套管接头组件
专利汇可以提供套管接头组件专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种示例 套 管接头 组件，所述 套管 接头组件包括：套管接头，所述套管接头具有上端和下端；上部耦接接头，所述上部耦接接头具有被构造用于耦接到上部套管段的第一部分和在所述上端耦接到所述套管接头的第二部分；接头界面，所述接头界面将所述第一部分固定到所述第二部分，其中所述第一部分由第一材料制成并且所述第二部分由与所述第一材料不同的第二材料制成；以及内涂层，所述内涂层被施加在所述上部耦接接头的内部径向表面上并且轴向地延伸越过至少所述接头界面。，下面是套管接头组件专利的具体信息内容。
1.一种套管接头组件，包括：
套管接头，所述套管接头具有上端和下端；
上部耦接接头，所述上部耦接接头具有被构造用于耦接到上部套管段的第一部分和在所述上端耦接到所述套管接头的第二部分；
接头界面，所述接头界面将所述第一部分固定到所述第二部分，其中所述第一部分由第一材料制成并且所述第二部分由与所述第一材料不同的第二材料制成；以及内涂层，所述内涂层被施加在所述上部耦接接头的内部径向表面上并且轴向地延伸越过至少所述接头界面。
2.如权利要求1所述的套管接头组件，其中所述第一部分螺纹地附接到所述上部套管段并且所述第二部分螺纹地附接到所述套管接头的所述上端。
3.如权利要求1所述的套管接头组件，其中所述第一材料选自由不锈钢和镍合金组成的组。
4.如权利要求1所述的套管接头组件，其中所述第二材料选自由以下各项组成的组：
铝、铝合金、铜、铜合金、镁合金、钛、易切削钢、铸铁、低碳钢合金及其任意组合。
5.如权利要求1所述的套管接头组件，其中所述内涂层是以下各项中的至少一者：阳极氧化涂层、陶瓷、金属、聚合物、环氧树脂、弹性体、硫化钼、碳化钨、含氟聚合物、静电粉末及其任意组合。
6.如权利要求1所述的套管接头组件，其中所述接头界面通过以下各项中的至少一者而形成：将所述第一部分爆炸性地焊接到所述第二部分；以及将所述第一部分摩擦搅拌焊接到所述第二部分。
7.如权利要求1所述的套管接头组件，其中所述接头界面为其中所述第一部分螺纹地附接到所述第二部分的螺纹界面。
8.如权利要求7所述的套管接头组件，进一步包括一个或多个密封构件，所述一个或多个密封构件被布置在所述螺纹界面内以防止流体流入所述螺纹界面中。
9.如权利要求7所述的套管接头组件，进一步包括被施加到所述螺纹界面的螺纹涂层，所述螺纹涂层包括选自由以下各项组成的组的材料：阳极氧化材料、陶瓷、金属、聚合物、环氧树脂、弹性体、硫化钼、碳化钨、含氟聚合物、静电粉末、螺纹锁紧化合物及其任意组合。
10.如权利要求1所述的套管接头组件，进一步包括：
下部耦接接头，所述下部耦接接头具有被构造用于耦接到下部套管段的下部第一部分和在所述下端耦接到所述套管接头的下部第二部分；以及
第二接头界面，所述第二接头界面将所述下部第一部分固定到所述下部第二部分，其中所述下部第一部分由所述第一材料制成并且所述下部第二部分由所述第二材料制成。
11.一种井系统，包括：
套管柱，所述套管柱被布置在井筒内并且具有上部套管段和下部套管段；
套管接头，所述套管接头被布置在所述井筒内并且插入所述上部套管段与所述下部套管段之间，所述套管接头具有上端和下端；
上部耦接接头，所述上部耦接接头具有耦接到所述上部套管段的第一部分和耦接到所述套管接头的所述上端的第二部分，其中所述上部耦接接头的所述第一部分和所述第二部分在上部接头界面上固定在一起；
下部耦接接头，所述下部耦接接头具有耦接到所述下部套管段的第一部分和耦接到所述套管接头的所述下端的第二部分，其中所述下部耦接接头的所述第一部分和所述第二部分在下部接头界面上固定在一起；以及
内涂层，所述内涂层被施加在所述上部耦接接头和所述下部耦接接头的相应内部径向表面上并且轴向地延伸越过至少所述上部接头界面和所述下部接头界面，
其中所述上部耦接接头和所述下部耦接接头的各自第一部分由第一材料制成并且所述上部耦接接头和所述下部耦接接头的各自第二部分由与所述第一材料不同的第二材料制成。
12.如权利要求11所述的井系统，其中所述第一材料选自由不锈钢和镍合金组成的组。
13.如权利要求11所述的井系统，其中所述第二材料选自由以下各项组成的组：铝、铝合金、铜、铜合金、镁合金、钛、易切削钢、铸铁、低碳钢合金及其任意组合。
14.如权利要求11所述的井系统，其中所述内涂层是以下各项中的至少一者：阳极氧化涂层、陶瓷、金属、聚合物、环氧树脂、弹性体、硫化钼、碳化钨、含氟聚合物、静电粉末及其任意组合。
15.如权利要求11所述的井系统，其中所述上部接头界面和所述下部接头界面通过以下各项中的至少一者而形成：将所述第一部分爆炸性地焊接到所述第二部分；以及将所述第一部分摩擦搅拌焊接到所述第二部分。
16.如权利要求11所述的井系统，其中所述上部接头界面和所述下部接头界面中的至少一者为其中所述第一部分螺纹地附接到所述第二部分的螺纹界面。
17.如权利要求16所述的井系统，进一步包括被布置在所述螺纹界面内的一个或多个密封构件和施加到所述螺纹界面的螺纹涂层中的至少一者。
18.一种方法，包括：
将套管柱布置在井筒内，所述套管柱具有上部套管段、下部套管段和插入所述上部套管段和所述下部套管段之间的套管接头，其中所述套管接头具有上端和下端；以及使所述套管接头与所述上部套管段和所述下部套管段利用上部耦接接头和下部耦接接头而电隔离，所述上部耦接接头具有耦接到所述上部套管段的第一部分和耦接到所述套管接头的所述上端的第二部分，并且所述下部耦接接头具有耦接到所述下部套管段的第一部分和耦接到所述套管接头的所述下端的第二部分，
其中所述上部耦接接头和所述下部耦接接头的所述第一部分和所述第二部分各自在相应的接头界面上固定在一起，并且
其中所述上部耦接接头和所述下部耦接接头的各自第一部分由第一材料制成并且所述上部耦接接头和所述下部耦接接头的各自第二部分由与所述第一材料不同的第二材料制成。
19.如权利要求18所述的方法，其中使所述套管接头与所述上部套管段和所述下部套管段电隔离进一步包括将所述上部耦接接头和所述下部耦接接头的相应的内部径向表面用内涂层密封，所述内涂层被施加在至少所述上部接头界面和所述下部接头界面上并且轴向地延伸越过至少所述上部接头界面和所述下部接头界面。
20.如权利要求18所述的方法，其中所述第一材料为不锈钢和镍合金中的至少一者，并且其中所述第二材料选自由以下各项组成的组：铝、铝合金、铜、铜合金、镁合金、钛、易切削钢、铸铁、低碳钢合金及其任意组合。
21.如权利要求18所述的方法，其中所述内涂层是以下各项中的至少一者：阳极氧化涂层、陶瓷、金属、聚合物、环氧树脂、弹性体、硫化钼、碳化钨、含氟聚合物、静电粉末及其任意组合。
22.如权利要求18所述的方法，进一步包括通过以下各项中的至少一者而形成所述上部接头界面和所述下部接头界面：将所述第一部分爆炸性地焊接到所述第二部分；以及将所述第一部分摩擦搅拌焊接到所述第二部分。
23.如权利要求18所述的方法，其中所述上部接头界面和所述下部接头界面中的至少一者为其中所述第一部分螺纹地附接到所述第二部分的螺纹界面。
24.如权利要求24所述的方法，进一步包括防止流体流入所述螺纹界面中，其中一个或多个密封构件之一被布置在所述螺纹界面内。
25.如权利要求24所述的方法，其中使套管接头与所述上部套管段和所述下部套管段电隔离进一步包括将所述螺纹界面用施加到所述螺纹界面的螺纹涂层来密封。
套管接头组件
套管柱安装在主井筒中，造斜器随后可下降到井筒中并且定位在套管柱内在其中将要钻出
侧向井筒的所需位置处。一个或多个铣刀随后前进到造斜器并且横向地偏转以生成布置在
套管柱内的套管接头，从而形成窗口，钻头可通过所述窗口形成侧向井筒。
回的碎屑和/或钻屑。这些碎屑和/或钻屑还可能会塞住流量控制装置、损坏密封件、阻塞密封孔并且干扰主井筒中位于套管接头下方的定位组件。
纤维可以很容易地铣削并且导致与通过由高强度材料制成的套管接头进行钻井相比，产生
较少的碎屑，但玻璃纤维衬管在地下环境中所存在的高压下可能很容易失效。因此，可能需要呈铝套筒形式的额外支撑。然而，铝套筒可能在正钻出主井筒时过早地磨损，并且铝材料在耦接到套管柱的钢部分时可能进一步容易受到电腐蚀。更具体地讲，铝材料可在与钢电
接触时用作阳极并且大体具有比钢更低的耐腐蚀性和耐磨性。
改、改变、组合以及等效化。
具体实施方式
下部段电隔离。每个耦接接头均包括第一部分和第二部分，所述第一部分和所述第二部分
由不同材料(例如，金属)制成并且在接头界面上固定在一起。在一些情况下，接头界面可包括爆炸焊缝，所述爆炸焊缝将所述不同材料接合起来。在其他情况下，接头界面可通过摩擦搅拌焊接而生成以将不同材料接合起来。内涂层和/或外涂层可被施加在每个接头界面上，以增强耦接接头的耐腐蚀性，所述耦接接头可能在经受井筒环境时以其他方式电腐蚀。因
此，在套管接头的剩余部分与套管的上部段和下部段之间生成屏障，从而提高使用例如铝
作为套管的一部分的机会，而不损害套管的完整性。内涂层和/或外涂层可进一步为上部耦接接头和下部耦接接头以及套管接头提供一定程度的耐磨性。
出口。预先铣出的套管出口需要井操作员将套管在井筒内定向成使得预先铣出的套管出口
在特定角度方向上适当地布置。然而根据本公开，电隔离的套管接头并不包括预先铣出的
套管出口而是相反围绕井筒的整个圆周延伸，由此消除将套管成角度地定向的需要。
任何其他地理位置的钻机。平台102可以是半潜式钻机，并且海底管道108可从平台102的甲板110延伸到包括一个或多个防喷器114的井口装置112。平台102具有起重设备116和井架
118，用于在海底管道108内提升和降低管柱诸如钻柱120。
外，分支或侧向井筒可以具有从其中向外钻出的另一个分支或侧向井筒。造斜器组件130可以被定位在套管124内并且在其中固定在套管接头126处或附近。造斜器组件130可以操作
用于使一个或多个切削工具(即，铣刀)偏转到套管接头126的内壁中，以使得套管出口132
可穿过其中形成在所需圆周位置处。套管出口132在套管接头126中提供“窗口”，可将一个或多个其他切削工具(即，钻头)穿过其中插入以钻出并以其他方式形成侧向井筒128。
斜井筒。此外，定向术语诸如“上方”、“下方”、“上部”、“下部”、“向上”、“向下”、“井上”、“井下”等相对于附图中所描绘的说明性实施方案来使用，井上方向朝向井的表面并且井下方
向朝向井的趾部。
与套管124的一部分互连的各种工具和/或管状长度202或邻近所述各种工具和/或管状长
度以其他方式布置。这样的工具和/或管状长度202可包括例如闩锁耦接件、对准衬套和套
管对准代替物，并且可以为了形成套管出口132而共同确定适当的圆周角度和取向。如图所示，造斜器组件130可包括偏转器表面204，所述偏转器表面可操作用于将切削工具(诸如铣刀)定向到套管接头126的侧壁中以穿过其中形成窗口或套管出口132。
上部套管段206a与下部套管段206b之间并以其他方式插入上部套管段206a和下部套管段
206b间。在一些实施方案中，套管接头126的每一端可分别螺纹连接到上部套管段206a和下部套管段206b。
形成套管出口132以引发侧向井筒128的形成。适用于套管接头126的材料包括但不限于铝、铝合金(例如，7075铝、6061铝等)、铜、铜合金、镁合金、钛、易切削钢、铸铁、低碳钢合金(例如，1026钢合金、4140钢合金等)及其组合等。
接触可将套管接头126转换成导致套管接头126电腐蚀的阳极。然而，根据目前所描述的实
施方案，套管接头126可与上部套管段206a和下部套管段206b电隔离，并且由此缓解或完全阻止套管接头126的电腐蚀。更具体地，套管接头126可形成套管接头组件的使套管接头126与套管124电隔离的一部分。套管接头组件的目前所公开的实施方案还可在套管接头126上
提供较大的耐磨性，并且由此提高套管接头126的结构完整性和使用寿命。
126，所述套管接头被布置在套管124的上部套管段206a与下部套管段206b之间并以其他方
式插入所述上部套管段与所述下部套管段之间。组件300可进一步包括上部耦接接头302a
和下部耦接接头302b。上部耦接接头302a可将套管接头126插入到上部套管段206a并将套
管接头126以其他方式耦接到上部套管段206a，并且下部耦接接头302b可将套管接头126插
入到下部套管段206b并将套管接头126以其他方式耦接到下部套管段206b。因此，上部耦接接头302a可耦接到套管接头126的上端303a并且下部耦接接头302b可耦接到套管接头126
的下端303b。
第一部分304a可以螺纹地附接到上部套管段206a。类似地，第二部分304b可在内部径向表
面上限定凹槽或螺纹310，并且套管接头126的上端303a可在相对的外部径向表面上限定相
应的凹槽或螺纹312，由此第二部分304b可以螺纹地附接到套管接头126。
头302a可以在相对端部螺纹耦接到并以其他方式耦接到上部套管段206a和套管接头126，
而不会使套管柱124在组件300的位置处的直径增大。此外，虽然图3将螺纹306、308、310、
312描绘为限定在上部耦接接头302a、上部套管段206a和套管接头126的特定径向表面(内
部或外部)上，但可以理解的是，另选地，螺纹306、308、310、312可限定在它们各自的相对径向表面(内部或外部)上，而不脱离本公开的范围。
如以上参考套管接头126所提及的第二材料之一)制成。例如，在至少一个实施方案中，第二部分304b和套管接头126两者均可由铝或其合金制成。
形结构。在一些实施方案中，接头界面314可通过将第一部分304a的第一材料爆炸焊接或结合到第二部分304b的第二材料而形成。如本领域已知的，爆炸焊接或结合是一种可用于使
不同金属冶金接合的固态焊接过程。所述过程使用受控爆轰力以使一个金属板(例如，第一部分304a的第一金属)加速进入另一金属板(例如，第二部分304b的第二材料)中，由此在两个不同材料之间形成原子结合。爆炸结合可引入薄的扩散抑制夹层诸如钽和钛，这实现了
传统的焊补安装并在两个不同金属之间形成真空紧密密封。另外，爆炸焊接被视为是一种
冷焊过程，其允许不同金属相接合而不失去它们的预结合冶金和原子晶体特性。可以理解
的是，当第二部分304b的材料为铝时，爆炸结合可证明是有利的，铝通常不能承受高温机加工或制造过程。此外，第一部分304a和第二部分304b的短长度可易于进行爆炸结合，这受到正结合的材料的长度或尺寸的限制。
拌工具来将一个金属板(例加，第一部分304a的第一材料)在相对表面上接合到另一不同金
属板(例如，第二部分304b的第二材料)的固态接合过程。所述过程涉及将旋转搅拌工具
(即，摩擦搅拌焊接工具)插入两个金属板或块之间的对接接头中，这使得所述旋转搅拌工
具周围的金属塑化并且导致局部金属聚集成良好的冶金结合。因此，搅拌工具使两个金属
块在对接接头上机械地混杂。软化的金属材料(由于温度升高而引起)随后可使用机械压力
来接合，所述机械压力可由搅拌工具施加。
之间的接头界面314。然而，在其他实施方案中，内涂层316可如图所示轴向地延伸越过整个上部耦接接头302a并且延伸较短距离进入上部套管段206a和套管接头126中。在其他实施
方案中，内涂层316可被轴向地施加在整个组件300上，包括施加在上部耦接接头302a和下
部耦接接头302b、套管接头126上，并且延伸较短距离进入上部套管段206a和下部套管段
206b中，而不脱离本公开的范围。
进行描绘。
损。可横穿组件300的特定井下工具的实例包括钻杆、钻环、钻头、扩孔器、稳定器、管道、封隔器、筛管和模拟工具。当这样的井下工具通过组件300旋转、平移并以其他方式松开时，内涂层316可以阻止磨损。然而，内涂层316可由某种材料制成，所述材料可被铣削和/或钻探成使得套管出口132(图1和图2)尽管如此也可在套管接头126中形成，如上所述。
下井筒环境中即可能容易受到电腐蚀。更具体地讲，第二部分304b的材料可在地下井筒环
境内用作阳极，所述地下井筒环境可包括淡水、化学制品、钻井流体、完井流体、盐水(例如，氯化钙、氯化钠、氯化钾、溴化钙、溴化钾等)或其任意组合。内涂层316(其可比第二部分
304b和套管接头126的材料更具耐腐蚀性)可被施加在组件300的全部或一部分上，以防止
或缓解电腐蚀。然而，可以理解的是，由于套管接头126并不与第一部分304a或上部套管段
206a直接接触，并且因此在存在电解质(即，井筒环境)的情况下并不经受电腐蚀，因此内涂层316可能不会延伸越过整个套管接头126，但出于耐磨性目的也可以不这样做。
氧化过程而生成。内涂层316可包括材料诸如但不限于陶瓷、金属、聚合物、环氧树脂、弹性体或其任意组合。合适的内涂层316的实例包括环氧酚醛材料(例如， 或
TK-34AL)、环氧树脂和聚苯硫醚复合材料、协合涂层(例如，MAGNAPLATE )、聚四氟乙
烯(即， )、环氧树脂涂层(例如， SCOTCHKOTETM)、氧化铝(例如，
CC-5000不含铬酸盐的无机密封件)、高度抛光的陶瓷涂层、热喷涂层、硫
化钼、静电粉末涂层(例如， )、碳化钨涂层、含氟聚合物涂层(例如，
)、与含氟聚合物相结合的热喷涂金属或陶瓷涂层(例如，PLASMACOATTM)、电陶
2TM
瓷涂层(例如， EC )和其任意组合。
与内涂层316类似，外涂层318可延伸越过第一部分304a与第二部分304b之间的接头界面
314。另选地，外涂层318可如图所示轴向地延伸越过整个上部耦接接头302a并且延伸沿着
上部套管段206a和套管接头126延伸较短距离。在其他实施方案中，外涂层318可被轴向地
施加在整个组件300上，包括施加在上部耦接接头302a和下部耦接接头302b、套管接头126
上，并且延伸沿着上部套管段206a和下部套管段206b延伸较短距离，而不脱离本公开的范
围。此外，与内涂层316一样，外涂层318的厚度或深度如图3所示仅用于说明性目的并且因此不应当被视为限于本公开。相反，外涂层318的厚度可在约0.015英寸与约0.15英寸之间
的范围内。
300类似并且由此可对其进行参考而得到最佳理解，其中相同的附图标记表示不再详细描
述的相同的部件或元件。与图3的组件300类似，组件400可包括套管接头126，所述套管接头被布置在套管124的上部套管段206a与下部套管段206b之间并以其他方式插入所述上部套
管段与所述下部套管段之间。
之处可能在于上部耦接接头402a可将套管接头126插入到上部套管段206a并将套管接头
126以其他方式耦接到上部套管段206a，并且下部耦接接头402b可将套管接头126插入到下
部套管段206b并将套管接头126以其他方式耦接到下部套管段206b。由于上部耦接接头
402a和下部耦接接头402b的配置和操作相同或基本上相似，因此以下仅仅描述了上部耦接
接头402a的配置和操作。然而，应当理解的是，以下概念和描述同样适用于下部耦接接头
402b，而不脱离本公开的范围。
分304a和套管接头126两者可由铝或其合金制成。
414可在第一部分304a与第二部分304b之间包括螺纹界面。更确切地，接头界面414可包括
限定在第一部分304a的外部径向表面上的凹槽或螺纹404和限定在第二部分304b的相对内
部径向表面上的相应的凹槽或螺纹406，由此第一部分304a可螺纹地附接到第二部分304b。
和第二部分304b可在接头界面414上螺纹地接合，而不会增大套管柱124在上部耦接接头
402a的位置的直径。此外，虽然图4描绘了第一部分304a和第二部分304b的内部径向表面和外部径向表面上所分别限定的螺纹404、406，但另选地，螺纹404、406可限定在第一部分
304a和第二部分304b的相对径向表面(内部或外部)上，而不脱离本公开的范围。
耐磨性和/或增大组件400的耐腐蚀性。在其中第一部分304a由例如钢制成并且第二部分
304b由铝制成的实施方案中，第二部分304b在其中第一部分304a和第二部分304b接触的接
头界面414上可能容易受到电腐蚀。内涂层316和外涂层318可通过使接头界面414免于与电
解质溶液(即，井筒环境)接触而缓解电腐蚀的影响。
管接头126中。在其他实施方案中，内涂层316和外涂层318可被轴向地施加在整个组件400
上，包括施加在上部耦接接头402a和下部耦接接头402b、套管接头126上，并且延伸较短轴向距离进入上部套管段206a和下部套管段206b中，而不脱离本公开的范围。
上的腐蚀。更具体地讲，组件400可进一步包括一个或多个内部密封构件408(示出一个)和
一个或多个外部密封构件410(示出一个)。内部密封构件408和外部密封构件410可以是压
力密封件，所述压力密封件被配置用于防止流体迁移到第一部分304a与第二部分304b之间
的螺纹界面中。例如，如图所示，内部密封构件408可设置在并以其他方式布置在第一部分
304a与第二部分304b之间并且被配置用于防止套管124的内部412的流体迁移到第一部分
304a与第二部分304b之间的螺纹界面中。类似地，外部密封构件410可设置在并以其他方式布置在第一部分304a与第二部分304b之间并且被配置用于防止套管124外部存在的流体迁
移到第一部分304a与第二部分304b之间的螺纹界面中。
填料环或其他适当的密封配置(例如，圆形密封件、v形密封件、u形密封件、
方形密封件、椭圆形密封件、t形密封件等)或其任意组合。
分304b的螺纹406。在其他实施方案中，螺纹涂层416可被施加到螺纹404、406两者，而不脱离本公开的范围。螺纹涂层416可与内涂层316和外涂层318类似并以其他方式由类似材料
制成，以便为第一部分304a与第二部分304b之间的螺纹界面提供耐腐蚀性。
料诸如但不限于陶瓷、金属、聚合物、环氧树脂、弹性体及其任意组合。合适的螺纹涂层416的实例可以与以上针对内涂层316所提供的实例类似并且因此不再列举。然而，在其他实施方案中，螺纹涂层416可包括螺纹锁紧化合物，诸如可从Halliburton Energy Services获
得的WELD ATM螺纹化合物和可从Blok-Lok获得的 此外，螺纹涂层416也可
使用以上相对于施加内涂层316所提及的任意过程来施加。
受益于本文教导的本领域技术人员显而易见的不同但是等效的方式进行修改和实施。此
外，除了随附权利要求书中所描述的以外，对本文所示的构造或设计的细节没有任何限制。
因此，明显的是，可以改变、组合或修改以上公开的特定说明性实施方案且在本公开的范围内考虑所有这样的变化。本文说明性公开的系统和方法可以适当地在缺少本文未明确公开
的任何元件和/或本文公开的任何可选元件下实践。虽然已就“包括(comprising、
containing或including)”各个组件或步骤描述了组成和方法，但是所述组成和方法也可
“基本上由各个组件和步骤组成”或“由各个组件和步骤组成”。以上公开的所有数字和范围可变化某一量。所有公开的具有下限和上限的数字范围，均具体公开属于所述范围内的任
何数字和任何所含范围。具体地说，本文公开的每个值范围(其形式为“约a至约b”或等价地，“约a至b”或等价地，“约a-b”)应被理解为阐述涵盖在较宽值范围内的每个数字和范围。
此外，权利要求中的术语具有它们的一般普通含义，除非专利权所有人另外明确地和清楚
地定义。此外，如权利要求中使用的不定冠词“一(a或an)”在本文中被定义来意指其引入的一个或多于一个元件。如果本说明书和可以通过引用并入本文的一个或多个专利或其他文
献中的词语或术语的使用存在任何冲突，则应当采用与本说明书一致的定义。
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