JPH038270A - 非水電解液二次電池 - Google Patents
非水電解液二次電池Info
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- JPH038270A JPH038270A JP1140302A JP14030289A JPH038270A JP H038270 A JPH038270 A JP H038270A JP 1140302 A JP1140302 A JP 1140302A JP 14030289 A JP14030289 A JP 14030289A JP H038270 A JPH038270 A JP H038270A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
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】
イ、産業上の利用分野
本発明は、リチウムまたは1)チウム合金よりなるft
極と、再充電可能なマンガン酸化物を活Th質とする正
極と、少なくとも一種の溶質と少なくとも一種の溶媒と
からなる非水電解液とを備えた非水電解液二次電池に儲
り、特に非水電解液の改良に関するものである。
極と、再充電可能なマンガン酸化物を活Th質とする正
極と、少なくとも一種の溶質と少なくとも一種の溶媒と
からなる非水電解液とを備えた非水電解液二次電池に儲
り、特に非水電解液の改良に関するものである。
口、従来の技術
リチウムまたはリチウム合金よりなる負極と、再充電可
能なマンガン酸化物を活物質とする正極と、非水電解液
とを備えた非水電解液二次電池は特に高エネルギー密度
を有するために注目さhており、活発な研究が行りれて
いる。その中でも、正極活物質のマンガン酸化物を用い
た非水電解液二次電池は、放電を王が高く、且つエネル
ギーの高密度化の点で非常に有利である。
能なマンガン酸化物を活物質とする正極と、非水電解液
とを備えた非水電解液二次電池は特に高エネルギー密度
を有するために注目さhており、活発な研究が行りれて
いる。その中でも、正極活物質のマンガン酸化物を用い
た非水電解液二次電池は、放電を王が高く、且つエネル
ギーの高密度化の点で非常に有利である。
しかしながら、このような二次電池を実用化する上で現
在もっとも重要な課題の1つは充放電効率あるいはサイ
クル寿帽の良好な電解液系を探索することである。
在もっとも重要な課題の1つは充放電効率あるいはサイ
クル寿帽の良好な電解液系を探索することである。
即ち、この種二次電池における充放電サイクル特性の劣
化原因としては、マンガン酸化物を主成分とする正極の
電圧が高いため、或いはマンガン酸化物の有する特性と
しての触媒作用を受けるために、特に充電時において正
極表面上で電解液の分解が起こることが考えられる。ま
た、充電時に工1極表面に析出する活性リチウムによる
溶媒の還元反応により負極リチウム容量の低下を招くこ
とが知られている。これらの課題を解決するために、例
えば特開昭63−32870号公報に示されているよう
にアセチル基置換されたプロピレンカーボネート誘導体
を溶媒に用いたり、特開昭59−167971号公報に
示されるようにγ−ブチロラクトンとテトラヒドロフラ
ンとの混合溶媒を用いることなどが提案されているが十
分に有効な手段とは言い誰い。
化原因としては、マンガン酸化物を主成分とする正極の
電圧が高いため、或いはマンガン酸化物の有する特性と
しての触媒作用を受けるために、特に充電時において正
極表面上で電解液の分解が起こることが考えられる。ま
た、充電時に工1極表面に析出する活性リチウムによる
溶媒の還元反応により負極リチウム容量の低下を招くこ
とが知られている。これらの課題を解決するために、例
えば特開昭63−32870号公報に示されているよう
にアセチル基置換されたプロピレンカーボネート誘導体
を溶媒に用いたり、特開昭59−167971号公報に
示されるようにγ−ブチロラクトンとテトラヒドロフラ
ンとの混合溶媒を用いることなどが提案されているが十
分に有効な手段とは言い誰い。
ハ1発明が解決しようとする課題
本発明は充電時における正極での電解液の分解反応およ
び負極でのリチウムと溶媒の反応を抑制することができ
る非水電解液を提案するらのであニ6課題を解決するた
めの手段 非水電解液を構成する溶質として6フッ化リン酸リチウ
ムを用いると共に、溶媒として少なくとも二種類の高沸
点溶媒を含む混合溶媒を用いる。
び負極でのリチウムと溶媒の反応を抑制することができ
る非水電解液を提案するらのであニ6課題を解決するた
めの手段 非水電解液を構成する溶質として6フッ化リン酸リチウ
ムを用いると共に、溶媒として少なくとも二種類の高沸
点溶媒を含む混合溶媒を用いる。
ホ8作用
充電時に正極表面上で起こる電解液の分解反応としては
非水溶媒の分解と溶質であるリチウム塩の分解との2通
りが考えられる。いずれの分解反応ら、電解液組成に変
化をもたらし充放電効率の低下を招き、更には分解反応
生成物が正極或いは負極表面上に不活性yL11gを形
成し電池の充放電反応を阻害するためにサイクル特性が
劣化するものと思われる。
非水溶媒の分解と溶質であるリチウム塩の分解との2通
りが考えられる。いずれの分解反応ら、電解液組成に変
化をもたらし充放電効率の低下を招き、更には分解反応
生成物が正極或いは負極表面上に不活性yL11gを形
成し電池の充放電反応を阻害するためにサイクル特性が
劣化するものと思われる。
そこで、このような電解液の分解に係るサイクル特性の
劣化を防ぐべく、本発明者らは種々の電解液系について
検討を重ねた結果、溶質としてのリチウム塩の種類、即
ち、リチウム塩のアニオンの種類がサイクル特性に大き
く影響することを見出した。これを更に詳細に検討した
結果、り千つム塩の種類によって電解液の分解性が異な
ることが明らかとなり、特に6フン化リン酸リチウムが
電池の充放電特性に優れ安定な溶質であるという結果を
得た。
劣化を防ぐべく、本発明者らは種々の電解液系について
検討を重ねた結果、溶質としてのリチウム塩の種類、即
ち、リチウム塩のアニオンの種類がサイクル特性に大き
く影響することを見出した。これを更に詳細に検討した
結果、り千つム塩の種類によって電解液の分解性が異な
ることが明らかとなり、特に6フン化リン酸リチウムが
電池の充放電特性に優れ安定な溶質であるという結果を
得た。
この理由を考察するに、正極活物質であるマンガン酸化
物は一般的に強い酸化性を示すことが知られており、こ
れと接する電解液はその作用を受十分解しやすい状況に
あると考えられる。また、マンガン酸化物は高い電位を
持つために特に充電時においては工種近傍の電解液は強
い酸化雰囲気に置かれている。;容質として67ノ化リ
ン酸リチウムを使用すると、前述したような強い酸化雰
囲気においても6フッ化リン酸イオン(pFg−>の耐
酸化性が大きいために電解液の分解反応が抑制され、従
来広く使用されている過塩素酸リチウム(LiCjO,
)などに比べ電池の充放電特性が向上するものと考えら
れる。
物は一般的に強い酸化性を示すことが知られており、こ
れと接する電解液はその作用を受十分解しやすい状況に
あると考えられる。また、マンガン酸化物は高い電位を
持つために特に充電時においては工種近傍の電解液は強
い酸化雰囲気に置かれている。;容質として67ノ化リ
ン酸リチウムを使用すると、前述したような強い酸化雰
囲気においても6フッ化リン酸イオン(pFg−>の耐
酸化性が大きいために電解液の分解反応が抑制され、従
来広く使用されている過塩素酸リチウム(LiCjO,
)などに比べ電池の充放電特性が向上するものと考えら
れる。
一方、使用する溶媒についての検討を行ったところ、従
来から広く用いられているプロピレンカーボネートやγ
−ブチロラクトンなどの高沸点溶媒と、1.2−ジメト
キシエタンやテトラヒドロフランなどの低沸点溶媒との
2成分系混訃溶媒に比べ、少なくと62成分以上の高沸
点溶媒を使用した場合の方がサイクル特性に大きな向上
が認、められな。
来から広く用いられているプロピレンカーボネートやγ
−ブチロラクトンなどの高沸点溶媒と、1.2−ジメト
キシエタンやテトラヒドロフランなどの低沸点溶媒との
2成分系混訃溶媒に比べ、少なくと62成分以上の高沸
点溶媒を使用した場合の方がサイクル特性に大きな向上
が認、められな。
この理由を考察するに、プロビレンカーボネトなど環状
炭酸エステルは耐酸化性に優れるもののリチウムとの反
応により炭酸リチウム(Li、Co、)の被膜を生成し
、γ−ブチロラクトンにおいても酸化リチウム(Li+
O)の被膜を生成し、これらがリチウムの不活性化を招
くとともに、サイクル特性の低下を引き起こしていると
考えられる。ところが、高沸点溶媒を二種類以上使用す
れば異なる反応物から生成する炭酸リチウムの生成ある
いは炭酸リチウムや酸化リチウムの混成被膜の生成によ
り、一種類の反応物から生成する被膜の緻密化が防止さ
れてリチウムの不活性化が抑えられ、しから嘆の保護作
用によってそれ以上の溶媒との反−8が抑制されるため
に、優れたサイクル特性を示すためと考えられる。
炭酸エステルは耐酸化性に優れるもののリチウムとの反
応により炭酸リチウム(Li、Co、)の被膜を生成し
、γ−ブチロラクトンにおいても酸化リチウム(Li+
O)の被膜を生成し、これらがリチウムの不活性化を招
くとともに、サイクル特性の低下を引き起こしていると
考えられる。ところが、高沸点溶媒を二種類以上使用す
れば異なる反応物から生成する炭酸リチウムの生成ある
いは炭酸リチウムや酸化リチウムの混成被膜の生成によ
り、一種類の反応物から生成する被膜の緻密化が防止さ
れてリチウムの不活性化が抑えられ、しから嘆の保護作
用によってそれ以上の溶媒との反−8が抑制されるため
に、優れたサイクル特性を示すためと考えられる。
ところで、j容質としてL+PFaを用いると、ta
i&として用いられるステンレス鋼表面が腐食作用を受
け、最悪の場合漏液に至るとともに、溶出した鉄イオン
、クロムイオン等が充放電反応に1響を及ぼし、サイク
ル特性を劣化させるという問題がある。これを防ぐため
に種・マの添加剤につきその防食作用を検討した結果、
硝酸リチウムが特に俺tしていた。これは、硝酸イオン
の酸化作用によりステンレス鋼表面に酸化被膜を生成し
、これが電解液による1窩食反応を抑制するために、サ
イクル特性の劣化が防止されると考えろhる。
i&として用いられるステンレス鋼表面が腐食作用を受
け、最悪の場合漏液に至るとともに、溶出した鉄イオン
、クロムイオン等が充放電反応に1響を及ぼし、サイク
ル特性を劣化させるという問題がある。これを防ぐため
に種・マの添加剤につきその防食作用を検討した結果、
硝酸リチウムが特に俺tしていた。これは、硝酸イオン
の酸化作用によりステンレス鋼表面に酸化被膜を生成し
、これが電解液による1窩食反応を抑制するために、サ
イクル特性の劣化が防止されると考えろhる。
へ、実施例
以下に本発明の実施例につき詳述する。
実施例1
第1閃は、本発明の一実竜例としてのq平ヤ非ノド電解
液二次電池の半断面図を示す。(1)はリチウム−アル
ミニウム合金よりなる負極であり、負極iIr (2)
の内底面に固着せるU極災電体(3)に1答されている
。(4)は正極て゛あって、活物質であるマンガン酸化
物85ffi量部に、4 を剤としてのアセチレン・ブ
ラック10重量部、及び結着剤としてのフッ素拉(脂5
1量部の割合で加え、充分混合した後成型したものであ
り、正極缶(5)の内底面に固nせる正極集?lt体(
6)に圧着されている。
液二次電池の半断面図を示す。(1)はリチウム−アル
ミニウム合金よりなる負極であり、負極iIr (2)
の内底面に固着せるU極災電体(3)に1答されている
。(4)は正極て゛あって、活物質であるマンガン酸化
物85ffi量部に、4 を剤としてのアセチレン・ブ
ラック10重量部、及び結着剤としてのフッ素拉(脂5
1量部の割合で加え、充分混合した後成型したものであ
り、正極缶(5)の内底面に固nせる正極集?lt体(
6)に圧着されている。
(7)はポリプロピレン多孔性膜よりなるセパレータで
あって、本発明の要旨とする電解液が含浸されている。
あって、本発明の要旨とする電解液が含浸されている。
電解液は溶質としての67フ化リン酸リチウムを1モル
/eの割合で、エチレンカーボネートとプロピレンカー
ボネートとの等体積混訃溶媒に溶解させ、更に1100
01)pの硝酸リチウムを添如しなものである。(8)
はI8縁バッキングであり、電池寸法は直径24.Qm
m、高さ3.0皿である。この電池を(A、)とする。
/eの割合で、エチレンカーボネートとプロピレンカー
ボネートとの等体積混訃溶媒に溶解させ、更に1100
01)pの硝酸リチウムを添如しなものである。(8)
はI8縁バッキングであり、電池寸法は直径24.Qm
m、高さ3.0皿である。この電池を(A、)とする。
比較例1〜3
溶質に過塩素酸リチウム(LiC!04)を用いた以外
は実施例】と同様の電池を作製しこの電池を(、八、)
、また1容媒がエチレンカーボネートまたはプロピレン
カーボネートの単独溶媒である以外は実施例1と同様の
電池を作製しこの電池をそれぞれ(A、)、(A、)と
する。
は実施例】と同様の電池を作製しこの電池を(、八、)
、また1容媒がエチレンカーボネートまたはプロピレン
カーボネートの単独溶媒である以外は実施例1と同様の
電池を作製しこの電池をそれぞれ(A、)、(A、)と
する。
第2図は本発明電池(A、)及び比較電池(A、)(A
、)(、八4)の充放電サイクル特性を示す、充放電条
件は、充放電を流をともに2mAで4時間とし、放電時
間内に1,5■に達した電池を与衛とした。こt′Lよ
り明白なるように本発明電池(A、)は比較電池(A
、)(A 、)(A 、)に比ベサイクルリ命が増V口
し、サイクル特性が向上していることが伺える。
、)(、八4)の充放電サイクル特性を示す、充放電条
件は、充放電を流をともに2mAで4時間とし、放電時
間内に1,5■に達した電池を与衛とした。こt′Lよ
り明白なるように本発明電池(A、)は比較電池(A
、)(A 、)(A 、)に比ベサイクルリ命が増V口
し、サイクル特性が向上していることが伺える。
実施例2
溶媒にエチレンカーボネートとスルホランとの等体積混
合媒を用いた以外は実施例1と同様の電池を作製しこの
電池を(B、)とする。
合媒を用いた以外は実施例1と同様の電池を作製しこの
電池を(B、)とする。
比較例4〜5
溶質に過塩素酸リチウムを用いた以外は実施例2と同様
の電池を作製しこの電池を(B8)、また溶媒にスルホ
ランの単独溶媒を用いた以外は実施例1と同様の電池を
作製しこの電池を(B、)とする。
の電池を作製しこの電池を(B8)、また溶媒にスルホ
ランの単独溶媒を用いた以外は実施例1と同様の電池を
作製しこの電池を(B、)とする。
第3図は本発明電池CB、)及び比較電池(B、)(B
、)の充放電サイクル特性を示す。これより明白なるよ
うに、本発明電池(B1)は比較電池(B、)(B、)
に比ベサイクル寿命が増加し、サイクル特性が向りして
いることが伺える。
、)の充放電サイクル特性を示す。これより明白なるよ
うに、本発明電池(B1)は比較電池(B、)(B、)
に比ベサイクル寿命が増加し、サイクル特性が向りして
いることが伺える。
実施例3
18媒にエチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン及
び1,2−ジメトキシエタンの混合溶媒(334〜’o
f%)を用いた以外は実施例1と同様の電池を作製し、
この電池を(C3)とする。
び1,2−ジメトキシエタンの混合溶媒(334〜’o
f%)を用いた以外は実施例1と同様の電池を作製し、
この電池を(C3)とする。
比較例6〜7
I8媒にエチレンカーボネートまたはγ−ブチロラクト
ンと1,2−ジメトキシエタンの混合溶媒(1: IV
ol′%)を用いた以外は実施例1と同様の電池を作製
しこの電池をそれぞれ(C、)(C、)とする。
ンと1,2−ジメトキシエタンの混合溶媒(1: IV
ol′%)を用いた以外は実施例1と同様の電池を作製
しこの電池をそれぞれ(C、)(C、)とする。
第4図は本発明を池(C1)及び比較電池(C7)(C
1)の充放電サイクル特性を示す。これより明白なるよ
うに本発明電池(C7)は比較電池(C1)(C1)に
比ベサイクル寿卆が増加見て、サイクル特性が向上して
いることが伺える。
1)の充放電サイクル特性を示す。これより明白なるよ
うに本発明電池(C7)は比較電池(C1)(C1)に
比ベサイクル寿卆が増加見て、サイクル特性が向上して
いることが伺える。
実施例4〜5
j8媒にエチレンカーボネート、ブチレンカーボネート
及び1,2−ジメトキシエタンの混合溶媒(3: 3
: 4Vo1%ンを用いた以外は実施例1と同様の電池
を作製しこの電池を(D、)とする。
及び1,2−ジメトキシエタンの混合溶媒(3: 3
: 4Vo1%ンを用いた以外は実施例1と同様の電池
を作製しこの電池を(D、)とする。
また、これを60℃恒温槽中で60日間保存した電池を
(D、)とする。
(D、)とする。
比較例8〜9
硝酸リチウムを添加しない以外は実施例4と同様の電池
を作製しこの!池を(D、)とする。
を作製しこの!池を(D、)とする。
また、これを60℃恒温槽中で60日間保存した電池を
(D、)とする。
(D、)とする。
第5図は本発明TL池(D I)(D 、)及び比較電
池(D+)(D、)の充放電サイクル特性を示す。これ
より明白なるように、本発明電池(D、HD、)は比較
電池(D 、)(D 、)に比ベサイクル寿命が増加し
、サイタル特性が向上していることが伺える。
池(D+)(D、)の充放電サイクル特性を示す。これ
より明白なるように、本発明電池(D、HD、)は比較
電池(D 、)(D 、)に比ベサイクル寿命が増加し
、サイタル特性が向上していることが伺える。
ト9発明の効果
上述した如く、リチウムまたはリチウム合金よりなる共
振と、再充電可能なマンガン酸化物を活物質とする正極
と、非水電解液とを備えた非水電解液二次電池において
、溶質として6フッ化リン酸リチウムを用いると共に、
溶媒として少なくとも二種類の高沸点溶媒を含む混合溶
媒を用いることにより、この種電池のサイクル特性を向
上し得る乙のであり、その工業的価値は極めて大である
。
振と、再充電可能なマンガン酸化物を活物質とする正極
と、非水電解液とを備えた非水電解液二次電池において
、溶質として6フッ化リン酸リチウムを用いると共に、
溶媒として少なくとも二種類の高沸点溶媒を含む混合溶
媒を用いることにより、この種電池のサイクル特性を向
上し得る乙のであり、その工業的価値は極めて大である
。
第1図は本発明電池の生新面図、第2図〜第5図は電池
の充放電サイクル特性図をそれぞれ示す。 (1)・・・負極、(2)・・負極缶、(3)・・・負
極集を体、(4)・・正極、(5)・・・正極缶、(6
)・・・正極集電体、(7)・・・セパレータ、(8)
・・・絶縁パ・lキング、(A、 、)(B 1)(C
、)(D 、)(D 、)−・本発明電池、(A、)(
A 、)(A 、)(B 1)(B 、)(C、)(C
、)(D 、)(D 、)・・比較電池。
の充放電サイクル特性図をそれぞれ示す。 (1)・・・負極、(2)・・負極缶、(3)・・・負
極集を体、(4)・・正極、(5)・・・正極缶、(6
)・・・正極集電体、(7)・・・セパレータ、(8)
・・・絶縁パ・lキング、(A、 、)(B 1)(C
、)(D 、)(D 、)−・本発明電池、(A、)(
A 、)(A 、)(B 1)(B 、)(C、)(C
、)(D 、)(D 、)・・比較電池。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、リチウムまたはリチウム合金よりなる負極と、再充
電可能なマンガン酸化物を活物質とする正極と、少なく
とも一種の溶質と少なくとも一種の溶媒とからなる非水
電解液とを備えた非水電解液二次電池において、溶質と
して6フッ化リン酸リチウムを用いると共に、溶媒とし
て少なくとも二種の高沸点溶媒を含む混合溶媒を用いる
ことを特徴とする非水電解液二次電池。 2、高沸点溶媒が、プロピレンカーボネート、エチレン
カーボネート、ブチレンカーボネート、γ−ブチロラク
トン、スルホランよりなる群から選ばれたものである請
求項1記載の非水電解液二次電池。 3、非水電解液に硝酸リチウムが添加されている請求項
1記載の非水電解液二次電池。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
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JP1140302A JP2680685B2 (ja) | 1989-06-01 | 1989-06-01 | 非水電解液二次電池 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
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JP2680685B2 JP2680685B2 (ja) | 1997-11-19 |
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---|---|---|---|
JP1140302A Expired - Fee Related JP2680685B2 (ja) | 1989-06-01 | 1989-06-01 | 非水電解液二次電池 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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WO2001003227A1 (fr) * | 1999-06-30 | 2001-01-11 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Accumulateur electrolytique non aqueux |
JP2002033117A (ja) * | 2000-07-14 | 2002-01-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
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JP2007180016A (ja) * | 2005-11-29 | 2007-07-12 | Mitsubishi Chemicals Corp | 二次電池用非水系電解液及びそれを用いた非水系電解液二次電池 |
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JP2016523429A (ja) * | 2013-06-07 | 2016-08-08 | フオルクスワーゲン・アクチエンゲゼルシヤフトVolkswagen Aktiengesellschaft | 高エネルギーアノードのための新規な電解質組成物 |
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JPH02215059A (ja) * | 1989-02-15 | 1990-08-28 | Asahi Chem Ind Co Ltd | 非水系二次電池 |
-
1989
- 1989-06-01 JP JP1140302A patent/JP2680685B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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