CN218827237U - 电极片、电芯及电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电极片、电芯及电池，该电极片包括集流体，所述集流体的至少一功能表面包括空箔表面以及至少位于所述空箔表面两侧的第一活性表面和第二活性表面，所述第一活性表面和第二活性表面分别设置有活性层；所述空箔表面设置有极耳，至少所述空箔表面覆盖有导电件，且所述导电件覆盖所述极耳并与所述极耳连接。由于导电件的设置，利用导电件的分流作用，能够降低电芯的内阻，从而提高电芯的充放电速度。

Description

电极片、电芯及电池

技术领域

本实用新型属于电池技术领域，具体涉及一种电极片、电芯及电池。

背景技术

随着电子产品和新能源汽车的发展，高能量密度和高倍率充放电的锂离子电池成为了市场的新需求增长点。为了获得高倍率充放电的锂离子电池，目前主要通过对正负极活性材料进行改进，或者通过对电芯结构进行改进以减少电池的内阻，得到高倍率充放电的锂离子电池，进而提升锂离子电池的充放电速度。例如卷绕式电芯中，通过将极耳设置在电极片的中段,降低电芯的内阻,使得充电功率提升。但是现有技术中电池的充放电速度还有待进一步提升。

实用新型内容

本实用新型提供一种电极片，由于导电件的设置，利用导电件的分流作用，能够降低电芯的内阻，从而提高电芯的充放电速度。

本实用新型还提供一种电芯，该电芯由于包括上述电极片，能够有效降低电芯的内阻,进而提升充放电速度。

本实用新型还提供一种电池，该电池由于包括上述电芯，能够实现快速充电。

本实用新型的一方面，提供一种电极片，电极片包括集流体，集流体的至少一功能表面包括空箔表面以及至少位于所述空箔表面两侧的第一活性表面和第二活性活性表面，所述第一活性表面和第二活性表面分别设置有活性层；所述空箔表面设置有极耳，至少所述空箔表面覆盖有导电件，且所述导电件位于所述极耳远离集流体的一侧并与极耳连接。

在本实用新型的一实施方式中，集流体的两个功能表面均包括相互对应的空箔表面、第一活性表面和第二活性表面，所述第一活性表面和第二活性表面分别设置有活性层；其中，一个所述空箔表面设置有极耳，至少所述空箔表面覆盖有导电件，且所述导电件覆盖所述极耳；另一个所述空箔表面覆盖有导电件。

在本实用新型的一实施方式中，导电件包括本部和延伸部，所述本部覆盖所述空箔表面，所述延伸部以所述本部靠近所述活性层的端部为起始向所述活性层延伸，所述延伸部层叠设置于所述活性层的表面。

在本实用新型的一实施方式中，导电件的电导率大于10³S/cm。

在本实用新型的一实施方式中，导电件的原料选自铝、铜。

在本实用新型的一实施方式中，导电件远离所述空箔的表面还覆盖有第一绝缘件；所述第一绝缘件在集流体的正投影覆盖所述导电件在集流体的正投影；所述第一绝缘件的电导率小于10^-8S/cm。

本实用新型的第二方面，提供一种电芯，包括上述的电极片。

在本实用新型的一实施方式中，电极片为负极片；所述电芯中，与所述负极片相邻的正极片包括与空箔表面对应的功能活性层，所述功能活性层表面覆盖有第二绝缘件。

在本实用新型的一实施方式中，第二绝缘件在集流体的正投影覆盖所述导电件在集流体的正投影，所述第二绝缘件的电导率小于10^-8S/cm。

本实用新型的第三方面，提供一种电池，包括上述的电芯。

本实用新型的实施，至少具有以下有益效果：

本实用新型提供的电极片，在空箔表面设置有极耳并利用导电件覆盖空箔表面和极耳，从而使导电件起到分流作用，即，增加了电流从活性层流向极耳的途径。具体地，包括由活性层-集流体-极耳的电流途径，以及分流作用后的活性层-导电件-极耳的电流途径。因此，导电件的设置有助于实现电芯内阻的降低，提高电芯的充放电能力。

本实用新型提供的电芯，该电芯由于包括上述电极片，能够有效降低电芯的内阻,进而提升充放电速度。

本实用新型提供的电池，该电池由于包括上述电芯，能够实现快速充电。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型一实施方式的电极片俯视结构示意图；

图2为本实用新型另一实施方式的电极片的俯视结构示意图；

图3是本实用新型一实施方式的电极片结构示意图；

图4是本实用新型另一实施方式的电极片结构示意图；

图5是本实用新型另一实施方式的电极片结构示意图；

图6是本实用新型一实施方式的电芯局部结构放大示意图；

图7是本实用新型另一实施方式的电芯的局部结构放大示意图；

图8是本实用新型一实施方式的电芯结构示意图。

附图标记说明：

1-集流体；

13-第一集流体；

14-第二集流体；

110-负极片；

120-正极片；

130-隔膜；

11-第一功能表面；

12-第二功能表面；

121-凹槽；

101-空箔表面；

102-第一活性表面；

103-第二活性表面；

1021-第一活性层；

1031-第二活性层；

2-极耳；

20-第一极耳；

21-第二极耳

3-导电件；

30-第一导电件；

31-第二导电件；

33-第三导电件；

34-第四导电件

301-本部；

302-延伸部；

41-第一绝缘件；

42-第二绝缘件。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，图1至图8中，X方向为集流体1的长度方向，图中Y方向为集流体1的宽度方向。

请参照图1至图8，本实用新型提供的电极片，电极片包括集流体1，集流体1的至少一功能表面包括空箔表面101以及至少位于空箔表面两侧的第一活性表面102和第二活性表面103，第一活性表面102和第二活性表面103分别设置有活性层；空箔表面101设置有极耳2，至少空箔表面101覆盖有导电件3，且导电件3位于极耳2远离集流体1的一侧并与极耳2连接。

集流体1的功能表面是指集流体中最大且相对的两个表面，即第一功能表面11和第二功能表面12。根据是否涂覆活性物质层，可以将集流体的每一个功能表面分为空箔表面101和活性表面，其中活性表面用于涂覆活性物质层。本实用新型中，活性表面按照和空箔表面的位置关系分为第一活性表面102和第二活性表面103，其中第一活性表面102和第二活性表面103至少分别位于空箔表面101的两侧(例如在集流体长度方向的两侧或者宽度方向的两侧)。图1为本实用新型电极片一实施例的部分结构示意图，图2为本实用新型电极片另一实施例的部分结构示意图。图1中，在集流体1的长度方向上，集流体1的功能表面依次包括相邻的第一活性表面102、空箔表面101以及第二活性表面103，第一活性表面102和第二活性表面103分别位于空箔表面101在长度方向上的两侧，且第一活性表面102和第二活性表面103互不连通。图2中，在集流体1的长度方向上，集流体的功能表面依次包括相邻的第一活性表面102、空箔表面101以及第二活性表面103，部分第一活性表面102和部分第二活性表面103分别位于空箔表面101在长度方向上的两侧，且第一活性表面102和第二活性表面103相连通。需要说明的是，本实用新型中的第一活性表面102和第二活性表面103只是为了区分相对于空箔的位置关系，第一活性表面102上设有第一活性层1021，第二活性表面103上设有第二活性层1031，第一活性表面102和第二活性表面103上设置的活性层可以是相同的。

本实用新型中，至少一个功能表面包括空箔表面101以及至少位于空箔表面两侧的第一活性表面102和第二活性表面103是指，集流体1的一个功能表面上设置活性表面和空箔表面101，或者集流体1的两个功能表面同时设置活性表面和空箔表面101。

当仅在集流体1的一个功能表面上设置第一活性表面、第二活性表面和空箔表面101时，本实用新型不限定另一功能表面的设置方式。例如，可以全部涂覆活性层或者全部不涂覆活性层。如图3所示，另一功能表面全部涂覆活性层。

当在集流体1的两个功能表面上均设置活性表面和空箔表面101，两个功能表面上的空箔和第一活性表面102、第二活性表面103的设置方式可以相互独立，即可以一致或者具有差异化。能够理解，当设置方式一致时，有助于进一步优化电池内部的空间。此处，设置方式一致是指两个功能表面上的空箔表面101的位置和尺寸相互对应且一致、两个功能面上的第一活性表面102、第二活性表面103的位置和尺寸相互对应且一致，如图4所示。

由于第一活性层1021和第二活性层1031的设置，使得第一活性层1021、第二活性层1031与空箔表面101形成凹槽121，其中凹槽121的底壁是空箔表面，凹槽121的侧壁是第一活性层1021和第二活性层1031各自靠近空箔表面101的一侧。

本实用新型中，极耳2用于将电极片与外部的电路进行电性连接。当空箔表面101的数量为多个时，可以仅使用其中一个空箔表面101设置极耳2，也可以使用每个空箔表面101分别设置极耳2。

本实用新型对极耳2和空箔表面101的连接方式不作限定，只要能够实现极耳2与空箔表面101的连接即可，连接方式例如是焊接。

图1是本实用新型电极片一实施例的部分结构示意图，在设置极耳2的空箔表面101上还设有导电件3，导电件3位于极耳2远离集流体的一侧。本实用新型对导电件3的尺寸不作限定，只要满足导电件3至少覆盖空箔表面101即可。此时，导电件3在集流体1上的正投影覆盖空箔表面101。导电件3在集流体1上的正投影的边缘齐平于空箔表面101的边缘或者导电件3在集流体1上的正投影的边缘超出空箔表面101的边缘。

当导电件3在集流体1上的正投影的边缘齐平于空箔表面101的边缘时，如图4所示，导电件3卡接在上述第一活性层1021、第二活性层1031与空箔表面101所形成的凹槽121的开口处。

当导电件3在集流体1上的正投影的边缘超出空箔表面101的边缘时，导电件3覆盖整个凹槽121，边缘可沿着集流体1长度方向上延伸至第一活性表面102或第二活性表面103，并相应层叠设置于第一活性层1021或第二活性层1031上，如图3所示，边缘可延伸至第一活性表面102和第二活性表面103。如图1所示，边缘也可沿着集流体1宽度方向上延伸至远离集流体的外侧。

其中，当空箔表面101的数量为多个时，至少要满足设置有极耳2的空箔表面101上覆盖有导电件3，其他没有设置极耳3的空箔表面可以仅在其中一个空箔表面101覆盖导电件3，也可以在每个空箔表面101均覆盖导电件3。

由于极片的制备过程包括辊压的步骤，因此本实用新型上述设置的极片中，导电件3与极耳2、活性层具有连接关系。当使用空箔表面101与极耳2连接时，导电件3设置在极耳2远离集流体1的一侧，经过辊压后，导电件3分别与极耳2、第一活性层1021、第二活性层1031实现连接。

现阶段，电极片中电流从活性层流向极耳的途径是活性层-集流体-极耳，本实用新型提供的电极片，由于导电件3的设置，在活性层-集流体-极耳的电流途径的基础上，增加了活性层-导电件-极耳的电流途径。由此在导电件3的分流作用下，这部分电路由串联电路转变为并联电路，从而降低了电芯的内阻，提高电芯的充放电能力。

请参照图4，在一种实施方式中，集流体1的两个功能表面均包括相互对应的空箔表面101、第一活性表面102和第二活性表面103，第一活性表面102和第二活性表面103分别设置有第一活性层1021、第二活性层1031。

具体的，集流体的两个功能表面分别为第一功能表面11和第二功能表面12，第一功能表面11和第二功能表面12上的空箔表面101的位置和尺寸相互对应且一致，第一功能表面11和第二功能表面12上的第一活性表面102的位置和尺寸相互对应且一致，第一功能表面11和第二功能表面12上的第二活性表面103的位置和尺寸相互对应且一致。

其中，在第一功能表面11上的空箔表面101设置有极耳2，极耳2背离集流体1的一侧覆盖第一导电件30。在第二功能表面12上的空箔表面101覆盖第二导电件31。

为进一步确保导电件3对空箔表面101的完全覆盖，在集流体的长度方向上，导电件3的尺寸大于空箔表面101的尺寸。此时，导电件3包括本部301和延伸部302。其中，本部301在集流体上的正投影边缘与空箔表面101的边缘重叠，延伸部302以本部靠近活性层的端部为起始端，朝向活性层延伸，使得延伸部302远离本部的边缘位于第一活性表面102和/或第二活性表面103，且相对应的层叠设置于第一活性层1021或第二活性层1031上。

请参照图3，在集流体的长度方向上，本部301分别具有相对设置的两端，延伸部302可以设置在本部301的任意一端，也可以同时设置在本部301的两端。

当延伸部302设置在本部301的两端时，延伸部302包括第一延伸部和第二延伸部，第一延伸部层叠设置于第一活性层表面，第二延伸部层叠设置于第二活性层表面。

本实用新型对延伸部302的尺寸不做限定，为了避免活性层被大面积覆盖，减少延伸部302对电芯的影响，通常控制延伸部302在集流体的长度方向上的尺寸为F，0≤F≤6mm。

导电件3的尺寸参数可以参照空箔表面101的尺寸参数的范围进行设置，只要覆盖空箔表面101即可。在一种实施方式中，在集流体的长度方向上，导电件的尺寸可以为0～6mm。

进一步地，在集流体1的宽度方向上，导电件3的尺寸等于或大于空箔表面101的尺寸。当导电件3的尺寸等于空箔表面101的尺寸时，导电件3的边缘与空箔表面101的边缘重叠。当导电件3在集流体1的宽度方向上的尺寸大于空箔表面101的尺寸时，导电件3的边缘超出空箔表面101的边缘。

为进一步确保导电件3对空箔表面101的完全覆盖，优选为导电件3在集流体1的宽度方向上的尺寸大于空箔表面101的尺寸。

当导电件在集流体的宽度方向上的尺寸大于空箔表面的尺寸时，在集流体的宽度方向上，导电件包括第一本体和第一延伸部，第一延伸部设置在第一本体的外侧。在集流体宽度方向上，第一本体的边缘与空箔表面的边缘齐平，第一延伸部远离第一本体的边缘超出空箔表面的边缘。其中，第一延伸部以第一延伸部靠近空箔表面的端部为起始端，朝着背离空箔表面的方向延伸。

在集流体的宽度方向上，第一本体分别具有相对设置的两端，第一延伸部可以设置在第一本体的任意一端，也可以同时设置在第一本体的两端。

本实用新型对导电件3的参数不作限定，只要易于传导电流即可。导电件3的电导率会直接影响电流的传导，进而影响电芯的内阻。因此，为了进一步降低电芯的内阻，提升电池的充放电能力，在一种优选实施方式中，导电件3的电导率大于10³S/cm。

本实用新型对导电件3的原料不作限定，只要满足其是电子导体且是锂、钠离子绝缘体即可。

导电件3的原料选自铝或铜，即具体可以根据集流体1、各个活性层、极耳2的材料以及电极片的类型的具体选择而确定。例如当集流体1为铝箔、活性层的材料为三元材料或磷酸铁锂等正极活性材料，电极片为正极片时，导电件3原料选自铝；当集流体1为铜箔、活性物质层的材料为石墨、硅基等负极活性材料，电极片为负极片时，导电件3的原料选自铜。

导电件3可以是由铝或铜制得，也可以是镀有铝或铜的膜。当导电件3是镀有铝或铜的膜时，只要满足镀有铝或铜的一侧靠近活性层和极耳2即可。

请参照图5，为了避免正极和负极直接接触而发生短路，导电件3远离空箔的表面还覆盖有第一绝缘件41；这样，可以避免导电件3与相邻于空箔表面的隔膜130之间直接接触，避免导电件3、空箔表面101和极耳2上的毛刺刺穿电池中与空箔表面101相邻的隔膜130，提升电池的安全性。

第一绝缘件41完全覆盖导电件3的表面，此时第一绝缘件41在集流体1的正投影覆盖导电件3在集流体1的正投影。为了避免第一绝缘件41对活性层的影响，第一绝缘件41在集流体1的正投影的边缘与导电件3在集流体1的正投影边缘齐平。

本实用新型对第一绝缘件41的参数不作限定，只要能够起到绝缘作用即可。在一种实施方式中，第一绝缘件41的电导率小于10^-8S/cm。

本实用新型还提供一种电芯，该电芯可以包括相互叠设且极性相反的至少两个电极片，每相邻两个电极之间之间设置有隔膜，隔膜用于防止极性相反的电极片相接触而导致电池短路。其中，至少一个电极片为上述的电极片，电极片是负极片或正极片。

电芯可以是卷绕式电芯或者叠片式电芯。

在一些示例中，卷绕式电芯包括一个正极片120和一个负极片110。卷绕过程中正极片120、隔膜130以及负极片110从卷绕首端开始朝同一方向卷绕并最终形成卷绕式电芯。其中，正极片120和/或负极片110为上述的电极片。

在另一些示例中，叠片式电芯包括多个正极片120、多个负极片110，加工过程中将正极片120与负极片110沿同一方向交替层叠设置，同时在相邻两个正极片120与负极片110之间设置隔膜，并最终层叠形成叠片式电芯。其中，至少一个正极片120和/或负极片110为上述的电极片。

当电芯是卷绕式电芯，电极片为负极片110时，负极片110包括第一极耳20、第一集流体13，第一集流体13的功能表面包括相对设置的第一功能表面和第二功能表面。第一功能表面和第二功能表面各自包括相互对应的空箔表面、第一活性表面和第二活性表面，第一活性层设置在第一活性表面上，第二活性物质层设置在第二活性表面上。第一活性层、第二活性层、空箔表面形成第一凹槽，其中第一凹槽的底壁为空箔表面，第一凹槽的侧壁为第一活性层、第二活性层靠近空箔表面的一侧。第一极耳20与空箔表面电性连接，设置在第一功能表面的空箔表面上。

在一种实施方式中，第一功能表面和第二功能表面上的空箔表面各自覆盖有第一导电件30和第二导电件31。在第一功能表面上，第一导电件30包括本部和延伸部，本部覆盖第一凹槽，且本部覆盖第一极耳20；延伸部包括第一延伸部和第二延伸部，延伸部以本部靠近活性层的端部为起始端，朝向活性层延伸，使得第一延伸部层叠设置于第一活性层表面，第二延伸部层叠设置于第二活性层的表面。在第二功能表面上，第二导电件31包括覆盖第一凹槽的本部和延伸至活性层表面的延伸部。

在上述实施例中，由于第一极耳20与空箔表面101电性连接，当对电极片进行辊压后，能够使得第一导电件30与第二导电件31分别与第一极耳20压合连接。

当电芯为叠片式电芯时，沿着层叠方向上第N个极片为负极片110时，第N-1个、N+1个极片为相邻的正极片120，此时，相邻于负极片110的正极片120包括与空箔表面对应的第一功能活性层，第一功能活性层远离正极集流体的表面上设置有第二绝缘件42。这样，可以避免与空箔表面相对侧的正极功能活性层的锂在导电件上析出，提升电池的安全性。

请参照图6和图8，当电芯为卷绕式电芯时，沿着卷绕方向上第N折的极片为负极片110时，第N-1折、N+1折的极片为相邻的正极片120，此时，相邻于负极片110的正极片120包括与空箔表面对应的第一功能活性层，第一功能活性层远离正极集流体的表面上设置有第二绝缘件42。这样，可以避免与空箔表面相对侧的正极功能活性层的锂在导电件上析出，提升电池的安全性。此时，相邻极片之间设有隔膜130。为了避免短路，在集流体1的宽度方向上，隔膜130的尺寸大于第二绝缘件42的尺寸，第二绝缘件42的尺寸大于导电件30/31的尺寸。导电件30/31超出负极片110的边缘。为了避免析锂，在集流体1的宽度方向上，负极片110的尺寸大于正极片120的尺寸。

第二绝缘件42在集流体的正投影覆盖导电件30/31在集流体的正投影，这样，能够进一步提升电池的安全性。

本实用新型对第二绝缘件42的参数不作限定，只要能够起到绝缘作用即可。在一种实施方式中，第二绝缘件42的电导率小于10^-8S/cm。

当电芯是卷绕式电芯，电极片为正极片120时，正极片120包括第二极耳21、第二集流体14，第二集流体14的功能表面包括相对设置的第三功能表面和第四功能表面。第三功能表面和第四功能表面各自包括相互对应的空箔表面、第三活性表面和第四活性表面，第三活性层设置在第三活性表面上，第四活性物质层设置在第四活性表面上。第三活性层、第四活性层、空箔表面形成第二凹槽，其中第二凹槽的底壁为空箔表面，第二凹槽的侧壁为第三活性层、第四活性层靠近空箔表面的一侧。请参照图7，第二极耳21与空箔表面电性连接，设置在第三功能表面的空箔表面上。第三功能表面和第四功能表面上的空箔表面各自覆盖有第三导电件33和第四导电件34。

本实用新型还提供一种电池，包括上述的电芯。通过将电芯与保护电路共同安装在电池壳体内部后即可形成用于充/放电的电池。由于电芯为电池中的蓄电部分，因此电芯的质量直接决定了电池的质量。

本实用新型提供的电极片、电芯和电池，该电极片中，由于导电件3的设置，利用导电件3的分流作用，能够降低电芯的内阻，从而提高电芯的充放电速度。电芯由于包括上述电极片，能够有效降低电芯的内阻,进而提升充放电速度。该电池由于包括上述电芯，能够实现快速充电。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

以上，对本实用新型的实施方式进行了说明。但是，本实用新型不限定于上述实施方式。凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电极片，其特征在于，所述电极片包括集流体，所述集流体的至少一功能表面包括空箔表面以及至少位于所述空箔表面两侧的第一活性表面和第二活性表面，所述第一活性表面和第二活性表面分别设置有活性层；

所述空箔表面设置有极耳，至少所述空箔表面覆盖有导电件，且所述导电件位于所述极耳远离集流体的一侧并与所述极耳连接。

2.根据权利要求1所述的电极片，其特征在于，所述集流体的两个功能表面均包括相互对应的空箔表面、第一活性表面和第二活性表面，所述第一活性表面和第二活性表面分别设置有活性层；

其中，一个所述空箔表面设置有极耳，至少所述空箔表面覆盖有导电件，且所述导电件覆盖所述极耳；

另一个所述空箔表面覆盖有导电件。

3.根据权利要求1或2所述的电极片，其特征在于，所述导电件包括本部和延伸部，所述本部覆盖所述空箔表面，所述延伸部以所述本部靠近所述活性层的端部为起始向所述活性层延伸，所述延伸部层叠设置于所述活性层的表面。

4.根据权利要求3所述的电极片，其特征在于，所述导电件的电导率大于10³S/cm。

5.根据权利要求4所述的电极片，其特征在于，所述导电件的原料选自铝、铜、镀铝膜、镀铜膜中的一种。

6.根据权利要求4或5所述的电极片，其特征在于，所述导电件远离所述空箔的表面还覆盖有第一绝缘件；所述第一绝缘件在集流体的正投影覆盖所述导电件在集流体的正投影；所述第一绝缘件的电导率小于10^-8S/cm。

7.一种电芯，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的电极片。

8.根据权利要求7所述的电芯，其特征在于，所述电极片为负极片；

所述电芯中，与所述负极片相邻的正极片包括与空箔表面对应的功能活性层，所述功能活性层表面覆盖有第二绝缘件。

9.根据权利要求8所述的电芯，其特征在于，所述第二绝缘件在集流体的正投影覆盖导电件在集流体的正投影，所述第二绝缘件的电导率小于10^-8S/cm。

10.一种电池，其特征在于，包括权利要求7-9任一项所述的电芯。

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