Tellure

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Tellure
Tellurium2.jpg
Disque de tellure de 3,5 cm de diamètre.
AntimoineTellureIode
Se
   
 
52
Te
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
                                                               
                                   
Te
Po
Tableau completTableau étendu
Informations générales
Nom, symbole, numéro Tellure, Te, 52
Série chimique métalloïde
Groupe, période, bloc 16, 5, p
Masse volumique 6,23 g·cm-3 (20 °C)[1]
Dureté 2,25
Couleur gris argenté
No CAS 13494-80-9 [2]
No EINECS 236-813-4
Propriétés atomiques
Masse atomique 127,60 ± 0,03 u [1]
Rayon atomique (calc) 140 pm (123 pm)
Rayon de covalence 138 ± 4 pm [3]
Rayon de van der Waals 206
Configuration électronique [Kr] 4d10 5s2 5p4
Électrons par niveau d’énergie 2, 8, 18, 18, 6
État(s) d’oxydation ±2, 4, 6
Oxyde acide faible
Structure cristalline hexagonal
Propriétés physiques
État ordinaire solide diamagnétique
Point de fusion 449,51 °C [1]
Point d’ébullition 988 °C [1]
Énergie de fusion 17,49 kJ·mol-1
Énergie de vaporisation 114,1 kJ·mol-1 (1 atm, 988 °C)[1]
Volume molaire 20,46×10-3 m3·mol-1
Pression de vapeur 1,3 mbar (520 °C)[4]
Vitesse du son 2 610 m·s-1 à 20 °C
Divers
Électronégativité (Pauling) 2,1
Chaleur massique 202 J·kg-1·K-1
Conductivité électrique 200 S·m-1
Conductivité thermique 2,35 W·m-1·K-1
Solubilité sol. dans HCl + bromate[5]
Énergies d’ionisation[6]
1re : 9,0096 eV 2e : 18,6 eV
3e : 27,96 eV 4e : 37,41 eV
5e : 58,75 eV 6e : 70,7 eV
7e : 137 eV
Isotopes les plus stables
Iso AN Période MD Ed PD
MeV
120Te 0,096 % stable avec 68 neutrons
122Te 2,603 % stable avec 70 neutrons
123Te 0,908 % >10×1012 a ε 0,051 123Sb
124Te 4,816 % stable avec 72 neutrons
125Te 7,139 % stable avec 73 neutrons
126Te 18,952 % stable avec 74 neutrons
128Te 31,687 % 2,2×1024 a - 0,867 128Xe
130Te 33,799 % 790×1018 a - 2,528 130Xe
Précautions
Directive 67/548/EEC[4]
Nocif
Xn



SGH[7]
SGH06 : Toxique
Danger
H301, P301, P310,
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.
Page d'aide sur les redirections Cet article concerne l'élément chimique nommé tellurium en latin, le corps simple et ses composés ou combinaisons. Pour les autres significations, voir Tellure (homonymie).

Le tellure est l'élément chimique de numéro atomique 52, de symbole Te. Ce quatrième élément du groupe VI A est considéré comme un métalloïde du groupe des chalcogènes.

Généralités et histoire[modifier | modifier le code]

Tellure solide en flacon
Lingotin de tellure (longueur : 2 cm environ). Cristallisation macroscopique.

L'élément tellure a été soupçonné plus que découvert en 1782 par Franz-Joseph Müller von Reichenstein dans des minerais d'or de Transylvanie, en particulier la sylvanite. Grâce à Pál Kitaibel, qui a entretenu la flamme de la recherche, il a été isolé par Martin Heinrich Klaproth qui a proposé le nom latin tellurium en 1798. « Tellurium » est encore le nom anglais de l'élément. Ce nom dérive du mot latin féminin tellus, telluris, signifiant la Terre, le globe terrestre et accessoirement en mythologie ancienne la déesse romaine de la Terre, Tellus.

Le tellurium a été découvert moins de deux décennies avant le sélénium, dont le nom fait référence à la Lune. Le Suédois Berzelius, spécialiste des occurrences et des impuretés du tellurium, a prouvé l'existence du corps simple et de l'élément sélénium dans les chambres de plomb du procédé menant à l'acide sulfurique. Le chimiste n'a publié qu'en 1818 après avoir assimilé les rudiments, quasi-analogues, de la chimie des corps simples et composés de ces deux éléments[8]. Il a de suite simplifié ces noms en leurs initiales Te et Se, devenus depuis leurs symboles chimiques. Se et Te font partie du groupe VI A, constitué des éléments O, S, Se, Te, Po et Lv. La chimie du S, du Se et du Te présente un grand nombre d'analogie, comme le reconnaissait déjà Berzélius. La plupart des composés de ces trois éléments sont isomorphes. De plus, dans la nature, ces trois éléments analogues sont souvent réunis.

L'adjectif « telluré » qualifie un corps chimique, un minéral ou une matière qui contient du tellure en proportion notable. L'adjectif « tellurifère » indique plutôt la présence non négligeable de matière tellurée dans un assemblage connu ou inconnu.

Isotopes[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Isotopes du tellure.

Le tellure possède 38 isotopes connus, de nombre de masse variant entre 105 et 142, et 17 isomères nucléaires. Parmi ces isotopes, 6 sont stables, 120Te, 122Te, 123Te, 124Te, 125Te et 126Te et deux radioisotopes à très longue vie, 128Te et 130Te. Ces 8 isotopes constituent la totalité du tellure naturel, les deux radioisotopes étant les plus abondants (respectivement 31,7 % et 34,1% du tellure naturel), suivi de 126Te (18,8 %). Le tellure partage ainsi cette caractéristique avec l'indium et le rhénium d'avoir des radioisotopes naturels plus abondants que ses isotopes stables. La masse atomique standard attribuée au tellure est de 127,60(3) u.

Occurrences dans les milieux naturels, minéralogie et géologie[modifier | modifier le code]

Le clarke est 0,002 g/t. S'il est à l'origine d'un corps simple naturel, il est surtout associé à des éléments chalcophiles, en particulier Au, Ag, Fe, Hg, Se, As, Sb...

Te corps simple d'aspect métallique

Le tellure se caractérise par une grande diversité minéralogique : on connaît 158 minéraux tellurés, ce qui est exceptionnel pour un élément aussi peu abondant dans la croûte terrestre. Les ions (poly)tellurites ou les tellurates, stables en milieu très alcalin, sont toutefois très rares dans la nature.

Il n'existe que très peu de minerais importants. La tellurite Te02 est un minéral rare. La tellurite appelé autrefois tellurine est l'oxyde de tellure ou anhydride tellureux naturel.

Gisements[modifier | modifier le code]

Le tellure est aussi trouvé souvent en combinaison avec l'or Au, le plomb Pb, le bismuth Bi, l'antimoine Sb...

Le gisement de tellurure le plus profond qui soit connu se retrouve à 2690 mètres sous terre dans le bouclier canadien. Il est associé au bloc 123A et sera extraite en 2012. [citation nécessaire] Une mise à jour est de mise à la suite de la découverte de tellure à 2990 mètres de profondeur dans un « carotte » de forage au diamant de calibre BQ. Le plus grand gisement de tellure semble se confirmer avec la présence de ces mêmes tellures à 2590 mètres. Le plus intéressant est que ces tellures, contrairement aux hautes teneurs en or, ne semblent pas bouger dans l'espace et sont donc beaucoup plus faciles à cibler et à extraire pour un ingénieur.

Un indice sous le niveau 311 (3110 m de profond) montre de possibles tellurures carbonifères. Soumis à de fortes pressions, de possibles diamants bruts pourraient ainsi s'y retrouver, même si on les retrouve habituellement entre 120-150 km de profond. Il se retrouve dans une matrice de porphyroblaste. Ce serait le premier gisement aurifère-diamantifère au monde[citation nécessaire].

Structure interne d'une boule de tellure

Corps simples et corps composés chimiques[modifier | modifier le code]

Le tellure peut être rapproché du sélénium. Plus lourd, il s'en distingue par un caractère plus métallique. Notez qu'il a été, à l'instar du sélénium, trouvé presque partout à la Belle Époque dans les chambres à plomb lors de l'ancienne fabrication de l'acide sulfurique, par exemple par le chimiste anglais Edward Divers expatrié au Japon.

Le corps simple, ses propriétés et sa chimie de base[modifier | modifier le code]

Structure cristalline du Te gris. Les chaînes de Te forment des hélices de symétrie 31 parallèles à l'axe c. Les traits rouges continus représentent les liaisons covalentes de la chaîne, de longueur moyenne 284 picomètres. Les traits verts pointillés représentent des interactions stabilisantes secondaires de proximité 349 pm entre les chaînes. Un octahèdre jaune souligne la sphère de coordination octaédrique déformée d'un atome (2+4 voisins proches). Une chaîne est dévoilée en bleu avec trois atomes coloriés ː bleu sombre à c = 1/3, bleu à c = 2/3 et bleu clair à c = 0.

Le corps simple tellure polymorphe existe essentiellement sous la forme grise, à savoir un corps d'aspect métallique, semi-conducteur cassant, blanc bleuâtre, parfois blanc gris, lamelleux et fragile dans la nature. Ce corps cristallin de maille hexagonale, de densité moyenne 6,25 et fondant avant 500 °C est encore nommé tellure natif par les minéralogistes puisqu'il appartient la catégorie des élément natif[9]. Le tellure brun, amorphe et bien plus rare, se transforme à température ambiante en tellure gris métal hexagonal.

Tellure natif sur sylvanite.

Le tellure gris obtenu et purifié au laboratoire est le plus souvent un métalloïde ou semi-métal argenté, parfois gris acier, cassant et facilement pulvérisé (poudre grise à brunâtre) à odeur d'alliacée[10]. Sa masse volumique avoisine 6,23 g·cm-3 à 20 °C.
En effet, malgré son éclat ou aspect métallique, ses propriétés de conduction de la chaleur et de l'électricité sont médiocres. Il s'agit d'un semi-conducteur. L'énergie d'activation (apportée par le photon) est de l'ordre de 0,31 e.V. La mobilité électronique est de l'ordre de 1 100 cm²/volt/s dans la théorie de bandes.

Te cyclique à 8 atomes ou Te8 typique du tellure brun amorphe

Son point de fusion est de l'ordre de 449,6 °C et son point d'ébullition dépasse 988 °C ou 987,85 °C. Le tellure se vaporise au rouge. Sa densité de vapeur est élevé.

Ce corps simple cristallin, formé de longues chaînes en hélice de Ten, se caractérise par des liaisons essentiellement covalentes, il est relativement stable. Toutefois, fortement chauffé, le tellure s'enflamme à l'air en donnant principalement de l'anhydride tellureux TeO2[11]. Sa combustion dans l'air génère une flamme bleue. Ses particules finement dispersées forment un aérosol explosif dans l'air. L'explosion peut être déclenchée par un équipement électrique défectueux ou par n'importe quel d'un point chaud, ses explosions de poudre, souvent secondaires, peuvent être dévastatrices.

Le tellure chauffé s'enflamme

Le tellure liquide attaque le fer, le cuivre et l'acier inoxydable, par exemple type 10/18.

Insoluble dans l'eau et dans l'acide chlorhydrique, le tellure se dissout dans les acides oxydants, par exemple dans l'acide nitrique et dans l'eau régale, et dans les bases.

Il existe un test de détection chimique classique, en complément du test de flamme vert pâle. L'addition d'acide sulfurique concentré provoque une précipitation de sulfite de tellure rouge ː

Te solide cristal + H2SO4 aq liquide fumant concentré → TeSO3 poudre de sulfite de Te rouge

Alliage[modifier | modifier le code]

Les associations du tellure avec les métaux et l'hydrogène sont nommées par tradition tellurures. Le corps simple forme des alliages avec le fer, l'acier et la fonte, mais aussi le cuivre et le plomb, l'or et l'argent.

Le tellure graphique est un tellurure naturel d'or et d'argent.

Chimie du tellure[modifier | modifier le code]

Le tellure présente un caractère semi-métallique affirmé, son électronégativité de l'ordre de 2,1 est plus faible que celles du S (2,5) et du Se (2,4). La réactivité du Te est moyenne par rapport à ces derniers corps simples[12].

L'anion tellurure Te2- de rayon ionique 2,21 Å est beaucoup plus volumineux que l'anion séléniure correspondant ou encore l'anion sulfure.

Le tellure réagit avec l'oxygène, il brûle à l'air pour engendrer le dioxyde de tellure, solide très peu à quasi-insoluble dans l'eau caractérisé par un réseau ionique. Cet anhydride tellureux est attaqué par des acides oxydants. Il réagit avec les alcalis pour donner des tellurites neutres, des bitellurites et des tétratellurites.

Structure octaédrique de l'acide tellurique

H2TeO3 n'existerait pas, mais l'ion tellurite TeO32- est observé en présence de bases fortes. Les structures analogues à l'acide sulfurique H2SO4 ou sélénique H2SeO4 n'existent pas. Mais l'acide tellurique de formule Te(OH)6, est obtenu directement l'action d'oxydants puissants sur le corps simple solide Te ou le dioxyde de tellure. Cet acide, d'ailleurs faible (pK de l'ordre de 7), se caractérise par l'ion Te6+ de très faible rayon ionique 0,56 Å au centre d'un octaèdre régulier dont les sommets sont occupés par des ions hydroxyles OH-. Le cation hexavalent représente l'état le plus excité d'un point de vue quantique, il démontre une hybridation sp3 d2. Il s'agit d'un composé covalent, assez volatil et oxydant, à l'instar de TeF6 facilement hydrolysable par l'eau.

À l'instar de l'anhydride sélénieux, l'anhydride tellureux est décomposé par l'acide sulfureux et le gaz hydrogène sulfuré. Dans le premier cas, le corps simple tellure peut être obtenu directement, mais dans le second cas, le chimiste obtient des sulfures de tellure, du type TeS2 et TeS3, acides vis à vis des sulfures alcalins.

Il se combine avec l'hydrogène ou un grand nombre de métaux pour former au sens large des « dérivés telluriques », comme le tellurure d'hydrogène H2Te, un gaz nauséabond à température ambiante, plus acide et plus instable que H2Se, peu soluble dans l'eau et toxique, ou le nombre exceptionnel de tellurures métalliques, à commencer par le tellurure de sodium Na2Te et le tellurure de potassium.

H2Te se prépare comme H2Se. Il se dissocie sous l'influence de la chaleur en magnifiques cristaux de tellure, obtenu en général en dessous du point chaud de 500 °C. Le chimiste Alfred Ditte a montré que ce gaz réactif se décomposait à l'air, tout comme les tellurures alcalins.

Il n'existe pas de polytellurures d'hydrogène stables.

Utilisation du corps simple et ses associations (alliages)[modifier | modifier le code]

Combinaisons[modifier | modifier le code]

Dioxyde de tellure

Liste de tellurures ː

  • tellurure d'hydrogène,
  • tellurure de plomb, de bismuth, d'or, d'argent, de cobalt (CoTe et CoTe2), de mercure HgTe...Ils peuvent être considéré comme des alliages.

Les tellurures désignaient autrefois les sels de l'acide tellurhydrique.

Il n'existe pas de polytellurures d'hydrogène.


Autres combinaisons avec des non-métaux ː

  • halogénures de tellure stables
fluorures Te2F10, TeF4, TeF6
chlorures TeCl2, TeCl4
bromures TeBr2, TeBr4
iodures TeI4
  • oxydes
monoxyde de Te TeO
TeO2 insoluble dans l'eau.
TeO3.
  • sulfures
TeS2 rouge à brun
TeS3

Notes sur les principaux oxydes TeO, TeO2, TeO3, les acides et les ions correspondants.

Les tellurites et les polytellurites désignent les sels acides ou neutres obtenu après attaque des bases fortes sur l'anhydride tellureux TeO2. L'acide tellurique rarement observée s'écrirait H2TeO3 et l'ion tellurique correspond à TeO32-. Liste de tellurites

Les tellurates, très rares, désignaient les sels de l'anhydride tellurique TeO3.

Les halogénures peuvent s'hydrolyser, par exemple

TeF6 gaz + 6 H2O eau liquide → 6 HF + H6TeO6 poudre humide qui par fort asséchement, se décompose
H6TeO6 → TeO6 + 3 H2O vapeur

Ils peuvent de nombreux complexes, par exemple TeCl6 2- avec l'ion chlorure apporté par l'acide chlohydrique ː

TeCl4 gaz + HCl aq → H2[TeCl6] poudre humide qui par fort asséchement, se décompose

Il est possible d'obtenir de manière similaire l'ion complexe TeBr6 2-.

Utilisation des composés[modifier | modifier le code]

  • Le tellure, sous forme de composé par exemple d'oxyde de tellure, est utilisé dans certains verres de chalcogénure dédiés à l'optique infrarouge.
  • Vulcanisation du caoutchouc : le diéthyldithiocarbamate de tellure. Il entre sous divers composés dans la formulation des principaux procédés de vulcanisation. Te[S2CN(C2H5O)2]4 est utilisé comme catalyseur.
  • colorants en céramique
  • Identification bactériologique : les Staphylococcus aureus sont capables de réduire le tellurite en sels de tellure. Voir Gélose Baird Parker.
  • Les tellures d'alkyle sont parfois utilisé en fongicide, algicide, parasiticide, en usage dispersif.

Toxicité, écotoxicité, précautions[modifier | modifier le code]

Corps simple[modifier | modifier le code]

L'inhalation provoque une somnolence, des maux de tête et des nausées, associés à une sécheresse de la bouche et un goût métallique. L'inhalation d'une dose infime de tellure donne une haleine et une odeur corporelle ressemblant à celle de l'ail[13].
Le contact avec l'œil se traduit par un rougissement de l'œil et des douleurs oculaires.
L'ingestion induit des douleurs abdominales, une constipation et des vomissements.

La valeur d'exposition admissible dans l'air est de 0,1 mg/m3 d'air (ACGIH 1999)[14],[15].

Corps composés[modifier | modifier le code]

La plupart de ses composés sont toxiques, avec des atteintes au foie et au système nerveux central. Certains pays ont produit des normes spécifiques[16].

Production annuelle[modifier | modifier le code]

La production mondiale s'élèverait entre 250 tonnes par an et 1000 tonnes par an, principalement extraites des résidus de traitement du plomb et du cuivre, en même temps que le sélénium.

Dans les années 1990, la production de tellure était contrôlée par quatre pays principaux, soir les États-Unis, le Canada, le Japon et le Pérou. La production annuelle, associée à celle de sélénium, était estimé de l'ordre de 1000 tonnes, pour une valeur de 1200 F la tonne.

Les ingénieurs chimistes, à la suite Elias Anton Cappelen Smith, l'ont extrait des boues anodiques des minerais raffinés de cuivre.

Croyances astrologiques et alchimiques modernes[modifier | modifier le code]

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Le tellure est un élément chimique assez bien connu du grand public[réf. nécessaire], probablement par son nom qui alimente maints discours ésotériques[réf. nécessaire] et un cortège ou lot de croyances symboliques liant la Terre et la Lune, et leurs avatars sur de multiples plans symboliques[réf. nécessaire]. La grande ressemblance des deux éléments Se et Te, leur associations parfois bien réelles dans des veines telluriques, leurs mystérieux noms qui dérivent de la Terre et de la Lune (en grec « Séléné ») a crée une mythologie moderne formatrice d'inter-connections mystiques ou de liens symbiotiques autant imaginaires qu'indissociables.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. a, b, c, d et e (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc,‎ , 90e éd., 2804 p., Relié (ISBN 978-1-420-09084-0)
  2. Base de données Chemical Abstracts interrogée via SciFinder Web le 15 décembre 2009 (résultats de la recherche)
  3. (en) Beatriz Cordero, Verónica Gómez, Ana E. Platero-Prats, Marc Revés, Jorge Echeverría, Eduard Cremades, Flavia Barragán et Santiago Alvarez, « Covalent radii revisited », Dalton Transactions,‎ , p. 2832 - 2838 (DOI 10.1039/b801115j)
  4. a et b Entrée de « Tellurium » dans la base de données de produits chimiques GESTIS de la IFA (organisme allemand responsable de la sécurité et de la santé au travail) (allemand, anglais), accès le 14 février 2010 (JavaScript nécessaire)
  5. (en) Thomas R. Dulski, A manual for the chemical analysis of metals, vol. 25, ASTM International,‎ , 251 p. (ISBN 0803120664, lire en ligne), p. 71
  6. (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC,‎ , 89e éd., p. 10-203
  7. SIGMA-ALDRICH
  8. Il est possible d'admettre a minima, pour expliquer la dénomination relative, la boutade suédoise ː « Si ce n'est pas la Terre, c'est la Lune ǃ »
  9. (en) « Tellurium », sur http://www.mindat.org mindat.org. Il est souvent combiné avec l'or et l'argent.
  10. Il était autrefois obtenu par calcination du tellurure de bismuth avec un mélange de potasse (carbonate de potassium) et de charbon actif. Le tellurure de potassium ainsi formé était dissous dans l'eau. L'absorption de l'air ou d'oxygène, lente ou accélérée par barbotage, laissait finalement de la potasse (éventuellement caustique) et du tellure pulvérisé.
  11. Ce dioxyde est l'analogue du dioxyde de sélénieux, ou anhydride sélénieux. Ces corps composés pourraient engendrer en principe dans l'eau ou un solvant protique les acides correspondants, H2TeO3 et H2SeO3, analogue de l'acide sélénieux H2SO3.
  12. Cela sert souvent de mauvaise justification à une toxicité plus faible.
  13. Conseil national de recherche du Canada.
  14. Fiche NIOSH de sécurité
  15. Fiche IRSST consultée le 2008 11 07
  16. Exemples de normes pour la Belgique

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • Alain Foucault, Jean-François Raoult, Fabrizio Cecca, Bernard Platevoet, Dictionnaire de Géologie - 8e édition, Français/Anglais, édition Dunod, 2014, 416 pages. Avec la simple entrée "tellure" p. 348.
  • Bruce Herbert Mahan, Chimie, InterEdition, Paris, 1977, 832 p. (Traduction de University Chemistry, 2e éd., Addison-Wesley Publishing Company, Massachusetts, 1969 (ISBN 978-2-7296-0065-5)), en particulier p. 631 et p. 640-41.
  • Paul Pascal, Nouveau traité de chimie minérale, Paris, Masson,‎ (réimpr. 1966), 32 vol. :

    « 13.1 & 13.2 Oxygène, azote, oxydes, eau oxygénée, la combustion, soufre, sélénium, tellure, polonium »

    (notice BnF no FRBNF37229023)

Voir aussi[modifier | modifier le code]

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Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]


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1 H He
2 Li Be B C N O F Ne
3 Na Mg Al Si P S Cl Ar
4 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
6 Cs Ba   La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
7 Fr Ra   Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Fl Uup Lv Uus Uuo
8 Uue Ubn * Ute Uqb Uqt Uqq Uqp Uqh Uqs Uqo Uqe Upn Upu Upb Upt Upq Upp Uph Ups Upo Upe Uhn Uhu Uhb Uht Uhq
9 Uhp Uhh Uhs Uho Uhe Usn Usu Usb
   
  g1 g2 g3 g4 g5 g6 g7 g8 g9 g10 g11 g12 g13 g14 g15 g16 g17 g18 p1 p2  
  * Ubu Ubb Ubt Ubq Ubp Ubh Ubs Ubo Ube Utn Utu Utb Utt Utq Utp Uth Uts Uto Uqn Uqu  


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