JPH1031995A - 鉛蓄電池の貫通溶接方法 - Google Patents
鉛蓄電池の貫通溶接方法Info
- Publication number
- JPH1031995A JPH1031995A JP8189434A JP18943496A JPH1031995A JP H1031995 A JPH1031995 A JP H1031995A JP 8189434 A JP8189434 A JP 8189434A JP 18943496 A JP18943496 A JP 18943496A JP H1031995 A JPH1031995 A JP H1031995A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- welding
- hole
- electrode
- lead
- battery
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-
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】鉛蓄電池の溶接部内部に存在する欠陥を排除
し、かつ、耐食性に優れ、機械的強度を有するセル間接
続を貫通溶接方法により行なうことができるようにする
こと。 【解決手段】貫通孔内壁部の隔壁断面形状を直角に近い
状態から、V字形になるようにする。具体的には図1に
示すように、貫通孔内壁面14と隔壁の外壁面15との
なす角度θを90°以下とし、且つ該角度θと、溶接用
電極の突起部分傾斜角度θ′との比P=θ/θ′が、
0.75≦P≦1.00なる関係を満たす電槽を用いて
貫通溶接を行う。
し、かつ、耐食性に優れ、機械的強度を有するセル間接
続を貫通溶接方法により行なうことができるようにする
こと。 【解決手段】貫通孔内壁部の隔壁断面形状を直角に近い
状態から、V字形になるようにする。具体的には図1に
示すように、貫通孔内壁面14と隔壁の外壁面15との
なす角度θを90°以下とし、且つ該角度θと、溶接用
電極の突起部分傾斜角度θ′との比P=θ/θ′が、
0.75≦P≦1.00なる関係を満たす電槽を用いて
貫通溶接を行う。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は鉛電池のセル間接続
法に関するものである。
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、鉛電池のセル間接続としては、い
くつかの方法が用いられているが、最近の自動車用鉛蓄
電池の場合には、例えば特公平2−121257号公報
に開示されているような、隔壁貫通方式(スルーパーテ
ィション方式)が大半を占めている。このスルーパーテ
ィション方式は、隣接するセル内の極板群同士を、セル
間の隔壁を貫通するように接続するもので、従来から用
いられてきた隔壁オーバー方式と比べ、接続に必要な導
体が短くなるため電圧特性が向上し、使用する鉛合金の
量も大幅に低減可能となる。
くつかの方法が用いられているが、最近の自動車用鉛蓄
電池の場合には、例えば特公平2−121257号公報
に開示されているような、隔壁貫通方式(スルーパーテ
ィション方式)が大半を占めている。このスルーパーテ
ィション方式は、隣接するセル内の極板群同士を、セル
間の隔壁を貫通するように接続するもので、従来から用
いられてきた隔壁オーバー方式と比べ、接続に必要な導
体が短くなるため電圧特性が向上し、使用する鉛合金の
量も大幅に低減可能となる。
【0003】図2は、隔壁貫通方式による溶接部の断面
図である。極板群を構成する複数枚の極板の耳部1と予
め溶接されている極柱2が、セル3間の隔壁4を貫通す
る形で溶接されている。この溶接には、溶接部に要求さ
れる特性を確保するためと量産性に優れているとの理由
から、抵抗溶接が用いられている。以下、本願において
は隔壁貫通方式の抵抗溶接方法を貫通溶接方法と呼ぶこ
とにする。
図である。極板群を構成する複数枚の極板の耳部1と予
め溶接されている極柱2が、セル3間の隔壁4を貫通す
る形で溶接されている。この溶接には、溶接部に要求さ
れる特性を確保するためと量産性に優れているとの理由
から、抵抗溶接が用いられている。以下、本願において
は隔壁貫通方式の抵抗溶接方法を貫通溶接方法と呼ぶこ
とにする。
【0004】図3は、貫通溶接の過程を示したものであ
る。はじめに、同図(a)に示しているように、隔壁4
に設けた円形の貫通孔5を挟む形で極柱2を隔壁4の両
側に配置し、ジョー6に支持され、突起7を有する電極
8を前記両極柱に外接させる。そして、電極8により両
極柱2を加圧して貫通孔5内へ変形させ、同図(b)に
示すように、貫通孔5内部で接触させる。その後、電極
8に所定の溶接電流を通電して抵抗溶接を行う。これに
よって、図2に示した状態の溶接部が得られる。この貫
通溶接に先立ち、隔壁に貫通孔を開ける際、最も一般的
な方法は、所定の直径を有する円形の雄型、雌型を用い
て、単に打ち抜く方法が用いられており、その時の貫通
孔断面は図4に示したようになる。すなわち、貫通孔は
円柱状となり、貫通孔内壁面14と隔壁の外壁面15と
のなす角は、ほぼ直角に近くなる。
る。はじめに、同図(a)に示しているように、隔壁4
に設けた円形の貫通孔5を挟む形で極柱2を隔壁4の両
側に配置し、ジョー6に支持され、突起7を有する電極
8を前記両極柱に外接させる。そして、電極8により両
極柱2を加圧して貫通孔5内へ変形させ、同図(b)に
示すように、貫通孔5内部で接触させる。その後、電極
8に所定の溶接電流を通電して抵抗溶接を行う。これに
よって、図2に示した状態の溶接部が得られる。この貫
通溶接に先立ち、隔壁に貫通孔を開ける際、最も一般的
な方法は、所定の直径を有する円形の雄型、雌型を用い
て、単に打ち抜く方法が用いられており、その時の貫通
孔断面は図4に示したようになる。すなわち、貫通孔は
円柱状となり、貫通孔内壁面14と隔壁の外壁面15と
のなす角は、ほぼ直角に近くなる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の貫通孔を有する隔壁を対象として、貫通溶接を行っ
たのでは、貫通孔内で極柱を接触させた段階で、図3
(b)に示すように、空間12が生じる。この状態で溶
接電流を流し極柱を溶融させてしまうと空間12内の空
気の大部分は、溶融金属の中に巻き込まれ、通電終了
後、ブローホールと呼ばれる欠陥として残る。また、貫
通溶接は溶接時間が0.1秒程度と極端に短く、且つ被
溶接材料である極柱を貫通孔を介して溶接するという特
殊性のため、「散り」による欠陥が発生しやすい。「散
り」は異常に急激な発熱のため沸騰状態を呈した鉛合金
が、ナゲットから噴出して生じる欠陥であるため、両極
柱の接触面積(接触抵抗)に大きく左右される。従来の
形状をした貫通孔の場合、極柱は貫通孔内へ、無理矢理
押し込まれる状態になるため、貫通孔内部での両極柱の
接触状態が不安定になりやすい。それ故、接触抵抗がば
らついて、異常な発熱を引き起こし、「散り」が発生し
易い。また、図3(b)に示す空間12を減少させるに
は、隔壁4の厚みを薄くする方法も考えられるが、溶接
時に発生する発熱によって変形し易く、後工程での密閉
作業に支障をきたす。そのため、ある程度の強度を保持
する必要から、隔壁厚みを薄くする方向にもっていきに
くい。かといって、厚みを増していけば、前述した通り
「散り」が発生し易くなる。それ故、隔壁12の厚みは
微妙な問題を含んでおり、欠陥が発生する要因の1つで
ある。
来の貫通孔を有する隔壁を対象として、貫通溶接を行っ
たのでは、貫通孔内で極柱を接触させた段階で、図3
(b)に示すように、空間12が生じる。この状態で溶
接電流を流し極柱を溶融させてしまうと空間12内の空
気の大部分は、溶融金属の中に巻き込まれ、通電終了
後、ブローホールと呼ばれる欠陥として残る。また、貫
通溶接は溶接時間が0.1秒程度と極端に短く、且つ被
溶接材料である極柱を貫通孔を介して溶接するという特
殊性のため、「散り」による欠陥が発生しやすい。「散
り」は異常に急激な発熱のため沸騰状態を呈した鉛合金
が、ナゲットから噴出して生じる欠陥であるため、両極
柱の接触面積(接触抵抗)に大きく左右される。従来の
形状をした貫通孔の場合、極柱は貫通孔内へ、無理矢理
押し込まれる状態になるため、貫通孔内部での両極柱の
接触状態が不安定になりやすい。それ故、接触抵抗がば
らついて、異常な発熱を引き起こし、「散り」が発生し
易い。また、図3(b)に示す空間12を減少させるに
は、隔壁4の厚みを薄くする方法も考えられるが、溶接
時に発生する発熱によって変形し易く、後工程での密閉
作業に支障をきたす。そのため、ある程度の強度を保持
する必要から、隔壁厚みを薄くする方向にもっていきに
くい。かといって、厚みを増していけば、前述した通り
「散り」が発生し易くなる。それ故、隔壁12の厚みは
微妙な問題を含んでおり、欠陥が発生する要因の1つで
ある。
【0006】このような欠陥の存在は、その大小によっ
て影響度が異なることは言うまでもないが、最近の電池
使用環境の悪化、特に自動車に搭載する自動車用鉛電池
においては、エンジンルームの高温化によって、従来影
響はないと見られていた欠陥でも無視できない存在とな
っている。
て影響度が異なることは言うまでもないが、最近の電池
使用環境の悪化、特に自動車に搭載する自動車用鉛電池
においては、エンジンルームの高温化によって、従来影
響はないと見られていた欠陥でも無視できない存在とな
っている。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、貫通孔内壁部の隔壁断面の形状を直角に
近い状態から、V字形になるようにする。具体的には、
図1に示すように、貫通孔内壁面14と隔壁の外壁面1
5とのなす角θを90°以下とし、且つ該角度θと溶接
用電極の突起部の傾斜角θ′との比Pが、0.75≦P
≦1.00なる関係を満たすことを特徴とする。
に、本発明は、貫通孔内壁部の隔壁断面の形状を直角に
近い状態から、V字形になるようにする。具体的には、
図1に示すように、貫通孔内壁面14と隔壁の外壁面1
5とのなす角θを90°以下とし、且つ該角度θと溶接
用電極の突起部の傾斜角θ′との比Pが、0.75≦P
≦1.00なる関係を満たすことを特徴とする。
【0008】本発明による貫通孔を有する電槽を用い
て、貫通溶接する際の溶接電流通電直前の状態を図5に
示す。
て、貫通溶接する際の溶接電流通電直前の状態を図5に
示す。
【0009】上記方法において、断面をV字形にした貫
通孔を用いると、貫通溶接時における貫通孔内部での両
極柱は、通電前の加圧において、従来のものよりも空隙
12が減少し、ブローホールの抑制に役立つ。また、極
柱同士の接触状態(すなわち接触抵抗)が安定化して、
溶接時における急激な鉛の溶融が発生しにくくなり、
「散り」防止に役立つ。
通孔を用いると、貫通溶接時における貫通孔内部での両
極柱は、通電前の加圧において、従来のものよりも空隙
12が減少し、ブローホールの抑制に役立つ。また、極
柱同士の接触状態(すなわち接触抵抗)が安定化して、
溶接時における急激な鉛の溶融が発生しにくくなり、
「散り」防止に役立つ。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明は、隔壁の貫通孔の内壁部
分の断面をV字形とし、この断面の傾斜角(θ′)と電
極突起部分の傾斜角(θ)との比P=θ/θ′を0.7
5以上1.00以下の範囲にして鉛蓄電池の貫通溶接を
行なうものである。
分の断面をV字形とし、この断面の傾斜角(θ′)と電
極突起部分の傾斜角(θ)との比P=θ/θ′を0.7
5以上1.00以下の範囲にして鉛蓄電池の貫通溶接を
行なうものである。
【0011】このようにすることによって、ブローホー
ルの発生が抑制され、極柱同士の接触が安定して、溶接
時の急激な鉛の溶融が発生しにくくなり、「散り」によ
る欠陥がおさえられる。
ルの発生が抑制され、極柱同士の接触が安定して、溶接
時の急激な鉛の溶融が発生しにくくなり、「散り」によ
る欠陥がおさえられる。
【0012】
【実施例】本発明の一実施例を説明する。
【0013】本発明の貫通孔を有する電槽は、インジェ
クションで成形して且つ、V字形の貫通孔も同時に形成
させた。この時の材質はポリプロピレン(PP)で、隔
壁部分の厚みを1.5mm、貫通孔の直径を9.5mm
とした。また、供試した極柱はキャストオンストラップ
(COS)法で製作したもので、材質はPb−1.65
Sb−0.05Asである。極柱の幅および高さはそれ
ぞれ20mmおよび25mmで、厚みは4.5mmであ
る。なお、極柱は時効硬化性を有し、時間の経過ととも
に硬さが変化するので、溶接結果のばらつきを最小限に
抑えるため、溶接にはCOS後3分経過時点のものを用
いた。
クションで成形して且つ、V字形の貫通孔も同時に形成
させた。この時の材質はポリプロピレン(PP)で、隔
壁部分の厚みを1.5mm、貫通孔の直径を9.5mm
とした。また、供試した極柱はキャストオンストラップ
(COS)法で製作したもので、材質はPb−1.65
Sb−0.05Asである。極柱の幅および高さはそれ
ぞれ20mmおよび25mmで、厚みは4.5mmであ
る。なお、極柱は時効硬化性を有し、時間の経過ととも
に硬さが変化するので、溶接結果のばらつきを最小限に
抑えるため、溶接にはCOS後3分経過時点のものを用
いた。
【0014】溶接にはA,B,C3つのタイプの電極を
使用しており、いずれもCu−Be合金製のコア部と含
油アセタール樹脂製のパット部で構成されている。A電
極は外径が16mm、コア部の直径は12mmで、極柱
に対向する側の中央に先端部の直径が2mm、基底部の
直径が9.2mm、高さ2mmの円錐台形の突起を有
し、突起部の傾斜角度が30°になるように製作した。
B電極は外径がA電極同様16mmでコア部の直径は1
2mm、円錐台形の突起先端部の直径は6mm、基底部
のそれは10mm、高さは2mmである。この場合、突
起部の傾斜角度が45°になるようにしている。C電極
は外径が16mm、コア部の直径は12mm、円錐台形
の突起先端部の直径は6mm、基底部のそれは8.4m
m、高さ2mmであり、突起部分の傾斜角度を60°に
設定している。また、各電極でのパット厚みは4mmの
リングで、コア部と一体化して用いている。なお、両電
極は前記円錐台形の突起の中心の位置が貫通孔のそれと
一致するようにジョー(電極ホルダー)に取り付けられ
る。
使用しており、いずれもCu−Be合金製のコア部と含
油アセタール樹脂製のパット部で構成されている。A電
極は外径が16mm、コア部の直径は12mmで、極柱
に対向する側の中央に先端部の直径が2mm、基底部の
直径が9.2mm、高さ2mmの円錐台形の突起を有
し、突起部の傾斜角度が30°になるように製作した。
B電極は外径がA電極同様16mmでコア部の直径は1
2mm、円錐台形の突起先端部の直径は6mm、基底部
のそれは10mm、高さは2mmである。この場合、突
起部の傾斜角度が45°になるようにしている。C電極
は外径が16mm、コア部の直径は12mm、円錐台形
の突起先端部の直径は6mm、基底部のそれは8.4m
m、高さ2mmであり、突起部分の傾斜角度を60°に
設定している。また、各電極でのパット厚みは4mmの
リングで、コア部と一体化して用いている。なお、両電
極は前記円錐台形の突起の中心の位置が貫通孔のそれと
一致するようにジョー(電極ホルダー)に取り付けられ
る。
【0015】実験に用いた溶接機は単相交流式のもの
で、最大溶接電流は20kAである。電極の加圧にはエ
アシリンダーによる空気加圧式を採用しており、最大加
圧力は2tである。
で、最大溶接電流は20kAである。電極の加圧にはエ
アシリンダーによる空気加圧式を採用しており、最大加
圧力は2tである。
【0016】溶接結果は「散り」に起因するナゲット内
の空隙の発生状態と溶接強度で評価した。空隙の発生状
態は、隔壁に直角な方向からγ線照射による放射線透過
試験によって調べた。溶接強度は、溶接後に一方の極柱
を固定し、他方の極柱を隔壁にそってスライドさせる形
で捻った時のトルク値(kg・cm)で評価した。この
際の要求強度は70kg・cm以上とした。なお、評価
に供した検体数(溶接部の数)は1条件あたり4個(す
なわちn=4)である。
の空隙の発生状態と溶接強度で評価した。空隙の発生状
態は、隔壁に直角な方向からγ線照射による放射線透過
試験によって調べた。溶接強度は、溶接後に一方の極柱
を固定し、他方の極柱を隔壁にそってスライドさせる形
で捻った時のトルク値(kg・cm)で評価した。この
際の要求強度は70kg・cm以上とした。なお、評価
に供した検体数(溶接部の数)は1条件あたり4個(す
なわちn=4)である。
【0017】前記角度θとθ′との比率Pが、溶接結果
に大きく影響するため、図1の角度θと角度θ′との比
Pを変えて実験し、溶接強度、溶接部に存在するブロー
ホールとクラックの発生状態との関係を調べた。この場
合の溶接条件は、通電電流、通電時間(交流電源を用い
ているため、周波数で制御している)、加圧力をそれぞ
れ、9.5kA、4サイクル(電源が50Hzであるた
め0.08secに相当する)、700kgとした。結
果を表1に示す。ナゲット内部でブローホールであると
判断される空隙を評価した結果で、○印が空隙なし、△
印が小さな空隙、×印が大きな空隙の存在を示してい
る。また、隔壁の変形に関して評価した結果では、○印
が1mm以内の変形、△印が1.5mm以内の変形、×
印が1.5mm以上の変形を示している。貫通孔傾斜角
θを鋭くしていくと、溶接強度は増加していき、電極A
の場合40°〜30°、電極Bの場合50°〜45°、
電極Cの場合80°で最大となって、その後減少してい
る。また、ブローホールの発生についても同様の傾向を
呈している。隔壁の変形では、前述した通り、貫通孔傾
斜角θが鋭くなる(溶接部分の隔壁厚みが薄くなる)
と、変形が大きくなる。したがって、総合評価から考慮
すると、貫通孔傾斜角θと溶接用電極の突起部傾斜角
θ′との比Pが0.75≦P≦1.00の範囲において
条件を選択する必要がある。
に大きく影響するため、図1の角度θと角度θ′との比
Pを変えて実験し、溶接強度、溶接部に存在するブロー
ホールとクラックの発生状態との関係を調べた。この場
合の溶接条件は、通電電流、通電時間(交流電源を用い
ているため、周波数で制御している)、加圧力をそれぞ
れ、9.5kA、4サイクル(電源が50Hzであるた
め0.08secに相当する)、700kgとした。結
果を表1に示す。ナゲット内部でブローホールであると
判断される空隙を評価した結果で、○印が空隙なし、△
印が小さな空隙、×印が大きな空隙の存在を示してい
る。また、隔壁の変形に関して評価した結果では、○印
が1mm以内の変形、△印が1.5mm以内の変形、×
印が1.5mm以上の変形を示している。貫通孔傾斜角
θを鋭くしていくと、溶接強度は増加していき、電極A
の場合40°〜30°、電極Bの場合50°〜45°、
電極Cの場合80°で最大となって、その後減少してい
る。また、ブローホールの発生についても同様の傾向を
呈している。隔壁の変形では、前述した通り、貫通孔傾
斜角θが鋭くなる(溶接部分の隔壁厚みが薄くなる)
と、変形が大きくなる。したがって、総合評価から考慮
すると、貫通孔傾斜角θと溶接用電極の突起部傾斜角
θ′との比Pが0.75≦P≦1.00の範囲において
条件を選択する必要がある。
【0018】
【表1】
【0019】以上より、本発明によって鉛蓄電池の貫通
溶接部分の品位が向上されることが分かった。
溶接部分の品位が向上されることが分かった。
【0020】
【発明の効果】上述したように、本発明に係る鉛蓄電池
用電槽の貫通孔は、断面形状をV字形にしたため、従来
の貫通孔を用いた場合に比べ、溶接内部に存在するブロ
ーホールやクラックの発生数を抑制し、溶接部の品位を
著しく高め、鉛蓄電池の信頼性を向上するものであり、
工業的価値の点で優れている。
用電槽の貫通孔は、断面形状をV字形にしたため、従来
の貫通孔を用いた場合に比べ、溶接内部に存在するブロ
ーホールやクラックの発生数を抑制し、溶接部の品位を
著しく高め、鉛蓄電池の信頼性を向上するものであり、
工業的価値の点で優れている。
【図1】本発明での貫通孔断面を示した図である。
【図2】隔壁貫通方式によるセル間接続方法を示した図
である。
である。
【図3】従来方法による貫通溶接の過程を示した図であ
る。
る。
【図4】従来から使用している貫通孔断面を示した図で
ある。
ある。
【図5】本発明による貫通溶接の過程を示した図であ
る。
る。
1は耳、2は極柱、3はセル、4は隔壁、5は貫通孔、
6はジョー、7は電極突起、8は電極、9は極柱の接触
面、10はナゲット、11は圧痕、12は空間、13は
空隙、14は貫通孔内壁面、15は隔壁外壁面。
6はジョー、7は電極突起、8は電極、9は極柱の接触
面、10はナゲット、11は圧痕、12は空間、13は
空隙、14は貫通孔内壁面、15は隔壁外壁面。
Claims (1)
- 【請求項1】隔壁の貫通孔を介して隣接する極板群の正
負極柱を対抗させ、これを両側より電極で加圧し、通電
により抵抗溶接する際に、貫通孔の内壁部分の断面をV
字形とし、該断面の傾斜角(θ′)と電極突起部分の傾
斜角(θ)との比P=θ/θ′を0.75以上1.00
以下の範囲にあるようにすることを特徴とする鉛蓄電池
の貫通溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8189434A JPH1031995A (ja) | 1996-07-18 | 1996-07-18 | 鉛蓄電池の貫通溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8189434A JPH1031995A (ja) | 1996-07-18 | 1996-07-18 | 鉛蓄電池の貫通溶接方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1031995A true JPH1031995A (ja) | 1998-02-03 |
Family
ID=16241190
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8189434A Pending JPH1031995A (ja) | 1996-07-18 | 1996-07-18 | 鉛蓄電池の貫通溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1031995A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022159906A (ja) * | 2021-04-05 | 2022-10-18 | 古河電池株式会社 | 双極型蓄電池及び双極型蓄電池の製造方法 |
| CN116565409A (zh) * | 2023-06-21 | 2023-08-08 | 湖北亿纬动力有限公司 | 一种顶盖组件及单体电池 |
-
1996
- 1996-07-18 JP JP8189434A patent/JPH1031995A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022159906A (ja) * | 2021-04-05 | 2022-10-18 | 古河電池株式会社 | 双極型蓄電池及び双極型蓄電池の製造方法 |
| CN116565409A (zh) * | 2023-06-21 | 2023-08-08 | 湖北亿纬动力有限公司 | 一种顶盖组件及单体电池 |
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