JPS6240832B2 - - Google Patents
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- JPS6240832B2 JPS6240832B2 JP57045089A JP4508982A JPS6240832B2 JP S6240832 B2 JPS6240832 B2 JP S6240832B2 JP 57045089 A JP57045089 A JP 57045089A JP 4508982 A JP4508982 A JP 4508982A JP S6240832 B2 JPS6240832 B2 JP S6240832B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cooling
- plate
- cooling plate
- stacked
- fuel cell
- Prior art date
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Links
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- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 21
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 11
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims description 4
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims 1
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- 239000000112 cooling gas Substances 0.000 description 20
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
- H01M8/247—Arrangements for tightening a stack, for accommodation of a stack in a tank or for assembling different tanks
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/249—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells comprising two or more groupings of fuel cells, e.g. modular assemblies
-
- 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
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は新規な積層形燃料電池に関する。
従来積層形燃料電池としては第1図に示すもの
があつた。第1図において、1は単電池、2はガ
ス分離板、3は冷却板であり、4はこれらを鉛直
方向に複数個積層した積層体である。5は積層体
4に取り付けられた反応ガス(燃料および酸化
剤)のマニホールド、6は積層体4から電力を取
り出す集電板であり、7は電気系統の配線であ
る。また8は4つの積層体4を収め、高圧にして
運転するための圧力容器である。aは冷却空気入
口、bは冷却空気出口、cは燃料入口、dは燃料
出口、eは酸化剤入口、fは酸化剤出口である。
なおこの積層形燃料電池は空気を冷却板の流路に
流すことによつて電池の温度を制御する方式、す
なわち空冷式を用いており、図中の矢印は熱媒体
である空気の流れを示している。9は冷却板に流
入する以前の空気と流入した後の空気とを遮断す
るための遮蔽板である。
があつた。第1図において、1は単電池、2はガ
ス分離板、3は冷却板であり、4はこれらを鉛直
方向に複数個積層した積層体である。5は積層体
4に取り付けられた反応ガス(燃料および酸化
剤)のマニホールド、6は積層体4から電力を取
り出す集電板であり、7は電気系統の配線であ
る。また8は4つの積層体4を収め、高圧にして
運転するための圧力容器である。aは冷却空気入
口、bは冷却空気出口、cは燃料入口、dは燃料
出口、eは酸化剤入口、fは酸化剤出口である。
なおこの積層形燃料電池は空気を冷却板の流路に
流すことによつて電池の温度を制御する方式、す
なわち空冷式を用いており、図中の矢印は熱媒体
である空気の流れを示している。9は冷却板に流
入する以前の空気と流入した後の空気とを遮断す
るための遮蔽板である。
なお第1図には、4つの積層体4を1つの圧力
容器8に収納した場合を示したが、この他に1つ
の積層体を1つの圧力容器に収納する場合もあ
る。また第1図には、冷却方式として空冷式を用
いた場合を示したが、この他に冷却板に冷却管な
どを組み込み、水、油などの熱媒体で冷却する液
冷式を用いる場合もある。
容器8に収納した場合を示したが、この他に1つ
の積層体を1つの圧力容器に収納する場合もあ
る。また第1図には、冷却方式として空冷式を用
いた場合を示したが、この他に冷却板に冷却管な
どを組み込み、水、油などの熱媒体で冷却する液
冷式を用いる場合もある。
次に動作について説明する。反応ガスのマニホ
ールド5を通じて反応ガスの供給を行なうと、単
電池1に電力が生じる。積層体4では単電池1
は、導電性を有するガス分離板2および冷却板3
によつて直列に接続されており、単電池1に生じ
た電流は集電板6に集められる。電気系統の配線
は、圧力容器8に収められた4個の積層体4を電
気的に直列あるいは並列に接続したり、積層体4
に生じた電力を圧力容器8の外へ取り出すために
用いている。単電池1はその動作時に熱を発生
し、高温によつて単電池1が損われる恐れがある
ので冷却板3を用いて電池の温度を制御する。一
般に単電池1の冷却は単電池1数個ごとに冷却板
3を挿入し、冷却板3に形成した流路または冷却
板に組み込んだ冷却管などに、空気、水、油など
の熱媒体を流すことによつて行なわれる。第1図
に示した積層形燃料電池は空気を冷却板3の流路
に流すことによつて単電池1を冷却している。す
なわち熱媒体である空気は外部から圧力容器8の
底部を通じて圧力容器内に流入し、4つの積層体
4の周辺から冷却板3の流路に図中矢印のように
流入する。次に単電池1を冷却して高温になつた
空気は、4つの積層体4の中心部分を通つて圧力
容器8の底部に達し外部へ流出する。
ールド5を通じて反応ガスの供給を行なうと、単
電池1に電力が生じる。積層体4では単電池1
は、導電性を有するガス分離板2および冷却板3
によつて直列に接続されており、単電池1に生じ
た電流は集電板6に集められる。電気系統の配線
は、圧力容器8に収められた4個の積層体4を電
気的に直列あるいは並列に接続したり、積層体4
に生じた電力を圧力容器8の外へ取り出すために
用いている。単電池1はその動作時に熱を発生
し、高温によつて単電池1が損われる恐れがある
ので冷却板3を用いて電池の温度を制御する。一
般に単電池1の冷却は単電池1数個ごとに冷却板
3を挿入し、冷却板3に形成した流路または冷却
板に組み込んだ冷却管などに、空気、水、油など
の熱媒体を流すことによつて行なわれる。第1図
に示した積層形燃料電池は空気を冷却板3の流路
に流すことによつて単電池1を冷却している。す
なわち熱媒体である空気は外部から圧力容器8の
底部を通じて圧力容器内に流入し、4つの積層体
4の周辺から冷却板3の流路に図中矢印のように
流入する。次に単電池1を冷却して高温になつた
空気は、4つの積層体4の中心部分を通つて圧力
容器8の底部に達し外部へ流出する。
従来の積層形燃料電池は以上のように構成され
ているので、円柱形の圧力容器の限られた容積の
中に直方体の積層体を能率よく収納することが困
難であつた。
ているので、円柱形の圧力容器の限られた容積の
中に直方体の積層体を能率よく収納することが困
難であつた。
この発明は上記のような従来のものの欠点を除
去するためになされたもので、電池を環状に積層
して環状積層体を形成することにより、円柱形の
圧力容器に限られた容積の中に能率よく収納する
ことのできる積層形燃料電池を提供することを目
的としている。
去するためになされたもので、電池を環状に積層
して環状積層体を形成することにより、円柱形の
圧力容器に限られた容積の中に能率よく収納する
ことのできる積層形燃料電池を提供することを目
的としている。
以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。第2図は、断面扇形の積層体を8個接続して
環状積層体を形成し、さらに環状積層体を4段に
配置して高圧の圧力容器にスペースフアクタが良
好に収納した積層形燃料電池を示す一部切欠斜視
図である。この積層形燃料電池の冷却方式は第1
図の場合と同様の空冷式を用いている。第2図に
おいて、3は冷却板、5は反応ガスのマニホール
ド、6は集電板、7は電気系統の配線、8は3.5
〜10気圧程度の圧力がかかる圧力容器、9は遮蔽
板、10は圧力容器の接続部である。第2図では
環状積層体を4段に配置したが、圧力容器の接続
部10に筒形の圧力容器を挿入することにより、
環状積層体をさらに数段積み重ねることができ
る。なお図中の矢印は熱媒体である空気(以後冷
却ガスと呼ぶ)の流れを示している。第3図は環
状積層体を示す斜視図である。第3図において、
11は反応ガスの配管(主管)、12は反応ガス
の配管(副管)である。主管11は多段の環状積
層体のほぼ中央を貫通するように配管されてい
る。また副管12はフレキシブルチユーブで形成
されており、主管と反応ガスのマニホールドを連
結している。第4図は断面扇形の積層体を示す一
部切欠斜視図である。第4図において、1は単電
池、2はガス分離板、3は冷却板、13は絶縁板
である。なお図中の矢印は冷却ガスの流れを示し
ている。第5図は冷却ガス入口側から見たこの発
明に用いる冷却板の斜視図である。第5図におい
て、14は冷却ガスの供給溝、15は凸部、16
は冷却ガスの入口側、17は冷却ガスの出口側、
18は反応ガスの入口または出口側に相当する面
である。第6図は、第5図の冷却板を2枚重ね合
せた際の冷却ガスの出口側の断面図、第7図は冷
却ガスの入口側の断面図である。第5図の冷却板
は入口側から出口側にかけてその厚みを薄くする
ように、その厚みを傾斜させており、第4図の断
面扇形の積層体はこの冷却板の厚み差を利用して
形成されている。
る。第2図は、断面扇形の積層体を8個接続して
環状積層体を形成し、さらに環状積層体を4段に
配置して高圧の圧力容器にスペースフアクタが良
好に収納した積層形燃料電池を示す一部切欠斜視
図である。この積層形燃料電池の冷却方式は第1
図の場合と同様の空冷式を用いている。第2図に
おいて、3は冷却板、5は反応ガスのマニホール
ド、6は集電板、7は電気系統の配線、8は3.5
〜10気圧程度の圧力がかかる圧力容器、9は遮蔽
板、10は圧力容器の接続部である。第2図では
環状積層体を4段に配置したが、圧力容器の接続
部10に筒形の圧力容器を挿入することにより、
環状積層体をさらに数段積み重ねることができ
る。なお図中の矢印は熱媒体である空気(以後冷
却ガスと呼ぶ)の流れを示している。第3図は環
状積層体を示す斜視図である。第3図において、
11は反応ガスの配管(主管)、12は反応ガス
の配管(副管)である。主管11は多段の環状積
層体のほぼ中央を貫通するように配管されてい
る。また副管12はフレキシブルチユーブで形成
されており、主管と反応ガスのマニホールドを連
結している。第4図は断面扇形の積層体を示す一
部切欠斜視図である。第4図において、1は単電
池、2はガス分離板、3は冷却板、13は絶縁板
である。なお図中の矢印は冷却ガスの流れを示し
ている。第5図は冷却ガス入口側から見たこの発
明に用いる冷却板の斜視図である。第5図におい
て、14は冷却ガスの供給溝、15は凸部、16
は冷却ガスの入口側、17は冷却ガスの出口側、
18は反応ガスの入口または出口側に相当する面
である。第6図は、第5図の冷却板を2枚重ね合
せた際の冷却ガスの出口側の断面図、第7図は冷
却ガスの入口側の断面図である。第5図の冷却板
は入口側から出口側にかけてその厚みを薄くする
ように、その厚みを傾斜させており、第4図の断
面扇形の積層体はこの冷却板の厚み差を利用して
形成されている。
次に動作について説明する。単電池1とガス分
離板2の構造や動作については第1図のものと変
わりはないが、反応ガスのマニホールド5と配管
11,12および冷却板について大きな違いがあ
る。まず反応ガスのマニホールドは環状積層体の
上下に取り付けてある。そして反応ガスは環状積
層体の中央を貫通する主管11を通り、4つ環状
積層体のマニホールド5と主管11とを連結する
副管12を通つてマニホールド5に入り、単電池
1に供給される。単電池1で消費された反応ガス
はもう一方のマニホールド、副管、主管を通つて
圧力容器の外へ排出される。次に冷却板について
であるが、冷却板は冷却ガスの入口側16と出口
側17で厚みが異なつている。従つてこれを用い
て積層した場合には断面扇形の積層体ができる。
また冷却ガスの流路14の断面寸法は冷却板の厚
みの厚い方が薄い方に比で、冷却板の板面に垂直
な方向は長く、板面に平行な方向は短くなつてい
る。これは冷却ガスの流路14の断面積がほぼ一
定になるように、また冷却板の厚さの違いによる
電気抵抗の不均一性を最小限に留めることができ
るように設計したものである。すなわち冷却板の
厚みの厚い方の流路の断面寸法は冷却板の板面に
垂直な方向については薄い方に比べ長くなつてい
るが、水平な方向については薄い方に比べて逆に
短くなつているので、流路14の断面積はほぼ一
定に保たれている(第6図、第7図参照)。また
冷却板の板面に垂直な方向に電流が流れるので、
一般に冷却板の厚さが異なると冷却板の厚みの厚
い方が抵抗が大きくなり、板面を垂直に流れる電
流に不均一性が生じるが、この発明の冷却板は厚
みの厚い方の凸部15の面積を大きくすることに
よつてその影響を最小限に留めている。
離板2の構造や動作については第1図のものと変
わりはないが、反応ガスのマニホールド5と配管
11,12および冷却板について大きな違いがあ
る。まず反応ガスのマニホールドは環状積層体の
上下に取り付けてある。そして反応ガスは環状積
層体の中央を貫通する主管11を通り、4つ環状
積層体のマニホールド5と主管11とを連結する
副管12を通つてマニホールド5に入り、単電池
1に供給される。単電池1で消費された反応ガス
はもう一方のマニホールド、副管、主管を通つて
圧力容器の外へ排出される。次に冷却板について
であるが、冷却板は冷却ガスの入口側16と出口
側17で厚みが異なつている。従つてこれを用い
て積層した場合には断面扇形の積層体ができる。
また冷却ガスの流路14の断面寸法は冷却板の厚
みの厚い方が薄い方に比で、冷却板の板面に垂直
な方向は長く、板面に平行な方向は短くなつてい
る。これは冷却ガスの流路14の断面積がほぼ一
定になるように、また冷却板の厚さの違いによる
電気抵抗の不均一性を最小限に留めることができ
るように設計したものである。すなわち冷却板の
厚みの厚い方の流路の断面寸法は冷却板の板面に
垂直な方向については薄い方に比べ長くなつてい
るが、水平な方向については薄い方に比べて逆に
短くなつているので、流路14の断面積はほぼ一
定に保たれている(第6図、第7図参照)。また
冷却板の板面に垂直な方向に電流が流れるので、
一般に冷却板の厚さが異なると冷却板の厚みの厚
い方が抵抗が大きくなり、板面を垂直に流れる電
流に不均一性が生じるが、この発明の冷却板は厚
みの厚い方の凸部15の面積を大きくすることに
よつてその影響を最小限に留めている。
なお、上記実施例では冷却方式として空冷式を
用いた場合を示したが、他の気体または液体によ
る冷却方式を用いてもよい。また上記実施例では
冷却板の厚みを傾斜させることによつて環状積層
体を形成したが、ガス分離板の厚みを傾斜させて
もよく、又は冷却板とガス分離板の両方を傾斜さ
せても上記実施例と同様の効果を奏する。また上
記実施例では環状積層体の周辺を冷却ガスの入口
側、環状積層体の中央部を冷却ガスの出口側とし
たが、逆にあつてもよい。なお冷却板の流路の入
口付近は第8図のように広げてもよい。
用いた場合を示したが、他の気体または液体によ
る冷却方式を用いてもよい。また上記実施例では
冷却板の厚みを傾斜させることによつて環状積層
体を形成したが、ガス分離板の厚みを傾斜させて
もよく、又は冷却板とガス分離板の両方を傾斜さ
せても上記実施例と同様の効果を奏する。また上
記実施例では環状積層体の周辺を冷却ガスの入口
側、環状積層体の中央部を冷却ガスの出口側とし
たが、逆にあつてもよい。なお冷却板の流路の入
口付近は第8図のように広げてもよい。
以上のように、この発明によれば単電池、ガス
分離板及び冷却板を環状に積層して環状積層体を
形成したので、円柱状の圧力容器の限られた容積
の中に能率よく電池を収納することができる。ま
た一つの圧力容器の中で、積み重ねる環状積層体
の数を必要に応じて増やしたり、減らしたりする
ことが容易にでき、発電規模の変化に対応できる
などの効果がある。また冷却板はその厚みを傾斜
させると共に冷却ガスの流路の断面寸法を、冷却
板の厚みの長い方を薄い方に比べ、冷却板の板面
は垂直な方向は長く、板面に平行な方向は短くす
れば、冷却ガスの流路の断面積をほぼ一定に保つ
とともに、冷却板の厚さの違いによる電気抵抗の
不均一性を最小限に留めることができる。
分離板及び冷却板を環状に積層して環状積層体を
形成したので、円柱状の圧力容器の限られた容積
の中に能率よく電池を収納することができる。ま
た一つの圧力容器の中で、積み重ねる環状積層体
の数を必要に応じて増やしたり、減らしたりする
ことが容易にでき、発電規模の変化に対応できる
などの効果がある。また冷却板はその厚みを傾斜
させると共に冷却ガスの流路の断面寸法を、冷却
板の厚みの長い方を薄い方に比べ、冷却板の板面
は垂直な方向は長く、板面に平行な方向は短くす
れば、冷却ガスの流路の断面積をほぼ一定に保つ
とともに、冷却板の厚さの違いによる電気抵抗の
不均一性を最小限に留めることができる。
第1図は従来の積層形燃料電池を示す一部切欠
斜視図、第2図はこの発明の一実施例による積層
形燃料電池を示す一部切欠斜視図、第3図はこの
発明の一実施例に使用する環状積層体を示す斜視
図、第4図はこの発明の一実施例に使用する断面
扇形の積層体を示す一部切欠斜視図、第5図はこ
の発明の一実施例に使用する冷却板を示す斜視
図、第6図、第7図はそれぞれこの発明の一実施
例に使用する冷却板の冷却ガス出口側および入口
側の断面図、第8図はこの発明の他の実施例に使
用する冷却板を示す斜視図である。 図において、1……単電池、2……ガス分離
板、3……冷却板、4……積層体、5……反応ガ
スのマニホールド、6……集電板、7……電気系
統の配線、8……圧力容器、9……遮蔽板、10
……圧力容器の接続部、11……反応ガスの配管
(主管)、12……反応ガスの配管(副管)、13
……絶縁板、14……冷却ガスの供給溝、15…
…凸部、16……冷却ガスの入口側、17……冷
却ガスの出口側、18……反応ガスの入口または
出口側である。なお、図中、同一符号は同一、又
は相当部分を示す。
斜視図、第2図はこの発明の一実施例による積層
形燃料電池を示す一部切欠斜視図、第3図はこの
発明の一実施例に使用する環状積層体を示す斜視
図、第4図はこの発明の一実施例に使用する断面
扇形の積層体を示す一部切欠斜視図、第5図はこ
の発明の一実施例に使用する冷却板を示す斜視
図、第6図、第7図はそれぞれこの発明の一実施
例に使用する冷却板の冷却ガス出口側および入口
側の断面図、第8図はこの発明の他の実施例に使
用する冷却板を示す斜視図である。 図において、1……単電池、2……ガス分離
板、3……冷却板、4……積層体、5……反応ガ
スのマニホールド、6……集電板、7……電気系
統の配線、8……圧力容器、9……遮蔽板、10
……圧力容器の接続部、11……反応ガスの配管
(主管)、12……反応ガスの配管(副管)、13
……絶縁板、14……冷却ガスの供給溝、15…
…凸部、16……冷却ガスの入口側、17……冷
却ガスの出口側、18……反応ガスの入口または
出口側である。なお、図中、同一符号は同一、又
は相当部分を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 燃料電極、電解質マトリツクスと酸化剤電極
を有する単電池、ガス分離板及び冷却板を複数個
積層する積層形燃料電池において、上記単電池、
ガス分離板及び冷却板を環状に積層して環状積層
体を形成したことを特徴とする積層形燃料電池。 2 環状積層体は、断面扇形の積層体を複数個接
続して形成した特許請求の範囲第1項記載の積層
形燃料電池。 3 環状積層体を複数個多段に配置したことを特
徴とする特許請求の範囲第1項または第2項記載
の積層形燃料電池。 4 冷却板は、その厚みを傾斜させたことを特徴
とする特許請求の範囲第1項ないし第3項のいず
れかに記載の積層形燃料電池。 5 冷却板には熱媒体の流路を有し、その流路の
断面寸法は、上記冷却板の厚みの厚い方は薄い方
に比べ、上記冷却板の板面に垂直な方向は長く、
板面に平行な方向は短いことを特徴とする特許請
求の範囲第4項記載の積層形燃料電池。 6 ガス分離板は、その厚みを傾斜させたことを
特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第5項の
いずれかに記載の積層形燃料電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57045089A JPS58161272A (ja) | 1982-03-19 | 1982-03-19 | 積層形燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57045089A JPS58161272A (ja) | 1982-03-19 | 1982-03-19 | 積層形燃料電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58161272A JPS58161272A (ja) | 1983-09-24 |
JPS6240832B2 true JPS6240832B2 (ja) | 1987-08-31 |
Family
ID=12709585
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57045089A Granted JPS58161272A (ja) | 1982-03-19 | 1982-03-19 | 積層形燃料電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS58161272A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2518508B2 (ja) * | 1993-04-14 | 1996-07-24 | 日本電気株式会社 | 半導体装置 |
JP2005038826A (ja) * | 2003-07-14 | 2005-02-10 | Asia Pacific Fuel Cell Technology Ltd | 燃料電池極板の流場構造 |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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