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Utilización del hidrógeno como fuente de energía limpia F.P.
Así han evolucionado los coches y camiones de hidrógeno en 25 años

Así han evolucionado los coches y camiones de hidrógeno en 25 años

El potencial del hidrógeno es enorme porque es el elemento químico más abundante en el universo Cómo funcionan los coches de hidrógeno

J. Bacorelle

Lunes, 9 de octubre 2023, 16:04

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Cada 8 de octubre, científicos e ingenieros de todo el mundo celebran el Día Mundial del Hidrógeno y las Celdas de Combustible, una oportunidad para destacar la importancia de este elemento químico y su papel en la transición hacia un futuro energético más limpio y equitativo.

El potencial del hidrógeno es enorme, en primer lugar, porque es el elemento químico más abundante en el universo. Suele combinarse con otros elementos como el oxígeno en el agua (H2O) o el carbono en los hidrocarburos (CH4, C2H6, etc.). Para obtener hidrógeno renovable, es necesario extraerlo de de la molécula del agua (H2O), mediante el proceso de la electrólisis.

El hidrógeno renovable se alza como un vector energético clave para la transición energética y con una amplia gama de posibles aplicaciones. Es la solución para descarbonizar aquellos sectores denominados «difíciles de abatir». Por razones tecnológicas, es difícil electrificar el consumo de sectores industriales como el del amoniaco o los fertilizantes, el refino o el sector de la movilidad pesada, donde el hidrógeno verde será clave para lograr la descarbonización.

El hidrógeno verde se plantea como una de las grandes alternativas en lo que a movilidad sostenible se refiere y para ello son necesarias las hidrogeneras, o surtidores de hidrógeno, que funcionan como una estación de abastecimiento de este combustible. El objetivo es que España cuente con una red superior a 100 hidrogeneras para 2030, según Iberdrola.

Para algunas firmas automovilísticas como Hyundai, el hidrógeno tiene ya más de 25 años de recorrido en sus vehículos, automóviles de todo tipo, coches utilitarios, camiones y autocares.

Se han cumplido 25 años desde la creación, en 1998, del departamento de desarrollo de tecnologías de pila de combustible de hidrógeno de Hyundai. A lo largo de ese tiempo, Hyundai Motor Group ha investigado y desarrollado multitud de vehículos para aplicar la energía de hidrógeno en todas las formas de transporte. Y, más allá de una movilidad basada en el hidrógeno, Hyundai también está trabajando hacia un ecosistema de hidrógeno integrado: producción, almacenamiento, transporte y entrega.

Hyundai va a ser el primer fabricante de automóviles en aplicar sistemas de pila de combustible a todos los modelos de vehículos comerciales en 2028 y espera un precio de vehículo eléctrico de pila de combustible (FCEV) comparable al de un vehículo eléctrico de batería (BEV) para 2030. El Grupo aplicará sistemas de pilas de combustible a todo tipo de movilidad y llevará la tecnología a todos los demás aspectos de la sociedad, incluidos hogares, edificios y plantas de energía como soluciones energéticas.

Estos son todos los vehículos de pila de combustible de hidrógeno desarrollados por Hyundai, que sientan las bases de una movilidad futura basada en el hidrógeno.

Hyundai Santa Fe FCEV (2000)

El primer paso hacia el desarrollo de vehículos completos fue la colaboración en el Proyecto Mercury entre Hyundai y United Technologies Corporation (UTC). Durante la colaboración se desarrollaron varios vehículos, con mejoras en el rendimiento del sistema de propulsión y el aumento de la autonomía, que culminaron en el vehículo final, Mercury, basado en un Hyundai Santa Fe. Con un depósito de hidrógeno de 350 bares, los primeros prototipos estaban equipado con una pila de combustible de 75 kW, ofrecían una autonomía de 180 kilómetros y alcanzaban 124 km/h.

En el Challenge Bibendum de 2001, el Santa Fe FCEV obtuvo medallas de oro tanto en la prueba de emisiones como en la de ruido, y recibió medallas de plata por su desempeño en las pruebas de slalom y de eficiencia de combustible.

La variante FCHEV, presentada en al Challenge Bibendum 2003, contaba con un sistema de recuperación de energía perdida al frenar para proporcionar una mayor eficiencia de combustible. El resultado es que el Santa Fe FCHEV se comporta más como un vehículo con motor de combustión interna estándar que cualquier otro vehículo de pila de combustible que Hyundai haya desarrollado.

Modelo Santa Fe
Modelo Santa Fe F. P.

Tucson FCEV (2004)

Presentado en el Salón del Automóvil de Ginebra 2004, el nuevo Tucson FCEV aumentaba las prestaciones y autonomía, además de poder arrancar en climas fríos, gracias a una nueva pila de combustible, de mayor potencia, y una nueva batería de polímero de iones de litio. «La migración de nuestro programa de pilas de combustible a una plataforma más pequeña y compacta plantea numerosos retos, pero confiamos en poder superarlos todos. Entramos en una nueva fase en la que podremos fabricar vehículos eléctricos de pila de combustible en mayores volúmenes para aplicaciones de pruebas de flotas; y que nos acerca un paso más a la comercialización de vehículos de pila de combustible«, afirmaba Kim SangKong, Presidente de Investigación y Desarrollo del Grupo.

Construido con componentes de aluminio ligeros, el Tucson FCEV tiene una relación potencia-peso similar a la de un SUV convencional. También presenta bajos niveles de ruido y un habitáculo espacioso que ofrece el mismo nivel de confort y comodidad que su versión de gasolina.

La pila de combustible se desarrolló junto a UTC Fuel Cells, pero diferencia del Santa Fe FCEV, el programa FCEV del Tucson se ha ejecutado en paralelo con el modelo convencional, proporcionando datos de ingeniería totalmente digitalizados desde las primeras fases.

La pila de combustible del Tucson FCEV se ha reubicado en la parte delantera, bajo el capó delantero, a diferencia de su predecesor, que contaba con una instalación bajo el suelo. El Tucson FCEV es capaz de arrancar y funcionar a temperaturas bajo cero; y amplía su autonomía a 300 km gracias a sus depósitos de almacenamiento de hidrógeno de 152 litros. La velocidad máxima también aumentó, hasta 150 km/h.

Hyundai Tucson
Hyundai Tucson F.P.

Se operaron varis flotas de prueba del Tucson FCEV en Estados Unidos, Corea y Alemania, con más de 200 unidades.

Primera generación del autobús de pila de combustible (2005)

Se presenta el autobús FCEV de primera generación, que utiliza un sistema de pila de combustible de 160 kW y un único motor eléctrico de 240 KW, para ofrecer una autonomía de 380 kilómetros y una velocidad máxima de 75 km/h.

El primer autobús eléctrico de pila de combustible de Hyundai debuta en el Mundial de Fútbol de Alemania, donde sirve de lanzadera VIP en Múnich. Fue la primera vez que un autobús con pila de combustible se homologó y certificó para circular por carreteras europeas.

Tucson FCEV (2007)

En 2007 se presenta el primer automóvil Hyundai con una pila de combustible diseñada y fabricada por la propi marca. Este modelo ofrecía 100 kW de potencia y disponía de una autonomía de 370 kilómetros.

Este modelo obtuvo la victoria en la categoría FCEV en la Challenge Bibendum de 2007, siendo el único vehículo eléctrico de pila de combustible que obtuvo una puntuación perfecta en la competición

Segunda generación del autobús de pila de combustible (2005)

Se desarrolla el autobús FCEV de segunda generación. La autonomía se mantiene en 380 km, pero la potencia de la nueva pila de combustible (desarrollada en el Centro de Investigación de Ecotecnología de Hyundai en Mabuk, a las afueras de Seúl) aumenta a 200 kW. Basado en la plataforma de autobuses Low Floor Aero City, el autobús eléctrico de pila de combustible más reciente presenta una nueva arquitectura con tres motores síncronos de imanes permanentes de 100 kW, dispuestos en paralelo para proporcionar un total de 300 kW de propulsión, lo que posibilita una mejora del 33% en la velocidad máxima, que llega a 100 km/h.

Fuel Cell del Tucson
Fuel Cell del Tucson F. P.

Además, la nueva especificación del motor mejora la fiabilidad del sistema gracias al funcionamiento independiente de los tres motores. Este autobús dispone de seis depósitos de hidrógeno a 350 bares de presión y tiene capacidad para 26 pasajeros.

Prototipo ix35/Tucson FCEV (2010)

Hyundai presentó este prototipo en el Salón del Automóvil de Ginebra de 2010, dando un paso más hacia la comercialización de vehículos eléctricos de pila de combustible de hidrógeno.

El Tucson ix35 FCEV incorpora varias innovaciones importantes, como la adopción de separadores metálicos (placas bipolares) en la pila de combustible, que sustituyen a los anteriores de grafito, cuya fabricación era extremadamente difícil y cara. También presenta mejoras en la modularización, que simplifican el montaje final y mejoran la escalabilidad de la producción. Otras mejoras son la adopción de la batería de almacenamiento eléctrico LiPoly de 21 kW en lugar de los supercondensadores; y de motores de inducción en lugar de motores de imanes permanentes.

Con una pila de combustible de 100 kW de potencia, este modelo aumenta la velocidad máxima hasta 160 km/h y ofrece una autonomía de 650 kilómetros.

ix35 Fuel Cell / Tucson FCEV (2013)

El liderazgo tecnológico en el hidrógeno permite a Hyundai lanzar, en 2013, el primer automóvil del mundo con pila de combustible de producción en serie. El Hyundai Tucson FCEV, conocido como Hyundai ix35 Fuel Cell, fue un adelantado a su tiempo y llevó a los mercados internacionales el combustible del futuro.

Este modelo ofrecía numerosas mejoras respecto a su predecesor, como una autonomía de conducción que se ha ampliado en más de un 50% y una eficiencia de combustible incrementada en un 15%.

El ix35 Fuel Cell está equipado con un motor eléctrico de 100 kW (136 CV) y 300 Nm que le permite alcanzar una velocidad máxima de 160 km/h y acelerar de 0 a 100 km/h en 12,5 segundos. Dos tanques de almacenamiento de hidrógeno, con una capacidad total de 5,64 kg, permiten al vehículo recorrer un total de 594 km con una sola carga, gracias a un consumo medio de 0,95 kilos de hidrógeno cada 100 kilómetros. La energía se almacena en una batería de polímero de iones de litio de 24 kWh,

El Tucson Fuel Cell hizo historia y batió numerosos récords para coches de hidrógeno, como el de autonomía (700 km), distancia recorrida en 24 horas (2.382 km) o velocidad máxima (170 km/h); además de ganar el premio FuturAuto 2013 por sus innovaciones técnicas.

Se comercializaron más de 700 unidades en Estados Unidos, que recorrieron más de 4 millones de kilómetros. El Tucson FCEV demostró un rendimiento óptimo en todas las condiciones y en un uso real, a diversas temperaturas, con diferentes estilos de conducción… También se comprobó la perfecta validez del arranque en frío o el proceso de repostaje.

Intrado concept (2014)

Este concept representa la visión de Hyundai de cómo los coches responderán a las necesidades de movilidad del futuro.

El exterior del Intrado presenta una interpretación del lenguaje de formas de escultura fluida establecido por Hyundai. La silueta está dictada por la necesidad de ser aerodinámicamente eficiente; está libre de adornos innecesarios y presenta detalles mínimos. Los paneles de la carrocería están fabricados con acero avanzado superligero procedente de la planta siderúrgica de Hyundai Motor.

La estructura ultraligera del Intrado demuestra el deseo de Hyundai de producir coches más ligeros y resistentes, que sean aún mejores de conducir y más fáciles de reparar. La estructura central de carbono se construye utilizando nuevas técnicas de fabricación que, en conjunto, tienen el potencial de cambiar la forma en que se fabrican los coches.

El Intrado está propulsado por una pila de combustible de hidrógeno de última generación, combinada una batería de iones de litio de 36 kWh. Con una autonomía de hasta 600 kilómetros, el Intrado promete una dinámica de conducción más ágil y con una gran capacidad de respuesta, gracias al reducido peso del conjunto y al rendimiento de su cadena cinemática.

N 2025 Vision Gran Turismo concept (2015)

El N 2025 Vision GT representa la visión de cómo podrían ser las carreras de prototipos en un futuro no muy lejano. Este concept combina sin esfuerzo belleza y funcionalidad como coche de carreras, y cuenta con un sistema de propulsión de pila de combustible tan vanguardista como la carrocería que lo envuelve.

El Hyundai N 2025 Vision Gran Turismo encapsula a la perfección la pasión que rodea a la tecnología de altas prestaciones que encierra la «N» y sirve como conmemoración del 50 aniversario de Hyundai en 2017.

La cadena cinemática del N 2025 se basa en la primera pila de combustible de hidrógeno producida en serie del mundo, desarrollada por Hyundai en 2013. Ofrece una potencia total de 640 kW (884 CV). La pila de combustible doble proporciona 500 kW (680 CV) y un sistema de supercondensadores genera 150 kW (204 CV) adicionales utilizando la energía de la frenada regenerativa. Toda esta potencia es suministrada por el ecológico y potente sistema IIDC (Independent In-wheel motor Drive Control). La estructura monocasco flexible de CFRP y las pilas de combustible compactas y ligeras posibilitan un conjunto extremadamente ligero, de sólo 972 kg. Con esa relación peso-potencia, es capaz de acelerar de 0 a 100 km/h en 2,8 segundos y de alcanzar una velocidad máxima de 340 km/h.

FE FCEV concept (2017)

Presentado en el Salón de Ginebra de 2017, fue el anticipo del Hyundai Nexo. Su nombre significa Future Eco, para reflejar sus innovadoras tecnologías y su fuente de combustible única, basada en el hidrógeno.

La forma fluida del FE Fuel Cell Concept está inspirada en la naturaleza y en el agua, que es la única emisión del vehículo; y su diseño, elegante y calmado, destaca su naturaleza no contaminante. En todo el coche, la forma sigue a la función para ofrecer un estilo minimalista.

El FE Concept muestra la cuarta generación de tecnología de pilas de combustible de hidrógeno de Hyundai Motor, una evolución conseguida gracias a los programas de investigación, desarrollo y evaluación en conducción real en todo el mundo. En comparación con el sistema del Tucson ix35 Fuel Cell, la nueva tecnología es un 20% más ligera y consigue un 10% más de eficiencia. Además, la densidad de potencia de la batería de pilas de combustible es un 30% mayor, lo que aumenta notablemente la autonomía del vehículo, de más de 800 kilómetros.

El Nexi está a la venta en España
El Nexi está a la venta en España F. P.

Como apoyo a las credenciales ecológicas del vehículo y enfocado a la comodidad del conductor, el FE Concept lleva paquetes de batería portátiles, cargados en el propio vehículo, para los dispositivos de los pasajeros.

En el interior, un humidificador de aire recicla el agua emitida por la circulación de la energía del hidrógeno limpio del vehículo para crear un ambiente más agradable. Y el maletero lleva un espacio de almacenamiento y carga integrado para un scooter eléctrico, lo que demuestra que Hyundai Motor está desarrollando soluciones de movilidad adaptadas a los estilos de vida futuros.

Lanzado en 2018, el Nexo es el vehículo de pila de combustible más avanzado del mundo y el abanderado tecnológico de la familia de automóviles sostenibles de Hyundai. Este modelo no solo ofrece la tecnología de hidrógenos más avanzada, sino también dispone de conducción autónoma nivel 4.

El Nexo está desarrollado y construido sobre la nueva plataforma Vehículo Utilitario del Futuro (FUV - Future Utility Vehicle); y su diseño está inspirado en la naturaleza que nos rodea, compuesta de pureza y tranquilidad. Con su silueta aerodinámica y un techo flotante, la forma exterior resalta una integración suave y perfecta de la eficiencia y el diseño.

Este modelo combina la practicidad de un crossover con la tecnología electrificada más avanzada, que lo hacen perfectamente utilizable en el día a día. El NEXO equipa una nueva planta motriz de pila de combustible que ha sido optimiza en términos de durabilidad, prestaciones y ligereza. Así, acelera de 0 a 100 km/h en 9,2 segundos y alcanza 179 km/h de velocidad máxima. El propulsor de pila de combustible cuenta tanto con una optimizada tasa de utilización del hidrógeno con de eficiencia de componentes. Esto da como resultado el sistema más eficiente del mundo, con una tasa de aprovechamiento del 60% y un consumo de combustible de 0,95 kilogramos cada 100 kilómetros.

El NEXO ofrece una autonomía de 666 km (WLTP) y una elevada durabilidad, con una vida útil es de, al menos, diez años o 160.000 kilómetros. Además, siendo el NEXO un vehículo de pila de combustible, no emite partículas nocivas a la atmósfera e incluso filtra y purifica el aire mientras conducimos.

El Nexo es también un líder en seguridad, con la calificación de cinco estrellas en las pruebas Euro NCAP; ha sido multipremiado y ha batido numerosos récords. En 2018 también tuvo el honor de ser el primer coche de pila de hidrogeno matriculado en España.

Autobús Elec City Fuel Cell (2019)

La tercera generación del autobús de hidrógeno de Hyundai comenzó su andadura comercial Corea en 2019, donde se han puesto en funcionamiento un total de 108 unidades; y en 2021 han dado el salto a Europa, en la ciudad e Múnich. Con estas pruebas reales, la empresa espera demostrar que los autobuses impulsados por hidrógeno son una solución viable y eficiente para el transporte comercial.

Autobús de hidrógeno
Autobús de hidrógeno F. P.

El autobús Elec City de Hyundai está equipado con un sistema de pila de combustible de hidrógeno de alta capacidad de 180 kW, que consta de dos pilas de combustible de hidrógeno de 90 kW, equipadas con una capa de difusión de hidrógeno duradera y una membrana electrolítica. La potencia máxima de 180 kW proporciona una gran fuerza motriz, incluso en carreteras accidentadas. Hay cinco depósitos de hidrógeno en el techo, que almacenan un total de 34 kg de hidrógeno para otorgar a este autobús más de 500 km de autonomía.

XCIENT Fuel Cell (2019)

Hyundai presentó en 2019 el primer vehículo industrial pesado del mundo impulsado por una pila de combustible de hidrógeno. Ese mismo año, Hyundai Motor Company creó una empresa conjunta con la compañía suiza H2 Energy para crear Hyundai Hydrogen Mobility (HHM). Con sede en Suiza, HHM alquila los camiones de pila de combustible XCIENT a operadores de camiones comerciales en una base de pago por uso que incluye también el suministro de hidrógeno. Estos camiones ya han recorrido más de cuatro millones de kilómetros y han demostrado su viabilidad para el transporte pesado.

La tecnología de pilas de combustible es especialmente adecuada para el transporte marítimo comercial y la logística debido a su gran autonomía y a los cortos tiempos de repostaje. El sistema de doble pila de combustible proporciona energía suficiente para conducir los camiones pesados por el terreno montañoso de la región.

En 2021 se presentó una actualización de este modelo, con un nuevo diseño, mejoras de rendimiento y una nueva configuración de carrocería rígida 6x2, que se suma a la original 4x2.

El XCIENT Fuel Cell 2021 está equipado con un sistema de pila de combustible de hidrógeno de 180 kW, recientemente modificado para este modelo, gracias al empleo de dos pilas de combustible de 90 kW. La durabilidad del sistema de pila de combustible y la eficiencia general del vehículo han sido mejoradas para estar en sintonía con las demandas de los operadores de flotas. El motor eléctrico de 350 kW, con un par máximo de 2.237 Nm, permite además una conducción muy dinámica.

XCIENT Fuel Cell 2021
XCIENT Fuel Cell 2021 F. P.

Siete grandes depósitos de hidrógeno ofrecen una capacidad de almacenamiento combinada de unos 31 kg de combustible, mientras que tres baterías de alto voltaje que suman 72 kWh proporcionan una fuente de energía adicional. La autonomía máxima del XCIENT Fuel Cell 2021 es de unos 400 km. Repostar un depósito de hidrógeno lleva entre 8 y 20 minutos, dependiendo de la temperatura ambiente.

HDC-6 NEPTUNE (2020)

Este concept del camión eléctrico de pila de combustible alimentado con hidrógeno está inspirado en los icónicos trenes ferroviarios aerodinámicos de Nueva York de la década de 1930, uno de los mayores avances tecnológicos de principios del siglo XX. El HDC-6 NEPTUNE emplea una estructura sólida con un diseño frontal liso y redondeado para crear una única estructura. Hyundai tiene previsto lanzar el HDC-6 NEPTUNE en los próximos tres o cuatro años desarrollando un sistema mejorado de pilas de combustible de alta durabilidad y potencia, optimizado para camiones pesados.

El N Vision 74 es un laboratorio rodante híbrido de pila de combustible de hidrógeno de alto rendimiento que subraya el liderazgo de la compañía en las tecnologías de rendimiento sostenible. El N Vision 74 se inspira tanto en la tecnología como en el diseño, que enraízan en la visión de sostenibilidad de la marca N anunciada en 2015 y en la pasión de Hyundai por las altas prestaciones desde 1974.

En términos de diseño, el N Vision 74 rinde homenaje al concepto del Hyundai Pony Coupe de 1974, desarrollado por el legendario diseñador de automóviles Giorgetto Giugiaro. Este concepto se convertiría más adelante en prototipos para el diseño del primer deportivo de producción de Hyundai. Aunque al final no pudo llegar a producción, su atrevida actitud marcó la pauta a seguir para toda la compañía.

El N Vision 74 hereda las superficies puras, el perfil de proporciones dinámicas y el exclusivo pilar B del Pony Coupe de 1974. Esta herencia de diseño se une a la era de la electrificación y a la conducción de alto rendimiento para dar forma al N Vision 74.

Este diseño ha sido uno de los más premiados en los últimos años en la industria del automóvil. Ha ganado el prestigioso Premio de Oro de IDEA en la categoría de Automoción, el iF Design Award y el Red Dot Award; además de causar sensación en la exposición de coches clásicos y prototipos Concorso d'Eleganza Villa D'Este, celebrada en mayo en el lago Como (Italia).

Los ingenieros de Hyundai han desarrollado una estructura híbrida que combina una batería eléctrica de 62,54 kW con un sistema de pila de combustible de hidrógeno de 95 kW de potencia, colocado en una disposición completamente nueva. Con una potencia máxima de 500 kW, supera los 250 km/h de velocidad máxima y los 500 kilómetros de autonomía.

Trailer drone (2022)

Trailer Drone es un sistema de transporte de contenedores propulsado por hidrógeno capaz de funcionar de forma totalmente autónoma. Con una cantidad de tanques de hidrógeno empaquetados de manera inteligente y adaptados al perfil del viaje, el flexible y eficiente, Trailer Drone garantiza más de 1.000 km de autonomía, comparable a los sistemas de transporte de contenedores existentes.

Hyundai diseñó el concepto para permitir diversas aplicaciones utilizando e-Bogies, similares al bastidor auxiliar de ruedas que se encuentra debajo de cada vagón de tren. Trailer Drone es una solución de movilidad comercial única e innovadora en la que un remolque se coloca sobre dos e-Bogies, lo que le permite girar en un radio más estrecho que un remolque general.

A diferencia de los tractores convencionales, que están diseñados únicamente para el transporte de contenedores, Trailer Drone ofrece una plataforma multipropósito capaz de aplicaciones comerciales ilimitadas. Cuando se utiliza por separado de un remolque de contenedores, el e-Bogie se puede utilizar en diversos campos, como el transporte de carga, la construcción, la extinción de incendios y el rescate.

Este concepto ha sido premiado con el galardón 'Luminary', el nivel más alto de reconocimiento otorgado en el Red Dot Award: Design Concept, seleccionado entre los ganadores de 'Best of the Best' de Red Dot para servir como inspiración y modelo a seguir para los diseñadores.

Hyundai hydrogen wave global forum rescue drone
Hyundai hydrogen wave global forum rescue drone F. P.

Cabeza tractora XCIENT Fuel Cell (2023)

Esta cabeza tractora de clase 8 ha sido desarrollada para el mercado estadounidense con el fin de demostrar la viabilidad del hidrógeno en el transporte pesado.

Hyundai hydrogen future
Hyundai hydrogen future F. P.

El plan de Hyundai para los camiones XCIENT Fuel Cell es crear asociaciones locales para formar una sólida cadena de valor del hidrógeno como pilares para acelerar el despliegue de flotas limpias en EE.UU.

Más información

Esta cabeza tractora 6x4 está equipada con dos sistemas de pila de combustible de hidrógeno de 90 kW (potencia total de 180 kW) y un motor eléctrico de 350 kW. Su peso bruto combinado es de un máximo de 37 toneladas y ofrece un alcance de conducción de más de 725 kilómetros, incluso cuando está completamente cargado.

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