JP2005315784A - リーク検出方法及びその検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、トレーサーガスとして高価な圧縮ヘリウムガスを使用せずに、空気中に含まるヘリウムを使用することによりランニングコストを低減することができ、しかも、検出精度を向上することができるリーク検出方法と、その方法を実施するための検出装置を提供する。
【解決手段】ワーク内を真空にすることにより上記ワーク内に存在していた空気中のヘリウムを排除した後、上記ワーク内に窒素を封入することにより上記ワーク内の残留ヘリウムを排除し、その後、再び上記ワーク内を真空にし、ヘリウム検出部により空気中に含有されるヘリウムが上記ワーク内に存在するか否かを測定し、ヘリウムが検出された場合に、外部から上記ワーク内に空気が侵入しうるリーク部が存在するものと判定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、熱交換器、配管、その他、密閉性を要求される各種製品にリーク部が存在するか否かを検出する方法と、その方法を実施するための検出装置に関する。

従来、熱交換器等の密閉性を要求される製品にリーク部、即ち、内部の充填物が漏れる個所が存在するか否かを検査する方法は種々存在した。

例えば、漏洩検知液法、水没法、エアリーク法（圧力降下法）、ヘリウムリーク法（加圧ヘリウム検出法）等である。

上記の漏洩検知液法は、石鹸水を熱交換器等のワークに塗布し、内圧を加えてワークから泡が出てきた場合にリーク部が存在するものと判定するものである。しかしながら、この方法にあっては、泡が発生したか否かは人間が目視しなければ判別できないものであることから、検査の自動化を図りにくいという不具合がある。また、検査後、ワークを乾燥させる必要があり煩雑である、という不具合もあった。

また、上記水没法は、加圧した状態の気体を封入したワークを水中に没入させ、ワークから泡が出た場合にリーク部が存在するものと判定するものである。しかしながら、この方法のリーク検査検出感度も、上記漏洩検知液法と同様の不具合がある。

また、上記のエアリーク法（圧力降下法）は、加圧した状態の気体をワーク中に封入し、所定時間経過後に、ワーク内部の圧力が低下した場合にリーク部が存在するものと判定するものである。しかしながら、この方法のリーク検査検出感度も、温度変化に影響されやすい、という不具合があった。

また、上記のヘリウムリーク法（加圧ヘリウム検出法）は、図２に示すようなヘリウム検出装置３４によって実施される。
即ち、ヘリウムを内部に封入したワーク３０を気密チャンバー３１に収納し、その気密チャンバー３１の内部を真空ポンプ３２により真空にし、ヘリウム検出器３３により気密チャンバー３１の内部にヘリウムが存在するか否かを検査して、ヘリウムが検出されればワーク３０にリーク部が存在するものと判定するものである。
この方法は、リーク検査検出感度が、１×１０−１０Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃで、極めて感度が良いというメリットがある。
しかしながら、このヘリウムリーク法は、トレーサーガスとして圧縮ヘリウムガスを使用し、その消費する圧縮ヘリウムガスは高価であることから、ランニングコストが嵩むという不具合がある。
また、ヘリウム検出器は微量のヘリウムを検出することの目的に使用されるものであるため、ワークや接続部から多量のヘリウムが漏れた場合には、ヘリウム検出器が多量のヘリウムを吸入してしまい、正常に戻すためには長時間のクリーニングが必要になって、その間、使用不能になるという不具合がある。

本出願人は上記の不具合を解消できるリーク検出方法及びその検出装置について調査したが、関連する先行技術文献を見い出すことはできなかった。

本発明は、トレーサーガスとして高価な圧縮ヘリウムガスを使用せずに、空気中に含まるヘリウムを使用することによりランニングコストを低減することができ、しかも、検出精度を向上することができるリーク検出方法と、その方法を実施するための検出装置の提供を課題とする。

上記課題を解決するために、請求項１記載の発明に係るリーク検出方法は、ワーク内を真空にした後、空気中に含有されるへリウムがそのワーク内に存在するか否かを検査し、ヘリウムが検出された場合は、上記ワークにリーク部が存在するものと判定することを特徴とするものである。

即ち、請求項１記載の発明に係るリーク検出方法は、トレーサーガスとして上記ヘリウムリーク法で使用されている高価な圧縮ヘリウムガスを使用せず、空気中に含有されるヘリウムを使用する。

また、請求項２記載の発明に係るリーク検出方法は、上記ワーク内を真空にすることにより上記ワーク内に存在していた空気中のヘリウムを排除した後、上記ワーク内に窒素を封入することにより上記ワーク内の残留ヘリウムを排除し、その後、再び上記ワーク内を真空にし、ヘリウム検出器により空気中に含有されるヘリウムが上記ワーク内に存在するか否かを測定し、ヘリウムが検出された場合に、外部から上記ワーク内に空気が侵入しうるリーク部が存在するものと判定することを特徴とする。

即ち、請求項２記載の本発明に係るリーク検出方法にあっては、ヘリウム検出器でワーク内のヘリウムを検出する場合に、ワーク内部を一度真空にしてから、さらにワーク内に窒素を封入することにより、ワーク内の残留ヘリウムを排除することにより、ヘリウムの検出感度を高めている。

また、請求項３記載の発明に係るリーク検出装置は、ワークに真空を供給しうる真空ポンプ部と、ワーク内のヘリウム量を検出しうるヘリウム検出部とを備えていることを特徴とする。

即ち、請求項３記載の発明に係るリーク検出装置は、真空ポンプ部とヘリウム検出部とを備えて、上記請求項１記載のリーク検出方法を実施しうるように構成されている。

また、請求項４記載の発明に係るリーク検出装置は、上記ワークに対して窒素ガスを供給しうる窒素ガス供給部を有することを特徴とする。

即ち、請求項４記載の発明に係るリーク検出装置は、上記真空ポンプ部とヘリウム検出部に加えて窒素ガス供給部を備えて、上記請求項３記載のリーク検出方法を実施しうるように構成されている。

また、請求項５記載の本発明に係るリーク検出装置は、上記窒素ガス供給部は窒素ガス供給バルブを介して上記ワークに窒素ガスを供給し、上記真空ポンプ部は上記第一の真空供給バルブ及び第二の真空供給バルブを介して上記ワークに真空を供給し、上記ヘリウム検出部は直列に配置された上記第一の真空供給バルブ及びヘリウム検出用バルブを介して上記ワークにヘリウムを供給するように構成されていることを特徴とする。

即ち、請求項５記載の本発明に係るリーク検出装置にあっては、ワークと上記窒素ガス供給部との間を閉止又は開放するために窒素ガス供給バルブが用いられ、ワークと真空ポンプ部との間を閉止又は開放するために第一の真空供給バルブ及び第二の真空供給バルブが用いられ、ワークと上記ヘリウム検出部との間を閉止又は開放するために上記第一の真空供給バルブ及びヘリウム検出用バルブが用いられている。

また、請求項６記載の本発明に係るリーク検出装置は、上記真空ポンプ部は主管路の上流側端部に配置されると共に上記ワークは上記主管路の下流側端部に配置され、
上記主管路には、上記真空ポンプ部からの真空を上記ワークに対して供給しうると共に主管路を閉止しうる真空供給バルブが設けられ、
上記窒素ガス供給部は、上記窒素ガスをワークに供給すると共に窒素ガスの供給を停止しうる窒素ガス供給バルブを有する第一の枝管を介して上記主管路に接続され、
上記ヘリウム検出部は、主管路とヘリウム検出部との間を閉止又は開放しうるヘリウム検出用バルブを有する第二の枝管を介して上記主管路に接続され、
上記真空供給バルブは第一の真空供給バルブと、この第一の真空供給バルブの上流側に配置された第二の真空供給バルブとにより構成され、
上記第一の枝管は上記第一の真空供給バルブの下流側において上記主管路に接続され、
上記第二の枝管は上記第一の真空供給バルブと第二の真空供給バルブとの間において上記主管路に接続されていることを特徴とする。

即ち、請求項６記載の本発明に係るリーク検出装置にあっては、上記主管路によりワークと上記真空ポンプ部とを接続し、上記第一の枝管と主管路の一部を用いてワークと上記窒素ガス供給部とを接続し、上記第二の枝管と主管路の一部を用いてワークと上記ヘリウム検出部とを接続している。

請求項１記載の本発明に係るリーク検出方法は、ワーク内を真空にした後、空気中に含有されるへリウムがそのワーク内に存在するか否かを検査し、ヘリウムが検出された場合は、上記ワークにリーク部が存在するものと判定することから、まず、トレーサーガスとして高価な圧縮ガスを使用せずに、空気中に含有されるヘリウムを使用するので、ランニングコストを低く抑えることができる。
次に、従来のヘリウムリーク法（加圧ヘリウム検出法）を実施する場合に使用されていた気密チャンバーも不要となるので、検査に要するコストを低減することができる。

また、請求項２記載の本発明に係るリーク検出方法は、上記ワーク内を真空にすることにより上記ワーク内に存在していた空気中のヘリウムを排除した後、上記ワーク内に窒素を封入することにより上記ワーク内の残留ヘリウムを排除し、その後、再び上記ワーク内を真空にし、ヘリウム検出部により空気中に含有されるヘリウムが上記ワーク内に存在するか否かを測定し、ヘリウムが検出された場合に、外部から上記ワーク内に空気が侵入しうるリーク部が存在するものと判定することから、ヘリウムを検出する段階でワーク内の残留ヘリウムが完全に排除され、その結果、ヘリウム検出部が誤って残留ヘリウムを検出することが防止され、検査の信頼性を向上させることができる。

また、請求項３記載の本発明に係るリーク検出装置は、ワークに真空を供給しうる真空ポンプ部と、ワーク内のヘリウム量を検出しうるヘリウム検出部とを備えていることから、
従来のヘリウムリーク法（加圧ヘリウム検出法）を実施する場合に使用されていた気密チャンバーが不要となり、設備が複雑化するのを避けることができるので、コストを低減することができる。

また、請求項４記載の本発明に係るリーク検出装置は、上記ワークに対して窒素ガスを供給しうる窒素ガス供給部を有することから、ワーク内を一度真空にした後、そのワーク内に窒素ガスを封入して残留ヘリウムを排除できるので、ヘリウム検出の信頼性を向上させることができる。

また、請求項５記載の本発明に係るリーク検出装置は、上記窒素ガス供給部が窒素ガス供給バルブを介して上記ワークに窒素ガスを供給し、上記真空ポンプ部は直列に配置された第一の真空供給バルブ及び第二の真空供給バルブを介して上記ワークに真空を供給し、上記ヘリウム検出部は直列に配置された上記第一の真空供給バルブ及びヘリウム検出用バルブを介して上記ワークにヘリウムを供給するように構成されていることから、上記各バルブの開閉により、上記窒素ガス供給部、真空ポンプ部及びヘリウム検出部間において、相互にガスの流通を適宜制御して検査を行うことができる。
従って、上記真空ポンプ部によりワーク内を効率良く真空にすることができ、又、上記窒素ガス供給部によりワーク内に効率良く窒素を封入することができ、又、上記ヘリウム検出器によりワーク内のヘリウムを正確に検出することができる。
その結果、検査の厳密性が保たれ、検査の精度がアップする。この検出装置によれば、リーク検査検出感度は、１×１０−５Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃとなる。この感度は上記ヘリウムリーク法に比べ若干劣ることになるが、必要なレベルの感度は満たしており、ヘリウムリーク法よりもコストパフォーマンスに優れている。

また、請求項６記載の本発明に係るリーク検出装置は、上記真空ポンプ部は主管路の上流側端部に配置されると共に上記ワークは上記主管路の下流側端部に配置され、上記主管路には、上記真空ポンプ部からの真空を上記ワークに対して供給しうると共に主管路を閉止しうる真空供給バルブが設けられ、上記窒素ガス供給部は、上記窒素ガスをワークに供給すると共に窒素ガスの供給を停止しうる窒素ガス供給バルブを有する第一の枝管を介して上記主管路に接続され、上記ヘリウム検出部は、主管路とヘリウム検出部との間を閉止又は開放しうるヘリウム検出用バルブを有する第二の枝管を介して上記主管路に接続され、
上記真空供給バルブは第一の真空供給バルブと、この第一の真空供給バルブの上流側に配置された第二の真空供給バルブとにより構成され、上記第一の枝管は上記第一の真空供給バルブの下流側において上記主管路に接続され、上記第二の枝管は上記第一の真空供給バルブと第二の真空供給バルブとの間において上記主管路に接続されていることから、上記真空ポンプ部と、上記窒素ガス供給部と、上記ヘリウム検出部が効率的に配置され、かつ、
それら真空ポンプ部と、上記窒素ガス供給部と、上記ヘリウム検出部とが上記主管路と、上記第一の枝管と、上記第二の枝管とにより効率良く接続されているので、装置全体が効率的で無駄がなく、コストを低減することができる。

以下、図面に基づき本発明の実施の形態について説明する。
本実施形態に係るリーク検出方法では、ワーク１８内を真空にした後、空気中に含有されるへリウムがそのワーク１８内に存在するか否かを検査し、ヘリウムが検出された場合は、上記ワーク１８にリーク部が存在するものと判定する。
また、本実施形態に係るリーク検出方法では、上記ワーク１８内を真空にすることにより上記ワーク１８内に存在していた空気中のヘリウムを排除した後、上記ワーク内１８に窒素を封入することにより上記ワーク１８内の残留ヘリウムを排除し、その後、再び上記ワーク１８内を真空にし、ヘリウム検出部１３により空気中に含有されるヘリウムが上記ワーク１８内に存在するか否かを測定し、ヘリウムが検出された場合に、外部から上記ワーク１８内に空気が侵入しうるリーク部が存在するものと判定する。
また、本実施形態に係るリーク検出装置１０は、図１に示すように、ワーク１８に真空を供給しうる真空ポンプ部１１と、ワーク１８内のヘリウム量を検出しうるヘリウム検出部１３とを備えている。
また、本実施形態に係るリーク検出装置１０は、図１に示すように、上記ワーク１８に対して窒素ガスを供給しうる窒素ガス供給部１２も有している。
また、本実施形態に係るリーク検出装置１０は、図１に示すように、上記窒素ガス供給部１２は窒素ガス供給バルブ１４を介して上記ワーク１８に接続され、上記真空ポンプ部１１は直列に配置された第一の真空供給バルブ１５及び第二の真空供給バルブ１６を介して上記ワーク１８に接続され、上記ヘリウム検出部１３は直列に配置された上記第一の真空供給バルブ１５及びヘリウム検出用バルブ１７を介して上記ワーク１８に接続されている。
また、本実施形態に係るリーク検出装置１０は、図１に示すように、上記真空ポンプ部１１は主管路１９の上流側端部に配置されると共に上記ワーク１８は上記主管路１９の下流側端部に配置され、上記主管路１９には、上記真空ポンプ部１１からの真空を上記ワーク１８に対して供給しうると共に主管路１９を閉止しうる真空供給バルブ１５，１６が設けられ、上記窒素ガス供給部１２は、上記窒素ガスをワーク１８に供給すると共に窒素ガスの供給を停止しうる窒素ガス供給バルブ１４を有する第一の枝管２０を介して上記主管路１９に接続され、上記ヘリウム検出部１３は、主管路１９とヘリウム検出部１３との間を閉止又は開放しうるヘリウム検出用バルブ１７を有する第二の枝管２１を介して上記主管路１９に接続され、上記真空供給バルブ１５，１６は第一の真空供給バルブ１５と、この第一の真空供給バルブ１５の上流側に配置された第二の真空供給バルブ１６とにより構成され、上記第一の枝管２０は上記第一の真空供給バルブ１５の下流側において上記主管路１９に接続され、上記第二の枝管２１は上記第一の真空供給バルブ１５と第二の真空供給バルブ１６との間において上記主管路１９に接続されている。

以下、本発明の実施例について説明する。
まず、図１に示した本実施例に係るリーク検出装置１０について説明する。なお、このリーク検出装置１０によりリーク部が存在するか否かを検査するワーク１８は、熱交換器等の気密性を要求される製品を対象としている。即ち、検査の結果、そのワーク１８にリーク部があると、そのワーク１８は不良品と判定される。

上記リーク検出装置１０は、図１に示すように、真空ポンプ部１１と、窒素ガス供給部１２と、ヘリウム検出部１３と、窒素ガス供給バルブ１４と、第一の真空供給バルブ１５と、第二の真空供給バルブ１６と、ヘリウム検出用バルブ１７と、主管路１９と、第一の枝管２０と、第二の枝管２１とにより構成されている。

上記ワーク１８には、図１に示すように、上記主管路１９を介して上記により真空ポンプ部１１が接続され、上記ワーク１８は上記主管路１９の下流側端部に、又、上記真空ポンプ部１１は上記主管路１９の上流側端部に配置されている。

上記主管路１９には、図１に示すように、その途中個所に、上記第一の真空供給バルブ１５と上記第二の真空供給バルブ１６とが直列に配置され、上記上記第二の真空供給バルブ１６は上記第一の真空供給バルブ１５の上流側に配置されている。

上記第一の真空供給バルブ１５と、上記第二の真空供給バルブ１６は、上記真空ポンプ部１１からの真空を上記ワーク１８に対して供給する機能と、上記主管路１９を閉止して真空の供給を停止する機能を有している。

上記主管路１９には、図１に示すように、上記第一の真空供給バルブ１５の下流側に上記第一の枝管２０が接続されている。

上記第一の枝管２０の上流側端部には、図１に示すように、上記窒素ガス供給部１２が接続されている。

上記第一の枝管２０の途中個所には、図１に示すように、上記窒素ガス供給バルブ１４が設置されている。

上記窒素ガス供給バルブ１４は、上記窒素ガス供給部１２からワーク１８へ窒素ガスを供給すると共に、その窒素ガスの供給を停止する機能を有している。

上記主管路１９には、図１に示すように、上記第一の真空供給バルブ１５と上記第二の真空供給バルブ１６の間に、上記第二の枝管２１が接続されている。

上記第二の枝管２１の上流側端部には、図１に示すように、上記ヘリウム検出部１３が接続されている。

上記第二の枝管２１の途中個所には、図１に示すように、上記ヘリウム検出用バルブ１７が設置されている。

上記ヘリウム検出用バルブ１７は、上記主管路１９とヘリウム検出部１３との間を閉止又は開放する機能を有している。

なお、上記リーク検出装置１０には、上記各バルブの開閉のタイミング及び作動を制御しうる制御装置（図示せず）が備えられている。

次に、本実施例に係るリーク検出方法について説明する。
まず、上記窒素ガス供給バルブ１４を閉じて、上記窒素ガス供給部１２からワーク１８への窒素ガスの供給を停止すると共に、上記ヘリウム検出用バルブ１７を閉じて、上記主管路１９とヘリウム検出部１３との間を閉止する。

この状態で、上記主管路１９に設けた上記第一の真空供給バルブ１５と、上記第二の真空供給バルブ１６を開いて、上記真空ポンプ部１１からの真空を上記ワーク１８に対して供給する。しかしながら、この場合、ワーク１８内には微量の空気中に含有されるヘリウムが残存している可能性がある。

そこで、次に、上記第一の真空供給バルブ１５と、上記第二の真空供給バルブ１６を閉じて、上記主管路１９を閉止し、この状態で上記窒素ガス供給バルブ１４を開いて上記第一の枝管２０を開放し、上記窒素ガス供給部１２からワーク１８へ窒素ガスを供給する。

このようにしてワーク１８内へ窒素ガス供給部１２からの窒素ガスを供給することにより、ワーク１８内の残存ヘリウムを排出する。

次に、上記窒素ガス供給バルブ１４を再び閉じて上記第一の枝管２０を閉止し、上記窒素ガス供給部１２からワーク１８への窒素ガスの供給を停止した後、上記第一の真空供給バルブ１５と、上記第二の真空供給バルブ１６を開いて、上記主管路１９を開放し、上記真空ポンプ部１１により再び上記ワーク１８内を真空にする。

次に、上記第一の真空供給バルブ１５を開放した状態のままで、上記主管路１９の上記第二の真空供給バルブ１６だけを閉止し、その後、上記第二の枝管２１に設けた上記ヘリウム検出用バルブ１７を開放して、上記主管路１９とヘリウム検出部１３との間を開放し、ヘリウム検出部１３によりワーク１８内のヘリウム量を計測する。

上記ヘリウム検出部１３によりワーク１８内においてヘリウムが検出されれば、上記ワーク１８にリーク部が存在するものと判定することができる。

最初に上記真空ポンプ部１１によりワーク１８内を真空にしても、ワーク１８内が完全
従って、本実施例に係るリーク検査方法及びその装置１０にあっては、ワーク１８にリーク部が存在した場合には、外部から空気がワーク１８内に侵入する。その空気中にはヘリウムが含有されていることから、そのヘリウムが上記ヘリウム検出部１１により検出されることとなる。
従って、上記ヘリウム検出部１１によりワーク１８内のヘリウムが検出された場合には、ワーク１８にリーク部が存在し、そのワーク１８は不良品であると判定することができ、逆に、ヘリウムが検出されなければ、ワーク１８にはリーク部が存在せず、ワーク１８は良品であると判定することができる。
なお、本実施の形態及び本実施例にあっては、ワーク１８内のヘリウムを排除するために窒素ガスを使用する場合を例に説明したが、上記実施の形態及び実施例に限定されず、ヘリウムを含まないガスであればよい。

本発明は、密閉性を要求される製品のリーク検査を実施する場合に適用可能である。

本発明の実施例に係るリーク検出装置の概念図である。 従来のヘリウムリーク法を実施するヘリウム検出装置の概念図である。

符号の説明

１０ リーク検出装置
１１ 真空ポンプ部
１２ 窒素ガス供給部
１３ ヘリウム検出部
１４ 窒素ガス供給バルブ
１５ 第一の真空供給バルブ
１６ 第二の真空供給バルブ
１７ ヘリウム検出用バルブ
１８ ワーク
１９ 主管路
２０ 第一の枝管
２１ 第二の枝管
３０ ワーク
３１ 気密チャンバー
３２ 真空ポンプ
３３ ヘリウム検出器
３４ ヘリウム検出装置

Claims (6)

1. ワーク内を真空にした後、空気中に含有されるへリウムがそのワーク内に存在するか否かを検査し、ヘリウムが検出された場合は、上記ワークにリーク部が存在するものと判定することを特徴とするリーク検出方法。
2. 上記ワーク内を真空にすることにより上記ワーク内に存在していた空気中のヘリウムを排除した後、上記ワーク内に窒素を封入することにより上記ワーク内の残留ヘリウムを排除し、その後、再び上記ワーク内を真空にし、ヘリウム検出部により空気中に含有されるヘリウムが上記ワーク内に存在するか否かを測定し、ヘリウムが検出された場合に、外部から上記ワーク内に空気が侵入しうるリーク部が存在するものと判定することを特徴とする請求項１記載のリーク検出方法。
3. ワークに真空を供給しうる真空ポンプ部と、ワーク内のヘリウム量を検出しうるヘリウム検出部とを備えていることを特徴とするリーク検出装置。
4. 上記ワークに対して窒素ガスを供給しうる窒素ガス供給部を有することを特徴とする請求項３記載のリーク検出装置。
5. 上記窒素ガス供給部は窒素ガス供給バルブを介して上記ワークに窒素ガスを供給し、上記真空ポンプ部は第一の真空供給バルブ及び第二の真空供給バルブを介して上記ワークに真空を供給し、上記ヘリウム検出部は上記第一の真空供給バルブ及びヘリウム検出用バルブを介して上記ワークにヘリウムを供給するように構成されていることを特徴とする請求項４記載のリーク検出装置。
6. 上記真空ポンプ部は主管路の上流側端部に配置されると共に上記ワークは上記主管路の下流側端部に配置され、
   上記主管路には、上記真空ポンプ部からの真空を上記ワークに対して供給しうると共に主管路を閉止しうる真空供給バルブが設けられ、
   上記窒素ガス供給部は、上記窒素ガスをワークに供給すると共に窒素ガスの供給を停止しうる窒素ガス供給バル枝管を介して上記主管路に接続され、
   上記ヘリウム検出部は、主管路とヘリウム検出部との間を閉止又は開放しうるヘリウム検出用バルブを有する第二の枝管を介して上記主管路に接続され、
   上記真空供給バルブは第一の真空供給バルブと、この第一の真空供給バルブの上流側に配置された第二の真空供給バルブとにより構成され、
   上記第一の枝管は上記第一の真空供給バルブの下流側において上記主管路に接続され、
   上記第二の枝管は上記第一の真空供給バルブと第二の真空供給バルブとの間において上記主管路に接続されていることを特徴とする請求項５記載のリーク検出装置。

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