CN109560348A - 电池单池、用于制造电池单池的方法和电池模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电池单池，尤其锂离子电池单池，其具有壳体（61），在壳体中容纳着电池单池（4）的电化学的部件，其中，电池单池（4）的壳体（61）包括构造用于导引绕流电池单池（4）的调温流体的外罩（60），外罩至少部分遮盖电池单池的壳体（61），其中，外罩（60）由基体（62）构成，基体包括至少一种填料（63）。

Description

电池单池、用于制造电池单池的方法和电池模块
技术领域
本发明涉及一种按照独立权利要求所述的电池单池。本发明还涉及一种用于制造这种电池单池的方法。本发明的主题还有具有这种电池单池的电池模块。
背景技术
由现有技术已知用于用空气、水冷循环和对电池模块的各个电池单池的环绕冲洗而对电池模块进行调温的被动的和主动的冷却方案。
文献DE 10 2012 217 874 A1公开了一种用于导引流体、特别是冷却流体的装置，冷却流体用于冷却有待冷却的部件、特别是用于冷却电子部件和/或电池单池和/或电池模块，该装置具有第一盖板和第二盖板以及具有在两个盖板之间用于限定能穿流的空间区域的结构格栅，其中，为了相对外部空间至少部分密封所述空间区域和/或为了将所述空间区域划分成能确定的流动通道，规定通过结构格栅的变形和/或通过置入密封材料加以划分。
文献DE 10 2013 203 966 A1公开了一种用于对构件进行调温的调温板，其中，该调温板由塑料金属复合材料构成，塑料金属复合材料包括被热固性塑料包围的金属纤维织物。
发明内容
具有独立权利要求的特征的电池单池具有下述优点：能够实现围绕着电池单池的有针对性的流动导引。
为此，提供一种电池单池。
电池单池在此尤其是锂离子电池单池。
电池单池具有壳体，在壳体中容纳着电池单池的电化学的部件。
电池单池的壳体在此包括外罩，外罩构造用于导引绕流电池单池的调温流体。
外罩在此至少部分并且尤其也完全遮盖电池单池的壳体。
外罩在此由基体构成，基体包括至少一种填料。
通过在从属权利要求中列举的措施能有利地对在独立权利要求中说明的装置进行有利的扩展设计和改进。
按本发明的电池单池尤其提供了下述优点：借助外罩能够有针对性地影响绕流电池单池的冷却介质。
此外，按本发明的电池单池提供下述优点：借助外罩能够在两个直接彼此相邻布置的电池单池之间构造出最小间距，最小间距例如用于隔绝两个电池单池。
有利的是，电池单池的壳体构造成棱柱形。由此能够提供具有按本发明的电池单池的电池模块的简单构造。
有利地，外罩的基体由织物构成，织物包括至少一个层并且尤其也包括多个层。在此，在限定的位置处将至少一种填料引入织物中。
织物和填料在此有利地在高达100℃的温度是稳定的，并且相对于调温流体是化学稳定的。
按本发明的一个有利的方面，外罩构造成能弹性地变形。
由此可行的是，电池单池的外罩能够例如在电池单池充电或者放电的期间补偿电池单池的壳体的体积变化。
有利的是，这样构造外罩以及尤其填料，使得外罩或者填料在与调温流体接触时鼓胀。
对此应该理解为，外罩或者填料在与调温流体接触时经历体积膨胀。
由此能够有利地补偿在安装期间的制造误差，因为外罩或者填料只有在与调温流体接触时，尤其在运行期间才鼓胀。
本发明还涉及一种用于制造电池单池的方法。
在此，在第一方法步骤中提供电池单池的壳体，在壳体中容纳着电池单池的电化学的部件。
在此，在第二方法步骤中提供用于电池单池的外罩的基体。
在此，在第三方法步骤中将填料引入外罩的基体中。
在此，在第四方法步骤中外罩如此布置在壳体上，使得外罩至少部分遮盖至少一个电池单池的壳体。
有利地，外罩的基体能够在第二方法步骤中借助挤压方法提供。
基体在此尤其能够由弹性体构造。
此外也有利的是，将填料在第三方法步骤中引入基体中，而基体的材料具有在基体的材料的凝固温度之上的温度。
按本发明的一个方法，在第四方法步骤中外罩围绕着至少一个通过电池单池的壳体的两个侧面构造的棱边折叠。
本发明还涉及一种具有至少一个按本发明的电池单池的或者根据按本发明的方法制造的电池单池的电池模块。
附图说明
本发明的实施方式在附图中示出并且在接下来的说明中详细阐述。图中:
图1在立体视图中示意性示出了按本发明的具有两个电池单池和一个导流元件的电池模块的打开的壳体；
图2示意性地在底视图中示出了按本发明的具有打开的壳体的电池模块；
图3示意性地在侧视图中示出了布置在按本发明的电池模块中的按本发明的导流元件的一种实施方式；
图4在侧向的剖视图中示出了导流元件和带导流元件的多个电池单池以及电池单池的一种实施方式；
图5示出了导流元件的一种实施方式；
图6在立体视图中分解示出了电池模块；
图7在立体视图中示出了按本发明的电池模块；
图8示意性地在立体视图中示出了具有包括间隔元件的电池单池的另一个按本发明的电池模块的打开的壳体；
图9在剖视图中示出了具有包括间隔元件的电池单池的另一个按本发明的电池模块；以及
图10示出了具有按本发明的外罩的电池单池。
具体实施方式
图1示意性地在立体视图中示出了按本发明的电池模块1的打开的壳体2。
在此，壳体2具有内室3。
内室3在此被构造用于容纳多个电池单池4。
壳体2的内室3按照图1在此例如容纳两个电池单池4并且示出了具有打开的壳体2的电池模块1的最终的组装之前的状态。
此外，壳体2还包括多个壳体壁5。壳体壁5在壳体2的也可以被称为底壁6的底侧上具有多个凸部7。两个相邻的凸部7在此限定了各一条被构造用于使调温流体穿流的流动通道8。多个凸部7在此布置成面朝内室3。
由图1可知，电池单池4分别直接接触多个凸部7。
电池单池4的各一个下方的侧面或底面尤其直接接触凸部7。
换句话说，电池单池4直接竖立在凸部7上。
按照在图1中所示的实施例，壳体壁5或底壁6构成了多个凸部7。
换句话说这意味着，多个凸部7是壳体壁5或底壁6的整体的组成部分。
此外由图1可以看到，电池模块1包括第一接头9，该第一接头构造用于使调温流体进入壳体2的内室3。
此外由图1可以看到，电池模块1包括第二接头10，该第二接头构造用于使调温流体从壳体2的内室3流出。
按照在图1中所示的实施例，第一接头9布置在电池模块1的第一侧面11上。
按照在图1中所示的实施例，第二接头10布置在电池模块1的第二侧面12上。在此，第一侧面11与第二侧面12尤其布置成对置。
但此外也可能的是，第一接头9和第二接头10共同布置在第一侧面11上或者共同布置在第二侧面12上，这还将结合其它的附图加以说明。
换句话说，这意味着，第一接头9和第二接头10布置在相同的侧面11、12上。
此外由图1可以看到，电池模块1可以包括导流元件13。
导流元件13在此还将结合接下来的附图加以说明并且与电池单池4直接相邻布置。
导流元件13在此包括基体14和间隔元件15。
间隔元件15在此被这样布置，使得间隔元件15让基体14与和相应的导流元件13直接相邻布置的电池单池4间隔开。
间隔元件15尤其分别直接接触和导流元件13直接相邻布置的电池单池4。
在此，通过基体14与相应的电池单池4借助间隔元件15的间隔而在基体14和相应的电池单池4之间构成了第一流动室16。
在此要注意的是，在图1中示出的电池单池4在电池模块1组装期间会朝着彼此运动直至电池单池4分别直接接触间隔元件15。
因此两个直接彼此相邻的电池单池4通过间距彼此间隔地布置。
在此，间隔元件15和导流元件13的基体14尤其将两个直接彼此相邻布置的电池单池4彼此间隔开。
多个凸部7具有各一个第一表面13和第二表面14。
第一表面13在此尤其与第二表面14对置地布置。
第一表面13在此限定了第一流动通道81以及第二表面14限定了第二流动通道82。
按照图1，第一表面13和第二表面14优选构造成相互平行。
此外由图1也可以看到，多个凸部7的第一表面13构造成分别相互平行和/或多个凸部7的第二表面14分别构造成相互平行。
在图1中示出的电池单池4尤其被分别构造成棱柱形并且具有棱柱形的单池壳体18。
此外，图1也表明，电池单池4分别用它们的最大的表面17直接彼此相邻地布置。
在此，可以在各两个直接彼此相邻布置的电池单池4的两个最大的表面17之间布置导流元件13。
导流元件13在此尤其布置在棱柱形构造的电池单池4的最大的侧面17上。
电池单池4具有各一个平行于最大的表面17指向的纵向19。
在此，电池单池4的纵向19分别垂直于多个凸部7的第一表面13和/或第二表面14布置。
此外，电池模块1的第一侧面11具有纵向20并且电池模块1的第二侧面12具有纵向21。
在此，第一侧面11的纵向20垂直于多个凸部7的第一表面13和/或第二表面14布置并且第二侧面11的纵向21垂直于多个凸部7的第一表面13和/或第二表面14布置。
此外，壳体壁5或底壁6的多个凸部7构成了多个第一流动通道22和多个第二流动通道23。
如结合其它附图还要说明的那样，多个第一流动通道22和多个第二流动通道23被这样布置，使得调温流体为了从第一流动通道22之一进入第二流动通道23之一而在两个直接彼此相邻的电池单池4之间流动。调温流体在此尤其流过所构造成的第一流动室16。
在此，壳体壁5或底壁6还构成了在图1中看不到的汇集式流动通道24。
第一汇集式流动通道24在此直接导引流体地与壳体2的第一接头9连接并且也还直接导引流体地与多个第一流动通道22的流动通道8连接。
在此，壳体壁5或底壁6还构成了第二汇集式流动通道25。
第二汇集式流动通道25在此直接导引流体地与壳体2的第二接头10连接并且也还直接导引流体地与多个第二流动通道23的流动通道8连接。
这种构造方案例如提供了这样的优点，即，通过第一接头9使流入壳体2的内室3的调温流体可以均匀地分布到多个第一流动通道22的流动通道8上，以及通过第二接头10可以使从壳体的内室流出的调温流体均匀地从多个第二流动通道23的流动通道8聚集到一起。
在此，第一汇集式流动通道24具有第一纵向241以及第二汇集式流动通道25具有第二纵向251。
在此，第一汇集式流动通道24的第一纵向241垂直于构成多条第一流动通道22的凸部7的第一表面13和/或第二表面14布置。
在此，第二汇集式流动通道25的第二纵向251垂直于构成多条第二流动通道23的凸部7的第一表面13和/或第二表面14布置。
这种构造方案例如提供这样的优点，即，实现了调温流体的均匀的分布或聚集。
此外，图1也表明，电池单池4具有各一个正的电压抽头261和一个负的电压抽头262，所述电压抽头可以例如布置在电池单池4的相同的侧面上。
图2在底视图中示意性示出了按本发明的具有打开的壳体2的电池模块1。
在图2中示出的壳体2对应在图1中说明的壳体2，其中，按照图2，现在在壳体2中容纳了十四个电池单池4。
在此，在图2中看不到壳体2的底壁6。
在此还可以看到，各两个直接彼此相邻布置的电池单池4通过间距彼此间间隔，其中，导流元件13布置在两个直接彼此相邻布置的电池单池4之间。
在此，导流元件13、特别是间隔元件15和基体14，将两个直接彼此相邻布置的电池单池4间隔开。
此外，在图2中也可以看到第一接头9和第二接头10。
此外，图2表明，电池单池4的电压抽头261、262布置在侧面263上，特别是正的电压抽头261和负的电压抽头262布置在侧面263上。
侧面263在此垂直于第一侧面11以及垂直于第二侧面12布置。
图2再次表明，调温流体为了可以从第一接头9流到第二接头10而在电池单池4之间穿流。
导流元件13尤其还分别具有例如也可以在图1中看到的流动导引结构44，其中，所述流动导引结构44分别布置在多个第一流动通道22和多个第二流动通道23之间。流动导引结构44在此也布置成与各一个凸部7直接接触。
由此可以有利地达到，使调温流体采用通过第一流动室16的更长的流动路径，从而可以提高冷却效果。
图2尤其也示出了电池单池4的下方的侧面43，其直接与凸部7接触布置。
图3在侧视图中示意性示出了按本发明的导流元件13的一种实施方式，该导流元件布置在按本发明的电池模块1中。
导流元件13如已经说明的那样在此具有基体14和多个间隔元件15。
在此，间隔元件15被构造用于，将基体14与电池单池4间隔开，由此构成第一流动室16。
此外，电池模块1如已经结合图1说明的那样具有流动通道8，该流动通道结合图3尤其也应当被称为第二流动室27。
第二流动室27在此导引流体地与第一流动室16连接，因而调温流体可以直接从第一流动室16流入第二流动室27。
在此要注意的是，图3尤其也示出了多个第一流动通道22和多个第二流动通道23。
为了调温流体从多个第一流动通道22的流动通道8进入多个第二流动通道23的第二流动通道8，调温流体可以在两个直接彼此相邻布置的电池单池4之间穿流，其中，调温流体尤其穿流第一流动室16，这应当通过用附图标记28标注的箭头示明。
在此尤其这样构造第一流动室16，使得调温流体基本上借助毛细效应从第二流动室27流入第一流动室16。
对此应当也理解为，导流元件13的基体14和间隔元件15被这样构造以及此外被这样布置在电池单池4中，使得调温流体基本上借助毛细效应从第二流动室27流入第一流动室16。
此外图3也示出了棱柱形构造的电池单池4，其具有正的电压抽头261和负的电压抽头262。
多个第一流动通道22和多个第二流动通道23的第二流动室27或流动通道8，优选布置在电池单池4的下方的侧面43上。换句话说，这尤其意味着，调温流体逆着重力的作用方向从第一流动室27流入第二流动室26。
第二流动室27在此具有在图1中示出的纵向29，纵向垂直竖立在图3的图纸平面上。
此外，第一流动室16具有流动平面30，该流动平面对应图3的图纸平面。
在此，第二流动室27的纵向29垂直于第一流动室16的流动平面30布置。
按图3的间隔元件15在此构造成能弹性地变形，由此使间隔元件15可以例如用于补偿电池单池4的体积膨胀。
如尤其也由图1可以看到的那样，电池模块1具有第一电池单池41和第二电池单池42，它们之间布置着导流元件13。
在此，导流元件13具有第一间隔元件151和第二间隔元件152，它们在图1中都看不到。在此，第一间隔元件151将基体14与第一电池单池41间隔开以及第二间隔元件152将基体14与第二电池单池42间隔开。
由图1和3还可以看到，间隔元件13包括框架31，该框架封闭第一流动室16。对此尤其应当例如也理解为，第一流动室16通过六个限界面限定，其中，电池单池4构成一个限界面，基体14构成一个限界面以及框架31构成三个限界面。
此外，也由凸部7部分构成另一个限界面，因而调温流体仅可以从多个第一流动通道22的流动通道8流入第一流动室16以及调温流体可以仅从第一流动室16流出到多个第二流动通道23的流动通道8中。
在此，框架31可以容纳电池单池4，这应当理解为，框架31部分包围电池单池4。
按图3的多个间隔元件15在此具有各一个横截面32，该横截面具有圆形的形状。
但也可能的是，横截面32具有椭圆形或半月形的形状。
因此实现了在第一流动室16内的可靠的流动导引，所述可靠的流动导引能大面积地对整个电池单池4调温。
导流元件13的基体14在此优选由聚合材料构成，以便例如防止两个电池单池4的电接触或者以便例如有必要提高电池模块1的重量。
图4在右下方的图中以侧视图示出了导流元件13，并且在左下方的图中示出了具有导流元件13的多个电池单池4。
在此可以看到，导流元件13具有基体14，基体优选由聚合材料构成。
还可以看到间隔元件15，其中，间隔元件15可以由聚合材料或者由陶瓷材料构成。
间隔元件15例如可以由氧化的颗粒构成。
此外，间隔元件15在此可以被容纳在基体14内或者套装在基体14上。
此外也可以看到框架31，该框架全面地包围电池单池4。
与图1至3中所示不同的是，框架全面地包围电池单池4，结合图5应当还要探讨这一点。
在图4的上图中示出了电池单池4的另一个实施方式，在该实施方式中，正的电压抽头261和负的电压抽头262布置在对置的侧面上。
因此在左下方的图中始终可以交替地看到正的电压抽头261和负的电压抽头262。
图5示出了导流元件13的另一个实施方式。
在此可以看到基体14，基体由聚合材料构成。
基体14例如可以包括网络结构。
网络结构在此完全可以被这样构造，使得调温流体可以流过基体14。
此外由图5也可以看到，间隔元件15可以具有不同的横截面32。
按图5的导流元件13在此包括框架31，该框架全面地包围基体14。
在此，电池单池4也完全被框架31包围，因而框架封闭第一流动室16以及因而调温流体可以流过第一流动室16。
基体14在此尤其固定在框架31中。
图6在立体图中分解示出了电池模块1。
在此，在图6中可以看到壳体2，与图1和2的不同的是该壳体被闭合示出。
此外在图6中可以看到，多个电池单池4并排布置并且在两个直接彼此相邻布置的电池单池4之间布置着各一个导流元件13。
在此，导流元件13的框架31分别包围电池单池4，因而电池单池4在图6中无法看到。
此外，电池单池4和导流元件13借助形式为张紧带36的张紧元件35彼此张紧。在此，张紧元件35具有纵向37，其中，张紧元件35的纵向37沿着流动通道8的纵向29指向。
张紧元件35因此可以被这样布置，使得张紧元件35完全包围电池单池4并且因此电池单池4布置成可以与凸部7直接接触。
此外，电池模块1具有密封元件38，该密封元件这样环绕地包围多个电池单池4，使得电池模块1的壳体2的内室3相对周边环境40被密封地封闭。
此外，电池模块1具有盖元件39，其相对周边环境40封闭内室3。
由图6可以看到，盖元件39具有用于导引通过正的电压抽头261和负的电压抽头262的开口41，因而实现了各个电池单池4彼此间从电池模块1的周边环境40起的电串联和/或并联。
为此，此处要注意的是，特别是导流元件13的框架31被构造用于，相对第一流动室16或第二流动室27密封正的电压抽头261和负的电压抽头262。
图6也尤其表明，壳体2具有壳体上部201和壳体下部202。
图7在立体图中示出了电池模块1。
在此，正的电压抽头261和负的电压抽头262为了电串联和/或并联而能从周边环境40接近。
此外，电池模块1的壳体2具有第一接头9和在图7中看不到的第二接头10，并且此外被相对周边环境40流体密封地封闭。
图8在立体图中示出了按本发明的电池模块1的另一个实施方式。
在此，在图8中首先看到的是电池模块1的壳体2，该壳体具有用于容纳多个电池单池4的内室3。
壳体2的底壁6在此具有多个凸部7，其中，各两个相邻的凸部7构成了流动通道8。凸部7尤其构成了多个第一流动通道22和多个第二流动通道23。
此外，电池模块1具有第一接头9和第二接头10。
此外，电池模块1具有第一汇集式流动通道24和第二汇集式流动通道25。
在此，第一汇集式流动通道24如可以由图8看到的那样，直接导引流体地与多个第一流动通道22连接以及直接导引流体地与第一接头9连接。
在此，第二汇集式流动通道25如无法由图8可以看到的那样，导引流体地与多个第二流动通道23连接以及直接导引流体地与第二接头10连接。
在此，壳体壁6还例如构成了分离凸部71，该分离凸部将多个第一流动通道22的流动通道8和多个第二流动通道23的流动通道8彼此分开。
当然，结合图1至6说明的电池模块1的实施方式也可以具有这种分离凸部71。
为此要注意的是，按图8的电池单池4也可以具有流动导引结构44，该流动导引结构如在按图1至6的电池模块1中那样与分离凸部71直接相邻布置。
电池单池4在此也具有正的电压抽头261和负的电压抽头262。
在说明图8所示的电池模块1的另一个实施方式时，应当尤其先仅探讨与已经说明的实施方式的区别。
用于使调温流体流入电池模块1的壳体2的内室3的第一接头9和用于使调温流体从电池模块1的壳体2的内室3流出的第二接头10在此布置在相同的侧面11上。
此外，按图8的电池模块1的实施方式具有盖元件39，其具有多个单池连接器51，其可以将多个第一电压抽头261和多个第二电压抽头262彼此电串联和/或并联。
盖元件39在此也布置在电池模块1的侧面11上并且在此与按图1和6的电池模块1的实施方式有区别。
在此，盖元件39也可以包括正的模块电压抽头54和负的模块电压抽头55。
此外，盖元件39可以包括温度传感器52，该温度传感器构造用于测量在内室3中的温度。
此外，盖元件39可以包括压力传感器53，该压力传感器被构造用于测量在内室3中的压力并且因此尤其识别改变压力的损伤。
此外，盖元件39也具有电压传感器56，其与单池连接器51导电地连接并且可以在该单池连接器上分接电压。
与电池模块1在图1和6中所示的实施方式不同的是，在电池模块1按图8的实施方式中，电池单池4尤其包括间隔元件15，其中，本发明并不限于这种实施方式。
图9在剖视图中示出了电池模块1。
在此示出了电池单池4，其包括间隔元件15。
此外，电池单池4具有正的电压抽头261和负的电压抽头262。
间隔元件15在此被这样布置，使得这些间隔元件可以有针对性地影响调温流体在第一流动室16中的流动。
所示的流动导引结构44尤其被构造用于，防止调温流体直接从多个第一流动通道22的流动通道8之一流入多个第二流动通道23的流动通道8之一，并且采用了通过第一流动室16的较长的流动路径。
图10示出了电池单池4，其具有外罩60。
在此示出了两个电池单池4，它们直接彼此相邻布置。
电池单池4在此具有各一个壳体61，在壳体内容纳着电池单池4的未示出的电化学的部件。
电池单池4的壳体61在此包括外罩60。外罩60在此构造用于导引绕流电池单池4的调温流体。
在此，外罩60特别是至少部分遮盖电池单池4的壳体61。
外罩60在此由基体62构成，基体包括至少一种填料63。
电池单池4的壳体61优选构造成棱柱形。
基体62在此由织物构成，织物具有至少一个层。
外罩60优选在此构造成能弹性地变形，以便能够补偿电池单池4的体积膨胀。
在此优选这样构造外罩60和/或填料63，使得外罩60或填料63在与调温流体或与冷却介质接触时鼓胀，亦即经历体积膨胀。

Claims (10)

1.电池单池，尤其锂离子电池单池，其具有壳体（61），在壳体中容纳着电池单池（4）的电化学的部件，其中，电池单池（4）的壳体（61）包括构造用于导引绕流电池单池（4）的调温流体的外罩（60），外罩至少部分遮盖电池单池的壳体（61），其特征在于，外罩（60）由基体（62）构成，基体包括至少一种填料（63）。
2.按照权利要求1所述的电池单池，其特征在于，电池单池（4）的壳体（61）构造成棱柱形。
3.按照权利要求1或2所述的电池单池，其特征在于，外罩（60）的基体（62）由包括至少一个层的织物构成。
4.按照前述权利要求1到3中任一项所述的电池单池，其特征在于，外罩（60）构造成能弹性地变形。
5.按照前述权利要求1到4中任一项所述的电池单池，其特征在于，这样构造外罩（60）以及尤其填料（63），使得外罩（60）以及尤其填料（63）在与调温流体接触时鼓胀。
6.用于制造尤其按照权利要求1到5中任一项所述的电池单池（4）的方法，其中，在第一方法步骤中提供壳体（61），在壳体中容纳着电池单池（4）的电化学的部件，并且在第二方法步骤中提供用于电池单池（4）的外罩（60）的基体（62），并且在第三方法步骤中将填料（63）引入外罩（60）的基体（62）中，并且在第四方法步骤中将外罩（60）如此布置在壳体（61）上，使得外罩（60）至少部分遮盖至少一个电池单池（4）的壳体（61）。
7.按照权利要求6所述的方法，其特征在于，外罩（60）的基体（62）在第二方法步骤中借助挤压方法提供。
8.按照权利要求6或7所述的方法，其特征在于，将填料（63）在第三方法步骤中引入基体（62）中，而基体（62）的材料具有在基体（62）的材料的凝固温度之上的温度。
9.按照前述权利要求6到8中任一项所述的方法，其特征在于，在第四方法步骤中外罩（60）围绕着至少一个由电池单池（4）的壳体（61）的两个侧面构造的棱边折叠。
10.具有至少一个按照前述权利要求1到9中任一项所述的电池单池的电池模块。
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