JP2013232395A - バッテリー電解液混合装置（Ｍｉｘｉｎｇａｐｐａｒａｔｕｓｆｏｒｂａｔｔｅｒｙｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ） - Google Patents

バッテリー電解液混合装置（Ｍｉｘｉｎｇａｐｐａｒａｔｕｓｆｏｒｂａｔｔｅｒｙｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ） Download PDF

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Abstract

【課題】
本発明はバッテリー電解液混合装置に関するもので、詳しくはバッテリー電解液の比重の程度によって低比重と高比重に分離され層をなす成層化現象を防止するため低比重の電解液と高比重の電解液を車両の出版及び停止時に発生する慣性によって混合させるバッテリー電解液混合装置に関するものである。
【解決手段】
本発明によるバッテリー電解液混合装置は慣性によって低比重の電解液が完成によって混合装置内に流入されるようにし、反対側運動エネルギーによって混合装置内に流入される低比重の電解液が下側に移動するように管路を形成するため、低比重と高比重の電解液が混合するように極板組立体の腐食が防止され、成層化による過電圧が防止されるようにバッテリー寿命が延長される効果がある。
【選択図】図２

Description

本発明はバッテリー電解液混合装置に関するものであり、詳しくはバッテリー電解液が比重の程度によって低比重と高比重に分離され層をなす成層化現象を防止するため低比重の電解液と高比重の電解液を車両の出発及び停止時に発生する慣性によって混合させるバッテリー混合装置に関するものである。
バッテリーは化学作用によって起電力を発生させる装置であり、充電と放電の繰り返しが可能であり通常２次電池と呼ばれる。
周知のように、上記バッテリーは陽極として過酸化鉛(PbO2)、陰極として海綿状の鉛(Pb)を使用し、電解液として薄い硫黄(H2SO4)が使用される。
上記バッテリーは各々過酸化鉛と鉛から構成された陽極と陰極間の電位差を利用して電流の流れを形成し、負荷を駆動させる力を発生させる。ここで上記電解液はバッテリーのケーシング内部に固定される極板の高さより高く湛える。
上記電解液は上記ケーシング内側に注入後一定時間が経過すればバッテリーの充電と放電が反復され使用される間、比重によって低い比重を有する電解液が上層、高い比重を有する電解液が下層に沈む成層化がなされる。
このような従来の成層化は比重によって層別分離状態を意味し、これは上下間の対流作用がない状況で比重差によって発生する一般的な現象である。
しかし電解液は極板群が液流動を抑制する役割をし、上下間電解液の混合が円滑でなく成層化が発生する。すなわち、従来のバッテリーは電解液の成層化によって極板組立体下部の高比重化を招来し、高比重の硫黄溶液がより高い濃度を有するため極板の下部の腐食を促進させる問題点がある。
また、従来のバッテリーは極板組立体が位置するバッテリー下部に高比重の電解液によってバッテリーの端子電圧が実際の充電程度より高く現れうるため、このような過電圧は一定電圧へ充電電圧を調整する自動車またはその他機械装置の一般的な充電方式において充電不足をもたらしたり、充電不足状態での持続的使用もまた極板の硫黄化を加速化させ寿命を短縮させる問題点がある。
米国特許第５０３２４７６号公報 国際公開ＷＯ１９９９／０１９９２３号公報 国際公開ＷＯ１９８９／０１２３２６号公報
本発明は上記のような従来の問題点を解決するため案出されたものであり、本発明の目的は低比重と高比重に分離される電解液を車両の慣性を利用して混合させバッテリーの寿命を延長させるバッテリー電解液の混合装置を提供するところにある。
本発明は、上記のような目的を達成するため下記のような実施例を含む。
本発明の第1実施例はバッテリーの低比重電解液と下側の高比重電解液を混合させるバッテリー電解液において、上記混合装置は上方に突出する壁面として上記ケースの内側の壁面と離隔した空間を有するように設置される支持台; 上記支持台の上側から一方向に延長され底面を形成する底面; 上記底面の上面一側から上方に突出し上記底部の一側角に沿って延長される一側部; 及び上記底部の他側上面から上方に突出して上記底部の前方側角まで延長される他側部; を含み、上記一側部と他側部は末端から相互離隔した間隔をおいて形成され上記電解液が上記底部の内側に流入される入り口を形成して、上記支持台は上記バッテリーケース内側壁面と離隔するように設置されその間に上記電解液に加えられる運動エネルギーによって上記他側部と一側部の間に流入される電解液が上下方向に移動するように垂直流路を形成するのが望ましい。
本発明の第2実施例において、上記バッテリー電解液混合装置は上記一側部から上記底部の内側方向に傾斜をもって延長される壁面からなる一側傾斜部; 及び上記他側部から上記底部の内側方向に傾斜をもって延長される壁面からなる他面傾斜部をより含み、上記一側傾斜部と他側傾斜部は相互離隔された空間を間に有し相互反対方向に延長されるのが望ましい。
本発明の第3実施例において、上記他側傾斜部は上記他側部の末端から上記底部の内側方向に水平延長される壁面からなる第1他側傾斜壁; 及び上記第1他側傾斜壁から上記一側部が位置した方向に傾斜をもって延長される第2他側傾斜壁を含む。
本発明の第4実施例において、上記第2他側傾斜壁は末端が上記一側部と離隔してその間に上記電解液が流入及び流出される第1入り口を形成される。
本発明の第5実施例において、上記一側傾斜部は上記一側部から上記底部の内側に傾斜をもって延長される壁面からなる第1一側傾斜壁; 上記第1傾斜壁の末端から水平に延長される壁面からなる第2一側傾斜壁; 上記第2一側傾斜壁から上記底部の他側角方向へ傾斜をもって延長される第3一側傾斜壁を含むのが望ましい。
本発明の第6実施例において、上記第3一側傾斜部は末端が上記他側部と離隔してその間に電解液が流入される第2入り口を形成するのが望ましい。
本発明の第7実施例において、上記混合装置は上記極板組立体の外側面によって上記ケース内側に固定されることを特徴とする。
本発明の第8実施例において、上記一側傾斜部と他側傾斜部は相互離隔した間隔をもって上記底部の内側方向に延長され上記底部の上面を一つ以上の空間で区画し、その他側傾斜部は一側から上記電解液が流入される空間である第1空間部、他側から上記一側傾斜部の間に電解液が受容される第2空間部を区画し、上記一側傾斜部は上記第2空間部の反対側から上記他側部との間に上記垂直流路と円通される第3空間部を区画する。
本発明によるバッテリー電解液混合装置は慣性によって低比重の電解液が完成によって混合装置内に流入されるようにし、反対側運動エネルギーによって混合装置内に流入される低比重の電解液が下側に移動するように管路を形成するため、低比重と高比重の電解液が混合するように極板組立体の腐食が防止され、成層化による過電圧が防止されるようにバッテリー寿命が延長される効果がある。
本発明によるバッテリー電解液混合装置が具備されたバッテリーを図示した断面図である。 本発明によるバッテリー電解液混合装置を図示した斜視図である。 本発明によるバッテリー電解液混合装置の平面図である。 本発明によるバッテリー電解液混合装置の背面図である。 図4のA-A’断面図である。 本発明によるバッテリー電解液混合装置の実施例から運動エネルギーによる電解液の移動方向を図示した平面図である。 本発明によるバッテリー電解液混合装置の実施例から運動エネルギーによる電解液の移動方向を図示した側断面図である。 本発明によるバッテリー電解液混合装置の実施例から電解液が混合される過程を説明するための平面図である。 本発明によるバッテリー電解液混合装置の実施例から電解液が混合される過程を説明するための側断面図である。
以下では本発明によるバッテリー電解液混合装置の望ましい実施例を、添付した図面を参照して詳細に説明する。
図1は本発明によるバッテリー電解液混合装置が具備されたバッテリーを図示しだ断面図である。
図1を参照すれば、本発明によるバッテリー電解液混合装置はバッテリーのケース(15)の一側壁面から直立するように設置される。この際、上記バッテリーは上部を密閉させるカバー(13)と、上記カバー(13)の上面に突出して電源が入出力される極柱(14)、上記電解液の混合装置(20)と極板組立体(12)及び電解液(11)が受容されるケース(15)を具備する。
ここで上記極板組立体(12)は上記ケース(15)の内側中心部から多数個が整列して固定され電解液につかる形状である。上記極板組立体は陽極板(未図示)と陰極板(未図示)及び上記陽極板と陰極板を分離する隔離板から構成される。ここで上記隔離板は陽極板と陰極板を分離させ、上記極板組立体(12)の外面をなす。したがって上記極板組立体(12)の隔離板は上記混合装置を加圧及び固定させる。上記陰極板と陽極板及び隔離板は一般的な構成であるため図面に具体的には図示しない。
上記電解液(11)は上記ケース(15)の内側に受容され、上記極板組立体(12)が浸る高さの量が注入される。ここで上記電解液(12)は上層から比重が低い低比重の電解液(11a)と下側で比重の高い高比重の電解液(11b)で層が分けられる。
上記ケース(15)は前後左右壁面と底面が形成され上記極板組立体(12)と電解液(11)が注入された内部空間を形成し、上側で上記カバー(13)が安着して密閉される。
上記混合装置(20)は上記ケース(15)の内側から慣性によって上記電解液(11)が移動方向を考慮して上記ケース(15)の内側壁面中前面と後面に各々設置されるか又は前面と後面中ある一方だけに設置することも可能である。図示された図面と以下の説明では上記混合装置(20)が上記ケース(15)の片方壁面側に設置されることを例に挙げて説明するが、上述のように互いに向き合う両壁面すべてに設置されることも可能である。ここで上記混合装置(20)は上記極板組立体(12)の外側壁面によって加圧され上記ケース(15)の内側に固定される。
上記混合装置(20)の構成及び説明は下記では図2ないし図5を参照して説明する。
図2は本発明によるバッテリー電解液混合装置を図示した斜視図、図3は本発明によるバッテリー電解液混合装置の平面図、図4は本発明によるバッテリー電解液混合装置の背面図、図5は図4のA-A’断面図である。
図2ないし図5を参照すると、上記混合装置(20)は直立した断面をなす支持台(26)と、上記支持台(26)の上側から一側壁面をなす一側部(23)と、上記一側部(23)と反対側の壁面をなす他側部(21)と、上記支持台(26)の上側から上記一側部(23)と他側部(21)を支持して底面をなす底部(24)と、上記一側部(23)から内側方向へ傾斜するように延長された壁面をなす一側傾斜部(22)と、上記他側部(21)から内側方向へ傾斜するように延長される他側傾斜部(25)と、上記支持台(26)の内側へ下向延長されるホームとしての上記ケース(15)の内側壁面間に離隔された空間をなす垂直流路(27)を含む。
上記支持台(26)は上下方向へ垂直した断面として上記ケース(15)の内側壁面と離隔するように設置される。上記支持台(26)は上記ケース内側壁面間に上記垂直流路(27)が形成されるように上記支持台(26)が両末端から内向されるように切曲されるのが望ましい。また上記支持台(26)は反対側壁面から上記極板組立体の外面に密着して固定される。
上記垂直流路(27)は上記支持台(26)と上記ケース(15)壁面間の離隔された空間または上記支持台(26)の壁面から内向されたホームとして形成される。上記垂直流路(27)は上側と下側の低比重電解液(11a)と高比重電解液(11b)が運動エネルギーによって移動され各々下側と上側に流入されるようにする。
上記底部(24)は上記支持台(26)の上側から平らな平面をなし上面から垂直へ上方突出され各々一方向へ延長される上記一側部(23)、他側部(21)及び一側傾斜部(22)と他側傾斜部(25)を支持する。ここで上記底部(24)は上記一側部(23)と他側傾斜部(25)によって区画される第1空間部(241)と、上記一側傾斜部(22)と上記他側傾斜部(25)によって区画される第2空間部(242)と、上記他側部(21)と上記一側傾斜部(22)によって区画される第3空間部(243)に分割及び区画される。
ここで上記第1空間部(241)は上記電解液に完成によって流入される空間であり、上記第2空間部(242)は上記第1空間部(241)によって流入された電解液を保管して上記第3空間部(243)に伝達し、上記第3空間部(243)は上記第2空間部(242)及び上記他側部(21)の壁面を越えて流入される電解液(11)を保管して上記垂直流路(27)に電解液を供給する。
上記一側部(23)は上記底部(24)の一側角に沿って延長される直立した壁面からなる。ここで上記一側部(23)の末端は上記他側部(21)の末端と延長されず、上記他側部(21)の末端面と離隔され上記第1空間部(241)を形成する。
上記一側傾斜部(22)は上記一側部(23)の他側末端部から上記底部(24)の内側方向へ傾斜されるように延長される第1一側傾斜壁(221)と、上記第1一側傾斜壁(221)から上記一側部(23)が延長される方向へ水平延長される第2一側傾斜壁(222)と、上記第2一側傾斜壁(222)の末端から他側方向へ傾斜され上記他側部(21)の壁面間に離隔された空間を形成する第3一側傾斜壁(223)を含む。
すなわち、上記一側傾斜部(22)は上記第1一側傾斜壁(221)ないし第3一側傾斜壁(223)が上記一側部(23)の他側末端から順次に傾斜をなすように延長され上記一側部(23)と他側部(21)によって上記底部(24)の上面に形成された内側空間を分割するようになる。このような特徴は上記他側傾斜部(25)と一緒に後述する。
上記他側部(21)は上記一側部(23)と対向された上記底部(24)の他側角から上方突出され上記底部(24)前方まで延長される壁面として形成される。より詳しくは上記底部(24)の前面から上方突出される第1他側壁(211)と、上記一側部(23)と対向される位置から上方に突出される第2他側壁(212)を含む。
上記第1他側壁(211)は第2他側壁(212)から垂直に切曲される方向へ延長され、その末端が上記一側部(23)の末端から離隔され、上記他側傾斜部(25)の末端から連結されるように延長される。
上記第2他側壁(212)は一方末端が上記支持代(26)の上側に連結される上記底部(24)の他側角から垂直に上方突出され上記第1他側壁(211)の末端まで延長される壁面である。
上記他側傾斜部(25)は上記他側部(21)の末端から傾斜された方向へ延長される壁面を形成する。ここで上記他側傾斜部(25)は上記一側傾斜部(22)の外側、すなわち一側傾斜部(22)と離隔され上記他側部(21)の末端から上記一側部(23)に向かって傾斜されるように延長され上記第2空間部(242)を区画する。
したがって上記他側傾斜部(25)は上記他側部(21)の末端から水平に延長される第1他側傾斜壁(251)と、上記第1他側傾斜壁(251)から上記一側部(23)に向かって傾斜するように延長される第2他側傾斜壁(252)を含む。
上記第2他側傾斜壁(252)はその末端が上記一側部(23)の壁面から離隔され電解液が流入される第1入り口(a)を形成し、上記第1他側傾斜壁(251)は上記第3一側傾斜壁(223)と離隔され電解液(11)が第3空間部(243)へ伝達される通路を形成する。
ここで上記第2他側傾斜壁(252)は上記底部(24)の前方から内側へ傾斜されるように延長される壁面から形成されるため、第2他側傾斜壁(252)を基準に上記底部(24)の第1空間部(241)と上記第2空間部(242)を区画する。
ここで上記第1空間部(241)は上述したように上記底部(24)の前方一部が開放された空間として上記他側部(21)の末端と上記一側部(23)の末端間の離隔された空間間に電解液が流入され、上記第2他側傾斜壁(252)によって反対側が遮断される形状である。もちろん、上記第2他側傾斜壁(252)と一側部(23)間に第1入り口(a)が形成されるのは上述したとおりである。
そして上記第1他側傾斜壁(251)は上記他側部(21)の末端から水平に延長され外側方向へ上記第1空間部(241)を区画し、内側方向へ上記第3一側傾斜壁(223)と離隔された空間を形成し上記第2空間部(242)に流入された電解液が移動する通路を形成する。
本発明によるバッテリー電解液混合装置(20)は上記のような構成を含み、以下では上記構成を通じて達成される作用を添付された図面を参照して詳細に説明する。
図6aと6bは本発明によるバッテリー電解液混合装置(20)の実施例から運動エネルギーによる電解液の移動方向を図示した平面図と側断面図である。
図6aと6bを参照すると、本発明によるバッテリー電解液混合装置(20)は自動車の移動方向による完成を利用して上側の低比重電解液(11a)と下側の高比重電解液(11b)を混合される。
たとえば、上記ケース(15)から相互対向される両側壁面から車両の後ろ側に位置する一側壁面から上記混合装置(20)を設置する。この際、上記支持台(26)は上記ケース(15)の一側壁面に密着されるが、上記ケース(15)の壁面から離隔された空間を持つように内向されたホームからなる垂直流路(27)が形成される。この際、上記垂直流路(27)が上側が開放される。
そして上記混合装置(20)は上記電解液の水面の高さと一致する程度の高さで固定される。
ここで上記混合装置(20)は上記ケース(15)の内側に固定される極板組立体(12)の一方壁面に密着され、上記ケース(15)の内側壁面間に流路を形成する。すなわち、上記混合装置(20)は別途の固定装置なく上記極板組立体(12)の加圧によって固定される。
この際上記混合装置(20)は第1入り口(a)を通じて低比重の電解液が上記第2空間部(242)へ流入され、上記第2空間部(242)に流入された電解液が上記第2入り口(b)を通じて第3空間部(243)に流入される。そして上記垂直流路(27)と上記ケース(15)壁面間は高さによる比重の電解液がそのまま層をなして存在する。
以後車両のエンジンが駆動され一方へ移動すると、図面に図示された矢印方向へ車両が出発するか加速し、完成による運動エネルギーで上側の低比重電解液(11a)が車両の移動方向と反対側(混合装置(20)の位置)へ移動する。
上記電解液は車両の運動方向の反対方向に加えられる運動エネルギーによって上記低比重電解液(11a)と上記高比重電解液(11b)が移動する。この際上記低比重電解液(11a)は上記第1他側部(21)及び他側傾斜部(25)の壁面を超え上側の第2空間部(242)と第3空間部(243)に流入され、下側の高比重の電解液は上記垂直流路(27)にそって昇降され第3空間部(243)に流入される。
したがって上記第2空間部(242)と上記第3空間部(243)は低比重の電解液と高比重の電解液が混合される。この際上記第2空間部(242)は上記第1入り口(a)を通じて低比重の電解液が流入され、第3空間部(243)は上記第2入り口(b)を通じて第2空間部(242)の低比重電解液(11a)が流入されうる。
したがって車両が出発した後、加速した瞬間に発生する運動エネルギーによって高比重の電解液が上記第3空間部(243)に流入され低比重の電解液と混合され比重の差が減るように混合される。
以後上記第3空間部(243)の混合電解液は車両が出発した後、一定速度を維持しながら上記第2入り口(b)を通じて流出され上記第2空間部(242)に受容される低比重電解液(11a)と混合され、上記第2空間部(242)から混合された電解液は上記第1入り口(a)を通じて上側の低比重電解液(11a)と混合される。
また、車両の運行中減速又は停止をすると、出発時に加えられた運動エネルギーとは反対方向の運動エネルギーが発生し、これは図7aと図7bを通じて説明する。
図7aと図7bは本発明による末弟リー電解液混合装置(20)の実施例から電解液の混合される過程を説明するための平面図と側断面図である。
図7a及び図7bを参照すると、車両が運行中急減速又は停止すると十発後に上記バッテリーに加えられる沿道エネルギーとは反対方向の運動エネルギーが発生する。したがって上記垂直流路(27)を満たす高比重の電解液は反対方向の運動エネルギーが加えられることによって上記ケース(15)内側壁面に沿って下降され下側に移動する。
そして上記第3空間部(243)に各々受容された混合電解液は上記垂直流路(27)を満たす高比重電解液(11b)の下側に移動しながら上記垂直流路(27)を通じて下降する。同じく上記第2空間部(242)の混合電解液は上記第3空間部(243)の混合電解液が上記垂直流路(27)を通じて下側に移動するに伴い上記第2入り口(b)を通じて第3空間部(243)に流入され上記垂直流路(27)を通じて下側に移動する。
すなわち、上記混合装置(20)に受容された電解液ははじめは垂直流路(27)に満たされた高比重の電解液が下側にすべて抜けながら上側に位置した低比重と高比重の電解液が混合された混合電解液が続いて垂直流路(27)を下側に流入される。したがって上記下側の高比重の電解液(11b)と上側の低比重混合液が混合されうる。
このように本発明は車両の運行によって発生する完成により上側の低比重電解液(11a)と下側の高比重電解液(11b)を混合できるように上側と下側間に通路を形成できるようにするものである。
したがって本発明は低比重の電解液と高比重の電解液を随時に混合でき極板組立体(12)の腐食や過電圧の発生による未充電のような従来の現象が発生せず、バッテリーの寿命を延長できる。
本発明は様々な形態で変形して実施されうるところ、上述した実施例にその権利範囲は限定されない。すなわち、変形された実施例が本発明の特許請求範囲の必需構成要素を含むとすれば、本発明の権利範囲に属するものとみるべきである。
10: バッテリー、11: 電解液
11a: 低比重電解液、11b: 高比重電解液
12: 極板組立体、13: 上部カバー
14: 極柱、15: ケース
20: 混合装置、21: 他側部
22: 一側傾斜部、23: 一側部
24: 底部、25: 他側傾斜部
26: 支持台、27: 垂直流路
211: 第1他側壁、212: 第2他側壁
221: 第1一側傾斜壁、222: 第2一側傾斜壁
223: 第3一側傾斜壁、241: 第1空間部
242: 第2空間部、243: 第3空間部
251: 第1他側傾斜壁、 252: 第2他側傾斜壁
a: 第1入り口、b: 第2入り口

Claims (8)

  1. バッテリーの低比重電解液と下側の高比重電解液を混合させるバッテリー電解液混合装置において、上記混合装置は上方に突出する壁面として上記ケースの内側壁面と離隔した空間を有するように設置される支持台;
    上記支持台の上側から一方向に延長され底面を形成する底部;
    上記底部の上面一側から上方に突出し上記底部の一側角を沿って延長される一側部;及び
    上記底部の他側上面から上方に突出して上記底部の前方側角まで延長される他側部;を含み、
    上記一側部と他側部は末端から相互離隔された感覚をおいて形成され上記電解液が上記底部の内側に流入される入り口を形成し、
    上記支持台は上記バッテリーケースの内側壁面と離隔するように設置されその間に上記電解液に加えられた運動エネルギーによって上記他側部と一側部の間に流入された電解液が上下方向に移動するように垂直流路を形成することを特徴とするバッテリー電解液混合装置。
  2. 第1項において、上記バッテリー電解液混合装置は
    上記一側部から上記底部の内側方向へ傾斜するように延長される壁面からなる一側傾斜部;及び
    上記他側部から上記底部の内側方向へ傾斜するように延長される壁面からなる他側傾斜部を含み、
    上記一側傾斜部と他側傾斜部は相互離隔した空間を間において相互反対方向へ延長されるバッテリー電解液混合装置。
  3. 第2項において、上記他側傾斜部は
    上記他側部の末端から上記底部の内側方向へ水平延長される壁面からなる第1他側傾斜壁;及び
    上記第1他側傾斜壁から上記一側部が位置した方向へ傾斜するように延長される第2他側傾斜壁を含むバッテリー電解液混合装置。
  4. 第3項において、上記第2他側傾斜壁は末端が上記一側部と離隔してその間に上記電解液が流入及び流出される第1入り口を形成するバッテリー電解液混合装置。
  5. 第2項において、上記一側傾斜部は
    上記一側部から上記底部の内側方向へ傾斜するように延長される壁面からなる第1一側傾斜壁;
    上記第1一側傾斜壁の末端から水平に延長される第2一側傾斜壁;
    上記第2一側傾斜壁から上記底部の他側角方向へ傾斜するように延長される第3一側傾斜壁を含むバッテリー電解液混合装置。
  6. 第5項において、上記第3一側傾斜壁は
    末端が上記他側部と離隔してその間に電解液が流入される第2入り口を形成することを特徴とするバッテリー電解液混合装置。
  7. 第1項において、上記混合装置は
    上記極板組立体の外側面によって上記ケース内側に固定されることを特徴とするバッテリー電解液混合装置。
  8. 第2項において、上記一側傾斜部と他側傾斜部は
    相互離隔された間隔をおいて上記底部の内側方向へ延長され上記底部の上面を一つ以上の空間で区画し、
    上記他側傾斜部は一側から上記電解液が流入される空間である第1空間部、他側から上記一側傾斜部の間に電解液が受容される第2空間部を区画し、
    上記一側傾斜部は上記第2空間部の反対側から上記他側部との間で上記垂直流路と連通される第3空間部を区画するバッテリー電解液混合装置。

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