CN111316176A - 用于操作农业机械的用户终端的方法以及农业机械 - Google Patents

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CN111316176A CN201880062352.6A CN201880062352A CN111316176A CN 111316176 A CN111316176 A CN 111316176A CN 201880062352 A CN201880062352 A CN 201880062352A CN 111316176 A CN111316176 A CN 111316176A
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Abstract

本公开涉及一种用于操作农业机械的用户终端(7)的方法，包括：将用户终端(7)设置在农业机械的控制系统(3)中，用户终端(7)连接至电源并且被配置为通过控制总线(6)将控制信号传输至农业机械的功能元件(10a；10b)；在用户终端先前关闭一段时间之后启用用户终端(7)的操作包括：启用用户终端(7)的用户控制操作模式；运行用户终端(7)中的软件应用；启用用户终端(7)的显示设备；并且启用控制总线(6)，由此在总线控制模式下操作控制总线(6)，使得通过控制总线(6)传输控制信号；在用户控制操作模式下控制农业机械的功能元件(10a；10b)中的一个的操作；响应于用户输入，生成当前控制信号；通过控制总线(6)将当前控制信号传输至被分配给功能元件(10a；10b)中的一个的控制单元；并且根据当前控制信号操作功能元件(10a；10b)；禁用用户终端(7)的用户控制操作模式并且启用待机操作模式，包括：继续运行用户终端(7)中的一个或全部软件应用；禁用用户终端(7)的显示设备；并且禁用控制总线(6)；并且重新启用用户终端(7)的控制操作模式。此外，提供一种农业机械。

Description

用于操作农业机械的用户终端的方法以及农业机械
技术领域
本公开涉及一种用于操作农业机械的用户终端的方法与农业机械。
背景技术
将用户终端被设置为用于接收控制农业机械的功能元件的操作的用户输入的用户接口。例如，在包括拖拉机和由拖拉机拖曳或承载的工具的农业机械中，用户终端可以位于拖拉机中。用户终端设置有包括例如触控式显示器的硬件和软件部件、以及诸如可旋转控制旋钮或操纵杆的额外的输入设备。用户终端连接至农业机械的控制系统。响应于通过用户终端接收用户输入，生成用于控制拖拉机的功能元件和/或工具的操作的控制信号，功能元件连接至用于将控制信号传输至功能部件的控制总线。可以将局部控制单元分配给一个或多个功能元件，局部控制单元连接至用于控制信号传输的数据总线。
在农业机械中的引擎点火之后，存在用于启动用户终端并且启用用户终端的操作模式(允许接收用户输入)的启动过程。
文献US 2015/0366124 A1公开了一种用于控制农业作业车辆的设备接口的布置，包括：作业车辆的控制单元，以控制方式与调整设备接口的位置的外部动力致动器连接；以及便携式计算机，具有输入端和与控制单元无线通信连接并且下载软件的处理器，这使得可以经由处理器和控制单元而通过输入端控制致动器。
发明内容
本公开的目标是提供一种用于操作农业机械的用户终端的方法与农业机械，使得根据本技术领域操作的不同使用情景而改进用户终端的操作。
为解决该问题，提供一种用于分别根据独立权利要求1和12而操作农业机械的用户终端的方法及农业机械。可替代的实施方式是从属权利要求的主题。
根据一方面，提供一种用于操作农业机械的用户终端的方法。方法包括：将用户终端设置在农业机械的控制系统中，用户终端连接至电源并且被配置为通过控制总线将控制信号传输至农业机械中的功能元件；在用户终端先前关闭一段时间之后启用用户终端的操作。启用用户终端的操作包括下列：启用用于操作用户终端的用户控制模式；运行用户终端中的软件应用；启用用户终端的显示设备；并且启用控制总线，由此在允许通过控制总线传输控制信号的总线控制模式下操作控制总线。在用户控制操作模式下控制农业机械的一个功能元件的操作，控制包括下列项：通过用户终端的输入设备接收用于控制一个功能元件的操作的用户输入；响应于用户输入，生成当前控制信号；通过控制总线将当前控制信号传输至被分配给一个功能元件的控制单元；并且根据当前控制信号操作功能元件。禁用用户终端的用户控制操作模式并且启用待机操作模式，该启用包括：继续运行用户终端中的一个或全部软件应用；禁用用户终端的显示设备；并且禁用控制总线，由此防止通过控制总线从用户终端传输控制信号。之后，重新启用用户终端的控制操作模式。
根据又一方面，提供一种农业机械，包括：控制系统；用户终端，设置在控制系统中并且连接至电源；功能控制元件；以及控制总线，设置在控制系统中并且被配置为将控制信号从用户终端传输至功能元件，其中，用户控制系统被配置为根据方法操作用户终端。
具体地，关于用户终端，允许用户终端具有不同的操作模式，以改进农业机械的控制系统的操作。根据当前作业情景，可以开启或关闭农业机械的点火设备。在本技术领域的农业机械的操作过程中，点火设备可以在开启状态与关闭状态之间进行切换。在确定点火设备为关闭状态的情况下，启用用户终端的待机操作模式，与控制操作模式相比较，待机操作模式提供减少或有限的功能。然而，用户终端中的一个或多个软件应用在待机模式下仍运行。为了返回至控制操作模式，这使得在待机模式下关闭的用户终端的附加功能更易于重新被激活。
根据农业机械的当前使用情景，控制操作模式与待机操作模式之间存在切换。
方法可以进一步包括：确定控制系统中的农业机械的点火设备的开启状态；在确定开启状态之后的启动时间内启用用户终端的操作；确定农业机械的点火设备的关闭状态；并且响应于确定为关闭状态，禁用用户终端的控制操作模式并且启用待机操作模式。
启用操作可以包括：在确定开启状态之后的启动时间段内启用用户终端的操作，并且重新启用控制操作模式可以包括：在确定点火设备的重启状态之后的重新启动时间段内重新启用用户终端的控制操作模式，重新启动时间段比启动时间段更短。
重新启动时间段可能比启动时间段短至少70％。在可替代的实施方式中，重新启动时间段可能比启动时间段短至少约80％。
启用用户终端的待机操作模式可以包括：禁用用户终端的输入设备。例如，可以禁用设置在用户终端的显示器上的触控式输入设备及外部输入设备中的至少一种，由此防止用户输入。
禁用控制总线可以包括：在总线控制的OSI(开放式系统互连)层模型内，禁用从数据链路层至物理层的控制信号或消息传输。可以将控制总线设置为CAN总线(控制器局域网协议)。在实施方式中，根据OSI模型，控制总线可以实现为具有物理层、数据链路层、以及应用层。物理层可以提供诸如CAN总线网络的控制总线网络所需的基本硬件，即，ISO 11898电气规范。数据链路层可以负责将消息/信号从节点传输至网络(无误差)。应用层可以提供OSI层模型的上层通信功能。通常，尽管通过软件和/或硬件可以实现其他层，然而，通过硬件实现物理层。在用户终端的待机操作模式下，通过禁用而防止控制信号从用户终端传输至一个功能元件。具体地，防止用户进行控制输入。仍可以启用通过控制总线的功能元件之间的信号传输。在该可替代的实施方式中，连接至控制总线、而非用户终端的控制系统的节点可以提供控制总线的信号传输功能。
禁用显示器可以包括下列中的一项：在用户终端的显示设备上输出待机屏幕；并且关闭用户终端的显示设备的背光照明。待机屏幕可以是显示设备上所呈现的黑色图像。显示设备可以设置有液晶显示器。在待机操作模式下，可以防止显示设备上显示的内容的任意(进一步)更新。
在待机操作模式下，方法可以进一步包括：确定控制系统的待机时间，待机时间指启用用户终端的待机操作模式之后流逝的时间段；确定待机时间超过待机时间极限；并且响应于确定，关闭用户终端。例如，待机时间极限可以为约12h。
设置可以包括：将用户终端设置在农业机械的拖拉机中，拖拉机拖曳或承载工具，其中，将至少一些功能元件设置在工具上。例如，从下列组中可以选择工具：装载车、喷雾器、打捆机、耙、以及割草机。
在可替代的实施方式中，一种用于操作农业机械的用户终端的方法，方法包括：
将用户终端设置在农业机械的控制系统中，用户终端连接至电源并且被配置为通过控制总线将控制信号传输至农业机械的功能元件；
通过供电线以电源提供的电压电平对用户终端施加供电，电压电平是正常操作电压电平；
确定下列中的至少一项：农业机械的点火设备的开启状态与电源通过供电线提供的供电至比最小操作电压电平更小的降低电压电平的压降，最小操作电压电平等于或小于正常操作电压电平并且因点火设备切换至开启状态而引起供电的压降；
响应于确定，通过连接至供电线的升压设备将降低电压电平上升至升压电压电平，升压电压电平至少达到最小操作电压电平；
在点火设备处于开启状态时，通过具有升压电压电平的电源操作用户终端；
确定点火设备的关闭状态与电源通过供电线提供的供电的压降终止中的至少一项，因点火设备切换至关闭状态而引起压降终止；
响应于确定，终止降低电压电平的上升；并且
通过供电线以电源提供的电压电平对用户终端施加供电，电压电平是正常操作电压电平。
在方法中，在点火设备处于开启状态时，操作用户终端可以包括：启用用户终端的用户控制操作模式；运行用户终端中的软件应用；启用用户终端的显示设备；并且启用控制总线，由此在允许通过控制总线传输控制信号的总线控制模式下操作控制总线。
在方法中，操作用户终端可以包括：在用户控制操作模式下控制农业机械的一个功能元件的操作。控制可以包括：通过用户终端的输入设备接收用于控制一个功能元件的操作的用户输入；响应于用户输入，生成当前控制信号；通过控制总线将当前控制信号传输至被分配给一个功能元件的控制单元；并且根据当前控制信号操作功能元件。
在方法中，在点火设备处于关闭状态时，操作用户终端可以包括：启用用户终端的待机操作模式。启用可以包括：继续运行用户终端中的一个或全部软件应用；禁用用户终端的显示设备；并且禁用控制总线，由此防止通过控制总线从用户终端传输控制信号。
在方法中，操作用户终端可以包括：响应于确定关闭状态，禁用用户终端的控制操作模式并且启用待机操作模式。
在方法中，在点火设备处于开启状态时，操作用户终端可以包括：重新启用用户终端的控制操作模式。
方法可以进一步包括：在点火设备处于开启状态时，防止用户终端切换至关闭状态与重启中的至少一项。
方法可以进一步包括：将升压设备设置在用户终端中。
在方法中，升压可以包括：将约2V至4V的降低电压电平上升至约10V至12V的升压电压电平。通常，在可替代的实施方式中，可以对DC电压进行放大。
在可替代的实施方式中，可以提供一种农业机械，包括：控制系统；用户终端，设置在控制系统中；电源，通过供电线连接至用户终端；升压设备，连接至供电线；功能控制元件；以及控制总线，设置在控制系统中并且被配置为将控制信号从用户终端传输至功能元件；其中，用户控制系统被配置为根据上述方法而操作用户终端。
关于农业机械，经适当修改后，描述上述操作方法的可替代实施方式可以适用。
可以为每个功能元件分配电子控制单元，电子控制单元连接至用于接收(和/或发送)诸如控制信号的电子信号的数据或控制总线。可以为一个以上的功能元件分配单个电子控制单元。各个电子控制单元可以提供连接至控制总线的节点。
附图说明
之后，参考附图对进一步的实施方式进行详细描述。在附图中，示出了：
图1设置有拖拉机和由拖拉机拖曳或承载的工具的农业机械或系统的控制系统的示意性表示；
图2用于操作控制系统中的用户终端的示意性表示；
图3用户终端的功能元件的示意性表示；
图4设置在控制系统中的控制总线的元件的示意性表示；
图5用户终端的操作的时间过程的示意性表示；并且
图6设置有拖拉机和由拖拉机拖曳或承载的工具的农业机械或系统的控制系统的示意性表示，其中，电源设置有用于放大电压的功能设备。
具体实施方式
图1示出了具有拖拉机1和由拖拉机1拖曳或承载的工具2的农业机械或系统的示意性表示。
农业机械控制网络3提供农业机械或系统的电子控制系统。农业机械控制网络3包括拖拉机控制网络4和工具控制网络5。农业机械控制网络3具有数据或控制总线6，根据示出的实施方式，数据或控制总线6连接至用户控制终端7、任务控制器8、以及多个电子控制单元9。将各个电子控制单元9分别分配给设置在拖拉机1的功能元件10a和设置在工具2中的功能元件10b。在可替代的实施方式中，通过数据总线6连接至用户控制终端7的电子控制单元9可以仅应用于工具2的功能元件10b、而非拖拉机1的功能元件10a。
关于工具2，还可以将功能元件10b称为作业单元。通过数据总线6，可以在连接至数据总线6的部件、单元、模块、或元件之间传输诸如控制信号的电子数据。农业机械控制网络3的电子控制系统可以实现ISO 11783标准，优选地，ISO 11783-11标准。
可以利用控制器局域网(CAN总线)实现数据总线6，控制器局域网是用于连接电子控制单元(ECU)(也被称为节点)的多主串行总线标准。将各个ECU分配给功能元件10a、10b中的至少一个功能元件。CAN网络上需要两个或多个节点进行通信。节点的复杂性能够从简单的I/O设备至具有CAN接口和精密软件的嵌入式计算机。节点还可以是允许标准计算机通过USB或以太网端口与CAN网络上的设备进行通信的网关。所有节点可以通过两线总线而连接至彼此。电线可以是120Ω的额定双绞线。ISO 11898-2，也被称为高速CAN，使用在各端以120Ω电阻器终止的线性总线。
数据总线6设置有连接拖拉机控制网络4和工具控制网络5的插头连接器11。
用户或操作人员控制终端7设置有包括触控式显示器的终端显示器12并且提供用户控制和用户显示。进一步地，用户控制终端7设置有包括处理器的处理器单元和连接至处理器的存储器元件。在用户控制终端7上实现的多个软件应用可以同时运行。
通过用户控制终端7可以接收用于控制农业机械或系统的功能元件10a、10b的用户输入。此外，通过终端显示器12，可以将操作信息显示给用户。
例如，电池13为用户控制终端7提供电源。众所周知，通常，在所谓的中央电子单元(CEU)的操作过程中需要任意电源时，可以向农业机械的部件供应由电池和/或某一其他电源提供的电力。
图2示出了操作用户控制终端7的示意性表示。用户控制终端7的操作模式取决于农业机械的点火设备的状态，具体地，取决于拖拉机1的点火设备的状态。将通过农业机械控制网络3确定点火设备的状态，具体地，开启状态和关闭状态。
用户控制终端7包括分别被分配硬件启动20和软件启动21的硬件和软件部件。作为启动过程的一部分，如果确定农业机械的点火设备为开启状态(步骤30)，则开始硬件启动20，其转而在步骤31中开始软件启动21。由此，最终实现用户控制终端7的控制操作模式(闲置状态或模式22)(步骤32)。
在确定点火设备的开启状态之后，可以将点火设备的开启与用户控制终端7的控制操作模式启用之间的时间段称为启动时间。在控制操作模式中，一个或多个软件应用在用户控制终端7中运行。此外，启用数据总线6，由此在总线控制模式下操作数据总线6使得通过数据总线6将控制信号传输至农业机械的功能元件10a、10b。被配置为驱动用户控制终端7的终端元件的驱动电路提供正常操作功率。
在步骤33，如果检测到点火设备的关闭状态，则实现用户控制终端7的待机操作模式23，其中，在用户控制终端7先前已经处于闲置状态或过程22(控制模式)之后，实现待机操作模式23。在待机操作模式23下，用户控制终端7提供有限或减少的功能。在实施方式中，在待机操作模式23下，关闭用户控制终端7的终端显示器12的照明。例如，可以关闭液晶显示器(LCD)设备的背光照明。启用用户终端7的待机操作模式可以包括：禁用用户终端的输入设备，例如，可以禁用设置在用户终端7的终端显示器12上的触控式输入设备及外部输入设备中的至少一项，由此防止用户输入。
此外，禁用数据总线6，由此防止通过数据总线6将控制信号传输至功能元件10a、10b。参考图3，禁用控制总线6可以包括：在控制总线6的OSI(开放式系统互连)层模型40内，禁用物理层41与数据链路层42之间的控制信号或消息传输。可以将控制总线6设置为CAN总线(控制器局域网协议)。在示出的示例性实施方式中，根据OSI模型40，控制总线6可以实现为具有物理层41、数据链路层42、以及应用层43。物理层41可以提供诸如CAN总线网络的控制总线网络所需的基本硬件，即，ISO11898电气规范。数据链路层42可以负责将消息/信号从节点传输至网络(无误差)，这种节点包括例如用户控制终端7和被分配给至少一个功能元件10a、10b的ECU。应用层43可以提供OSI层模型40的上层通信功能。通常，尽管通过软件和/或硬件可以实现诸如数据链路层42和应用层43的其他层，然而，通过硬件实现物理层41。
在用户控制终端7的待机操作模式下，通过禁用控制信号而防止从用户控制终端7传输至功能元件10a、10b中的一个。具体地，防止用户进行控制输入。仍可以启用通过数据总线6在功能元件10a、10b之间的信号传输。在该可替代的实施方式中，连接至数据总线6、而非用户控制终端7的控制系统3的节点可以提供数据总线6的信号传输功能。
参考图3，将物理层41、数据链路层42、以及应用层43与CAN总线模型(ISO 11898)中的物理层50和对象/传输层51进行比较。
在CAN总线网络设置节点的用户控制终端7中，实现软件应用60、61、62，该软件应用60、61、62功能性地连接至套接口(socket)CAN 63(通过软件实现的虚拟CAN总线)。套接口CAN 63经由连接65连接至CAN总线硬件64。在用户控制终端7的待机操作模式下禁用该连接65。对于禁用，例如，可以断开设置有硬件驱动器的软件开关。
在待机操作模式23下，在用户控制终端7中实现的一个或全部软件应用60、61、62可以继续运行。例如，实现为一个软件应用的任务控制器(例如，ISO 11783-14)可以在待机操作模式下保持运行。此外或可替代地，在待机模式下，也被称为通用终端(例如，ISO11783-6)的虚拟终端可以作为软件应用继续在用户控制终端7中运行。
在步骤34，如果确定点火设备开启，则用户控制终端7将返回至控制操作模式，由此启用闲置状态或过程22(控制操作模式)。
如果确定用户控制终端7在待机操作模式23下操作得比待机时间极限(例如，可以设置为约12h)更长，则存在停机24(步骤35)，即，需要重置25而进行重启(步骤36)。
在检测故障的情况下，重置25可以从闲置状态22或待机状态24开始(步骤37)。
表1提供用户控制终端7的操作的总结信息。示出了取决于操作状态的用户控制终端7的不同元件的状态。具体地，参考终端显示器12的屏幕，用户输入元件“按钮”和背光照明“LED”。
表1
Figure BDA0002425189270000121
在控制模式和待机模式下分别应用的电压功率的电平不同。
图4示出了关于根据点火设备的状态的用户控制终端7的操作模式的示意性表示。例如，“0”表示点火设备关闭的点火状态。相反，“1”表示点火设备开启。在12h的待机时间极限流逝之后，用户控制终端7关闭。由此，用户控制终端7返回至其根据图3中的示意性表示启动的关闭状态。
关于农业机械控制网络3的操作，可替代地或除用户控制终止终端7的操作之外，在不同操作模式下，可以应用电压或功率控制机制。如果开启农业机械的点火设备而启动引擎，则由电池13提供的电力的电力电平将下降。例如，如果提供约12V的正常功率或电压电平，则其可能在通过激活点火设备而启动引擎时下降至约2V至3V。
根据图5中所示的实施方式，提供使电力电平放大或上升至正常电压电平的功能电路70。这种放大局限于激活点火设备的时间段。具体地，向用户控制终端7提供放大电压(即，约正常电压电平)，由此防止对用户控制终端7施加的电力或电压电平下降至使用户控制终端7进行重启的电平以下。已知被配置为对电压电平进行放大或升压的功能电路设备具有不同的硬件/软件设计。例如，通过升压电压，可以保持用户控制终端7的待机操作模式，由此防止通过启动而使用户控制终端7完全重启。确切地，用户控制终端7能够从待机操作模式(直接)切换至控制操作模式，而不会因激活点火设备产生的压降而重启。
图6示出了使用用于电压升压或放大的功能电路70的电源的操作的实施例的示意性表示。根据示出的实施方式，将功能电路70的电压输出应用于用户控制终端7，但是，此外或可替代地，还可以应用于农业机械的其他部件。
如果由电池13提供的电力电平高于所需正常操作电平，则功能电路可以被配置为仍输出具有所需正常操作电平的电压。
在实施方式中，可以将功能电路70设置在由图6中的虚线示意性地表示的用户控制终端7中。
本说明书、附图、和/或权利要求中公开的特征可以是单独或以其各种组合实现各个实施方式的材料。

Claims (9)

1.一种用于操作农业机械的用户终端(7)的方法，所述方法包括：
将用户终端(7)设置在农业机械的控制系统(3)中，所述用户终端(7)连接至电源并且被配置为通过控制总线(6)将控制信号传输至所述农业机械的功能元件(10a；10b)；
在所述用户终端先前关闭一段时间之后，启用所述用户终端(7)的操作，包括：
启用所述用户终端(7)的用户控制操作模式；
运行所述用户终端(7)中的软件应用；
启用所述用户终端(7)的显示设备；并且
启用所述控制总线(6)，由此在总线控制模式下操作所述控制总线(6)，使得通过所述控制总线(6)传输所述控制信号；
在所述用户控制操作模式下控制所述农业机械的所述功能元件(10a；10b)中之一的操作，包括：
通过所述用户终端(7)的输入设备接收用于控制所述功能元件(10a；10b)中之一的操作的用户输入；
响应于所述用户输入，生成当前控制信号；
通过所述控制总线(6)将所述当前控制信号传输至被分配给所述功能元件(10a；10b)中之一的所述控制单元；并且
根据所述当前控制信号对所述功能元件(10a；10b)进行操作；
禁用所述用户终端(7)的所述用户控制操作模式并且启用待机操作模式，包括：
继续运行所述用户终端(7)中的一个或全部所述软件应用；
禁用所述用户终端(7)的所述显示设备；并且
禁用所述控制总线(6)，由此禁止通过所述控制总线(6)从所述用户终端(7)传输所述控制信号；并且
重新启用所述用户终端(7)的所述控制操作模式；
在所述控制系统(3)中确定所述农业机械的点火设备的开启状态；
启用所述用户终端(7)的操作；
确定所述农业机械的所述点火设备的关闭状态；并且
响应于确定所述关闭状态，禁用所述用户终端(7)的所述控制操作模式并且启用所述待机操作模式。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：其中，
启用操作包括：在确定所述开启状态之后的启动时间段内启用所述用户终端(7)的操作；并且
重新启用所述控制操作模式包括：在确定所述点火设备的重启状态之后的重新启动时间段内重新启用所述用户终端(7)的所述控制操作模式，所述重新启动时间段比所述启动时间段短。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述重新启动时间段比所述启动时间段短至少70％。
4.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其中，启用所述用户终端(7)的所述待机操作模式包括：禁用所述用户终端(7)的所述输入设备。
5.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其中，禁用所述控制总线(6)包括：禁用所述控制总线(6)的OSI层模型内的物理层。
6.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其中，禁用显示器包括在所述用户终端(7)的所述显示设备上输出待机画面以及关闭所述用户终端(7)的所述显示设备(12)的背光照明中的至少一项。
7.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，还包括在所述待机操作模式下：
确定所述控制系统(3)的待机时间，所述待机时间指启用所述用户终端(7)的所述待机操作模式之后流逝的时间段；
确定所述待机时间超过待机时间极限；并且
响应于所述确定，关闭所述用户终端(7)。
8.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其中，设置包括：将所述用户终端设置在所述农业机械的拖拉机(1)中，所述拖拉机(1)拖曳或承载工具(2)，其中，将所述功能元件(10b)中的至少一些功能元件设置在所述工具(2)上。
9.一种农业机械，包括：
控制系统(3)；
用户终端(7)，设置在所述控制系统(3)中并且连接至电源(13)；
功能控制元件(10a；10b)；以及
控制总线(6)，设置在所述控制系统(3)中并且被配置为将控制信号从所述用户终端(7)传输至所述功能元件(10a；10b)；
其中，用户控制系统(3)被配置为根据前述权利要求中至少一项所述的方法操作所述用户终端(7)。
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