CN113534796A - 电器设备的控制方法以及存储介质、电器设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电器设备的控制方法以及存储介质、电器设备。电器设备的控制方法包括以下步骤:获取电器设备的耗电信息,并根据耗电信息确定电器设备的安全电量;根据安全电量对电器设备的移动路径进行规划;根据所规划的移动路径对电器设备进行控制。该电器设备的控制方法,根据安全电量对电器设备的移动路径进行规划,并根据所规划的移动路径对电器设备进行控制,可实现电器设备的及时回充,且该方法简单易实现。
Description
技术领域
本发明涉及控制技术领域,尤其涉及一种电器设备的控制方法以及存储介质、电器设备。
背景技术
随着科技的快速发展,各种各样的电器设备如机器人逐渐走进人们的生活,给人们的生活提供了很多便利。比如,扫地机器人通过轨迹规划自动清扫室内的垃圾,并在清扫完成后自动回到充电座;监控机器人在监控特定区域时,会对可疑目标进行跟踪监控,并在可疑目标离开监控区域后回到初始监控区域;快递分拣机器人,通过获取快递相关信息,自动规划路径,将快递送至目标地点。
目前,机器人自动控制方法包括两种:一种是基于红外传感器的定位方法,定位充电座的位置,通过路径规划回到充电座充电;另一种是基于激光雷达的定位方法,定位充电座的位置,通过路径规划回到充电座充电。但是,红外定位方法的缺点是受环境影响大,易被遮挡,定位误差大,自动回充效率低;激光雷达定位方法的硬件成本高,算法开发比较复杂,综合成本高。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此,本发明的一个目的在于提出一种电器设备的控制方法,以通过简单易实现的方式实现电器设备的及时回充。
本发明的第二个目的在于提出一种计算机可读存储介质。
本发明的第三个目的在于提出一种电器设备。
为达到上述目的,本发明第一方面实施例提出了一种电器设备的控制方法,包括以下步骤:获取电器设备的耗电信息,并根据所述耗电信息确定所述电器设备的安全电量;根据所述安全电量对所述电器设备的移动路径进行规划;根据所规划的移动路径对所述电器设备进行控制。
本发明实施例的电器设备的控制方法,根据安全电量对电器设备的移动路径进行规划,并根据所规划的移动路径对电器设备进行控制,可实现电器设备的及时回充,且该方法简单易实现。
另外,本发明实施例的电器设备的控制方法还可以具有如下附加的技术特征:
根据本发明的一个实施例,所述耗电信息包括所述电器设备的累计移动距离、移动速度、移动频率、瞬时耗电量和所处位置,所述根据所述耗电信息确定所述电器设备的安全电量,包括:根据所述累计移动距离、移动速度、移动频率、瞬时耗电量计算所述电器设备的剩余电量,并根据所述所处位置计算所述电器设备的警戒电量;将所述剩余电量与所述警戒电量做差,得到所述安全电量。
根据本发明的一个实施例,所述根据所述所处位置计算所述电器设备的警戒电量,包括:获取所述电器设备上次充电完成后的首次启动位置;计算所述所处位置与所述首次启动位置之间的距离,并根据该距离计算所述电器设备的警戒电量。
根据本发明的一个实施例,所述根据所述安全电量对所述电器设备的移动路径进行规划,包括:获取预设电量阈值,并比较所述安全电量与所述预设电量阈值的大小关系;当所述安全电量大于所述预设电量阈值时,根据所述安全电量确定所述电器设备的可移动区域;当所述安全电量小于或等于所述预设电量阈值时,确定充电座与所述电器设备的相对位置,并根据所述相对位置对所述电器设备的移动路径进行规划,以根据所规划的移动路径控制所述电器设备移动至所述充电座进行充电。
根据本发明的一个实施例,所述根据所述安全电量确定所述电器设备的可移动区域,包括:根据所述安全电量计算所述电器设备的可移动半径;将以所述电器设备的当前位置为圆心,以所述可移动半径作为半径的圆区域作为所述可移动区域。
根据本发明的一个实施例,所述确定充电座与所述电器设备的相对位置,包括:启动所述电器设备上的摄像组件,以采集所述电器设备周围的环境图像;判断从所述环境图像中是否检测到所述充电座的辅助定位图案;如果检测到,则获取所述辅助定位图案的定位参数检测值,并获取所述辅助定位图案的定位参数实际值;根据所述定位参数检测值和所述定位参数实际值,得到所述充电座与所述电器设备的相对位置。
根据本发明的一个实施例,所述定位参数实际值包括高度实际值和宽度实际值,所述定位参数检测值包括高度检测值和宽度检测值,所述相对位置包括相对距离和相对方位,所述相对距离通过式d0=(f*H0)/h0计算得到,其中,d0为所述相对距离,f为所述摄像组件的焦距,H0为所述辅助定位图案的高度实际值,h0为所述辅助定位图案的高度检测值;所述相对方位通过所述电器设备的摄像组件的坐标表示,其中,当所述辅助定位图案的中心点为坐标原点时,所述摄像组件的坐标为(d0*sinθ,0,d0*cosθ),θ=arccos(w0/W0),W0为所述辅助定位图案的宽度实际值,w0为所述辅助定位图案的宽度检测值。
根据本发明的一个实施例,所规划的移动路径的起点为坐标(d0*sinθ,0,d0*cosθ)、终点为坐标原点、距离为d0。
为达到上述目的,本发明第二方面实施例提出了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时,实现上述的电器设备的控制方法。
为达到上述目的,本发明第三方面实施例提出了一种电器设备,包括存储器、处理器,以及存储在所述存储器上的计算机程序,所述计算机程序被所述处理器执行时,实现上述的电器设备的控制方法。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是本发明实施例的电器设备的控制方法的流程图;
图2是本发明一个具体实施例的电器设备的控制方法的流程图;
图3是本发明一个示例的辅助定位图案的示意图;
图4是本发明实施例的摄像组件的成像原理示意图;
图5是本发明一个示例的建立坐标系的示意图;
图6是本发明一个示例的摄像组件与辅助定位图案的相对方位的示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图1-6描述本发明实施例的电器设备的控制方法以及存储介质、电器设备。
图1是本发明实施例的电器设备的控制方法的流程图。
如图1所示,电器设备的控制方法,包括以下步骤:
S101,获取电器设备的耗电信息,并根据耗电信息确定电器设备的安全电量。
其中,电器设备可以是机器人,如玩具机器人、扫地机器人、割草机等。安全电量,指的可以是机器人能够定位到充电座,并回到充电座所需的电量估值。
作为一个可行的实施方式,耗电信息可包括电器设备的累计移动距离、移动速度、移动频率、瞬时耗电量和所处位置,根据耗电信息确定电器设备的安全电量,可包括:根据累计移动距离、移动速度、移动频率、瞬时耗电量计算电器设备的剩余电量,并根据所处位置计算电器设备的警戒电量;将剩余电量与警戒电量做差,得到安全电量。
具体地,电器设备的剩余电量受电器设备的移动距离、移动速度、移动频率和瞬时耗电量等因素影响。可通过如下公式计算电器设备的剩余电量Q:
Q=100-(K0*S+K1*V+K2*F+K3*E)
其中,S表示电器设备自启动开始的累计移动距离,累计移动距离越大,剩余电量越小,K0为距离系数,表示距离因子的比重。V表示电器设备的移动速度,在不同的平面上电器设备的移动速度不同,移动相同的距离所需要的电量也不同,可以电器设备上一次移动的平均速度作为电器设备的移动速度,K1为速度系数,表示速度因子的比重。F表示电器设备的移动频率,如自启动时开始到当前时间点的移动次数,K2为距频率系数,表示移动频移因子的比重。E表示电器设备的瞬时耗电量,瞬时耗电量增加(如电器设备突然从静止变为运动,突然加速等),说明短时间内耗电量会大量增加,K3为瞬时耗电系数,表示瞬时耗电因子的比重。
作为一个示例,根据所处位置计算电器设备的警戒电量,可包括:获取电器设备上次充电完成后的首次启动位置;计算所处位置与首次启动位置之间的距离,并根据该距离计算电器设备的警戒电量。
其中,首次启动位置可认为是充电座的位置。
具体地,可通过如下公式计算警戒电量:
Tlim=k*Sl
其中,Tlim为警戒电量,表示电器设备能回到充电座的最小剩余电量,k表示警戒电量对距离的影响因子,Sl表示电器设备的当前所处位置与首次启动位置之间的距离,或者表示电器设备的当前所处位置与首次启动位置之间的规划路径的距离。
需要说明的是,警戒电量还可与电器设备的累计移动距离、移动速度、移动频率、瞬时耗电量相关。如,在一定条件下,累计移动距离越大,戒电量越高;移动频率越高,警戒电量越高;移动速度越快,警戒电量越高;瞬时耗电量越多,电量警戒线越高。因此,还可根据上述因素调整警戒电量。
进一步地,可通过如下公式计算安全电量Q0:
Q0=Q-Tlim
在该实施例中,安全电量指警戒电量到剩余电量范围中电器设备可运动的电量,其受电器设备运动距离、移动速度、移动频率和瞬时耗电量的影响。若电器设备的剩余电量越多,警戒电量越小,则其安全电量就越大。
S102,根据安全电量对电器设备的移动路径进行规划。
具体地,根据安全电量对电器设备的移动路径进行规划,可包括:获取预设电量阈值,并比较安全电量与预设电量阈值的大小关系;当安全电量大于预设电量阈值时,根据安全电量确定电器设备的可移动区域;当安全电量小于或等于预设电量阈值时,确定充电座与电器设备的相对位置,并根据相对位置对电器设备的移动路径进行规划,以根据所规划的移动路径控制电器设备移动至充电座进行充电。
其中,预设电量阈值可以是大于等于0的值,相较于等于0,当预设电量阈值取大于0时,可保证电器设备有足够的电量回到充电座。对于相对位置,可直接将上述首次启动位置与电器设备的当前位置之间的相对位置,作为充电座与电器设备的相对位置;也可通过检测充电座的位置,并将检测到的充电座位置与电器设备之间的相对位置,作为充电座与电器设备的相对位置。相较于前者,后者可更好的保证电器设备能够准确回到充电座充电。
S103,根据所规划的移动路径对电器设备进行控制。
具体地,参见图2,电器设备启动后,可实时计算并更新电器设备的安全电量,并判断安全电量和预设电量阈值的关系。当安全电量大于预设电量阈值时,确定电器设备的电量足够,可更新随机移动半径,并控制电器设备在随机移动半径对应的区域内随机移动;当安全电量小于或等于预设电量阈值时,确定电器设备的电量不足,可触发自动回充事件,电器设备需要定位充电座的位置,并回到充电座充电。由此,可实现电器设备的及时回充,且该方法简单易实现。
在本发明的实施例中,电器设备安全电量是影响电器设备路径规划运动的主要因素。电器设备的路径规划分两种,一是电器设备随机移动路径策略,二是电器设备自动回充路径策略。当电器设备的安全电量大于预设电量阈值如0时,根据安全电量调整电器设备的随机移动路径;反之当电器设备安全电量小于等于预设电量阈值如0时,须触发电器设备的自动回充事件,选择最优路径向充电座移动。
作为一个示例,根据安全电量调整电器设备的随机移动路径时,根据安全电量确定电器设备的可移动区域,可包括:根据安全电量计算电器设备的可移动半径;将以电器设备的当前位置为圆心,以可移动半径作为半径的圆区域作为可移动区域。
具体地,可预先建立安全电量与可移动半径之间的对应关系,进而在得到安全电量后,可调用该对应关系,得到可移动半径。
作为另一个示例,在触发电器设备的自动回充事件后,确定充电座与电器设备的相对位置,可包括:启动电器设备上的摄像组件,以采集电器设备周围的环境图像;判断从环境图像中是否检测到充电座的辅助定位图案;如果检测到,则获取辅助定位图案的定位参数检测值,并获取辅助定位图案的定位参数实际值;根据定位参数检测值和定位参数实际值,得到充电座与电器设备的相对位置,定位参数实际值包括高度实际值和宽度实际值,定位参数检测值包括高度检测值和宽度检测值,相对位置包括相对距离和相对方位。
其中,定位参数实际值包括高度实际值和宽度实际值,定位参数检测值包括高度检测值和宽度检测值,相对位置包括相对距离和相对方位,相对距离通过式d0=(f*H0)/h0计算得到,其中,d0为相对距离,f为摄像组件的焦距,H0为辅助定位图案的高度实际值,h0为辅助定位图案的高度检测值;相对方位通过电器设备的摄像组件的坐标表示,其中,当辅助定位图案的中心点为坐标原点时,摄像组件的坐标为(d0*sinθ,0,d0*cosθ),θ=arccos(w0/W0),W0为辅助定位图案的宽度实际值,w0为辅助定位图案的宽度检测值。
具体地,当触发自动回充事件后,须启动电器设备的摄像组件检测充电座位置,如可利用充电座的特征图案实现充电座位置的检测,进而实现回充。如图3所示,设计充电座的辅助定位图案,其中最外围的白色环形的宽和高分别为W0和H0。
在摄像组件启动后,电器设备可通过摄像组件不断地采集电器设备前方的环境图像。若采集到的图像中未检测到辅助定位图案,则电器设备调整摄像组件的角度,直到检测到辅助定位图案。若电器设备角度调整一圈后仍未检测到辅助定位图案,则返回对应的检测信息,如发出当前未找到充电座,请检查是否有遮挡物,或是否把充电座移动到其他位置的信息。若电器设备检测到充电座的辅助定位图案,则开始计算充电座和电器设备的相对位置,包括相对角度(即上述的相对方位)和相对距离。
具体地,当检测到辅助定位图案后,输出辅助定位图案的相关信息,包括检测到的辅助定位图案的宽和高分别记为w0和h0,中心坐标记为P0(x0,y0)。获取到辅助定位图案的相关信息后,开始规划电器设备到充电座的路径。
路径规划的流程主要有两个步骤,一是计算电器设备和充电座之间的相对距离,二是计算充电座的位置相对电器设备的方位。以电器设备的摄像组件的正前方轴线为方位参考线,充电座在电器设备右侧则为正方向,左侧为负方向。
单目摄像头的成像原理如图4所示,图4中c为镜头光心,f为摄像组件的焦距,h为物体的实际高度,H为物体成像中的高度,d为物体和镜头的距离,根据相似三角形可以得出物距和摄像头焦距、物体实际高度和物体成像高度的关系,如下所示:
d/f=h/H→d=(f*h)/H
以O0(x0,y0,0)为坐标原点,以辅助定位图案的法线向外方向为Z轴,按照右手螺旋定则,以辅助定位图案的宽度方向为横轴正方向,建立坐标系,如图5所示。如图6所示,设摄像组件的中心线与Z轴的夹角为θ,则θ=arccos(w0/W0)。设摄像组件的镜头距离坐标原点O0(x0,y0,0)的距离为d0(即上述的相对距离),则d0=(f*H0)/h0。设摄像组件的镜头坐标为P1(x1,y1,z1),则由于摄像头镜头在X0Z平面,可得出摄像组件镜头的位置坐标为(d0*sinθ,0,d0*cosθ)。
在得到相对位置后,可直接将移动路径规划为直线,该直线的起点为坐标(d0*sinθ,0,d0*cosθ)、终点为所述坐标原点、距离为d0,由此可保证电器设备以最短的距离移动至充电座,进而以最短的时间实现回充,其中,移动速度可以是预设的回充速度。当然,若上述直线上存在障碍物,则需电器设备绕开障碍物。
综上所述,本发明实施例的电器设备的控制方法,可实现电器设备的及时回充,且定位精度高,回充效率高,硬件成本低、回充算法开发较容易。
进一步地,本发明还提出了一种计算机可读存储介质。
在该实施例中,计算机可读存储介质上存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时,实现上述的电器设备的控制方法。
进一步地,本发明还提出了一种电器设备。
在该实施例中,电器设备包括存储器、处理器,以及存储在存储器上的计算机程序,计算机程序被处理器执行时,实现上述的电器设备的控制方法。
需要说明的是,在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤,例如,可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表,可以具体实现在任何计算机可读介质中,以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用,或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言,“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下:具有一个或多个布线的电连接部(电子装置),便携式计算机盘盒(磁装置),随机存取存储器(RAM),只读存储器(ROM),可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器),光纤装置,以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外,计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质,因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描,接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序,然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解,本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中,多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如,如果用硬件来实现,和在另一实施方式中一样,可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现:具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路,具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路,可编程门阵列(PGA),现场可编程门阵列(FPGA)等。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种电器设备的控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
获取电器设备的耗电信息,并根据所述耗电信息确定所述电器设备的安全电量;
根据所述安全电量对所述电器设备的移动路径进行规划;
根据所规划的移动路径对所述电器设备进行控制。
2.如权利要求1所述的电器设备的控制方法,其特征在于,所述耗电信息包括所述电器设备的累计移动距离、移动速度、移动频率、瞬时耗电量和所处位置,所述根据所述耗电信息确定所述电器设备的安全电量,包括:
根据所述累计移动距离、移动速度、移动频率、瞬时耗电量计算所述电器设备的剩余电量,并根据所述所处位置计算所述电器设备的警戒电量;
将所述剩余电量与所述警戒电量做差,得到所述安全电量。
3.如权利要求2所述的电器设备的控制方法,其特征在于,所述根据所述所处位置计算所述电器设备的警戒电量,包括:
获取所述电器设备上次充电完成后的首次启动位置;
计算所述所处位置与所述首次启动位置之间的距离,并根据该距离计算所述电器设备的警戒电量。
4.如权利要求1所述的电器设备的控制方法,其特征在于,所述根据所述安全电量对所述电器设备的移动路径进行规划,包括:
获取预设电量阈值,并比较所述安全电量与所述预设电量阈值的大小关系;
当所述安全电量大于所述预设电量阈值时,根据所述安全电量确定所述电器设备的可移动区域;
当所述安全电量小于或等于所述预设电量阈值时,确定充电座与所述电器设备的相对位置,并根据所述相对位置对所述电器设备的移动路径进行规划,以根据所规划的移动路径控制所述电器设备移动至所述充电座进行充电。
5.如权利要求4所述的电器设备的控制方法,其特征在于,所述根据所述安全电量确定所述电器设备的可移动区域,包括:
根据所述安全电量计算所述电器设备的可移动半径;
将以所述电器设备的当前位置为圆心,以所述可移动半径作为半径的圆区域作为所述可移动区域。
6.如权利要求4所述的电器设备的控制方法,其特征在于,所述确定充电座与所述电器设备的相对位置,包括:
启动所述电器设备上的摄像组件,以采集所述电器设备周围的环境图像;
判断从所述环境图像中是否检测到所述充电座的辅助定位图案;
如果检测到,则获取所述辅助定位图案的定位参数检测值,并获取所述辅助定位图案的定位参数实际值;
根据所述定位参数检测值和所述定位参数实际值,得到所述充电座与所述电器设备的相对位置。
7.如权利要求6所述的电器设备的控制方法,其特征在于,所述定位参数实际值包括高度实际值和宽度实际值,所述定位参数检测值包括高度检测值和宽度检测值,所述相对位置包括相对距离和相对方位,
所述相对距离通过式d0=(f*H0)/h0计算得到,其中,d0为所述相对距离,f为所述摄像组件的焦距,H0为所述辅助定位图案的高度实际值,h0为所述辅助定位图案的高度检测值;
所述相对方位通过所述电器设备的摄像组件的坐标表示,其中,当所述辅助定位图案的中心点为坐标原点时,所述摄像组件的坐标为(d0*sinθ,0,d0*cosθ),θ=arccos(w0/W0),W0为所述辅助定位图案的宽度实际值,w0为所述辅助定位图案的宽度检测值。
8.如权利要求7所述的电器设备的控制方法,其特征在于,所规划的移动路径的起点为坐标(d0*sinθ,0,d0*cosθ)、终点为所述坐标原点、距离为d0。
9.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时,实现如权利要求1-8中任一项所述的电器设备的控制方法。
10.一种电器设备,包括存储器、处理器,以及存储在所述存储器上的计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被所述处理器执行时,实现如权利要求1-8中任一项所述的电器设备的控制方法。
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