(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギー蓄積器（１００）の第１の面（５０１）と、前記エネルギー蓄積器（１００）の前記第１の面（５０１）とは上下方向で反対側の第２の面（５０２）との間に複数の電池を配置する前記エネルギー蓄積器（１００）を締め付けるための締め付け装置において、
前記第２の面（５０２）の方向に作用する第１の固締力を前記エネルギー蓄積器（１００）の前記第１の面（５０１）の両エッジ領域に伝達するために形成される、各エッジ領域に設けられた複数の第１の保持装置（２０２）と、
前記第１の面（５０１）の方向に作用する第２の固締力を前記エネルギー蓄積器（１００）の前記第２の面（５０２）の両エッジ領域に伝達するために形成される、各エッジ領域に設けられた複数の第２の保持装置（２２０）と、
前記第１の固締力および前記第２の固締力を提供するために形成されていて、さらに、前記第１の保持装置（２０２）と前記第２の保持装置（２２０）との間の間隔を、前記第１の面（５０１）と前記第２の面（５０２）との間の公差の付きまとう間隔に適合させるために形成されている伸長可能な固締装置（２０６）と、
前記第１の保持装置（２０２）または前記第２の保持装置（２２０）に接続されている水平に配置された接続フレーム（２０８）とを有し、
前記接続フレーム（２０８）が、前記エネルギー蓄積器（１００）の第４の面（５０４）と第５の面（５０５）との間に配置された前記エネルギー蓄積器（１００）の第３の面（５０３）に沿って水平に延び、
第１の固定装置（２１０）が前記接続フレーム（２０８）を前記第４の面（５０４）に固定し、第２の固定装置が前記接続フレーム（２０８）を前記第５の面（５０５）に固定する、装置。
【請求項２】
前記第１及び第２の保持装置（２０２、２２０）の少なくとも１つが、前記固締力を伝達するために前記面に留めることができるフックとして形成されている請求項１に記載の装置。
【請求項３】
エネルギー蓄積器（１００）の第１の面と、前記エネルギー蓄積器（１００）の前記第１の面とは上下方向で反対側の第２の面との間に複数の電池を配置する前記エネルギー蓄積器（１００）を締め付けるための締め付け装置において、
前記第２の面の方向に作用する第１の固締力を前記エネルギー蓄積器（１００）の前記第１の面に伝達するために形成される第１の保持プレート（１２０２）と、
前記第１の面の方向に作用する第２の固締力を前記エネルギー蓄積器（１００）の前記第２の面に伝達するために形成される第２の保持プレートと、
前記第１の固締力および前記第２の固締力を提供するために形成されていて、さらに、前記第１の保持プレート（１２０２）と前記第２の保持プレートとの間の間隔を、前記第１の面と前記第２の面との間の公差の付きまとう間隔に適合させるために形成されている複数の伸長可能な固締装置（２０６）とを有する装置。
【請求項４】
前記固締装置（２０６）が、前記第１の保持装置（２０２）と前記第２の保持装置（２２０）との間に配置されており、前記第１の保持装置（２０２）および前記第２の保持装置（２２０）の両方と接続されている請求項１又は２に記載の装置。
【請求項５】
前記第１及び第２の保持装置（２０２、２２０）の少なくとも１つが、前記固締力を伝達するために前記面に留めることができる丸バネ（６０２）として形成されている請求項１，２又は４に記載の装置。
【請求項６】
前記接続フレーム（２０８）が、前記固締装置（２０６）と前記第１の保持装置（２０２）または前記第２の保持装置（２２０）との間に配置されている請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記固締装置（２０６）の２つが互いに平行に配置されており、垂直フレーム（２１２）が、隣接する前記固締装置（２０６）の間に配置され、２つの前記接続フレーム（２０８）に接続されかつそれらの接続フレーム（２０８）の間で垂直に延びている請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記垂直フレーム（２１２）の上部に位置し、かつ、前記接続フレーム（２０８）の上方に位置する上方端部に湾曲部（２１４）が設けられている請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記エネルギー蓄積器（１００）を車両の一部に、あるいは前記エネルギー蓄積器（１００）を冷却または加熱するために設けられた冷却プレートに固定する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
エネルギー蓄積器（１００）であって、請求項１〜９のいずれか１項に記載の締め付け装置を備えるエネルギー蓄積器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば車両に使用することができるエネルギー蓄積器を締め付けるための装置およびエネルギー蓄積器に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在のハイブリッド電気自動車または電気自動車（ＨＥＶ／ＥＶ車）では、高出力のエネルギー蓄積器、例えばＬｉイオン蓄電池またはＮｉＭＨ蓄電池あるいはスーパーキャップ等が使用される。この場合、急速な充電および放電時、電池の内外の抵抗により加熱を生じ、５０℃を超える温度がエネルギー蓄積器を持続的に損傷する。エネルギー蓄積器の機能を保証するために、このエネルギー蓄積器を能動的に冷却しなければならない。このため、エネルギー蓄積器は、冷媒が貫流するプレートと熱的に接触され、冷却される。
【０００３】
電池の冷却時、すべての電池が均一に冷却されることが重要である。電池を不均一に冷却した場合、電池が急速に劣化し、このことがエネルギー蓄積器の機能および出力に悪影響を及ぼす。さらに、確実な固定を保証するために、かつエネルギー蓄積器の損傷を回避するために、エネルギー蓄積器を車両に機械的に接続すべきである。この場合、加えるべきかつ発生する力および加速度を受容し、エネルギー蓄積器の対応する幾何学的公差を調整しなければならない。
【０００４】
現在のエネルギー蓄積器の大部分は、単に、車両に固定するための装置を設けないハウジングを有する。したがって、この車両の大部分には別個のハウジングまたは装置が設けられ、これらは、複数のエネルギー蓄積器を同時に使用する場合に公差補償の要求を達成せず、あるいは比較的大きな構造空間および／または高価な組立によってしか実行することができない。
【０００５】
特許文献１は、バッテリを受容するための支持装置と、バッテリを覆うＵ字状に形成されたホルダとを有する自動車のカバーで覆われたバッテリ用のバッテリホルダを記載しており、前記ホルダは、バッテリの上面に少なくとも部分的に位置すると共に、垂直に延びる固締部を有する水平に延びるハンガーから形成されており、前記固締部は支持装置に解除可能に接続されている。
【０００６】
通常使用される固締および固定システムの大部分は、極めて構造空間集中的および／または組立集中的である。さらに、発生する幾何学的公差の補償はエネルギー蓄積器の製造、組立、操作等に左右され、このシステムには適用されないかまたは制限的にのみ適用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】独国特許出願公開第２７０１７８０Ｂ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、エネルギー蓄積器を締め付けるための改良された締め付け装置と改良されたエネルギー蓄積器とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題は、請求項１に記載の締め付け装置と請求項１２に記載のエネルギー蓄積器によって解決される。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の本質は、電気エネルギー蓄積器用の固締および固定コンセプト、特に、冷却要素にまたはハウジング内に自己安定性ハウジングを有する電気エネルギー蓄積器用の多様な固締および固定コンセプトの設計および構成である。
【００１１】
本発明による構想は、必要な力および必要な公差補償の両方が保証されるバネと補償要素とを一体化することによって、現在の固定コンセプトの欠点に対処するものである。
【００１２】
本発明によれば、各個々の電池のための、または「電池パック」に予め接合されている規定されたグループの電池のための固締力および公差補償を提供する解決策が提案される。この場合、本発明による固締システムは、自己安定性ハウジングを有するエネルギー蓄積器、いわゆるハードケース電池に適用することができる。
【００１３】
有利には、本発明による固締システムは、小さな構造空間および小さな重量を保証することができる。さらに、力の導入および伝達、ならびに公差補償を統合することができる。すなわち、加えるべきかつ発生する力および加速度を受容し、ならびにエネルギー蓄積器の対応する幾何学的公差を調整することができる。
【００１４】
さらに、本発明では、ネジ接続部の使用を省略することができる。必要な固定部は、フック、係合および締め付けによって提供することができる。
【００１５】
本発明は、エネルギー蓄積器を締め付けるための締め付け装置であって、前記エネルギー蓄積器が、エネルギー蓄積器の第１の面と、エネルギー蓄積器の第１の面とは垂直に反対側の第２の面との間に配置されている複数の電池を備える装置において、次の特徴、すなわち、第２の面の方向に作用する第１の固締力をエネルギー蓄積器の第１の面に伝達するために形成されている第１の保持装置と、第１の面の方向に作用する第２の固締力をエネルギー蓄積器の第２の面に伝達するために形成されている第２の保持装置と、第１および第２の固締力を提供するために形成されており、さらに、第１の保持装置と第２の保持装置との間の間隔を、第１の面と第２の面との間の公差の付きまとう間隔に適合させるために形成されている固締装置とを有する締め付け装置を提供する。
【００１６】
エネルギー蓄積器は、ＬｉイオンまたはＮｉＭＨ蓄電池あるいはスーパーキャップに基づいており、ハイブリッド電気自動車または電気自動車への使用に適し得る。したがって、電池は例えばガルヴァーニ電池であり得る。本発明による装置は、エネルギー蓄積器と、それを固定すべきである車両部との間の接続要素であることができる。エネルギー蓄積器は直方体状であり得る。第１の面はエネルギー蓄積器の上面であることができ、第２の面はエネルギー蓄積器の下面であることができる。動作時、好ましくは選択すべきエネルギー蓄積器の向きに関して垂直に取り扱うことができる。第１および第２の固締力は同一の値を有することができるが、正反対の方向においてエネルギー蓄積器にそれぞれ作用する。固締力は保持装置とエネルギー蓄積器との間の確実な接続を可能にすることができる。特に、保持装置に対するエネルギー蓄積器の位置ずれを防止することができ、発生する力および加速度は、保持装置を通してエネルギー蓄積器から受容することもでき、このエネルギー蓄積器に伝達することもできる。公差の付きまとう間隔はエネルギー蓄積器のまたは個々の電池の容積における製造に左右される偏差によって生じることがある。伸長可能な固締装置はその形状またはその材料に基づいてその長さに弾性的に伸長可能であり得る。例えば、固締装置は蛇行状に、または湾曲した固締ワイヤとして形成することができる。固締装置は、一方では、伸長によって公差補償を保証し、他方では、伸長に対して反対に作用する収縮によって、固締力を発生する戻り力またはバネ力を提供することができる。したがって、固締力は、エネルギー蓄積器に取り付ける際に、伸長可能な固締装置を最初に、その後に必要な程度よりも大きく引き離し、次に、より小さいが依然として固締される程度に端部位置に向かって収縮することによって発生することができる。伸長および収縮によって、伸長可能な固締装置の垂直長さが変更される。特に、伸長可能な固締装置ではネジが問題でなく、固締力はネジ接続部を介して提供されない。実施形態に応じて、第１および第２の保持装置は、伸長可能な固締装置を介してまたは別の接続装置によって互いに接続することができる。伸長可能な固締装置および保持装置は、解除不能に互いに接続することができ、例えば一部片から形成することができるかまたは一部片からなることができる。代わりに、伸長可能な固締装置を保持装置に留めることができる。
【００１７】
保持装置の少なくとも１つは、固締力を伝達するために対応する面に留めることができるフックとして形成することができる。フックの意図しない解除は固締力によって防止することができる。
【００１８】
さらに、保持装置の少なくとも１つは、固締力を伝達するために対応する面に位置することができる保持プレートとして形成することができる。このような保持プレートは、エネルギー蓄積器の表面を介した力の印加の均一な分布を可能にする。
【００１９】
一実施形態によれば、伸長可能な固締装置は、第１の保持装置と第２の保持装置との間に配置することができ、第１の保持装置および第２の保持装置の両方と接続することができる。伸長可能な固締装置を伸長させることによって、第１の保持装置と第２の保持装置との間の間隔を大きくすることができ、したがって、異なるエネルギー蓄積器の異なる寸法、特に異なる高さに適合させることができる。伸長可能な固締装置を固締することによって、固締力を提供することができる。
【００２０】
さらに、保持装置の少なくとも１つは、固締力を伝達するために対応する面に留めることができる丸バネとして形成することができる。この場合、丸バネは固締力を提供することもでき、公差補償を可能にすることもできる。したがって、丸バネは伸長可能な固締装置の少なくとも１つを含むことができる。実施形態に応じて、追加の接続要素または追加の伸長可能な固締装置を第１の保持装置と第２の保持装置との間に設けることができる。
【００２１】
一実施形態によれば、本発明による装置は、複数の第１の保持装置と、複数の第２の保持装置と、少なくとも２つの伸長可能な固締装置と、複数の第１の保持装置または複数の第２の保持装置に接続されている水平に配置された接続フレームとを含むことができる。この場合、接続フレームは、エネルギー蓄積器の第４の面と第５の面との間に配置された第３の面を介して水平に延び、接続フレームを第４の面に固定するための第１の固定装置と、接続フレームを第５の面に固定するための第２の固定装置とを備えることができる。
【００２２】
第３、第４および第５の面は第１の面と第２の面との間に配置することができ、この場合、第３の面は第４の面と第５の面との間に配置することができる。本発明による装置は第３の面を完全に覆うことができる。接続フレームは第３の面の上部領域にまたは下部領域に配置することができる。さらに、複数の接続フレームは例えば第３の面の上部領域におよび下部領域に配置することができる。接続フレームは、本発明による装置をエネルギー蓄積器の側部に固定することを可能にする。
【００２３】
一実施形態によれば、接続フレームは、２つの伸長可能な固締装置と複数の第１の保持装置または複数の第２の保持装置との間に配置することができる。したがって、接続フレームは、隣接する保持装置と、隣接する伸長可能な固締装置との間の接続を提供し、安定して作用することができる。
【００２４】
さらに、少なくとも２つの伸長可能な固締装置は互いに平行に配置することができ、隣接する２つの伸長可能な固締装置の間には、接続フレームに接続されているそれぞれ１つの垂直フレームを配置することができる。
【００２５】
この場合、垂直フレームは、接続フレームに対向する端部に湾曲部を備えることができ、その結果、垂直フレームの別の領域および少なくとも２つの伸長可能な固締装置が第３の面と接続フレームとの間に配置されている。湾曲部では、１８０°の湾曲部または折り畳み部を対象とすることができる。垂直方向に延びる伸長可能な固締装置を覆う接続フレームにおいて、その接続フレームは本発明による構成のさらなる安定化を可能にする。
【００２６】
さらに、本発明による装置は、エネルギー蓄積器を車両部に、あるいはエネルギー蓄積器を冷却または加熱するために設けられた冷却プレートに固定することを可能にするために形成されている固定装置を備えることができる。したがって、エネルギー蓄積器は、本発明による装置を介して車両に取り付けることができる。
【００２７】
さらに、本発明は、複数の電池と本発明による締め付け装置とを備えるエネルギー蓄積器を提供する。
【００２８】
次に、添付図面を参照して本発明の有利な実施例について詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】電池モジュールの水平締め付け部の図である。
【図２】本発明の実施例による固締コンセプトの図である。
【図３】本発明による固締コンセプトの詳細図である。
【図４】本発明による固締コンセプトの詳細図である。
【図５】本発明の実施例による固締フックの図である。
【図６】本発明の実施例による固締装置を有する電池モジュールの図である。
【図７】本発明による固締コンセプトの詳細図である。
【図８】本発明による固締コンセプトの詳細図である。
【図９】本発明の別の実施例による固締装置を有する電池モジュールの図である。
【図１０】本発明による固締コンセプトの詳細図である。
【図１１】本発明による固締コンセプトの詳細図である。
【図１２】本発明の別の実施例による、上部に位置する保持プレートを有する固締コンセプトの図である。
【図１３】本発明の別の実施例による、上部に位置する保持プレートを有する固締コンセプトの図である。
【実施例】
【００３０】
本発明の好ましい実施例の以下の説明では、種々の図面に示しかつ同様に作用する要素については、同一または同様の参照番号が使用され、この場合、これらの要素の説明の繰り返しは省略する。
【００３１】
この発明の出願書類に示した構想および方法は技術的手段によれば重要な仕様である。しかし、エネルギー蓄積器のハウジングのまたは冷却構成要素の幾何学的形状に基づく対応する変形例も考えられる。疑わしい場合には、本明細書に示した構想の用途固有の形状が必要である。
【００３２】
図１は、電池モジュールの形態のエネルギー蓄積器１００と、電池の寿命を安定かつ向上させるための電池モジュールの水平締め付け部１０２とを示している。
【００３３】
図２は、本発明の実施例による、締め付け装置を有するエネルギー蓄積器１００を示している。エネルギー蓄積器１００は上面と下面すなわち第１の面５０１と第２の面５０２とを備える。締め付け装置は、上面と下面すなわち第１の面５０１と第２の面５０２との間に配置された上下方向の２つの面（第３の面５０３）に配置されている。
【００３４】
締め付け装置は、複数の第１の保持装置２０２、複数の伸長可能な固締装置２０６、水平に配置された第１および第２の接続フレーム２０８、側部用の固定装置２１０、湾曲部２１４を有する垂直フレーム２１２、ならびに第２の保持装置２２０を備える。伸長可能な固締装置２０６、水平に配置された接続フレーム２０８および垂直フレーム２１２はエネルギー蓄積器の前面に対して平行に配置することができる。
【００３５】
第１の保持装置２０２は上面（第１の面５０１）の両エッジ領域に沿って配置されている。第１の保持装置２０２は、締め付け装置を上面に固定することができるフックとして形成することができる。第１の保持装置２０２に対応して、下面（第２の面５０２）の両エッジ領域に沿って第２の保持装置２０２を配置する。
【００３６】
固締装置２０６は、互いに平行に配置することができ、第１の保持装置２０２と第２の保持装置２２０との間の接続部である。固締装置２０６は弾性の伸長帯、伸長要素またはバネ要素として形成することができる。
【００３７】
本実施例によれば、固締装置２０６と第２の保持装置２２０との間に下部の水平接続フレーム２０８が配置されている。この下部の水平接続フレーム２０８に配置された側部用の固定装置２１０は接続フレーム２０８の展開延長部であることができ、この延長部は、隣接する側部でエネルギー蓄積器１００の前面に当接する。側部用の固定装置２１０は、隣接する前面から突出する延長部が係合することができる貫通開口部を有することができる。
【００３８】
垂直フレーム２１２の湾曲部２１４は上部の水平接続フレーム２０８に接続されている。上部の水平接続フレーム２０８に配置された側部用の固定装置２１０は、下部に配置された側部用の固定装置２１０に対応して形成することができる。上部の水平接続フレーム２０８は固締装置２０６を覆うことができる。第２の保持装置２２０は、エネルギー蓄積器１００の下面を越えて突出することができる下部の水平接続フレーム２０８の延長部によって形成することができる。
【００３９】
第１および第２の保持装置２０２、２２０は締め付け装置の垂直固定を可能にし、側部用の固定装置２１０は締め付け装置の水平固定を可能にする。伸長された固締装置２０６の戻り力によって、第１および第２の保持装置２０２、２２０がエネルギー蓄積器１００の上面または下面に対して引っ張られる。したがって、伸長された固締装置２０６は、対応する固締力を提供することができる。さらに、固締装置２０６の伸長は締め付け装置の可変の垂直長さを可能にする。このようにして、第１の保持装置２０２と第２の保持装置２２０との間の間隔をエネルギー蓄積器１００のそれぞれの高さに適合させることができる。
【００４０】
図３および図４は、図２に示した固締コンセプトのそれぞれ１つの詳細図を示しており、固締ハウジング、固締装置、ならびにロック形態の可能な取付装置が示されている。
【００４１】
図５は、第１の保持装置すなわち固締フック２０２と力伝達用の伸長要素および一体化したストッパを有する図２に示した固締コンセプトの詳細図を示している。第１の保持装置すなわち固締フック２０２は、対応する対向片でエネルギー蓄積器の表面または前面に係合することができる。
図６は、本発明の別の実施例による、締め付け装置を有するエネルギー蓄積器１００を示している。側部の固締装置を有する完全な電池モジュール１００が示されており、この場合、「丸バネ」６０２を介した固締を行うことができる。
【００４２】
本実施例によれば、第１の保持装置は、エネルギー蓄積器１００の上面のエッジ領域に位置する丸バネ６０２として形成されている。丸バネ６０２によって、エネルギー蓄積器１００の上面に固締力を加えることができ、かつ締め付け装置の垂直長さの適合を実施することができる。
【００４３】
図７および図８は、図６に示した固締コンセプトのそれぞれ１つの詳細図を示している。
【００４４】
図９は、本発明の別の実施例による、締め付け装置を有するエネルギー蓄積器１００を示している。図６に示した固締装置の代わりに、蛇行状の固締装置２０６が使用される。第１の保持装置２０２は、上面に係合することができるフックとして形成することができる。
【００４５】
固締装置２０６は上部の水平接続フレーム２０８と下部の水平接続フレーム２０８との間に配置することができる。上部の水平接続フレーム２０８は第１の保持装置２０２と解除不能に接続することができ、下部の水平接続フレーム２０８はエネルギー蓄積器１００の下面の第２の接続フレームと解除不能に接続することができる。例えば、第１の保持装置２０２は上部の接続フレーム２０８の湾曲した延長部であることができる。同様に、固締装置２０６は上部の接続フレーム２０８の延長部であることができる。したがって、第１の保持装置２０２、接続フレーム２０８および固締装置２０６は、ある部材、例えば板から製造することができる。
【００４６】
図１０および図１１は、図６に示した第１の保持装置２０２、接続フレーム２０８および固締装置２０６の固締コンセプトのそれぞれ１つの詳細図を示している。
【００４７】
図１２は、本発明の別の実施例による、締め付け装置を有するエネルギー蓄積器１００を示している。押圧力を均等化するための上部に位置する保持プレート１２０２と側部用の固締装置２０６（伸長要素）とを有する代替的な固締コンセプトが示されている。保持プレート１２０２はエネルギー蓄積器１００の上面を覆うことができる。固締装置２０６は保持プレート１２０２の開口部を通して案内され、ここに留めることができる。下面において、固締装置２０６を下部の保持プレートに固定接続することができる。
【００４８】
図１３は、本発明の別の実施例による、締め付け装置を有するエネルギー蓄積器１００を示している。図１２に示した実施例とは異なり、固締装置２０６は、湾曲した固締ワイヤとして形成されている。
【００４９】
以上説明してきた実施例は例示的にのみ選択されており、互いに組み合わせることができる。
【符号の説明】
【００５０】
１００  エネルギー蓄積器
１００  電池モジュール
１０２  電池モジュールの水平締め付け部
２０２  第１および第２の保持装置
２０６  固締装置
２０８  水平に配置された第１および第２の接続フレーム
２１０  固定装置
２１２  垂直フレーム
２１４  垂直フレーム２１２の湾曲部
２２０  固定装置
６０２  第１の保持装置
１２０２  保持プレート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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