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Baterias NiMH para Alta Tensão - (tradução)

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Joe Sousa
Joe Sousa
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02.Jul.09 05:56

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Amigos Radiófilos,

Faço aqui uma tradução para Português do artigo que escrevi recentemente em Inglês sobre a construção de baterias de Alta Tensão com células NiMH. O José Duarte achou que este artigo teria interesse em Português.

De futuro, teria muito gosto em colaborar em traduções dos meus artigos ou de artigos escritos por outros membros. O primeiro passo na tradução seria um Google-Translate para Português, seguido de uma colaboração para esclarecer significados mal traduzidos pelo Google-Translate.

Continuando neste espírito colaborativo, peço que me enviem correcções ou suggestões para melhorar o Portugês da tradução seguinte. O Português que trouxe do 7o ano do Liceu de Gil Vicente em Liboa em 1976 já está um pouco patinado; quissá enferrujado!


Venho mostrar vários métodos de construção de baterias de alta tensão para rádios a baterias.  Estes poderiam ser desde 1920 até portáteis dos anos 60.

Tenho feito baterias de alta tensão a partir de baterias recarregáveis NiMH de "9V".

Baterias recarregáveis NiMH "9V" são normalmente feitas a partir de 6 células de 1.25V cada.

Mas 1.25V só dá 7.5V. O valor "9V" é um valor padrão que veio a partir das pilhas 1,5V de carbono-zinco.

Tenho construído as baterias AT (de Alta Tensão) a partir do tamanho padrão 9V, e a partir de baterias de menor dimensão, as baterias 70mAh da Varta, conforme mostro nas fotos abaixo.

Comprei estas pequenas células de 70mAh no www.goldmine-elec.com, mas já são esgotadas neste tamanho. Esta bateria foi feita originalmente para alimentar o Relógio-Tempo-Real (Real-Time-Clock) num computador portátil.

Eles ainda têm o tamanho normal de 9V por $1.79USD, e estas baterias de 2,5V-15mAh muito pequenas, com duas células por $1USD.

Consegui fazer uma bateria AT de 50V com 20 unidades de 2,5V, que tem a altura de duas pilhas 9V e pode ser utilizada para substituir uma Eveready tipo 415.

Cada pilha dupla vem com auto-adesivo de espuma.

Outras fontes para baterias NiMH que podem ser utilizadas para construir baterias AT incluem:

http://www.pcsurplusonline.com/index.cfm/product/181/72v-15mah-ni-mh-cmos-battery-for-dell-inspiron-500m-600m-latitude-d600.cfm

Com esta pilha à venda por $3.99USD

e

http://www.sciplus.com/category.cfm/subsection/13/start/23/maxrows/11/srch.fp/1 

com esta pilha de 3.6V 280mAh, fabricada para telefones portáteis de rede fixa, com 3 Células de NiMH a $1USD cada

Tenho construído algumas das minhas baterias AT em ligação série permanente, e também como baterias comutáveis Série/Paralelo.

As baterias em série são recarregadas e utilizadas quase com a mesma tensão nominal.

A tensão de funcionamento para células NiMH é 1.25V, e a de tensão para carregar é 1.4V.

Este valor de 1.4V é seguro para carregar a tempo ilimitado.

Estes valores são para uma célula, portanto é preciso multiplicar as tensões pelo número de células.

Uma bateria AT de 90V é feita a partir de 72 células, ou 12 baterias NiMH de "9V".

A tensão para carregar esta bateria AT é 1.4x72=100.8V.

As baterias AT comutáveis série/paralelo oferecem a possibilidade de operar em série com alta tensão, sendo recarregadas em paralelo, com a tensão da bateria original.

O método de carregar em paralelo também oferece a vantagem de alinhar as tensões individuais de cada bateria para o mesmo valor, prolongando assim, a vida da bateria.

Quando uma destas baterias AT não é utilizada por um tempo mais longo, é benéfico manter o comutador da bateria na posição paralelo.

A baixa tensão de precisão necessária para carregar em paralelo também é mais comummente disponível num laboratório caseiro.

A seguir, um exemplo de uma bateria AT série/paralelo 60V/7.5V  para uso comum no meu laboratório de casa.

O botão inferior comuta a bateria AT entre as configurações série/paralelo, e no topo o selector escolhe a saída de tensão da bateria AT para a ficha fêmea de banana à direita.

A ficha fêmea de banana à esquerda é para a ligação 7,5V em parallelo. Uma fonte precisa, de 8.4V, poderia estar permanentemente ligada nesta ficha fêmea. Seria automáticamente desligada interiormente com comutação para saída em série.

O diagrama seguinte mostra a fiação para uma bolacha do comutador série/paralelo.

Comprei estes comutadores provenientes de excedentes de uso militar Russo no vendedor ebay KWTUBES.

Clique para salvar ou ver com maior resolução.

Uma bateria AT fixada em série com 14 baterias 6xNiMH para 1.25x6x14=105V nominais em operação, e 1.4x6x14=117.6V de tensão de recarregagem.

A barra preta oferece conexão a qualquer saída de tensão em imcrementos de 7.25V.

Outra bateria comutável de 45V fabricada a partir de seis pilhas "9V" NiMH. A comutação série/paralelo é feita pelo soquete macho/fémea. A placa-macho mostrada é para a conexão paralela. Uma placa-macho diferente liga as células em série para serviço a 45V. As baterias são montadas em conjunto com elásticos feitos de câmera-de-ar de bicicleta. A borracha sintética neoprene dura muito mais tempo do que o látex natural.

A bateria AT seguinte foi construída com o mesmo método de construção que a bateria em lata, para fornecer 90V ao meu Grundig Concert-Boy 57. Esta bateria AT foi moldada para caber no espaço existente, que era bastante amplo. Ambas placas-macho para configuração em série e paralelo estão mostradas aqui. A placa-macho em série foi equipada com conectores para copular com a ligação de bateria original, como se vê do lado esquerdo.

  O vão no lado direito estava destinado para um pilha D de 1.5V externa, que funciona em paralelo com uma célula interna de 1.25V NiCd. Eu substituí a célula interna com uma célula 1.25V NIMH de tamanho sub-C e uma capacidade de 3600mAh.Esta célula está em constante recarga pelo rádio, enquanto estiver ligado à rede de corrente alterna.

A bateria AT de 90V pode ser recarregada pelo rádio, ou externamente, em configuração paralelo.

Esta bateria de configuração permanente em série foi um desafio para caber no rádio de bolso Emerson 838. Também construí um suporte para 3xAAA pilhas alcalinas com tampa. As baterias constituintes da bateria AT são 6 células com 70mAh de capacidade. Todas as baterias, excepto uma, foram dobradas para caber.

Também tive de fazer uma tampa de à base de placa PCB.

Este bloco demonstra um método de construção série/paralelo, um pouco barroco, de uma bateria AT de 90V para um Zenith Trans-oceanic G500.

O comutador série/paralelo é construido a partir de interruptores DPDT soldados em conjunto. Um fio rígido percorre os deslizantes plásticosFunciona, mas é um pouco rígido.

Eu usei um suporte comum de 6 pilhas D Alcaninas para a tensão de filamento. Ambas as pilhas ligam à ficha fêmea original de 4 pinos com uma ficha macho improvisada de 4 pinos.

O desenho do circuito de alimentação a bateria neste rádio é um pouco peculiar. É possível fundir um dos filamentos se as pilhas não estão todas ligados simultâneamente. Quando mudar as pilhas, certifique-se que a corrente está desligada, e a ficha de 4 pinos também está desligada.

Uma bateria AT série/paralelo de 67.5V para o RCA BP-10. Observe o elástico Neoprene feito de camara-de-ar de bicicleta, e o saco plástico forte para evitar curtos-circuitos. A ligação original da bateria encaixa na placa-macho série.

A embalagem mais pequena que tenha feito até agora foi feita para o meu Hastings FMJr, adquirido recentemente no eBay. Fiz a bateria AT com 11,5 baterias de 2 células Varta acima mencionadas. As primeiras 10 baterias são embaladas firmemente dentro de plástico rígido, comummente usado em embalagens de electrónica. A pequana bateria adicional de 3 células foi feita a partir duma bateria dobrada mais uma célula única. A última bateria tinha que ser uma única célula, porque eu não cabia uma dupla. A construção da embalagem plástica foi bastante demorada, mas valeu a pena. A tensão de funcionamento é de 23*1.25V=28.75V e para carregar, é de 23*1.4V=32.2V.

As baterias AT seguintes foram construídas em caixas de madeira para combinar com o estilo deste  Silvertone-Trav-ler rádio portátil dos anos '20. As baterias substituiem as 3 grandes pilhas secas de tamanho "A" ligadas em série, e a bateria B+ de 67,5V. A bateria NiMH de baixa tensão agora fornece 3V regulados para os filamentos, e 60V, em directo da bateria AT, para B+. A tensão C- de -4,5V é actualmente fornecida por uma ligação em série de 4 células botão, que são dificilmente visíveis logo acima do segundo tubo à esquerda.A bateria AT de 60V é uma série / paralelo como a bateria montada numa lata, já descrita. Ambas as caixas de madeira incluem reguladores de tensão, de tal forma que a tensão não regulada de transformadores de parede pode ser utilizada directamente para carregar.

Notem as placas de dissipação de calor (o google traduziu "heat-sink" para "naufrágio de calor"!!!) para evitar o sobreaquecimento durante o recarregamento.

O arranjo original para as pilhas secas A era com as 3 células deitadas sobre a plataforma à esquerda, com os postos de ligação virados para fora.

O último bloco foi feito para alimentar uma telefonia Fada 160 Americana de três botões RFS dos anos '20. Esta foi a minha primeira telefonia a bateria dos anos '20. Esta telefonia presenteou-me com uma aprendizagem bastante inesperada. Foi concebida antes da invenção das vulgaríssimas resistências semicondutoras de carbono. Imaginem um rádio construído a partir de vários tipos de fios, placas metálicas, isoladores, vidro e vácuo! (Isto é, naturalmente, "mais que sabido" para a maioria dos membros RM)

Este bloco tem 4 células NiMH 4200mAh sub-C em séria para alimentar os filamentos com 5V diretamente. As 12 baterias de 7,5V da bateria AT de 90V estão ligadas na configuração comutável série/paralelo, com uma saída de 22.5V para o detector. Montei as placas-macho série e paralelo juntas. Se a placa-macho é inserida como mostrado à esquerda, a bateria AT está ligada em série para serviço 90V & 22.5V.

A ligação em paralelo para carregar as baterias de 7.5V com 8.4V, é obtida quando a placa-macho é virada 180o, de tal forma que a ficha fêmea para carregar está virada para fora.

O pedaço de madeira bem acabado foi comprado já feito como uma pequeno tábua de cortar pão, ou seja um "breadboard".

Uma nota de precaução sobre as baterias NiMH e NiCd: Estas baterias têm uma impedância interna extraordinariamente baixa. Em curto-circuito, podem produzir vários ampères de corrente e provocar um incêndio. Cuidados devem ser tomados com os systema de ligação para evitar curtos-circuitos com uma ligação incorreta acidental das células. O isolamento também deve ser robusto.

Após incluir todas estas fotos de baterias AT construídas a partir das baterias Varta 7.5V 80mAh  de www.goldmine-elec.com, acho que percebi por que razão estão esgotadas: eu provavelmente comprei a maioria delas!

Comentários convidados.

Comprimentos do Radiófilo,

 -José

This article was edited 27.Aug.09 02:41 by Joe Sousa .

Júlio Branco
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Amigo Radiófilo Joe Sousa,

Fiquei deveras, falando com sinceridade, aliás é este o meu lema, impressionado com o seu artigo, nomeadamente a tradução que fez do Inglês/Português. A Escola Gil Vicente, só se tem de glorificar por ter tido um aluno exemplar, pelo facto do mesmo se ter ausentado do seu País de origem e ao fim de tantos anos, ainda a escrever correctamente a sua lingua Mãe. Na minha opinião, quanto ao texto nada há a apontar, uma palavra por outra está "americanada" mas nada que não se entenda, mais uma vez os meus respeitosos parabéns, e obrigado pela parte que me cabe, pelo trabalho e tempo que dispendiou para efectuar esta tradução.

Quanto ao artigo, na sua essência, está um "espectáculo", em conversas e reuniões que tenho tido com o Radiófilo José Duarte sobre a Radiófilia em geral,  já tinhamos abordado este tema, e entretanto aparece o seu artigo, veio mesmo a propósito, até parece que o amigo Joe ouviu as nossas dúvidas.

Com os meus cordiais cumprimentos

Júlio Branco

This article was edited 02.Jul.09 17:25 by Júlio Branco .

Jose Duarte Costa
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Caro Radiófilo Joe Sousa

Queria agredecer a tradução que fez do artigo sobre as Baterias NiMH sobre a sua sugestão de ajuda sobre tradução de artigos acho uma boa ideia.Pois è importante escrever artigos em portugês para manter este forum activo.

Cumprimentos radiófilos

José Duarte

Joe Sousa
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Amigos Radiófilos,

Agradeço imenso o vosso apreço pela meu artigo e tradução.

Acabo agora de fazer um limpeza de gralhas, Googolismos e Americanismos. Um dos problemas de usar o Google-Translate como passo de lançamento para a tradução é que esta primeira tradução vem cheia de sequencias gramáticas Americanizadas, e torna-se difícil apanha-las todas.

À parte das gralhas, tive dificuldade de traduzir vários termos técnicos que foram usados mais correntemente desde que saí de Portugal há 33 anos. Por exemplo:

Carregar baterias ou recarregar baterias? Fiquei perplexo porque "carga" também poderá significar a carga desgastante duma resistência sobre uma bateria.

Bateria, pilha, ou célula? Penso que o significado técnico the bateria ou pilha seja um conjunto de células. A pilha de Alessandro Volta era feita com células de cobre e zinco.

Célula estará correcto?

Conectores, postes, soquetes?

Tomadas e fichas banana?

Placas, significando "card"?

Gostaria de ouvir a vossa interpretação destes termos mais técnicos ou de qaisquer outros que precisem de esclarecimento. O meu intuito é atingir a maior claridade possível para futuros leitores da tradução.

Depois desta primeira tradução estar finalizada, conto juntar aqui um tradução dum artigo relacionado a respeito dos detalhes de (re)carregamento das baterias.

Cumprimentos do Radiófilo,

-José Sousa

 

This article was edited 03.Jul.09 05:09 by Joe Sousa .

Mario Coelho
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Amigo Radiófilo José Sousa

Este seu artigo que agora nos permite ler em português, apresenta como sempre uma qualidade técnica excelente. Obrigado por nos disponibilizar o seu saber e experiência.

Aliás, desde algum tempo que tenho vindo a ler, com muito agrado,todos  os seus artigos e debates, no Forum em inglês. 

O Forum em português/espanhol  está agora  de parabéns por também incluir artigos seus  com este elevado nível.

---------

Relativamente aos termos que apresentou, retirei de um dicionário técnico o significado de Célula.

Aqui o termo "Voltagem" foi entretanto substituído por "Tensão." Este  dicionário técnico já é um pouco antigo e a Comissão Técnica de Terminologia na europa,CTE-1 .estabeleceu que o termo deveria ser Tensão e não Voltagem. Agora diz-se Tensão 220V e não Voltagem 220Vcomo antigamente.

"Carregar" a bateria ou "Recarregar" ?

Usamos habitualmente, "Carregar". Talvez seja porque se ela está esgotada, tem de ser carregada. O termo "Recarregar" é mais usado se a bateria tivesse ficado mal carregada e tivessemos de voltar a carregá-la.

Aos Sockets das Válvulas de Rádio chamamos-lhes "Suportes de válvulas".

Fichas e Tomadas 

O termo Tomada é mais usado em redes de alimentação de B.T. doméstica e industrial.

Em Eléctronica são  "Fichas Macho" e "Fichas Fêmea". Podem ter dois ou mais polos. A "Ficha Banana" é um termo usado. Significa  uma ficha de um só perno. 

Placas Card

É habitual ouvirmos: avariou-se a Placa de som ou  existe um problema na Placa de video etc..

Cumprimentos do Radiófilo

Mário Coelho

 

 

 

This article was edited 04.Jul.09 01:21 by Mario Coelho .

Joe Sousa
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Amigos Radiófilos, acabei de fazer mais uma limpezazinha na tradução do artigo anterior, em que incluí as sugestões do Mário Coelho.

A tradução seguinte conclui esta linha de artigos sobre o carregamento de baterias NiMH.


A minha resposta ao método sofisticado do LTC6802 para alinhar a tensão das várias baterias é a utilização do carregamento em paralelo.

O meu método de carregar todas estas batterias é simplesmente aplicar 1.4V vezes o número de células em série. Este método de carregar é substancialmente mais lento do que os métodos mais sofisticados, mas é muito seguro para as baterias, e sem problemas, na medida em que não é necessário controlar o tempo de carga.

Carregar com a tensão de 1.4V também tem a simplicidade que todas as células NiMH, independentemente da sua dimensão, acabam por estabilizar a corrente que carga que aceitam a um nível suficientement baixo que pode ser mantido indefinidamente. Normalmente, carrego as minhas baterias com tensão fixa durante uma noite, ou durante um dia ou dois, ou uma semana. Finalmente, quando me lembro que o carregamento está completo, desligo o carregador das batterias.

O perfil da corrente de carregamento com tensão fixa de 1.4V por célula é um pouco como o a resposta de um circuito RC: Existe uma alta corrente inicial, reduzindo-se exponencialmente mais ou menos até um estado estacionário de baixa corrente que não excede o nivel recomendado pelo fabricante da pilha para carregamento indefinido. Em Inglês, o termo "trickle charge" é o nível recomendado pelo fabricante da bateria para carregar a tempo ilimitado.

Os vários carregadores que construí foram feitos a partir de simples reguladores lineares ajustáveis, que foram estabelecidos para o número de células. Estes reguladores também fornecem limite de correnteautomáticamente. Podem ver-se exemplos de reguladores construídos em caixas de madeira para o Silvertone-Trav-ler. Comprei as caixas de madeira já pré-fabricadas, mas nào envernizadas.

O meu regulador linear ajustável favorito é o LT3080. Usa só uma resistência de ajuste pode ser ligado em paralelo com outras unidades indênticas para mair capacidade de corrente. Vê-se nas caixas de baterias do Silvertone-Trav-Ler. A ficha técnica do LT3080 está disponível no

http://cds.linear.com/docs/Datasheet/3080fa.pdf

A RM também tem alguns dados básicos de aplicação e sobre o LT3080.

Este regulador utiliza uma arquitetura inovadora elegante, e foi concebida e projectada recentemente pelo nosso Vice President e CTO (Chief Technical Officer) da Linear Technology, Robert Dobkin (Dobbie entre os meus colegas engenheiros na Linear).

Também construí um carregador mais permanente que fornece 5.6V para baterias de 4 células e 8.4V para baterias de 6 células. Usei reguladores lineares para ambos, mas adicionei ampímetros em série com as entradas dos reguladores (LT1086, LM317 ou equivalente). Os reguladores foram alimentados por um bloco de 12V 2A, semelhante ao tipo utilizado para computadores portáteis.

Eu também adicionei uma  lâmpada de 12V 1A em série com o regulador 5,6V para baixar a tensão aplicada ao regulador quando sob carga pesada. Isto também dá uma indicação visual da condição de carga.

Eu também adicionei uma lâmpada de 2,5V 350mA em série com os transformador de parede que alimentam os reguladores de carregamento para Silvertone-Trav-ler. Gosto de ver o breve flash de luz quando ligo o botão preto na bateria AT para a posição paralelo de carregamento. Não tenho nenhum outro indicador visual de carga nesta configuração. Com o carregar das baterias, a lâmpada acaba por escurecer completamente. Eu costumo deixar o rádio ligado permanentemente em carregamento em paralelo quando não estou a ouvi-lo.

Um benefício adicional do  sistema série/paralelo de carregagem para o Silvertone-Trav-Ler é que, mesmo com os carregadores permanentemente conectados, este rádio com antena "loop" (arco, bobine, quadro?) não está ligada à terra, através do cabo do carregador quando o rádio está em funcionamento, com as baterias em série.Rádios com antenas de quadro ou ferrite vezes sofrem muita interferência quando estão ligados à terra.

Se for preciso de ver mais pormenores nas fotos, simplesmente clique com o botão direito e "ver" ou "salvar" para uma resolução mais alta.

As fotos e esquemas mostram os circuitos dos carregadores já descritos.

Primeiro, o esquema do carregador para o Silvertone-a-Trav Ler. Inclui os dois transformadores de parede para a bateria de 60V Bplus e bateria A de filamento. O carregador para o filamento de 3V  inclui um filtro porque este carregador pode ser conectado enquando o rádio está a ser ouvido. O filtro impede interferências. A bateria de filamento 3.75V/4200mAh NiMH não está ligada diretamente aos filamentos de 3V das válvulas UX199, mas através de um simples regulador LDO eu projetei, utilizando peças faceis de encontrar. Fiz este regulador para garantir que eu não iria destruir os tubos com o excesso de tensão. O rádio inclui um reostato para ajustar a tensão dos filamentos, mas eu não quero ter uma chance de ter este reostato ajustado incorretamente.

Carregar o botão esquerdo do rato sobre as imagems para visualizar, ou guardar com a resolução máxima.

 

Os seguintes esquemas e fotografias mostram o circuito do carregador que eu uso para carregar todos as baterias descritos no primeiro artigo.

O seguinte é uma cabeça de carregamento que fiz para o tamanho padrão "9v". Eu uso algumas dessas baterias nos DVM de bolso. As fichas de encaixe para as batterias "9V" que se vêm montadas na placa reciclada foram recuperadas baterias 9V já gastas.


As fichas fêmeas no topo tomam carga da saída de 8.4V do carregador.

Cumprimentos do Radiófilo,

-José Sousa

This article was edited 27.Aug.09 02:47 by Joe Sousa .

Jose Antonio Gonzalez-Ruiz
 
 
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:) 

Hola Joe.

Me ha encantado el articulo que has hecho.

El dia que tenga una radio asi, ten por seguro que seguire tus indicaciones.

 

Gracias!!!

Joe Sousa
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Olá Radiófilo Jose Antonio,

Tenho muito gosto de saber que gostou do artigo e agradeço as palavras amáveis.

Até aproveito agora para pôr "links" nas fotografias, pois aprendi como se fazia recentemente com o editor HTML.

Cumprimentos,

-Joe/José

Joe Sousa
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27.Aug.09 03:07

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Amigos Radiófilos,

A www.goldmine-elec.com tem agora pilhas NiMH the formato 9V com 7 células internas (G16511) com o preço de $1.50 cada. Normalmente, este formato de pilha só comporta 6 células, mas este modelo tem mais uma célula para cancelar o déficite de voltagem que as células NiMH (1.25V) têm em relação às células alcalinas 1.5V ou de Carbono-Zinco.

Portanto, estas novas pilhas NiMH com 7 células fornecem 7x1.25V=8.75V, e poderão ser carregadas até 1.4V*7=9.8V.

Será preciso ter cuidado em não ligar as pilhas de 7 células em paralelo com as pilhas de 6 células, quando se fizer carregamento em paralelo. Esta ligação errada produz correntes muito elevadas que poderão sobreaquecer os fios de ligação.

O aspecto destas pilhas de 7 células é muito semelhante às de 6 células, também provenientes da Goldmine.

7células          6células

Comprei um lote de 10 pilhas de 7 células com boms resultados.

A voltagem mais elevada das pilhas de 7 células será muito útil em aparelhos de medida portáteis, que foram concebidos para operação com os 9V de pilhas alcalinas.

Cumprimentos,

-Joe/José

This article was edited 27.Aug.09 03:35 by Joe Sousa .

  
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