器からの信号を取り入れるための入力
部と、入力信号を処理した結果を外部負荷に伝達するた
めの出力部などによって構成され、メモリに書き込まれ
たシーケンスプログラムを実行することにより、ソフト
ウェア的にプログマブル・マシン・コントローラを具現
している。
装置内蔵のプログマブル・マシン・コントローラ(PM
C)は、CPUを用いてソフトウェア的にシーケンス制
御を行っているため、逐次的にしか処理を行えず、その
動作実行速度はCPUの処理速度に依存する。また、ユ
ーザプログラムのステップ数はそのスキャン速度に確実
に影響を及ぼすため、プログラムステップ数の増加に伴
って出力に応答遅れが発生することは避けられない。よ
って、従来のマイコンによるPMCは、高速処理を要求
される制御には不向きであり、高速化の要求に答えるた
めには、複雑な割り込み処理などのプログラミング手法
が必要になってくる。
互いに独立したシーケンスブロックが複数個存在するよ
うな場合においても、各シーケンスブロックをシーケン
シャルにしか実行できないため、そのような場合の応答
速度は遅く、また、ある1つのシーケンスブロックを変
更した場合、その変更内容が他のシーケンスブロックに
も影響を及ぼし、その応答速度は不安定であった。この
ため、従来のマイコンによるPMCは、大きなシステム
の制御には不向きであった。
構成によって異なっており、シーケンスプログラムの内
容をそれぞれの機械ごとに別個に作成するのは管理の点
からも大変であるので、従来は、シーケンスプログラム
を統一し、シーケンスプログラムの中で機械の判別を行
い、処理の流れを条件分岐させて実行させる。このた
め、シーケンスプログラム自身冗長となり、あちこちで
判別が行われるため、処理速度も遅くなるという問題が
あった。
合、各数値制御装置のシーケンスプログラムのバージョ
ン管理も煩わしく、シーケンスプログラムの変更が生じ
ると、全ての数値制御装置のシーケンスプログラムを更
新する必要が生じ、この手間が煩雑であった。
になされたもので、シーケンスプログラムを容易に書き
換え可能で、高速のシーケンス制御を行え、独立したシ
ーケンスブロックを並列処理でき、安定した応答速度を
得ることができ、各シーケンブロックが互いに影響を及
ぼすことなく高速制御が可能な数値制御装置内蔵用のプ
ログマブル・マシン・コントローラおよびシーケンスプ
ログラムの変更に容易に対処できる数値制御装置のネッ
トワークシステムを得ることを目的としている。
めに、この発明による数値制御装置内蔵用のプログマブ
ル・マシン・コントローラは、プログマブル・マシン・
コントローラ部分を書き換え可能なハードウェア回路素
子により構成され、前記ハードウェア回路素子をプログ
ラムモードにしてシーケンスプログラムを前記ハードウ
ェア回路素子に書き込むことと、前記ハードウェア回路
素子を実行モードにして当該ハードウェア回路素子に書
き込まれたハードウェア回路構成に従って動作させるこ
とができるものである。
ログマブル・マシン・コントローラは、前記ハードウェ
ア回路素子がフィルド・プログラミング・ゲート・アレ
イにより構成されているものである。
発明による数値制御装置のネットワークシステムは、上
述の発明によるプログマブル・マシン・コントローラを
内蔵した複数台の数値制御装置がネットワーク接続さ
れ、シーケンスプログラムデータがネットワーク上のサ
ーバで格納管理され、必要時にはネットワークを介して
数値制御装置にシーケンスプログラムデータを転送し、
数値制御装置は送られてきたシーケンスプログラムデー
タを書き換え可能なハードウェア回路素子に書き込むよ
う構成されているものである。
ークシステムは、サーバにはニーモニックの形態で記述
されたシーケンスプログラムが格納され、数値制御装置
へシーケンスプログラムデータを転送する際に、シーケ
ンスプログラムをハードウェア記述言語に一旦変換し、
このハードウェア記述言語をハードウェア回路素子に書
き込むための書き込み用データに変換し、当該書き込み
用データを数値制御装置に転送するものである。
ークシステムは、電源投入時に、数値制御装置内に格納
されているシーケンスプログラムデータとサーバ内に格
納されている最新のシーケンスプログラムデータとを比
較し、サーバ内に格納されているシーケンスプログラム
データのほうが新しければ、数値制御装置内に格納され
ているシーケンスプログラムデータを更新するものであ
る。
発明にかかる数値制御装置内蔵用のプログマブル・マシ
ン・コントローラおよび数値制御装置のネットワークシ
ステムの実施の形態を詳細に説明する。
ーラ(PMC)を内蔵した数値制御装置を示している。
数値制御装置100は、コンピュータ式のものであり、
バス10、プロセッサ(CPU)11、ROM12、R
AM13、CMOSメモリ14、外部機器接続用のイン
タフェース15、数値制御工作機械用のインタフェース
17、18、軸制御回路19、スピンドル制御回路2
0、PMC(プログマブル・マシン・コントローラ)2
1およびI/Oユニット22、通信インタフェース23
を有している。
び編集のために必要とされる編集モードの処理や自動運
転のための処理を実施するための各種のシステムプログ
ラムが予め書き込まれており、プロセッサ(CPU)1
1は、ROM12に格納されたシステムプログラムをバ
ス10を介して読み出し、このシステムプログラムに従
って、数値制御装置100を全体的に制御する。
ータ等を格納するメモリである。CMOSメモリ14
は、図示しないバッテリでバックアップされ、数値制御
装置100の電源がオフにされても記憶状態が保持され
る不揮発性メモリとして構成されている。CMOSメモ
リ14は、外部機器接続用のインタフェース15を介し
て読み込まれた加工プログラム、工具オフセット量、パ
ラメータ等や、マンマシンI/Fユニット24を介して
入力される加工プログラム、工具オフセット量、パラメ
ータ等を記憶する。
0に接続可能な外部機器のためのインタフェースであ
り、フロッピカッセットアダプタ等の外部機器(FC
A)16が接続される。外部機器16からは加工プログ
ラム、工具オフセット量、パラメータ等が読み込まれ、
また、数値制御装置100内で編集された加工プログラ
ム、工具オフセット量、パラメータ等を外部機器16を
介してフロッピカセット等に記憶させることができる。
されたシーケンスコントローラであり、数値制御工作機
械110の補助装置、例えば、クーラント、主軸、工具
自動交換装置(ATC) などのアクチュエータを制御す
る。PMC21は、加工プログラムにて指令されたM機
能、S機能およびT機能に従ってこれらを補助装置側で
必要な信号に変換し、I/Oユニット22から数値制御
工作機械110の補助装置側に出力する。この出力信号
により各種アクチュエータ等の補助装置が作動する。ま
た、PMC21は、数値制御工作機械110に配備され
た操作盤の各種スイッチ等の信号をI/Oユニット22
を介して受け取り、必要な処理をしてプロセッサ(CP
U)11に渡す。
置、アラーム、パラメータ、画像データ等のデータはマ
ンマシンI/Fユニット24に送られ、そのディスプレ
イに表示される。
レイやキーボード等を備えた手動データ入力装置であ
り、インタフェース17はマンマシンI/Fユニット2
4のキーボードからのデータを受けてプロセッサ(CP
U)11に渡す。インタフェース18は数値制御工作機
械110の手動パルス発生器25に接続され、手動パル
ス発生器25からのパルスを受ける。手動パルス発生器
25は、数値制御工作機械110の操作盤に実装され、
手動操作に基づく分配パルスによる各軸制御で、数値制
御工作機械110の各軸を精密に位置決めするために使
用される。
のサーボモータ27は、位置・速度検出器(図示せず)
を内蔵しており、サーボモータ内蔵の位置検出器から位
置フィードバック信号が軸制御回路19にフィードバッ
クされる。
各軸の移動指令とフィードバック信号に基いて、位置の
フィードバック制御を行い、数値制御工作機械110の
各軸のサーボアンプ26に駆動信号を出力する。サーボ
アンプ26は、この指令を受けて、数値制御工作機械1
10の各軸のサーボモータ27を駆動する。なお、図1
では位置信号のフィードバックの説明は省略している。
ダ(図示せず)が結合されており、このポジションコー
ダが主軸(図示せず)の回転に同期して帰還パルスを出
力する。この帰還パルスはスピンドル制御回路20に帰
還され、スピンドル制御回路20は、プロセッサ11か
ら送られた主軸回転速度指令と帰還パルスにより速度の
フィードバック制御を行い、スピンドルアンプ28にス
ピンドル速度信号を出力する。スピンドルアンプ28
は、このスピンドル速度信号を受けて、数値制御工作機
械110のスピンドルモータ29を指令された回転速度
で回転させ、主軸に装着されたた工具又はワーク(図示
せず)を回転駆動する。なお、図1では速度のフィード
バックの説明は省略している。
00とホストコンピュータ120とを通信可能に接続す
る。ホストコンピュータ120は、通常構成のものであ
り、バス30、プロセッサ(CPU)31、ハードディ
スクユニット32および数値制御装置100との通信用
の通信インタフェース33を有している。ハードディス
クユニット32はシーケンスプログラムデータを格納す
る。
100とホストコンピュータ120との接続はイーサネ
ットの形態で接続されている。ホストコンピュータ12
0はイーサネット上のサーバであり、ホストコンピュー
タ120から見れば、数値制御装置100はネットワー
ク上の1クライアントに相当する。
ィスクユニット32はローカルエリアネットワーク上で
イーサネット201を介して接続されている。なお、こ
の実施の形態では、ホストコンピュータ120およびハ
ードディスクユニット32をローカルエリアネットワー
ク上でイーサネット201を介して接続する構成を取っ
たが、ハードディスクユニット32に格納される加工情
報(シーケンスプログラムデータ)の容量によってはホ
ストコンピュータ120に直接接続(内蔵)されている
ハードディスクユニットを使用し、このハードディスク
ユニットにシーケンスプログラムデータに格納しても差
し支えない。
ローカルアリアネットワークのイーサネット201に接
続されており、広域ネットワーク網202によってホス
トコンピュータ120およびハードディスクユニット3
2と接続されている。
り、ハードディスクユニット32に格納されているシー
ケンスプログラムデータが指定の数値制御装置100に
送られる。なお、ホストコンピュータ120およびハー
ドディスクユニット32が接続されているローカルエリ
アネットワークと数値制御装置100が接続されている
ローカルアリアネットワークとを別々のローカルエリア
ネットワークで示したが、当然、これらは同一のローカ
ルエリアネットワーク上に存在しても差し支えない。
されたプログマブル・マシン・コントローラ用のシーケ
ンスプログラムデータをネットワーク上で一元管理する
ことができる。
のPMC(プログマブル・マシン・コントローラ)21
の内部構造を示している。この発明による数値制御装置
内蔵用のPMC21の最大の特徴は、PMC全体が書き
換え可能なハードウェア回路素子で構成されていること
であり、ハードウェア回路素子をプログラムモードにし
てシーケンスプログラムをハードウェア回路素子に書き
込むことと、ハードウェア回路素子を実行モードにして
ハードウェア回路素子を動作させることができる。
なPROMアレイを使用したPLAにより構成されたフ
ィールド・プログラミング・ゲート・アレイ(FPG
A;Field Programmable Gate Arrey )など、シーケン
スプログラムのハードウェア回路構成に対応するデータ
を書き換え可能なハードウェア回路素子(プログラマブ
ルロジック回路)41と、シーケンス制御実行中に外部
入出力状態および内部状態を読み書きするためのバス1
0とのインタフェース回路(CPU・I/F)42と、
数値制御装置100のプロセッサ(CPU)11がハー
ドウェア回路構成を作成するためのデータをプログラマ
ブルロジック回路41に読み書きするためのインタフェ
ースとして機能する書き込み制御回路43と、I/Oユ
ニット22との間で入出力をインタフェースする出力回
路44、入力回路45とを有している。
蔵用のPMC21は、従来の数値制御装置のプログマブ
ル・マシン・コントローラがソフトウェアで処理されて
いたものを書き換え可能なハードウェアに置き換えたも
のである。
ェア回路構成をプログラマブルロジック回路41に設定
する際には、数値制御装置100のプロセッサ11は、
プログラマブルロジック回路41をプログラムモードに
した後、シーケンスプログラムのデータを書き込み制御
回路43によってプログラマブルロジック回路41に書
き込む。
ェア回路構成が設定されたプログラムロジック回路41
を動作させる場合には、数値制御装置100のプロセッ
サ11は、プログラムロジック回路41を実行モードに
する。これにより、プログラムロジック回路41は、設
定されたハードウェア回路構成にしたがって動作し、シ
ーケンスコントローラとして機能する。
に書き換え可能で、高速のシーケンス制御を行え、独立
したシーケンスブロックを並列処理できて安定した応答
速度を得ることができ、各シーケンブロックが互いに影
響を及ぼすことなく高速制御が行えるようになる。
100のプロセッサ11は、インタフェース回路42を
介してプログラマブルロジック回路41の内部の情報、
外部信号の状態や内部データを取り込んだり、変更した
りするよう動作する。また、プロセッサ11はこれらの
情報を用いてモニタ表示や上位装置との信号の授受に関
わる制御を実行する。
ホストコンピュータ(サーバ)120が管理しているシ
ーケンスプログラムデータである。図4(a)に示され
ているように、ニーモニックの形態で記述されたシーケ
ンスプログラムをホストコンピュータ120の管理下に
置かれた記憶装置であるハードディスクユニット32に
格納しておく。数値制御装置100にシーケンスプログ
ラムデータを転送する際には、ハードウェアで実現する
ためのニーモニック記述のシーケンスプログラムをVH
DL、HDL等によるハードウェア記述言語に一旦変換
し(図4(b))、このハードウェア記述言語を図4
(c)に示されているように、FPGA等のプログラマ
ブルロジック回路41に書き込むための書き込み用デー
タに変換する。この書き込み用データをネットワークを
介して数値制御装置100に転送する。
ックの形態で記述されたシーケンスプログラムを数値制
御装置に最終的に転送するFPGA等のプログラマブル
ロジック回路41に書き込むための書き込み用データに
変換する過程で、無駄のないシーケンスプログラムに変
換可能となる。すなわち、機械構成による処理の条件判
別を変換過程で吸収し、最終の結果だけをFPGA等の
プログラマブルロジック回路41に書き込むための無駄
のない書き込み用データに落とせばよいことになる。
際に起動されるモジュール処理のフローを示している。
電源投入が行われると、まず、数値制御装置100のP
MC21に格納されているシーケンスプログラムのバー
ジョンを取得する(ステップS1)。
コンピュータ120)にアクセスし、サーバに格納され
ている自分の機械(自機)に対応したシーケンスプログ
ラムデータのバージョンを取得し(ステップS2)、自
機のシーケンスプログラムのバージョンがサーバ上の最
新のバージョンと同じであるか否かの判別を行う(ステ
ップS3)。自機のシーケンスプログラムのバージョン
がサーバ上のバージョンと同じであれば(ステップS3
肯定)、既に最新のバージョンであるので処理を終了す
る。
のバージョンがサーバ上のバージョンと相違する場合
(ステップS3否定)には、すなわち、自機のシーケン
スプログラムのバージョンが最新でなければ、バージョ
ンアップが必要であることを画面表示する(ステップS
4)。
断して(ステップS5)、オペレータがバージョンアッ
プを指示した場合(ステップS5肯定)には、シーケン
スプログラムのバージョンアップを実行する(ステップ
S6)。すなわち、ネットワーク上のサーバからシーケ
ンスプログラムデータをダウンロードし、ダウンロード
したシーケンスプログラムデータをプログラマブルロジ
ック回路41に書き込む。書き込み終了後、通常処理に
復帰する。
作機械110が電源投入される度に、シーケンスプログ
ラムのバージョンチェックを行うので、全ての数値制御
装置のシーケンスプログラムのバージョンを容易に統一
することが可能となる。
明による数値制御装置内蔵用のプログマブル・マシン・
コントローラによれば、プログラムブルロジック回路と
いうハードウェアによってシーケンス制御を実行するの
で、CPU処理に比べてその応答速度を格段に向上させ
ることができると共に、その回路構成をシーケンスプロ
グラム・データに応じて柔軟かつ容易に書き換えるとが
できる。また、独立したシーケンスブロックは並列処理
をさせることができ、各ブロックが影響を及ぼすことな
く高速制御が可能になる。
ログマブル・マシン・コントローラによれば、プログラ
ムブルロジック回路、すなわちハードウェア回路素子が
フィルド・プログラミング・ロジック・アレイにより構
成されているから、ハードウェアによってシーケンス制
御を実行するので、CPU処理に比べてその応答速度を
格段に向上させることができると共に、その回路構成を
シーケンスプログラム・データに応じて柔軟かつ容易に
書き換えるとができる。
処理することができるから、各ブロックが影響を及ぼす
ことなく高速制御が可能になって安定した応答速度を得
ることができ、各シーケンブロックが互いに影響を及ぼ
すことなく高速制御が可能になる。
ークシステムによれば、シーケンスプログラムデータが
ネットワーク上のサーバで格納管理され、必要時にはネ
ットワークを介して数値制御装置にシーケンスプログラ
ムデータを転送し、数値制御装置は送られてきたシーケ
ンスプログラムデータを書き換え可能なハードウェア回
路素子に書き込むよう構成されているから、数値制御装
置に内蔵されたプログマブル・マシン・コントローラ用
のシーケンスプログラム・データをネットワーク上で一
元管理することができる。
ークシステムによれば、サーバにはニーモニックの形態
で記述されたシーケンスプログラムが格納され、数値制
御装置へシーケンスプログラムデータを転送する際に、
シーケンスプログラムをハードウェア記述言語に一旦変
換し、このハードウェア記述言語をハードウェア回路素
子に書き込むための書き込み用データに変換し、当該書
き込み用データを数値制御装置に転送するから、従来種
類が多くなり過ぎるため個別の機械対応ではシーケンス
プログラムを作成できなかったものが、ニーモニックの
形態で記述されたシーケンスプログラムを数値制御装置
に最終的に転送するFPGA等のプログラマブルロジッ
ク回路に書き込むための書き込み用データに変換する過
程で無駄のないシーケンスプログラムに変換することが
でき、機械の構成による処理の条件判別を変換過程で吸
収し、最終の結果だけをFPGA等のプログラマブルロ
ジック回路に書き込むための無駄のない書き込み用デー
タに落とせばよいことになり、シーケンスプログラム自
身が冗長になることが回避され、処理速度の高速化が図
られるようになる。
ークシステムによれば、電源投入時に、数値制御装置内
に格納されているシーケンスプログラムデータとサーバ
内に格納されている最新のシーケンスプログラムデータ
とを比較し、サーバ内に格納されているシーケンスプロ
グラムデータのほうが新しければ、数値制御装置内に格
納されているシーケンスプログラムデータを更新から、
全ての数値制御装置のシーケンスプログラムのバージョ
ンを容易に統一することが可能となる。
した数値制御装置を示すブロック図である。
システムを示すブロック図である。
マブル・マシン・コントローラの一つの実施の形態を示
すブロック図である。
システムにおけるシーケンスプログラムデータの変換手
順を示す説明図である。
フローチャートである。
RAM、14 CMOSメモリ、15 インタフェー
ス、16 外部機器、17,18 インタフェース、1
9 軸制御回路、20 スピンドル制御回路、21 プ
ログラマブル・マシン・コントローラ、22 I/Oユ
ニット、23 通信インタフェース、24マンマシンI
/Fユニット、25 手動パルス発生器、26 サーボ
アンプ、27 サーボモータ、28 スピンドルアン
プ、29 スピンドルモータ、30バス、31 プロセ
ッサ、32 ハードディスクユニット、33 通信イン
タフェース、41 ハードウェア回路素子(プログラマ
ブルロジック回路)、42インタフェース回路、43
書き込み制御回路、44 出力回路、45 入力回路、
100 数値制御装置、110 数値制御工作機械、1
20 ホストコンピュータ、201 イーサネット、2
02 広域ネットワーク。
Claims (5)
- 【請求項1】 数値制御装置内蔵用のプログマブル・マ
シン・コントローラにおいて、 プログマブル・マシン・コントローラ部分を書き換え可
能なハードウェア回路素子により構成され、前記ハード
ウェア回路素子をプログラムモードにしてシーケンスプ
ログラムを前記ハードウェア回路素子に書き込むこと
と、前記ハードウェア回路素子を実行モードにして当該
ハードウェア回路素子に書き込まれたハードウェア回路
構成に従って動作させることができることを特徴とする
数値制御装置内蔵用のプログマブル・マシン・コントロ
ーラ。 - 【請求項2】 前記ハードウェア回路素子はフィルド・
プログラミング・ゲート・アレイにより構成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の数値制御装置内蔵用
のプログマブル・マシン・コントローラ。 - 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載のプログ
マブル・マシン・コントローラを内蔵した複数台の数値
制御装置がネットワーク接続され、シーケンスプログラ
ムデータがネットワーク上のサーバで格納管理され、必
要時にはネットワークを介して数値制御装置にシーケン
スプログラムデータを転送し、数値制御装置は送られて
きたシーケンスプログラムデータを書き換え可能なハー
ドウェア回路素子に書き込むよう構成されていることを
特徴とする数値制御装置のネットワークシステム。 - 【請求項4】 サーバにはニーモニックの形態で記述さ
れたシーケンスプログラムが格納され、数値制御装置へ
シーケンスプログラムデータを転送する際に、シーケン
スプログラムをハードウェア記述言語に一旦変換し、こ
のハードウェア記述言語をハードウェア回路素子に書き
込むための書き込み用データに変換し、当該書き込み用
データを数値制御装置に転送することを特徴とする請求
項3に記載の数値制御装置のネットワークシステム。 - 【請求項5】 電源投入時に数値制御装置内に格納され
ているシーケンスプログラムデータとサーバ内に格納さ
れている最新のシーケンスプログラムデータとを比較
し、サーバ内に格納されているシーケンスプログラムデ
ータのほうが新しければ、数値制御装置内に格納されて
いるシーケンスプログラムデータを更新することを特徴
とする請求項3または4に記載の数値制御装置のネット
ワークシステム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10349895A JP2000172317A (ja) | 1998-12-09 | 1998-12-09 | 数値制御装置内蔵用のプログマブル・マシン・コントローラおよび数値制御装置のネットワークシステム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2000172317A true JP2000172317A (ja) | 2000-06-23 |
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ID=18406842
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---|---|---|---|
JP10349895A Pending JP2000172317A (ja) | 1998-12-09 | 1998-12-09 | 数値制御装置内蔵用のプログマブル・マシン・コントローラおよび数値制御装置のネットワークシステム |
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JP (1) | JP2000172317A (ja) |
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