DW-60/5 Ölfreier Wasserstoffkompressor
Der ölfreie Wasserstoffkompressor DW-60/5 komprimiert 3600 Nm³/h reinen Wasserstoff auf 5 bar. ATEX-zertifiziert, 100%-Trockenlauf für PEM-Elektrolyse und PSA.
1. Die makroökonomischen und strategischen Aspekte der Wasserstoffverarbeitung in großem Maßstab
Wir befinden uns mitten in einem tiefgreifenden makroökonomischen Wandel hin zu einer dekarbonisierten globalen Energiematrix, der maßgeblich durch den rasanten Ausbau der grünen Wasserstoffwirtschaft (H₂) vorangetrieben wird. Wasserstoff ist das leichteste und häufigste Element im Universum, doch seine Nutzung für fortschrittliche industrielle Anwendungen und Brennstoffzellen in Fahrzeugen erfordert eine massive Infrastruktur. In modernen Elektrolyseanlagen im Gigawatt-Maßstab (mit PEM- oder alkalischen Elektrolyseuren) wird grüner Rohwasserstoff typischerweise bei sehr niedrigem Umgebungsdruck erzeugt. Um diese enormen Gasmengen effizient durch hochkomplexe Reinigungsanlagen zu leiten oder in geologische Zwischenspeicher mit niedrigem Druck und regionale Pipeline-Netze einzuspeisen, muss das Gas effizient und kontinuierlich auf einen industriellen Grunddruck von 5 bar komprimiert werden.
Die Verarbeitung von 3600 Kubikmetern Wasserstoff pro Stunde stellt eine der komplexesten und anspruchsvollsten Herausforderungen im Bereich der Fluiddynamik im Schwermaschinenbau dar. Wasserstoff ist extrem reaktiv, besitzt einen außergewöhnlich breiten Zündbereich (von 41 TP3T bis 751 TP3T in Luft) und benötigt eine extrem niedrige Zündenergie. Der Einsatz herkömmlicher, nicht spezialisierter Gaskompressoren zur Förderung von Wasserstoff hat katastrophale Folgen. Die mikroskopisch kleinen, zweiatomigen Wasserstoffmoleküle dringen aggressiv durch Standard-Gleitringdichtungen, reichern sich in der Fabrikatmosphäre an und detonieren durch einen einfachen Funken. Darüber hinaus spritzen herkömmliche, geschmierte Kompressoren Kohlenwasserstofföl in den Gasstrom. Bei Wasserstoff, der für moderne Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen (PEMFC) bestimmt ist, führen selbst geringste Mengen an Öldampf zu einer aggressiven Vergiftung des Platinkatalysators der Brennstoffzelle und zerstören so die nachgelagerte Technologie im Wert von Millionen von Dollar.
Der DW-60/5 Ölfreier Wasserstoffkompressor Die Anlage ist so konstruiert, dass sie jedes einzelne dieser existenziellen Risiken mathematisch neutralisiert. Durch den vollständig trockenen Betrieb ohne flüssiges Öl in den Kompressionszylindern wird die extrem hohe Reinheit des Elektrolyseur-Ausstoßes von 99,999% gewährleistet. Dank fortschrittlicher, dynamischer PTFE-Dichtungen in Luft- und Raumfahrtqualität und einer hochverstärkten, stickstoffgespülten API-618-Isolationsarchitektur wird mathematisch garantiert, dass kein Wasserstoff in die Umgebung gelangt. Diese Großanlage liefert eine kontinuierliche, extrem sichere und hocheffiziente kinetische Grundlast von 5 bar und schließt damit die entscheidende Lücke zwischen der Wasserstofferzeugung und der gewinnbringenden industriellen Weiterverarbeitung.
Abbildung 1: Die Hochleistungs-Wasserstoffanlage DW-60/5. Sorgfältig konstruiert für einen hohen Volumenstrom (3600 Nm³/h). Beachten Sie die vollständig geschlossenen, hochgradig gasdichten Rohrleitungssysteme und die eigensicheren elektrischen Gehäuse, die für explosionsgefährdete Bereiche der ATEX-Zone 1 vorgeschrieben sind.
2. Ausführliche technische Spezifikationen und H&sub2; Betriebsbereich
Die präzise Fluiddynamik, die für die Verarbeitung von 3600 Nm³/h des leichtesten Elements im Universum ausgelegt ist, erfordert einen vollständig maßgeschneiderten mechanischen Ansatz. Wasserstoff ist aufgrund seines extrem niedrigen Molekulargewichts einer herkömmlichen mechanischen Kompression inhärent widersetzt, was mathematisch präzise volumetrische Spaltmaße und eine hochspezialisierte thermodynamische Kennlinie notwendig macht. Die Größe der Zylinder, die zur Erfassung von 60 Kubikmetern Gas pro Minute erforderlich sind, erfordert einen äußerst robusten elektrischen Antriebsstrang mit einer typischen Leistung von 350 kW bis 400 kW. Die folgenden umfassenden technischen Parameter definieren den kompromisslosen, explosionsgeschützten Betriebsbereich des Modells DW-60/5.
| Technischer Parameter | Nennwert / Technische Spezifikation |
|---|---|
| Modellbezeichnungsarchitektur | DW-60/5 (Hochvolumen-Niederdruck-Wasserstoffserie) |
| Zugelassenes Kompressionsmedium | Reiner Wasserstoff (H₂), Synthesegas (H₂+CO-Gemische) |
| Volumenstrom (Kapazität) | 60,0 Nm³/min (3600 Nm³/h) – Dauerbetriebsdauer |
| Nenn-Saugdruck (Einlassdruck) | 0,02 MPa bis 0,1 MPa (Atmosphärendruck bis leicht überdruckt) |
| Ziel-Entladungsdruck | 0,5 MPa (5,0 bar / ca. 72 psi) |
| Thermodynamische Architektur | Strenge zweistufige sequentielle Verdichtung mit tiefer Zwischenkühlung |
| Kinematisches Rahmenwerk und Layout | Hochleistungs-DW-Typ (Symmetrisch ausbalanciert, gegenläufig horizontal) |
| Gasreinheitszertifizierung | 100% Absolut ölfrei (Garantiert ohne Kohlenwasserstoffzusatz) |
| Thermisches Managementprotokoll | Wasserkühlung mit Rohrbündelwärmetauscher aus austenitischem Edelstahl (316L) |
| Hauptantriebsmotorleistung | 350 kW bis 400 kW (Nieder-/Mittelspannung mit Frequenzumrichter-Sanftanlauf) |
| Explosionsschutzzertifizierung | ATEX Zone 1 / Klasse 1 Div 1 Eigensicher (Ex d IIC T4) |
| Fertigungskonformitätsvorschriften | API-618 (Distanzstück Typ C), CE-Maschinen, ASME Abschnitt VIII |
Hinweis zur Wasserstoffversprödung: Hochgeschwindigkeits-Wasserstoffgas reagiert gefährlich mit herkömmlichen Kohlenstoffstählen und verursacht ein metallurgisches Phänomen, die sogenannte Wasserstoffversprödung. Dabei verliert der Stahl seine Duktilität und bricht unter Belastung explosionsartig. Die DW-60/5 beseitigt diese Gefahr vollständig. Alle medienberührenden Teile im Inneren – einschließlich der mehrstufigen Ventile, Zylinderlaufbuchsen und der massiven Ladeluftkühlerrohrbündel – sind präzise aus hochwertigem austenitischem Edelstahl (wie z. B. 316L) gefertigt, wodurch die Maschine mathematisch immun gegen Strukturversprödung ist.
3. Die Fluiddynamik der Kompression von zweiatomigem Wasserstoff
Die mechanische Komprimierung von 3600 Nm³/h Wasserstoff auf 5 bar erfordert die Lösung einer hochkomplexen fluiddynamischen Gleichung. Wasserstoff (H₂) ist das kleinste existierende zweiatomige Molekül. Aufgrund seines extrem niedrigen Molekulargewichts und seines winzigen kinetischen Durchmessers weist er eine enorme volumetrische Leckrate auf. In einem Standardkompressor würde beim Vorwärtsbewegen des Kolbens ein großer Teil des Wasserstoffs die Kolbenringe passieren und zurück in den Niederdruckbereich der Saugseite entweichen. Dieses Phänomen, bekannt als „Schlupf“, reduziert den volumetrischen Wirkungsgrad der Maschine drastisch und führt zu einem erheblichen Energieverlust.
Um mathematisch exakt einen exakten, unvermeidbaren Volumenbereich zu gewährleisten, nutzt die DW-60/5 eine äußerst präzise, zweistufige sequentielle Verdichtungsarchitektur in Verbindung mit extrem engen mechanischen Toleranzen. Anstatt das Gas in einem einzigen, ineffizienten Hub direkt auf 5 bar zu verdichten, erfassen die massiven Zylinder der ersten Stufe den Wasserstoff mit niedrigem Druck und verdichten ihn schonend auf ein Zwischenverhältnis. Anschließend wird das Gas durch einen massiven Zwischenkühler aus Edelstahl 316L geleitet. Die hochpräzisen Zylinder der zweiten Stufe saugen dieses dichtere Gas an und verdichten es präzise auf den Enddruck von 5 bar.
Abbildung 2: Die zweistufige volumetrische Kaskade. Beachten Sie die stark geflanschten, leckagefreien Edelstahlrohre, die den Wasserstoff zwischen den stark wassergekühlten Zylindern leiten. Diese Anordnung gewährleistet mathematisch, dass die schwer fassbaren Wasserstoffmoleküle effizient eingefangen und schrittweise komprimiert werden, ohne dass es zu einem katastrophalen Volumenverlust kommt.
Darüber hinaus unterscheiden sich die internen Kolbenringe grundlegend von denen herkömmlicher Luftkompressoren. Der DW-60/5 verwendet spezielle, mehrsegmentige, überlappende PTFE-Ringe, die mit hochdichtem Graphit verstärkt sind. Diese Ringe sind mit spielfreien, überlappenden Stufenverbindungen ausgestattet. Durch die Kolbenbewegung drückt der dynamische Gasdruck das hochflexible PTFE gegen die Edelstahlzylinderwände, wodurch die Mikrospalte aktiv abgedichtet und ein Zurückrutschen der mikroskopisch kleinen H₂-Moleküle verhindert wird.
4. ATEX-Explosionsschutz und API-618-Stickstoffspülarchitektur
Die Verarbeitung von hochentzündlichem Wasserstoffgas in großen Mengen erfordert höchste Sicherheitsvorkehrungen. Da Wasserstoff bereits bei extrem geringer Energiezufuhr entzündet wird, kann selbst ein mikroskopisch kleines Leck, das sich im Kurbelgehäuse ansammelt oder in den Maschinenraum gelangt, zu einer verheerenden Explosion in der gesamten Anlage führen. Standardkompressoren bieten nicht die notwendige bauliche Isolierung, um dieser spezifischen chemischen Gefahr standzuhalten.
Die DW-60/5 isoliert das gefährliche Wasserstoffgas vollständig sowohl von der Atmosphäre als auch vom unteren mechanischen Kurbelgehäuse (das flüssiges Schmieröl enthält) durch den Einsatz verlängerter, stark verstärkter API-618 Typ-C Doppelkammer-DistanzstückeDas Distanzstück ist eine massive Stahlkonstruktion, die den Kompressionszylinder vom Kurbelgehäuse trennt. Die Kolbenstange verläuft durch diesen großen Spalt. Um mathematisch absolut sicherzustellen, dass kein Wasserstoff austritt, wird dieses Distanzstück kontinuierlich mit unter Druck stehendem, inertem Stickstoffgas (N₂) geflutet.
Dadurch entsteht eine undurchdringliche „Stickstoff-Pufferdichtung“. Sollten mikroskopische Mengen Wasserstoff unter dem 5-bar-Druck die Kolbenstangendichtung passieren, gelangen sie in das Distanzstück, werden sofort verdünnt und vom strömenden inerten Stickstoffstrom sicher abgeführt. Schließlich werden sie sicher über eine erhöhte externe Entlüftungsöffnung oder einen sicheren Entlüftungskamin abgeleitet. Es ist physikalisch unmöglich, dass der explosive Wasserstoff in das ölige Kurbelgehäuse gelangt oder in Ihre Produktionshalle austritt. Jede einzelne elektrische Komponente auf dem Gestell ist stark geschützt und strengstens gesichert. ATEX Zone 1 / Klasse 1 Div 1 eigensicherwodurch jegliche potenzielle Zündquelle mathematisch ausgeschlossen wird.
5. Umgang mit hohen Lastvolumina: Das kinematische Rahmenwerk vom DW-Typ
Das Ansaugen von 60 Kubikmetern Gas pro Minute erfordert massiv dimensionierte Kompressionszylinder. Wenn die schweren Stahlkolben in diesen gewaltigen Zylindern hunderte Male pro Minute abrupt ihre Richtung ändern, erzeugen sie enorme dynamische Trägheitskräfte. Ist ein Kompressor mit einer Leistung von 3600 Nm³/h nicht geometrisch ausgewuchtet, induzieren diese heftig wechselnden kinetischen Kräfte katastrophale niederfrequente dynamische Schwingungen. Diese können die Hauptstruktur schnell ermüden, die hochempfindliche Wasserstoffpipeline-Infrastruktur zerstören und die Integrität der kritischen PTFE-Dichtungen beeinträchtigen.
Abbildung 3: Einsatz der massiven DW-Architektur in der Praxis. Die großen Kompressionszylinder sind exakt horizontal über der hochbelastbaren, geschmiedeten Kurbelwelle angeordnet. Diese geometrische Symmetrie neutralisiert schädliche Vibrationen physikalisch und mathematisch und gewährleistet so eine absolut stabile Plattform für den Umgang mit hochexplosiven Gasen.
Um diese extremen inneren kinetischen Kräfte vollständig zu beherrschen und zu zähmen, ist die DW-60/5 auf einem weitläufigen, hyperstarren Rahmen geschmiedet. DW-Typ Symmetrische, ausgeglichene, gegenüberliegende kinematische ArchitekturDas Kurbelgehäuse ist aus hochdichtem, spannungsarm geglühtem Gusseisen gefertigt. Die massiven Kompressionszylinder sind streng horizontal angeordnet und erstrecken sich paarweise perfekt gegenüberliegend vom zentralen Kurbelgehäuse nach außen. Da die oszillierenden Massen von unseren erfahrenen Ingenieuren präzise aufeinander abgestimmt wurden, heben sich ihre schnellen, oszillierenden Bewegungen entlang der Kurbelwelle perfekt auf. Das Ergebnis ist eine Maschine mit einer Leistung von ca. 400 kW, die mit erstaunlicher Laufruhe arbeitet und die strukturelle Integrität Ihres explosiven Wasserstoffnetzes zuverlässig schützt.
6. Strategische industrielle Synergien: Wasserstoffinfrastruktur und fortschrittliche Fertigung
Als global tätiges Industrieunternehmen wissen wir, dass die Komprimierung von 3600 Nm³/h reinem Wasserstoff auf 5 bar eine grundlegende Voraussetzung für große, vertikal integrierte Industrieanlagen ist. Die DW-60/5 ist optimal darauf ausgelegt, als zentrale kinetische Komponente für große PSA-Reinigungsanlagen (Druckwechseladsorption) zu fungieren. Sie dient der Rückgewinnung von Niederdruck-Abgasen oder der Komprimierung von Rohgas aus Elektrolyseuren zur Zwischenlagerung in Stahlbehältern, bevor es den Kompressoren von Hochdrucktankstellen zugeführt wird.
Darüber hinaus erstreckt sich unsere Ingenieurskompetenz über zahlreiche fortschrittliche Fertigungsdisziplinen. Für große globale Konzerne, die umfangreiche Produktionsstätten für chemische Verarbeitung, Verpackung oder spezialisierte Fertigung parallel zu ihren Wasserstofferzeugungsanlagen errichten, liefern wir mit Stolz ergänzende Prozessanlagen im Großmaßstab. So entwickeln und fertigen wir beispielsweise neben unseren kritischen Gaskompressoren hochpräzise Anlagen zur Polymerverarbeitung, einschließlich fortschrittlicher Technologien. Blasformmaschine Technologie für hochdichte Konsum- und Industrieverpackungen. Durch die Partnerschaft mit unserem Unternehmen sowohl für Ihre Infrastruktur zum Umgang mit explosionsgefährdeten Gasen als auch für Ihre fortschrittlichen automatisierten Fertigungslinien können EPC-Auftragnehmer eine reibungslose, tief integrierte Fabrikimplementierung mit einem einzigen, hochzuverlässigen globalen Engineering-Anbieter gewährleisten.
7. Extrem hohe Materialwissenschaft für Ventile: Beherrschung der H₂-Ermüdung
Die massiven Ein- und Auslassventile im Inneren des DW-60/5 müssen sich millionenfach pro Monat explosionsartig öffnen und schließen, während sie einem kontinuierlichen Strom des extrem leichten und schwer fassbaren Wasserstoffgases ausgesetzt sind. Herkömmliche Ventilplatten aus Kohlenstoffstahl sind dafür völlig ungeeignet; sie würden schnell unter starker Stoßbelastung und katastrophaler Wasserstoffversprödung leiden. Innerhalb weniger Wochen würden Standardventile aus Metall reißen, zersplittern und gehärtete Metallfragmente direkt in die Hochgeschwindigkeitszylinder befördern, was zu einer sofortigen, explosionsartigen Zerstörung im Inneren führen würde.
Um diese kritische Fehlerquelle dauerhaft zu eliminieren, verwendet die DW-60/5 ausschließlich massiv überdimensionierte, hochkomplexe Ventilplatten, die präzisionsgefertigt aus massivem PEEK (Polyetheretherketon) hergestellt werden. PEEK ist ein hochentwickelter thermoplastischer Kunststoff aus der Luft- und Raumfahrt, der eine unübertroffene Biegefestigkeit und ein extrem geringes Gewicht bietet und gleichzeitig chemisch völlig resistent gegen Wasserstoffversprödung ist. Da die PEEK-Ventile außergewöhnlich leicht sind, öffnen und schließen sie trotz der geringen Wasserstoffdichte verzögerungsfrei, wodurch der aerodynamische Druckverlust (ΔP) praktisch eliminiert und der volumetrische Wirkungsgrad deutlich erhöht wird.
8. SIL-zertifizierte ATEX-Automatisierung, SCADA und ausfallsichere Sicherheit
Sich bei einer ca. 400 kW starken Maschine, die explosiven Wasserstoff mit hoher Geschwindigkeit komprimiert, ausschließlich auf die herkömmliche manuelle Überwachung durch einen Bediener zu verlassen, ist völlig inakzeptabel und extrem gefährlich. Um alle dynamischen Betriebsrisiken strikt zu minimieren, wird die massive DW-60/5 streng durch eine hochmoderne, hochsichere und SIL-zertifizierte (Safety Integrity Level) digitale Automatisierungsarchitektur nach Industrie 4.0 gesteuert. Das zentrale digitale Steuergerät ist eine ultraschnelle speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), die sicher in einem stark gespülten, explosionsgeschützten ATEX Ex-d-Schaltschrank untergebracht ist.
Diese Premium-SPS wird kontinuierlich mit Echtzeitdaten im Mikrosekundenbereich von einer extrem dichten Anordnung eigensicherer Feldsensoren versorgt. Neben der Überwachung kritischer Gastemperaturen und 5-bar-Entladungsdrücke ist die Anlage mit hochempfindlichen Wasserstoff-Gasdetektoren für die untere Explosionsgrenze (UEG) ausgestattet, die sich in unmittelbarer Nähe der API-618-Distanzstücke und Ventildeckel befinden. Präzisionstransmitter überwachen zudem kontinuierlich Durchfluss und Druck des wichtigen Stickstoff-Spülgases (N₂).
Wenn die SPS auch nur geringste Mengen Wasserstoff in der Umgebungsluft detektiert oder die Stickstoffzufuhr plötzlich abfällt, aktiviert sie sofort ein automatisches Sicherheitsprotokoll. Sie unterbricht die Hauptstromversorgung, schließt pneumatische Hochleistungsabsperrventile, um den Wasserstoffzufluss zu stoppen, und leitet im Notfall Stickstoff in das interne Rohrleitungssystem, um das explosive Gas schnellstmöglich in eine sichere Fackel zu leiten.
9. Enorme Anforderungen an den Tiefbau und globale EPC-Logistik
Die erfolgreiche Umsetzung einer EPC-Beschaffungsstrategie für einen gigantischen Wasserstoffkompressor mit einer Kapazität von 3600 Nm³/h erfordert eine äußerst sorgfältige und umfassende bautechnische Vorbereitung vor Ort. Bei einer so gewaltigen, tonnenschweren, oszillierenden Stahlkonstruktion, die explosive Gase fördert, liegt der Fokus der Tragwerksplanung vollständig auf der sicheren Verankerung des Gestells. Dadurch wird verhindert, dass niederfrequente, zerstörerische Schwingungen unkontrolliert auf die hochempfindliche, starre Edelstahl-Wasserstoffleitungsinfrastruktur übertragen werden.
Abbildung 4: Strategische Platzierung einer massiven Hochleistungsgasinfrastruktur. Um diese immense Anlage zur Verarbeitung explosiver Gase über einen anspruchsvollen 25-jährigen Betriebszyklus sicher zu verankern und zu betreiben, sind fachgerechte Tiefbauarbeiten und ein massiv tiefer, hochisolierter Stahlbetonfundamentblock zwingend erforderlich.
Eine fachgerechte und mathematisch fundierte Vorbereitung des Fundaments im Tiefbau ist von entscheidender Bedeutung. Das immense statische und dynamische Gewicht der massiven DW-Type-Anlage erfordert zwingend ein tief ausgehobenes, hochbelastbares und schwingungsisoliertes Stahlbetonfundament. Bereits in der ersten Phase der technischen Beschaffung stellt unser erfahrenes Tiefbauingenieurteam Ihren lokalen Generalunternehmern detaillierte und maßgenaue 3D-CAD-Pläne für das Fundament zur Verfügung. Dieses massive Betonfundament wird mit tiefsitzenden, hochbelastbaren Ankerbolzen befestigt, um alle verbleibenden niederfrequenten Schwingungen optimal zu absorbieren und so die Spannungsfreiheit Ihrer Gefahrgasleitungen zu gewährleisten.
10. Technische FAQ für Führungskräfte: DW-60/5 Wasserstoff-Großanlagen
Um eine schnelle und tiefgreifende technische Bewertung durch große globale EPC-Unternehmen, hochqualifizierte Planer von Anlagen zur Erzeugung von grünem Wasserstoff und PSA-Reinigungsplaner effektiv zu unterstützen, hat unser erfahrenes technisches Team die zehn wichtigsten technischen Fragen bezüglich des Einsatzes des massiven 3600 Nm³/h DW-60/5-Kompressors umfassend herausgearbeitet.
1. Warum werden für großtechnische Wasserstoffanlagen speziell 5 bar gefordert?
2. Wie wird die absolute Reinheit von 100% Oil-Free zum Schutz von PEM-Brennstoffzellen gewährleistet?
3. Wie verhindert die Maschine mathematisch das explosive Austreten von Wasserstoff?
4. Welche Materialien werden verwendet, um eine katastrophale Wasserstoffversprödung zu verhindern?
5. Warum ist für die Komprimierung auf nur 5 bar immer noch eine zweistufige Architektur erforderlich?
6. Welche Anforderungen an die Tiefbaukonstruktion für das schwere Fundament dieser Maschine vom Typ DW gelten?
7. Lässt sich der Kompressor nahtlos in unser zentrales Prozessleitsystem integrieren?
8. Welche Sicherheitsprotokolle werden ausgelöst, wenn interne Wasserstoffgaslecks festgestellt werden?
9. Wie lange überstehen PTFE-Kolbenringe bei Trockenlauf die Verarbeitung von Wasserstoff?
10. Sind alle elektrischen Komponenten tatsächlich für explosionsgefährdete Bereiche gemäß ATEX zertifiziert?
Die Kontrolle über den massiven Umfang der grünen Wasserstoffwirtschaft
Meistern Sie die Grenzen der Verarbeitung hochflüchtiger, hochreiner Wasserstoffgase für die Elektrolyse von grünem Wasserstoff im Gigawatt-Maßstab, fortschrittliche PEM-Brennstoffzelleninfrastruktur und die PSA-Reinigung im Hypermaßstab. Versorgen Sie Ihre Großprojekte kraftvoll und sicher mit der unermüdlichen Kapazität von 3600 Nm³/h der DW-60/5. Profitieren Sie noch heute von ATEX-zertifizierter Explosionssicherheit, ölfreier Reinheit gemäß 100%, der unzerstörbaren, mehrstufigen DW-Bauweise und der transparenten, werkseitigen B2B-Beschaffung von Schwergeräten.
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