PT949700E

PT949700E - Processo e dispositivo para a fabricacao de placas de chumbo para acumuladores de chumbo

Info

Publication number: PT949700E
Application number: PT98100058T
Authority: PT
Inventors: Werner Nitsche; Norbert Lahme
Original assignee: Hoppecke Zoellner Sohn Accu
Priority date: 1998-01-05
Filing date: 1998-01-05
Publication date: 2001-10-30
Also published as: EP0949700A1; ES2159897T3; US6014798A; ATE202241T1; DE59800844D1; EP0949700B1

Description

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DESCRIÇÃO

"PROCESSO E DISPOSITIVO PARA A FABRICAÇÃO DE PLACAS DE CHUMBO PARA ACUMULADORES DE CHUMBO" A presente invenção refere-se a um processo para a fabricação de placas de chumbo para acumuladores de chumbo, no qual se provêm eléctrodos de chumbo, essencialmente em forma de grelhas, são providos de uma massa activa pastosa, e em que as placas, com parâmetros ambientais oportunamente fixados, tais como a duração, a humidade do ar, a temperatura e/ou o movimento relativo do ar, passam continuamente durante menos de 6 horas, por três fases sucessivas separadas umas das outras: um processo de maturação, com fornecimento de humidade, um processo de secagem, para redução de chumbo livre na massa pastosa e, em seguida, uma operação final de secagem. A invenção refere-se além disso a um dispositivo para a fabricação de placas de chumbo. É conhecido para a fabricação de acumuladores de chumbo, fabricar, em primeiro lugar, eléctrodos de chumbo essencialmente em forma de grelhas. Estas placas resultantes, com dimensões pré-determinadas, são providas de uma denominada massa activa, que é aplicada nas malhas da grelha, e são sujeitas a um processo de maturação e secagem. De uma maneira conhecida, formam-se a partir das placas, com intercalação de material separador, pilhas, formando um determinado número de placas um bloco de elementos de acumulador. Estas placas de um bloco de elementos de acumulador são ligadas entre si electricamente. Colocam-se vários blocos numa caixa apropriada, os quais são também ligados electricamente de maneira apropriada e, finalmente, ligam-se respectivamente a um polo positivo e a um polo negativo. 0 acumulador tem então de ser cheio com ácido. 0 armazenamento e o transporte pode 1

fazer-se em estados diferentes, sendo por exemplo as placas previamente carregadas em tanques, depois lavadas e secas e, nessa condição, montadas para formar um acumulador de chumbo. 0 acumulador encontra-se num estado carregado, não cheio. Mas pode também armazena-se e transportar-se no estado de carregado e cheio.

No que respeita à massa a colocar nas grelhas, trata-se de uma massa pastosa que, tem de amadurecer, com perda de humidade. Isso faz-se por uma libertação lenta da água, durante várias horas. Em média, um processo de maturação pode ir até 48 horas e é realizado nas chamadas câmaras de maturação.

Esta necessidade de maturação opõe-se aos esforços para automatização do processo de fabrico de acumuladores, o mais possível num serviço em linha.

Tradicionalmente, é conhecido dotar os eléctrodos de chumbo com a massa activa, empilhá-los e armazená-los para a maturação. Os eléctrodos de chumbo prontos, maduros e secos são depois de novo inseridos na linha de processamento, dotados de materiais separadores/separadores, empilhados, e de novo processados para a fabricação de acumulador de maneira atrás descrita.

Se se encurtar ou realizar incompletamente a fase de maturação, isso pode prejudicar notavelmente as propriedades eléctricas futuras do acumulador.

Embora já tenham sido apresentadas diferentes propostas para a integração do processo de fabricação de placas de chumbo no processo global de fabricação de acumuladores de chumbo, não é actualmente conhecido qualquer processo, com o qual seja possível um encurtamento apreciável do tempo de maturação de placas de chumbo positivas e/ou negativas sem que 2 Γ L-Cj com isso sofram a qualidade das placas e a regularidade da qualidade. A partir deste estado da técnica, a presente invenção tem por objectivo propor um processo para a fabricação de placas de chumbo para acumuladores de chumbo que, com garantia de uma qualidade uniforme e muito boa das placas, possibilite uma redução considerável do tempo de maturação e portanto uma integração do processo de fabricação num processo de fabrico continuo.

Além disso, é um objecto da presente invenção proporcionar um dispositivo para a fabricação de placas de chumbo para acumuladores de chumbo que torne possível a realização do processo mencionado.

No lado do processo, propõe-se como solução técnica deste problema, um processo para a fabricação de placas de chumbo para acumuladores de chumbo do tipo mencionado na introdução, sendo o processo de pré-secagem realizado com menor humidade do ar, em comparação com o processo de maturação, sendo as duas superfícies das placas mantidas livres para um tratamento uniforme e sendo as duas superfícies das placas providas de uma membrana com acção climática.

Por membrana com acção climática, no sentido da presente invenção, entende-se que as superfícies das placas são cobertas com um material que pode transportar e armazenar humidade e, além disso, protege a superfície da placa contra o movimento directo do ar. Gera-se desse modo directamente na superfície das placas um microclima, que pode ser controlado e ajustado de maneira exacta, relatívamente à temperatura, à retenção de humidade e ao movimento do ar. Estas membranas podem igualmente ser usadas de maneira vantajosa para garantir a distância entre as superfícies exteriores de placas vizinhas, para assegurar escoamento do ar, sem obstáculo, bem 3

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u ^ como a formação, sem obstáculo, das condições climáticas desejadas entre as placas.

Por meio do processo de acordo com a invenção, reparte-se toda a maturação das placas de chumbo e a sua secagem por fases separadas, que podem ser optimizadas, cada uma delas, no que respeita à condições ambientes, isto é, de preferência a humidade do ar, a temperatura e/ou o movimento relativo do ar, na medida do necessário, mas também no que respeita a outras condições ambientes e relativamente ao tempo durante o qual se expõem as placas de chumbo às condições ambientes. Pode desse modo, em cada um das fases do processo, obter-se para cada uma dessas operações o resultado óptimo, sobretudo no mais curto espaço de tempo e a obtenção de resultados unitários irrepetitíveis. A divisão em um processo de maturação, um processo de pré-secagem e uma operação de secagem final, sendo optimizados, para cada uma das três fases, as condições ambientais e o tempo de exposição, torna possivel integrar o processo de fabricação das placas na fabricação industrial de acumuladores de chumbo e, sobretudo, num processo continuo, com resultados reprodutíveis e com elevada qualidade.

Em relação ao processo de maturação recomenda-se de maneira conveniente as condições ambientais e o tempo de permanência de acordo com a invenção. De maneira particularmente vantajosa recomenda-se que não se produza qualquer movimento do ar durante o processo de maturação. De facto, conduzem-se as placas, eventualmente com um comando adequado do processo, através de uma zona adequadamente climatizada, de modo que, devido ao avanço, existe um movimento relativo das placas em relação ao ar, mas esse movimento é tão pequeno que é desprezável. No sentido da presente invenção, o ar não deve ser conduzido, nem mesmo numa ligeira corrente, mas sim gerar-se uma atmosfera do ar substancialmente estacionária. Vantajosamente, essa atmosfera tem de ter uma humidade de cerca de 100%, para o que pode usar-se, por exemplo, vapor saturado. Este deve ser conduzido, 4

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t de preferência, através de uma entrada inferior numa zona climatizada apropriada. A temperatura deve situar-se entre 50°C e 95°C. 0 processo de maturação no qual o teor de humidade na massa pastosa das placas se ajusta a 9%-10%, é mantido mais ou menos durante uma hora. Vantajosamente pode levar-se às placas mais humidade, durante o processo de maturação. Durante o processo de maturação formam-se determinados compostos químicos e dimensões dos cristais, no sentido da presente invenção. 0 processo designado por pré-secagem é o passo do processo no qual o chumbo livre na massa pastosa das placas é reduzido. Isso faz-se de acordo com uma proposta vantajosa do processo de acordo com a invenção, pela produção de uma corrente de ar circulatória, de preferência com introdução de ar fresco. Vantajosamente, propõe-se, de acordo com a invenção, a realização do processo de pré-secagem a temperaturas entre 50°C e 80°C. A duração, de acordo com uma proposta de invenção, é ajustada até duas horas e meia. A corrente de ar circulatória e a temperatura são escolhidas de modo que o teor de humidade na pasta diminua lentamente de 9%-10% até 4%.

Na fase de secagem final, ajusta-se uma temperatura e produz-se uma corrente de ar que passe pelas placas. A temperatura, de acordo com uma proposta vantajosa de invenção, é de cerca de 80°C. A velocidade da corrente de ar proposta é de 2 a 3 m/s.

De acordo com a invenção, é particularmente vantajoso conduzir a corrente de ar dirigida, isto é, pelo menos no processo de secagem final, deixar correr o ar directamente ao longo da superfície exterior ou das membranas. A fase de secagem final pode, de acordo com uma proposta vantajosa da invenção, fazer-se durante cerca de 30 minutos. O processo de acordo com a invenção é vantajoso, relativamente 5 Γ ao estado a técnica, de dois pontos de vista, designadamente, por um lado, pela economia de tempo, que é considerável e, por outro lado, por se obterem resultados reprodutíveis e com elevada qualidade. Enquanto que para as fases de maturação, no estado da técnica, se precisava de 12 a 18 horas, com as fases de secagem seguintes de dois ou três dias, o processo de acordo com a invenção permite tempos de processamento de cerca de quatro horas, no caso mais favorável. Como é evidente podem certas variações conduzir também a fases mais longas, mas que não chegam a situar-se nos intervalos de dias, como sucede no estado da técnica.

Com a presente invenção verificou-se que pôde melhorar-se a qualidade das placas, relativamente às placas da técnica conhecida, devido a uma melhor ligação entre a grelha e a massa e uma maior solidez da massa. As placas fabricadas de acordo com o processo são portanto mesmo novas.

De acordo com a invenção, as placas são conduzidas através de uma zona climatizada, sendo o tempo de permanência definido pela combinação da extensão do caminho a percorrer e da velocidade de avanço. Vantajosamente, as placas são conduzidas, por meio de um dispositivo de suporte, umas após outras, através das consecutivas zonas climatizadas. Com esta medida não é necessária a mudança das placas entre os vários passos do processo. Além disso é importante que as placas, do ponto de vista do comando dos tempos para a obtenção de resultados reprodutíveis, sejam conduzidas entre as zonas, de uma maneira controlada.

As placas podem ser tratadas como placas isoladas, mas de acordo com o processo pode também fazer-se o seu agrupamento. Então, no que respeita aos grupos, podem ser grupos de placas negativas, positivas ou também grupos de placas negativas e positivas, podendo também os grupos mistos constituir conjuntos de equipamento para a montagem nos acumuladores. Vantajosamente, as placas são formadas com membranas activas 6 p L_^ ^ climaticamente, por exemplo formadas por distanciadores humedecidos, de preferência os separadores usuais das baterias. Estas medidas, usuais em si na fabricação das placas, podem vantajosamente ser usadas de maneira vantajosa para a invenção, de forma diferente. Assim, propõe-se fazer de material separador de preferência bolsas de folhas de polietileno (PE), nas quais se introduzem as placas. As folhas de PE apresentam nervuras, que mantêm as placas vizinhas a uma certa distância. Vantajosamente, a folha de PE está dotada com inclusões de ácido silicico, desenvolvendo portanto as folhas de PE caracteristicas higroscópicas. Tanto a utilização das bolsas, como também a utilização das caracteristicas higroscópicas, actuam de maneira positiva no processo de acordo com a invenção. Vantajosamente, de acordo com a invenção propõe-se humedecer os separadores. Assim, por exemplo, as placas providas de pasta são introduzidas nos sacos e mergulhadas, juntamente com estes, num banho de liquido. Tratam-se depois as unidades previamente impregnadas. 0 separador antes molhado pode conduzir mais humidade à placa durante o processo de maturação. Inversamente, o material do separador pode, durante a secagem final, retirar mais humidade da placa. Pela utilização do material separador, apoia-se o efeito da formação, na superfície das placas, de praticamente um microclima que actua como um tratamento de molhamento, secagem ou de outros modos.

Na formação de pilhas de placas, afastadas umas das outras, basta em cada tipo, dotar com material separador, ou introduzir nas bolsas placas alternadas. A utilização dos separadores com nervuras, na forma de bolsas ou de separadores individuais, possibilitam, além disso, a condução das correntes de ar. Deste modo, a corrente é orientada e ajustada de modo que as bolsas não são afastadas pelo efeito de sucção da corrente. 7

V A utilização de separadores, em especial das bolsas separadas, de preferência de folha de PE, tem a vantagem especial de as placas não terem já que ser desempacotadas depois de terminado o tratamento. Diferentemente, o material usado como membrana activa climaticamente teria de ser retirado e as placas dotadas de separadores, para o seu emprego funcional. 0 processo de acordo com a invenção representa uma medida extraordinariamente eficaz e económica para a fabricação de placas de chumbo para acumuladores de chumbo.

No campo dos dispositivos, propõe-se para a solução técnica do problema mencionado, um dispositivo para a fabricação de placas de chumbo para acumuladores de chumbo, sendo eléctrodos de chumbo, substancialmente em forma de grelha, providos com uma massa activa pastosa, que compreende pelo menos três volumes, que podem ser ligados entre si, estabilizados climaticamente, uma unidade de transporte, para transportar placas de chumbo a partir de um dispositivo de distribuição, através dos três volumes, para um dispositivo de recolha, bem como um comando e órgãos de ajustamento dos parâmetros ambientais, como a temperatura, a humidade do ar e/ou o movimento do ar, compreendendo os três volumes um volume de maturação, um volume de pré-secagem e um de secagem final. 0 dispositivo de acordo com a invenção compreende pelo menos três volumes estabilizados climaticamente, os quais podem ser formados por câmaras climatizadas. Os volumes diferem então, sendo pelo menos um volume de maturação, um volume de pré-secagem e um volume de secagem final. Estes volumes dispõem-se de modo tal que podem, por exemplo, ser carregados através de uma comporta para câmaras climatizadas, podendo a comporta ser mecânica ou também formada por correntes, em especial quando as câmaras se incluem num processo de fabricação continuo. Através de um dispositivo 8 p transportador, de um sistema de fita de aço, de cadeia e calhas, ou similares, as placas são conduzidas, através de cada câmara, com uma velocidade pré-determinada, por vias determinadas, de modo que se garanta um tempo total de permanência em cada câmara. Como é evidente, podem admitir-se também tempos de repouso nas câmaras. As placas deixam as câmaras, para a outra câmara respectiva, e ficam ai expostas à zona climática seguinte. Em principio é desejável que as pelo menos três câmaras possam ligar-se entre si, podendo no entanto dispor-se em zonas sucessivas, quando as placas podem ser armazenadas entretanto, num clima de repouso.

Vantajosamente, o dispositivo compreende pelo menos um comando para as condições climáticas, como a temperatura, a humidade do ar e/ou o movimento do ar. Pode também prever-se o comando para outros parâmetros de ambiente. Naturalmente, têm de activar-se os órgãos necessários para a regulação, por exemplo aquecedores, injectores de vapor dispositivos de vácuo, dispositivos de aspiração e de ventilação, injectores de ar, etc.

Vantajosamente, propõe-se que o dispositivo inclua as caixas de suporte nas quais podem dispor-se várias placas, com a pasta, sensivelmente paralelas entre si, mas também à distância necessária e com a orientação necessária. Com esta caixa de suporte podem então processar-se, simultaneamente, grupos completos através das zonas climatizadas.

Com a invenção fabrica-se uma placa para acumuladores de chumbo de novo tipo, em especial no que respeita a uma ligação muito boa entre a grelha e a massa e no que respeita à elevada solidez da massa. 0 processo de acordo com a invenção e o dispositivo de acordo com a invenção são susceptíveis de realizar de maneira económica e simplificam e melhoram o processo de fabricação, do ponto de vista técnico e económico, de maneira notável. 9 V f u

Outras vantagens e caracteristicas da invenção resultam da descrição seguinte, feita com referência às figuras dos desenhos anexos, que representam: A fig. 1, uma representação esquemática de um exemplo de realização de uma unidade de processamento de placas de chumbo; A fig. 2, uma representação de pormenor esquemática da fita transportadora, representada na fig. 1, para a fase de secagem final; A fig. 3, uma vista de lado de um exemplo de realização para uma unidade de transporte; e A fig. 4, uma vista de frente da unidade de transporte de acordo com a fig. 3.

Na fig. 1 está representada uma unidade de processamento (1) que, no exemplo de realização indicado, compreende uma câmara de maturação (2), uma câmara de pré-secagem (3) e uma câmara de secagem final (4). A câmara de maturação (2) é acessível à zona de distribuição (5), enquanto que a descarga se faz através da zona de descarga (6), no fim da câmara de secagem final (4).

Através da zona de distribuição (5), fixam-se caixas de transporte (8) na unidade de transporte (7), por exemplo um sistema de calhas, cadeias, cabos ou similares. As caixas de transporte (8) deslocam-se então, em primeiro lugar, sobre a via de transporte (9), com uma velocidade determinada, através da câmara de maturação (2). No exemplo de realização indicada, as caixas (8) são deslocadas verticalmente, no sistema transportador de alcatruzes, até à transferência (11), enquanto se conduz, a partir do fundo, através da entrada de vapor de água (10), o vapor para a câmara de maturação (2). 10 t Γ Não se gera qualquer corrente de ar. As placas que se mantêm nas caixas (8), em pé mas afastadas umas das outras são acessíveis de todos os lados, para a actuação pelo vapor. Depois de abandonar a câmara de maturação (2), na transferência (11) as placas chegam à câmara de pré-secagem (3), onde são conduzidas, ao longo da via de transporte (12), até à transferência (13). Por meio de dispositivos não representados, é conduzida uma corrente de ar, eventualmente por introdução de ar fresco. Depois da transferência (13), a caixa chega à câmara de secagem final (4), onde se realiza uma passagem de corrente de ar dirigida. Em todas as câmaras ajusta-se e regula-se, por meios não representados, a temperatura, eventualmente através de ar, de vapor de água ou similares. No exemplo de realização representado, estabelece-se uma corrente de ar dirigida, através de uma fita transportadora (14) que, como se representa na fig. 2, apresenta injectores de ar (16), através dos quais o ar pode ser espalhado de maneira dirigida pela corrente de ar (15) , para a superfície das placas.

Como as fig. 3 e 4 mostram, as caixas (8) compreendem uma parede lateral (17) e um fundo (18), eventualmente num outro lado uma parede traseira não representada. Em todos os casos, há um lado aberto, de modo que podem introduzir-se na caixa, por uma face dianteira, as placas positivas e negativas (19,20). Num exemplo de realização, podem introduzir-se entre as placas (19,20) distanciadores (21), para manter livre a superfície para o tratamento climático.

Os exemplos de realização representados e descritos não devem considerar-se como limitação da invenção, tendo apenas fins de clarificação. Em especial, as câmaras estão indicadas combinadas e dispostas umas por cima das outras. Além disso as câmaras estão representadas de modo que se seguem umas às outras directamente. A disposição espacial das câmaras fica à discrição do especialista, tal como a disposição das câmaras directamente umas a seguir às outras. Podem também prever-se 11 estacionamento, outras câmaras, câmaras adicionais, para câmaras intermédias e similares.

Lista de referências 1 Unidade de processamento 2 Câmara de maturação 3 Câmara de pré-secagem 4 Câmara de secagem final 5 Zona de distribuição 6 Zona de descarga 7 Unidade de transporte 8 Caixa de transporte 9 Via de transporte 10 Entrada para o vapor de água 11 Transferência 12 Via de transporte 13 Transferência 14 Fita transportadora 15 Corrente de ar 16 Injector de ar 17 Parede lateral 18 Fundo 19 Placa 20 Placa 21 Distanciador

Lisboa, 8 de Julho de 2001

O AGENTE OFICIAL DA PROPRIEDADE INDUSTRIAL

Lc 12

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Processo para a fabricação de placas de chumbo para acumuladores de chumbo, no qual eléctrodos de chumbo essencialmente em forma de grelha são providos de uma massa activa pastosa, em que as placas com parâmetros ambientais, tais como a duração, a humidade do ar, a temperatura, e/ou o movimento relativo do ar, previamente fixados, passam continuamente, durante menos de 6 horas, por três passos sucessivos separados uns dos outros: a. um processo de maturação, com fornecimento de humidade, b. um processo de pré-secagem, para a redução do chumbo livre na massa pastosa, e c. em seguida uma operação de secagem final, caracterizado por: o processo de pré-secagem se realizar com menor quantidade de humidade do ar que o processo de maturação, por se manterem as duas faces das placas livres, para um tratamento uniforme, e por se dotarem ambas as faces das placas com uma membrana com efeito climático, a qual pode transportar e armazenar humidade e protege as superfícies das placas contra o movimento do ar.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por, no passo do processo de maturação não se produzir qualquer movimento do ar em torno das placas.
3. Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por, no passo do processo de maturação, as placas serem sujeitas a uma atmosfera com aproximadamente 100% de humidade no ar, formada por vapor 1 r- U, ^ de água saturado, conduzido de preferência através do fundo da zona.
4. Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por as placas de chumbo, no passo do processo de maturação serem expostas durante cerca de 1 hora, de preferência simultaneamente com alimentação adicional directa de humidade, a uma temperatura entre 50°C e 95°C.
5. Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por as placas, durante o passo do processo da pré-secagem serem, durante um tempo menor que, ou igual a 3 horas, sujeitas à acção de uma corrente de ar de uma atmosfera com relativamente menos humidade no ar.
6. Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por, durante o passo do processo da secagem final, durante um tempo inferior a 60 minutos, as placas ficarem expostas a uma corrente de ar, de preferência dirigida, com uma velocidade de 0,5 a 10 m/s, de preferência 2 a 3 m/s, uma temperatura de 40°C a 90°C, de preferência a cerca de 80°C.
7. Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por as placas serem conduzidas através de zonas climatizadas estabilizadas.
8. Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por o tempo de permanência previsto em cada uma das zonas climatizadas ser determinado pelo trajecto percorrido e pelas velocidades de transporte e as placas serem conduzidas através das zonas climatizadas por meio de um dispositivo transportador. 2 Γ
9. Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por as placas serem agrupadas em unidades de várias placas, sensivelmente paralelas e a uma certa distância umas das outras.
10. Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por se utilizarem como membranas com acção de climatização separadores de baterias, na forma de folha ou de bolsa, de preferência de folha de PE.
11. Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por as placas, antes ou durante o processo de fabricação, se agruparem em conjuntos de equipamento de acumuladores e serem ligadas umas às outras.
12. Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por as membranas, antes do inicio do processo de maturação, serem molhadas.
13. Dispositivo para a fabricação de placas de chumbo para acumuladores de chumbo, no qual eléctrodos de chumbo essencialmente em forma de grelhas se dotam com massa activa pastosa, que compreende pelo menos três volumes climaticamente estabilizados, que podem ligar-se entre si, uma unidade transportadora, para transportar placas de chumbo a partir de um dispositivo de distribuição, através dos três volumes, para um dispositivo de recolha, bem como um comando e órgãos de ajustamento de parâmetros ambientais como a temperatura, a humidade do ar e/ou o movimento do ar, caracterizado por os três volumes compreenderem um volume de maturação, um volume de pré-secagem e um volume de secagem final.
14. Dispositivo de acordo a reivindicação 13, caracterizado por o dispositivo transportador compreender uma unidade de suporte accionada em circulação, bem como caixas de 3 suporte para introduzir várias placas, sensivelmente paralelas e a uma certa distância umas das outras.
15. Dispositivo de acordo com qualquer das reivindicações 13 a 14, caracterizado por compreender injectores de ar orientados. Lisboa, 18 de Julho de 2001 O AGENTE OFICIAL DA PROPRIEDADE INDUSTRIAL

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