(57)【要約】【課題】セパレータの供給が停止することを抑制する。【解決手段】複数のバイポーラ電極１４がセパレータ１３を介して積層された蓄電モジュール４のセパレータ１３を供給するためのセパレータ供給装置１００において、滑動面部１０５の水平方向から傾斜した滑動面１０５ｓを重力によりセパレータ１３が滑動し、停止部１０６により滑動面１０５ｓを滑動したセパレータ１３が停止させられ、気体噴出部１０７により滑動面１０５ｓに設けられた孔部１０５ｈから気体が噴出させられるため、弾性に乏しいセパレータ１３が滑動面１０５ｓをスムーズに流れ易くなる。また、除電部１０９により気体噴出部１０７が孔部１０５ｈから噴出させる気体に電荷を帯電させることによってセパレータ１３に帯電した電荷が除去されるため、帯電し易いセパレータ１３が滑動面１０５ｓに付着し難くなる。したがって、セパレータ１３の供給が停止することを抑制することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極板と前記電極板の一方面に設けられた正極活物質層と前記電極板の他方面に設けられた負極活物質層とを有する複数のバイポーラ電極がセパレータを介して積層された蓄電モジュールの前記セパレータを供給するためのセパレータ供給装置であって、
重力により前記セパレータが滑動するように水平方向から傾斜した滑動面を有する滑動面部と、
前記滑動面を滑動した前記セパレータを停止させる停止部と、
前記滑動面に設けられた孔部から気体を噴出させる気体噴出部と、
前記気体噴出部が前記孔部から噴出させる前記気体に電荷を帯電させることにより、前記セパレータに帯電した電荷を除去する除電部と、
を備えたセパレータ供給装置。
【請求項２】
前記滑動面部は、前記滑動面に前記セパレータを案内するための案内部材を有する、請求項１に記載のセパレータ供給装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のセパレータ供給装置により前記セパレータを供給しつつ、前記蓄電モジュールを製造する蓄電モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セパレータ供給装置及び蓄電モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、車両搭載用の二次電池の電極等のシート状体の供給装置が開示されている。特許文献１の装置では、水平方向から傾斜した滑動面を重力によりシート状体が滑動し、滑動面の下方に配置された案内積層手段の立壁により、滑動面を滑動したシート状体が停止させられる。特許文献１の装置では、複数枚のシート状体が滑動面を順次滑動し、案内積層手段の立壁の位置に案内されて積層させられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−０９１３７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、例えばニッケル水素二次電池等の蓄電モジュールとして、ポリオレフィン系樹脂からなる多孔質フィルム等のセパレータを介して積層された複数のバイポーラ電極を備える蓄電モジュールが知られている。このようなセパレータは、弾性に乏しく帯電し易い。そのため、このような蓄電モジュールの製造の際に、上記のような技術によりセパレータを供給しようとすると、弾性に乏しいためにセパレータが滑動面をスムーズに流れていかなかったり、帯電し易いためにセパレータが滑動面に付着してしまったりして、セパレータの供給が停止してしまう虞があった。
【０００５】
そこで、本発明は、セパレータの供給が停止することを抑制することができるセパレータ供給装置及び蓄電モジュールの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、電極板と電極板の一方面に設けられた正極活物質層と電極板の他方面に設けられた負極活物質層とを有する複数のバイポーラ電極がセパレータを介して積層された蓄電モジュールのセパレータを供給するためのセパレータ供給装置であって、重力によりセパレータが滑動するように水平方向から傾斜した滑動面を有する滑動面部と、滑動面を滑動したセパレータを停止させる停止部と、滑動面に設けられた孔部から気体を噴出させる気体噴出部と、気体噴出部が孔部から噴出させる気体に電荷を帯電させることにより、セパレータに帯電した電荷を除去する除電部とを備えたセパレータ供給装置である。
【０００７】
この構成によれば、電極板と電極板の一方面に設けられた正極活物質層と電極板の他方面に設けられた負極活物質層とを有する複数のバイポーラ電極がセパレータを介して積層された蓄電モジュールのセパレータを供給するためのセパレータ供給装置において、滑動面部の水平方向から傾斜した滑動面を重力によりセパレータが滑動し、停止部により滑動面を滑動したセパレータが停止させられ、気体噴出部により滑動面に設けられた孔部から気体が噴出させられるため、弾性に乏しいセパレータが滑動面をスムーズに流れ易くなる。また、除電部により気体噴出部が孔部から噴出させる気体に電荷を帯電させることによってセパレータに帯電した電荷が除去されるため、帯電し易いセパレータが滑動面に付着し難くなる。したがって、セパレータの供給が停止することを抑制することができる。
【０００８】
この場合、滑動面部は、滑動面にセパレータを案内するための案内部材を有することが好適である。
【０００９】
この構成によれば、案内部材により、滑動面を滑動するセパレータが案内されるため、セパレータを滑動面の任意の位置に案内してから、セパレータを停止部により停止させることができる。
【００１０】
また、本発明は上記本発明のセパレータ供給装置によりセパレータを供給しつつ、蓄電モジュールを製造する蓄電モジュールの製造方法である。
【００１１】
この構成によれば、上記本発明のセパレータ供給装置によりセパレータが供給されつつ蓄電モジュールが製造されるため、セパレータの供給が停止することが低減され、蓄電モジュールの生産性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のセパレータ供給装置及び蓄電モジュールの製造方法によれば、セパレータの供給が停止することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態に係る蓄電装置を示す概略断面図である。
【図２】図１の蓄電モジュールの内部構成を示す概略断面図である。
【図３】実施形態に係るセパレータ供給装置を示す側面図である。
【図４】実施形態に係るセパレータ供給装置の滑動面部及び停止部を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態が詳細に説明される。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号が用いられ、重複する説明は省略される。
【００１５】
まず、本実施形態のセパレータ供給装置により供給されたセパレータにより製造される蓄電モジュールについて説明する。図１は、実施形態に係る蓄電モジュールを備えた蓄電装置を示す概略断面図である。図１に示される蓄電装置１は、例えばフォークリフト、ハイブリッド自動車、電気自動車等の各種車両のバッテリとして用いられる。蓄電装置１は、複数の蓄電モジュール４を積層してなる蓄電モジュール積層体２と、蓄電モジュール積層体２に対して積層方向に拘束荷重を付加する拘束部材３とを備えている。
【００１６】
蓄電モジュール積層体２は、複数（本実施形態では３体）の蓄電モジュール４と、複数（本実施形態では４枚）の導電板５とによって構成されている。蓄電モジュール４は、例えば後述するバイポーラ電極１４を備えたバイポーラ電池であり、積層方向から見て矩形状をなしている。蓄電モジュール４は、例えばニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池等の二次電池、又は電気二重層キャパシタである。以下の説明では、ニッケル水素二次電池を例示する。
【００１７】
積層方向に隣り合う蓄電モジュール４同士は、導電板５を介して電気的に接続されている。導電板５は、積層方向に隣り合う蓄電モジュール４間と、積層端に位置する蓄電モジュール４の外側と、にそれぞれ配置されている。積層端に位置する蓄電モジュール４の外側に配置された一方の導電板５には、正極端子６が接続されている。積層端に位置する蓄電モジュール４の外側に配置された他方の導電板５には、負極端子７が接続されている。正極端子６及び負極端子７は、例えば導電板５の縁部から積層方向に交差する方向に引き出されている。正極端子６及び負極端子７により、蓄電装置１の充放電が実施される。
【００１８】
各導電板５には、空気等の冷却用流体を流通させる複数の流路５ａが設けられている。各流路５ａは、例えば積層方向と、正極端子６及び負極端子７の引き出し方向とにそれぞれ交差（直交）する方向に互いに平行に延在している。これらの流路５ａに冷却用流体を流通させることで、導電板５は、蓄電モジュール４同士を電気的に接続する接続部材としての機能のほか、蓄電モジュール４で発生した熱を放熱する放熱板としての機能を併せ持つ。なお、積層方向から見た導電板５の面積は、蓄電モジュール４の面積よりも小さくてもよいが、放熱性の向上の観点から、導電板５の面積は、蓄電モジュール４の面積と同じであってもよく、また、蓄電モジュール４の面積よりも大きくてもよい。
【００１９】
拘束部材３は、蓄電モジュール積層体２を積層方向に挟む一対のエンドプレート８と、エンドプレート８同士を締結する締結ボルト９及びナット１０とによって構成されている。エンドプレート８は、積層方向から見た蓄電モジュール４及び導電板５の面積よりも一回り大きい面積を有する矩形の金属板である。エンドプレート８の内側面（蓄電モジュール積層体２側の面）には、電気絶縁性を有するフィルムＦが設けられている。フィルムＦにより、エンドプレート８と導電板５との間が絶縁されている。
【００２０】
エンドプレート８の縁部には、蓄電モジュール積層体２よりも外側となる位置に挿通孔８ａが設けられている。締結ボルト９は、一方のエンドプレート８の挿通孔８ａから他方のエンドプレート８の挿通孔８ａに向かって通され、他方のエンドプレート８の挿通孔８ａから突出した締結ボルト９の先端部分には、ナット１０が螺合されている。これにより、蓄電モジュール４及び導電板５がエンドプレート８によって挟持されて蓄電モジュール積層体２としてユニット化されると共に、蓄電モジュール積層体２に対して積層方向に拘束荷重が付加される。
【００２１】
次に、蓄電モジュール４の構成について更に詳細に説明する。図２は、図１に示された蓄電モジュールの内部構成を示す概略断面図である。図２に示すように、蓄電モジュール４は、電極積層体１１と、電極積層体１１を封止（シール）する樹脂製のシール部材１２とを備えている。電極積層体１１は、セパレータ１３を介して蓄電モジュール４の積層方向Ｄ１に沿って積層された複数の電極によって構成されている。これらの電極は、複数のバイポーラ電極１４の積層体と、負極終端電極１８と、正極終端電極１９とを含む。
【００２２】
バイポーラ電極１４は、電極板１５と、電極板１５の一方面１５ａに設けられた正極活物質層１６と、電極板１５の他方面１５ｂに設けられた負極活物質層１７とを有する。つまり、蓄電モジュール４では、電極板１５と電極板１５の一方面１５ａに設けられた正極活物質層１６と電極板１５の他方面１５ｂに設けられた負極活物質層１７とを有する複数のバイポーラ電極１４がセパレータ１３を介して積層されている。
【００２３】
正極活物質層１６は、正極活物質を含む正極スラリーを塗工することにより形成されている。負極活物質層１７は、負極活物質を含む負極スラリーを塗工することにより形成されている。電極積層体１１において、一のバイポーラ電極１４の正極活物質層１６は、セパレータ１３を挟んで積層方向Ｄ１に隣り合う一方のバイポーラ電極１４の負極活物質層１７と対向している。電極積層体１１において、一のバイポーラ電極１４の負極活物質層１７は、セパレータ１３を挟んで積層方向Ｄ１に隣り合う他方のバイポーラ電極１４の正極活物質層１６と対向している。
【００２４】
電極積層体１１において、積層方向Ｄ１の一端には負極終端電極１８が配置され、積層方向Ｄ１の他端には正極終端電極１９が配置されている。負極終端電極１８は、電極板１５、及び電極板１５の他方面１５ｂに設けられた負極活物質層１７を含んでいる。負極終端電極１８の負極活物質層１７は、セパレータ１３を介して積層方向Ｄ１の一端のバイポーラ電極１４の正極活物質層１６と対向している。負極終端電極１８の電極板１５の一方面１５ａには、蓄電モジュール４に隣接する一方の導電板５が接触している。
【００２５】
正極終端電極１９は、電極板１５、及び電極板１５の一方面１５ａに設けられた正極活物質層１６を含んでいる。正極終端電極１９の正極活物質層１６は、セパレータ１３を介して積層方向Ｄ１の他端のバイポーラ電極１４の負極活物質層１７と対向している。正極終端電極１９の電極板１５の他方面１５ｂには、蓄電モジュール４に隣接する他方の導電板５が接触している。
【００２６】
電極板１５は、金属製であり、例えばニッケル又はニッケルメッキ鋼板からなる。電極板１５は、例えばニッケルからなる矩形の金属箔や箔状の鋼板にニッケルメッキを施した矩形の金属箔などである。電極板１５の外縁部１５ｃは、矩形枠状をなし、正極活物質及び負極活物質が塗工されない未塗工領域となっている。電極積層体１１のバイポーラ電極１４、負極終端電極１８及び正極終端電極１９の電極板１５のそれぞれの外縁部１５ｃに１次シール２１が設けられている。
【００２７】
正極活物質層１６を構成する正極活物質としては、例えば水酸化ニッケルが挙げられる。負極活物質層１７を構成する負極活物質としては、例えば水素吸蔵合金が挙げられる。本実施形態では、電極板１５の他方面１５ｂにおける負極活物質層１７の形成領域は、電極板１５の一方面１５ａにおける正極活物質層１６の形成領域に対して一回り大きくなっている。
【００２８】
セパレータ１３は、例えばシート状に形成されている。セパレータ１３としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン系樹脂からなる多孔質フィルム、ポリプロピレン、メチルセルロース等からなる織布又は不織布等が例示される。セパレータ１３は、フッ化ビニリデン樹脂化合物で補強されたものであってもよい。なお、セパレータ１３は、シート状に限られず、袋状のものを用いてもよい。
【００２９】
シール部材１２は、例えば絶縁性の樹脂によって、全体として矩形の筒状に形成されている。シール部材１２は、電極板１５の外縁部１５ｃを包囲するように電極積層体１１の側面１１ａに設けられている。シール部材１２は、側面１１ａにおいて外縁部１５ｃを保持している。シール部材１２は、電極板１５の外縁部１５ｃに接合された複数の１次シール２１と、側面１１ａに沿って１次シール２１を外側から包囲し、１次シール２１のそれぞれに接合された２次シール２２とを有している。１次シール２１及び２次シール２２は、例えば、耐アルカリ性を有する絶縁性の樹脂である。１次シール２１及び２次シール２２の構成材料としては、例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、変性ポリフェニレンエーテル（変性ＰＰＥ）などが挙げられる。
【００３０】
１次シール２１は、電極板１５の一方面１５ａにおいて外縁部１５ｃの全周にわたって連続的に設けられ、積層方向Ｄ１から見て矩形枠状をなしている。本実施形態では、バイポーラ電極１４の電極板１５のみならず、負極終端電極１８の電極板１５及び正極終端電極１９の電極板１５に対しても１次シール２１が設けられている。負極終端電極１８では、電極板１５の一方面１５ａの外縁部１５ｃに１次シール２１が設けられ、正極終端電極１９では、電極板１５の一方面１５ａ及び他方面１５ｂの双方の外縁部１５ｃに１次シール２１が設けられている。
【００３１】
１次シール２１は、例えば超音波又は熱によって電極板１５の一方面１５ａに溶着され、気密に接合されている。１次シール２１は、例えば積層方向Ｄ１に所定の厚さを有するフィルムである。１次シール２１の内側は、積層方向Ｄ１に互いに隣り合う電極板１５の外縁部１５ｃ同士の間に位置している。１次シール２１の外側は、電極板１５の外縁部１５ｃよりも外側に張り出しており、その先端部分は、２次シール２２に埋設されている。積層方向Ｄ１に沿って互いに隣り合う１次シール２１同士は、互いに離間していてもよく、接していてもよい。また、１次シール２１の外縁部分同士は、例えば熱板溶着などによって互いに接合されていてもよい。電極板１５と１次シール２１とが重なる領域は、電極板１５と１次シール２１との接合領域Ｋとなっている。
【００３２】
２次シール２２は、電極積層体１１及び１次シール２１の外側に設けられ、蓄電モジュール４の外壁（筐体）を構成している。２次シール２２は、例えば樹脂の射出成形によって形成され、積層方向Ｄ１に沿って電極積層体１１の全長にわたって延在している。２次シール２２は、積層方向Ｄ１を軸方向として延在する矩形の枠状を呈している。２次シール２２は、例えば射出成形時の熱によって１次シール２１の外表面に溶着されている。
【００３３】
１次シール２１及び２次シール２２は、隣り合う電極の間に内部空間Ｖを形成すると共に内部空間Ｖを封止する。より具体的には、２次シール２２は、１次シール２１と共に、積層方向Ｄ１に沿って互いに隣り合うバイポーラ電極１４の間、積層方向Ｄ１に沿って互いに隣り合う負極終端電極１８とバイポーラ電極１４との間、及び積層方向Ｄ１に沿って互いに隣り合う正極終端電極１９とバイポーラ電極１４との間をそれぞれ封止している。
【００３４】
これにより、隣り合うバイポーラ電極１４の間、負極終端電極１８とバイポーラ電極１４との間、及び正極終端電極１９とバイポーラ電極１４との間には、それぞれ気密に仕切られた内部空間Ｖが形成されている。この内部空間Ｖには、例えば水酸化カリウム水溶液等のアルカリ溶液を含む電解液（不図示）が収容されている。電解液は、セパレータ１３、正極活物質層１６、及び負極活物質層１７内に含浸されている。シール部材１２の側面には、内部空間Ｖに電解液を注入するための注液口が設けられている。
【００３５】
以下、本実施形態のセパレータ供給装置について説明する。図３及び図４に示される本実施形態のセパレータ供給装置１００は、セパレータ１３を介して積層された複数のバイポーラ電極１４を備える蓄電モジュール４のセパレータ１３を所定位置に供給する。本実施形態のセパレータ供給装置１００は、原料ロール１０１、搬送ローラ１０２、ニップローラ１０３、カッタ１０４、滑動面部１０５、停止部１０６、気体噴出部１０７、高電圧電源１０８、除電部１０９及び吸着搬送部１１０を備える。
【００３６】
原料ロール１０１は、シート状に切断されるセパレータ１３の原料となる上述したポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂からなる帯状の多孔質フィルム等を供給する。搬送ローラ１０２及びニップローラ１０３は、セパレータ１３の原料となる帯状の多孔質フィルム等をカッタ１０４の位置まで搬送する。カッタ１０４は、セパレータ１３の原料となる帯状の多孔質フィルム等を蓄電モジュール４でセパレータ１３として適用される大きさのシートに切断し、切断されたセパレータ１３を滑動面部１０５に供給する。
【００３７】
滑動面部１０５は、重力によりセパレータ１３が滑動する水平方向から傾斜した滑動面１０５ｓを有する。図４に示すように、滑動面部１０５は、滑動面１０５ｓにセパレータ１３を案内するための案内部材１０５ｇを有する。滑動面部１０５の滑動面１０５ｓは各部で異なる傾斜角を有していてもよい。また、滑動面部１０５の案内部材１０５ｇは、直線方向以外に湾曲した方向にセパレータ１３を案内してもよい。また、案内部材１０５ｇは、滑動面１０５ｓにおいてセパレータ１３を案内する方向を変更可能にされていてもよい。図３及び図４に示されるように、滑動面１０５ｓには、多数の孔部１０５ｈが設けられている。
【００３８】
停止部１０６は、滑動面１０５ｓを滑動したセパレータ１３を所定位置に停止させる。本実施形態では、停止部１０６は、滑動面１０５ｓの下端部から垂直に突出した壁面である。なお、停止部１０６は滑動面１０５ｓの下端部以外の部位に設けられていてもよい。また、例えば、案内部材１０５ｇが滑動面１０５ｓにおいてセパレータ１３を案内する方向を変更可能である場合には、停止部１０６は滑動面１０５ｓの複数箇所に設けられていてもよい。
【００３９】
気体噴出部１０７は、滑動面１０５ｓに設けられた孔部１０５ｈから空気等の気体を噴出させる。気体噴出部１０７は、具体的には滑動面部１０５に空気を供給するポンプである。高電圧電源１０８は、例えば、３ｋＶ以上の電圧を除電部１０９に印加する。除電部１０９は、気体噴出部１０７が孔部１０５ｈから噴出させる気体に電荷を帯電させることにより、セパレータ１３に帯電した電荷を除去する。
【００４０】
吸着搬送部１１０は、停止部１０６により停止させられたセパレータ１３を蓄電モジュール４の製造工程に搬送する。吸着搬送部１１０は、例えば、真空ポンプによる吸引によってチャックとセパレータ１３との間に真空を形成することにより、セパレータ１３を吸着する。なお、停止部１０６が滑動面１０５ｓの複数箇所に設けられている場合には、吸着搬送部１１０は停止部１０６のそれぞれについて複数設けられていてもよい。以上説明した本実施形態のセパレータ供給装置１００により、セパレータ１３を蓄電モジュール４の製造工程の所定位置に供給しつつ、蓄電モジュール４を製造する蓄電モジュールの製造方法が行われる。
【００４１】
本実施形態によれば、電極板１５と電極板１５の一方面１５ａに設けられた正極活物質層１６と電極板１５の他方面１５ｂに設けられた負極活物質層１７とを有する複数のバイポーラ電極１４がセパレータ１３を介して積層された蓄電モジュール４のセパレータ１３を供給するためのセパレータ供給装置１００において、滑動面部１０５の水平方向から傾斜した滑動面１０５ｓを重力によりセパレータ１３が滑動し、停止部１０６により滑動面１０５ｓを滑動したセパレータ１３が停止させられ、気体噴出部１０７により滑動面１０５ｓに設けられた孔部１０５ｈから気体が噴出させられるため、弾性に乏しいセパレータ１３が滑動面１０５ｓをスムーズに流れ易くなる。また、除電部１０９により気体噴出部１０７が孔部１０５ｈから噴出させる気体に電荷を帯電させることによってセパレータ１３に帯電した電荷が除去されるため、帯電し易いセパレータ１３が滑動面１０５ｓに付着し難くなる。したがって、セパレータ１３の供給が停止することを抑制することができる。
【００４２】
また、本実施形態によれば、案内部材１０５ｇにより、滑動面１０５ｓを滑動するセパレータ１３が案内されるため、セパレータ１３を滑動面１０５ｓの任意の位置に案内してから、セパレータ１３を停止部１０６により停止させることができる。
【００４３】
また、本実施形態によれば、本実施形態のセパレータ供給装置１００によりセパレータ１３が所定位置に供給されつつ蓄電モジュール４が製造されるため、セパレータ１３の供給が停止することが低減され、蓄電モジュール４の生産性を向上させることができる。
【００４４】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明されたが、本発明は上記実施形態に限定されない。
【符号の説明】
【００４５】
１…蓄電装置、２…蓄電モジュール積層体、３…拘束部材、４…蓄電モジュール、５…導電板、５ａ…流路、６…正極端子、７…負極端子、８…エンドプレート、８ａ…挿通孔、９…締結ボルト、１０…ナット、１１…電極積層体、１１ａ…側面、１２…シール部材、１３…セパレータ、１４…バイポーラ電極、１５…電極板、１５ａ…一方面、１５ｂ…他方面、１５ｃ…外縁部、１６…正極活物質層、１７…負極活物質層、１８…負極終端電極、１９…正極終端電極、２１…１次シール、２２…２次シール、１００…セパレータ供給装置、１０１…原料ロール、１０２…搬送ローラ、１０３…ニップローラ、１０４…カッタ、１０５…滑動面部、１０５ｓ…滑動面、１０５ｈ…孔部、１０５ｇ…案内部材、１０６…停止部、１０７…気体噴出部、１０８…高電圧電源、１０９…除電部、１１０…吸着搬送部、Ｆ…フィルム、Ｄ１…積層方向、Ｖ…内部空間、Ｋ…接合領域。
【図１】
2020136250.tif 000003
【図２】
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【図３】
2020136250.tif 000005
【図４】
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