CN110409122A - 洗衣机及其不平衡检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例涉及一种洗衣机及其不平衡检测方法,更具体地,涉及一种能够在驱动单元的整个转速周期内检测洗衣机的不平衡的洗衣机及其不平衡检测方法。在一个实施例中,洗衣机包括:旋转桶的驱动单元;控制单元,其控制洗衣机的水化操作,并计算由感测单元感测到的驱动单元的实际速度值与由控制单元对驱动单元的旋转操作所指令的参考速度值之间的差;感测单元,其连续地感测驱动单元的转速;以及确定单元,其基于来自控制单元和感测单元的信息确定洗衣机在整个速度周期内是否不平衡。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年4月30日提交的韩国专利申请号10-2018-0049729的优先权,其全部内容通过引用合并于此。
技术领域
本发明实施例涉及一种洗衣机及其不平衡检测方法,更具体地,涉及一种洗衣机及其不平衡检测方法和设备,其能够在洗衣机运行期间检测洗衣机的不平衡。
背景技术
洗衣机是一种通过在混合有洗涤剂和洗涤水的衣物上运行洗涤、漂洗和高速脱水循环来洗涤衣物的电器。
在脱水循环期间,洗涤后的衣物可能有时会沿着洗涤桶的内表面不均匀地分布。这种不平衡可能导致桶晃动,从而产生噪音。此外,不平衡也可能导致衣物起皱和脱水循环效率下降,这两种情况都对消费者不利。
因此,需要一种确定不平衡的方法。例如,有一种方法是使用随洗衣机提供的单独开关,其中,当桶晃动时按下开关,使脱水过程终止,以停止与不平衡桶相关的问题。
图1是示出用于不平衡检测的驱动单元的转速与时间之间关系的图。
参见图1,作为不平衡检测的实例,有一种方法:可以连续增加电机的转速(rpm),然后在不平衡检测周期期间保持转速恒定,然后通过在检测周期期间检测驱动单元中的速度变化来确定是否发生不平衡。由于在检测周期期间驱动单元保持恒定速度,因此在此周期期间任何检测到的速度变化都将归因于不平衡。更详细地,首先增加转速,然后在如UB1所示的第一不平衡检测周期期间保持转速恒定。在此,当不再检测到不平衡时,再次增加驱动单元的转速。之后,在第二不平衡检测周期UB2期间保持转速恒定,并再次确定是否发生不平衡。也就是说,不平衡是以使用离散检测周期的逐步方法来确定的。
然而,这种检测方法存在的问题在于,它增加了洗衣机的成本,并且由于附加的开关配置,它在不平衡检测中只提供了低可靠性。此外,这种检测方法进一步存在的问题在于,只能在特定的周期检测到不平衡,因此在相应的周期之前或之后不能检测到不平衡,这通常导致脱水过程花费的时间比需要的时间长。也就是说,上述方法在不平衡确定方面存在不足。
为了解决这些问题,需要一种洗衣机及其不平衡检测方法,其能够更有效地检测不平衡的发生。
发明内容
因此,本发明的实施例是在考虑现有技术中发生的上述问题的基础上做出的,因此本发明的目的是提供一种洗衣机及其不平衡检测方法,其能够在脱水循环期间检测在驱动单元的整个转速周期内是否发生不平衡。
此外,一个目的是提供一种洗衣机及其不平衡检测方法,其能够显著缩短在不需要不平衡检测周期的情况下脱水循环所需的时间,从而使驱动单元的转速在脱水循环期间保持恒定。
此外,本发明的另一个目的是提供一种洗衣机及其不平衡检测方法,其即使在不平衡检测周期期间、甚至在相应的检测周期之前和之后的周期内都能检测不平衡,从而提高检测精度。
此外,本发明的另一个目的是提供一种洗衣机及其不平衡检测方法,其能够仅使用一个可变带通滤波器检测速度脉动,使得在检测任何不平衡时可以显著降低计算负载。
此外,本发明的另一个目的是提供一种洗衣机及其不平衡检测方法,其能够通过将驱动单元的机械角频率与可变带通滤波器的带宽同步来检测整个速度周期内的不平衡。
此外,本发明的另一个目的是提供一种洗衣机及其不平衡检测方法,其消除了任何噪声分量,同时,通过获得速度脉动值的绝对值,容易地确定是否发生不平衡,并将产生的绝对值输入到低通滤波器,以执行平滑操作。
为了实现上述目的,本发明的实施例可以根据以下方式实施。
根据本发明的一个实施例,所描述的洗衣机包括:旋转桶的驱动单元;控制单元,其操作为控制洗衣机的水化操作,并计算由感测单元感测到的驱动单元的实际速度值与由控制单元对驱动单元的旋转操作所指令的参考速度值之间的差;感测单元,其连续地感测驱动单元的转速;以及确定单元,其操作为基于来自控制单元和感测单元的信息确定洗衣机在整个速度周期内是否不平衡。
根据本发明的另一个实施例,确定单元可以包括:速度脉动确定单元,其操作为基于(由感测单元感测到的)驱动单元的实际速度值与由控制单元对驱动单元的旋转操作所指令的参考速度值之间的差来确定速度脉动值;处理单元,其将从速度脉动确定单元确定的速度脉动值转换成正值,从而导出中间不平衡值;以及转换值平滑单元,其操作为对中间不平衡值执行平滑操作,并以类似于直流分量的方式处理它们,从而导出不平衡值。
根据本发明的另一个实施例,速度脉动确定单元可以包括可变带通滤波器,以在整个速度周期内确定速度脉动值。
根据本发明的另一个实施例,速度脉动确定单元可以使驱动单元的机械角频率与可变带通滤波器的带宽同步。
根据本发明的另一个实施例,处理单元可以获得从速度脉动确定单元输出的速度脉动值的绝对值,从而将速度脉动值转换成正值。
根据本发明的另一个实施例,转换值平滑单元可以包括低通滤波器。
根据本发明的另一个实施例,洗衣机可以将产生的不平衡值与预定的参考不平衡值进行比较,并当产生的不平衡值等于或大于预定的参考不平衡值时确定是否发生不平衡。
根据本发明的另一个实施例,当不平衡确定单元确定在洗衣机中不发生不平衡时,控制单元可以连续地增加驱动单元的转速,而不需要不平衡检测周期(其中驱动单元的转速保持恒定)。
根据本发明的一个实施例,一种洗衣机的不平衡检测方法包括:允许驱动单元在洗衣机脱水循环期间根据控制单元的参考速度值执行旋转操作;当驱动单元旋转时,允许感测单元连续地感测驱动单元的转速;计算参考速度值与从感测单元确定的实际速度值之间的差,以将计算结果提供给确定单元;并且将所述差输入到速度脉动确定单元,以确定速度脉动。
根据本发明的另一个实施例,速度脉动确定单元可以包括可变带通滤波器。
根据本发明的另一个实施例,速度脉动确定单元可以使驱动单元的机械角频率与可变带通滤波器的带宽同步。
根据本发明的另一个实施例,所述方法可以进一步包括:获得将要转换成正数值的所有速度脉动值的绝对值,从而导出中间不平衡值;对要以类似于直流分量的方式处理的中间不平衡值执行平滑操作,从而导出产生的不平衡值。
根据本发明的另一个实施例,中间不平衡值可以输入到低通滤波器,并且可以经受平滑操作,从而导出产生的不平衡值。
根据本发明的另一个实施例,所述方法可以进一步包括:当所产生的不平衡值等于或大于参考不平衡值时,确定发生不平衡,并响应该不平衡,控制单元发出指令,以降低驱动单元的驱动速度或停止驱动单元的驱动;并且当所产生的不平衡值小于参考不平衡值时,连续地执行脱水操作。
根据本发明的另一个实施例,所述方法可以进一步包括在驱动单元的整个速度周期内重复执行所有步骤。
根据本发明的另一个实施例,所述方法可以进一步包括在洗衣机中不发生不平衡时,连续地增加驱动单元的转速,而不需要不平衡检测周期(其中驱动单元的转速保持恒定)。
根据上述配置和步骤,本发明的实施例具有以下优点。
本发明的实施例具有的优点是,在脱水循环期间检测在整个速度周期内是否发生不平衡。
此外,本发明实施例的优点是,显著缩短总的脱水时间,同时排除了对不平衡检测周期的任何需要,因此在脱水循环期间驱动单元的转速保持恒定。
此外,当存在不平衡检测周期时,本发明实施例的优点是,即使在相应检测周期之前和之后的周期内也能检测不平衡,从而能够提高检测精度。
此外,本发明实施例的优点是,仅使用一个可变带通滤波器检测速度脉动,使得在检测不平衡时可以显著减少计算负载。
此外,本发明实施例的优点是,通过使驱动单元的机械角频率与可变带通滤波器的带宽同步来检测整个速度周期内的不平衡。
此外,本发明实施例的优点是,通过获得速度脉动值的绝对值并将产生的绝对值输入到低通滤波器以执行平滑操作来消除噪声分量,同时容易地确定是否发生不平衡。
附图说明
当结合附图从以下具体实施方式中将更清楚地理解本发明的以上和其他目的、特征和其他优点,其中:
图1是示出用于不平衡检测的驱动单元的转速的图;
图2是示出驱动单元的根据控制单元的指令的参考转速与实际转速的比较的图;
图3是根据本发明一个实施例的洗衣机电器的框图;
图4是根据图3的确定单元的框图;以及
图5是示出根据本发明一个实施例的洗衣机电器的不平衡检测方法的流程图。
具体实施方式
下文将参考附图详细描述本发明的实施例。本发明的实施例可以多种形式进行修改,并且本发明的范围不应解释为限于以下实施例,而应基于权利要求中所述的事项进行解释。此外,仅提供本实施例作为向本领域技术人员更充分地说明本发明的参考。
图2是示出驱动单元的根据控制单元的指令的参考转速与实际转速的比较的图;图3是根据本发明一个实施例的洗衣机的框图;并且图4是根据图3的确定单元的框图。
下文将参考附图详细描述根据本发明实施例的洗衣机(或电器)。
参见图2和图3,根据本发明实施例的洗衣机包括:用于控制洗衣机整体操作的控制单元10;用于旋转桶(未示出)的驱动单元20;用于感测驱动单元20的实际速度的感测单元30;以及用于基于来自控制单元10和感测单元30的信息确定在洗衣机中是否发生不平衡的确定单元40。
控制单元10配置为控制洗衣机的整体操作,并例如控制驱动单元20的转速。以下有关信息被提供给确定单元40:驱动单元20的实际速度值ω1(如由以下所述的感测单元30感测到的)与对驱动单元20的旋转操作所指令的参考速度值ω2之间的速度差。
驱动单元20可以具有可旋转滚筒(未示出)和/或桶的已知的各种配置,并且在一个实施例中,驱动单元可以优选地是永磁同步电机(PMSM)。根据由控制单元10控制的转速,驱动单元20驱动固定在例如滚筒上的驱动轴,使得连接到驱动轴上的滚筒可以围绕驱动轴旋转。此外,驱动单元20可以设置在滚筒或桶的一侧,或者可以设置在许多其他公知的位置中的任何一个。
感测单元30配置为根据驱动单元20的旋转次数提供速度信号。将速度信号提供给控制单元和/或确定单元40。也就是说,由感测单元30测量的速度信号对应于驱动单元20实际旋转的实际速度值,而不是如由控制单元10所指令的希望的转速值。相应地,当洗衣机烘干衣物时,感测单元30感测驱动单元20的旋转次数。更优选地,实时连续地感测驱动单元20的旋转次数。
感测单元30也可以是公知的各种配置中的任何一种,并且在一个实施例中可以例如是霍尔传感器。
参见图2和图3,确定单元40配置为基于来自控制单元10和感测单元30的信息确定在洗衣机中是否发生不平衡。
通常情况下,在使用来自高速旋转的桶(未示出)的离心力的脱水循环期间,可能会发生不平衡状态,在不平衡状态中,在放置在桶中的衣物不均匀地分布。在这种情况下,不平衡会导致桶由于其旋转而晃动,从而可能对驱动单元20和洗衣机本身造成机械损坏,同时产生很大的噪音。不平衡还使得桶在脱水循环期间难以高速旋转。此外,经常导致衣物起皱。因此,为了避免这些问题,有必要确定洗衣机是否不平衡。
根据相关背景技术,在增加驱动单元的电机转速之后,在离散的不平衡检测周期(例如)UB1和UB2测量该转速,其中在特定的周期内转速保持恒定,然后可以基于任何测量的速度变化来检测不平衡(见图1)。
根据相关背景技术的确定方法存在的问题在于,因为仅在特定周期内可以检测到不平衡,所以很难立即确定不平衡,并且很难对检测周期之前或之后发生不平衡的情况立即作出响应。因此,根据相关背景技术,很难完全解决由于不平衡造成的机械损伤问题,也不可能立即作出响应,从而增加了脱水循环所需的时间。
为了解决这些问题,根据本发明实施例的洗衣机包括确定单元40,所述确定单元40检测在整个速度周期内是否发生不平衡,从而能够立即对其作出响应。
根据本发明实施例,确定单元40可以包括速度脉动确定单元410、处理单元430、转换值平滑单元450和不平衡确定单元470。
在详细描述确定单元40之前,应注意的是,确定单元40可以具有与控制单元10相同的配置,或者可以是独立配置,并且独立配置仅是示例性的,而不限制本发明的范围。
参见图3和图4,速度脉动确定单元410基于关于驱动单元20的实际速度值ω1(如由感测单元30感测到的)与对驱动单元20的旋转操作所指令的参考速度值ω2之间的差的信息来确定速度脉动值U1。速度脉动确定单元410可以例如是带通滤波器(BPF)。此外,更优选的是,该滤波器是可变带通滤波器。为了检测整个速度周期内的不平衡,驱动单元20的机械角频率(一个实施例中的PMSM)可以与速度脉动确定单元410的带通滤波器的带宽同步。
通过以这种方式使用可变带通滤波器测量速度脉动值U1,有可能检测整个速度周期内的不平衡,因此不需要离散检测周期。
此外,如上述相关背景技术中所述,增加驱动单元的转速以促进衣物移动到旋转桶的内表面,然后在特定的不平衡检测周期内保持转速恒定,在此期间检测不平衡。当在检测周期UB1期间未检测到不平衡时,驱动单元的转速再次增加。然后,在不平衡检测周期UB2期间再次保持转速恒定,在此期间可以确定不平衡(见图1)。
在这种情况下,需要与不平衡检测周期的数量一样多的带通滤波器(或高通滤波器)。也就是说,参见图1,根据两个检测周期(例如UB1和UB2),需要两个滤波器。因此,不可避免地增加总运行负荷。
为了解决这一问题,根据本发明实施例的洗衣机包括可变带通滤波器,其运行不考虑不平衡检测周期的数量。此外,可以仅由一个带通滤波器检测不平衡,从而有利于降低运行负荷。此外,控制单元10不断增加驱动单元20的转速,从而有可能在整个速度周期内瞬间确定不平衡,而无需单独的不平衡检测周期。
处理单元430通过将由速度脉动确定单元410确定的所有速度脉动值U1转换成正数而输出中间不平衡值U2。例如,可以以获得速度脉动值U1的绝对值的方式导出正数转换。
转换值平滑单元450配置为使得转换成正数的中间不平衡值U2经受平滑操作,以类似于直流分量的方式被处理,从而导出由此产生的不平衡值U3。例如,转换值平滑单元450可以是低通滤波器(LPF)。因此,可以去除大于截止频率的大部分频率,从而去除噪声分量并改进计算。
不平衡确定单元470配置为基于所产生的不平衡值U3确定在洗衣机中是否发生不平衡。例如,在确定单元40中预设参考不平衡值Uref。当产生的不平衡值U3等于或大于参考不平衡值Uref时,不平衡确定单元470向控制单元10提供相应的结果信息,由此控制单元10可以命令驱动单元20降低驱动速度或停止驱动。
相反,当产生的不平衡值U3小于参考不平衡值Uref时,可以连续地执行脱水操作。
图5是示出根据本发明实施例的洗衣机的不平衡检测方法的流程图。
下文将参考附图详细描述洗衣机的不平衡检测方法。
参见图5,当洗衣机处于脱水循环时,控制单元10控制驱动单元20的转速,使得驱动单元20执行旋转操作(S110)。
当驱动单元20旋转时,感测单元30连续地感测驱动单元20的转速,并向控制单元10提供相应的信息(S120)。
之后,控制单元10连续地计算驱动单元20指令的参考速度值ω2与从感测单元30提供的实际速度值ω1之间的差。然后,控制单元10向确定单元40提供计算的结果(S130)。应当注意的是,控制单元10可以具有与如以上所描述的确定单元40相同的配置。
确定单元40将从控制单元10提供的值输入到速度脉动确定单元410(例如,可变带通滤波器),从而输出速度脉动值U1(S140)。在此,驱动单元20的机械角频率与可变带通滤波器的带宽同步。因为有可能通过利用可变带通滤波器检测整个速度周期内的不平衡,所以有可能在不需要单独的不平衡检测周期的情况下连续地增加驱动单元20的速度,从而显著缩短脱水时间。此外,即使存在驱动单元20的速度恒定的不平衡检测周期,也有可能使用本发明的实施例在相应的检测周期之前和/或之后确定是否发生不平衡,从而能够对任何检测到的不平衡立即作出响应。
继续,处理单元430将所有速度脉动值U1转换成正数,并且优选地获得所有速度脉动值U1的绝对值,以导出中间不平衡值U2,从而改进整体计算(S150)。
之后,中间不平衡值U2经受平滑操作,以类似于直流分量的方式被处理(S160)。例如,产生的不平衡值U3是通过将中间不平衡值U2输入到低通滤波器导出的,由此可以去除噪声分量,并可以将正弦波处理为直流分量。
通过将产生的不平衡值U3与预定的参考不平衡值Uref进行比较,有可能确定在洗衣机中是否发生不平衡(S170)。
最后,当产生的不平衡值U3等于或大于预定的参考不平衡值Uref时,确定发生不平衡,使得控制单元10降低驱动单元20中的驱动速度或停止驱动单元20中的驱动(S180)。之后,操作返回到重启步骤或步骤S110,并且在整个速度周期内连续地执行上述步骤。
相反,当参考不平衡值Uref小于参考不平衡值Uref时,由于未检测到不平衡,连续地执行脱水操作(S190)。之后,处理返回到重启步骤或步骤S110,并且在整个速度周期内连续地执行上述步骤。
上述详细说明示出了本发明。此外,上述内容旨在示出和解释本发明的优选实施例,并且本发明可以用于各种其他组合、修改和环境中。也就是说,有可能改变或修改本说明书中公开的发明概念的范围、本发明的公开范围和等效范围和/或本发明的技能或知识。上述实施例示出了实现本发明技术构思的最佳方式,并且可以在本发明的具体应用和用途中作出各种修改。因此,本发明的详细描述并不旨在将本发明限制于公开的实施例。
Claims (20)
1.一种洗衣机,包括:
驱动单元,所述驱动单元操作为旋转桶;
控制单元,所述控制单元操作为通过计算由感测单元感测到的驱动单元的实际速度值与由所述控制单元对所述驱动单元的旋转操作所指令的参考速度值之间的差来控制所述洗衣机的循环;
感测单元,所述感测单元操作为连续地感测所述驱动单元的转速;以及
确定单元,所述确定单元操作为基于来自所述控制单元和所述感测单元的信息确定在整个速度周期内的任何时间是否存在不平衡状态。
2.如权利要求1所述的洗衣机,其中,所述确定单元包括:
速度脉动确定单元,所述速度脉动确定单元操作为基于由所述感测单元感测到的所述驱动单元的实际速度值与由所述控制单元对所述驱动单元的旋转操作所指令的参考速度值之间的差来确定速度脉动值;
处理单元,所述处理单元操作为将从所述速度脉动确定单元确定的速度脉动值转换成正值,其中,所述正值是导出的中间不平衡值;以及
转换值平滑单元,所述转换值平滑单元操作为通过以类似于直流分量的方式处理所述中间不平衡值对所述中间不平衡值执行平滑操作,其中,所述转换值平滑单元操作为导出产生的不平衡值。
3.如权利要求2所述的洗衣机,其中,所述速度脉动确定单元包括可变带通滤波器,以在整个速度周期内确定所述速度脉动值。
4.如权利要求3所述的洗衣机,其中,所述速度脉动确定单元操作为使所述驱动单元的机械角频率与所述可变带通滤波器的带宽同步。
5.如权利要求2所述的洗衣机,其中,所述处理单元操作为将绝对值函数应用于从所述速度脉动确定单元输出的速度脉动值,以将所述速度脉动值转换成正值。
6.如权利要求2所述的洗衣机,其中,所述转换值平滑单元包括低通滤波器。
7.如权利要求2所述的洗衣机,其中,所述确定单元进一步操作为将所述产生的不平衡值与预定的参考不平衡值进行比较,并确定当所产生的不平衡值等于或大于所述预定的参考不平衡值时是否发生不平衡状态。
8.如权利要求7所述的洗衣机,其中,在不使用为了不平衡检测所述驱动单元的转速保持恒定的不平衡检测周期的情况下,所述控制单元在整个速度周期内连续地增加所述驱动单元的转速。
9.一种洗衣机的不平衡检测方法,所述方法包括:
在所述洗衣机的脱水循环期间,根据由控制单元提供的参考速度值控制驱动单元,以执行旋转操作;
使用感测单元,当所述驱动单元在旋转操作期间旋转时,连续地感测所述驱动单元的实际转速值;
计算所述参考速度值与从所述感测单元确定的实际速度值之间的差,并将计算结果提供给速度脉动确定单元;并且
基于所述计算结果,使用所述速度脉动确定单元确定速度脉动。
10.如权利要求9所述的方法,其中,所述使用所述速度脉动确定单元确定速度脉动包括所述速度脉动确定单元使用可变带通滤波器确定速度脉动。
11.如权利要求10所述的方法,其中,所述使用所述速度脉动确定单元确定速度脉动包括使所述驱动单元的机械角频率与所述可变带通滤波器的带宽同步。
12.如权利要求9所述的方法,进一步包括:
获取将要转换成正值的所有速度脉动值的绝对值,以导出中间不平衡值;并且
以类似于直流分量的方式对所述中间不平衡值执行平滑操作,以导出产生的不平衡值。
13.如权利要求12所述的方法,其中,根据所述平滑操作将所述中间不平衡值输入到低通滤波器,以导出所述产生的不平衡值。
14.如权利要求12所述的方法,进一步包括:
当产生的不平衡值等于或大于参考不平衡值时,确定发生不平衡;
响应所述不平衡,使用所述控制单元向所述驱动单元发出指令,以降低所述驱动单元的驱动速度或停止驱动;并且
当所述产生的不平衡值小于所述参考不平衡值时,连续地执行脱水循环。
15.如权利要求14所述的方法,其中,在所述驱动单元的整个速度周期内重复地执行所述确定发生不平衡。
16.如权利要求10所述的方法,进一步包括:
在不使用所述驱动单元的转速保持恒定的任何不平衡检测周期的情况下,连续地增加所述驱动单元的转速。
17.一种具有不平衡检测的洗衣机,所述洗衣机包括:
桶;
驱动单元,所述驱动单元操作为旋转所述桶;
感测单元,所述感测单元操作为连续地感测所述驱动单元的实际转速;
控制单元,所述控制单元操作为通过向所述驱动单元发送参考速度值来控制所述驱动单元,所述控制单元进一步操作为计算由所述感测单元感测到的所述驱动单元的实际速度值与由所述控制单元所指令的参考速度值之间的差;以及
确定单元,所述确定单元操作为基于来自所述控制单元和所述感测单元的信息确定在整个速度周期内的任何时间的不平衡状态,而无需所述驱动单元保持恒定的转速。
18.如权利要求17所述的洗衣机,其中,所述确定单元包括:
速度脉动确定单元,所述速度脉动确定单元操作为基于由所述感测单元感测到的所述驱动单元的实际速度值与由所述控制单元对所述驱动单元的旋转操作所指令的参考速度值之间的差来确定速度脉动值;
处理单元,所述处理单元操作为将从所述速度脉动确定单元确定的速度脉动值转换成正值,其中,所述正值是导出的中间不平衡值;以及
转换值平滑单元,所述转换值平滑单元操作为通过以类似于直流分量的方式处理所述中间不平衡值对所述中间不平衡值执行平滑操作,其中,所述转换值平滑单元操作为导出产生的不平衡值。
19.如权利要求18所述的洗衣机,其中,所述速度脉动确定单元包括可变带通滤波器,以在整个速度周期内确定所述速度脉动值。
20.如权利要求19所述的洗衣机,其中,所述速度脉动确定单元操作为使所述驱动单元的机械角频率与所述可变带通滤波器的带宽同步。
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