CN211543275U - 辅助电池存储装置和电动车辆 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及辅助电池存储装置和电动车辆。辅助电池存储装置存储辅助电池,该辅助电池用于对电动车辆中采用的主电池执行电池单元平衡或向具有低充电状态(SOC)的主电池供电。辅助电池存储装置包括:箱体,其形成为盒状并具有开放顶部以具有存储辅助电池的内部空间;箱体盖,其连接到箱体以打开或关闭箱体的开放顶部;端子连接构件,其固定在箱体盖的内表面,以在箱体的顶部被箱体盖关闭时与辅助电池的电源端子接触;和电力电缆,其配置为从端子连接构件延伸到主电池。

Description

辅助电池存储装置和电动车辆
技术领域
本公开涉及一种辅助电池存储装置,尤其涉及一种能够安全且方便地更换辅助电池的存储装置。
本申请要求于2018年3月12日在韩国提交的韩国专利申请第 10-2018-0028609号的优先权,其公开内容通过引用合并于此。
背景技术
通常,由于要向负载提供高电压,因此安装在诸如电动车辆这样的高输出产品上的电池模块包括串联或并联连接的多个电池单元。
如果将包括多个电池单元的电池模块放电,则由于电池单元的自放电率的差异,电池单元的充电状态彼此不同。
如果电池模块在充电状态不平衡的状态下连续放电,则具有低充电状态的那些电池会过放电,这使得难以稳定地操作电池模块。
常规地,为了解决电池单元之间的充电状态不平衡,已广泛使用通过对充电状态相对较高的电池单元进行放电来消除电池单元之间的充电状态不平衡的降压(Buck)方法以及通过对充电状态相对较低的电池单元进行充电来消除电池单元之间的充电状态不平衡的升压(Boost)方法。
降压方法的问题是在电池单元平衡过程中浪费了能量,而升压方法的缺点是电路设计变得复杂,因为必须将充电电路连接到每个电池单元。
在已知的电池单元平衡方法中,存在使用辅助电池的方法,如韩国未审查专利第10-2014-0028350号中所公开的。
在使用辅助电池的方法中,辅助电池连接到具有相对较高充电状态的电池单元,并且存储在电池单元中的电能被放电以对辅助电池充电。如果这样,则可以实现降压型电池单元平衡,并且在此过程中不会浪费能量。
另外,如果将辅助电池充电至一定程度,则将辅助电池连接至充电状态相对较低的电池单元以释放存储在辅助电池中的电能,从而对充电状态相对较低的电池单元进行充电。然后,与现有的升压方法不同,即使没有用于产生充电电流的单独的电流源,也可以通过回收辅助电池中存储的能量来实现电池单元平衡。
然而,使用辅助电池的电池单元平衡方法具有以下问题:由于辅助电池频繁地充电和放电,因此辅助电池迅速退化。如果电池退化,则内部电阻会增加以产生热量,并且电池内部会发生负反应而产生气体。因此,如果辅助电池退化,则电池单元平衡的安全性劣化。
为解决此问题,应定期更换辅助电池。然而,在传统技术中,由于辅助电池与多个电池单元一同设置于电池的外壳内部,因此拆卸电池的外部以更换辅助电池很麻烦。特别是在电动车辆的情况下,由于电池安装在车身框架的下方,因此需要提升设备和维护专家来提升电动车辆并更换辅助电池。
作为其解决方案,如韩国未审查专利公开No.10-2016-0046221中所公开的,将辅助电池移动到车辆的发动机罩或后行李箱,并且使用电力电缆将辅助电池和主电池模块彼此电连接。
然而,即使将辅助电池安装在驾驶员可直接接触的空间中,例如车辆的发动机罩或后行李箱,但由于空间限制、由此带来的复杂接线和安全原因,非专业人员仍不容易更换辅助电池。
实用新型内容
技术问题
本公开旨在解决现有技术的问题,因此,本公开旨在提供一种辅助电池存储装置,其允许在存储辅助电池的同时,将辅助电池电连接至主电池,从而即使非专业人员也可以轻松更换辅助电池。
从以下详细描述中可以理解本公开的这些和其他目的以及优点,并且从本公开的示例性实施例中,本公开的这些和其他目的以及优点将变得更加显而易见。而且,将容易理解,本公开的目的和优点可以通过所附权利要求中示出的技术手段及其组合来实现。
技术方案
在本公开的一个方面中,提供了一种用于存储辅助电池的辅助电池存储装置,该辅助电池用于对电动车辆中采用的主电池进行电池单元平衡或向具有低充电状态(SOC)的主电池供电,该辅助电池存储装置包括:箱体,其形成为具有开放的顶部的盒状,以具有存储辅助电池的内部空间;箱体盖,其连接到箱体以打开或关闭箱体的开放的顶部;端子连接构件,其固定到箱体盖的内表面,以在箱体的顶部被箱体盖关闭时与辅助电池的电源端子接触;和电力电缆,其配置为从端子连接构件延伸到主电池。
端子连接构件包括突出销,该突出销以插座的方式与辅助电池的电源端子连接或断开连接。
辅助电池存储装置可以进一步包括:紧固构件,其配置为将箱体盖固定到辅助电池,其中,紧固构件是至少一个螺栓,该至少一个螺栓在其头部具有抓握环并且一体地连接到箱体盖和辅助电池。
箱体包括在其至少一个侧板中形成的电缆通道,以使电力电缆从中穿过。
箱体盖可以铰接到箱体的一个侧板,电缆通道具有形成其入口和出口的两个开口,使得这两个开口位于侧板的顶端和外侧,开口所在的侧板的顶端相对于其他区域向下凹陷。
箱体可以具有在彼此面对的侧板中形成的钩状槽,并且箱体盖具有与该钩状槽接合的钩状突起,以使箱体和箱体盖彼此连接,钩状突起分别通过电磁力移动以与钩状槽接合或脱离钩状槽。
箱体盖可以包括:电磁体,该电磁体设置在与钩状突起间隔开预定距离的位置,以通过电磁力拉动钩状突起,从而使钩状突起脱离钩状槽;和弹簧,其配置为朝向钩状槽弹性偏置钩状突起,从而使钩状突起与钩状槽接合。
钩状突起可以包括:与所述钩状槽啮合的钳口;和止挡,其配置为与钳口相对地延伸,以向下支撑辅助电池的上表面。
辅助电池存储装置可以进一步包括升降单元,该升降单元配置为将辅助电池在箱体中上下移动至预设高度。
升降单元可包括:支撑板,其形成为台板形状,以在箱体内部支撑辅助电池;升降杆,其配置为竖直地穿过箱体的底板并连接至支撑板;和驱动电机,其配置为上下移动升降杆。
在本公开的另一方面,还提供了一种电动车辆,其包括上述辅助电池存储装置。
有利效果
根据本公开的一个实施例,由于仅通过将辅助电池插入到箱体中并由箱体盖覆盖箱体就可以电连接辅助电池和主电池,因此即使非专业人员也可以安全且容易地更换辅助电池。
根据本公开的另一实施例,由于箱体盖和辅助电池连接以保持它们之间的间隙恒定,所以即使施加了外部冲击或振动时也可以稳定地维持箱体盖上的连接器与辅助电池的电源端子之间的电连接。
根据本公开的又一个实施例,安装或分离箱体盖以及装卸辅助电池变得非常容易。
附图说明
附图示出了本公开的优选实施例,并且附图与前述公开一起用于提供对本公开的技术特征的进一步理解,因此,本公开不被解释为限于附图。
图1是示意性地示出根据本公开的实施例的辅助电池和辅助电池存储装置的装载位置的图。
图2是示意性地示出根据本公开的实施例的辅助电池存储装置的透视图。
图3是示意性地示出根据本公开的实施例的辅助电池存储装置的截面图。
图4是示出图2的电力电缆和电缆通道的入口的放大图。
图5和图6是示出根据本公开的另一实施例的辅助电池存储装置的截面图,以示出安装或分离箱体盖以及装卸辅助电池的过程。
图7和图8是用于说明根据本公开的另一实施例在操作箱体盖的钩状突起之前和之后的状态的图。
具体实施方式
在下文中,将参考附图详细描述本公开的优选实施例。在描述之前,应该理解的是,说明书和所附权利要求书中使用的术语不应被解释为限于一般含义和词典含义,而应根据允许发明人为最佳解释而适当定义术语的原则,基于与本公开的技术方面相对应的含义和概念来解读。
因此,本文提出的描述仅是出于说明目的的优选示例,而无意于限制本公开的范围,因此应当理解,在不脱离本公开的范围的情况下,可以对其做出其他等同替换和修改。
在本说明书中提到的辅助电池3可以是指用于对电动车辆1中采用的主电池2执行电池单元平衡或向具有低充电状态(SOC)的主电池2供电的电池。例如,在主电池2中,辅助电池3释放存储在具有相对较高充电状态的电池单元中的电能,以使充电状态与其他电池单元相等,并且所释放的电能用于对辅助电池3充电。另外,辅助电池3连接到具有相对较低充电状态的电池单元以释放存储在辅助电池3中的电能,从而具有相对较低充电状态的电池单元被充电以使充电状态与其他电池单元相等。
辅助电池3可以与主电池2分开地安装在易于维护和在紧急情况下容易更换辅助电池3的位置。辅助电池存储装置5可以理解为用于容纳和存储辅助电池3的物品。根据本公开的辅助电池存储装置5还可以用于容纳与辅助电池3 具有相似功能和结构的燃料电池(用于启动普通车辆或向各种装置供电)。
如图1所示,主电池2可以连接至车辆的下部车架,辅助电池3可以安装至车辆的发动机罩或后行李箱。主电池2和辅助电池3可以通过电力电缆40电连接。
如果辅助电池3损坏或发生故障,驾驶员可以打开发动机罩或后行李箱以更换辅助电池3。根据本公开的辅助电池存储装置5是用于容纳辅助电池3的装置,当更换辅助电池3时,新的辅助电池3可以容纳在辅助电池存储装置5中并且同时可以实现连接。
如稍后将详细描述的,如果使用根据本公开的辅助电池存储装置5,则仅通过将新的辅助电池3安装到存储装置,便可将新的辅助电池3电连接到主电池2。因此,即使是非专业人员也可以安全且容易地更换辅助电池3。在下文中,将参考图2至图4详细描述辅助电池存储装置5。
图2是示意性地示出根据本公开的实施例的辅助电池存储装置的透视图,图3是示意性地示出根据本公开的实施例的辅助电池存储装置的截面图,图4 是示出图2的电力电缆和电缆通道的入口的放大图。
参照图2至图4,根据本公开的实施例的辅助电池存储装置5包括箱体10、箱体盖20、端子连接构件30和电力电缆40。辅助电池存储装置5可以例如设置在发动机罩或后行李箱。
箱体10可包括形成壁的底板13和四个侧板11、12,并且可以形成为具有开放顶部的盒状。
辅助电池3可以放置于在箱体10内部形成的内部空间中。此时,辅助电池的电源端子3a设置成面对箱体10的开放顶部。
尽管为了方便起见在附图中未示出,但是箱体10的底板13可以通过诸如托架这样的部件水平地固定至发动机罩或行李箱的底表面。
箱体10的侧板11、12限定了箱体10的内部空间。特别地,侧板11、12 可形成为至少高于辅助电池3的高度,使得辅助电池3完全插入到箱体10的内部空间中。可通过侧板11、12保护容纳在箱体10中的辅助电池3免受外部冲击。而且,侧板11、12可用作电力电缆40的布线路径,将在后面对此进行说明。
同时,在本实施例中,箱体10被设计成具有长方体的盒子形状,但是箱体 10的形状可以根据辅助电池3的体积或安装位置而改变。
箱体盖20是关闭箱体10的开放顶部的部件。根据本实施例的箱体盖20具有大小与箱体10的开放顶部的面积相对应的平板形状且设置成铰接在箱体10 上。
例如,箱体盖20通过铰链可旋转地连接至箱体10的侧板11、12中的任一侧板11,以打开和关闭箱体10的顶部。即,可以通过旋转箱体盖20来打开或关闭箱体10的顶部。
端子连接构件30用作电连接至辅助电池的电源端子3a的部件,且固定地连接至箱体盖20的内表面。
根据本实施例的端子连接构件30可配置为具有突出销31的公连接器,并且辅助电池的电源端子3a可配置为具有以插座方式与突出销31连接的插口的母连接器。
如图3所示,端子连接构件30可以布置在箱体盖20的内表面的中心,使得当箱体10的顶部被箱体盖20完全关闭时,端子连接构件30连接到辅助电池的电源端子3a。
因此,如果箱体10的顶部被箱体盖20关闭,则端子连接构件30的突出销 31连接至辅助电池的电源端子3a,并且如果箱体盖20打开,则端子连接构件 30的突出销31与辅助电池的电源端子3a断开连接。
端子连接构件30的位置可以对应于辅助电池的电源端子3a的位置而改变。即,端子连接构件30可以位于箱体盖20的内表面上的任意位置处,只要当箱体10的顶部被箱体盖20关闭时端子连接构件30接触辅助电池的电源端子3a 即可。另外,可以通过除插座方法以外的任何方式(例如,点接触法)连接主连接器和母连接器,只要主连接器和母连接器能够彼此接触即可。
同时,根据本公开的辅助电池存储装置还可以包括紧固构件20a,在箱体 10的顶部被箱体盖20关闭的状态下,该紧固构件20a固定箱体盖20和辅助电池3。
作为紧固构件20a,可以使用在其头部形成有抓握环的螺栓。如图2所示,可以将螺栓插入以一对一的关系设置在箱体盖20和辅助电池3的角部区域中的螺栓紧固孔H中,以将箱体盖20和辅助电池3一体地固定。此时,工人可以握住抓握环并转动螺栓,从而无需使用例如扳手的工具即可拧紧螺栓。
以此方式,由于通过螺栓紧固了箱体盖20和辅助电池3,因此即使在车辆行驶时施加了震动或振动,也不会在箱体盖20和辅助电池3之间产生间隙。因此,可以稳定地保持主连接器30和母连接器3a之间的接触状态。
电力电缆40是用于电连接辅助电池3和主电池2的部件,并且使辅助电池 3能够与主电池2分离并放置在驾驶员容易接近的行李箱空间中。
电力电缆40连接到主电池2,电力电缆40的一侧连接到端子连接构件30,而另一侧安装到车身框架。因此,如果箱体10的顶部被箱体盖20关闭,则辅助电池3的电力可以被提供给主电池2。
如图2和图3所示,根据本实施例的电力电缆40可以从端子连接构件30 穿过箱体10的侧板11延伸到箱体10的外部并朝向主电池2延伸。箱体的侧板 11具有中空结构,其中设置有电缆通道。
形成电缆通道的入口和出口的两个开口分别位于与箱体盖20铰接的侧板11 的顶端和外侧,并且电缆通道可以形成为从位于侧板11顶端的入口14笔直向下延伸大致到邻近于侧板11的底端的出口。
与除顶部之外的区域相比,电缆通道的入口14所在的侧板11的顶部可以是凹陷的。换句话说,如图4所示,侧板11的与电缆通道的入口14相对应的顶部可以相对于其他部分凹入。
如上所述,由于电缆通道设置在箱体10的侧板11中,所以可以使箱体10 中的电力电缆40与辅助电池3之间的干扰最小。而且,当通过箱体盖20关闭箱体10的顶部时,电力电缆40根本不会干扰箱体盖20。
如果使用具有以上结构和操作的根据本公开的辅助电池存储装置5,则可以保护辅助电池3免受外部冲击。此外,由于通过将辅助电池3放入箱体10并通过箱体盖20打开或关闭箱体10而将辅助电池的电源端子3a与电力电缆40连接或断开连接,所以不必在佩戴安全设备的状态下进行接线工作,这与传统技术不同。因此,即使非专业人员也可以安全且容易地更换辅助电池3。
随后,将描述根据本公开的另一实施例的辅助电池存储装置5。与先前实施例相同的附图标记表示相同的组件,并且将不再详细描述,而是将详细描述与先前实施例不同的特征。
图5和图6是示出根据本公开的另一实施例的辅助电池存储装置5的截面图,以示出安装或分离箱体盖20以及装卸辅助电池3的过程;图7和图8是用于说明根据本公开的另一实施例在操作箱体盖20的钩状突起21之前和之后的状态的图。
根据本公开的另一实施例的辅助电池存储装置5被配置为允许工人比先前的实施例更方便地更换辅助电池3。在前一实施例中,当固定箱体盖20和辅助电池3时,工人必须直接紧固螺栓,并且如果没有诸如扳手的工具,则螺栓的紧固力可能不足。同时,在本实施例中,可以通过打开/关闭开/关按钮来固定和分离箱体盖20和辅助电池3,从而消除了先前实施例的不便之处。
如图5和图6所示,在箱体10的两个侧板11、12上设置有钩状槽16,并且在箱体盖20上设置与钩状槽16接合的钩状突起21。随着钩状突起21和钩状槽16接合或脱离,箱体盖20可以关闭或打开箱体10。此时,钩状突起21可以配置为可通过电磁力水平移动,以便插入到钩状槽16中或从钩状槽16释放。
如图7和图8所示,本实施例的箱体盖20中包括电磁体22和一对弹簧23。在钩状突起21的顶端连接到一对弹簧23的状态下,钩状突起21可以竖直地安装到箱体盖20。
一对弹簧23可以在钩状突起的宽度方向上彼此隔开预定距离,并且电磁体可以设置在弹簧23之间的中部,同时与钩状突起21保持恒定的间隙。在箱体盖20的四个角可以分别组装四个组合有电磁体22、一对弹簧23和钩状突起21 的组件。
将简要描述钩状突起21的操作机制。电磁体22是绕有线圈的金属棒。如果电流流过线圈,则会产生电磁力。因此,如图7所示,如果打开开关以使电流流过电磁体22,则钩状突起21被拉向电磁体22并从钩状槽16释放。在此,至少钩状突起21的顶端由金属制成。
相反,如图8所示,如果断开开关以切断到电磁体22的电流,则钩状突起 21可以通过弹簧23的弹力而朝着钩状槽16弹性地偏置,以与钩状槽16接合。
即使在概念上在图中示出了用于接通/断开开关的操作按钮,该操作按钮也可以设置在箱体盖20的外表面,或者该操作按钮也可以被配置为无线地接通/ 断开开关。
特别地,如在图5的放大图中所示,钩状突起21还可以包括:顶端,其在连接到弹簧23的状态下安装到箱体盖20;以及设置在顶端下方的钳口21a和止挡21b。
钳口21a是钩状突起21中的与钩状槽16实质接合的部分。即,根据钳口 21a通过电磁体22和弹簧23而相对于钩状槽16的位置,确定箱体盖20和箱体 10是连接还是分开。
止挡21b是与钳口21a相对地水平延伸的部分。止挡21b可以至少延伸到止挡可以接触辅助电池3的上表面的位置。如图5所示,当通过箱体盖20关闭箱体10的顶部时,止挡21b向下支撑辅助电池3的上表面。
由于箱体盖20与箱体10接合,并且辅助电池3由箱体盖20的止挡21b向下支撑,因此箱体盖20与辅助电池3之间的间隙可以保持恒定。因此,可以防止在箱体盖20的公连接器与辅助电池的电源端子3a的母连接器之间形成间隙。
同时,根据本公开的另一实施例的辅助电池存储装置5还可以包括升降单元50,该升降单元50用于支撑辅助电池3的下部并且在箱体10的内部空间中上下移动辅助电池3至预设高度。升降单元50减轻了在将辅助电池3插入到箱体10中或从箱体10中取出辅助电池3时工人的工作量。特别地,如果箱体10 的内部空间具有较大的深度并且辅助电池3由于容量很大而很重,则升降单元 50非常有用。
参照图5和图6,升降单元50可以包括:台板形状的支撑板51,其布置成接触辅助电池3的下表面;升降杆52,其垂直连接到支撑板51;以及驱动电机 53,用于上下移动升降杆52。
支撑板51形成为大小与辅助电池3的下表面相对应的板状,并且设置成具有大致台板形状以稳定地支撑辅助电池3。橡胶垫可以进一步设置在支撑板51 的上表面,以确保与辅助电池3的粘附。
升降杆52的一侧连接到支撑板51的下部,另一侧通过箱体10的底板13 连接到驱动电机53。可以设置至少两个升降杆52以便由驱动电机53垂直移动。例如,升降杆52可以以齿条齿轮方式上下移动。
驱动电机53是用于上下移动升降杆52的部件。尽管未详细示出,例如,如果驱动电机53旋转齿轮,则齿轮可以上下移动与升降杆52相对应的齿条。替代利用驱动电机53的升降单元50,可以使用在垂直方向上产生推力的液压致动器。
驱动电机53可以嵌入在可以放置箱体10的支撑表面下方。例如,用于操作驱动电机53的开关可以与用于操纵钩状突起21的开关一起放置在箱体盖20 或箱体10的侧面上。
使用根据本公开的另一实施例的辅助电池存储装置5,可非常容易地将箱体盖20附接到箱体10或从箱体10拆卸、将箱体盖20和辅助电池3彼此固定、以及装卸辅助电池3。
辅助电池存储装置5可以应用于使用辅助电池3或类似燃料电池的车辆,诸如电动车辆和混合动力电动车辆。
已经详细描述了本公开。然而,应当理解,详细说明和具体示例虽然指示了本公开的优选实施例,但是仅以说明的方式给出,因为本领域技术人员从这个详细描述将显而易见在本公开的范围内的各种改变和修改。
同时,即使在说明书中使用诸如“上”、“下”、“左”和“右”之类的术语表达方向,它们也只是为了便于描述,并且可以根据观看者或主体的位置而不同地表达,这对于本领域技术人员是显而易见的。

Claims (11)

1.一种用于存储辅助电池的辅助电池存储装置,所述辅助电池用于对电动车辆中采用的主电池进行电池单元平衡或向具有低充电状态(SOC)的主电池供电,其特征在于,所述辅助电池存储装置包括:
箱体,其形成为具有开放的顶部的盒状,以具有存储辅助电池的内部空间;
箱体盖,其连接到箱体以打开或关闭箱体的开放的顶部;
端子连接构件,其固定到箱体盖的内表面,以在箱体的顶部被箱体盖关闭时与辅助电池的电源端子接触;和
电力电缆,其配置为从端子连接构件延伸到主电池。
2.根据权利要求1所述的辅助电池存储装置,其特征在于,
其中,端子连接构件包括突出销,所述突出销以插座的方式与辅助电池的电源端子连接或断开连接。
3.根据权利要求1所述的辅助电池存储装置,其特征在于,所述辅助电池存储装置还包括:
紧固构件,其配置为将箱体盖固定到辅助电池,
其中,紧固构件是至少一个螺栓,所述至少一个螺栓在其头部具有抓握环并且一体地连接到箱体盖和辅助电池。
4.根据权利要求1所述的辅助电池存储装置,其特征在于,
其中,箱体包括在其至少一个侧板中形成的电缆通道,以使电力电缆从中穿过。
5.根据权利要求4所述的辅助电池存储装置,其特征在于,
其中,所述箱体盖铰接到箱体的一个侧板,
其中,电缆通道具有形成其入口和出口的两个开口,使得两个开口位于侧板的顶端和外侧,
其中,开口所在的侧板的顶端相对于其他区域向下凹陷。
6.根据权利要求4所述的辅助电池存储装置,其特征在于,
其中,箱体具有在彼此面对的侧板中形成的钩状槽,并且箱体盖具有与钩状槽接合的钩状突起,以使箱体和箱体盖彼此连接,
其中钩状突起分别通过电磁力移动以与钩状槽接合或脱离钩状槽。
7.根据权利要求6所述的辅助电池存储装置,其特征在于,
其中,箱体盖包括:
电磁体,其设置在与钩状突起间隔开预定距离的位置,以通过电磁力拉动钩状突起,从而使钩状突起脱离钩状槽;和
弹簧,其配置为朝向钩状槽弹性偏置钩状突起,从而使钩状突起与钩状槽接合。
8.根据权利要求6所述的辅助电池存储装置,其特征在于,
其中钩状突起包括:
与所述钩状槽啮合的钳口;和
止挡,其配置为与钳口相对地延伸,以向下支撑辅助电池的上表面。
9.根据权利要求1所述的辅助电池存储装置,其特征在于,所述辅助电池存储装置还包括:
升降单元,其配置为将辅助电池在箱体中上下移动至预设高度。
10.根据权利要求9所述的辅助电池存储装置,其特征在于,
其中,升降单元包括:
支撑板,其形成为台板形状,以在箱体内部支撑辅助电池;
升降杆,其配置为竖直地穿过箱体的底板并连接至支撑板;和
驱动电机,其配置为上下移动升降杆。
11.一种电动车辆,其特征在于,所述电动车辆包括根据权利要求1至10中任一项所述的辅助电池存储装置。
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