CN114829809B - 换挡鼓装置以及用于机动车辆的动力总成的变速器单元 - Google Patents

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CN114829809B CN202080087829.3A CN202080087829A CN114829809B CN 114829809 B CN114829809 B CN 114829809B CN 202080087829 A CN202080087829 A CN 202080087829A CN 114829809 B CN114829809 B CN 114829809B
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Abstract

本发明涉及一种变速器装置的切换设备的换挡鼓装置，具有：换挡鼓体；第一及第二切换元件，换挡鼓体围绕转动轴线转动且具有沿轴向和/或径向构成的多个第一切换轮廓以及第二切换轮廓，第一切换元件分别接合到第一切换轮廓中，第二切换元件接合到第二切换轮廓中，第一或第二切换元件通过换挡鼓体的借助相关联的第一或第二切换轮廓的转动可沿换挡鼓体的轴向移动；带有驻车锁止轮、驻车锁止棘爪和操纵机构的驻车锁止系统，操纵机构与第二切换元件耦联，使得在预定切换角中驻车锁止棘爪从释放位置调节到锁止位置中，在锁止位置中机动车辆固定不动；在锁定位置和解锁的锁定位置之间调节的可切换的约束系统，在锁定位置中驻车锁止棘爪锁定在释放位置中。

Description

换挡鼓装置以及用于机动车辆的动力总成的变速器单元
技术领域
本发明涉及一种换挡鼓装置，所述换挡鼓装置具有：用于变速器单元的切换设备的驻车锁止装置，所述变速器单元尤其用于机动车辆；换挡鼓体，所述换挡鼓体可绕转动轴线转动；和用于使机动车辆固定不动的驻车锁止装置。此外，本发明涉及一种用于机动车辆的变速器单元，具有用于切换挡位的切换设备，其中切换设备具有换挡鼓装置以及驻车锁止装置。
背景技术
用于变速器的切换设备例如从DE 196 550 83 B4和WO 97/02963 A2中已知。
这种类型的驻车锁止装置例如通常从DE 10 2009 018 122 A1、DE 10 2012 017817 A1、DE 10 2014 102 831 A1、DE 10 2014 104 575 A1中已知。所述驻车锁止装置用于在机动车辆变速器中，尤其在机动车辆自动变速器中，使车辆固定不动。轴在此优选是变速器的输出轴，所述输出轴与机动车辆的被驱动的车轮直接有效连接。在锁止位置中防止轴扭转，从而排除车辆的溜车。
在这种情况下，已知大量操纵机构。在一个实施方式中，调整楔以轴向可移动的方式支承在变速器壳体上，所述调整楔在释放位置中释放驻车锁止棘爪并且在壳体部段和驻车锁止棘爪的操纵部段之间牵拉以设立锁止位置，以便以这种方式实现用于驻车锁止棘爪的相对于壳体形状配合的锁止位置，其中所述驻车锁止棘爪的棘爪齿接合到驻车锁止齿部中。
其他已知的操纵机构以凸轮元件的形式构成，所述凸轮元件固定在平行于驻车锁止棘爪的棘爪轴线设置的轴上。
操纵机构在机动车辆的内部空间中能够具有至手动的换挡杆的接口，使得在所述换挡杆偏移到“P”位置中时驻车锁止机构被操纵。另一方面，也已知的是，操纵机构配备有致动器，以便实现所谓的“线控驻车”的驻车锁止系统。致动器能够是液压致动器，然而也能够包含机电致动器，如换挡鼓。
尤其地，由于变速器的混合化，对切换设备产生新的挑战。在某些情况下有利的是，换挡鼓能够在两个扭转方向上任意/无尽地扭转。
如果换挡鼓装置需要在两个转动方向上扭转超过360°，那么具有换挡鼓致动装置的“线控驻车”的驻车锁止系统是有问题的。
发明内容
在此背景下，本发明的目的是，实现一种用于变速器单元的切换设备的换挡鼓装置，所述换挡鼓装置能够在两个扭转方向上无尽地扭转并且所述换挡鼓装置附加地实现用于驻车锁止系统的“线控驻车”致动。
上述目的通过用于变速器单元的切换设备的换挡鼓装置实现，所述变速器单元尤其用于机动车辆，所述换挡鼓装置具有：换挡鼓体；和切换元件，其中换挡鼓体可围绕转动轴线转动并且具有在外表面的环周上伸展的环绕的第二切换轮廓，其中所述切换轮廓在轴向和/或径向方向上构成，切换元件接合到所述切换轮廓中，所述切换轮廓通过换挡鼓体的借助于切换轮廓的转动可沿着换挡鼓体的轴向方向移动；和具有驻车锁止轮、驻车锁止棘爪和操纵机构的驻车锁止系统，其中操纵机构与切换元件耦联，使得在预定的切换角中可引起驻车锁止棘爪从释放位置(FP)调节到锁止位置(SP)，在所述锁止位置中实现使机动车辆固定不动，并且其中换挡鼓装置包括可切换的约束系统，所述约束系统在锁定位置(AP)和解锁的锁定位置(eAP)之间是可调节的，在所述锁定位置中，驻车锁止棘爪锁定在释放位置(FP)中。
通过换挡鼓装置的上述设计方案可以简单的方式方法实现用于驻车锁止系统的“线控驻车”致动。驻车锁止系统的操纵通过切换元件的在换挡鼓体的环绕的切换轮廓中的轴向移置来实现。此外，尽管换挡鼓体可沿着这两个转动方向上无尽地扭转，但是驻车锁止系统只在期望时才切换到驻车位置中。这通过为驻车锁止系统的驻车锁止棘爪集成可切换的约束系统来实现。驻车锁止棘爪原则上处于用于“锁止”的预紧位置，然而避开驻车锁止轮。在需要时，可切换的约束系统被操控，并且锁止棘爪被解锁并且朝向驻车锁止轮枢转以形状配合地接合到齿部中。
可切换的约束系统优选在运动学上与切换止挡件耦联。该切换止挡件在需要时和/或在预定义的切换角/切换角范围中可激活到激活位置中，使得阻止换挡鼓体在驻车位置中扭转。驻车位置同时对应于参考角位置，在所述参考角位置中进行切换角的参考。切换止挡件包括参考元件和止挡元件。
一个改进形式提出，止挡元件围绕平行于转动轴线伸展的轴线可枢转地支承在“中立位置”和“激活位置”之间，在所述中立位置中止挡元件不与参考元件接合，在所述激活位置中端部区域可与参考元件形成接合。
在止挡元件的中立位置中，锁止棘爪被锁定。在激活位置中，锁止棘爪的锁定被释放。
可切换的约束系统有利地包括锁定元件。
锁定元件还有利地固定在杠杆上，所述杠杆可枢转地支承。杠杆与止挡元件耦联，使得杠杆的枢转运动被传递到止挡元件上。
杠杆的枢转运动经由致动器引起。致动器优选是线性致动器。尤其地，该致动器构成为开关磁体。
由于切换止挡件构成用于切换到驻车位置＝参考角位置中以及止挡装置构成有驻车锁止系统的可切换的约束系统，能够在驻车位置中以简单的方式方法实现如下功能性：“机动车辆的固定不动”和“进行切换角的参考”。这种组合实现构件和结构空间需求的减小。
此外，上述目的通过一种用于机动车辆的变速器单元来实现，所述变速器单元具有用于切换挡位的切换设备，其中切换设备具有根据本发明类型的换挡鼓装置。
附图说明
本发明的实施例在附图中示出并且在以下描述中详细阐述。附图示出：
图1a示出机动车辆的具有变速器单元和换挡鼓装置的动力总成的示意图，
图1b示出具有驻车锁止系统的换挡鼓装置的横截面的示意图，
图2示出具有驻车锁止系统的根据本发明的换挡鼓装置的第一立体视图，
图3示出图2的换挡鼓装置的第二立体视图，
图4示出在具有切换止挡件和驻车锁止系统的换挡鼓的区域中换挡鼓装置的一部分的视图，
图5示出换挡鼓装置的侧视图，
图6示出根据本发明的换挡鼓装置的换挡鼓的展开的示意图；并且
图7示出根据图6的细节D的展开的细节部分。
具体实施方式
在图1a中，示意性地示出用于机动车辆的动力总成10。动力总成10具有驱动马达12，所述驱动马达能够由内燃机或混合驱动单元形成。此外，动力总成10包括离合器装置14，所述离合器装置能够实现为单离合器或双离合器。在输入侧，离合器装置14与驱动马达12连接。在输出侧，离合器装置14与变速器装置16连接以设立多个挡位，其中变速器装置16在图1中示意性地示出为呈中间轴构型的多级变速器。变速器装置16的输出端与差速器18连接，借助于所述差速器可将驱动功率分配到被驱动的车轮20L、20R上。
为了设立不同的挡位，变速器装置16具有多个换挡离合器，在所述换挡离合器中，呈换挡离合器组形式的换挡离合器装置在图1中示意性地以24示出。换挡离合器装置24替选地用于将第一或第二齿轮组(在图1中未详细示出)带入功率流中(在这种情况下，齿轮组的空套齿轮与相关联的轴连接)。换挡离合器装置24借助于换挡接合套26切换，使得一个齿轮组或另一齿轮组可置于功率流中，或者可设立换挡鼓装置的中立位置。
为了进行轴向运动从而切换换挡接合套26以及必要时切换变速器装置16的其他换挡离合器装置的其他换挡接合套，变速器装置16包括切换设备30。切换设备30实现为切换致动机构，使得能够自动化地变换变速器装置16的挡位。切换设备30包括换挡鼓装置32。换挡鼓装置32具有换挡鼓体34，所述换挡鼓体沿着两个转动方向37a、37b围绕转动轴线36可扭转地支承，更确切地说，可相对于壳体38扭转。壳体38例如能够是变速器装置16的壳体。
在壳体38上能够构成一个或多个换挡鼓轴容纳部39，其中容纳有换挡鼓轴40。
换挡鼓体34与驱动元件44连接，更确切地说，在其轴向端侧处连接。驱动元件44例如能够由具有外齿部46的齿轮形成。驱动元件44的外齿部46例如能够与换挡鼓马达50的驱动小齿轮48接合。换挡鼓马达50例如能够是电马达。因此，通过操控换挡鼓马达50，换挡鼓体34能够相对于壳体38置于旋转。
在换挡鼓体34的外环周上设置有参考元件64，所述参考元件构成为径向延伸的销。参考元件64限定换挡鼓体34的径向位置并且用于确定参考角位置。
在换挡鼓体34的外环周上构成有呈第一换挡鼓槽52a、52b形式的多个切换轮廓以及呈第二换挡鼓槽53形式的第二切换轮廓，其如从图2至4中所看到的那样能够在轴向上轮廓化。
第一切换元件分别接合到第一换挡鼓槽52a、b中，所述第一切换元件也作用在相关联的换挡接合套26上。切换元件在此具有滑块，所述滑块接合到换挡鼓槽52a或52b中。在换挡鼓槽52a、52b适合地构成时，换挡鼓体34的扭转因此引起第一切换元件的轴向偏移从而引起换挡接合套26的轴向偏移，这伴随挡位的挂入或脱开。
第二切换元件55接合到第二换挡鼓槽53中，所述第二切换元件能够实现移置到驻车位置中(参见图6和图7，在30度时)，并且如关于另外的附图所详细描述的那样与驻车锁止系统80的操纵机构耦联。
驻车锁止系统80包括可经由驻车锁止棘爪84卡住的驻车锁止轮81、用于将驻车锁止棘爪84从释放位置(FP)调节到锁止位置(SP)中的操纵机构。
此外提出一种可切换的约束系统。可切换的约束系统能够在锁定位置(AP)和解锁的锁定位置(eAP)之间调节，在所述锁定位置中，驻车锁止棘爪84经由锁定元件锁定在释放位置(FP)中。锁定元件在运动学上连接到切换止挡件60的止挡元件62上。这在图1b中示意性地示出。止挡元件62围绕轴线A可枢转地支承并且具有第一端部区域65和第二端部区域66。
第二切换元件55具有第一端部区域55a和第二端部区域55b。第一端部区域55a构成有滑块58，所述滑块接合到第二换挡鼓槽53中。因此，在换挡鼓槽53适当地构成的情况下，换挡鼓体34的扭转引起第二切换元件55轴向偏移到驻车位置中。在第二切换元件55的驻车位置中，在可切换的约束系统激活时，所述第二切换元件能够被调节到解锁的锁定位置中。在解锁的锁定位置中，驻车锁止棘爪84朝向驻车锁止轮81枢转并且出于固定不动的目的接合到齿槽87中。
下面根据图2至5阐述驻车锁止系统80的详细的细节。
驻车锁止系统80与变速器装置16的输入轴17相关联并且能够支撑在壳体38上，以使配备有动力总成10的机动车辆固定不动。
据此，驻车锁止系统80具有驻车锁止轮81，所述驻车锁止轮与输入轴17抗扭地连接。在驻车锁止轮81的外周上构成有驻车锁止齿部82。驻车锁止系统80还包括驻车锁止棘爪84，所述驻车锁止棘爪构成为可围绕棘爪轴85枢转。棘爪轴85固定于壳体并且优选平行于输入轴17定向。驻车锁止棘爪84可在驻车位置中的锁止位置SP和释放位置FP之间移置，在所述释放位置中，输入轴与驻车锁止轮81转动是可行的。
在驻车锁止棘爪84上构成有棘爪齿86，所述棘爪齿能够接合到驻车锁止齿部82的齿槽87中，以设立驻车锁止系统80的锁止位置SP。
为了将驻车锁止棘爪84保持在释放位置FP中，能够设有呈螺旋扭力弹簧83形式的保持装置。
为了使驻车锁止棘爪84克服弹簧预紧移置到锁止位置中，设有操纵机构。该操纵机构包括：适合的预紧单元100，所述预紧单元具有配对止挡件101；以及在平行于输入轴伸展的操纵杆102上在端侧设置的经弹簧预紧的预紧锥体103。操纵杆102连接在切换元件的第二端部区域55b上。预紧锥体103一方面贴靠在驻车锁止棘爪84的径向外侧上并且另一方面在其相对置的环周侧上贴靠在配对止挡件101的部段上。
如从图2至4所看到的那样，第二切换元件55固定在轴向可移动地支承的支承轴70上。支承轴70平行于转动轴线36延伸。支承轴70的可移动性由箭头71示出。因此，在第二切换元件55通过在换挡鼓槽53中的轴向移置被调节到驻车位置中时，操纵杆102也一起移动，并且预紧锥体以更大的外径被推入配对止挡件101和驻车锁止棘爪84的径向外侧之间的空隙中。因此，驻车锁止棘爪84克服螺旋扭力弹簧83的弹簧预紧被压向驻车锁止轮81。
然而，当前如在图2中所示出的那样，驻车锁止棘爪84借助于可切换的约束系统锁定在释放位置FP中。
为此，可切换的约束系统包括锁定元件88，所述锁定元件将驻车锁止棘爪84锁定在释放位置中。锁定元件88与杠杆68连接并且例如作用在驻车锁止棘爪84的径向内侧上，尤其作用在驻车锁止棘爪84的保持部段89上。在第二切换元件55的中立位置中，锁定元件88将驻车锁止棘爪84保持在释放位置FP中，使得能够可靠地避免棘爪齿86意外地锁入到齿槽42中。
一旦通过致动器90的调节运动使杠杆68逆时针移置，那么锁定元件88相应地一起向上枢转并且与驻车锁止棘爪84的保持部段89脱接。在驻车锁止棘爪84的该解锁的情况下，第二切换元件55如在上文中所阐述的那样处于轴向移置的驻车位置中。所述移置对应于沿着支承轴70朝向驻车锁止轮的移动。由于弹簧预紧，预紧锥体103被推入配对止挡件101和驻车锁止棘爪84之间的间隙中并且将力施加到驻车锁止棘爪84的径向外侧上。驻车锁止棘爪84径向地朝向驻车锁止轮81枢转，使得棘爪齿86接合到齿槽87中。
致动器90例如是线性电磁致动器，并且能够经由耦联元件91将直线运动传递到杠杆68上，所述杠杆将该直线运动转换成转动运动。为此，杠杆68构成为v形伸展并且在中心处可转动运动地支承，并且借助于其第一端部区域68a铰接在致动器90上并且借助于其第二端部区域68b铰接在止挡元件62的第二端部区域66上。
止挡元件62与第二切换元件55相邻地在“中立位置”和“激活位置”之间围绕轴线A可枢转地支承。在图5中示出处于“激活位置”中的止挡元件62。止挡元件62构成为具有第一端部区域65和第二端部区域66的杠杆。第一端部区域65能够在相应的“驻车位置”中与作为止挡件的参考元件64接合。在“中立位置”中，止挡元件62围绕支承轴70顺时针转动，使得第一端部区域65最大程度地向上枢转并且不能够与参考元件64接合。一旦第二切换元件55轴向移置到驻车位置中，那么致动器90被操控并且引起耦联元件91沿箭头92的方向的调节运动。这种调节运动因此引起杠杆68和在运动学上耦联在其上的止挡元件62逆时针枢转到激活位置中，由此第一端部区域65在相应的30度的转动角位置中用作为用于参考元件64切换止挡件，并且换挡鼓体34的扭转被卡住。作为参考位置的该位置可用于进行换挡鼓体34的转动位置的参考，并且同时是驻车位置。
此外，第一参考位置对应于驻车位置，所述驻车位置在图6和图7中示出。
图6的视图示出在两个第一换挡鼓槽52以及第二换挡鼓槽53的区域中换挡鼓体34的展开的示意图。换挡鼓槽/切换轮廓52a、52b、53围绕换挡鼓体34的整个环周部段(360度)延伸，使得换挡鼓体34能够在第一转动方向和第二转动方向37上无尽地扭转。
当前与挡位3和2相关联的第一切换元件接合到第一换挡鼓槽52a中的第一个中。
当前与挡位4和1相关联的第一切换元件接合到第一换挡鼓槽52b中的第二个中。
换挡鼓槽/切换轮廓52a、52b、53分别具有中立线57a、57b。
可在中立位置和驻车位置之间调节的第二切换元件55接合到第二换挡鼓槽53中。构成为换挡鼓槽53的切换轮廓包括第一切换部段，所述第一切换部段与参考角相关联，所述参考角在所述实施例中为30度。如从图7中的细节视图中所看到的那样，在30度时达到驻车位置以及参考位置。这通过第二切换元件55的滑块58的视图来表示。如从简略视图中所看到的那样，第二切换元件55的轴向移置在大约0度时开始。在30度时，轴向移置在驻车位置中终止。随后，从驻车位置开始，第二切换元件55朝向中立位置向回轴向移置直至在大约60度。
在30度时的驻车位置中，第一切换元件处于向右移置的位置中，使得挂入挡位2。
附图标记列表
10 动力总成
12 驱动马达
14 离合器装置
16 变速器装置
17 输入轴
18 差速器
20 被驱动的车轮
24 换挡离合器装置
26 换挡接合套
30 切换设备
32 换挡鼓装置
34 换挡鼓体
36 转动轴线
37a，b 转动方向
38 壳体
39 换挡鼓轴容纳部
40 换挡鼓轴
42 换挡鼓支承装置
44 驱动元件
46 齿部
48 驱动小齿轮
50 换挡鼓马达
52a (多个)第一换挡鼓槽
52b 第一换挡鼓槽
53 第二换挡鼓槽
55 第二切换元件
55a 第一端部区域
55b 第二端部区域
57a 中立线
57b 中立线
58 滑块
60 切换止挡件
62 止挡元件
64 参考元件
65 第一端部区域
66 第二端部区域
68 杠杆
70 支承轴
71 箭头
80 驻车锁止系统
81 驻车锁止轮
82 驻车锁止齿部
84 驻车锁止棘爪
85 棘爪轴
86 棘爪齿
87 齿槽
88 锁定元件
89 保持部段
90 致动器
91 耦联元件
92 箭头
100 预紧单元
101 配对止挡件
102 操纵杆
103 预紧锥体

Claims (12)

1.一种用于变速器装置(16)的切换设备(30)的换挡鼓装置(32)，所述变速器装置用于机动车辆，所述换挡鼓装置具有：换挡鼓体(34)；和第一切换元件以及第二切换元件(55)，其中所述换挡鼓体(34)可围绕转动轴线(36)转动并且具有在外表面的环周上伸展的呈第一换挡鼓槽(52a，52b)形式的多个第一切换轮廓以及环绕的第二切换轮廓，所述第一切换元件分别接合到所述第一切换轮廓中，所述第二切换元件(55)接合到所述第二切换轮廓中，其中所述第一切换轮廓和所述第二切换轮廓沿着轴向和/或径向方向构成，并且其中因此通过所述换挡鼓体(34)借助相关联的所述第一切换轮廓或所述第二切换轮廓转动，所述第一切换元件或所述第二切换元件(55)可沿着所述换挡鼓体(34)的轴向方向移动；和具有驻车锁止轮(81)、驻车锁止棘爪(84)和操纵机构的驻车锁止系统(80)，其中所述操纵机构与所述第二切换元件(55)耦联，使得在预定的切换角中能够引起所述驻车锁止棘爪(84)从释放位置(FP)调节到锁止位置(SP)中，在所述锁止位置中实现所述机动车辆的固定不动，其特征在于，所述换挡鼓装置(32)包括可切换的约束系统，所述可切换的约束系统能够在锁定位置(AP)和解锁的锁定位置(eAP)之间调节，在所述锁定位置中所述驻车锁止棘爪锁定在所述释放位置(FP)中，并且所述操纵机构具有预紧单元(100)以及连接在所述第二切换元件(55)上的操纵杆(102)，所述预紧单元具有配对止挡件(101)，所述操纵杆具有预紧锥体(103)。
2.根据权利要求1所述的用于变速器装置(16)的切换设备(30)的换挡鼓装置(32)，其特征在于，所述第二切换轮廓是第二换挡鼓槽(53)。
3.根据权利要求1所述的用于变速器装置(16)的切换设备的换挡鼓装置(32)，其特征在于，在所述第二切换元件(55)轴向移置时，所述操纵杆(102)相应地同样轴向移动。
4.根据权利要求1所述的用于变速器装置(16)的切换设备的换挡鼓装置(32)，其特征在于，所述驻车锁止系统(80)包括切换止挡件(60)，所述切换止挡件在所述第二切换元件(55)接合到第一切换部段中时能被激活到激活位置中，使得阻止所述换挡鼓体(34)的扭转。
5.根据权利要求4所述的用于变速器装置(16)的切换设备(30)的换挡鼓装置(32)，其特征在于，所述切换止挡件(60)借助于止挡元件(62)和构成为配对止挡件的参考元件(64)形成。
6.根据权利要求5所述的用于变速器装置(16)的切换设备(30)的换挡鼓装置(32)，其特征在于，所述止挡元件(62)构成为具有第一端部区域(65)和第二端部区域(66)的杠杆。
7.根据权利要求6所述的用于变速器装置(16)的切换设备(30)的换挡鼓装置(32)，其特征在于，所述止挡元件(62)围绕平行于转动轴线(36)伸展的轴线在中立位置和激活位置之间可枢转地支承，在所述中立位置中，所述止挡元件(62)不与所述参考元件(64)接合，在所述激活位置中，所述第一端部区域(65)能与所述参考元件(64)形成接合。
8.根据权利要求6所述的用于变速器装置(16)的切换设备(30)的换挡鼓装置(32)，其特征在于，所述可切换的约束系统包括锁定元件(88)，所述锁定元件连接到可枢转地支承的杠杆(68)上。
9.根据权利要求8所述的用于变速器装置(16)的切换设备(30)的换挡鼓装置(32)，其特征在于，所述锁定元件(88)在所述止挡元件(62)的中立位置中将所述驻车锁止棘爪(84)保持在所述释放位置(FP)中，而在所述止挡元件(62)的激活位置中针对所述锁止位置(SP)释放所述驻车锁止棘爪(84)。
10.根据权利要求8所述的用于变速器装置(16)的切换设备(30)的换挡鼓装置(32)，其特征在于，所述杠杆(68)的调节运动借助于致动器(90)进行。
11.根据权利要求10所述的用于变速器装置(16)的切换设备(30)的换挡鼓装置(32)，其特征在于，所述致动器(90)是线性致动器，所述线性致动器经由耦联元件(91)将线性的调节运动传递到所述杠杆(68)的第一端部区域(68a)上，其中所述杠杆的第一端部区域在中心可转动运动地支承，并且其中所述杠杆(68)的第二端部区域(68b)铰接在所述止挡元件(62)的第二端部区域(66)上以引起枢转运动。
12.一种用于机动车辆的动力总成(10)的变速器单元，所述变速器单元具有用于切换挡位的切换设备，其中所述切换设备具有根据权利要求1所述的换挡鼓装置(32)。
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