CN113315188A - 手持扫码刷脸pos双节串联电池充放电装置及管理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种手持扫码刷脸POS双节串联电池充放电装置包括:AP模块、充放电模块、电量计模块、电阻NTC_1、电阻NTC_2以及双节串联电池,所述AP模块分别连接所述充放电模块以及电量计模块,所述充放电模块连接所述电量计模块;所述双节串联电池分别连接充放电模块以及电量计模块,所述充放电模块连接至所述电阻NTC_2,所述电量计模块连接至所述电阻NTC_1,所述电阻NTC_2设于双节串联电池一侧,所述电阻NTC_1设于双节串联电池内;本发明还提供一种管理方法,采用双节串联电池设计,电池供电范围达到6.5~8.7V之间,通过监控电池温度,实时计算电池容量,提升电池检测精度,提高了用户使用体验感。
Description
技术领域
本发明涉及一种手持扫码刷脸POS双节串联电池充放电装置及管理方法。
背景技术
在现有技术中,手持智能刷脸POS机采用单节电池供电,单节电池的电压较低,而POS机中打印需要用到7V以上电压,往往需要通过升压给打印机供电,电池供电电流较大,导致其功耗损耗较大,这就直接导致待机时间不长,电池电压检测不准等情况,带给用户体验较差。
发明内容
本发明要解决的技术问题,在于提供一种手持扫码刷脸POS双节串联电池充放电装置及管理方法,采用双节串联电池设计,电池供电范围达到6.5~8.7V之间,通过监控电池温度,实时计算电池容量,提升电池检测精度,提高了用户使用体验感。
本发明之一是这样实现的:一种手持扫码刷脸POS双节串联电池充放电装置,包括:AP模块、充放电模块、电量计模块、电阻NTC_1、电阻NTC_2以及双节串联电池,所述AP模块分别连接所述充放电模块以及电量计模块,所述充放电模块连接所述电量计模块;所述双节串联电池分别连接所述充放电模块以及电量计模块,所述充放电模块连接至所述电阻NTC_2,所述电量计模块连接至所述电阻NTC_1,所述电阻NTC_2设于所述双节串联电池一侧,所述电阻NTC_1设于所述双节串联电池内。
进一步地,所述充放电模块包括一充电芯片,所述充电芯片分别连接AP模块、电量计模块、电阻NTC_2以及双节串联电池。
进一步地,所述电量计模块包括一电量计芯片,所述电量计芯片分别连接所述AP模块、充放电模块、电阻NTC_1以及双节串联电池。
本发明之二是这样实现的:一种手持扫码刷脸POS双节串联电池充放电管理方法,所述方法需提供充放电装置,具体包括如下步骤:
双节串联电池充电:通过电阻NTC_2所获取的温度进行判断,当温度低于第一限定温度时或温度高于第二限定温度时,不充电,温度在大于等于第一限定温度,且小于等第二限定温度时,进行充电;
双节串联电池放电:通过电阻NTC_1所获取的温度进行判断,当温度低于第三限定温度,或高于第四限定温度时,禁止放电;当温度大于等于第三限定温度,且小于等于第四限定温度时,进行放电。
进一步地,所述双节串联电池充电进一步具体为:充放电模块通过电阻NTC_2获取到温度,将获取到的温度发送至AP模块,AP模块接收温度,并进行判断:当温度低于第一限定温度时或温度高于第二限定温度时,AP模块发送不充电信号至充放电模块,充放电模块接收到所述不充电信号后,进行断电,停止充电;当温度在大于等于第一限定温度,且小于等第二限定温度时,AP模块发送充电信号,继续充电。
进一步地,所述AP模块发送充电信号和发送不充电信号到充放电模块,是通过I2C信号方式,对充放电模块写入不同的数值,不同数值对应不同的充电操作、不同的充电电流值、及停止充电操作。
进一步地,所述当温度在大于等于第一限定温度,且小于等第二限定温度时,AP模块发送充电信号,继续充电进一步具体为:当温度大于等-10度,且小于0度时,充放电模块设置充电电流的为第一设定电流,进行充电;当温度大于等于0度,且小于40度,充放电模块设置充电电流的为第二设定电流,进行充电;当温度大于等于40度,且小于等于60度,充放电模块设置充电电流的为第三设定电流,进行充电。
进一步地,电阻NTC_2为热敏电阻,跟随双节串联电池外围环境温度变化表现为不同的电阻值,充放电中设有VREF,所述VREF为固定值的参考电压,NTC_2节点电压值跟随电阻NTC_2电阻变化,充放电模块对NTC_2的节点电压进行ADC采样,采样到的不同NTC_2的节点电压值对应不同的双节串联电池外围环境温度;NTC_2的节点电压值存放在充放电模块中,当NTC_2的节点电压值发生变化时,充放电模块的INT#管脚输出一脉冲信号,通过I2C信号通知AP模块,AP模块获取INT#管脚脉冲信号后,通过I2C信号读取充放电模块的NTC_2的节点电压值,获取双节串联电池外围环境温度,当温度在大于等于第一限定温度,且小于等第二限定温度时,对充放电模块的充电电流设置第一设定电流、第二设定电流以及第三设定电流;即当温度大于等-10度,且小于0度时,充放电模块设置充电电流的为第一设定电流,进行充电;当温度大于等于0度,且小于40度,充放电模块设置充电电流的为第二设定电流,进行充电;当温度大于等于40度,且小于等于60度,充放电模块设置充电电流的为第三设定电流,进行充电。
进一步地,所述双节串联电池放电进一步具体为:电量计模块通过电阻NTC_1获取到温度,并将所获取的温度发送至AP模块,AP模块接收温度,并进行判断:当温度低于第三限定温度,或高于第四限定温度时,AP模块发送禁止放电信号至充放电模块,充放电模块接收信号,并进行断电;
AP模块通过CHG_CE信号对充放电模块的CE#管脚进行高低电平控制,控制充放电模块BAT1、BAT2和SYS1、SYS2的导通和断开,实现双节串联电池的放电和禁止放电操作。
进一步地,还包括:所述电量计模块通过实时的检测双节串联电池的电压,记录充电曲线以及放电曲线,并计算电池容量;将电池容量以及充电次数发送至AP模块,当电量计检测到电池异常时,通知AP模块电池异常,电量计模块读取电池ID配置,并发送至AP模块。
本发明具有如下优点:本发明采用双节串联电池设计,电池供电范围达到6.5~8.7V之间,增加电量计模块设计,实时检测电池电量,电量计模块具备自我学习功能,可通过采用大数据监控电池充放电次数,充电电压,通过监控电池温度,实时计算电池容量,并记录不同温度下的电池容量,提升电池检测精度,电量计将电池容量通过I2C信号,上送到AP模块,AP模块将电池容量百分比显示到显示液晶,精准反应电池容量,提高了用户使用体验感。
附图说明
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
图1为本发明一种手持扫码刷脸POS双节串联电池充放电装置的双节串联电池的示意框图;
图2为本发明一种手持扫码刷脸POS双节串联电池充放电装置的示意图;
图3为本发明一种手持扫码刷脸POS双节串联电池充放电装置的充电流程图一;
图4为本发明一种手持扫码刷脸POS双节串联电池充放电装置的充电流程图二;
图5为本发明充电电流设置方法;
图6为本发明电量计模块的电路原理图;
图7为本发明充放电模块的电路原理图;
图8为本发明中J30的示意图;
图9为本发明中分压的电路NTC_1原理图;
图10为本发明中分压的电路NTC_2原理图;
图11为本发明中分压的电路BAT_ID原理图。
具体实施方式
本发明采用双节串联电池设计,电池供电范围达到6.5~8.7V之间,增加电量计设计,实时检测电池电量,电量计具备自我学习功能,可通过采用大数据监控电池充放电次数,充电电压,通过监控电池温度,实时计算电池容量,并记录不同温度下的电池容量,提升电池检测精度,电量计将电池容量通过I2C信号,上送到AP模块,AP模块将电池容量百分比显示到显示液晶,精准反应电池容量,提升电池检测精度,提高了用户使用体验感。
本发明电池充电时候,采用了电池温度检测,当环境温度低于-10度时或温度高于60度进行充电限制不做充电,温度在-10~60度之间时,进行正常充电。
本发明电池放电时,采用了电池温度检测,温度低于-10度,高于60度时,禁止放电;通过充电,放电管控,提升电池使用寿命。
如图2所示,本发明采用AP模块+充电芯片+两个NTC+双节串联电池的基本架构方式,实现充电,放电的管理。
(1)如图1所示,双节电池串连连设计,两个单节电池串联的方式,封装电池的电压V+为电池1电压V1,电池2电压V2的之和,实现产品电压供电能力。
(2)电池内置NTC_1电阻,NTC_1电阻靠近电池端电池信号接口端的电路板上,NTC_1电阻能灵敏的反应电池接口端充电或放电过程中环境温度的变化,温度变化精准的反应到NTC_1电阻上。NTC_1电阻信号通过电池、主板电池端的接口,连接到电量计的ADC上,电量计实时监测NTC_1的电阻变化。监测电池环境变化。
(3)主板上,主板端电池接口设计NTC_2电阻,布局于电池接口旁边,越近越好。NTC_2电阻通过主板PCB布线,连接到充放电模块的温度检测ADC脚,充放电模块实时检测NTC_2的电阻阻值变化,实时监测电池端接口的环境变化。
(4)电池内置电阻NTC_1和主板电池接口设计电阻NTC_2使用同一规格
(5)主板设计一电量计模块,电量计模块靠近电池端口布局,电量计的VCELL PIN采样电池电压,将充电或放电各个过程的电压变化,跟踪电池的运行情况,采样电池充满到放电放空的过程电压、时间变化数据,记录到电量计的存储区,通过时间,电压,容量数据,无偏移的积累计算,从满到空以及从空到满的电池学习周期,实现电池的充放电曲线管理更新。
(6)电阻NTC_1(位号R1267)时监控电池内部温度,电量计通过不同温度下的电池充放电数据,计算出不同温度下的电池容量,在不同温度的放电过程中,精准计算反馈电池可用容量。
(7)电量计精准计算电池充电次数,存到电量计寄存器中,主控CPU去读取电量计的充电次数。用于电池故障等售后判断。
(8)如图5所示,电量计的VCELL PIN采样电池电压VBAT_V+,通过串联电池VBAT_V+分压后,通过电阻R1270(200K),电阻R1269(200K)精度1%电阻进行分压,输出给电量计电压检测VCELL脚。电量计通过实时的电压检测,记录充电曲线,放电曲线。CHG_SDA,CHG_SCL信号同AP模块连接,AP模块通过此串口读取电量计的计算的电池容量,充电次数等电池状态信息。当电量计检测到电池异常时,可通过INT中断信号,通知AP模块电池异常。电量计的BAT_ID用于读取电池ID配置,不同电池厂家或不同电池规格的型号配置不同的ID配置,实现区分不同电池规格。
(9)如图5所示,充电电流设置方法,充放电模块TS管脚检测NTC_2电压变化,NTC_2电压变化到一定阈值时,触发充放电模块的TS寄存器值的变化,TS寄存器值变化,充放电模块产生INT#中断脉冲信号,输出到AP模块,AP模块通过I2C读取TS寄存器值,获取双节串联电池外围环境温度,对温度进行判断,根据判断的温度情况,AP模块通过对充放电模块的充电电流Ichg寄存器设置不同的充电电流值,实现不同温度情况下充电电流,以及电池的满充电压,保护电池寿命。
如图3和图7所示,充放电模块(采用芯片BQ25883),连接到终端的主板电池接口边的NTC_2电阻(图中的电阻R1197),实时监控电池周边温度,进行充电管控以及电池放电管控,提升电池使用寿命。充放电模块中CHG_SDA,CHG_SCL,CHG_INT,CHG_CE信号同AP模块连接,将充电过程的信息反馈到AP模块,同时AP模块通过此I2C信号,可对充放电模块的设置不同的电池充电电流,管控电池充电的电流,实现不同温度情况下,充电电流,当温度过高或过低时,AP模块也可通过I2C信号,设置充放电模块截止充电。进而保护电池,提升电池寿命。
(10)如图4所示,因为AP模块可通过I2C,对充放电模块进行设置充电电流的大小,及充电开关操作,可对不同环境下,电池充电管理进行更加细化的管理,例如实现-10度到0度,充电电流设置小一些,0度~40度,充电电流设置大一些,40度到60度充电电流设置小一些,实现更多的使用场景,同时做到最大的保护电池寿命。
如图7所示,Vchg即为充电头,类似我们手机220V通过充电头转化为5V/2A的单一电源
Vsys_IN,给AP模块,给电量计模块等等,整机系统供电;与电量计模块连接时,是与芯片CW2017的VCC_SYS连接;
Vchg给通过VBAT+信号充电,同时,没有充电的时候,电池也是通过VBAT+放电;
充电的时候:Vchg给电池VBAT+充电,同时给Sys-IN供电。
没有充电的时候,VBAT+放电,通过充放电模块内部BAT1\BAT2管脚,SYS1\SYS2管脚的导通,给Sys-IN供电,当温度超过设定的禁止放电温度时,通过充放电模块内部BAT1\BAT2管脚,SYS1\SYS2管脚的断开,实现电池禁止放电功能。
VREF,又称为基准电压,或基准比较电路,或基准参考电压。就好像表明物体的高矮时,总是以海平面做为基准参考(称为“海拔”),否则,就无从确定其高、低了;VCC_SYS是BQ25883芯片工作电压;VBAT_V+是电池电压;CHA_STAT,接到指示灯,指示充电状态;CHA_PG,充电管理芯片充电电源接入符合要求检测管脚,连接到AP模块,AP模块可通过此管脚判断接入的充电电源是否正常;CHA_CE,充电管理芯片使能脚,连接到AP模块,可通过此管脚关闭充电管理芯片,不进行充电或放电。
如图8所示,J30为插口,用于电池连接到主板的。
如图9所示,NTC_1节点,表示NTC_1电阻的电压,通过NTC电阻(即R1267)分压电量计内部参考电压获取温度变化的电压电平信号。
如图10所示,NTC_2节点,表示NTC_2电阻的电压,通过R1198和NTC电阻(即R1197)分压VREF电压获取温度变化的电压电平信号。
如图11所示,BAT_ID,表示电池的ID识别信号的电压,通过R1280,R1279分压VREF电压获取电压电平信号。
实施例一
如图2所示,本发明一种手持扫码刷脸POS双节串联电池充放电装置,包括:AP模块、充放电模块、电量计模块、电阻NTC_1、电阻NTC_2以及双节串联电池,所述AP模块分别连接所述充放电模块以及电量计模块,所述充放电模块连接所述电量计模块;所述双节串联电池分别连接所述充放电模块以及电量计模块,所述充放电模块连接至所述电阻NTC_2,所述电量计模块连接至所述电阻NTC_1,所述电阻NTC_2设于所述双节串联电池一侧,所述电阻NTC_1设于所述双节串联电池内。
所述充放电模块包括一充电芯片,所述充电芯片分别连接AP模块、电量计模块、电阻NTC_2以及双节串联电池。
所述电量计模块包括一电量计芯片,所述电量计芯片分别连接所述AP模块、充放电模块、电阻NTC_1以及双节串联电池。
实施例二
本发明手持扫码刷脸POS双节串联电池充放电管理方法,所述方法需提本实施例一中任意一项所述的充放电装置,具体包括如下步骤:
双节串联电池充电:通过电阻NTC_2所获取的温度进行判断,当温度低于第一限定温度时或温度高于第二限定温度时,不充电,温度在大于等于第一限定温度,且小于等第二限定温度时,进行充电;
双节串联电池放电:通过电阻NTC_1所获取的温度进行判断,当温度低于第三限定温度,或高于第四限定温度时,禁止放电;当温度大于等于第三限定温度,且小于等于第四限定温度时,进行放电。
在一优选实施方式中,所述双节串联电池充电进一步具体为:充放电模块通过电阻NTC_2获取到温度,将获取到的温度发送至AP模块,AP模块接收温度,并进行判断:当温度低于第一限定温度时或温度高于第二限定温度时,AP模块发送不充电信号至充放电模块,充放电模块接收到所述不充电信号后,进行断电,停止充电;当温度在大于等于第一限定温度,且小于等第二限定温度时,AP模块发送充电信号,继续充电。
在一优选实施方式中,所述AP模块发送充电信号和发送不充电信号到充放电模块,是通过I2C信号方式,对充放电模块写入不同的数值,不同数值对应不同的充电操作、不同的充电电流值、及停止充电操作。
在一优选实施方式中,所述当温度在大于等于第一限定温度,且小于等第二限定温度时,AP模块发送充电信号,继续充电进一步具体为:当温度大于等-10度,且小于0度时,充放电模块设置充电电流的为第一设定电流,进行充电;当温度大于等于0度,且小于40度,充放电模块设置充电电流的为第二设定电流,进行充电;当温度大于等于40度,且小于等于60度,充放电模块设置充电电流的为第三设定电流,进行充电。
在一优选实施方式中,电阻NTC_2为热敏电阻,跟随双节串联电池外围环境温度变化表现为不同的电阻值,充放电中设有VREF,所述VREF为固定值的参考电压,NTC_2节点电压值跟随电阻NTC_2电阻变化,充放电模块对NTC_2的节点电压进行ADC采样,采样到的不同NTC_2的节点电压值对应不同的双节串联电池外围环境温度;NTC_2的节点电压值存放在充放电模块中,当NTC_2的节点电压值发生变化时,充放电模块的INT#管脚输出一脉冲信号,通过I2C信号通知AP模块,AP模块获取INT#管脚脉冲信号后,通过I2C信号读取充放电模块的NTC_2的节点电压值,获取双节串联电池外围环境温度,当温度在大于等于第一限定温度,且小于等第二限定温度时,对充放电模块的充电电流设置第一设定电流、第二设定电流以及第三设定电流;即当温度大于等-10度,且小于0度时,充放电模块设置充电电流的为第一设定电流,进行充电;当温度大于等于0度,且小于40度,充放电模块设置充电电流的为第二设定电流,进行充电;当温度大于等于40度,且小于等于60度,充放电模块设置充电电流的为第三设定电流,进行充电。
在一优选实施方式中,所述双节串联电池放电进一步具体为:电量计模块通过电阻NTC_1获取到温度,并将所获取的温度发送至AP模块,AP模块接收温度,并进行判断:当温度低于第三限定温度,或高于第四限定温度时,AP模块发送禁止放电信号至充放电模块,充放电模块接收信号,并进行断电;
AP模块通过CHG_CE信号对充放电模块的CE#管脚进行高低电平控制,控制充放电模块BAT1、BAT2和SYS1、SYS2的导通和断开,实现双节串联电池的放电和禁止放电操作。
在一优选实施方式中,本发明装置还包括:所述电量计模块通过实时的检测双节串联电池的电压,记录充电曲线以及放电曲线,并计算电池容量;将电池容量以及充电次数发送至AP模块,当电量计检测到电池异常时,通知AP模块电池异常,电量计模块读取电池ID配置,并发送至AP模块。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式,但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解,我们所描述的具体的实施例只是说明性的,而不是用于对本发明的范围的限定,熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化,都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。
Claims (10)
1.一种手持扫码刷脸POS双节串联电池充放电装置,其特征在于:包括:AP模块、充放电模块、电量计模块、电阻NTC_1、电阻NTC_2以及双节串联电池,所述AP模块分别连接所述充放电模块以及电量计模块,所述充放电模块连接所述电量计模块;所述双节串联电池分别连接所述充放电模块以及电量计模块,所述充放电模块连接至所述电阻NTC_2,所述电量计模块连接至所述电阻NTC_1,所述电阻NTC_2设于所述双节串联电池一侧,所述电阻NTC_1设于所述双节串联电池内。
2.根据权利要求1所述的一种手持扫码刷脸POS双节串联电池充放电装置,其特征在于:所述充放电模块包括一充电芯片,所述充电芯片分别连接AP模块、电量计模块、电阻NTC_2以及双节串联电池。
3.根据权利要求1所述的一种手持扫码刷脸POS双节串联电池充放电装置,其特征在于:所述电量计模块包括一电量计芯片,所述电量计芯片分别连接所述AP模块、充放电模块、电阻NTC_1以及双节串联电池。
4.一种手持扫码刷脸POS双节串联电池充放电管理方法,其特征在于:所述方法需提供权利要求1至3任意一项所述的充放电装置,具体包括如下步骤:
双节串联电池充电:通过电阻NTC_2所获取的温度进行判断,当温度低于第一限定温度时或温度高于第二限定温度时,不充电,温度在大于等于第一限定温度,且小于等第二限定温度时,进行充电;
双节串联电池放电:通过电阻NTC_1所获取的温度进行判断,当温度低于第三限定温度,或高于第四限定温度时,禁止放电;当温度大于等于第三限定温度,且小于等于第四限定温度时,进行放电。
5.根据权利要求4所述的一种手持扫码刷脸POS双节串联电池充放电管理方法,其特征在于:所述双节串联电池充电进一步具体为:充放电模块通过电阻NTC_2获取到温度,将获取到的温度发送至AP模块,AP模块接收温度,并进行判断:当温度低于第一限定温度时或温度高于第二限定温度时,AP模块发送不充电信号至充放电模块,充放电模块接收到所述不充电信号后,进行断电,停止充电;当温度在大于等于第一限定温度,且小于等第二限定温度时,AP模块发送充电信号,继续充电。
6.根据权利要求5所述的一种手持扫码刷脸POS双节串联电池充放电管理方法,其特征在于:所述AP模块发送充电信号和发送不充电信号到充放电模块,是通过I2C信号方式,对充放电模块写入不同的数值,不同数值对应不同的充电操作、不同的充电电流值、及停止充电操作。
7.根据权利要求6所述的一种手持扫码刷脸POS双节串联电池充放电管理方法,其特征在于:所述当温度在大于等于第一限定温度,且小于等第二限定温度时,AP模块发送充电信号,继续充电进一步具体为:当温度大于等-10度,且小于0度时,充放电模块设置充电电流的为第一设定电流,进行充电;当温度大于等于0度,且小于40度,充放电模块设置充电电流的为第二设定电流,进行充电;当温度大于等于40度,且小于等于60度,充放电模块设置充电电流的为第三设定电流,进行充电。
8.根据权利要求7所述的一种手持扫码刷脸POS双节串联电池充放电管理方法,其特征在于:电阻NTC_2为热敏电阻,跟随双节串联电池外围环境温度变化表现为不同的电阻值,充放电中设有VREF,所述VREF为固定值的参考电压,NTC_2节点电压值跟随电阻NTC_2电阻变化,充放电模块对NTC_2的节点电压进行ADC采样,采样到的不同NTC_2的节点电压值对应不同的双节串联电池外围环境温度;NTC_2的节点电压值存放在充放电模块中,当NTC_2的节点电压值发生变化时,充放电模块的INT#管脚输出一脉冲信号,通过I2C信号通知AP模块,AP模块获取INT#管脚脉冲信号后,通过I2C信号读取充放电模块的NTC_2的节点电压值,获取双节串联电池外围环境温度,当温度在大于等于第一限定温度,且小于等第二限定温度时,对充放电模块的充电电流设置第一设定电流、第二设定电流以及第三设定电流;即当温度大于等-10度,且小于0度时,充放电模块设置充电电流的为第一设定电流,进行充电;当温度大于等于0度,且小于40度,充放电模块设置充电电流的为第二设定电流,进行充电;当温度大于等于40度,且小于等于60度,充放电模块设置充电电流的为第三设定电流,进行充电。
9.根据权利要求4所述的一种手持扫码刷脸POS双节串联电池充放电管理方法,其特征在于:所述双节串联电池放电进一步具体为:电量计模块通过电阻NTC_1获取到温度,并将所获取的温度发送至AP模块,AP模块接收温度,并进行判断:当温度低于第三限定温度,或高于第四限定温度时,AP模块发送禁止放电信号至充放电模块,充放电模块接收信号,并进行断电;
AP模块通过CHG_CE信号对充放电模块的CE#管脚进行高低电平控制,控制充放电模块BAT1、BAT2和SYS1、SYS2的导通和断开,实现双节串联电池的放电和禁止放电操作。
10.根据权利要求4所述的一种手持扫码刷脸POS双节串联电池充放电管理方法,其特征在于:还包括:所述电量计模块通过实时的检测双节串联电池的电压,记录充电曲线以及放电曲线,并计算电池容量;将电池容量以及充电次数发送至AP模块,当电量计检测到电池异常时,通知AP模块电池异常,电量计模块读取电池ID配置,并发送至AP模块。
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