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电池知识
电池知识
目录
电池的种类1
充电电池的种类7
电池充电的名词解释8
关于CRV3,CR123和CR2锂电池和镍氢充电电池9
数码电池的种类及介绍11
电池的型号12
电池的种类
电池是指能将化学能、内能、光能、原子能等形式的能直接转化为电能的装置.最早的电池我们可以追溯到两百年以前意大利物理学家伏打发明的伏打电池,它使人们第一次获得了比较稳定而持续的电流,具有划时代的意义.在伏打电池原理和研发精神的指引下,人们通过不断努力,开发了一代又一代的新型电池,从人们普遍使用的干电池到新型的太阳能电池、锂聚合物电池和燃料电池等等,不仅在电池容量、体积、使用方便程度等方面有很大突破,更重要的是在这些新型电池的研发过程中,渗透着人们强烈的绿色环保意识,电池的开发、发展正以绿色环保作为重要的指导精神.
一、依材质区分:
碳锌电池
亦称为锌锰电池,是目前最普遍之干电池,它有价格低廉和使用安全可靠的特点,基于环保因素的考量,由于仍含有镉之成份,因此必须回收,以免对地球环境造成破坏.
碱性电池
亦称为碱性干电池,适用于需放电量大及长时间使用.电池内阻较低,因此产生之电流较一般锰电池为大,而环保型含汞量只有0.025%,无须回收.
水银电池
水银电池,因为污染和电容量之故现已逐渐被锂-锰配方取代
锂电池
镍镉充电电池
已为大众早期广泛使用,可重覆约500次之充放电,但约10次充放电后即会产生记忆效应;另一个缺点是,在充放电时,阴极会长出镉的针状结晶,有时会穿透分隔物而引起内部枝状晶体式的短路.由于含有镉之成份,因此必须回收.
镍氢充电电池
它是使用氧化镍作为阳极,以及吸收了氢的金属合金作为阴极,一般可进行500次以上的充放电循环.由于不含汞及镉之原料,不必回收.
锂充电电池
铅酸电池
太阳能电池
在化学电池中,根据能否用充电方式恢复电池存储电能的特性,可以分为一次电池(也称原电池)和二次电池(又名蓄电池,俗称可充电电池,可以多次重复使用)两大类.
一次电池又可分为普通锌锰(中性锌锰)、碱性锌锰、锌汞、锌空、镁锰和锌银六个系列;二次电池主要有镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、碱锰充电电池和铅蓄电池等类型.
在数码设备中,常用的电池类型是干电池(包括碱性电池)、镍镉电池、镍氢电池和锂离子电池等.
干电池:
这是使用最普遍的电池类型之一,很多人用过干电池,但了解其构造的人却不多.一般我们常用的干电池又称为锌锰电池.可分为碳锌电池和氯化锌电池,其优点是能量密度较高,电流密度适当,易实现机械化生产等.但很可惜的是由于能量密度不足,一般这种电池只用于耗电量较小的电子产品,如:
闹钟,计算器等.如果你打算用他来驱动你的数码相机恐怕你会大失所望.
圆筒型锌锰电池因隔离物的区别可分为糊式锌锰电池和纸板锌锰电池.其中纸板锌锰电池因配方组成的差异引起电性能的不同,又分为C型纸板电池(碳锌电池),也称为高容量电池;P型纸板电池(氯化锌电池),又称为高功率电池.,一般超市或零售市场上的干电池皆为此类电池,其标示为SuperHeavyDuty."C"型的电力容量较"P"型电池低约20%,一般随货赠送的电池多为此类电池,干电池的包装分为纸壳("C"型常用),PVC,铁壳及铅皮等四类包装,同时依含汞量(基本标准为15ppm)来区分还有环保和非环保之不同.
碱性锌-锰电池:
是干电池中的一个重要角色.这一类的电池就是我们常称的“碱性电池”,由于电容量大,电流强使用上又持久,市场上对此类电池的需求越来越高.然而,部分厂商的碱性电池为非环保的含汞电池,原因是此类电池如在成份中加入氧化银可提升其电容量约30%以上,但同时零售价格也相对提高.迄今为止,碱性电池是最成功的高容量电池,也是目前最具性能价格比的电池之一,它改变了传统电池的内部结构和电化学系统,同过采用极纯净极活跃的正负极材料,它的放电容量达到了普通干电池的5-7倍,存储寿命也超过了普通电池的两倍.另一方面,碱性电池也因为它完美的放电曲线而倍受青睐,特别适用于需要持续大电流放电的场合,如相机,电动玩具,BP机,WALKMAN,电动剔须刀等.
镍锰电池:
这是2002年三月发表的最新电池品种-碱性镍-锰大电流电池.由于数码相机的耗电量大,一般的碱性电池在电力完全用完前,电流就无法推动,形成浪费.新一代的镍锰电池在电池的正极材料中采用了往常仅加在镍氢电池当中的“氢氧化镍NiOH”,成功开发出了电量不易随使用时间而下降的新型电池.这种电池不仅具有较大的电流,同时耐力也比一般碱性电池增强1.5~5倍.
镍镉电池:
镍镉电池是最早应用于手机、笔记本电脑等设备的电池种类,它具有良好的大电流放电特性、耐过充放电能力强、维护简单.镍镉电池最致命的缺点是,在充放电过程中如果处理不当,会出现严重的“记忆效应”,使得服务寿命大大缩短.所谓“记忆效应”就是电池在充电前,电池的电量没有被完全放尽,久而久之将会引起电池容量的降低,在电池充放电的过程中(放电较为明显),会在电池极板上产生些许的小气泡,日积月累这些气泡减少了电池极板的面积也间接影响了电池的容量.当然,我们可以通过掌握合理的充放电方法来减轻“记忆效应”.此外,镉是有毒的,因而镍镉电池不利于生态环境的保护.众多的缺点使得镍镉电池已基本被淘汰出数码设备电池的应用范围.
镍镉电池的包装分为零售用的正极凸头和组装用的正极平头包装两种,在容量上没有差异.在充电回路也和下面所介绍的镍氢电池类似,采用1.6倍电压充电.通常镍镉电池的充电次数为300~800次,在充放电达500次后电容量会下降至约80%.镍镉电池的记忆效应比镍氢电池来的严重.所以必须在完全没电时才可进行充电,以确保使用寿命.
镍氢电池:
镍氢电池是早期的镍镉电池的替代产品,不再使用有毒的镉,可以消除重金属元素对环境带来的污染问题.它是使用氧化镍作为阳极,以及吸收了氢的金属合金作为阴极,由于此合金可吸收高达本身体积100倍的氢,储存能力极强.镍氢电池的能量密度比镍镉电池大,其容量约为镍镉电池的数倍;另外,它具有同镍镉电池的1.2伏电压,及自身放电特性,可在一小时内再充电,内阻较低,一般可进行500次以上的充放电循环.镍氢电池具有较大的能量密度比,这意味着可以在不为数码设备增加额外重量的情况下,使用镍氢电池能有效地延长设备的工作时间.同时镍氢电池在电学特性方面与镍镉电池亦基本相似,在实际应用时完全可以替代镍镉电池,而不需要对设备进行任何改造.镍氢电池另一个优点是:
大大减小了镍镉电池中存在的“记忆效应”,这使镍氢电池可以更方便地使用.
锂-锰电池:
在介绍锂电池前,我们先来了解一下锂电池的种类.锂电池是目前使用最多锂钮扣电池(最早我们称为水银电池,因为污染和电容量之故线已逐渐被锂-锰配方取代)基本电压为3.0V,最高电容量可达1200mAH.此电池可设计成轻薄短小且容量高的状况.加上放电曲线稳定,因此许多高科技产品如主机板都使用它来当记忆体的备用电池.此外,被设计成圆柱型的锂电池则具有高容量,低内阻,可以瞬间放出大电流,是照相机电池市场的极佳选择.不过,因为它的原料金属锂具有相当高的化学活性,因此不宜使用过多于同一电池中,以避免有产生爆炸的危险.
锂-亚硫酸氯:
此系列电池是目前锂电池中放电压最高的一种电池,可达3.6V!
其在常温中以等电流密度放电时,放电曲线极为平坦.在摄氏-40度的情况下这类电池的电容量还可以维持在常温容量的50%左右,因此其具有极为优良的低温操作性能.再加上其年自放电率约为2%左右,所以贮存寿命可长达10年以上,目前和锂-锰电池分占依次锂电池的两大市场.
锂离子电池和其它金属锂电子一样具有输出高电压的能力,3.0~4.0V,且比金属锂更安全,因为它是采锂离子状态,Li-Ion电池没有可流动的液态电解质而改以聚合物电解质导电.其后,美国贝尔实验室提出了新的锂电池设计理念,“塑料锂离子电池”.和Li-Ion不同的是隔膜材料和电解质的状态,在三种基层材料(正负极和隔膜)的最佳粘结剂为聚四氟乙烯(PTFE),采用50%PTFE乳剂,经过处理和定尺寸一次碾压,构成Li-Ion电池本体.
锂离子电池具有重量轻、容量大、无记忆效应等优点,因而得到了普遍应用——现在的许多数码设备都采用了锂离子电池作电源,尽管其价格相对来说比较昂贵.锂离子电池与镍氢电池相比,重量较镍氢轻30~40%,能量比却高出60%.正因为如此,锂离子电池生产和销售量正逐渐超过镍氢电池.锂离子电池的能量密度很高,它的容量是同重量的镍氢电池的1.5~2倍,充放电次数可达500次以上,而且具有很低的自放电率.此外,锂离子电池几乎没有“记忆效应”以及不含有毒物质等优点也是它广泛应用的重要原因.
碱锰充电电池:
是在碱性锌锰电池的基础上发展起来的,由于应用了无汞化的锌粉及新型添加剂,故又称为无汞碱锰电池.这种电池在不改变原碱性电池放电特性的同时,又能充电使用几十次到几百次,比较经济实惠.
锂聚合物电池(又称高分子锂电池):
具有能量密度高、更小型化、超薄化、轻量化,以及高安全性和低成本等多种明显优势,是一种新型电池.在形状上,锂聚合物电池具有超薄化特征,可以配合各种产品的需要,制作成任何形状与容量的电池.该类电池可以达到的最小厚度为0.5mm,想象一下今后的电池可以薄得像信用卡一样,是不是觉得很不可思议?
铅蓄电池:
常用的充电电池除了上述介绍的锂电池之外,铅酸电池也是非常重要的一个电池系统.但其体积和重量一直无法获得有效的改善,因此目前最常见还是使用在汽车、摩托车发动之上.铅酸电池最大的改良,则是新近采用高效率氧气重组技术完成水份再生,藉此达到完全密封不需加水的目的,而制成的“免加水电池”其寿命可长达4年(单一极板电压2V).
燃料电池:
是一种将氢和氧的化学能通过电极反应直接转换成电能的装置.具体地说,燃料电池是利用水的电解的逆反应的“发电机”.电池工作时需要连续地供给活物质(起反应的物质)——燃料和氧化剂,这又和其它普通化学电池不大一样.燃料电池的优点是能量转换效率高、可靠性高、工作时无噪声、无尘埃、无辐射,是一种清洁的能源.这种小型设备可以为手机、笔记本电脑、PDA和其他一些便携设备提供能量,和目前所使用的锂离子电池相比,重量只相当于原有锂离子电池一半的燃料电池就可以提供约4倍的电池能量.不过这样的设备目前还处于试验当中.
依外形区分
一般圆柱形 例:
1号/2号/5号/7号等,适用于一般电子商品。
钮扣形 例:
水银电池,适用于电子表、助听器等。
方形 例:
9V电池,适用于无线麦克风、玩具等。
薄片形 例:
太阳能电池板,适用于计算机、户外建物。
依使用次数区分
一次电池:
用完即丢,无法重复使用者,如:
碳锌电池、碱性电池、水银电池、锂电池。
二次电池:
可充电重复使用者,如:
镍镉充电电池、镍氢充电电池、锂充电电池、铅酸电池、太阳能电池。
依用途区分
工业用,例:
工厂使用于产品内建者,属特定外型或多粒组成,如:
电动工具、通讯用电池等。
消费性使用,例:
一般消费者使用,可于市面购置更换者,使用量最多的为圆柱形凸头电池。
服务寿命
电池是一种化学物质,因而也是有一定服务寿命的,诸如干电池(包括普通的碱性电池)等一次电池是不能充电的,服务寿命当然只有一次。
对于充电电池,一般我们以充电次数来衡量其服务寿命的长短。
镍镉电池的循环使用寿命在300~700次左右,镍氢电池的可充电次数一般为400~1000次,锂离子电池为500~800次。
充电电池的服务寿命不仅受制作电池采用的原料、制作工艺等因素的影响,还与电池的充放电方法及实际使用情况有密切关系。
例如,某人于1985年开始使用的6节HITACHI(日立)镍镉电池,一直到现在还在继续使用,只是电池容量有些降低了。
看来,只要使用方法合理,充电电池是完全可以达到甚至大大超过标称的服务寿命的。
干电池carbon-zincdrybatteries
碱锰电池alkaline
一次性电池manganesebatteries)primarybatteries
锂电池lithiumbatteries
铅酸电池leadbatteries
化学电池
二次电池
镍镉电池(Ni-Cd)chemicalbatteries(secondarybatteries
镍氢电池Ni-MH
锂离子电池Li-ion
其它other
燃料电池fuelcell
物理电池physicalenergy
太阳电池solarcellbatteries
微生物电池
常用设备
常用电池
一次/二次电池
酸性/碱性/有机类
常见尺寸
汽车用启动电源
铅酸电池
二次电池
酸性
方型
普通摄像机电池
铅酸电池
二次电池
酸性
方型
火车启动电源、电动车
镍镉/镍氢电池
二次电池
碱性
方性、圆柱型
手机电池
镍氢/锂电池
二次电池
碱性/有机介质
方型
手电筒
锌锰电池
一次电池
酸性/中性/碱性
1号/2号/5号
传呼机
锌锰电池
一次电池
碱性
5号/7号
高档模拟相机
锂电池
一次电池
有机介质
圆柱型
具体解释参考:
电池有多少种类?
化学电池按工作性质可分为:
一次电池(原电池);二次电池(可充电电池)铅酸蓄电池。
其中:
一次电池可分为:
糊式锌锰电池、纸板锌锰电池、碱性锌锰电池、扣式锌银电池、扣式锂锰电池、扣式锌锰电池、锌空气电池、一次锂锰电池等。
二次电池可分为:
镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池、二次碱性锌锰电池等。
铅酸蓄电池可分为:
开口式铅酸蓄电池、全密闭铅酸蓄电池。
什么是锌-锰干电池?
锌-锰电池又称勒兰社(Leclanche)电池,是法国科学家勒兰社(Leclanche)于1868年发明的由锌(Zn)作负极,二氧化锰(MnO2)为正极,电解质溶液采用中性氯化铵(NH4C1)、氧化锌(ZnC12)的水溶液,面淀粉或浆层纸作隔离层制成的电池称锌锰电池,由于其电解质溶液通常制成凝胶状或被吸附在其它载体上而呈现不流动状态,故又称锌锰干电池。
按使用隔离层区分为糊式和板式电池两种,板式又按电解质液不同分铵型和锌型电池纸板电池两种。
什么是碱性锌锰电池?
指20世纪中期在锌锰电池基础上发展起来的,是锌锰电池的改进型。
电池使用氢氧化钾(KOH)或氢氧化钠(NaOH)的水溶液做电解质液,采用了与锌锰电池相反的负极结构,负极在内为膏状胶体,用铜钉做集流体,正极在外,活性物质和导电材料压成环状与电池外壳连接,正、负极用专用隔膜隔开制成的电池。
电池由哪几部分构成?
任何一种电池由四个基本部件组成,四个主要部件是两个不同材料的电极、电解质、隔膜和外壳。
什么是绿色环保电池?
指近年来已投入使用和正在研制的一类高性能、无污染电池,包括目前已投入使用的金属氢化物镍蓄电池、锂离子蓄电池,正在推广使用的无汞碱性锌锰原电池,及燃料电池、太阳能电池(光伏电池)等。
什么是铅酸蓄电池?
1859年法国普兰特(Plante)发现,由正极板、负极板、电解液、隔板、容器(电池槽)等5个基本部分组成。
用二氧化铅作正极活性物质,铅作负极活性物质,硫酸作电解液,微孔橡胶、烧结式聚氯乙烯、玻璃纤维、聚丙烯等作隔板制成的电池。
什么是镉镍电池和金属氢化物电池?
二者均采用氧化镍或氢氧化镍作正极,以氢氧化钾或氢氧化钠的水溶液作电解质溶液,金属镉或金属氢化物作负极。
金属氢化物电池为20世纪80年代末,利用吸氢合金和释放氢反应的电化学可逆性发明制成,是小型二次电池主导产品。
什么是锂电池?
指以金属锂或锂的化合物作活性物质的电池通称锂电池,分为一次锂电池和二次锂电池。
什么是锂离子电池?
指能使锂离子嵌入和脱嵌的碳材料代替纯锂作负极,锂的化合物作正极,混合电解液作电解质液制成的电池。
什么是燃料电池?
指一种利用燃料(如氢气或含氢燃料)和氧化剂(如纯氧或空气中的氧)直接连接发电的装置。
它具有效率高、电化学反应转换效率可达40%以上,且无污染气体排出的特点。
化学电池中的主要成分:
什么是锌?
锌是一种灰白色金属,微带蓝色。
符号Zn,原子序数30,比重7.14g/cm3,熔点419.5摄氏度,沸点907摄氏度,锌广泛用于电镀工业及制造黄铜等,锌粉是有机合成工业重用的还原剂。
锌在自然界以闪锌矿、菱锌矿的形式存在,锌矿常与铅、银、镉等共存成为多金属矿。
什么是锰?
锰是自然界分布较广的一种元素,约占地壳重量的0.085%,它主要以氧化物形式存在。
锰是银灰色金属,符号Mn,原子序数25,原子量54.94,比重7.4g/cm3,熔点1250摄氏度,是一种难熔的重金属。
锰是炼钢工业不可缺少的原料,在自然界中主要以软锰矿形式存在。
什么是汞?
汞俗称"水银",符号Hg,原子量200.6,为银白色液态金属,易流动,密度13.546g/cm3,熔点38.89摄氏度沸点356.95摄氏度,汞蒸气吸入人体会产生慢性中毒,汞用于制水银灯等,广泛用于科学测量仪器中。
什么是镍?
镍为银白色金属,符号Ni,原子量58.69,密度8.902g/cm3。
镍能与许多金属组成合金,主要与铁作合金,以制造特种钢,在现代各项工业中都得到广泛利用。
什么是镉?
镉是银白色软金属,符号Cd,原子序数48,原子量112.41,密度8.64g/cm3,熔点320.9摄氏度,沸点767.3摄氏度。
镉主要存在于锌的各类矿石中,镉抗腐蚀性强,熔点低,具有优良的导电性能,在工业上用途极广。
什么是锂?
锂是银白色金属,符号Li,原子序数3,原子量6.94,锂质软,易受空气氧化而变暗,通常储存在液体石蜡中,是比重最轻而比热最大的金属。
可制合金,锂在原子能工业中有重要用途。
充电电池的种类
镍镉电池(Ni-Cd)
电压:
1.2V
使用寿命为:
500次
放电温度为:
-20度~60度
充电温度为:
0度~45度
备注:
耐过充能力较强。
镍氢电池(Ni-MH)
电压:
1.2V
使用寿命为:
1000次
放电温度为:
-10度~45度
充电温度为:
10度~45度
备注:
目前最高容量是2100mAh左右。
锂离子电池(Li-lon)
电压:
3.6V
使用寿命为:
500次
放电温度为:
-20度~60度
充电温度为:
0度~45度
备注:
重量比镍氢电池轻30%~40%,容量高出镍氢电池60%以上。
但是不耐过充,如果过充会造成温度过高而破坏结构=>爆炸。
锂聚合物电池(Li-polymer)
电压:
3.7V
使用寿命为:
500次
放电温度为:
-20度~60度
充电温度为:
0度~45度
备注:
锂电的改良型,没有电池液,而改用聚合物电解质,可以做成各种形状,比锂电池稳定。
铅酸电池(Sealed)
电压:
2V
使用寿命为:
200~300次
放电温度为:
0度~45度
充电温度为:
0度~45度
备注:
就是一般车用电瓶(它是以6个2V串联成12V的),免加水的电池使用寿命长达10年,但体积和最量是最大的。
电池充电的名词解释
充电率(C-rate)
C是Capacity的第一个字母,用来表示电池充放电时电流的大小数值。
例如:
充电电池的额定容量为1100mAh时,即表示以1100mAh(1C)放电时间可持续1小时,如以200mA(0.2C)放电时间可持续5小时,充电也可按此对照计算。
终止电压(Cut-offdischargevoltage)
指电池放电时,电压下降到电池不宜再继续放电的最低工作电压值。
根据不同的电池类型及不同的放电条件,对电池的容量和寿命的要求也不同,因此规定的电池放电的终止电压也不相同。
开路电压(OpencircuitvoltageOCV)
电池不放电时,电池两极之间的电位差被称为开路电压。
电池的开路电压,会依电池正、负极与电解液的材料而异,如果电池正、负极的材料完全一样,那么不管电池的体积有多大,几何结构如何变化,起开路电压都一样的。
放电深度(DepthofdischargeDOD)
在电池使用过程中,电池放出的容量占其额定容量的百分比,称为放电深度。
放电深度的高低和二次电池的充电寿命有很深的关系,当二次电池的放电深度越深,其充电寿命就越短,因此在使用时应尽量避免深度放电。
过放电(Overdischarge)
电池若是在放电过程中,超过电池放电的终止电压值,还继续放电时就可能会造成电池内压升高,正、负极活性物质的可逆性遭到损坏,使电池的容量产生明显减少。
过充电(Overcharge)
电池在充电时,在达到充满状态后,若还继续充电,可能导致电池内压升高、电池变形、漏夜等情况发生,电池的性能也会显著降低和损坏。
能量密度(Energydensity)
电池的平均单位体积或质量所释放出的电能。
一般在相同体积下,锂离子电池的能量密度是镍镉电池的2.5倍,是镍氢电池的1.8倍,因此在电池容量相等的情况下,锂离子电池就会比镍镉、镍氢电池的体积更小,重量更轻。
自我放电(Selfdischarge)
电池不管在有无被使用的状态下,由于各种原因,都会引起其电量损失的现象。
若是以一个月为单位来计算的话,锂离子电池自我放电约是1%-2%、镍氢电池自我放电约3%-5%。
充电循环寿命(Cyclelife)
充电电池在反复充放电使用下,电池容量回逐渐下降到初期容量的60%-80%。
记忆效应(Memoryeffect)
在电池充放电过程中,会在电池极板上产生许多小气泡,时间一久,这些气泡会减少电池极板的面积,也间接影响电池的容量。
新买的充电电池充电要8-12小时吗?
不论任何电池都有自我放电的特性,所以当新充电电池到你手中时,这中间可能充电电池已经经过了一段时间的自我放电了。
这就是充电电池内部的化学原料已经历一段时间没有使用,出现“钝化”状态,无法充分发挥化学反应,提供足够的电压。
在这种情况下,第一次使用充电电池时,一定要将充电电池充满,让电压恢复到原有的水平。
事实上,如果你的充电电池长时间没有使用,也一样会产生这种“钝化”现象,而且情况会更严重。
最好能对充电电池进行3次充放电的过程,将有助充电电池的活化作用。
让充电电池内部的化学物质可以充分发挥应有的效果(镍镉电池)。
有时新购买的充电电池,放进充电器的时候,会在还没充饱电之前充电器就停止充电了。
当遇见这种问题的时候,你只要将充电电池移开充电器,然后在放进充电器继续充电。
这对于新充电电池是很正常的现象,不是你购买到不良的充电电池(镍氢、锂离子电池)。
一般来说对充电的时间不能太久,最多12小时就足够,如果一旦过度充电就会对充电电池造成损坏。
如何计算充电时间?
充电时间(小时)=充电电池容量(mAh)/充电电流(mA)*1.5的系数
假如你用1600mAh的充电电池,充电器用400mA的电流充电,则充电时间为:
600/400*1.5=6小时(注意:
这种方法不适用新购买或长期未使用的充电电池)
镍氢充电电池和锂离子充电电池其实也是有记忆效应,使用起来真的不用放电吗?
其实上镍氢充电电池和锂离子充电电池的记忆效应是十分轻微的,并不值得我们去注意它。
(请注意看到这里时,就不要利用充电器的放电功能对镍氢充电电池和锂离子充电电池进行放电动作,尤其是锂离子充电电池,由于本身的材质因数,并不允许电池本身能够
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