新阳能源井下皮带自动化改造技术方案.doc

新阳能源带式输送机自动化改造技术协议
新阳能源井下皮带自动化改造
技术协议

甲方：山东新阳能源有限公司
乙方：山东能源机械集团通力装备制造有限公司
新汶矿业集团山东新阳能源有限公司（以下简称甲方）和山东能源机械集团通力装备有限公司（以下简称乙方）就三采一层运输下山、西翼运输巷两部带式输送机电气控制部分及现有运输系统的集成控制系统的改造达成如下技术协议：
一、工作范围
（一）、甲方范围
1、负责对乙方最终完成的系统进行验收。
2、安排专人配合乙方现场技术服务人员的工作。
3、配备电气相关专业的技术人员进行安装和调试，以便为日后对带式输送机的维修、维护以及带式输送机能够安全和可靠地运行提供技术保障。
（二）、乙方范围
1、乙方提供满足本协议要求所必须的全套硬件设备、软件、技术性能和各项服务。
2、乙方负责安装、调试其提供的所有硬件设备和软件。
3、乙方负责按照甲方进行软硬件的安装、调试、培训等工作，乙方允许并指导甲方的工作人员参与系统的安装、调试、诊断及解决问题等各项工作。
4、乙方到现场了解设备的安装需求和布置要求，提供全套的实施方案，及相关技术文件和图纸资料。
5、乙方在工程实施期间认真遵守甲方的各项管理规章制度。
二、项目介绍
（一）、 概述
新阳能源井下原煤运输系统分为大巷主运系统（-506中央煤仓）和西翼主运系统，大巷主运系统包含：东、西两翼两部主运皮带，二采矸石仓两条绕道皮带，矸石仓、原煤仓一部联络皮带以及3部给煤机，运输距离共计1150米；西翼主运系统包含6部皮带，运输距离共计4200米，原煤运至二采煤仓。
（二）、基础参数

1、主运系统运输简图：
矸石仓

二采煤仓给煤机

联络巷皮带

中央煤仓

二采矸石
仓给煤机
二采矸石绕道第一部皮带

西翼主运皮带
二采矸石绕道第二部皮带

一采煤仓给煤机
东翼主运皮带

2、西翼主运系统运输简图：
二采七层运输下山皮带
三采探巷第一部皮带
西翼运输巷第一部皮带
三采一层运输下山皮带
二采七层运输巷第一部皮带

二采煤仓

二采七层运输巷第二部皮带

三、集控系统设计方案说明
甲方的集控方案采用“调度室上位机+主集控台(中央煤仓)+副集控台（二采煤仓）+分布式子站”的网络结构，系统采用工业总线技术（PROFIBUS）和光纤通讯介质，实现与各控制设备及综保等组成分布式集成控制系统。
其中主集控台负责整个系统的监测与控制及中央煤仓运输系统子站、给煤机监测与控制；副集控台负责二采煤仓运输系统子站的监测与控制。通信网络系统数据传输采用PROFIBUS现场总线技术，传输介质为光纤，负责各分站与主副站、主副站之间、主副站与上位机间的通信，将现场设备采集到的信息以及程序的内部的信息传送到地面上位机管理系统，同时也可将上位机系统发出的控制指令传送到控制器。
井下视频系统以光纤为传输介质，采用点对点方式把井下视频信号传送至主控室和地面调度室，通过视频技术和图像处理技术实现实时监视。
集控方案设计采用开放式编程软件和开放式的数据通信协议，通过可编程控制器（西门子PLC）和PROFIBUS技术，对煤矿主煤流运输皮带机、给煤机和刮板机等设备实现远程集中控制和保护。具备《煤矿安全规程》规定的各项保护以及完善的视频监控功能。该系统集监视、控制于一体，具有自动化程度高、安全性高、实用性强、运行可靠等优点，能实现皮带运输系统现场岗位的无人值守，从而达到减人增效、提高矿井安全程度的目的，系统组成及功能如下：
（一）、主、副集控台
主、副集控台由矿用隔爆型PLC控制箱及本安型不锈钢操作台组成，主、副集控台以西门子S7-300为核心元件配置以太网口，就近接入井下环网交换机，上传地面控制室。不锈钢操作台面板为腐蚀雕刻，配置可触摸显示屏,进行系统运行状态的监视和控制。可任意组合皮带运输线的台数及控制动作顺序，包括特殊“山”字形运输线控制流程等，各皮带的启动和停止及故障有醒目指示灯显示，实现运输系统集中控制、集中操作、集中显示。
集控台分为中央煤仓主集控台和二采煤仓副集控台两部分组成。二采煤仓副集控台作为副台可受主集控台（中央煤仓主集控台）的控制，该状态下副台作为单机控制箱不具备控制西翼运输巷6部皮带的集控功能，与主控室处于解锁状态时，副台也可以作为西翼6部皮带的中心控制站对西翼运输巷6条皮带进行集控；同时主、副站要求各预留4部皮带的接口作为备用，以便以后扩展使用。
集控台可实现皮带机所有运行数据的监测与控制，可实现控制、拖动、监测的无缝连接，实现整个皮带机的逻辑控制、速度设定、现场设备状态和数据采集，以及与皮带机的联锁控制。
1、具体功能如下：
①两台主、副集控台所组成的控制系统满足本运输系统长距离、多皮带、工况复杂的控制要求，既可在操作台或触摸屏进行皮带机的连锁控制，又可通过操作台上的按钮对每部皮带机、给煤机进行分步控制。
②集控系统主要由主控制箱、KXJ-127/660和ZJT变频电控组成，井下每条运输皮带机分别有单独的电控系统，通过通讯光缆接入集控系统。
③主、副集控台选用人机交互界面触摸屏，可实时监控显示皮带机系统的运行状态、故障位置、故障类型等参量，并可根据胶带机系统的故障性质，进行紧急停机、顺序停机、发出报警声光信号。并具有起、停、运行时间统计，变频器（电机）电流、皮带运行速度、电机温度显示及统计功能，并能够进行故障诊断，各种时间、故障统计存储时间不少于1年，并能以报表及曲线的形式对历史数据查询。
④系统具有通信功能，提供通信接口通过与其他被控设备进行通行，可采集其他被控设备的主要保护、参数及其他被控皮带运行的有关信息，同时能够将各种信息上传至地面调度室。
⑤皮带联锁运行时,逆（顺）运煤方向依次延时起动各台输送机，防止同时起动造成电网的过载，同时还能防止起动过程中因故不能起动的输送机被煤压住。
⑥触摸屏可操作性强，人机画面友好，系统以图形、动画和汉字的形式显示设备起、停和各种保护传感器的情况，并用不同的颜色区分。监控画面符合岗位人员操作习惯，画面整洁、效果逼真、监控方便。操作台和集控室具有全面的语音报警功能。
⑦可将二采煤仓副集控台的所有信息上传至中央煤仓主集控台，并实现由中央煤仓控制西翼运输巷6部皮带，且对西翼运输巷皮带在中央煤仓主集控台控制、操作、信息读取效果与二采煤仓副集控台效果等同。
⑧在大巷中央煤仓、大巷矸石仓、二采煤仓安装煤位传感器实现煤仓煤位的在线实时监视。
（二）、分站
分站由隔爆兼本安控制箱组成，其包括PLC各I/O模块、模拟量模块、以太网模块、DP通讯模块、RS485接口，控制箱实现相应皮带的就地控制、信息采集及各智能设备接入，与主站及其它分站实现光纤传输。
1、功能要求
①新安装两台KXJ-127/660控制箱作为分站，实现三采一层运输下山皮带、西翼运输巷第一部皮带变频器的的启停控制，具备防滑保护、堆煤保护、防跑偏保护、温度保护、烟雾保护和自动洒水六大保护功能，符合《煤矿安全规程》（2011）及《新矿集团2013年技术规范》相关要求，并具备现场保护模拟试验、故障声光报警等功能。
②将三采探巷第一部皮带、二采七层运输下山皮带、二采七层运输巷第一部皮带、二采七层运输巷第二部皮带四部皮带的原有皮带机保护装置传感器改至现有四台ZJT变频电控箱，使其具备防滑保护、堆煤保护、防跑偏保护、温度保护、烟雾保护和自动洒水六大保护功能，并实现保护模拟试验、故障声光报警等功能，以满足现有方案要求。
③新安装的两台皮带控制箱能够对两部皮带的变频器进行检控，配合变频器供应商实现皮带机用变频器的闭环控制和变载调速。
④新安装的两部控制箱能够采集皮带机各传感器、控制开关等设备参数、状态，并以从站的方式将各类数据上传至中心站，实现主从访问。
⑤控制分站电源侧具有过载、过压、过流、欠压、电源缺相等自动保护功能。
⑥控制箱配以液晶显示屏，配置灵活，汉字显示，信息直观，便于现场调试、使用和维护。控制分站具备“就地”、“集控”两种工作方式，“就地”模式下各控制箱脱离集控，只能采用人工就地启停；“集控”模式下与“就地”控制相闭锁，需要在集控室或调度室进行控制。
2、皮带机保护系统
每部皮带机装设防滑保护、堆煤保护、防跑偏保护、温度保护、烟雾保护和自动洒水装置皮带六大保护，符合煤矿安全规程相关条款和国家及行业相关标准规定。
①跑偏保护：在机头、机尾各安装一对防跑偏开关。当皮带继续跑偏到40°时开关动作，报警并延时（7s可调）停机。
②堆煤保护：在机头卸载处和给煤点安装堆煤传感器，当煤出现堆积时，堆煤保护持续动作一定时间后报警并立即停机。
③打滑保护：安装KCS测速装置，连续监测皮带速度，显示正常运行速度，提供胶带机打滑速度信号，瞬时的打滑加延时屏蔽，连续打滑（低速）时报警并停机。
④烟雾保护：在机头集中驱动部安装烟雾传感器，作为温度或打滑保护的后备保护。烟雾保护动作时报警、立即停机，并实施洒水。
⑤温度保护：能够接入主电机及驱动滚筒轴承安装的温度传感器信号，超过温度设定值报警并立即停机。巨力公司应备好安装孔。
⑥洒水电动球阀：安装在机头驱动部，当烟雾传感器、温度传感器动作时，自动控制灭火洒水（也可进行防尘洒水），洒水工作报警并停机。
⑦防尘喷雾：防尘洒水电磁阀能够与皮带机启停联锁，也可独立控制打开或关闭。
⑧各类传感器、通讯接口数量满足现场要求，并留有足够的预留接口，系统考虑破碎机与给煤机的运行情况的接入检测。
⑨皮带控制器具备完善的语言报警提示功能，如各种传感保护和故障、沿线闭锁及沿线故障等，对设备起停进行预警，声音响亮，传输距离远，相关信息并实时上传控制中心。
⑩分站具有故障保护和查询功能，当保护出现故障的时候，将保护情况进行记录，便于事后查询，对所有的保护具有故障性质和故障地点显示功能。
（三）、操作方式
本设计方案主、副集控台具备“远控”、“集控”、“就地”三种模式，每条（部）皮带机、给煤机具备“集控”、“就地”两种模式。
具体如下：
1、远控操作：
以主集控台为集控中心，接收来自调度室的控制指令，操作员可在调度室自动按程序开、停所有皮带机及给煤机，既可根据选定的皮带运行次序进行“一键起停”也可进
行单机逐部操作。此时，主、副集控台旋钮均打至“远控”位置，操作面板及分站对应的单机皮带机控制旋钮均打至“集控”位置，主、副站现场控制指令被屏蔽，只可进行紧急停车。远程操作要求具有集控操作、就地操作的等效功能。
2、集控操作：
以主集控台为集控中心，主、副集控台旋钮打至“集控”位置，操作人员只允许在主集控台进行操作，可按照选定皮带顺序“一键起停”实现顺煤流或逆煤流起车、顺煤流停车。此时，副站现场控制指令被屏蔽，不允许操作，但急停按钮有效。操作面板及分站对应的单机皮带机控制旋钮均打至“集控”位置。该种工况下皮带机、给煤机有联锁功能。
集控方式下的联锁控制如下所述：
①集控方式用于正常生产，由主控室的控制台控制，按照煤流设备队列的闭锁关系，实现设备按顺煤流或逆煤流方向成组或逐台顺序延时起车，按顺煤流方向成组或逐台顺序延时停车。设备起停的延时时间随设备而异，原则是运行时减少皮带启动空运时间，停车时不堆煤。
②集控自动起车的过程中，鸣笛示警。操作人员若发现问题，可按下就地禁起按钮，终止起车过程。控制室能立即知道哪台设备出了问题，并采取措施。
③在运行期间，若某台设备因故障停车，能自动使队列中该设备之前的所有设备停车。
④无论在哪种方式下，就地操作人员发现问题，均可按下就地停车按钮，使设备停车。
⑤紧急情况下，按下控制台上的急停按钮，能立即使所有设备紧急停车。
⑥控制系统与保护系统实现连锁，保护系统正常时，才允许启动；故障时，系统报警停机。
⑦故障处理后，按下复位按钮，解除故障闭锁。
3、就地操作：
①当主集控台旋钮打至“就地”位置、副集控台旋钮打至“集控”位置时，操作人员只允许在主集控台操作，可任意控制大巷5部皮带，3部给煤机以及西翼运输巷6条皮带机单机。此时，分站对应的单机皮带机控制旋钮均打至“集控”位置，副站控制面板对应的单机皮带机控制旋钮均打至“集控”位置，主站控制面板对应的单机皮带机控制旋钮均打至“就地”位置，副站现场控制指令被屏蔽，不允许操作，但急停按钮有效。该种工况下皮带机、给煤机无联锁功能。
②当主集控台旋钮打至“就地”位置、副集控台旋钮打至“就地”位置时，操作人员允许在主、副集控台分别操作，此时主、副集控台相互独立，主集控台可分别控制大巷5部皮带，3部给煤机单机；副集控台可分别控制西翼运输巷6条皮带机单机。此时，操作面板对应的单机皮带机控制旋钮均打至“就地”位置，分站对应的单机皮带机控制旋钮均打至“集控”位置。该种工况下皮带机、给煤机无联锁功能。
③当分站对应的单机皮带机控制旋钮均打至“就地”位置时，可在控制器上通过设备的单独起动、停止按钮控制设备，此档一般在设备调试初期应用，前后设备运行无联锁关系。
四、语音电话系统
1、系统将语音对讲系统与故障告警系统融合在一起，并且通过以太网将信号上传，实现了井上与井下的语音对讲；通过PLC的触发实现了井上调度室与井下皮带沿线机道的同步语音开车预警与故障报警。井上下语音喊话通过以太网传输监控系统在监测到报警信息后除弹出报警信息或改变颜色、语音报警等措施外，画面还有明显变化，如闪动，提醒值班司机立即处理。
2、语音系统将音频信号以标准IP包形式在井下工业网络上进行传送， 解决传统广播系统存在的长距离音频功率传送布线困难、损耗大、音质不佳、维护管理复杂、互动性能差等问题。
3、在各胶带机头、给煤机、集控室各设1台语音终端。
4、可将语音信号装置通过语音网关将音频信号转换成数字信号通过光缆传输至工业以太网，与集控中心控制终端相连，实现井下运输线各条皮带之间、地面与井下语音通话。并具有远程互打点功能，即地面可以通过以太网向井下运输线分别打点，井下现场的打点信号在本条运输线之间通讯，同时在集控室能区分是哪条皮带机的信号。
5、语音系统设备具有消除自激和静噪设计，采用纯数字的传输方式，在制作、处理、传输过程中不会产生噪音累积，引起信噪比下降而导致信号劣化，终端频响范围为100Hz-10kHz，功放不失真输出功率为5W，响度不低于100dB。
6、地面中控室控制员可在任何状态下和单个、分区、全体用户紧急广播，充分体现调度优先。
五、视频系统
1、在大巷矸石仓联络巷两部皮带、三采探巷第一部皮带、三采一层运输下山皮带、西翼运输巷第一部皮带机尾、二采煤仓集控室、二采七层运输下山皮带拐弯处各安装一部摄像仪，对煤流及设备运行情况进行实时监视，除在中央煤仓集控室显示外，还可在地面调度室进行集中显示。
2、将西翼运输大巷原有三部摄像头视频信号引至中央煤仓集控室，并实现在地面调度室进行集中显示。
3、系统具有实时日期和时钟视频叠加功能，对输送机全程视频图像进行实时日期、时钟预览和录像，保证运输过程的完整性和真实性。其日期和时钟在画面中的显示方式和显示位置可根据现场实景进行调整。
4、系统具多画面显示方式下，其显示位置可以人为调整。
5、系统具有录像资料转制DVD光盘存储功能，便于资料的保存和资料审阅的便捷，对剩余硬盘容量显示和不足警示，提供线性和循环录像两种模式，并具有客户端录像资料的检索、管理和回放功能。
六、二期工程：调度室集中控制系统
在完成设备层集成控制的基础上完成二期项目，以实现即不影响生产接续，又确保稳步推进的目的。
二期硬件投资按以下功能配备：
（一）、上位监控系统
1、在调度室安装一部工控机作为上位机，实时监测所有设备参数和工作状态，并通过光缆就近接入千兆工业以太环网（已建成）集成进矿井综合自动化系统供电平台集控系统中进行远程监控。
2、系统以图形、动画和汉字的形式显示设备起、停和各种保护传感器的情况，并用不同的颜色区分。监控画面符合岗位人员操作习惯，画面整洁、效果逼真、监控方便。操作台和集控室具有全面的语音报警功能。
3、系统集成远程各种参数设置和调整功能，无需经过第三方软件，同时要求具备WEB远程发布功能。
4、可实时监控显示皮带机系统的运行状态、故障位置、故障类型等参量，并可根据胶带机系统的故障性质，进行紧急停机、顺序停机、发出报警声光信号。并具有起、停、运行时间统计，变频器（电机）电流、电压、频率、功率、皮带运行速度、电机温度显示及统计功能，并能够进行故障诊断，各种时间、故障统计存储时间不少于1年，并能以报表及曲线的形式对历史数据查询。
5、上位监控机具有核对密码后才能进入的PLC编程功能，无需另设编程器。上位监控机用鼠标进行所有的操作，完成运输系统的起动、正常停止、紧急停止操作及打点联络，实现运输自动化。
（二）、上位机控制功能
调度室集中操作方式可分为“集中手动”及“集中自动”两种。
1、集中手动方式：即通过计算机鼠标器，实现对单台设备的起停控制。
2、集中自动方式：即通过计算机鼠标器，由操作人员根据工艺要求预选流程菜单，由键盘输入相关指令，组成运行时所需要的流程并确认后,由程控系统根据按所选流程“逆”或“顺”煤流依次自动启动各设备。
七、设备整机配置明细表
1、 集控系统
集控系统配置
二采煤仓集控室
序号
名称
型号
单位
数量

备注
1
防爆集控箱
KXJ-127D
套
1

操作台改造
2
光电转换模块
6GK1503-3CC00
个
8

西门子
3
EM277
6ES7 277-0AA22-0XA0
个
2

西门子
4
DP头
6ES7 972-0BA12-0XA0
个
2

5
DP头（带编程口）
6ES7 972-0BB12-0XA0
个
2

6
双绞线
6XV1830-0EH10
米
100

西门子
7
矿用电缆4芯

千米
1

8
单模光缆
MGXTSV-4B1
千米
6

9
超声波料位计

套
1

10
隔爆接线盒
JHH-6
套
12

11
声光组合信号器
XJH127
套
4

中央煤仓集控室
1
防爆集控箱
KXJ-127D
套
1

配操作台、触摸屏
2
超声波料位计

套
2

3
声光组合信号器
KXH -127
套
4

4
隔爆接线盒
JHH-6
套
10

5
矿用电缆4芯
MYQ-4×1.0
千米
2

地面调度室
1
工控机
IPC-610E
台
1

研华
2
WINCC组态软件
6AV6 381-1BM06-0CV0
套
1

3
控制卡
PCI-1750
套
1

研华（含驱动）
2、视频监控系统
视频监控系统配置
序号
名称
型号
单位
数量
单价
（万元）
总价
（万元）
备注
1
防爆光纤摄像仪
KBA121A
台
5

含光端机、支架云台
2
矿用硬盘录像机
LBA127Y
台
1

3
防爆显示器
YHJ-171
台
2

4
画面分割器

套
2

32路　
5
光纤熔接盒
JHHG
套
8

本安型
6
四芯单模光纤
MGXTSV-4B1
千米
2

7
同轴电缆

米
800

8
附件

1
套

光纤耦合器等
3、5#、6#电控配置表
名 称
规格
单位
数量
备注
矿用隔爆兼本质安全型组合信号箱
XJH127
台
15

防爆控制箱（带按钮）

台
2

矿用本质安全电路用接线箱
JHX-50
台
14

矿用隔爆兼本质安全型电源箱
DXJ2-127(A)
台
2

烟雾传感器
GQQ0.1
个
2

温度传感器（铠装）
GWD40
个
15

矿用隔爆型电磁阀
DFB4/7.5
个
2

煤位传感器
GUJ50
个
2

测速装置
GSD6
套
2

跑偏传感器
GEJ40
个
12

信号电缆
MKVVP4×1
千米
2

控制电缆
MKVVP12×1
千米
4
二采煤仓用
总线电缆(并行)
MHYVR42
条
2

模拟量输入输出模块（4路）
EM235
块
2

声光组合信号器
KXH -127
套
4

单模光纤
MGXTSV-4B1
千米
4
视频传输

八、设计标准、设计规范
（1）执行GB3836-2000.1.2.4标准
（2）《分散型控制系统工程设计规定》 （HG/T20573-95）
（3）《过程检测和控制系统用文字代号和图形符号》（HG/T20505-2000）
（4）《控制室设计规定》 （HG/T20508-2000）
（5）《仪表供电设计规定》 （HG/T20509-2000）
（6）《信号报警、联锁系统设计规定》 （HG/T20511-2000）
（7）《仪表系统接地设计规定》 （HG/T20513-2000）
（8）《自动化仪表工程施工及验收规范》 （GB50093-2002）
（9）《工业过程测量和控制装置的电磁兼容性》（GB/T13926-92 ）
（10）《矿山电力设计规范》 （GB50070-94）
（11）《带式输运机电控装置技术条件》 （MT/T184-1999）
（12）《工业电视系统设计规范》 （GBJ115-87）
（13）《煤矿安全规程》 （2011年版）；
其它国内及国际的相关通用标准。
九、供货要求
1、 供货地点：乙方负责送货到新阳能源。
2、到货时间：2014年 月 日前。
3、 乙方需提供满足本项目要求所必须的硬件、软件和各项服务，包括：系统设计（系统总图、电气原理图、接线图、机械图）、组网、现场调试，并能达到本规范书所要求的性能指标。
4、乙方所提供的硬件设备应符合制造商公布的质量标准及并提供相应资质证书。
5、乙方所提供的软件不涉及版权纠纷，应具有功能、性能参数和使用手册。
6、乙方需提供详细供货清单，清单中依次说明型号、数量、产地、生产厂家等内容。
十、测试验收
1、验收测试范围涵盖整套硬件和软件系统。
2、乙方向甲方提供硬件系统和软件系统测试的内容和方法，经甲方确认后形成验收文件作为验收依据。
3、测试由甲乙双方共同参与。测试结果应要求满足本协议技术方案及要求的各项指标。
4、测试结果以文件形式提交，经甲乙双方项目负责人签字后，作为验收合格凭据。
十一、售后
1、技术支持与服务
乙方工程师和软件工程师全天候通过电话向甲方提供专业的技术咨询，以最快的速度解决甲方网络系统中出现的问题，并提供全天候、无周末、1小时响应服务。乙方有义务向甲方用户提供最佳的系统升级服务，并确保技术的先进性与应用适用发展趋势。
2、现场维护服务
当乙方工程师通过电话无法及时排除问题时，甲方须迅速派遣工程师并带所需一切工具来到现场进行维护工作，直到所有问题被解决为止。标准响应时间为路途时间。
3、保修
系统验收合格后，乙方建立完整的用户系统设备配置及维护档案，系统保修期为1年。质保期为自设备验收合格起12个月，以验收单签字时间开始计算。在质保期内，非人为因素而由元器件质量不合格或安装不恰当引起的故障由乙方负责免费维修、处理。
4、人员培训
根据甲方的需要，乙方有义务免费对相关技术人员进行全面的技术培训，包括现场培训、到厂家进行技术培训，达到全面理解系统的功能和相关技术、并且可以独立进行安装配置、日常使用维持、一般故障诊断和修复等工作之目的。
十二、本协议为供货合同附件，经双方代表签字后生效，与供货合同具有同等法律效力。
十三、因该项目以技改为主，新情况再说难免。未尽事宜，双方协商解决。
十四、本协议一式肆份，甲乙两方各执贰份。
甲方（盖章）： 乙方（盖章）：

授权代表： 授权代表：

日期： 日期：
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