CN108140793B - 用于冷却电池单体的汇流条和使用汇流条的电池模块 - Google Patents
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Abstract
公开一种用于冷却电池单体的汇流条和使用该汇流条的电池模块。用于冷却电池单体的汇流条是被构造成冷却被包括在电池模块中的多个电池单体的汇流条，并且该汇流条包括：本体部分，该本体部分被形成为带状并且接触每个电池单体的电极引线；和弯曲部分，该弯曲部分与本体部分一体地形成并且从本体部分的一端延伸以在本体部分的厚度方向上弯曲，其中该弯曲部分包括：联接凹槽，该联接凹槽被联接到被制备在电池模块的冷却板上的联接突起或者被制备在电池模块的预定框架上的联接突起，预定框架支撑汇流条；以及热接触表面，该热接触表面热接触冷却板。因此，汇流条有效地冷却发出大量热的每个电池单体的电极引线，并且允许电池模块的结构的简化和尺寸减小以及电池模块的制造成本的降低。
Description
技术领域
本申请要求2016年2月12日在韩国专利局提交的韩国专利申请No.10-2016-0016555的优先权，其公开内容通过引用被并入本文。
本公开涉及用于冷却电池单体的汇流条和使用该汇流条的电池模块，并且更具体地，涉及用于冷却电池单体的汇流条和使用该汇流条的电池模块，该汇流条有效地冷却发出大量热的电池单体的电极引线部分并且允许电池模块的结构简化和尺寸减小。
背景技术
通常，二次电池指的是可充电放电的电池，诸如锂离子电池、锂聚合物电池、镍镉电池、镍金属氢化物电池、镍锌电池等。
近来，随着二次电池被应用于要求高输出电压和大充电容量的设备，诸如电动车辆或者混合电动车辆，堆叠结构的电池模块被广泛地使用，在堆叠结构的电池模块中，具有范围从大约2.5V到大约4.2V的输出电压的单元电池单体被串联或者并联连接并且被堆叠。因此，存在关于允许电池模块的有效冷却和电池模块的结构的简化和尺寸减少的兴趣和要求的快速增长的趋势。
然而，如在韩国专利公开No.10-2013-0021794等中所公开的，根据现有技术，因为仅通过冷却销来冷却电池单体，冷却销被置于堆叠的电池单体之间并且接触电池单体的外本体，即，电池单体的袋型壳体，所以存在发出相对大量的热的电池单体的电极引线部分不能被有效地冷却的问题。
另外，如韩国专利No.10-1415050等中所公开的，根据现有技术，因为具有复杂结构的大量的冷却销被用于改善电池模块的冷却性能，所以存在电池模块的结构的简化或者尺寸减小困难并且电池模块的制造成本被增大的问题。
发明内容
技术问题
本公开被设计以解决现有技术的问题，并且因此本公开针对提供用于冷却电池单体的汇流条和使用该汇流条的电池模块，其有效地冷却发出大量的热的电池单体的电极引线部分并且允许电池模块的结构的简化和尺寸减小和电池模块的制造成本的减小。
技术解决方案
在本公开的一个方面中，提供一种用于冷却电池单体的汇流条，该汇流条被构造成冷却被包括在电池模块中的多个电池单体，该汇流条包括：本体部分，该本体部分被形成为带状并且接触每个电池单体的电极引线；弯曲部分，该弯曲部分与本体部分一体地形成并且从本体部分的一端延伸以在本体部分的厚度方向上弯曲，其中该弯曲部分包括：联接凹槽，该联接凹槽被联接到被制备在电池模块的冷却板上的联接突起或者被制备在电池模块的预定框架上的联接突起，预定框架支撑汇流条；以及热接触表面，该热接触表面热接触冷却板。
在一个实施例中，汇流条可以进一步包括绝缘构件，绝缘构件至少在弯曲部分的热接触表面上，绝缘构件被构造成防止汇流条和冷却板之间的电流流动。
在一个实施例中，汇流条可以进一步包括间隙填充物，间隙填充物至少在弯曲部分的热接触表面上，该间隙填充物被构造成防止弯曲部分与冷却板之间的分离并且在弯曲部分与冷却板之间传递热。
在一个实施例中，汇流条还可以包括突出部分，该突出部分与本体部分一体地形成以从本体部分延伸，并且突出部分被电连接到控制电路的端子，控制电路被构造成控制电池模块。
在本公开的另一方面中，还提供一种电池模块，包括：汇流条，该汇流条被构造成将一个电池单体的电极引线连接到另一个电池单体的电极引线；冷却板，该冷却板具有第一热接触部分，该第一热接触部分与每个电池单体的本体或者被构造成传递每个电池单体的热的冷却销热接触；和第二热接触部分，该第二热接触部分热接触汇流条的一端，冷却板被构造成将从每个电池单体产生的热传递到散热装置；绝缘构件，该绝缘构件被置于汇流条的一端和冷却板的第二热接触部分之间，并且绝缘构件被构造成防止汇流条和冷却板之间的电流流动；以及间隙填充物，该间隙填充物被置于汇流条的一端和冷却板的第二热接触部分之间，并且间隙填充物被构造成防止汇流条与冷却板之间的分离并且在汇流条与冷却板之间传递热。
在一个实施例中，汇流条可以包括：本体部分，该本体部分被形成为带状并且接触电池单体的电极引线；和弯曲部分，该弯曲部分与本体部分一体地形成并且从本体部分的一端延伸以在本体部分的厚度方向上弯曲，其中弯曲部分可以包括：联接凹槽，该联接凹槽被联接到被制备在冷却板上或者电池模块的预定框架上的联接突起，该预定框架被构造成支撑汇流条；和热接触表面，该热接触表面热接触第二热接触部分。
在一个实施例中，汇流条可以进一步包括突出部分，该突出部分与本体部分一体地形成以从本体部分延伸，并且突出部分被电连接到控制电路的端子，控制电路被构造成控制电池模块。
在一个实施例中，绝缘构件可以至少被置于弯曲部分的热接触表面和冷却板的第二热接触部分之间。
在一个实施例中，间隙填充物可以至少被置于弯曲部分的热接触表面和冷却板的第二热接触部分之间。
在一个实施例中，冷却板的第二热接触部分可以包括被联接到弯曲部分的联接凹槽的联接突起。
在一个实施例中，电池模块还可以包括汇流条框架，该汇流条框架被构造成支撑汇流条以使汇流条的本体部分与每个电池单体的电极引线接触并且使汇流条的弯曲部分与冷却板的第二热接触部分热接触。
在一个实施例中，汇流条框架可以包括被联接到弯曲部分的联接凹槽的联接突起。
有益效果
根据本公开，将电池单体彼此电连接的汇流条热接触冷却板并且因此冷却电池单体，从而发出相对大量的热的电池单体的电极引线可以被有效地冷却，并且用于冷却电池模块中的电池单体的冷却销可以被省略以允许电池模块的结构的简化和尺寸减小以及电池模块的制造成本的减小。
另外，在汇流条中制备的弯曲部分被联接到在冷却板等上制备的突起并且因此与冷却板热接触，并且间隙填充物被布置在弯曲部分和冷却板之间，从而由于车辆环境中产生的振动、外部冲击、组装误差等导致汇流条和冷却板之间分离的可能性可以从结构上被根本地防止，并且电池模块的冷却性能和耐久性可以被改善。
进一步，冷却板热接触电池单体的电极引线以及电池单体的本体并且因此将电池单体的总热传递到散热装置，从而电池模块的冷却性能或者冷却效率可以被进一步改善。
此外，根据下面的详细描述，本领域的普通技术人员将显而易见地理解，根据本公开的各种实施例可以解决以上未提及的各种技术问题。
附图说明
图1是图示根据本公开的实施例的电池模块的透视图。
图2是图示图1的电池模块的前视图。
图3是图示图1的电池模块的冷却板被拆卸的透视图。
图4是示出图1的部分A的放大视图。
图5是图示根据本公开的实施例的用于冷却电池单体的汇流条的透视图。
图6是图示图5的汇流条的侧视图。
图7是图示图5的部分B的竖直横截面图。
图8是图示图1的电池模块的汇流条框架的透视图。
图9是图示根据本公开的另一实施例的电池模块的透视图。
图10是图示图9的电池模块的冷却板被拆卸的透视图。
图11是图示图9的部分C的放大视图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本公开的实施例以阐明本公开的方面。然而，可能模糊本公开的方面的现有技术的描述将会被省略。此外，应该理解的是，通过考虑本公开中的功能定义这里使用的术语，并且这些术语可以取决于设计者或制造商的意图、习俗等而变化。因此，将会理解的是，在此使用的术语应基于整个说明书中的公开来定义。
图1和图2分别示出根据本公开的实施例的电池模块的透视图和前视图。另外，图3示出图示图1的电池模块的冷却板被拆卸的透视图。
如图1至图3中所示，根据本发明的实施例的电池模块100可以包括电池单体堆叠结构110、冷却板120和控制电路面板130。在此，电池单体堆叠结构110可以包括多个电池单体140和与其对应的多个汇流条150，并且还可以包括汇流条框架160等。电池单体堆叠结构110具有其中多个电池单体140被顺序堆叠的堆叠结构。在这种情况下，每个电池单体140可以以袋型构造以被容易地堆叠。即，电池单体140可以是袋型电池单体，该袋型电池单体通过将电极组件放置在包括金属层和树脂层的袋型壳体(层压片)中，随后通过热熔接来密封壳体的边缘而获得。另外，冷却销(未示出)可以置于电池单体之间，冷却销接触电池单体的外本体，即，电池单体的袋型外壳。冷却销可以形成为板状并接触电池单体的本体，并且冷却销的下端可以接触冷却板120，由此冷却销可以将从电池单体产生的热传递到冷却板120。在一个实施例中，电池单体堆叠结构110可以被构造成没有冷却销。原因在于根据本公开的各种实施例的电池模块可以经由汇流条150基本上冷却电池单体。
尽管在下面再次描述，但是电池单体堆叠结构110的汇流条150接触电池单体140的电极引线142，从而将一个电池单体的电极引线电连接到另一个电池单体的电极引线，并且同时经由汇流条的一端热接触冷却板120，从而将从电池单体的电极引线产生的热传递到冷却板120。
冷却板120与被构造成通过使用制冷剂吸收热的散热装置(未示出)热接触，并将从电池单体产生的热传递到散热装置。通常，在散热装置内部形成流动路径，并且通过流动路径移动的制冷剂，诸如冷却水、冷却气体或空气，吸收通过冷却板120传递的热并且将热排出到散热装置外部。为此，冷却板120可以被布置在电池单体堆叠结构110下方，并且可以包括第一热接触部分122和第二热接触部分124。在这种情况下，第一热接触部分122在整体上被构造成板状并且与电池单体堆叠结构110的堆叠方向平行地布置，第一热接触部分122热接触电池单体140的本体或冷却销，其经由第一热接触部分122的上表面传递电池单体140的热，并且第一热接触部分122经由第一热接触部分122的下表面热接触散热装置。第二热接触部分124从第一热接触部分122的上表面竖直地突出并且热接触汇流条150的一端。在这种情况下，如图1至图3中所示，第二热接触部分124可以被构造为分别热接触电池单体堆叠结构110的汇流条的多个突出部分，并且当然，第二热接触部分124也可以被构造为壁形状的单个突出部分，其热接触所有汇流条。
另外，控制电路面板130包括控制电路，控制电路被构造成控制电池模块100的操作。控制电路可以控制被包括在电池模块100中的多个电池单体140的充电放电操作，或者可以执行能量平衡等以防止电池单体之间的电压不平衡并且维持电池单体之间的电压平衡。控制电路的端子132被分别电连接到对应的汇流条150。
图4示出图示图1的部分A的放大视图。
如图4中所示，电池单体堆叠结构110的汇流条150基本上是如下构件，该构件被构造成串联或并联连接包括在电池模块100中的多个电池单体140。也就是说，汇流条150接触每个电池单体140的电极引线142，并将一个电池单体的电极引线电连接到另一个电池单体的电极引线。此外，根据本公开，汇流条150经由其一端热接触冷却板120的第二热接触部分124，并且将从每个电池单体的电极引线产生的热传递到冷却板120。为此，电池模块100可以包括绝缘构件170和间隙填充物180。
在这种情况下，绝缘构件170被置于汇流条150的一端和冷却板120的第二热接触部分124之间，并防止汇流条150和冷却板120之间的电流流动。绝缘构件170可以包括具有绝缘性质的各种材料，诸如硅树脂、丁基橡胶、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚酰亚胺。另外，绝缘构件170可以以绝缘带的形式实现。
另外，间隙填充物180被置于汇流条150的一端和冷却板120的第二热接触部分124之间，并且在防止汇流条150和冷却板120之间的分离的同时在汇流条150和冷却板120之间传递热。间隙填充物180可以包括诸如弹性体的弹性且导热的材料。另外，间隙填充物180可以包括弹性橡胶、粘合材料等。
图5和图6分别示出图示根据本公开的实施例的用于冷却电池单体的汇流条的透视图和侧视图。
如在图5和图6中所示，根据本公开的实施例的用于冷却电池单体的汇流条150可以包括本体部分152和弯曲部分154，并且还可以包括突出部分158。本体部分152形成为带状并接触电池单体140的电极引线142。在这种情况下，本体部分152可以通过焊接等接触并联接到电极引线142。弯曲部分154与本体部分152一体地形成并且从本体部分152的一端延伸，以在本体部分152的厚度方向上弯曲。正因如此，汇流条150在其一端中包括弯曲部分154，该弯曲部分154在本体部分152的厚度方向上弯曲，由此汇流条150可以具有与冷却板120热接触的面积扩大的热接触表面同时具有联接凹槽156，联接凹槽156被联接到被制备在冷却板120上的联接突起或者被制备在电池模块100的预定框架160上的联接突起，预定框架160被构造成支撑汇流条150。突起部分158与本体部分152一体地形成以从本体部分152突出，并且突起部分158被电连接到控制电路的端子132，控制电路被构造成控制电池模块100。
另外，电池模块100的绝缘构件170或间隙填充物180可以被布置在汇流条150的弯曲部分154上。即，电池模块100的绝缘构件170或间隙填充物180，如图4中所示，可以实现为置于形成在汇流条150中的弯曲部分154的热接触表面(下表面)和冷却板120的第二热接触部分124之间的单独的构件，并且当然，也可以以涂覆在或附接到汇流条150的弯曲部分154的表面上的涂层材料或覆盖材料的形式被实现。
图7示出图示图5的部分B的竖直横截面图。
如图7中所示，根据本公开的实施例的用于冷却电池单体的汇流条150还可以包括绝缘构件172和间隙填充物182。在这种情况下，至少在弯曲部分154的热接触表面上的绝缘构件172防止汇流条150和冷却板120之间的电流流动。例如，绝缘构件172可以以涂覆在弯曲部分154的表面上的绝缘覆盖材料的形式实现。另外，至少在弯曲部分154的热接触表面上的间隙填充物180防止弯曲部分154与冷却板120之间的分离并在弯曲部分154与冷却板120之间传递热。例如，间隙填充物180可以以附接到弯曲部分154的热接触表面上的弹性聚合物构件的形式实现。
另外，汇流条150可以经由汇流条150的弯曲部分154的联接凹槽156被联接到被制备在支撑汇流条150的汇流条框架160上的联接突起，或者被制备在冷却板120上的联接突起。
图8示出图示图1的电池模块100的汇流条框架160的透视图。
如图8中所示，根据本公开的实施例的电池模块100的汇流条框架160可以包括多个狭槽162、支撑部分164以及联接突起166。汇流条框架160支撑汇流条150，由此使得汇流条150的本体部分152与电池单体140的电极引线142接触，并使汇流条150的弯曲部分154与冷却板120的第二热接触部分124热接触。也就是说，电池单体140的电极引线142被布置成***到汇流条框架160的狭槽162中。另外，汇流条150被布置成由汇流条框架160的支撑部分164支撑，并且汇流条150接触并且被联接到***对应的狭槽162中的电池单体140的电极引线142。这里，汇流条150的弯曲部分154可以经由弯曲部分154的联接凹槽156被联接到汇流条框架160的联接突起166。被联接到汇流条框架160的联接突起166的弯曲部分154的热接触表面(下表面)与冷却板120的第二热接触部分124热接触。
图9示出图示根据本公开的另一实施例的电池模块200的透视图。
图10示出图示图9的电池模块200的冷却板220被拆卸的透视图。
如图9和图10中所示，根据本公开的另一实施例的电池模块200可以包括电池单体堆叠结构210、冷却板220和控制电路面板230。这里，电池单体堆叠结构210可以包括多个电池单体240和与其对应的多个汇流条250，并且还可以包括汇流条框架260等。电池单体堆叠结构210、冷却板220和控制电路面板230的构造和操作可以基本上与图1至图3中所示的电池单体堆叠结构110、冷却板120和控制电路面板130的构造和操作相同。
应注意的是，联接到电池单体堆叠结构210的汇流条250的联接突起被形成在冷却板220的第二热接触部分224上，而不是在汇流条框架260上。也就是说，冷却板220的第二热接触部分224包括在形状方面与汇流条250的弯曲部分重合的相对应的联接凹槽226和联接突起228。
图11示出图示图9的部分C的放大视图。
如图11中所示，电池单体堆叠结构210的汇流条250接触每个电池单体240的电极引线242，并将一个电池单体的电极引线电连接到另一个电池单体的电极引线。此外，汇流条250经由其弯曲部分热接触冷却板220的第二热接触部分224，并且将从电池单体的电极引线产生的热传递到冷却板220。在这种情况下，汇流条250的弯曲部分被***形成在冷却板220的第二热接触部分224中的对应联接凹槽226中，并且被联接到第二热接触部分224的联接突起228。在这种情况下，电池模块200的绝缘构件和间隙填充物可以被布置在汇流条250的弯曲部分的内表面和冷却板120的对应联接凹槽226的内表面上。例如，电池模块200的汇流条150可以在被形成在汇流条250中的弯曲部分的热接触表面上包括绝缘层和弹性聚合物层，如图7中所示。
根据本公开的各种实施例的电池模块中的每一个电池模块可以被包括在使用电力的各种车辆中，诸如电动车辆或混合动力电动车辆，并且可以被实现为被构造成在对应的车辆环境中供电的电源。
如上，根据本公开，通过使将电池单体的电极引线彼此电连接的汇流条与冷却板热接触来冷却电池单体，由此发出相对大量的热的电池单体的电极引线可以被有效地冷却，并且被用于冷却电池模块中的电池单体的冷却销可以被省略以允许电池模块的结构的简化和尺寸减小以及电池模块的制造成本的减少。另外，通过将汇流条中制备的弯曲部分联接到在冷却板等上制备的突起并且因此与冷却板热接触，在弯曲部分与冷却板之间布置间隙填充物，从而由于在车辆环境中产生的振动、外部冲击、组装误差等导致汇流条和冷却板之间分离的可能性可以在结构上被根本上防止，并且电池模块的冷却性能和耐久性可以被改善。此外，冷却板与电池单体的电极引线以及电池单体的本体热接触，并且因此将电池单体的总热传递到散热装置，由此电池模块的冷却能力或冷却效率可以被进一步改善。此外，将会理解的是，在现有技术和相关技术中，根据本公开的实施例可以解决除了在此提及的技术问题之外的各种技术问题。
至此，已经参考一些具体实施例描述本公开。然而，本领域技术人员将清楚地理解，在不脱离本公开的范围的情况下可以做出各种修改的实施例。因此，应该以描述性的观点而不是以限制性的观点考虑前述的实施例。也就是说，应理解的是，本公开的范围由所附权利要求限定，并且在其等效物的范围内的所有不同应被解释为落入本公开的范围内。
Claims (11)
1.一种用于冷却被包括在电池模块中的多个电池单体的汇流条，所述汇流条包括：
本体部分，所述本体部分被形成为带状并且接触每个电池单体的电极引线；
弯曲部分，所述弯曲部分与所述本体部分一体地形成，并且从所述本体部分的一端延伸以在所述本体部分的厚度方向上弯曲，
其中所述弯曲部分包括：联接凹槽，所述联接凹槽被联接到被制备在所述电池模块的冷却板上的联接突起或者被制备在所述电池模块的预定框架上的联接突起，所述预定框架支撑所述汇流条；以及热接触表面，所述热接触表面热接触所述冷却板，
其中，所述冷却板具有第一热接触部分，所述第一热接触部分与每个电池单体的本体热接触或者与被构造成传递每个电池单体的热的冷却销热接触；和第二热接触部分，所述第二热接触部分热接触所述汇流条的所述弯曲部分，以将从每个电池单体的电极引线产生的热传递到所述冷却板；
其中，所述冷却板的所述第二热接触部分包括在形状方面与所述汇流条的所述弯曲部分重合的对应联接凹槽和所述联接突起，并且
其中，所述汇流条的所述弯曲部分被***形成在所述冷却板的所述第二热接触部分中的对应联接凹槽中，并且通过所述弯曲部分的所述联接凹槽被联接到所述第二热接触部分的所述联接突起。
2.根据权利要求1所述的汇流条，进一步包括：
至少在所述弯曲部分的所述热接触表面上的绝缘构件，所述绝缘构件被构造成防止所述汇流条和所述冷却板之间的电流流动。
3.根据权利要求2所述的汇流条，进一步包括：
至少在所述弯曲部分的所述热接触表面上的间隙填充物，所述间隙填充物被构造成防止所述弯曲部分与所述冷却板之间的分离并且在所述弯曲部分与所述冷却板之间传递热。
4.根据权利要求1所述的汇流条，进一步包括：
突出部分，所述突出部分与所述本体部分一体地形成以从所述本体部分延伸，并且所述突出部分被电连接到控制电路的端子，所述控制电路被构造成控制所述电池模块。
5.一种包括多个电池单体的电池模块，所述电池模块包括：
汇流条，所述汇流条被构造成将一个电池单体的电极引线连接到另一个电池单体的电极引线；
冷却板，所述冷却板具有第一热接触部分，所述第一热接触部分与每个电池单体的本体热接触或者与被构造成传递每个电池单体的热的冷却销热接触；和第二热接触部分，所述第二热接触部分热接触所述汇流条的一端，所述冷却板被构造成将从每个电池单体产生的热传递到散热装置；
绝缘构件，所述绝缘构件被置于所述汇流条的所述一端和所述冷却板的所述第二热接触部分之间，并且所述绝缘构件被构造成防止所述汇流条和所述冷却板之间的电流流动；以及
间隙填充物，所述间隙填充物被置于所述汇流条的所述一端和所述冷却板的所述第二热接触部分之间，并且所述间隙填充物被构造成防止所述汇流条与所述冷却板之间的分离并且在所述汇流条与所述冷却板之间传递热，
其中所述汇流条包括：
本体部分，所述本体部分被形成为带状并且接触每个电池单体的电极引线；和
弯曲部分，所述弯曲部分与所述本体部分一体地形成并且从所述本体部分的一端延伸以在所述本体部分的厚度方向上弯曲，并且
所述弯曲部分包括：联接凹槽，所述联接凹槽被联接到被制备在所述冷却板上的联接突起或者被制备在所述电池模块的预定框架上的联接突起；和热接触表面，所述热接触表面热接触所述第二热接触部分，
其中，所述冷却板的所述第二热接触部分包括在形状方面与所述汇流条的所述弯曲部分重合的对应联接凹槽和所述联接突起，并且
其中，所述汇流条的所述弯曲部分被***形成在所述冷却板的所述第二热接触部分中的对应联接凹槽中，并且通过所述弯曲部分的所述联接凹槽被联接到所述第二热接触部分的所述联接突起。
6.根据权利要求5所述的电池模块，其中所述汇流条进一步包括突出部分，所述突出部分与所述本体部分一体地形成以从所述本体部分延伸，并且所述突出部分被电连接到控制电路的端子，所述控制电路被构造成控制所述电池模块。
7.根据权利要求5所述的电池模块，其中所述绝缘构件至少被置于所述弯曲部分的所述热接触表面和所述冷却板的所述第二热接触部分之间。
8.根据权利要求5所述的电池模块，其中所述间隙填充物至少被置于所述弯曲部分的所述热接触表面和所述冷却板的所述第二热接触部分之间。
9.根据权利要求5所述的电池模块，进一步包括：
汇流条框架，所述汇流条框架被构造成支撑所述汇流条以使所述汇流条的所述本体部分与每个电池单体的所述电极引线接触并且使所述汇流条的所述弯曲部分与所述冷却板的所述第二热接触部分热接触。
10.根据权利要求9所述的电池模块，其中所述汇流条框架包括被联接到所述弯曲部分的所述联接凹槽的所述联接突起。
11.一种车辆，所述车辆包括根据权利要求5至10中的任一项所述的电池模块。
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