JPH02234362A - 固体電解質燃料電池の発電装置 - Google Patents
固体電解質燃料電池の発電装置Info
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- JPH02234362A JPH02234362A JP1054628A JP5462889A JPH02234362A JP H02234362 A JPH02234362 A JP H02234362A JP 1054628 A JP1054628 A JP 1054628A JP 5462889 A JP5462889 A JP 5462889A JP H02234362 A JPH02234362 A JP H02234362A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は自立式外部マニホールドｍ固体電解質燃料電池
の発電装置に関する。
の発電装置に関する。
第６図に従来の直交屋固体電解質燃料電池に対する外部
マニホールドの取付け状況を示し、第７図Ｋ第６図の外
部マニホールド製固体電解質燃料電池を使ク九従来の発
電装置の例を示す。
マニホールドの取付け状況を示し、第７図Ｋ第６図の外
部マニホールド製固体電解質燃料電池を使ク九従来の発
電装置の例を示す。
第６図〜Ｍ７図において、１は直交流撤固体電解質燃料
電池、２＆＊２ｂ＊２ｃ，２ｄは外部−７ニホールド、
４は燃料ガス導入口、５は燃料ガス排出口、８は空気導
入口、１ｏは空気排出口、１３ａｔＪ４ｂはリード線、
２６は断熱材、２７はヒータである。
電池、２＆＊２ｂ＊２ｃ，２ｄは外部−７ニホールド、
４は燃料ガス導入口、５は燃料ガス排出口、８は空気導
入口、１ｏは空気排出口、１３ａｔＪ４ｂはリード線、
２６は断熱材、２７はヒータである。
燃料電池Ｊの周囲に外部マニホールド２を燃料と酸化剤
が直交して供給されるようＫ取付け、この燃料電池と外
部マニホールド２の１体化された．ものを断熱材２６で
覆っている。又断熱材２６の中にはヒータ２１が取付け
てある． ζの電池の内部では燃料の酸化が電気化学的に進み反応
エネルギーを直ちＫ，電気エネルギーに変えＪＪａ豐Ｊ
Ｊｂのリード線を通して外部に取出される。このとき酸
化反応には高温（約１０００℃）が要求され、ζの加熱
のためＫヒータ２１が必要でＴｏ−ｚ九。また、リード
線はこの高温部を通っている。
が直交して供給されるようＫ取付け、この燃料電池と外
部マニホールド２の１体化された．ものを断熱材２６で
覆っている。又断熱材２６の中にはヒータ２１が取付け
てある． ζの電池の内部では燃料の酸化が電気化学的に進み反応
エネルギーを直ちＫ，電気エネルギーに変えＪＪａ豐Ｊ
Ｊｂのリード線を通して外部に取出される。このとき酸
化反応には高温（約１０００℃）が要求され、ζの加熱
のためＫヒータ２１が必要でＴｏ−ｚ九。また、リード
線はこの高温部を通っている。
前述の如く、酸化を安定して行うためには燃料電池を約
１０００℃に保持する必要がある。他方電気エネルギー
を外部に取出すリード線は、上記１０００℃の雰囲気の
中を通っているので、酸化により寿命が短かくなるとい
う問題がある。
１０００℃に保持する必要がある。他方電気エネルギー
を外部に取出すリード線は、上記１０００℃の雰囲気の
中を通っているので、酸化により寿命が短かくなるとい
う問題がある。
本発明はこれらの問題を解決した燃料電池発電装置を提
供することを目的とする。
供することを目的とする。
本発明Ｋ係る固体電解質燃料電池の発電装置は燃料ガス
と酸化剤ガスを直交する方向に流す固体電解質燃料電池
１において、外部マニホールドと直交流型固体電解質燃
料電池の気密性を保持し、一体化したものを不活性ｊス
または燃料ガス中に保持する丸めの非酸化性雰囲気宣１
５を設けるとともに、発電後の残存燃料ガスと酸化剤ガ
スを燃焼さすための燃焼室１８を非酸化性雰囲気室１５
と分離して設け、前記燃焼室にポーラスな輻射促進体ｌ
９を充填し予熱温度を燃料ガスと酸化剤ガスの排出調節
弁６，Ｊ１によ）調整可能としたことを特徴とする。
と酸化剤ガスを直交する方向に流す固体電解質燃料電池
１において、外部マニホールドと直交流型固体電解質燃
料電池の気密性を保持し、一体化したものを不活性ｊス
または燃料ガス中に保持する丸めの非酸化性雰囲気宣１
５を設けるとともに、発電後の残存燃料ガスと酸化剤ガ
スを燃焼さすための燃焼室１８を非酸化性雰囲気室１５
と分離して設け、前記燃焼室にポーラスな輻射促進体ｌ
９を充填し予熱温度を燃料ガスと酸化剤ガスの排出調節
弁６，Ｊ１によ）調整可能としたことを特徴とする。
本発明装置は
（り 非酸化性雰囲気室を設けリード線取シ出し部を不
活性ガスま九は環元性ガス中としているので金属の高温
酸化を防止でき金属系リード巌の使用が可能になる。
活性ガスま九は環元性ガス中としているので金属の高温
酸化を防止でき金属系リード巌の使用が可能になる。
（２）発電後の残存燃料ガスと残存酸化剤ガスの伊
燃焼熱をポー２ス輻射促進体により導入再原料ガスに伝
えることで、自立式外部マニホールド屋固体電解質燃料
電池発電装置の実現が可能になる。
えることで、自立式外部マニホールド屋固体電解質燃料
電池発電装置の実現が可能になる。
ψ
この場合ポーラス輻射促進体は燃焼ガスの熱エネルギー
の多くの部分を輻射エネルギーに変換し、導入し九両原
料ガスに効率的に伝えるため装置がコンパクトＫできる
。
の多くの部分を輻射エネルギーに変換し、導入し九両原
料ガスに効率的に伝えるため装置がコンパクトＫできる
。
本発明の第１実施例を第１図〜第４図Ｋ示す。
第１図は本発Ｆ！ＡＫよる自立式外部マニホールド盟固
体電屏質燃料電池発電装置を示す．第１因において１は
固体電解質燃料電池で、その島敢図を第４図に示す．第
４図に示すようＫ，燃料ガスと酸化剤ガスは直交して流
れる。第１図において２は外部マニホールＰであシ、第
２図Ｋ示すように燃料電池Ｊのガス出入口Ｋ合計４個（
ｚ ａ ＠ ：ｔ ｂ ｓｘ ａ ＊ ｚ ｄ ）設け
られ、１と２はガスの漏洩が無いよう密着している。第
１図において導入される原料燃料〃ス３は原料燃料ガス
導入管４から、外部マニホールドＪａ，燃料電池１、外
部マニホールド２ｂ残存燃料ガス排出管５、残存燃料ガ
ス排出１１１！ｉ弁６と流れ残存燃料ガス２として系外
Ｋ排出する．一方、原料酸化ガス８（第２図に図示）も
同様に原料酸化剤ｆス導入管９から、外部マニホールド
Ｊｅ，燃料電池１、外部マニホール・ドｊ ｄ、残存酸
化剤ガス排出管１０，残存酸化剤ガス排出調整弁１１と
流れ、残存酸化剤ガスＪ２として系外に排出する。
体電屏質燃料電池発電装置を示す．第１因において１は
固体電解質燃料電池で、その島敢図を第４図に示す．第
４図に示すようＫ，燃料ガスと酸化剤ガスは直交して流
れる。第１図において２は外部マニホールＰであシ、第
２図Ｋ示すように燃料電池Ｊのガス出入口Ｋ合計４個（
ｚ ａ ＠ ：ｔ ｂ ｓｘ ａ ＊ ｚ ｄ ）設け
られ、１と２はガスの漏洩が無いよう密着している。第
１図において導入される原料燃料〃ス３は原料燃料ガス
導入管４から、外部マニホールドＪａ，燃料電池１、外
部マニホールド２ｂ残存燃料ガス排出管５、残存燃料ガ
ス排出１１１！ｉ弁６と流れ残存燃料ガス２として系外
Ｋ排出する．一方、原料酸化ガス８（第２図に図示）も
同様に原料酸化剤ｆス導入管９から、外部マニホールド
Ｊｅ，燃料電池１、外部マニホール・ドｊ ｄ、残存酸
化剤ガス排出管１０，残存酸化剤ガス排出調整弁１１と
流れ、残存酸化剤ガスＪ２として系外に排出する。
燃料電池Ｊで発生した電流は燃料電池１の上．下Ｋ接着
した電流集合板１ ３ｍ ，Ｊ Ｊｂからリード＠ １
３ ａ ＋ Ｊ ４ ｂをへて外部へ取〕出す。燃料
電池Ｊを設置した非酸化性雰囲気室１５は非酸化性ガス
（チッ素等の不活性ガス原料燃料ガスのような環元性ｆ
ス）を導入（１６＊） Ｌ、排出（ １ ６ｂ）するこ
とで金属（ＮＩＣＯ）や金属とセ２ミ，クスの混合物で
作られ九電流集合板１ ３ ａ ＋ Ｊ ３ ｂおよび
リード線１３ａ．１４ｂの高温酸化を防止する。
した電流集合板１ ３ｍ ，Ｊ Ｊｂからリード＠ １
３ ａ ＋ Ｊ ４ ｂをへて外部へ取〕出す。燃料
電池Ｊを設置した非酸化性雰囲気室１５は非酸化性ガス
（チッ素等の不活性ガス原料燃料ガスのような環元性ｆ
ス）を導入（１６＊） Ｌ、排出（ １ ６ｂ）するこ
とで金属（ＮＩＣＯ）や金属とセ２ミ，クスの混合物で
作られ九電流集合板１ ３ ａ ＋ Ｊ ３ ｂおよび
リード線１３ａ．１４ｂの高温酸化を防止する。
さらに本発明では非酸化性雰囲気室１５と隔壁Ｊ１で分
離した燃焼室１８を設ける。第１因および第３図Ｋ示す
よう燃焼室１８には原料燃料ガス導入管４と残存燃料ガ
ス排出管５と原料酸化剤ガス導入管９と残存酸化剤ガス
排出管１０が配置されている。さらに第３図に示すよう
に原料ガス導入管４と夏料酸化剤ガス導入管９が配置さ
れている燃焼室１８の左下方の空間はデーラスな輻射促
進体１９を充填し両原料ガスの予熱（室温〜１０００℃
）を可能にしている．発電装置が自立運転する九めＫｌ
絶対必要な原料ガス予熱は発電Ｋ使用後の残存燃料排ガ
ス７と残存酸化剤ガス１２のそれぞれの一部を燃焼させ
、その燃焼熱を輻射促進体１９の働きで有効に各原料ガ
スに回収することで行なう。
離した燃焼室１８を設ける。第１因および第３図Ｋ示す
よう燃焼室１８には原料燃料ガス導入管４と残存燃料ガ
ス排出管５と原料酸化剤ガス導入管９と残存酸化剤ガス
排出管１０が配置されている。さらに第３図に示すよう
に原料ガス導入管４と夏料酸化剤ガス導入管９が配置さ
れている燃焼室１８の左下方の空間はデーラスな輻射促
進体１９を充填し両原料ガスの予熱（室温〜１０００℃
）を可能にしている．発電装置が自立運転する九めＫｌ
絶対必要な原料ガス予熱は発電Ｋ使用後の残存燃料排ガ
ス７と残存酸化剤ガス１２のそれぞれの一部を燃焼させ
、その燃焼熱を輻射促進体１９の働きで有効に各原料ガ
スに回収することで行なう。
第１図および第３図に示すように、残存燃料排ガス管５
と残存酸化剤排ガス管１０には各残存ガスの一部２０．
！Ｊを燃焼室１８内で燃焼さすためのノズル２ ２ ＊
２ ３を設け、燃焼の強さは各残存ブスの排出調整弁
６とＩノを調整することで行なう。ノズル２２および２
３から燃焼室１８に注入された各残存ガスは着火燃焼後
、高温燃焼ガス２４となシポーラス輻射促進体１９と各
導Ｉ入管４．９および導入ガス３．８を加熱し，熱を失
って燃焼排ガス２５となって系外Ｋ排出される。
と残存酸化剤排ガス管１０には各残存ガスの一部２０．
！Ｊを燃焼室１８内で燃焼さすためのノズル２ ２ ＊
２ ３を設け、燃焼の強さは各残存ブスの排出調整弁
６とＩノを調整することで行なう。ノズル２２および２
３から燃焼室１８に注入された各残存ガスは着火燃焼後
、高温燃焼ガス２４となシポーラス輻射促進体１９と各
導Ｉ入管４．９および導入ガス３．８を加熱し，熱を失
って燃焼排ガス２５となって系外Ｋ排出される。
輻射促進体１９は高温燃焼ガス２４の熱エネルギーを輻
射にて各導入管４．９Ｋ有効に伝える働きをする。
射にて各導入管４．９Ｋ有効に伝える働きをする。
第４図において、１０１はｙｓｚ （イットリア安定化
ゾルコニア）で構成された園体電解質の薄膜（膜厚さ５
０ 〜２ ０ ０ Ａｍ ）であシ、ｙｓｚの７アイ
パー（直径３〜６μｍ，長さ１〜２■）をｌＯ〜９０重
量一混入したスラリーからドクタブレード法やコールド
プレス法Ｋて緻密に成呈する。１０３は酸素側電極膜（
ＬａＭｎＯＢ ， ＬａＭｇＣｒ０３＊ ＬａＣａＣ
ｒ０３），１０４は燃料側電極膜（ ＮｉＯ ）で、各
々ポーラスな膜（厚さ１００〜２００μｍ）を固体電解
質と同様ドクタブレード法やコールドプレス法で成鳳す
る。／−？スな膜は各々の材質のスラリーに焼成時消滅
する物質（ナフタリン等）を１０〜５０重量チ混入する
ことκよシ行なう。３０５はインタコネクターで１）シ
、ＬａＭｇＣｒ０３ ｒ ＬａＣａＣｒ０５のスラリー
に同一材料（ ＬａＭｇＣｒ０５ ＋ ＬｉＣａＣｒ０
３ ）、あるいはｙｓｚ ， ｈｔ２ｏ５等の７７イパ
−１０６（直径３〜６μｍ，長さ１〜２■）を１０〜９
０重量慢混入し、上記固体電解質と同一の製法で緻密に
成凰する。
ゾルコニア）で構成された園体電解質の薄膜（膜厚さ５
０ 〜２ ０ ０ Ａｍ ）であシ、ｙｓｚの７アイ
パー（直径３〜６μｍ，長さ１〜２■）をｌＯ〜９０重
量一混入したスラリーからドクタブレード法やコールド
プレス法Ｋて緻密に成呈する。１０３は酸素側電極膜（
ＬａＭｎＯＢ ， ＬａＭｇＣｒ０３＊ ＬａＣａＣ
ｒ０３），１０４は燃料側電極膜（ ＮｉＯ ）で、各
々ポーラスな膜（厚さ１００〜２００μｍ）を固体電解
質と同様ドクタブレード法やコールドプレス法で成鳳す
る。／−？スな膜は各々の材質のスラリーに焼成時消滅
する物質（ナフタリン等）を１０〜５０重量チ混入する
ことκよシ行なう。３０５はインタコネクターで１）シ
、ＬａＭｇＣｒ０３ ｒ ＬａＣａＣｒ０５のスラリー
に同一材料（ ＬａＭｇＣｒ０５ ＋ ＬｉＣａＣｒ０
３ ）、あるいはｙｓｚ ， ｈｔ２ｏ５等の７７イパ
−１０６（直径３〜６μｍ，長さ１〜２■）を１０〜９
０重量慢混入し、上記固体電解質と同一の製法で緻密に
成凰する。
インタコネクター１０５には酸化ガス（ ｏ２あるいは
空気）通路１０ｆ／と燃料ガス（ Ｈ２．ＣＯ ）通路
１０１１を設け全厚さ２〜１０ｍｍ程度とする。
空気）通路１０ｆ／と燃料ガス（ Ｈ２．ＣＯ ）通路
１０１１を設け全厚さ２〜１０ｍｍ程度とする。
第５図はインタコネクタ一部を更に軽量とした本発明の
第２実施例である。第２実施例では、インクコネクター
１０５を酸素ガス通路を形成する部分１０５１と燃料ガ
ス通路を形成する１０５６部および、両ガスを完全に分
離する丸めの緻密部１ｏｓｂの３枚の薄膜・薄板が半乾
燥状態（グリーンシート状態）Ｋある時に一体に積層し
、一体構造にて本乾燥，焼成することで完成する。
第２実施例である。第２実施例では、インクコネクター
１０５を酸素ガス通路を形成する部分１０５１と燃料ガ
ス通路を形成する１０５６部および、両ガスを完全に分
離する丸めの緻密部１ｏｓｂの３枚の薄膜・薄板が半乾
燥状態（グリーンシート状態）Ｋある時に一体に積層し
、一体構造にて本乾燥，焼成することで完成する。
本発明孤前述のように構成されているので以下に記載す
るような効果を奏する。
るような効果を奏する。
（１）外部マニホールド塁固体電解質燃料電池を設置す
る室を非酸化性雰凹気とすることによ）金属と金属一七
２ミ，クスの混合物にて電流を取シ出すζとを可能にす
る。これによりリード臓の寿命が長くなる。
る室を非酸化性雰凹気とすることによ）金属と金属一七
２ミ，クスの混合物にて電流を取シ出すζとを可能にす
る。これによりリード臓の寿命が長くなる。
（２）発電後の残存燃料ガスと残存酸化剤ガスを燃焼す
る燃焼嵐と同重ヘポー２スな輻射伝熱促進体を設置し原
料ガスを予熱することで自立式外部マニホールド屋固体
電解質燃料電池発電装置の製作を可能にする。
る燃焼嵐と同重ヘポー２スな輻射伝熱促進体を設置し原
料ガスを予熱することで自立式外部マニホールド屋固体
電解質燃料電池発電装置の製作を可能にする。
第１図は本発明の第１実施例の断面図、第２図は第１図
の視矢Ａ−Ａでの断面図、第３図は第１図の視矢Ｂ−Ｂ
での断面図、第４図は第１実施例の島敢図、 第５図は第２実施例の島敢図、 ｆｓＧ図は従来の直交型固体電解質燃料電池に対する外
部マニホールドの取付状態を示す図、第７図は従来の直
交屋固体電解質燃料電池Ｋよる発電装置の断面図である
。 Ｊ・・・直交流屋固体電解質燃料電池、２ｍ，２ｂ＋２
ｃ ＊ ２ ｄ・・・外部マニホールド、３・・・原
料燃料ガス、４・・・原料燃料ガス導入管、５・・・残
存燃料ガス排出管、６・・・残存燃料ガス排出調整弁、
７・・・残存燃料ガス、８・・・原料酸化剤ガス、９・
・・原料酸化剤ガス導入管、１０・・・残存酸化剤ガス
排出管、１１・・・残存酸化剤ガス排出調整弁、１２・
・・残存酸化剤ガス、１３・・・電流集合板、Ｊ４・・
・リード線、１６・・・非酸化性雰囲気室、１６ｍ．ｂ
・・・非酸化性ガス、伊 Ｊ１・・・隔壁、１８・・・燃焼室、１９・・・ポーラ
ス輻射促進体、２０・・・燃焼用残存燃料ガス、２１・
・・燃焼用残存酸化剤ガス、２２・・・燃焼ノズル、２
３・・・酸化剤ノズル、 ４・・・高温燃焼ガス、 ５・・・燃焼排 ガス、 ６・・・断熱材。
の視矢Ａ−Ａでの断面図、第３図は第１図の視矢Ｂ−Ｂ
での断面図、第４図は第１実施例の島敢図、 第５図は第２実施例の島敢図、 ｆｓＧ図は従来の直交型固体電解質燃料電池に対する外
部マニホールドの取付状態を示す図、第７図は従来の直
交屋固体電解質燃料電池Ｋよる発電装置の断面図である
。 Ｊ・・・直交流屋固体電解質燃料電池、２ｍ，２ｂ＋２
ｃ ＊ ２ ｄ・・・外部マニホールド、３・・・原
料燃料ガス、４・・・原料燃料ガス導入管、５・・・残
存燃料ガス排出管、６・・・残存燃料ガス排出調整弁、
７・・・残存燃料ガス、８・・・原料酸化剤ガス、９・
・・原料酸化剤ガス導入管、１０・・・残存酸化剤ガス
排出管、１１・・・残存酸化剤ガス排出調整弁、１２・
・・残存酸化剤ガス、１３・・・電流集合板、Ｊ４・・
・リード線、１６・・・非酸化性雰囲気室、１６ｍ．ｂ
・・・非酸化性ガス、伊 Ｊ１・・・隔壁、１８・・・燃焼室、１９・・・ポーラ
ス輻射促進体、２０・・・燃焼用残存燃料ガス、２１・
・・燃焼用残存酸化剤ガス、２２・・・燃焼ノズル、２
３・・・酸化剤ノズル、 ４・・・高温燃焼ガス、 ５・・・燃焼排 ガス、 ６・・・断熱材。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 燃料ガスと酸化剤ガスを直交する方向に流す固体電解質
燃料電池（１）において、 外部マニホールドと直交流型固体電解質燃料電池の気密
性を保持し、一体化したものを不活性ガスまたは燃料ガ
ス中に保持するための非酸化性雰囲気室（１５）を設け
るとともに、発電後の残存燃料ガスと酸化剤ガスを燃焼
さすための燃焼室（１８）を非酸化性雰囲気室（１５）
と分離して設け、前記燃焼室にポーラスな輻射促進体（
１９）を充填し予熱温度を燃料ガスと酸化剤ガスの排出
調整弁（６、１１）により調整可能としたことを特徴と
する固体電解室燃料電池の発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1054628A JPH02234362A (ja) | 1989-03-07 | 1989-03-07 | 固体電解質燃料電池の発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1054628A JPH02234362A (ja) | 1989-03-07 | 1989-03-07 | 固体電解質燃料電池の発電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02234362A true JPH02234362A (ja) | 1990-09-17 |
Family
ID=12976022
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1054628A Pending JPH02234362A (ja) | 1989-03-07 | 1989-03-07 | 固体電解質燃料電池の発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02234362A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005060028A3 (en) * | 2003-12-17 | 2006-04-13 | Honda Motor Co Ltd | Fuel cell and fuel cell stack |
| JP2010534913A (ja) * | 2007-07-26 | 2010-11-11 | ブルーム エナジー コーポレーション | マルチストリーム熱交換器および単一空気制御を用いたホットボックス設計 |
| JP2014082146A (ja) * | 2012-10-18 | 2014-05-08 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 燃料電池 |
| JP2016072173A (ja) * | 2014-10-01 | 2016-05-09 | 株式会社デンソー | 燃料電池装置 |
-
1989
- 1989-03-07 JP JP1054628A patent/JPH02234362A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005060028A3 (en) * | 2003-12-17 | 2006-04-13 | Honda Motor Co Ltd | Fuel cell and fuel cell stack |
| US7659027B2 (en) | 2003-12-17 | 2010-02-09 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell and fuel cell stack |
| JP2010534913A (ja) * | 2007-07-26 | 2010-11-11 | ブルーム エナジー コーポレーション | マルチストリーム熱交換器および単一空気制御を用いたホットボックス設計 |
| JP2014082146A (ja) * | 2012-10-18 | 2014-05-08 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 燃料電池 |
| JP2016072173A (ja) * | 2014-10-01 | 2016-05-09 | 株式会社デンソー | 燃料電池装置 |
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