JP2014116138A - Battery pack and electronic device provided with battery pack - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、素電池の膨れを検知する機能を備える電池パック及び電池パックを備えた電子機器に関する。 The present invention relates to a battery pack having a function of detecting swelling of a unit cell and an electronic device including the battery pack.
近年、急速に普及しているビデオカメラ、モバイルコンピュータ、携帯電話機等の携帯電子機器の電源としては、充放電可能な非水電解質二次電池、例えばリチウムイオン二次電池等が主として用いられている。リチウムイオン二次電池は、正極と負極とをセパレータを介して対向させて構成した電極群、及び非水電解質を、アルミニウム又はアルミニウム合金製の外装ケースに収納して構成される。代表的な素電池の形状としては、外観形状を直方体形状とする角形電池、円柱形状とする円筒形電池、扁平型のラミネート電池等がある。 In recent years, chargeable / dischargeable nonaqueous electrolyte secondary batteries such as lithium ion secondary batteries are mainly used as power sources for portable electronic devices such as video cameras, mobile computers, and mobile phones that are rapidly spreading. . A lithium ion secondary battery is configured by housing an electrode group formed by making a positive electrode and a negative electrode face each other via a separator, and a nonaqueous electrolyte in an outer case made of aluminum or an aluminum alloy. Typical cell shapes include a rectangular battery having a rectangular parallelepiped shape, a cylindrical battery having a cylindrical shape, a flat laminate battery, and the like.
例えば、角形電池の場合、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる有底箱状の外装缶に、電極群と非水電解質を収納し、外装缶の開口面を封口板で封止している。また、正極端子は、素電池の外装缶及び封口板となっており、負極端子は、封口板に絶縁されて封口板上に設けられた凸状の電極としている。
この角形電池を使用した電池パックの場合、この素電池の一側面に、過充電及び過放電を防止するために電池電圧を制御する保護回路や、素電池から外部へ電力を取り出し又は外部から電力を取り込むための入出力端子を有する保護回路基板を配置することにより電池コアが構成される。保護回路基板と素電池との間は接続用のリード板により電気的に接続されている。
For example, in the case of a rectangular battery, an electrode group and a nonaqueous electrolyte are housed in a bottomed box-shaped outer can made of aluminum or an aluminum alloy, and an opening surface of the outer can is sealed with a sealing plate. The positive electrode terminal is an outer can of the unit cell and a sealing plate, and the negative electrode terminal is a convex electrode that is insulated from the sealing plate and provided on the sealing plate.
In the case of a battery pack using this rectangular battery, on one side of this unit cell, there is a protection circuit that controls the battery voltage to prevent overcharge and overdischarge, and power is taken out from the unit cell or from the outside. The battery core is configured by disposing a protective circuit board having an input / output terminal for taking in. The protective circuit board and the unit cell are electrically connected by a connecting lead plate.
さらに、この電池コアの四側面、すなわちアルミニウム、又はアルミニウム合金からなる角形電池の外装ケースの四側面を絶縁材料からなる樹脂製のラベルで覆い電池パックが形成される。 Furthermore, the battery pack is formed by covering the four side surfaces of the battery core, that is, the four side surfaces of the outer case of the rectangular battery made of aluminum or aluminum alloy with a resin label made of an insulating material.
素電池は、充放電の過度の繰り返し、高温放置、又は電池パックの落下等により、前記非水電解質が分解してガスが発生し、内圧が上昇して膨れることがある。特許文献1では、角形電池の外面にラベルが巻かれるように貼着された電池パックが開示されている。この角形電池の外面に貼着されたラベルには、膨れ検出手段として機能する所定深さと所定長さを有する切り込み溝が設けられた膨れ検知部を備えている。素電池が上述した使用環境によって膨張した場合、膨張時に応力が発生し、この応力がラベルの膨れ検知部を開放させ、スリット状の裂け目を生じさせる。したがって、使用者が、このスリット状の裂け目から素電池の外面が露出することを目視することにより、容易に素電池の膨れを認識でき、劣化を判定できる。 In the unit cell, the non-aqueous electrolyte may be decomposed to generate gas due to excessive charging / discharging, standing at a high temperature, dropping the battery pack, or the like, and the internal pressure may increase to swell. Patent Document 1 discloses a battery pack attached so that a label is wound around the outer surface of a rectangular battery. The label affixed to the outer surface of the rectangular battery is provided with a bulge detector provided with a notch groove having a predetermined depth and a predetermined length that functions as a bulge detector. When the unit cell expands due to the use environment described above, a stress is generated at the time of expansion, and this stress opens the label bulge detection unit and causes a slit-shaped tear. Therefore, by visually observing that the outer surface of the unit cell is exposed from the slit-shaped rift, the user can easily recognize the swelling of the unit cell and determine the deterioration.
図7及び図8は、従来の電池パックにおける部分拡大断面図であり、図1の本発明の電池パックにおけるA−A線の断面図に相当する箇所を示したものである。素電池21が膨
れる際に生じる応力によってラベル31の切り込み溝である膨れ検知部31Cが開放され、裂け目31Sを生じさせる。したがって、この裂け目31Sから素電池21の外面が露出した状態となる。また、図7は、素電池21が膨れる前における状態を示したものであり、図8は素電池21が膨れた状態におけるラベル31の膨れ検知部31Cを示したものである。使用者は、このスリット状の裂け目31Sから素電池21の外面が露出することを目視することにより、容易に素電池21の劣化を判定できる。しかしながら、素電池21の外装ケースは、電極端子を兼用している場合があり、そのため、ラベルの膨れ検知部31Cに裂け目31Sが生じた場合、電池パックの外面に電極端子が露出し、外部短絡を発生させるおそれがある。その結果、電池パックの安全性を確保できないという課題が生じる。一方、電池パックの安全性を確保するため、素電池21の外面に貼着されるラベルに切り込み溝である膨れ検知部31Cを設けず、裂け目31Sを生じさせないようにした場合、素電池21の膨れを目視によって認識することができないという課題が生じる。
7 and 8 are partially enlarged cross-sectional views of the conventional battery pack, and show portions corresponding to the cross-sectional view taken along the line AA in the battery pack of the present invention shown in FIG. The
そこで、本発明は、以上の課題に鑑みてなされたものである。本発明は、素電池の外面に貼着されるラベルに切り込み溝である膨れ検知部を設け、素電池の膨れによって生じるラベルの裂け目を使用者が認識し、容易に素電池の劣化を判定することがきるとしながら、ラベルの裂け目より露出する素電池の外面に起因する外部短絡を防止し、電池パックの安全性を確保したものである。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems. In the present invention, a swollen detection portion that is a cut groove is provided on a label attached to the outer surface of a unit cell so that a user can recognize a tear in the label caused by the swollen unit cell and easily determine deterioration of the unit cell. However, it is possible to prevent the external short circuit caused by the outer surface of the unit cell exposed from the tear of the label and to secure the safety of the battery pack.
上記課題を解決するため、本発明の一態様は、素電池と、素電池の外面に貼着されるラベルと、を備える電池パックにおいて、ラベルは、表層から切り込んでなる膨れ検知部を備えている基材層を有し、基材層の一面は、粘着材を介して素電池の外面と貼着され、さらに、基材層の他面は、粘着材を介して透過性の保護層が貼着されている。 In order to solve the above-described problem, an aspect of the present invention provides a battery pack including a unit cell and a label attached to the outer surface of the unit cell. The label includes a swelling detection unit that is cut from a surface layer. A substrate layer, and one surface of the substrate layer is adhered to the outer surface of the unit cell via an adhesive material, and the other surface of the substrate layer is provided with a permeable protective layer via the adhesive material. It is stuck.
本発明の電池パックを備えた電子機器において、電池パックが電子機器に装着された状態において、膨れ検知部は、電子機器と対向する面の反対側に位置している。 In the electronic device provided with the battery pack of the present invention, in the state where the battery pack is mounted on the electronic device, the bulge detection unit is located on the opposite side of the surface facing the electronic device.
本発明の電池パックでは、素電池の外面に貼着されるラベルが、表層から切り込んでなる膨れ検知部を備えている基材層を有し、基材層の一面は、粘着材を介して素電池の外面と貼着され、さらに、基材層の他面は、粘着材を介して透過性の保護層が貼着されている構造によって、規定の寸法以上に電池が膨張した際に、素電池が膨張する応力によって、基材層の膨れ検知部に裂け目が生じ、基材層の膨れ検知部から素電池の外面が露出する場合においても、基材層の膨れ検知部が透過性の保護層によって覆われているため、素電池の外面を適切に絶縁して、電池パックの外面に素電池の外面が露出することに起因する外部短絡を防止することができる。さらに、保護層が透過性であるため、使用者は、膨れ検知部を目視することによって、素電池の劣化を判定できるという効果を備える。 In the battery pack of the present invention, the label attached to the outer surface of the unit cell has a base material layer provided with a swollen detection part cut out from the surface layer, and one surface of the base material layer is interposed via an adhesive material. When the battery expands beyond the specified dimensions due to the structure in which the outer surface of the unit cell is attached, and the other surface of the base material layer is attached with a permeable protective layer via an adhesive, Even when the outer surface of the unit cell is exposed from the swelling detection part of the base layer due to the stress that the unit cell expands, the swelling detection part of the base layer is transparent. Since it is covered with the protective layer, it is possible to appropriately insulate the outer surface of the unit cell and prevent an external short circuit due to the outer surface of the unit cell being exposed to the outer surface of the battery pack. Furthermore, since the protective layer is permeable, the user can determine deterioration of the unit cell by visually observing the swollen detection part.
また、本発明の電池パックを備えた電子機器において、電池パックが電子機器に配置された状態において、膨れ検知部は、電子機器と対向する面の反対側に位置しているため、電池パックが電子機器に配置された状態にあっても容易に膨れ検知部を視認することができるという効果を備える。 Further, in the electronic device provided with the battery pack of the present invention, in the state in which the battery pack is disposed in the electronic device, the swelling detector is located on the opposite side of the surface facing the electronic device. Even if it is in the state arrange | positioned at an electronic device, it has the effect that a swelling detection part can be visually recognized easily.
以下に、本発明の実施の形態を説明する。尚、当然ながら本発明は以下に示す各実施の形態に限定されず、本発明の技術的範囲を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。<実施の形態>
1、電池パック1の外観構成
本発明の実施の形態に係る電池パック1の外観構成について、図1及び図2を用いて説明する。図1は、電池パック1を上面側から見た外観斜視図であり、図2は、電池パック1の分解斜視図を示している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. Needless to say, the present invention is not limited to the following embodiments, and can be modified as appropriate without departing from the technical scope of the present invention. <Embodiment>
1. Appearance Configuration of Battery Pack 1 An appearance configuration of the battery pack 1 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is an external perspective view of the battery pack 1 as viewed from the upper surface side, and FIG. 2 is an exploded perspective view of the battery pack 1.
電池パック1は、図2で示すように扁平角形の素電池2を備えており、素電池2の封口板2aに対向するように長尺状の回路基板5が配置され、底面を素電池2の封口板2aと略同形状とした有底筒状のキャップ4が、回路基板5を外側から覆うように素電池2の封口板2a側に配置されている。また、電池パック1は、素電池2の封口板2a側にキャップ4が配置された状態で、素電池2の外周及びキャップ4の一部を覆うようにラベル3が貼着されて構成されている。
As shown in FIG. 2, the battery pack 1 includes a flat
2、電池パック1の内部構成
電池パック1の内部構成について、図2を用い説明する。
2. Internal structure of battery pack 1 The internal structure of the battery pack 1 will be described with reference to FIG.
図2に示すように、素電池2は、外観を厚みのある扁平角形の形状としており、扁平角形の有底筒状の外装缶と、その開口を塞ぐ封口板2aを以って外装が構成されている。この封口板2aは、封口板2aの外面よりも外方向に向けて突出した負極端子2cが設けられている。封口板2aと負極端子2cとは、互いに電気的に絶縁されており、封口板2aが正極となっている。そして、封口板2aの外面の一部には、クラッド板2bが接合されている。クラッド板2bは、一方の主面がアルミニウムまたはその合金材料からなり、他方の主面がニッケルからなる。封口板2aは、アルミニウムまたはその合金材料からなり、封口板2aとクラッド板2bの一方の主面とが密着するように接合されている。
As shown in FIG. 2, the
図2、3に示すように、回路基板5は、厚みのある長尺形状をしており、回路基板5の主面と封口板2aとが対向するように配置されている。回路基板5の封口板2aと対向する面に、素電池2の過充電及び過放電等を防止するための保護回路が実装されている。また、回路基板5の他方の面には、外部機器との電気接続を行う正負極端子からなる外部接続端子5A及びテスト端子5Tが設けられている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
図2、3に示すように、封口板2aに溶着されたクラッド板2bは、正極端子として断面視コの字状をした正極リード板8を介して回路基板5の正極側ランドに電気接続されている。また、負極端子2cは、保護素子6を介して回路基板5の負極側ランドに電気接続された構成となっている。このようにして、長尺状の回路基板5が素電池2の封口板2aに対向するように配置されており、回路基板5と封口板2aとの間に、正極リード板8と保護素子6とが配置されている。また、図示はしないが、回路基板5の正極側ランドと負極側ランドとは、回路基板5の封口板2aと対向する面に設けられている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
図3で示す電池コアは、以下のように電気接続される。回路基板5の正極側ランド(図示せず)と正極リード板8とがスポット溶接によって電気接続される。また、保護素子6は、素子本体に電気接続された端子側リード板6Bと基板側リード板6Aとを備えている。この保護素子6は、負極端子2cに隣接するように絶縁カバー7を介して封口板2aに配置されている。保護素子6の端子側リード板6Bは、負極端子2cにスポット溶接によって電気接続され、基板側リード板6Aは、回路基板5の負極側ランド(図示せず)にスポット溶接によって電気接続されている。保護素子6の基板側リード板6Aは、正極リード板8と同様に、断面視コの字状をしている。この正極リード板8及び保護素子6の基板側リード板6Aは、回路基板5の正極側ランドと負極側ランドとにスポット溶接される際は、それぞれ平面のリード板である。また、回路基板5が封口板2aに隣接して配置され、正極リード板8及び保護素子6の基板側リード板6Aは、回路基板5の各ランドとスポット溶接された後に、回路基板5が封口板2aと対向するように折り返され、図3の電池コアを形成している。
The battery core shown in FIG. 3 is electrically connected as follows. A positive side land (not shown) of the
図3の電池コアが形成された後、有底筒状をしたキャップ4は、封口板2a及び回路基板5を覆うように配され、さらにキャップ4の開口周縁は、素電池2の外縁部を覆っている。このキャップ4が、電池コアに配置された状態で、素電池2の外面を覆うようにラベル3が貼着される。このラベル3は、素電池2の外縁部を覆っているキャップ4の開口周縁に貼着されるため、このラベル3によって、キャップ4と素電池2とは接合されている。
After the battery core of FIG. 3 is formed, the
また、キャップ4には、回路基板5の外部接続端子5A及びテスト端子5Tに対応した端子用窓部41とテスト端子用窓部42が設けられている。このテスト端子用窓部42には、出荷前の検査の後、水没判定ラベル5TLが貼着され、テスト端子5Tが露出しないようになっている。
The
本実施例では、この封口板2aが設けられた面に回路基板5及びキャップ4を配置しているが、特に封口板2aが設けられた面以外の外装缶の底面や底面に隣接する側面であってもよいが、その場合は、素電池2の負極端子2cと回路基板5との接続に供されるリード板の形状が長くなる。
In the present embodiment, the
3、電池パック1のラベル3の構成
図1に示す本実施例における電池パック1では、ラベル3が、素電池2の外面を幅方向から巻回するように貼着されている。すなわち、図3に示す電池コアにおいて、素電池2の外面を幅方向から巻回するようにラベル3が貼り付けられている。このラベル3が、素電池2の封口板2a側に配置されたキャップ4と素電池とを固着させている。さらに、ラベル3は、素電池の封口板2a及び封口板2aに対向する端面の一部を覆うようにラベル3の長手方向の端縁から突出した複数の突出片3Tを備えており、この突出片3Tの一つは、素電池2に配置されたキャップ4の外面を覆うように貼着されるため、キャップ4と素電池2との接着強度を向上させている。また、この複数の突出片3Tのうち粘着材3Dが設けられていない突出片3Tが設けられており、この粘着材3Dが設けられていない突出片3Tがラベル3の外面に表出するように配置されることで、図1に示すように取り出し用ラベル3Lとしての機能を有している。
3, Configuration of
図4に示すラベル3の部分拡大断面図は、図1に示された電池パック1を幅方向に横断したA−A線における断面図のうち、膨れ検知部3Cが設けられたラベル3と素電池2との断面図を示したものであり、素電池2が膨張する前における状態を示したものである。なお、素電池2の断面について、正負の電極群および非水電解液等を便宜上省略している。図4に示すように、ラベル3は、主な構成要素として、基材層3Aと基材層3Aの表層に粘着材3Dを介して積層される保護層3Bとしている。基材層3Aと保護層3B及び基
材層3Aと素電池2の外面とは、粘着材3Dを介して積層されることで固着されている。また、基材層3Aには、基材層3Aの厚み方向に貫通している切り込みが形成されており、この切り込みが膨れ検知部3Cとして機能する。本実施例では、膨れ検知部3Cは、基材層3Aを貫通した切り込みとなっているが、特にこの構造に限定する必要はなく、素電池2が膨張した際に、膨れ検知部3Cに裂け目3Sが生じる程度の切り込みが基材層3Aの表層に設けられていれば良い。また、膨れ検知部3Cが、基材層3Aを貫通しない程度の切り込みの場合、素電池2が膨張した際、基材層3Aの膨れ検知部3Cが薄くなった状態を認識することで反り検知を行うことができる。このような膨れ検知部3Cの基材層3Aが極めて薄くなったような状態においても、保護層3Bが膨れ検知部3Cを覆うことで、素電池2の外面に起因する外部短絡を防止し、電池パック1の安全性を確保できる。
4 is a partially enlarged cross-sectional view of the
図5は、電池が膨張した状態における図1に示す電池パックのA−A線断面の部分拡大断面図である。なお、本来であれば、膨張した素電池の外面は、一部湾曲した形状となるが、図5においては、都合上、素電池の外面を直線で示している。また、図8においても、図5と同様に都合上、素電池の外面を直線で示している。
図5に示す膨れ検知部3Cは、素電池2が膨れる際に生じる応力によって、水平方向に広がり、裂け目3Sが生じた状態である。したがって、図5に示す裂け目3Sが生じた膨れ検知部3Cは、素電池2の外面若しくは粘着材3Dが一部付着した状態の素電池2の外面を露見させた状態となり、使用者は、この裂け目3Sから素電池2の外面を目視することにより、容易に素電池2の劣化を判定できる。さらに図5に示すように、このような裂け目3Sが生じた状態の膨れ検知部3Cにおいても、保護層3Bは、裂け目3Sを完全に覆った状態となっており、裂け目3Sから露出する素電池2の外面が電池パック1の外面に対して、開放された状態になることを防止している。
FIG. 5 is a partially enlarged cross-sectional view of the cross section taken along the line AA of the battery pack shown in FIG. 1 in a state where the battery is expanded. Originally, the outer surface of the expanded unit cell has a partially curved shape, but in FIG. 5, for convenience, the outer surface of the unit cell is shown by a straight line. Also, in FIG. 8, the outer surface of the unit cell is shown by a straight line for convenience as in FIG. 5.
The swelling
さらに、ラベル3の保護層3Bは、素電池2の外面が露出することを防止しながら、透過性の材質であるため、膨れ検知部3Cの状態を的確に目視することができる。この保護層3Bにおける透過性とは、透過率が50%から100%であるものが好ましいが、この数値に限定されるものではなく、保護層3Bを通して、膨れ検知部3Cの状態を確認できる状態であれば足りる。
Furthermore, since the
また、ラベル3の保護層3Bは、素電池2の膨れに対応するように伸張する材料からなるものであり、最適な材料としては、PET(ポリエチレンテレフタレート)製やPP(ポリプロピレン)製等の伸縮性に富む樹脂製のものが好ましい。また、本実施例では、厚みを約25μmとしている。また、基材層3Aの材料も、保護層3Bと同様に、PET(ポリエチレンテレフタレート)製やPP(ポリプロピレン)製等の伸縮性に富む樹脂製のものが好ましく、その厚みを約25μmとしている。
また、基材層3Aと保護層3B及び基材層3Aと素電池2の外面を固着する粘着材としては、アクリル樹脂等の接着材を使用している。この接着材の厚みは、各々約20μmとなり、ラベル3の厚みは、約90μm前後となる。ただし、接着材の厚みは、寸法誤差が生じるため、最大厚みは、約100μm程度を想定している。
Further, the
Further, an adhesive such as an acrylic resin is used as the adhesive material for fixing the
図1に示すように、ラベル3の基材層3Aに設けられた膨れ検知部3Cは、素電池2の外面のうち面積の大きい平面の中央に位置している。これは、素電池2が膨張した際に、素電池2の平面の中央部が最も大きく変形するため、ラベル3の膨れ検知部3Cを素電池2の平面の中央部にかかるように配置することで、膨れ検知部3Cに対する応力が効率よくかかり、膨れ検知部3Cが効果的に機能する。
As shown in FIG. 1, the swelling
図1及び図2に示すように膨れ検知部3Cは、基材層3Aに平面視において十字状をなすように切り込まれている。しかし、膨れ検知部3Cの形状は十字状以外であってもよく、貼着された素電池2の平面の中央部から放射線状に設けられて複数の線分であっても良
い。
As shown in FIGS. 1 and 2, the swelling
図6は、本実施例の電池パック1が電子機器9の電池パック収納スペースに装着された状態を示したものである。図6に示すように、電池パック1が電子機器9に装着された状態において、電池パック1の膨れ検知部3Cは、電子機器9と対向する面の反対側に位置している。すなわち、電子機器9の外面側に位置しているため、電子機器9の電池パックカーバー(図示せず)を取りはずした際に、電池パック1を取り出すことなく、電池パック1の膨れ検知部3Cを視認することができる。
FIG. 6 shows a state in which the battery pack 1 of this embodiment is mounted in the battery pack storage space of the
本発明に係る電池パックは、例えばノート型コンピュータ、携帯電話、PDA、タブレット、ポータブルDVDプレーヤ、携帯型GPS、トランシーバ等の携帯型電子機器等の主電源またはバックアップ用電源として幅広く利用できる。或いはパワーアシスト自転車の主電源としても利用できる。 The battery pack according to the present invention can be widely used as a main power source or a backup power source for portable electronic devices such as a notebook computer, a mobile phone, a PDA, a tablet, a portable DVD player, a portable GPS, and a transceiver. Alternatively, it can be used as a main power source for a power assist bicycle.
1 …電池パック
2、21 …素電池
2a …封口板
2b …クラッド板
2c …負極端子
3、31 …ラベル
3A …基材層
3B …保護層
3C、31C…膨れ検知部
3D …粘着材
3S、31S…裂け目
3T …突出片
3L …取り出し用ラベル
4 …キャップ
41 …端子用窓部
42 …テスト端子用窓部
5 …回路基板
5A …外部接続端子
5T …テスト端子
5TL …水没判定ラベル
6 …保護素子
6A …基板側リード板
6B …端子側リード板
7 …絶縁カバー
8 …正極リード板
9 …電子機器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (2)
前記素電池の外面に貼着されるラベルと、を備える電池パックにおいて、
前記ラベルは、表層から切り込んでなる膨れ検知部を備えている基材層を有し、前記基材層の一面は、粘着材を介して前記素電池の外面と貼着され、さらに、前記基材層の他面は、粘着材を介して透過性の保護層が貼着され、前記保護層は、少なくとも前記膨れ検知部に対向する部分を覆っていることを特徴とする電池パック。 Unit cells,
In a battery pack comprising a label attached to the outer surface of the unit cell,
The label has a base material layer provided with a swollen detection part cut out from a surface layer, and one surface of the base material layer is adhered to the outer surface of the unit cell via an adhesive material, and the base A battery pack, wherein a permeable protective layer is attached to the other surface of the material layer via an adhesive material, and the protective layer covers at least a portion facing the swollen detection portion.
2. The electronic device according to claim 1, wherein in the state where the battery pack according to claim 1 is disposed in the electronic device, the swelling detection unit is located on the opposite side of the surface facing the electronic device.
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