KR20140098480A - 이차전지 - Google Patents

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KR20140098480A
KR20140098480A KR20130011180A KR20130011180A KR20140098480A KR 20140098480 A KR20140098480 A KR 20140098480A KR 20130011180 A KR20130011180 A KR 20130011180A KR 20130011180 A KR20130011180 A KR 20130011180A KR 20140098480 A KR20140098480 A KR 20140098480A
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KR20130011180A
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변보현
김종필
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삼성에스디아이 주식회사
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Abstract

본 발명은 절연성 및 안전성을 향상시킬 수 있는 배터리 모듈에 관한 것이다. 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 일방향으로 정렬되고, 벤트를 구비하는 두 개 이상의 배터리 셀; 상기 배터리 셀을 수용하고, 탑 커버를 구비하는 하우징; 상기 배터리 셀 상부의 적어도 일부를 덮도록 구비되고, 상기 배터리 셀과 상기 탑 커버를 이격시키는 서브 커버;를 포함한다.

Description

이차전지{Secondary battery}
본 발명은 이차전지에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 생산공정을 줄이고 비용을 저감하면서도 박형화할 수 있는 이차전지에 관한 것이다.
최근 들어 휴대 전화나 모바일 컴퓨터 등 휴대 정보 기기의 소형화 및 박형화가 요구되면서, 그 전원이 되는 이차전지의 소형화 및 박형화가 또한 요구되고 있다.
또한, 종래에는 이차전지의 모델에 따라 다른 바텀케이스 제작을 위하여 바텀케이스 제작용 금형 또한 모델에 따라 별도로 제작함에 따라 공정비가 과다한 면이 있었다. 또한, 제작된 바텀케이스를 접착 수단에 의해 베어셀에 부착하는 공정이 별도로 진행되어 이에 따른 생산공정이 추가되는 점이 지적되었다.
본 발명의 목적은 이차전지의 바텀케이스 구조를 변경하여 공정비용을 저감할 수 있는 이차전지를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 이차전지의 바텀케이스를 베어셀에 부착하는 공정을 생략하여 생산공정을 줄일 수 있는 이차전지를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 바텀케이스를 종래 보다 얇게 형성하여 슬림화된 이차전지를 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시예에 따른 이차전지는, 전극리드를 구비하는 베어셀; 상기 전극리드와 연결되는 보호회로모듈; 상기 보호회로모듈을 감싸는 탑케이스; 및 상기 베어셀의 하부면에 부착되는 바텀케이스를 포함하고, 상기 바텀케이스는 상기 베어셀 하부면측으로부터 제1 필름부재 및 제2 필름부재를 포함하며, 상기 제2 필름부재에 개구부가 형성된다.
상기 바텀케이스의 제1 방향을 상기 베어셀의 장방향이라고 하고, 상기 바텀케이스의 제2 방향을 상기 제1 방향과 직교하는 상기 베어셀의 단방향이라고 할 때, 상기 개구부는 상기 제1 방향을 따라 상기 바텀케이스의 외주연과 나란하게 형성될 수 있다.
상기 개구부는 적어도 2개로 상호 나란하게 형성될 수 있다.
상기 제1 필름부재는 접착제가 도포된 양면 테잎일 수 있다.
상기 제1 필름부재 중 상기 제2 필름부재에 형성된 상기 개구부에 대응하는 부분에는 상기 접착제가 도포되지 않을 수 있다.
상기 제1 필름부재는 상기 베어셀 하부면측과 마주보는 제1 필름부재 내측에 접착제가 도포된 단면 테잎일 수 있다.
상기 제1 필름부재는 상기 제1 필름부재 내측의 반대면인 제1 필름부재 외측의 적어도 일부분에 부착된 양면의 테잎부재를 구비할 수 있다.
상기 제2 필름부재의 두께는 상기 제1 필름부재의 두께보다 두껍게 형성될 수 있다.
상기 제2 필름부재의 강도는 상기 제1 필름부재의 강도보다 강한 것일 수 있다.
상기 개구부는 음각으로 형성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 바텀케이스를 복수층의 필름부재로 구성하여, 모델에 따라 별도로 제작하던 바텀케이스 제작용 금형 제작공정을 생략할 수 있으므로, 공정비용을 저감하고 이에 따른 이차전지의 제작 기간을 단축할 수 있다.
또한, 바텀케이스를 구성하는 복수층의 필름부재에 접착제를 함께 구비하여 이차전지의 바텀케이스를 베어셀에 부착하는 공정을 생략하여 생산공정을 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈의 사시도.
도 2는 도 1의 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 베어셀을 하부면측에서 도시한 사시도.
도 4a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 바텀케이스의 사시도.
도 4b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 바텀케이스의 분해사시도.
도 4c는 본 발명의 제2 실시예에 따른 바텀케이스의 분해사시도.
도 5a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 바텀케이스의 사시도.
도 5b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 바텀케이스의 분해사시도.
도 5c는 본 발명의 제4 실시예에 따른 바텀케이스의 분해사시도.
이하 첨부한 도면을 참고 하여 본 발명의 실시예 및 그 밖에 당업자가 본 발명의 내용을 쉽게 이해하기 위하여 필요한 사항에 대하여 상세히 기재한다. 다만, 본 발명은 청구범위에 기재된 범위 안에서 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로 하기에 설명하는 실시예는 표현 여부에 불구하고 예시적인 것에 불과하다.
본 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 그리고 도면에서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 아울러, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장될 수 있으며 실제의 층 두께나 크기와 다를 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈의 사시도이고, 도 2는 도 1의 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 베어셀을 하부면측에서 도시한 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 실시예에 따른 이차전지(100)는 전극리드(11)를 구비하는 베어셀(10); 전극리드(11)와 연결되는 보호회로모듈(30); 보호회로모듈(30)을 감싸는 탑케이스(20); 및 베어셀(10)의 하부면에 부착되는 바텀케이스(60)를 포함하고, 바텀케이스(60)는 베어셀(10) 하부면측으로부터 제1 필름부재(61) 및 제2 필름부재(62)를 포함하며, 제2 필름부재(62)에 개구부(63, 도 3 참조)가 형성된다.
베어셀(10)은 그 내부에 전극조립체(미도시)를 수용하며, 전극조립체의 전극탭과 연결된 전극리드(11)의 인출 방향에 위치된 실링 영역인 테라스부(13)를 구비할 수 있다. 그리고, 테라스부(13)에는 전극리드(11)와 연결된 보호회로모듈(30)이 위치된다. 이때, 탑케이스(20)는 ㄷ자형으로 형성되어 보호회로모듈(30)을 감싸도록 형성될 수 있다. 탑케이스(20)는 보호회로모듈(31)의 부품(32) 실장면과, 보호회로모듈(31)과 전극리드(11)의 연결면 및 테라스부(13)와 대면하는 보호회로모듈(30)의 일측면의 반대측면인 타측면을 감쌀 수 있다.
절연체(40)는 절연성의 테이프로, 탑케이스(20)와 대면하여 탑케이스(20)를 덮을 수 있으며, 더 연장되어 베어셀(10)의 일부 영역을 덮을 수도 있다. 이와 같은 구조의 절연체(40)는 일체형으로 틈 없이 탑케이스(20) 또는 베어셀(10)의 일부 영역을 덮을 수 있으므로, 외부 이물질의 유입에 의해 부품(32)과 탑케이스(20) 사이에 충격 발생 시, 부품(32)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
외장테이프(50)는 베어셀(10)과 보호회로모듈(30)이 연결되고, 보호회로모듈(30)을 탑케이스(20)가 감싼 상태에서 그 외측을 커버하도록 형성된다. 즉, 베어셀(10)의 상부를 커버함에 의해 탑케이스(20)가 베어셀(10)의 테라스부(13)에 용이하게 고정되도록 할 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 이차전지(100)의 각 구성에 대하여 설명한다.
먼저, 베어셀(10)은 파우치 내부에 전극조립체가 수용되며, 전극조립체의 전극탭과 연결된 전극리드(11)의 인출 방향에 위치된 실링 영역인 테라스부(13)를 구비한다. 그리고, 전극리드(11)가 인출되는 테라스부 양측에 위치한 실링 영역은 파우치의 측부로 접히며 밀착된다.
파우치는 알루미늄 박판과 같은 금속질 박판에 그 표면을 절연처리한 것이 많이 사용된다. 예를 들면, 파우치는 알루미늄 박판에 폴리머 수지인 변성 폴리프로필렌(CPP: Casted Polypropylene)이 열접착층을 이루며 도포되고, 그 외측면으로 나일론이나 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET: PolyEthylene Terephthalate)와 같은 수지재가 형성된다.
그리고, 파우치 내부에 수용된 전극조립체는 양극판과 음극판 및 그 사이에 개재된 세퍼레이터가 순차적으로 적층되거나 권취된 구조를 갖는다. 양극판과 음극판에 부착된 전극탭들은 각각 다른 극성을 띠는 전극리드(11)와 전기적으로 연결된다. 그리고, 이러한 전극리드(11)는 파우치의 테라스부(13)로 일부가 노출되어 이후 공정에서 보호회로모듈(30)과 전기적으로 연결된다.
이때, 테라스부(13)에 위치된 전극리드(11)의 외면에는 절연테이프(12)를 더 포함한다. 절연테이프(12)는 전극리드(11)와 파우치와의 실링력을 향상시키는 동시에 전기적 절연 상태를 확보하기 위하여 형성될 수 있다.
보호회로모듈(30)은 베어셀(10)의 테라스부(13)에 위치되며, 일면에 각 전극리드(11)와 전기적으로 연결되는 양극 및 음극 단자가 구비된다. 그리고, 보호회로모듈(30)의 타면에는 인쇄회로부가 프린팅되어 있는 인쇄회로기판(31)에 각종 전자 부품들(32)이 실장된 형태이다. 또한, 인쇄회로기판(31)의 일측 단부에는 인쇄회로기판(31)으로부터 연장된 연성회로기판(33)이 더 구비될 수 있다. 상기 연성회로기판(33)은 베어셀(10)의 적어도 일측 표면으로 연장되도록 형성되며, 적어도 일부에 외부단자 연결용 커넥터(34)를 구비할 수 있다. 또한, 커넥터(34)에는 커넥터 부품(35)이 실장되어 외부의 전원과 연결될 수 있다.
여기서, 절연체(40)는 연성회로기판(33)을 수용하여 덮을 수 있다. 절연체(40)는 일체형으로 틈 없이 탑케이스(20), 연성회로기판(33) 또는 베어셀(10)의 일부 영역을 덮을 수 있으므로, 외부 이물질의 유입에 의해 부품(32)과 탑케이스(20) 사이에 충격 발생 시, 부품(32) 또는 연성회로기판(33)이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 절연체(40)는 베어셀(10)의 상부를 커버함에 의해 탑케이스(20)가 베어셀(10)의 테라스부(13)에 용이하게 고정되도록 할 수 있다.
그리고, 탑케이스(20)는 보호회로모듈(30)을 감싸도록 형성되어 보호회로모듈(30)을 보호하며, 베어셀(10)의 상부면, 즉 베어셀(10)의 테라스부(13)에 안착된다. 이러한 탑케이스(20)에는 전극리드(11)와 대응하는 영역에 홈(21)이 형성되어, 전극리드(11)와의 간섭을 피할 수 있다. 이때, 탑케이스(20)의 홈(21)으로 노출된 전극리드(11)의 외면까지 절연테이프(12)가 연장 형성되어, 쇼트를 방지할 수 있다. 또한, 베어셀(10)의 상부면과 탑케이스(20) 사이에는 접착층(미도시)가 더 구비되어 베어셀(10)과 탑케이스(20)의 결합력을 더 향상시킬 수도 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 바텀케이스(60)는 베어셀(10) 하부면측으로부터 제1 필름부재(61) 및 제2 필름부재(62)를 포함하며, 제2 필름부재(62)에는 개구부(63)가 형성된다. 본 발명의 실시예에 따른 바텀케이스(60)의 구조는 하기의 도 4a 내지 도 5c를 참조로 하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 4a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 바텀케이스의 사시도이고, 도 4b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 바텀케이스의 분해사시도이며, 도 4c는 본 발명의 제2 실시예에 따른 바텀케이스의 분해사시도이다.
도 4a를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 바텀케이스(60)의 제1 방향을 베어셀(10, 도 2 참조)의 장방향이라고 하고, 바텀케이스(60)의 제2 방향을 제1 방향과 직교하는 베어셀(10)의 단방향이라고 할 때, 개구부(63)는 제1 방향을 따라 바텀케이스(60)의 외주연과 나란하게 형성된다. 개구부(63)는 2개로 상호 나란하게 형성된다.
도 4b를 참조하면, 제1 필름부재(61)는 베어셀(10) 하부면측과 마주보는 제1 필름부재 내측(61a) 및 제1 필름부재 내측(61a)의 반대면인 제1 필름부재 외측(61b)에 접착제가 도포된 양면 테잎으로 형성된다. 이에 따라, 제1 필름부재 내측(61a)은 베어셀(10)의 하부에 부착되면서, 동시에 제1 필름부재 외측(61b)은 제2 필름부재 내측(62a)과 부착될 수 있다. 여기서, 제2 필름부재 외측(62b)은 제2 필름부재 내측(62a)의 반대면이다.
그러나, 제1 필름부재 외측(61b) 중 부착시 제2 필름부재(62)에 형성된 개구부(63)와 대응하는 부분에는 접착제가 도포되지 않는다. 개구부(63)와 대응하는 제1 필름부재 외측(61b)에도 접착제가 도포된다면, 이후 먼지나 이물질이 개구부(63)를 통해 유입되어 부착될 수 있기 때문이다. 한편, 개구부(63)는 음각으로 형성된다.
도 4c를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 바텀케이스(60')의 제1 방향을 베어셀(10, 도 2 참조)의 장방향이라고 하고, 바텀케이스(60')의 제2 방향을 제1 방향과 직교하는 베어셀(10)의 단방향이라고 할 때, 개구부(63)는 제1 방향을 따라 바텀케이스(60)의 외주연과 나란하게 형성된다. 개구부(63)는 2개로 상호 나란하게 형성된다. 한편, 개구부(63)는 음각으로 형성된다.
제1 필름부재(61)는 베어셀(10) 하부면측과 마주보는 제1 필름부재 내측(61a)에 접착제가 도포된 단면 테잎으로 형성된다. 제1 필름부재 내측(61a)의 반대면인 제1 필름부재 외측(61b)의 적어도 일부분에는 접착제가 도포된 테잎부재(64)가 구비된다. 이에 따라, 제1 필름부재 내측(61a)은 베어셀(10)의 하부에 부착되면서, 동시에 제1 필름부재 외측(61b)은 제2 필름부재 내측(62a)과 부착될 수 있다. 여기서, 제2 필름부재 외측(62b)은 제2 필름부재 내측(62a)의 반대면이다.
본 발명의 제1 및 제2 실시예에서는 개구부(63)의 개수가 2개인 것을 일예로 하여 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고 개구부(63)의 개수는 후술하는 제3 실시예 및 제4 실시예와 같이 1개로 이루어질 수도 있다. 또한, 개구부(63)의 개수는 필요에 따라 3개 이상으로 형성될 수도 있음은 물론이다.
도 5a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 바텀케이스의 사시도이고, 도 5b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 바텀케이스의 분해사시도이며, 도 4c는 본 발명의 제4 실시예에 따른 바텀케이스의 분해사시도이다.
도 5a를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 바텀케이스(60)의 제1 방향을 베어셀(10, 도 2 참조)의 장방향이라고 하고, 바텀케이스(60)의 제2 방향을 제1 방향과 직교하는 베어셀(10)의 단방향이라고 할 때, 개구부(63')는 제1 방향을 따라 바텀케이스(60)의 외주연과 나란하게 형성된다. 여기서, 개구부(63')는 1개로 형성된다.
도 5b를 참조하면, 제1 필름부재(61')는 베어셀(10) 하부면측과 마주보는 제1 필름부재 내측(61a') 및 제1 필름부재 내측(61a')의 반대면인 제1 필름부재 외측(61b')에 접착제가 도포된 양면 테잎으로 형성된다. 이에 따라, 제1 필름부재 내측(61a')은 베어셀(10)의 하부에 부착되면서, 동시에 제1 필름부재 외측(61b')은 제2 필름부재 내측(62a')과 부착될 수 있다. 여기서, 제2 필름부재 외측(62b')은 제2 필름부재 내측(62a')의 반대면이다.
그러나, 제1 필름부재 외측(61b') 중 부착시 제2 필름부재(62')에 형성된 개구부(63')와 대응하는 부분에는 접착제가 도포되지 않는다. 개구부(63')와 대응하는 제1 필름부재 외측(61b')에도 접착제가 도포된다면, 이후 먼지나 이물질이 개구부(63')를 통해 유입되어 부착될 수 있기 때문이다. 한편, 개구부(63')는 음각으로 형성된다.
도 5c를 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 바텀케이스(60''')의 제1 방향을 베어셀(10, 도 2 참조)의 장방향이라고 하고, 바텀케이스(60''')의 제2 방향을 제1 방향과 직교하는 베어셀(10)의 단방향이라고 할 때, 개구부(63')는 제1 방향을 따라 바텀케이스(60''')의 외주연과 나란하게 형성된다. 개구부(63')는 1개로 형성된다. 한편, 개구부(63)는 음각으로 형성된다.
제1 필름부재(61')는 베어셀(10) 하부면측과 마주보는 제1 필름부재 내측(61a')에 접착제가 도포된 단면 테잎으로 형성된다. 제1 필름부재 내측(61a')의 반대면인 제1 필름부재 외측(61b')의 적어도 일부분에는 접착제가 도포된 테잎부재(64')가 구비된다. 이에 따라, 제1 필름부재 내측(61a')은 베어셀(10)의 하부에 부착되면서, 동시에 제1 필름부재 외측(61b')은 제2 필름부재 내측(62a')과 부착될 수 있다. 여기서, 제2 필름부재 외측(62b')은 제2 필름부재 내측(62a')의 반대면이다.
모든 실시예에서, 개구부(63, 63')는 음각으로 형성된다. 개구부는 이차전지의 팩이 완성된 이후 이차전지의 팩을 용이하게 취출하기 위한 것으로, 종래의 양각으로 형성되어 이차전지 팩으로부터 돌출된 손톱걸이 구조를 대체할 수 있는 구조이다. 따라서, 바텀케이스를 종래 보다 더욱 얇게 형성할 수 있으므로, 이차전지의 소형화 및 박형화를 구현할 수 있다.
또한, 모든 실시예에서, 제1 필름부재(61) 보다 외측에 위치하는 제2 필름부재(61)의 두께는 제1 필름부재(61)의 두께보다 두껍게 형성되는 것이 이차전지(100)의 강성 측면에서 바람직하다. 한편, 두께를 조절하는 방법 대신 재질을 변경하여, 제1 필름부재(61) 보다 외측에 위치하는 제2 필름부재(61)의 강도가 제1 필름부재(61)의 강도보다 강한 것을 사용할 수도 있다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 변형예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
전술한 발명에 대한 권리범위는 이하의 특허청구범위에서 정해지는 것으로써, 명세서 본문의 기재에 구속되지 않으며, 청구범위의 균등 범위에 속하는 변형과 변경은 모두 본 발명의 범위에 속할 것이다.
10 : 배어셀 11 : 전극리드
12 : 절연테이프 13 : 테라스부
20 : 탑케이스 21 : 홈
30 : 보호회로모듈 31 : 보호회로기판
32 : 실장부품 40 : 절연체
50 : 외장테이프 60, 60' : 바텀케이스
61, 61' : 제1 필름부재 62, 62' : 제2 필름부재
63, 63' : 개구부 64, 64' : 테잎부재
100 : 이차전지

Claims (10)

  1. 전극리드를 구비하는 베어셀;
    상기 전극리드와 연결되는 보호회로모듈;
    상기 보호회로모듈을 감싸는 탑케이스; 및
    상기 베어셀의 하부면에 부착되는 바텀케이스를 포함하고,
    상기 바텀케이스는 상기 베어셀 하부면측으로부터 제1 필름부재 및 제2 필름부재를 포함하며, 상기 제2 필름부재에 개구부가 형성되는 이차전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 바텀케이스의 제1 방향을 상기 베어셀의 장방향이라고 하고, 상기 바텀케이스의 제2 방향을 상기 제1 방향과 직교하는 상기 베어셀의 단방향이라고 할 때, 상기 개구부는 상기 제1 방향을 따라 상기 바텀케이스의 외주연과 나란하게 형성되는 이차전지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 개구부는 적어도 2개로 상호 나란하게 형성되는 이차전지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 필름부재는 접착제가 도포된 양면 테잎인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 필름부재 중 상기 제2 필름부재에 형성된 상기 개구부에 대응하는 부분에는 상기 접착제가 도포되지 않는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 필름부재는 상기 베어셀 하부면측과 마주보는 제1 필름부재 내측에 접착제가 도포된 단면 테잎인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 필름부재는 상기 제1 필름부재 내측의 반대면인 제1 필름부재 외측의 적어도 일부분에 부착된 양면의 테잎부재를 구비하는 이차전지.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2 필름부재의 두께는 상기 제1 필름부재의 두께보다 두껍게 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2 필름부재의 강도는 상기 제1 필름부재의 강도보다 강한 것을 특징으로 하는 이차전지.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 개구부는 음각으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
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