CN103107375A - 电动车辆用电池组 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在能够进行冷却空气相对于电池箱的供给及排出的同时，使电池箱向车身的布局容易的电动车辆用电池组。以沿车宽方向观察时至少一部分重叠的方式配置将冷却空气吸入到在电池箱(24)的内部形成的冷却通路中的冷却空气吸入构件(48)、从所述冷却通路排出冷却空气的冷却空气排出构件(49)，因此能够使上述构件紧凑地集中，并且不易与车身的底板或横梁发生干涉，从而使电池组向车身的布局容易。而且，在车宽方向的中央配置的冷却空气吸入构件的车宽方向两侧分别配置冷却空气排出构件，因此冷却空气排出构件位于溅起尘埃或水的车轮与冷却空气吸入构件之间，从而能够不易将尘埃或水与冷却空气一起吸入到冷却空气吸入构件中。

Description

电动车辆用电池组

技术领域

本发明涉及一种电动车辆用电池组，其具备：收纳多个电池并配置在车室的下方的电池箱；将冷却空气吸入到在所述电池箱的内部形成的冷却通路中的冷却空气吸入构件；从所述冷却通路排出冷却空气的冷却空气排出构件；以及使从所述冷却空气吸入构件吸入的冷却空气经过所述冷却通路从所述冷却空气排出构件排出的冷却风扇。

背景技术

由下述专利文献1公知以下结构：将吸气管道、电池箱、第一排气管道、换气风扇及第二排气管道串联连接，并将通过驱动换气风扇而从吸气管道吸入的车室内的空气向电池箱供给来对电池进行冷却，再将从电池箱排出的排气经由第一排气管道、换气风扇及第二排气管道排出。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4547747号公报

然而，上述专利文献1所记载的结构是将电池箱配置在车室内，而在将电池箱配置在车室外并将车室外的空气作为冷却空气而进行电池的冷却时，冷却空气中所含的尘埃或水可能会从吸气管道吸入到电池箱的内部。

发明内容

本发明鉴于上述情况而提出，其目的在于能够进行冷却空气相对于电池箱的供给及排出，并同时使电池箱向车身的布局容易。

为了实现上述目的，根据技术方案1所记载的发明，提供一种电动车辆用电池组，其具备：收纳多个电池并配置在车室的下方的电池箱；将冷却空气吸入到在所述电池箱的内部形成的冷却通路中的冷却空气吸入构件；从所述冷却通路排出冷却空气的冷却空气排出构件；以及使从所述冷却空气吸入构件吸入的冷却空气经过所述冷却通路从所述冷却空气排出构件排出的冷却风扇，所述电动车辆用电池组的特征在于，所述冷却空气吸入构件及所述冷却空气排出构件固定在所述电池箱的上表面，所述冷却空气吸入构件的冷却空气吸入口及所述冷却空气排出构件的冷却空气排出口配置在所述电池箱与所述车室之间，所述冷却空气吸入构件及所述冷却空气排出构件以沿车宽方向观察时至少一部分重叠的方式配置，在车宽方向的中央配置的所述冷却空气吸入构件的车宽方向两侧分别配置所述冷却空气排出构件。

另外，根据技术方案2所记载的发明，提供一种电动车辆用电池组，在技术方案1的结构的基础上，其特征在于，所述冷却通路与所述冷却空气吸入构件相连，并且在所述冷却通路的规定位置分支成两支而与两个所述冷却空气排出构件相连，所述冷却风扇分别设置在两个所述冷却空气排出构件中。

另外，根据技术方案3所记载的发明，提供一种电动车辆用电池组，在技术方案2的结构的基础上，其特征在于，所述冷却空气吸入构件及所述冷却空气排出构件固定在所述电池箱上。

另外，根据技术方案4所记载的发明，提供一种电动车辆用电池组，在技术方案3的结构的基础上，其特征在于，所述冷却空气吸入构件及所述冷却空气排出构件固定在所述电池箱的后方侧。

需要说明的是，实施方式的电池模块42对应于本发明的电池，实施方式的吸入管道48对应于本发明的冷却空气吸入构件，实施方式的排出管道49对应于本发明的冷却空气排出构件。

发明效果

根据技术方案1的结构，以沿车宽方向观察时至少一部分重叠的方式配置将冷却空气吸入到在电池箱的内部形成的冷却通路中的冷却空气吸入构件、从所述冷却通路排出冷却空气的冷却空气排出构件，其中，该电池箱收纳多个电池并配置在车室的下方，因此能够使冷却空气吸入构件及冷却空气排出构件紧凑地集中，并且冷却空气吸入构件及冷却空气排出构件不易与车身的底板或横梁发生干涉，从而使电池组向车身的布局容易。而且，在车宽方向的中央配置的冷却空气吸入构件的车宽方向两侧分别配置冷却空气排出构件，因此冷却空气排出构件位于溅起尘埃或水的车轮与冷却空气吸入构件之间，从而能够不易将尘埃或水与冷却空气一起吸入到冷却空气吸入构件中。

另外，根据技术方案2的结构，在电池箱中形成的冷却通路与冷却空气吸入构件相连，并且在冷却通路的规定位置分支成两支而与两个冷却空气排出构件相连，且将冷却风扇分别设置在两个冷却空气排出构件中，因此利用冷却风扇从冷却空气排出构件排出冷却空气，从而灰尘或尘埃能够不易从该冷却空气排出构件进入电池箱的冷却通路。

另外，根据技术方案3的结构，由于将冷却空气吸入构件及冷却空气排出构件固定在所述电池箱上，因此与连接管状的管道等其他构件而从电池箱的前方侧或后方侧进行冷却空气的吸入或排出的情况相比，能够将冷却空气的吸入路径及排出路径收纳在电池箱的上面，从而配置在电池箱的前方侧及后方侧的部件与电池箱不易发生干涉，电池箱的布局变得容易。而且，由于能够将冷却空气的吸入路径及排出路径收纳在电池箱的上面，因此维护时不需要进行电池箱的装拆时的管道的拆除作业及安装作业，从而作业性提高。

另外，根据技术方案4的结构，由于将冷却空气吸入构件及冷却空气排出构件固定在电池箱的后方侧，因此当电池的搭载位置延长到后轮的位置时，可能将由后轮溅起的尘埃或水吸入到冷却空气吸入口中，但由于冷却空气的吸入路径被收纳在电池箱的上面，因此能够防止将尘埃或水吸入到冷却空气吸入口中的情况。

附图说明

图1是电动机动车的侧视图。

图2是车架及电池组的立体图。

图3是电池组的立体图。

图4是图1的4方向向视图

图5是图4的5-5线剖视图。

图6是图4的6-6线剖视图。

图7是图4的主要部分放大图。

图8是图7的8-8线剖视图。

图9是图7的9方向向视图。

图10是图9的10方向向视图。

图11是与图3对应的作用说明图。

符号说明：

24  电池箱

25  车室

42  电池模块(电池)

47  冷却风扇

48  吸入管道(冷却空气吸入构件)

49  排出管道(冷却空气排出构件)

具体实施方式

以下，基于图1～图11，对本发明的实施方式进行说明。

如图1及图2所示，电动机动车的车架11具备：在车身前后方向上延伸的左右一对的底框架12、12；从底框架12、12的前端向上方弯曲的同时向前方延伸的左右一对的前侧框架13、13；从底框架12、12的后端向上方弯曲的同时向后方延伸的左右一对的后侧框架14、14；配置在底框架12、12的车宽方向外侧的左右一对的侧梁15、15；将侧梁15、15的前端与底框架12、12的前端连接的左右一对的前外伸支架16、16；将侧梁15、15的后端与底框架12、12的后端连接的左右一对的后外伸支架17、17；沿车宽方向连接左右一对的前侧框架13、13的前端部之间的前保险杠18；沿车宽方向连接左右一对的底框架12、12的前端部之间的前横梁19；沿车宽方向连接左右一对的底框架12、12的前后方向中间部之间的中间横梁20；沿车宽方向连接左右一对的后侧框架14、14的前后方向中间部之间的后横梁21；沿车宽方向连接左右一对的后侧框架14、14的后端部之间的后保险杠22。

作为电动机动车的行驶用驱动源即电动发电机23的电源的电池组31被从车架11的下表面侧悬吊支承。即，在电池组31的下表面固定有在车宽方向上延伸的前悬吊梁32、中间悬吊梁33及后悬吊梁34，前悬吊梁32的两端固定在左右一对的底框架12、12的前部，中间悬吊梁33的两端固定在左右一对的底框架12、12的后部，后悬吊梁34的两端固定在从左右一对的后侧框架14、14的前部垂下的支承构件35、35的下端。另外，电池组31的前端的车宽方向中央部经由前部托架36支承在前横梁19上，且电池组31的后端的车宽方向中央部经由后部托架37支承在后横梁21上。并且，电池组31在前悬吊梁32及中间悬吊梁33的中间位置，支承在中间横梁20的下表面上。

在电池组31支承在车架11上的状态下，电池组31的上表面隔着底板26与车室25的下部对置。即，本实施方式的电池组31配置在车室25的外部。

如图3及图4所示，电池组31具备金属制的电池托盘38和从上方与电池托盘38重叠的合成树脂制的电池罩39。电池托盘38的周缘部和电池罩39的周缘部夹着密封构件40(参照图3)而由多个螺栓41…紧固连结，因此电池组31的内部成为基本上密闭的空间。在电池托盘38的上表面搭载有多个将多个电池单体串联层叠而成的电池模块42…。电池托盘38及电池罩39构成本发明的电池箱24。

电池托盘38是将上部板43和下部板44结合而成的构件(参照图5及图6)，在上部板43和下部板44之间形成有供冷却空气流动的冷却通路，从而电池托盘38与和上部板43的上表面接触的电池模块42…之间进行热交换，将因充放电而发热的电池模块42…冷却。电池托盘38的冷却通路在规定的部位分支而与一对排出管道49、49连接(参照图3)。

在电池组31的后部设置的冷却装置46具备配置在车宽方向中央部的吸入管道48和配置在吸入管道48的车宽方向两侧的左右一对的排出管道49、49。吸入管道48的下端与电池托盘38的后端连接，左右的排出管道49、49的下端与电池托盘38的后端连接。在吸入管道48的上部前表面朝向前方开设有冷却空气吸入口48a，该冷却空气吸入口48a用于将电池组31外部的空气作为冷却空气吸入到吸入管道48的内部。另外，在排出管道49、49的内部分别收纳有电动的冷却风扇47、47，用于将热交换后的冷却空气排出的冷却空气排出口49a、49a以面向各冷却风扇47、47的外周的方式形成。左右的冷却空气排出口49a、49a朝向后方且朝向车宽方向外方开口(参照图3、图4、图7的箭头A)。

因此，在驱动冷却风扇47、47时，从吸入管道48的冷却空气吸入口48a吸入的冷却空气被供给到电池托盘38的内部，在电池托盘38的内部流动的期间，与电池模块42…之间进行热交换，之后通过排出管道49、49的冷却风扇47、47而从冷却空气排出口49a、49a排出。

接着，参照图4～图10，对冷却装置46的结构详细地进行说明。

如图7～图10所示，冷却装置46的吸入管道48设置在从电池罩39的后部向上突出的凸部39a(参照图8)的后方，具备利用四根螺栓51…固定在电池罩39的上表面的下部构件52和以覆盖下部构件52的上端开口部的方式与下部构件52结合的上部构件53，在上部构件53的前表面开设有冷却空气吸入口48a。冷却空气吸入口48a的位置位于电池组31的后部上方，且位于电池罩39的凸部39a的后方。

吸入管道48的内部具备：从冷却空气吸入口48a向后方延伸的上游侧吸入通路54；从上游侧吸入通路54的后端向下延伸并与电池托盘38相连的下游侧吸入通路55。上游侧吸入通路54被划分在上部构件53的内部，下游侧吸入通路55被划分在下部构件52内部。

在下部构件52的上表面一体形成有对上游侧吸入通路54及下游侧吸入通路55进行分隔的底壁52a，底壁52a以从前方朝向后方逐渐升高的方式倾斜。底壁52a的车宽方向中间部形成有从后方朝向前方呈U字状或V字状延伸的切口52b，纵壁52c从该切口52b的缘部向上竖立设置。在纵壁52c的上端与上部构件53的顶部之间确保冷却空气能够通过的空间。在与冷却空气吸入口48a对置的下部构件52的后侧的侧壁52d上，朝向前方突出设置有在下游侧吸入通路55的内部沿上下方向延伸的两个肋52e、52e，所述肋52e、52e的下端延伸到与电池托盘38连接的连接部。在位于冷却空气吸入口48a下方的底壁52a的下端，形成有用于使上游侧吸入通路54与吸入管道48的外部连通的排水孔52f。

另外，在吸入管道48的上游侧吸入通路54中设有用于检测吸入的冷却空气的温度的温度传感器50。温度传感器50的位置设定在比纵壁52c的上端低的位置。

如图4～图7所示，冷却装置46的排出管道49、49具备：从电池托盘38的后端向上立起的上游侧排出通路56、56；从上游侧排出通路56、56的上端与车宽方向内侧相连的下游侧排出通路57、57，其中，在下游侧排出通路57、57的正下方配置有冷却风扇47、47。涡旋形的风扇壳体58、58包围冷却风扇47、47的外周，且在其外端开设有冷却空气排出口49a、49a。

左右的冷却风扇47、47的风扇壳体58、58使用能够互换的同一构件，因此，在俯视(参照图7)下，左右的风扇壳体58、58相对于车身中心线呈非对称。如上所述，左右的冷却风扇47、47的冷却空气排出口49a、49a如箭头A所示均朝向后方且朝向车宽方向外方排出冷却空气，因此与冷却空气排出口49a、49a正交的法线N相对于风扇壳体58、58的切线T倾斜角度θ。

由于冷却空气相对于冷却空气排出口49a、49a所成的面呈直角流出，因此通过使与冷却空气排出口49a、49a正交的法线N相对于风扇壳体58、58的切线T倾斜角度θ，从而能够使左右的风扇壳体58、58使用能够互换的同一构件而削减部件的种类，同时能够从左右的冷却空气排出口49a、49a向大致左右对称的方向排出冷却空气。

悬置后轮的悬架装置59、59(参照图4)例如由H型扭力梁式悬架构成，其具备：左右的纵臂部60、60；将所述左右的纵臂部60、60沿车宽方向连接的扭力梁部61；将纵臂部60、60的后端支承在后侧框架14、14的下表面的左右的悬架弹簧62、62及左右的悬架减震器63、63。

从左右的风扇壳体58、58的冷却空气排出口49a、49a排出的冷却空气的排出方向(参照箭头A)在俯视下与悬架装置59、59的一部分(实施方式中为悬架减震器63、63)重叠。通过将来自冷却空气排出口49a、49a的冷却空气的排出方向A设定为上述方向，能够将冷却空气与车身的干涉抑制成最小限度，并同时能够使冷却空气穿过悬架装置59、59的空间而顺利地排出到车外。

将排出管道49、49和冷却风扇47、47一起支承在电池箱24的后部上表面的支承框架64具备：将管材弯曲成倒U字状并将两端竖立设置在电池罩39的左右上表面的第一框架64a；与第一框架64a的右端侧连接并向后方及左方延伸的L字状的第二框架64b；将第二框架64b的左端侧和第一框架64a的中间部沿前后方向连接的I字状的第三框架64c。

支承框架64具备：固定在第一框架64a上的四个安装托架65a～65d；固定在第二框架64b上的三个安装托架65e～65g；固定在第三框架64c上的一个安装托架65h(参照图7)。左侧的排出管道49分别通过螺栓66、66与第一框架64a的两个安装托架65a、65b紧固连结，左侧的排出管道49及左侧的冷却风扇47分别通过螺栓67、67与第二框架64b的安装托架65g及第三框架64c的安装托架65h紧固在一起。

另外，右侧的排出管道49分别通过螺栓68、68与第一框架64a的安装托架65d及第二框架64b的安装托架65e紧固连结，右侧的排出管道49及右侧的冷却风扇47分别通过螺栓69、69与第一框架64a的安装托架65c及第二框架64b的安装托架65f紧固在一起。

这样，由于将排出管道49、49及冷却风扇47、47通过共用的螺栓67、67、69、69与支承框架紧固在一起，所以能够实现冷却装置46的小型化及削减部件数目。

接着，对具备上述结构的本发明的实施方式的作用进行说明。

由于收纳在电池组31的电池箱24内的电池模块42…因充放电而发热，因此通过利用冷却装置46向电池托盘38的内部供给的冷却空气来冷却。即，在驱动冷却风扇47、47时，电池箱24的上表面与底板26的下表面之间的空气作为冷却空气而被从吸入管道48的冷却空气吸入口48a吸入，并经过吸入管道48的上游侧吸入通路54及下游侧吸入通路55向电池托盘38的内部供给。

如图3所示，向电池托盘38的内部供给的冷却空气在规定的部位分支而向一对排出管道49、49流动的期间，在电池托盘38的上部板43与电池模块42…的底面之间进行热交换，由此将电池模块42…冷却。流入到排出管道49、49的冷却空气通过上游侧排出通路56、56、下游侧排出通路57、57、冷却风扇47、47，并从风扇壳体58、58的冷却空气排出口49a、49a排出。

此时，即使左右一方的冷却风扇47发生故障而不能工作，也可以如图11所示，通过另一方的冷却风扇47的工作，以吸入管道48→冷却通路→另一方的排出管道49→另一方的冷却风扇47的路径使冷却空气流通，并且以一方的排出管道49→冷却通路→另一方的排出管道49→另一方的冷却风扇47的路径使冷却空气流通，由此将电池箱24内的所有电池模块42…冷却。

另外，由于将电池组31搭载在车室25的下方，并且将吸入管道48及排出管道49、49配置于夹在电池箱24与车室25之间的位置，因此与连接管状的管道等其他构件而从电池箱24的前方侧或后方侧进行冷却空气的吸入或排出的情况相比，能够将冷却空气的吸入路径及排出路径收纳在电池箱24的上面。其结果是，不仅配置在电池箱24的前方侧及后方侧的部件与电池箱24不易干涉，电池箱24的布局变得容易，而且也不需要使管状的管道等与电池箱24连结，因此不需要在其连结部的密封，从而使部件数目削减。

另外，由于能够将冷却空气的吸入路径及排出路径收纳在电池箱24的上面，所以不仅维护时不需要进行电池箱24的拆装时的管道的拆除作业及安装作业而使作业性提高，而且即使接近吸入管道48及排出管道49、49的后轮溅起尘埃或水，也能够通过电池箱24遮挡尘埃或水而防止将其从冷却空气吸入口48a吸入。

而且，由于将吸入管道48及排出管道49、49以沿车宽方向观察时至少一部分重叠的方式配置，因此能够将吸入管道48及排出管道49、49紧凑地集中，并且吸入管道48及排出管道49、49不易与具有沿车宽方向延伸的阶梯部的底板26和沿车宽方向延伸的后横梁21等干涉，能够使电池组31向车身的布局容易。并且，由于在车宽方向的中央配置的吸入管道48的车宽方向两侧分别配置有排出管道49、49，因此排出管道49、49位于溅起尘埃或水的车轮与吸入管道48之间，从而能够不易从冷却空气吸入口48a将尘埃或水与冷却空气一起吸入。排出管道49、49的冷却空气排出口49a、49a在从其吹出冷却空气时不可能吸入尘埃或水。

另外，由于将吸入管道48配置在电池罩39的后端上部，并且在电池罩39上设置朝向车室25侧向上突出的凸部39a，且将吸入管道48配置在电池罩39的凸部39a的后方，因此能够通过电池罩39的凸部39a遮挡车辆的行驶中从车身前方侧分散过来的尘埃或水，从而能够不易将尘埃或水从冷却空气吸入口48a吸入到电池罩39的内部。

另外，由于吸入管道48的冷却空气吸入口48a朝向车身前方开口，排出管道49、49的冷却空气排出口49a、49a朝向车身后方开口，所以从冷却空气排出口49a、49a排出的热交换后的温度上升了的冷却空气不易从冷却空气吸入口48a再次吸入到电池托盘38内，从而能够防止冷却空气的再循环所带来的电池模块42…的冷却效率的降低。特别是，由于冷却空气排出口49a、49a朝向车身后方且车宽方向外侧开口，因此能够通过沿车身的左右两侧面流动的行驶风将从冷却空气排出口49a、49a排出的冷却空气推向后方而不易滞留在电池组31附近。

另外，吸入管道48通过其特殊的形状能够将冷却空气中所含的水有效地分离而防止侵入到电池托盘38的内部。即，从吸入管道48的冷却空气吸入口48a的下部吸入到上游侧吸入通路54的冷却空气在沿着向上倾斜的底壁52a上升的过程中，通过朝向下游侧扩开的纵壁52c向左右分支，并通过与底壁52a及纵壁52c的接触而将水分离之后，冷却空气从底壁52a的下游端向下偏转而流入下游侧吸入通路55。从冷却空气分离出的水在重力作用下沿着纵壁52c及底壁52a流下，从其下方的排水孔52f排出到吸入管道48的外部。

从吸入管道48的冷却空气吸入口48a的上部吸入到上游侧吸入通路54的冷却空气越过纵壁52c的上端后向下偏转，通过底壁52a的切口52b而流入下游侧吸入通路55。这样流入下游侧吸入通路55的冷却空气通过在侧壁52d设置的两个肋52e、52e整流的同时向下流动，流入电池托盘38的冷却通路。

如上所述，通过设置在吸入管道48的内部的底壁52a及纵壁52c来有效地捕捉冷却空气中的水，防止水向电池托盘38的内部侵入，同时通过在底壁52a上设置切口52b来增加流路截面积，将设置底壁52a及纵壁52c所引起的冷却空气的压力损失的增加抑制成最小限度，从而能够有效地同时实现水的分离及压力损失的减少。

此外，设置在吸入管道48的内部的温度传感器50检测冷却空气的温度(吸气温度)，当未图示的电池温度传感器检测出的电池温度达到吸气温度以上时，驱动冷却风扇47、47，而当电池温度小于吸气温度时，使冷却风扇47、47停止。在冷却风扇47、47停止的状态下，电池托盘38内部的高温且低比重的冷却空气有可能在吸入管道48的内部向上方逆流而滞留在吸入管道48的上部构件53的顶部附近。

此时，若温度传感器50设置在吸入管道48的上部构件53的顶部附近，则温度传感器50不能正确检测吸气温度而检测出滞留的高温空气的温度，所以有可能即使电池温度上升也无法迅速地驱动冷却风扇47、47。但是，根据本实施方式，由于温度传感器50设置在比吸入管道48的纵壁52c的上端低的位置，因此能够将吸气温度的误检测防于未然。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明能够在不脱离其主旨的范围内进行各种设计变更。

例如，实施方式中具备一个吸入管道48及两个排出管道49、49，但吸入管道48及排出管道49的数目是任意的。

另外，吸入管道48及排出管道49、49不必沿车宽方向观察时完全重叠，至少一部分重叠即可。

Claims (5)

1.一种电动车辆用电池组，其具备：收纳多个电池(42)并配置在车室(25)的下方的电池箱(24)；将冷却空气吸入到在所述电池箱(24)的内部形成的冷却通路中的冷却空气吸入构件(48)；从所述冷却通路排出冷却空气的冷却空气排出构件(49)；以及使从所述冷却空气吸入构件(48)吸入的冷却空气经过所述冷却通路从所述冷却空气排出构件(49)排出的冷却风扇(47)，所述电动车辆用电池组的特征在于，

所述冷却空气吸入构件(48)的冷却空气吸入口(48a)及所述冷却空气排出构件(49)的冷却空气排出口(49a)配置在所述电池箱(24)与所述车室(25)之间，所述冷却空气吸入构件(48)及所述冷却空气排出构件(49)以沿车宽方向观察时至少一部分重叠的方式配置，在所述冷却空气吸入构件(48)的车宽方向两侧分别配置所述冷却空气排出构件(49)。

2.根据权利要求1所述的电动车辆用电池组，其特征在于，

所述冷却通路与所述冷却空气吸入构件(48)相连，并且在所述冷却通路的规定位置分支成两支而与两个所述冷却空气排出构件(49)相连，所述冷却风扇(47)分别设置在两个所述冷却空气排出构件(49)中。

3.根据权利要求2所述的电动车辆用电池组，其特征在于，

所述冷却空气吸入构件(48)及所述冷却空气排出构件(49)固定在所述电池箱(24)上。

4.根据权利要求3所述的电动车辆用电池组，其特征在于，

所述冷却空气吸入构件(48)及所述冷却空气排出构件(49)固定在所述电池箱(24)的后方侧。

5.根据权利要求1所述的电动车辆用电池组，其特征在于，

所述冷却空气吸入构件(48)配置在车宽方向的中央。

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