JP4201416B2 - 空気調和機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和機に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、室内の温度を適切に調整するために空気調和機(以下、「エアコン」と称す。)が利用されている。エアコンには、通常、室内の温度を予め設定した温度に保つために、風力、風向、温度を自動的に制御する自動制御モードや、睡眠に適した環境に調整するおやすみモード等の種々の運転モードが設けられている。
【0003】
運転モードの選択は、通常、リモコンスイッチによって行われる。リモコンスイッチは、運転モードの選択の他に、設定温度や、風向、風量などの運転条件もマニュアルで設定できるように構成されており、リモコンスイッチに設けられた運転選択スイッチによる遠隔操作により、空調運転が開始される。
【0004】
リモコンスイッチから種々の設定条件がエアコンに送信されると、エアコン内では、設定温度と室内温度とを比較し室内温度が設定温度となるように、必要な空調風の温度や風量等の空調能力を設定し、設定された温度の空調風を得るためのコンプレッサの運転周波数を設定する。
【0005】
その後、設定された運転周波数に基づいてコンプレッサが駆動することにより、エアコンの空調運転が開始されることとなる。また、エアコンでは、室内温度の変化に応じて空調能力を調整して、室内を迅速に所望の空調状態とするとともに、この空調状態(設定温度)を維持するようにしている。
【0006】
一般に、エアコンには、エアコンを初めて取り付けたときや、何らかの支障をきたしてエアコンが正常に動作しなくなったとき等においてエアコンの動作をチェックするために試運転に切り替えられるように試運転スイッチが設けられている。
【0007】
試運転スイッチが入れられてエアコンが試運転に切り替わると、エアコン内では、室内温度及び室内湿度にかかわらず、コンプレッサの運転周波数を定格周波数に固定して空調動作を開始する。この試運転でエアコンが正常に動作することを確認後、試運転から通常運転にスイッチを切り替えてエアコンの使用を開始することとなる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、エアコンには、負荷の増大や、コンプレッサ温度異常による電流の増大、センサ異常や、断線、シリアル通信エラーなどの異常を検知すると、コンプレッサの駆動を強制的に停止させてエアコンの運転を停止させる故障回路が設けられている。
【0009】
そのため、室内の環境を検知するために使用されるセンサなどのように、エアコンの駆動系とは別に設けられた部位に異等が発生しただけでも、エアコンの運転は停止してしまう。
【0010】
すなわち、コンプレッサの駆動による冷房動作や暖房動作等のようにエアコンの駆動系に異常がなく、エアコンの制御系などの他の部位が故障しただけの場合でも故障した部位を修理するまでの間はエアコンを駆動できないという不都合がある。
【0011】
以上のことから本発明は、エアコンの駆動系とは別の部位で故障が起きた場合にエアコンを駆動できる空気調和機を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の空気調和機は、圧縮された冷媒の放熱作用又は気化熱の吸収による冷却作用を利用して被空調室内が設定温度となるように空気調和を図る空気調和機であって、通常運転時に、複数の運転モードから選択された1つの運転モードに従って設定される運転周波数に応じて冷媒を圧縮すると共に、試運転時に、定格周波数に応じて冷媒を圧縮すると共に、前記定格周波数よりも低い周波数に制御された状態で冷房動作又は暖房動作が行われていない場合に電源が停止されるコンプレッサと、試運転時に駆動系とは別の部位で故障が起きたことを検知すると、前記コンプレッサの運転周波数を前記定格周波数よりも低い周波数に制御する運転制御手段と、を備えている。
【0013】
すなわち、請求項1の発明では、空気調和機の取り付け後やメンテナンス時などの試運転中に異常が検知されると、運転制御手段がコンプレッサの運転周波数を定格周波数より低い周波数に制御しているため、検知された異常が、例えば、負荷の増大や、コンプレッサ温度異常による電流の増大、センサ異常や、断線、シリアル通信エラーなどのエアコンの制御系の故障に起因する場合であればエアコンを運転することができる。
【0014】
これにより、エアコンの制御系などの駆動系とは別の部位が故障しただけの場合でも故障した部位を修理するまでの間、運転制御部によって制御された運転周波数に応じた出力でコンプレッサの駆動による冷房動作(又は暖房動作)を行えるので、故障が直るまでの間、全くエアコンが使用できないという不都合を回避できる。
試運転中に異常が検知されたときに、運転制御部が設定する運転周波数は定格周波数よりも低い周波数であればよいが、好ましくは、請求項2の発明のように、定格周波数の1/2の周波数とするとよい。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、図1から図8を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【0016】
(構成)
図1には本実施の形態に適用した空気調和機(以下「エアコン10」という)が示されている。このエアコン10は、室内ユニット12と室外ユニット14とによって構成されており、遠隔操作手段として設けられているワイヤレスリモコンスイッチ(以下「リモコン120」という)の操作によって運転/停止される。また、エアコン10は、リモコン120で運転モード、設定温度等の運転条件が設定されて操作信号が送出されると、この操作信号を室内ユニット12で受信して操作信号に基づいた運転が行われる。
【0017】
図2には、エアコン10の室内ユニット12と室外ユニット14との間に構成されている冷凍サイクルの概略が示されている。室内ユニット12と室外ユニット14の間には、冷媒を循環させる太管の冷媒配管16Aと、細管の冷媒配管16Bが対で設けられており、それぞれの一端が室内ユニット12に設けられている熱交換器18に接続されている。
【0018】
冷媒配管16Aの他端は、室外ユニット14のバルブ20Aに接続されている。このバルブ20Aは、マフラー22Aを介して四方弁24に接続されている。この四方弁24には、それぞれがコンプレッサ26に接続されているアキュムレータ28とマフラー22Bが接続されている。さらに、室外ユニット14には、熱交換器30が設けられている。この熱交換器30は、一方が四方弁24に接続され、他方がキャピラリチューブ32、ストレーナ34、電動膨張弁36、モジュレータ38を介してバルブ20Bに接続されている。このバルブ20Bには、冷媒配管16Bの他端が接続されており、これによって、室内ユニット12と室外ユニット14の間に冷凍サイクルを形成する冷媒の密閉された循環路が構成されている。
【0019】
エアコン10は、コンプレッサ26の運転によってこの冷凍サイクル中を冷媒が循環されることにより冷房または暖房運転が可能となっている。
【0020】
すなわち、冷房モードでは、コンプレッサ26によって圧縮された冷媒が熱交換器30へ供給されることにより液化され、この液化された冷媒が室内ユニット12の熱交換器18で気化することにより、熱交換器18を通過する空気を冷却する。また、暖房モードでは、逆に、コンプレッサ26によって圧縮された冷媒が、室内ユニット12の熱交換器18で凝縮されることにより放熱し、この冷媒が放熱した熱で熱交換器18を通過する空気を加熱する。
【0021】
図2では、矢印によって冷房モード(冷房運転)と暖房モード(暖房運転)におけるそれぞれの冷媒の流れを示しており、四方弁24の切り換えによって、運転モードが冷房モード(ドライモード)と暖房モードとが切り換えられ、電動膨張弁36の弁開度を制御することにより、冷媒の蒸発温度が調整される。
【0022】
図3には、室内ユニット12の概略断面が示されている。この室内ユニット12には、図示しない室内の壁面に取り付けられる取付ベース40の上下(図2の紙面上下)に係止されるケーシング42によって内部が覆われている。このケーシング42内には、中央部にクロスフローファン44が配置されている。熱交換器18は、クロスフローファン44の前面側から上面側に渡って配置されていおり、熱交換器18とケーシング42の前面側から上面側に形成されている吸込み口46との間には、フィルタ48が配置されている。また、ケーシング42の下部には、吹出し口50が形成されている。
【0023】
これにより、室内ユニット12では、クロスフローファン44の回転によって、吸込み口46から室内の空気が吸込まれフィルタ48及び熱交換器18を通過した後、吹出し口50から室内へ向けて吹き出される。また、室内ユニット12では、冷凍サイクルの運転によって熱交換器18が冷却または加熱されており、室内から吸込んだ空気は、熱交換器18を通過するときに、熱交換器18によって冷却または加熱され、この空気が室内へ吹き出されることにより室内の空気調和が図られる。
【0024】
吹出し口50内には、左右フラップ52及び上下フラップ54が設けられており、左右フラップ52及び上下フラップ54によって、吹き出される空調風の向きが変えられるようになっている。
【0025】
図4に示すように、室内ユニット12には、電源基板56、コントロール基板58及びパワーリレー基板60が設けられている。エアコン10を運転するための電力が供給される電源基板56には、モータ電源62、制御回路電源64、シリアル電源66及び駆動回路68が設けられている。また、コントロール基板58には、シリアル回路70、駆動回路72及びマイコン74が設けられている。
【0026】
電源基板56の駆動回路68には、クロスフローファン44を駆動するファンモータ76(例えばDCブラシレスモータ)が接続されており、コントロール基板58に設けられているマイコン74からの制御信号に応じてモータ電源62から駆動電力が供給される。このとき、マイコン74は、駆動回路68からの出力電圧を12V〜36Vの範囲で256ステップで変化させるように制御してファンモータ76の速度制御を行う。
【0027】
コントロール基板58の駆動回路72には、パワーリレー基板60及び上下フラップ54を操作する上下フラップモータ78が接続されている。パワーリレー基板60には、パワーリレー80と温度ヒューズ等が設けられており、マイコン74からの信号によって、パワーリレー80を操作し、室外ユニット14へ電力を供給するための接点80Aを開閉する。エアコン10は、接点80Aが閉じられることにより、室外ユニット14へ電力が供給されて運転される。
【0028】
また、上下フラップモータ78は、マイコン74の制御信号に応じて制御されて、上下フラップ54を操作する。上下フラップ54が、上下方向へスイングされることにより、室内ユニット12の吹出し口50から吹き出される空気の吹出し方向が上下方向へ変えられる。この上下フラップ54の操作は、吹出し風が任意の位置に向けられるように固定できるが、自動モードにおいては複数の位置でランダムに変化させることができるように構成されている。
【0029】
このように、エアコン10の室内ユニット12では、クロスフローファン44の回転と、上下フラップ54の操作が制御されることにより、所望の風量及び風向または室内を快適にするために制御された風量及び風向で空調された空気を室内へ吹出すことができる。
【0030】
シリアル回路70は、マイコン74及び電源回路56のシリアル電源66に接続され、さらに室外ユニット14へ接続されている。マイコン74は、このシリアル回路70を介して室外ユニット14との間でシリアル通信を行い、室外ユニット14の作動を制御する。
【0031】
また、室内ユニット12には、後述するリモコン120からの操作信号を受信する受信回路及び運転表示用の表示LED等を備えた表示基板82が設けられており、この表示基板82がマイコン74に接続されている。図1に示すように、表示基板82は表示部82Aがケーシング42の表面に露出されており、リモコン120からの操作信号がこの表示部82Aで受信されて入力される。
【0032】
図4に示すように、マイコン74には、室内温度を検出する室温センサ84及び熱交換器18のコイル温度を検出する熱交温度センサ86が接続され、さらに、コントロール基板58に設けられているサービスLED及び運転切換スイッチ88が接続されている。なお、後述するリモコン120にも温度センサが設けられており、室内温度は通常は、リモコン120によって計測されて所定のタイミングで送出される。
【0033】
運転切換スイッチ88は、通常運転とメンテナンス時に行う試験運転との切換用であると共に、電源スイッチ88Aの接点を開放してエアコン10への運転電力の供給を遮断できるようになっている。通常、この運転切換スイッチ88は、通常運転に設定されているが、メンテナンス時には試運転に切り替えられる。
【0034】
運転切換スイッチ88が試運転に切り替えられると、マイコン74は後述するインバータ回路106から出力される電力の周波数が定格周波数に固定されるように後述する室外ユニット14のマイコン98に制御信号を出力し、エアコン10が正常に運転するかをチェックする。
【0035】
エアコン10が正常に運転するのが確認されると、運転切換スイッチ88を通常運転に切り替えて通常運転を開始する。エアコン10の運転に異常が検知されると、マイコン74は、後述する室外ユニット14のマイコン98に制御信号を出力し、コンプレッサモータ108の運転周波数を定格周波数の1/2の周波数としてコンプレッサ26の能力を低く制御する。
【0036】
これにより、エアコン10は周囲の環境にかかわらず低い運転能力に制限されるので、負荷の増大や、コンプレッサ温度異常による電流の増大、センサ異常や、断線、シリアル通信エラーなどの異常に起因して電流が増大しても規定値に達しにくくなるので、電流が増大すると異常と判断してエアコンを停止させる故障回路が作動しにくくなり、試運転中に異常が検知されても故障を完全に修理するまでの期間などにおいて或る程度の能力であれば、運転を行えることとなる。なお、サービスLEDは、メンテナンス時に点灯操作することにより、サービスマンに自己診断結果を知らせるように構成されている。
【0037】
この室内ユニット12は、端子板90のターミナル90A、90B、90Cを介して室外ユニット14に接続されている。
【0038】
図5に示すように、室外ユニット14には端子板92が設けられており、この端子板92のターミナル92A、92B、92Cがそれぞれ、室内ユニット12の端子板90のターミナル90A、90B、90Cに接続されている。これにより、室外ユニット14には、室内ユニット12から運転電力が供給されると共に、室内ユニット12との間でシリアル通信可能に構成されている。
【0039】
この室外ユニット14には、整流基板94、コントロール基板96が設けられている。コントロール基板96には、マイコン98と共に、ノイズフィルタ100A、100B、100C、シリアル回路102及びスイッチング電源104等が設けられている。
【0040】
整流基板94には、ノイズフィルタ100Aを介して供給される電力を整流し、ノイズフィルタ100B、100Cを介して平滑化してスイッチング電源104へ出力する。スイッチング電源104は、マイコン98と共にインバータ回路106に接続されている。これにより、マイコン98から出力される制御信号に応じた周波数の電力をインバータ回路106からコンプレッサモータ108へ出力して、コンプレッサ26を回転駆動させる。
【0041】
なお、マイコン98は、インバータ回路106から出力される電力の周波数が、オフまたは14Hz以上(上限は運転電流の上限による)の範囲となるように制御しており、これによって、コンプレッサモータ108、すなわちコンプレッサ26の回転数が変えられ、コンプレッサ26の能力(エアコン10の冷暖房能力)が制御される。
コントロール基板96には、四方弁24及び熱交換器30を冷却するための図示しないファンを駆動するファンモータ110、ファンモータコンデンサ110Aが接続されている。また、室外ユニット14には、外気温度を検出する外気温度センサ112、熱交換器30の冷媒コイルの温度を検出するコイル温度センサ114及びコンプレッサ26の温度を検出するコンプレッサ温度センサ116が設けられており、これらがマイコン98に接続されている。
【0042】
マイコン98は、通常運転時は、運転モードに応じて四方弁24を切り換えると共に、室内ユニット12からの制御信号、外気温度センサ112、コイル温度センサ114及びコンプレッサ温度センサ116の検出結果に基づいて、ファンモータ110のオン/オフ及びコンプレッサモータ108の運転周波数(コンプレッサ26の能力)等を制御する。
【0043】
なお、冷房またはドライ運転では、冷房運転を行う冷房領域、冷房領域より冷房能力は低いがドライA領域よりも除湿能力が高いドライ運転を行うドライAA領域、室内温度と設定温度との温度差に基づいて設定されている1次式に基づいてコンプレッサ26の運転周波数を所定値まで低下させるようにドライ運転を行うドライA領域、前記所定値でコンプレッサ26を所定間隔でオンオフさせ、間欠的に運転するドライB領域が設定されている。なお、冷房領域、ドライAA領域及びドライA領域においてもコンプレッサ26を例えば3分程度強制的にオフする場合がある。
【0044】
また、マイコン98は、試運転時には、外気温度センサ112、コイル温度センサ114及びコンプレッサ温度センサ116の検出結果にかかわらず、室内ユニット12のマイコン74からの制御信号に基づいて、インバータ回路106から出力される電力の周波数を定格周波数に固定してエアコン10を運転する。
【0045】
エアコンが正常に運転しない場合は、室内ユニット12のマイコン74から送られてきた制御信号に基づいてコンプレッサモータ108の運転周波数を定格周波数の1/2の周波数に制御する。
【0046】
また、図6(A)及び図6(B)には、エアコン10の遠隔操作に用いられるリモコン120の一例が示されている。
【0047】
リモコン120は、ケーシング122に矩形状の液晶パネルを用いた表示窓124が設けられている。図6(B)に示すように、この表示窓124には、運転モード、設定温度、室内温度(室温)、風量等の種々の運転条件が表示可能となっている。図6(A)に示すように、エアコン10の運転中は、運転モード、設定温度又は室温、風量等の設定された運転条件又は運転状態が選択されて表示すように構成されている。
【0048】
図6(A)及び図6(B)に示すように、ケーシング122の表面には、運転/停止ボタン126、温度設定ボタン128A、128B、1時間タイマ(1Hタイマ)ボタン130、省エネ用の運転条件を設定するためのワンタッチエコボタン132、運転モードを自動、暖房、ドライ、冷房、送風、空気清浄と順に切り換える運転切換ボタン138、室内ユニット12の吹出し口50から吹出す風量、風向の設定を切り換える風量ボタン140、風向ボタン142、快適な睡眠が得られるようにするための快眠ボタン144、アンペア切換ボタン146、タイマ入りボタン150、タイマ切ボタン152及びタイマ設定ボタン154が設けられており、エアコン10の運転能力を種々に設定可能に構成されている。また、表示窓124にこれらの操作に応じた表示がなされる(例えば図6(A)参照)。
【0049】
エアコン10は、運転/停止ボタン126の操作によって運転又は停止される。また、表示窓124に表示す設定温度は、温度設定ボタン128Aの操作によって高くなり、温度設定ボタン128Bの操作によって低くなる。
【0050】
1時間タイマボタン130は、エアコン10の運転時間を1時間に設定し、1時間経過するとリモコン120からエアコン10の室内ユニット12へ停止信号を送出するように設定されている。
【0051】
アンペア切換ボタン146は、使用電気容量の設定の切り換え用であり、例えば使用電気容量を20アンペアから15アンペアに切り換えることができる。これにより最大電流値をセーブできるので、他の電気器具と併用しているときでもブレーカーダウンを防ぐことができる。
【0052】
タイマ入りボタン150及びタイマ切ボタン152のそれぞれは、運転開始時間、運転停止時間の設定用となっており、例えば、表示窓124に表示している予約時刻をタイマ入りボタン150の操作によって変え、所望の時間を表示させた後、タイマ設定ボタン154を操作してタイマ予約を行う構成としている。
【0053】
また、リモコン120のケーシング122には、カバー134が設けられており、このカバー134を取り外すと、図6(B)に示すようにリセットボタン156及びセンサ切換ボタン158が露出するように構成されている。
【0054】
図7には、リモコン120の機能ブロック図を示しており、リモコン120には、表示窓120の表示を行う表示部160、前記した種々の設定ボタンが設けられている操作部162、室内温度を検出する室温センサ164及び時間計測するための時計機能を備えたタイマ回路166が設けられており、これらがマイコンを備えたリモコン制御部168に接続されている。また、このリモコン制御部168には、室内ユニット12へ操作信号を送出する送信部170が接続されている。
【0055】
リモコン制御部168は、操作部162から入力される操作状態に応じたエアコン10の操作信号を室内ユニット12へ送出すると共に、室温センサ164の検出結果も送出するように構成されている。また、リモコン制御部168は、室内ユニット12が運転中であるか否かを確認している。この確認は、例えば、操作信号を送出したときに、室内ユニット12からの受信応答などから確認する。
【0056】
また、リモコン制御部168では、エアコン10の運転がタイマ予約されたときには、この予約内容を記憶し、予約内容に応じて室内ユニット12へ自動的に運転又は停止信号を送出して、エアコン10を運転又は停止させる。
【0057】
(作用)
次に、本実施の形態のエアコンにおいて、室内ユニット12のマイコン74が行う通常運転と試験運転における制御について図8のフローチャートを参照して説明する。
【0058】
まず、ステップ200において、運転切換スイッチ88が試験運転に切り替えられているかを判断する。運転切換スイッチ88が試験運転に切り替えられていない場合は、通常運転と判断してルーチンを終了する。
【0059】
運転切換スイッチ88が試験運転に切り替えられている場合は、試験運転と判断してステップ202に移行し、インバータ回路106からコンプレッサモータ108に出力される運転周波数が定格周波数となるように室外ユニット14のマイコン98に制御信号を出力する。
【0060】
更に、ステップ204においてエアコン10の冷房動作(又は暖房動作)が正常に行われているかを判断する。エアコン10の冷房動作(又は暖房動作)が正常に行われている場合、ステップ214に移行して異常なしを表すサービスLEDを点灯し、このルーチンを終了する。
【0061】
ステップ204においてエアコン10の冷房動作(又は暖房動作)が正常に行われていないと判断した場合、ステップ206に移行し、インバータ回路106からコンプレッサモータ108に出力される運転周波数が定格周波数の1/2の周波数となるように室外ユニット14のマイコン98に制御信号を出力する。
【0062】
更に、ステップ208において定格周波数の1/2の周波数でコンプレッサ26が駆動して冷房動作(又は暖房動作)が行われているかを判断する。冷房動作(又は暖房動作)が行われている場合、ステップ210に移行し、定格周波数の1/2の周波数で駆動していることを表すサービスLEDを点灯してこのルーチンを終了する。
【0063】
また、冷房動作(又は暖房動作)が行われていない場合は、ステップ216に移行し、コンプレッサ26の駆動系の故障と判断して、パワーリレー80を操作し、室外ユニット14へ電力を供給するための接点80Aを閉じ、室外ユニット14への電力の供給を遮断してコンプレッサの電源を停止させ、このルーチンを終了する。
【0064】
このように、本実施の形態では、試運転時に異常検知した後、エアコン10の運転を完全に停止させるのではなく、コンプレッサ26の運転周波数を定格周波数の1/2の周波数として、エアコン10の冷房動作(又は暖房動作)が行われるかを判断し、エアコン10の冷房動作(又は暖房動作)が行えるのであれば、エアコン10を一定の能力で運転できるようにしているので、例えば、故障を修理するために必要な部品が手元になく、部品が届くまでの間エアコンの修理ができない等のように、即座にエアコン10を修理できない場合に、異常を発見してからエアコン10を修理するときまでの期間、全くエアコンを使用できなくなるという不都合を回避できる。
【0065】
【発明の効果】
以上説明した如く、請求項1及び請求項2に記載の発明によれば、試運転時にエアコンの駆動系とは別の部位で故障が起きた場合であれば、エアコンを或る一定の出力で運転できる、という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態に適用したエアコンの概略構成図である。
【図2】本実施の形態に適用したエアコンの冷凍サイクルを示す概略図である。
【図3】室内ユニットを示す概略断面図である。
【図4】室内ユニットの回路構成の概略を示すブロック図である。
【図5】室外ユニットの回路構成の概略を示すブロック図である。
【図6】(A)はエアコンの運転中の表示の一例が示されているリモコンの平面図である。(B)はリモコンの表示窓に表示すキャラクターの全てが表示されているリモコンの平面図である。
【図7】リモコンの一例を示す機能ブロック図である。
【図8】室内ユニット12のマイコン74が行う通常運転と試験運転における制御ルーチンの流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
10 エアコン(空気調和機)
12 室内ユニット
14 室外ユニット
18 熱交換器
26 コンプレッサ
30 熱交換器
74 マイコン(運転制御手段)
86 熱交温度センサ
112 外気温度センサ
120 リモコン
Claims (2)
- 圧縮された冷媒の放熱作用又は気化熱の吸収による冷却作用を利用して被空調室内が設定温度となるように空気調和を図る空気調和機であって、
通常運転時に、複数の運転モードから選択された1つの運転モードに従って設定される運転周波数に応じて冷媒を圧縮すると共に、試運転時に、定格周波数に応じて冷媒を圧縮すると共に、前記定格周波数よりも低い周波数に制御された状態で冷房動作又は暖房動作が行われていない場合に電源が停止されるコンプレッサと、
試運転時に駆動系とは別の部位で故障が起きたことを検知すると、前記コンプレッサの運転周波数を前記定格周波数よりも低い周波数に制御する運転制御手段と、
を備えた空気調和機。 - 前記定格周波数よりも低い周波数は、定格周波数の1/2の周波数である請求項1に記載の空気調和機。
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