CN114250819B - 流量再生阀组、挖掘机控制系统和液压挖掘机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种流量再生阀组、挖掘机控制系统和液压挖掘机,流量再生阀组(100)包括再生进油口(Cb)、具有再生工作油口(Pb)的再生控制阀(1)、具有再生回油口(Tb)的回油控制阀(2)和具有反馈先导油口(LCb)的反馈控制阀(3),再生工作油口、再生回油口和反馈先导油口均为独立出油口,再生控制阀、回油控制阀和反馈控制阀均为与再生进油口并联连接的通断阀,再生控制阀和回油控制阀在导通状态下的阀口开度能够调节。本发明可将动臂油缸的活塞回缩行程的无杆腔回油再利用,通过流量再生阀组导入正常工作的其他液压执行机构中,还可通过反馈控制阀控制动臂油缸的活塞杆回收速度,通过阀口开度调节再生油流量,达到优化节能目的。
Description
技术领域
本发明属于工程机械领域,具体地,涉及一种液压挖掘机及其控制系统和流量再生阀组。
背景技术
在中大型挖掘机的液压控制系统中,通常在做动臂下降动作时,一个主泵泵送高压油,通过多路阀中的动臂控制主阀到达动臂油缸的有杆腔,同时伴随动臂下降,动臂油缸的无杆腔液压油回到油箱,或者有一部分液压油通过动臂控制主阀回流至动臂油缸的有杆腔。
由于挖掘机的工作装置的重量大约占整机重量的1/4,为防止动臂下降失速,动臂油缸的无杆腔需要有足够的压力,以克服机构重量。因此,在动臂下降过程中,存在大量的节流损失和能量浪费。
发明内容
针对现有技术的上述缺陷或不足,本发明提供了一种流量再生阀组、挖掘机控制系统和液压挖掘机,以优化利用流量再生,达到节能目的。
根据本发明的第一方面,提供了一种流量再生阀组,所述流量再生阀组包括再生进油口、具有再生工作油口的再生控制阀、具有再生回油口的回油控制阀和具有反馈先导油口的反馈控制阀,所述再生工作油口、所述再生回油口和所述反馈先导油口均为所述流量再生阀组的独立出油口,所述再生控制阀、所述回油控制阀和所述反馈控制阀均为与所述再生进油口并联连接的通断阀,并且所述再生控制阀和所述回油控制阀在导通状态下的阀口开度能够调节。
在一些实施方式中,所述再生控制阀、所述回油控制阀和所述反馈控制阀均为液控先导阀,所述流量再生阀组还包括再生先导阀组,所述再生先导阀组包括均为换向阀且相互独立的再生先导阀、回油先导阀和反馈先导阀,所述再生先导阀设置在所述再生控制阀的先导控制油路中,所述回油先导阀设置在所述回油控制阀的先导控制油路中,所述反馈先导阀设置在所述反馈控制阀的先导控制油路中,所述再生先导阀和所述回油先导阀均为阀口开度可调的比例电磁阀。
在一些实施方式中,所述再生控制阀、所述回油控制阀和所述反馈控制阀均为电磁阀,所述再生控制阀和所述回油控制阀均具有比例电磁铁。
在一些实施方式中,所述流量再生阀组还包括靠近所述再生进油口设置的再生开关阀。
在一些实施方式中,所述再生开关阀包括再生插装阀和先导开关阀,所述再生插装阀的进油口连接所述再生进油口且出油口分别并列连接至所述再生控制阀、所述回油控制阀和所述反馈控制阀,所述先导开关阀的进油口与所述再生进油口相连且出油口连接至所述再生插装阀的控制阀腔。
根据本发明的第二方面,提供了一种挖掘机控制系统,所述挖掘机控制系统包括:
动臂油缸和其他液压执行机构;
多路阀,包括对应控制所述动臂油缸的动臂控制主阀和对应控制所述其他液压执行机构的其他控制主阀,所述动臂控制主阀的阀前泵送油路中设置有阀前插装阀;以及
根据本发明上述的流量再生阀组;
其中,所述流量再生阀组的所述再生进油口管路连接至所述动臂油缸的无杆腔油路中,所述再生工作油口管路连接至所述其他控制主阀的进油口,所述反馈先导油口管路连接至所述阀前插装阀的控制阀腔以控制所述阀前插装阀的通油阀口开度,并且所述再生回油口回油。
在一些实施方式中,所述其他液压执行机构为斗杆油缸和/或回转马达。
在一些实施方式中,所述挖掘机控制系统还包括再生控制器,所述再生控制器被配置为:
确定所述动臂油缸处于活塞杆回缩行程且所述其他液压执行机构处于液压工作状态;
控制打开所述流量再生阀组,使得所述动臂油缸的无杆腔回油至少部分地通过所述再生工作油口补充至所述其他液压执行机构的工作油路中。
在一些实施方式中,所述控制打开所述流量再生阀组,使得所述动臂油缸的无杆腔回油至少部分地通过所述再生工作油口补充至所述其他液压执行机构的工作油路中,进一步包括:
分别打开所述再生控制阀和所述回油控制阀,并根据所述其他液压执行机构的所需工作速度而比例调节所述再生控制阀和所述回油控制阀在导通状态下的各自阀口开度。
在一些实施方式中,所述控制打开所述流量再生阀组,使得所述动臂油缸的无杆腔回油至少部分地通过所述再生工作油口补充至所述其他液压执行机构的工作油路中,进一步包括:
根据所述动臂油缸的活塞杆回缩速度和/或所述其他液压执行机构的所需工作速度,控制打开所述反馈控制阀,使得通过所述先导反馈油口的先导油反馈控制所述阀前插装阀的通油阀口开度,以调节所述动臂控制主阀的进油流量。
在一些实施方式中,所述挖掘机控制系统还包括用于检测所述动臂油缸的回油油压的回油压力传感器和用于检测所述其他液压执行机构的工作油压的工作油压传感器,所述再生控制器还被配置为:
在控制打开所述流量再生阀组之前,比较并确定所述回油压力传感器的回油压力检测值大于所述工作油压传感器的工作油压检测值。
根据本发明的第三方面,还提供了一种液压挖掘机,所述液压挖掘机包括根据本发明上述的挖掘机控制系统。
在本发明的流量再生阀组、挖掘机控制系统和液压挖掘机中,可将动臂油缸的活塞回缩行程的无杆腔回油再利用,通过流量再生阀组导入正常工作的其他液压执行机构中,从而助力其他液压执行机构工作,提升工作效率,而且也避免了动臂回收时产生的大量节流损失。进一步地,可通过反馈控制阀控制动臂油缸的活塞杆回收速度,通过再生控制阀和回油控制阀调节再生油流量,达到所需的补油标准,精细化控制,优化利用流量再生,节能效果更好,操纵性能更灵活。
有关本发明的其他优点以及优选实施方式的技术效果,将在下文的具体实施方式中进一步说明。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1为根据本发明的具体实施方式的挖掘机控制系统的液压原理图;
图2为根据本发明的具体实施方式的流量再生阀组的结构原理图;
图3为图1中的再生先导阀组的放大图;
图4为图1中的多路阀的放大图;和
图5为根据本发明的具体实施方式的挖掘机控制系统的控制原理图。
附图标记说明
100 流量再生阀组 200 多路阀
300 动臂油缸 400 斗杆油缸
500 回转马达 600 铲斗油缸
700 主泵 101 再生先导阀组
201 动臂控制主阀 202 阀前插装阀
1 再生控制阀 2 回油控制阀
3 反馈控制阀 4 再生插装阀
5 先导开关阀 6 再生先导阀
7 回油先导阀 8 反馈先导阀
Cb 再生进油口 LCb 反馈先导油口
Pb 再生工作油口 Tb 再生回油口
XAb1 第一控制油口 XAb2 第二控制油口
XAb3 第三控制油口
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。
首先参见图2,在根据本发明的流量再生阀组的一种具体实施方式中,流量再生阀组100包括再生进油口Cb、具有再生工作油口Pb的再生控制阀1、具有再生回油口Tb的回油控制阀2和具有反馈先导油口LCb的反馈控制阀3,再生工作油口Pb、再生回油口Tb和反馈先导油口LCb均为流量再生阀组100的独立出油口,再生控制阀1、回油控制阀2和反馈控制阀3均为与再生进油口Cb并联连接的通断阀。其中进一步地,再生控制阀1和回油控制阀2在导通状态下的阀口开度可调节。
通过此流量再生阀组,从再生进油口Cb进入阀组内的具有一定压力的液压油可通过一个或多个再生工作油口Pb、再生回油口Tb和反馈先导油口LCb分多路独立并列输出,部分油液回油,部分油液作为再生油输出至液压执行机构中,从而可调节从再生工作油口Pb输出的再生油流量,以适应再生油流入的液压执行机构的工作需要。
进一步地,通过增设具有反馈先导油口LCb的反馈控制阀3,可将部分的再生油作为先导油输出,从而可用于调节其他液控先导阀件,例如在图1所示的实施方式中,反馈先导油口LCb输出的先导油可用于调节动臂下降时的动臂油缸有杆腔的进油流量大小,以下将具体阐述。
在本实施方式中,再生控制阀1、回油控制阀2和反馈控制阀3均为液控先导阀,即采用液控先导控制方式,各自的控制阀腔分别连接有第一控制油口XAb1、第二控制油口XAb2、第三控制油口XAb3,在控制油口的油压作用下,各阀在通断位之间切换。
相应地,流量再生阀组100还包括再生先导阀组101,如图3所示,再生先导阀组101包括均为换向阀且相互独立的再生先导阀6、回油先导阀7和反馈先导阀8,再生先导阀6设置在再生控制阀1的先导控制油路中,回油先导阀7设置在回油控制阀2的先导控制油路中,反馈先导阀8设置在反馈控制阀3的先导控制油路中,即反馈先导阀8的输出先导油流向第三控制油口XAb3,回油先导阀7的输出先导油流向第二控制油口XAb2,再生先导阀6的输出先导油流向第一控制油口XAb1。这样,通过控制再生先导阀6、回油先导阀7和反馈先导阀8的通断以及通阀开度,即可调节第一控制油口XAb1、第二控制油口XAb2、第三控制油口XAb3的先导油的压力大小,从而调节再生控制阀1、回油控制阀2和反馈控制阀3的通断。
其中,由于再生控制阀1、回油控制阀2在导通状态下的阀口开度可调,因而再生先导阀6和回油先导阀7均设置为阀口开度可调的比例电磁阀,从而可连续调节第一控制油口XAb1、第二控制油口XAb2的先导油压力,进而比例调节再生控制阀1、回油控制阀2的阀口开度。在图示实施方式中,反馈控制阀3只需要通断切换状态,因而对应的反馈先导阀8只采用常规电磁阀。
本领域技术人员能够理解的是,再生控制阀1、回油控制阀2和反馈控制阀3不限于液控先导方式,也可采用直接电控方式。例如,再生控制阀1、回油控制阀2和反馈控制阀3均为电磁阀,尤其是,再生控制阀1和回油控制阀2均具有比例电磁铁。
参见图2,本发明的流量再生阀组100还可包括靠近再生进油口Cb设置的再生开关阀,用于起到流量再生阀组的总开关作用。再生开关阀可采用方便可控的电磁阀形式,但在本实施方式中,为实现大流量通过,再生开关阀采用插装阀形式。作为示例,在图2中,再生开关阀包括再生插装阀4和先导开关阀5,再生插装阀4的进油口连接再生进油口Cb且出油口分别并列连接至再生控制阀1、回油控制阀2和反馈控制阀3,先导开关阀5的进油口与再生进油口Cb相连且出油口连接至再生插装阀4的控制阀腔。这样,在图2的先导开关阀5在电气控制下从右导通位切换至左截止位时,再生插装阀4处于导通状态,反之,则再生插装阀4和再生进油口Cb处于关闭状态。
流量再生阀组100可应用于挖掘机控制系统中。如图1所示,在根据本发明的挖掘机控制系统的一种具体实施方式中,通过在常规多路阀200的末端增加流量再生阀组100,使得动臂下降的流量再生到动臂、斗杆、回转等液压执行机构,以达到提升液压执行机构的工作效率并实现节能的目的。
具体地,图1所示的挖掘机控制系统包括:
动臂油缸300和其他液压执行机构;
多路阀200,包括对应控制动臂油缸300的动臂控制主阀201和对应控制其他液压执行机构的其他控制主阀,动臂控制主阀201的阀前泵送油路中设置有阀前插装阀202;以及
上述的流量再生阀组100;
其中,流量再生阀组100的再生进油口Cb管路连接至动臂油缸300的无杆腔油路中,再生工作油口Pb管路连接至其他控制主阀的进油口,反馈先导油口LCb管路连接至阀前插装阀202的控制阀腔以控制阀前插装阀202的通油阀口开度,并且再生回油口Tb回油。
在本发明的挖掘机控制系统中,通过在多路阀200的末端增加流量再生阀组100,形成新型动臂下降流量再生系统,不但能够实现动臂单动作下降时的流量控制,同时能够实现动臂下降与其他动作复合作业时的流量再生。例如,动臂下降与斗杆内收动作复合,动臂下降与斗杆外摆动作复合,动臂下降与回转动作复合等等,均可以实现动臂油缸的无杆腔流量通过流量再生阀组100的再生工作油口Pb再生至斗杆油缸400和/或回转马达500等,从而可增加挖掘机动作的速度,同时达到节能的效果。
其中,上述的其他液压执行机构可包括斗杆油缸400、回转马达500、铲斗油缸600等等。只要动臂油缸300的无杆腔回油的油压足够大,能够在相应的其他液压执行机构中使用,即可流量再生。上述的多路阀200可参见图4,包括与主泵700相连的主泵送油路,以及在主泵送油路上并列设置的多个液压执行机构的控制主阀,例如斗杆控制主阀、回转马达控制主阀、行走马达控制主阀、铲斗控制主阀等等。
在图1至图4所示的流量再生阀组100的各个液压阀件均采用液压结合电气控制。基于此,挖掘机控制系统还可相应包括再生控制器,如图5所示,再生控制器可被配置为:
确定动臂油缸300处于活塞杆回缩行程且其他液压执行机构处于液压工作状态;
控制打开流量再生阀组100,使得动臂油缸300的无杆腔回油至少部分地通过再生工作油口Pb补充至其他液压执行机构的工作油路中。
换言之,即在确定动臂油缸300处于活塞杆回缩行程时,动臂油缸300的无杆腔回油可进入流量再生阀组100的再生进油口Cb,而且其他液压执行机构处于液压工作状态时,可将动臂油缸的无杆腔回油再生利用,通过再生工作油口Pb导入其他液压执行机构。
在此前提下,可控制打开流量再生阀组100,例如通过先导手柄操纵各口先导压力,调节再生控制阀1、回油控制阀2和反馈控制阀3的先导油压,电控打开先导开关阀5,此外还可通过先导手柄操纵动臂控制主阀201、其他控制主阀等。这样,可启动再生先导阀组100,控制打开流量再生阀1,将再生油顺畅地通过再生控制阀1流向其他液压执行机构对应的其他控制主阀,从而补油至其他液压执行机构中。
其中,控制打开流量再生阀组100,使得动臂油缸300的无杆腔回油至少部分地通过再生工作油口Pb补充至其他液压执行机构的工作油路中,还可包括:
分别打开再生控制阀1和回油控制阀2,并根据其他液压执行机构的所需工作速度而比例调节再生控制阀1和回油控制阀2在导通状态下的各自阀口开度。
即,在控制打开流量再生阀组100,启动无杆腔回油的再生利用过程中,可控制回油控制阀2和再生控制阀1的各自阀口开度,从而再生油可在流量再生阀组100内的再生回油口Tb和再生工作油口Pb之间进行比例分配调节。其中,所需的再生油流量可根据例如可根据其他液压执行机构的所需工作速度(但不限于此)等按需要计算、设定,从而相应调节再生控制阀1的阀口开度。本领域技术人员能够理解的是,所需的再生油流量的具体计算过程,可根据不同情况设定不同参数、算式,并在再生控制器中存储,从而换算得出所需的再生油流量,进而对回油控制阀2和再生控制阀1进行对应的比例控制。
进一步地,控制打开流量再生阀组100,使得动臂油缸300的无杆腔回油至少部分地通过再生工作油口Pb补充至其他液压执行机构的工作油路中,进一步可包括:
根据动臂油缸300的活塞杆回缩速度和/或其他液压执行机构的所需工作速度,控制打开反馈控制阀3,使得通过先导反馈油口LCb的先导油反馈控制阀前插装阀202的通油阀口开度,以调节动臂控制主阀201的进油流量。
即,在流量再生阀组100外对再生油进行流量调节。具体地,参见图1、图2、图4,先导反馈油口LCb的先导油导向多路阀200,连接至动臂控制主阀201的阀前泵送油路中设置的阀前插装阀202的控制阀腔中,从而可调节阀前插装阀202的通油阀口开度,从而调节动臂控制主阀201的进油流量,即流向动臂油缸300的有杆腔油液流量,也等于无杆腔回油流量,从而控制了动臂油缸300的活塞杆回缩速度,也间接控制进入流量再生阀组100的再生油流量。
此外,在流量再生阀组100启用前,还应比较再生油的油压是否大于作为被供应对象的液压执行机构的工作油压,再生油方可有效利用。因此,本发明的挖掘机控制系统还可包括用于检测动臂油缸300的回油油压的回油压力传感器和用于检测其他液压执行机构的工作油压的工作油压传感器,再生控制器还被配置为:
在控制打开流量再生阀组100之前,比较并确定回油压力传感器的回油压力检测值大于工作油压传感器的工作油压检测值。
另外,本发明还公开了一种新型液压挖掘机,包括上述的挖掘机控制系统。相比于传统液压挖掘机及其控制系统,在挖掘机挖掘装车作业和平地作业过程中,利用流量再生阀组及其控制系统,能够提高作业速度,同时具有节能效果。
以上仅为本发明的较佳实施方式而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等改动均应包含在本发明的保护范围之内。
另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合,为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外,本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明的思想,其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (12)
1.一种流量再生阀组,其特征在于,所述流量再生阀组(100)包括再生进油口(Cb)、具有再生工作油口(Pb)的再生控制阀(1)、具有再生回油口(Tb)的回油控制阀(2)和具有反馈先导油口(LCb)的反馈控制阀(3),所述再生工作油口(Pb)、所述再生回油口(Tb)和所述反馈先导油口(LCb)均为所述流量再生阀组(100)的独立出油口,所述再生控制阀(1)、所述回油控制阀(2)和所述反馈控制阀(3)均为与所述再生进油口(Cb)并联连接的通断阀,并且所述再生控制阀(1)和所述回油控制阀(2)在导通状态下的阀口开度能够调节;其中,所述再生控制阀(1)、所述回油控制阀(2)和所述反馈控制阀(3)均为液控先导阀;
所述再生进油口(Cb)管路用于和挖掘机控制系统中的动臂油缸(300)的无杆腔油路连接,所述再生工作油口(Pb)管路用于连接至所述挖掘机控制系统中的其他控制主阀的进油口,所述反馈先导油口(LCb)管路用于连接至所述挖掘机控制系统中的阀前插装阀(202)的控制阀腔以控制所述阀前插装阀(202)的通油阀口开度,所述再生回油口(Tb)用于回油。
2.根据权利要求1所述的流量再生阀组,其特征在于,所述流量再生阀组(100)还包括再生先导阀组(101),所述再生先导阀组(101)包括均为换向阀且相互独立的再生先导阀(6)、回油先导阀(7)和反馈先导阀(8),所述再生先导阀(6)设置在所述再生控制阀(1)的先导控制油路中,所述回油先导阀(7)设置在所述回油控制阀(2)的先导控制油路中,所述反馈先导阀(8)设置在所述反馈控制阀(3)的先导控制油路中,所述再生先导阀(6)和所述回油先导阀(7)均为阀口开度可调的比例电磁阀。
3.根据权利要求1所述的流量再生阀组,其特征在于,所述再生控制阀(1)、所述回油控制阀(2)和所述反馈控制阀(3)均为电磁阀,所述再生控制阀(1)和所述回油控制阀(2)均具有比例电磁铁。
4.根据权利要求1~3中任意一项所述的流量再生阀组,其特征在于,所述流量再生阀组(100)还包括靠近所述再生进油口(Cb)设置的再生开关阀。
5.根据权利要求4所述的流量再生阀组,其特征在于,所述再生开关阀包括再生插装阀(4)和先导开关阀(5),所述再生插装阀(4)的进油口连接所述再生进油口(Cb)且出油口分别并列连接至所述再生控制阀(1)、所述回油控制阀(2)和所述反馈控制阀(3),所述先导开关阀(5)的进油口与所述再生进油口(Cb)相连且出油口连接至所述再生插装阀(4)的控制阀腔。
6.一种挖掘机控制系统,其特征在于,所述挖掘机控制系统包括:
动臂油缸(300)和其他液压执行机构;
多路阀(200),包括对应控制所述动臂油缸(300)的动臂控制主阀(201)和对应控制所述其他液压执行机构的其他控制主阀,所述动臂控制主阀(201)的阀前泵送油路中设置有阀前插装阀(202);以及
根据权利要求1~5中任意一项所述的流量再生阀组(100);
其中,所述流量再生阀组(100)的所述再生进油口(Cb)管路连接至所述动臂油缸(300)的无杆腔油路中,所述再生工作油口(Pb)管路连接至所述其他控制主阀的进油口,所述反馈先导油口(LCb)管路连接至所述阀前插装阀(202)的控制阀腔以控制所述阀前插装阀(202)的通油阀口开度,并且所述再生回油口(Tb)回油。
7.根据权利要求6所述的挖掘机控制系统,其特征在于,所述其他液压执行机构为斗杆油缸(400)和/或回转马达(500)。
8.根据权利要求6所述的挖掘机控制系统,其特征在于,所述挖掘机控制系统还包括再生控制器,所述再生控制器被配置为:
确定所述动臂油缸(300)处于活塞杆回缩行程且所述其他液压执行机构处于液压工作状态;
控制打开所述流量再生阀组(100),使得所述动臂油缸(300)的无杆腔回油至少部分地通过所述再生工作油口(Pb)补充至所述其他液压执行机构的工作油路中。
9.根据权利要求8所述的挖掘机控制系统,其特征在于,所述控制打开所述流量再生阀组(100),使得所述动臂油缸(300)的无杆腔回油至少部分地通过所述再生工作油口(Pb)补充至所述其他液压执行机构的工作油路中,进一步包括:
分别打开所述再生控制阀(1)和所述回油控制阀(2),并根据所述其他液压执行机构的所需工作速度而比例调节所述再生控制阀(1)和所述回油控制阀(2)在导通状态下的各自阀口开度。
10.根据权利要求8所述的挖掘机控制系统,其特征在于,所述控制打开所述流量再生阀组(100),使得所述动臂油缸(300)的无杆腔回油至少部分地通过所述再生工作油口(Pb)补充至所述其他液压执行机构的工作油路中,进一步包括:
根据所述动臂油缸(300)的活塞杆回缩速度和/或所述其他液压执行机构的所需工作速度,控制打开所述反馈控制阀(3),使得通过所述先导反馈油口(LCb)的先导油反馈控制所述阀前插装阀(202)的通油阀口开度,以调节所述动臂控制主阀(201)的进油流量。
11.根据权利要求8所述的挖掘机控制系统,其特征在于,所述挖掘机控制系统还包括用于检测所述动臂油缸(300)的回油油压的回油压力传感器和用于检测所述其他液压执行机构的工作油压的工作油压传感器,所述再生控制器还被配置为:
在控制打开所述流量再生阀组(100)之前,比较并确定所述回油压力传感器的回油压力检测值大于所述工作油压传感器的工作油压检测值。
12.一种液压挖掘机,其特征在于,所述液压挖掘机包括根据权利要求6~11中任意一项所述的挖掘机控制系统。
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