(57)【要約】【課題】エネルギー密度および強度に優れ、かつ容易に製造することができる電池パックを提供すること。【解決手段】それぞれ単電池を収容している複数のパイプ状部材が前記パイプ状部材の径方向に並列に配置されている複数の電池ブロックが、前記パイプ状部材の径方向に互いに連結されている電池パックであって、前記電池ブロック同士の前記パイプ状部材の径方向の連結は、前記電池ブロックの側面の上部同士および側面の下部同士を接着剤硬化物で接着することで行われている、電池パック。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ単電池を収容している複数のパイプ状部材が前記パイプ状部材の径方向に並列に配置されている複数の電池ブロックが、前記パイプ状部材の径方向に互いに連結されている電池パックであって、
前記電池ブロック同士の前記パイプ状部材の径方向の連結は、前記電池ブロックの側面の上部同士および側面の下部同士を接着剤硬化物で接着することで行われている、
電池パック。
【請求項２】
前記複数の電池ブロックは、前記パイプ状部材の径方向および軸方向に互いに連結されており、
前記電池ブロック同士の前記パイプ状部材の軸方向の連結は、一方の前記電池ブロックの側面の上部に付着した前記接着剤硬化物と、他方の前記電池ブロックの側面の下部に付着した前記接着剤硬化物との間に剛性部材を介在させることで行われている、
請求項１に記載の電池パック。
【請求項３】
前記電池ブロックの側面の上部同士を接着する前記接着剤硬化物と、前記電池ブロックの側面の下部同士を接着する前記接着剤硬化物との間の空間は、前記電池ブロックの側面を冷却するための送風流路となる、請求項１に記載の電池パック。
【請求項４】
それぞれ単電池を挿入されている複数のパイプ状部材が前記パイプ状部材の径方向に並列に配置されている複数の電池ブロックを準備するステップと、
前記電池ブロック同士を前記パイプ状部材の径方向に連結するために、前記電池ブロックの側面の上部同士の間および側面の下部同士の間に接着剤を供給するステップと、
前記接着剤を硬化させて、前記電池ブロック同士を前記パイプ状部材の径方向に連結するステップと、
を含む、電池パックの製造方法。
【請求項５】
前記接着剤を硬化させるステップの前に、前記電池ブロック同士を前記パイプ状部材の軸方向に連結するために、一方の前記電池ブロックの側面の上部同士の間に供給された前記接着剤と、他方の前記電池ブロックの側面の下部同士の間に供給された前記接着剤との間に剛性部材を介在させるステップをさらに有し、
前記接着剤を硬化させるステップにおいて、前記接着剤を硬化させて、前記電池ブロック同士を前記パイプ状部材の径方向および軸方向に連結する、
請求項４に記載の電池パックの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電池ブロックを含む電池パックおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車やハイブリッド車などに用いられる大容量の電源として、多数の単電池を含む電池パックが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１には、複数の単電池を連結して電池ブロック（電池ユニット）とし、さらにこの電池ブロックを連結した電池パック（組電池）が記載されている。特許文献１に記載の電池パックでは、熱収縮フィルムで複数の電池ブロックを被覆することで、複数の電池ブロックの位置を互いに固定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１３３２２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、電池パックの大容量化とともに、電池パックの小型化も求められている。すなわち、エネルギー密度の高い電池パックが求められている。また、製造コストの観点から、電池ブロックの連結作業が容易であることも求められている。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、エネルギー密度および強度に優れ、かつ容易に製造することができる電池パックを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、接着剤、または接着剤および剛性部材を用いて複数の電池ブロックを連結することで上記課題を解決できることを見出し、さらに検討を加えて本発明を完成させた。
【０００８】
すなわち、本発明は、以下の電池パックに関する。
［１］それぞれ単電池を収容している複数のパイプ状部材が前記パイプ状部材の径方向に並列に配置されている複数の電池ブロックが、前記パイプ状部材の径方向に互いに連結されている電池パックであって：前記電池ブロック同士の前記パイプ状部材の径方向の連結は、前記電池ブロックの側面の上部同士および側面の下部同士を接着剤硬化物で接着することで行われている、電池パック。
［２］前記複数の電池ブロックは、前記パイプ状部材の径方向および軸方向に互いに連結されており；前記電池ブロック同士の前記パイプ状部材の軸方向の連結は、一方の前記電池ブロックの側面の上部に付着した前記接着剤硬化物と、他方の前記電池ブロックの側面の下部に付着した前記接着剤硬化物との間に剛性部材を介在させることで行われている、［１］に記載の電池パック。
［３］前記電池ブロックの側面の上部同士を接着する前記接着剤硬化物と、前記電池ブロックの側面の下部同士を接着する前記接着剤硬化物との間の空間は、前記電池ブロックの側面を冷却するための送風流路となる、［１］または［２］に記載の電池パック。
【０００９】
また、本発明は、以下の電池パックの製造方法に関する。
［４］それぞれ単電池を挿入されている複数のパイプ状部材が前記パイプ状部材の径方向に並列に配置されている複数の電池ブロックを準備するステップと；前記電池ブロック同士を前記パイプ状部材の径方向に連結するために、前記電池ブロックの側面の上部同士の間および側面の下部同士の間に接着剤を供給するステップと；前記接着剤を硬化させて、前記電池ブロック同士を前記パイプ状部材の径方向に連結するステップと、を含む、電池パックの製造方法。
［５］前記接着剤を硬化させるステップの前に、前記電池ブロック同士を前記パイプ状部材の軸方向に連結するために、一方の前記電池ブロックの側面の上部同士の間に供給された前記接着剤と、他方の前記電池ブロックの側面の下部同士の間に供給された前記接着剤との間に剛性部材を介在させるステップをさらに有し；前記接着剤を硬化させるステップにおいて、前記接着剤を硬化させて、前記電池ブロック同士を前記パイプ状部材の径方向および軸方向に連結する、［４］に記載の電池パックの製造方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、エネルギー密度および強度に優れ、かつ容易に製造することができる電池パックを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１Ａは、電池ブロックの構成を示す斜視図である。図１Ｂは、電池ブロックの構成を示す分解斜視図である。
【図２】２つの電池ブロックを水平方向に連結する様子を示す斜視図である。
【図３】２つの電池ブロックを水平方向に連結する様子を示す斜視図である。
【図４】４つの電池ブロックを水平方向に連結した実施の形態１の電池パックの斜視図である。
【図５】図５Ａは、４つの電池ブロックを水平方向に連結した実施の形態１の電池パックの平面図である。図５Ｂは、４つの電池ブロックを水平方向に連結した実施の形態１の電池パックの側面図である。
【図６】４つの電池ブロックを水平方向および上下方向に連結する様子を示す斜視図である。
【図７】図７Ａは、接着剤受けの間に剛性部材を配置した様子を示す斜視図である。図７Ｂは、接着剤硬化物により剛性部材を固定した様子を示す斜視図である。
【図８】４つの電池ブロックを水平方向および上下方向に連結した実施の形態１の電池パックの側面図である。
【図９】図９Ａは、複数の電池ブロックを水平方向に連結した電池パックの斜視図である。図９Ｂは、ラックマウント方式の電池パックの正面図である。
【図１０】２つの電池ブロックを水平方向に連結する様子を示す斜視図である。
【図１１】２つの電池ブロックを水平方向に連結する様子を示す斜視図である。
【図１２】４つの電池ブロックを水平方向に連結した実施の形態２の電池パックの斜視図である。
【図１３】図１３Ａは、４つの電池ブロックを水平方向に連結した実施の形態２の電池パックの平面図である。図１３Ｂは、４つの電池ブロックを水平方向に連結した実施の形態２の電池パックの側面図である。
【図１４】４つの電池ブロックを水平方向および上下方向に連結する様子を示す斜視図である。
【図１５】４つの電池ブロックを水平方向および上下方向に連結した実施の形態２の電池パックの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
１．電池パック
本発明の電池パックは、複数の電池ブロックを含む。各電池ブロックは、互いに電気的に接続されている。各電池ブロックは、直列で接続されていてもよいし、並列で接続されていてもよい。本発明の電池パックは、各電池ブロックが接着剤硬化物、または接着剤硬化物および剛性部材により互いに連結されていることを特徴とする。
【００１３】
電池ブロックは、複数のパイプ状部材（ハウジングとも称される）を有する。複数のパイプ状部材は、それぞれ単電池を収容している。複数のパイプ状部材は、同一平面上にパイプ状部材の径方向に並列に配置されている。前記平面の面方向およびパイプ状部材の径方向は、互いに平行である。
【００１４】
パイプ状部材の形状は、筒状であれば特に限定されない。たとえば、パイプ状部材の形状は、円筒状または角筒状である。パイプ状部材の外径は、特に限定されないが、１６.４〜３３.６ｍｍの範囲内が好ましい（厚み０.２〜０.８ｍｍ）。また、パイプ状部材の材料も、必要な強度および熱伝導性を有するものであれば特に限定されない。たとえば、パイプ状部材は、アルミニウムパイプである。
【００１５】
パイプ状部材は、その内部に単電池を収容している。単電池は、通常、蓄電性能を有しており、好ましくは互いに並列に接続されている。単電池の形状は、柱状であることが好ましい。たとえば、単電池の形状は、円柱状または角柱状である。柱状の単電池の径は、特に限定されないが、１６〜３２ｍｍの範囲内が好ましい。また、柱状の単電池は、頂部に一方の電極端子を有し、底部に他方の電極端子を有していることが好ましい。
【００１６】
たとえば、電池ブロックは、それぞれ柱状の単電池を収容している複数のパイプ状部材と、単電池の頂部側に配置された第１の電極板と、単電池の底部側に配置された第２の電極板とを有する。単電池の頂部側に配置された第１の電極板は、単電池の頂部の電極端子に接続されている。単電池の底部に配置された第２の電極板は、単電池の底部の電極端子に接続されている。
【００１７】
本発明の電池パックでは、複数の電池ブロックが、パイプ状部材の径方向、またはパイプ状部材の径方向および軸方向に互いに連結されている。前述の通り、本発明の電池パックは、各電池ブロックが接着剤硬化物、または接着剤硬化物および剛性部材により互いに連結されていることを特徴とする。
【００１８】
電池ブロック同士のパイプ状部材の径方向の連結は、電池ブロックの側面の上部同士および側面の下部同士を接着剤硬化物で接着することで行われている。接着剤の種類は、ある程度の耐熱性および強度を有するものであれば特に限定されない。たとえば、接着剤は、耐熱性樹脂およびフィラーを含む組成物である。
【００１９】
また、電池ブロック同士のパイプ状部材の軸方向の連結は、一方の電池ブロックの側面の上部に付着した接着剤硬化物と、他方の前記電池ブロックの側面の下部に付着した接着剤硬化物との間に剛性部材を介在させることで行われている。剛性部材は、必要な強度を有するものであれば特に限定されない。たとえば、剛性部材は、金属パイプである。安全性をより向上させる観点からは、剛性部材は、絶縁性を有することが好ましい。絶縁性の剛性部材を使用することで、電池パック内の短絡をより確実に防止することができる。たとえば、金属パイプの表面を絶縁体で被覆することで、絶縁性の剛性部材を作製することができる。
【００２０】
前述の通り、各電池ブロックは、互いに電気的に接続されている。各電池ブロックを電気的に接続する手段は、特に限定されない。たとえば、各電池ブロックの電極板同士をバスバーやリード線などの導電性部材で接続すればよい。
【００２１】
本発明の電池パックでは、パイプ状部材の径方向に隣接する電池ブロック間において、電池ブロックの側面の上部同士を接着する接着剤硬化物と、側面の下部同士を接着する接着剤硬化物との間に空間が設けられている。この空間を吸気口および排気口と接続することで、この空間を電池ブロックの側面を冷却するための送風流路とすることができる。電池ブロック間のパイプ状部材の径方向の間隔は、特に限定されないが、例えば４ｍｍである。
【００２２】
本発明の電池パックは、電池ブロックを効率的に配置しており、大容量化および小型化を両立している。すなわち、本発明の電池パックは、エネルギー密度に優れている。また、本発明の電池パックは、電池ブロック同士を接着剤、または接着剤および剛性部材により強固に固定しているため、強度にも優れている。この後説明するように、本発明の電池パックは、接着剤、または接着剤および剛性部材を用いて電池ブロック同士を接続することで、簡単に製造されうる。
【００２３】
本発明の電池パックの製造方法は、特に限定されない。たとえば、以下の手順により本発明の電池パックを製造することができる。
【００２４】
２．電池パックの製造方法
本発明の電池パックの製造方法は、１）複数の電池ブロックを準備する第１のステップと、２）電池ブロック間に接着剤を供給する第２のステップと、３）第２のステップで供給された接着剤間に剛性部材を介在させる第３のステップと、４）第２のステップで供給された接着剤を硬化させるステップと、を含む。複数の電池ブロックがパイプ状部材の径方向にのみ連結されている電池パックを製造する場合は、第３のステップは不要である。以下、各工程について説明する。
【００２５】
第１のステップでは、前述の電池ブロックを準備する。
【００２６】
第２のステップでは、第１のステップで準備した電池ブロック同士をパイプ状部材の径方向に連結するために、電池ブロックの側面の上部同士の間および側面の下部同士の間に接着剤を供給する。
【００２７】
任意に行われる第３のステップでは、第１のステップで準備した電池ブロック同士をパイプ状部材の軸方向に連結するために、一方の電池ブロックの側面の上部同士の間に供給された接着剤と、他方の電池ブロックの側面の下部同士の間に供給された接着剤との間に剛性部材を介在させる。
【００２８】
第２のステップおよび第３のステップは、同時に行ってもよいし、別々に行ってもよい。たとえば、１）電池ブロックの側面の上部同士の間に接着剤を供給し、２）電池ブロックの側面の上部同士の間に供給された接着剤に剛性部材の一端を挿入し、３）電池ブロックの側面の下部同士の間に接着剤を供給してもよい。３）の工程では、電池ブロックの側面の下部同士の間に供給された接着剤に剛性部材の他端が埋没する。
【００２９】
第４のステップでは、第２のステップ（第３のステップを行わない場合）または第３のステップの後に、第２のステップで供給された接着剤を硬化させる。これにより、複数の電池ブロックが、パイプ状部材の径方向（第３のステップを行わない場合）、またはパイプ状部材の径方向および軸方向（第３のステップを行う場合）に互いに固定される。
【００３０】
以上の手順により、本発明の電池パックを製造することができる。
【００３１】
３．実施の形態
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００３２】
（実施の形態１）
図１Ａは、本実施の形態に係る電池ブロック１００の構成を示す斜視図である。図１Ｂは、電池ブロック１００の構成を示す分解斜視図である。
【００３３】
図１Ａ，Ｂに示されるように、電池ブロック１００は、第１の電極板１１０、第１のホルダー１２０、複数のパイプ状部材１３０、複数の単電池１４０、第２のホルダー１５０および第２の電極板１６０を有する。
【００３４】
複数の単電池１４０は、それぞれパイプ状部材１３０の中に収容される。各単電池１４０は、第１のホルダー１２０および第２のホルダー１５０により支持される。単電池１４０の一方の電極１４２は、第１の電極板１１０に接続される。単電池１４０の他方の電極１４４は、第２の電極板１６０に接続される。
【００３５】
図２および図３は、２つの電池ブロック１００をパイプ状部材１３０の径方向（以下「水平方向」ともいう）に連結する様子を示す斜視図である。図２は、２つの電池ブロック１００を電池ブロック１００の長軸方向に連結する様子を示す斜視図である。図３は、２つの電池ブロック１００を電池ブロック１００の短軸方向に連結する様子を示す斜視図である。
【００３６】
図２および図３に示されるように、各電池ブロック１００の水平方向の連結は、１）電池ブロック１００間に接着剤受け２１０ａ〜ｄおよび当て板２２０ａ〜ｄを配置し、２）接着剤受け２１０ａ〜ｄに接着剤を流し込み、３）接着剤を硬化させて接着剤硬化物２３０ａ〜ｄを形成することで行われる。接着剤受け２１０ａ〜ｄは、硬化前の接着剤を保持するための部材である。当て板２２０ａ〜ｄは、電池ブロック１００間に適切な隙間を形成するための部材である。接着剤受け２１０ａ〜ｄには、当て板２２０ａ〜ｄの位置ずれを防止するための当て板押さえ２１２が設けられている。
【００３７】
以上の手順により、図４および図５に示されるように、電池ブロック１００の側面の上部同士および側面の下部同士を接着剤硬化物２３０ａ〜ｄで接着して、電池ブロック１００同士を水平方向に連結することができる。図４は、４つの電池ブロック１００を水平方向に連結した本実施の形態の電池パック３００の斜視図である。図５Ａは、４つの電池ブロック１００を水平方向に連結した本実施の形態の電池パック３００の平面図である。図５Ｂは、４つの電池ブロック１００を水平方向に連結した本実施の形態の電池パック３００の側面図（図５Ａにおいて右側から見た図）である。図５Ａおよび図５Ｂでは、接着剤硬化物２３０ａ〜ｄにハッチングを付している。
【００３８】
図５Ｂに示されるように、本実施の形態の電池パック３００では、パイプ状部材の水平方向に隣接する電池ブロック１００間において、電池ブロック１００の側面の上部同士を接着する接着剤硬化物２３０ａ，ｃと、側面の下部同士を接着する接着剤硬化物２３０ｂ，ｄとの間に空間が設けられている。この空間を吸気口および排気口と接続することで、この空間を電池ブロックの側面を冷却するための送風流路とすることができる。
【００３９】
図６は、４つの電池ブロック１００を水平方向およびパイプ状部材１３０の軸方向（以下「上下方向」ともいう）に連結する様子を示す斜視図である。この図では、各電池ブロック１００が防爆フード１７０をさらに有する例を図示している。
【００４０】
図６に示されるように、各電池ブロック１００の上下方向の連結は、１）接着剤受け２１０ａ，ｂの間および接着剤受け２１０ｃ，ｄの間に剛性部材２４０ａ，ｂを配置し、２）接着剤受けａ〜ｄに接着剤を流し込み、３）接着剤を硬化させることで行われる。図７Ａは、接着剤受け２１０ａ，ｂの間に剛性部材２４０ａを配置した様子を示す斜視図である。図７Ｂは、接着剤硬化物２３０ａ，ｂにより剛性部材２４０ａを固定した様子を示す斜視図である。
【００４１】
以上の手順により、図８に示されるように、一方の電池ブロック１００の側面の上部に付着した接着剤硬化物２３０ａ，ｃと、他方の電池ブロック１００の側面の下部に付着した接着剤硬化物２３０ｂ，ｄとの間に剛性部材２４０ａ，ｂを介在させることで、電池ブロック１００同士を上下方向に連結することができる。図８は、４つの電池ブロック１００を水平方向および上下方向に連結した本実施の形態の電池パック３００の側面図である。図８では、接着剤硬化物２３０ａ〜ｄおよび剛性部材２４０ａ，ｂにハッチングを付している。
【００４２】
なお、図４に示されるような複数の電池ブロック１００を水平方向に連結した電池パック３００をラックに収容することで、ラックマウント方式の電池パックを製造することもできる。図９Ａは、複数の電池ブロック１００を水平方向に連結した電池パック３００の斜視図である。図９Ｂは、複数の電池ブロック１００を水平方向に連結した電池パック３００をラック４１０に収容した、ラックマウント方式の電池パック４００の正面図である。
【００４３】
（実施の形態２）
実施の形態２の電池パック５００は、当て板２２０ａ〜ｄを使用しない点において実施の形態１の電池パック３００と異なる。そこで、実施の形態１の電池パック３００と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４４】
図１０および図１１は、２つの電池ブロック１００を水平方向に連結する様子を示す斜視図である。図１０は、２つの電池ブロック１００を電池ブロック１００の長軸方向に連結する様子を示す斜視図である。図１１は、２つの電池ブロック１００を電池ブロック１００の短軸方向に連結する様子を示す斜視図である。
【００４５】
図１０および図１１に示されるように、各電池ブロック１００の水平方向の連結は、１）電池ブロック１００間に接着剤受け２１０ａ〜ｄを配置し、２）接着剤受け２１０ａ〜ｄに接着剤を流し込み、３）接着剤を硬化させて接着剤硬化物２３０ａ〜ｄを形成することで行われる。
【００４６】
以上の手順により、図１２および図１３に示されるように、電池ブロック１００の側面の上部同士および側面の下部同士を接着剤硬化物２３０ａ〜ｄで接着して、電池ブロック１００同士を水平方向に連結することができる。図１２は、４つの電池ブロック１００を水平方向に連結した本実施の形態の電池パック５００の斜視図である。図１３Ａは、４つの電池ブロック１００を水平方向に連結した本実施の形態の電池パック５００の平面図である。図１３Ｂは、４つの電池ブロック１００を水平方向に連結した本実施の形態の電池パック５００の側面図（図１３Ａにおいて右側から見た図）である。図１３Ａおよび図１３Ｂでは、接着剤硬化物２３０ａ〜ｄにハッチングを付している。
【００４７】
図１４は、４つの電池ブロック１００を水平方向および上下方向に連結する様子を示す斜視図である。この図では、各電池ブロック１００が防爆フード１７０をさらに有する例を図示している。
【００４８】
図１４に示されるように、各電池ブロック１００の上下方向の連結は、１）接着剤受け２１０ａ，ｂの間および接着剤受け２１０ｃ，ｄの間に剛性部材２４０ａ，ｂを配置し、２）接着剤受けａ〜ｄに接着剤を流し込み、３）接着剤を硬化させることで行われる。
【００４９】
以上の手順により、図１５に示されるように、一方の電池ブロック１００の側面の上部に付着した接着剤硬化物２３０ａ，ｃと、他方の電池ブロック１００の側面の下部に付着した接着剤硬化物２３０ｂ，ｄとの間に剛性部材２４０ａ，ｂを介在させることで、電池ブロック１００同士を上下方向に連結することができる。図１５は、４つの電池ブロック１００を水平方向および上下方向に連結した本実施の形態の電池パック５００の側面図である。図１５では、接着剤硬化物２３０ａ〜ｄおよび剛性部材２４０ａ，ｂにハッチングを付している。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明の電池パックは、例えば大容量の蓄電池として有用である。
【符号の説明】
【００５１】
１００  電池ブロック
１１０  第１の電極板
１２０  第１のホルダー
１３０  パイプ状部材
１４０  単電池
１４２，１４４  電極
１５０  第２のホルダー
１６０  第２の電極板
１７０  防爆フード
２１０ａ〜ｄ  接着剤受け
２１２  当て板押さえ
２２０ａ〜ｄ  当て板
２３０ａ〜ｄ  接着剤硬化物
２４０ａ，ｂ  剛性部材
３００，５００  電池パック
４００  ラックマウント方式の電池パック
４１０  ラック
【図１】
2013012466.tif 000003
【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】
2013012466.tif 000009
【図８】
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【図９】
2013012466.tif 000011
【図１０】
2013012466.tif 000012
【図１１】
2013012466.tif 000013
【図１２】
2013012466.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
2013012466.tif 000016
【図１５】
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