CN103201879B - 具有紧凑结构的电池组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电池组。该电池组包括：（a）电池模块组件，其具有被横向布置的结构；（b）一对前支撑构件和后支撑构件，其围绕电池模块组件中的最外面的电池模块的前面和后面；（c）至少一个上端连接构件，其在电池模块组件的上端处连接前支撑构件和后支撑构件；以及（d）至少一个下端连接构件，其在电池模块组件的下端处连接前支撑构件和后支撑构件。在套管的下端处设置有耦合孔以便安装下端连接构件。

Description

具有紧凑结构的电池组
技术领域
本发明涉及一种具有紧凑结构的电池组，并且，更加特别地，涉及一种电池组，包括：（a）电池模块组件，该电池模块组件具有如下结构，在该结构中，两个或者更多个电池模块被布置在横向方向上，使得在电池模块被彼此电连接的状态下，电池模块被设置为彼此紧密接触或者彼此相邻，电池模块中的每一个包括多个单元模块，单元模块中的每一个包括两个或者更多个电池单元，在单元模块被彼此串联地和/或并联地连接的状态下，单元模块被安装在套管中；（b）一对前支撑构件和后支撑构件，用于覆盖电池模块组件的最外面的电池模块的前面和后面；（c）至少一个上端连接构件，用于在电池模块组件的上端处彼此连接前支撑构件和后支撑构件，以支撑电池模块组件的上部；以及（d）至少一个下端连接构件，用于在电池模块组件的下端处彼此连接前支撑构件和后支撑构件，以支撑电池模块组件的下部；其中套管在其下端处被设置有紧固孔，经由该紧固孔安装至少一个下端连接构件。
背景技术
近来，能够充电和放电的二次电池已广泛用作无线移动设备的能量源。而且，将二次电池作为电动车辆（EV）和混合动力电动车辆（HEV）的动力源已引起了相当大的关注，已经开发了上述二次电池来解决由使用化石燃料的现有的汽油车和柴油车所引起的诸如空气污染的问题。
小型移动设备使用用于每个设备的一个或数个电池单元。另一方面，由于诸如车辆的中大型设备需要高功率和大容量，所以中大型设备使用具有被相互电连接的多个电池单元的中大型电池组。
优选地，中大型电池组被制造成具有尽可能小的尺寸和重量。因此，通常使用能够以高的集成度堆叠并具有小重量容量比的棱形电池或袋状电池来作为中大型电池组的电池单元。特别地，目前很多兴趣都集中在使用铝层压片作为护板构件（sheathing member）的袋状电池，因为该袋状电池的重量轻、该袋状电池的制造成本低，并且容易修改袋状电池的形状。
为了让中大型电池组提供由预定的设备或者装置所要求的功率和容量，有必要将中大型电池组构造成具有将多个电池单元彼此串联地电连接或者串联和并联地电连接的结构，并且电池单元对外力是稳定的。
同时，传统的电池组被构造成具有将适当数目的电池模块固定到基板、端板、以及支撑条的结构以确保动态稳定性。
然而，在具有上述构造的电池组中，当电池模块被安装时存在空间限制。而且，当大量的电池模块被用于组成电池组时，电池组的整体结构稳定性被降低。
而且，传统的电池组被构造成使得使用螺栓或者螺母将电池模块固定到基板以防止电池模块的向上和向下移动，并且在纵向方向上通过端板和支撑条固定电池模块，从而确保动态稳定性。
然而，在具有上述构造的电池组中，使用螺栓或者螺母将电池模块固定到基板导致组装工艺是复杂的。而且，必须为紧固构件确保空间导致存在对紧固构件的空间限制和重量限制。
因此，对能够解决上述问题的具有紧凑结构电池组存在高度需求。
发明内容
技术问题
因此，为解决以上问题和尚待解决的其它技术问题而完成本发明。
具体地，本发明的目的是为了提供一种电池组，通过最小化用于固定电池模块的紧固构件的数目，该电池组是紧凑的并且重量轻。
本发明的另一目的是为了提供一种包括电池模块组件的电池组，其呈现高结构稳定性并且能够容易组装。
技术方案
根据本发明的一个方面，通过提供一种电池组能够完成以上和其它的目的，该电池组包括：（a）电池模块组件，该电池模块组件具有如下结构，在该结构中，两个或者更多个电池模块被布置在横向方向上，使得在电池模块被彼此电连接的状态下，电池模块被设置为彼此紧密接触或者彼此相邻，电池模块中的每一个包括多个单元模块，单元模块中的每一个包括两个或者更多个电池单元，在单元模块被彼此串联地和/或并联地连接的状态下，单元模块被安装在套管中；（b）一对前支撑构件和后支撑构件，用于覆盖电池模块组件的最外面的电池模块的前面和后面；（c）至少一个上端连接构件，用于在电池模块组件的上端处彼此连接前支撑构件和后支撑构件，以支撑电池模块组件的上部；以及（d）至少一个下端连接构件，用于在电池模块组件的下端处彼此连接前支撑构件和后支撑构件，以支撑电池模块组件的下部；其中套管在其下端处被设置有紧固孔，经由该紧固孔安装至少一个下端连接构件。
在根据本发明的电池组中，使用最小数目的构件将电池模块组件耦合到前支撑构件和后支撑构件的内部。因此，能够容易地组装电池组，以相对优化电池组的空间，并且减少电池组的重量。
而且，在具有上述构造的电池组中，可以通过一对前支撑构件和后支撑构件、上端连接构件、以及一对下端连接构件固定电池模块组件。因此，能够有效地防止由于外力或者振动对电池模块组件的损坏，从而确保电池组的整体结构稳定性。
根据情况，前支撑构件和后支撑构件均可以在其中心部分处被设置有热绝缘构件以防止将辐射热引入到电池单元中。
在优选示例中，至少一个上端连接构件可以包括一个构件，并且至少一个下端连接构件可以包括两个构件。
至少一个下端连接构件可以被形成为杆状，优选地为中空圆杆。在此结构中，紧固螺纹可以被形成在杆的相对端的内圆周处。因此，在通过紧固孔插入至少一个下端连接构件的状态下，使用诸如螺栓的构件可以紧固至少一个下端连接构件的相对端。
前支撑构件和后支撑构件均可以在其上端处被设置有上端连接构件通孔，通过该上端连接构件通孔插入和耦合至少一个上端连接构件。因此，能够通过将至少一个上端连接构件插入通过前支撑构件和后支撑构件的上端连接构件通孔，来容易地实现至少一个上端连接构件和前支撑构件之间和至少一个上端连接构件和后支撑构件之间的连接。
在优选示例中，前支撑构件和后支撑构件均可以在其下端处被设置有一对下端连接构件通孔，通过该下端连接构件通孔插入和耦合至少一个下端连接构件。因此，能够通过将至少一个下端连接构件插入通过前支撑构件和后支撑构件的下端连接构件通孔，来容易地实现至少一个下端连接构件和前支撑构件之间和至少一个下端连接构件和后支撑构件之间的连接。
在上述结构中，至少一个上端连接构件可以是框架构件，该框架构件在其相对端处被设置有紧固孔，在紧固孔与上端连接构件通孔连通的状态下，紧固构件被插入和耦合到该紧固孔中。至少一个上端连接构件的相对端可以被三次地（tertiarily）弯曲和焊接，使得至少一个上端连接构件的相对端中的每一个在垂直截面中具有四边形的形状。
而且，至少一个上端连接构件的相对端中的每一个可以具有在其纵向方向上以中空的四边形构造的垂直截面结构。因此，至少一个上端连接构件的相对端能够被更加稳定地安装在电池模块组件的上端处。
同时，套管可以被构造成具有与电池单元相对应的矩形结构，使得电池单元被安装在套管中，套管可以在其中心部分处被设置有散热开口，通过该散热开口散发热，并且套管可以在其四个角处被设置有单元模块紧固孔，通过该单元模块紧固孔插入用于固定单元模块的单元模块紧固构件。
单元模块紧固构件中的每一个可以包括中空的杆，通过单元模块紧固孔中的相对应的一个插入该中空的杆；和长螺栓，该长螺栓被插入到中空杆中。
单元模块的电极端子可以通过汇流条彼此电连接。因此，根据需要，单元模块的电极端子可以被彼此串联和/或并联地连接以提供所期待的功率和容量。
在上述结构中，汇流条中的每一个可以包括：第一端子连接部，电池模块中的相对应的一个的外部输入和输出端子被连接到第一端子连接部；和第二端子连接部，单元模块的电极端子被连接到该第二端子连接部。
第二端子连接部可以被划分为从第一端子连接部分叉的多个块，使得第二端子连接部对应于单元模块的数目。即，能够使用一个汇流条彼此电连接多个单元模块，这是非常优选的。
在具体示例中，第二端子连接部可以包括：板状主体，该板状主体被连接到第一端子连接部；和弯曲连接部，该弯曲连接部从板状主体垂直地向上弯曲，使得通过焊接将弯曲连接部耦合到单元模块的电极端子。
而且，第二端子连接部可以被设置有外部输入和输出端子通孔，外部输入和输出端子通过该外部输入和输出端子通孔向上突出。
同时，在纵向垂直截面中具有支架形状的绝缘构件可以在电池模块中的每一个的顶部处被安装在单元模块的阴极端子和阳极端子之间，以防止单元模块的阴极端子和阳极端子之间的接触。至少一个上端连接构件可以被安装在绝缘构件的凹陷的凹槽中。
因此，在绝缘构件的上述结构中，能够有效地防止由于外力或者振动而在电极端子之间的接触，从而确保电池组的整体结构稳定性。
同时，用于将电池模块彼此串联地电连接的汇流条组件可以被安装在电池模块组件的上端处。
在上述结构中，汇流条组件可以包括（a）盖板，该盖板由电绝缘材料制成，盖板被安装在电池模块组件的上端处；（b）两个或者更多个导电连接部，在导电连接部被安装在盖板上的状态下，该导电连接部被电连接到电池模块的外部输入和输出端子；以及（c）两个或者更多个汇流条，该汇流条在与布置电池模块的方向垂直的方向上被安装在盖板的上端处，以彼此电连接电池模块的导电连接部。
优选地，用于测量电池模块的电压的感测构件被安装在盖板的上端处，使得感测构件被电连接到导电连接部。
导电连接部可以包括：第一导电连接部，该第一导电连接部被电连接到电池模块的外部输入和输出端子和感测构件；和第二导电连接部，该第二导电连接部被电连接到汇流条的对应端。
在上述结构中，在第一导电连接部中可以形成紧固孔，通过该紧固孔插入和耦合外部输入和输出端子。因此，能够实行外部输入和输出端子与导电连接部之间的电连接。
感测构件中的每一个可以包括：端子连接部，该端子连接部被耦合到第一导电连接部的相对应的一个的上端以感测电压；连接器，该连接器将通过端子连接部感测到的电压传输到控制器；以及导线，该导线将端子连接部连接到连接器。
电池单元中的每一个可以是袋状电池单元，该袋状电池单元具有被安装在由包括树脂层和金属层的层压片制成的外壳中的电极组件。优选地，电池单元中的每一个是袋状锂二次电池。而且，电池单元中的每一个的电极端子可以被形成在外壳的上部或者下部处。
根据本发明的电池组通常具有紧凑的结构，并且在没有使用大量的构件的情况下实现在结构上稳定的机械紧固和电连接。而且，诸如4、6、8或者10个的预定数目的电池模块可以组成电池组，并且因此，能够将必要数目的电池组有效地安装在有限空间中。
可以基于所期待的功率和容量，通过组合电池模块来制造根据本发明的电池组。考虑如先前所描述的安装效率和结构稳定性，根据本发明的电池组被优选地用作用于电动车辆、混合动力电动车辆、插电式混合动力电动车辆、或者电力存储装置的电源。然而，电池组的应用范围不限于此。
附图说明
图1是示出根据本发明的实施例的电池组的分解透视图；
图2和图3是示出将电池模块安装到图1的下端连接构件的过程的透视图；
图4是图1的电池组的组装视图；
图5是典型地示出电池单元被安装到套管中的结构的截面图；
图6是典型地示出图5的部分C的放大的截面图；
图7是典型地示出图1的电池模块的平面图；
图8是示出图7的汇流条的放大的透视图；
图9和图10是示出汇流条和绝缘构件之间的耦合状态的平面图和透视图；
图11是示出根据本发明的另一实施例的电池组的透视图；以及
图12是示出图1的汇流条组件的放大的透视图。
具体实施方式
现在，将参考附图详细地描述本发明的优选实施例。然而，应注意的是，所图示的实施例不限制本发明的范围。
图1是典型地示出根据本发明的实施例的电池组的分解透视图，并且图2和图3是典型地示出将电池模块安装到图1的下端连接构件的过程的透视图。
参考这些附图，电池组300包括电池模块组件220、一对前支撑构件310和后支撑构件320、上端连接构件330、以及一对下端连接构件340。
电池模块组件220被构造成具有如下结构，在该结构中，四个电池模块230被布置在横向方向上，使得在电池模块230被彼此电连接的状态下，电池模块230被设置为彼此紧密接触，电池模块中的每一个包括多个单元模块，单元模块中的每一个包括三个电池单元，在单元模块被彼此串联和/或并联地连接的状态下，电池单元被安装在套管350中。
前支撑构件310和后支撑构件320覆盖电池模块组件220的最外面的电池模块的前面和后面。上端连接构件330在电池模块组件220的上端处彼此连接前支撑构件310和后支撑构件320，以支撑电池模块组件220的上端。
而且，下端连接构件340在电池模块组件220的下端处连接前支撑构件310和后支撑构件320，以支撑电池模块组件220的下部。
上端连接构件通孔312被形成在前支撑构件310的上端处，通过该上端连接构件通孔312插入和耦合上端连接构件330。另一上端连接构件通孔312也被形成在后支撑构件320的上端处，通过该上端连接构件通孔312插入和耦合上端连接构件330。一对下连接构件通孔314被形成在前支撑构件310的下端的相对侧处，通过该一对下连接构件通孔314插入和耦合下端连接构件340。另一对下端连接构件通孔314也被形成在后支撑构件320的下端的相对侧处，通过该一对下端连接构件通孔314插入和耦合下端连接构件340。
作为框架构件的上端连接构件330在其相对端处被设置有紧固孔331，在紧固孔331与上端连接构件通孔312连通的状态下，紧固构件335被插入和耦合到该紧固孔331中。
上端连接构件330的相对端被焊接，使得上端连接构件330的相对端中的每一个具有四边形的截面。上端连接构件330在其纵向方向上的垂直截面结构被构造成具有中空的四边形。
图4是典型地示出图1的电池组的视图，图5是典型地示出电池单元被安装在套管中的结构的截面图，并且图6是典型地示出图5的套管（部分C）的下端的部分放大的截面图。
与图1一起参考这些附图，套管350在其下端的相对侧处被设置有通孔352，通过该通孔352插入和耦合下端连接构件340。下端连接构件340中的每一个被形成为杆状，在其相对端的内圆周处形成紧固螺纹（未示出）。
而且，套管350被构造成具有与单元模块240的形状相对应的矩形结构，该单元模块240包括三个电池单元，使得单元模块被安装在套管350中。套管350在其中心部分处被设置有散热开口，通过该散热开口散发热。而且，套管350在其四个角处被设置有单元模块紧固孔242，通过该单元模块紧固孔242插入用于固定单元模块240的单元模块紧固构件（未示出）。
因此，能够在前支撑构件和后支撑构件之间容易地组装电池模块组件，从而优化电池组的空间利用并且减少电池组的重量。
图7是典型地示出图4的电池模块中的一个的透视图，图8是典型地示出图7的汇流条的透视图，并且图9和图10是典型地示出汇流条和绝缘构件之间的耦合状态的平面图和透视图。
与图5一起参考这些附图，通过汇流条500彼此电连接单元模块240的电极端子。
汇流条500中的每一个包括第一端子连接部510，电池模块230的外部输入和输出端子231被连接到该第一端子连接部510；和第二端子连接部520，单元模块240的电极端子242和243被连接到该第二端子连接部520。
第二端子连接部520被划分为从第一端子连接部510分叉的三块，使得第二端子连接部520对应于三个单元模块240。因此，能够使用一个汇流条彼此电连接多个单元模块。
而且，第二端子连接部520中的每一块包括板状主体521，该板状主体521被连接到第一端子连接部510；和弯曲连接部522，该弯曲连接部522从板状主体521垂直地向上弯曲，使得通过焊接弯曲连接部522被耦合到单元模块240的电极端子。
第一端子连接部510被设置有外部输入和输出端子通孔511，外部输入和输出端子231通过该外部输入和输出端子通孔511向外突出。
而且，在纵向垂直截面中具有支架形状的绝缘构件530在电池模块230的顶部处被安装在单元模块240的阴极端子242和阳极端子243之间，以防止单元模块240的阴极端子242和阳极端子243之间的接触。上端连接构件330被安装在绝缘构件530的凹陷的凹槽531中。
图11是典型地示出其中汇流条组件被安装在图1的电池模块组件的上端处的结构的透视图，并且图12是典型地示出图11的汇流条组件的放大的透视图。
参考这些附图，用于将电池模块230串联地彼此电连接的汇流条组件410被安装在电池模块组件220的上端处。
汇流条组件410包括由电绝缘材料制成的盖板412、六个导电连接部414、以及用于电池模块的三个汇流条416。
而且，在导电连接部414被安装在盖板412的状态下，导电连接部414被电连接到电池模块230的外部输入和输出端子231。汇流条416在与布置电池模块230的方向垂直的方向上被安装在盖板412的上端处，以彼此电连接电池模块230的导电连接部414。
用于测量电池模块230的电压的感测构件418被安装在盖板412的上端处，使得感测构件418被电连接到导电连接部414。导电连接部414包括：第一导电连接部411，其被电连接到电池模块230的外部输入和输出端子231和感测构件418；和第二导电连接部（未示出），其被电连接到汇流条416的对应端。
而且，紧固孔415被形成在第一导电连接部411中，通过该紧固孔415插入和耦合电池模块230的外部输入和输出端子231。
感测构件418中的每一个包括：端子连接部413，该端子连接部413被耦合到第一导电连接部411的相对应的一个的上端以感测电压；连接器417，该连接器417将通过端子连接部413感测到的电压传输到控制器（未示出）；以及导线419，该导线419将端子连接部413连接到连接器417。
尽管为了阐述性目的已经公开了本发明的优选实施例，但是本领域的技术人员应理解，在不偏离如所附权利要求中公开的本发明的范围和精神的情况下，可以进行各种修改、添加和替代。
[工业适用性]
如从上面的描述显而易见的，根据本发明的电池组被构造为使得上端连接构件和下端连接构件被安装到前支撑构件和后支撑构件。因此，能够容易地组装电池组，最小化电池组的重量，并且制造呈现高空间利用的电池组。
另外，组成根据本发明的电池组的电池模块组件是紧凑的，呈现优秀的结构安全性，并且能够被容易地组装。

Claims (20)

1.一种电池组，包括：
(a)电池模块组件，所述电池模块组件具有如下结构，在该结构中，两个或者更多个电池模块被布置在横向方向上，使得在所述电池模块被彼此电连接的状态下，所述电池模块被设置为彼此紧密接触或者彼此相邻，所述电池模块中的每一个包括多个单元模块，所述单元模块中的每一个包括两个或者更多个电池单元，在所述单元模块被彼此串联地和/或并联地连接的状态下，所述单元模块被安装在套管中；
(b)一对前支撑构件和后支撑构件，用于覆盖所述电池模块组件的最外面的电池模块的前面和后面；
(c)至少一个上端连接构件，用于在所述电池模块组件的上端处彼此连接所述前支撑构件和所述后支撑构件，以支撑所述电池模块组件的上部；以及
(d)至少一个下端连接构件，用于在所述电池模块组件的下端处彼此连接所述前支撑构件和所述后支撑构件，以支撑所述电池模块组件的下部，其中
所述套管在其下端处被设置有紧固孔，经由所述紧固孔安装所述至少一个下端连接构件，
在纵向垂直截面中具有支架形状的绝缘构件，在所述电池模块中的每一个的顶部处，被安装在所述单元模块的阴极端子和阳极端子之间，以防止所述单元模块的所述阴极端子和所述阳极端子之间的接触，并且
所述至少一个上端连接构件被安装在所述绝缘构件的凹陷的凹槽中。
2.根据权利要求1所述的电池组，其中所述至少一个下端连接构件被形成为杆状，紧固螺纹被形成在所述杆的相对端的内圆周处。
3.根据权利要求1所述的电池组，其中所述前支撑构件和所述后支撑构件均在其上端处被设置有上端连接构件通孔，通过所述上端连接构件通孔插入和耦合所述至少一个上端连接构件。
4.根据权利要求1所述的电池组，其中所述前支撑构件和所述后支撑构件均在其下端处被设置有一对下端连接构件通孔，通过所述下端连接构件通孔插入和耦合所述至少一个下端连接构件。
5.根据权利要求3所述的电池组，其中所述至少一个上端连接构件是框架构件，所述框架构件在其相对端处被设置有紧固孔，在所述框架构件的该紧固孔与所述上端连接构件通孔连通的状态下，紧固构件被插入和耦合到该紧固孔中。
6.根据权利要求5所述的电池组，其中所述至少一个上端连接构件的相对端中的每一个具有在其纵向方向上以中空的四边形构造的垂直截面结构。
7.根据权利要求1所述的电池组，其中所述套管被构造成具有与所述电池单元相对应的矩形结构，使得所述电池单元被安装在所述套管中，所述套管在其中心部分处被设置有散热开口，热被通过所述散热开口散发，并且所述套管在其四个角处被设置有单元模块紧固孔，通过所述单元模块紧固孔插入用于固定所述单元模块的单元模块紧固构件。
8.根据权利要求1所述的电池组，其中所述单元模块的电极端子通过汇流条被彼此电连接。
9.根据权利要求8所述的电池组，其中所述汇流条中的每一个包括：第一端子连接部，所述电池模块中的相对应的一个的外部输入和输出端子被连接到所述第一端子连接部；和第二端子连接部，所述单元模块的电极端子被连接到所述第二端子连接部。
10.根据权利要求9所述的电池组，其中所述第二端子连接部被划分为从所述第一端子连接部分叉的多个块，使得所述第二端子连接部对应于所述单元模块的数目。
11.根据权利要求9所述的电池组，其中所述第二端子连接部包括：板状主体，所述板状主体被连接到所述第一端子连接部；和弯曲连接部，所述弯曲连接部从所述板状主体垂直地向上弯曲，使得通过焊接将所述弯曲连接部耦合到所述单元模块的电极端子。
12.根据权利要求9所述的电池组，其中所述第一端子连接部被设置有外部输入和输出端子通孔，所述外部输入和输出端子通过所述外部输入和输出端子通孔向上突出。
13.根据权利要求1所述的电池组，其中用于将所述电池模块彼此串联地电连接的汇流条组件被安装在所述电池模块组件的上端处。
14.根据权利要求13所述的电池组，其中所述汇流条组件包括：
(a)盖板，所述盖板由电绝缘材料制成，所述盖板被安装在所述电池模块组件的上端处；
(b)两个或者更多个导电连接部，在所述导电连接部被安装在所述盖板上的状态下，所述导电连接部被电连接到所述电池模块的外部输入和输出端子；以及
(c)两个或者更多个汇流条，所述汇流条在与布置所述电池模块的方向垂直的方向上被安装在所述盖板的上端处，以彼此电连接所述电池模块的所述导电连接部。
15.根据权利要求14所述的电池组，其中用于测量所述电池模块的电压的感测构件被安装在所述盖板的上端处，使得所述感测构件被电连接到所述导电连接部。
16.根据权利要求15所述的电池组，其中所述导电连接部包括：第一导电连接部，所述第一导电连接部被电连接到所述电池模块的外部输入和输出端子和所述感测构件；和第二导电连接部，所述第二导电连接部被电连接到所述汇流条的对应端。
17.根据权利要求16所述的电池组，其中紧固孔被形成在所述第一导电连接部中，通过被形成在所述第一导电连接部中的所述紧固孔插入和耦合所述外部输入和输出端子。
18.根据权利要求16所述的电池组，其中所述感测构件中的每一个包括：端子连接部，所述端子连接部被耦合到所述第一导电连接部的相对应的一个的上端以感测电压；连接器，所述连接器将通过所述端子连接部感测到的电压传输到控制器；以及导线，所述导线将所述端子连接部连接到所述连接器。
19.根据权利要求1所述的电池组，其中所述电池单元中的每一个是袋状电池单元，所述袋状电池单元具有被安装在由包括树脂层和金属层的层压片制成的外壳中的电极组件。
20.根据权利要求19所述的电池组，其中所述电池组被用作用于电动车辆或者电力存储装置的电源。
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