Potenza AlSi10(4045) per HIP

La pressatura isostatica a caldo (HIP) è una tecnica di post-lavorazione che utilizza alta pressione e temperatura per eliminare i vuoti interni e migliorare le proprietà meccaniche dei componenti fabbricati. Le polveri metalliche, come Potenza AlSi10(4045) per HIPsvolgono un ruolo cruciale in questo processo, offrendo diversi vantaggi rispetto ai metodi di fabbricazione convenzionali. Questo articolo si addentra nel mondo della polvere di AlSi10(4045) per applicazioni HIP, esplorandone le proprietà, i vantaggi, i limiti e i vari modelli disponibili.

Panoramica

L'AlSi10(4045) power for HIP è un materiale consolidato, progettato specificamente per la pressatura isostatica a caldo. Appartiene alla famiglia delle leghe alluminio-silicio (AlSi), riconosciute per la loro eccezionale colabilità, saldabilità e buona resistenza meccanica. Il "10" in AlSi10(4045) indica il contenuto nominale di silicio di 10%, che migliora notevolmente la colabilità e la fluidità rispetto all'alluminio puro. La designazione "(4045)" si riferisce allo standard specifico dell'Aluminum Association che regola la composizione e le proprietà di questa lega.

Durante l'HIP, le particelle di polvere di AlSi10(4045) vengono consolidate in un'atmosfera di gas inerte a temperature elevate (tipicamente tra 400°C e 600°C) e a un'elevata pressione isotropica (da 70 a 100 MPa). Questa intensa pressione costringe le particelle di polvere ad unirsi, eliminando vuoti, crepe e altri difetti interni che potrebbero essere presenti. L'elevata temperatura facilita l'adesione per diffusione tra le particelle, dando vita a un componente a forma di rete, ad alta densità e con proprietà meccaniche superiori.

Modelli in polvere di metallo per Potenza AlSi10(4045) per HIP

Diversi produttori offrono una vasta gamma di modelli di polvere AlSi10(4045), ognuno dei quali risponde a requisiti applicativi specifici. Ecco un approfondimento su dieci modelli di spicco:

• AMpact AM300 (SLM Solutions): Questa polvere atomizzata con gas vanta un'eccellente fluidità e densità di impaccamento, che la rendono ideale per geometrie complesse e strutture reticolari intricate. La sua morfologia sferica favorisce una diffusione efficiente della polvere nei processi di produzione additiva prima dell'HIP.
• Höganäs Grafoil AM (Höganäs AB): Questa polvere atomizzata in acqua offre una soluzione economica per le applicazioni HIP. La forma irregolare delle particelle favorisce l'incastro meccanico durante la compattazione, migliorando la resistenza dopo l'HIP.
• APEX ADiM 316L (APEX Powder Company): Pur non essendo strettamente AlSi10(4045), questa polvere di lega di alluminio-silicio-magnesio merita di essere menzionata per le sue proprietà simili e le sue eccellenti prestazioni in HIP. L'aggiunta di magnesio aumenta la forza e la resistenza alla corrosione rispetto all'AlSi10(4045) standard.
• LPW AlSi10Mg (tecnologia LPW): Questa polvere atomizzata a gas incorpora il magnesio, come l'APEX ADiM 316L. Il contenuto di magnesio affina la struttura dei grani e migliora la resistenza e la duttilità dopo l'HIP.
• DLP AlSi10Si (DLP Laser GmbH): Questa variante ricca di silicio di AlSi10(4045) offre una maggiore resistenza all'usura grazie alla presenza di particelle di silicio duro. È particolarmente indicata per i componenti soggetti a forte usura.
• Soluzioni SLM AlSi10Mn (SLM Solutions): Questa variante legata al manganese presenta una maggiore forza e resistenza alle cricche a caldo rispetto all'AlSi10(4045) standard. L'aggiunta di manganese affina la struttura dei grani e migliora le prestazioni ad alta temperatura.
• EOS Alluminio AlSi10Mg (EOS GmbH): Simile a LPW AlSi10Mg e APEX ADiM 316L, questa polvere contenente magnesio offre una forza e una resistenza alla corrosione superiori dopo HIP. È una scelta popolare per le applicazioni che richiedono una combinazione di queste proprietà.
• Proto Labs AlSi10Mg 2.0 (Proto Labs): Questa polvere atomizzata con gas vanta una fluidità e una densità di impaccamento eccezionali, che la rendono adatta a geometrie intricate nella produzione additiva prima dell'HIP. Il contenuto di magnesio affina la struttura dei grani e migliora le proprietà meccaniche.
• Lehmann Voss AlSi10Si (Lehmann Voss GmbH): Questa variante legata al silicio rispecchia il DLP AlSi10Si, offrendo una maggiore resistenza all'usura grazie alla presenza di particelle di silicio duro. Si rivolge alle applicazioni che richiedono un'elevata resistenza all'usura insieme ai vantaggi della lavorazione HIP.
• Polveri di lega personalizzabili: Diversi produttori offrono la possibilità di personalizzare le composizioni di polvere di AlSi10(4045) in base a esigenze specifiche. Ciò consente di regolare con precisione proprietà come la forza, la resistenza alla corrosione e il comportamento all'usura per soddisfare le esigenze dell'applicazione.

come scegliere una potenza di AlSi10(4045) per il modello HIP

Sebbene la selezione di cui sopra evidenzi alcune scelte popolari, la scelta del modello di polvere AlSi10(4045) ideale per la vostra applicazione HIP richiede un'attenta considerazione di diversi fattori:

• Requisiti per l'applicazione: La funzione primaria del componente finale influenza fortemente la scelta della polvere. I componenti che richiedono elevata resistenza e duttilità possono beneficiare di varianti legate al magnesio come LPW AlSi10Mg o EOS Aluminium AlSi10Mg. Al contrario, le applicazioni che richiedono una maggiore resistenza all'usura potrebbero favorire opzioni ricche di silicio come DLP AlSi10Si o Lehmann Voss AlSi10Si.
• Morfologia delle particelle: La forma e le dimensioni delle particelle di polvere hanno un impatto significativo sulla fluidità, sulla densità di impaccamento e sulle proprietà del componente finale. Le morfologie sferiche, come quelle presenti in AMpact AM300, offrono generalmente una migliore fluidità e sono adatte a geometrie complesse. Al contrario, le forme irregolari, come quelle di Höganäs Grafoil AM, possono migliorare l'incastro meccanico durante la compattazione, portando a una maggiore resistenza. Anche la distribuzione granulometrica gioca un ruolo importante: le polveri più fini raggiungono in genere densità più elevate dopo l'HIP, ma potenzialmente presentano una fluidità ridotta.
• Processo di produzione: Il metodo di fabbricazione previsto, come la produzione additiva o la metallurgia delle polveri convenzionale, può influenzare la scelta della polvere. Le polveri progettate specificamente per la produzione additiva, come AMpact AM300 e Proto Labs AlSi10Mg 2.0, spesso privilegiano la fluidità per una diffusione efficiente nei processi di fusione a laser o a fascio elettronico.
• Considerazioni sui costi: I costi di produzione possono variare a seconda del modello di polvere. Le polveri atomizzate con gas, come AMpact AM300 e LPW AlSi10Mg, in genere hanno un prezzo più alto a causa del processo di produzione. Le varianti atomizzate ad acqua, come Höganäs Grafoil AM, possono essere più convenienti, ma potrebbero richiedere modifiche ai parametri di lavorazione per ottenere le proprietà desiderate.
• Reputazione dei fornitori: La scelta di un fornitore affidabile con una comprovata esperienza nella produzione di polveri metalliche è fondamentale. Cercate fornitori che offrano misure di controllo della qualità costanti, schede tecniche dettagliate e supporto applicativo per garantire il successo della lavorazione HIP.

Ulteriori considerazioni:

• Impatto ambientale: Il processo di produzione e la composizione del materiale della polvere possono influenzare la sua impronta ambientale. Considerate i fornitori impegnati in pratiche sostenibili e le polveri con un impatto ambientale minimo.
• Precauzioni di sicurezza: Seguire sempre i protocolli di sicurezza raccomandati durante la manipolazione delle polveri metalliche. Ciò include l'uso di dispositivi di protezione individuale (DPI) appropriati e l'osservanza di procedure di manipolazione sicure per ridurre al minimo i rischi di inalazione e i potenziali rischi di incendio.

Valutando attentamente questi fattori e consultando il fornitore scelto, è possibile selezionare il modello di polvere AlSi10(4045) ottimale per ottenere le proprietà e le prestazioni desiderate nella propria applicazione HIP.

Proprietà di Potenza AlSi10(4045) per HIP

Le proprietà della polvere di AlSi10(4045) giocano un ruolo fondamentale nel determinare le caratteristiche finali del componente HIPed. Ecco una tabella che riassume alcune proprietà chiave:

Proprietà	Descrizione
Composizione chimica	~10% Silicio (Si), equilibrio Alluminio (Al)
Densità	~2,65 g/cm³ (a seconda del metodo di lavorazione della polvere)
Flussibilita	Varia a seconda della morfologia e della distribuzione dimensionale delle particelle
Densità apparente	~60-70% della densità teorica (aumenta dopo l'HIP)
Punto di fusione	~577°C
Coefficiente di espansione termica	~23 x 10^-6 /K

Dopo l'HIPing, i componenti in AlSi10(4045) mostrano tipicamente:

• Alta densità: L'HIP elimina i vuoti, ottenendo componenti di forma quasi a rete con densità superiori a 99% di quella teorica.
• Migliore resistenza meccanica: L'eliminazione dei difetti e il miglioramento del legame interparticellare portano a un aumento significativo della resistenza alla trazione, allo snervamento e alla fatica.
• Duttilità migliorata: L'HIP può migliorare la duttilità rispetto ai componenti fusi, offrendo una migliore resistenza alla deformazione sotto sforzo.
• Precisione dimensionale: HIP riduce al minimo il ritiro e la distorsione, ottenendo componenti con un'eccezionale precisione dimensionale.

È importante ricordare che le proprietà specifiche del componente finale HIPed possono essere influenzate da diversi fattori, tra cui:

• Selezione del modello di polvere (come discusso in precedenza)
• Parametri di elaborazione HIP (temperatura, pressione e tempo di mantenimento)
• Profilo di raffreddamento dopo HIP

Applicazioni della polvere di AlSi10(4045) per HIP

La polvere di AlSi10(4045) trova applicazione in una vasta gamma di settori grazie alla sua versatilità e alle eccezionali proprietà ottenibili con la lavorazione HIP. Ecco alcuni esempi di rilievo:

Industria	Esempi di applicazioni
Aerospaziale	Componenti strutturali leggeri, scambiatori di calore, parti del motore che richiedono un elevato rapporto resistenza/peso
Automotive	Componenti complessi del motore, pinze dei freni, ruote (soprattutto per i veicoli elettrici)
Medico	Impianti, protesi e strumenti chirurgici personalizzati biocompatibili
Defense	Componenti di armature, parti di armi che richiedono un'elevata forza e resistenza alla fatica
Elettronica di consumo	Dissipatori di calore per elettronica ad alte prestazioni, alloggiamenti complessi per dispositivi mobili
Petrolio e gas	Componenti in foro che richiedono un'eccezionale resistenza all'usura e protezione dalla corrosione

Al di là di questi esempi specifici, la polvere di AlSi10(4045) per HIP è promettente per diverse applicazioni emergenti, tra cui:

• Fabbricazione additiva (AM): La polvere di AlSi10(4045) è una scelta popolare per i processi AM come la fusione laser selettiva (SLM) grazie alla sua buona fluidità e compatibilità con il laser. L'HIPing di componenti AM post-processati in AlSi10(4045) migliora significativamente le loro proprietà meccaniche, rendendoli adatti alle applicazioni più esigenti.
• Alleggerimento: L'elevato rapporto resistenza/peso di AlSi10(4045) dopo l'HIP lo rende ideale per le applicazioni critiche in termini di peso in settori come quello aerospaziale e automobilistico. I componenti possono essere progettati con intricate strutture reticolari per ridurre ulteriormente il peso, mantenendo l'integrità strutturale.
• Parti multimateriale: L'HIP permette di consolidare la polvere di AlSi10(4045) con altri materiali, consentendo la creazione di componenti con proprietà personalizzate in diverse regioni. Questo apre le porte a progetti innovativi con gradienti funzionali.

Vantaggi e limiti della polvere di AlSi10(4045) per HIP

Vantaggi:

• Eccellente colabilità e saldabilità: L'elevato contenuto di silicio nella polvere AlSi10(4045) ne migliora la colabilità e la saldabilità, rendendola adatta a geometrie complesse.
• Alta resistenza e duttilità: Dopo l'HIP, i componenti in AlSi10(4045) raggiungono proprietà meccaniche superiori, offrendo un buon equilibrio tra resistenza e duttilità.
• Precisione dimensionale: HIP riduce al minimo il ritiro e la distorsione, ottenendo componenti con una precisione dimensionale eccezionale.
• Leggero: AlSi10(4045) offre un buon rapporto resistenza/peso, che lo rende ideale per le applicazioni con peso critico.
• Versatilità: La polvere di AlSi10(4045) trova applicazione in diversi settori industriali grazie alle sue proprietà personalizzabili e alla compatibilità con diverse tecniche di post-elaborazione come l'HIP.

Limitazioni:

• Costo: Il processo di produzione delle polveri metalliche può essere costoso e l'HIP aggiunge un ulteriore passaggio alla catena di produzione, aumentando potenzialmente i costi complessivi.
• Sollecitazioni residue: L'HIPing può introdurre tensioni residue nel componente, che richiedono un'attenta considerazione in fase di progettazione e potenzialmente ulteriori fasi di post-lavorazione per l'eliminazione delle tensioni.
• Finitura superficiale: La finitura superficiale dei componenti HIPed potrebbe non essere liscia come quella ottenuta con le tecniche di lavorazione tradizionali. A seconda dei requisiti dell'applicazione, potrebbero essere necessari ulteriori processi di finitura.
• Impatto ambientale: La produzione di polveri metalliche può avere un'impronta ambientale. La selezione di fornitori impegnati in pratiche sostenibili e la riduzione al minimo degli scarti di materiale durante la lavorazione sono considerazioni cruciali.

Specifiche, dimensioni e gradi della polvere di AlSi10(4045) per HIP

La polvere di AlSi10(4045) è tipicamente conforme alle specifiche delineate nello standard AMS 4045 dell'Aluminum Association. Questo standard definisce la composizione chimica, le proprietà meccaniche e altre caratteristiche rilevanti della polvere. Tuttavia, alcuni produttori possono offrire varianti proprietarie con lievi modifiche per soddisfare esigenze applicative specifiche.

Ecco una tabella che riassume le specifiche, le dimensioni e i gradi tipici della polvere di AlSi10(4045) per HIP:

Proprietà	Descrizione
Standard	AMS 4045 (Associazione Alluminio)
Composizione chimica	~10% Silicio (Si), equilibrio Alluminio (Al)
Distribuzione granulometrica	Varia a seconda del produttore e dell'applicazione (in genere tra 10 µm e 100 µm)
Densità apparente	~60-70% di densità teorica
Flussibilita	Varia a seconda della morfologia e della distribuzione dimensionale delle particelle
Gradi	In genere non legato, anche se alcuni produttori possono offrire varianti con elementi di lega minori per ottenere proprietà specifiche.

È importante consultare il fornitore di polveri scelto per ottenere informazioni dettagliate sulle specifiche, le dimensioni e i gradi disponibili per i prodotti in polvere AlSi10(4045).

Fornitori e prezzi di polvere di AlSi10(4045) per HIP

Diversi fornitori affidabili offrono polvere di AlSi10(4045) per applicazioni HIP. Ecco alcuni esempi di rilievo, ma l'elenco non è esaustivo:

• Soluzioni SLM: Fornitore leader di tecnologie per la produzione additiva di metalli, SLM Solutions offre anche una gamma di polveri metalliche, tra cui AlSi10(4045) atomizzato a gas ottimizzato per le sue macchine SLM e compatibile con il post-processing HIP.
• Höganäs AB: Rinomata per le sue polveri metalliche atomizzate in acqua, Höganäs AB offre una variante economica di AlSi10(4045) adatta alle applicazioni HIP. La loro attenzione alle pratiche di sostenibilità potrebbe essere un fattore decisivo per i produttori attenti all'ambiente.
• APEX Powder Company: Questo fornitore offre una gamma più ampia di polveri di leghe di alluminio, tra cui APEX ADiM 316L, una lega di alluminio-silicio-magnesio simile ad AlSi10(4045), ma con una maggiore forza e resistenza alla corrosione. È una valida opzione per le applicazioni che richiedono queste proprietà insieme ai vantaggi dell'HIP.
• Tecnologia LPW: Uno dei principali attori nel settore della produzione additiva di metalli, LPW Technology fornisce polvere di AlSi10Mg atomizzata a gas contenente magnesio. Questa aggiunta affina la struttura dei grani e migliora la resistenza e la duttilità dopo l'HIP, rendendola adatta ai componenti che richiedono queste caratteristiche.
• DLP Laser GmbH: Questa azienda offre DLP AlSi10Si, una variante ricca di silicio della polvere standard AlSi10(4045). L'aumento del contenuto di silicio aumenta la resistenza all'usura, rendendola ideale per i componenti soggetti a forte usura e che richiedono i vantaggi della lavorazione HIP.
• SLM Solutions GmbH: Da non confondere con la già citata SLM Solutions, questo fornitore offre EOS Aluminium AlSi10Mg, simile a LPW AlSi10Mg e APEX ADiM 316L. La presenza di magnesio migliora la forza e la resistenza alla corrosione dopo l'HIP, rendendolo una scelta popolare per le applicazioni più esigenti.
• Laboratori Proto: Specializzata nella prototipazione rapida e nella produzione on-demand, Proto Labs offre la polvere Proto Labs AlSi10Mg 2.0. Questa variante atomizzata a gas vanta un'eccellente fluidità per geometrie complesse nella produzione additiva prima dell'HIP. Il contenuto di magnesio affina la struttura dei grani e migliora le proprietà meccaniche.
• Lehmann Voss GmbH: Questo fornitore fornisce Lehmann Voss AlSi10Si, che rispecchia DLP AlSi10Si con la sua attenzione alla maggiore resistenza all'usura dovuta alla presenza di particelle di silicio duro. Si rivolge alle applicazioni che richiedono un'elevata resistenza all'usura insieme ai vantaggi dell'HIP.

I prezzi della polvere di AlSi10(4045) possono variare in base a diversi fattori, tra cui:

• Produttore: Il riconoscimento del marchio e i processi di produzione possono influenzare il prezzo.
• Quantità di polvere: Gli acquisti in grandi quantità spesso comportano prezzi al chilogrammo più bassi rispetto alle piccole quantità.
• Distribuzione dimensionale delle particelle: Le polveri più fini possono essere più costose a causa della maggiore lavorazione necessaria.
• Elementi di lega: Le varianti con elementi aggiuntivi come il magnesio potrebbero comportare un sovrapprezzo.

Si consiglia di contattare direttamente i potenziali fornitori per ottenere informazioni aggiornate sui prezzi e per discutere i requisiti specifici della vostra applicazione. Molti fornitori offrono strumenti di quotazione sui loro siti web o sono prontamente disponibili a rispondere a domande tecniche e a fornire preventivi su misura.

FAQ

D: Quali sono i vantaggi dell'utilizzo della polvere di AlSi10(4045) per l'HIP rispetto ai metodi di fusione tradizionali?

R: L'HIPing della polvere di AlSi10(4045) offre diversi vantaggi rispetto alla fusione tradizionale. Ecco alcuni punti chiave:

• Eliminazione di vuoti e porosità: L'HIP crea componenti a forma di quasi-rete con una densità superiore, che porta a un miglioramento delle proprietà meccaniche e a una riduzione del rischio di guasti.
• Resistenza e duttilità migliorate: L'eliminazione dei difetti e il miglioramento del legame interparticellare aumentano significativamente la resistenza alla trazione, allo snervamento e alla fatica rispetto ai getti.
• Precisione dimensionale: L'HIP riduce al minimo il ritiro e la distorsione, ottenendo componenti con un'eccezionale precisione dimensionale e riducendo la necessità di post-lavorazione.
• Flessibilità di progettazione: Le tecniche di fabbricazione additiva a base di polveri, spesso utilizzate prima dell'HIP con AlSi10(4045), consentono di creare geometrie complesse non ottenibili con la fusione tradizionale.

D: Esistono alternative alla polvere di AlSi10(4045) per le applicazioni HIP?

R: Sì, diverse polveri metalliche alternative sono adatte all'HIP. Ecco alcuni esempi:

• Leghe di alluminio-magnesio: Offrono vantaggi simili a quelli dell'AlSi10(4045), con una forza e una resistenza alla corrosione potenzialmente maggiori grazie alla presenza del magnesio.
• Superleghe a base di nichel: Queste leghe vantano un'eccezionale resistenza alle alte temperature e al creep, che le rende ideali per i componenti che operano in ambienti estremi come i motori a reazione e le turbine a gas. Tuttavia, sono generalmente più costose di AlSi10(4045).
• Leghe di titanio: Offrendo una miscela unica di alta resistenza, peso ridotto ed eccellente resistenza alla corrosione, le leghe di titanio sono scelte popolari per le applicazioni aerospaziali e biomediche. Tuttavia, possono essere molto più difficili da lavorare rispetto all'AlSi10(4045) e richiedono attrezzature HIP specializzate.

La scelta migliore per la vostra applicazione dipende dai requisiti specifici, tra cui: proprietà desiderate, ambiente operativo, vincoli di costo e capacità di lavorazione. La consulenza di un ingegnere dei materiali qualificato e dei potenziali fornitori di polveri può aiutarvi a determinare la scelta del materiale ottimale per la vostra applicazione HIP.

D: Quali sono le precauzioni di sicurezza da prendere in considerazione quando si maneggia la polvere di AlSi10(4045)?

R: La polvere di AlSi10(4045), come la maggior parte delle polveri metalliche, può comportare alcuni rischi per la salute se non viene maneggiata in modo appropriato. Ecco alcune precauzioni di sicurezza fondamentali da seguire:

• Dispositivi di protezione individuale (DPI): Durante la manipolazione della polvere di AlSi10(4045), indossare sempre i DPI appropriati, come occhiali di sicurezza, guanti e un respiratore con filtro P-100. In questo modo si riduce al minimo il rischio di inalazione e di potenziale irritazione della pelle. In questo modo si riduce il rischio di inalazione e di potenziale irritazione della pelle.
• Ventilazione adeguata: Assicurare un'adeguata ventilazione dell'area di lavoro per evitare l'accumulo di polvere nell'aria. Si consiglia di utilizzare cappe aspiranti o postazioni di lavoro ben ventilate.
• Pratiche di manipolazione sicura: Evitare di creare nuvole di polvere e ridurre al minimo il contatto diretto con la polvere. Utilizzare strumenti e palette apposite per la manipolazione e pulire tempestivamente le fuoriuscite seguendo le procedure stabilite.
• Smaltimento corretto: Non smaltire la polvere di AlSi10(4045) nei normali cassonetti dei rifiuti. Consultare le normative locali per le procedure di smaltimento corrette, al fine di ridurre al minimo l'impatto ambientale.

Le schede di sicurezza (SDS) del fornitore della polvere forniranno informazioni dettagliate sulle linee guida specifiche per la manipolazione e lo smaltimento della polvere di AlSi10(4045). Il rispetto di queste linee guida è essenziale per garantire un ambiente di lavoro sicuro.

D: Quali sono le prospettive future della polvere di AlSi10(4045) per le applicazioni HIP?

R: Il futuro della polvere di AlSi10(4045) per l'HIP appare brillante grazie a diversi fattori:

• I progressi della produzione additiva: La crescente adozione di tecniche di produzione additiva come la fusione laser selettiva (SLM) crea una forte domanda di polveri metalliche di alta qualità come AlSi10(4045), adatte sia alla AM che alla successiva lavorazione HIP.
• Tendenza all'alleggerimento: La continua spinta alla riduzione del peso in vari settori industriali, in particolare quello aerospaziale e automobilistico, rende l'AlSi10(4045), con il suo elevato rapporto resistenza/peso, una scelta interessante di materiale, soprattutto se combinato con i vantaggi dell'HIP.
• Sviluppo di nuove leghe: I continui sforzi di ricerca e sviluppo potrebbero portare alla creazione di nuove polveri di leghe di alluminio con proprietà ancora migliori, adatte ad applicazioni specifiche, se utilizzate insieme all'HIP.
• Focus sulla sostenibilità: Con la crescente attenzione all'ambiente, i produttori sono sempre più alla ricerca di pratiche sostenibili. I fornitori che si impegnano ad adottare metodi di produzione delle polveri ecocompatibili, utilizzando materiali riciclati, potrebbero ottenere un vantaggio competitivo.

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