JP2004263741A - 自動変速機のクラッチ締結制御装置 - Google Patents

自動変速機のクラッチ締結制御装置 Download PDF

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Abstract

【課題】運転者のレンジセレクトタイミングとマニュアル弁の移動タイミングとがズレても運転性を悪化させることを防止可能な自動変速機のクラッチ締結制御装置を提供する。
【解決手段】セレクトレバー操作位置に応じた信号を出力するインヒビタスイッチ56と、セレクトレバー操作位置に応じて変位して、前進クラッチ又は後進ブレーキの一方に油圧を供給するマニュアル弁57と、インヒビタスイッチの信号及び車両運転状態に基づいて、マニュアル弁に供給する油圧を設定する油圧制御手段60とを備える自動変速機において、セレクトレバー操作位置と、マニュアル弁の位置とが一致していないときに、レンジアンマッチ状態であると判定するレンジアンマッチ判定手段60と、レンジアンマッチ状態を判定したときに、前進クラッチ又は後進ブレーキが締結する以前にエンジン回転速度の上昇を抑制する制御手段60とを備える。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等に好適に使用することができる自動変速機のクラッチ締結制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
自動車用自動変速機では、運転者のセレクトレバー操作をインヒビタスイッチで検出し、その信号(INH信号)に基づいて変速段を決定するとともに、運転者のセレクトレバー操作に基づいてマニュアル弁を移動させることで、クラッチに供給する油圧を制御して前進クラッチ又は後進ブレーキの締結/解放をコントロールする(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−310292号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
このような自動変速機のクラッチ締結制御装置においては、運転者がセレクトレバーを操作したときに、マニュアル弁を移動するタイミングがINH信号よりも遅れると、運転感覚が不自然になる。また、マニュアル弁の動きが悪く、例えば、運転者がNレンジからDレンジをセレクトしても、マニュアル弁はNレンジの状態のままであり、運転者がアクセルを踏み込んでエンジンが空吹いた後に、エンジン空吹き時のエンジンロールによってマニュアル弁がDレンジ状態になってクラッチが締結すると、締結時のショックが過大となり、操作性の悪化するおそれがある。
【0005】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、運転者のレンジセレクトタイミングとマニュアル弁の移動タイミングとがズレても運転性を悪化させることを防止可能な自動変速機のクラッチ締結制御装置を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。
【0007】
本発明は、セレクトレバー操作位置に応じた信号を出力するインヒビタスイッチ(56)と、前記セレクトレバー操作位置に応じて変位して、前進クラッチ又は後進ブレーキの一方に前記油圧を供給するマニュアル弁(57)と、前記インヒビタスイッチの信号及び車両運転状態に基づいて、前記マニュアル弁に供給する油圧を設定する油圧制御手段(60)とを備える自動変速機において、前記セレクトレバー操作位置と、前記マニュアル弁の位置とが一致していないレンジアンマッチ状態を判定するレンジアンマッチ判定手段(60)と、前記レンジアンマッチ状態を判定したときに、前記前進クラッチ又は後進ブレーキが締結する以前にエンジン回転速度の上昇を抑制する制御手段(60)とを備えることを特徴とする。
【0008】
【作用・効果】
従来、部品バラツキ等により、マニュアル弁とインヒビタスイッチとのレンジが一致しないレンジアンマッチ状態が生じると、インヒビタスイッチからコントローラに送られる信号(INH信号)上はDレンジであるが、マニュアル弁はNレンジであってクラッチピストン室に油圧供給がされず、クラッチ結合状態にはならないことがあった。この状態で、エンジンが空吹いた後、INH信号に変化がないまま、マニュアル弁がDレンジ状態になると、INH信号に変化がないので、エンジン回転速度を落とす等の変速制御が行われることなく、クラッチを締結していたので、大きな締結ショックが発生することになった。
【0009】
そこで、本発明では、INH信号がDレンジ(すなわち、NレンジやPレンジではない)であるにもかかわらず、空吹き状態になったときにレンジアンマッチ状態であると判定するようにし、また、そのレンジアンマッチ状態を判定したら、あらかじめクラッチ圧を低下させ、エンジンのトルク及び回転速度を下げることで、マニュアル弁の油圧チャージに備えるようにした。このようにしたので、マニュアル弁の位置を検出するセンサを設けなくてもクラッチ締結時のショックを緩和できるようになった。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、図面等を参照して、本発明の実施の形態について、さらに詳しく説明する。
【0011】
図1は、本発明による自動変速機のクラッチ締結制御装置の一実施形態を示す図である。
【0012】
自動変速機は、油圧ポンプ10と、トルクコンバータ(以下、適宜「トルコン」と略す)20と、前後進切替クラッチ30と、CVT変速部40とを備え、コントロールユニット60によって制御される。自動変速機は、エンジン70からの駆動力を入力して、その駆動力を変速して駆動輪80に出力する。
【0013】
油圧ポンプ10は、エンジン70で駆動されてオイルを圧送する。その圧送されたオイルはライン圧調整装置11で調圧される。その調圧された油圧は、さらに、プライマリ圧調整装置12、セカンダリ圧調整装置13で調圧されてプライマリプーリ41,セカンダリプーリ42に供給され、プライマリプーリ41、セカンダリプーリ42を作動させて変速する。また、ライン圧調整装置11で分岐した油圧は、クラッチ圧調整装置14、マニュアル弁57を介して前進クラッチピストン室32a、後進ブレーキピストン室33aに送られ、クラッチ締結を制御する。
【0014】
トルクコンバータ20は、エンジン70と前後進切替クラッチ30との間に設けられ、内部のオイルの流れによってエンジン70の駆動力を伝達する。トルクコンバータ20は、ポンプインペラとタービンライナとの回転差をなくすためのロックアップ機構を有する。
【0015】
前後進切替クラッチ30は、エンジン側とCVT変速部側との動力伝達経路を切り換える遊星歯車31と、前進クラッチ32と、後進ブレーキ33とを有する。前進クラッチ32は、前進クラッチピストンに連接されており、車両の前進時に、前進クラッチピストン室32aに供給される油圧(前進クラッチ圧)の力によって遊星歯車31に締結される。後進ブレーキ33は、後進ブレーキピストンに連接されており、車両の後進時に、後進ブレーキピストン室33aに供給される油圧(後進ブレーキ圧)の力によって遊星歯車31に締結される。また、中立位置(ニュートラルやパーキング)では油圧が供給されず、前進クラッチ32及び後進ブレーキ33は共に解放する。前進クラッチ32が遊星歯車31に締結されると正回転が出力され、後進ブレーキ33が遊星歯車31に締結されると逆回転が出力される。
【0016】
前進クラッチ32及び後進ブレーキ33の締結は排他的に行われ、前進時は、前進クラッチ圧を供給して前進クラッチ32を締結するとともに、後進ブレーキ圧をドレンに接続して後進ブレーキ33を解放する。一方、後進時は、前進クラッチ圧をドレンに接続するとともに、前進クラッチ32を解放し、後進ブレーキ圧を供給して後進ブレーキ33を締結する。また、中立位置では、前進クラッチ圧及び後進ブレーキ圧をドレンに接続し、前進クラッチ32及び後進ブレーキ33を共に解放する。
【0017】
CVT変速部40は、プライマリプーリ41と、セカンダリプーリ42と、Vベルト43とを備える。
【0018】
プライマリプーリ41は、エンジン70の駆動力を入力する入力軸側のプーリである。プライマリプーリ41は、入力軸41cと一体となって回転する固定円錐板41aと、この固定円錐板41aに対向配置されてV字状のプーリ溝を形成するとともに、プライマリプーリに作用する油圧(以下「プライマリ圧」という)によって軸方向へ変位可能な可動円錐板41bとを備える。プライマリプーリ41の回転(入力回転)の速度は、プライマリプーリ回転速度センサ41dによって検出される。
【0019】
セカンダリプーリ42は、Vベルト43によって伝達された駆動力をアイドラギアやディファレンシャルギアを介して駆動輪80に伝達する。セカンダリプーリ42は、出力軸42cと一体となって回転する固定円錐板42aと、この固定円錐板42aに対向配置されてV字状のプーリ溝を形成するとともに、セカンダリプーリに作用する油圧(以下「セカンダリ圧」という)に応じて軸方向へ変位可能な可動円錐板42bとを備える。なお、セカンダリプーリの受圧面積とプライマリプーリの受圧面積とは同等又はほぼ同等である。セカンダリプーリ42の回転(出力回転)の速度はセカンダリプーリ回転速度センサ42dによって検出される。なお、このセカンダリプーリ42の回転速度から車速が算出される。
【0020】
Vベルト43は、プライマリプーリ41及びセカンダリプーリ42に巻き掛けられ、プライマリプーリ41に入力された駆動力をセカンダリプーリ42に伝達する。
【0021】
コントロールユニット60は、プライマリ回転速度センサ41d及びセカンダリ回転速度センサ42dの信号を入力し、それらの信号から現在の変速比を算出し、所望の変速比になるようにプライマリ圧及びセカンダリ圧を制御する。
【0022】
図2はトランスミッションの構造を示す図である。
【0023】
セレクトレバー51は支点51aを中心として回動自在になっている。セレクトレバー51はワイヤ52を接続している。このワイヤ52は他端をリンク53に接続している。リンク53は支点53aを中心とする回動運動を行う。リンク53は他端をスライダ54に接続している。スライダ54は連結棒55aを介してインヒビタスイッチ56のスイッチ56aを連結している。スイッチ56aは電源ターミナル56bと、Dレンジターミナル56c、Nレンジターミナル56d又はRレンジターミナル56eのいずれかのターミナルとを導通可能にする。また、スライダ54は連結棒55bを介してマニュアル弁57を連結している。
【0024】
ドライバがセレクトレバー51を矢印のように操作すると、ワイヤ52を介してリンク53が矢印のように回動する。するとスライダ54が矢印のように移動する。するとスライダ54の移動に合わせてスイッチ56aが移動して電源ターミナル56bと、Dレンジターミナル56c、Nレンジターミナル56d又はRレンジターミナル56eのいずれかのターミナルとを導通させる。またそれと同時にスライダ54の移動に合わせてマニュアル弁57も移動して前後進切替クラッチ30に供給する油圧をコントロールする。
【0025】
図3はインヒビタスイッチの通電範囲のバラツキと、コントロールバルブのマニュアル弁の油圧発生域のバラツキとを示す図である。
【0026】
インヒビタスイッチはターミナル部分が通電範囲であるが、製造バラツキによってその範囲に差が生じることがある。例えば、Dレンジターミナル56cは図3の点線のようにバラツキを生じうる。
【0027】
また、マニュアル弁のDレンジの油圧発生域についても製造バラツキによって、その領域に差が生じることがある。
【0028】
このため、1つのスライダ54でインヒビタスイッチ56と、マニュアル弁57とを制御しても、両者のレンジが一致しない状況が発生しうる。例えば、インヒビタスイッチのDレンジターミナル56cがバラツキ最大となり、マニュアル弁のDレンジの油圧発生域がバラツキ最小になった場合を考えると、図中の白抜矢印の範囲ではインヒビタスイッチはDレンジであるが、マニュアル弁はNレンジとなるのである。このような状態がいわゆるレンジアンマッチ状態である。
【0029】
このレンジアンマッチ状態では、インヒビタスイッチ56からコントローラ60に送られる信号(INH信号)上はDレンジであるが、マニュアル弁はNレンジであるので、クラッチピストン室に油圧供給がされず、クラッチ結合状態にはならない。
【0030】
このとき、クラッチ非結合状態であるが、ドライバはDレンジをセレクトしているので、続いてアクセルペダルを踏み込む。すると、クラッチ非結合状態であるので、エンジンの駆動力が駆動輪に伝わることはなく、エンジンの空吹きが生じることとなる。
【0031】
この状態で、ドライバがセレクトレバー51をさらにD方向に押し込んだり、またエンジン空吹き時のエンジンロールによってセレクトレバー51がさらにD方向に移動して、マニュアル弁57もDレンジとなることがある。
【0032】
このような場合には、はじめのセレクトレバー操作時点でインヒビタスイッチ56からはDレンジのINH信号が送られているので、空吹後にさらにD方向に押し込まれてもINH信号に変化がない。そのため、通常のセレクト制御を行うことはできない。しかし、実際のクラッチ圧はマニュアル弁57が移動することで供給され、クラッチが締結することとなる。しかし、エンジンは空吹きにより高回転速度に上昇している状態であるので、クラッチを締結すると大きな締結ショックが発生することになる。
【0033】
本願ではそのようなレンジアンマッチ状態になったときに、所定の制御を行うことで締結ショックを軽減しようとするものである。
【0034】
なお、レンジアンマッチ状態にあるか否かは、例えば、マニュアル弁の位置を検出するセンサを設け、そのセンサの出力信号と、INH信号とを比較することで、レンジアンマッチ状態を判定することも考えられる。また、そのセンサによってマニュアル弁の位置を検出してクラッチ圧を低くしてクラッチ締結ショックを緩和することも考えられる。しかし、このようにすると新たなセンサが必要になりコストの上昇が考えられる。
【0035】
そこで、本実施形態では、INH信号がD(R)レンジ(すなわち、NレンジやPレンジではない)であるにもかかわらず、空吹き状態になったときにレンジアンマッチ状態であると判定するようにした。そして、このレンジアンマッチ状態を判定したら、一旦、クラッチ油圧を抜き、エンジンのトルクと回転速度とを下げた後に、クラッチ油圧を中間圧の待機状態にしてマニュアル弁の油圧チャージにあらかじめ備えるようにした。
【0036】
以上のようにすることで、コストを上昇させることなく、締結ショックを緩和しようとするものである。
【0037】
以下では図4を参照してコントロールユニットの具体的なロジックについて説明する。なおここではDレンジの場合を例示して説明するがRレンジの場合も同様である。
【0038】
第1フェーズ(検知用のタービン回転速度推定値(Nt_推定値)及びエンジン回転速度推定値(Ne_推定値)の算出フェーズ)
最初に、クラッチが締結している状態を想定してそのときのタービン回転速度の推定値(Nt_推定値)を以下の式により算出する。
【0039】
Nt_推定値=Npri/i
ただし、
Npri :プライマリプーリ回転速度
i :遊星ギヤ比。
【0040】
続いて、このNt_推定値と、入力トルクTiとによりマップを参照してエンジン回転速度の推定値(Ne_推定値)を算出する。なお、入力トルクTiは例えばエンジンの燃料噴射量に基づいて求めることができる。またマップは図4の左下に示すように、入力トルクTi、タービン回転速度Nt及びエンジン回転速度Neによって予め求められている。
【0041】
第2フェーズ(レンジアンマッチ判定フェーズ)
次に、エンジン回転速度の実測値(Ne_実測値)を読み込み、Ne_推定値と比較して以下の条件を満たしたときは、レンジアンマッチ状態であって、マニュアル弁の油圧切れによる空吹きが発生していると判定する。
▲1▼エンジン回転速度の実測値(Ne_実測値)が、推定値(Ne_推定値)にマージン回転速度を加算した値よりも大きいこと(すなわち、Ne_実測値>Ne_推定値+マージン回転速度)。
▲2▼INH信号がDレンジであること。
【0042】
すなわち、条件▲1▼を満たしたときは実測値が推定値よりも大幅に大きいことから空吹状態であると判定することができる。しかも、条件▲2▼よりシフトレバはDレンジであるのだから、それにもかかわらず空吹状態であるということはピストンシリンダに油圧が供給されていない、換言すればマニュアル弁の油圧切れによる空吹状態であると考えられる。
【0043】
このレンジアンマッチ状態が検出されたら以下の待機制御を行う。一方、レンジアンマッチ状態でないときは通常制御を行う。
【0044】
第3フェーズ(待機制御フェーズ)
レンジアンマッチ状態を判定したら以下の制御を行う。
【0045】
スロットル絞り、フェールカット、燃料噴射タイミングリタード等によってエンジンの回転速度を制限して低回転(例えば1500〜2000rpm)にするとともにトルクダウン制御を行う。また、クラッチ圧の指示値を一旦0MPaにして油圧を抜いてクラッチ締結をしないようにする。このようにクラッチ圧を低下させることで、クラッチ締結を遅らせるとともに締結時のショックの緩和をはかる。さらに、プーリへの供給油圧を増量し、ベルト容量を高容量化することで適正な制御を行えるようにする。
【0046】
そして、エンジンの回転速度及びトルクが十分に下がったら、クラッチ圧を中間圧(すなわち、発生しうるクラッチ圧の最大圧と最低圧との間の圧力)にしてマニュアル弁の油圧チャージに備える。
【0047】
第4フェーズ(復帰処理フェーズ)
以下のいずれかの場合には通常制御への移行する。
▲1▼INH信号が、N又はPレンジである場合。
▲2▼INH信号が、Dレンジであって、加速度が所定値を上回る場合。なお、この加速度は微少時間当たりの車速変化によって行う。
【0048】
次に、図5を参照して、以上の制御を行うことによる効果を説明する。なお、図5では、制御を行った場合を実線で示し、制御を行わなかった場合を破線で示す。
【0049】
ドライバが時刻t1でセレクトレバー51をDレンジに入れ、時刻t2でアクセルを踏み込んでスロットル開度(Tvo)を増大させた場合を例に挙げて、本発明の効果を説明する。
【0050】
ドライバが時刻t1でセレクトレバー51をDレンジに入れているが、マニュアル弁はNレンジのままである。このようにセレクトレバー操作位置と、マニュアル弁のレンジとが一致しない状態がレンジアンマッチ状態であり、図5では時刻t1〜t5においてレンジアンマッチ状態になっている。
【0051】
はじめに制御を行わなかった場合(破線の場合)を説明する。
【0052】
ドライバがセレクトレバー51をDレンジに入れ(時刻t1)、続いてアクセルを踏み込み、スロットル開度(Tvo)を増大する(時刻t2)。
【0053】
するとエンジン回転速度Neは急上昇する。
【0054】
このような状況になっても、エンジン回転速度ダウンを行わず、エンジンのトルクダウン制御も行わないと、エンジン回転速度(Ne)は破線のように上昇し空吹き状態になる。また、エンジントルクは破線のように高トルクのままである。
【0055】
この状態でマニュアル弁がDレンジになり(時刻t5)、クラッチが締結されると、クラッチの伝達トルクは急増し、図5の破線のように大きな締結ショックとなる。
【0056】
次に制御を行った場合(実線の場合)を説明する。
【0057】
ドライバがセレクトレバー51をDレンジに入れ(時刻t1)、続いてアクセルを踏み込み、スロットル開度(Tvo)を増大する(時刻t2)。
【0058】
するとエンジン回転速度Neは急上昇する。
【0059】
そこで、エンジン回転速度Neが、制御判定Ne閾値(例えば1500〜2000rpm)を超えたら(時刻t3)、空吹状態であると判定し、エンジン回転速度(Ne)をダウンするとともにエンジントルクを下げ、クラッチ圧の指示圧を0MPaにする。また、プライマリ圧及びセカンダリ圧を上昇させてベルト容量を高容量にする。
【0060】
さらに、エンジン回転速度(Ne)が低回転速度になったら(時刻t4)、クラッチ圧を中間圧にする。
【0061】
この状態でクラッチ締結を待機する。
【0062】
マニュアル弁がDレンジになったら(時刻t5)、クラッチが締結される。この場合は、エンジン回転速度(Ne)をダウンするとともにエンジントルクを下げ、クラッチ圧を中間圧にしてあるので、クラッチ締結時のトルクは、小さく抑えられる。また、プライマリ圧及びセカンダリ圧を上げてベルト容量を高容量化してあるので、適正な制御を行えるようになる。
【0063】
従来、部品バラツキ等により、マニュアル弁とセレクトレバー操作位置とが一致しないレンジアンマッチ状態が生じると、インヒビタスイッチ56からコントローラ60に送られる信号(INH信号)上はDレンジであるが、マニュアル弁はNレンジであってクラッチピストン室に油圧供給がされず、クラッチ結合状態にはならないことがあった。この状態で、エンジンが空吹いた後、INH信号に変化がないまま、マニュアル弁がDレンジ状態になると、INH信号に変化がないので、エンジン回転速度を落とす等の変速制御が行われることなく、クラッチを締結していたので、大きな締結ショックが発生することになった。
【0064】
そこで、本実施形態では、INH信号がDレンジ(すなわち、NレンジやPレンジではない)であるにもかかわらず、空吹き状態になったときにレンジアンマッチ状態であると判定するようにし、また、そのレンジアンマッチ状態を判定したら、あらかじめクラッチ圧を低下させ、エンジンのトルク及び回転速度を下げることで、マニュアル弁の油圧チャージに備えるようにした。
【0065】
このようにしたので、マニュアル弁の位置を検出するセンサを設けなくてもクラッチ締結時のショックを緩和できるようになったのである。
【0066】
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明と均等であることは明白である。
【0067】
例えば、上記実施形態ではベルトCVTに適用した場合を例示して説明したが、トロイダルCVTや、遊星ATに適用しても同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による自動変速機のクラッチ締結制御装置の一実施形態を示す図である。
【図2】トランスミッションの構造を示す図である。
【図3】インヒビタスイッチの通電範囲のバラツキと、コントロールバルブのマニュアル弁の油圧発生域のバラツキとを示す図である。
【図4】コントロールユニットの具体的なロジックについて説明するブロック図である。
【図5】本発明の制御を行うことによる効果を説明する図である。
【符号の説明】
10 油圧ポンプ
20 トルクコンバータ
30 前後進切替クラッチ
40 CVT変速部
51 セレクトレバー
52 ワイヤ
53 リンク
54 スライダ
56 インヒビタスイッチ
57 マニュアル弁
60 コントロールユニット(レンジアンマッチ判定手段、制御手段)
70 エンジン

Claims (7)

  1. セレクトレバー操作位置に応じた信号を出力するインヒビタスイッチと、
    前記セレクトレバー操作位置に応じて変位して、前進クラッチ又は後進ブレーキの一方に前記油圧を供給するマニュアル弁と、
    前記インヒビタスイッチの信号及び車両運転状態に基づいて、前記マニュアル弁に供給する油圧を設定する油圧制御手段と、
    を備える自動変速機において、
    前記セレクトレバー操作位置と、前記マニュアル弁の位置とが一致していないレンジアンマッチ状態を判定するレンジアンマッチ判定手段と、
    前記レンジアンマッチ状態を判定したときに、前記前進クラッチ又は後進ブレーキが締結する以前にエンジン回転速度の上昇を抑制する制御手段と、
    を備えることを特徴とする自動変速機のクラッチ締結制御装置。
  2. 前記レンジアンマッチ判定手段は、前記インヒビタスイッチのレンジ状態がDレンジ又はRレンジであってエンジンが空吹き状態であるときに、レンジアンマッチ状態であると判定する、
    ことを特徴とする請求項1に記載の自動変速機のクラッチ締結制御装置。
  3. 前記エンジンの空吹き状態は、エンジン回転速度の実測値と、クラッチが締結している場合を想定して算出したエンジン回転速度の推定値とに基づいて検出する、
    ことを特徴とする請求項2に記載の自動変速機のクラッチ締結制御装置。
  4. 前記制御手段は、エンジン回転速度を低下させる、
    ことを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の自動変速機のクラッチ締結制御装置。
  5. 前記制御手段は、エンジントルクを低下させる、
    ことを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の自動変速機のクラッチ締結制御装置。
  6. 前記制御手段は、エンジンが所定回転速度よりも高回転のときはクラッチ圧が抜けるように油圧指令値の制御を行い、エンジンが所定回転速度よりも低回転になったらクラッチ圧が中間圧になるように油圧指令値の制御を行う、
    ことを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の自動変速機のクラッチ締結制御装置。
  7. 前記制御手段は、プライマリ圧及びセカンダリ圧を増圧してベルト容量を高容量化する、
    ことを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の自動変速機のクラッチ締結制御装置。
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