JP6103860B2 - エネルギー貯蔵システム - Google Patents

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Description

本発明はエネルギー貯蔵システムに関する。
エネルギー貯蔵システムは太陽電池のような再生可能エネルギーおよび電力系統と連係し、負荷の電力需要が少ない時に電力を貯蔵しておいて負荷の電力需要が大きい時に貯蔵された電力を使うよう構成され、例えば、携帯電話機、ノートパソコンなどの電子機器に使用される2次電池が大量に含まれているエネルギー貯蔵装置である。
前記大量の2次電池は多数のトレイに収納され、多数のトレイはラックに収納され、多数のラックがコンテナボックスに収納される。
このようにコンテナボックスに収納された多数のラックは地震および外部衝撃などの振動から安定性を確保できるよう設計されることが要求されている。
本発明はラックに設置されてトレイと連結され、地震や外部衝撃時に振動がラックに加わってトレイが揺れる時にともに揺れるコネクタユニットを備えることによって、トレイとコネクタユニットとの電気的接続が解除されることを防止できるエネルギー貯蔵システムを提供することを目的とする。
前記目的を達成するための本発明の一実施例によるエネルギー貯蔵システムは、複数のバッテリーセル、前記複数のバッテリーセルが収納されるように形成される複数のトレイ、および前記複数のトレイが収納されるように形成され、複数の結合プレートと前記複数の結合プレートに設けられた複数のコネクタユニットを含むラックを含み、前記コネクタユニットは前記結合プレートと接触し、締結ホールを含むベースプレート、およびワッシャーヘッド部と、前記ワッシャーヘッド部に連結され、前記締結ホールを通過して前記結合プレートに結合されるワッシャーボディー部を有するフロートワッシャーを含み、前記締結ホールの直径が前記ワッシャーボディー部の直径より大きいことを特徴とする。
本発明の一実施例によるエネルギー貯蔵装置はラックに設置されてトレイと連結され、地震や外部衝撃時に振動がラックに加わってトレイが揺れる時にともに揺れるコネクタユニットを備えることによって、トレイとコネクタユニットの電気的接続が解除されることを防止することができる。
また、本発明の一実施例によるエネルギー貯蔵装置は、コネクタユニットに形成された第1逆挿し防止突起および第2逆挿し防止突起を備えることによって、トレイがラックに挿入されるときにトレイの逆挿入を防止することができる。
また、本発明の一実施例によるエネルギー貯蔵装置は、ラックに設けられる下部固定部材および上部固定部材を備えることによって、ラックをコンテナボックスの底面に堅固に固定させることができ、地震や外部衝撃時にラックに加わる振動を吸収することによって、ラックへの振動の影響を減少させることができる。
また、本発明の一実施例によるエネルギー貯蔵装置は、ラックに設けられた弾性部材を備えることによってトレイをラックに容易に挿入させることができ、挿入されたトレイを弾性力で固定させることができ、地震や外部衝撃時にトレイに加わる振動を吸収することによって、トレイへの振動の影響を減少させることができる。
本発明の一実施例によるエネルギー貯蔵システムの斜視図である。 図1に示されているトレイに収納されたバッテリーセルを示す斜視図である。 図1に示されているラックの斜視図である。 図3に示されているラックの弾性部材を示す斜視図である。 図1に示されているラックの背面を示す背面図である。 図5に示されている‘A’部分のコネクタユニットを示す斜視図である。 図6に示されている‘B’部分のベースプレートとフロートワッシャーの分離斜視図である。 図7のベースプレートとフロートワッシャーとの結合斜視図である。
明細書全体において、ある部分が他の部分と“連結”されているとする場合、これは“直接的に連結”されている場合だけでなく、“その中間に他の素子を間において電気的に連結”されている場合も含む。また、ある部分がある構成要素を“含む”とする場合、これは特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく他の構成要素をさらに含むことを意味する。
以下、図面を参照しながら本発明の実施例について詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施例によるエネルギー貯蔵システムの斜視図であり、図2は、図1に示されているトレイに収納されるバッテリーセルを示す斜視図である。
図1および図2を参照すれば、本発明の一実施例によるエネルギー貯蔵システム10は複数のバッテリーセル100、複数のトレイ200、スイッチボックス300、バッテリー管理ボックス400およびラック500を含む。前記エネルギー貯蔵システム10は太陽電池のような再生可能エネルギーおよび電力系統と連係して、複数のバッテリーセル100は再生可能エネルギーまたは電力系統から電力を供給されたり、外部負荷に電力を供給したりする。図示してはいないが、前記エネルギー貯蔵システム10は太陽電池のような再生可能エネルギーおよび電力系統と電力をやり取りするために必要なインバータ、コンバータなどの回路素子を含む。
前記バッテリーセル100は充電および放電が可能な電池であって、リチウムイオンバッテリーセルを用いることができるが、これにより本発明が限定されるものではない。図2には1つのトレイ200に8つのバッテリーセル100が収納されることを示しているが、所望する出力によりバッテリーセル100の個数調節が可能である。また、図2にはバッテリーセル100を円筒形バッテリーセルに示しているが、角型バッテリーセルまたはパウチバッテリーセルを用いることもできる。
前記トレイ200はラック500に収納され、第1ケース210と第2ケース220とを含む。前記第1ケース210は内部に収納空間を有するボックス形態にすることができ、内部空間に複数のバッテリーセル100をそれぞれ分離させて収納するように複数の隔壁211を含む。前記第2ケース220はプレート形態にすることができ、複数のバッテリーセル100が収納された第1ケース210と結合する。前記第1ケース210と第2ケース220は絶縁性材料であるプラスチックからなるようにすることができる。図1には1つのラック500に20つのトレイ200が収納されることを示しているが、ラック500の大きさによりトレイ200の個数調節が可能である。一方、図示していないが、前記トレイ200それぞれにはバッテリーセル100の充放電などを制御するバッテリー管理システム(Battery Management System;BMS)が内装されている。
前記スイッチボックス300はトレイ200のような形態からなり、ラック500に収納される。前記スイッチボックス300は内部にバッテリーセル100を保護する保護回路素子を含む。例えば、前記保護回路素子はバッテリーセル100に供給される電流がバッテリーセル100の許容電流より大きい場合、電流の流れを切るヒューズまたはスイッチング素子を用いることができる。
前記バッテリー管理ボックス400はトレイ200のような形態からなり、ラック500に収納される。前記バッテリー管理ボックス400は内部に各トレイ200との通信を制御する回路素子を含む。このようなバッテリー管理ボックス400は回路素子を通して、トレイ200に収納されたバッテリーセル100の状態を把握することができる。
前記ラック500は複数のトレイ200、スイッチボックス300およびバッテリー管理ボックス400を収納するように形成される。前記ラック500は鉄のような高い強度を有する材質からなるようにすることができる。このようなラック500は複数個で構成されてコンテナボックス(図示せず)に配置される。以下、前記ラック500について具体的に説明する。
図3は図1に示されているラックの斜視図であり、図4は図3に示されているラックの弾性部材を示す斜視図であり、図5は図1に示されているラックの背面を示す背面図である。
図3乃至図5を参照すれば、前記ラック500は上部フレーム510、上部フレーム510の両側部に連結された第1側部フレーム521および第2側部フレーム522、第1側部フレーム521および第2側部フレーム522に連結される下部フレーム530を含む。ここで、前記上部フレーム510は第1側部フレーム522および第2側部フレーム524と垂直をなし、下部フレーム530と平行である。このような上部フレーム510、第1側部フレーム521、第2側部フレーム522および下部フレーム530はラック500の内部に空間を形成する。
また、前記ラック500は第1側部フレーム521および第2側部フレーム522の間の空間に第1側部フレーム521および第2側部フレーム522と平行に設けられた中間フレーム523と、上部フレーム510と下部フレーム530との間の空間に上部フレーム510および下部フレーム530と平行に設けられた複数のダイ532を含む。ここで、前記複数のダイ532はトレイ200に収納されるバッテリーセル100の充放電時に発生する熱を放出させるための複数のホール532aを含むようにすることができる。このような中間フレーム523および複数のダイ532はラック500で複数のトレイ200、スイッチボックス300およびバッテリー管理ボックス400を収納するための実質的な空間を形成する。
また、前記ラック500は下部フレーム530の下部に設けられた移動手段533を含む。前記移動手段533は、例えば、回転車輪で構成されてラック500を自由に移動させることができる。
また、前記ラック500は下部フレーム530の角部および中間フレーム523と対応する領域の両側に設けられた高さ調節手段534と下部固定部材535とを含む。前記高さ調節手段534はほぼボルト形態であり、回転によって上・下部に移動する。前記下部固定部材535は支持面535a、折り曲げ面535bおよび固定面535cを含む。前記支持面535aは下部フレーム530の下面と向き合って下部フレーム530の下面と平行で、高さ調節手段534が通過するように通過ホールを有する。前記折り曲げ面535bは支持面535aの一側端から下部方向に折り曲げられて延長される。前記固定面535cは下部フレーム530の下面と平行するように前記折り曲げ面535bの一側端に折り曲げられて延長される。ここで、前記支持面535aと折り曲げ面535bは下部フレーム530の下面と垂直方向にほぼ重なり、固定面535cは下部フレーム530の下面と垂直方向に重ならずにスクリュー(図示せず)が貫通する貫通ホール535dを有する。このような下部固定部材535はスクリューによってラック500をコンテナボックスの底面に堅固に固定して地震や外部衝撃時にラック500に加わる振動を吸収することによって、ラック500への振動の影響を減少させることができる。ここで、前記高さ調節手段534はラック500の移動時に上部に移動して下部固定部材535とともに上部に移動することによって、ラック500を自由に移動させることができる。
また、前記ラック500は複数のダイ532の両側に設けられた支持板536と、前記支持板536に設けられた弾性部材537を含む。前記支持板536は前記ダイ532と垂直をなし、弾性部材537が設けられる空間を提供する。前記弾性部材537は、例えば、板スプリングからなり、結合面537a、第1延長面537b、第2延長面537cおよび第3延長面537dを含む。前記結合面537aは支持板536に結合し、支持板536と平行である。前記第1延長面537bは結合面537aの一側端からラック500の内部方向に折り曲げられ、トレイ200がラック500に挿入される方向に延長され、前記第2延長面537cは結合面537aと平行するように第1延長面537bの一側端に折り曲げられ、トレイ200がラック500に挿入される方向に延長され、前記第3延長面537dは第2延長面537cの一側端からトレイ200が遠くなる方向に折り曲げられて延長される。このような弾性部材537はトレイ200の挿入を容易にし、挿入されたトレイ200を弾性力を利用して固定し、地震や外部衝撃時にトレイ200に加わる振動を吸収することによって、トレイ200への振動の影響を減少させることができる。
また、前記ラック500は後面、具体的に第1側部フレーム521および第2側部フレーム522の後面に設けられる複数の結合プレート540を含む。前記複数の結合プレート540それぞれはラック500に挿入される複数のトレイ200それぞれと対応するように第1側部フレーム521または第2側部フレーム520に連結される一側と、中間フレーム523に連結される他側を有する。
また、前記ラック500は上部フレーム510の後面に設けられる上部固定部材541を含む。前記上部固定部材541は上部フレーム510の後面の両側および中間領域で上部方向に延長されるように形成され、スクリュー(図示せず)が貫通する貫通ホール541aを有する。ここで、前記上部固定部材541は複数の面が連結形成されることができる。このような上部固定部材541はスクリューによってラック500をコンテナボックスの側壁に堅固に固定して地震や外部衝撃時に下部固定部材535とともにラック500に加わる振動を吸収することによって、ラック500への振動の影響を減少させることができる。
また、前記ラック500は複数の結合プレート540に設けられる複数のコネクタユニット550を含む。前記コネクタユニット550は、例えば、大電流端子HT、通信および電源端子IT等を含む。大電流端子HTはラック500に挿入された複数のトレイ200間に電源が供給される経路を提供し、通信および電源端子ITはラック500に挿入された複数のトレイ200間に通信を可能にし、複数のトレイ200に含まれるバッテリー管理ユニットに電源を供給するための経路を提供する。ここで、大電流端子HTには大電流ワイヤー11が連結され、通信および電源端子ITには通信ワイヤー12と電源ワイヤー13が連結される。以下、通信および電源端子ITを例に挙げて、コネクタユニット550について具体的に説明する。
図6は図5に示されている‘A’部分のコネクタユニットを示す斜視図であり、図7は図6に示されている‘B’部分のベースプレートとフロートワッシャーの分離斜視図である。
図6および図7を参照すれば、前記コネクタユニット550はベースプレート551、第1逆挿し防止突起552、第2逆挿し防止突起553、通信ソケット554、電源ソケット555、ガイド壁556、フロートワッシャー557およびスクリュー558を含む。
前記ベースプレート551はコネクタユニット550のベースをなし、複数の結合プレート540に接触する。前記ベースプレート551は絶縁性材料であるプラスチックからなるようにすることができる。
前記第1逆挿し防止突起552はベースプレート551の一側に形成され、ベースプレート551からラック500に挿入されたトレイ200に向かう方向に突出した柱形状にすることができる。このような第1逆挿し防止突起552はトレイ200がラック500に挿入されるとき、トレイ200の逆挿入を防止する。示してはいないが、前記トレイ200はラック500に挿入されるとき、第1逆挿し防止突起552と対応する領域に第1逆挿し防止突起552と結合できるホールが形成される構造にすることができる。
前記第2逆挿し防止突起553はベースプレート551の他側に形成され、ベースプレート551からラック500に挿入されたトレイ200に向かう方向に突出し、中空553aが形成された柱形状にすることができる。このような第2逆挿し防止突起553はトレイ200がラック500に挿入されるとき、第1逆挿し防止突起552とともにトレイ200の逆挿入を防止する。示してはいないが、前記トレイ200はラック500に挿入されるとき、第2逆挿し防止突起553と対応する領域に第2逆挿し防止突起553の中空553aと結合できるような柱形状の突起が形成される構造にすることができる。
前記通信ソケット554はトレイ200の通信端子が挿入される一面と、通信ワイヤー12が挿入される他面を有する。
前記電源ソケット555はトレイ200の電源端子が挿入される一面と、電源ワイヤー13が挿入される他面を有する。
前記ガイド壁556はベースプレート551中のラック500に挿入されたトレイ200と対向する面に通信ソケット554と電源ソケット555を取り囲むように形成される。
前記フロートワッシャー557はワッシャーヘッド部557a、ワッシャーボディー部557bおよびワッシャーホール557cを含む。前記ワッシャーヘッド部557aはほぼ円柱形状を有する。前記ワッシャーボディー部557bはほぼ円柱形状を有し、ワッシャーヘッド部557aより小さい直径を有し、ワッシャーヘッド部557aに連結される。前記ワッシャーホール557cはスクリュー558がフロートワッシャー557を貫通するようにワッシャーヘッド部557aとワッシャーボディー部557bを横切って形成される。
前記スクリュー558はスクリューヘッド部558aとスクリューボディー部558bを含む。前記スクリューヘッド部558aはワッシャーヘッド部557aにかけられ、スクリューボディー部558bはワッシャーホール557cとベースプレート571の締結ホール571aを通過して結合プレート540に結合する。以下、ベースプレート571とフロートワッシャー557との連結関係について説明する。
図8は図7のベースプレートとフロートワッシャーとの結合斜視図である。
図8を参照すれば、ベースプレート551の締結ホール551aの直径D1がフロートワッシャー557中のワッシャーボディー部557bの直径D2より大きく形成される。これは、ベースプレート551とワッシャーボディー部557bとの間に離隔距離を形成するためである。このような離隔距離は地震や外部衝撃時に振動がラック500に加わってトレイ200が揺れるとき、コネクタユニット550とともに揺れることによって、トレイ200とコネクタユニット571との電気的接続が解除されることを防止する。ここで、前記締結ホール551aの直径D1とワッシャーボディー部557bの直径D2との差は3mm乃至7mmとすることができる。これは、前記締結ホール551aの直径D1とワッシャーボディー部557bの直径D2との差が3mm未満であれば、ラック500に加わる振動が大きすぎる場合、トレイ200が揺れる程度に比べてコネクタユニット550の揺れる程度が小さすぎて、トレイ200とコネクタユニット551との電気的接続が解除される可能性が大きいためである。また、前記締結ホール551aの直径D1とワッシャーボディー部557bとの直径D2の差が7mmを超えれば、ラック500とコネクタユニット550との間の結合力が弱くなる。
前記のように、本発明の一実施例によるエネルギー貯蔵装置100はラック500に設けられてトレイ200と連結され、地震や外部衝撃時に振動がラック500に加わってトレイ200が揺れる時にともに揺れるコネクタユニット550を備えることによって、トレイ200とコネクタユニット550との電気的接続が解除されることを防止することができる。
また、本発明の一実施例によるエネルギー貯蔵装置100はコネクタユニット550に形成された第1逆挿し防止突起552および第2逆挿し防止突起553を備えることによって、トレイ200がラック500に挿入されるとき、トレイ200の逆挿入を防止することができる。
また、本発明の一実施例によるエネルギー貯蔵装置100はラック200に設けられる下部固定部材535および上部固定部材541を備えることによって、ラック500をコンテナボックスの底面に堅固に固定させることができ、地震や外部衝撃時にラック500に加わる振動を吸収することによって、ラック500への振動の影響を減少させることができる。
また、本発明の一実施例によるエネルギー貯蔵装置100はラック200に設けられた弾性部材537を備えることによって、トレイ200をラック500に容易に挿入でき、挿入されたトレイ200を弾性力を利用して固定することができ、地震や外部衝撃時にトレイ200に加わる振動を吸収することによって、トレイ200への振動の影響を減少させることができる。
本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、当該発明の属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、それらから多様な変形および実施が可能であることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲内のすべての変更を含む。
10 エネルギー貯蔵システム
11 大電流ワイヤー
12 通信ワイヤー
13 電源ワイヤー
100 バッテリーセル
200 トレイ
300 スイッチボックス
400 バッテリー管理ボックス
500 ラック
510 上部フレーム
521 第1側部フレーム
522 第2側部フレーム
523 中間フレーム
530 下部フレーム
532 ダイ
533 移動手段
534 高さ調節手段
535 下部固定部材
536 支持板
537 弾性部材
540 結合プレート
541 上部固定部材
550 コネクタユニット
551 ベースプレート
552 第1逆挿し防止突起
553 第2逆挿し防止突起
554 通信ソケット
555 電源ソケット
556 ガイド壁
557 フロートワッシャー
558 スクリュー

Claims (16)

  1. バッテリーセルと、
    前記バッテリーセルを収容するためのトレイと、
    前記トレイを収容するラックとを含み、
    前記ラックは前記ラックに挿入されたトレイに連結され、前記トレイとともに振動するコネクタユニットを含み、
    前記コネクタユニットは、複数の締結ホールを有するベースプレートと、複数のフロートワッシャーと、複数の締結部材とを含み、それぞれの前記フロートワッシャーは前記締結ホールの一つ内に位置し、
    それぞれの前記フロートワッシャーはワッシャーヘッド、ワッシャーボディー部およびワッシャーホールを有し、前記ワッシャーボディー部は前記ワッシャーヘッドの直径より小さい直径を有し、前記ワッシャーホールは前記ワッシャーヘッドとワッシャーボディー部を貫通する締結部材の一つを許容するために前記ワッシャーヘッドおよびワッシャーボディー部を通過して位置し、前記ワッシャーボディー部の大きさは前記締結ホールより小さく、
    前記ラックは結合プレートをさらに含み、前記フロートワッシャーおよび締結ホールのそれぞれを通して前記結合プレートに連結され、
    前記締結部材のそれぞれは締結ヘッドおよび締結ボディー部を有し、前記締結ヘッドは前記ワッシャーホールの大きさより大きい大きさを有し、前記締結ボディー部は前記ワッシャーホールを通過し、前記結合プレートに連結されるように構成され、
    前記ベースプレートは、前記結合プレートに接触し、前記ベースプレートが前記結合プレートに結合された面に平行な方向に、前記結合プレートに対して動くように構成されたことを特徴とするエネルギー貯蔵システム。
  2. 前記コネクタユニットは、
    前記トレイの通信端子を収容するための通信ソケットと、
    前記トレイの電源端子を収容するための電源ソケットと、
    前記ラックに挿入されるトレイに向かうベースプレートの一側に位置し、前記通信ソケットおよび電源ソケットを取り囲むガイド壁とをさらに含むことを特徴とする請求項に記載のエネルギー貯蔵システム。
  3. 前記コネクタユニットは前記トレイが前記ラックに反対に挿入されることを防止する逆挿し防止突起を含むことを特徴とする請求項1に記載のエネルギー貯蔵システム。
  4. 前記ラックは、
    前記トレイを収容するためのダイと、
    前記ダイを取り囲むハウジングと、
    前記トレイの挿入を可能にし、前記ラックに加わる振動を吸収し、弾性力で前記トレイを保護するために前記ダイの側面に形成される複数個の弾性部材とをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載のエネルギー貯蔵システム。
  5. 前記ハウジングは、
    上部フレームと、
    下部フレームと、
    前記上部フレームおよび下部フレームに連結される第1側部フレームと、
    前記上部フレームおよび下部フレームに連結される第2側部フレームとを含み、
    前記ダイは前記上部フレーム、下部フレーム、第1側部フレームおよび第2側部フレームによって定義される空間に位置し、
    前記ダイ、上部フレーム、下部フレーム、第1側部フレームおよび第2側部フレームは前記ラックに前記トレイを収容するための複数個の空間を定義することを特徴とする請求項に記載のエネルギー貯蔵システム。
  6. 前記トレイは複数のトレイを含み、
    前記ダイは複数のダイを含み、
    前記ハウジングは、
    前記第1側部フレームと第2側部フレームとの間に中間フレームをさらに含み、前記中間フレームは前記上部フレームと下部フレームに連結され、前記中間フレームおよびダイは前記ラックに前記トレイを収容するための空間をさらに定義することを特徴とする請求項に記載のエネルギー貯蔵システム。
  7. 前記弾性部材は板スプリングであることを特徴とする請求項に記載のエネルギー貯蔵システム。
  8. 前記ダイのそれぞれの両側に支持板をさらに含み、前記弾性部材は前記支持板のそれぞれに位置することを特徴とする請求項に記載のエネルギー貯蔵システム。
  9. 前記ダイは前記トレイから熱の放出を許容するための複数個のホールを有することを特徴とする請求項に記載のエネルギー貯蔵システム。
  10. 前記バッテリーセルは複数のバッテリーセルを含み、
    それぞれの前記トレイは、
    前記バッテリーセルを収容する内部空間を有する第1ケースと、
    前記バッテリーセルを分離するために前記第1ケース内に形成される隔壁と、
    前記バッテリーセルを取り囲むために前記第1ケースとともに結合する第2ケースとを含むことを特徴とする請求項1に記載のエネルギー貯蔵システム。
  11. 前記ラックは複数個の外部表面に対してラックを固定し、前記ラックに加わる振動を減らすために前記ラックの外部表面に形成される固定部材をさらに含むことを特徴とする請求項に記載のエネルギー貯蔵システム。
  12. 前記固定部材は、
    前記ハウジングの底面に形成される下部固定部材と、
    前記ハウジングの上部後面に形成される上部固定部材とを含むことを特徴とする請求項11に記載のエネルギー貯蔵システム。
  13. 前記ラックの底面に位置し、前記ラックを水平に移動させる複数個の移動部材をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載のエネルギー貯蔵システム。
  14. 前記ラックの高さを調節するための複数個の高さ調節部材をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載のエネルギー貯蔵システム。
  15. 前記エネルギー貯蔵システムで電源を連結し、保護回路を含むスイッチボックスと、
    前記バッテリーセルの充放電を制御し、前記トレイとの通信を制御し、前記バッテリーセルの状態を監視するバッテリー管理ボックスとを含み、
    前記スイッチボックスおよびバッテリー管理ボックスは前記トレイと同一形状であり、
    前記ラックに収容されることを特徴とする請求項1に記載のエネルギー貯蔵システム。
  16. 前記トレイは複数のトレイを含み、
    前記コネクタユニットは複数のコネクタユニットを含み、それぞれのコネクタユニットは前記ラックに挿入されるトレイの一つに連結され、前記トレイの一つとともに振動するように形成されることを特徴とする請求項1に記載のエネルギー貯蔵システム。
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