JP3055461B2 - 電力供給装置における限流装置 - Google Patents

電力供給装置における限流装置

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JP3055461B2
JP3055461B2 JP8109142A JP10914296A JP3055461B2 JP 3055461 B2 JP3055461 B2 JP 3055461B2 JP 8109142 A JP8109142 A JP 8109142A JP 10914296 A JP10914296 A JP 10914296A JP 3055461 B2 JP3055461 B2 JP 3055461B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電力供給装置にお
ける限流装置に関し、特に、電源電圧が高い場合の限流
装置に係るものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、この種の電力供給装置には、
特開平8−79963号公報に開示されているものが知
られている。この電力供給装置は、図4の概略構成図に
示すように、ように、三相電源(a)にメインスイッチ
(b)を介して整流回路(c)が接続されると共に、該
整流回路(c)に平滑回路(d)とインバータ回路
(e)とを介してコンプレッサモータ(図示省略)が接
続されて構成されている。そして、上記電源(a)から
延びる第1相の電源線と第3相の電源線とには、限流ス
イッチ(f)と限流抵抗(g)とを有する限流回路
(h)がメインスイッチ(b)に対して並列に接続され
ている。
【0003】一方、上記メインスイッチ(b)の給電制
御回路(i)及び限流スイッチ(f)の限流制御回路
(j)は、接点(k,k)と励磁コイル(m,m)とを
備え、メインスイッチ(b)の投入前に、限流スイッチ
(f)を投入して平滑コンデンサ(n,n)を充電する
ようにしている。
【0004】つまり、上記メインスイッチ(b)を直接
投入すると、平滑回路(d)の平滑コンデンサ(n,
n)を充電するためのサージ電流が流れることから、メ
インスイッチ(b)の投入前に、限流制御回路(j)の
接点(k)をONし、励磁コイル(m)を励磁して限流
スイッチ(f)を投入する。この結果、限流回路(h)
の限流抵抗(g)を介して平滑コンデンサ(n,n)に
電流を供給し、該平滑コンデンサ(n,n)を充電する
ようにしている。そして、上記インバータ回路(e)に
入力する直流部電圧Vdcが所定電圧になると、平滑コン
デンサ(n,n)の充電が終了したことになり、限流ス
イッチ(f)を開放して給電制御回路(i)の接点
(k)をONし、励磁コイル(m)を励磁してメインス
イッチ(b)を投入することになる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述した電力供給装置
においては、電源電圧が400Vである場合、限流回路
(h)が第1相と第3相との電源線に設けられているこ
とから、相間電圧が400Vとなり、限流スイッチ
(f)に400V以上の接点容量が必要となる。
【0006】この結果、従来、限流スイッチ(f)に
は、マグネットスイッチが用いられており、大型化する
という問題があり、特に、制御基板(p)に実装するこ
とができず、装置全体が大型化するという問題があっ
た。
【0007】更に、上記限流スイッチ(f)がマグネッ
トスイッチであることから、メインスイッチ(b)の給
電制御回路(i)の他、限流スイッチ(f)の限流制御
回路(j)を設ける必要があり、励磁コイル(m)等を
要し、部品点数が多くなるという問題があった。
【0008】本発明は、斯かる点に鑑みてなされたもの
で、限流回路をコンパクトにすると共に、部品点数を削
減して装置全体の小型化を図ることを目的とするもので
ある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
−発明の概要− 本発明は、三相四線式の電源(PS)と、三相交流を直流
に変換する整流回路(20)と、2つの平滑コンデンサ
(C1,C2)を有する平滑回路(30)と、直流を交流に変
換するインバータ回路(40)と、コンプレッサモータ
(CM)とを備えている。そして、電源(PS)と整流回路
(20)との間の第1相と第3相の電源線(L1,L3)にメ
インスイッチ(13)を設ける一方、中性線(LN)と平滑
コンデンサ(C1,C2)の間に限流回路(80)を接続す
る。限流回路(80)は、限流抵抗(82)と直列に限流ス
イッチ(81)を設け、限流スイッチ(81)を投入して平
滑コンデンサ(C1,C2)を充電する。
【0010】−発明の特定事項− 具体的に、図1に示すように、請求項1に係る発明が講
じた手段は、先ず、三相用の3本の電源線(L1,L2,L
3)と中性線(LN)とが接続されて三相四線式で三相交
流を供給する電源(PS)を備えている。更に、該電源
(PS)の三相用の3本の電源線(L1,L2,L3)が接続さ
れて三相交流を直流に変換する整流回路(20)と、該整
流回路(20)で整流された直流を平滑するための回路で
あって、整流回路(20)から延びる2本の供給配線(3
a,3b)の間に直列に接続された複数の平滑コンデンサ
(C1,C2)を有する平滑回路(30)と、該平滑回路(3
0)に接続されて平滑回路(30)が平滑にした直流を交
流に変換するインバータ回路(40)とを備えている。そ
の上、該インバータ回路(40)に接続された負荷(CM)
を備えている電力供給装置を前提としている。
【0011】そして、上記電源(PS)と整流回路(20)
との間における3本の電源線(L1,L2,L3)の内の2本
の電源線(L1,L3)にはメインスイッチ(13)が設けら
れている。加えて、上記中性線(LN)に一端が接続さ
れ、他端が平滑回路(30)における複数の平滑コンデン
サ(C1,C2)の間に接続され、限流抵抗(82)を有する
限流回路(80)が設けられている。
【0012】また、請求項2記載の発明が講じた手段
は、上記請求項1記載の発明において、限流回路(80)
には、限流抵抗(82)と直列に限流スイッチ(81)が設
けられた構成としている。
【0013】また、請求項3記載の発明が講じた手段
は、上記請求項2記載の発明において、メインスイッチ
(13)の投入前に限流スイッチ(81)を投入して平滑コ
ンデンサ(C1,C2)を充電した後、限流スイッチ(81)
を開放してメインスイッチ(13)を投入するスイッチ制
御手段(6a)が設けられた構成としている。
【0014】また、請求項4記載の発明が講じた手段
は、上記請求項1記載の発明において、平滑回路(30)
には、複数の平滑コンデンサ(C1,C2)の印加電圧をバ
ランスさせるためのバランス抵抗(R1,R2)が各平滑コ
ンデンサ(C1,C2)と並列に接続された構成としてい
る。
【0015】また、請求項5記載の発明が講じた手段
は、上記請求項1記載の発明において、負荷(CM)は、
空気調和装置におけるコンプレッサモータ(CM)である
構成としている。
【0016】−作用− 上記の発明特定事項により、請求項1記載の発明では、
メインスイッチ(13)が投入された状態においては、電
源(PS)より三相交流が3本の電源線(L1,L2,L3)と
中性線(LN)とを介して供給され、例えば、400Vの
三相交流が供給され、この三相交流は、整流回路(20)
によって全波整流されて直流に変換される。そして、こ
の直流は、平滑回路(30)によって平滑されてインバー
タ回路(40)に供給される。尚、請求項4記載の発明で
は、平滑回路(30)の平滑コンデンサ(C1,C2)には、
バランス抵抗(R1,R2)によってバランスよく電源電圧
が印加されることになる。
【0017】該インバータ回路(40)は、例えば、6つ
の駆動素子がON・OFF動作し、直流が三相交流に変
換されて負荷(CM)に供給され、特に、請求項5記載の
発明では、コンプレッサモータ(CM)の供給され、コン
プレッサモータ(CM)の回転数が制御され、圧縮機の運
転容量が調整される。
【0018】この電力供給時において、メインスイッチ
(13)を直接投入すると、サージ電流が平滑コンデンサ
(C1,C2)に流れることになるので、メインスイッチ
(13)の投入前に平滑コンデンサ(C1,C2)を充電する
ことになる。具体的に、請求項2及び請求項3記載の発
明では、メインスイッチ(13)の投入の制御信号を出力
する前に、スイッチ制御手段(6a)が限流スイッチ(8
1)を投入する制御信号を出力する。この制御信号によ
って、限流回路(80)の限流スイッチ(81)が投入さ
れ。
【0019】この場合、上記メインスイッチ(13)が第
1の電源線(L1)と第3の電源線(L3)とに設けられて
いることから、限流スイッチ(81)の投入によって、第
2の電源線(L2)と中性線(LN)とが繋がることにな
る。そして、この第2の電源線(L2)と中性線(LN)と
の間に所定の交流電圧が印加され、限流抵抗(82)によ
って平滑コンデンサ(C1,C2)への供給電流が所定値に
抑制されて該平滑コンデンサ(C1,C2)に電流が供給さ
れ、この2つの平滑コンデンサ(C1,C2)が徐々に充電
される。
【0020】その後、平滑回路(30)における2つの供
給配線(3a,3b)の間の直流部電圧Vdcが所定値になる
と、平滑コンデンサ(C1,C2)の充電を終了し、該両平
滑コンデンサ(C1,C2)が充電されると、スイッチ制御
手段(6a)からの制御信号に基づき限流スイッチ(81)
を開放する一方、メインスイッチ(13)を投入して通常
の運転が開始されることになる。
【0021】
【発明の効果】したがって、本発明によれば、限流回路
(80)を電源(PS)の中性線(LN)と平滑コンデンサ
(C1,C2)の間とに接続するようにしたために、平滑コ
ンデンサ(C1,C2)に充電するための電源電圧を低下さ
せることができるので、限流スイッチ(81)を従来のよ
うにマグネットスイッチで構成する必要がなく、容量の
小さな小型リレースイッチで構成することができる。こ
の結果、限流回路(80)を安価に構成することができ
る。
【0022】また、上記限流回路(80)の電圧が低いこ
とから、限流スイッチ(81)及び限流抵抗(82)を制御
基板(60)に実装することができるので、配線の簡素化
を図ることができる。
【0023】また、上記限流スイッチ(81)を小型リレ
ースイッチで構成することができるので、従来のマグネ
ットスイッチに比して、励磁コイル等を省略することが
できることから、部品点数を少なくすることができると
共に、装置全体の小型化を図ることができる。
【0024】また、請求項4記載の発明によれば、平滑
回路(30)には、バランス抵抗(R1,R2)を平滑コンデ
ンサ(C1,C2)と並列に設けているので、各平滑コンデ
ンサ(C1,C2)にバランスよく電源電圧が印加されるこ
とになる。
【0025】
【発明の実施の形態1】以下、本発明の実施形態1を図
面に基づいて詳細に説明する。
【0026】図2及び図3に示すように、本実施形態に
おける電力供給装置(10)は、負荷である空気調和装置
のコンプレッサモータ(CM)に三相交流電力を供給する
ものであって、三相交流電源(PS)を備えている。
【0027】該電源(PS)は、電源電圧が400Vに設
定され、第1相(R相)と第2相(S相)と第3相(T
相)との3本の電源線(L1,L2,L3)と中性線(LN)と
が接続されて三相四線式に構成されている。そして、3
本の電源線(L1,L2,L3)は、ノイズフィルタ(11)を
介して整流回路(20)に接続されている。
【0028】該整流回路(20)は、6個の整流ダイオー
ドよりなるダイオードモジュールであって、電源(PS)
から供給される三相交流を全波整流して直流に変換して
いる。そして、該整流回路(20)より延びる2本の供給
配線(3a,3b)は平滑回路(30)を介してインバータ回
路(40)に接続されている。
【0029】該平滑回路(30)は、1本の供給配線(3
b)に設けられたリアクトルと、2本の供給配線(3a,3
b)の間に直列に接続された2つの平滑コンデンサ(C
1,C2)と、該各平滑コンデンサ(C1,C2)に並列に接
続されたバランス抵抗(R1,R2)とを備え、整流回路
(20)で整流された直流を平滑している。
【0030】上記インバータ回路(40)は、パワートラ
ンジスタやIGBT(Insulated Gate Bipolar Transist
or) などの6つの駆動素子を備えたパワーモジュールで
あって、平滑回路(30)で平滑された直流を三相交流に
変換し、ノイズフィルタ(12)を介して三相交流をコン
プレッサモータ(CM)に供給している。例えば、上記イ
ンバータ回路(40)は、直流電圧をPWM変調して圧縮
機の運転容量を調整している。
【0031】また、上記ノイズフィルタ(11)と整流回
路(20)との間には、コンプレッサモータ(CM)への電
力の供給及び遮断を行うためのメインスイッチ(13)が
設けられ、該メインスイッチ(13)は、本発明の特徴の
1つとして、3本の電源線(L1,L2,L3)の内の第1相
の電源線(L1)と第3相の電源線(L3)と設けられてい
る。
【0032】尚、上記整流回路(20)と平滑回路(30)
との間における2本の供給配線(3a,3b)の間には、バ
リスタ(VR)が接続される一方、平滑回路(30)におけ
る片方の供給配線(3a)には、インバータ回路(40)に
流れる電流を検出するカレントトランス(CT)が設けら
れている。
【0033】また、上記電力供給装置(10)には、空調
運転等を制御するメイン制御基板(50)の他、インバー
タ制御基板(60)が設けられている。そして、該メイン
制御基板(50)及びインバータ制御基板(60)は、第1
相の電源線(L1)と中性線(LN)とが接続されて電力供
給されている。
【0034】つまり、上記第1相の電源線(L1)及びと
中性線(LN)は、ノイズフィルタ(14)を介してメイン
制御基板(50)に延長され、該メイン制御基板(50)の
ヒューズ(51)及びトランス(52)を介してメインCP
U(53)に接続されている。更に、上記第1相の電源線
(L1)及びと中性線(LN)は、メイン制御基板(50)か
ら分岐してインバータ制御基板(60)に延長され、トラ
ンスよりなる電源回路(61)を介してインバータCPU
(62)に接続されている。そして、上記メインCPU
(53)には、図示しないが、温度信号等が入力されて空
調運転を制御する一方、インバータCPU(62)は、図
示しないが、インバータ回路(40)における駆動素子の
制御信号を出力するように構成されている。尚、上記イ
ンバータ制御基板(60)には、図2に示すように、イン
バータ回路(40)の他、平滑回路(30)のバランス抵抗
(R1,R2)が実装されている。
【0035】上記メイン制御基板(50)の第1相の電源
線(L1)とインバータ制御基板(60)の中性線(LN)と
の間には、コンプレッサモータ(CM)への給電を制御す
る給電制御回路(70)が接続され、該給電制御回路(7
0)は、保護用の圧力スイッチ(71)と温度スイッチ(7
2)の他、メイン制御スイッチ(73)と励磁コイル(7
4)とが順に直列に接続されて構成されている。尚、上
記圧力スイッチ(71)と温度スイッチ(72)とは、メイ
ン制御基板(50)の外部に配置されている。
【0036】上記励磁コイル(74)は、マグネットスイ
ッチよりなるメインスイッチ(13)を開閉制御するため
の励磁コイル(74)であって、インバータ制御基板(6
0)の外部に配置されている。また、上記メイン制御ス
イッチ(73)は、インバータ制御基板(60)に実装され
てインバータCPU(62)によって制御され、ON動作
によって励磁コイル(74)を励磁してメインスイッチ
(13)を投入する一方、OFF動作によって励磁コイル
(74)を消磁してメインスイッチ(13)を開放するもの
である。
【0037】一方、本発明の特徴として、上記インバー
タ制御基板(60)には限流回路(80)が設けられてい
る。該限流回路(80)は、一端が平滑回路(30)の2つ
のバランス抵抗(R1,R2)の間を介して2つの平滑コン
デンサ(C1,C2)の間に接続され、他端がインバータ制
御基板(60)の中性線(LN)に接続されている。そし
て、該限流回路(80)は、限流スイッチ(81)と2つの
限流抵抗(82,82)とが直列に接続されて構成され、該
限流抵抗(82,82)によって平滑コンデンサ(C1,C2)
に流れる電流を所定値に抑制して平滑コンデンサ(C1,
C2)を徐々に充電するようにしている。尚、図3におい
ては、限流抵抗(82,82)は、簡略して1つの抵抗で図
示している。
【0038】また、上記インバータCPU(62)には、
メインスイッチ(13)及び限流スイッチ(81)のスイッ
チ制御手段(6a)が設けられている。該スイッチ制御手
段(6a)は、メインスイッチ(13)の投入前に、限流ス
イッチ(81)を投入して平滑コンデンサ(C1,C2)を充
電した後、限流スイッチ(81)を開放してメイン制御ス
イッチ(73)をONし、給電制御回路(70)の励磁コイ
ル(74)を励磁してメインスイッチ(13)を投入するよ
うに構成されている。
【0039】−電力供給動作− 次に、上記電力供給装置(10)におけるコンプレッサモ
ータ(CM)への電力供給動作について説明する。
【0040】先ず、メインスイッチ(13)が投入された
状態においては、電源(PS)より400Vの三相交流が
3本の電源線(L1,L2,L3)と中性線(LN)とを介して
供給されており、この三相交流は、整流回路(20)によ
って全波整流されて直流に変換される。そして、この直
流は、平滑回路(30)によって平滑されてインバータ回
路(40)に供給される。尚、上記平滑回路(30)の平滑
コンデンサ(C1,C2)には、バランス抵抗(R1,R2)に
よってバランスよく電源電圧が印加されることになる。
【0041】該インバータ回路(40)は、インバータC
PU(62)からの制御信号によって6つの駆動素子がO
N・OFF動作し、直流が三相交流に変換され、例え
ば、直流電圧をPWM変調してコンプレッサモータ(C
M)の供給され、コンプレッサモータ(CM)の回転数が
制御され、圧縮機の運転容量を調整している。
【0042】この電力供給装置(10)において、メイン
スイッチ(13)は、インバータCPU(62)のスイッチ
制御手段(6a)からの制御信号に基づき、給電制御回路
(70)のメイン制御スイッチ(73)がON及びOFFし
て励磁コイル(74)が励磁及び消磁し、投入及び開放す
ることになる。このメインスイッチ(13)の投入時に、
該メインスイッチ(13)を直接投入すると、サージ電流
が平滑コンデンサ(C1,C2)に流れることになるので、
インバータCPU(62)は、メインスイッチ(13)の投
入の制御信号を出力する前に、スイッチ制御手段(6a)
が限流スイッチ(81)を投入するON信号を出力する。
このON信号によって、限流回路(80)の限流スイッチ
(81)が投入される。
【0043】この場合、上記メインスイッチ(13)が第
1の電源線(L1)と第3の電源線(L3)とに設けられて
いることから、限流スイッチ(81)の投入によって、第
2の電源線(L2)と中性線(LN)とが繋がることにな
る。そして、この第2の電源線(L2)と中性線(LN)と
の間に約230V(=400/√3)の交流電圧が印加
され、限流抵抗(82,82)によって平滑コンデンサ(C
1,C2)への供給電流が所定値に抑制されて該平滑コン
デンサ(C1,C2)に電流が供給され、この2つの平滑コ
ンデンサ(C1,C2)が徐々に充電される。
【0044】その後、平滑回路(30)における2つの供
給配線(3a,3b)の間の直流部電圧Vdcが所定値になる
と、平滑コンデンサ(C1,C2)の充電を終了し、該両平
滑コンデンサ(C1,C2)が充電されると、インバータC
PU(62)のスイッチ制御手段(6a)からのOFF信号
に基づき限流スイッチ(81)を開放する一方、メイン制
御スイッチ(73)をONして励磁コイル(74)を励磁
し、メインスイッチ(13)を投入して通常の運転が開始
されることになる。
【0045】−限流回路(80)の効果− 以上のように、本実施形態によれば、限流回路(80)を
電源(PS)の中性線(LN)と平滑コンデンサ(C1,C2)
の間とに接続するようにしたために、平滑コンデンサ
(C1,C2)に充電するための電源電圧を低下させること
ができるので、限流スイッチ(81)を従来のようにマグ
ネットスイッチで構成する必要がなく、容量の小さな小
型リレースイッチで構成することができる。この結果、
限流回路(80)を安価に構成することができる。
【0046】また、上記限流回路(80)の電圧が低いこ
とから、限流スイッチ(81)及び限流抵抗(82,82)を
インバータ制御基板(60)に実装することができるの
で、配線の簡素化を図ることができる。
【0047】また、上記限流スイッチ(81)を小型リレ
ースイッチで構成することができるので、従来のマグネ
ットスイッチに比して、励磁コイル(74)等を省略する
ことができることから、部品点数を少なくすることがで
きると共に、装置全体の小型化を図ることができる。
【0048】また、上記平滑回路(30)には、バランス
抵抗(R1,R2)を平滑コンデンサ(C1,C2)と並列に設
けているので、各平滑コンデンサ(C1,C2)にバランス
よく電源電圧が印加されることになる。
【0049】
【発明の他の実施の形態】本実施形態においては、空気
調和装置のコンプレッサモータ(CM)の電力供給装置
(10)について説明したが、請求項1〜請求項4記載の
発明は、インバータ回路(40)を備えた各種の電力供給
装置(10)に適用することができる。
【0050】また、本実施形態では、限流回路(80)に
限流スイッチ(81)を設けるようにしたが、請求項1記
載の発明では必ずしも設ける必要はなく、限流抵抗(8
2)のみであってもよい。
【0051】また、本実施形態では、平滑回路(30)に
2つの平滑コンデンサ(C1,C2)を設けるようにした
が、3つ以上の平滑コンデンサ(C1,C2,…)を設ける
ようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の構成を示すブロック図である。
【図2】電力供給装置を示す電気回路図である。
【図3】電力供給装置の概略を示す電気回路図である。
【図4】従来の電力供給装置の概略を示す電気回路図で
ある。
【符号の説明】
10 電力供給装置 13 メインスイッチ CM コンプレッサモータ(負荷) PS 電源 L1,L2,L3 電源線 LN 中性線 20 整流回路 30 平滑回路 3a,3b 供給配線 C1,C2 平滑コンデンサ R1,R2 バランス抵抗 40 インバータ回路 50 メイン制御基板 53 メインCPU 60 インバータ制御基板 62 インバータCPU 6a スイッチ制御手段 70 給電制御回路 73 メイン制御スイッチ 74 励磁コイル 80 限流回路 81 限流スイッチ 82 限流抵抗

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 三相用の3本の電源線(L1,L2,L3)と
    中性線(LN)とが接続されて三相四線式で三相交流を供
    給する電源(PS)と、 該電源(PS)の三相用の3本の電源線(L1,L2,L3)が
    接続されて三相交流を直流に変換する整流回路(20)
    と、 該整流回路(20)で整流された直流を平滑するための回
    路であって、整流回路(20)から延びる2本の供給配線
    (3a,3b)の間に直列に接続された複数の平滑コンデン
    サ(C1,C2)を有する平滑回路(30)と、 該平滑回路(30)に接続されて平滑回路(30)が平滑に
    した直流を交流に変換するインバータ回路(40)と、 該インバータ回路(40)に接続された負荷(CM)とを備
    えている電力供給装置において、 上記電源(PS)と整流回路(20)との間における3本の
    電源線(L1,L2,L3)の内の2本の電源線(L1,L3)に
    設けられたメインスイッチ(13)と、 上記中性線(LN)に一端が接続され、他端が平滑回路
    (30)における複数の平滑コンデンサ(C1,C2)の間に
    接続され、限流抵抗(82)を有する限流回路(80)とを
    備えていることを特徴とする電力供給装置における限流
    装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の電力供給装置における限
    流装置において、 限流回路(80)には、限流抵抗(82)と直列に限流スイ
    ッチ(81)が設けられていることを特徴とする電力供給
    装置における限流装置。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の電力供給装置における限
    流装置において、 メインスイッチ(13)の投入前に限流スイッチ(81)を
    投入して平滑コンデンサ(C1,C2)を充電した後、限流
    スイッチ(81)を開放してメインスイッチ(13)を投入
    するスイッチ制御手段(6a)が設けられていることを特
    徴とする電力供給装置における限流装置。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の電力供給装置における限
    流装置において、 平滑回路(30)には、複数の平滑コンデンサ(C1,C2)
    の印加電圧をバランスさせるためのバランス抵抗(R1,
    R2)が各平滑コンデンサ(C1,C2)と並列に接続されて
    いることを特徴とする電力供給装置における限流装置。
  5. 【請求項5】 請求項1記載の電力供給装置における限
    流装置において、 負荷(CM)は、空気調和装置におけるコンプレッサモー
    タ(CM)であることを特徴とする電力供給装置における
    限流装置。
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