CN113291104A - 一种基于胎压传感器的轮胎磨损监测方法及系统 - Google Patents

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郭振华
林东峰
齐照山
王军
鲍明明
盛壮
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Abstract

本发明提供了一种基于胎压传感器的轮胎磨损监测方法及系统，包括：根据定位数据获取车辆的行驶里程；根据固定安装于所述车辆的轮胎中的胎压传感器，获取所述轮胎的转动圈数；根据所述行驶里程和所述轮胎的转动圈数计算所述轮胎的轮胎直径；根据所述轮胎直径计算所述轮胎的磨损量。本发明可以通过TPMS系统监测轮胎磨损情况，实现了TPMS系统对轮胎安全性的全面监控。

Description

一种基于胎压传感器的轮胎磨损监测方法及系统
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，尤指一种基于胎压传感器的轮胎磨损监测方法及系统。
背景技术
轮胎作为车辆的重要部件，其安全性对车辆的正常工作有着至关重要的作用。
随着车辆使用时间的变长，轮胎会出现各种磨损，过早更换轮胎会产生浪费，过晚更换会存在安全隐患。一般通过监测轮胎直径的变化来监测轮胎磨损程度。轮胎直径可以根据车辆里程和对应的轮胎转动圈数来计算，其中，轮胎转动圈数一般通过固定在轮胎上的轮速传感器来获取。
轮胎的温度、压力异常也易发生安全事故。目前已有TPMS(轮胎压力监测系统，Tire Pressure Monitoring System)用于对轮胎进行实时监控，它采用胎压传感器实时监测轮胎的温度、压力，并将数据传送到驾驶室内的主机中，以数字化的形式实时显示汽车轮胎压力、温度等相关数据，并在轮胎出现异常时以蜂鸣或语音等形式进行预警。目前很多国家和地区已经通过法律的手段将TPMS作为汽车的标准配件。
但目前胎压传感器仅用于胎压和胎温的监测，不能实现轮胎磨损的监测。轮胎磨损的监测需要另一种传感器。使用两种传感器进行轮胎的安全性监测成本较高，另外两种传感器相互独立，所采集数据的同步性也不太好，这不利于胎压和轮胎磨损之间的相互影响分析。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于胎压传感器的轮胎磨损监测方法及系统，用于解决目前胎压传感器未能进行轮胎磨损监测的问题。
本发明提供的技术方案如下：
一种基于胎压传感器的轮胎磨损监测方法，包括：根据定位数据获取车辆的行驶里程；根据固定安装于所述车辆的轮胎中的胎压传感器，获取所述轮胎的转动圈数；根据所述行驶里程和所述轮胎的转动圈数计算所述轮胎的轮胎直径；根据所述轮胎直径计算所述轮胎的磨损量。
进一步地，所述胎压传感器安装于所述轮胎的气门嘴处。
进一步地，所述的获取所述轮胎的转动圈数，包括：当所述轮胎旋转一圈时，所述胎压传感器在x轴方向产生一个正弦波，所述x轴方向为所述轮胎的前进方向；根据所述正弦波的周期数，获取所述轮胎的转动圈数。
进一步地，所述的根据所述轮胎直径计算所述轮胎的磨损量之后，还包括：当所述轮胎的磨损量达到预设磨损阈值时，进行告警提醒。
进一步地，所述的根据所述行驶里程和所述轮胎的转动圈数计算所述轮胎的轮胎直径之前，还包括：根据所述胎压传感器，获取所述轮胎的胎压。
进一步地，当所述轮胎的胎压正常时，根据所述行驶里程和所述轮胎的转动圈数计算所述轮胎的轮胎直径。
本发明还提供一种轮胎磨损监测系统，包括：定位模块，用于获取定位数据，并根据定位数据获取车辆的行驶里程；多个胎压传感器，分别固定安装于所述车辆的各个轮胎中，用于获取每个轮胎的转动圈数；控制模块，用于根据所述行驶里程和每个轮胎的转动圈数计算对应轮胎的轮胎直径；根据所述轮胎直径计算所述轮胎的磨损量。
进一步地，所述胎压传感器，进一步用于当对应的轮胎旋转一圈时，在x轴方向产生一个正弦波，所述x轴方向为所述轮胎的前进方向；根据所述正弦波的周期数，获取所述轮胎的转动圈数。
进一步地，还包括：告警模块，用于当所述轮胎的磨损量达到预设磨损阈值时，进行告警提醒。
进一步地，所述胎压传感器，进一步用于获取对应轮胎的胎压；所述控制模块，进一步用于当轮胎的胎压正常时，根据所述行驶里程和所述轮胎的转动圈数计算所述轮胎的轮胎直径。
通过本发明提供的一种基于胎压传感器的轮胎磨损监测方法及系统，能够带来以下有益效果：
1、本发明通过胎压传感器获取轮胎的转动圈数，从而进一步监测轮胎磨损情况，避免了在轮胎上安装两种传感器，降低了成本；扩展了TPMS系统的监控功能，实现了TPMS系统对轮胎安全性的全面监控。
2、本发明通过在轮胎磨损达到阈值时自动报警，可以提醒用户及时进行相应的处理，提高了车辆行驶的安全性。
3、本发明通过通过剔除胎压或胎温或电池电压异常时的测量数据，可以提高轮胎磨损量的计算准确度，从而进行轮胎磨损的准确预警。
附图说明
下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种基于胎压传感器的轮胎磨损监测方法及系统的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
图1是本发明的一种基于胎压传感器的轮胎磨损监测方法的一个实施例的流程图；
图2是本发明的一种基于胎压传感器的轮胎磨损监测方法的另一个实施例的流程图；
图3是本发明的一种基于胎压传感器的轮胎磨损监测方法的另一个实施例的流程图；
图4是本发明的一种轮胎磨损监测系统的一个实施例的结构示意图；
图5是本发明的一种轮胎磨损监测系统的另一个实施例的结构示意图；
附图标号说明：
110.定位模块，120.胎压传感器，130.控制模块，140.告警模块。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
在本发明的一个实施例中，如图1所示，一种基于胎压传感器的轮胎磨损监测方法，包括：
步骤S10根据定位数据获取车辆的行驶里程；
步骤S20根据固定安装于车辆轮胎中的胎压传感器，获取所述轮胎的转动圈数；
步骤S30根据所述行驶里程和所述轮胎的转动圈数计算所述轮胎的轮胎直径；
步骤S40根据所述轮胎直径计算所述轮胎的磨损量。
具体地，获取车辆的行驶里程、获取轮胎的转动圈数的步骤，两者之间可以同时执行，也可以采用任意先后顺序执行，本发明不做过多限定。
定位数据为用于确定车辆位置的数据。依靠全球卫星导航系统，比如，美国GPS卫星导航系统、中国北斗卫星导航系统，车辆上的定位模块可以获取定位数据，确定车辆位置，根据车辆位置的变化获得车辆的行驶里程。
固定安装于车辆的每个轮胎中的胎压传感器除了测量轮胎的胎压、胎温，还测量轮胎的转动圈数，并将这些测量数据及对应的轮胎标识，统称为TPMS信息，通过无线信号发射出去。TPMS接收器接收TPMS信息，并将这些TPMS信息上传给车辆的控制模块。
车辆的控制模块收到车辆的行驶里程数据和TPMS信息之后，对这些数据进行处理，比如按照时间进行匹配，得到与每段行驶里程相对应的每个轮胎的转动圈数；再根据行驶里程和对应的轮胎的转动圈数计算轮胎的轮胎直径。根据轮胎直径的变化分析轮胎的磨损，得到轮胎的磨损量。
当然，车辆的控制模块也可以把TPMS信息和行驶里程数据通过无线通信一起上传后台服务器，由后台服务器根据大数据分析计算出轮胎磨损状况，再反馈给车辆的控制模块。
本实施例提供了一种通过胎压传感器进行轮胎磨损监测的方法，避免了在轮胎上安装两种传感器，降低了成本；且统一通过TPMS系统实现了对轮胎安全性的全面监控。
在本发明的另一个实施例中，如图2所示，一种基于胎压传感器的轮胎磨损监测方法，包括：
步骤S10根据定位数据获取车辆的行驶里程；
步骤S21胎压传感器固定安装于所述车辆的轮胎中，当对应轮胎旋转一圈时，所述胎压传感器在x轴方向产生一个正弦波，所述x轴方向为所述轮胎的前进方向；
步骤S22根据所述正弦波的周期数，获取所述轮胎的转动圈数；
步骤S30根据所述行驶里程和所述轮胎的转动圈数计算所述轮胎的轮胎直径；
步骤S40根据所述轮胎直径计算所述轮胎的磨损量；
步骤S50当所述轮胎的磨损量达到预设磨损阈值时，进行告警提醒。
具体地，根据车辆上的定位模块获取定位数据，确定车辆位置，根据车辆位置的变化获得车辆的行驶里程。
固定安装于车辆的每个轮胎中的胎压传感器分别测量对应轮胎的转动圈数、胎压、胎温等，并将这些测量数据及对应的轮胎标识，统称为TPMS信息，通过无线信号发射出去。
其中，胎压传感器固定安装于轮胎的气门嘴处。胎压传感器可以周期测量轮胎的转动圈数，并周期上报。测量和上报的周期可根据经验设置。可选地，采用FXTH87系列胎压传感器。进一步，比如采用FXTH870xD胎压传感器，当对应轮胎旋转一圈时，胎压传感器在x轴方向(即轮胎的前进方向)产生一个正弦波；统计测量时间内的正弦波的周期数，将该周期数作为测量时间内的轮胎的转动圈数。
车辆上的控制模块收到车辆的行驶里程数据和TPMS信息之后，对这些数据进行处理，得到与每段行驶里程相对应的每个轮胎的转动圈数；根据行驶里程和对应的轮胎的转动圈数计算轮胎的轮胎直径。根据轮胎直径的变化分析轮胎的磨损，得到轮胎的磨损量。当轮胎的磨损量达到预设磨损阈值时，自动报警，提醒用户及时处理。预设磨损阈值可由用户根据经验设定。
本实施例通过对TPMS信息和车辆的行驶里程数据进行分析，得到轮胎磨损情况并在轮胎磨损达到阈值时自动报警，提醒用户及时进行相应的处理。
在本发明的另一个实施例中，如图3所示，一种基于胎压传感器的轮胎磨损监测方法，包括：
步骤S10根据定位数据获取车辆的行驶里程；
步骤S21胎压传感器固定安装于所述车辆的轮胎中，当对应轮胎旋转一圈时，所述胎压传感器在x轴方向产生一个正弦波，所述x轴方向为所述轮胎的前进方向；
步骤S22根据所述正弦波的周期数，获取所述轮胎的转动圈数；
步骤S23根据所述胎压传感器，获取所述轮胎的胎压；
步骤S31当所述轮胎的胎压正常时，根据所述行驶里程和所述轮胎的转动圈数计算所述轮胎的轮胎直径；
步骤S40根据所述轮胎直径计算所述轮胎的磨损量；
步骤S50当所述轮胎的磨损量达到预设磨损阈值时，进行告警提醒。
具体地，获取车辆的行驶里程、获取轮胎的转动圈数和胎压的步骤，三者之间可以同时执行，也可以采用任意先后顺序执行，本发明不做过多限定。
车载电脑上安装的车载地图软件，根据GPS定位数据，计算车辆的短期行驶里程，比如，以天为单位统计，并输出给车载电脑。
固定安装于车辆的每个轮胎中的胎压传感器分别测量对应轮胎的转动圈数，以及胎压、胎温等，并将这些测量数据及对应的轮胎标识，统称为TPMS信息，通过无线信号发射出去。TPMS接收器接收TPMS信息，并将这些TPMS信息上传给车辆的控制模块，比如车载电脑。
其中，胎压传感器固定安装于轮胎的气门嘴处。胎压传感器周期测量轮胎的转动圈数、胎压等，并周期上报。测量和上报的周期可根据经验设置。可选地，采用FXTH87系列胎压传感器。进一步，比如采用FXTH870xD胎压传感器，当对应轮胎旋转一圈时，该胎压传感器在x轴方向(即轮胎的前进方向)产生一个正弦波；统计测量时间内的正弦波的周期数，该周期数即为测量时间内的轮胎的转动圈数。
胎压传感器使用电池供电，可选地，胎压传感器还测量并上报电池电压，这样有助于车载电脑在电池电压不足时，提醒用户及时更换电池，以便保证胎压传感器的正常工作。
车载电脑收到后，将TPMS信息与车辆的短期行驶里程相结合，经过分析，比如按照接收时间匹配，得到与每个短期行驶里程相对应的每个轮胎的转动圈数、胎压、胎温、电池电压等；再从中选择胎压正常时的数据，根据胎压正常时的短期行驶里程和对应的轮胎的转动圈数，计算轮胎直径；或选择胎压、胎温和电池电压都正常的数据，计算轮胎直径；再根据轮胎直径的变化分析轮胎的磨损，得到轮胎的磨损量。如果包含胎压或胎温或电池电压异常时的数据，这可能使轮胎磨损量的计算存在较大误差。当轮胎的磨损量达到预设磨损阈值时，自动报警，提醒用户及时处理。
本实施例，通过剔除胎压或胎温或电池电压异常时的测量数据，可以提高轮胎磨损量的计算准确度，从而进行轮胎磨损的准确预警。
在本发明的一个实施例中，如图4所示，一种轮胎磨损监测系统，包括：
定位模块110，用于用于获取定位数据，并根据定位数据获取车辆的行驶里程；
多个胎压传感器120，分别固定安装于所述车辆的各个轮胎中，用于获取每个轮胎的转动圈数；
控制模块130，用于根据所述行驶里程和每个轮胎的转动圈数计算对应轮胎的轮胎直径；根据所述轮胎直径计算所述轮胎的磨损量。
具体地，获取车辆的行驶里程、获取轮胎的转动圈数的步骤，两者之间可以同时执行，也可以采用任意先后顺序执行，本发明不做过多限定。
定位数据为用于确定车辆位置的数据。依靠全球卫星导航系统，比如，美国GPS卫星导航系统、中国北斗卫星导航系统，车辆上的定位模块可以获取定位数据，确定车辆位置，根据车辆位置的变化获得车辆的行驶里程。
固定安装于车辆的每个轮胎中的胎压传感器除了测量轮胎的胎压、胎温，还测量轮胎的转动圈数，并将这些测量数据及对应的轮胎标识，统称为TPMS信息，通过无线信号发射出去。以4轮小轿车为例，4个轮胎，每个轮胎上固定安装一个胎压传感器，用于获取TPMS信息。
TPMS接收器接收TPMS信息，并将这些TPMS信息上传给车辆的控制模块。
车辆的控制模块收到车辆的行驶里程数据和TPMS信息之后，对这些数据进行处理，比如按照时间进行匹配，得到与每段行驶里程相对应的每个轮胎的转动圈数；再根据行驶里程和对应的轮胎的转动圈数计算轮胎的轮胎直径。根据轮胎直径的变化分析轮胎的磨损，得到轮胎的磨损量。
当然，车辆的控制模块也可以把TPMS信息和行驶里程数据通过无线通信一起上传后台服务器，由后台服务器根据大数据分析计算出轮胎磨损状况，再反馈给车辆的控制模块。
本实施例通过胎压传感器进行轮胎磨损监测，避免了在轮胎上安装两种传感器，降低了成本；且统一通过TPMS系统实现了对轮胎安全性的全面监控。
在本发明的另一个实施例中，如图5所示，一种轮胎磨损监测系统，包括：
定位模块110，用于用于获取定位数据，并根据定位数据获取车辆的行驶里程；
多个胎压传感器120，分别固定安装于所述车辆的各个轮胎中，用于当轮胎旋转一圈时，对应的胎压传感器在x轴方向产生一个正弦波，所述x轴方向为所述轮胎的前进方向；根据所述正弦波的周期数，获取所述轮胎的转动圈数；
控制模块130，用于根据所述行驶里程和每个轮胎的转动圈数计算对应轮胎的轮胎直径；根据所述轮胎直径计算所述轮胎的磨损量；
告警模块140，用于当所述轮胎的磨损量达到预设磨损阈值时，进行告警提醒。
具体地，根据车辆上的定位模块获取定位数据，确定车辆位置，根据车辆位置的变化获得车辆的行驶里程。
固定安装于车辆的每个轮胎中的胎压传感器分别测量对应轮胎的转动圈数、胎压、胎温等，并将这些测量数据及对应的轮胎标识，统称为TPMS信息，通过无线信号发射出去。
其中，胎压传感器固定安装于轮胎的气门嘴处。胎压传感器可以周期测量轮胎的转动圈数，并周期上报。测量和上报的周期可根据经验设置。可选地，采用FXTH87系列胎压传感器。进一步，比如采用FXTH870xD胎压传感器，当对应轮胎旋转一圈时，胎压传感器在x轴方向(即轮胎的前进方向)产生一个正弦波；统计测量时间内的正弦波的周期数，将该周期数作为测量时间内的轮胎的转动圈数。
车辆上的控制模块收到车辆的行驶里程数据和TPMS信息之后，对这些数据进行处理，得到与每段行驶里程相对应的每个轮胎的转动圈数；根据行驶里程和对应的轮胎的转动圈数计算轮胎的轮胎直径。根据轮胎直径的变化分析轮胎的磨损，得到轮胎的磨损量。当轮胎的磨损量达到预设磨损阈值时，自动报警，提醒用户及时处理。预设磨损阈值可由用户根据经验设定。
本实施例通过对TPMS信息和车辆的行驶里程数据进行分析，得到轮胎磨损情况并在轮胎磨损达到阈值时自动报警，提醒用户及时进行相应的处理。
在本发明的另一个实施例中，如图5所示，一种轮胎磨损监测系统，包括：
定位模块110，用于用于获取定位数据，并根据定位数据获取车辆的行驶里程；
多个胎压传感器120，分别固定安装于所述车辆的各个轮胎中，用于当轮胎旋转一圈时，对应的胎压传感器在x轴方向产生一个正弦波，所述x轴方向为所述轮胎的前进方向；根据所述正弦波的周期数，获取所述轮胎的转动圈数；以及，根据所述胎压传感器，获取所述轮胎的胎压；
控制模块130，用于当所述轮胎的胎压正常时，根据所述行驶里程和每个轮胎的转动圈数计算对应轮胎的轮胎直径；根据所述轮胎直径计算所述轮胎的磨损量；
告警模块140，用于当所述轮胎的磨损量达到预设磨损阈值时，进行告警提醒。
具体地，获取车辆的行驶里程、获取轮胎的转动圈数和胎压的步骤，三者之间可以同时执行，也可以采用任意先后顺序执行，本发明不做过多限定。
车载电脑上安装的车载地图软件，根据GPS定位数据，计算车辆的短期行驶里程，比如，以天为单位统计，并输出给车载电脑。
固定安装于车辆的每个轮胎中的胎压传感器分别测量对应轮胎的转动圈数，以及胎压、胎温等，并将这些测量数据及对应的轮胎标识，统称为TPMS信息，通过无线信号发射出去。TPMS接收器接收TPMS信息，并将这些TPMS信息上传给车辆的控制模块，比如车载电脑。
其中，胎压传感器固定安装于轮胎的气门嘴处。胎压传感器周期测量轮胎的转动圈数、胎压等，并周期上报。测量和上报的周期可根据经验设置。可选地，采用FXTH87系列胎压传感器。进一步，比如采用FXTH870xD胎压传感器，当对应轮胎旋转一圈时，该胎压传感器在x轴方向(即轮胎的前进方向)产生一个正弦波；统计测量时间内的正弦波的周期数，该周期数即为测量时间内的轮胎的转动圈数。
胎压传感器使用电池供电，可选地，胎压传感器还测量并上报电池电压，这样有助于车载电脑在电池电压不足时，提醒用户及时更换电池，以便保证胎压传感器的正常工作。
车载电脑收到后，将TPMS信息与车辆的短期行驶里程相结合，经过分析，比如按照接收时间匹配，得到与每个短期行驶里程相对应的每个轮胎的转动圈数、胎压、胎温、电池电压等，再从中选择胎压正常时的数据，根据胎压正常时的短期行驶里程和对应的轮胎的转动圈数，计算轮胎直径；或选择胎压、胎温和电池电压都正常的数据，计算轮胎直径；再根据轮胎直径的变化分析轮胎的磨损，得到轮胎的磨损量。如果包含胎压或胎温或电池电压异常时的数据，这可能使轮胎磨损量的计算存在较大误差。当轮胎的磨损量达到预设磨损阈值时，自动报警，提醒用户及时处理。
本实施例，通过剔除胎压或胎温或电池电压异常时的测量数据，可以提高轮胎磨损量的计算准确度，从而进行轮胎磨损的准确预警。
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于胎压传感器的轮胎磨损监测方法，其特征在于，包括：
根据定位数据获取车辆的行驶里程；
根据固定安装于所述车辆的轮胎中的胎压传感器，获取所述轮胎的转动圈数；
根据所述行驶里程和所述轮胎的转动圈数计算所述轮胎的轮胎直径；
根据所述轮胎直径计算所述轮胎的磨损量。
2.根据权利要求1所述的基于胎压传感器的轮胎磨损监测方法，其特征在于：
所述胎压传感器安装于所述轮胎的气门嘴处。
3.根据权利要求1所述的基于胎压传感器的轮胎磨损监测方法，其特征在于，所述的获取所述轮胎的转动圈数，包括：
当所述轮胎旋转一圈时，所述胎压传感器在x轴方向产生一个正弦波，所述x轴方向为所述轮胎的前进方向；
根据所述正弦波的周期数，获取所述轮胎的转动圈数。
4.根据权利要求1所述的基于胎压传感器的轮胎磨损监测方法，其特征在于，所述的根据所述轮胎直径计算所述轮胎的磨损量之后，还包括：
当所述轮胎的磨损量达到预设磨损阈值时，进行告警提醒。
5.根据权利要求1所述的基于胎压传感器的轮胎磨损监测方法，其特征在于，所述的根据所述行驶里程和所述轮胎的转动圈数计算所述轮胎的轮胎直径之前，还包括：
根据所述胎压传感器，获取所述轮胎的胎压。
6.根据权利要求5所述的基于胎压传感器的轮胎磨损监测方法，其特征在于：
当所述轮胎的胎压正常时，根据所述行驶里程和所述轮胎的转动圈数计算所述轮胎的轮胎直径。
7.一种轮胎磨损监测系统，其特征在于，包括：
定位模块，用于获取定位数据，并根据定位数据获取车辆的行驶里程；
多个胎压传感器，分别固定安装于所述车辆的各个轮胎中，用于获取每个轮胎的转动圈数；
控制模块，用于根据所述行驶里程和每个轮胎的转动圈数计算对应轮胎的轮胎直径；根据所述轮胎直径计算所述轮胎的磨损量。
8.根据权利要求7所述的轮胎磨损监测系统，其特征在于：
所述胎压传感器，进一步用于当对应的轮胎旋转一圈时，在x轴方向产生一个正弦波，所述x轴方向为所述轮胎的前进方向；根据所述正弦波的周期数，获取所述轮胎的转动圈数。
9.根据权利要求7所述的轮胎磨损监测系统，其特征在于，还包括：
告警模块，用于当所述轮胎的磨损量达到预设磨损阈值时，进行告警提醒。
10.根据权利要求7所述的轮胎磨损监测系统，其特征在于：
所述胎压传感器，进一步用于获取对应轮胎的胎压；
所述控制模块，进一步用于当轮胎的胎压正常时，根据所述行驶里程和所述轮胎的转动圈数计算所述轮胎的轮胎直径。
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