JPH11120963A - 集合型密閉二次電池 - Google Patents
集合型密閉二次電池Info
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Abstract
に、コンパクトで安全性の面からも優れた集合型密閉二
次電池を提供する。 【解決手段】 有底矩形筒形状に形成された樹脂製の電
槽3内に発電要素1を収容し、樹脂製の蓋体4により電
槽3の開口部を封止されてなる単電池2a〜2jを、複
数個直列配置し、これらを電気接続体9で電気的に接続
した集合型密閉二次電池において、各単電池の電槽3を
一体型電槽51によって構成すると共に、各単電池2a
〜2jの蓋体4を一体型蓋52で構成し、電気接続体9
を固定した樹脂製の支持体19を、各単電池2a〜2j
を区画する隔壁部53、54に設けた支持体取付貫通部
11a、11bに接合して前記電気接続体9を前記隔壁
部11a、11bを貫通するように配設したことを特徴
とする。
Description
源としてのニッケル・水素二次電池等に利用される集合
型密閉二次電池に関するものである。
平7−85847号公報に開示されるものが従来より知
られている。この従来例は、図16に示すように、有底
矩形筒形状に形成された樹脂製の電槽36内に発電要素
を収容し、樹脂製の蓋体37により電槽36の開口部を
封止されてなる単電池32を複数個直列配置し、これら
単電池32の電槽36をエンドプレート35及び拘束バ
ンド34によって緊締状態で連結し、又各単電池32の
柱状の正極端子38、負極端子39を蓋体37を貫通さ
せてその上方に突出させ、これら端子38、39を電気
接続バー40で電気的に接続した構造となっている。
ル性を確保した状態で蓋体37に取付けられる必要があ
るが、その取付構造として、図17に示すものが知られ
ている。これら端子38、39は極柱41と称され、こ
の極柱41は蓋体37の上壁に設けた孔42を貫通する
柱体部43と、蓋体37の上壁下面にOリング44を介
して圧接するフランジ部45と、柱体部43の上方にナ
ット46が螺合してこのナット46の締付けにより電気
接続バー40を固定するためのネジ部47とを有してい
る。そして上記極柱41は、環状押圧バネによって蓋体
37に取付けられている。
に、正極、負極端子38、39、すなわち極柱41を蓋
体37の上方に突出させてこれらを電気接続バー40で
電気的に接続する構造であると、極柱41が蓋体37か
ら上方に突出する分、背の高い二次電池となり、コンパ
クト化の要請に反する結果となると共に、極柱41と蓋
体37との間のシールを各別に行なわなければならず、
しかもシールが不十分な場合は内部の液又はガスが直接
外部に漏出されるという問題があった。更に、極柱4
1、電気接続バー40、極柱41と流れる電流経路が長
くなるという問題もあった。
柱取付構造及びそのシール構造が複雑で、部品点数が多
くなり、高コストになるという問題もあった。
スの影響を考慮しなければならない二次電池において
は、水素脆性(クリープ劣化)による環状押圧バネ48
の劣化が問題となり、十分な押圧力が極柱41に与えら
れずシール性が不十分になるという問題が生じる。
電気接続体まわりのシール構造に優れた集合型密閉二次
電池を提供することを目的とする。
するため、有底矩形筒形状に形成された樹脂製の電槽内
に発電要素を収容し、樹脂製の蓋体により電槽の開口部
を封止されてなる単電池を、複数個直列配置し、これら
を電気接続体で電気的に接続した集合型密閉二次電池に
おいて、各単電池の電槽を一体的に結合すると共に、各
単電池の蓋体を一体型蓋で構成し、電気接続体を固定し
た樹脂製の支持体を、各単電池を区画する隔壁部に設け
た支持体取付貫通部に接合して前記電気接続体を前記隔
壁部を貫通するように配設したことを特徴とする。
を区画する隔壁部を貫通する内部接続構造となっている
ため、従来例に比較し背の高さを低くでき、二次電池の
コンパクト化を図ることができる。又内部接続構造とな
っているため、従来例のように蓋体との間でのシール構
造が不要であり、しかもたとえ電気接続体まわりのシー
ルが不十分であっても、洩漏液やガスが直接外部に放出
されることがないので、安全面で有利である。
た樹脂製の支持体を、前記隔壁部に設けた支持体取付貫
通部に接合して前記電気接続体を前記隔壁部を貫通する
ように配設しているので、電気接続体と支持体との間の
シールは、外部において独立に行うことができる結果、
電気接続体まわりのシールを確実に行うことができ、か
つ支持体と隔壁部間のシールは、両者が樹脂で構成され
ているため、確実に行うことが容易であるため、電気接
続体まわりのシール構造に優れた集合型密閉二次電池を
提供することができる。又上記電気接続体は、各単電池
間を最短距離で電気的に接続することができ、各単電池
間の抵抗を減少させることができる。又従来例で必要で
あった極柱、ナット、電気接続バー、環状押圧バネ、シ
ール構造の大部分を省略でき、コストダウンを図ること
ができる。更に従来例の環状押圧バネに相当するものが
不要であるので、従来例において問題となっていた水素
脆性に関する問題は、始めから問題とはならない。
に製作し、これらをエンドプレートと拘束バンドを用い
て拘束し、これら電槽を一体的に結合した構成とするこ
とができる。又これら電槽を接合することによって、あ
るいは一体成形品からなるもので一体型電槽とすること
ができる。又一体型蓋は、各単電池の蓋体を各別に製作
し、これら蓋体を接合することによっても構成できる
が、製作の容易さ(一体型蓋は面積は大であるが薄型で
あるので樹脂一体成形に適する。)、強度、剛性の点
で、一体成形品からなるもので構成すると好適である。
辺に凹陥部を形成して支持体取付貫通部とし、支持体を
前記凹陥部に嵌合する形状に形成し、支持体を支持体取
付貫通部に嵌合した状態で両者を接合したことを特徴と
する構成とすると、隔壁部上辺に設けた凹陥部(支持体
取付貫通部)に電気接続体を固定した支持体を上方から
嵌合して、溶着、接着等の手段で両者を作業性良く接合
することができる。なお、各単電池の電槽を各別に製作
し、これらを拘束によって結合したり、あるいはこれら
電槽を接合して一体型電槽を構成した場合は、各単電池
の電槽の接合壁の上辺に夫々凹陥部を形成し、これらを
隔壁部の支持体取付貫通部とし、支持体を隣接する両凹
陥部にまたがって嵌合する形状に形成し、支持体を支持
体取付貫通部に嵌合した状態で両者を接合すればよい。
隔壁部上辺とが面一状態となるように構成すると、電槽
と一体型蓋との固着作業を円滑に行うことができる。
支持体が同種の樹脂からなるように構成すると、3者間
の接合が容易となり、特に溶着による接合が容易かつ確
実になる。
ドからなり、支持体は金属ロッドを圧入するための貫通
孔を有し、金属ロッドに、必要ならば超音波振動、加熱
又はこれら両者を加えながら、金属ロッドを支持体に圧
入することにより、金属ロッドを支持体に固着すること
を特徴とする構成とすると、電気接続体(金属ロッド)
まわりの支持体に対するシール構造を確実なものとする
ことができる。特に支持体の貫通孔に金属ロッドを圧入
するとき、金属ロッドに超音波振動、加熱又はこれら両
者を加えると、支持体の貫通孔まわりの樹脂が微小溶解
した後固化しシール作用を営み、かつ金属ロッドが圧入
状態で周囲から締め付けられた状態で支持体に固定され
ているので、金属ロッドと貫通孔間のシール構造を確実
なものとすることができるのである。
され、金属ロッドを支持体の貫通孔に圧入するとき、超
音波振動、加熱又はこれら両者により支持体の樹脂の一
部が前記溝内に溶出し、その後固化する構成となってい
ると、金属ロッドの溝内に溶出固化した樹脂によって、
金属ロッドの軸方向の移動が拘束され、金属ロッドの支
持体への固定を確実なものとすることができる。
保持溝が周設され、この保持溝に金属ロッドの外周に圧
接するOリングが保持されている構成、さらには保持溝
に軟粘性シール材を塗布した構成とすると、電気接続体
(金属ロッド)と支持体の間のシール性を一層高めるこ
とができる。特に電池使用時に発生する熱によって、熱
膨張率が金属のそれより大の樹脂製支持体の貫通孔が拡
径して、金属ロッドとの間に隙間が生ずるおそれがある
が、Oリング等の働きによりシール性を確保することが
できる。
の単一部材で構成できる外、Fe−Ni、Cu−Ni、
Cu−SUS、Cu−Agなどの複合材料や、ニッケル
以外の他の単一金属部材で構成することができる。
に凹陥部を形成して支持体取付貫通部とし、支持体を前
記凹陥部に嵌合する形状に形成し、支持体を支持体取付
貫通部に嵌合した状態で両者を接合したことを特徴とす
る構成を採用することも可能である。
ドからなり、金属ロッドがインサート成形によって支持
体に結合されている構成とすれば、大量生産に適した支
持体付き電気接続体を提供することができる。
照して説明する。
て開発された集合型のニッケル・水素二次電池に関する
ものである。この二次電池は、図1〜図6に示すよう
に、有底矩形筒形状に形成された樹脂製の電槽3内に発
電要素1を収容し、樹脂製の蓋体4により電槽3の開口
部を封止されてなる単電池2a〜2jを、10個直列配
置し、これらを電気的に直列に接続したものである。
手段を用いて互いに接合されて、一体型電槽51が構成
されている。
52で構成され、この一体型蓋52に設けた隔壁部53
(図6参照)によって、その内部空間を各単電池2a〜
2j毎に区画独立させている。
4a、54bは、各単電池2a〜2jを区画する隔壁部
54となるが、この電槽3の隔壁部54を貫通するよう
にして電気接続体9が配設され、各単電池2a〜2jを
電気的に直列に接続している。
には外部に連通する冷媒通路55、56が形成され、冷
却用空気を強制的に前記冷媒通路55、56を流動させ
ることによって、各単電池2a〜2jの冷却を行ってい
る。
PEアロイなどの樹脂を素材として一体成形されたもの
である。この電槽3の長辺側の側壁である接合壁54
a、54bの外面(接続面)57には、冷媒通路56を
形成するための整風ガイド(凸部)15が、複数本突設
されている。図8、図9に示す例では、両側端の整風ガ
イド15を含め、両接続壁54a、54bの外面57の
それぞれに上下方向に帯状に伸びる6本ずつの整風ガイ
ド15が突設されている。これら整風ガイド15は電槽
3の底面から電槽3の高さの約3/4の高さ位置まで伸
びており、前記外面57の上部約1/4の箇所には前記
整風ガイド15が存在していない。この整風ガイド15
が存在しない箇所には、スペース確保用の短円柱形の点
状突起(凸部)16が複数個前記接続面57からの突出
量が整風ガイド15と同じになるようにして突設されて
いる。
め凹部、18は位置決め凹部17に嵌合する位置決め凸
部であって、これらは所定の整風ガイド15に設けられ
ている。
8a、58bの外面の夫々には、拘束バンド14の上下
方向の動きを拘束する上下1対の拘束リブ19が水平方
向に突設されている。
辺にはV字状の凹陥部11a、11bが形成されてい
る。一方の凹陥部11aは前記上辺の中心より左右方向
の一方に偏位するように設けられ、他方の凹陥部11b
は前記上辺の中心より左右方向の他方に偏位するように
設けられている。
夫々に凹陥部11a、11bを設けた例を示している
が、両端部に位置する単電池2a、2jの電槽3の外側
の側壁54cには凹陥部11a、11bが不要であり、
むしろ有害でもある。そこで図10に示すように、凹陥
部11a、11bの必要性及び左右対称性を考慮して、
4種類の電槽3を製作した。図10において、Aで示さ
れるものは、凹陥部(図10にハッチングを付して示
す。)Sを外側の側壁54cに有しない電槽3であっ
て、単電池2a用の電槽とされるものである。Bで示さ
れるものは、単電池2b、2d、2f、2h用の電槽3
であって、図8、図9に基いて説明したものである。C
で示されるものは、Bの凹陥部と対称の位置に凹陥部S
を有する、単電池2c、2e、2g、2i用の電槽3で
ある。Dで示されるものは、Aの凹陥部及び外側の側壁
54cと対称の位置にこれらを有する、単電池2j用の
電槽3である。
れて、一体型電槽51が形成される。すなわち図11、
図4に示すように、隣接する電槽3の接合壁54a、5
4bの整風ガイド15及び点状突起16を突き合わせ、
かつ位置決め凸部18を位置決め凹部17に嵌合して位
置決めした状態で、両接合壁54a、54bの境界線
(具体的には両側端部に形成された整風ガイド15の接
続線)Nに沿って、その線上の近傍部分を外方から加熱
して樹脂を溶融させ、その後樹脂を固化させることによ
り、各電槽3を接合している。又このとき、接合関係に
ある2つの接合壁54a、54bの凹陥部11a、11
bは重なる位置にある。
b、すなわち隔壁部54に設けた整風ガイド15、15
によって、上方向に空気(冷媒)流を導く冷媒通路56
が形成される。又隔壁部54の上部約1/4の箇所にお
いては、点状突起16、16が突合わせ状態で当接し
て、上下左右に空気を導くことができる空間が電槽3間
に形成され、整風ガイド15によって上方に導かれた空
気流を蓋体4側(上方)に導くと共に、左右方向に導い
て電槽3の側方に流出させうるようになっている。
7に整風ガイド15等の凸部を設け、接合時に凸部同士
が当接して冷媒通路56を形成しているが、これは前記
整風ガイド15や点状突起16の接続面57からの突出
量を極めて少なくでき(例えば1mm程度)、その結果
冷媒通路56の単電池接続方向の幅を小さくできて(例
えば2mm程度)、集合型密閉二次電池のコンパクト化
を図る上で有利であるからである。
いて行うことができ、又両接続面57の当接する部分の
すべてについて接着又は溶着してもよい。
素1が収容される。複数の正極板と負極板とをセパレー
タを介して積層されると共に電解液が充填されてなる発
電要素1において、各正極板からのリード部を結束した
正極端子5と各負極板からのリード部を結束した負極端
子6とが形成されている。正極端子5は左右方向の一方
に偏位し、負極端子6は左右方向の他方に偏位した位置
に配設されている。
は正極極柱7が接続され、他端に位置する単電池2jの
負極端子6には負極極柱8が接続されている。この正極
極柱7及び負極極柱8は、集合型密閉二次電池全体の正
極、負極端子となっている。
54bは、一体型電槽51における各単電池を区画する
隔壁部54を構成するが、この隔壁部54を水平方向に
貫通するニッケル製の金属ロッド(電気接続体)9は、
PP/PPEアロイなどの樹脂を素材として一体成形さ
れた支持体19に固定されている。この支持体19は図
12、図13に示すように前記金属ロッド9を圧入状態
で貫通させてこれを保持する保持筒部60と、前記接続
壁54a、54bの上辺に設けた凹陥部(支持体取付貫
通部)11a、11bに嵌合する上辺が水平な三角形状
の鍔部61とを有している。前記保持筒部60の貫通孔
66の内径は金属ロッド9の外径より若干小に形成さ
れ、又保持筒部60の一端側の開口部80は他の部分に
比較して大きな内径を有するように形成されている。前
記鍔部61は2枚のベーン61a、61bを有し、鍔部
61の左右に2枚のベーン61a、61b間に形成され
る空気流通空間68を設けている。この空気流通空間6
8は、冷却用空気の流れをスムースにする上で貢献す
る。2枚のベーン61a、61bは前記接合壁54a、
54bの夫々の凹陥部11a、11bに1対1対応で当
接する。
圧入される頭部62を有する円柱形に形成されている。
この金属ロッド9は、前記支持体19の貫通孔66に圧
入される。この圧入に際して金属ロッド9に超音波振動
を加えてその振動摩擦熱により、支持体19の樹脂を、
金属ロッド9の周囲で溶融させている。このことにより
圧入作業が可能かつ円滑になると共に、溶融した樹脂の
固化によりシール性の向上が図られる。前記内径の大き
な開口部(保持溝)80にはOリング21が配され、圧
入時に前記頭部62によって圧縮される。この圧縮され
たOリング21は金属ロッド9の外周に圧接し、シール
性の向上に寄与する。又前記開口部80の内周面および
金属ロッド9とOリング21の接触面には、軟粘性シー
ル剤63が塗布され、更なるシール性の向上が図られて
いる。
動を加えながら圧入作業を行っているが、金属ロッド9
を加熱しつつ圧入作業を行ったり、あるいは超音波振動
と加熱の両者を金属ロッド9に与えつつ圧入作業を行っ
てもよい。更に金属ロッド9を支持体19に単なる圧入
作業のみで圧入してもよい。
数の溝64を周設すると共にOリング21を保持する保
持溝65を形成し、支持体19の貫通孔66に、超音波
振動、加熱又はこれら両者を加えながら金属ロッド9を
圧入する構成とすることができる。なお、前記保持溝6
5及び溝64には軟粘性シール剤63が塗布されてい
る。このように構成することにより支持体19の樹脂の
一部67が前記溝64内に溶出し、その後固化すること
により、金属ロッド9の軸方向の移動が拘束され、金属
ロッド9の支持体19への固定を確実なものとすること
ができる。
体)9を固定した支持体19は、図3、図4、図7に示
すように、前記隔壁部54、すなわち1対の接合壁54
a、54bに設けられた1対の凹陥部11a、11bに
前記1対のベーン61a、61bが夫々当接するように
して嵌合し、ホットプレス盤を用いた溶着により、前記
接合壁54a、54bに接合される。支持体19と電槽
3とを同種の樹脂、例えばPP/PPEアロイで成形す
ると、上記溶着作業を円滑かつ確実に行うことができ
る。又図7に示すように、支持体19の上辺と隔壁部5
4の上辺とが面一状態となるように構成されている。
ように、PP/PPEアロイなどの樹脂を素材として一
体成形されたものであり、その内部空間を各単電池2a
〜2j毎に区画独立させるための隔壁部53が設けられ
ている。この隔壁部53は、図6に示すように、2枚の
隔壁53a、53bからなり、その中間に冷却用空気を
外部に開放するための開放口26が形成されている。こ
の開放口26は、図5に示すように、単電池接続方向中
心線に対し左右交互に配設されている。又2枚の隔壁5
3a、53bの下辺は、電槽側の隔壁部54の2枚の接
合壁54a、54bの上辺及び支持体19の2枚のベー
ン61a、61bの上辺に1対1対応で当接する。
極極柱8を挿通固定する極柱固定孔24、安全弁28
(図1参照)を装着するための安全弁取付孔23、及び
温度測定用のサーミスタを取付けるためのサーミスタ取
付部25が設けられている。
すように、嵌合用段部69が膨出状に形成され、一体型
蓋52が各電槽3の上端部に設けられた嵌合用段部70
に套嵌した状態で一体型電槽51に組付けられる。そし
て一体型蓋52と一体型電槽51とは、溶着、接着等に
よって接合される。
て一体化することにより、両者の隔壁部53、54が当
接し、各単電池2a〜2jは夫々独立した空間を有する
ことになる。又前記両隔壁部53、54には、互いに連
通すると共に外部にも連通する冷媒通路55、56が形
成される。具体的には、例えば冷却用空気を一体型電槽
51の底面から上方に強制的に流動させると、その空気
流は整風ガイド15に案内されて上方に向け流れ、電槽
3の上部において点状突起16が設けられた箇所におい
て一部が側方へ流出する一方、残部が一体型蓋52に設
けられた開放口26より上方に流出する。このような空
気流によって、一体型電槽51を構成する各電槽3を効
果的に冷却することができる。なお、この空気流の流れ
をスムースなものとするため、図2に示すように、一体
型蓋52に設けた開放口26は、単電池接続方向中心線
に対し左右交互に配され、電気接続体(金属ロッド)9
を固定した支持体19は、前記中心線に対し左右交互か
つ前記開放口26の対称位置に配されている。
電槽3を溶着等により接合したものであるので、引張り
強度に対して若干問題がある。この問題に対処するた
め、一体型電槽51の両外端にエンドプレート13を配
すると共に、これらエンドプレート13に左右1対の拘
束バンド14の端部をリベット22により結合し、一体
型電槽51を緊締状態で拘束するようにしている。
様に構成することができ、例えば一体型電槽を樹脂一体
成形品で構成できる。あるいは一体型電槽に代えて、各
単電池を接着、溶着手段を用いずに、エンドプレート及
び拘束バンドで拘束して一体的に結合することもでき
る。又各別に製作した蓋体を接合することにより一体型
蓋を構成できる。更に電気接続体をインサート成形によ
り支持体に固定させることもでき、あるいは電気接続体
を固定した支持体を一体型蓋の隔壁部に接合することも
できる。
ル性にすぐれると共に、コンパクトで安全性の面からも
優れた集合型密閉二次電池を提供することができる。
した状態で示す斜視図。
図。
図。
Claims (17)
- 【請求項1】 有底矩形筒形状に形成された樹脂製の電
槽内に発電要素を収容し、樹脂製の蓋体により電槽の開
口部を封止されてなる単電池を、複数個直列配置し、こ
れらを電気接続体で電気的に接続した集合型密閉二次電
池において、各単電池の電槽を一体的に結合すると共
に、各単電池の蓋体を一体型蓋で構成し、電気接続体を
固定した樹脂製の支持体を、各単電池を区画する隔壁部
に設けた支持体取付貫通部に接合して前記電気接続体を
前記隔壁部を貫通するように配設したことを特徴とする
集合型密閉二次電池。 - 【請求項2】 各単電池の電槽をエンドプレートと拘束
バンドを用いて拘束し、これら電槽を一体的に結合した
請求項1記載の集合型密閉二次電池。 - 【請求項3】 各単電池の電槽を各別に製作し、これら
電槽を接合して一体型電槽とした請求項1記載の集合型
密閉二次電池。 - 【請求項4】 一体型電槽は一体成形品からなる請求項
3記載の集合型密閉二次電池。 - 【請求項5】 一体型蓋は一体成形品からなる請求項1
〜4のいずれかに記載の集合型密閉二次電池。 - 【請求項6】 結合された電槽の隔壁部上辺に凹陥部を
形成して支持体取付貫通部とし、支持体を前記凹陥部に
嵌合する形状に形成し、支持体を支持体取付貫通部に嵌
合した状態で両者を接合したことを特徴とする請求項1
〜5のいずれかに記載の集合型密閉二次電池。 - 【請求項7】 各単電池の電槽の接合壁の上辺に夫々凹
陥部を形成し、これらを隔壁部の支持体取付貫通部と
し、支持体を隣接する両凹陥部にまたがって嵌合する形
状に形成し、支持体を支持体取付貫通部に嵌合した状態
で両者を接合したことを特徴とする請求項2又は3記載
の集合型密閉二次電池。 - 【請求項8】 支持体の上辺と電槽の隔壁部上辺とが面
一状態となる請求項6又は7記載の集合型密閉二次電
池。 - 【請求項9】 電槽、一体型蓋および支持体が同種の樹
脂からなる請求項1〜8記載の集合型密閉二次電池。 - 【請求項10】 電気接続体は金属ロッドからなり、支
持体は金属ロッドを圧入するための貫通孔を有し、金属
ロッドを支持体に圧入することにより、金属ロッドを支
持体に固着することを特徴とする請求項1〜9記載の集
合型密閉二次電池。 - 【請求項11】 圧入に際し、金属ロッドに超音波振
動、加熱又はこれら両者を加える請求項10記載の集合
型密閉二次電池。 - 【請求項12】 金属ロッドに溝が周設され、金属ロッ
ドを支持体の貫通孔に圧入するとき、超音波振動、加熱
又はこれら両者により支持体の樹脂の一部が前記溝内に
溶出し、その後固化する構成となっている請求項11記
載の集合型密閉二次電池。 - 【請求項13】 支持体の貫通孔内面に保持溝が周設さ
れ、この保持溝に金属ロッドの外周に圧接するOリング
が保持されている請求項10〜12のいずれかに記載の
集合型密閉二次電池。 - 【請求項14】 保持溝に軟粘性シール剤を塗布した請
求項13記載の集合型密閉二次電池。 - 【請求項15】 電気接続体はニッケルにより構成され
ている請求項1〜14のいずれかに記載の集合型密閉二
次電池。 - 【請求項16】 一体型蓋の隔壁部下辺に凹陥部を形成
して支持体取付貫通部とし、支持体を前記凹陥部に嵌合
する形状に形成し、支持体を支持体取付貫通部に嵌合し
た状態で両者を接合したことを特徴とする請求項1〜5
のいずれかに記載の集合型密閉二次電池。 - 【請求項17】 電気接続体は金属ロッドからなり、金
属ロッドがインサート成形によって支持体に結合されて
いる請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9又は1
6記載の集合型密閉二次電池。
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