JP2004022502A - 電池の注液方法、電池の注液装置、および、電池 - Google Patents
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Abstract
【課題】速やかに電池に電解液を注液することができる電池の注液方法、電池の注液装置、および、電池を提供すること。
【解決手段】内部に二次電池２０が収容されるデシケータ（容器）１と、該デシケータ１内を加圧・減圧するポンプ３と、二次電池２０に注液される電解液が収容された液タンク２とを備え、前記デシケータ１内の電池の上方に設けられたノズル７から電解液を滴下することで前記デシケータ１内に電解液を注液する電池の注液装置を用いた注液方法において、前記ポンプ３で前記デシケータ１を減圧して大気との間で圧力差を生じさせ、該圧力差を用いて前記液タンク２中の電解液を前記ノズル７から滴下させて二次電池２０に注液し、次いで前記ポンプ３を用いて前記デシケータ１内の圧力を変化させて二次電池２０内部の泡を除去する。
【選択図】 図１
【解決手段】内部に二次電池２０が収容されるデシケータ（容器）１と、該デシケータ１内を加圧・減圧するポンプ３と、二次電池２０に注液される電解液が収容された液タンク２とを備え、前記デシケータ１内の電池の上方に設けられたノズル７から電解液を滴下することで前記デシケータ１内に電解液を注液する電池の注液装置を用いた注液方法において、前記ポンプ３で前記デシケータ１を減圧して大気との間で圧力差を生じさせ、該圧力差を用いて前記液タンク２中の電解液を前記ノズル７から滴下させて二次電池２０に注液し、次いで前記ポンプ３を用いて前記デシケータ１内の圧力を変化させて二次電池２０内部の泡を除去する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二次電池などの電池に電解液を注液するための注液方法、電池の注液装置、および，その電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４において、符号２０は箱型のリチウム二次電池である。ここで、図中の符号３１は電池容器、３２は正極、３３は負極、３４はセパレータ、３５は正極端子、３６は負極端子、３７は安全弁を示しており、電池容器３１内には電解液（図示省略）が充填されている。このリチウム二次電池２０では、電池容器３１内において正極３２、セパレータ３４、負極３３、セパレータ３４、正極３２、セパレータ３４、負極３３・・・の順に多数積層され、全ての正極３２及び負極３３がそれぞれ並列に接続されている。また、各正極３２はその上端３２ａにおいて正極端子３５に接続され、同じく各負極３３はその上端３３ａにおいて負極端子３６にそれぞれ接続されている。すなわち、正極３２、セパレータ３４及び負極３３により構成された多数の単位電池が、電池容器３１内に全て並列に接続された構成となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような二次電池を製造する際には、内部に上記電解液を満たす工程を経る。しかし、電解液注液前にはスポンジ状の電極（正極３２，負極３３）に空気が含まれており、この空気が注液の際に泡となって電極内または電極周囲に留まるため、電解液面を押し上げ、注液口から電解液が溢れやすい。このため、泡が消えるまで待つ必要があったために注液に時間がかかってしまうという問題があった。
【０００４】
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、速やかに電解液を注液することができる電池の注液方法、電池の注液装置、および、電池を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、内部に電池が収容される容器と、該容器内を加圧・減圧するポンプと、電池に注液される電解液が収容された液タンクとを備え、前記容器内の電池の上方から電解液を流出させることで前記容器内に電解液を注液する電池の注液装置を用いた注液方法において、前記ポンプで前記容器を減圧して大気との間で圧力差を生じさせ、該圧力差を用いて前記液タンク中の電解液を流出させて電池に注液し、次いで前記ポンプを用いて前記容器内の圧力を変動させ、その後再び上記減圧状態に戻して注液を行うことを特徴とする。
【０００６】
この発明においては、電解液注液用のポンプを用い、容器内の圧力を変動（加圧または減圧）させることで、泡の大きさが変化する。これによって、電池内に発生した泡が電極外に排出され、または消滅することで、泡を速やかに除去することができる。
泡が除去された後、十分な量の電解液が電池内に注液されるまで、上記工程を繰り返せばよい。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電池の注液方法において、前記容器内において電池を５度から４５度の範囲で傾斜させた状態で注液を行うことを特徴とする。
【０００８】
この発明においては、電池が傾斜していることで、電極内部に残った空気を効率よく電池外に逃がすことができる。
【０００９】
請求項３に記載の電池の注液装置は、内部に電池が収容される容器と、電池に注液される電解液が収容された液タンクと、前記容器を減圧して大気との間で圧力差を生じさせ、該圧力差を用いて前記液タンク中の電解液を流出させて電池に注液するポンプとを備えた電池の注液装置において、前記ポンプを制御して前記容器内の圧力を変動させることで前記電池内に発生した泡を除去する制御装置が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
この発明においては、電解液注液用のポンプを用い、容器内の圧力を変動（加圧・減圧）させることで、泡の大きさが変化する。これによって、電池内に発生した泡が電極外に排出され、または消滅することで、泡を速やかに除去することができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の電池の注液装置において、前記容器内で、電池が５度から４５度の範囲で傾斜した状態で注液されることを特徴とする。
【００１２】
この発明においては、電池が傾斜していることで、電極内部に残った空気を効率よく電池外に逃がすことができる。
【００１３】
請求項５に記載の電池の注液装置は、電池が５度から４５度の範囲で傾けられた状態で支持され、この状態で前記電池内部に電解液が注液されることを特徴とする。
【００１４】
この発明においては、電池が傾斜していることで、電極内部に残った空気を効率よく電池外に逃がすことができる。
【００１５】
請求項６に記載の電池容器は、上面に電解液注液用の注液口が設けられている電池において、前記注液口は、上面端部に設けられていることを特徴とする。
【００１６】
この発明においては、注液口が設けられている上面端部が上方となるように電池容器を傾斜させて電解液を注液する。これによって、電池容器から泡を溢れにくくすることができる。
【００１７】
請求項７に記載の電池は、請求項１または請求項２の方法で電解液を注液することを特徴とする。
【００１８】
この発明においては、泡を速やかに除去し、また電極内部に残った空気を効率よく電池外に逃がして電池に注液を行うことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１に示したものは、本発明の一実施形態として示した二次電池の注液装置である。この装置において、符号１は内部に二次電池２０が収容されるデシケータ（容器）、２は二次電池２０に注液される電解液が収容された液タンク、３はデシケータ１を加圧・減圧するポンプである。
液タンク２に収容された電解液は、注液量を計測する流量計５，電解液の流動を開閉するバルブ６、およびノズル７を経て、下方に置かれた二次電池２０に向かって注液されるようになっている。二次電池２０には上面に注液口２１が設けられており、この注液口２１から電解液が二次電池２０内に注液されるようになっている。
【００２０】
符号１０はシーケンサ（制御装置）であり、一連の注液動作を制御する装置である。具体的には、シーケンサ１０は、デシケータ１内の圧力を計測する圧力計１１の検出出力に基づき、流量計５，バルブ６，ポンプ３、および、ポンプ３とデシケータ１とを連通させる連通路１２のバルブ１３を制御するようになっている。
【００２１】
さて、このように構成された本実施形態の二次電池の注液装置は、以下のように動作する。なお、以下の動作はシーケンサ１０によって制御される。
まず、ポンプ３によって、デシケータ１内を減圧する。次いで、バルブ６を開として液タンク２内の電解液をノズル７を介して二次電池２０内に注液する。なお、液タンク２内の電解液は自重だけでは落下せず、ポンプ３によって容器を減圧して大気との間で圧力差を生じさせ、該圧力差を用いて前記液タンク中の電解液を前記ノズル９から滴下させることで、注液が行われるようになっている。
【００２２】
次いで、注液を停止する。注液においては、電極から泡が発生するが、この泡は消滅しにくい。そこで、停止後所定時間後（例えば１０分後）にデシケータ１内の圧力をポンプ３によって加圧またはさらに減圧させる。こうすることで、泡の大きさが変化する。これによって、電池内に発生した泡が電極外に排出され、または消滅することで、泡を速やかに除去することができる。なお、加圧する場合には常圧に戻すこととしてもよい。
【００２３】
その後、前記注液時の減圧状態に戻して再び注液を行う。そして、電池２０内に必要な電解液が満たされるまで、上記行程を繰り返す。
このように、発生した泡を素早く消滅させることができ、注液を迅速に完了することができる。また、泡を除去するためにデシケータ１内の圧力を加圧・減圧するポンプ３は、注液を行うためのポンプと同じものであるから、別個のポンプを設ける必要はない。
【００２４】
次に、上記実施形態の変形例としての第２実施形態について説明する。
図２に示すように、二次電池２０の重量を計測する重量計１５の上に載せておく。重量計１５の検出結果はシーケンサ１０に与えられるようになっている。他の構成は上記の実施形態（図１）と同じである。
本変形例においては、注液過程において二次電池２０の重量がシーケンサ１０に入力されることで、二次電池２０に対する注液量を算出することができ、注液終了のタイミングを計ることができる。
【００２５】
さらに、上記各実施形態の変形例として、以下の第３実施形態としてもよい。
図３において、デシケータ１の内部には、二次電池２０’を傾斜させた状態で支持する支持台１７が設けられている。この支持台１７が二次電池２０’を支持する傾斜角度は、５度以上４５度以下の範囲とする。
また、二次電池２０’の電池容器２５には、上面に注液口２６が設けられているが、この注液口２６は傾斜させた二次電池２０’の上部となるように上面端部に設けられている。
【００２６】
このように二次電池２０’が傾斜していることで、電極内部に残った空気を効率よく電池外に逃がすことができ、注液を迅速に行うことができる。そして、注液口２６が二次電池２０’の上面端部に設けられているから、二次電池２０’から電解液が溢れにくい。
【００２７】
なお、上記各実施形態においては電池として二次電池を例に示したが、電解液を注液する電池であえればいかなる電池でもよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては以下の効果を得ることができる。
請求項１に記載の発明によれば、電解液注液用のポンプを用い、容器内の圧力を加圧・減圧させることで、電池内に発生した泡が電極外に排出され、または消滅することで、泡を速やかに除去することができる。この結果、迅速に注液を行うことができる。
請求項２に記載の発明によれば、電池が傾斜していることで、電極内部に残った空気を効率よく電池外に逃がすことができる。したがって電解液の注液を迅速に行うことができる。
【００２９】
請求項３に記載の発明によれば、電解液注液用のポンプを用い、容器内の圧力を加圧・減圧させることで、電池内に発生した泡が電極外に排出され、または消滅することで、泡を速やかに除去することができる。この結果、迅速に注液を行うことができる。
請求項４に記載の発明によれば、電池が傾斜していることで、電極内部に残った空気を効率よく電池外に逃がすことができる。したがって電解液の注液を迅速に行うことができる。
【００３０】
請求項５に記載の発明によれば、電池が傾斜していることで、電極内部に残った空気を効率よく電池外に逃がすことができる。したがって電解液の注液を迅速に行うことができる。
請求項６に記載の発明によれば、電池が傾斜していることで、電極内部に残った空気を効率よく電池外に逃がすことができる。したがって電解液の注液を迅速に行うことができる。
請求項７に記載の発明によれば、注液口が設けられている上面端部が上方となるように電池容器を傾斜させて電解液を注液する。これによって、電池容器から泡を溢れにくくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態として示した二次電池の注液装置を示した概略構成図である。
【図２】本発明の第２実施形態として示した二次電池の注液装置を示した概略構成図である。
【図３】本発明の第３実施形態として示した二次電池の注液装置を示した概略構成図である。
【図４】二次電池の構成を示した一部を破断した斜視図である。
【符号の説明】
１ デシケータ（容器）
２ 液タンク
３ ポンプ
１０ シーケンサ（制御装置）
２０ 二次電池（電池）
２５ 電池容器
【発明の属する技術分野】
本発明は、二次電池などの電池に電解液を注液するための注液方法、電池の注液装置、および，その電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４において、符号２０は箱型のリチウム二次電池である。ここで、図中の符号３１は電池容器、３２は正極、３３は負極、３４はセパレータ、３５は正極端子、３６は負極端子、３７は安全弁を示しており、電池容器３１内には電解液（図示省略）が充填されている。このリチウム二次電池２０では、電池容器３１内において正極３２、セパレータ３４、負極３３、セパレータ３４、正極３２、セパレータ３４、負極３３・・・の順に多数積層され、全ての正極３２及び負極３３がそれぞれ並列に接続されている。また、各正極３２はその上端３２ａにおいて正極端子３５に接続され、同じく各負極３３はその上端３３ａにおいて負極端子３６にそれぞれ接続されている。すなわち、正極３２、セパレータ３４及び負極３３により構成された多数の単位電池が、電池容器３１内に全て並列に接続された構成となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような二次電池を製造する際には、内部に上記電解液を満たす工程を経る。しかし、電解液注液前にはスポンジ状の電極（正極３２，負極３３）に空気が含まれており、この空気が注液の際に泡となって電極内または電極周囲に留まるため、電解液面を押し上げ、注液口から電解液が溢れやすい。このため、泡が消えるまで待つ必要があったために注液に時間がかかってしまうという問題があった。
【０００４】
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、速やかに電解液を注液することができる電池の注液方法、電池の注液装置、および、電池を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、内部に電池が収容される容器と、該容器内を加圧・減圧するポンプと、電池に注液される電解液が収容された液タンクとを備え、前記容器内の電池の上方から電解液を流出させることで前記容器内に電解液を注液する電池の注液装置を用いた注液方法において、前記ポンプで前記容器を減圧して大気との間で圧力差を生じさせ、該圧力差を用いて前記液タンク中の電解液を流出させて電池に注液し、次いで前記ポンプを用いて前記容器内の圧力を変動させ、その後再び上記減圧状態に戻して注液を行うことを特徴とする。
【０００６】
この発明においては、電解液注液用のポンプを用い、容器内の圧力を変動（加圧または減圧）させることで、泡の大きさが変化する。これによって、電池内に発生した泡が電極外に排出され、または消滅することで、泡を速やかに除去することができる。
泡が除去された後、十分な量の電解液が電池内に注液されるまで、上記工程を繰り返せばよい。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電池の注液方法において、前記容器内において電池を５度から４５度の範囲で傾斜させた状態で注液を行うことを特徴とする。
【０００８】
この発明においては、電池が傾斜していることで、電極内部に残った空気を効率よく電池外に逃がすことができる。
【０００９】
請求項３に記載の電池の注液装置は、内部に電池が収容される容器と、電池に注液される電解液が収容された液タンクと、前記容器を減圧して大気との間で圧力差を生じさせ、該圧力差を用いて前記液タンク中の電解液を流出させて電池に注液するポンプとを備えた電池の注液装置において、前記ポンプを制御して前記容器内の圧力を変動させることで前記電池内に発生した泡を除去する制御装置が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
この発明においては、電解液注液用のポンプを用い、容器内の圧力を変動（加圧・減圧）させることで、泡の大きさが変化する。これによって、電池内に発生した泡が電極外に排出され、または消滅することで、泡を速やかに除去することができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の電池の注液装置において、前記容器内で、電池が５度から４５度の範囲で傾斜した状態で注液されることを特徴とする。
【００１２】
この発明においては、電池が傾斜していることで、電極内部に残った空気を効率よく電池外に逃がすことができる。
【００１３】
請求項５に記載の電池の注液装置は、電池が５度から４５度の範囲で傾けられた状態で支持され、この状態で前記電池内部に電解液が注液されることを特徴とする。
【００１４】
この発明においては、電池が傾斜していることで、電極内部に残った空気を効率よく電池外に逃がすことができる。
【００１５】
請求項６に記載の電池容器は、上面に電解液注液用の注液口が設けられている電池において、前記注液口は、上面端部に設けられていることを特徴とする。
【００１６】
この発明においては、注液口が設けられている上面端部が上方となるように電池容器を傾斜させて電解液を注液する。これによって、電池容器から泡を溢れにくくすることができる。
【００１７】
請求項７に記載の電池は、請求項１または請求項２の方法で電解液を注液することを特徴とする。
【００１８】
この発明においては、泡を速やかに除去し、また電極内部に残った空気を効率よく電池外に逃がして電池に注液を行うことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１に示したものは、本発明の一実施形態として示した二次電池の注液装置である。この装置において、符号１は内部に二次電池２０が収容されるデシケータ（容器）、２は二次電池２０に注液される電解液が収容された液タンク、３はデシケータ１を加圧・減圧するポンプである。
液タンク２に収容された電解液は、注液量を計測する流量計５，電解液の流動を開閉するバルブ６、およびノズル７を経て、下方に置かれた二次電池２０に向かって注液されるようになっている。二次電池２０には上面に注液口２１が設けられており、この注液口２１から電解液が二次電池２０内に注液されるようになっている。
【００２０】
符号１０はシーケンサ（制御装置）であり、一連の注液動作を制御する装置である。具体的には、シーケンサ１０は、デシケータ１内の圧力を計測する圧力計１１の検出出力に基づき、流量計５，バルブ６，ポンプ３、および、ポンプ３とデシケータ１とを連通させる連通路１２のバルブ１３を制御するようになっている。
【００２１】
さて、このように構成された本実施形態の二次電池の注液装置は、以下のように動作する。なお、以下の動作はシーケンサ１０によって制御される。
まず、ポンプ３によって、デシケータ１内を減圧する。次いで、バルブ６を開として液タンク２内の電解液をノズル７を介して二次電池２０内に注液する。なお、液タンク２内の電解液は自重だけでは落下せず、ポンプ３によって容器を減圧して大気との間で圧力差を生じさせ、該圧力差を用いて前記液タンク中の電解液を前記ノズル９から滴下させることで、注液が行われるようになっている。
【００２２】
次いで、注液を停止する。注液においては、電極から泡が発生するが、この泡は消滅しにくい。そこで、停止後所定時間後（例えば１０分後）にデシケータ１内の圧力をポンプ３によって加圧またはさらに減圧させる。こうすることで、泡の大きさが変化する。これによって、電池内に発生した泡が電極外に排出され、または消滅することで、泡を速やかに除去することができる。なお、加圧する場合には常圧に戻すこととしてもよい。
【００２３】
その後、前記注液時の減圧状態に戻して再び注液を行う。そして、電池２０内に必要な電解液が満たされるまで、上記行程を繰り返す。
このように、発生した泡を素早く消滅させることができ、注液を迅速に完了することができる。また、泡を除去するためにデシケータ１内の圧力を加圧・減圧するポンプ３は、注液を行うためのポンプと同じものであるから、別個のポンプを設ける必要はない。
【００２４】
次に、上記実施形態の変形例としての第２実施形態について説明する。
図２に示すように、二次電池２０の重量を計測する重量計１５の上に載せておく。重量計１５の検出結果はシーケンサ１０に与えられるようになっている。他の構成は上記の実施形態（図１）と同じである。
本変形例においては、注液過程において二次電池２０の重量がシーケンサ１０に入力されることで、二次電池２０に対する注液量を算出することができ、注液終了のタイミングを計ることができる。
【００２５】
さらに、上記各実施形態の変形例として、以下の第３実施形態としてもよい。
図３において、デシケータ１の内部には、二次電池２０’を傾斜させた状態で支持する支持台１７が設けられている。この支持台１７が二次電池２０’を支持する傾斜角度は、５度以上４５度以下の範囲とする。
また、二次電池２０’の電池容器２５には、上面に注液口２６が設けられているが、この注液口２６は傾斜させた二次電池２０’の上部となるように上面端部に設けられている。
【００２６】
このように二次電池２０’が傾斜していることで、電極内部に残った空気を効率よく電池外に逃がすことができ、注液を迅速に行うことができる。そして、注液口２６が二次電池２０’の上面端部に設けられているから、二次電池２０’から電解液が溢れにくい。
【００２７】
なお、上記各実施形態においては電池として二次電池を例に示したが、電解液を注液する電池であえればいかなる電池でもよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては以下の効果を得ることができる。
請求項１に記載の発明によれば、電解液注液用のポンプを用い、容器内の圧力を加圧・減圧させることで、電池内に発生した泡が電極外に排出され、または消滅することで、泡を速やかに除去することができる。この結果、迅速に注液を行うことができる。
請求項２に記載の発明によれば、電池が傾斜していることで、電極内部に残った空気を効率よく電池外に逃がすことができる。したがって電解液の注液を迅速に行うことができる。
【００２９】
請求項３に記載の発明によれば、電解液注液用のポンプを用い、容器内の圧力を加圧・減圧させることで、電池内に発生した泡が電極外に排出され、または消滅することで、泡を速やかに除去することができる。この結果、迅速に注液を行うことができる。
請求項４に記載の発明によれば、電池が傾斜していることで、電極内部に残った空気を効率よく電池外に逃がすことができる。したがって電解液の注液を迅速に行うことができる。
【００３０】
請求項５に記載の発明によれば、電池が傾斜していることで、電極内部に残った空気を効率よく電池外に逃がすことができる。したがって電解液の注液を迅速に行うことができる。
請求項６に記載の発明によれば、電池が傾斜していることで、電極内部に残った空気を効率よく電池外に逃がすことができる。したがって電解液の注液を迅速に行うことができる。
請求項７に記載の発明によれば、注液口が設けられている上面端部が上方となるように電池容器を傾斜させて電解液を注液する。これによって、電池容器から泡を溢れにくくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態として示した二次電池の注液装置を示した概略構成図である。
【図２】本発明の第２実施形態として示した二次電池の注液装置を示した概略構成図である。
【図３】本発明の第３実施形態として示した二次電池の注液装置を示した概略構成図である。
【図４】二次電池の構成を示した一部を破断した斜視図である。
【符号の説明】
１ デシケータ（容器）
２ 液タンク
３ ポンプ
１０ シーケンサ（制御装置）
２０ 二次電池（電池）
２５ 電池容器
Claims (7)
- 内部に電池が収容される容器と、該容器内を加圧・減圧するポンプと、電池に注液される電解液が収容された液タンクとを備え、前記容器内の電池の上方から電解液を流出させることで前記容器内に電解液を注液する電池の注液装置を用いた注液方法において、
前記ポンプで前記容器を減圧して大気との間で圧力差を生じさせ、該圧力差を用いて前記液タンク中の電解液を流出させて電池に注液し、
次いで前記ポンプを用いて前記容器内の圧力を変動させ、その後再び上記減圧状態に戻して注液を行うことを特徴とする電池の注液方法。 - 請求項１に記載の電池の注液方法において、
前記容器内において電池を５度から４５度の範囲で傾斜させた状態で注液を行うことを特徴とする電池の注液方法。 - 内部に電池が収容される容器と、電池に注液される電解液が収容された液タンクと、前記容器を減圧して大気との間で圧力差を生じさせ、該圧力差を用いて前記液タンク中の電解液を流出させて電池に注液するポンプとを備えた電池の注液装置において、
前記ポンプを制御して前記容器内の圧力を変動させることで前記電池内に発生した泡を除去する制御装置が設けられていることを特徴とする電池の注液装置。 - 請求項４に記載の電池の注液装置において、
前記容器内で、電池が５度から４５度の範囲で傾斜した状態で注液されることを特徴とする電池の注液装置。 - 電池が５度から４５度の範囲で傾けられた状態で支持され、この状態で前記電池内部に電解液が注液されることを特徴とする電池の注液装置。
- 上面に電解液注液用の注液口が設けられている電池において、前記注液口は、上面端部に設けられていることを特徴とする電池。
- 請求項１または請求項２の方法で電解液を注液することを特徴とした電池。
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