CN102968138B - 铣刨机及其排料速度控制方法、设备和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种铣刨机及其排料速度控制方法、设备和系统。其中,该方法包括:获取铣刨机的实际铣刨速度;根据该实际铣刨速度控制集卸料皮带的转速。本发明解决了料位传感器检测的铣刨废料量不准确,导致集卸料皮带的转速不合适的问题,保证了铣刨机的正常工作,并提高了设备的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及工程机械领域,更具体地,涉及一种铣刨机及其排料速度控制方法、设备和系统。
背景技术
铣刨机为一种高效的路面养护设备,在工作状况下,铣刨机发动机输出的功率是恒定的,总功率主要由铣刨鼓功率、行走功率、散热风扇功率及集卸料皮带功率构成,在实际工作情况下,集卸料皮带的转速是由机手根据工况控制的。如果转速过快则导致不必要的功率的浪费,同时加速磨损皮带,缩短了皮带的使用寿命,且皮带的更换不方便,容易影响施工进度;如果转速过慢则导致废料积压,损坏铣刨机。
现有铣刨机的排料速度控制主要依据料位传感器检测的铣刨废料量来控制集卸料皮带的转速,然而由于铣刨工作腔内废料在不断的翻滚、飞溅,堆料高度变化大,料位传感器很难准确探测堆料高度,并且,料位传感器反馈的废料量是一段时间积累的量,具有一定的时间滞后性,也影响了控制排料速度准确性。
针对相关技术中料位传感器检测的铣刨废料量不准确,导致集卸料皮带的转速控制不合适的问题,目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明为了优化铣刨机的排料速度,提供一种铣刨机及其排料速度控制方法、设备和系统。
根据本发明的一方面,提供了一种铣刨机的排料速度控制方法,包括:获取铣刨机的实际铣刨速度;根据该实际铣刨速度控制集卸料皮带的转速。
其中,上述获取铣刨机的实际铣刨速度包括:获取铣刨机的实际铣刨深度和铣刨机的实际行走速度;根据实际铣刨深度和实际行走速度确定铣刨机的实际铣刨速度。
其中,上述根据实际铣刨深度和实际行走速度确定铣刨机的实际铣刨速度的步骤之前,上述方法还包括:根据实际铣刨深度或实际行走速度判断是否需要调整集卸料皮带的转速;如果是,执行根据实际铣刨深度和实际行走速度确定铣刨机的实际铣刨速度的步骤。
其中,根据实际铣刨速度控制集卸料皮带的转速包括:将实际铣刨速度与预先设定的铣刨速度作差,得到铣刨速度变化量;根据铣刨速度变化量和集卸料皮带的带载能力确定集卸料皮带的速度控制量;使用集卸料皮带的速度控制量控制集卸料皮带的转速。
其中,使用集卸料皮带的速度控制量控制集卸料皮带的转速的步骤之前,上述方法还包括:将集卸料皮带的速度控制量与标准速度控制量进行比较;如果集卸料皮带的速度控制量与标准速度控制量的差的绝对值大于预设的速度量调节阈值,执行使用集卸料皮带的速度控制量控制集卸料皮带的转速的步骤。
其中,获取铣刨机的实际铣刨速度包括:设置实际铣刨速度Mr=W*[h+(△hl+△hr)/2]*Vr;其中,W为铣刨宽度;h为设定的铣刨深度值;△hl为左支腿升降量;△hr为右支腿升降量;Vr为铣刨机的实际行走速度;相应地,根据实际铣刨速度控制集卸料皮带的转速包括:设置集卸料皮带的排料速度控制量△V=△M/L,其中,L为集卸料皮带的带载能力,铣刨速度变化量△M=Mr-Ms;Ms为预先设定的铣刨速度,Ms=W*h*Vs;Vs为在深度为h,且平地铣刨时设定的铣刨机的行走速度;使用△V控制集卸料皮带的转速。
根据本发明的另一方面,提供了一种铣刨机的排料速度控制设备,包括:实际铣刨速度获取装置,用于获取铣刨机的实际铣刨速度;皮带转速控制装置,用于根据实际铣刨速度获取装置获取的实际铣刨速度控制集卸料皮带的转速。
上述实际铣刨速度获取装置包括:参量获取单元,用于获取铣刨机的实际铣刨深度和铣刨机的实际行走速度;实际铣刨速度确定单元,用于根据参量获取单元获取的实际铣刨深度和实际行走速度确定铣刨机的实际铣刨速度。
上述皮带转速控制装置包括:铣刨速度变化量获取单元,用于将实际铣刨速度与预先设定的铣刨速度作差,得到铣刨速度变化量;速度控制量确定单元,用于根据铣刨速度变化量获取单元获取的铣刨速度变化量和集卸料皮带的带载能力确定集卸料皮带的速度控制量;皮带转速控制单元,用于使用速度控制量确定单元确定的集卸料皮带的速度控制量控制集卸料皮带的转速。
上述实际铣刨速度获取装置包括:速度设置单元,用于设置实际铣刨速度Mr=W*[h+(△hl+△hr)/2]*Vr;其中,W为铣刨宽度;h为设定的铣刨深度值;△hl为左支腿升降量;△hr为右支腿升降量;Vr为铣刨机的实际行走速度;上述皮带转速控制装置包括:速度控制量设置单元,用于设置集卸料皮带的排料速度控制量△V=△M/L,其中,L为集卸料皮带的带载能力,铣刨速度变化量△M=Mr-Ms;Ms为预先设定的铣刨速度,Ms=W*h*Vs;Vs为在深度为h,且平地铣刨时设定的铣刨机的行走速度;转速控制单元,用于使用速度控制量设置单元设置的△V控制集卸料皮带的转速。
根据本发明的再一方面,提供了一种铣刨机的排料速度控制系统,包括:总控制器;该总控制器包括上述排料速度控制设备。
上述系统还包括:左拉绳传感器,用于检测铣刨机的左支腿当前作业的路面状况,并反馈检测结果;右拉绳传感器,用于检测铣刨机的右支腿当前作业的路面状况,并反馈检测结果;深度控制器,用于接收左拉绳传感器和右拉绳传感器反馈的检测结果,根据检测结果计算深度值,将深度值发送给总控制器;行走速度检测传感器,用于检测铣刨机的实际行走速度,并将检测结果反馈给总控制器;相应地,上述总控制器用于根据深度控制器发送的深度值计算左支腿和右支腿的升降量。
根据本发明的又一方面,提供了一种铣刨机,包括上述系统。
本发明根据实际铣刨速度控制集卸料皮带的转速,能够及时地确定废料量的变化,尽快地调整集卸料皮带的转速,使铣刨机的排料速度与铣刨机的排料量向匹配,解决了料位传感器检测的铣刨废料量不准确,导致集卸料皮带的转速控制不合适的问题,提高了设备的工作效率和设备作业的安全性。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1是根据本发明实施例的铣刨机的排料速度控制方法流程图;
图2是根据本发明实施例的铣刨系统的结构框图;
图3是根据本发明实施例的铣刨机的总控制器对集卸料皮带的转速控制方法流程图;
图4是根据本发明实施例的铣刨机的排料速度控制设备的结构框图;以及
图5是根据本发明实施例的铣刨机的排料速度控制系统的具体结构框图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
考虑到铣刨机的排料速度不合适时,会影响铣刨机的正常工作,严重时会损坏设备,本发明实施例提供了一种铣刨机及其排料速度控制方法、设备和系统,下面通过实施例进行描述。
本实施例提供了一种铣刨机的排料速度控制方法,该方法可以由铣刨机的总控制器执行,参见图1,该方法包括以下步骤:
步骤S102,获取铣刨机的实际铣刨速度,即单位时间内的铣刨废料量,该单位时间可以是1秒;
步骤S104,根据实际铣刨速度控制集卸料皮带的转速。
本发明实施例的方法通过实际铣刨速度控制集卸料皮带的转速,能够及时地确定废料量的变化,尽快地调整集卸料皮带的转速,使铣刨机的排料速度与铣刨机的排料量向匹配,解决了料位传感器检测的铣刨废料量不准确,导致集卸料皮带的转速控制不合适的问题,提高了设备的工作效率和设备作业的安全性。
考虑到实际铣刨速度取决于铣刨宽度、实际铣刨深度和铣刨机的实际行走速度的大小,而铣刨宽度通常不会发生变化,因此,上述获取铣刨机的实际铣刨速度包括:获取铣刨机的实际铣刨深度和铣刨机的实际行走速度;根据实际铣刨深度和实际行走速度确定铣刨机的实际铣刨速度。本实施例中,实际铣刨深度=设定的铣刨深度+深度变化量,其中,深度变化量可以通过铣刨机左右支腿的升降量获取,例如:深度变化量=(左支腿升降量+右支腿升降量)/2,而左右支腿的升降量可以根据左右支腿的当前作业路面状况计算得到。
为了避免过于频繁地调整集卸料皮带的转速,本实施例在执行上述根据实际铣刨深度和实际行走速度确定铣刨机的实际铣刨速度的步骤之前,上述方法还包括:根据实际铣刨深度或实际行走速度判断是否需要调整集卸料皮带的转速;如果是,执行根据实际铣刨深度和实际行走速度确定铣刨机的实际铣刨速度的步骤。这种方式可以仅在实际铣刨深度或实际行走速度与设定值比较变化较大的情况下,再调整集卸料皮带的转速,一定程度上避免了频繁地控制,优化了系统处理流程。
本实施例中,根据实际铣刨速度控制集卸料皮带的转速可以包括:将实际铣刨速度与预先设定的铣刨速度作差,得到铣刨速度变化量;根据铣刨速度变化量和集卸料皮带的带载能力确定集卸料皮带的速度控制量;使用集卸料皮带的速度控制量控制集卸料皮带的转速。当然,也可以直接将实际铣刨速度除以集卸料皮带的带载能力,得到的值即为当前集卸料皮带的转速,将该转速与设定转速作差,即可得到前集卸料皮带的速度控制量。
为了进一步提升调整集卸料皮带的转速的合理性,本实施例在上述使用集卸料皮带的速度控制量控制集卸料皮带的转速的步骤之前,上述方法还包括:将集卸料皮带的速度控制量与标准速度控制量进行比较;如果集卸料皮带的速度控制量与标准速度控制量的差的绝对值大于预设的速度量调节阈值,执行上述使用集卸料皮带的速度控制量控制集卸料皮带的转速的步骤;否则,说明速度控制量变化不大,可以不对集卸料皮带的转速进行调整,也不会对排料量的多少有太大影响。
具体地,上述获取铣刨机的实际铣刨速度可以包括:设置实际铣刨速度Mr=W*[h+(△hl+△hr)/2]*Vr;其中,W为铣刨宽度;h为设定的铣刨深度值;△hl为左支腿升降量;△hr为右支腿升降量;Vr为铣刨机的实际行走速度;相应地,上述根据实际铣刨速度控制集卸料皮带的转速可以包括:设置集卸料皮带的排料速度控制量△V=△M/L,然后,使用△V控制集卸料皮带的转速。其中,L为集卸料皮带的带载能力;铣刨速度变化量△M=Mr-Ms;Ms为预先设定的铣刨速度,Ms=W*h*Vs;Vs为在深度为h,且平地铣刨时设定的铣刨机的行走速度。
本实施例在确定铣刨机中废料积压情况发生变化后,通过支腿升降量和铣刨机行走速度来控制铣刨机集卸料皮带的转速,从而达到皮带转速自动控制,使皮带的转速最优化。参见图2所示的铣刨系统的结构框图,该系统包括:找平系统、总控制器、行走速度检测传感器和皮带转速控制阀,其中,找平系统包括深度控制器和左右拉绳传感器,深度控制器输出的深度值是依据左右拉绳传感器反馈的路面状态计算得到的;深度控制器将计算得到的深度值传输给总控制器,总控制器基于找平系统中深度控制器的输出值和行走速度检测传感器检测的实际行走速度向皮带转速控制阀输出速度控制信号。参见图3所示的铣刨机的总控制器对集卸料皮带的转速控制方法流程图,该方法包括以下步骤:
步骤S302,铣刨机的总控制器根据设定铣刨深度计算皮带(即上述集卸料皮带)速度的初始值;
步骤S304,上述总控制器判断深度控制器输出的深度值是否大于深度阈值Q1,如果是,执行步骤S306;如果否,总控制器继续监测深度控制器的输出深度值,然后再执行本步骤;
本实施例的总控制器可以依据该深度值初步判断是否调整皮带的转速;步骤S306,上述总控制器获取支腿的升降量;具体地,本实施例根据深度控制器输出的深度值计算支腿升降量;
步骤S308,上述总控制器将支腿升降量结合铣刨机行走控制量(即上述行走速度)计算皮带速度控制量。
其中,上述Q1和Q2在本实施例中定义为皮带速度控制的灵敏度,Q1对应于深度控制器的输出量,Q2对应于皮带的速度变化量;V为当前铣刨深度时的标准速度控制量,V1为实时速度控制量,这些控制量都保存在总控制器中。
步骤S308中的计算方法如下:
设W为铣刨宽度,L为皮带的带载能力(单位:m3/s),设定的铣刨深度值为h,在该深度值下平地铣刨时的工作速度为Vs(m/s);左支腿升降量为△hl,右支腿升降量为△hr,实际工作速度Vr(m/s)。由以上可得出:
每秒的理想铣刨量,即上述预先设定的铣刨速度Ms=W*h*Vs;
每秒的实际铣刨量,即上述实际铣刨速度Mr=W*[h+(△hl+△hr)/2]*Vr;
每秒的铣刨变化量,即上述铣刨速度变化量△M=Mr-Ms;
皮带的排料速度控制量△V=△M/L;
△V即为该系统的皮带速度控制量,可通过该值来直接控制皮带的转速,也可以得到该值后,再执行下述步骤:上述总控制器判断当前集卸料皮带的速度控制量△V与标准速度控制量V的差的绝对值是否大于速度量调节阈值Q2,如果是,使用△V调节皮带的速度,如果否,返回步骤S304,等待下一个速度控制量。
其中,上述Q1和Q2在本实施例中定义为皮带速度控制的灵敏度,Q1对应于深度控制器的输出量,Q2对应于皮带的速度变化量;V为当前铣刨深度时的标准速度控制量,V1为实时速度控制量,这些控制量都保存在总控制器中。
对应于上述方法,本发明实施例还提供了一种铣刨机的排料速度控制设备,该设备可以是上述铣刨机中的总控制器,参见图4,该设备可以包括以下装置:
实际铣刨速度获取装置42,用于获取铣刨机的实际铣刨速度;
皮带转速控制装置44,用于根据实际铣刨速度获取装置42获取的实际铣刨速度控制集卸料皮带的转速。
本实施例的设备通过实际铣刨速度控制集卸料皮带的转速,能够及时地确定废料量的变化,尽快地调整集卸料皮带的转速,使铣刨机的排料速度与铣刨机的排料量向匹配,解决了料位传感器检测的铣刨废料量不准确,导致集卸料皮带的转速控制不合适的问题,提高了设备的工作效率和设备作业的安全性。
其中,实际铣刨速度获取装置包括:参量获取单元,用于获取铣刨机的实际铣刨深度和铣刨机的实际行走速度;实际铣刨速度确定单元,用于根据参量获取单元获取的实际铣刨深度和实际行走速度确定铣刨机的实际铣刨速度。
优选地,上述皮带转速控制装置包括:铣刨速度变化量获取单元,用于将实际铣刨速度与预先设定的铣刨速度作差,得到铣刨速度变化量;速度控制量确定单元,用于根据铣刨速度变化量获取单元获取的铣刨速度变化量和集卸料皮带的带载能力确定集卸料皮带的速度控制量;皮带转速控制单元,用于使用速度控制量确定单元确定的集卸料皮带的速度控制量控制集卸料皮带的转速。
上述实际铣刨速度获取装置包括:速度设置单元,用于设置实际铣刨速度Mr=W*[h+(△hl+△hr)/2]*Vr;其中,W为铣刨宽度;h为设定的铣刨深度值;△hl为左支腿升降量;△hr为右支腿升降量;Vr为铣刨机的实际行走速度;相应地,上述皮带转速控制装置包括:速度控制量设置单元,用于设置集卸料皮带的排料速度控制量△V=△M/L,其中,L为集卸料皮带的带载能,△M=Mr-Ms;Ms为预先设定的铣刨速度,Ms=W*h*Vs;Vs为在深度为h,且平地铣刨时设定的铣刨机的行走速度;转速控制单元,用于使用速度控制量设置单元设置的△V控制集卸料皮带的转速。
对应于上述方法和设备,本实施例还提供了一种铣刨机的排料速度控制系统,该系统包括:总控制器,该总控制器包括上述排料速度控制设备,例如图4所示的设备结构示意图。
参见图5所示的铣刨机的排料速度控制系统的具体结构框图,该系统包括:总控制器40,该总控制器40的主要功能上面已经介绍,这里不再赘述,另外,该系统还包括:
左拉绳传感器52,用于检测铣刨机的左支腿当前作业的路面状况,并反馈检测结果;
右拉绳传感器54,用于检测铣刨机的右支腿当前作业的路面状况,并反馈检测结果;
深度控制器56,用于接收左拉绳传感器52和右拉绳传感器54反馈的检测结果,根据检测结果计算深度值,将深度值发送给总控制器40;
相应地,总控制器40用于根据深度控制器56发送的深度值计算左支腿和右支腿的升降量。
另外,上述系统还可以再包括行走速度检测传感器58,用于检测铣刨机的实际行走速度,并将检测的结果反馈给上述总控制器40。
对应于上述方法、设备和系统,本发明实施例还提供了一种铣刨机,包括上述排料速度控制设备。
上述实现方式中可采取在支腿上增加两个位移传感器,直接测量支腿的升降量,使总控制器更能得到准确的支腿的升降量。同时,上述方式也可在铣刨机上安装速度传感器,实时测量铣刨机的运行速度(即上述行走速度)。
从以上的描述中,可以看出本发明上述的实施例没有采取增加传感器即可调整皮带的速度,在效益上降低了产品的成本,在技术上减少了元器件即降低了产品的故障率,使得系统更加可靠。同时,现有技术中的物料传感器并不能准确的分析出废料的积压状况,以上实施例通过间接测量并结合数学分析出废料积压状况,该方式更科学,更精确。
显然,本领域的技术人员应该明白,上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现,它们可以集中在单个的计算装置上,或者分布在多个计算装置所组成的网络上,可选地,它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现,从而,可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行,并且在某些情况下,可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤,或者将它们分别制作成各个集成电路模块,或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样,本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种铣刨机的排料速度控制方法,其特征在于,包括:
获取铣刨机的实际铣刨速度;
根据所述实际铣刨速度控制集卸料皮带的转速,包括:将所述实际铣刨速度与预先设定的铣刨速度作差,得到铣刨速度变化量;根据所述铣刨速度变化量和所述集卸料皮带的带载能力确定所述集卸料皮带的速度控制量;使用所述集卸料皮带的速度控制量控制所述集卸料皮带的转速。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,获取铣刨机的实际铣刨速度包括:
获取所述铣刨机的实际铣刨深度和所述铣刨机的实际行走速度;
根据所述实际铣刨深度和所述实际行走速度确定所述铣刨机的实际铣刨速度。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,根据所述实际铣刨深度和所述实际行走速度确定所述铣刨机的实际铣刨速度之前,所述方法还包括:
根据所述实际铣刨深度或所述实际行走速度判断是否需要调整集卸料皮带的转速;
如果是,执行所述根据所述实际铣刨深度和所述实际行走速度确定所述铣刨机的实际铣刨速度的步骤。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述使用所述集卸料皮带的速度控制量控制所述集卸料皮带的转速的步骤之前,所述方法还包括:
将所述集卸料皮带的速度控制量与标准速度控制量进行比较;
如果所述集卸料皮带的速度控制量与所述标准速度控制量的差的绝对值大于预设的速度量调节阈值,执行所述使用所述集卸料皮带的速度控制量控制所述集卸料皮带的转速的步骤。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,
获取铣刨机的实际铣刨速度包括:设置实际铣刨速度Mr=W*[h+(△hl+△hr)/2]*Vr;其中,W为铣刨宽度;h为设定的铣刨深度值;△hl为左支腿升降量;△hr为右支腿升降量;Vr为所述铣刨机的实际行走速度;
根据所述实际铣刨速度控制集卸料皮带的转速包括:设置集卸料皮带的排料速度控制量△V=△M/L,其中,L为所述集卸料皮带的带载能力,铣刨速度变化量△M=Mr-Ms;Ms为预先设定的铣刨速度,Ms=W*h*Vs;Vs为在深度为h,且平地铣刨时设定的所述铣刨机的行走速度;使用△V控制集卸料皮带的转速。
6.一种铣刨机的排料速度控制设备,其特征在于,包括:
实际铣刨速度获取装置,用于获取铣刨机的实际铣刨速度;
皮带转速控制装置,用于根据所述实际铣刨速度获取装置获取的所述实际铣刨速度控制集卸料皮带的转速,包括:
铣刨速度变化量获取单元,用于将所述实际铣刨速度与预先设定的铣刨速度作差,得到铣刨速度变化量;
速度控制量确定单元,用于根据所述铣刨速度变化量获取单元获取的所述铣刨速度变化量和所述集卸料皮带的带载能力确定所述集卸料皮带的速度控制量;
皮带转速控制单元,用于使用所述速度控制量确定单元确定的所述集卸料皮带的速度控制量控制所述集卸料皮带的转速。
7.根据权利要求6所述的设备,其特征在于,所述实际铣刨速度获取装置包括:
参量获取单元,用于获取所述铣刨机的实际铣刨深度和所述铣刨机的实际行走速度;
实际铣刨速度确定单元,用于根据所述参量获取单元获取的所述实际铣刨深度和所述实际行走速度确定所述铣刨机的实际铣刨速度。
8.根据权利要求6所述的设备,其特征在于,
所述实际铣刨速度获取装置包括:速度设置单元,用于设置实际铣刨速度Mr=W*[h+(△hl+△hr)/2]*Vr;其中,W为铣刨宽度;h为设定的铣刨深度值;△hl为左支腿升降量;△hr为右支腿升降量;Vr为所述铣刨机的实际行走速度;
所述皮带转速控制装置包括:速度控制量设置单元,用于设置集卸料皮带的排料速度控制量△V=△M/L,其中,L为所述集卸料皮带的带载能力,铣刨速度变化量△M=Mr-Ms;Ms为预先设定的铣刨速度,Ms=W*h*Vs;Vs为在深度为h,且平地铣刨时设定的所述铣刨机的行走速度;转速控制单元,用于使用所述速度控制量设置单元设置的△V控制集卸料皮带的转速。
9.一种铣刨机的排料速度控制系统,其特征在于,包括:总控制器;所述总控制器包括权利要求6至8中任意一项所述排料速度控制设备。
10.根据权利要求9所述的系统,其特征在于,所述系统还包括:
左拉绳传感器,用于检测所述铣刨机的左支腿当前作业的路面状况,并反馈检测结果;
右拉绳传感器,用于检测所述铣刨机的右支腿当前作业的路面状况,并反馈检测结果;
深度控制器,用于接收所述左拉绳传感器和所述右拉绳传感器反馈的检测结果,根据所述检测结果计算深度值,将所述深度值发送给所述总控制器;
行走速度检测传感器,用于检测所述铣刨机的实际行走速度,并将检测结果反馈给所述总控制器;
所述总控制器用于根据所述深度控制器发送的深度值结果计算所述左支腿和所述右支腿的升降量。
11.一种铣刨机,其特征在于,包括:权利要求9至10中任一项所述的系统。
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