JP2018008607A - 車両制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】機械式のコンプレッサーを有する温調装置を備えた車両において、温調対象が目標温度に到達するまでに要する時間を短縮できる車両制御装置を提供する。【解決手段】車両ECU40は、エンジン11の動力を変速する変速機12と、エンジン11を動力源として冷媒を圧縮する機械式のコンプレッサーを有し、温度差ΔTが閾値よりも大きいときにコンプレッサーを駆動するクラッチ装置26とを備えた車両に適用される。車両ECU40は、温度差ΔTを取得するとともにエンジン回転数Neを1つの条件として変速機12の変速比を制御する。車両ECU40は、変速機12の変速比を変更するときのエンジン回転数Neを変速数とすると、温度差ΔTが閾値以下の場合にはエンジン回転数Neが基準変速数であるときに変速機12の変速比を変更し、温度差ΔTが閾値よりも大きい場合には基準変速数よりも高い値を変速数に設定して変速機12の変速比を変更する。【選択図】図2
Description
本発明は、温調装置を備えた車両に適用される車両制御装置に関する。
貨物自動車の1つとして、荷台の内部空間である荷室を温調対象とする冷凍装置を搭載した冷凍車が知られている。こうした冷凍装置は、例えば特許文献1のように、冷媒を圧縮するコンプレッサーとして、エンジンを動力源とする機械式のコンプレッサーを備えている。機械式のコンプレッサーの駆動軸は、エンジンのクランクシャフトに駆動ベルトを介して連結された従動プーリーに対して電磁クラッチ等のクラッチ装置を介して接続される。クラッチ装置は、荷室の目標温度と実際の温度との温度差に基づいてコンプレッサーの駆動軸とエンジンのクランクシャフトとの間における回転力の伝達を断接する。
ところで、上述した機械式のコンプレッサーを有する冷凍車においては、エンジンを停止させるとコンプレッサーも停止してしまうため、エンジンの停止中に荷室の温度が上昇しやすい。そのため、エンジンの始動後に荷室の温度を早期に目標温度に到達させることが望まれている。なお、こうした目標温度への早期到達は、冷凍装置を備えた冷凍車に限らず、機械式のコンプレッサーを有する温調装置を備えた車両に共通する。
本発明は、機械式のコンプレッサーを有する温調装置を備えた車両において、温調対象が目標温度に到達するまでに要する時間を短縮できる車両制御装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決する車両制御装置は、駆動輪に伝達される原動機の動力を変速する変速機と、前記原動機を動力源として冷媒を圧縮する機械式のコンプレッサーを有し、温調対象の温度と目標温度との温度差が閾値よりも大きいときに前記コンプレッサーを駆動する温調装置とを備えた車両に適用される車両制御装置であって、前記温度差を取得する取得部と、前記原動機の出力軸の回転数を1つの条件として前記変速機の変速比を制御する変速制御部とを備え、前記変速制御部が前記変速機の変速比を変更するときの前記出力軸の回転数を変速数とすると、前記変速制御部は、前記温度差が前記閾値以下の場合には、前記出力軸の回転数が基準変速数であるときに前記変速機の変速比を変更し、前記温度差が前記閾値よりも大きい場合には、前記基準変速数よりも高い値を前記変速数に設定して前記変速機の変速比を変更する。
上記構成によれば、温度差が閾値よりも大きく機械式のコンプレッサーが接続状態にあるときは出力軸の回転数が基準変速数よりも高い値のときに変速機の変速比が変更される。これにより、温度差が閾値以下の場合よりも出力軸の回転数の平均値が高くなることから、コンプレッサーによる冷媒の圧縮量を多くすることができる。その結果、温調装置における冷却能力が向上することから、温調対象の温度を早期に目標温度に到達させることができる。
上記車両制御装置において、前記変速制御部は、前記変速数の最大変速数を保持し、前記最大変速数を最大値として前記温度差が前記閾値よりも大きいほど前記変速数を高い値に設定することが好ましい。
上記構成によれば、温調対象の温度を目標温度に到達させるために出力軸の回転数が過度に高くなることを抑えつつ、温度差が大きいほどコンプレッサーによる冷媒の圧縮量を多くすることができる。
上記車両制御装置は、前記温度差が前記閾値よりも大きいときに、前記変速数を演算するための係数を設定する係数設定部をさらに備え、前記係数設定部は、前記温度差に応じた前記係数が規定された係数データを保持し、前記係数データには、前記閾値から前記最大変速数が前記変速数に設定される最大温度差までの範囲に0から1までの範囲で単調増加する値が規定され、前記最大温度差よりも大きい範囲に1が規定されており、前記変速制御部は、前記最大変速数と前記基準変速数との差である許容変速差に前記係数を乗算した値を前記基準変速数に加算することにより前記変速数を演算することが好ましい。
上記構成によれば、温度差が閾値よりも大きいとき、最大変速数を最大値として温度差が大きいほど変速数を高い値に設定することができる。
上記車両制御装置において、前記変速機は、複数の変速段を有し、前記変速制御部は、前記複数の変速段ごとに前記係数データを保持するとともに、前記複数の変速段ごとに前記基準変速数と前記許容変速差とが規定された変速数データを保持することが好ましい。
上記車両制御装置において、前記変速機は、複数の変速段を有し、前記変速制御部は、前記複数の変速段ごとに前記係数データを保持するとともに、前記複数の変速段ごとに前記基準変速数と前記許容変速差とが規定された変速数データを保持することが好ましい。
上記構成によれば、各変速段の特性に適した値に変速数を設定することができる。その結果、出力軸の回転数の平均値を高めるうえで各変速段を有効に利用することができる。
上記車両制御装置において、前記変速数データには、前記変速比が最も大きい前記変速段に対して最も小さい前記許容変速差が規定されていることが好ましい。
上記車両制御装置において、前記変速数データには、前記変速比が最も大きい前記変速段に対して最も小さい前記許容変速差が規定されていることが好ましい。
上記構成によれば、車両の発進時における車両の挙動を安定させることができる。これにより、変速数に最大変速数が設定される場合であっても、車両の発進時に運転者が感じる違和感を抑えることができる。
図1〜図6を参照して、車両制御装置の一実施形態について冷凍車用の車両制御装置を例にとって説明する。
図1に示すように、車両10は、原動機であるエンジン11と、エンジン11の動力を駆動輪16に伝達する変速機12と、温調装置として荷台の内部空間である荷室の温度を目標温度Tt(例えば−18℃)に維持する冷凍装置13とを備えている。
図1に示すように、車両10は、原動機であるエンジン11と、エンジン11の動力を駆動輪16に伝達する変速機12と、温調装置として荷台の内部空間である荷室の温度を目標温度Tt(例えば−18℃)に維持する冷凍装置13とを備えている。
エンジン11は、例えばディーゼルエンジンやガソリンエンジン、ガスエンジンであって、燃料と空気との混合気を燃焼させることにより出力軸であるクランクシャフト14を回転させる。
変速機12は、クランクシャフト14の入力回転に対する変速比が互いに異なる複数の変速段を有する。変速機12が有する変速段は、本実施形態では、変速比が大きい順に第1変速段(1st)、第2変速段(2nd)、第3変速段(3rd)、第4変速段(4th)、第5変速段(5th)である。変速機12では、クランクシャフト14の回転数であるエンジン回転数Neを1つの条件として変速段が自動的に変更される。変速機12は、シャフト15を介してエンジン11の動力を駆動輪16に伝達する。
冷凍装置13は、エンジン11を動力源として冷媒を圧縮する機械式のコンプレッサー21を有している。コンプレッサー21の駆動軸22には、エンジン11のクランクシャフト14に連結された駆動プーリー23、駆動プーリー23に対して駆動ベルト24を介して連結された従動プーリー25、および、従動プーリー25と駆動軸22とを断接するクラッチ装置26を介して、エンジン11の動力が伝達される。冷凍装置13は、コンプレッサー21の他、凝縮器や蒸発器を有しており、コンプレッサー21に圧縮された冷媒が凝縮器で液化され、その液化された冷媒が蒸発器で蒸発する際に熱を奪うことを利用して荷室の温度を低下させる。
図2を参照して、車両10の電気的な構成について説明する。
車両10は、相互に通信可能な冷凍ECU30と車両ECU40とを備えている。冷凍ECU30は冷凍装置13を統括制御する制御装置であり、車両ECU40はエンジン11や変速機12を統括制御する車両制御装置である。各ECU30,40は、中央演算処理部、記憶部、外部入力部、および、外部出力部等を有するマイクロコンピューターを中心に構成されており、記憶部に記憶したプログラムにしたがって各種の処理を実行する。
車両10は、相互に通信可能な冷凍ECU30と車両ECU40とを備えている。冷凍ECU30は冷凍装置13を統括制御する制御装置であり、車両ECU40はエンジン11や変速機12を統括制御する車両制御装置である。各ECU30,40は、中央演算処理部、記憶部、外部入力部、および、外部出力部等を有するマイクロコンピューターを中心に構成されており、記憶部に記憶したプログラムにしたがって各種の処理を実行する。
冷凍ECU30には、温度センサー31と入出力装置32とが電気的に接続されている。温度センサー31は、荷室の温度である荷室温度Tmを検出し、その検出した荷室温度Tmを示す信号を冷凍ECU30に出力する。入出力装置32は、例えば運転者によって操作される操作部と各種の情報を運転者に表示する表示部とを有している。入出力装置32は、操作部を通じて運転者が入力した目標温度Ttを冷凍ECU30に出力したり、冷凍ECU30から入力された荷室温度Tmを表示部に表示したりする。
冷凍ECU30は、これら目標温度Ttと荷室温度Tmとに基づいてクラッチ装置26を制御する。冷凍ECU30は、目標温度Ttと荷室温度Tmとの温度差ΔTを演算し、その温度差ΔTが閾値ΔTonよりも大きいとき、クラッチ装置26を接続状態に制御することにより冷凍装置13を駆動状態に制御する。一方、冷凍ECU30は、目標温度Ttと荷室温度Tmとの温度差ΔTが閾値ΔTon以下であるとき、クラッチ装置26を切断状態に制御することにより冷凍装置13を停止状態に制御する。
車両ECU40(以下、単にECU40という。)には、アクセルセンサー41およびエンジン回転数センサー42等を含むセンサー群が電気的に接続されている。アクセルセンサー41は、運転者が操作するアクセルペダルの開度であるアクセル開度Accを示す信号を出力する。エンジン回転数センサー42は、エンジン11のクランクシャフト14の回転数であるエンジン回転数Neを示す信号を出力する。ECU40の取得部43は、各センサー41,42からの信号に基づいてアクセル開度Accおよびエンジン回転数Neを取得するとともに冷凍ECU30からの信号に基づいて温度差ΔTを取得する。
ECU40の変速制御部44は、取得部43の取得した温度差ΔT、アクセル開度Acc、エンジン回転数Ne、記憶部45に記憶した変速数データ46および係数データ47に基づいて、変速機12が変速段を変更するエンジン回転数Neである変速数Ngを設定する変速数設定処理を実行する。変速数データ46は、温度差ΔTが閾値ΔTon以下であるときの変速数である基準変速数Ngs等が規定された変速段ごとのデータで構成されている。係数データ47は、温度差ΔTが閾値ΔTonよりも大きいときに変速数Ngを基準変速数Ngsよりも高い値に設定するための係数Kが規定された変速段ごとのデータで構成されている。
図3を参照して変速数設定処理について詳しく説明する。変速数設定処理は、エンジン11が始動すると繰り返し実行される。
図3に示すように、変速制御部44は、取得部43を通じて冷凍ECU30から温度差ΔTを取得し(ステップS101)、温度差ΔTが閾値ΔTonよりも大きいか否かを判断する(ステップS102)。温度差ΔTが閾値ΔTon以下のとき(ステップS102:NO)、すなわち冷凍装置13が停止状態にあるとき、変速制御部44は、変速数データ46から各変速段の基準変速数Ngsを読み出して、各変速段の変速数Ngに各々の基準変速数Ngsを設定する(ステップS103)。そして変速制御部44は、一連の処理を一旦終了して再び変速数設定処理を開始する。
図3に示すように、変速制御部44は、取得部43を通じて冷凍ECU30から温度差ΔTを取得し(ステップS101)、温度差ΔTが閾値ΔTonよりも大きいか否かを判断する(ステップS102)。温度差ΔTが閾値ΔTon以下のとき(ステップS102:NO)、すなわち冷凍装置13が停止状態にあるとき、変速制御部44は、変速数データ46から各変速段の基準変速数Ngsを読み出して、各変速段の変速数Ngに各々の基準変速数Ngsを設定する(ステップS103)。そして変速制御部44は、一連の処理を一旦終了して再び変速数設定処理を開始する。
図4に示すように、変速数データ46は、エンジン回転数Neとアクセル開度Accとに応じた基準変速数Ngs、および、最大変速数Ngmから基準変速数Ngsを減算した値である許容変速差ΔNgが変速段ごとに規定されたデータである。上記最大変速数Ngmは、各変速段に対して設定される変速数の最大値であって、燃料消費量等について予め行ったシミュレーション等の結果に基づいてエンジン回転数Neの過度な高回転化が抑えられる値である。変速数データ46には、変速比が大きい変速段ほど、許容変速差ΔNgに小さい値が設定されている。すなわち、変速比が大きいほど、基準変速数Ngsと最大変速数Ngmとの差が小さく設定されている。
一方、温度差ΔTが閾値ΔTonよりも大きいとき(ステップS102:YES)、すなわち冷凍装置13が駆動状態にあるとき、変速制御部44は、温度差ΔTを係数データ47に適用することにより、変速数Ngを演算するための係数Kを変速段ごとに設定する(ステップS104)。
図5に示すように、係数データ47は、温度差ΔTに対して係数Kが規定された変速段ごとのテーブルで構成されている。係数データ47には、閾値ΔTonから最大温度差ΔTmaxまでの温度差ΔTの範囲に、温度差ΔTに対して0≦K≦1の範囲で単調増加する係数Kが規定されている。また各係数データ47には、温度差ΔTが最大温度差ΔTmaxよりも大きい範囲に、係数K=1が規定されている。なお、単調増加区間において係数Kは、その値が0≦K≦1の範囲で単調増加していればよく、変速段ごとに増加態様が異なっていてもよい。ここでいう単調増加は、x1<x2ならばf(x1)≦f(x2)であることをいう。
次のステップS105において、変速制御部44は、基準変速数Ngs、係数K、および、許容変速差ΔNgを演算式Ng=Ngs+α×ΔNgに代入することにより各変速段の変速数Ngを設定する。変速数Ngを設定すると、変速制御部44は、一連の処理を一旦終了して再び変速数設定処理を開始する。
上記実施形態のECU40によれば、以下に列挙する作用効果が得られる。
(1)図6は、所定のアクセル開度における車速vとシフトスケジュールとの関係を模式的に示した図である。図6に示すように、上述したECU40は、温度差ΔTが閾値ΔTonよりも大きいときには、最大変速数Ngmを最大値として、温度差ΔTが大きいほど各変速段の変速数Ngを基準変速数Ngsよりも高い値に設定する。すなわち、ECU40は、変速機12のシフトスケジュールを、変速数Ngが基準変速数Ngsに固定された基準スケジュールから、より高いエンジン回転数で変速段が変更される高回転スケジュールへ変更する。そのため、各変速段におけるエンジン回転数Neの平均値が高くなることで機械式のコンプレッサー21による冷媒の圧縮量が多くなる。これにより、冷凍装置13の冷却能力が高くなることから、荷室温度Tmが目標温度Ttに到達するまでに要する時間を短縮することができる。
(1)図6は、所定のアクセル開度における車速vとシフトスケジュールとの関係を模式的に示した図である。図6に示すように、上述したECU40は、温度差ΔTが閾値ΔTonよりも大きいときには、最大変速数Ngmを最大値として、温度差ΔTが大きいほど各変速段の変速数Ngを基準変速数Ngsよりも高い値に設定する。すなわち、ECU40は、変速機12のシフトスケジュールを、変速数Ngが基準変速数Ngsに固定された基準スケジュールから、より高いエンジン回転数で変速段が変更される高回転スケジュールへ変更する。そのため、各変速段におけるエンジン回転数Neの平均値が高くなることで機械式のコンプレッサー21による冷媒の圧縮量が多くなる。これにより、冷凍装置13の冷却能力が高くなることから、荷室温度Tmが目標温度Ttに到達するまでに要する時間を短縮することができる。
(2)エンジン11のクランクシャフト14とコンプレッサー21の駆動軸22との間に変速機等を配設することなく、ECU40による変速数設定処理のみでコンプレッサー21による冷媒の圧縮量を多くすることができる。その結果、冷凍装置13の大型化を抑えつつ冷凍装置13の冷却能力を高めることができる。
(3)ECU40は、各変速段における最大変速数Ngmを最大値として変速数Ngを設定する。これにより、エンジン回転数Neの過度な高回転化が抑えられる。その結果、コンプレッサー21の駆動にともなう燃料消費量の増加を抑えることができる。
(4)ECU40は、各変速段における最大変速数Ngmを最大値として、温度差ΔTが大きいほど最大変速数Ngmに近い値を変速数Ngに設定し、温度差ΔTが閾値ΔTonに近いほど基準変速数Ngsに近い値を変速数Ngに設定する。これにより、温度差ΔTの大きさに応じた変速数でコンプレッサー21を駆動することができる。その結果、例えば、荷室温度Tmについてハンチングが生じにくくなり、荷室温度Tmが目標温度Ttに維持されやすくなる。
(5)ECU40は、温度差ΔTに基づいて設定される係数Kを許容変速差ΔNgに乗算した値を基準変速数Ngsに加算することにより変速数Ngを演算する。そのため、例えば、各温度差ΔTに対して変速数Ngが各別に規定されるテーブルに基づいて変速数が演算される場合に比べて、変速数Ngを設定するためにECU40に必要とされる演算領域を小さくすることができる。
(6)ECU40は、複数の変速段ごとの基準変速数Ngsと許容変速差ΔNgとで構成された変速数データ46、および、複数の変速段ごとのテーブルで構成された係数データ47を保持している。そのため、各変速段の特性に適した態様で変速数Ngを設定することができる。その結果、各変速段の特性等を有効に利用しつつ、エンジン回転数Neの平均値を高めることができる。
(7)変速数データ46においては、変速比の大きい変速段ほど小さい許容変速差ΔNgが規定されている。すなわち、第1変速段に対して最も小さい許容変速差ΔNgが規定され、第4変速段に対して最も大きな許容変速差ΔNgが規定されている。これにより、変速比の大きい変速段ほど最大変速数Ngmが基準変速数Ngsに近い値になることから、車両10の発進時および加速時に使用頻度の高い第1変速段や第2変速段において、変速数Ngの変更にともなう運転フィーリングの変化を抑えることができる。
(8)また、変速比の大きい変速段ほど小さい許容変速差ΔNgが規定されていることから、各変速段においてエンジン回転数Neの平均値をより確実に高めることができる。
なお、上記実施形態は、以下のように適宜変更して実施することもできる。
なお、上記実施形態は、以下のように適宜変更して実施することもできる。
・変速数データ46は、変速比が最も大きい第1変速段に対して最も小さい許容変速差ΔNgが規定されている構成に限られない。例えば、各変速段に規定される許容変速差が車両の設計思想等に基づいて設定されていればよく、例えば第2変速段において最も小さい許容変速差ΔNgが規定されていてもよい。
・変速数データ46には、複数の変速段に共通する許容変速差ΔNgが規定されていてもよい。また、係数データ47には、複数の変速段に共通する係数Kが規定されていてもよい。
・変速数Ngは、上述した演算式によって演算されるに限られない。例えば、ECU40は、各変速段について、エンジン回転数Neとアクセル開度Accとに応じた変速数Ngが規定されたデータを温度差ΔTごとに有し、その時々の状況に応じてそれらのデータのなかから変速数Ngを選択する構成であってもよい。
・ECU40は、全ての変速段について係数Kおよび変速数Ngを演算する構成に限られない。例えばECU40は、現在の変速段を変速機から取得し、その取得した変速段についてのみ係数Kおよび変速数Ngの演算をしてもよい。これにより、変速数Ngの演算にともなうECU40への負荷を軽減することができる。
・ECU40は、ステップS103の処理を実行した場合、温度差ΔTが閾値ΔTonよりも大きくなるまでステップS101とステップS102の処理を繰り返し実行してもよい。こうした構成によれば、例えば温度差ΔTが閾値ΔTon以下である状態が連続する場合にステップS103の処理回数を低減することができる。これにより、ECU40への負荷を軽減することができる。
・ECU40は、温度差ΔTが閾値ΔTonよりも大きいときに、基準変速数Ngsよりも高い値に変速数Ngを設定すればよい。そのため、ECU40は、温度差ΔTに応じて変速数Ngを基準変速数Ngsと最大変速数Ngmとで切り替える構成であってもよいし、温度差ΔTに応じて段階的に変速数Ngを高くする構成であってもよい。
・係数データ47には、温度差ΔTが閾値ΔTon以下の範囲に係数K=0が規定されていてもよい。こうした構成によれば、変速数設定処理において、ステップS102およびステップS103の処理を省略することができる。
・ECU40は、1つのECUではなく、複数のECUで構成されていてもよい。たとえば、係数Kを設定するECUはエンジン11を統括制御するECU、変速数Ngを設定するECUは変速機12を統括制御するECUであってもよい。
・温調装置は、機械式のコンプレッサーを備え、温調対象を目標温度Ttに制御する温調装置であればよい。そのため、温調装置は、冷凍装置13に限らず、例えば車内空間を温調対象とする空調装置等であってもよい。
・原動機は、上述した各種のエンジン11に限らず、各種のエンジン11とモーターとを組み合わせた原動機であってもよい。
・変速機12は、駆動輪16に伝達される原動機の動力を変速可能な構成であればよい。そのため、変速機12は、変速段の変更する際に変速比が連続的に変化する無段変速機であってもよい。
・変速機12は、駆動輪16に伝達される原動機の動力を変速可能な構成であればよい。そのため、変速機12は、変速段の変更する際に変速比が連続的に変化する無段変速機であってもよい。
10…車両、11…エンジン、12…変速機、13…冷凍装置、14…クランクシャフト、15…シャフト、16…駆動輪、21…コンプレッサー、22…駆動軸、23…駆動プーリー、24…駆動ベルト、25…従動プーリー、26…クラッチ装置、30…冷凍ECU、31…温度センサー、32…入出力装置、40…車両ECU、41…アクセルセンサー、42…エンジン回転数センサー、43…取得部、44…変速制御部、45…記憶部、46…変速数データ、47…係数データ。
Claims (5)
- 駆動輪に伝達される原動機の動力を変速する変速機と、
前記原動機を動力源として冷媒を圧縮する機械式のコンプレッサーを有し、温調対象の温度と目標温度との温度差が閾値よりも大きいときに前記コンプレッサーを駆動する温調装置とを備えた車両に適用される車両制御装置であって、
前記温度差を取得する取得部と、
前記原動機の出力軸の回転数を1つの条件として前記変速機の変速比を制御する変速制御部とを備え、
前記変速制御部が前記変速機の変速比を変更するときの前記出力軸の回転数を変速数とすると、
前記変速制御部は、
前記温度差が前記閾値以下の場合には、前記出力軸の回転数が基準変速数であるときに前記変速機の変速比を変更し、
前記温度差が前記閾値よりも大きい場合には、前記基準変速数よりも高い値を前記変速数に設定して前記変速機の変速比を変更する
車両制御装置。 - 前記変速制御部は、前記変速数の最大変速数を保持し、前記最大変速数を最大値として前記温度差が前記閾値よりも大きいほど前記変速数を高い値に設定する
請求項1に記載の車両制御装置。 - 前記温度差が前記閾値よりも大きいときに、前記変速数を演算するための係数を設定する係数設定部をさらに備え、
前記係数設定部は、前記温度差に応じた前記係数が規定された係数データを保持し、
前記係数データには、前記閾値から前記最大変速数が前記変速数に設定される最大温度差までの範囲に0から1までの範囲で単調増加する値が規定され、前記最大温度差よりも大きい範囲に1が規定されており、
前記変速制御部は、前記最大変速数と前記基準変速数との差である許容変速差に前記係数を乗算した値を前記基準変速数に加算することにより前記変速数を演算する
請求項2に記載の車両制御装置。 - 前記変速機は、複数の変速段を有し、
前記変速制御部は、前記係数データを前記複数の変速段ごとに保持するとともに、前記基準変速数と前記許容変速差とが規定された変速数データを前記複数の変速段ごとに保持する
請求項3に記載の車両制御装置。 - 前記変速数データには、前記変速比が最も大きい前記変速段に対して最も小さい前記許容変速差が規定されている
請求項4に記載の車両制御装置。
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