CN106058119B - 电池组 - Google Patents

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Abstract

一种电池组包括：电池单元；具有容纳电池单元的外壳空间的壳体；将外壳空间连接到壳体的外部的排气管；连接到排气管的处理剂容器；以及在排气管和处理剂容器之间的供给控制器。

Description

电池组
相关申请的交叉引用
此申请要求2015年4月17日提交到韩国知识产权局的韩国专利申请 10-2015-0054492的优先权和权益，其公开通过引用被整体合并于此。
技术领域
一个或多个示例性实施例涉及电池组。
背景技术
不同于一次电池，二次电池被设计为可再充电。二次电池被用作移动设备、电动车辆、混合动力电动车辆、电动自行车、不间断电源等的能量源。根据利用二次电池的设备的类型，使用单单元二次电池或包括彼此连接的多个电池单元的多单元二次电池模块(或二次电池组)。
诸如蜂窝电话的小型移动设备可使用单单元二次电池操作预定的时间。然而，具有高输出、高容量特征的多单元电池模块可以适合于诸如电动车辆和混合动力电动车辆的具有长操作时间并且消耗大量功率的设备。多单元电池模块的输出电压或电流可通过调节包括在多单元电池模块中的电池单元的数量来增加。
发明内容
一个或多个示例性实施例包括电池组。如果电池组中的一个或多个电池单元的内部压力变得大于临界值，电池组可排出废气。电池组检测废气的排出并供给处理剂，从而除去(或减少)或解毒包括在废气中的有害物质，使得使用电池组作为电源的设备周围的非特定人员可以不被暴露(例如，在不知不觉中暴露)于有害物质。
另外方面将部分在随后的描述中提出，将部分地根据描述而显而易见，或者可以通过对提出的实施例的实践来获知。
根据本发明的一个或多个示例性实施例，一种电池组包括：电池单元；具有容纳电池单元的外壳空间的壳体；将外壳空间连接到壳体的外部的排气管；连接到排气管的处理剂容器；以及在排气管和处理剂容器之间的供给控制器。
处理剂容器可以包含水或与水混合的碱性物质。
供给控制器可以被配置为根据排气管中的废气的流动关闭或打开。
供给控制器可以被配置为通过检测排气管中的废气的压力和/或流动速度打开。
供给控制器可以被配置为根据打开压力和关闭压力之间的差打开或关闭。
供给控制器可以包括：具有连接到排气管的开口的阻挡壁；被配置为接触阻挡壁并覆盖阻挡壁的开口的关闭块；以及被配置为朝开口弹性偏压关闭块的弹性构件。
供给控制器可以包括被配置为根据电信号打开或关闭的阀。
电池单元可以包括被配置为当电池单元的内部压力超过临界值时断裂的安全孔，并且排气管和安全孔可以经由外壳空间彼此连通。
电池组可以包括多个电池单元，其中电池单元的每一个可以包括安全孔，其中电池单元的安全孔可以经由外壳空间与排气管连通，外壳空间由壳体的内壁形成并且是未分割的空间。
排气管可以提供从壳体延伸到其中安装有电池组的设备的外部的废气通路。
附图说明
从下面结合附图对示例性实施例的描述，这些和/或其它方面将变得显而易见并更易于理解，附图中：
图1是根据本发明的一个或多个示例性实施例的电池组的透视图；
图2是图1的电池组的分解透视图；
图3是沿图2的线III-III截取的剖视图；
图4是用于供给处理剂的供给控制器的详细视图；
图5A是在关闭状态下的供给控制器的详细视图；
图5B是在打开状态下的供给控制器的详细视图；
图6是根据本发明的一个或多个示例性实施例的供给控制器的详细视图；和
图7是根据本发明的一个或多个示例性实施例的安装在车辆中的电池组的示意图。
具体实施方式
下面将详细参考附图中示出了其示例的本发明的示例性实施例，其中在全文中相同的附图标记指代相同的元件。在这方面，本示例性实施例可以具有不同的形式，不应被解释为限于在本文中提出的描述。因此，下面仅通过参考图描述示例性实施例来解释本描述的各方面。如本文所用，术语“和/或”包括相关联的所列项目的一个或多个的任意和所有组合。当放在一列元件之前时，诸如“…中的至少一个”的表述修饰的是整列元件，而不是修饰该列中的单独元件。
将理解的是，虽然术语“第一”、“第二”等可在本文中被用来描述各种部件，但是这些部件不应该受这些术语的限制。这些术语被用来区分一个部件与另一个部件。如本文所用，单数形式的“一”和“一个”旨在也包括复数形式，除非上下文另有明确说明。将进一步理解的是，在本文中使用的术语“包括”和/或“包含”表明存在所陈述的特征或部件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征或部件。当描述本发明的实施例时，使用“可以”指的是“本发明的一个或多个实施例”。如本文所用，术语“使用”和“被用来”可以被认为分别和术语“利用”和“被利用来”同义。另外，术语“示例性”意指示例或例示。
为了便于解释，图中元件的尺寸可能被放大。换句话说，由于图中部件的尺寸和厚度为了便于解释被任意地示出，下面的实施例不限于此。
将理解的是，当元件或层被称为在另一元件或层“上”、“被联接到”或“被连接到”另一元件或层时，它可以直接在另一元件或层上，被直接联接到或直接连接到另一元件或层，或者可以存在一个或多个中间元件或中间层。另外，还将理解的是，当元件或层被称为在两个元件或两个层“之间”时，它可以是这两个元件或两个层之间的唯一元件或唯一层，或者也可以存在一个或多个中间元件或中间层。
根据在本文中描述的本发明的实施例的电气或电子设备和/或任何其它相关设备或部件(例如，控制器20)可以利用任何合适的硬件、固件(例如专用集成电路)、软件或软件、固件和硬件的组合来实现。例如，这些设备的各种部件可以被形成在一个集成电路(IC)芯片上或单独的IC芯片上。此外，这些设备的各种部件可以在柔性印刷电路膜、带载封装(TCP)、印刷电路板(PCB)上实现，或者被形成在一个基底上。此外，这些设备的各种部件可以是在一个或多个处理器上运行、位于一个或多个计算设备中、执行计算机程序指令并与其它系统部件交互用于执行本文中描述的各种功能的进程或线程。计算机程序指令被存储在可用标准存储设备在计算设备中实现的存储器中，诸如例如随机存取存储器(RAM)。计算机程序指令还可以被存储在其它的非暂时性计算机可读介质中，诸如例如 CD-ROM、闪存驱动器等。此外，本领域技术人员应认识到各种计算设备的功能可以被组合或集成到单个计算设备，或者特定计算设备的功能可以遍及一个或多个其它计算设备分布，而不脱离本发明的示例性实施例的精神和范围。
下面参考其中示出了示例性实施例的附图详细描述电池组。
图1是根据一个或多个示例性实施例的电池组的透视图。图2是图1的电池组的分解透视图。图3是沿图2的线III-III截取的剖视图。
参考图1至图3，在本发明的一个或多个示例性实施例中，电池组可包括至少两个电池单元C、提供了在其中放置电池单元C的外壳空间G(或容纳空间)的壳体110以及将外壳空间G连接到壳体110的外部的排气管120。
例如，电池单元C可以包括锂离子电池单元。电池单元C的每一个可以包括电极组件，电极组件可以包括具有不同极性的第一电极板和第二电极板以及被设置在第一电极板和第二电极板之间的隔板。多个第一电极板、多个第二电极板和多个隔板可以被包括在电极组件中，以增加电池单元C的输出功率和容量。
电池单元C的每一个可以包括被电连接到电极组件并暴露于外部的电极端子 15。电池单元C的每一个的电极端子15可以分别与第一电极板和第二电极板电连接，因此可具有不同的极性。
电池组可以包括两个或多个电池单元C，通过使用汇流条18连接相邻对的电极端子15，电池单元C可以彼此电连接。例如，电池单元C可以被串联连接、并联连接或串并联连接。彼此电连接的电池单元C的电极端子15也可以被连接到在壳体110的外部突出的外部端子115，其中电极端子15形成电通路的两端。外部端子115可被连接到诸如电负载或电池充电器的外部设备，并可形成充电/放电电流通路。
电池单元C的每一个可以包括被配置为如果各自电池单元C中的气体的内部压力变得大于预设临界值(例如，超过预定临界值)时断裂或破裂的安全孔V。如果安全孔V断裂，气体可以泄漏到外壳空间G内，并可以通过连接到外壳空间 G(或与其连通)的排气管120被排出到电池组的外部。
在一个或多个示例性实施例中，电池组可以进一步包括用于控制电池单元C 的充电和放电操作的控制单元(或控制器)20。控制单元20可以与电池单元C一起被设置在外壳空间G中。
例如，控制单元20可以监测电池单元C的诸如电压、温度和电流的状态信息，并且可以基于所监测的状态信息控制电池单元C的充电和放电操作。另外，控制单元20可以防止或基本上防止诸如在例如电池单元C的过充电或过放电之后的异常情况下电池单元C的爆炸或着火的事故的发生。这样，控制单元20可以包括诸如热敏电阻和/或霍尔传感器的传感器，从而测量电池单元C的温度、电压和电流。
壳体110可以提供外壳空间G，以容纳(或放置或包含)电池单元C和用于控制电池单元C的充电和放电操作的控制单元20。例如，外壳空间G可以由壳体 110的内壁限定。壳体110可以包括第一壳体111和第二壳体112，它们彼此联接，使得第一壳体111和第二壳体112面向彼此(例如在相互面向的方向上)，电池单元C被插入在其间。
排气管120可具有连接到壳体110的端部(例如，第一端)和突出到壳体110 的外部并远离壳体110的相对端部(例如，第二端)。例如，排气管120可形成气体通过其从外壳空间G排出到电池组的外部的排气通路。这样，排气管120可以是从壳体110向外突出的中空管。
排气管120经由外壳空间G被有效地连接到电池单元C的安全孔V。例如，容纳在壳体110的外壳空间G中的电池单元C的安全孔V可以通过外壳空间G被连接到排气管120(或与其连通)。因此，如果安全孔V的任意一个断裂，废气可进入外壳空间G，并可通过与外壳空间G连通的排气管120被排出到壳体110 的外部。在本发明的一个或多个实施例中，外壳空间G可以是由壳体110的内壁所限定的非分割空间(例如，单一空间)。也就是说，电池单元C的每个安全孔 V可以通过非分割(例如，没有被分离成多个部分)的外壳空间G被连接到排气管120。
在一个或多个示例性实施例中，因为安全孔V通过壳体110的外壳空间G被连接到排气管120，附加的用于将安全孔V连接到排气管120的排气管道是没有必要的。因此，电池组的部件的数量可以减少，在制造电池组时，因为没有必要安装排气管道，工艺和/或加工时间可以减小。另外，废气可以被暂时存储在具有相对大的尺寸并且被形成在安全孔V和排气管120之间的外壳空间G中，因此可以减小或最小化非常大量的废气被瞬间排出到电池组的外部的可能性。例如，电池组可以被安装在车辆中，用于提供主要或辅助电源。这样，如果非常大量的废气通过排气管120被瞬间从电池组排出，车辆的内部(其中司机或乘客可能位于其中)或车辆的外部(在其周围可能有诸如行人或机修工的非特定人员)可能被废气中包含的有害物质影响(例如，强烈影响)。因此，例如，外壳空间G可充当排气管120和安全孔V之间的缓冲。
在本发明的一个或多个示例性实施例中，电池组可以进一步包括处理剂容器180。处理剂被包含在处理剂容器180中，用于去除或解毒被包括在从外壳空间G 排出的废气中的有害物质(例如，至少一些有害物质)。例如，处理剂可以包括水和/或碱性物质。例如，处理剂可以是水或与水混合的碱性物质。
处理剂可以被用来稀释或中和从外壳空间G排出的废气，以除去(或减少) 或解毒被包括在废气中的有害物质。
在被容纳在外壳空间G中的电池单元C中发生电化学反应，由于这种电化学反应，可能产生包括含磷和/或氟化氢的有害物质。如果电池单元C的安全孔V的任意一个由于各自电池单元C的异常状态断裂，有害物质可能泄漏到外壳空间G。有害物质可以用从处理剂容器180供给的处理剂进行稀释或中和，以降低有害物质的有害程度，然后稀释后或中和后的有害物质可通过排气管120被排出。
如果处理剂是水，有害物质可以用水稀释，可以防止或减少有害物质的扩散。例如，当被溶解于水时，诸如氟化氢的有害物质可被转化成氢氟酸，因此，可以减少或抑制有害蒸汽的产生。也就是说，如果有害物质被溶解在水中，有害物质的蒸汽压力降低，有害物质的沸点增加。因此，可减少或抑制有害物质的扩散。
如果处理剂是与水混合的碱性物质，在处理剂和有害物质(例如，氟化氢) 之间可发生中和反应，因此有可能除去有害物质(例如，氟化氢)。碱性物质的示例包括粉碎的石灰石、碳酸氢钠、苏打水和/或灰烬。例如，碱性物质可以与水一起被供给到废气在其中流动的排气管120。
图4是用于供给处理剂的打开/关闭单元(或供给控制器)150的详细视图。图5A是在关闭状态下的打开/关闭单元150的详细视图，图5B是在打开状态下的打开/关闭单元150的详细视图。
参考图4至图5B，在本发明的一个或多个示例性实施例中，打开/关闭单元 150可被设置在排气管120和处理剂容器180之间。具体地说，打开/关闭单元150 可以被设置在连接处理剂容器180和排气管120的连接管130中。连接管130可以形成从处理剂容器180到排气管120的处理剂通路。
打开/关闭单元150可以选择性地关闭和打开处理剂容器180和排气管120之间的处理剂通路。例如，当电池单元C正常工作时，没有气体在排气管120中流动。然而，如果一个或多个电池单元C异常操作，一个或多个电池单元C的安全孔V可断裂，废气可以通过排气管120从外壳空间G流动到电池组的外部。这样，打开/关闭单元150可因废气的流动而打开，因此，处理剂可以从处理剂容器180 被供给到排气管120。然后，在排气管120中流动的废气可以与处理剂反应，废气的有害物质可以被去除(或减少)或解毒。
打开/关闭单元150可以因打开压力P1和关闭压力P2之间的差(例如，压力差)打开或关闭。打开压力P1和关闭压力P2是指在相互面向的方向上作用在打开/关闭单元150的相对侧上的压力。打开/关闭单元150根据打开压力P1和关闭压力P2之间的差打开或关闭。
详细地，打开压力P1在打开/关闭单元150的打开方向上作用在打开/关闭单元150上。关闭压力P2在打开/关闭单元150的关闭方向上作用在打开/关闭单元 150上。例如，打开压力P1可以是处理剂容器180的压力。关闭压力P2可以是排气管120的内部压力。
打开/关闭单元150可以包括在关闭方向上弹性偏压打开/关闭单元150的弹性构件155。关闭压力P2可以是排气管120的内部压力和由弹性构件155施加的弹性压力的总和。
例如，根据适用于废气的压力和速度之间的关系的能量守恒原理，如果从外壳空间G排出并在排气管120中流动的废气的速度增加，排气管120的内部压力减小。因此，因为关闭压力P2减小，作用在打开/关闭单元150的两侧上的打开压力P1和关闭压力P2不再平衡。也就是说，打开压力P1变得大于关闭压力P2。然后，打开/关闭单元150被打开，处理剂从处理剂容器180被供给到排气管120，处理剂与废气在排气管120中反应。
在下面将更详细地描述打开/关闭单元(或供给控制器)150。打开/关闭单元 150可以包括具有被连接到排气管120(或与其连通)的开口OP的阻挡壁152、接触阻挡壁152并且被配置为覆盖开口OP的关闭块151以及被配置为朝阻挡壁 152弹性偏压关闭块151从而关闭开口OP的弹性构件155。
阻挡壁152中的开口OP被连接到排气管120(或与其连通)。也就是说，开口OP连接排气管120和处理剂容器180。当开口OP打开(或暴露)时，处理剂从处理剂容器180被供给到排气管120。关闭块151覆盖开口OP。也就是说，在关闭位置(例如当从打开状态移动到关闭状态时)，关闭块151可以与阻挡壁152 接触，以覆盖开口OP。如果关闭块151远离阻挡壁152移动，开口OP被打开。
弹性构件155朝开口OP弹性偏压关闭块151。例如，弹性构件155可以包括被联接到连接管130的一侧的端部(例如，第一端)和被联接到关闭块151的另一端(例如，与第一端相对的第二端)。详细地，弹性构件155的第一端可被固定到连接管130的一侧，弹性构件155的第二端可以被联接到关闭块151并可与关闭块151一起移动。例如，弹性构件155的第一端可以由形成在连接管130的内圆周面上的固定部件158支撑。弹性构件155可以以弹性构件155可以在关闭方向上弹性偏压关闭块151的方式被安装。
根据在相互面向的方向上作用在关闭块151的相对侧(例如，第一侧和第二侧)上的打开压力P1和关闭压力P2之间的差，关闭块151可以被放置或定位在关闭位置以关闭开口OP，或者可以远离开口OP移动以打开开口OP。这样，打开压力P1可等于处理剂容器180的压力，关闭压力P2可以等于排气管120的内部压力和由弹性构件155施加的压力的总和。
如上所述，如果废气开始在排气管120中流动，排气管120的内部压力减小，因此打开压力P1可变得大于关闭压力P2。然后，关闭块151可以移动并打开，以供给处理剂，处理剂可与在排气管120中流动的废气反应，从而除去(或减少) 或解毒被包含在废气中的有害物质。
根据本发明的一个或多个示例性实施例，打开/关闭单元150可以由机械压力差打开或关闭。例如，打开/关闭单元150可以通过感测排气管120中的压力或流动速度检测在排气管120中流动的废气。在一个或多个示例性实施例中，打开/关闭单元150可以当打开压力P1和关闭压力P2由于排气管120中的压力变化而不再平衡时打开。然而，在其它示例性实施例中，打开/关闭单元150可以响应于排气管120中的流动速度的变化而打开。例如，打开/关闭单元150可以通过利用被配置为根据气体的流动旋转的转子而打开。在这种情况下，排气管120可具有瓶颈形状，从而产生用于诱导打开/关闭单元150的打开的足够快的流动。
图6是根据本发明的一个或多个示例性实施例的打开/关闭单元250的详细视图。
参考图6，打开/关闭单元250可包括阀，该阀被配置为响应于电信号关闭或打开被连接到处理剂容器180的处理剂供给通路。例如，设置在排气管120内的传感器260可以被用来测量排气管120的内部压力或排气管120中的流动速度，因此检测排气管120中的气体流动。如果检测到气体流动，控制单元20可以发送打开信号到打开/关闭单元250，以打开处理剂供给通路。根据一个或多个示例性实施例，传感器260可被设置为相对接近(或靠近)电池单元C，以检测一个或多个电池单元C的一个或多个安全孔V的断裂，打开/关闭单元250可以根据传感器 260的输出信号打开处理剂供给通路。
控制单元20可以监测电池单元C的充电和放电操作。这样，控制单元20可以包括多个传感器。例如，控制单元20可基于从设置在电池单元C的安全孔V处的传感器或设置在排气管120中的传感器260输出的信号检测气体排出起始时间。然后，基于检测结果，控制单元20可以发送打开信号到打开/关闭单元250，以供给处理剂。
例如，打开/关闭单元250可以包括阀，并且可以通过直接感测排气管120的内部压力或排气管120中的流动速度或者通过使用传感器260间接检测排气管120 的内部压力或排气管120中的流动速度来检测排气管120中的气体流动。根据从传感器输出的信号，打开/关闭单元250可以打开处理剂通路。
在示例性实施例中，排气管120可提供从设置有电池单元C的外壳空间G到壳体110的外部的废气通路。另外，排气管120可以进一步从壳体110的外部延伸到在其上安装有电池组的设备的外部。例如，电池组可以被安装在诸如车辆的设备中，并且可以提供主要或辅助电源。
图7是根据本发明的一个或多个示例性实施例的安装在车辆1中的电池组的示意图。
参考图7，从电池组的壳体110延伸的排气管120可被暴露到车辆1的外部。排气管120可具有任何合适的形状或结构，使得排气管120提供从其中设置有电池单元C的外壳空间G延伸到壳体110的外部的废气通路。例如，排气管120可包括彼此连接的具有不同形状的中空构件的组件。排气管120可以由单个中空构件或彼此连接的中空构件的组件形成，从而提供被连接到容纳空间G的废气通路。
在一个或多个示例性实施例中，排气管120的具有相对窄的横截面的一部分可以被连接到处理剂容器180，从而提高开口/关闭单元150在确定是否供给处理剂时的灵敏度。也就是说，因为排气管120的内部压力在相对窄的部分与废气的流动速度成比例地显著减少，作用在打开/关闭单元150上的压力之间的差可以通过将排气管120的相对窄部分连接到处理剂容器180被放大。
根据示例性实施例，当废气从电池组排出时，如果电池单元C的内部压力变得大于临界值，可以检测到废气的排出，可以供给处理剂，从而除去(或减少) 或解毒被包括在废气中的有害物质。例如，电池组可以被用来向车辆1供给主要或辅助电源。这样，即使废气从电池组排出，裸眼通常可能检测不到废气，除非废气是可见的烟雾或有其它明显特征。也就是说，驾驶员可能识别不到这样的紧急情况。然而，根据本发明的一个或多个示例性实施例，无需来自车辆1的驾驶员的动作，废气可以被自动检测，处理剂可以被供给以除去或减少或解毒被包括在废气中的有害物质，从而可以保护驾驶员免受有害物质的影响。另外，即使车辆1外部的行人或机修工可能识别不到这样的紧急情况，行人或机修工可以不被暴露于有害物质。
处理剂从被连接到从壳体110向外延伸的排气管120的处理剂容器180供给。也就是说，壳体110的内部不被用于存储或供给处理剂。因此，因为其中设置有电池单元C和控制单元20的壳体110的内部区域不被用于存储或供给处理剂，电池组可以具有小的体积和轻的重量。
如上所述，根据本发明的一个或多个示例性实施例，当如果一个或多个电池单元C的内部压力变得大于临界值时废气从电池组排出时，电池组检测排气的排出并供给处理剂，从而除去(或减少)或解毒被包括在废气中的有害物质。因此，有害物质可以不扩散到诸如其中电池组被设置为能量源的车辆的设备的周围，因此车辆的驾驶员或诸如行人或机修工的非特定人员可以不被暴露(例如，在不知不觉中暴露)到有害物质。
另外，因为处理剂从设置在壳体110的外部的处理剂容器180供给，其中设置有电池单元C和控制单元20的壳体110的内部区域不被用于存储或供给处理剂，因此电池组可具有相对小的尺寸和相对轻的重量。
应当理解，在本文中描述的示例性实施例应仅被认为是描述意义，而不是为了限制的目的。对每个示例性实施例内的特征或方面的描述通常应认为可用于其它示例性实施例中的其它类似特征或方面。
尽管已经参考图描述了一个或多个示例性实施例，本领域普通技术人员将理解，可以在不脱离由下面的权利要求及其等同方案限定的精神和范围的情况下在本文中对形式和细节进行各种改变。

Claims (7)

1.一种电池组，包括：
电池单元；
具有容纳所述电池单元的外壳空间的壳体；
将所述外壳空间连接到所述壳体的外部的排气管；
连接到所述排气管的处理剂容器；和
在所述排气管和所述处理剂容器之间的供给控制器；
其中所述供给控制器被配置为根据打开压力和关闭压力之间的差选择性地关闭和打开所述处理剂容器和所述排气管之间的处理剂通路，并且所述关闭压力响应于所述排气管中的废气的压力和/或流动速度而改变。
2.根据权利要求1所述的电池组，其中所述处理剂容器包含水或与水混合的碱性物质。
3.根据权利要求1所述的电池组，其中所述供给控制器包括：
具有连接到所述排气管的开口的阻挡壁；
被配置为接触所述阻挡壁并覆盖所述阻挡壁的所述开口的关闭块；和
被配置为朝所述开口弹性偏压所述关闭块的弹性构件。
4.根据权利要求1所述的电池组，其中所述供给控制器包括被配置为根据电信号打开或关闭的阀。
5.根据权利要求1所述的电池组，其中所述电池单元包括被配置为当所述电池单元的内部压力超过临界值时断裂的安全孔，并且
其中所述排气管和所述安全孔经由所述外壳空间彼此连通。
6.根据权利要求1所述的电池组，其中所述电池组包括多个电池单元，
其中所述电池单元的每一个包括安全孔，并且
其中所述电池单元的所述安全孔经由所述外壳空间与所述排气管连通，所述外壳空间由所述壳体的内壁形成并且是非分割的空间。
7.根据权利要求1所述的电池组，其中所述排气管提供从所述壳体延伸到其中安装有所述电池组的设备的外部的废气通路。
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