JP2014203766A - 電池保持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来に比べて電池の冷却性上で有利な電池保持装置の提供。
【解決手段】複数個横並びに配置される電池２０と、電池２０を保持するホルダ３０と、を有する。ホルダ３０は、電池２０を電池２０の側面２３で保持する側面ホルダ４０を備えており、側面ホルダ４０は、電池２０が挿入される電池挿入用孔４１ａと電池挿入用孔４１ａに挿入される電池２０の側面２３に当接する電池保持用爪４１ｂとを備えるプレス成形品の第１の金属板４１を、複数枚積層することで構成されている。そのため、従来に比べて、電池２０からの熱がホルダ３０に伝わりやすくなり、電池２０の冷却性上で有利である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数個横並びに配置される電池を、ホルダの側面ホルダにて電池の側面で保持する、電池保持装置に関する。

特開２０１２−２４８４９８号公報は、複数個横並びに並べて配置される円筒型電池を、金属ホルダにて電池の側面で保持する電池保持装置であって、電池の側面とホルダの電池対向面との間の隙間に樹脂が充填されている電池保持装置を開示している。

しかし、従来の電池保持装置には、つぎの問題点がある。
電池の側面とホルダの電池対向面との間の隙間が樹脂で充填されているため、電池の冷却性上で改善の余地がある。

特開２０１２−２４８４９８号公報

本発明の目的は、従来に比べて電池の冷却性上で有利な電池保持装置を提供することにある。

上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
（１） 複数個横並びに配置される電池と、
前記電池を保持するホルダと、
を有し、
前記ホルダは、前記電池を該電池の側面で保持する側面ホルダを備えており、
前記側面ホルダは、前記電池が挿入される電池挿入用孔と該電池挿入用孔に挿入される前記電池の側面に当接する電池保持用爪とを備えるプレス成形品の第１の金属板を、複数枚積層することで構成されている、
電池保持装置。
（２） 前記電池は、電池本体と、該電池本体が収容される保護ケースと、を備える、（１）記載の電池保持装置。
（３） 前記側面ホルダは、前記第１の金属板の成形機に予めセットされる前記電池をガイドにして前記第１の金属板を複数枚積層することで作製される、（１）または（２）記載の電池保持装置。
（４） 前記ホルダは、一枚構成の第２の金属板からなり前記電池を該電池の上面で保持する上面ホルダと、一枚構成の第３の金属板からなり前記電池を該電池の下面で保持する下面ホルダと、の少なくともいずれか一方を、さらに備える、（１）〜（３）のいずれか１つに記載の電池保持装置。
（５） 互いに隣り合う２枚の前記第１の金属板間には、隙間が設けられている、（１）〜（４）のいずれか１つに記載の電池保持装置。
（６） 前記隙間は、互いに隣り合う前記２枚の第１の金属板の一方の一部を前記２枚の第１の金属板の他方側に折り曲げて該他方に固定することで設けられている、（５）記載の電池保持装置。

上記（１）の電池保持装置によれば、側面ホルダが、電池が挿入される電池挿入用孔と該電池挿入用孔に挿入される電池の側面に当接する電池保持用爪とを備える第１の金属板を、複数枚積層することで構成されているため、従来に比べて、電池からの熱がホルダに伝わりやすくなり、電池の冷却性上で有利である。

上記（１）の電池保持装置によれば、さらにつぎの効果を得ることができる。
（あ）側面ホルダが第１の金属板を複数枚積層することで構成されているため、側面ホルダが放熱フィン（冷却フィン）として働く。そのため、側面ホルダが金属板の積層体で構成されていない場合に比べて、冷却表面積が増加され電池の冷却性能を高めることができる。
（い）側面ホルダがプレス成形品の第１の金属板を複数枚積層することで構成されているため、側面ホルダが鋳造品である場合に比べて、側面ホルダの寸法精度を向上させることができる。その結果、複数個横並びに配置される電池間のピッチを短縮でき、電池保持装置全体の小型化を図ることができる（エネルギー密度を高めることができる）。
（う）側面ホルダが、第１の金属板を複数枚積層することで構成されているため、従来に比べて、電池からの熱がホルダに伝わりやすくなり、電池保持装置内の温度分布の均一化を図ることができる。

上記（２）の電池保持装置によれば、電池が、電池本体と、電池本体が収容される保護ケースと、を備えるため、電池が保護ケースを有さない場合に比べて、電池保持用爪により電池本体に傷が付くことや電池本体が凹むこと（変形すること）を抑制できる。

上記（３）の電池保持装置によれば、側面ホルダが、第１の金属板の成形機に予めセットされる電池をガイドにして第１の金属板を複数枚積層することで作製されるため、第１の金属板を複数枚積層した後に電池を電池挿入用孔に挿入する場合に比べて、積層される第１の金属板同士の積層直交方向のズレを低減できるだけでなく、電池保持装置の組付コストを低減できる。

上記（４）の電池保持装置によれば、ホルダが、一枚構成の第２の金属板からなり電池を該電池の上面で保持する上面ホルダと、一枚構成の第３の金属板からなり電池を該電池の下面で保持する下面ホルダと、の少なくともいずれか一方を、さらに備える。そのため、（ｉ）第２の金属板からなる上面ホルダと第３の金属板からなる下面ホルダの両方を備えていない場合に比べて、ホルダによる電池保持性能を向上させることができる。また、（ｉｉ）ホルダが上面ホルダを備える場合、上面ホルダを正極バスバーとして利用でき、ホルダが下面ホルダを備える場合、下面ホルダを負極バスバーとして利用でき、バスバーがホルダと別体品である場合に比べて、部品点数を削減でき、組付工数を低減できる。

上記（５）の電池保持装置によれば、互いに隣り合う２枚の第１の金属板間には、隙間が設けられているため、該隙間を、電池を冷却するための冷媒が流れる冷媒流路として利用できる。

上記（６）の電池保持装置によれば、隙間が、互いに隣り合う２枚の第１の金属板の一方の一部を互いに隣り合う２枚の第１の金属板の他方側に折り曲げて該他方に固定することで設けられているため、互いに隣り合う２枚の第１の金属板とは別体のスペーサを用いる場合に比べて、部品点数を削減できる。

本発明実施例の電池保持装置の斜視図である。 本発明実施例の電池保持装置における、側面ホルダの第１の金属板の斜視図である。 本発明実施例の電池保持装置における、側面ホルダの第１の金属板の平面図である。 本発明実施例の電池保持装置における電池が電池本体と保護ケースとを備える場合の、電池の斜視図である。 本発明実施例の電池保持装置における、側面ホルダと電池との部分拡大断面図である。 本発明実施例の電池保持装置における、側面ホルダの第１の金属板の成形機の模式図である。なお、第１の金属板の成形機に予めセットされる電池をガイドにして第１の金属板を複数枚積層する場合を示している。 本発明実施例の電池保持装置における、電池をガイドにして第１の金属板を複数枚積層する場合の模式工程図である。 本発明実施例の電池保持装置における、互いに隣り合う２枚の第１の金属板の一方の一部を互いに隣り合う２枚の第１の金属板の他方側に折り曲げて該他方に固定する方法を示す、部分概略図である。 本発明実施例の電池保持装置の、ホルダが上面ホルダと下面ホルダの両方を備える場合の、模式部分側面図である。

以下に、本発明実施例の電池保持装置を、図面を参照して説明する。なお、図中、ＵＰは上方を示す。
本発明実施例の電池保持装置１０は、図１に示すように、複数個横並びに配置される電池２０と、電池２０を保持するホルダ３０と、を有する。

電池２０は、たとえば自動車に搭載される電池で合える。電池２０は、リチウムイオン電池であり、円筒型電池である。ただし、電池２０は、リチウムイオン電池に限定されるものではなく、ニッケル水素電池等であってもよい。また、電池２０は、円筒型電池に限定されるものではなく、角型電池であってもよい。以下、本発明実施例及び図示例では、電池２０が円筒型電池である場合を説明する。
互いに横並びに配置される電池２０同士は、一方の電池２０が他方の電池２０の熱の影響を受けることを抑制するために、互いに間隔をおいて配置されている。
電池２０は、図４に示すように、電池本体２１と、電池本体２１が収容される保護ケース２２と、を備える。ただし、保護ケース２２は、必須の構成要件ではない。

電池本体２１は、正極端子２１ａと負極端子２１ｂとを備える。正極端子２１ａは、電池本体２１の上面に設けられている。負極端子２１ｂは、電池本体２１の上面以外の部分に設けられておりたとえば電池本体２１の下面に設けられる。電池本体２１は、電池本体２１の絶縁性能を確保するために、正極端子２１ａと負極端子２１ｂとなる部分を除いて図示略の絶縁フィルムなどの保護フィルムで保護されていることが望ましい。

電池本体２１は、保護ケース２２内に挿入されている。電池本体２１と保護ケース２２との固定が必要であれば、該固定は、カシメ、電池本体２１と保護ケース２２との間の隙間に図示略の樹脂を流入して固化させること等で行なわれる。電池本体２１と保護ケース２２との間の隙間に図示略の樹脂を流入して固化させる場合、樹脂によって電池本体２１の絶縁性能を確保することも可能である。電池本体２１の保護ケース２２への挿入・固定は、保護ケース２２をホルダ３０に固定した後に行なわれていてもよく、保護ケース２２をホルダ３０に固定する前に行なわれていてもよい。

保護ケース２２は、金属製であり、金属はたとえばアルミニウム、銅、鉄等である。保護ケース２２は、電池本体２１をホルダ３０から保護するために設けられる。電池本体２１にて電池としての働きは確保されており、保護ケース２２は電池本体２１を保護するためのみに設けられる。保護ケース２２は、電池本体２１とは別体に形成される。保護ケース２２の形状は、底無し筒状であってもよく、有底筒状であってもよい。保護ケース２２は、深絞り成形、後方押出し成形等により成形される。保護ケース２２はホルダ３０に固定される（組付けられる）。保護ケース２２のホルダ３０への固定（組付け）は、たとえば、接着、圧着（圧入）、爪嵌合、溶接等により行なわれる。

ホルダ３０は、金属製であり、金属はたとえばアルミニウム、銅、鉄等である。ホルダ３０は、図５に示すように、電池２０を電池２０の側面２３のみで保持する側面ホルダ４０を備える。なお、「電池２０の側面２３」とは、電池２０の端子２１ａ、２１ｂが設けられる面（上下面）と直交する面であり、円筒型電池２０の軸方向に延びる面である。

側面ホルダ４０は、図１に示すように、第１の金属板４１を複数枚積層することで構成されている。各第１の金属板４１の厚みは、円筒型電池２０の軸方向長さに比べて著しく小であり、たとえば、円筒型電池２０の軸方向長さが６５ｍｍであるのに対して第１の金属板４１の厚みは０．３ｍｍ〜１．５ｍｍである。複数枚の第１の金属板４１は、電池２０の軸方向（上下方向）に積層されている。複数枚の第１の金属板４１により、側面ホルダ４０にて電池２０を電池２０の軸方向の全域（略全域を含む）にわたって保持できるようになっている。

各第１の金属板４１は、図２、図３に示すように、電池２０が挿入される電池挿入用孔４１ａと、電池挿入用孔４１ａに挿入される電池２０の側面２３に当接する電池保持用爪４１ｂと、を備える。

電池挿入用孔４１ａは、電池保持装置１０の電池２０の個数と同数設けられており、各第１の金属板４１は電池保持装置１０の全ての電池２０を保持可能となっている。電池挿入用孔４１ａの形状は、電池２０の外形と同様の円形であってもよく、三角形以上の多角形形状であってもよい。電池挿入用孔４１ａは、格子状に設けられていてもよいが、電池保持装置１０の省スペース化のために隣り合う２列が千鳥足状となるように設けられていることが望ましい。

電池保持用爪４１ｂは、電池挿入用孔４１ａの縁部に設けられている。電池保持用爪４１ｂは、１つの電池挿入用孔４１ａに少なくとも１個設けられている。電池保持用爪４１ｂが１つの電池挿入用孔４１ａに複数設けられる場合、各電池保持用爪４１ｂは、電池２０の電池挿入用孔４１ａ内での片寄りを抑制するために、互いに等間隔に設けられることが望ましい。電池保持用爪４１ｂは、電池挿入用孔４１ａの縁部から、電池挿入用孔４１ａ内に進入する方向かつ第１の金属板４１の面内方向と異なる方向に、傾斜して延びている。電池保持用爪４１ｂが傾斜して延びているため、電池保持用爪４１ｂは比較的容易に弾性変形可能となっており、電池挿入用孔４１ａに挿入される電池２０の径の公差を吸収できるようになっている。

第１の金属板４１は、プレス成形品である。第１の金属板４１は、図６に示すように、第１の金属板４１の素材４をコイルから順次１ピッチずつ送り、抜曲、孔抜き、抜落し等の多工程を１つの型に組み込んだ順送型７１を用いた順送プレス成形機７０にて、順次成形されることが望ましい。成形の高速化や高精度化を図ることができるからである。
順次成形される第１の金属板４１は、図６、図７に示すように、予め成形機７０に電池２０をセットしておくことで、電池２０をガイド（位置決め）にして積層される。成形機７０のプレスストロークは一定であるため、成形された第１の金属板４１は、図７に示すように、順次、電池２０の軸方向に上方から下方側に押し下げられていく。

積層方向（上下方向）に互いに隣り合う２枚の第１の金属板４１，４１同士は、成形機７０のプレスストローク（プレス力）を利用したカシメにより互いに固定されることが望ましい。成形された第１の金属板４１同士を成形後に別工程で溶接、カシメ等により固定する場合に比べて工程数を削減できコスト削減できるからである。

互いに隣り合う２枚の第１の金属板４１，４１間には、図８に示すように、隙間Ｓが設けられている。隙間Ｓは、電池２０を冷却するための冷媒（たとえば空気）が流れる冷媒流路として利用可能である。隙間Ｓは、互いに隣り合う２枚の第１の金属板４１，４１の間に該２枚の第１の金属板４１，４１とは別体の図示略のスペーサを配設することで設けられていてもよいが、２枚の第１の金属板４１，４１の一方の一部（以下、曲げ部という）４１ｃを２枚の第１の金属板４１，４１の他方側に折り曲げて該他方に固定することで設けられていることが望ましい。スペーサを廃止できるからである。

曲げ部４１ｃは、２箇所の曲げ４１ｃ１，４１ｃ２にて形成される。２枚の第１の金属板４１，４１の一方の曲げ部４１ｃの、２枚の第１の金属板４１，４１の他方への固定は、曲げ部４１ｃの先端部を前記他方に設けた孔、凹み等に嵌め込む（圧入する）ことにより行なわれる。２箇所の曲げの先端側の曲げ４１ｃ１は、順送時に成形機７０に干渉して邪魔になることを抑制するために、上向きに曲げられていることが望ましい。２箇所の曲げの基部側の曲げ４１ｃ２は、プレス成形機７０に曲げ部成形用の曲げ部成形型７２を設けておくことで、第１の金属板４１が順次成形されて下方に押し下げられていくプレス成形機７０による動き（力）を利用して成形される。

ホルダ３０は、図９に示すように、側面ホルダ４０に加えて、さらに、上面ホルダ５０と下面ホルダ６０との少なくともいずれか一方を備えていてもよい。

上面ホルダ５０は、一枚構成のプレス成形品である第２の金属板５１からなる。上面ホルダ５０は、電池２０の上面に接触しており、電池２０を電池２０の上面で保持する。上面ホルダ５０は、電池２０の正極端子２１ａに接触している。上面ホルダ５０は、第１の金属板４１と同じ素材４を用いるとともに第１の金属板４１と同じ順送プレス成形機７０を用いて、成形されることが望ましい。第１の金属板４１の成形のための設備と同じ設備を利用して成形でき、成形コストを著しく低減できるからである。なお、上面ホルダ５０の順送プレス成形機７０を用いた成形は、電池挿入用孔４１ａを設けないようにするプログラム、または、電池挿入用孔４１ａに比べて小径であり正極端子２１ａに接触できる程度の孔のみを設けるようにするプログラムを成形機７０にセットしておくことで、第１の金属板４１の素材４と同じ素材４から上面ホルダ５０を成形機７０を用いて成形可能である。上面ホルダ５０は、互いに隣り合う２枚の第１の金属板４１，４１同士の固定方法と同じ方法で、上面ホルダ５０に隣り合う第１の金属板４１と互いに固定されていることが望ましい。

下面ホルダ６０は、一枚構成のプレス成形品である第３の金属板６１からなる。下面ホルダ６０は、電池２０の下面に接触しており、電池２０を電池２０の下面で保持する。下面ホルダ６０は、電池２０の負極端子２１ｂに接触している。下面ホルダ６０は、第１の金属板４１と同じ素材４を用いるとともに第１の金属板４１と同じ順送プレス成形機７０を用いて、成形されることが望ましい。第１の金属板４１の成形のための設備と同じ設備を利用して成形でき、成形コストを著しく低減できるからである。なお、下面ホルダ６０の順送プレス成形機７０を用いた成形は、電池挿入用孔４１ａを設けないようにするプログラム、または、電池挿入用孔４１ａに比べて小径であり負極端子２１ｂに接触できる程度の孔のみを設けるようにするプログラムを成形機７０にセットしておくことで、第１の金属板４１の素材４と同じ素材４から下面ホルダ６０を成形機７０を用いて成形可能である。下面ホルダ６０は、互いに隣り合う２枚の第１の金属板４１，４１同士の固定方法と同じ方法で、下面ホルダ６０に隣り合う第１の金属板４１と互いに固定されていることが望ましい。

つぎに、本発明実施例の作用、効果を説明する。
（Ａ）側面ホルダ４０が、電池２０が挿入される電池挿入用孔４１ａと該電池挿入用孔４１ａに挿入される電池２０の側面２３に当接する電池保持用爪４１ｂとを備える第１の金属板４１を、複数枚積層することで構成されているため、従来に比べて、電池２０からの熱がホルダ３０に伝わりやすくなり、電池２０の冷却性上で有利である。

（Ｂ）側面ホルダ４０が第１の金属板４１を複数枚積層することで構成されているため、側面ホルダ４０が放熱フィン（冷却フィン）として働く。そのため、側面ホルダ４０が金属板の積層体で構成されていない場合に比べて、冷却表面積が増加され電池２０の冷却性能を高めることができる。

（Ｃ）側面ホルダ４０がプレス成形品の第１の金属板４１を複数枚積層することで構成されているため、側面ホルダ４０が鋳造品である場合に比べて、側面ホルダ４０の寸法精度を向上させることができる。その結果、複数個横並びに配置される電池２０間のピッチを短縮でき、電池保持装置１０全体の小型化を図ることができる（エネルギー密度を高めることができる）。

（Ｄ）側面ホルダ４０が、第１の金属板４１を複数枚積層することで構成されているため、従来に比べて、電池２０からの熱がホルダ３０に伝わりやすくなり、電池保持装置１０内の全体の温度分布の均一化を図ることができる。

（Ｅ）電池２０が、電池本体２１と、電池本体２１が収容される保護ケース２２と、を備えるため、電池２０が保護ケース２２を有さない場合に比べて、電池保持用爪４１ｂにより電池本体２１に傷が付くことや電池本体２１が凹むこと（変形すること）を抑制できる。詳しくは、電池保持用爪４１ｂのエッジにより、電池本体２１に絶縁フィルムなどの保護フィルムがある場合には該保護フィルムが傷付いたり、電池保持用爪４１ｂからの荷重により、電池本体２１が凹んだり（変形したり）することを抑制できる。

（Ｆ）電池２０が保護ケース２２を備えるため、電池挿入用孔４１ａに保護ケース２２を挿入することにより、電池保持用爪４１ｂの角度の精度を出して公差吸収することができ、爪４１ｂから電池２０にかかる荷重（爪４１ｂによる電池２０への影響）を低減できる。

（Ｇ）側面ホルダ４０が、第１の金属板４１の成形機７０に予めセットされる電池２０をガイドにして第１の金属板４１を複数枚積層することで作製されるため、第１の金属板４１を複数枚積層した後に電池２０を電池挿入用孔４１ａに挿入する場合に比べて、積層される第１の金属板４１同士の積層直交方向のズレを低減できるだけでなく、電池保持装置１０の組付コストを低減できる。

（Ｈ）ホルダ３０が、一枚構成の第２の金属板５１からなり電池２０を該電池２０の上面で保持する上面ホルダ５０と、一枚構成の第３の金属板６１からなり電池２０を該電池２０の下面で保持する下面ホルダ６０と、の少なくともいずれか一方を、さらに備える。そのため、（ｉ）ホルダ３０が第２の金属板５１からなる上面ホルダ５０と第３の金属板６１からなる下面ホルダ６０の両方を備えていない場合に比べて、ホルダ３０による電池保持性能を向上させることができる。また、（ｉｉ）ホルダ３０が上面ホルダ５０を備える場合、上面ホルダ５０を正極バスバーとして利用でき、ホルダ３０が下面ホルダ６０を備える場合、下面ホルダ６０を負極バスバーとして利用でき、バスバーがホルダ３０と別体品である場合に比べて、部品点数を削減でき、組付工数を低減できる。

（Ｉ）上面ホルダ５０および／または下面ホルダ６０が、第１の金属板４１と同じ素材４を用いるとともに第１の金属板４１と同じ順送プレス成形機７０を用いて成形される場合、第１の金属板４１の成形のための設備と同じ設備を利用して成形でき、上面ホルダ５０および／または下面ホルダ６０の成形コストを著しく低減できる。

（Ｊ）互いに隣り合う２枚の第１の金属板４１、４１間には、隙間Ｓが設けられているため、該隙間Ｓを、電池２０を冷却するための冷媒が流れる冷媒流路として利用できる。

（Ｋ）隙間Ｓが、互いに隣り合う２枚の第１の金属板４１，４１の一方の一部（曲げ部）４１ｃを互いに隣り合う２枚の第１の金属板４１，４１の他方側に折り曲げて該他方に固定することで設けられる場合、互いに隣り合う２枚の第１の金属板４１，４１とは別体のスペーサを用いる場合に比べて、部品点数を削減できる。

（Ｌ）隙間Ｓが、互いに隣り合う２枚の第１の金属板４１，４１の間に、互いに隣り合う２枚の第１の金属板４１，４１とは別体のスペーサを配設することで設けられている場合スペーサの配設位置の自由度が高く、冷媒流路の形状自由度が高くなる。

（Ｍ）本発明実施例では、順送プレス成形機７０を用いることで電池保持装置１０を製造できるため、順送プレス成形機７０を用いない場合に比べて、電池保持装置１０の組付コストおよび製造時間コスト（製造コスト）を大幅に低減できる。

１０ 電池保持装置
２０ 電池
２１ 電池本体
２１ａ 正極端子
２１ｂ 負極端子
２２ 保護ケース
２３ 電池の側面
３０ ホルダ
４０ 側面ホルダ
４１ 第１の金属板
４１ａ 電池挿入用孔
４１ｂ 電池保持用爪
４１ｃ 曲げ部
４１ｃ１，４１ｃ２ 曲げ
５０ 上面ホルダ
５１ 第２の金属板
６０ 下面ホルダ
６１ 第３の金属板
７０ 順送プレス成形機
７１ 順送型
７２ 曲げ部成形型
Ｓ 隙間

Claims (6)

1. 複数個横並びに配置される電池と、
   前記電池を保持するホルダと、
   を有し、
   前記ホルダは、前記電池を該電池の側面で保持する側面ホルダを備えており、
   前記側面ホルダは、前記電池が挿入される電池挿入用孔と該電池挿入用孔に挿入される前記電池の側面に当接する電池保持用爪とを備えるプレス成形品の第１の金属板を、複数枚積層することで構成されている、
   電池保持装置。
2. 前記電池は、電池本体と、該電池本体が収容される保護ケースと、を備える、請求項１記載の電池保持装置。
3. 前記側面ホルダは、前記第１の金属板の成形機に予めセットされる前記電池をガイドにして前記第１の金属板を複数枚積層することで作製される、請求項１または請求項２記載の電池保持装置。
4. 前記ホルダは、一枚構成の第２の金属板からなり前記電池を該電池の上面で保持する上面ホルダと、一枚構成の第３の金属板からなり前記電池を該電池の下面で保持する下面ホルダと、の少なくともいずれか一方を、さらに備える、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の電池保持装置。
5. 互いに隣り合う２枚の前記第１の金属板間には、隙間が設けられている、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の電池保持装置。
6. 前記隙間は、互いに隣り合う前記２枚の第１の金属板の一方の一部を前記２枚の第１の金属板の他方側に折り曲げて該他方に固定することで設けられている、請求項５記載の電池保持装置。

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