CN112928365A - 动力电池模组及其系统 - Google Patents

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高灵雷
张志远
杨丹
王晓晴
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Abstract

本发明提供了一种动力电池模组及其系统，模组包括：壳体，其具有内腔；电池单元排列结构，其设置于所述内腔中；所述电池单元排列结构包括沿其高度方向依次叠置的至少一个电池单元；所述电池单元包括沿所述电池单元排列结构的长度方向依次叠置的多个电芯；所述电池单元排列结构的长度方向与所述电芯的厚度方向相一致；所述电池单元排列结构的宽度方向与所述电芯的长度方向相一致。本发明提供了一种动力电池模组及其系统，其能充分利用动力电池系统的空间，提高动力电池系统的空间利用率，提升动力电池系统的能量密度，提高集成效率。

Description

动力电池模组及其系统
技术领域
本发明涉及一种动力电池模组及其系统。
背景技术
动力电池系统是新能源汽车中最重要的组成部分。随着新能源汽车的发展，其对动力电池系统的能量密度的要求越来越高。
现有的动力电池系统一般包括箱体和设置于箱体内的多个动力电池模组。现有的动力电池模组内的电池体积一般较小。具体地，现有的动力电池模组内的电池尺寸一般为标准尺寸。例如18650电池。因此为了提高动力电池系统的电能，一般可以在箱体内增加动力电池模组的数量。但由于箱体的形状并不总是规则的，且即使是规则形状的箱体，其在容纳数个标准尺寸的动力电池模组之后，也可能存在一些无法利用的空间，进而致使整个动力电池系统的能量密度较低。因此这难以满足现如今的新能源汽车对动力电池系统的能量密度的要求。
因此，有必要提出一种电芯单元及动力电池模组以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种动力电池模组及其系统，其能充分利用动力电池系统的空间，提高动力电池系统的空间利用率，提升动力电池系统的能量密度，提高集成效率。
本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：一种动力电池模组，其包括：壳体，其具有内腔；电池单元排列结构，其设置于所述内腔中；所述电池单元排列结构包括沿其高度方向依次叠置的至少一个电池单元；所述电池单元包括沿所述电池单元排列结构的长度方向依次叠置的多个电芯；所述电池单元排列结构的长度方向与所述电芯的厚度方向相一致；所述电池单元排列结构的高度方向与所述电芯的宽度方向相一致；所述电池单元排列结构的宽度方向与所述电芯的长度方向相一致。
作为一种优选的实施方式，还包括：液冷结构，其设置于所述壳体内，用于对所述电芯进行降温。
作为一种优选的实施方式，所述电池单元为多个；相邻所述电池单元之间设置有所述液冷结构。
作为一种优选的实施方式，还包括：设置于所述电池单元排列结构长度方向一侧的集成盖板；所述电芯沿其长度方向的一侧设置有电极；所述集成盖板上设置有用于供所述电极插入的凹槽。
作为一种优选的实施方式，所述电极包括极性相反的第一电极和第二电极；所述第一电极和所述第二电极分别沿所述电芯的长度方向相对设置；所述集成盖板包括靠近所述第一电极的第一盖板和靠近所述第二电极的第二盖板；所述第一盖板和所述第二盖板上的所述凹槽分别用于供所述第一电极和所述第二电极插入。
作为一种优选的实施方式，所述壳体包括沿所述电芯的长度方向相对设置的两个端板；两个所述端板分别位于所述第一盖板和所述第二盖板远离所述电池单元排列结构的一侧；且两个所述端板上分别设置有用于与所述第一盖板和所述第二盖板相固定的第一固定部。
作为一种优选的实施方式，所述壳体包括沿所述电芯的厚度方向相对设置的两个侧板以及沿所述电芯的高度方向相对设置的顶板和底板；所述顶板、所述底板、两个所述侧板和两个所述端板之间围成所述内腔。
作为一种优选的实施方式，还包括：至少一个加强梁，设置于所述电池单元中，所述加强梁沿所述电芯的长度方向延伸；所述集成盖板和所述端板上分别设置有用于供所述加强梁穿过的第一避让槽和第二避让槽；以使所述加强梁能延伸穿过所述集成盖板和所述端板，且所述加强梁的两端分别与所述顶板和所述底板相固定。
作为一种优选的实施方式，所述壳体的宽度不小于300mm，所述壳体的长度不小于600mm。
一种动力电池系统，其包括：箱体；至少一个动力电池模组；其固定于所述箱体内；所述动力电池模组包括：壳体，其具有内腔；电池单元排列结构，其设置于所述内腔中；所述电池单元排列结构包括沿其高度方向依次叠置的至少一个电池单元；所述电池单元包括沿所述电池单元排列结构的长度方向依次叠置的多个电芯；所述电池单元排列结构的长度方向与所述电芯的厚度方向相一致；所述电池单元排列结构的高度方向与所述电芯的宽度方向相一致；所述电池单元排列结构的宽度方向与所述电芯的长度方向相一致。
本申请提供的动力电池模组及其系统的有益效果是：本申请实施方式所述的动力电池模组及其系统通过设置电池单元排列结构，该电池单元排列结构包括沿其高度方向依次叠置的至少一个电池单元；电池单元包括沿电池单元排列结构的长度方向依次叠置的多个电芯；电池单元排列结构的长度方向与电芯的厚度方向相一致；电池单元排列结构的宽度方向与电芯的长度方向相一致；如此该电池单元排列结构内电池单元的数量以及电池单元内电芯的数量可以依据动力电池系统的箱体内部的空间而设定。也即当动力电池系统的箱体长度较长时，可以通过增加电池单元内电芯的数量而增大电池单元排列结构的长度。而当动力电池系统的箱体高度较高时，可以通过增加电池单元的数量而增大电池单元排列结构的高度。当动力电池系统的箱体高度和长度均较高时，可以通过增加电池单元的数量而增大电池单元排列结构的高度，同时增加电池单元内电芯的数量而增大电池单元排列结构的长度。如此本申请实施方式所述的动力电池模组的高度尺寸和/或长度尺寸可以根据动力电池系统的箱体的高度尺寸和/或长度尺寸进行增大或减少。与现有的将多个尺寸固定的动力电池模组在高度和/或长度方向上简单叠加的方式相比，本申请实施方式所述的动力电池模组可以充分利用动力电池系统的箱体空间，大大提高动力电池系统的箱体内的空间利用率，集成效率更高。因此，本发明提供了一种动力电池模组及其系统，其能充分利用动力电池系统的空间，提高动力电池系统的空间利用率，提升动力电池系统的能量密度，提高集成效率。
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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例所提供的动力电池系统结构示意图；
图2为本申请实施例所提供的动力电池模组结构示意图；
图3为本申请一种实施例所提供的电池单元排列结构结构示意图；
图4为本申请另一种实施例所提供的电池单元排列结构结构示意图。
附图标记说明：
13、壳体；14、第一侧板；15、第二侧板；17、第一端板；19、第二端板；21、顶板；22、底板；27、电池单元排列结构；31、电池单元；33、电芯；35、液冷结构；37、第一电极；39、第二电极；41、第一盖板；43、第二盖板；45、绝缘部；47、加强梁；49、箱体；51、动力电池模组。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1至图4。本申请一种实施方式提供的动力电池模组，其可以包括：壳体13，其具有内腔；电池单元排列结构27，其设置于所述内腔中；所述电池单元排列结构27包括沿其高度方向依次叠置的至少一个电池单元31；所述电池单元31包括沿所述电池单元排列结构27的长度方向依次叠置的多个电芯33；所述电池单元排列结构27的长度方向与所述电芯33的厚度方向相一致；所述电池单元排列结构27的高度方向与所述电芯33的宽度方向相一致；所述电池单元排列结构27的宽度方向与所述电芯33的长度方向相一致。
从以上技术方案可以看出：本申请实施方式所述的动力电池模组通过设置电池单元排列结构27，该电池单元排列结构27包括沿其高度方向依次叠置的至少一个电池单元31；电池单元31包括沿电池单元排列结构27的长度方向依次叠置的多个电芯33；电池单元排列结构27的长度方向与电芯33的厚度方向相一致；电池单元排列结构27的宽度方向与电芯33的长度方向相一致；如此该电池单元排列结构27内电池单元31的数量以及电池单元31内电芯33的数量可以依据动力电池系统的箱体49内部的高度空间或者长度空间而设定。也即当动力电池系统的箱体49长度较长时，可以通过增加电池单元31内电芯33的数量而增大电池单元排列结构27的长度。而当动力电池系统的箱体49高度较高时，可以通过增加电池单元31的数量而增大电池单元排列结构27的高度。当动力电池系统的箱体49高度和长度均较高时，可以通过增加电池单元31的数量而增大电池单元排列结构27的高度，同时增加电池单元31内电芯33的数量而增大电池单元排列结构27的长度。如此本申请实施方式所述的动力电池模组的高度尺寸和/或长度尺寸可以根据动力电池系统的箱体49的高度尺寸和/或长度尺寸进行增大或减少。与现有的将多个尺寸固定的动力电池模组在高度和/或长度方向上简单叠加的方式相比，本申请实施方式所述的动力电池模组可以充分利用动力电池系统的箱体49空间，大大提高动力电池系统的箱体49内的空间利用率，集成效率更高。
在本实施方式中，壳体13整体上呈中空结构。该中空部分形成内腔。进一步地，如图2所示，该壳体13呈矩形。当然该壳体13不限于为矩形，还可以是其他的结构，对此本申请不作规定。具体地，该壳体13包括沿其长度方向相对设置的两个侧板和沿其宽度方向相对设置的两个端板。该两个侧板位于两个端板之间。例如如图3所示，壳体13的长度方向为左右方向。两个侧板分别为沿左右方向相对设置的第一侧板14和第二侧板15。具体地，例如如图3所示，第一侧板14位于第二侧板15的左侧。进一步地，壳体13的宽度方向为前后方向。两个端板分别为沿前后方向相对设置的第一端板17和第二端板19。具体地，例如如图3所示，第一端板17位于第二端板19的前方。进一步地，该壳体13还包括沿其高度方向相对设置的顶板21和底板22。进一步地，顶板21、底板22、第一侧板14、第二侧板15、第一端板17和第二端板19围成内腔。进一步地，壳体13的宽度不小于300mm，壳体13的长度不小于600mm。如此本申请实施方式所述的动力电池模组相对于现有的标准尺寸要大。
在本实施方式中，电池单元排列结构27设置于内腔中。进一步地，电池单元排列结构27包括沿其高度方向依次叠置的至少一个电池单元31。如图3所示，该至少一个可以是1个。也即电池单元排列结构27包括1个电池单元31。进一步地，该至少一个还可以是多个。该多个可以是2个、3个、4个、5个等。如图4所示，该电池单元排列结构27包括2个电池单元31。进一步地，多个电池单元31沿电池单元排列结构27的高度方向依次叠置。例如如图3所示，电池单元排列结构27的高度方向为上下方向。两个电池单元31沿上下方向叠置。如此该电池单元排列结构27内电池单元31的数量可以依据动力电池系统的箱体49内部的空间而设定。也即当动力电池系统的箱体49高度较高时，可以通过增加电池单元31的数量而增大电池单元排列结构27的高度。如此本申请实施方式所述的动力电池模组的高度可以根据动力电池系统的箱体49内部的高度空间进行增大或减少。与现有的将多个尺寸固定的动力电池模组在箱体49的高度方向简单叠加的方式相比，本申请实施方式增大电池单元排列结构27的高度的方式可以减少动力电池系统内在高度方向上的壳体13的顶板21和底板22的数量，例如现有的将两个尺寸固定的动力电池模组在箱体49的高度方向简单叠加的方式中，动力电池系统内在高度方向上的壳体13的顶板21的数量为两个；底板22的数量也为两个。而本申请实施方式增大电池单元排列结构27的高度的方式中，动力电池系统内在高度方向上的壳体13的顶板21的数量为1个；底板22的数量也为1个。进而本申请实施方式所述的动力电池模组能充分利用动力电池系统的箱体49空间，大大提高动力电池系统的箱体49内的空间利用率，集成效率更高。
进一步地，电池单元31包括沿电池单元排列结构27的长度方向依次叠置的多个电芯33。例如如图3所示，电池单元排列结构27的长度方向为左右方向。电池单元31包括多个沿左右方向依次叠置的电芯33。该电池单元31内的电芯33的数量可以依据动力电池系统的箱体49内部的长度空间而设定。也即当动力电池系统的箱体49长度较长时，可以通过增加电池单元31内电芯33的数量而增大电池单元排列结构27的长度。如此本申请实施方式所述的动力电池模组的长度尺寸可以根据动力电池系统的箱体49的长度尺寸进行增大或减少。与现有的将多个尺寸固定的动力电池模组在长度方向上简单叠加的方式相比，本申请实施方式所述的动力电池模组可以减少动力电池系统内在长度方向上的壳体13的第一侧板14和第二侧板15的数量，进而充分利用动力电池系统的箱体49空间，大大提高动力电池系统的箱体49内的空间利用率，集成效率更高。
进一步地，电池单元排列结构27的长度方向与电芯33的厚度方向相一致。例如如图3所示，电池单元排列结构27的长度方向为左右方向。电芯33的厚度方向为左右方向。电池单元排列结构27的宽度方向与电芯33的长度方向相一致。例如如图3所示，电池单元排列结构27的宽度方向为前后方向。电芯33的长度方向为前后方向。进一步地，电池单元排列结构27的高度方向与电芯33的宽度方向相一致。例如如图3所示，电池单元排列结构27的高度方向为上下方向。电芯33的宽度方向为上下方向。
进一步地，电池单元排列结构27的长度方向、宽度方向以及高度方向分别与壳体13的长度方向、宽度方向以及高度方向相一致。例如如图3所示，电池单元排列结构27的长度方向、宽度方向以及高度方向分别为左右方向、前后方向和上下方向。壳体13的长度方向、宽度方向以及高度方向分别为左右方向、前后方向和上下方向。如此通过电池单元排列结构27的长度方向、宽度方向以及高度方向分别与壳体13的长度方向、宽度方向以及高度方向相一致；使得电池单元排列结构27能充分利用壳体13内的空间，进而提升壳体13的空间利用率。
进一步地，本申请实施方式的动力电池模组还包括：设置于壳体13内的液冷结构35。该液冷结构35用于对电芯进行降温。
进一步地，电池单元31为多个。例如如图4所示，电池单元31为两个。进一步地，相邻电池单元31之间设置有液冷结构35。如此该液冷结构35能与其上下两侧的电池单元31内的每个电芯33直接接触，进而能对其上下两侧的电池单元31内的每个电芯33直接降温。
具体地，液冷结构35沿电池单元排列结构27的长度方向延伸，以与电池单元31内每个电芯33直接接触。由于液冷结构35的延伸方向与电池单元排列结构27的延伸方向相一致，所以液冷结构35在其延伸方向上能与电池单元31内的每个电芯33沿其高度方向一侧的侧面直接接触。例如如图4所示，液冷结构35在左右方向上能与电池单元31内的每个电芯33的侧面直接接触，进而使得液冷结构35能对每个电芯33进行直接降温。
进一步地，例如如图3所示，本申请实施方式的动力电池模组还包括：设置于电池单元排列结构27长度方向一侧的集成盖板。进一步地，电芯33沿其长度方向的一侧具有电极。例如如图3所示，电极包括沿电芯33的长度方向的相对设置的第一电极37和第二电极39。具体地，例如如图3所示，第一电极37位于第二电极39的前方。进一步地，该第一电极37和第二电极39不限于设置于电芯33的长度方向的两侧。也可以是该第一电极37和第二电极39同时设置于电芯33的一侧，对此本申请不做规定。进一步地，第一电极37和第二电极39的极性相反。具体地，例如第一电极37为正电极。第二电极39为负电极。也可以是第一电极37为负电极。第二电极39为正电极。进一步地，集成盖板包括靠近第一电极37一侧的第一盖板41和靠近第二电极39一侧的第二盖板43。例如如图3所示，第一盖板41位于第二盖板43的前方。第一盖板41与第一电极37相面对。第二盖板43与第二电极39相面对。
进一步地，集成盖板沿电池单元排列结构27的长度方向延伸。例如如图所示，第一盖板41和第二盖板43均沿左右方向延伸。进一步地，集成盖板上设置有用于供电极插入的凹槽45。进一步地，第一盖板41和所述第二盖板43上的凹槽45分别用于供第一电极37和第二电极39插入。具体地，例如如图3所示，第一盖板41和所述第二盖板43上的凹槽45分别为第一凹槽和第二凹槽。更具体地，例如如图3所示，第一盖板41沿左右方向设置有多个沿上下方向延伸的第一凹槽。该第一电极37能插入该第一凹槽内。由于集成盖板为绝缘材质制成，所以当第一电极37插入第一凹槽内后，电池单元31上的各个第一电极37之间相互隔离，进而使得电池单元31上的各个第一电极37之间相互绝缘。进一步地，第二盖板43沿左右方向设置有多个第二凹槽。该第二凹槽沿上下方向延伸。该第二电极39能插入该第二凹槽内。由于集成盖板为绝缘材质制成，所以当第二电极39插入第二凹槽内后，电池单元31上的各个第二电极39之间相互隔离，进而使得电池单元31上的各个第二电极39之间相互绝缘。
进一步地，壳体13包括沿电芯33的长度方向相对设置的两个端板；两个端板分别位于第一盖板41和第二盖板43远离电池单元排列结构27的一侧；且两个端板上分别设置有用于与第一盖板41和第二盖板43相固定的第一固定部。例如，第一端板17位于第一盖板41的外侧。第二端板19位于第二盖板43的外侧。如此使得一方面第一端板17能对第一盖板41进行保护，另一方面第一端板17和第一盖板41之间的间隙足够小，进而使得第一盖板41尽可能少的占用壳体13内的空间。同理，一方面第二端板19能对第二盖板43进行保护，另一方面第二端板19和第二盖板43之间的间隙足够小，进而使得第二盖板43尽可能少的占用壳体13内的空间。进一步地，能通过第一固定部能对端板和第一盖板或第二盖板进行固定。进一步地，该顶板、底板、两个侧板和两个端板之间围成内腔。如此本申请实施方式所述的动力电池模组的长度尺寸可以根据动力电池系统的箱体49的长度尺寸进行增大或减少。与现有的将多个尺寸固定的动力电池模组在长度方向上简单叠加的方式相比，本申请实施方式所述的动力电池模组可以减少动力电池系统内在长度方向上的壳体13的第一侧板14和第二侧板15的数量，或减少动力电池系统内在高度方向上的壳体13的第一端板17和第二端板19的数量；进而充分利用动力电池系统的箱体49空间，大大提高动力电池系统的箱体49内的空间利用率，集成效率更高。
进一步地，本申请实施方式的动力电池模组还包括：至少一个加强梁47。该加强梁47设置于电池单元31中。该加强梁47沿电芯33的长度方向延伸。集成盖板和端板上分别设置有用于供加强梁47穿过的第一避让槽和第二避让槽；以使加强梁47能延伸穿过集成盖板和端板，且加强梁的两端分别与顶板21和底板22相固定。从而通过加强梁47能提高动力电池模组的结构强度。
进一步地，如图1所示，本申请实施方式还提供一种动力电池系统，其包括：箱体49；至少一个动力电池模组；其固定于所述箱体49内；所述动力电池模组包括：壳体13，其具有内腔；电池单元排列结构27，其设置于所述内腔中；所述电池单元排列结构27包括沿其高度方向依次叠置的至少一个电池单元31；所述电池单元31包括沿所述电池单元排列结构27的长度方向依次叠置的多个电芯33；所述电池单元排列结构27的长度方向与所述电芯33的厚度方向相一致；所述电池单元排列结构27的高度方向与所述电芯33的高度方向相一致；所述电池单元排列结构27的宽度方向与所述电芯33的长度方向相一致。
需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的申请主题的一部分。

Claims (10)

1.一种动力电池模组，其特征在于，其包括：
壳体，其具有内腔；
电池单元排列结构，其设置于所述内腔中；所述电池单元排列结构包括沿其高度方向依次叠置的至少一个电池单元；所述电池单元包括沿所述电池单元排列结构的长度方向依次叠置的多个电芯；所述电池单元排列结构的长度方向与所述电芯的厚度方向相一致；所述电池单元排列结构的高度方向与所述电芯的宽度方向相一致；所述电池单元排列结构的宽度方向与所述电芯的长度方向相一致。
2.根据权利要求1所述的动力电池模组，其特征在于，还包括：液冷结构，其设置于所述壳体内，用于对所述电芯进行降温。
3.根据权利要求2所述的动力电池模组，其特征在于，所述电池单元为多个；相邻所述电池单元之间设置有所述液冷结构。
4.根据权利要求1所述的动力电池模组，其特征在于，还包括：设置于所述电池单元排列结构长度方向一侧的集成盖板；所述电芯沿其长度方向的一侧设置有电极；所述集成盖板上设置有用于供所述电极插入的凹槽。
5.根据权利要求4所述的动力电池模组，其特征在于，所述电极包括极性相反的第一电极和第二电极；所述第一电极和所述第二电极分别沿所述电芯的长度方向相对设置；所述集成盖板包括靠近所述第一电极的第一盖板和靠近所述第二电极的第二盖板；所述第一盖板和所述第二盖板上的所述凹槽分别用于供所述第一电极和所述第二电极插入。
6.根据权利要求5所述的动力电池模组，其特征在于，所述壳体包括沿所述电芯的长度方向相对设置的两个端板；两个所述端板分别位于所述第一盖板和所述第二盖板远离所述电池单元排列结构的一侧；且两个所述端板上分别设置有用于与所述第一盖板和所述第二盖板相固定的第一固定部。
7.根据权利要求6所述的动力电池模组，其特征在于，所述壳体包括沿所述电芯的厚度方向相对设置的两个侧板以及沿所述电芯的高度方向相对设置的顶板和底板；所述顶板、所述底板、两个所述侧板和两个所述端板之间围成所述内腔。
8.根据权利要求7所述的动力电池模组，其特征在于，还包括：至少一个加强梁，设置于所述电池单元中，所述加强梁沿所述电芯的长度方向延伸；所述集成盖板和所述端板上分别设置有用于供所述加强梁穿过的第一避让槽和第二避让槽；以使所述加强梁能延伸穿过所述集成盖板和所述端板，且所述加强梁的两端分别与所述顶板和所述底板相固定。
9.根据权利要求1所述的动力电池模组，其特征在于，所述壳体的宽度不小于300mm，所述壳体的长度不小于600mm。
10.一种动力电池系统，其特征在于，其包括：
箱体；
至少一个动力电池模组；其固定于所述箱体内；所述动力电池模组包括：壳体，其具有内腔；电池单元排列结构，其设置于所述内腔中；所述电池单元排列结构包括沿其高度方向依次叠置的至少一个电池单元；所述电池单元包括沿所述电池单元排列结构的长度方向依次叠置的多个电芯；所述电池单元排列结构的长度方向与所述电芯的厚度方向相一致；所述电池单元排列结构的高度方向与所述电芯的宽度方向相一致；所述电池单元排列结构的宽度方向与所述电芯的长度方向相一致。
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