一种液冷充电桩[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 114211982 A(43)申请公布日 2022.03.22

(21)申请号 202111496786.7(22)申请日 2021.12.08

(71)申请人 深圳英飞源技术有限公司

地址 518000 广东省深圳市宝安区石岩街

道塘头社区塘头1号路领亚工业园1号厂房一层(72)发明人 岳兴　刘杰　王渭渭　

(74)专利代理机构 深圳市恒申知识产权事务所

(普通合伙) 44312

代理人 钟连发(51)Int.Cl.

B60L 53/302(2019.01)B60L 53/31(2019.01)

权利要求书2页 说明书6页 附图2页

()发明名称

一种液冷充电桩(57)摘要

本发明提供了一种液冷充电桩，包括循环冷却组件和散热组件；循环冷却组件包括连接成闭合的冷却循环回路的：第一储液箱、第一驱动源、充电模块、充电和第一换热器，第一储液箱用于存储第一冷却液，第一驱动源用于驱动第一冷却液在冷却循环回路中流动，充电电连接于充电模块；散热组件可以是风冷方式、液冷方式或机械制冷方式等，散热组件作为冷却循环回路的外部冷却结构，用于冷却冷却循环回路，充电模块和充电位于冷却循环回路中，因此本方案可以同时实现充电模块和充电的冷却，且冷却循环回路采用液冷方式的冷却效果更好，噪声更小，可以提高充电桩的充电功率和充电电流，提高充电效率。

CN 114211982 ACN 114211982 A

权　利　要　求　书

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1.一种液冷充电桩，其特征在于，包括循环冷却组件和散热组件；所述循环冷却组件包括连接成闭合的冷却循环回路的：第一储液箱(11)、第一驱动源(12)、充电模块(13)、充电(14)和第一换热器(15)，所述第一储液箱(11)用于存储第一冷却液，所述第一驱动源(12)用于驱动所述第一冷却液在所述冷却循环回路中流动，所述充电(14)电连接于所述充电模块(13)；所述散热组件连接于所述第一换热器(15)，所述散热组件用于将所述第一换热器(15)的热量导出。

2.根据权利要求1所述的液冷充电桩，其特征在于，所述第一储液箱(11)、所述第一驱动源(12)、所述充电模块(13)、所述充电(14)和所述第一换热器(15)沿所述第一冷却液的流动方向依次排布；

或者，所述第一储液箱(11)、所述第一驱动源(12)、所述第一换热器(15)、所述充电模块(13)和所述充电(14)沿所述第一冷却液的流动方向依次排布；

或者，所述第一储液箱(11)、所述第一驱动源(12)、所述第一换热器(15)、所述充电(14)和所述充电模块(13)沿所述第一冷却液的流动方向依次排布；

或者，所述第一储液箱(11)、所述第一驱动源(12)、所述充电模块(13)、所述第一换热器(15)和所述充电(14)沿所述第一冷却液的流动方向依次排布。

3.根据权利要求1所述的液冷充电桩，其特征在于，所述第一储液箱(11)、所述第一驱动源(12)、所述充电(14)、所述第一换热器(15)和所述充电模块(13)沿所述第一冷却液的流动方向依次排布；

或者，所述第一储液箱(11)、所述第一驱动源(12)、所述充电(14)、所述充电模块(13)和所述第一换热器(15)沿所述第一冷却液的流动方向依次排布；

或者，所述第一储液箱(11)、所述换热器、所述第一驱动源(12)、所述充电模块(13)和所述充电(14)沿所述第一冷却液的流动方向依次排布；

或者，所述第一储液箱(11)、所述第一换热器(15)、所述第一驱动源(12)、所述充电(14)和所述充电模块(13)沿所述第一冷却液的流动方向依次排布。

4.根据权利要求1所述的液冷充电桩，其特征在于，所述第一冷却液为油、水、空气、丙二醇或乙二醇。

5.根据权利要求1－4中任意一项所述的液冷充电桩，其特征在于，所述散热组件包括第二储液箱(21)、第二驱动源(22)和第二换热器(23)，所述第二储液箱(21)、所述第一换热器(15)、所述第二驱动源(22)和所述第二换热器(23)连接成闭合的散热循环回路，所述第二储液箱(21)用于存储第二冷却液，所述第二驱动源(22)用于驱动所述第二冷却液在所述散热循环回路中流动，以冷却所述冷却循环回路。

6.根据权利要求5所述的液冷充电桩，其特征在于，所述第二换热器(23)包括散热结构和冷却风机，所述散热结构连接于所述散热循环回路中，所述冷却风机用于驱动外界的空气经过所述散热结构。

7.根据权利要求5所述的液冷充电桩，其特征在于，所述第二储液箱(21)、所述第一换热器(15)、所述第二驱动源(22)和所述第二换热器(23)沿所述第二冷却液的流动方向依次排布；

或者，所述第二储液箱(21)、所述第一换热器(15)、所述第二换热器(23)和所述第二驱动源(22)沿所述第二冷却液的流动方向依次排布；

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权　利　要　求　书

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或者，所述第二储液箱(21)、所述第二驱动源(22)、所述第一换热器(15)和所述第二换热器(23)沿所述第二冷却液的流动方向依次排布；

或者，所述第二储液箱(21)、所述第二驱动源(22)、所述第二换热器(23)和所述第一换热器(15)沿所述第二冷却液的流动方向依次排布；

或者，所述第二储液箱(21)、所述第二换热器(23)、所述第二驱动源(22)、所述第一换热器(15)沿所述第二冷却液的流动方向依次排布；

或者，所述第二储液箱(21)、所述第二换热器(23)、所述第一换热器(15)和所述第二驱动源(22)沿所述第二冷却液的流动方向依次排布。

8.根据权利要求1－4中任意一项所述的液冷充电桩，其特征在于，所述散热组件包括与所述第一换热器(15)相连的第二驱动源(22)，所述第二驱动源(22)用于连接外界水源，所述第二驱动源(22)用于驱动所述外界水源流经所述第一换热器(15)，所述外界水源流经所述第一换热器(15)时与所述第一换热器(15)内的第一冷却液发生热交换。

9.根据权利要求1－4中任意一项所述的液冷充电桩，其特征在于，所述散热组件包括压缩机(24)、第二换热器(23)和节流元件(25)，所述压缩机(24)、所述第二换热器(23)、所述节流元件(25)和所述第一换热器(15)依次构成散热循环回路，所述散热循环回路内填充冷却介质，所述压缩机(24)用于压缩所述冷却介质并驱动所述冷却介质朝所述第二换热器(23)流动。

10.根据权利要求9所述的液冷充电桩，其特征在于，所述第二换热器(23)包括冷凝管和冷却风机，所述冷却介质流经所述冷凝管的内部，所述冷却风机用于驱动外界的空气流经所述冷凝管的外表面。

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技术领域

[0001]本发明属于充电桩技术领域，尤其涉及一种液冷充电桩。

背景技术

[0002]目前电动汽车充电桩中应用的热管理技术主要还是风冷散热技术，其缺点是噪音大、防护等级低，在单位体积内充电功率和充电电流都较小，已经不适用于未来的大功率、大电流超级充电的需求。

发明内容

[0003]本发明提供一种液冷充电桩，其目的在于解决背景技术中提到的相关技术缺陷的至少一个。

[0004]为解决上述技术问题，本发明是这样实现的，提供一种液冷充电桩，包括循环冷却组件和散热组件；所述循环冷却组件包括连接成闭合的冷却循环回路的：第一储液箱、第一驱动源、充电模块、充电和第一换热器，所述第一储液箱用于存储第一冷却液，所述第一驱动源用于驱动所述第一冷却液在所述冷却循环回路中流动，所述充电电连接于所述充电模块；所述散热组件连接于所述第一换热器，所述散热组件用于将所述第一换热器的热量导出。

[0005]进一步地，所述第一储液箱、所述第一驱动源、所述充电模块、所述充电和所述第一换热器沿所述第一冷却液的流动方向依次排布；[0006]或者，所述第一储液箱、所述第一驱动源、所述第一换热器、所述充电模块和所述充电沿所述第一冷却液的流动方向依次排布；[0007]或者，所述第一储液箱、所述第一驱动源、所述第一换热器、所述充电和所述充电模块沿所述第一冷却液的流动方向依次排布；[0008]或者，所述第一储液箱、所述第一驱动源、所述充电模块、所述第一换热器和所述充电沿所述第一冷却液的流动方向依次排布。[0009]进一步地，所述第一储液箱、所述第一驱动源、所述充电、所述第一换热器和所述充电模块沿所述第一冷却液的流动方向依次排布；[0010]或者，所述第一储液箱、所述第一驱动源、所述充电、所述充电模块和所述第一换热器沿所述第一冷却液的流动方向依次排布；[0011]或者，所述第一储液箱、所述换热器、所述第一驱动源、所述充电模块和所述充电沿所述第一冷却液的流动方向依次排布；[0012]或者，所述第一储液箱、所述第一换热器、所述第一驱动源、所述充电和所述充电模块沿所述第一冷却液的流动方向依次排布。[0013]进一步地，所述第一冷却液为油、水、空气、丙二醇或乙二醇。[0014]进一步地，所述散热组件包括第二储液箱、第二驱动源和第二换热器，所述第二储液箱、所述第一换热器、所述第二驱动源和所述第二换热器连接成闭合的散热循环回路，所

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述第二储液箱用于存储第二冷却液，所述第二驱动源用于驱动所述第二冷却液在所述散热循环回路中流动。[0015]进一步地，所述第二换热器包括散热结构和冷却风机，所述散热结构连接于所述散热循环回路中，所述冷却风机用于驱动外界的空气经过所述散热结构。[0016]进一步地，所述第二储液箱、所述第一换热器、所述第二驱动源和所述第二换热器沿所述第二冷却液的流动方向依次排布；[0017]或者，所述第二储液箱、所述第一换热器、所述第二换热器和所述第二驱动源沿所述第二冷却液的流动方向依次排布；[0018]或者，所述第二储液箱、所述第二驱动源、所述第一换热器和所述第二换热器沿所述第二冷却液的流动方向依次排布；[0019]或者，所述第二储液箱、所述第二驱动源、所述第二换热器和所述第一换热器沿所述第二冷却液的流动方向依次排布；[0020]或者，所述第二储液箱、所述第二换热器、所述第二驱动源、所述第一换热器沿所述第二冷却液的流动方向依次排布；[0021]或者，所述第二储液箱、所述第二换热器、所述第一换热器和所述第二驱动源沿所述第二冷却液的流动方向依次排布。[0022]进一步地，所述散热组件包括与所述第一换热器相连的第二驱动源，所述第二驱动源用于连接外界水源，所述第二驱动源用于驱动所述外界水源流经所述第一换热器，所述外界水源流经所述第一换热器时与所述第一换热器内的第一冷却液发生热交换。[0023]进一步地，所述散热组件包括压缩机、第二换热器和节流元件，所述压缩机、所述第二换热器、所述节流元件和所述第一换热器依次构成散热循环回路，所述散热循环回路内填充冷却介质，所述压缩机用于压缩所述冷却介质并驱动所述冷却介质朝所述第二换热器流动。

[0024]进一步地，所述第二换热器包括冷凝管和冷却风机，所述冷却介质流经所述冷凝管的内部，所述冷却风机用于驱动外界的空气流经所述冷凝管的外表面。[0025]本发明中液冷充电桩与现有技术相比，有益效果在于：[0026]在第一驱动源的驱动作用下，冷却液可以在冷却循环回路中流动，由于充电模块和充电均在冷却循环回路中，充电模块和充电可以由冷却液冷却，而且，由于第一换热器在冷却循环回路中且与散热组件相连，冷却液流经第一换热器时热量会由散热组件导出，从而在第一换热器处实现冷却液的冷却。本方案可以同时实现充电模块和充电的冷却，采用液冷方式的冷却效果更好，噪声更小，可以提高充电桩的充电功率和充电电流，提高充电效率。

附图说明

[0027]图1是本发明一个实施例中散热组件采用了风冷方式的液冷充电桩的结构布局示意图；

[0028]图2是本发明一个实施例中散热组件采用了水冷方式的液冷充电桩的结构布局示意图；

[0029]图3是本发明一个实施例中散热组件采用了压缩制冷方式的液冷充电桩的结构布

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局示意图。

[0030]在附图中，各附图标记表示：11、第一储液箱；12、第一驱动源；13、充电模块；14、充电；15、第一换热器；21、第二储液箱；22、第二驱动源；23、第二换热器；24、压缩机；25、节流元件。

具体实施方式

[0031]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。[0032]实施例：

[0033]在本实施例中，结合图1－3，液冷充电桩包括循环冷却组件和散热组件；循环冷却组件包括连接成闭合的冷却循环回路的：第一储液箱11、第一驱动源12、充电模块13、充电14和第一换热器15，第一储液箱11用于存储第一冷却液，第一驱动源12用于驱动第一冷却液在冷却循环回路中流动，充电14电连接于充电模块13；散热组件连接于第一换热器15，散热组件用于将第一换热器15的热量导出。[0034]在第一驱动源12的驱动作用下，冷却液可以在冷却循环回路中流动，由于充电模块13和充电14均在冷却循环回路中，充电模块13和充电14可以由冷却液冷却，而且，由于第一换热器15在冷却循环回路中且与散热组件相连，冷却液流经第一换热器15时热量会由散热组件导出，从而在第一换热器15处实现冷却液的冷却。本方案可以同时实现充电模块13和充电14的冷却，采用液冷方式的冷却效果更好，噪声更小，可以提高充电桩的充电功率和充电电流，提高充电效率。可以很容易实现几百千瓦充电，且高防护。[0035]在本实施例中，循环冷却组件中各个模块的排布顺序可以不同。在第一种实现方式中，结合图1，第一储液箱11、第一驱动源12、充电模块13、充电14和第一换热器15沿第一冷却液的流动方向依次排布。在第二种实现方式中，第一储液箱11、第一驱动源12、第一换热器15、充电模块13和充电14沿第一冷却液的流动方向依次排布。在第三种实现方式中，第一储液箱11、第一驱动源12、第一换热器15、充电14和充电模块13沿第一冷却液的流动方向依次排布。在第四种实现方式中，第一储液箱11、第一驱动源12、充电模块13、第一换热器15和充电14沿第一冷却液的流动方向依次排布。在第五种实现方式中，第一储液箱11、第一驱动源12、充电14、第一换热器15和充电模块13沿第一冷却液的流动方向依次排布。在第六种实现方式中，第一储液箱11、第一驱动源12、充电14、充电模块13和第一换热器15沿第一冷却液的流动方向依次排布。在第七种实现方式中，第一储液箱11、换热器、第一驱动源12、充电模块13和充电14沿第一冷却液的流动方向依次排布。在第八种实现方式中，第一储液箱11、第一换热器15、第一驱动源12、充电14和充电模块13沿第一冷却液的流动方向依次排布。

[0036]在冷却循环回路中，第一冷却液可以为油、水、空气、丙二醇或乙二醇等等，第一驱动源12可以采用泵体。应当理解，冷却循环回路中的相邻功能模块(指第一储液箱11、换热器、第一驱动源12、充电模块13或充电14)之间可以连接有冷却管道，冷却管道可以是硬质管道也可以是软质管道，具体可以根据相邻功能模块的相对位置关系来选用，例如，如果相邻的功能模块位置相对固定的话，选用硬质管道，如果相邻的功能模块位置在使用时会

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变化的话，选用软质管道，无论冷却管道采用何种形式，冷却管道的外侧均可以包覆保温层，保温层可以采用泡棉、聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料材料等等，保温层也可以采用陶瓷纤维毯、硅酸铝毡、氧化铝、碳化硅纤维、气凝胶毡、玻璃棉、岩棉、膨胀珍珠岩、微纳隔热、发泡水泥等材料，上述各种材料可以混合使用，并且，混合时可以采用滑石粉、尼龙、聚四氟乙烯、聚酰亚胺等材料作为混合剂。用于连通相邻的功能模块的冷却管道的结构形式不做，只要是能供第一冷却液流通并且具有保温功能的管道结构均可。[0037]在冷却循环回路中，对于有热交换的功能模块，例如充电模块13、充电14和第一换热器15，内部可以设置有热交换结构，应当理解，由于冷却循环回路是一个闭合回路，第一冷却液在发生热交换时并不会与其他的冷却介质发生物质交换，即第一冷却液仅仅是流经热交换结构内部，然后通过热交换结构实现与对应模块的热交换；对于充电模块13和充电14这样的发热功能模块，对应的热交换结构可以设置在发热位置处，例如，热交换结构的外表面直接接触发热功能模块中的发热部件，或者，在热交换结构和对应的发热功能模块的发热部件之间设置导热介质，例如导热油、导热胶等等，或者，热交换结构直接作为发热部件的一部分，这样可以使得热交换过程更为直接高效，冷却效果更好；对于第一换热器15这样的散热模块，其热交换结构也可以参考前述方式的设置形式，在此不做限定。[0038]在一些实施例中，循环冷却组件中可以包括多个并联的充电模块13，也可以包括多个并联的充电14，具体的，在并联的多个充电模块13前，冷却液可以由一路分为与充电模块13数量一致的多路，各分离路的冷却液分别流经对应的充电模块13，最后再汇成一路；同理，也可以是，在并联的多个充电14前，冷却液可以由一路分为与充电14数量一致的多路，各分离路的冷却液分别流经对应的充电14，最后再汇成一路。在另一些实施例中，充电模块13和充电14可以作为一个充电组件，一个充电组件中，充电模块13和充电14连通且可以为任意先后顺序，即流经一个充电组件的冷却液可以先经过对应的充电模块13再经过充电14，也可以先经过充电14再经过充电模块13，在这样的条件下，循环冷却组件中可以包括并联的多个充电组件，在并联的多个充电组件前，冷却液可以由一路分为与充电组件数量一致的多路，然后各路冷却液分别流经对应的充电组件后再汇集为一路。这样，可以实现多个充电模块13和/或多个充电14的冷却，更加高效，在此基础上，对于存在多路冷却液的结构处，可以设置由控制器控制的阀门，阀门优选为电磁阀，并且可以是流量阀，控制器可以根据当前路的冷却液对应的功能模块(充电模块13或充电14)的发热状态来控制该路阀门的动作，例如，当对应的功能模块的当前温度超过第一预设温度阈值时，控制该阀门打开或者控制该阀门加大流通量，当对应的功能模块的当前温度低于第二预设温度阈值时，控制该阀门关闭或者控制该阀门减小流通量，此外，第一驱动源12也可以由控制器控制，即当所有功能模块的当前温度均低于第三预设温度阈值时，控制器控制第一驱动源12关闭或者减小输出功率，当存在某功能模块超过对应的第一预设温度阈值时，控制器控制第一驱动源12工作或者增大输出功率，通过控制对应路的冷却液的流量，可以更为灵活高效地实现对应功能模块的冷却，更为节能。应当理解，前述的第一预设温度阈值、第二预设温度阈值和第三预设温度阈值可以根据对应的功能模块的工作状态进行适应性设定，第一预设温度阈值应当低于对应的功能模块的极限高温工作温度，第二预设温度阈值低于对应功能模块的第一预设温度阈值，第三预设温度阈值低于对应功能模块的第二预设温度阈值。

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在本实施例中，散热组件可以有三种设置形式：

[0040]在第一种设置形式中，结合图1，采用风冷方式进行散热，散热组件包括第二储液箱21、第二驱动源22和第二换热器23，第二储液箱21、第一换热器15、第二驱动源22和第二换热器23连接成闭合的散热循环回路，第二储液箱21用于存储第二冷却液，第二驱动源22用于驱动第二冷却液在散热循环回路中流动。

[0041]第二换热器23可以包括散热结构和冷却风机，散热结构连接于散热循环回路中，冷却风机用于驱动外界的空气经过散热结构。在第一种设置形式的散热循环回路中，第二储液箱21、第一换热器15、第二驱动源22和第二换热器23可以沿第二冷却液的流动方向依次排布；或者，第二储液箱21、第一换热器15、第二换热器23和第二驱动源22可以沿第二冷却液的流动方向依次排布；或者，第二储液箱21、第二驱动源22、第一换热器15和第二换热器23可以沿第二冷却液的流动方向依次排布；或者，第二储液箱21、第二驱动源22、第二换热器23和第一换热器15可以沿第二冷却液的流动方向依次排布；或者，第二储液箱21、第二换热器23、第二驱动源22、第一换热器15可以沿第二冷却液的流动方向依次排布；或者，第二储液箱21、第二换热器23、第一换热器15和第二驱动源22沿第二冷却液的流动方向依次排布。与冷却循环回路类似，在散热循环回路中，相邻的功能模块(第二储液箱21、第一换热器15、第二驱动源22或第二换热器23)之间可以通过散热管道连通，第二冷却液可以采用油、水、空气、丙二醇或乙二醇等等。散热循环回路中的第二冷却液经过第一换热器15时，仅发生热量交换，不发生物质交换，即在第一换热器15中，可以有至少两个分离的通道，第一冷却液和第二冷却液流经第一换热器15的不同通道，并且，第一冷却液流经的通道和第二冷却液流经的通道之间具有导热结构，从而实现第一冷却液和第二冷却液之间的热量交换。

[0042]在第二种设置形式中，结合图2，采用水冷的方式散热，这种情况下，散热组件包括与第一换热器15相连的第二驱动源22，第二驱动源22用于连接外界水源，第二驱动源22用于驱动外界水源流经第一换热器15，外界水源流经第一换热器15时与第一换热器15内的第一冷却液发生热交换。第二驱动源22可以是水泵，可以直接连接水源供给处，经第一换热器15换热后的热水可以传输到冷却塔，或者用于二次使用，以节约热量，在第一换热器15中，可以有至少两个分离的通道，第一冷却液和水流经第一换热器15的不同通道，并且，第一冷却液流经的通道和水流经的通道之间具有导热结构，从而实现第一冷却液和水之间的热量交换。

[0043]在第三种设置形式中，结合图3，采用机械压缩制冷的方式，散热组件包括压缩机24、第二换热器23和节流元件25，压缩机24、第二换热器23、节流元件25和第一换热器15依次构成散热循环回路，散热循环回路内填充冷却介质，压缩机24用于压缩冷却介质并驱动冷却介质朝第二换热器23流动。第二换热器23包括冷凝管和冷却风机，冷却介质流经冷凝管的内部，冷却风机用于驱动外界的空气流经冷凝管的外表面。冷却介质可以采用氨、氟利昂和烃类等等。冷却介质在压缩机24时被压缩，然后流向第二换热器23冷却，再经过节流元件25，最后在第一换热器15内蒸发吸热，从而实现与冷却循环回路内的第一冷却液的热量交换。

[0044]在本实施例中，前述设置方式中的第二驱动源22和压缩机24也可以由控制器控制，即当所有功能模块的当前温度均低于第三预设温度阈值时，控制器还控制第二驱动源

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22(压缩机24)关闭或者减小输出功率，当存在某(冷却循环回路中的)功能模块超过对应的第一预设温度阈值时，控制器还控制第二驱动源22(压缩机24)工作或者增大输出功率，这样可以适配冷却需要，更为节能。[0045]在一些实施例中，一个散热组件可以连接多个冷却循环回路，每个冷却循环回路可以相当于一个充电桩的冷却系统，各冷却循环回路可以共用一个第一换热器15，此时，散热循环回路中仅包括一个第一换热器15，各冷却循环回路也可以分别具有单独的第一换热器15，此时各循环回路中的第一换热器15共用一个散热循环回路，即散热循环回路中可以包含多个第一换热器15，这样可以实现一个散热循环回路对多个充电桩进行冷却，冷却系统更为简单，成本更低。

[0046]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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