(57)【要約】【課題】  組電池の正極端子と負極端子をハーネスの引き回しに支障が無い位置の単電池に設ける。【解決手段】  正極端子12及び負極端子14を備えた複数の単電池20A〜20Lを複数列に配置すると共に電気的に接続し、接続された複数の単電池の正極端子と負極端子のうち、電気的に最上流の単電池の正極端子11Aと最下流の単電池の負極端子11Bをそれぞれ組電池の正極端子及び負極端子とした組電池20であって、組電池の正極端子となる端子を備えた単電池10Aと組電池の負極端子となる端子を備えた単電池10Lとは組電池を構成する複数の単電池のうち最外側に配置されている単電池とする。【選択図】            図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極端子及び負極端子を備えた複数の単電池を複数列に配置すると共に電気的に接続し、当該接続された前記複数の単電池の正極端子と負極端子のうち、電気的に最上流の単電池の正極端子と最下流の単電池の負極端子をそれぞれ組電池の正極端子及び負極端子とした組電池であって、
前記組電池の正極端子となる端子を備えた単電池と前記組電池の負極端子となる端子を備えた単電池とは前記組電池を構成する複数の単電池のうち最外側に配置されている単電池であることを特徴とする組電池。
【請求項２】
正極端子及び負極端子を備えた複数の単電池を複数列に配置すると共に電気的に接続し、当該接続された前記複数の単電池の正極端子と負極端子のうち、電気的に最上流の単電池の正極端子と最下流の単電池の負極端子をそれぞれ組電池の正極端子及び負極端子とした組電池であって、
当該組電池を二つのサブ組電池に分割し、当該二つのサブ組電池のうち一方のサブ組電池のサブ正極端子と他方のサブ組電池のサブ負極端子のそれぞれにハーネスを接続し、当該ハーネスを電気的に接続及び切断可能なスイッチを前記ハーネス間に接続することにより、当該スイッチによって前記組電池を電気的に二つのサブ組電池に接続及び切断可能とし、
前記二つのサブ組電池のうち一方のサブ組電池のサブ正極端子と他方のサブ組電池のサブ負極端子を備えた単電池は、前記組電池を構成する複数の単電池のうち最外側に配置されている単電池であることを特徴とする組電池。
【請求項３】
正極端子及び負極端子を備えた複数の単電池を複数列に配置すると共に電気的に接続し、当該接続された前記複数の単電池の正極端子と負極端子のうち、電気的に最上流の単電池の正極端子と最下流の単電池の負極端子をそれぞれ組電池の正極端子及び負極端子とした組電池であって、
当該組電池を二つのサブ組電池に分割し、当該二つのサブ組電池のうち一方のサブ組電池のサブ正極端子と他方のサブ組電池のサブ負極端子のそれぞれに導電性の導電部材を接続し、当該導電部材を電気的に接続及び切断可能なスイッチを前記導電部材間に接続することにより、当該スイッチによって前記組電池を電気的に二つのサブ組電池に接続及び切断可能とし、
前記組電池の正極端子となる端子を備えた単電池、前記組電池の負極端子となる端子を備えた単電池、前記二つのサブ組電池のうち一方のサブ組電池のサブ正極端子、他方のサブ組電池のサブ負極端子を備えた単電池は、全て前記組電池を構成する複数の単電池のうち最外側に配置されている単電池であることを特徴とする組電池。
【請求項４】
前記組電池の正極端子と負極端子は、前記組電池の最外側に配置されている単電池の最外側に配置されている端子であることを特徴とする請求項１または３に記載の組電池。
【請求項５】
前記サブ組電池のサブ正極端子とサブ負極端子は、前記組電池の最外側に配置されている単電池の最外側に配置されている端子であることを特徴とする請求項２または３に記載の組電池。
【請求項６】
前記組電池の正極端子と負極端子は、前記組電池の最外側に配置されている、隣り合っていない単電池の最外側に配置されている端子であることを特徴とする請求項１または３に記載の組電池。
【請求項７】
前記サブ組電池のサブ正極端子とサブ負極端子は、前記組電池の最外側に配置されている、隣り合っている単電池の最外側に配置されている端子であることを特徴とする請求項２または３に記載の組電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、組電池の正極端子と負極端子とが組電池の最外側に配置されるように単電池を配列してなる組電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
大きな駆動力が要求される車両の電池は一般的に高電圧が要求されるため、正極端子と負極端子とを備えた単電池を電気的に直列接続して形成された下記特許文献１に示されているような組電池が用いられる。
【０００３】
特許文献１に記載されている組電池は単電池を一列に配置しているが、さらに高電圧とするために一列に配置した単電池を複数積層しさらにこれらを直列に接続することが考えられる。
【特許文献１】特開２００３−０４５３８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように複数の単電池を三次元的に積み重ねて組電池を形成した場合、組電池としての正極端子と負極端子を設ける位置は、負荷に電力を供給するハーネスの取り回しを考慮して選定する必要がある。不用意に組電池としての正極端子と負極端子を設けると、正極端子と負極端子に接続されたハーネスが単電池同士を接続するバスバーなどに干渉する可能性があり、また、ハーネスを整列させて引き回すことができないという問題が生じるからである。
【０００５】
また、このように高電圧化された組電池はメインテナンス時の作業性を考慮して組電池を等電圧の２つのサブ組電池に電気的に分割できるようにしておくことが好ましい。この場合には、等電圧の２つのサブ組電池のうちの一方のサブ組電池のサブ正極端子と他方のサブ組電池のサブ負極端子のそれぞれに接続した２本のハーネスを設け、これら２本のハーネスに電気的に接続及び切断可能なスイッチを接続し、メインテナンス時にはこのスイッチを切断することによって組電池を２つのサブ組電池に電気的に分割し、組電池の正極端子と負極端子との間に電圧が現れないようにする。
【０００６】
このスイッチを接続する場合にも、サブ組電池のサブ正極端子とサブ組電池のサブ負極端子を設ける位置と、スイッチに接続される２本のハーネスの引き回しを考慮する必要がある。
【０００７】
本発明は、組電池の正極端子と負極端子およびサブ正極端子とサブ負極端子が、ハーネスの引き回しに支障が無いように、組電池を構成する最外側の単電池に設定されるように単電池の電気的接続が工夫された組電池の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明に係る組電池は、正極端子及び負極端子を備えた複数の単電池を複数列に配置すると共に電気的に接続し、当該接続された前記複数の単電池の正極端子と負極端子のうち、電気的に最上流の単電池の正極端子と最下流の単電池の負極端子をそれぞれ組電池の正極端子及び負極端子とした組電池であって、前記組電池の正極端子となる端子を備えた単電池と前記組電池の負極端子となる端子を備えた単電池とは前記組電池を構成する複数の単電池のうち最外側に配置されている単電池であることを特徴とする。
【０００９】
また、上記目的を達成するための本発明に係る他の組電池は、正極端子及び負極端子を備えた複数の単電池を複数列に配置すると共に電気的に接続し、当該接続された前記複数の単電池の正極端子と負極端子のうち、電気的に最上流の単電池の正極端子と最下流の単電池の負極端子をそれぞれ組電池の正極端子及び負極端子とした組電池であって、当該組電池を二つのサブ組電池に分割し、当該二つのサブ組電池のうち一方のサブ組電池のサブ正極端子と他方のサブ組電池のサブ負極端子のそれぞれにハーネス等の導電性の導電部材を接続し、当該導電部材を電気的に接続及び切断可能なスイッチを前記導電部材間に接続することにより、当該スイッチによって前記組電池を電気的に二つのサブ組電池に接続及び切断可能とし、前記二つのサブ組電池のうち一方のサブ組電池のサブ正極端子と他方のサブ組電池のサブ負極端子を備えた単電池は、前記組電池を構成する複数の単電池のうち最外側に配置されている単電池であることを特徴とする。
【００１０】
さらに、上記目的を達成するための本発明に係る他の組電池は、正極端子及び負極端子を備えた複数の単電池を複数列に配置すると共に電気的に接続し、当該接続された前記複数の単電池の正極端子と負極端子のうち、電気的に最上流の単電池の正極端子と最下流の単電池の負極端子をそれぞれ組電池の正極端子及び負極端子とした組電池であって、当該組電池を二つのサブ組電池に分割し、当該二つのサブ組電池のうち一方のサブ組電池のサブ正極端子と他方のサブ組電池のサブ負極端子のそれぞれにハーネス等の導電部材を接続し、当該導電部材を電気的に接続及び切断可能なスイッチを前記導電部材間に接続することにより、当該スイッチによって前記組電池を電気的に二つのサブ組電池に接続及び切断可能とし、前記組電池の正極端子となる端子を備えた単電池、前記組電池の負極端子となる端子を備えた単電池、前記二つのサブ組電池のうち一方のサブ組電池のサブ正極端子、他方のサブ組電池のサブ負極端子を備えた単電池は、全て前記組電池を構成する複数の単電池のうち最外側に配置されている単電池であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
以上のような構成の組電池によれば、ハーネスを引き出す正極端子および負極端子が、組電池を構成する単電池のうち最も外側に配置されている単電池に備えられているので、組電池からのハーネスの引き回しが容易かつ整然と行なえるようになり、組電池を設置する場所の空き領域を効率的に使用したハーネスの引き回しが可能になる。このため、組電池の設置スペースを小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、本発明に係る組電池の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係る組電池を構成する単電池の概略構成図である。単電池１０は、図示されていないがその内部に複数の発電要素が積層され、それらの発電要素を電気的に直列接続して成る電池積層体をたとえば金属性の缶に収納して成るものである。電池積層体の＋端子は単電池１０の正極端子１２に、またその−端子は単電池１０の負極端子１４にそれぞれ接続される。なお、本実施形態では発電要素が積層されてなる電池積層体を備えた単電池１０を用いた組電池を例示するが、もちろん、単電池１０自体が１つの電池から構成されるものであっても本発明の適用は可能である。
【００１３】
図２は、本発明に係る組電池の概略構成図である。この組電池２０は、図１に示した単電池１０を横に４列並べたものをさらに３段積層したものであり、合計１２個の単電池１０を３次元的に配置してなるものである。配置された各単電池は接続時の電気抵抗を小さくするために最短距離で、つまり隣り合う単電池同士でその正極端子と負極端子とが接続される。
【００１４】
図２に示すように、単電池１０Ａの−端子とその上に積層されている単電池１０Ｂの＋端子とがバスバー１６Ａによって接続され、単電池１０Ｂの−端子とその上に積層されている単電池１０Ｃの＋端子とがバスバー１６Ｂによって接続され、単電池１０Ｃの−端子とその横に位置する単電池１０Ｄの＋端子とがバスバー１６Ｃによって接続され、単電池１０Ｄの−端子とその横に位置する単電池１０Ｅの＋端子とがバスバー１６Ｄによって接続され、単電池１０Ｅの−端子とその横に位置する単電池１０Ｆの＋端子とがバスバー１６Ｅによって接続される。
【００１５】
単電池１０Ｆの−端子は導電部材としてのハーネス１８Ａを介して、また、単電池１０Ｇの＋端子は導電部材としてのハーネス１８Ｂを介してスイッチ１５に接続される。このスイッチ１５は組電池２０のメインテナンス時にＯＮ、ＯＦＦされるスイッチである。
【００１６】
さらに、単電池１０Ｇの−端子とその横に位置する単電池１０Ｈの＋端子とがバスバー１６Ｆによって接続され、単電池１０Ｈの−端子とその横に位置する単電池１０Ｉの＋端子とがバスバー１６Ｇによって接続され、単電池１０Ｉの−端子とその下に積層されている単電池１０Ｊの＋端子とがバスバー１６Ｈによって接続され、単電池１０Ｊの−端子とその横に位置する単電池１０Ｋの＋端子とがバスバー１６Ｉによって接続され、単電池１０Ｋの−端子とその横に位置する単電池１０Ｌの＋端子とがバスバー１６Ｊによって接続される。
【００１７】
単電池１０Ａの＋端子１１Ａは組電池２０の正極端子として図示しない負荷に接続され、また、単電池１０Ｌの−端子１１Ｂは組電池２０の負極端子として前記負荷に接続される。
【００１８】
図３は、図２に示した組電池２０において単電池の電気的な接続状態を示す等価回路図である。図に示すように、組電池２０を構成するすべての単電池１０Ａ〜１０Ｌはバスバー１６Ａ〜１６Ｊ（図２参照)を介して電気的に直列に接続されている。電気的に最上流に位置する単電池１０Ａの＋端子１１Ａと最下流に位置する単電池１０Ｌの−端子１１Ｂは組電池２０の正極端子、負極端子となる。単電池１０Ａと単電池１０Ｌは組電池２０を構成する単電池１０Ａ〜１０Ｌの内の最も外側に配置されている単電池である。また、組電池２０の正極端子と負極端子は、単電池１０Ａと単電池１０Ｌの最も外側に配置されている端子１１Ａ、１１Ｂである。
【００１９】
したがって、組電池２０の正極端子と負極端子とは、図２に示すように組電池２０の両端に位置する端子となり、高電圧が現れる正極端子と負極端子との離間距離が大きくなっている。
【００２０】
このように、組電池２０の正極端子と負極端子とを組電池２０の両端に設けると、これら正極端子と負極端子に接続される太い強電ケーブルの引き回しがバスバーを跨ぐことなく容易に行え、また、組電池２０の正極端子と負極端子との離間距離を大きくすれば、正極端子と負極端子間の絶縁性の面で有利となる。
【００２１】
なお、本実施形態では、組電池２０の両端に位置する単電池の端子を組電池２０の正極端子と負極端子としているが、これに限らず、ある程度の離間距離が確保できれば、隣り合っていない二つの単電池の端子、好ましくはそれらの単電池の最も外側に配置されている端子を組電池２０の正極端子と負極端子としても良い。
【００２２】
また、図３に示したスイッチ１５をＯＦＦにすると、組電池２０は、単電池１０Ａ〜１０Ｆの６個の単電池から構成されるサブ組電池２１と、単電池１０Ｇ〜１０Ｌの６個の単電池から構成されるサブ組電池２２とに分割される。このスイッチ１５は、組電池２０のメインテナンス時にＯＦＦすることによって、組電池２０の正極端子と負極端子との間に電圧が現れないように安全のために設けられている。なお、スイッチ１５は、本実施形態では図３に示すように中間電位部分（単電池１０Ｆと１０Ｇとの間)に設けたが、これに限られず、中間電位近傍部、たとえば単電池１０Ｅと１０Ｆとの間または単電池１０Ｇと１０Ｈとの間に設けても良い。
【００２３】
スイッチ１５がＯＦＦされた場合には、図２に示した単電池１０Ｆの−端子１７Ａがサブ組電池２１のサブ負極端子となり、単電池１０Ｇの＋端子１７Ｂがサブ組電池２２のサブ正極端子となる。単電池１０Ｆと単電池１０Ｇは組電池２０を構成する単電池１０Ａ〜１０Ｌの内の最も外側に配置されている単電池である。また、サブ組電池２１のサブ負極端子とサブ組電池２２のサブ正極端子とは、単電池１０Ｆと単電池１０Ｇの最も外側に配置されている端子であるが、図２に示すように、サブ組電池２１のサブ負極端子とサブ組電池２２のサブ正極端子とは、隣り合って配置されている単電池に設けられていることが最も好ましい。サブ組電池２１のサブ負極端子とサブ組電池２２のサブ正極端子とを隣り合う単電池に配置すれば、サブ負極端子とサブ正極端子に接続されるハーネスの引き回しがバスバーを跨ぐことなく容易に行える。
【００２４】
以上のように、本実施形態に係る組電池によれば、組電池の正極端子および負極端子を、組電池を構成する単電池のうち最も外側に配置されている単電池の外側に位置する端子に設定し、さらにサブ組電池のサブ正極端子およびサブ負極端子も、組電池を構成する単電池のうち最も外側に配置されている単電池の外側に位置する端子に設定しているので、組電池の正極端子および負極端子に接続される強電ケーブルやサブ組電池のサブ正極端子およびサブ負極端子に接続されるハーネスの引き回しが容易になり、その引き回しを体裁よく整然と行えるようになる。強電ケーブルやハーネスの引き回しが容易になる結果、これらの引き回しのためのスペースを必要以上に確保する必要が無くなり、組電池の必要設置スペースを小さくすることができる。さらに、組電池の正極端子および負極端子は組電池の両端に設けてあるので、組電池の電圧が高電圧であったとしても十分な絶縁距離を確保することができ、工具を使用するメインテナンス時にも端子間の絶縁を気にすることなく作業を行うことができ、作業性を確保することができる。
【００２５】
なお、以上の実施形態では単電池を３行４列に配置した組電池を例示したが、これに限られず、単電池を任意の行と列に配置した組電池であっても本発明の適用は可能である。この場合も、組電池を構成する単電池のうち最外周部に位置する単電池に正極端子、負極端子、サブ正極端子およびサブ負極端子を設けるようにするのはもちろんである。
【００２６】
次に、本発明に係る組電池の様々なパターンを図４から図１４に渡って説明する。
【００２７】
図４の組電池は図２の組電池において正極端子と負極端子との位置を上下逆にしたものである。この組電池２０Ａの等価回路は図３に示したものと全く同じであり、また、ハーネスなどの引き回しや安全面でも図２の組電池と全く同一の効果を得ることができる。
【００２８】
図５の組電池は図４の組電池２０Ａに設けられているサブ正極端子とサブ負極端子の位置を正極端子と負極端子との間に設けたものであり、図６の組電池は図５の組電池の正極端子と負極端子との位置を下側に設けたものである。これらの組電池２０Ｂ、２０Ｃの等価回路も図３に示したものと全く同じであり、また、ハーネスなどの引き回しや正極端子と負極端子との間の絶縁性の面でも図２の組電池と全く同一の効果を得ることができる。
【００２９】
図７の組電池は図６の組電池のサブ正極端子とサブ負極端子の位置と正極端子と負極端子との位置を交換したものであり、図８の組電池は図５の組電池のサブ正極端子とサブ負極端子の位置と正極端子と負極端子との位置を交換したものである。これらの組電池２０Ｄ、２０Ｅの等価回路も図３に示したものと全く同じである。ただし、この形態の組電池は正極端子と負極端子との距離が近いので、あまり電圧の高くない組電池に適した形態である。
【００３０】
図９の組電池は図２の組電池のサブ正極端子とサブ負極端子の位置と正極端子と負極端子との位置を交換したものであり、図１０の組電池は図４の組電池のサブ正極端子とサブ負極端子の位置と正極端子と負極端子との位置を交換したものである。これらの組電池２０Ｆ、２０Ｇの等価回路も図３に示したものと全く同じである。ただし、この形態の組電池も正極端子と負極端子との距離が近いので、あまり電圧の高くない組電池に適した形態である。
【００３１】
図１１の組電池は組電池を構成する最上列に配置された単電池にサブ負極端子、正極端子、サブ正極端子、負極端子の順に設けたものであり、図１２の組電池は組電池を構成する最上列に配置された単電池に正極端子と負極端子を、その最下列に配置された単電池にサブ負極端子とサブ正極端子を設けたものである。これらの組電池２０Ｈ、２０Ｉの等価回路も図３に示したものと全く同じである。
【００３２】
図１３および図１４の組電池は組電池を構成する左側の列の単電池に正極端子、負極端子、サブ正極端子を混在させ、最も右側の列の単電池にサブ負極端子を配置したものである。これらの組電池２０Ｊ、２０Ｋの等価回路も図３に示したものと全く同じである。
【００３３】
これらの組電池においても、強電ケーブルが取り付けられる組電池の正極端子と負極端子、スイッチ１５（図２参照)のハーネスが取り付けられるサブ正極端子とサブ負極端子のそれぞれが、組電池を構成する最も外周側に位置される単電池に設定されるので、強電ケーブルやハーネスの引き回しが組電池に邪魔されることなく容易に行える。
【００３４】
なお、本発明では、その技術的思想の範囲内で、上記のような態様のほかに種々の態様の組電池の変形例が考えられる。組電池の正極端子、負極端子、サブ正極端子、サブ負極端子のそれぞれを組電池の外周部分に配置されているどの単電池のどの端子に設定するのかは、強電ケーブルやハーネスの引き回し位置を考慮し、最も都合の良い端子に設定することが好ましい。
【００３５】
また、本実施例においては、すべての単電池を直列接続して組電池を形成しているが、たとえば、複数個の単電池を並列接続し、これを直列に接続するなど、単電池同士の接続形態は適宜変更可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、車両などに積載される動力用の組電池に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る組電池を構成する単電池の概略構成図である。
【図２】本発明に係る組電池の概略構成図である。
【図３】図２に示した組電池において単電池の電気的な接続状態を示す等価回路図である
【図４】図２の組電池において正極端子と負極端子との位置を上下逆にした組電池の概略構成図である。
【図５】図４の組電池に設けられているサブ正極端子とサブ負極端子の位置を正極端子と負極端子との間に設けた組電池の概略構成図である。
【図６】図５の組電池の正極端子と負極端子との位置を下側に設けた組電池の概略構成図である。
【図７】図６の組電池のサブ正極端子とサブ負極端子の位置と正極端子と負極端子との位置を交換した形態の組電池の概略構成図である。
【図８】図５の組電池のサブ正極端子とサブ負極端子の位置と正極端子と負極端子との位置を交換した形態の組電池の概略構成図である。
【図９】図２の組電池のサブ正極端子とサブ負極端子の位置と正極端子と負極端子との位置を交換した形態の組電池の概略構成図である。
【図１０】図４の組電池のサブ正極端子とサブ負極端子の位置と正極端子と負極端子との位置を交換した形態の組電池の概略構成図である。
【図１１】組電池を構成する最上列に配置された単電池にサブ負極端子、正極端子、サブ正極端子、負極端子の順に設けた組電池の概略構成図である。
【図１２】組電池を構成する最上列に配置された単電池に正極端子と負極端子を、その最下列に配置された単電池にサブ負極端子とサブ正極端子を設けた組電池の概略構成図である。
【図１３】組電池を構成する左側の列の単電池に正極端子、負極端子、サブ正極端子を混在させ、最も右側の列の単電池にサブ負極端子を配置した形態の組電池である。
【図１４】組電池を構成する左側の列の単電池に正極端子、負極端子、サブ正極端子を混在させ、最も右側の列の単電池にサブ負極端子を配置した形態の組電池である。
【符号の説明】
【００３８】
１０    単電池、
１０Ａ〜１０Ｌ    単電池、
１２    正極端子、
１４    負極端子、
１５    スイッチ、
１６Ａ〜１６Ｊ    バスバー、
１８Ａ、１８Ｂ    ハーネス、
２０    組電池、
２０Ａ〜２０Ｋ    組電池、
２１、２２    サブ組電池。
【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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【図１４】
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