JP2014100787A - Power tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、DCブラシレスモータを駆動源とし、前記DCブラシレスモータをスイッチング素子により制御する構成の電動工具に関する。 The present invention relates to an electric tool configured to use a DC brushless motor as a drive source and to control the DC brushless motor by a switching element.
スイッチング素子を利用してDCブラシレスモータの制御を行う電動工具では、スイッチング素子をDCブラシレスモータの後方に配置することが一般的に行われている。しかし、スイッチング素子をDCブラシレスモータの後方に配置する構成では、電動工具の全長寸法が大きくなって、電動工具の使い勝手が悪くなるという問題がある。
この問題を解決するために、特許文献1に記載された電動工具では、スイッチング素子を電子部品と共に電気回路基板に組み付けてグリップ部の突出端に配置するようにしている。これにより、DCブラシレスモータの後方にスイッチング素子用の空間を設ける必要がなくなり、電動工具の全長寸法を比較的小さくできる。
In an electric tool that controls a DC brushless motor using a switching element, it is generally performed to arrange the switching element behind the DC brushless motor. However, in the configuration in which the switching element is arranged behind the DC brushless motor, there is a problem that the overall length of the electric tool is increased and the usability of the electric tool is deteriorated.
In order to solve this problem, in the electric power tool described in Patent Document 1, the switching element is assembled to the electric circuit board together with the electronic components and arranged at the protruding end of the grip portion. Thereby, it is not necessary to provide a space for the switching element behind the DC brushless motor, and the overall length of the electric tool can be made relatively small.
しかし、特許文献1に記載された電動工具では、スイッチング素子と、そのスイッチング素子を動作させるマイコン等の電子部品とが同じ電気回路基板に組み付けられているため、前記電子部品がスイッチング素子の熱による影響を受けないように、熱保護対策が必要になる。 However, in the electric power tool described in Patent Document 1, since the switching element and an electronic component such as a microcomputer that operates the switching element are assembled on the same electric circuit board, the electronic component is caused by the heat of the switching element. Thermal protection measures are required so that they are not affected.
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、電動工具の全長寸法を大きくすることなく、スイッチング素子をマイコン等の電子部品から離せるようにすることで、前記電子部品に対する熱保護対策を軽減させることである。 The present invention has been made to solve the above problems, and the problem to be solved by the present invention is that the switching element can be separated from an electronic component such as a microcomputer without increasing the overall length of the electric power tool. By doing so, it is to reduce heat protection measures for the electronic component.
上記した課題は、各請求項の発明によって解決される。
請求項1の発明は、DCブラシレスモータを駆動源とし、前記DCブラシレスモータをスイッチング素子により制御する構成の電動工具であって、前記DCブラシレスモータが収納されている筒状のハウジング本体部と、前記ハウジング本体部の側部から突出するグリップ部とを備えており、前記スイッチング素子は前記グリップ部の内部に配置されて、前記スイッチング素子を動作させる電子部品用の電子回路基板から離されていることを特徴とする。
The above-described problems are solved by the inventions of the claims.
The invention of claim 1 is a power tool configured to use a DC brushless motor as a drive source and to control the DC brushless motor by a switching element, and a cylindrical housing body portion in which the DC brushless motor is housed, A grip portion protruding from a side portion of the housing main body portion, and the switching element is disposed inside the grip portion and separated from an electronic circuit board for an electronic component that operates the switching element. It is characterized by that.
本発明によると、スイッチング素子はグリップ部の内部に配置されて、前記スイッチング素子を動作させる電子部品用の電子回路基板から離されている。このため、スイッチング素子の熱が電子部品に伝わり難くなり、電子部品に対する熱保護対策を軽減できる。
また、スイッチング素子はグリップ部の内部に配置されているため、DCブラシレスモータの後方にスイッチング素子用の空間を設ける必要がなくなり、電動工具の全長寸法が大きくならない。
According to the present invention, the switching element is disposed inside the grip portion and is separated from the electronic circuit board for the electronic component that operates the switching element. For this reason, it becomes difficult for the heat of a switching element to be transmitted to an electronic component, and the heat protection measure with respect to an electronic component can be reduced.
Moreover, since the switching element is disposed inside the grip portion, it is not necessary to provide a space for the switching element behind the DC brushless motor, and the overall length of the electric tool does not increase.
請求項2の発明によると、グリップ部の突出端には、電池パックが着脱可能に連結される電池パック連結部が形成されており、電子部品用の電子回路基板は、前記グリップ部の空間内であって前記電池パック連結部に沿って配置されていることを特徴とする。 According to the invention of claim 2, the battery pack connecting portion to which the battery pack is detachably connected is formed at the projecting end of the grip portion, and the electronic circuit board for the electronic component is disposed in the space of the grip portion. And it is arrange | positioned along the said battery pack connection part, It is characterized by the above-mentioned.
請求項3の発明によると、スイッチング素子は電力用回路基板に装着されており、前記電力用回路基板は、その基板面がDCブラシレスモータの端面に装着されたモータ用基板の基板面とほぼ同方向を指向した状態で、グリップ部の長手方向に沿って位置決めされており、前記電力用回路基板の幅方向における両端縁が前記グリップ部の内壁面に支持されていることを特徴とする。
本発明によると、スイッチング素子が装着された電力用回路基板はその幅方向における両端縁がグリップ部の内壁面に支持されている。このため、電力用回路基板とグリップ部との接触面積が小さくなり、スイッチング素子の熱がグリップ部に伝わり難くなる。
また、電力用回路基板の基板面がDCブラシレスモータの端面に装着されたモータ用基板の基板面とほぼ同方向を指向しているため、電力用回路基板(スイッチング素子)とモータ用基板(DCブラシレスモータ)をつなぐ複数本の動力線に捻じれが生じなくなり、配線スペースをコンパクトにできる。
According to the invention of claim 3, the switching element is mounted on the power circuit board, and the power circuit board is substantially the same as the board surface of the motor board mounted on the end face of the DC brushless motor. It is positioned along the longitudinal direction of the grip portion in a state where the direction is directed, and both end edges in the width direction of the power circuit board are supported by the inner wall surface of the grip portion.
According to the present invention, both ends of the power circuit board on which the switching element is mounted are supported by the inner wall surface of the grip portion in the width direction. For this reason, the contact area between the power circuit board and the grip portion is reduced, and the heat of the switching element is hardly transmitted to the grip portion.
Moreover, since the board surface of the power circuit board is oriented in substantially the same direction as the board surface of the motor board mounted on the end face of the DC brushless motor, the power circuit board (switching element) and the motor board (DC Twisting of power lines connecting brushless motors is prevented, and the wiring space can be made compact.
請求項4の発明によると、スイッチング素子は、放熱材、あるいは断熱材で覆われていることを特徴とする。
このため、スイッチング素子の熱がグリップ部に伝わり難くなる。
請求項5の発明によると、グリップ部の内壁面は、放熱材、あるいは断熱材で覆われていることを特徴とする。
このため、スイッチング素子の熱がグリップ部に伝わり難くなる。
According to the invention of claim 4, the switching element is covered with a heat radiating material or a heat insulating material.
For this reason, it becomes difficult for the heat of a switching element to be transmitted to a grip part.
According to the invention of
For this reason, it becomes difficult for the heat of a switching element to be transmitted to a grip part.
本発明によると、スイッチング素子をマイコン等の電子部品から離してグリップ部内に配置することで、電動工具の全長寸法を大きくすることなく、前記電子部品に対する熱保護対策を軽減させることができる。 According to the present invention, by disposing the switching element in the grip portion away from the electronic component such as the microcomputer, it is possible to reduce thermal protection measures for the electronic component without increasing the overall length of the electric tool.
[実施形態1]
以下、図1から図3に基づいて、本発明の実施形態1に係る電動工具の説明を行なう。本実施形態に係る電動工具は、DCブラシレスモータを駆動源とする回転打撃工具(インパクトドライバ)である。ここで、図1は実施形態1に係る電動工具の縦断面図、図2はDCブラシレスモータの駆動回路の構成を表す図面である。また、図3はDCブラシレスモータのモータ用基板及び電力用回路基板の背面図等である。
[Embodiment 1]
Hereinafter, the power tool according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. The electric tool according to the present embodiment is a rotary impact tool (impact driver) using a DC brushless motor as a drive source. Here, FIG. 1 is a longitudinal sectional view of the electric power tool according to the first embodiment, and FIG. 2 is a drawing showing a configuration of a drive circuit of the DC brushless motor. FIG. 3 is a rear view of the motor board and power circuit board of the DC brushless motor.
<電動工具の概要について>
本実施形態に係る電動工具10のハウジング11は、図1に示すように、筒状のハウジング本体部12と、そのハウジング本体部12の側部(図1では下部)から突出するように形成されたグリップ部15とから構成されている。グリップ部15は、使用者が電動工具10を使用する際に握る握り部位15hと、その握り部位15hよりも突出端(下端)側に位置する露出部位15pとから構成されている。握り部位15hは、使用者が握り易いように比較的小径に形成されている。そして、握り部位15hの基端部に使用者が指先で引き操作するトリガ形式のスイッチレバー15rが設けられている。
また、グリップ部15の露出部位15pは、握り部位15hに対して前後方向に拡開するように構成されており、その露出部位15pの下側に電池パック(図示省略)が連結される電池パック連結部16が設けられている。
<About the outline of electric tools>
As shown in FIG. 1, the
The exposed portion 15p of the
ハウジング本体部12には、後側から順番にDCブラシレスモータ20、遊星歯車機構24、スピンドル25、打撃力発生機構26、及びアンビル27が同軸に収納されている。そして、前記DCブラシレスモータ20の回転が遊星歯車機構24を介してスピンドル25に伝達され、そのスピンドル25の回転力が打撃力発生機構26によって回転打撃力に変換されて、アンビル27に伝えられる。アンビル27は、ハウジング本体部12の先端に設けられた軸受12jによって、軸回りに回転自在、かつ軸方向に変位不能に支持されている。アンビル27の先端部には、ドライバビットやソケットビット等(図示省略)を装着するためのチャック部27tが設けられている。
In the housing
<DCブラシレスモータ20について>
DCブラシレスモータ20は、図1に示すように、永久磁石を備える回転子22と、駆動コイル23cを備える固定子23とから構成されている。固定子23は、筒体部(図示省略)と、その筒体部の内周面から半径方向内側に突出した6本の歯部23pとを備えており、それらの歯部23pが回転子22の周囲に等間隔で配置されている。そして、各々の歯部23pに絶縁部材を介した状態で前記駆動コイル23cが巻装されている。
また、固定子23の後端部には、回転子22の磁極の位置を検出するための磁気センサ32がモータ用基板33(後記する)を介して取付けられている。これにより、磁気センサ32で回転子22の磁極の位置を検出しながら、後記する駆動回路40により各々の駆動コイル23cに順番に電流を流すことで、前記回転子22を回転させることができる。
<About DC
As shown in FIG. 1, the DC
Further, a
<磁気センサ32ついて>
磁気センサ32は、3個一組で使用され、3個の磁気センサ32が周方向に互いに等間隔で配置されている。3個の磁気センサ32は、図3に示すリング状のモータ用基板33に取付けられており、そのモータ用基板33がDCブラシレスモータ20の固定子23と同軸の状態でその固定子23の後端部にネジ止めされている(図1参照)。
また、モータ用基板33には、駆動コイル23cの巻き線と動力線41(後記する)とを接続する中継部T(図3参照)が設けられている。
<About
The
Further, the
<駆動回路40ついて>
DCブラシレスモータ20の駆動回路40は、図2に示すように、電源回路部42と、6台のスイッチング素子44から構成された三相ブリッジ回路部45と、その三相ブリッジ回路部45のスイッチング素子44を制御する制御回路部46とを備えている。電源回路部42は、前記電池パック内のバッテリ42vから電池パック連結部16のターミナル42tを介して電動工具10に供給された電力を受ける部分である。電源回路部42は、前記ターミナル42tに接続される電源線42cと、電源線42cに対して並列に接続された電源平滑用コンデンサ43cと、電源線42cに対して直列に接続された電流検出用のシャント抵抗43sとを備えている。
三相ブリッジ回路部45は、電源平滑用コンデンサ43cと並列の状態で電源線42cに接続されており、その三相ブリッジ回路部45の三本の出力線41(以下、動力線41という)が上記したようにモータ用基板33の中継部Tを介して対応する駆動コイル23cの巻き線に接続されている。ここで、三相ブリッジ回路部45のスイッチング素子44としては、例えば、電界効果型トランジスタ(FET)が使用される。
<About the
As shown in FIG. 2, the
The three-phase
制御回路部46は、スイッチング素子44を動作させるマイコンやIC等の電子部品により構成されている。制御回路部46は、上記した3個の磁気センサ32の信号を受信し、その信号に基づいて三相ブリッジ回路部45を構成する各々のスイッチング素子44をオン・オフ制御する(白矢印参照)。これにより、固定子23の各々の駆動コイル23cに対し、順番に電流を流すことができるようになる。
また、制御回路部46には、締付け速度切替え用や工具用ライトオンオフ用の各種のスイッチ46a、46bの信号が入力される。さらに、制御回路部46には、締付け速度やバッテリ容量等を表示するLED46x、46yが組み込まれている。
DCブラシレスモータ20の駆動回路40は、電子回路基板50と、電力用回路基板60とによってグリップ部15内に設置されている。
The
The
The
<電子回路基板50について>
電子回路基板50は、駆動回路40の制御回路部46、各種のスイッチ46a、46b、及びLED46x、46yが装着される基板である。電子回路基板50は、図1に示すように、グリップ部15の露出部位15pの内側で、かつ電池パック連結部16の上面に沿って寝かされた状態で取付けられている。
ここで、グリップ部15の露出部位15pの前部表面には、各種のスイッチ46a、46bを操作する操作部(図示省略)と、各種のLED46x、46yの表示を確認できる表示確認部(例えば、透明部)とが設けられている。
<About the
The
Here, on the front surface of the exposed part 15p of the
<電力用回路基板60について>
電力用回路基板60は、三相ブリッジ回路部45を構成する6台のスイッチング素子44と、電源回路部42の電源平滑用コンデンサ43c、シャント抵抗43s等が装着される基板である。電力用回路基板60は、図1に示すように、その基板面が前記モータ用基板33の基板面と同様に電動工具10の前方を指向した状態で、グリップ部15の握り部位15hの内側に起立した状態(握り部位15hの長手方向に沿った状態)で位置決めされている。そして、電力用回路基板60の左右両端縁がグリップ部15の握り部位15hの内壁面に支持されている。
<About the
The
電力用回路基板60の基板前面には、3台のスイッチング素子44が所定間隔をおいて縦方向に並べられた状態で取付けられており、その基板前面の下部に電源平滑用コンデンサ43cが配置されている。また、電力用回路基板60の基板後面には、図3に示すように、同じく3台のスイッチング素子44が所定間隔をおいて縦方向に並べられた状態で取付けられており、その基板後面の下部にシャント抵抗43sが配置されている。さらに、電力用回路基板60の基板前面、基板後面に取付けられたスイッチング素子44の表面は、図1に示すように、例えば、アルミ合金製の放熱板65によって覆われている。
また、電力用回路基板60と電子回路基板50とはフレキシブルな制御ケーブル62によって電気的に接続されている。
さらに、電力用回路基板60には、図3に示すように、駆動回路40の電源線42cの一端が接続されており、それらの電源線42cの他端が、図2に示すように、電池パック連結部16のターミナル42tに接続されている。また、前記電力用回路基板60とモータ用基板33の中継部Tとは、図3に示すように、ほぼ平行に配置された3本の動力線41によって接続されている。ここで、電力用回路基板60とモータ用基板33とは各々の基板面が共に前方を指向しているため、3本の動力線41が捻じれるようなことがなく、配線スペースをコンパクトにできる。
Three switching
The
Further, as shown in FIG. 3, one end of the
<本実施形態に係る電動工具10の長所について>
本実施形態に係る電動工具10によると、スイッチング素子44は、図1に示すように、グリップ部15の内部に配置されて、スイッチング素子44を動作させる電子部品用の電子回路基板50から離されている。このため、スイッチング素子44の熱が制御回路部46のマイコン等(電子部品)に伝わり難くなり、電子部品に対する熱保護対策を軽減できる。
また、スイッチング素子44はグリップ部15の内部に配置されているため、DCブラシレスモータ20の後方にスイッチング素子44用の空間を設ける必要がなくなり、電動工具10の全長寸法が大きくなることがない。
<Advantages of the
According to the
Further, since the switching
さらに、電力用回路基板60はその幅方向における両端縁がグリップ部15の内壁面に支持されているため、電力用回路基板60とグリップ部15との接触面積が小さくなり、スイッチング素子44の熱がグリップ部15に伝わり難くなる。
また、電力用回路基板60の基板面がDCブラシレスモータ20の端面に装着されたモータ用基板33の基板面とほぼ同方向を指向しているため、電力用回路基板60(スイッチング素子44)とモータ用基板33(DCブラシレスモータ20)をつなぐ三本の動力線41に捻じれが生じ難く、配線スペースをコンパクトにできる。
また、スイッチング素子44は、アルミ合金製の放熱板65(放熱材)に覆われているため、スイッチング素子44が高温になり難く、それらのスイッチング素子44の熱がグリップ部15に伝わり難くなる。
Furthermore, since both ends of the
Further, since the board surface of the
Moreover, since the switching
<変更例>
ここで、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、本実施形態では、スイッチング素子44をアルミ合金製の放熱板65で覆う例を示したが、前記放熱板65を設ける代わりにグリップ部15の内壁面を断熱材で覆う構成でも可能である。また、スイッチング素子44をアルミ合金製の放熱板65で覆った状態で、さらにグリップ部15の内壁面を断熱材で覆う構成でも可能である。また、スイッチング素子44を放熱板65で覆う代わりに断熱材で覆う構成でも可能である。
また、本実施形態では、スイッチング素子44を電力用回路基板60の基板前面と基板後面とに3台づつ取付ける例を示したが、電力用回路基板を二枚作成して各々の電力用回路基板にスイッチング素子44を3台づつ取付ける構成も可能である。これにより、スイッチング素子44の冷却効率を向上させることができる。
また、本実施形態では、電動工具10としてインパクトドライバを例示したが、前記インパクトドライバ以外の電動工具に本発明を適用することも可能である。
<Example of change>
Here, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified without departing from the gist of the present invention. For example, in the present embodiment, an example in which the
Further, in the present embodiment, an example in which three switching
In the present embodiment, an impact driver is exemplified as the
10・・・・電動工具
12・・・・ハウジング本体部
15・・・・グリップ部
15h ・・・握り部位
16・・・・電池パック連結部
20・・・・DCブラシレスモータ
33・・・・モータ用基板
40・・・・駆動回路
44・・・・スイッチング素子
46・・・・制御回路部
50・・・・電子回路基板
60・・・・電力用回路基板
65・・・・放熱板
10 ...
請求項1の発明は、固定子と、回転子とを有するDCブラシレスモータと、前記DCブラシレスモータを収容するハウジング本体部と、前記ハウジング本体部の下方に設けられるグリップ部と、前記グリップ部の下方に設けられ、ターミナルを備える電池パック連結部と、マイコンを備える第1の回路基板と、6台のスイッチング素子を備える第2の回路基板とを有する電動工具であって、前記第2の回路基板には、2本の電源線と、前記固定子の駆動コイルに接続される3本の出力線が接続されていることを特徴とする。 The invention according to claim 1 is a DC brushless motor having a stator and a rotor, a housing main body portion that accommodates the DC brushless motor, a grip portion that is provided below the housing main body portion, A power tool having a battery pack connecting portion provided below and having a terminal, a first circuit board having a microcomputer, and a second circuit board having six switching elements, wherein the second circuit The substrate is connected to two power lines and three output lines connected to the driving coil of the stator .
本発明によると、スイッチング素子は第2の回路基板に設けられており、第1の回路基板に設けられたマイコンからは離されている。このため、スイッチング素子の熱がマイコン等に伝わり難くなり、マイコン等の電子部品に対する熱保護対策を軽減できる。 According to the present invention, the switching element is provided on the second circuit board and is separated from the microcomputer provided on the first circuit board . Therefore, heat of the switching element is not easily transmitted to the microcomputer or the like, can be reduced thermal protection for the electronic components such as a microcomputer.
請求項2の発明によると、第2の回路基板の一方の面には3台のスイッチング素子が装着されており、前記第2の回路基板の反対側の面には3台のスイッチング素子が装着されていることを特徴とする。 According to the invention of claim 2, three switching elements are mounted on one surface of the second circuit board, and three switching elements are mounted on the opposite surface of the second circuit board. It is characterized by being.
<電子回路基板50について>
電子回路基板50は、駆動回路40の制御回路部46、各種のスイッチ46a、46b、及びLED46x、46yが装着される基板である。電子回路基板50は、図1に示すように、グリップ部15の露出部位15pの内側で、かつ電池パック連結部16の上面に沿って寝かされた状態で取付けられている。
ここで、グリップ部15の露出部位15pの前部表面には、各種のスイッチ46a、46bを操作する操作部(図示省略)と、各種のLED46x、46yの表示を確認できる表示確認部(例えば、透明部)とが設けられている。
即ち、電子回路基板50が本発明の第1の回路基板に相当する。
<About the
The
Here, on the front surface of the exposed part 15p of the
That is, the
<電力用回路基板60について>
電力用回路基板60は、三相ブリッジ回路部45を構成する6台のスイッチング素子44と、電源回路部42の電源平滑用コンデンサ43c、シャント抵抗43s等が装着される基板である。電力用回路基板60は、図1に示すように、その基板面が前記モータ用基板33の基板面と同様に電動工具10の前方を指向した状態で、グリップ部15の握り部位15hの内側に起立した状態(握り部位15hの長手方向に沿った状態)で位置決めされている。そして、電力用回路基板60の左右両端縁がグリップ部15の握り部位15hの内壁面に支持されている。
即ち、電力用回路基板60が本発明の第2の回路基板に相当する。
<About the
The
That is, the
Claims (5)
前記DCブラシレスモータが収納されている筒状のハウジング本体部と、前記ハウジング本体部の側部から突出するグリップ部とを備えており、
前記スイッチング素子は前記グリップ部の内部に配置されて、前記スイッチング素子を動作させる電子部品用の電子回路基板から離されていることを特徴とする電動工具。 An electric tool configured to use a DC brushless motor as a drive source and to control the DC brushless motor by a switching element,
A cylindrical housing main body in which the DC brushless motor is housed, and a grip portion protruding from a side portion of the housing main body,
The electric power tool characterized in that the switching element is disposed inside the grip portion and is separated from an electronic circuit board for an electronic component that operates the switching element.
前記グリップ部の突出端には、電池パックが着脱可能に連結される電池パック連結部が形成されており、
前記電子部品用の電子回路基板は、前記グリップ部の空間内であって前記電池パック連結部に沿って配置されていることを特徴とする電動工具。 The electric tool according to claim 1,
A battery pack connecting portion to which the battery pack is detachably connected is formed at the protruding end of the grip portion,
The electric circuit board for the electronic component is disposed in the space of the grip portion and along the battery pack connecting portion.
前記スイッチング素子は電力用回路基板に装着されており、
前記電力用回路基板は、その基板面が前記DCブラシレスモータの端面に装着されたモータ用基板の基板面とほぼ同方向を指向した状態で、前記グリップ部の長手方向に沿って位置決めされており、
前記電力用回路基板の幅方向における両端縁が前記グリップ部の内壁面に支持されていることを特徴とする電動工具。 The electric tool according to claim 1 or 2,
The switching element is mounted on a power circuit board;
The power circuit board is positioned along the longitudinal direction of the grip portion with the board surface oriented in substantially the same direction as the board surface of the motor board mounted on the end face of the DC brushless motor. ,
A power tool characterized in that both end edges in the width direction of the power circuit board are supported by an inner wall surface of the grip portion.
前記スイッチング素子は、放熱材、あるいは断熱材で覆われていることを特徴とする電動工具。 The electric tool according to any one of claims 1 to 3,
The electric power tool, wherein the switching element is covered with a heat radiating material or a heat insulating material.
グリップ部の内壁面は、放熱材、あるいは断熱材で覆われていることを特徴とする電動工具。
The electric tool according to any one of claims 1 to 4, wherein
An electric tool characterized in that an inner wall surface of a grip part is covered with a heat radiating material or a heat insulating material.
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