CN105531852A - 电池模块和电池单体 - Google Patents

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Abstract

公开了一种电池模块，其包括第一电池单体和第二电池单体。第一电池单体包括壳体以及第一电端子和第二电端子。壳体包括第一端、第二端、第三端和第四端。在与第一轴线平行的方向上从第三端延伸的第一电端子包括关于第一轴线平行地延伸的第一边缘和第二边缘。第一电端子的第一边缘比其第二边缘更靠近第一端。从壳体的第二端到第一电端子的第二边缘的距离比从壳体的第一边缘到第一电端子的第一边缘的距离大。

Description

电池模块和电池单体
相关申请的交叉引用
本申请要求于2013年9月17日提交的美国临时专利申请No.61/878,878的优先权，其全部内容在此通过引用并入本文。
背景技术
可导致高能量密度和相对低成本的用于电池单体的新材料已经被调查和研究了多年。然而，20年来电池单体的化学性质还未大大地改变。尽管一些材料诸如具有Li2MnO3结构或基于Si材料的层-层富含锂的材料可能能够增加能量密度，但是多年来它们将不能在商业上可获得。本发明人在此已经认识到，如本文所述，为了增加电动车辆行程，如果电池模块空间减少，电池模块能量密度能够在相对低成本下增加。
具体地，本发明人在此已经认识到对这样的电池模块和电池单体的需要，这样的电池模块和电池单体具有改进的电端子在其上的放置，这允许电气装置诸如在其上的互连板和线束的改进的放置，以通过减少电池系统的不可用空间来最大化电池系统能量密度。能够通过利用本文所述的电池单体和电池模块来获得高能量密度电池模块。
发明内容
提供了根据示例性实施例的电池单体。该电池单体包括大体上矩形形状的壳体以及第一电端子和第二电端子。壳体沿着第一轴线纵向延伸且沿着第二轴线竖直延伸。第二轴线大体上与第一轴线垂直。壳体具有第一端、第二端、第三端和第四端。第一端和第二端大体上与第一轴线平行地延伸。第三端和第四端大体上与第二轴线平行地延伸。在与第一轴线平行的方向上的壳体与第一电端子和第二电端子的组合长度是在与第二轴线平行的方向上的壳体的长度的至少两倍。第一电端子在大体上与第一轴线平行的方向上从壳体的第三端向外延伸。第一电端子具有大体上与第一轴线平行地延伸的第一边缘和第二边缘。第一电端子的第一边缘布置为比第一电端子的第二边缘更靠近壳体的第一端。从壳体的第二端到第一电端子的第二边缘的距离比从壳体的第一端到第一电端子的第一边缘的距离大。第二电端子在大体上与第一轴线平行的方向上从壳体的第四端向外延伸。第二电端子具有大体上与第一轴线平行地延伸的第一边缘和第二边缘。第二电端子的第一边缘布置为比第二电端子的第二边缘更靠近壳体的第一端。从壳体的第二端到第二电端子的第二边缘的距离比从壳体的第一端到第二电端子的第一边缘的距离大。
提供了根据另一示例性实施例的电池模块。该电池模块包括框架构件，该框架构件具有第一侧面和第二侧面。电池模块进一步包括第一电池单体和第二电池单体，该第一电池单体和第二电池单体分别布置在框架构件的第一侧面和第二侧面上。第一电池单体具有第一壳体以及第一电端子和第二电端子。第一壳体是大体上矩形形状的，并且沿着第一轴线纵向延伸且沿着第二轴线竖直延伸。第二轴线大体上与第一轴线垂直。第一壳体具有第一端、第二端、第三端和第四端。第一壳体的第一端和第二端大体上与第一轴线平行地延伸。第一壳体的第三端和第四端大体上与第二轴线平行地延伸。在与第一轴线平行的方向上的第一壳体与第一电端子和第二电端子的组合长度是在与第二轴线平行的方向上的第一壳体的长度的至少两倍。第一电端子在大体上与第一轴线平行的方向上从第一壳体的第三端向外延伸。第一电端子具有大体上与第一轴线平行地延伸的第一边缘和第二边缘。第一电端子的第一边缘布置为比第一电端子的第二边缘更靠近第一壳体的第一端。从第一壳体的第二端到第一电端子的第二边缘的距离比从第一壳体的第一端到第一电端子的第一边缘的距离大。第二电端子在大体上与第一轴线平行的方向上从第一壳体的第四端向外延伸。第二电端子具有大体上与第一轴线平行地延伸的第一边缘和第二边缘。第二电端子的第一边缘布置为比第二电端子的第二边缘更靠近第一壳体的第一端。从第一壳体的第二端到第二电端子的第二边缘的距离比从第一壳体的第一端到第二电端子的第一边缘的距离大。
附图说明
图1是根据示例性实施例的电池模块的示意图；
图2是图1的电池模块的截面示意图；
图3是图1的电池模块的另一截面示意图；
图4是图1的电池模块的侧视图；
图5是图1的电池模块的侧视图，示出在电池模块中使用的电池单体和框架构件；
图6是图5的电池单体的更详细的视图；并且
图7是在图1的电池模块中使用的另一电池单体的侧视图。
具体实施方式
参照图1-4，示出根据示例性实施例的电池模块10。电池模块10的优势在于，电池模块10具有电端子的改进的放置，使得电池模块具有用于在其中接收互连板100、102的开放区域110、120。因而，电池模块10具有更容易地放置在电动车辆内的改进的结构构造。电池模块10包括：框架构件20、22、24、26、28、30、32、34；电池单体50、52、54、56、58、60、62、64、66、68、70、72、74、76、78、80；和互连板100、102。
框架构件20-34被构造为将电池单体保持在其中。在一个示例性实施例中，框架构件20-34由塑料构成。
参照图2，框架构件20包括板部分150和凸缘部分152、154。凸缘部分152、154分别联接到板部分150的第一端和第二端，并且大体上与板部分150垂直地延伸。框架构件20包括侧面156和与侧面156相对布置的侧面158。电池单体50布置在框架构件20的侧面156上，并且电池单体52布置在框架构件20的侧面158上。
框架构件22包括板部分170和凸缘部分172、174。凸缘部分172、174分别联接到板部分170的第一端和第二端，并且大体上与板部分170垂直地延伸。框架构件22包括侧面176和与侧面176相对布置的侧面178。电池单体54布置在框架构件22的侧面176上且与电池单体52相邻，并且电池单体56布置在框架构件22的侧面178上。框架构件22联接到框架构件20和框架构件24两者。
框架构件24包括板部分190和凸缘部分192、194。凸缘部分192、194分别联接到板部分190的第一端和第二端，并且大体上与板部分190垂直地延伸。框架构件24包括侧面196和与侧面196相对布置的侧面198。电池单体58布置在框架构件24的侧面196上且与电池单体56相邻，并且电池单体60布置在框架构件24的侧面198上。框架构件24联接到框架构件22和框架构件26两者。
框架构件26包括板部分210和凸缘部分212、214。凸缘部分212、214分别联接到板部分210的第一端和第二端，并且大体上与板部分210垂直地延伸。框架构件26包括侧面216和与侧面216相对布置的侧面218。电池单体62布置在框架构件26的侧面216上且与电池单体60相邻，并且电池单体64布置在框架构件26的侧面218上。框架构件26联接到框架构件24和框架构件28两者。
框架构件28包括板部分230和凸缘部分232、234。凸缘部分232、234分别联接到板部分230的第一端和第二端，并且大体上与板部分230垂直地延伸。框架构件28包括侧面236和与侧面236相对布置的侧面238。电池单体66布置在框架构件28的侧面236上且与电池单体64相邻，并且电池单体68布置在框架构件28的侧面238上。框架构件28联接到框架构件26和框架构件30两者。
框架构件30包括板部分250和凸缘部分252、254。凸缘部分252、254分别联接到板部分250的第一端和第二端，并且大体上与板部分250垂直地延伸。框架构件30包括侧面256和与侧面256相对布置的侧面258。电池单体70布置在框架构件30的侧面256上且与电池单体68相邻，并且电池单体72布置在框架构件30的侧面258上。框架构件30联接到框架构件28和框架构件32两者。
框架构件32包括板部分270和凸缘部分272、274。凸缘部分272、274分别联接到板部分270的第一端和第二端，并且大体上与板部分270垂直地延伸。框架构件32包括侧面276和与侧面276相对布置的侧面278。电池单体74布置在框架构件32的侧面276上且与电池单体72相邻，并且电池单体76布置在框架构件32的侧面278上。框架构件32联接到框架构件30和框架构件34两者。
框架构件34包括板部分290和凸缘部分292、294。凸缘部分292、294分别联接到板部分290的第一端和第二端，并且大体上与板部分290垂直地延伸。框架构件34包括侧面296和与侧面296相对布置的侧面298。电池单体78布置在框架构件34的侧面296上且与电池单体76相邻，并且电池单体80布置在框架构件34的侧面298上。框架构件34联接到框架构件32。
参照图1、2和5，电池单体50-80被构造为产生操作电压。在一个示例性实施例中，电池单体50-80使用互连板100、102串联地电联接。因为电池单体50-80中的每个具有相同的结构，所以下面仅详细描述电池单体62、64。
参照图5和6，示出电池单体64。电池单体64包括壳体400以及第一电端子404和第二电端子406。壳体400被构造为将活性材料保持在其中，该活性材料被构造为在第一电端子404和第二电端子406上产生操作电压。在一个示例性实施例中，壳体400由塑料构成并且是大体上矩形形状的袋型壳体。壳体400沿着第一轴线410纵向地延伸并且沿着第二轴线412竖直地延伸。第二轴线412大体上与第一轴线410垂直。壳体400具有中心本体部分420、凸缘部分422、第一端431、第二端432、第三端433和第四端434。在一个示例性实施例中，中心本体部分420将锂离子活性材料保持在其中，该锂离子活性材料被构造为在第一电端子404和第二电端子406之间产生电压。而且，中心本体部分420是大体上矩形形状的中心本体部分，并且凸缘422围绕该大体上矩形形状的本体部分的周边延伸。第一端431和第二端432大体上与第一轴线410平行地延伸。第三端433和第四端434大体上与第二轴线412平行地延伸。在与第一轴线410平行的方向上的壳体400和电端子404、406的组合长度(例如长度B1)是在与第二轴线412平行的方向上的壳体400的长度(例如长度A1)的至少两倍。
第一电端子404在大体上与第一轴线410平行的方向上从壳体400的第三端433向外延伸。第一电端子404具有大体上与第一轴线410平行地延伸的第一边缘451和第二边缘452。第一电端子404的第一边缘451布置为比第一电端子404的第二边缘452更靠近壳体400的第一端431。
从壳体400的第二端432到第一电端子404的第二边缘452的距离(例如距离C1)比从壳体400的第一端431到第一电端子404的第一边缘451的距离(例如距离D1)大。例如，在一个示例性实施例中，从壳体400的第二端452到第一电端子404的第二边缘452的距离是从壳体400的第一端431到第一电端子404的第一边缘451的距离的至少两倍。
第二电端子406在大体上与第一轴线410平行的方向上从壳体400的第四端434向外延伸。第二电端子406具有大体上与第一轴线410平行地延伸的第一边缘461和第二边缘462。第二电端子406的第一边缘461布置为比第二电端子406的第二边缘462更靠近壳体400的第一端431。而且，第二电端子406的第一边缘461大体上与第一电端子404的第一边缘451共线地延伸。此外，第二电端子406的第二边缘462大体上与第一电端子404的第二边缘452共线地延伸。
从壳体400的第二端432到第二电端子406的第二边缘462的距离(例如距离C2)比从壳体400的第一端431到第二电端子406的第一边缘461的距离(例如距离D2)大。例如，在一个示例性的实施例中，从壳体400的第二端432到第二电端子406的第二边缘462的距离是从壳体400的第一端431到第二电端子406的第一边缘461的距离的至少两倍。
参照图7，示出电池单体62。电池单体62包括壳体500以及第一电端子504和第二电端子506。壳体500被构造为将活性材料保持在其中，该活性材料被构造为在第一电端子504和第二电端子506上产生操作电压。在一个示例性实施例中，壳体500由塑料构成并且是大体上矩形形状的袋型壳体。壳体500沿着第一轴线510纵向地延伸并且沿着第二轴线512竖直地延伸。第二轴线512大体上与第一轴线510垂直。壳体500具有第一端531、第二端532、第三端533和第四端534。第一端531和第二端532大体上与第一轴线510平行地延伸。第三端533和第四端534大体上与第二轴线512平行地延伸。在与第一轴线510平行的方向上的壳体500和电端子504、506的组合长度(例如长度B3)是在与第二轴线512平行的方向上的壳体500的长度(例如长度A3)的至少两倍。
第一电端子504在大体与第一轴线510平行的方向上从壳体500的第三端533向外延伸。第一电端子504具有大体上与第一轴线510平行地延伸的第一边缘551和第二边缘552。第一电端子504的第一边缘551布置为比第一电端子504的第二边缘552更靠近壳体500的第一端531。
从壳体500的第二端532到第一电端子504的第二边缘552的距离(例如距离C3)比从壳体500的第一端531到第一电端子504的第一边缘551的距离(例如距离D3)大。例如，在一个示例性实施例中，从壳体500的第二端532到第一电端子504的第二边缘552的距离是从壳体500的第一端531到第一电端子504的第一边缘551的距离的至少两倍。
第二电端子506在大体上与第一轴线510平行的方向上从壳体500的第四端534向外延伸。第二电端子506具有大体上与第一轴线510平行地延伸的第一边缘561和第二边缘562。第二电端子506的第一边缘561布置为比第二电端子506的第二边缘562更靠近壳体500的第一端531。而且，第二电端子506的第一边缘561大体上与第一电端子504的第一边缘551共线地延伸。此外，第二电端子506的第二边缘562大体上与第一电端子504的第二边缘552共线地延伸。
从壳体500的第二端532到第二电端子506的第二边缘562的距离(例如距离C4)比从壳体500的第一端531到第二电端子506的第一边缘561的距离(例如距离D4)大。例如，在一个示例性实施例中，从壳体500的第二端532到第二电端子506的第二边缘562的距离是从壳体500的第一端531到第二电端子406的第一边缘561的距离大的至少两倍。
参照图1和5-7，电池单体50-80的第一电端子的第二边缘(例如顶部边缘)布置为彼此共面，使得第一开放区域110形成在延伸通过第一电端子的第二边缘的平面497(图5所示)和延伸通过电池单体50-80的第二端(例如顶部端)的平面499(图5所示)之间。例如，电池单体64的第一电端子404的第二边缘452布置为与电池单体62的第一电端子504的第二边缘552共面，使得第一开放区域110形成在延伸通过第一电端子404、504的第二边缘的平面497(图5所示)和延伸通过电池单体64、62的第二端的平面499(图5所示)之间。
此外，电池单体50-80的第二电端子的第二边缘(例如顶部边缘)布置为彼此共面，使得第二开放区域120形成在延伸通过第二电端子的第二边缘的平面497(图5所示)和延伸通过电池单体50-80的第二端(例如顶部端)的平面499(图5所示)之间。例如，电池单体64的第二电端子406的第二边缘462布置为与电池单体62的第二电端子506的第二边缘562共面，使得第二开放区域120形成在延伸通过电端子406、506的第二边缘的平面497(图5所示)和延伸通过电池单体64、62的第二端的平面499(图5所示)之间。
互连板100在第一开放区域110中联接到框架构件，并且使电池单体50-80彼此电联接。在一个示例性的实施例中，互连板100使电池单体50-80彼此串联地电联接。在另一示例性的实施例中，互连板100使电池单体50-80彼此并联地电联接。此外，互连板100可包括微处理器，该微处理器监视电池单体50-80的操作参数。
互连板102在第二开放区域120中联接到框架构件，并且使电池单体50-80彼此电联接。在一个示例性的实施例中，互连板102使电池单体50-80彼此串联地电联接。在另一示例性的实施例中，互连板102使电池单体50-80彼此并联地电联接。此外，互连板102可包括微处理器，该微处理器监视电池单体50-80的操作参数。
本文所述的电池模块和电池单体提供优于其它电池模块和电池单体的实质性的优势。特别是，电池模块提供利用布置为既紧邻电池单体的边缘又在电池单体的相对端上的电端子，使得电池模块能够更容易地放置在电动车辆中的技术效果。
虽然仅结合有限数目的实施例详细描述了要求保护的本发明，但是应该容易地理解的是，本发明不限于这些所公开的实施例。而是，要求保护的本发明能够改型以包括至此未描述但是其与本发明的精神和范围相称的任何数目的变型、改变、替换或等效布置。另外，虽然已描述要求保护的本发明的各种实施例，但是应当理解的是，本发明的方面可能仅包括所述实施例中的一些实施例。因此，要求保护的发明不被视作受限于前面的描述。

Claims (18)

1.一种电池单体，包括：
大体上矩形形状的壳体以及第一电端子和第二电端子，所述壳体沿着第一轴线纵向延伸并且沿着第二轴线竖直延伸；所述第二轴线大体上与所述第一轴线垂直，所述壳体具有第一端、第二端、第三端和第四端，所述第一端和所述第二端大体上与所述第一轴线平行地延伸，所述第三端和所述第四端大体上与所述第二轴线平行地延伸；在与所述第一轴线平行的方向上的所述壳体与所述第一电端子和所述第二电端子的组合长度是在与所述第二轴线平行的方向上的所述壳体的长度的至少两倍；
所述第一电端子在大体上与所述第一轴线平行的方向上从所述壳体的所述第三端向外延伸，所述第一电端子具有大体上与所述第一轴线平行地延伸的第一边缘和第二边缘，所述第一电端子的所述第一边缘布置为比所述第一电端子的所述第二边缘更靠近所述壳体的第一端；
从所述壳体的所述第二端到所述第一电端子的所述第二边缘的距离比从所述壳体的所述第一端到所述第一电端子的所述第一边缘的距离大；
所述第二电端子在大体上与所述第一轴线平行的方向上从所述壳体的所述第四端向外延伸，所述第二电端子具有大体上与所述第一轴线平行地延伸的第一边缘和第二边缘，所述第二电端子的所述第一边缘布置为比所述第二电端子的所述第二边缘更靠近所述壳体的第一端；并且
从所述壳体的所述第二端到所述第二电端子的所述第二边缘的距离比从所述壳体的所述第一端到所述第二电端子的所述第一边缘的距离大。
2.根据权利要求1所述的电池单体，其中，所述大体上矩形形状的壳体包括大体上矩形形状的袋型壳体。
3.根据权利要求1所述的电池单体，其中，所述第一电端子的所述第一边缘大体上与所述第二电端子的所述第一边缘共线地延伸。
4.根据权利要求3所述的电池单体，其中，所述第一电端子的第二边缘大体上与所述第二电端子的所述第二边缘共线地延伸。
5.根据权利要求1所述的电池单体，其中，所述大体上矩形形状的壳体包括大体上矩形形状的中心本体部分和绕所述大体上矩形形状的中心本体部分的周边延伸的凸缘部分。
6.根据权利要求1所述的电池单体，其中，从所述壳体的所述第二端到所述第一电端子的所述第二边缘的距离是从所述壳体的所述第一端到所述第一电端子的所述第一边缘的距离的至少两倍。
7.根据权利要求1所述的电池单体，其中，从所述壳体的所述第二端到所述第二电端子的所述第二边缘的距离是从所述壳体的所述第一端到所述第二电端子的所述第一边缘的距离的至少两倍。
8.一种电池模块，包括：
框架构件，所述框架构件具有第一侧面和第二侧面；
第一电池单体和第二电池单体，所述第一电池单体和所述第二电池单体分别布置在所述框架构件的所述第一侧面和所述第二侧面上；
所述第一电池单体具有第一壳体以及第一电端子和第二电端子，所述第一壳体是大体上矩形形状的，并且所述第一壳体沿着第一轴线纵向延伸且沿着第二轴线竖直延伸；所述第二轴线大体上与所述第一轴线垂直，所述第一壳体具有第一端、第二端、第三端和第四端，所述第一壳体的第一端和第二端大体上与所述第一轴线平行地延伸，所述第一壳体的第三端和第四端大体上与所述第二轴线平行地延伸；在与所述第一轴线平行的方向上的所述第一壳体与所述第一电端子和所述第二电端子的组合长度是在与所述第二轴线平行的方向上的所述第一壳体的长度的至少两倍；
所述第一电端子在大体上与所述第一轴线平行的方向上从所述第一壳体的第三端向外延伸，所述第一电端子具有大体上与所述第一轴线平行地延伸的第一边缘和第二边缘，所述第一电端子的所述第一边缘布置为比所述第一电端子的所述第二边缘更靠近所述第一壳体的所述第一端；
从所述第一壳体的所述第二端到所述第一电端子的所述第二边缘的距离比从所述第一壳体的所述第一端到所述第一电端子的所述第一边缘的距离大；
所述第二电端子在大体上与所述第一轴线平行的方向上从所述第一壳体的第四端向外延伸，所述第二电端子具有大体上与所述第一轴线平行地延伸的第一边缘和第二边缘，所述第二电端子的所述第一边缘布置为比所述第二电端子的所述第二边缘更靠近所述第一壳体的所述第一端；并且
从所述第一壳体的所述第二端到所述第二电端子的所述第二边缘的距离比从所述第一壳体的所述第一端到所述第二电端子的所述第一边缘的距离大。
9.根据权利要求8所述的电池单体，其中，所述第一壳体包括大体上矩形形状的袋型壳体。
10.根据权利要求8所述的电池单体，其中，所述第一电端子的所述第一边缘大体上与所述第二电端子的所述第一边缘共线地延伸。
11.根据权利要求10所述的电池单体，其中，所述第一电端子的所述第二边缘大体上与所述第二电端子的所述第二边缘共线地延伸。
12.根据权利要求8所述的电池单体，其中，所述第一壳体包括大体上矩形形状的中心本体部分和绕所述大体上矩形形状的中心本体部分的周边延伸的凸缘部分。
13.根据权利要求8所述的电池模块，其中：
所述第二电池单体具有第二壳体以及第三电端子和第四电端子，所述第二壳体是大体上矩形形状的，并且所述第二壳体沿着第三轴线纵向延伸且沿着第四轴线竖直延伸；所述第四轴线大体上与所述第三轴线垂直，所述第二壳体具有第一端、第二端、第三端和第四端，所述第二壳体的所述第一端和所述第二端大体上与所述第三轴线平行地延伸，所述第三端和所述第四端大体上与所述第四轴线平行地延伸；在与所述第三轴线平行的方向上的所述第二壳体与所述第三电端子和所述第四电端子的组合长度是在与所述第四轴线平行的方向上的所述第二壳体的长度的至少两倍；
所述第三电端子在大体上与所述第三轴线平行的方向上从所述第二壳体的第三端向外延伸，所述第三电端子具有大体上与所述第三轴线平行地延伸第一边缘和第二边缘，所述第三电端子的所述第一边缘布置为比所述第三电端子的所述第二边缘更靠近所述第二壳体的第一端；
从所述第二壳体的所述第二端到所述第三电端子的所述第二边缘的距离比从所述第二壳体的所述第一端到所述第三电端子的所述第一边缘的距离大；
所述第四电端子在大体上与所述第三轴线平行的方向上从所述第二壳体的第四端向外延伸，所述第四电端子具有大体上与所述第三轴线平行地延伸的第一边缘和第二边缘，所述第四电端子的所述第一边缘布置为比所述第四电端子的所述第二边缘更靠近所述第二壳体的所述第一端；并且
从所述第二壳体的所述第二端到所述第四电端子的所述第二边缘的距离比从所述第二壳体的所述第一端到所述第四电端子的所述第一边缘的距离大。
14.根据权利要求13所述的电池模块，其中，所述第一电池单体的所述第一电端子的所述第二边缘布置为与所述第二电池单体的所述第三电端子的所述第二边缘共面，使得第一开放区域形成在所述第一电端子和所述第三电端子与所述第一电池单体和所述第二电池单体的相应的第二端之间。
15.根据权利要求14所述的电池模块，其中，在所述第一开放区域中布置互连板的一部分。
16.根据权利要求14所述的电池模块，其中，所述第一电池单体的所述第二电端子的所述第二边缘布置为与所述第二电池单体的所述第四电端子的所述第二边缘共面，使得第二开放区域形成在所述第二电端子和所述第四电端子与所述第一电池单体和所述第二电池单体的相应的第二端之间。
17.根据权利要求8所述的电池单体，其中，从所述第一壳体的所述第二端到所述第一电端子的所述第二边缘的距离是从所述第一壳体的所述第一端到所述第一电端子的所述第一边缘的距离的至少两倍。
18.根据权利要求8所述的电池单体，其中，从所述第一壳体的所述第二端到所述第二电端子的所述第二边缘的距离是从所述第一壳体的所述第一端到所述第二电端子的所述第一边缘的距离的至少两倍。
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