CN112259834A - 一种叠片式电池及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种叠片式电池，包括外壳结构和极芯，所述极芯安装在所述外壳结构内，所述极芯包括若干个正极片、若干个负极片、若干个隔膜、若干个正极极耳和若干个负极极耳，所述正极片、所述负极片和所述隔膜按照预设顺序层叠设置，各所述正极极耳与所述正极片一一对应，各所述负极极耳与所述负极片一一对应，各所述正极极耳电连接在对应的所述正极片上，各所述负极极耳电连接在对应的所述负极片上，所述叠片式电池还包括外壳缠绕体，所述外壳缠绕体沿着螺旋缠绕并覆盖在外壳结构的表面形成绝缘密封层，本发明提供的一种叠片式电池制备工艺，不需要切断外壳缠绕体即可对多个叠片结构进行覆盖。
Description
技术领域
本发明属于叠片式电池技术领域，更具体地说，是涉及一种叠片式电池及其制备工艺。
背景技术
叠片式电池通常应用在新能源汽车上。叠片式电池相比于卷绕电池，其内阻低、高倍率放电容量较多以及容易在短时间完成大电流放电。叠片式电池的叠片式电池极芯组件，叠片式电池极芯组件包括极芯和支撑板，极芯包括若干个正极片、若干个负极片和若干个隔膜组成，若干个正极片、若干个负极片和若干个隔膜按照预设顺序进行层叠。极芯还包括若干个正极极耳和若干个负极极耳，各正极极耳与正极片一一对应，各负极极耳与负极片一一对应，各正极极耳固定在对应的正极片上，各负极极耳固定在对应的负极片上，各正极极耳背离对应的正极片的一端相互连接，各负极极耳背离对应的负极片的一端相互连接，各正极极耳和各负极极耳设置在极芯的同一端或不同端。极芯通常封装在叠片式电池的外壳结构内。支撑板固定在极芯的长度方向的侧边上。支撑板通过胶带粘在极芯上。由于外壳结构为金属结构，通常将固定有极芯的外壳结构的表面进行包装以形成绝缘层。在现有技术中，采用一PET膜直接覆盖在固定有极芯的外壳结构的表面上形成绝缘层。用户只能将该PET膜对一外壳结构覆盖，然后将未覆盖在外壳结构的PET膜剪切掉，才能未使用的PET膜对下一个外壳结构进行覆盖，影响叠片式电池的生产效率。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种叠片式电池，以解决现有技术中存在的用户只能将该PET膜对一叠片结构覆盖，然后将未覆盖在叠片结构的PET膜剪切掉，才能未使用的PET膜对下一个叠片结构进行覆盖，影响叠片式电池的生产效率的技术问题。
为实现上述目的之一，本发明采用的技术方案是：提供一种叠片式电池，包括外壳结构和极芯，所述极芯安装在所述外壳结构内，所述极芯包括若干个正极片、若干个负极片、若干个隔膜、若干个正极极耳和若干个负极极耳，所述正极片、所述负极片和所述隔膜按照预设顺序层叠设置，各所述正极极耳与所述正极片一一对应，各所述负极极耳与所述负极片一一对应，各所述正极极耳电连接在对应的所述正极片上，各所述负极极耳电连接在对应的所述负极片上，所述叠片式电池还包括外壳缠绕体，所述外壳缠绕体螺旋缠绕并覆盖在外壳结构的表面形成绝缘密封层。
本发明提供的一种叠片式电池的有益效果在于：与现有技术相比，由于外壳缠绕体沿着螺旋缠绕在外壳结构的表面，用户可将多个外壳结构沿一直线方向排列，然后将排列好的所有外壳结构沿直线方向活动，接着将外壳缠绕体沿着直线方向活动的所有的外壳结构进行缠绕，实现对多个外壳结构的连续包装，连续包装的多个外壳结构之间的外壳缠绕体采用切割工艺进行切割，提高了叠片式电池的生产效率。
进一步地，所述外壳缠绕体设为PET体或PBT体。
进一步地，所述外壳结构包括壳体和盖板；
所述壳体用于套设所述叠式电池极芯组件；
所述盖板固定在所述壳体上，用于密封所述壳体的开口。
进一步地，所述外壳结构的表面形成多层所述绝缘密封层。
本发明的目的之二在于提供一种叠片式电池制备工艺，为了实现目的之二，本发明采用的技术方案是：一种叠片式电池制备工艺，包括以下步骤：
制备正极片、隔膜、负极片、正极极耳和负极极耳；
在所述正极片上电连接所述正极极耳，在所述负极片上电连接所述负极极耳；
将电连接有所述正极极耳的所述正极片、所述隔膜和电连接有所述负极极耳的所述负极片制备形成叠片式电池极芯组件；
将所述叠片式电池极芯组件装入壳体结构内；
将外壳缠绕体螺旋缠绕在叠片式电池的外壳结构的表面形成绝缘密封层。
进一步地，在所述“将外壳缠绕体螺旋缠绕在所述外壳结构的表面形成绝缘密封层”之前，还包括以下步骤：
将所述外壳缠绕体螺旋缠绕在所述外壳结构上形成包裹层；
通过切断工艺对形成有所述外壳结构的端面处的所述外壳缠绕体进行切断处理；
采用封装工艺对经过所述切断工艺处理的所述外壳结构上的所述包裹层进行封装，封装的所述包裹层形成所述绝缘密封层。
进一步地，将所述“将外壳缠绕体螺旋缠绕在所述外壳结构的表面形成绝缘密封层”设为：
将所述外壳缠绕体螺旋缠绕在沿一直线方向排列并输送的多个所述外壳结构上形成所述包裹层；
将所述“通过切断工艺对形成有所述外壳结构的端面处的所述外壳缠绕体进行切断处理”设为：
通过切断工艺对形成有所述外壳结构的端面处的所述外壳缠绕体进行切断处理。
进一步地，所述切断工艺设为激光切断工艺或刀片切断工艺。
进一步地，将所述“将外壳缠绕体螺旋缠绕在所述外壳结构的表面形成绝缘密封层”设为：所述外壳缠绕体螺旋缠绕在所述外壳结构的表面形成多层所述绝缘密封层。
本发明提供的一种叠片式电池极芯组件制备工艺的有益效果在于：与现有技术相比，通过上述步骤，外壳缠绕体为带状体，易于盘绕且覆盖在叠片式电池的外壳结构的表面上。外壳缠绕体对任何体积的叠片式电池的外壳结构都可以进行缠绕，不需要因为不同体积的叠片式电池的外壳结构来改变外壳缠绕体的宽度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种叠片式电池的结构示意图一；
图2为本发明实施例提供的一种叠片式电池的结构示意图二；
图3为本发明实施例提供的一种叠片式电池的结构示意图三；
图4为本发明实施例提供的一种叠片式电池制备工艺的流程示意图一；
图5为本发明实施例提供的一种叠片式电池制备工艺的流程示意图二；
图6为本发明实施例提供的一种叠片式电池极芯组件的结构示意图一；
图7为本发明实施例提供的一种叠片式电池极芯组件的结构示意图二；
图8为本发明实施例提供的一种叠片式电池极芯组件制备工艺的流程示意图；
图9为本发明实施例提供的一种叠片式电池极芯组件的另一结构示意图一；
图10为本发明实施例提供的一种叠片式电池极芯组件的另一结构示意图二；
图11为本发明实施例提供的一种电池用粘性带的结构示意图。
其中，图中各附图标记：
1、极芯；111、正极极耳；112、负极极耳；2、外壳缠绕体；3、绝缘密封层；4、外壳结构；41、壳体；42、盖板；5、粘性带；51、浸液孔；7、极芯缠绕体；8、支撑板；81、减重孔。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
请参阅图1、图2和图3，现对本发明提供的一种叠片式电池进行说明。一种叠片式电池，包括外壳结构4，外壳缠绕体2沿着螺旋缠绕并覆盖在外壳结构4的表面形成绝缘密封层3。
与现有技术相比，由于外壳缠绕体2沿着螺旋缠绕在外壳结构4的表面，用户可将多个外壳结构4沿一直线方向排列，然后将排列好的所有外壳结构4沿直线方向活动，接着将外壳缠绕体2沿着对直线方向活动的所有的外壳结构4进行缠绕，实现对多个外壳结构4的连续包装，连续包装的多个外壳结构4之间的外壳缠绕体2采用切割工艺进行切割，提高了叠片式电池的生产效率。
具体地，外壳结构4包括壳体41和盖板42，盖板42固定在壳体41上，用于密封壳体41的开口，盖板42上设有注液孔(图中未示)，注液孔用于通入电解液，壳体41用于套设叠片式电池极芯组件。
优化地，盖板42焊接在壳体41上。
具体地，同一外壳结构4的表面形成多层绝缘密封层3，提高叠片式电池绝缘性。
具体地，外壳缠绕体2设为PET体或PBT体，具有较好的绝缘性和柔性，容易被切断。
请参阅图1和图4，本发明还提供一种叠片式电池制备工艺，包括以下步骤：
S1-1:制备正极片、隔膜、负极片、正极极耳和负极极耳；
S1-2:在所述正极片上电连接所述正极极耳，在所述负极片上电连接所述负极极耳；
S1-3:将电连接有所述正极极耳的所述正极片、所述隔膜和电连接有所述负极极耳的所述负极片制备形成叠片式电池极芯组件；
S1-4:将所述叠片式电池极芯组件装入壳体结构内；
S1-5:将外壳缠绕体螺旋缠绕在所述外壳结构的表面形成绝缘密封层。
本发明提供的一种叠片式电池制备工艺，通过上述步骤，外壳缠绕体为带状体，易于盘绕且覆盖在叠片式电池的外壳结构的表面上。外壳缠绕体对任何体积的叠片式电池的外壳结构都可以进行缠绕，不需要因为不同体积的叠片式电池的外壳结构来改变外壳缠绕体的宽度。
进一步地，请参阅图1和图4，作为本发明提供的一种叠片式电池制备工艺的一种具体实施方式，将步骤S1-5设为：所述外壳缠绕体螺旋缠绕在所述外壳结构的表面形成多层所述绝缘密封层。
进一步地，请参阅图4和图5，作为本发明提供的一种叠片式电池制备工艺的一种具体实施方式，在步骤S1-5中包括以下步骤：
S2-1：将所述外壳缠绕体螺旋缠绕在所述外壳结构上形成包裹层；
S2-2：通过切断工艺对形成有所述外壳结构的端面处的所述外壳缠绕体进行切断处理；
S2-3：采用封装工艺对经过所述切断工艺处理的所述外壳结构上的所述包裹层进行封装，封装的所述包裹层形成所述绝缘密封层。
具体地，切断工艺设为激光切断工艺或刀片切断工艺，切断工艺优选为激光切断工艺，不需要与覆盖有绝缘密封层的外壳结构的端面处的外壳缠绕体接触即可对覆盖有绝缘密封层的外壳结构的端面处的外壳缠绕体进行切断处理，减少对覆盖有绝缘密封层的外壳结构的影响。刀片切断工艺采用刀片对覆盖有绝缘密封层的外壳结构的端面处的外壳缠绕体进行切断。
优化地，通过激光切割设备(图中未示)实现激光切断工艺。
具体地，封装工艺设为热收缩工艺或折叠封装工艺。
优化地，通过热收缩设备实现热收缩工艺；通过折叠封装设备实现折叠封装工艺。
进一步地，请参阅图3、图4和图5，作为本发明提供的一种叠片式电池制备工艺的一种具体实施方式，将步骤S2-1设为:将所述外壳缠绕体螺旋缠绕在沿一直线方向排列并输送的多个所述外壳结构上形成所述包裹层；
将步骤S2-2设为:通过所述切断工艺对形成有所述包裹层的各所述外壳结构的端面处的所述外壳缠绕体进行切断处理。
通过上述步骤，实现不断地输送外壳结构，并对每个外壳结构进行缠绕，提高叠片式电池的生产效率。
具体地，通过绕带机(图中未示)将外壳缠绕体螺旋缠绕在外壳结构上形成包裹层。
优化地，绕带机包括上料装置、移送装置、缠绕装置和下料装置。移送装置每次可由上料装置移动多个外壳结构至缠绕装置，缠绕装置每次可实现对多个外壳结构进行外壳缠绕体的同步缠绕，且移送装置还可将缠带后的多个外壳结构同时由外壳结构移送至下料装置以下料，绕带机的结果简单，自动化程度高，效率高。另外，移送装置在移送待缠带或/和缠带后的多个外壳结构的过程中还可调整外壳结构之间的间距，从而可将多个外壳结构不同间距的上料装置与缠绕装置或/和不同间距的缠绕装置与下料装置之间传送，无需增设其他的移送装置，实现对应不同型号的外壳结构进行调整，从而提高了绕带机的通用性。
请参阅图6和图7，本发明还提供一种叠片式电池极芯组件，包括极芯1、支撑板8和极芯缠绕体7，支撑板8设置在极芯1的长度方向的至少一侧，极芯缠绕体7同时螺旋缠绕在支撑板8和极芯1的表面，且在螺旋缠绕方向上的相邻极芯缠绕体7间隔设置。
极芯缠绕体7实现极芯1和支撑板8的连接稳定性，从而提高使极芯1不易发生变形。由于螺旋缠绕方向上的相邻极芯缠绕体7是间隔设置，电解液在进入该螺旋缠绕有极芯缠绕体7的极芯1的过程中不易被阻碍，电解液容易进入到该被螺旋缠绕的极芯1内，提高叠片式电池的生产效率。
进一步地，请参阅图6和图7，作为本发明提供的一种叠片式电池极芯组件的一种具体实施方式，支撑板8上设有多个减重孔81。
减重孔81能够减少支撑板8的重量，从而减少叠片式电池的重量和不阻碍电解液从支撑板8进入到极芯1内。
具体地，极芯1包括若干个正极片a、若干个负极片b和若干个隔膜c组成，若干个正极片a、若干个负极片b和若干个隔膜c按照预设顺序进行层叠。若干个正极片a、若干个负极片b和若干个隔膜c之间的预设顺序属于现有技术，故不赘述。
具体地，极芯1还包括若干个正极极耳111和若干个负极极耳112，各正极极耳111与正极片a一一对应，各负极极耳112与负极片b一一对应，各正极极耳111电连接在对应的正极片a上，各负极极耳112电连接在对应的负极片b上，各正极极耳111背离对应的正极片a的一端相互连接，各负极极耳112背离对应的负极片b的一端相互连接，各正极极耳111和各负极极耳112设置在极芯1的同一端或不同端。
具体地，极芯缠绕体7设为缠绕胶带。
具体地，减重孔81设为圆孔、方孔或三角孔中的至少一种。
进一步地，请参阅图6和图7，作为本发明提供的一种叠片式电池极芯组件的一种具体实施方式，支撑板8设置有两个，两支撑板8分别位于极芯1长度方向的两侧，通过两个支撑板8夹紧极芯1，两个支撑板8阻止极芯1受到外力而发生形变。
进一步地，请参阅图1和图6，作为本发明提供的一种叠片式电池的一种具体实施方式，与上述一种叠片式电池的外壳结构4的结构相同，区别点在于该叠片式电池的外壳结构4内安装有上述的叠片式电池极芯组件，外壳结构4起到保护螺旋缠绕有极芯缠绕体7的极芯1的作用，提高叠片式电池使用安全性。
请参阅图8，本发明还提供一种叠片式电池极芯组件制备工艺，包括以下步骤：
S3-1：制备正极片、隔膜和负极片；在所述正极片上电连接有正极极耳，在所述负极片上电连接有负极极耳；
S3-2：将所述正极片、所述隔膜、所述负极片按照预设顺序层叠形成极芯；
S3-3：将所述支撑板设置所述极芯的长度方向上至少一侧，将一极芯缠绕体同时螺旋缠绕在所述支撑板和所述极芯的表面形成叠片式电池极芯组件，在螺旋缠绕方向上的相邻所述极芯缠绕体间隔设置。
与现有技术相比，通过步骤S3-1和S3-3，减重孔能够减少支撑板的重量，从而减少叠片式电池的重量和不阻碍电解液从支撑板进入到极芯内。极芯缠绕体实现极芯和支撑板的连接稳定性，从而提高使极芯不易发生变形。由于螺旋缠绕方向上的相邻极芯缠绕体是间隔设置，电解液在进入该螺旋缠绕有极芯缠绕体的极芯的过程中不易被阻碍，电解液容易进入到该被螺旋缠绕的极芯内，提高叠片式电池的生产效率。
进一步地，请参阅图8，作为本发明提供的一种叠片式电池极芯组件制备工艺的一种具体实施方式，在步骤S3-3之后包括以下步骤：
通过切断工艺对螺旋缠绕有所述极芯缠绕体的所述极芯的端面处所述极芯缠绕体进行切断处理。
通过上述步骤将未缠绕在极芯上的极芯缠绕体进行切断。
具体地，切断工艺设为激光切断工艺或刀片切断工艺，切断工艺优选为激光切断工艺，不需要与螺旋缠绕有极芯缠绕体的极芯的端面处的极芯缠绕体接触即可进行切断处理，减少对位于极芯上的极芯缠绕体的影响。
优化地，通过激光切割设备实现激光切断工艺。
进一步地，请参阅图8，作为本发明提供的一种叠片式电池极芯组件制备工艺的一种具体实施方式，在步骤S3-3之前包括以下步骤：
在所述支撑板上设有多个减重孔。
通过上述步骤降低支撑板的重量，进而降低叠片式电池极芯组件的重量。
请参阅图9和图10，本发明还提供一种叠片式电池极芯组件，与上述叠片式电池极芯组件的区别在于，该叠片式电池极芯组件不需要设置外壳缠绕体2，该叠片式电池极芯组件还包括粘性带5，粘性带5上预设有多个浸液孔51，粘性带5覆盖于支撑板8且连接在极芯1上，至少一浸液孔51与支撑板8上的至少一减重孔81连通。
与现有技术相比，在该叠片式电池极芯组件中，电解液从浸液孔51和减重孔81进入到极芯1内，减少支撑板8和粘性带5阻碍电解液进入到外壳结构4内。减重孔81同时还降低了支撑板8的重量。不需要将粘性带5固定在极芯1上再进行开孔，提高了叠片式电池生产的效率。
进一步地，请参阅图9和图10，作为本发明提供的一种叠片式电池极芯组件的一种具体实施方式，支撑板8的一侧与极芯1接触，粘性带5位于支撑板8背向极芯1的一侧，提高粘性带5使用的便利性。
进一步地，请参阅图9和图10，作为本发明提供的一种叠片式电池极芯组件的一种具体实施方式，粘性带5设置有两个，支撑板8设置有两个，两粘性带5分别与支撑板8一一对应，两支撑板8分别位于极芯1的长度方向的两侧，两粘性带5分别覆盖对应的支撑板8上且固定在极芯1上，通过两个支撑板8夹紧极芯1，两个支撑板8阻止极芯1受到外力而发生形变。
请参阅图9和图10，本发明还提供一种叠片式电池，作为本发明提供的一种叠片式电池的一种具体实施方式，该叠片式电池的外壳结构4与上述一种叠片式电池的外壳结构4的结构相同，区别点在于该叠片式电池的外壳结构4内安装有上述的叠片式电池极芯组件，外壳结构4起到保护通过粘性带5固定支撑板8的极芯1的作用，提高叠片式电池使用安全性
请参阅图11，本发明还提供一种电池用支撑板，该电池用支撑板的结构与上述叠片式电池极芯组件的支撑板8结构相同。该电池用支撑板使用方式参考上述叠片式电池极芯组件的支撑板8的使用方式，故该电池用支撑板使用方式不进行赘述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种叠片式电池，包括外壳结构和叠式电池极芯组件，所述叠式电池极芯组件安装在所述外壳结构内，所述叠式电池极芯组件包括极芯，所述极芯包括若干个正极片、若干个负极片、若干个隔膜、若干个正极极耳和若干个负极极耳，所述正极片、所述负极片和所述隔膜按照预设顺序层叠设置，各所述正极极耳与所述正极片一一对应，各所述负极极耳与所述负极片一一对应，各所述正极极耳电连接在对应的所述正极片上，各所述负极极耳电连接在对应的所述负极片上，其特征在于，所述叠片式电池还包括外壳缠绕体，所述外壳缠绕体螺旋缠绕并覆盖在外壳结构的表面形成绝缘密封层。
2.如权利要求1所述的一种叠片式电池，其特征在于，所述外壳缠绕体设为PET体或PBT体。
3.如权利要求1所述的一种叠片式电池，其特征在于，所述外壳结构包括壳体和盖板；
所述壳体用于套设所述叠式电池极芯组件；
所述盖板固定在所述壳体上，用于密封所述壳体的开口。
4.如权利要求3所述的一种叠片式电池，其特征在于，所述外壳结构的表面形成多层所述绝缘密封层。
5.一种叠片式电池制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
制备正极片、隔膜、负极片、正极极耳和负极极耳；
在所述正极片上电连接所述正极极耳，在所述负极片上电连接所述负极极耳；
将电连接有所述正极极耳的所述正极片、所述隔膜和电连接有所述负极极耳的所述负极片制备形成叠片式电池极芯组件；
将所述叠片式电池极芯组件装入壳体结构内；
将外壳缠绕体螺旋缠绕在叠片式电池的外壳结构的表面形成绝缘密封层。
6.如权利要求5所述的一种叠片式电池制备工艺，其特征在于，在所述“将外壳缠绕体螺旋缠绕在所述外壳结构的表面形成绝缘密封层”之前，还包括以下步骤：
将所述外壳缠绕体螺旋缠绕在所述外壳结构上形成包裹层；
通过切断工艺对形成有所述外壳结构的端面处的所述外壳缠绕体进行切断处理；
采用封装工艺对经过所述切断工艺处理的所述外壳结构上的所述包裹层进行封装，封装的所述包裹层形成所述绝缘密封层。
7.如权利要求6所述的一种叠片式电池制备工艺，其特征在于，将所述“将外壳缠绕体螺旋缠绕在所述外壳结构的表面形成绝缘密封层”设为：
将所述外壳缠绕体螺旋缠绕在沿一直线方向排列并输送的多个所述外壳结构上形成所述包裹层；
将所述“通过切断工艺对形成有所述外壳结构的端面处的所述外壳缠绕体进行切断处理”设为：
通过切断工艺对形成有所述外壳结构的端面处的所述外壳缠绕体进行切断处理。
8.如权利要求7所述的一种叠片式电池制备工艺，其特征在于，所述切断工艺设为激光切断工艺或刀片切断工艺。
9.如权利要求5所述的一种叠片式电池制备工艺，其特征在于，将所述“将外壳缠绕体螺旋缠绕在所述外壳结构的表面形成绝缘密封层”设为：所述外壳缠绕体螺旋缠绕在所述外壳结构的表面形成多层所述绝缘密封层。
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