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锂离子电池行业分析报告
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锂离子电池行业分析报告
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锂离子电池行业分析报告
一、电池的发展历程.1
1、电池的发展历程1
2、锂离子电池的发展历程2
3、未来电池的发展趋势3
二、锂离子电池分类及相关产业链.3
1、锂离子电池的分类3
2、锂藹子电池的特点4
3、锂离子电池用途5
4、锂离子电池相关产业链6
三、锂电池的相关产业政策.7
四、锂电池的核心技术.8
1、锂电池正极材料8
2、锂电池负极材料.11
3、锂电池电解液.12
4、锂电池薄膜技术.12
五、锂离子电池的发展现状•13
1、锂藹子电池的所存在的问题.13
2、锂离子电池相关产业的发展现状15
3、锂离子电池企业数量及目前发展状况.17
六、未来锂离子电池的发展趋势20
七、锂离子电池的市场空间21
1、便携式产品.21
2、电动自行车.23
3、新能源汽车.25
4、其他领域.27
八、锂离子电池的相关上市企业及重点企业28
1、天齐锂业.28
2、赣锋锂业.29
3、比亚迪.29
4、徳赛电池.30
5、欣旺达.30
6、亿纬锂能.31
7、佛山照明.31
8、多氟多.32
9、佛塑股份.33
一、电池的发展历程
电池，作为一种将化学能直接转变为电能的装垃，在国民经济和国防工业中的地位十分重要。
近年来，互联网技术的高歌猛进，电子信息技术的飞速发展，以及电子仪器设备的小型化和智能化，特别是近年来以苹果和三星依托智能手机，平板电脑发展的产业链让这个行业得到了空前绝后的兴旺发展，从而也衍生岀相关产业的扩张发展，其中以移动电源的需求快速增长最为显著，当然这也同时对移动电源提出了更髙的要求。
此外，电动汽车因成为二十一世纪潜在的汽汕驱动汽车的替代者而倍受关注，而移动电源系统是电动汽车发展的关键部件。
因此，低成本、对环境无公害的高比能量电池成为務动电源产业发展的重点内容。
1、电池的发展历程
电池的历史可以追溯到公元前100年，当时已经产生了电池原型：
但电池的真正发展是在1800年之后，伏特在这一年发明电池，人们对电池的原理才有了合理的解释；1959年，可充电的铅酸电池最先得到应用：
1990年，锂离子电池诞生。
图一：
电池发展历程
1）铅酸电池
铅酸电池是较早出现的一种二次电池，主要用于汽车蓄电池和大型固泄储能电源。
其优点是技术成熟，价格便宜：
其缺点是含有污染环境的重金属铅，能量密度低。
铅酸电池的市场份额将随着绿色二次电池的广泛应用而逐步减少。
2）银镉电池
银镉电池也是一类应用较早的二次电池。
其优点是技术成熟、价格便宜、可快速充电和循环寿命长：
其缺点是能量密度不高，具有记忆效应，含有有毒金属元素镉。
欧盟国家自2005年12月31日起，已经限制了银镉电池的进口。
目前银镉电池只是在二次电池的低端市场得到一泄范围的应用。
3）镰氢电池
線氢电池是早期的礫镉电池的替代产品，不再使用有毒的镉，可以消除重金属元素对环境带来的污染问题。
银氢电池具有相对银镉电池大的比能量，使用镰氢电池能有效地延长设备的工作时间，也一左程度减小了線镉电池中存在的“记忆效应”，这使银氢电池可以更方便地使用。
其应用范用包括：
照相机、摄像机、移动电话、无绳电话、对讲机、笔记本电脑、PDA、各种便携式设备电源和电动工具等。
鎳氢电池虽无环保问题，但具有轻度记忆效应，在高温的工作下性能将会下降，但长期来看，繰氢电池产业的发展将面对锂电池技术进步带来的替代威胁。
4）锂电池
相对于上述二次电池，锂电池具有能量密度髙、循环寿命长、自放电率小、无记忆效应和绿色环保等突岀优势。
因此，自索尼公司于1990年首次开发出锂离子电池后，由于其具有电压高、体积小、质量轻、比能量高、无记忆效应、无污染、自放电小、寿命长等优点，已经取得了飞速的发展，苴应用已经渗透到民用以及军事应用的多个领域，相较之下，在包括移动电话、笔记本电脑、摄像机、数码相机等强调轻薄短小、多功能的便携式电子产品应用上迅速普及。
5）燃料电池
燃料电池是一种把储存在燃料和氧化剂中的化学能，等温地按电化学原理转化为电能的能量转换装置。
燃料电池是由含催化剂的阳极、阴极和离子导电的电解质构成。
燃料在阳极氧化,氧化剂在阴极还原，电子从阳极通过负载流向阴极构成电回路，产生电能而驱动负载工作。
燃料电池与常规电池不同在于，它工作时需要连续不断地向电池内输入城料和氧化剂通过电化学反应生成水，并释放出电能：
只要保持燃料供应，电池就会不断工作提供电能。
燃料电池在航空航天和军事方面得到较好的应用，但是受技术和成本的限制，尚未达到普遍的民用商业化程度。
2、锂离子电池的发展历程
1990年日本Sony公司宣布开发成功了一种LiCo02/C摇椅锂离子电池，其工作电压高达3.6V,比能量为78Wh/kg和192Wh/L,循环寿命长达1200次，月自放电率为12%。
后来,加拿大的莫利能源公司研制成功了LiNi02/C锂离子蓄电池，这两条使电池的安全性和循环寿命得到重大突破的消息令电池界为之一震。
因为锂离子电池是一种具有新概念意义的电池，它由锂电池发展而来，不仅保持了锂电池高比能疑密度、髙电压、轻质量、宽使用温度范用（-37飞OoC）等优点，而且克服了锂电池安全性能差，循环寿命短等缺点，是一种非常有前途的二次电池。
之后，锂离子电池的研究，如材料的各种合成方法、可逆电极反应机理、电解质，尤苴是聚合物电解质的研制，各种电化学测试及结构测试等研究迅速展开。
到1997年Goodenough报道了磷酸铁锂LiFePOl正极材料，这种新的正极材料引起了技术和产业研究者极大的热情，2001年valance和A123产业化了磷酸铁锂正极材料。
2003年的世界锂离子电池的产量为12.55亿只，2007年达到26亿只，2011年锂离子产量则达到了41.25亿只，总价值更是超过93亿美元，保守估计，锂离子电池在2015年可能超过铅酸电池的市场，达到300亿美元的产值。
目前，锂离子电池市场被日本、韩国、以及中国三国占领，而韩国依托本国的新型手机产业在锂离子电池市场的扩张异常迅猛，现在的市场份额已经基本与日本持平，韩国以LGC和SDI公司为主，日本则是英90年代的老牌公司，尤其是Sony公司，还有NEC、SANYO主导市场，除外，还有中国的比亚迪、力神公司以及天津斯特兰公司等。
3、未来电池的发展趋势
纵观电池的发展历史，可看出未来电池工业发展的五大特征：
（1）绿色环保型电池成为主流，发展迅猛，包括锂离子电池、银氢电池以及聚合物电池等；
（2）—次不可充电池向二次可充电池转化，符合可持续发展战略；（3）进一步向小、轻、薄方向发展（4）电池容量的进一步提升，髙质量比能量，髙体积比能量的电池需求也搬上日程；（5）电池的安全性能以及循环性能作为这个世纪电池行业永远的热门话题，从未低调过。
二、锂离子电池分类及相关产业链
1、锂离子电池的分类
实用锂离子电池的结构同镰氢电池一样，一般包括以下部件：
电极、电解液、隔膜、绝缘材料、安全阀（软包装及聚合物锂电池不含安全阀）、PTC、电池外壳等。
具体分类如下：
表一、锂离子电池的分类:
按工作环境
按电解质状态
按形状
按包装形式
髙温锂离于电池
液态锂离子电池
方型理蔑予电池
刚性外尢锂离亍电池
低温锂离子电池
凝胶锂离子电池
圆柱型蚀离子电池
软包外壳包蔑子电池
常温锂离子电池
固态锂离子电池
橢圆形锂离子电池
按照内部材料的组成可分为：
化学类材料：
钻酸锂（镭酸锂，镰酸锂、三元材料、磷酸亚铁锂）、石墨类负极（人造石墨、天然石墨、MCMB、改性天然石墨）、隔膜、电解液、导电剂（石墨类：
KS-6,SO：
导电炭黑，如SuperP.乙焕黑、科琴黑等）、PVDF（聚偏二氟乙烯，其分子量30万〜60万不等，是正极最常用的粘结剂）、NMP（N-甲基毗咯烷酮，良好的有机溶剂，能较快溶解PVDF）、草酸（用于铜箔的表而淸洗及微腐蚀，增强基体与粘结剂之间的粘结附着力）、SBR（丁苯橡胶,乳胶型粘结剂，SBR与CMC混合一起使用作为负极材料的水性粘结剂）、CMC（竣甲基纤维素钠，果胶，与SBR混合使用，用于分散和增稠）、PTC（高分子正温度系数热敏电阻，超过某一温度绝缘，低于该温度电学导通）、髙温胶纸（对极片两端和极耳进行机械与电学保护以及作为终I匕带使用）、铜箔（一般使用电解铜箔，负极集流体，单双而光铜箔一般配油性料，双而毛铜箔一般配水性料）、铝箔（压延铝箔，正极集流体）等：
五金类材料：
钢壳、铝壳、盖帽、隔圈、铝带、银带、铝银复合带等；
电极：
电极是电池的基本组成部分，有正极和负极组成。
锂离子电池的电极材料主要包括：
主要成分：
即活性物质，是直接参加电化学反应的物质。
锂离子电池的正极活性物质是锂脱嵌化合物，目前已使用有钻酸锂、岳酸锂、媒酸锂、三元（银钻猛酸锂）、磷酸亚铁锂等。
负极活性物质主要有石墨化碳材料、无泄形碳材料、氮化物、硅基材料、新型合金和英他材料。
次要成分：
不直接参加电极反应，但可以改善电池的导电性能和加工性能。
主要有集流体、粘接剂和导电剂等。
2、锂离子电池的特点
锂离子电池的性能特点：
1）开路电压髙：
电池单体电压一般可达3.6V,是普通镰氢电池或者線镉电池的3倍：
2）能量密度髙：
以UR18650型电池为例，英质量比能疑和体积比能量分别可达125Wh/kg和300Wh/cm3；
3）输岀功率高，适合大电流充放电：
4）循环性能好，无记忆效应：
5＞自放电小：
在室温下，自放电率小于12%,低于線镉电池（约25%/月）和
镰氢电池（约15%/月）。
由于在首次充放电过程在碳负极表而一层固体电解质相膜（solidelectrolyteinterface,SEI）,这层膜能够允许离子通过而不允许电子通过，可以较好的防止了自放电过程；
6）充放电效率髙：
首次循环之后的库伦效率可达100%；
7）工作温度范伟I宽：
-25〜+45oC,如果正极材料以及电解液的热稳泄性能够得到改
进，貝工作温区将扩宽至TO〜+70oC；
8）环境友好的化学能源：
锂离子电池不含有污染元素，它是一种环境非常友好的化学储能装置：
9）循环寿命长：
如果采用80%放电深度，循环寿命达1200次以上：
如果采用较浅的放电深度，循环次数可达5000次以上：
10）较好的加工灵活性，可制作成各种形状的电池，如柱状、软包装等。
因此，与传统的二次电池相比，锂离子二次电池具有非常优异的优点。
图二、不同类型电池的质量比能量和体积比能量密度比较
300
200
100
°0
Li-ionSP
；Ni-MH:
1©
1/
Li-ionpolymer
:
•
：
Ni-Cd?
1
1♦
••
•
Pb-actd:
:
1■
9
i；鼻1&
■•
•
1丄1
4080120460
Energydensity/Whg'
来源：
日信证券
4、锂离子电池用途
目前锂离子电池大多用在手机、笔记本和平板电脑领域，在未来锂离子电池也会将其
应用市场伸向现在相对成熟的镰镉的电动工具市场、操氢电池的混合动力车市场以及铅酸电池的电动自行车市场。
但这还不是锂离子电池的终极方向，随着搁浅2年之久国务院印发的2012年7月《右能与新能源汽车产业发展规划》，中国的电动汽车帀场将翻开一片崭新的篇章，锂离子电池的未来发展领域也将会扩展到动力汽车领域。
图三、2011年锂离子电池应用领域的市场结构图
图四：
锂电池的应用领域
疣熟产业
新兴产业
涓数性电子产品
功率，能园型系统
1ML-20O?
20C720102615
资料来源；国海证券研究所
5、锂离子电池相关产业链
锂电池产业链主要由三部分组成：
上游锂资源、锂电池材料（包括正极材料、负极材料、隔膜、电解液）及电池制造与封装。
在锂电池原材料构成成本中，正极材料所占比例较髙，约占制造成本的30~40虬负极材料约占生产成本的15^20%,隔膜占15%^20%,电解液占5~10%,其他成本占25%左右。
目前锂电池材料中正极材料毛利率超过30%,负极材料超过20%,电解液达到40%左右，隔膜超过70%,六氟磷酸锂电解质材料为70%左右.锂电池材料企业具有显著的盈利能力。
目前锂电池材料行业瓶颈较髙，国内目前正极、负极处于供需平衡状态，
电解液、隔膜为技术含量最髙的环丫几产品供不应求。
图五：
锂电池的成本构成
其他
隔膜
正极材料
■上限
■下限
资料来源：
国海证券研究所
图六：
锂电池材料毛利率较高
资料来源：
国海证券研究所
三、锂电池的相关产业政策
2010年9月8日，《国务院关于加快培冇和发展战略性新兴产业的决定》经审议已原则通
过。
《决左》明确提岀，将肖能环保、新一代信息技术、生物、髙端装备制造、新能源、新材料和新能源汽车等7个产业培育成为国民经济的先导产业和支柱产业。
2010年12月1日，工信部牵头制定的《节能与新能源汽车产业规划（2011-2020年）》基本完成已进入部委会签阶段，会签完毕后将上报国务院。
根据规划的总体思路、国绕着总体目标，“十二五”期间新能源汽车将重点开展以下几个方而的工作：
第一，坚持三纵三横的研发布局，和进入产业化研发的模式，充分整合国家973、863计划和科技支撑讣划的资源优势。
第二，要加大充电设施、基础设施的科技创新力度，加快基础设施的建设。
有效支持、支撑充换电成套技术和规模示范。
第三，加快技术标准的研究，完善标准体系。
第四，要深化市场推广、探索商业推动模式。
第五，要支持产业技术创新联盟，承担科技汁划任务，以产业链、价值链和技术链为纽带，建立产业技术联盟，跨行业的技术创新联盟，以及前沿技术创新联盟。
第六，完善公共平台，加强人才培养。
第七，要继续深化国际技术交流与合作,推动电动汽车国际化的发展。
据了解，任产业路线图的设计方而，《规划》明确界定了纯电动汽车和插电式混合动力汽车为新能源车范畴，并将纯电动汽车作为未来产业发展的主攻方向，将投入巨额资金扶持新能源汽车核心技术发展，并对其给予更多的政策扶持。
同时，各相关部门正在着手完善和加快新能源汽车发展的专项规划和相关扶持政策的制左，如国家质检总局正开展汽车节能与新能源汽车标准体系的研究工作。
发展新能源汽车已经上升为国家战略，新能源汽车发展正面临千载难逢的历史机遇。
目前国家已提岀了发展方向、战略目标、主要任务及政策措施。
目前国内新能源汽车技术逐渐成熟，接近或达到世界先进水平，已经具备发展的基础和条件。
与此同时，我国已经从发展规划、消费补贴、税收政策、科研投入、政府采购、标准制泄等方面，构建了一整套支持新能源汽车加快发展的政策体系。
随着一系列新能源汽车扶持政策即将出台，中国新能源汽车“十二五”期间将快速发展，届时将帯动锂电池快速增长。
四、锂电池的核心技术
1、锂电池正极材料：
竞争激烈，技术领先为关键
1）主要的正极材料
锂电池各组成部分中，正极材料对电池性能的影响最大。
在目前的商业化生产的锂电池中，正极材料的成本大约占整个电池成本的40%左右，正极材料价格的降低直接决左着锂电池价格的降低。
正极材料的选择和质量直接决定锂电池的性能与价格，因此廉价、髙性能的正极材料的研究一直是锂电池行业发展的重点。
2009年全球锂电池正极材料前五大厂商依序为：
Umicore、日亚化学、户田工业、比亚迪与AGCSeimiChemicalo图七：
2009年锂电池正极材料的市场占有率
资料来源：
nT报告国海证券研究所
锂电池的正极材料主要为钻酸锂（LiCo02）.锂钻線三元复合材料（LiCoNil-X02）.酸
锂（LiMn2O4）、磷酸铁锂（LiFeP04）。
镭酸锂、三元材料.磷酸铁锂都可以用作动力电池，而钻酸锂电池安全性较差，不适于用作汽车动力电池，仅适合小型锂电；镭酸锂电池安全性较好，但是循环寿命较短；而磷酸铁锂的能量密度更高、寿命更长、安全性能更好，且技术提升空间大，是目前最被看好的汽车动力电池，代表着电池正极材料中短期发展方向。
在未来3飞年，钻酸锂.猛酸锂、银钻猛锂和磷酸铁锂为正极材料的锂电池并存。
表二：
几种正极材料的对比
正机林枠
钻酸锂
锚酸锂
二元复合坊科
正常电压
40V
4.05V
3.85V
334V
储存电客
145
100
120
150
（niAkg）
比能量
602
480
588
549
（Whkg）
体积比能量
3073
2065
2912
1976
（WL）
尿环寿命
>500
>500
>1000
>1000
（次）
安全性及环
稳定性枇岌.
非常不尚可接受
优
安全性最隹，且最苻合环保要术
安全
优点
上艺戍熟
安全性奸，斗过无过充和过放电限
优良的循环性.安全性和稳屯性；理论
充性好.
价格低制；离屈秘交性好
比乐堂离；絞离的抓实密屢；成札低废
成本嘉，存在妾全隐充放电时容蚤充放电时绘构欠稳
斋子和电子传#率低、二价饮禹子客易
患.只适合干小容覺哀减严：
F
.循环屯，.匸艺無件夺刻
敘觐化.令曲工艺困难.高倍孚克放电性
寿命低
能
资料来源：
IS海证莠研完所
由全球市占分布与生产地域现况来观察，虽然近年韩国与中国大陆厂商积极投入正极材
料制造，但在材料品质仍未普遍获得业界电池厂商信赖前，日商仍将是全球锂电池正极材料主要的供应来源，短期间日商的领导地位仍不易被撼动。
目前各个国家动力电池正极材料各有侧重，日本以毎酸锂为主，日商的锈酸锂具有高安全性、低制造成本特点，在车载环境下寿命髙达12年.10万公里，与纯电动汽车的整车寿命相当，日产Leaf.三菱I-MIEV都使用；美国则同时发展犠酸锂和磷酸铁锂，通用的volt就采用LG提供的锈酸锂电池，而fisker公司的产品则使用A123的髙性能磷酸铁锂电池:
我国目前以比亚迪为首的企业主推磷酸铁锂电池，磷酸铁锂技术处于国际先进水平，安全性、一致性、电池寿命等问题基本解决，应用新能源车型包括F3、E6等。
2）碳酸锂是锂电上游关键材料，“技术+资源”壁垒构建寡头垄断格局
碳酸锂是锂电池最重要的材料，是正极材料和电解液中的初始原料。
目前，碳酸锂主要用于制取各种锂的化合物、金属锂及其同位素，还用于制备化学反应的催化剂，半导体、陶瓷、电视、医药和原子能工业也有应用，在新能源汽车领域的运用比重不大，但是随着锂电池在新能源汽车领域的需求增大，新能源汽车将带动碳酸锂需求爆发性增长。
碳酸锂制取工艺因使用资源的不同而分为两大类：
矿仃提锂和盐湖卤水提锂。
国外公司生产碳酸锂的主要原料是盐湖卤水，盐湖提锂技术取得突破，成本大幅度降低，迅速占领了全球主要的锂产品市场份额，已成为未来生产基础锂产品的发展方向。
中国碳酸锂生产主要以固体矿石为主要原料，工艺技术较为成熟，产品质量稳左可靠。
近年来中国也在积极开发盐湖锂资源，卤水提锂主要在青海台吉乃尔盐湖和西藏扎布耶盐湖两地进行，西藏矿业（000762）、中信国安（000839）等盐湖提锂的技术取得较快进展，生产规模迅速扩大。
另外，佛山照明（000541）通过与拥有盐湖卤水提锂技术的华欧、拥有资源的盐湖集团合作设立合资公司的方式进入盐湖提锂领域。
华欧的专利技术是先进的吸附法提锂，吸附法更适合于从髙镁锂比的卤水中提取锂，比锻烧法成本低，是国际主流的提锂工艺。
佛山照明通过合资公司在技术和资源方而实现了快速突破。
目前合资公司生产的碳酸锂专利吸附剂在佛山中试非常成功，近期将在蓝科锂业1万吨碳酸锂装苣中应用，一旦该技术成功生产出电池级碳酸锂产品，未来公司将利用技术和设备实现快速扩产。
图八：
2009年全球磷酸铁锂的应用领域
其他
3外
电池
5戸
资料来源：
SQM国海证券研究所
图九：
2009年磷酸铁锂企业的市场规模
资料来源：
SQM国海证养研究所
由于规模化生产碳酸锂的企业必须拥有锂资源储量较为丰富的盐湖资源开采权，这使
得该行业具备较髙的资源壁垒：
另一方而，由于全球盐湖绝大多数资源都是髙镁低锂型，而从髙镁低锂老卤中提纯分离碳酸锂的工艺技术难度很大，之前这些技术仅掌握在少数国外公司手中，这使得碳酸锂行业又具备了技术壁垒，因此，造就了碳酸锂行业的全球寡头垄断格局。
目前全球碳酸锂行业集中度非常高，主要产能集中在SQM、FMC和Chemetall三家手中。
三家锂产品在全球的市场份额超过70%。
中国生产碳酸锂的主要厂商有中信国安（000839）、西藏矿业（000762）、四川天齐锂业（002466）、新疆锂盐厂等，新进入的佛山照明（000541）预计明年将开始量产碳酸锂・
2、锂电池负极材料：
毛利率较低竞争充分，非关键环右
与正极材料相比，负极材料占锂电池成本比重较低，而且国内几乎全部实现产业化，负极材料以石墨、固体碳粒为主。
由于碳系负极材料的技术发展比较成熟，国内产能也比较大，其盈利能力并不是很强，不是发展锂电池的关键性环节。
目前新型的硅合金、钛酸锂等负极材料还基本处于实验室研究阶段，在短期内还难以展开大规模应用。
目前国内从事锂电池负极材料生产的前三甲企业是中国宝安（000009）、杉杉股份（600884）、长沙海容，目前负极材料基本满足国内市场的需求，但随着新能源汽车的逐步普及，未来这一块的市场需求将出现巨大缺口。
深圳贝特瑞是中国宝安控股55$的子公司，是国内锂电池负极材料标准制左者，英碳负极材料产能是6000吨/年，市场占有率髙达80%,居国内第二。
客户包括松下、日立、三星、TCL、比亚迪等130多家厂商。
杉杉股份（600884）是国内最早量产CHS（中间相炭微球）的国内厂家，目前年产能为1200吨。
公司在人工石墨和天然石墨等碳负极材料领域具有很强的实力。
3、锂电池电解液将逐步实现进口替代，六氟磷酸锂电解质为最大看点
锂离子电解液占锂电池成本12%左右，毛利率约为30%^40%,是锂电池产业链中盈利能力最强的环节之一。
目前，全球锂电池电解液的供应商主要集中在中、日、韩三国.日本及韩国的主要厂商包括日本宇部兴产、三菱化学、富山药品工业及韩国三星，主要供应日本、韩国本上企业和部分在华日资、韩资企业。
国内供应商主要有江苏华荣化工、深圳新宙邦（300037）、天津金牛、东莞杉杉（600884）等公司，主要供应国内市场。
电解液主要原材料为六氟磷酸锂（LiPF6）,占电解液总成本50$左右，目前售价超过30万元/吨，毛利率超过60%,为锂电池产业链中盈利最髙的环肖之一。
由于六氟磷酸锂生产技术难度非常高，目前主要被关东电化学工业、SUTERAKEMIFA.森田化学等日本企业垄断"天津金牛是目前国内唯一一家拥有六氛磷酸锂生产技术并实现产业化的公司，但基本自用，对外出售的只是电解液。
多氟多（002407）在多年的无机氟化盐（主
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