CN103270633B - 燃料电池 - Google Patents

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Abstract

增加通过肋内的发电用气体量，从而能够提高氧向肋附近的催化剂层扩散，并且能够降低电阻过电压而实现电池单元电压的提高。本发明涉及一种燃料电池，在配置有在电解质膜的两侧层叠阳极和阴极而成的电池单元的电池单元构造体的两表面上，配置分别用于划分形成供两种发电用气体流通的流路的一对隔板（8（9）），在上述各隔板（8（9））与电池单元构造体之间，配置有至少一部分被多孔化而成的多个多孔肋（20A），其中，上述多个多孔肋（20A）中的至少一部分多孔肋连续地排列在与发电用气体的流通方向交叉的方向上的气体流路截面的整个表面。

Description

燃料电池
技术领域
本发明涉及一种用于在供两种发电用气体流通的气体流路上配设至少一部分被多孔化而成的多个多孔肋的燃料电池。
背景技术
作为这种燃料电池，公开有专利文献1所述的结构的燃料电池。
专利文献1所述的燃料电池包括：隔板基材；多个突起，其设置在该隔板基材上，在该隔板基材的表面上形成发电用气体的流路，而且由多孔体构成；上述的各突起含有粒径为0.5μm～50μm的导电性粒子，而且将上述突起的空隙率设为65%～90%。
专利文献1：日本特开2010-129299号公报
然而，在专利文献1所述的以往的燃料电池中存在有以下未解决的课题：由于发电用气体在突起之间的空间内比在突起内容易流通，因此发电用气体在突起内难以通过，因此，在靠近上述突起的催化剂层上发电用气体无法扩散，从而难以使催化剂层充分地发挥作用。
发明内容
发明要解决的问题
因此，本发明的目的在于提供一种使通过多孔体（多孔肋）内的发电用气体量增加、提高氧向靠近多孔体的催化剂层的扩散性、并且能够降低电阻过电压而实现电池单元电压的提高的燃料电池。
用于解决问题的方案
用于解决上述课题的本发明的一种燃料电池，在配置有在电解质膜的两侧层叠阳极和阴极而成的电池单元的电池单元构成体的两表面，配置分别用于划分形成供两种发电用气体流通的流路的一对隔板，在各上述隔板与电池单元构成体之间，配置至少一部分被多孔化而成的多个多孔肋，其特征在于，
使上述多个多孔肋中的至少一部分多孔肋连续地排列在与发电用气体的流通方向交叉的方向上的气体流路截面的整个表面。
发明的效果
采用本发明，由于全部发电用气体通过多孔肋，因此能够使通过多孔肋内的发电用气体量增加，能够提高氧向靠近多孔肋的催化剂层的扩散性，并且能够降低电阻过电压而实现电池单元电压的提高。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的燃料电池的剖视图。
图2是表示构成已形成有一例子的多孔肋的排列形态的本发明的第一实施方式的燃料电池的一部分的隔板的俯视图。
图3是表示形成有第一变形例的多孔肋的排列形态的隔板的俯视图。
图4是表示第二变形例的多孔肋的排列形态的局部立体图。
图5是表示第三变形例的多孔肋的排列形态的局部立体图。
图6是表示参考例的多孔肋的排列形态的局部立体图。
图7是表示参考例的多孔肋的排列形态的局部立体图。
图8是表示第四变形例的多孔肋的排列形态的说明图。
图9是表示第五变形例的多孔肋的排列形态的说明图。
图10是表示第六变形例的多孔肋的排列形态的说明图。
图11是表示各实施方式的构成多孔肋的排列形态的多孔肋的一例子的局部放大图。
图12是表示第七变形例的多孔肋的排列形态的局部立体图。
具体实施方式
以下参照附图说明用于实施本发明的方式。图1是本发明的第一实施方式的燃料电池的剖视图，图2是表示构成已形成有一例子的多孔肋的排列形态的本发明的第一实施方式的燃料电池的一部分的隔板的俯视图，图3是表示形成有第一变形例的多孔肋的排列形态的隔板的俯视图。
如图1所示，本发明的一实施方式的燃料电池A在电池单元构造体10的两表面配置有一对隔板8、9，该一对隔板8、9分别用于划分形成供两种发电用气体流通的气体流路6、7。
电池单元构造体10是在固体高分子电解质膜1的两侧将阴极2和阳极3接合并使其一体化而成的。
阴极2是包括阴极催化剂层2a和阴极气体扩散层2b的双层结构，并使其中的阴极催化剂层2a与固体高分子电解质膜1的一个表面相接触。
阳极3是包括阳极催化剂层3a和阳极气体扩散层3b的双层结构，并使其中的燃料极催化剂层3a与固体高分子电解质膜1的另一表面相接触。
在本实施方式中，在隔板8、9与电池单元构造体10之间，换言之，在上述的气体流路6、7中分别配置有构成一例子的多孔肋的排列形态的多个多孔肋20A、20A，使上述多孔肋20A中的至少一部分多孔肋连续地排列在与发电用气体的流通方向交叉的方向上的气体流路截面的整个表面。
在本实施方式中，将所有的上述多孔肋20A连续地设置在与发电用气体的流通方向正交的方向上的气体流路6、7截面的整个表面。
首先，构成一例子的多孔肋的排列形态的多孔肋20A由被设为所需的气体透过率且整体被多孔化而成的多孔金属体形成，并形成在隔板8、9的、与电池单元构造体10相面对的内表面8b、9b。
如图2所示，上述多孔肋20A形成为细长的四棱柱形，并将隔板8（9）的两侧边缘8a、8a（9a、9a）之间的长边的长度（以下称为“肋宽”。）设为W1，将发电用气体的流通方向α上的短边的长度（以下称为“肋长”。）设为L1。
即，在本实施方式中，为了使所有发电用气体通过多孔肋20A，使多孔肋20A在流通方向α上以预定间隔排列多列。
另外，对于多孔肋20A和气体流路6（7），将气体流路6（7）的体积相对于该多孔肋20A的体积的比例设为1～3。
另外，“预定间隔”除了包括恒定间隔以外，还包括自各流通方向α上游侧朝向下游侧例如以间隔逐渐变小的方式排列，另外，与之相反地以间隔逐渐变大的方式排列等。
通过将上述的多孔肋20A设置成上述的排列形态，从而能够使在燃料电池A内流通的全部发电用气体通过多孔肋20A。
因而，能够使通过多孔肋20A内的发电用气体量增加，能够提高氧向靠近多孔肋20A的催化剂层的扩散性，并且，能够降低电阻过电压而实现燃料电池A的电压的提高。
构成图3所示的第一变形例的多孔肋的排列形态的多孔肋20B与上述多孔肋20A的相同点在于，多孔肋20B由被设为所需的气体透过率且整体被多孔化而成的多孔金属体形成，并形成在隔板8、9的、与电池单元构造体10相面对的内表面8b、9b。
构成第一变形例的多孔肋的排列形态的多孔肋20B形成为细长的四棱柱形，并将其长边的长度（以下称为“肋宽”。）设为将隔板8（9）的两侧边缘8a、8a（9a，9a）之间分割为多个的肋宽W2，并且，将在发电用气体的流通方向α上的短边的长度（以下称为“肋长”。）设为L2。
上述多孔肋20B被排列为附图标记N1～N4所示的4列，将相邻的各列的间隔做成略短于多孔肋20B的肋宽W2的间隔，并且，在流通方向α上以预定间隔排列多列。
换言之，构成相邻的两列的各多孔肋20B、20B的互相相对的端部彼此通过在流通方向α上仅以所需尺寸相接触，从而互相紧密结合。即，多孔肋20B以在气体流路6、7中连续地设置在与发电用气体的流通方向正交方向的气体流路6、7截面的整个表面的方式排列。
通过将上述的多孔肋20B设置成上述的排列形态，从而能够使在燃料电池A内流通的全部发电用气体通过多孔肋20B。
因而，能够使通过多孔肋20B内的发电用气体量增加，能够提高氧向靠近多孔肋20B的催化剂层的扩散性，并且，能够降低电阻过电压而实现电池单元电压的提高。而且，由于第一变形例的多孔肋的排列形态为所谓的交错地排列，因此，能够降低压力损失。
图4是表示第二变形例的多孔肋的排列形态的局部立体图，图5是表示第三变形例的多孔肋的排列形态的局部立体图。
构成图4所示的第二变形例的多孔肋的排列形态的多孔肋20C与上述的多孔肋20A、20B的相同点在于，排列在上述隔板8、9与电池单元构造体10之间，换言之，排列在上述的气体流路6、7中。
构成本例的多孔肋的排列形态的多孔肋20C为设有所需厚度的长方形体，并将在与上述流通方向α正交的方向上的上游侧边20Ca、下游侧边20Cb的长度（以下称为“肋宽”。）设为W3，将与流通方向α平行的边20Cc、20Cd的长度（以下称为“肋长”。）设为L3。
在本例中，将上游侧边20Ca、下游侧边20Cb的肋宽W3设定为100μm以下，并且使上游侧边20Ca、下游侧边20Cb的平均肋宽W3与边20Cc、20Cd的肋长L3大致相等。换言之，将上游侧边20Ca、下游侧边20Cb与边20Cc、20Cd的长宽比大致设为1。
另外，对于多孔肋20C和气体流路6（7），将气体流路的体积相对于该多孔肋20C的体积的比例设为1～3，并且使多孔肋20C的互相的顶角彼此抵接地紧密结合而呈交错状地排列。
即，多孔肋20C以在气体流路6、7中连续地设置在与发电用气体的流通方向正交的方向上的气体流路6、7截面的整个表面的方式排列。
而且，在相邻的多孔肋20C、20C之间的流路中，将自上游侧边20Cc、下游侧边20Cd的侧面至流路中心O的最短长度Q设在200μm以下。
通过将上述多孔肋20C设置成上述排列形态，从而能够使在燃料电池A内流通的全部发电用气体通过多孔肋20C。虽然通过多孔肋20C的发电用气体的平均流速低于在该周围的空间内流通的发电用气体的平均流速，但是能够使通过多孔肋20C内的发电用气体量增加，能够提高氧向靠近多孔肋20C的催化剂层的扩散性，并且，能够降低电阻过电压而实现电池单元电压的提高。
构成图5所示的第三变形例的多孔肋的排列形态的多孔肋20D与上述多孔肋20A～20C的相同点在于，排列在上述隔板8、9与电池单元构造体10之间，换言之，排列在上述气体流路6、7中。
构成本例所示的多孔肋的排列形态的多孔肋20D形成为俯视梯形并设有所需厚度，并将在与上述流通方向α正交的方向上的边20Da、20Db的长度（以下称为“肋宽”。）设为W4、W5（W4＜W5）。
换言之，形成为发电用气体的通过面积自发电用气体的流通方向α上的上游侧朝向下游侧增大的截面形状。
另外，对于多孔肋20D和气体流路6（7），将气体流路的体积相对于该多孔肋20D的体积的比例设为1～3，并且使多孔肋20D的相互的顶角彼此抵接地紧密结合而呈交错状地排列。即，多孔肋20D以在气体流路6、7中连续地设置在与发电用气体的流通方向正交的方向上的气体流路6、7截面的整个表面的方式排列。
通过将上述多孔肋20D设置成上述排列形态，从而能够使在燃料电池A内流通的全部发电用气体通过多孔肋20D。
虽然通过多孔肋20D的发电用气体的平均流速低于在该周围空间内流通的发电用气体的平均流速，但是能够使通过多孔肋20D内的发电用气体量增加，能够提高氧向靠近多孔肋20D的催化剂层的扩散性，并且，能够降低电阻过电压而实现电池单元电压的提高。
另外，由于将多孔肋20D设置成发电用气体的通过面积自发电用气体的流通方向α的上游侧朝向下游侧增大的截面形状，因此，能够使通过该多孔肋20D的发电用气体具有指向性。
而且，通过使发电用气体倾斜地通过该多孔肋20D内，即使是透过率低于气体流路的多孔肋也能够提高发电用气体的通过流速。
图6是表示参考例的多孔肋和该多孔肋的排列形态的局部立体图，图7是表示参考例的多孔肋和该多孔肋的排列形态的局部立体图。
图6所示的参考例的多孔肋20E与上述多孔肋20A～20D的相同点在于，排列在上述隔板8、9与电池单元构造体10之间，换言之，排列在上述气体流路6、7中。
本例的多孔肋20E为设有所需厚度的长方形体，并将在与上述流通方向α正交的方向上的上游侧边20Ea、下游侧边20Eb的肋宽设为W6，将与流通方向α平行的边20Ec、20Ed的肋长设为L6。
在本例的多孔肋20E中，将上游侧边20Ea、下游侧边20Eb的肋宽W6设定为100μm以下，并且使上游侧边20Ea、下游侧边20Eb的平均肋宽与边20Ec，20Ed的肋长大致相等。
另外，对于多孔肋20E和气体流路6（7），将气体流路的体积相对于该多孔肋20E的体积的比例设为1～3，并且使多孔肋20E的互相的顶角彼此仅分开所需间隙t而呈交错状地排列。
具体而言，将上述间隙t设定为小于各多孔肋20E的肋宽W6。
通过将上述多孔肋20E设置成上述排列形态，从而能够使在燃料电池A内流通的发电用气体大部分通过多孔肋20E。虽然通过多孔肋20E的发电用气体的平均流速低于在该周围空间内流通的发电用气体的平均流速，但是能够使通过多孔肋20E的发电用气体量增加，能够提高氧向靠近多孔肋20E的催化剂层的扩散性，并且，能够降低电阻过电压而实现电池单元电压的提高。
图7所示的参考例的多孔肋20F与上述多孔肋20A～20E的相同点在于，排列在上述隔板8、9与电池单元构造体10之间，换言之，排列在上述气体流路6、7中。
本例的多孔肋20F为设有所需厚度的长方体形，并将在与上述流通方向α正交的方向上的上游侧边20Fa、下游侧边20Fb的肋宽设为W7，将与该流通方向α平行的边20Fc、20Fd的肋长设为L7。
在本例的多孔肋20F中，将上游侧边20Fa、下游侧边20Fb的肋宽W7设定为100μm以下，并且，对于多孔肋20F和气体流路6（7），将气体流路的体积相对于该多孔肋20F的体积的比例设定为超过3。由此，与将该比例设定为1～3时相比，能够使多孔肋20F难以被损坏。
而且，本例的多孔肋20F以使其互相的顶角彼此仅分开所需间隙t地呈交错状的方式排列。
具体而言，将上述间隙t设定为小于各多孔肋20F的肋宽W7。
图8是表示第四变形例的多孔肋的排列形态的说明图。
第四变形例的多孔肋的排列形态构成为，在发电用气体的流通方向α的上游侧半部，像上述第一变形例、或者第二变形例的多孔肋的排列形态那样呈交错状地排列多孔肋20K，并且设为使互相相邻的多孔肋20K彼此紧密结合的排列形态，在该下游侧半部将该多孔肋20L设为与流通方向α平行、且互相空开恒定间隔地排列。
采用该排列形态，由于仅在气体流路的一部分形成呈交错状的排列，因此，能够使压力损失降低，另外，能够降低压力损失的结果是能够降低辅机负载，因而，能够提高燃料电池A的输出。
图9是表示第五变形例的多孔肋的排列形态的说明图。
第五变形例的多孔肋的排列形态如下所述：在发电用气体的流通方向α的上游侧半部，如上述第一变形例、或者第二变形例的多孔肋的排列形态那样呈交错状配置多孔肋20M，并且，设为使互相相邻的多孔肋20M彼此紧密结合的排列形态，在该下游侧半部呈交错状配置多孔肋20N，并且，设为使互相相邻的多孔肋20N彼此以所需间隔分开的排列形态。
采用该排列形态，由于在气体流路的一部分形成交错状的配设，因此能够使压力损失降低，另外，能够降低压力损失的结果是能够降低辅机负载，因而，能够提高燃料电池A的输出。
另外，能够降低上游侧半部的电阻，降低在下游侧半部的阻氧（日文：酸素抵抗），并且能够进行液态水的排出。
图10是表示第六变形例的多孔肋的排列形态的说明图。
第六变形例的多孔肋的排列形态如下所述：在发电用气体的流通方向α的上游侧半部设为使气体透过率较小的多孔肋20G彼此紧密结合而呈交错状的排列形态，在该下游侧半部设为使透过率大于排列在上游侧半部的多孔肋20G的多孔肋20H彼此紧密结合而呈交错状的排列形态。
图11是表示构成上述各实施方式的多孔肋的排列形态的多孔肋的一例子的局部放大图。另外，对与在上述实施方式中说明的部位相同的部位，标注与上述实施方式相同的附图标记并省略其说明。
在该一例子的多孔肋20I中，气体透过率自电池单元构造体10侧朝向隔板8、9去是不同的。
具体而言，使电池单元构造体10侧的基端侧半部20Ia多孔化，使顶端侧半部20Ib实心化。
根据该结构，能够使多孔肋20I的电阻降低，由此，能够降低电阻过电压，能够提高燃料电池A的电压。
另外，本发明并不限定与上述实施方式，还能够实施以下这样的变形。
图12是表示第七变形例的多孔肋的排列形态的局部立体图。
构成图12所示的第七变形例的多孔肋的排列形态的多孔肋20J与上述多孔肋20A～20I的相同点在于，排列在上述隔板8、9与电池单元构造体10之间，换言之，排列在上述气体流路6、7中。
构成本例的多孔肋的排列形态的多孔肋20J形成为平行俯视梯形并设有所需厚度，并将在与上述流通方向α正交的方向上的边20Ja、20Jb的长度（以下称为“肋宽”）设为W8、W9（W8＜W9），并将边20Ja、20Jb之间的长度设为L8。
换言之，形成为发电用气体的通过面积自发电用气体的流通方向α的上游侧朝向下游侧增大的截面形状。
另外，在本例中，多孔肋20J以使多孔肋20J的互相的顶角彼此相抵接地紧密结合并呈交错状的方式排列。即，多孔肋20J以在气体流路6、7中以连续地设置在与发电用气体的流通方向正交的方向上的气体流路6、7截面的整个面积的方式排列。
而且，将上游侧边20Ja、下游侧边20Jb的肋宽W8设定为100μm以下，并且将上述上游侧边20Ja、下游侧边20Jb与边20Cc、20Cd的长宽比设定为大致超过3。由此，与将该比例设定为1～3时相比，能够使多孔肋20J难以被损坏。
通过将上述多孔肋20J设为上述排列形态，能够使在燃料电池A内流通的全部发电用气体通过多孔肋20J。
因此，能够增加通过多孔肋20J内的发电用气体量，能够提高氧向靠近多孔肋20J的催化剂层的扩散性，并且能够降低电阻过电压而实现电池单元电压的提高。
另外，由于将多孔肋20J设为发电用气体的通过面积自发电用气体的流通方向α的上游侧朝向下游侧增大的截面形状，因此，能够使通过该多孔肋20J的发电用气体具有指向性。
而且，通过使发电用气体倾斜地通过该多孔肋20J内，即使是透过率低于气体流路的多孔肋，也能够提高发电用气体的通过流速。
在上述实施方式中，说明了将多孔肋排列形成在隔板的、与电池单元构造体相面对的内表面的例子，但也可以将多孔肋配设形成在电池单元构造体侧。
还可以是自发电用气体的流通方向的上游侧朝向下游侧地混合排列两种以上外形不同的多孔肋而成的结构。
附图标记说明
1、电解质膜；2、阴极；3、阳极；6、7、气体流路；8、9、隔板；10、电池单元构造体；20A～20F、多孔肋；α、发电用气体的流通方向。

Claims (10)

1.一种燃料电池，在电解质膜的两侧层叠阳极和阴极而成的电池单元构造体的两表面配置有分别用于划分形成供两种发电用气体流通的气体流路的一对隔板，在各上述隔板与电池单元构造体之间配置有至少一部分被多孔化而成的多个多孔肋，其特征在于，
使上述多个多孔肋中的至少一部分多孔肋连续地排列在与发电用气体的流通方向交叉的方向上的气体流路截面的整个表面，
使在上述与发电用气体的流通方向交叉的方向上相邻的多孔肋彼此之间紧密结合，并使它们在流通方向的上游到下游整体以预定间隔排列多列。
2.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，
将上述多孔肋中的至少一部分多孔肋交错地配置，并且使互相相邻的多孔肋彼此之间紧密结合地排列。
3.根据权利要求1或2所述的燃料电池，其特征在于，
将气体流路的体积相对于上述多孔肋的体积的比例设为1～3。
4.根据权利要求1或2所述的燃料电池，其特征在于，
将上述多孔肋的平均肋宽和平均肋长大致相等。
5.根据权利要求1或2所述的燃料电池，其特征在于，
使上述多孔肋的肋宽自发电用气体的流通方向的上游侧向下游侧增加。
6.根据权利要求1或2所述的燃料电池，其特征在于，
上述多孔肋配置在发电用气体的流通方向的上游侧。
7.根据权利要求1或2所述的燃料电池，其特征在于，
排列沿着发电用气体的流通方向气体透过率不同的多孔肋。
8.根据权利要求7所述的燃料电池，其特征在于，
排列自发电用气体的流通方向的上游侧朝向下游侧气体透过率逐渐增大的多孔肋。
9.根据权利要求8所述的燃料电池，其特征在于，
上述多孔肋的气体透过率自电池单元构造体侧起朝向隔板去而不同。
10.根据权利要求8所述的燃料电池，其特征在于，
使两种以上外形不同的多孔肋从发电用气体的流通方向的上游侧向下游侧混合地排列。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI447995B (zh) * 2011-12-20 2014-08-01 Ind Tech Res Inst 雙極板與燃料電池
KR101432386B1 (ko) * 2012-12-18 2014-08-20 포스코에너지 주식회사 종채널과 횡채널을 갖는 고체산화물 연료전지
JP6534015B2 (ja) * 2013-11-18 2019-06-26 国立大学法人山梨大学 燃料電池のためのセパレータおよびセル・スタック
CN113611890B (zh) * 2018-11-16 2023-02-21 上海恒劲动力科技有限公司 一种导流通道的流线型分流结构及方法
KR20220140866A (ko) * 2020-03-24 2022-10-18 동관 파워앰프 테크놀로지 리미티드 전기화학 장치 및 전자 장치
JP7234986B2 (ja) * 2020-03-30 2023-03-08 トヨタ車体株式会社 燃料電池用セパレータ

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1809939A (zh) * 2003-06-18 2006-07-26 摩根坩埚有限公司 流场板几何结构

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02155171A (ja) * 1988-12-08 1990-06-14 Fuji Electric Co Ltd 燃料電池
GB2387476B (en) * 2002-06-24 2004-03-17 Morgan Crucible Co Flow field plate geometries
GB2413001A (en) 2004-04-02 2005-10-12 Morgan Crucible Co Flow field plate geometries
JP2005322595A (ja) * 2004-05-11 2005-11-17 Toyota Motor Corp 燃料電池
JP5070548B2 (ja) * 2005-06-17 2012-11-14 国立大学法人山梨大学 燃料電池用金属セパレータ及び製造方法
JP2008146947A (ja) * 2006-12-07 2008-06-26 Toyota Motor Corp ガス拡散部材及びその製造方法、ガス拡散部材を用いた燃料電池
JP2009026476A (ja) * 2007-07-17 2009-02-05 Toyota Motor Corp 燃料電池セル
WO2009017147A1 (ja) * 2007-08-02 2009-02-05 Sharp Kabushiki Kaisha 燃料電池スタックおよび燃料電池システム
JP4985262B2 (ja) 2007-09-21 2012-07-25 トヨタ自動車株式会社 燃料電池
JP5417819B2 (ja) * 2008-11-26 2014-02-19 日産自動車株式会社 燃料電池用セパレータ及びその製造方法
JP2010135268A (ja) * 2008-12-08 2010-06-17 Toyota Auto Body Co Ltd 燃料電池の発電セル
JP5011362B2 (ja) * 2009-09-30 2012-08-29 株式会社日立製作所 燃料電池用バイポーラープレートおよび燃料電池

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1809939A (zh) * 2003-06-18 2006-07-26 摩根坩埚有限公司 流场板几何结构

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