CN220138634U - 一种单体电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电池技术领域,公开了一种单体电池,包括壳体、盖板件和电芯;所述壳体一端敞开形成开口;所述盖板件盖于所述开口并与所述壳体相连接以形成容纳腔;所述盖板件包括与所述壳体绝缘设置的第一极柱;所述电芯设于所述容纳腔内,所述电芯的两端分别设有第一极耳和第二极耳,所述第一极耳与所述第一极柱连接,所述第二极耳与所述壳体相连接;沿所述第一方向,所述电芯在第一平面的投影面积为a,所述第一极耳在所述第一平面的投影面积为b,所述第一极柱在所述第一平面的投影面积为c,满足:0.3a≤b<a,b≤c,本实用新型能够提升电池的散热效率,有利于及时排出电芯的热量,避免热量累积在电芯内部。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池技术领域,特别是涉及一种单体电池。
背景技术
动力电池则是新能源汽车的心脏,受到越来越多的重视和青睐;电池在工作中会产生热量,特别是在大电流充放的过程中,产热更加明显;这些热量如果不能够及时扩散会累积在电芯内部,并会造成内部副反应加剧,严重时会导致热失控。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种单体电池,其能够提升电池的散热效率,有利于及时排出电芯的热量,避免热量累积在电芯内部。
为了实现上述目的,本实用新型提供了一种单体电池,包括壳体、盖板件和电芯;所述壳体一端敞开形成开口,所述壳体具有两两相交的第一方向、第二方向和第三方向;所述盖板件盖于所述开口并与所述壳体相连接以形成容纳腔;所述盖板件包括第一极柱,所述第一极柱与所述壳体绝缘设置;所述电芯设于所述容纳腔内,所述电芯在第一方向上相对的两端分别设有第一极耳和第二极耳,所述第一极耳与所述第一极柱连接,所述第二极耳与所述壳体相连接;其中,所述第一方向与第一平面相交,所述第一平面是所述第二方向和所述第三方向相交所形成的平面,沿所述第一方向,所述电芯在所述第一平面的投影面积为a,所述第一极耳在所述第一平面的投影面积为b,所述第一极柱在所述第一平面的投影面积为c,满足:0.3a≤b<a,b≤c。
在一些实施方式中,所述第一方向与所述第一平面互相垂直。
在一些实施方式中,所述壳体的材质为导电材质,所述壳体包括与所述第二极耳背离所述电芯的一面相对布置的第一壳面,所述第一壳面与所述第二极耳相连接;所述盖板件还包括绝缘件,所述绝缘件设于所述壳体和所述第一极柱之间,以使所述壳体与所述第一极柱绝缘设置。
进一步地,所述盖板件还包括与所述壳体相连接的顶盖,所述顶盖设有沿所述第一方向贯穿的安装孔,所述第一极柱安装于所述安装孔内;所述绝缘件设于所述安装孔的孔壁和所述第一极柱的侧壁之间。
在上述方案中,通过采用导电材质制成所述壳体,并通过所述绝缘件使所述壳体和所述第一极柱绝缘设置以避免所述壳体和所述第一极柱出现短接,可以使所述壳体起到与所述第一极柱的极性相反的极柱作用,不用另外在所述壳体或所述盖板件上安装与所述第一极柱的极性相反的第二极柱,减少了装配工序。
在一些实施方式中,所述单体电池还包括第二极柱,所述壳体的材质为绝缘材质,所述壳体包括与第二极耳背离所述电芯的一面相对布置的第一壳面,所述第二极柱安装于所述第一壳面并与所述第二极耳相连接。
进一步地,沿所述第一方向,所述电芯在所述第一平面的投影面积为a,所述第一壳面在所述第一平面的投影面积为e,所述第二极柱在所述第一平面的投影面积为f,满足:0.3e≤f<e,e<a。
在一些实施方式中,沿所述第一方向,所述电芯在所述第一平面的投影面积为a,所述第二极耳在所述第一平面的投影面积为d,满足:0.3a≤d<a。
在一些实施方式中,所述单体电池还包括防爆阀,所述防爆阀安装于所述壳体除所述第一壳面的任一面上。
在一些实施方式中,所述单体电池还包括注液孔,所述注液孔设于所述壳体除所述第一壳面的任一面上。
可选地,所述电芯为叠片型电芯或卷绕型电芯。
本实用新型实施例一种单体电池与现有技术相比,其有益效果在于:通过使所述第一极耳沿所述第一方向在所述第一平面的投影面积b与所述电芯沿所述第一方向在所述第一平面的投影面积a满足0.3a≤b<a,能够使得所述第一极耳获得较大的换热面积,从而使得所述电芯的热量能够快速地传导至所述第一极耳上,以提升单体电池充放电时所述第一极耳的散热效率,同时通过使所述第一极柱沿所述第一方向在所述第一平面的投影面积c和所述第一极耳沿所述第一方向在所述第一平面的投影面积b满足b≤c,既能够使得所述第一极耳与所述第一极柱充分连接,以使所述第一极耳不具有不与第一极柱相连接的多余段,又能够使得所述第一极柱获得较大的换热面积,从而使得所述第一极耳的热量能够快速地传导至所述第一极柱上并由所述第一极柱传导至容纳腔的外部,以提升所述第一极柱的散热效率;因此,本实用新型提供的单体电池能够通过所述第一极耳和所述第一极柱协同配合,将所述电芯的热量快速地传导至所述容纳腔外部,以提升电池的散热效率,有利于及时排出电芯的热量,避免热量累积在电芯内部。
附图说明
图1是本实用新型实施例一提供的一种单体电池的结构图;
图2是本实用新型实施例一提供的一种单体电池的爆炸图;
图3是本实用新型实施例一提供的盖板件的俯视图;
图4是本实用新型实施例二提供的一种单体电池的爆炸图;
图5是本实用新型实施例三提供的一种单体电池的爆炸图;
图6是本实用新型实施例三提供的盖板件的俯视图;
图7是本实用新型实施例三提供的顶盖的俯视图;
图8是本实用新型实施例四提供的一种单体电池的爆炸图;
图9是本实用新型实施例五提供的一种单体电池的爆炸图;
图10是本实用新型实施例五提供的一种单体电池的壳体的仰视图;
图11是本实用新型实施例六提供的一种单体电池的爆炸图。
图中,1、壳体;11、容纳腔;101、第一壳面;102、开口;
2、盖板件;21、绝缘件;22、第一极柱;23、顶盖;231、安装孔;
3、电芯;31、第一极耳;32、第二极耳;
6、防爆阀;7、注液孔;8、第二极柱;
Z、第一方向;X、第二方向;Y、第三方向。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型,但不用来限制本实用新型的范围。
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。
在本实用新型中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
除非另有定义,本申请所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同;本申请中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本申请;本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。
在本申请中提及“实施例”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。
在本申请的实施例中,相同的附图标记表示相同的部件,并且为了简洁,在不同实施例中,省略对相同部件的详细说明。应理解,附图示出的本申请实施例中的各种部件的厚度、长宽等尺寸,以及集成装置的整体厚度、长宽等尺寸仅为示例性说明,而不应对本申请构成任何限定。
本申请中,单体电池可以包括锂离子二次电池、锂离子一次电池、锂硫电池、钠离子电池或镁离子电池等,本申请实施例对此并不限定。单体电池可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等,本申请实施例对此也不限定。单体电池一般按封装的方式分成三种:柱形单体电池、方形单体电池和软包单体电池,本申请实施例对此也不限定。
实施例一
参阅图1-2,本实用新型实施例一提供的一种单体电池,包括壳体1、盖板件2和电芯3。
壳体1材质为导电材质,壳体1可以由银、铜、铁、铝、银合金、铜合金、铁合金、铝合金等具有良好导电性能的导电材质制成。
参阅图1和图2,壳体1包括第一壳面101,壳体1远离第一壳面101的一端敞开形成开口102。壳体1具有两两相交的第一方向Z、第二方向X和第三方向Y。
在一些实施方式中,第一方向Z、第二方向X和第三方向Y两两垂直。
壳体1可以是多种形状,比如,圆柱体、长方体等。壳体1的形状可根据电芯3的具体形状来确定。比如,若电芯3为圆柱体结构,则可选用为圆柱体壳体;若电芯3为长方体结构,则可选用长方体壳体。
参阅图1、图2和图3,盖板件2封盖于开口102并与壳体1相连接以形成容纳腔11。盖板件2包括绝缘件21和第一极柱22,绝缘件21设于壳体1和第一极柱22之间,以使壳体1与第一极柱22绝缘设置。
在本实施例,第一极柱22盖合于开口102与壳体1形成容纳腔11,且第一极柱22通过绝缘件21和壳体1相连接以防止壳体1和第一极柱22出现短接,与传统的电池盖板设计不同,本实施例提供的单体电池将第一极柱22和绝缘件21直接作为电池盖板,而没有另外设计电池顶盖。
第一极柱22为板状结构。
绝缘件21为套装在盖板件2的外侧壁上的环状结构。
绝缘件21可以由塑胶、绝缘树脂、玻璃、云母、橡胶等绝缘材质制成。
参阅图1和图2,电芯3设于容纳腔11内,电芯3在第一方向Z上相对的两端分别设有第一极耳31和第二极耳32,第一极耳31背离电芯3的一面与第一极柱22贴合并连接,第二极耳32背离电芯3的一面与第一壳面101贴合并连接。
在本实施例中,电芯3为叠片型电芯。
在本实施例中,由于壳体1由导电材质制成并通过第一壳面101与第二极耳32相连接,因此壳体1起到了与第一极柱22的极性相反的极柱作用,与传统的需要设置两个极性不同的电池极柱的设计不同,本实施例的单体电池的壳体1直接作为电池极柱,而不用在壳体1或盖板件2上另外安装与第一极柱22的极性相反的极柱,减少了电池的装配工序。
进一步地,在本实施例中,第一极柱22为负极极柱,壳体1为起到正极极柱作用的正极壳体。
结合图1和图2理解,第一方向Z与第一平面相交,第一平面是第二方向X和第三方向Y相交所形成的平面,沿第一方向Z,电芯3在第一平面的投影面积为a,第一极耳31在第一平面的投影面积为b,第一极柱22在第一平面的投影面积为c,第二极耳32在第一平面的投影面积为d,满足:0.3a≤b<a,b≤c,0.3a≤d<a。
可以理解的是,当电芯3在第一平面的投影是方形时,可以通过直尺、卷尺等任意长度测量工具测量该电芯投影的长度和宽度,再通过方形的面积计算公式(方形面积=长度*宽度)计算出该电芯投影的面积。
当电芯3在第一平面的投影是圆形时,可以通过直尺、卷尺等任意长度测量工具测量该电芯投影的半径,再通过圆形的面积计算公式(圆形面积=π*半径*半径)。
以此类推,当电芯3在第一平面的投影为任意形状时,可以通过对应该电芯投影的具体形状的面积计算公式计算出该电芯投影的面积。
依次类推,第一极耳31、第一极柱22和第二极耳32等任意结构在第一平面的投影面积均可以通过对应该投影的具体形状的面积计算公式计算出该投影的面积。
在其中一些实施方式中,还满足:b=d。
采用0.3a≤b<a,使第一极耳31沿第一方向Z在第一平面的投影面积与电芯3沿第一方向Z在第一平面的投影面积的比值大于一定值,能够使得第一极耳31获得较大的换热面积并能够快速地导出电芯3的热量,以提升单体电池充放电时第一极耳31的散热效率,同时采用b≤c,既能够使得第一极耳31与第一极柱22充分连接,以使第一极耳31不具有不与第一极柱22相连接的多余段,又能够使得第一极柱22获得较大的换热面积以能够快速地将第一极耳31的热量导出至容纳腔11的外部,以提升第一极柱22的散热效率;因此通过第一极耳31和第一极柱22协同配合,能够将电芯3的热量快递地传导至容纳腔11的外部,提升电池的散热效率,有利于及时排出电芯的热量,避免热量累积在电芯内部。
采用0.3a≤d<a,使第二极耳32沿第一方向Z在第一平面的投影面积与电芯3沿第一方向Z在第一平面的投影面积的比值大于一定值,能够使得第二极耳32获得较大的换热面积,从而使电芯3的热量能够快速地传递至第二极耳32上,以提升第二极耳32的散热效率。
当壳体1由导电性能好和导热性能好的材料制成,如银、铜、铁、铝、银合金、铜合金、铁合金、铝合金等导电性能好和导热性能好的材料,壳体1能够将第二极耳32的热量快速导出至容纳腔11的外部,以提升电池的散热效率。
在本实施例中,电芯3在第一平面的投影面积为a,第一极柱22在第一平面的投影面积为c,满足:a≤c。
在其他一些实施方式中,还可以满足:a>c。
在本实施例中,第一方向Z与第一平面互相垂直。
在其他一些实施方式中,第一方向Z与第一平面相交并倾斜。
当第一方向Z与第一平面相交并互相垂直时,电芯3、第一极耳31、第一极柱22和第二极耳32在第一平面的投影为正投影,电芯3、第一极耳31、第一极柱22和第二极耳32在第一平面的投影面积为它们投影在第一平面上的实际面积,满足:0.3a≤b<a,b≤c,0.3a≤d<a。
当第一方向Z与第一平面相交并倾斜时,电芯3、第一极耳31、第一极柱22和第二极耳32在第一平面的投影为斜投影,电芯3、第一极耳31、第一极柱22和第二极耳32在第一平面的投影面积为它们按照同一比例系数投影在第一平面上的缩小面积,由于电芯3、第一极耳31、第一极柱22和第二极耳32按照相同比例缩放于第一平面上,因此电芯3、第一极耳31、第一极柱22和第二极耳32仍满足:0.3a≤b<a,b≤c,0.3a≤d<a。
在其他一些实施方式中,0.4a≤b<a,0.5a≤b<a,0.6a≤b<a,0.7a≤b<a,0.8a≤b<a,0.9a≤b<a。
在其他一些实施方式中,b<c,1.1b≤c,1.2b≤c,1.3b≤c,1.4b≤c,1.5b≤c。
在其他一些实施方式中,0.4a≤d<a,0.5a≤d<a,0.6a≤d<a,0.7a≤d<a,0.8a≤d<a,0.9a≤d<a。
参阅图2,本实施例所提供的单体电池还包括防爆阀6,防爆阀6安装于壳体1除第一壳面101的任一面上。采用该设计既能够使得第二极耳32与第一壳面101充分连接,以避免第二极耳32具有不与第一壳面101相连接的多余段,也有利于第一壳面101将第二极耳32的热量快速导出至容纳腔11的外部。
在其他一些实施方式中,防爆阀6还可以安装在第一壳面101上。
参阅图2,还包括注液孔7,注液孔7设于壳体1除第一壳面101的任一面上。采用该设计使得第二极耳32连接于第一壳面101的任意位置处,既能够有利于电芯3的摆放,也能够使得第二极耳32与第一壳面101充分连接,以避免第二极耳32具有不与第一壳面101相连接的多余段,还能够有利于第一壳面101将第二极耳32的热量快速导出至容纳腔11的外部。
通过将防爆阀6和注液孔7设置在壳体1上,而不是设置在盖板件2上,可以使第一极柱22尽可能地获得更大的换热面积,以尽可能提升第一极柱22的散热效率。
在本实施例中,注液孔7与防爆阀6设置在壳体1的同一面上。
在其他一些实施方式中,防爆阀6还可以安装在第一壳面101上。
实施例二
参阅图4,与实施例一不同的是,电芯3为卷绕型电芯。
实施例三
参阅图5-图7,与实施例一不同的是,盖板件2还包括与壳体1相连接的顶盖23,顶盖23设有沿第一方向Z贯穿的安装孔231,第一极柱22安装于安装孔231内;绝缘件21设于安装孔231的孔壁和第一极柱22的侧壁之间,第一极柱22的一面与第一极耳31贴合并连接,背离第一极耳31的一面位于容纳腔11的外部。
在本实施例中,第一方向Z与第一平面相交,沿第一方向Z,电芯3在第一平面的投影面积为a,第一极耳31在第一平面的投影面积为b,第一极柱22在第一平面的投影面积为c,第二极耳32在第一平面的投影面积为d,满足:0.3a≤b<a,b≤c,0.3a≤d<a,c≤a。
在其他一些实施方式中,a<c。
实施例四
参阅图8,与实施例三不同的是,电芯3为卷绕型电芯。
实施例五
参阅图9和图10,与实施例一不同的是,单体电池还包括第二极柱8,壳体1的材质为绝缘材质,第二极柱8安装于第一壳面101并与第二极耳32相连接。
第一极柱22为能够遮盖开口102的板状结构;与传统的需要设计电池顶盖再在电池顶盖安装极柱的设计方式不同,本申请的第一极柱22就是电池顶盖本身,直接封盖于开口102并与壳体1形成容纳腔11,同时由于壳体1的材质为绝缘材质,第一极柱22也无需另外加装绝缘部件以与壳体1绝缘设置。
第二极柱8为板状结构,且第二极柱8的一面与第二极耳32贴合并连接,第二极柱8背离第二极耳32的一面位于容纳腔11的外部。
在本实施例中,第一极柱22为负极极柱,第二极柱8为正极极柱。
在其他一些实施方式中,第一极柱22为正极极柱,第二极柱8为负极极柱。
在本实施例中,第一方向Z与第一平面相交,沿第一方向Z,电芯3在第一平面的投影面积为a,第一极耳31在第一平面的投影面积为b,第一极柱22在第一平面的投影面积为c,第二极耳32在第一平面的投影面积为d,第一壳面101在第一平面的投影面积为e,第二极柱8在第一平面的投影面积为f,满足:0.3a≤b<a,b<c,0.3a≤d<a,0.3e≤f<e,a<e。
在本实施例中,还满足:a<c。
在其中一些实施方式中,还满足:d≤f。
在其他一些实施方式中,0.4e≤f<e,0.5e≤f<e,0.6e≤f<e,0.7e≤f<e,0.8e≤f<e,0.9e≤f<e。
采用0.3a≤b<a,b<c,能够使第一极耳31和第一极柱22获得较大的换热面积,以使得电芯3的热量能够沿第一极耳31和第一极柱22快速地传导至容纳腔11的外部,提升电池的散热效率,及时排出电芯3的热量,避免热量累积在电芯3内部。
采用0.3a≤d<a,0.3e≤f<e,a<e,能够使第二极耳32和第二极柱8获得较大的换热面积,以使得电芯3的热量能够沿第二极耳32和第二极柱8快速地传导至容纳腔11的外部,提升电池的散热效率,及时排出电芯3的热量,避免热量累积在电芯内部。
壳体1可以由塑胶、玻璃、云母、绝缘树脂等绝缘材料制成。
在本实施例中,防爆阀6和注液孔7设置在壳体1除第一壳面101的任一面上。采用该设计能够使第二极柱8的面积尽可能地接近于第一壳面101的面积,以使得第二极柱8尽可能地获得更大的换热面积,以使第二极柱8能够尽可能地将第二极耳32的热量快速导出至容纳腔11的外部,以提升电池的散热效率。
实施例五
参阅图11,与实施例三不同的是,防爆阀6和注液孔7设置在顶盖23上。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型技术原理的前提下,还可以做出若干改进和替换,这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种单体电池,其特征在于,包括:
壳体(1),一端敞开形成开口(102),所述壳体(1)具有两两相交的第一方向(Z)、第二方向(X)和第三方向(Y);
盖板件(2),封盖于所述开口(102)并与所述壳体(1)相连接以形成容纳腔(11);所述盖板件(2)包括第一极柱(22),所述第一极柱(22)与所述壳体(1)绝缘设置;
电芯(3),设于所述容纳腔(11)内,所述电芯(3)在第一方向(Z)上相对的两端分别设有第一极耳(31)和第二极耳(32),所述第一极耳(31)与所述第一极柱(22)连接,所述第二极耳(32)与所述壳体(1)相连接;
其中,所述第一方向(Z)与第一平面相交,所述第一平面是所述第二方向(X)和所述第三方向(Y)相交所形成的平面,沿所述第一方向(Z),所述电芯(3)在所述第一平面的投影面积为a,所述第一极耳(31)在所述第一平面的投影面积为b,所述第一极柱(22)在所述第一平面的投影面积为c,满足:0.3a≤b<a,b≤c。
2.根据权利要求1所述的单体电池,其特征在于,所述第一方向(Z)与所述第一平面互相垂直。
3.根据权利要求1所述的单体电池,其特征在于,所述壳体(1)的材质为导电材质,所述壳体(1)包括与所述第二极耳(32)背离所述电芯(3)的一面相对布置的第一壳面(101),所述第一壳面(101)与所述第二极耳(32)相连接;
所述盖板件(2)还包括绝缘件(21),所述绝缘件(21)设于所述壳体(1)和所述第一极柱(22)之间,以使所述壳体(1)与所述第一极柱(22)绝缘设置。
4.根据权利要求3所述的单体电池,其特征在于,所述盖板件(2)还包括与所述壳体(1)相连接的顶盖(23),所述顶盖(23)设有沿所述第一方向(Z)贯穿的安装孔(231),所述第一极柱(22)安装于所述安装孔(231)内;所述绝缘件(21)设于所述安装孔(231)的孔壁和所述第一极柱(22)的侧壁之间。
5.根据权利要求1所述的单体电池,其特征在于,还包括第二极柱(8),所述壳体(1)的材质为绝缘材质,所述壳体(1)包括与第二极耳(32)背离所述电芯(3)的一面相对布置的第一壳面(101),所述第二极柱(8)安装于所述第一壳面(101)并与所述第二极耳(32)相连接。
6.根据权利要求5所述的单体电池,其特征在于,沿所述第一方向(Z),所述电芯(3)在所述第一平面的投影面积为a,所述第一壳面(101)在所述第一平面的投影面积为e,所述第二极柱(8)在所述第一平面的投影面积为f,满足:0.3e≤f<e,a<e。
7.根据权利要求1-6任一项所述的单体电池,其特征在于,沿所述第一方向(Z),所述电芯(3)在所述第一平面的投影面积为a,所述第二极耳(32)在所述第一平面的投影面积为d,满足:0.3a≤d<a。
8.根据权利要求3-6任一项所述的单体电池,其特征在于,还包括防爆阀(6),所述防爆阀(6)安装于所述壳体(1)除所述第一壳面(101)的任一面上。
9.根据权利要求3-6任一项所述的单体电池,其特征在于,还包括注液孔(7),所述注液孔(7)设于所述壳体(1)除所述第一壳面(101)的任一面上。
10.根据权利要求1所述的单体电池,其特征在于,所述电芯(3)为叠片型电芯或卷绕型电芯。
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