JP2010272284A - バッテリ温度制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】バッテリ温度を充電に好適な温度に速やかに制御する。
【解決手段】空調用冷媒流路2とバッテリ用冷媒流路3とを接続する際、空調用冷媒流路2内の冷媒の温度とバッテリ用冷媒流路3内の冷媒の温度を個別に調整した後に空調用冷媒流路2とバッテリ用冷媒流路3を接続する。これにより、空調用冷媒流路2内の冷媒とバッテリ用冷媒流路3内の冷媒間の温度差が小さくなるので、バッテリ21の温度を充電に好適な温度に速やかに制御できる。
【選択図】図1
【解決手段】空調用冷媒流路2とバッテリ用冷媒流路3とを接続する際、空調用冷媒流路2内の冷媒の温度とバッテリ用冷媒流路3内の冷媒の温度を個別に調整した後に空調用冷媒流路2とバッテリ用冷媒流路3を接続する。これにより、空調用冷媒流路2内の冷媒とバッテリ用冷媒流路3内の冷媒間の温度差が小さくなるので、バッテリ21の温度を充電に好適な温度に速やかに制御できる。
【選択図】図1
Description
本発明は、ハイブリッド自動車や電気自動車等の電動車両に搭載されたバッテリの温度を制御するバッテリ温度制御装置に関する。
従来より、充電時のバッテリの温度状態に応じて、車室内空調用の冷媒が循環する空調用冷媒流路と車両に搭載されたバッテリの温度を調整する冷媒が循環するバッテリ用冷媒流路とを接続することにより、バッテリの温度を充電に好適な温度に制御して効率のよいバッテリの充電を可能にした電気自動車のバッテリ温度制御装置が知られている。
従来のバッテリ温度制御装置によれば、空調用冷媒流路内の冷媒の温度制御範囲とバッテリ用冷媒流路内の冷媒の温度制御範囲が異なるために、空調用冷媒流路とバッテリ用冷媒流路とを接続した際、空調用冷媒流路内の冷媒とバッテリ用冷媒流路内の冷媒間に温度差が存在し、バッテリの温度を充電に好適な温度に速やかに制御することが困難になる。
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的はバッテリ温度を充電に好適な温度に速やかに制御可能なバッテリ温度制御装置を提供することにある。
本発明に係るバッテリ温度制御装置では、空調用冷媒流路内の冷媒の温度とバッテリ用冷媒流路内の冷媒の温度を個別に調整した後に空調用冷媒流路とバッテリ用冷媒流路を接続する。
本発明に係るバッテリ温度制御装置によれば、空調用冷媒流路内の冷媒とバッテリ用冷媒流路内の冷媒間の温度差が小さくなるので、バッテリ温度を充電に好適な温度に速やかに制御できる。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態となるバッテリ温度制御装置の構成及びその動作を説明する。
〔バッテリ温度制御装置の構成〕
本発明の実施形態となるバッテリ温度制御装置はハイブリッド自動車や電気自動車等の電動車両に搭載される。本発明の実施形態となるバッテリ温度制御装置1は、図1に示すように、車室内空調用の冷媒が循環する空調用冷媒流路2と、電動車両の駆動源としてのバッテリ(BATT)21の温度を調整するための冷媒が循環するバッテリ用冷媒流路3と、バッテリ21の温度を充電に好適な温度(例えば5〜20℃)に制御するコントローラ4を備える。空調用冷媒流路2とバッテリ用冷媒流路3は、バイパス流路5a,5bを介して連通され、空調用冷媒流路2とバッテリ用冷媒流路3との間で冷媒を循環可能なように構成されている。
本発明の実施形態となるバッテリ温度制御装置はハイブリッド自動車や電気自動車等の電動車両に搭載される。本発明の実施形態となるバッテリ温度制御装置1は、図1に示すように、車室内空調用の冷媒が循環する空調用冷媒流路2と、電動車両の駆動源としてのバッテリ(BATT)21の温度を調整するための冷媒が循環するバッテリ用冷媒流路3と、バッテリ21の温度を充電に好適な温度(例えば5〜20℃)に制御するコントローラ4を備える。空調用冷媒流路2とバッテリ用冷媒流路3は、バイパス流路5a,5bを介して連通され、空調用冷媒流路2とバッテリ用冷媒流路3との間で冷媒を循環可能なように構成されている。
空調用冷媒流路2は、冷媒を加熱するためのPTC(Positive Temperature Coefficient)ヒータ11と、冷媒を冷却するためのヒータコア12と、空調用冷媒流路2内で冷媒を循環させる循環ポンプ13を備える。バッテリ用冷媒流路3は、冷媒を冷却するためのラジエータ(RAD)22と、冷媒を加熱する強電系部品としてのDC/DCコンバータ(DC/DC)23及び充電器(CHR)24と、バッテリ用冷媒流路3内で冷媒を循環させる循環ポンプ25を備える。
バッテリ用冷媒流路3は、バッテリ21から放出された冷媒がラジエータ22を通過しないようにバイパスさせるバイパス流路26と、第1の設定温度(例えば55℃)を閾値としてバッテリ用冷媒流路3とバイパス流路27との間で冷媒流路を切り替えるサーモバルブ27と、第1の設定温度より低い第2の設定温度(例えば50℃)を閾値としてバッテリ用冷媒流路3とバイパス流路5aとの間で冷媒流路を切り替えるサーモバルブ28を備える。
バッテリ用冷媒流路3は、バッテリ21を通過しないように冷媒をバイパスさせるバイパス流路29と、バッテリ用冷媒流路3とバイパス流路29との間で冷媒流路を切り替える三方弁30を備える。バッテリ用冷媒流路3は、バッテリ21に冷媒を通過させる冷媒流路と並列にバイパス流路31を備える。バイパス流路31は、冷媒を冷却するための水冷式エバポレータ(W/EVA)32と、バッテリ21と水冷式エバポレータ31からなる冷媒流路内で冷媒を循環させる循環ポンプ33を備える。
コントローラ4は、電動車両の外気温を検出する外気温センサ41と、バッテリ21の温度を検出するバッテリ温度センサ42と、バッテリ用冷媒流路3を流れる冷媒の温度を検出する強電水温センサ43を備える。コントローラ4は、各センサからの出力に従って三方弁30を制御して冷媒の流路を制御することにより、バッテリ21の温度を充電に好適な温度に制御する。
このような構成を有するバッテリ温度制御装置1では、コントローラ4が以下に示すように動作することにより、バッテリ21の温度を充電に好適な温度に制御する。以下、(1)バッテリ加温時と(2)バッテリ冷却時の動作に分けてコントローラ4の動作を詳しく説明する。なお以下では、充電に好適なバッテリ21の温度を5〜20℃として制御動作を説明する。
(1)バッテリ加温時
始めに、バッテリ21の温度が充電に好適な温度より低いためにバッテリ21を加熱する際のコントローラ4の動作を説明する。
始めに、バッテリ21の温度が充電に好適な温度より低いためにバッテリ21を加熱する際のコントローラ4の動作を説明する。
(1−1)極低温時
外気温センサ41及びバッテリ温度センサ42により外気温及びバッテリ温度が共に0℃以下であることが検出された場合、コントローラ4は、図2に実線で示すように、三方弁30を制御することにより空調用冷媒流路2とバッテリ用冷媒流路3との間で冷媒を循環させる。具体的には、バッテリ用冷媒流路3内の冷媒は、ラジエータ22を経由せずにDC/DCコンバータ23及び充電器24の排熱により加熱された後、バイパス流路5aを介して空調用冷媒流路2に送られる。空調用冷媒流路2に送られた冷媒は、ヒータ11により加熱された後、バイパス流路5bを介してバッテリ21に送られる。すなわち極低温時には、冷媒はヒータ11と強電系部品の排熱により加熱された後にバッテリ21に送られ、バッテリ21を加熱する。このような構成によれば、ヒータ11を用いて冷媒を加熱するための消費電力を削減することができる。なお本実施形態では、DC/DCコンバータ23及び充電器24の排熱により冷媒を加熱することとしたが、モータ等のその他の強電系部品の排熱により冷媒を加熱するようにしてもよい。
外気温センサ41及びバッテリ温度センサ42により外気温及びバッテリ温度が共に0℃以下であることが検出された場合、コントローラ4は、図2に実線で示すように、三方弁30を制御することにより空調用冷媒流路2とバッテリ用冷媒流路3との間で冷媒を循環させる。具体的には、バッテリ用冷媒流路3内の冷媒は、ラジエータ22を経由せずにDC/DCコンバータ23及び充電器24の排熱により加熱された後、バイパス流路5aを介して空調用冷媒流路2に送られる。空調用冷媒流路2に送られた冷媒は、ヒータ11により加熱された後、バイパス流路5bを介してバッテリ21に送られる。すなわち極低温時には、冷媒はヒータ11と強電系部品の排熱により加熱された後にバッテリ21に送られ、バッテリ21を加熱する。このような構成によれば、ヒータ11を用いて冷媒を加熱するための消費電力を削減することができる。なお本実施形態では、DC/DCコンバータ23及び充電器24の排熱により冷媒を加熱することとしたが、モータ等のその他の強電系部品の排熱により冷媒を加熱するようにしてもよい。
(1−2)低温時
外気温センサ41及びバッテリ温度センサ42により外気温及びバッテリ温度がそれぞれ0℃以下及び0〜20℃又は共に5℃以下であることが検出された場合、コントローラ4は、図3に実線で示すように、三方弁30を制御することによりバッテリ用冷媒流路3内の冷媒のみがバッテリ21に循環されるようにする。具体的には、バッテリ用冷媒流路3内の冷媒は、ラジエータ22を経由せずにDC/DCコンバータ23及び充電器24の排熱により加熱された後、バッテリ21に送られる。すなわち低温時には、バッテリ用冷媒流路3内の冷媒は強電系部品の排熱のみにより加熱された後にバッテリ21に送られ、バッテリ21を加熱する。一方、空調用冷媒流路2内の冷媒は、ヒータ11及びヒータコア12を循環し、空調用に適した温度範囲に温度が制御される。このような構成によれば、バッテリ用冷媒流路3内の冷媒は強電系部品の排熱のみを利用して加熱されるので、冷媒を加熱するための消費電力を削減することができる。
外気温センサ41及びバッテリ温度センサ42により外気温及びバッテリ温度がそれぞれ0℃以下及び0〜20℃又は共に5℃以下であることが検出された場合、コントローラ4は、図3に実線で示すように、三方弁30を制御することによりバッテリ用冷媒流路3内の冷媒のみがバッテリ21に循環されるようにする。具体的には、バッテリ用冷媒流路3内の冷媒は、ラジエータ22を経由せずにDC/DCコンバータ23及び充電器24の排熱により加熱された後、バッテリ21に送られる。すなわち低温時には、バッテリ用冷媒流路3内の冷媒は強電系部品の排熱のみにより加熱された後にバッテリ21に送られ、バッテリ21を加熱する。一方、空調用冷媒流路2内の冷媒は、ヒータ11及びヒータコア12を循環し、空調用に適した温度範囲に温度が制御される。このような構成によれば、バッテリ用冷媒流路3内の冷媒は強電系部品の排熱のみを利用して加熱されるので、冷媒を加熱するための消費電力を削減することができる。
(1−3)通常時
外気温センサ41及びバッテリ温度センサ42により外気温及びバッテリ温度がそれぞれ0℃以上及び5℃以上であることが検出された場合、コントローラ4は、図4に実線で示すように、三方弁30を制御することによりバッテリ21に冷媒が流れないようにする。具体的には、バッテリ用冷媒流路3内の冷媒は、ラジエータ22を経由せずにDC/DCコンバータ23及び充電器24を循環し、バッテリ21の温度調整用に適した温度範囲に温度が制御される。一方、空調用冷媒流路2内の冷媒は、ヒータ11及びヒータコア12を循環し、空調用に適した温度範囲に温度が制御される。
外気温センサ41及びバッテリ温度センサ42により外気温及びバッテリ温度がそれぞれ0℃以上及び5℃以上であることが検出された場合、コントローラ4は、図4に実線で示すように、三方弁30を制御することによりバッテリ21に冷媒が流れないようにする。具体的には、バッテリ用冷媒流路3内の冷媒は、ラジエータ22を経由せずにDC/DCコンバータ23及び充電器24を循環し、バッテリ21の温度調整用に適した温度範囲に温度が制御される。一方、空調用冷媒流路2内の冷媒は、ヒータ11及びヒータコア12を循環し、空調用に適した温度範囲に温度が制御される。
(2)バッテリ冷却時
次に、バッテリ21の温度が充電に好適な温度より高いためにバッテリ21を冷却する際のコントローラ4の動作を説明する。
次に、バッテリ21の温度が充電に好適な温度より高いためにバッテリ21を冷却する際のコントローラ4の動作を説明する。
(2−1)通常時
外気温センサ41,バッテリ温度センサ42,及び強電水温センサ43により外気温,バッテリ温度,及びバッテリ用冷媒流路3内の冷媒の温度がそれぞれ5℃以下,5〜20℃,及び5〜20℃であることが検出された場合、コントローラ4は、(1−3)バッテリ加熱時の通常時と同様、三方弁30を制御することによりバッテリ21に冷媒が流れないようにする。
外気温センサ41,バッテリ温度センサ42,及び強電水温センサ43により外気温,バッテリ温度,及びバッテリ用冷媒流路3内の冷媒の温度がそれぞれ5℃以下,5〜20℃,及び5〜20℃であることが検出された場合、コントローラ4は、(1−3)バッテリ加熱時の通常時と同様、三方弁30を制御することによりバッテリ21に冷媒が流れないようにする。
(2−2)中温時
外気温センサ41,バッテリ温度センサ42,及び強電水温センサ43により外気温,バッテリ温度,及びバッテリ用冷媒流路3内の冷媒の温度がそれぞれ20℃以下,5〜20℃,及び5〜20℃であることが検出された場合、コントローラ4は、図5に実線で示すように、三方弁30を制御することによりバッテリ用冷媒流路3内の冷媒のみがバッテリ21に流れるようにする。具体的には、バッテリ用冷媒流路3内の冷媒は、ラジエータ22,DC/DCコンバータ23,及び充電器24を経由してバッテリ21に循環される。一方、空調用冷媒流路2内の冷媒は、ヒータ11及びヒータコア12を循環し、空調用に適した温度範囲に温度が制御される。
外気温センサ41,バッテリ温度センサ42,及び強電水温センサ43により外気温,バッテリ温度,及びバッテリ用冷媒流路3内の冷媒の温度がそれぞれ20℃以下,5〜20℃,及び5〜20℃であることが検出された場合、コントローラ4は、図5に実線で示すように、三方弁30を制御することによりバッテリ用冷媒流路3内の冷媒のみがバッテリ21に流れるようにする。具体的には、バッテリ用冷媒流路3内の冷媒は、ラジエータ22,DC/DCコンバータ23,及び充電器24を経由してバッテリ21に循環される。一方、空調用冷媒流路2内の冷媒は、ヒータ11及びヒータコア12を循環し、空調用に適した温度範囲に温度が制御される。
(2−3)高温時(1)
外気温センサ41,バッテリ温度センサ42,及び強電水温センサ43により外気温,バッテリ温度,及びバッテリ用冷媒流路3内の冷媒の温度がそれぞれ20℃以上,20℃以上,及び20〜50℃であることが検出された場合、コントローラ4は、図6に実線で示すように、三方弁30を制御することにより水冷式エバポレータ32により冷却された冷媒がバッテリ21に流れるようにする。具体的には、バッテリ用冷媒流路3内の冷媒は、ラジエータ22を経由せずにDC/DCコンバータ23及び充電器24を循環する。またバッテリ21には、循環ポンプ33を駆動させることにより水冷式エバポレータ32により冷却された冷媒が循環される。このような構成によれば、バッテリ21とDC/DCコンバータ23及び充電器24とを個別に適温に制御することができる。一方、空調用冷媒流路2内の冷媒は、ヒータ11及びヒータコア12を循環し、空調用に適した温度範囲に温度が制御される。
外気温センサ41,バッテリ温度センサ42,及び強電水温センサ43により外気温,バッテリ温度,及びバッテリ用冷媒流路3内の冷媒の温度がそれぞれ20℃以上,20℃以上,及び20〜50℃であることが検出された場合、コントローラ4は、図6に実線で示すように、三方弁30を制御することにより水冷式エバポレータ32により冷却された冷媒がバッテリ21に流れるようにする。具体的には、バッテリ用冷媒流路3内の冷媒は、ラジエータ22を経由せずにDC/DCコンバータ23及び充電器24を循環する。またバッテリ21には、循環ポンプ33を駆動させることにより水冷式エバポレータ32により冷却された冷媒が循環される。このような構成によれば、バッテリ21とDC/DCコンバータ23及び充電器24とを個別に適温に制御することができる。一方、空調用冷媒流路2内の冷媒は、ヒータ11及びヒータコア12を循環し、空調用に適した温度範囲に温度が制御される。
(2−4)高温時(2)
外気温センサ41,バッテリ温度センサ42,及び強電水温センサ43により外気温,バッテリ温度,及びバッテリ用冷媒流路3内の冷媒の温度がそれぞれ20℃以上,20℃以上,及び50℃以上であることが検出された場合、コントローラ4は、図7に実線で示すように、三方弁30を制御することにより水冷式エバポレータ32により冷却された冷媒がバッテリ21に流れるようにする。具体的には、バッテリ用冷媒流路3内の冷媒は、(2−3)高温時(1)と比較して温度が高いので、ラジエータ22を経由せずにDC/DCコンバータ23及び充電器24と空調用冷媒流路2を循環する。またバッテリ21には、循環ポンプ33を駆動させることにより水冷式エバポレータ32により冷却された冷媒が循環される。このような構成によれば、バッテリ21とDC/DCコンバータ23及び充電器24とを個別に適温に制御することができる。
外気温センサ41,バッテリ温度センサ42,及び強電水温センサ43により外気温,バッテリ温度,及びバッテリ用冷媒流路3内の冷媒の温度がそれぞれ20℃以上,20℃以上,及び50℃以上であることが検出された場合、コントローラ4は、図7に実線で示すように、三方弁30を制御することにより水冷式エバポレータ32により冷却された冷媒がバッテリ21に流れるようにする。具体的には、バッテリ用冷媒流路3内の冷媒は、(2−3)高温時(1)と比較して温度が高いので、ラジエータ22を経由せずにDC/DCコンバータ23及び充電器24と空調用冷媒流路2を循環する。またバッテリ21には、循環ポンプ33を駆動させることにより水冷式エバポレータ32により冷却された冷媒が循環される。このような構成によれば、バッテリ21とDC/DCコンバータ23及び充電器24とを個別に適温に制御することができる。
(その他の動作)
空調用冷媒流路2内の冷媒の温度制御範囲とバッテリ用冷媒流路3内の冷媒の温度制御範囲は異なる。このため、空調用冷媒流路2とバッテリ用冷媒流路3とを接続した際、空調用冷媒流路2内の冷媒とバッテリ用冷媒流路3内の冷媒間に温度差が存在し、バッテリ21の温度を充電に好適な温度に速やかに制御することが困難になる。そこで空調用冷媒流路2とバッテリ用冷媒流路3とを接続する際には、図4に示すようにして空調用冷媒流路2内の冷媒の温度とバッテリ用冷媒流路3内の冷媒の温度を個別に調整した後に、図7に示すように空調用冷媒流路2とバッテリ用冷媒流路3を接続することが望ましい。このような制御方法によれば、空調用冷媒流路2内の冷媒とバッテリ用冷媒流路3内の冷媒間の温度差が小さくなるので、バッテリ21の温度を充電に好適な温度に速やかに制御できる。
空調用冷媒流路2内の冷媒の温度制御範囲とバッテリ用冷媒流路3内の冷媒の温度制御範囲は異なる。このため、空調用冷媒流路2とバッテリ用冷媒流路3とを接続した際、空調用冷媒流路2内の冷媒とバッテリ用冷媒流路3内の冷媒間に温度差が存在し、バッテリ21の温度を充電に好適な温度に速やかに制御することが困難になる。そこで空調用冷媒流路2とバッテリ用冷媒流路3とを接続する際には、図4に示すようにして空調用冷媒流路2内の冷媒の温度とバッテリ用冷媒流路3内の冷媒の温度を個別に調整した後に、図7に示すように空調用冷媒流路2とバッテリ用冷媒流路3を接続することが望ましい。このような制御方法によれば、空調用冷媒流路2内の冷媒とバッテリ用冷媒流路3内の冷媒間の温度差が小さくなるので、バッテリ21の温度を充電に好適な温度に速やかに制御できる。
以上の説明から明らかなように、本発明の実施形態となるバッテリ温度制御装置1によれば、バッテリ用冷媒流路3に強電系部品であるDC/DCコンバータ23と充電器24が配置され、DC/DCコンバータ23と充電器24からの排熱を利用してバッテリ21に供給される冷媒を加熱するので、バッテリ21の加温に要する電力量を削減することができる。
本発明の実施形態となるバッテリ温度制御装置1によれば、バッテリ用冷媒流路3は、バッテリ21を経由せずに冷媒を流すバイパス流路31を備えるので、温度制御範囲が異なるバッテリ21とDC/DCコンバータ23及び充電器24とを個別に温度制御することができる。
本発明の実施形態となるバッテリ温度制御装置1によれば、バイパス流路31には、バッテリ21を冷却するための水冷式エバポレータ32が設けられているので、温度制御範囲が異なるバッテリ21とDC/DCコンバータ23及び充電器24とを個別に冷却することができる。
本発明の実施形態となるバッテリ温度制御装置1によれば、空調用冷媒流路2とバッテリ用冷媒流路3とを接続する際、空調用冷媒流路2内の冷媒の温度とバッテリ用冷媒流路3内の冷媒の温度を個別に調整した後に空調用冷媒流路2とバッテリ用冷媒流路3を接続するので、バッテリ21の温度を充電に好適な温度に速やかに制御できる。
以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論である。
1:バッテリ温度制御装置
2:空調用冷媒流路
3:バッテリ用冷媒流路
4:コントローラ
5a,5b,26,29,31:バイパス流路
11:PTC(Positive Temperature Coefficient)ヒータ
12:ヒータコア
13,25,31:循環ポンプ
21:バッテリ
22:ラジエータ
23:DC/DCコンバータ
24:充電器
27,28:サーモバルブ
32:水冷式エバポレータ
41:外気温センサ
42:バッテリ温度センサ
43:強電水温センサ
2:空調用冷媒流路
3:バッテリ用冷媒流路
4:コントローラ
5a,5b,26,29,31:バイパス流路
11:PTC(Positive Temperature Coefficient)ヒータ
12:ヒータコア
13,25,31:循環ポンプ
21:バッテリ
22:ラジエータ
23:DC/DCコンバータ
24:充電器
27,28:サーモバルブ
32:水冷式エバポレータ
41:外気温センサ
42:バッテリ温度センサ
43:強電水温センサ
Claims (1)
- 車室内空調用の冷媒が循環する空調用冷媒流路と、
車両に搭載されたバッテリの温度を調整する冷媒が循環するバッテリ用冷媒流路と、
前記空調用冷媒流路と前記バッテリ用冷媒流路間で冷媒を循環させるバイパス流路と、
前記バイパス流路を開閉する開閉手段と、
前記バッテリの温度を検出するバッテリ温度検出手段と、
前記バッテリ温度検出手段により検出された前記バッテリの温度に応じて前記開閉手段を開閉することにより当該バッテリの温度を制御する制御手段とを備え、
前記空調用冷媒流路は、流路内の冷媒を加熱する第1の加熱手段と流路内の冷媒を冷却する第1の冷却手段を有し、
前記バッテリ用冷媒流路は、強電系部品の排熱により流路内の冷媒を加熱する第2の加熱手段と流路内の冷媒を冷却する第2の冷却手段を有し、
前記制御手段は、前記開閉手段を開状態に制御する際、前記第1及び第2の加熱手段と前記第1及び第2の冷却手段を制御することにより前記空調用冷媒流路内の冷媒の温度と前記バッテリ用冷媒流路内の冷媒の温度を個別に調整した後に前記開閉手段を開状態に制御すること
を特徴とするバッテリ温度制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009121788A JP5387129B2 (ja) | 2009-05-20 | 2009-05-20 | バッテリ温度制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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