JP5084301B2 - Pack battery - Google Patents
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Description
本発明は、幅よりも薄い角形電池を外装ケースに収納しているパック電池に関する。 The present invention relates to a battery pack in which a rectangular battery thinner than a width is housed in an outer case.
角形電池のパック電池は、種々の携帯用の電気機器に装着されて便利に使用される。とくに、携帯電話やPDA等のように、全体を薄くする必要がある電気機器に最適な形状である。この形状のパック電池を軽くて薄くするために、角形電池の片面のみを表面プレートでカバーする外装ケースに入れる構造のものが開発されている。(特許文献1参照) A prismatic battery pack battery is conveniently used by being mounted on various portable electric devices. In particular, it is an optimal shape for an electric device such as a mobile phone or PDA that needs to be thinned as a whole. In order to make this type of battery pack lighter and thinner, a structure has been developed in which only one side of a prismatic battery is placed in an outer case covered with a surface plate. (See Patent Document 1)
特許文献1のパック電池は、図1に示すように、電池コア90を入れる外装ケース91を、表面プレート92の周囲に周壁93を設けた構造としている。さらに、このパック電池は、外装ケース91のひとつの周壁93にひさし94を設けて内側に挿入溝部95を設け、この挿入溝部95に電池コア90の挿入部96を入れて定位置に配置している。
As shown in FIG. 1, the battery pack of
さらに、パック電池は、電気機器に特定の姿勢でセットできるように、また、できるかぎり無駄なスペースを設けないことから、外周の一辺に段差を設ける形状のものが開発されている。(特許文献2及び3参照)
これらのパック電池は、出力端子を設けている部分に段差を設けているので、電気機器にセットされる姿勢を特定して、逆装着を防止できる特徴がある。しかしながら、外装ケースの内側に段差部ができることから、電池コアを外装ケースにスムーズに挿入できない。それは、図2に示すように、電池コア80が段差部82によって外装ケース81の内面に突出する段差凸部83に衝突してスムーズに挿入できないからである。また、段差部82のあるプラスチック製の外装ケース81は、段差部82を薄く成形して十分な強度を実現することが難しい欠点もある。
Since these battery packs are provided with a step in the portion where the output terminal is provided, the battery pack has a feature that it can identify the posture set in the electric device and prevent reverse mounting. However, since the step portion is formed inside the outer case, the battery core cannot be smoothly inserted into the outer case. This is because, as shown in FIG. 2, the
本発明は、さらにこの欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、段差のある外装ケースに電池コアをスムーズに挿入して能率よく組み立てできると共に、外装ケースをプラスチックで薄く成形しながら外装ケースの段差部を強靱な構造にできるパック電池を提供することにある。 The present invention has been developed for the purpose of solving this drawback. An important object of the present invention is a battery pack in which a battery core can be smoothly inserted into a stepped outer case and efficiently assembled, and the stepped portion of the outer case can be made tough structure while the outer case is thinly molded with plastic. Is to provide.
本発明のパック電池は、前述の目的を達成するために以下の構成を備える。
パック電池は、角形電池2に出力端子6を接続してなる電池コア20を外装ケース1に収納している。外装ケース1はプラスチック製で、角形電池2の平坦面2aをカバーする四角形の表面プレート10の周囲に沿って、電池コア20の外周をカバーする第1、第2、第3及び第4の周壁11を一体的に成形して設けており、表面プレート10と周壁11とからなる箱形の外装ケース1に電池コア20を収納している。さらに、外装ケース1の第1の周壁11Aは、表面プレート10と反対側の側縁に沿ってひさし13を設けて、内側を電池コア20の挿入溝部14としている。さらにまた、外装ケース1の表面プレート10は、第1の周壁11Aとの連結部に沿って、挿入溝部14の内側に突出する段差凸部15を設けている。外装ケース1の挿入溝部14に挿入される電池コア20は、挿入溝部14に案内される挿入部21に、段差凸部15を案内する嵌着凹部22を設けている。外装ケース1の表面プレート10の内面に、段差凸部15に向かって登り勾配の誘い込みリブ23をプラスチック製の外装ケース1に一体的に成形して設けており、この誘い込みリブ23に沿って電池コア20の挿入部21を挿入溝部14に案内している。
The battery pack of the present invention has the following configuration in order to achieve the aforementioned object.
In the battery pack, a
本発明の請求項2のパック電池は、請求項1の構成に加えて、電池コア20が、挿入溝部14に案内される挿入部21の外周面に出力端子6を固定しており、この出力端子6を外装ケース1の外部に表出する電極窓17を第1の周壁11Aに開口している。
In the battery pack according to
本発明の請求項3のパック電池は、請求項1の構成に加えて、電池コア20が、誘い込みリブ23を嵌着して位置ずれを防止する位置ずれ防止凹部16を有し、この位置ずれ防止凹部16に誘い込みリブ23を案内して、誘い込みリブ23で電池コア20の位置ずれを阻止している。
The battery pack according to
本発明のパック電池は、段差のある外装ケース内に電池コアをスムーズに挿入して、能率よく組み立てできる特徴がある。それは、本発明のパック電池が、外装ケースの表面プレートに、その第1の周壁との連結部に沿って段差凸部を設けると共に、この表面プレートの内面には、段差凸部に向かって登り勾配の誘い込みリブを設けているからである。この外装ケースは、表面プレートの内面に設けている誘い込みリブに沿って、電池コアの挿入部を挿入溝部に案内できる。このため、電池コアの角部を表面プレートの段差凸部に衝突させることなく、誘い込みリブでもってスムーズに定位置に挿入できる。 The battery pack of the present invention is characterized in that a battery core can be smoothly inserted into an outer case having a step and can be assembled efficiently. That is, the battery pack according to the present invention is provided with a step protrusion on the surface plate of the outer case along the connecting portion with the first peripheral wall, and the inner surface of the surface plate climbs toward the step protrusion. This is because a gradient guiding rib is provided. The outer case can guide the insertion portion of the battery core to the insertion groove along the guiding rib provided on the inner surface of the surface plate. For this reason, the corner portion of the battery core can be smoothly inserted into the fixed position with the guiding rib without colliding with the stepped convex portion of the surface plate.
また、本発明のパック電池は、外装ケースをプラスチックで薄く成形しながら外装ケースの段差部を強靱な構造にできる特徴も実現できる。それは、表面プレートの内面に、段差凸部に向かって登り勾配の誘い込みリブをプラスチック製の外装ケースに一体的に成形して設けているからである。 Further, the battery pack of the present invention can also realize a feature that the stepped portion of the outer case can be made tough structure while the outer case is thinly formed of plastic. This is because a guide rib with an ascending gradient toward the stepped convex portion is integrally formed on the inner surface of the surface plate in a plastic outer case.
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのパック電池を例示するものであって、本発明はパック電池を以下のものに特定しない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the example shown below illustrates the battery pack for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention does not specify the battery pack as follows.
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。 Further, in this specification, in order to facilitate understanding of the scope of claims, numbers corresponding to the members shown in the examples are indicated in the “claims” and “means for solving problems” sections. It is added to the members. However, the members shown in the claims are not limited to the members in the embodiments.
本発明の一実施例のパック電池を図3ないし図9に示す。図3と図4はパック電池を外装ケース1の表面プレート10側から見た斜視図、図5は外装ケース1に絶縁シート3を付着したパック電池の斜視図、図6はパック電池を電気機器30にセットした状態を示す断面図、図7は外装ケース1に電池コア20を挿入する状態を示す斜視図、図8と図9は電池コア20を上下から見た斜視図を示している。これらの図に示すパック電池は、角形電池2と、この角形電池2の正負の電極を外部に取り出す出力端子6とを備える電池コア20を外装ケース1に収納している。角形電池2は、厚さ(t)が幅(W)よりも薄く、外周の形状を四角形とする二次電池である。本明細書において、角形電池の外周とは、角形電池の最大面である表裏面の外周を意味するものとする。また、角形電池の平坦面とは、図8と図9において上下方向である厚さ方向から見える面であって、図9において、幅(W)と長さ(L)とで構成される最大面とする。
A battery pack according to an embodiment of the present invention is shown in FIGS. 3 and 4 are perspective views of the battery pack as viewed from the
角形電池2は、リチウムイオン電池、又はポリマー電池である。ポリマー電池はリチウムポリマー電池である。ただ、本発明は、角形電池をリチウムイオン電池やポリマー電池に特定しない。角形電池には、これ等の電池以外の電池、たとえばニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池とすることもできる。
The
外装ケース1は、全体をプラスチックで一体的に成形して製作される。プラスチックには、たとえば、ポリカーボネート樹脂を使用する。この外装ケース1は、板厚を0.3mmとして、パック電池の小型化を図ることができる。ただし、外装ケースのプラスチックは、ガラス繊維やカーボン繊維等の繊維を埋設して補強しているプラスチック、たとえばPPS(ポリフェニレンサルファイト)を使用することもできる。PPSは、極めて優れた強度を有する。また、PPSは、繊維で補強して衝撃強度も向上できる。さらに、PPSは、難燃性に優れているので、例えば、外装ケースの材質にPPSを使用した場合、板厚を0.4mmまで薄くしても、UL規格等で定められている難燃性に関する基準を満たすことができる。したがって、PPSは、UL規格を必要とする特殊な用途のパック電池に使用して、難燃性を保ちながら外装ケースを薄くして、パック電池の小型化を図ることができる。
The
角形電池2は、電池コア20の状態に組み立てられて外装ケース1に収納される。電池コア20は、角形電池2に、基板ホルダー5を介して回路基板4を定位置に連結している。回路基板4は出力端子6を固定している。出力端子6は、外装ケース1の第1の周壁11Aに開口している電極窓17から外部に表出される。
The
電池コア20は、回路基板4と角形電池2との間に基板ホルダー5を配置している。基板ホルダー5は、プラスチック等の絶縁材を一体的に成形したものである。回路基板4は、表面に出力端子6を固定している。また、回路基板4は電池の保護回路(図示せず)を実装している。保護回路は、角形電池2の過電流を保護する回路やPTC、あるいは角形電池2の過充電や過放電を防止する回路である。図のパック電池は、保護素子7であるPTCを一方の接続リード8として、回路基板4を角形電池2に接続している。ただ、PTCや温度ヒューズ等の保護素子を回路基板に実装して、回路基板の両端をリード板で角形電池に連結することもできる。また、パック電池は、保護素子をPTCに代わって温度ヒューズとし、一方の接続リードを温度ヒューズとして、回路基板を角形電池に連結することもできる。
In the
基板ホルダー5は、回路基板4と角形電池2とに挟着されて、定位置に配置される。基板ホルダー5は、図10と図11の断面図に示すように、一方の面に回路基板4を連結して、他方の面に角形電池2を連結している。基板ホルダー5は、回路基板4を嵌着構造として定位置に連結する。また、角形電池2の湾曲面を案内する凹部24を設けて、角形電池2の定位置に連結される。
The
回路基板4は、角形電池2の正負の電極に接続される一対の接続リード8、9を介して角形電池2に連結される。接続リード8は、保護素子7を介して角形電池2の一方の電極に接続される。この電池コア20は、保護素子7を接続リード8として、回路基板4を角形電池2に連結できる。
The
凸部電極2Bに接続される接続リード8は、封口板(図示せず)から絶縁される。封口板と凸部電極2Bとが異なる電極となるからである。角形電池2であるリチウムイオン二次電池は、凸部電極2Bを負極、封口板と外装缶2Aを正極としている。角形電池2の外装缶2Aは、金属ケースである。図の電池コア20は、凸部電極2Bに接続される接続リード8を保護素子7とするので、凸部電極2Bに接続される接続リード8である保護素子7と封口板との間に絶縁板25を配設して、接続リード8と封口板とを絶縁している。絶縁板25は接着され、あるいは両面接着テープを介して角形電池2の端面に固定されて、凸部電極2Bに接続される接続リード8を封口板から絶縁する。絶縁板は、プラスチック製の基板ホルダーに一体成形することもできる。接続リード8、9は、抵抗スポット溶接やレーザー溶接して角形電池2の電極に接続される。また、抵抗スポット溶接やレーザー溶接し、あるいは半田付けして回路基板4に接続される。
The
電池コア20は、図10ないし図12の断面図に示すように、回路基板2の幅を角形電池2の厚さよりも狭くして嵌着凹部22を設けている。これらの図において、電池コア20は、外装ケース1の挿入溝部14に案内される挿入部21の下面に嵌着凹部22を設けている。外装ケース1は、第1の周壁11Aの内側に電池コア20の挿入部21を案内する挿入溝部14を設けている。電池コア20の嵌着凹部22は、外装ケース1の内面に設けている段差凸部15を配置する。これらの図において、電池コア20は、回路基板4を角形電池2の中心よりも上方に配置して、挿入部21の下面に嵌着凹部22を設けている。図の電池コア20は基板ホルダー5に嵌着凹部22を設けている。嵌着凹部22を設けている基板ホルダー5を図8ないし図12に示している。これらの図の電池コア20は、外装ケース1の挿入溝部14に挿入される挿入部21を設けて、挿入部21の先端面に回路基板4を配置している。電池コア20の挿入部21は、図10ないし図12の断面図において、角形電池2の上下の中央から上方にずれて配設されて、挿入部21の下方に嵌着凹部22を設けている。図8と図9は、図10ないし図12の断面図の上下を反転した斜視図であるから、図8と図9において、嵌着凹部22は挿入部21の上方に位置する。
As shown in the cross-sectional views of FIGS. 10 to 12, the
回路基板4は、基板ホルダー5に嵌着構造で連結されて定位置に配置される。図に示す回路基板4と基板ホルダー5の嵌着構造は、基板ホルダー5の側縁に複数の位置決凸部5Aを設けると共に、この位置決凸部5Aを嵌入する位置決凹部4Aを回路基板4の側縁に設けて、この位置決凸部5Aと位置決凹部4Aを嵌着させる状態で配置して、回路基板4を基板ホルダー5の定位置に連結する。図の基板ホルダー5は、回路基板4の四隅と側面に位置して位置決凸部5Aを設けており、回路基板4の四隅と側面に設けた位置決凹部4Aに位置決凸部5Aを嵌入させて回路基板4の縦横方向を位置決めしている。さらに、回路基板4は、両端に連結している接続リード8、9を介して、基板ホルダー5から外れないように連結している。ただ、回路基板と基板ホルダーは、他の嵌合構造や係止構造で互いに定位置に連結することもできる。たとえば、回路基板と基板ホルダーの嵌着構造は、図示しないが、基板ホルダーの一方の側縁に沿って位置決壁を設けると共に、中央部分には垂直方向に突出して位置決凸部を設け、この位置決壁と位置決凸部に回路基板を当接させる状態で配置して、回路基板を基板ホルダーの定位置に連結することもできる。
The
回路基板4は、基板ホルダー5の定位置に連結される状態で、接続リード8、9を介して角形電池2に連結される。回路基板4が角形電池2に連結されると、基板ホルダー5は回路基板4と角形電池2に挟着されて、定位置に配置される。以上の電池コア20は、基板ホルダー5と回路基板4とを互いに定位置に連結して、接続リード8、9を介して回路基板4を角形電池2に連結するので、回路基板4と基板ホルダー5と角形電池2を互いに相対位置がずれないように連結できる。
The
外装ケース1はプラスチック製で、角形電池2の片面をカバーする四角形の表面プレート10の周囲に、電池コア20の外周を囲む四角形の周壁11を一体的に成形して設けている。外装ケース1は、表面プレート10と周壁11とで箱形となり、この外装ケース1に電池コア20を収納している。表面プレート10は、電池コア20の角形電池2の片方の平坦面2aをカバーする。外装ケース1は、電池コア20の角形電池2の表裏の平坦面2aをカバーしない。表面プレート10でカバーされない平坦面2aは、周壁11の開口部12にあって、絶縁シート3でカバーされる。
The
四角形の周壁11は、第1、第2、第3及び第4の周壁からなる4つの辺で構成される。4つの辺のひとつであるは第1の周壁11Aには電極窓17を設けている。電極窓17は、パック電池の出力端子6を外部に表出させる。したがって、電極窓17の内側には出力端子6を配設する。出力端子6は回路基板4に固定されて、電極窓17の内側に配置される。
The rectangular
第1の周壁11Aは、ひさし13を一体的に成形して設けている。ひさし13は、表面プレート10を連結して設けている側縁の反対側の側縁、図7において上縁に沿って設けられる。第1の周壁11Aは、ひさし13と表面プレート10によって、その内側に挿入溝部14を設けている。挿入溝部14に電池コア20の挿入部21を入れて、電池コア20を外装ケース1の定位置に配置している。ひさし13の内側面は、電池コア20の挿入部21の表面に沿う形状としている。
11 A of 1st surrounding walls are provided with the
さらに、外装ケース1の表面プレート10は、第1の周壁11Aとの連結部に沿って、挿入溝部14の内側に突出する段差凸部15を設けている。この段差凸部15は、電池コア20の嵌着凹部22に嵌入される形状に成形される。さらにまた、表面プレート10の内面には、図7の斜視図に示すように、段差凸部15に向かって登り勾配の誘い込みリブ23を設けている。この誘い込みリブ23は、プラスチック製の外装ケース1に一体的に成形して設けられる。この外装ケース1は、図10に示すように、誘い込みリブ23に沿って電池コア20の挿入部21を挿入溝部14に案内する。外装ケース1は、好ましくは複数列の誘い込みリブ23を平行に配設する。図7の外装ケース1は、3列の誘い込みリブ23を、段差凸部15の両側部分と中央部分に設けている。さらに、誘い込みリブ23は、電池コア20をスムーズに挿入溝部14に案内できるように、表面プレート10に対する傾斜角αを、たとえば45度よりも小さくする。ただ、誘い込みリブ23の傾斜角αを小さくすると、誘い込みリブが長くなるので、傾斜角αは、好ましくは15度ないし45度、より好ましくは30度ないし45度とする。段差凸部15に向かって設けられる誘い込みリブ23は、段差凸部15との境界で段差凸部15の高さに等しくする。電池コア20は、誘い込みリブ23に沿って挿入部21を挿入溝部14に入れて、外装ケース1の定位置に配置される。外装ケース1に配置された電池コア20は、回路基板4を定位置に配置して、回路基板4の出力端子6を電極窓17の内側の定位置に配置する。
Furthermore, the
図8と図9に示す電池コア20は、外装ケース1の定位置に配置される状態で、誘い込みリブ23を嵌入する部分に位置ずれ防止凹部16を設けている。この位置ずれ防止凹部16に誘い込みリブ23を案内して、誘い込みリブ23でもって電池コア20の位置ずれが阻止される。図13は、電池コア20を外装ケース1の定位置に配置する状態で、位置ずれ防止凹部16に誘い込みリブ23を案内する状態を示す断面図である。この図に示すように、誘い込みリブ23が位置ずれ防止凹部16に案内されて、電池コア20の外装ケース1に対する横ずれが阻止される。電池コア20の横ずれに対して、誘い込みリブ23が位置ずれ防止凹部16の内面に当接して、横ずれが阻止されるからである。図11は、位置ずれ防止凹部16に誘い込みリブ23を案内する状態を示している。
The
パック電池は、電池コア20の挿入部21を第1の周壁11Aの挿入溝部14に入れて、電池コア20を外装ケース1の定位置に配置する。図11と図12に示す外装ケース1は、ひさし13の幅を、基板ホルダー5で設けられる電池コア20の挿入部21を挿入できる幅としている。これらの図のパック電池は、ひさし13の外側面に絶縁シート3を付着する凹部面18を設けて、この凹部面18に接着する絶縁シート3を電池コア20の表面に接着している。ひさし13の凹部面18は、外装ケース1に収納される電池コア20の角形電池2の平坦面2aと同一面にあって、絶縁シート3を平面状に接着している。
In the battery pack, the
パック電池は、外装ケース1に電池コア20を入れた状態で、ラベル等の絶縁シート3を付着して、周壁11の開口部12を閉塞する。絶縁シート3は、角形電池2の片面と外装ケース1とに接着される。パック電池は、絶縁シート3を、外装ケース1の周壁11の4辺に接着し、さらに、図5のパック電池は、絶縁シート3の一部を突出させて、パック電池を電気機器30から脱着するつまみ3Aとしている。
In the battery pack, the
絶縁シート3は、可撓性のあるプラスチックシートやラベルである。この絶縁シート3は、接着材を介して角形電池2と外装ケース1に接着され、あるいは粘着層を介して接着される。
The insulating
さらに、外装ケース1の周壁11内に入れられる角形電池2は、表面プレート10の内面に接着剤で接着し、あるいは両面接着テープで接着して固定することができる。接着剤や両面接着テープは、角形電池2の第1の周壁11Aの反対側の端部、あるいは角形電池2の周縁部を表面プレート10の内面に接着し、または全面を表面プレート10に接着する。
Furthermore, the
1…外装ケース
2…角形電池 2A…外装缶 2B…凸部電極
2a…平坦面
3…絶縁シート 3A…つまみ
4…回路基板 4A…位置決凹部
5…基板ホルダー 5A…位置決凸部
6…出力端子
7…保護素子
8…接続リード
9…接続リード
10…表面プレート
11…周壁 11A…第1の周壁
12…開口部
13…ひさし
14…挿入溝部
15…段差凸部
16…位置ずれ防止凹部
17…電極窓
18…凹部面
20…電池コア
21…挿入部
22…嵌着凹部
23…誘い込みリブ
24…凹部
25…絶縁板
30…電気機器
80…電池コア
81…外装ケース
82…段差部
83…段差凸部
90…電池コア
91…外装ケース
92…表面プレート
93…周壁
94…ひさし
95…挿入溝部
96…挿入部
DESCRIPTION OF
2a ...
Claims (3)
外装ケース(1)はプラスチック製で、角形電池(2)の平坦面(2a)をカバーする四角形の表面プレート(10)の周囲に沿って、電池コア(20)の外周をカバーする第1、第2、第3及び第4の周壁(11)を一体的に成形して設けており、表面プレート(10)と周壁(11)とからなる箱形の外装ケース(1)に電池コア(20)を収納しており、
さらに、外装ケース(1)の第1の周壁(11A)は、表面プレート(10)と反対側の側縁に沿ってひさし(13)を設けて、内側を電池コア(20)の挿入溝部(14)としており、さらにまた外装ケース(1)の表面プレート(10)は、第1の周壁(11A)との連結部に沿って、挿入溝部(14)の内側に突出する段差凸部(15)を設けており、
前記外装ケース(1)の挿入溝部(14)に挿入される電池コア(20)は、挿入溝部(14)に案内される挿入部(21)に、段差凸部(15)を案内する嵌着凹部(22)を設けており、
前記外装ケース(1)の表面プレート(10)の内面に、段差凸部(15)に向かって登り勾配の誘い込みリブ(23)をプラスチック製の外装ケース(1)に一体的に成形して設けており、この誘い込みリブ(23)に沿って電池コア(20)の挿入部(21)を挿入溝部(14)に案内するようにしてなるパック電池。 A battery pack in which a battery core (20) formed by connecting an output terminal (6) to a prismatic battery (2) is housed in an outer case (1),
The outer case (1) is made of plastic, and the first and the outer covers of the battery core (20) are covered along the periphery of the rectangular surface plate (10) covering the flat surface (2a) of the prismatic battery (2). The second, third and fourth peripheral walls (11) are integrally formed, and a battery core (20) is provided on a box-shaped outer case (1) comprising a surface plate (10) and a peripheral wall (11). )
Further, the first peripheral wall (11A) of the outer case (1) is provided with a ridge (13) along the side edge opposite to the surface plate (10), and the inner side is an insertion groove ( 14), and the surface plate (10) of the outer case (1) has a stepped protrusion (15) protruding inside the insertion groove (14) along the connecting portion with the first peripheral wall (11A). )
The battery core (20) inserted into the insertion groove (14) of the outer case (1) is fitted into the insertion part (21) guided to the insertion groove (14) to guide the stepped protrusion (15). Provided with a recess (22),
Provided on the inner surface of the surface plate (10) of the outer case (1) by integrally forming a guiding rib (23) with an upward slope toward the stepped convex portion (15) into the plastic outer case (1). The battery pack is configured to guide the insertion portion (21) of the battery core (20) to the insertion groove portion (14) along the guide rib (23).
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