CN218997019U - 软包电芯组件及电池包 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电池技术领域，具体提供一种软包电芯组件及电池包。具体地，本实用新型的软包电芯组件包括多个沿第一方向并排设置的电芯单元，相邻的两个电芯单元通过第一汇流排串联，电芯单元包括板状调温构件和多个沿第二方向分布的电芯组，相邻的两个电芯组通过第二汇流排串联，电芯组包括多个沿第一方向并排设置且并联的电芯单体，电芯单体具有两个沿第一方向相对设置的第一侧面以及两个沿第二方向相对设置的第二侧面，第一侧面为电芯单体中面积最大的侧面，板状调温构件与第一侧面贴合。本实用新型通过对软包电芯的排布进行优化，相比于现有的模组软包，使得相同体积下的电池包内可以安装更多数量的电芯，从而提高电池包的能量密度。

Description

软包电芯组件及电池包

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，具体提供一种软包电芯组件及电池包。

背景技术

随着用户对电动汽车续航里程需求的提升，电池包在朝着高能量的道路上发展，在现有的几种电芯类型中，软包电芯凭借着高能量密度的优势，越来越受到广泛的关注，如何对软包电芯进行排布，以获得更高的整包能量密度，是一个很重要的研究方向。

现有技术中，软包电芯大多布置在模组内，若干个模组组成一个整包，能量密度不够理想。

因此，本领域需要一种新的技术方案来解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型旨在解决上述技术问题，即，解决现有软包电池的能量密度不够理想的问题。

在第一方面，本实用新型提供一种软包电芯组件，所述电芯组件包括多个沿第一方向并排设置的电芯单元，相邻的两个所述电芯单元通过第一汇流排串联，所述电芯单元包括多个沿第二方向分布的电芯组，相邻的两个所述电芯组通过第二汇流排串联，所述电芯组包括板状调温构件和多个沿所述第一方向并排设置且并联的电芯单体，所述电芯单体具有两个沿所述第一方向相对设置的第一侧面以及两个沿所述第二方向相对设置的第二侧面，所述第一侧面为所述电芯单体中面积最大的侧面，所述电芯单体的正极耳和负极耳分别从两个所述第二侧面伸出，所述板状调温构件与所述第一侧面贴合，所述第一方向与所述第二方向垂直。

在上述软包电芯组件的优选技术方案中，所述电芯单元的端部设置有第三汇流排，所述第三汇流排包括板状本体以及设置在所述板状本体两端且沿所述第一方向相对设置的极耳连接板，所述极耳连接板与所述板状本体垂直设置，所述第一汇流排包括沿所述第一方向分布的第一连接板和第二连接板，所述第一连接板和所述第二连接板分别与相邻的两个所述电芯单元的所述第三汇流排的所述板状本体连接，所述极耳连接板与位于所述电芯单元的端部的所述正极耳或所述负极耳电连接。

在上述软包电芯组件的优选技术方案中，所述第一汇流排采用柔性材料制成且在所述第一连接板与所述第二连接板之间设置有拱形凹槽，以使所述第一连接板与所述第二连接板能够沿所述第一方向以及所述第二方向相对移动。

在上述软包电芯组件的优选技术方案中，所述电芯单元的端部设置有安装在所述板状调温构件上的固定构件，所述固定构件上设置有第一卡接结构，所述第三汇流排上设置有第二卡接结构，所述第一卡接结构与所述第二卡接结构卡接配合以将所述第三汇流排卡固至所述固定构件上。

在上述软包电芯组件的优选技术方案中，所述固定构件上还设置定位结构，所述第一汇流排的所述第一连接板和所述第二连接板上分别设置有第一定位孔和第二定位孔，所述第三汇流排的所述板状本体上设置有第三定位孔，位于所述电芯单元的第一端的所述固定构件上的所述定位结构依次穿过所述第三定位孔和所述第一定位孔以使所述第一连接板与位于所述电芯单元的第一端的所述第三汇流排的所述板状本体对正，位于另一个所述电芯单元的第二端的所述固定构件上的所述定位结构依次穿过所述第三定位孔和所述第二定位孔以使所述第二连接板与位于所述电芯单元的第二端的所述第三汇流排的所述板状本体对正。

在上述软包电芯组件的优选技术方案中，所述定位结构为圆形定位柱，所述第一定位孔和所述第二定位孔中的一个为第一圆形孔，所述第一定位孔和所述第二定位孔中的另一个为沿所述第一方向延伸的腰型孔，所述腰型孔的宽度大于所述第一圆形孔的内径，所述第三定位孔为第二圆形孔，所述圆形定位柱的外径与所述第一圆形孔的内径和所述第二圆形孔的内径相匹配。

在上述软包电芯组件的优选技术方案中，所述第一卡接结构包括多个卡槽，所述第二卡接结构包括多个与所述卡槽相适配的卡爪，所述卡爪卡置于对应的所述卡槽内。

在上述软包电芯组件的优选技术方案中，所述第三汇流排采用多层铝箔制成。

在上述软包电芯组件的优选技术方案中，所述第二汇流排包括两个沿所述第一方向相对设置的第一板状连接部以及位于两个所述第一板状连接部之间的第二板状连接部，所述第二板状连接部的两端分别与两个所述第一板状连接部垂直连接，所述第一板状连接部与所述正极耳和所述负极耳电连接。

在第二方面，本实用新型还提供了一种电池包，包括上述的软包电芯组件。

在采用上述技术方案的情况下，本实用新型通过对软包电芯的排布进行优化，相比于现有的模组软包，使得相同体积下的电池包内可以安装更多数量的电芯，从而提高电池包的能量密度。

进一步地，本实用新型通过在电芯单元的端部设置第三汇流排，位于电芯单元的端部的极耳通过第三汇流排与第一汇流排电连接，极耳可以直接搭接在第三汇流排的两侧的极耳连接板进行焊接，无需将极耳弯折，从而能够降低工装开发以及生产线的制造成本。

进一步地，本实用新型通过在第一汇流排的两个连接板之间设置拱形凹槽，使得第一汇流排能够自适应多个电芯单体的装配公差，从而便于装配。

进一步地，本实用新型的电芯组件在装配时，能够通过第一卡接结构和第二卡接结构将第三汇流排卡固至位于电芯单元端部的固定构件上，再将位于电芯单元的端部的多个极耳与第三汇流排焊接，便于焊接操作，有利于提高焊接质量。

附图说明

下面结合附图来描述本实用新型的优选实施方式，附图中：

图1是本实用新型的电芯单元的结构示意图一；

图2是图1中A处的局部放大示意图；

图3是本实用新型的电芯单元的结构示意图二；

图4是图3中B处的局部放大示意图；

图5是本实用新型的相邻的两个电芯单元串联的结构示意图；

图6是图5中C处的局部放大示意图；

图7是本实用新型的第一汇流排的结构示意图；

图8是本实用新型的第二汇流排的结构示意图；

图9是本实用新型的第三汇流排的结构示意图；

图10是本实用新型的电芯组的板状调温构件的结构示意图。

附图标记列表：

1、电芯单元；11、第一端；12、第二端；13、电芯组；131、电芯单体；132、板状调温构件；1311、负极耳；1312、正极耳；1313、第一侧面；1321、进口；1322、出口；2、第一汇流排；21、第一连接板；22、第二连接板；23、拱形凹槽；211、第一定位孔；221、第二定位孔；3、第二汇流排；31、第一板状连接部；32、第二板状连接部；4、第三汇流排；41、板状本体；42、极耳连接板；43、第二卡接结构；44、第三定位孔；5、固定构件；51、第一卡接结构；52、定位结构。

具体实施方式

下面参照附图来描述本实用新型的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本实用新型的技术原理，并非旨在限制本实用新型的保护范围。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接，可以是电连接，也可以是机械连接。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

具体地，如图1至图6所示，本实用新型的软包电池包括电芯组件，其中，电芯组件包括多个沿第一方向(从图5中看为X方向)并排设置的电芯单元1，相邻的两个电芯单元1通过第一汇流排2串联，电芯单元1包括多个沿第二方向(从图5中看为Y方向)分布的电芯组13，相邻的两个电芯组13通过第二汇流排3串联，电芯组13包括板状调温构件和多个沿第一方向并排设置且并联的电芯单体131。

电芯单体131具有两个沿第一方向相对设置的第一侧面1313以及两个沿第二方向相对设置的第二侧面，第一侧面1313为电芯单体131中面积最大的侧面，电芯单体131的正极耳1312和负极耳1311分别从两个第二侧面伸出，板状调温构件132与第一侧面1313贴合，第一方向与第二方向垂直。

本实用新型首先将多个电芯单体131沿第一方向并排设置，并使多个电芯单体131并联，组成一个电芯组13，即nP1 S电芯组，n为大于1的整数，然后通过第二汇流排3将多个沿第二方向分布多大的电芯组13串联，组成一个电芯单元1，即nPmS电芯单元，m也为大于1的整数，电芯单元1内的多个电芯组13呈一字型设置，最后将多个电芯单元1沿第一方向并排设置，并通过第一汇流排2将相邻的两个电芯单元1串联，构建成CTP结构的电芯组件，相比于现有的模组软包，本实用新型通过对软包电芯的排布进行优化，使得相同体积下的电池包内可以安装更多数量的电芯，从而提高电池包的能量密度。

示例性地，n＝4，m＝4，即，每个电芯组13由4个电芯单体131并联，组成4P1 S电芯组，每个电芯单元1由4个电芯组13串联，组成4P4S电芯单元，然后将24个电芯单元1并排设置，并通过第一汇流排2将相邻的两个电芯单元1串联，组成4P96S电芯组件。

需要说明的是，电芯单元1的数量并不限于上述的24个，每个电芯单元1内的电芯组13的数量也并不限于上述的4个，每个电芯组13内的电芯单体131的数量也并不限于上述的4个，本领域技术人员可以根据实际需求灵活地设置电芯单元1的数量、每个电芯单元1内的电芯组13的数量以及每个电芯组13内的电芯单体131的数量。

此外，还需要说明的是，在实际应用中，可以使位于同一个电芯单元1内的多个电芯组13的板状调温构件132相互连通，如图10所示，位于同一电芯单元1内的多个板状调温构件132一体设置，或者，也可以使位于同一个电芯单元1内的多个板状调温构件132各自独立设置，这种灵活地调整和改变并不偏离本实用新型的原理和范围，均应限定在本实用新型的保护范围之内。

当然，如图1、图2和图10所示，优选使位于同一电芯单元1内的多个板状调温构件132一体设置，在板状调温构件132的内部设置有多个流道，板状调温构件132的两端分别设置有与流道连通的进口1321和出口1322，当向板状调温构件132的内部注入冷水时，可以对电芯组13进行降温，当向板状调温构件132的内部注入热水时，可以对电芯组13进行加热。

优选地，如图1、图5和图8所示，本实用新型的第二汇流排3包括两个相对设置的第一板状连接部31以及位于两个第一板状连接部31之间的第二板状连接部32，第二板状连接部32的两端分别与两个第一板状连接部31垂直连接，第一板状连接部31与电芯组13的正极耳1312和负极耳1311电连接。

第二汇流排3近似U型结构，在安装时，使第二汇流排3的开口朝下，插入两个电芯组13之间，第一板状连接部31的一部分与其一侧的电芯组13的负极耳1311贴合并焊接，第一板状连接部31的另一部分与其另一侧的电芯组13的正极耳1312贴合并焊接，从而将相邻的两个电芯组13串联。

相比于现有技术中的汇流排，本实用新型的第二汇流排3无需开槽，载流面积大，过流能力高。

需要说明的是，在实际应用中，本领域技术人员可以根据软包电池的尺寸、每个电芯单元1内的电芯组13的数量等因素来设定第一板状连接部31的具体宽度，此外，当一个电芯单元1内的电芯组13需要由多个第二汇流排3进行串联时，多个第二汇流排3的第一板状连接部31可以设置成不同的宽度。

示例性地，如图5所示，一个电芯单元1由4个电芯组13串联组成，则需要3个第二汇流排3，其中，位于中间的第二汇流排3的第一板状连接部31的宽度比位于其两侧的第二汇流排3的第一板状连接部31的宽度大。

优选地，如图1至图7、图9所示，本实用新型的电芯单元1的端部设置有第三汇流排4，位于电芯单元1的端部的极耳通过第三汇流排4与第一汇流排2电连接。

其中，第三汇流排4包括板状本体41以及设置在板状本体41两端且沿第一方向相对设置的极耳连接板42，极耳连接板42与板状本体41垂直设置，第一汇流排2包括沿第一方向分布的第一连接板21和第二连接板22，第一连接板21和第二连接板22分别与相邻的两个电芯单元1的第三汇流排4的板状本体41连接，极耳连接板42与位于电芯单元1的端部的正极耳1312或负极耳1311电连接。

通过在电芯单元1的端部设置第三汇流排4，位于电芯单元1的端部的极耳通过第三汇流排4与第一汇流排2电连接，极耳可以直接搭接在第三汇流排4两侧的极耳连接板42进行焊接，无需将极耳弯折，从而能够降低工装开发以及生产线的制造成本。

示例性地，每个电芯单元1包括两个第三汇流排4，两个第三汇流排4分别设置在电芯单元1的第一端11和第二端12，位于电芯单元1的第一端11的负极耳1311与设置在电芯单元1的第一端11的第三汇流排4的极耳连接板42电连接，位于电芯单元1的第二端12的正极耳1312与设置在电芯单元1的第二端12的第三汇流排4的极耳连接板42电连接。

在需要将相邻的两个电芯单元1串联时，位于电芯单元1的第一端11的多个负极耳1311分别与设置在电芯单元1的第一端11的第三汇流排4的两个极耳连接板42搭接后进行焊接，该第三汇流排4的板状本体41与第一汇流排2的第一连接板21焊接，位于另一个电芯单元1的第二端12的多个正极耳1312分别与设置在该电芯单元1的第二端12的第三汇流排4的两个极耳连接板42搭接后进行焊接，该第三汇流排4的板状本体41与第一汇流排2的第二连接板22焊接，从而将相邻的两个电芯单元1的串联。

优选地，如图5、图6和图7所示，本实用新型的第一汇流排2采用柔性材料制成且在第一连接板21与第二连接板22之间设置有拱形凹槽23，以使第一连接板21与第二连接板22能够沿第一方向以及第二方向相对移动。

通过在第一汇流排2的第一连接板21与第二连接板22之间设置拱形凹槽23，使得第一汇流排2能够自适应多个电芯单体131的装配公差，从而便于装配。

需要说明的是，第一汇流排2优选采用多层铝箔制成。

优选地，如图1至图4、图9所示，本实用新型的电芯单元1的端部设置有安装在板状调温构件132上的固定构件5，固定构件5上设置有第一卡接结构51，第三汇流排4上设置有第二卡接结构43，第一卡接结构51与第二卡接结构43卡接配合以将第三汇流排4卡固至对应的固定构件5上。

在装配时，先通过第一卡接结构51和第二卡接结构43将第三汇流排4卡固至固定构件5上，再将位于电芯单元1的端部的多个极耳与第三汇流排4的极耳连接板42焊接，便于焊接操作，有利于提高焊接质量。

示例性地，每个电芯单元1包括两个固定构件5，两个固定构件5分别设置在电芯单元1的第一端11和第二端12，位于电芯单元1两端的第三汇流排4分别卡固至两个固定构件5上。

需要说明的是，在实际应用中，本领域技术人员可以将第一卡接结构51和第二卡接结构43设置为卡槽与卡爪相配合的结构，或者，设置为卡口与卡勾相配合的结构，等等，这种对第一卡接结构51和第二卡接结构43的具体结构形式的调整和改变并不偏离本实用新型的原理和范围，均应限定在本实用新型的保护范围之内。

优选地，如图1至图4、图9所示，第一卡接结构51包括多个卡槽，第二卡接结构43包括多个与卡槽相适配的卡爪，卡爪卡置于对应的卡槽内。

示例性地，第一卡接结构51包括形成在固定构件5上的四个卡槽，第二卡接结构43包括设置在第三汇流排4上的四个卡爪，在安装时，四个卡爪分别卡置于四个卡槽内。

优选地，如图1至图7、图9所示，固定构件5上还设置定位结构52，第一汇流排2的第一连接板21和第二连接板22上分别设置有第一定位孔211和第二定位孔221，第三汇流排4的板状本体41上设置有第三定位孔44，位于电芯单元1的第一端11的固定构件5上的定位结构52依次穿过第三定位孔44和第一定位孔211以使第一汇流排2的第一连接板21与位于该电芯单元1的第一端11的第三汇流排4的板状本体41对正，位于另一个电芯单元1的第二端12的固定构件5上的定位结构52依次穿过第三定位孔44和第二定位孔221以使第一汇流排2的第二连接板22与位于该电芯单元1的第二端12的第三汇流排4的板状本体41对正。

示例性地，在安装时，位于电芯单元1的第一端11的固定构件5上的定位结构52穿过第三汇流排4(位于电芯单元1的第一端11)上的第三定位孔44以及第一汇流排2的第一连接板21上的第一定位孔211，以使第一汇流排2的第一连接板21与该第三汇流排4的板状本体41对正，位于另一个电芯单元1的第二端12的固定构件5上的定位结构52穿过第三汇流排4(位于另一个电芯单元1的第二端12)上的第三定位孔44以及第一汇流排2的第二连接板22上的第二定位孔221，以使第一汇流排2的第二连接板22与该第三汇流排4的板状本体41对正，然后再将第一汇流排2的第一连接板21和第二连接板22分别与两个第三汇流排4的板状本体41焊接。

需要说明的是，在实际应用中，本领域技术人员可以将定位结构52设置成定位柱、定位板等等，这种对定位结构52的具体结构形式的调整和改变并不偏离本实用新型的原理和范围，均应限定在本实用新型的保护范围之内。

优选地，如图1至图7、图9所示，定位结构52为圆形定位柱，第一定位孔211为沿第一方向延伸的腰型孔，第二定位孔221为第一圆形孔，腰型孔的宽度大于第一圆形孔的内径，第三定位孔44为第二圆形孔，圆形定位柱的外径与第一圆形孔的内径和第二圆形孔的内径相匹配。

第一圆形孔和第二圆形孔的内径相同，且均与圆形定位柱的外径基本相同，为了便于装配，可以使第一圆形孔和第二圆形孔的内径均略大于圆形定位柱的外径，例如，可以使第一圆形孔和第二圆形孔的内径均比圆形定位柱的外径大1至2mm。

第一定位孔211设置成沿第一方向延伸的腰型孔，腰型孔的宽度(即沿电芯单元1的高度的尺寸)大于第一圆形孔的内径，例如，可以使腰型孔的宽度比第一圆形孔的内径大10至15mm，具体数值可以根据实际的装配公差来确定，这样一来，使得第一汇流排2能够自适应X向(电芯单元1的宽度方向)和Z向(电芯单元1的高度方向)的公差，从而便于装配。

示例性地，每个固定构件5上设置有两个沿竖直方向间隔分布的圆形定位柱，第一汇流排2的第一连接板21上设置有两个沿竖直方向间隔分布的腰型孔，第一汇流排2的第二连接板22上设置有两个沿竖直方向间隔分布的第一圆形孔，第三汇流排4上设置有两个沿竖直方向间隔分布的第二圆形孔。

需要说明的是，在实际应用中，也可以将第一汇流排2的第一连接板21上第一定位孔211设置为第一圆形孔，相应地，将第一汇流排2的第二连接板22上第二定位孔221设置为沿第一方向延伸的腰型孔，这种灵活地调整和改变并不偏离本实用新型的原理和范围，均应限定在本实用新型的保护范围之内。

本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在本申请的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本实用新型的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本实用新型的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本实用新型的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种软包电芯组件，其特征在于，所述电芯组件包括多个沿第一方向并排设置的电芯单元，相邻的两个所述电芯单元通过第一汇流排串联，所述电芯单元包括多个沿第二方向分布的电芯组，相邻的两个所述电芯组通过第二汇流排串联，所述电芯组包括板状调温构件和多个沿所述第一方向并排设置且并联的电芯单体，所述电芯单体具有两个沿所述第一方向相对设置的第一侧面以及两个沿所述第二方向相对设置的第二侧面，所述第一侧面为所述电芯单体中面积最大的侧面，所述电芯单体的正极耳和负极耳分别从两个所述第二侧面伸出，所述板状调温构件与所述第一侧面贴合，所述第一方向与所述第二方向垂直。

2.根据权利要求1所述的软包电芯组件，其特征在于，所述电芯单元的端部设置有第三汇流排，所述第三汇流排包括板状本体以及设置在所述板状本体两端且沿所述第一方向相对设置的极耳连接板，所述极耳连接板与所述板状本体垂直设置，所述第一汇流排包括沿所述第一方向分布的第一连接板和第二连接板，所述第一连接板和所述第二连接板分别与相邻的两个所述电芯单元的所述第三汇流排的所述板状本体连接，所述极耳连接板与位于所述电芯单元的端部的所述正极耳或所述负极耳电连接。

3.根据权利要求2所述的软包电芯组件，其特征在于，所述第一汇流排采用柔性材料制成且在所述第一连接板与所述第二连接板之间设置有拱形凹槽，以使所述第一连接板与所述第二连接板能够沿所述第一方向以及所述第二方向相对移动。

4.根据权利要求2所述的软包电芯组件，其特征在于，所述电芯单元的端部设置有安装在所述板状调温构件上的固定构件，所述固定构件上设置有第一卡接结构，所述第三汇流排上设置有第二卡接结构，所述第一卡接结构与所述第二卡接结构卡接配合以将所述第三汇流排卡固至所述固定构件上。

5.根据权利要求4所述的软包电芯组件，其特征在于，所述固定构件上还设置定位结构，所述第一汇流排的所述第一连接板和所述第二连接板上分别设置有第一定位孔和第二定位孔，所述第三汇流排的所述板状本体上设置有第三定位孔，位于所述电芯单元的第一端的所述固定构件上的所述定位结构依次穿过所述第三定位孔和所述第一定位孔以使所述第一连接板与位于所述电芯单元的第一端的所述第三汇流排的所述板状本体对正，位于另一个所述电芯单元的第二端的所述固定构件上的所述定位结构依次穿过所述第三定位孔和所述第二定位孔以使所述第二连接板与位于所述电芯单元的第二端的所述第三汇流排的所述板状本体对正。

6.根据权利要求5所述的软包电芯组件，其特征在于，所述定位结构为圆形定位柱，所述第一定位孔和所述第二定位孔中的一个为第一圆形孔，所述第一定位孔和所述第二定位孔中的另一个为沿所述第一方向延伸的腰型孔，所述腰型孔的宽度大于所述第一圆形孔的内径，所述第三定位孔为第二圆形孔，所述圆形定位柱的外径与所述第一圆形孔的内径和所述第二圆形孔的内径相匹配。

7.根据权利要求4所述的软包电芯组件，其特征在于，所述第一卡接结构包括多个卡槽，所述第二卡接结构包括多个与所述卡槽相适配的卡爪，所述卡爪卡置于对应的所述卡槽内。

8.根据权利要求3所述的软包电芯组件，其特征在于，所述第三汇流排采用多层铝箔制成。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的软包电芯组件，其特征在于，所述第二汇流排包括两个沿所述第一方向相对设置的第一板状连接部以及位于两个所述第一板状连接部之间的第二板状连接部，所述第二板状连接部的两端分别与两个所述第一板状连接部垂直连接，所述第一板状连接部与所述正极耳和所述负极耳电连接。

10.一种电池包，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的软包电芯组件。

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