JP2815991B2 - 吸収式冷凍機の制御装置 - Google Patents
吸収式冷凍機の制御装置Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B15/00—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
- G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
- G05B13/0265—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric the criterion being a learning criterion
- G05B13/0275—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric the criterion being a learning criterion using fuzzy logic only
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本発明はファジイ制御により吸収式冷凍機を制御する
吸収式冷凍機の制御装置に関する。
吸収式冷凍機の制御装置に関する。
(ロ)従来の技術 従来、各種外部条件、内部条件を表す物理量を用いて
ファジイ制御を行う装置が種々考えられている。例え
ば、吸収式冷温水機や吸収式冷凍機の場合は、冷水出口
温度の設定値からの偏差、変化率や冷水入口温度の偏
差、変化率などの複数の外部条件に加えて、高温発生器
温度の変化率、循環ポンプ駆動周波数の変化率などの複
数の内部条件を同時に入力変数として取り込み、ファジ
イ制御を行っている。
ファジイ制御を行う装置が種々考えられている。例え
ば、吸収式冷温水機や吸収式冷凍機の場合は、冷水出口
温度の設定値からの偏差、変化率や冷水入口温度の偏
差、変化率などの複数の外部条件に加えて、高温発生器
温度の変化率、循環ポンプ駆動周波数の変化率などの複
数の内部条件を同時に入力変数として取り込み、ファジ
イ制御を行っている。
こうした装置において、ファジイルール(以下ルー
ル)を作成する場合に、いわゆるプロダクションルール
(IF〜THENルール)で記述するが、入力変数(メンバー
・シップ関数)の中には、単独でファジイ推論に取り込
むものもあるが、多くの場合は他の入力変数との論理積
をとり、ファジイ推論を行う。例えば、入力変数をA、
B、C、出力変数をD、とした場合は、 ルール1:IF A is PB AND B is ZR AND C is NB THEN D is ZR (但し、PBは正に大、ZRはゼロ、NBは負に大、のファジ
イラベルを示す)のように記述される。ここで、入力変
数A、B、Cがそれぞれ5つのファジイラベル(以下ラ
ベル)を持つものとすると、ルールの種類は、53=125
通りある。このルールを全て記述すれば、ルールのデー
タ量、ファジィ演算時間が増加し、演算時間が制御周期
よりも大きい場合はファジィ制御が不可能になる。
ル)を作成する場合に、いわゆるプロダクションルール
(IF〜THENルール)で記述するが、入力変数(メンバー
・シップ関数)の中には、単独でファジイ推論に取り込
むものもあるが、多くの場合は他の入力変数との論理積
をとり、ファジイ推論を行う。例えば、入力変数をA、
B、C、出力変数をD、とした場合は、 ルール1:IF A is PB AND B is ZR AND C is NB THEN D is ZR (但し、PBは正に大、ZRはゼロ、NBは負に大、のファジ
イラベルを示す)のように記述される。ここで、入力変
数A、B、Cがそれぞれ5つのファジイラベル(以下ラ
ベル)を持つものとすると、ルールの種類は、53=125
通りある。このルールを全て記述すれば、ルールのデー
タ量、ファジィ演算時間が増加し、演算時間が制御周期
よりも大きい場合はファジィ制御が不可能になる。
(ハ)発明が解決しようとする課題 本発明の目的は、前述の従来方式において問題のあっ
たルールのデータ量、ファジイ演算時間の増加を軽減す
るものである。
たルールのデータ量、ファジイ演算時間の増加を軽減す
るものである。
(ニ)問題を解決するための手段 本発明では、蒸発器、吸収器、発生器、凝縮器などを
接続して冷凍サイクルを形成し、発生器の加熱量を冷水
出口温度を含む複数の外的条件によってファジイ推論を
用いて制御する吸収式冷凍機の制御装置に於て、ファジ
イ制御規則を構成すべき入力変数として前記複数の外的
条件が設定され、各入力変数に対する複数の条件部メン
バー・シップ関数を含み、該ファジイ制御規則の結論部
メンバー・シップ関数を、前記複数の条件部メンバー・
シップ関数に対応させてマトリクスに配列して構成して
なる制御部を備え、前記制御部のマトリクス中には、少
なくとも前記複数の入力変数が正或いは負の大なる値を
とる領域で、前記結論部メンバー・シップ関数がマトリ
クスの行方向及び列方向へ一つおきに規定されているこ
とを特徴としている。
接続して冷凍サイクルを形成し、発生器の加熱量を冷水
出口温度を含む複数の外的条件によってファジイ推論を
用いて制御する吸収式冷凍機の制御装置に於て、ファジ
イ制御規則を構成すべき入力変数として前記複数の外的
条件が設定され、各入力変数に対する複数の条件部メン
バー・シップ関数を含み、該ファジイ制御規則の結論部
メンバー・シップ関数を、前記複数の条件部メンバー・
シップ関数に対応させてマトリクスに配列して構成して
なる制御部を備え、前記制御部のマトリクス中には、少
なくとも前記複数の入力変数が正或いは負の大なる値を
とる領域で、前記結論部メンバー・シップ関数がマトリ
クスの行方向及び列方向へ一つおきに規定されているこ
とを特徴としている。
(ホ)作用 ルール数の減少により、複数の入力変数で定義される
ファジイ演算時間の短縮、データ保持の軽減が図られ
る。
ファジイ演算時間の短縮、データ保持の軽減が図られ
る。
(ヘ)実施例 第1図は冷媒に水、吸収剤(溶液)に臭化リチュウム
(LiBr)水溶液を利用した二重効用吸収式冷凍機を示
し、1はバーナ1Bを備えた高温発生器、2は低温発生
器、3は凝縮器、4は蒸発器、5は吸収器、6は吸収液
ポンプ、7,8はそれぞれ低温熱交換器及び高温熱交換
器、10は希吸収液配管、11は中間吸収液配管、12は濃縮
液配管、13は冷媒配管、14は冷媒液流下管、15は冷媒液
循環管であり、それぞれは第1図に示したように接続さ
れている。そして、冷媒液循環管15の途中に冷媒ポンプ
15Pが設けられている。また、16はバーナ1Bに接続され
た燃料供給管であり、この燃料供給管16の途中に燃料制
御弁(加熱量制御弁)17が設けられている。また、20は
冷水配管であり、この冷水配管20の途中に蒸発器熱交換
器21が設けられている。さらに、22は冷却水配管であ
る。
(LiBr)水溶液を利用した二重効用吸収式冷凍機を示
し、1はバーナ1Bを備えた高温発生器、2は低温発生
器、3は凝縮器、4は蒸発器、5は吸収器、6は吸収液
ポンプ、7,8はそれぞれ低温熱交換器及び高温熱交換
器、10は希吸収液配管、11は中間吸収液配管、12は濃縮
液配管、13は冷媒配管、14は冷媒液流下管、15は冷媒液
循環管であり、それぞれは第1図に示したように接続さ
れている。そして、冷媒液循環管15の途中に冷媒ポンプ
15Pが設けられている。また、16はバーナ1Bに接続され
た燃料供給管であり、この燃料供給管16の途中に燃料制
御弁(加熱量制御弁)17が設けられている。また、20は
冷水配管であり、この冷水配管20の途中に蒸発器熱交換
器21が設けられている。さらに、22は冷却水配管であ
る。
23は制御部、24は上記冷水配管20に設けられた冷水出
口温度検出器であり、この冷水温度検出器24、及び燃料
制御弁17が制御盤23に接続されている。そして制御盤23
にはマイクロプロセッサ25及び燃料制御弁17の制御装置
26が設けられている。そして、マイクロプロセッサ25は
ファジイ推論プロセッサ27と制御ルールの記憶装置28と
から構成されている。ファジイ推論プロセッサ27は燃料
制御弁17への操作量KQを論理演算し、得た操作量KQを制
御装置26へ出力する。制御装置26は上記操作量KQに基づ
いて燃料制御弁17の開度を補正する。具体的には、この
制御装置26は弁23の開度情報Qを保持していて、この開
度情報Qに応じて燃料制御弁17の開度を調整する。そし
て、操作量KQnを受けるごとに、今まで設定されていた
開度情報Qn-1と操作量KQnとにより新たな開度情報Qn=Q
n-1+KQnを設定する。即ち、この実施例ではファジイ推
論プロセッサ27からの操作量KQで燃料制御弁17の開度が
変更される。また制御ルールの記憶装置28はファジイ推
論プロセッサ27で実行されるファジイ論理演算に必要な
制御ルール(ファジイ・ルール)、条件部及び結論メン
バー・シップ関数を記憶する。また、30は演算装置、31
は蒸発器4の入口側の冷水配管20に設けられた冷水入口
温度検出器である。32は高温発生器温度を検出する高温
発生器温度検出器、33は冷却水入口温度を検出する冷却
水入口温度検出器である。演算装置30は上記冷水出口温
度検出器24、冷水入口温度検出器31、高温発生器温度検
出器32、及び冷却水入口温度検出器33の温度データを取
り込み次のデータを算出する。
口温度検出器であり、この冷水温度検出器24、及び燃料
制御弁17が制御盤23に接続されている。そして制御盤23
にはマイクロプロセッサ25及び燃料制御弁17の制御装置
26が設けられている。そして、マイクロプロセッサ25は
ファジイ推論プロセッサ27と制御ルールの記憶装置28と
から構成されている。ファジイ推論プロセッサ27は燃料
制御弁17への操作量KQを論理演算し、得た操作量KQを制
御装置26へ出力する。制御装置26は上記操作量KQに基づ
いて燃料制御弁17の開度を補正する。具体的には、この
制御装置26は弁23の開度情報Qを保持していて、この開
度情報Qに応じて燃料制御弁17の開度を調整する。そし
て、操作量KQnを受けるごとに、今まで設定されていた
開度情報Qn-1と操作量KQnとにより新たな開度情報Qn=Q
n-1+KQnを設定する。即ち、この実施例ではファジイ推
論プロセッサ27からの操作量KQで燃料制御弁17の開度が
変更される。また制御ルールの記憶装置28はファジイ推
論プロセッサ27で実行されるファジイ論理演算に必要な
制御ルール(ファジイ・ルール)、条件部及び結論メン
バー・シップ関数を記憶する。また、30は演算装置、31
は蒸発器4の入口側の冷水配管20に設けられた冷水入口
温度検出器である。32は高温発生器温度を検出する高温
発生器温度検出器、33は冷却水入口温度を検出する冷却
水入口温度検出器である。演算装置30は上記冷水出口温
度検出器24、冷水入口温度検出器31、高温発生器温度検
出器32、及び冷却水入口温度検出器33の温度データを取
り込み次のデータを算出する。
冷水出口温度の偏差(eto) eto=現在値−目標値 冷水出口温度の偏差の変化率(dto) dto=現在値−前の値 冷却水入口温度の変化率(dtci) dtci=現在値−前の値 冷水入口温度の変化率(dti) dti=現在値−前の値 etoの過去40サンプルの平均値(e) 高温発生器温度変化率(dtg) dtg=現在値−前の値 次に、マイクロプロセッサ25の機能ブロック図を第2
図に示す。同図において、34は上記演算装置30からのデ
ータeto、dto、dtci、dti、e、dtgを受けて、制御ルー
ル記憶装置28内に記憶されている条件部メンバー・シッ
プ関数と制御ルールから、各制御ルールの適合度を求め
る適合度算出部であり、複数の条件部メンバー・シップ
関数で定義が為されているときは最小の適合度をその適
合度とする。ここで、条件部メンバー・シップ関数とし
て、eto、dto、dti、dtci、dtg、eについてそれぞれN
B、NS、ZR、PS、PBを用いて第3図乃至第8図のように
定義する。これから分かるように、dti、dtci、eにつ
いては影響度合いを小さくするため、それぞれ0.4、0.
5、0.5の重み付けを行っている。
図に示す。同図において、34は上記演算装置30からのデ
ータeto、dto、dtci、dti、e、dtgを受けて、制御ルー
ル記憶装置28内に記憶されている条件部メンバー・シッ
プ関数と制御ルールから、各制御ルールの適合度を求め
る適合度算出部であり、複数の条件部メンバー・シップ
関数で定義が為されているときは最小の適合度をその適
合度とする。ここで、条件部メンバー・シップ関数とし
て、eto、dto、dti、dtci、dtg、eについてそれぞれN
B、NS、ZR、PS、PBを用いて第3図乃至第8図のように
定義する。これから分かるように、dti、dtci、eにつ
いては影響度合いを小さくするため、それぞれ0.4、0.
5、0.5の重み付けを行っている。
制御ルールとしてはeto、dto、dtgについては第9図
のようにしている。即ち、ここでは隣り合う制御ルール
について、ルールの定義を行わず、適合度の演算時間の
短縮を図っている。また、eto、dtoについては第10図の
ように定義している。ここでは、後述のNZやPZを結論部
メンバー・シップ関数に加え、etoが設定値に近付いた
ときの制御量KQの収束度合いを良くしている。dtciにつ
いては第11図、dtiについては第12図、eについては第1
3図のものが定義されている。なお、このeについてはe
toがZRの近傍の時のみ、上記で示すようにetoの過去4
0サンプルの平均を採ることで制御性能、収束性を向上
させている。
のようにしている。即ち、ここでは隣り合う制御ルール
について、ルールの定義を行わず、適合度の演算時間の
短縮を図っている。また、eto、dtoについては第10図の
ように定義している。ここでは、後述のNZやPZを結論部
メンバー・シップ関数に加え、etoが設定値に近付いた
ときの制御量KQの収束度合いを良くしている。dtciにつ
いては第11図、dtiについては第12図、eについては第1
3図のものが定義されている。なお、このeについてはe
toがZRの近傍の時のみ、上記で示すようにetoの過去4
0サンプルの平均を採ることで制御性能、収束性を向上
させている。
35は上記制御ルール記憶装置28内の結論部メンバー・
シップ関数を上記適合度算出部34で得られた適合度に応
じて、その上部をカットするように、修正する修正部で
ある。なお、この結論部メンバー・シップ関数としては
第14図のものが定義される。この図から分かるようにZR
近傍においてはNZ及びPZを定義して制御を良くしてい
る。
シップ関数を上記適合度算出部34で得られた適合度に応
じて、その上部をカットするように、修正する修正部で
ある。なお、この結論部メンバー・シップ関数としては
第14図のものが定義される。この図から分かるようにZR
近傍においてはNZ及びPZを定義して制御を良くしてい
る。
36はこの修正部35で修正された各メンバー・シップ関
数を重ね合わせて論理和を採る論理和部、37はこの論理
和部36で生成された関数の重心を演算する重心演算部で
あって、この演算値が弁の操作量KQとして制御装置26へ
与えられる。
数を重ね合わせて論理和を採る論理和部、37はこの論理
和部36で生成された関数の重心を演算する重心演算部で
あって、この演算値が弁の操作量KQとして制御装置26へ
与えられる。
このような装置において、吸収式冷凍機の動作中、演
算装置30は冷水出口温度検出器24、冷水入口温度検出器
31、高温発生器温度検出器32、及び冷却水入口温度検出
器33より温度信号を例えば、5秒周期で取り入れる。そ
して、こうして得られた温度信号から、上記冷水出口温
度の偏差(eto)、冷水出口温度の偏差の変化率(dt
o)、冷却水入口温度の変化率(dtci)、冷水入口温度
の変化率(dti)、etoの過去40サンプルの平均値
(e)、高温発生器温度変化率(dtg)を演算してマイ
クロコンピュータ25へ送る。
算装置30は冷水出口温度検出器24、冷水入口温度検出器
31、高温発生器温度検出器32、及び冷却水入口温度検出
器33より温度信号を例えば、5秒周期で取り入れる。そ
して、こうして得られた温度信号から、上記冷水出口温
度の偏差(eto)、冷水出口温度の偏差の変化率(dt
o)、冷却水入口温度の変化率(dtci)、冷水入口温度
の変化率(dti)、etoの過去40サンプルの平均値
(e)、高温発生器温度変化率(dtg)を演算してマイ
クロコンピュータ25へ送る。
このマイクロコンピュータ25内の適合度演算部34では
全ての制御ルールの条件部の適合度を調べる。そして、
この適合度をもちいて修正部35で第14図で示す対応する
結論部のメンバー・シップ関数を修正する。即ち、各メ
ンバー・シップ関数の適合度より上の部分をカットす
る。こうして修正されたメンバー・シップ関数の論理和
が論理和部36で採られ、そのメンバー・シップ関数の重
心を重心演算部37で求める。この重心演算部37の出力が
燃料制御弁17の操作量KQnとして出力される。
全ての制御ルールの条件部の適合度を調べる。そして、
この適合度をもちいて修正部35で第14図で示す対応する
結論部のメンバー・シップ関数を修正する。即ち、各メ
ンバー・シップ関数の適合度より上の部分をカットす
る。こうして修正されたメンバー・シップ関数の論理和
が論理和部36で採られ、そのメンバー・シップ関数の重
心を重心演算部37で求める。この重心演算部37の出力が
燃料制御弁17の操作量KQnとして出力される。
弁の制御装置26はこの操作量KQnと今までの開度情報Q
n-1に基づいて新たな開度情報Qn=Qn-1+KQnを算出す
る。そして、この開度情報Qに応じて燃料制御弁17を調
整する。
n-1に基づいて新たな開度情報Qn=Qn-1+KQnを算出す
る。そして、この開度情報Qに応じて燃料制御弁17を調
整する。
こうした動作は上述した5秒周期で繰り返される。
(ト)発明の効果 以上述べた如く、本発明の吸収式冷凍機の制御装置に
よれば、制御部のマトリクスを全て埋めた場合に比べ
て、制御規則の総数が半減することとなり、ルールデー
タ量、ファジイ推論時間の軽減を図ることができる。従
って、演算時間の短縮化が図れる。
よれば、制御部のマトリクスを全て埋めた場合に比べ
て、制御規則の総数が半減することとなり、ルールデー
タ量、ファジイ推論時間の軽減を図ることができる。従
って、演算時間の短縮化が図れる。
また、複数の入力変数に対する条件部メンバー・シッ
プ関数の数を減少させるものではないため、仮に、入力
変数がマトリクス中に結論部メンバー・シップ関数が規
定されていない状態値をとった場合でも、マトリクス中
の行方向及び列方向に隣接する位置には結論部メンバー
・シップ関数が規定されているから、この隣接する結論
部メンバー・シップ関数が働くこととなる。依って、制
御が大ざっぱとなったり、制御不能に陥ることはない。
プ関数の数を減少させるものではないため、仮に、入力
変数がマトリクス中に結論部メンバー・シップ関数が規
定されていない状態値をとった場合でも、マトリクス中
の行方向及び列方向に隣接する位置には結論部メンバー
・シップ関数が規定されているから、この隣接する結論
部メンバー・シップ関数が働くこととなる。依って、制
御が大ざっぱとなったり、制御不能に陥ることはない。
第1図は本発明制御装置が適用された吸収式冷凍機のブ
ロック図、第2図は本発明装置に使用されるマイクロコ
ンピュータの機能ブロック図、第3図乃至第8図は本発
明に用いられる条件部メンバー・シップ関数の特性図、
第9図乃至第13図は制御ルールの説明図、第14図は結論
部のメンバー・シップ関数の特性図である。 1……高温発生器、2……低温発生器、3……凝縮器、
4……蒸発器、5……吸収器、17……燃料制御弁、23…
…制御部、24……冷水出口温度検出器、25……マイクロ
プロセッサ、26……制御装置、27……ファジイ推論プロ
セッサ、28……制御ルールの記憶装置、30……演算装
置、31……冷水入口温度検出器、32……高温発生器温度
検出器、33……冷却水入口温度検出器、34……適合度演
算部、35……修正部、36……論理和部、37……重心演算
部。
ロック図、第2図は本発明装置に使用されるマイクロコ
ンピュータの機能ブロック図、第3図乃至第8図は本発
明に用いられる条件部メンバー・シップ関数の特性図、
第9図乃至第13図は制御ルールの説明図、第14図は結論
部のメンバー・シップ関数の特性図である。 1……高温発生器、2……低温発生器、3……凝縮器、
4……蒸発器、5……吸収器、17……燃料制御弁、23…
…制御部、24……冷水出口温度検出器、25……マイクロ
プロセッサ、26……制御装置、27……ファジイ推論プロ
セッサ、28……制御ルールの記憶装置、30……演算装
置、31……冷水入口温度検出器、32……高温発生器温度
検出器、33……冷却水入口温度検出器、34……適合度演
算部、35……修正部、36……論理和部、37……重心演算
部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉井 一寛 大阪府守口市京阪本通2丁目18番地 三 洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−32668(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F25B 15/00 306
Claims (1)
- 【請求項1】蒸発器、吸収器、発生器、凝縮器などを接
続して冷凍サイクルを形成し、発生器の加熱量を冷水出
口温度を含む複数の外的条件によってファジイ推論を用
いて制御する吸収式冷凍機の制御装置に於て、 ファジイ制御規則を構成すべき入力変数として前記複数
の外的条件が設定され、各入力変数に対する複数の条件
部メンバー・シップ関数を含み、該ファジイ制御規則の
結論部メンバー・シップ関数を、前記複数の条件部メン
バー・シップ関数に対応させてマトリクスに配列して構
成してなる制御部を備え、 前記制御部のマトリクス中には、少なくとも前記複数の
入力変数が正或いは負の大なる値をとる領域で、前記結
論部メンバー・シップ関数がマトリクスの行方向及び列
方向へ一つおきに規定されていることを特徴とした吸収
式冷凍機の制御装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2202012A JP2815991B2 (ja) | 1990-07-30 | 1990-07-30 | 吸収式冷凍機の制御装置 |
KR1019910012648A KR920003013A (ko) | 1990-07-30 | 1991-07-24 | 흡수식 냉동기의 제어장치 |
US07/737,078 US5138846A (en) | 1990-07-30 | 1991-07-29 | Control system for absorption refrigerator |
IN546CA1991D IN177665B (ja) | 1990-07-30 | 1991-07-29 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2202012A JP2815991B2 (ja) | 1990-07-30 | 1990-07-30 | 吸収式冷凍機の制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0486460A JPH0486460A (ja) | 1992-03-19 |
JP2815991B2 true JP2815991B2 (ja) | 1998-10-27 |
Family
ID=16450462
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2202012A Expired - Fee Related JP2815991B2 (ja) | 1990-07-30 | 1990-07-30 | 吸収式冷凍機の制御装置 |
Country Status (4)
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