CN102220979B - 压缩机 - Google Patents
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Abstract
本发明的压缩机具备:要供油的部位;检测机构(例如排出空气温度计),该检测机构直接检测上述油的温度、或者对用于推定该油的温度的其它过程值(例如排出空气温度)进行检测;以及控制器,向其输入由上述检测机构检测到的上述油的温度或其它过程值,上述控制器根据上述直接检测到的油的温度、或从上述其它处理值推定的油的温度导出上述油的耐用时间。通过这种结构,能够导出压缩机的油的本质的更换周期、即适当的油的耐用时间(寿命),根据该导出的油的耐用时间(寿命)适当地进行油的更换。
Description
技术领域
本发明涉及压缩机,特别涉及构成为为了对压缩机主体等进行润滑、密封以及冷却等而供给油的压缩机、例如油冷式压缩机。
背景技术
为了进行润滑、密封(轴封等)以及冷却等,压缩机在压缩机主体等上具备多个要供油的部位。例如在油冷式螺杆压缩机中,具备多个要供油的部位:即,使雌雄螺杆转子啮合而收纳于外壳内而构成的压缩空间、轴支承部、轴封部等。对这种要供油的部位稳定地供给充分且清洁的油对于压缩机、特别是油冷式压缩机是很重要的。
但是,粘度等的油的特性会根据该油使用的环境、时间而劣化。特别是在油暴露于高温的油冷式压缩机中,该劣化的程度显著。
因此,在开始使用油起经过一定程度的时间后,需要进行油的更换作业。在日本特开平06-066284号中,公开了一种油冷式压缩机及其使用方法,缩短了油的更换时间,并且不需要油更换工作人员的确保,而且能够减少排油时的残油量。
以往,对于压缩机的油更换周期,大多情况设定为恒定的时间。另一方面,公知压缩机的油的本质上的更换周期、即“耐用时间”(寿命)根据该油的使用状况而变化。如上所述,若将压缩机的油的更换周期设定为恒定的时间,该恒定时间与油本来的“耐用时间”(寿命)的不一致变大。其结果是,有可能产生以所需频率以上的频率进行油的更换等的维护上的浪费。并且,还有可能超过本来的“耐用时间”(寿命)而使用油从而产生轴支承部的烧结等严重的不良情况。
发明内容
因此,本发明的目的在于提供如下的压缩机:能够导出压缩机的油的本质上的更换周期、即适当的“耐用时间”(寿命),根据该导出的油的“耐用时间”(寿命)适当地进行油的更换。
为了达成上述目的,本发明的压缩机具备:要供油的部位;检测机构,直接检测上述油的温度、或者对用于推定该油的温度的其它过程值进行检测;以及控制器,由上述检测机构检测到的上述油的温度或其它过程值输入到该控制器,上述控制器根据上述直接检测到的油的温度、或从上述其它过程值推定的油的温度而导出上述油的耐用时间。
通过由该结构构成的压缩机,能够导出压缩机的油的本质的更换周期、即适当的“耐用时间”(寿命),并根据该导出的油的“耐用时间”(寿命)适当地进行油的更换。
另外,也可以在上述控制器中,预先输入与根据上述油的温度而确定的油的劣化度(这里,所谓“油的劣化度”是指以标准使用温度下的油的劣化程度作为基准而相对地表示的值)有关的数据,并且,存储有上述标准使用温度下的上述油的耐用时间(以下称为“标准耐用时间”),上述控制器每到预定时间,根据与上述油的劣化度有关的数据和上述直接检测到的油的温度或与上述油的劣化度有关的数据和从上述其它过程值推定出的油的温度,来导出与该直接检测到的油的温度、或从上述其它过程值推定的油的温度对应的油的劣化度,进而,将从上述存储的标准耐用时间减去上述预定时间与导出的上述油的劣化度的积而得到的值作为新的标准耐用时间而导出,将该新的标准耐用时间与上述被存储的标准耐用时间置换而进行更新。
通过由该结构构成的压缩机,基于更适当的“耐用时间”(寿命)的导出、该导出的油的“耐用时间”(寿命),能够进行更适当的油的更换。
另外,上述油的劣化度的导出可以基于上述预定时间之间中的上述直接检测到的油的温度、或从上述其它过程值推定的油的温度的平均值来进行。
或者,上述油的劣化度的导出可以根据上述预定时间之间中的上述直接检测到的油的温度、或从上述其它过程值推定的油的温度的最高值来进行。
另外,也可以在上述导出的新的标准耐用时间成为上述预定时间以下或负值的情况下,对操作者发出催促更换油的警报或表示将更换油的警报。
根据本发明,能够导出压缩机的油的本质的更换周期、即适当的“耐用时间”(寿命),并根据该导出的油的“耐用时间”(寿命)适当地进行油的更换。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的压缩机的概要结构的流程图。
图2是表示预先输入至本发明的实施方式的压缩机的控制器中的“油的劣化度数据”的图表。
图3是示意地表示预想排出温度Td’与排出压力之间的关系的图表。
图4是表示预先输入至本发明的实施方式的压缩机的控制器中的其它的“油的劣化度数据”的图表。
具体实施方式
下面,参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。图1是表示本发明的实施方式的压缩机的概要结构的图。
该压缩机具备压缩机主体1,该压缩机主体1是将未图示的雌雄一对螺杆转子内置于转子外壳中而构成的。在上述螺杆转子的一方(通常为雄转子)的轴上,经由未图示的联轴器连接有转速由变频器15控制的电动马达2的输出轴。在上述压缩机主体1的吸入口3连接着吸入流路10。在该吸入流路10中夹装有吸入过滤器11,该吸入过滤器11用于除去吸入气体即吸入空气中所含有的尘埃等异物。
并且,在上述压缩机主体1的排出口4连接着排出流路12,该排出流路12与排出气体供给对象即压缩空气供给对象连通。在该排出流路12中夹装有油分离回收器5。在该油分离回收器5的内部上方配设有油分离元件6,并且,在该油分离回收器5的内部下方形成有油槽部7,所述油分离元件6从自压缩机主体1排出的含有油份的排出空气中将油分离出来,所述油槽部7积存由该油分离元件6分离的油。进而,构成为通过油分离元件6而除去了油份的压缩空气经排出流路12供给至压缩空气供给对象。
并且,油流路13从上述油分离回收器5的油槽部7连通于压缩机主体1。在该油流路13中夹装有具备冷却风扇14的油冷却器8,并且夹装有油过滤器9。即,积存于油槽部7的油由油冷却器8冷却,进而由油过滤器9除去油泥等而供给至压缩机主体1。另外,要供油的部位是压缩机主体1的未图示的压缩空间、轴封部、轴支承部等。
在吸入流路10上设有对流过该吸入流路10的吸入空气的温度进行测定的吸入空气温度计21。并且,在排出流路12上设有供给空气压力计23,该供给空气压力计23对通过油分离元件4除去了油份后的供给空气的压力进行测定。并且,在油分离回收器5上设有对该油分离回收器5内的排出空气的压力和温度进行测定的排出空气压力计22、排出空气温度计24。并且,在电动马达2上设有对该电动马达2的温度进行检测的马达温度计25。另外,在油流路13的油冷却器8的上游侧设有对流过该油流路的油的温度进行测定的供油温度计26。
进而,该压缩机具备控制器20。在控制器20中,输入有来自上述吸入空气温度计21、排出空气压力计22、供给空气压力计23、排出空气温度计24、马达温度计25、供油温度计26的检测值。并且,控制器20构成为,能够通过未图示的输入机构(键盘、触摸面板等)将操作者所期望的排出空气的压力(或供给空气的压力)作为设定压力值输入。
控制器20通过PID运算等算出使得从排出空气压力计22输入的排出空气(或从供给空气压力计23输入的供给空气)的压力的检测值与上述设定压力值大致相同的转速。进而,控制器20对变频器15输出信号,以利用该算出的转速使电动马达2旋转。即,控制器20进行所谓的排出压力(供给压力)的压力恒定控制。并且,该控制器20也输出用于控制冷却风扇14的旋转的信号。
并且,该压缩机具备连通未图示的油供给源和油分离回收器5的油供给路30。进而,在油供给路30上夹装有能够通过来自控制器20的信号进行开闭控制的电磁阀31。另外,该压缩机具备油排出路32,该油排出路32连通未图示的油排出对象和油分离回收器5的内部下方。进而,在油排出路32上夹装有能够通过来自控制器20的信号进行开闭控制的电磁阀33。在通常运转时(油的更换时以外),电磁阀31、33关闭。
以下,对本发明的实施方式的压缩机中的油的耐用时间(寿命)的导出和更新的详细情况进行说明。
控制器20内置有RAM、ROM等存储机构。进而,在控制器20中,通过未图示的输入机构(键盘、触摸面板等)预先输入、存储有油的标准使用温度T_sp和耐用时间(寿命)的规格值L_sp。这里所说的油的标准使用温度T_sp和耐用时间(寿命)的规格值L_sp是固定值,根据油的规格(spec)确定。进而,油的耐用时间(寿命)的规格值L_sp确定为以标准使用温度T_sp持续使用该油时的耐用时间(寿命)(以下也称为“标准耐用时间”)。该油的耐用时间(寿命)的规格值L_sp也是作为油的标准耐用时间而预先输入到控制器20中的“初始值”。
并且,在控制器20中预先输入“油的劣化度数据”。该“油的劣化度数据”可以用图2那样的纵轴y、横轴x的图表表示。进而,在纵轴y设定“油的劣化度”,在横轴x设定“从油的温度减去‘油的标准使用温度T_sp’后的值”。换言之,该“油的劣化度数据”是关于根据油的温度而确定的油的劣化度的数据。
油的耐用时间(寿命)根据该油的温度而伸缩。笼统地说,油的温度越高,该油的耐用时间(寿命)越短,该油的温度越低,该油的耐用时间(寿命)越长。例如在使用频率高的温度的区域中,当油的温度上升10度时,油的劣化、特别是由氧化引起的油的劣化被促进为两倍左右的速度,另一方面,当油的温度降低10度时,油的劣化被抑制为1/2左右的速度。根据这种油的特性,预先设定相对于“从油的温度减去‘油的标准使用温度T_sp’后的值”的“油的劣化度” 。下面,“油的劣化度”即y作为“从油的温度减去‘油的标准使用温度T_sp’后的值”即x的函数,可以表示为下述式1。
y=f(x) ……(式1)
并且,若油的温度与‘油的标准使用温度T_sp’的差异在10℃以内,则认为油的劣化的程度与在标准使用温度T_sp下使用时的劣化的程度大致相同。因此,将该情况下的“油的劣化度”设定为1.0。
进而,若从油的温度减去‘油的标准使用温度T_sp’后的值比-10℃小且在-20℃以上,则认为油的劣化程度比在标准使用温度T_sp下使用时的劣化的程度(1.0)小。因此,将该情况下的“油的劣化度”设定为0.5。
并且,若从油的温度减去‘油的标准使用温度T_sp’后的值比-20℃小,则将“油的劣化度”设定为比上述0.5更小的0.25。
另一方面,若从油的温度减去‘油的标准使用温度T_sp’后的值比20℃大,则将“油的劣化度”设定为比上述2.0更大的4.0。
油的标准使用温度T_sp下的剩余的耐用时间(标准耐用时间)每到“预定时间z”,根据实际使用油的时间和该时间中的油的温度而导出。进而,油的标准耐用时间每到“预定时间z”从作为“初始值”的规格值L_sp更新。
作为上述“油的温度”,在能够直接检测油的温度的情况下使用该检测值即可,在不是这样的情况下,作为用于推定该油的温度的其它过程值,例如可以利用由排出空气温度计24检测到的排出温度Td(油分离回收器5内的排出空气的温度)。排出温度Td不是油的温度本身,但可以认为(推定为)与油的温度大致等同。
在控制器20中,输入排出温度Td。进而,控制器20存储开始压缩机的运转起的时间、即开始使用油起的时间,存储在此期间的排出温度Td。当开始使用油起经过了“预定时间z”,则控制器20导出在经过该“预定时间z”之前存储的排出温度Td的平均的排出温度Td_ave。进而,控制器20导出从平均的排出温度Td_ave减去‘油的标准使用温度T_sp’后的值。这里,设该值为△T。即,△T用下述式2表示。
△T=Td_ave-T_sp ……(式2)
控制器20根据预先输入的“油的劣化度数据”和△T,导出当前时刻的“油的劣化度”。另外,△T是与油的温度(这里是排出温度Td)关联的值。因此,也可以说,控制器20每到预定时间z,根据预先输入的“油的劣化度数据”和上述检测值导出当前时刻的“油的劣化度”。
控制器20将△T导入x,将与该x对应的y作为当前时刻的“油的劣化度”导出。
即,控制器20通过下述式3将△T导入x。
x=△T ……(式3)
进而,控制器20将与该x值对应的y值使用上述式1(图2所示的“油的劣化度数据”),通过下述式4导出当前时刻的“油的劣化度”。
y=f(△T) ……(式4)
进而,控制器20从导出的当前时刻的“油的劣化度”和“预定时间z”导出当前时刻的油的标准耐用时间L。具体而言,通过下述式5,导出油的标准耐用时间L。
L= L_sp-z×y= L_sp- z×f(△T) ……(式5)
进而,将由上述式5导出的L的值作为油的新的标准耐用时间置换为L_sp而进行存储(即,更新)。
该油的标准耐用时间L的导出和更新每到“预定时间z”进行。将第n次(n为正整数)导出和更新的油的标准耐用时间设为Ln,将用于该Ln的导出的平均的排出温度设为Td_aven,将从平均的排出温度设为Td_aven减去‘油的标准使用温度T_sp’后的值设为△Tn,则Ln如下表示。
Ln=Ln-1- z×f(△Tn)= Ln-1- z×f(Td_aven-T_sp)……(式6)
另外,上述式6中的L0、即Ln 的“初始值”为规格值L_sp。
即,控制器20将存储在内置于该控制器20中的RAM等的、从之前的“油的标准耐用时间”(上述式6中的“Ln-1”)减去“预定时间z”与导出的油的劣化度(上式中的f(△Tn))的积而得到的值(上式中的Ln-1- z×f(△Tn))作为新导出的油的标准耐用时间(上式中的“Ln”)导出。新导出的油的标准耐用时间存储在内置于控制器20中的RAM等中(油的标准耐用时间被更新)。
下面,使用具体的数值进行说明。设“预定时间z”为1000小时,设油的标准使用温度T_sp为110℃,设油的标准使用温度下的耐用时间(寿命)的规格值(即,标准耐用时间的初始值)L_sp为6000小时来进行说明。
当压缩机的运转开始后、即开始使用油后经过最初的“预定时间z”的1000小时时,控制器20导出该1000小时中的平均的排出温度即Td_ave1。
[情况1]
首先,考虑该平均的排出温度即Td_ave1为98℃、也就是△T1= Td_ave1- T_sp=98-110=-12℃的情况。此时的“油的劣化度”y1=f(x1)= f(△T1)根据图2导出为0.5。“油的劣化度”为0.5,换言之,在该时刻,与排出温度为标准使用温度的110℃左右的情况相比,油的劣化只发展了50%。因此,油的新的标准耐用时间与排出温度为标准使用温度的110℃左右的情况相比变长了。具体而言,在排出温度为标准使用温度的110℃左右的情况下,油的剩余的标准耐用时间为6000-1000=5000小时,与此相对,本情况下的油的剩余的标准耐用时间为6000-1000×(0.5)=5500小时,加长了500小时。
[情况2]
接着,考虑平均的排出温度即Td_ave1为115℃、也就是△T1= Td_ave1- T_sp=115-110=15℃的情况。此时的“油的劣化度”y1=f(x1)= f(△T1)根据图2导出为2.0。“油的劣化度”为2.0,换言之,在该时刻,与排出温度为标准使用温度的110℃左右的情况相比,油的劣化发展了2倍。因此,油的新的标准耐用时间与排出温度为标准使用温度的110℃左右的情况相比变短了。具体而言,在排出温度为标准使用温度的110℃左右的情况下,油的剩余的标准耐用时间为6000-1000=5000小时,与此相对,本情况下的油的剩余的标准耐用时间为6000-1000×(2.0)=4000小时,缩短了1000小时。
接着,对在上述情况1中又经过了下一个预定时间1000小时的情况下的油的标准耐用时间的导出和更新进行说明。
[情况1-1]
在上述情况1中,考虑该下一个预定时间1000小时中的平均的排出温度Td_ave2为87℃、也就是△T2= Td_ave2- T_sp=87-110=-23℃的情况。此时的“油的劣化度”y2=f(x2)= f(△T2)根据图2导出为0.25。因此,油的新的标准耐用时间为5500-1000×(0.25)=5250小时。
[情况1-2]
并且,在上述情况1中,考虑该下一个预定时间1000小时中的平均的排出温度Td_ave2为132℃、也就是△T2= Td_ave2- T_sp=132-110=22℃的情况。此时的“油的劣化度”y2=f(x2)= f(△T2)根据图2导出为4.0。因此,油的新的标准耐用时间为5500-1000×(4.0)=1500小时。
如上述那样导出和更新的油的新的标准耐用时间成为“预定时间z”以下或负值的情况下,通过未图示的显示装置等发出督促操作者“更换油”的意思的警报。警报通过在未图示的显示装置等上进行“请更换油。当按下确认键时,停止压缩机的运转,开始油的更换作业”等显示来进行。进而,当操作者按下附设于未图示的显示装置等的确认键时,控制器20认知到该情况,在未图示的显示装置等中进行“停止压缩机的运转,正在更换油”这样的意思的显示。
接着,控制器20停止压缩机的运转(对变频器15输出停止信号),然后,打开电磁阀33,经由油排出路32从油分离回收器5朝向未图示的油排出对象排出油。另外,在该油排出时,若使油分离回收器5的内部压力急剧降低,则会因油的起泡现象(发泡现象),油分离元件6过多地浸入油中,有时引起油分离回收器5的油分离的功能的降低。因此,在打开电磁阀33时,期望适当调节其开度等,不使油分离回收器5的内部的压力急剧降低。
此后,控制器20关闭电磁阀33,打开电磁阀31,经由油供给路30朝向未图示的油供给源发出指令,以对油分离回收器5供给新的油。进而,在预定量的新油供给结束时,控制器20关闭电磁阀31,在未图示的显示装置等上进行“油的更换结束了。请按下确认键,重新启动压缩机”的意思的表示。
另外,也可以在导出和更新的油的新的标准耐用时间成为“预定时间z”以下或负值的情况下,与操作者的确认键的压下等无关,控制器20自动地进行电磁阀31、33的开闭控制等,构成为自动地进行油的更换作业。在该情况下,通过未图示的显示装置等发出“到达了油的耐用时间。进行油的更换”等进行“油的更换”的意思的警报。
根据本发明的实施方式的压缩机,如上所述那样,能够导出压缩机的油的本质的更换周期、即适当的“标准耐用时间”。因此,能够根据该导出的油的适当的“标准耐用时间”适当地进行油的更换。
在上述实施方式中,作为用于推定油的温度的其它的过程值,使用由排出空气温度计24检测到的排出温度Td,但也可以取代其,使用由吸入空气温度计21检测到的吸入空气的温度、以及由排出空气压力计22(或者供给空气压力计23)检测到的排出空气的压力(或供给空气的压力)。即,能够根据这些吸入空气的温度以及压力,导出预想的排出温度Td’(以下称为“预想排出温度”)。因此,也可以代替由排出空气温度计24检测到的排出温度Td,将预想排出温度Td’用于油的劣化度、油的标准耐用时间的导出。具体如下所述。
压缩机的排出温度除了伴随排出空气的压力的增加而增加外,还伴随吸入空气的温度的增加而增加。因此,图3示意地示出预想排出温度Td’与排出压力之间的关系。另外,在该图中,线(1)至线(5)的区别在于吸入空气的温度不同。另外,如与线(1)相比线(2)的吸入空气的温度高、与线(2)相比线(5)的吸入空气的温度高那样,意味着其号码越大,吸入空气的温度越高。
在控制器20中预先输入与上述线(1)至线(5)等相当的 “多个‘吸入空气的温度’”每个的“表示预想排出温度Td’与排出压力之间的关系的数据”。进而,控制器20根据从吸入空气温度计21输入的吸入空气的温度的检测值,在上述“多个‘吸入空气的温度’”中选择最近似上述检测值的‘吸入空气的温度’选择该‘吸入空气的温度’下的“表示预想排出温度Td’与排出压力之间的关系的数据”。
此外,进而控制器20根据所选择的“表示预想排出温度Td’与排出压力之间的关系的数据”和从排出空气压力计22输入的排出空气的压力的检测值,导出预想排出温度Td’。然后,控制器20代替排出温度Td,利用导出的预想排出温度Td’,与上述同样地进行油的新的标准耐用时间的导出和更新。据此,即便压缩机中不具备供油温度计26、排出空气温度计24等检测油的温度或与其对应的温度(排出温度Td等)的温度计,也能够进行油的适当的标准耐用时间的导出和更新。
另外,代替“多个吸入压力”的每个的“表示预想排出温度Td’与排出压力之间的关系的数据”,可以将下述式7所示的函数输入到控制器20。
Td’=g(Ts,Pd) ……(式7)
在该情况下,将从吸入空气温度计21输入到控制器20的吸入空气的温度的检测值导入Ts,将从排出空气压力计22(或供给空气压力计23)输入到控制器20的排出空气的压力(或供给空气的压力)的检测值导入Pd,由此,能够导出预想排出温度Td’。
并且,图2示出了“油的劣化度”根据“从油的温度减去‘油的标准使用温度T_sp’后的值”不连续地(例如呈阶梯状)变化的方式的“油的劣化度数据”。但是,“油的劣化度数据”不限于这种方式。例如如图4所示,也可以是“油的劣化度”根据“从油的温度减去‘油的标准使用温度T_sp’后的值”连续地变化的方式的“油的劣化度数据”。通过精细的实验等能够获得这种连续地变化的“油的劣化度数据”,通过该“油的劣化度数据”用于油的标准耐用时间的导出和更新,能够进行更适当的油的标准耐用时间的导出。
并且,在上述的示例中,导出在经过“预定时间z”之前存储的排出温度Td的平均的排出温度Td_ave,并使用该平均的排出温度Td_ave导出油的劣化度,导出油的标准耐用时间。也可以代替该平均的排出温度Td_ave,利用“预定时间z”期间的排出温度Td的最高值即排出温度Td_max。在该情况下,在经过“预定时间z”之前,不需要完全存储排出温度Td,只要随时更新最高的排出温度Td_max并存储即可,因此,控制器20不需要大容量的存储功能,能够使装置的结构简化。
并且,优选构成为能够通过上述的显示装置等随时显示存储在控制器20中的油的标准耐用时间。另外,优选构成为操作者能够通过未图示的输入机构任意地设定“预定时间z”。
并且,如上所述地导出和更新的油的新的标准耐用时间成为“预定时间z”以下或负值的情况下,在通过未图示的显示装置等发出督促操作者“更换油”的意思的警报的情况下,也可以代替电磁阀31、33而具备手动的开闭阀。
Claims (4)
1.一种压缩机,
具备:
被供油的部位;
检测机构,直接检测上述油的温度、或者对用于推定该油的温度的其它过程值进行检测;以及
控制器,由上述检测机构检测到的上述油的温度或其它过程值输入到该控制器,
上述控制器根据上述直接检测到的油的温度、或从上述其它过程值推定的油的温度导出上述油的耐用时间,
在上述控制器中,预先输入与根据上述油的温度而确定的油的劣化度有关的数据,并且,存储有标准使用温度下的上述油的耐用时间即标准耐用时间,
上述控制器每到预定时间,根据与上述油的劣化度有关的数据和上述直接检测到的油的温度或与上述油的劣化度有关的数据和从上述其它过程值推定出的油的温度,来导出与该直接检测到的油的温度、或从上述其它过程值推定的油的温度对应的油的劣化度,
另外,将从上述存储的标准耐用时间减去上述预定时间与导出的上述油的劣化度的积而得到的值作为新的标准耐用时间导出,并将该新的标准耐用时间与上述被存储的标准耐用时间置换而进行更新。
2.根据权利要求1所述的压缩机,其特征在于,
上述油的劣化度的导出根据上述预定时间之间的上述直接检测到的油的温度、或从上述其它过程值推定的油的温度的平均值来进行。
3.根据权利要求1所述的压缩机,其特征在于,
上述油的劣化度的导出根据上述预定时间之间的上述直接检测到的油的温度、或从上述其它过程值推定的油的温度的最高值来进行。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的压缩机,其特征在于,
在上述导出的新的标准耐用时间成为上述预定时间以下或负值时,对操作者发出催促更换油的警报或者表示将更换油的警报。
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