JPH09506057A - 車両の設定走行速度の維持方法および装置 - Google Patents

車両の設定走行速度の維持方法および装置

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Abstract

(57)【要約】 車両の設定走行速度の維持方法および装置が提案され、ここでは設定速度を維持するための調節要素が、車両加速度が設定された速度関数値に調節されるように操作される。

Description

【発明の詳細な説明】 車両の設定走行速度の維持方法および装置 従来の技術 本発明は、独立請求項の上位概念に記載の車両の設定走行速度の維持方法およ び装置に関するものである。 このような方法ないしこのような装置はドイツ特許公開第2924391号か ら既知である。ここでは、設定目標速度と測定実際速度との間の差に基づき車両 走行速度を調節する調節要素を操作することにより、ドライバ希望とは独立に設 定走行速度が維持され、とくに走行速度が最大値に制限される。 既知の方法においては、設定走行速度を超過したときにはじめて差が存在する ので、設定走行速度を超過した後にはじめて走行速度低減作用が開始される。さ らに、車両駆動ユニットにより与えられるトルクの変化量とそれに基づく車両速 度の変化量との関係は、各車両ごとに、各駆動ユニットごとに、また各運転状態 ごとに異なっている。したがって、設定車両速度を維持するための既知の方法は 不十分である。 したがって、設定走行速度の維持方法および装置をとくに乗心地および精度の 観点から改善する手段を提供することが本発明の課題である。 この課題は独立請求項の特徴項に記載の特徴により解決される。 既知の方法の範囲において使用される調節要素においては電気式、油圧式また は空圧式調節要素が使用され、この調節要素は、走行速度したがって駆動ユニッ トのトルクないし出力を調節する設定要素、たとえば絞り弁または噴射ポンプレ バーを制御する。この場合、調節要素は、設定要素と加速ペダルとの間の通常の 機械的結合内に配置されるか、または駆動ユニットの電子式制御の範囲内におい て機械的結合を有しない電気式走行速度関数制御の調節装置として使用されてい る。とくに比例弁により操作される調節シリンダを有する空圧式調節要素におい ては、調節シリンダは、調節過程の開始時にまたは調節作用方向の変化時に、設 定要素を操作し、また駆動ユニットのトルクを増減するために特定の最小圧力な いし最大圧力を必要とすることが原則として考慮されなければならない。この特 性は、以下において死点通過ないしはヒステリシスとして示されている。既知の 方法においてはこれが考慮されていないので、このことが不十分な原因となって いる。 したがって、以下に説明する手段により、空圧式調節要素を使用した場合でも 設定走行速度の維持がそれにより改善される手段が提供される。 ドイツ特許公開第3618844号から内燃機関の回転速度制限方法が既知で あり、この場合、回転速度低減信号を決定するときエンジン回転速度の時間に関 する導関数が考慮され、これにより設定最大回転速度のオーバースイングが回避 される。この方法は、エンジン回転速度の時間に関する導関数を使用して走行速 度を制限するためにも使用される。この方法は設定走行速度を超過したときの手 段を示してなく、また空圧式調節要素の結合における手段をも示していないので 、これは上記の問題点を十分に解決することはできない。 発明の利点 本発明の方法により、設定走行速度の維持方法ないし装置が提供され、この場 合、設定走行速度は、乗心地が改善されかつ精度が改善された上で維持される。 とくに本発明の方法により、設定走行速度に到達したとき車両はもはや加速され ることはない。これは、本質的に最初に設定速度に到達したときに既に設定速度 が維持されまた速度の維持手段が設定速度に到達する前に既に動作するという有 利な作用を用いている。 これらの利点は、小さい速度から設定速度に到達したときばかりでなく、大き い速度値から設定速度に接近したときにおいても達成される。これは、坂道を下 った後に平らな場所に出て車両が比較的大きい速度から設定速度に再び接近する ときに本発明による方法を使用した場合には、走行速度を制限するものとしてと くに有利性を示す。 加速度値が小さいときよりも低速で加速度値が大きいときに駆動ユニットのト ルクとの係合が行われることは有利である。 本発明の方法により調節過程すなわち制御過程の間の走行加速度と設定速度と の関係曲線が設定されているので、この過程の間に規定された車両動作が達成さ れる。 本発明の方法によりさらに、とくに空圧式調節要素のような操作と作用との間 の死点通過ないしはヒステリシスを有する調節要素の使用が可能になるが、対応 する油圧式または電気式調節要素の使用もまた可能である。このような調節要素 においては、本発明の方法により、調節要素は駆動ユニットのトルクとの係合時 点まで操作を確実に継続する。 その他の利点が実施態様に関する以下の説明ならびに特許請求の範囲から明ら かである。 図面 以下に本発明を図面に示す実施態様により詳細に説明する。ここで、図1は設 定走行速度の維持装置の全体ブロック回路図を示し、一方図2には第1の実施態 様の流れ図が示され、その作用経過が図3および図4の線図に示されている。図 5は空圧式調節要素を使用したときの第2の実施態様の流れ図を示し、ここでそ の作用経過が図6および図7の線図により示されている。 実施態様の説明 図1において、全体ブロック回路図により本発明の方法が示されている。この 場合、図示されていない車両の駆動ユニットとくに内燃機関のトルクないし出力 を調節するための調節要素10が図示されている。好ましい実施態様においては 、この調節要素として空圧式調節要素が使用され、他の有利な実施態様において は油圧式または電気式調節要素が使用されている。駆動ユニットの出力を制御す るために、内燃機関の好ましい実施態様における調節要素は、図示されていない 出力設定要素、絞り弁または噴射ポンプレバーと結合されている。この場合、好 ましい実施態様においては、調節要素10は機械的結合12内に配置され、機械 的結合12はドライバにより操作可能な操作要素14すなわち加速ペダルを出力 設定要素と結合している。この場合、調節要素10は加速ペダル14の位置とは 独立に出力設定要素を操作するように働き、ここで好ましい実施態様においては 、調節要素10はガソリンを受け入れる方向にのみ出力設定要素を調節可能であ り、すなわち出力設定要素の最大位置は加速ペダル14のそのときの位置により 設定される。調節要素10はライン16を介して操作される。ライン16は制御 ユニッ ト18の出力ラインを示す。この制御ユニット18には、車両速度を測定するた めの測定装置22から第1の入力ライン20が供給され、好ましい実施態様にお いては、操作要素14から他の入力ライン24が供給され、ならびに駆動ユニッ トおよび/または車両の他の運転変数を測定するための測定装置28から入力ラ イン26が供給される。最後の運転変数の測定については、図1を見やすくする ために、例として1本のラインおよび1つの測定装置が示されているにすぎない 。さらに、有利な実施態様においては、制御ユニット18にドライバにより操作 可能な他の操作要素32から他の入力ライン30が供給され、操作要素32を介 してドライバは設定速度を設定する。操作要素32においては、レバー、設定速 度の入力キー、設定ホイール等が使用可能である。有利な実施態様においては、 操作要素32は加速ペダル14と同一であり、この場合、各走行ペダル位置に設 定速度が割り当てられている。制御ユニット18の入力ライン30は第1のメモ リ要素34に通じ、メモリ要素34の出力ライン36は第2のメモリ要素38に 通じている。第2のメモリ要素38には第2の入力ラインとしてライン40が供 給され、ライン40は入力ライン20から分岐している。ライン20は車両加速 度決定要素42に通じている。最も簡単な場合、要素42には微分特性要素が使 用される。要素42の出力ライン44は比較位置46に通じ、比較位置46には さらにライン48すなわちメモリ要素38の出力ラインが供給されている。比較 位置46の出力ライン50はさらに計算要素52に通じ、有利な実施態様におい てはさらに、計算要素52にライン24および26が供給されている。制御ユニ ット18の出力ライン16は計算要素52の出力ラインを形成している。 空圧式調節要素を使用した場合、好ましい実施態様においてはさらに、図1に おいて破線で示した要素が設けられている。この場合、ライン44はさらに計算 要素52ならびに他の計算要素60にも通じている。計算要素60にはさらに、 メモリ要素38からライン62が供給されている。計算要素60の出力ライン6 4は計算要素52に通じている。 走行速度制限器のこの有利な実施態様においては、出力設定要素は機械的結合 12を介してドライバにより操作される。この場合、調節要素10は同様に出力 設定要素にも作用し、ドライバにより加速ペダルを介して設定された位置とアイ ドリング位置との間で出力設定要素を操作可能なように機械的に結合されている 。この場合、調節要素それ自身は機械式、油圧式または電気式のいずれでもよい 。 本発明による方法は、車両のそれぞれの実際速度に対し設定走行速度の関数と して目標加速度が割り当てられ、また実際加速度とこの目標加速度との偏差が、 駆動ユニットのトルクを制御しかつ設定走行加速度を維持するための制御変数と して使用されるという基本的な考え方に基づいている。目標加速度が実際加速度 より大きいかぎりトルク(燃料噴射量、空気供給量)は増大されるが、実際加速 度に対し目標加速度が小さいときトルクは低減される。この場合、調節要素の変 化したがってトルクの変化は、ドライバにより加速ペダルを介して与えられる出 力設定要素の位置によりガソリンを増大する方向に制限される。 メモリ要素34内には、固定目標速度またはドライバにより設定可能な目標速 度が記憶されている。記憶されている目標速度の関数として、メモリ要素38に おいて、記憶されている実際速度vistに関する目標加速度asollの特性曲線が 選択される。図3および図4ないし図7および図8にこのような特性曲線の一例 が示され、これらはある実施態様において適切なものである。この場合、設定目 標速度には目標加速度0が割り当てられ、目標速度以下の速度には目標加速度に 対し正の値が割り当てられまた目標速度以上の速度には目標加速度に対し負の値 が割り当てられている。このような特性曲線から、測定装置22により測定され た実際速度の関数として現在の目標加速度asollが読み取られかつ比較位置46 に伝送される。これと平行して、要素42において、走行速度の測定値から車両 の実際加速度が計算される。実際加速度の計算は、時間に関する微分または固定 時間間隔で測定された2つの走行速度値の差を形成することにより行われる。実 際加速度値aistがライン44を介して同時に比較位置46に供給される。比較 位置46において、目標加速度と実際加速度との間の差(制御偏差)が決定され かつ計算要素52に供給される。計算要素52は差の符号および大きさにより駆 動ユニットのトルクの必要な増減量を計算しかつ出力信号Iをライン16を介し て調節要素10に出力し、調節要素10は実際加速度を目標加速度に近づける方 向にトルクを変化させる。この場合、差を操作信号に変換するために、比例成分 、積分成分および/または微分成分を有する通常の適切な大きさの制御構成を設 け てもよい。 有利な実施態様においては、ドライバは出力設定要素を機械的結合12を介し てではなく、調節要素10を介して電気的手段で操作する。このような実施態様 においては、計算ユニット52にはライン24を介して加速ペダル位置が供給さ れ、またライン26を介して駆動ユニットおよび/または車両の他の運転変数た とえばエンジン回転速度、エンジン温度、ギヤ段等が供給される。正常運転にお いては、加速ペダル位置および少なくとも1つの運転変数に基づいて調節要素1 0のための目標位置が決定されかつこの目標位置が図示されていない位置制御回 路を介して(閉ループまたは開ループ)制御により設定される。このようなシス テムに加えて上記の設定速度の維持方法が対応して作用し、この場合、実際に存 在する加速ペダル位置の関数として、また運転変数を考慮して、走行速度を維持 するためにそれを超えてはならない調節要素10のための最大位置が設定される 。 調節要素10として応答形電気式サーボモータが使用される場合、計算による 調節要素10の調節は原則的に直ちに行われる。しかしながら、機械的結合12 内に、比例弁により操作される空圧式調節シリンダが使用される場合、上記のよ うに、調節過程の開始時にないしはその作用方向の変化時に、死点通過ないしは ヒステリシスが考慮されなければならない。破線で示した要素により、すなわち 走行速度を維持するための調節過程の開始時に、この最大および最小圧力があら かじめ設定される。このために、設定可能な各速度に対し、実際速度の関数とし て投入加速度aeinを示す他の特性曲線が設けられている。実際加速度が速度の 関数であるこの投入加速度値を上回ったりまたは下回ったりしたとき、計算要素 60内で操作信号が決定され、この操作信号は圧力上昇ないしは圧力低下を起動 させる。操作ないし圧力制御は、現在の実際走行速度に基づき圧力変化の作用が 検出されるまで継続する。調節のために必要な調節シリンダ内の圧力はまた、実 際加速度と目標加速度との間の差に基づいて設定走行加速度を維持するためにト ルクとの係合が行われるかないしは係合の作用方向が変化されるときにもまた供 給される。したがって、対応する調節過程が直ちに導入される。 上記の方法は、有利な実施態様において、他の駆動手段たとえば電気式駆動装 置との組合せで使用してもよい。 図2に、本発明による方法の実行をコンピュータプログラムとして示した流れ 図が示されている。図示のプログラム部分がスタートした後、ステップ102に おいて、記憶されている設定速度vsoll、測定された実際速度vistならびに有 利な実施態様においては加速ペダルの位置βが読み込まれる。それに続くステッ プ104において、目標速度vsollに基づき記憶されている特性曲線群から1つ の特性曲線が選択され、また次のステップ106において、現在存在する実際速 度の関数としてこの特性曲線から目標加速度asollが決定される。その後ステッ プ108において、このプログラムランにおいて測定された実際速度と前のプロ グラムランにおいて測定された実際速度とから車両の現在の実際速度が計算され 、また次のステップ110において、目標加速度と実際加速度との間の差Δが計 算される。次のステップ112において、設定された制御方式によりこの差に基 づき調節要素のための操作信号値Iが決定される。この操作信号値Iは、圧力値 、デューティレシオのパルス幅、電流値、位置の値等を示してもよく、またそれ ぞれ調節要素10ないし設定要素の特定の位置または駆動ユニットの決定された トルクを示してもよい。次に、出力設定要素をドライバ希望の関数として電気的 に調節する有利な実施態様においては、次のステップ114において、加速ペダ ル位置βおよび場合により他の運転変数の関数として操作信号値Iのための最大 値Imaxが決定されかつステップ112において計算された操作信号がこの値 に制限される。設定要素と加速ペダルとの間が機械的に結合されているとき、ス テップ114は使用されない。その後プログラム部分は終了されかつ所定時間経 過後反復される。 図3および図4に図2による方法の作用が示されている。この場合、それぞれ の図において、横軸に実際速度vistが目盛られ、縦軸に車両加速度aが目盛ら れている。決定された速度vsollが設定され、設定速度vsollには一例として示 した速度の関数である目標加速度asollのための特性曲線(実線)が割り当てら れている。 図3に停止位置からの加速度過程が示されている(破線参照)。車両はまずド ライバによる対応設定値により初期値a0で加速される。走行速度vsollを維持 するための手段は、調節要素の調節がドライバ設定により加速度を上昇する方向 において制限されるので、駆動ユニットのトルクには影響を与えない。速度v1 においては状況が変化する。実際加速度が目標加速度を上回ってくる。これによ り、差Δは負となりかつ調節要素に対する操作信号は駆動ユニットのトルクを低 減するように計算されかつ出力される。したがって、車両加速度は目標値asoll に低下する。車両はさらに加速されるので、車両速度はさらに上昇するが、加速 度は制御により、速度の関数である目標加速度に向かってさらに小さくされる。 目標速度vsollに到達すると、加速度は0であるので、加速度は0に制御される 。目標速度に到達したとき、車両はもはや加速されず、最初に目標加速度vsoll に到達したときでもオーバースイングすることなく設定車両速度が確実に維持さ れる。 図4に示す走行状態においては、車両は坂道を下り、したがって速度はvsoll 以上に上昇する。ドライバは加速ペダルを放しているので、速度を維持するため の制御動作は不可能である。坂道を下った後に平らな場所に来たとき(v3)、 ドライバはペダルを放し続けかつ速度を維持するための制御動作はトルクを低減 させかつ負の加速度を発生している。車両は減速される。速度v2に到達したと き目標加速度と実際加速度との間の差の符号が切り換わる。トルクは目標加速度 と実際加速度との間の差の関数として増大される。車両は減速度を低下しながら さらに減速し、ここで目標速度に到達すると加速度は0に設定される。この走行 状態においてもまた、速度vsollは最初に到達したときに同様に維持される。 坂道を下っている間にドライバが加速ペダルを完全に放さなかったとき、この 場合もまた対応する係合が差Δの関数として行われ、かつ調節要素はドライバに より設定された最大位置とアイドリング位置との間で加速度を制御する方向に調 節される。 図5に、空圧式調節要素と結合された実施態様を示す他の流れ図が示されてい る。プログラム部分のスタート後、ステップ202において、目標速度vsollお よび実際速度vistが読み込まれ、また次のステップ204において、目標速度 の関数として目標加速度asollのための特性曲線および投入曲線aeinが選択さ れる。次のステップ206において、実際速度に基づき特性曲線から設定投入加 速度aeinおよび目標加速度asollが決定され、次にステップ208において、 現在の走行速度と前のプログラムランから測定された速度との差から実際加速度 aistが形成される。それに続く問い合わせステップ210において、実際速度 が設定目標速度の下側に存在するか否かが検査される。実際速度が目標速度より 小さいかまたは等しいとき、ステップ212において、実際加速度が投入加速度 より大きいか否かが検査される。これが否定のとき、以下に説明する圧力制御の ためのマークがリセットされ、かつ図2と同様にステップ214において、目標 加速度と実際加速度との間の差が決定され、それに続くステップ216において 、操作信号値Iがこの差に基づいて計算されかつプログラム部分は終了される。 実際速度値が目標速度値を下回りかつ同時に実際加速度が投入加速度を下回って いるときにおいてもまた加速度制御が実行される。 ステップ212において、実際加速度が投入加速度より大きいことが検出され たとき、それに続く問い合わせブロック218において、調節要素10の調節シ リンダ内の圧力上昇が必要であるか否かが設定されているマークに基づいて検査 される。これが否定の場合、すなわちこの圧力上昇が既に実行されているとき、 ステップ214および216が実行され、一方逆の場合、ステップ220におい て、操作信号Iが設定値I。だけ上昇される。同時にステップ220において、 現在の実際加速度aistが決定され、その後問い合わせステップ222において 、操作変化が実際加速度に影響を有するか否かが検査される。これが否定の場合 、ステップ220が反復される。実際加速度への作用が検出されたとき、ステッ プ224において、圧力上昇は終了されたものとみなされて該当マークがセット される。その後ステップ214および216が実行される。 ステップ210において、実際速度が目標速度を上回っていることが検出され たときもまた、同様に実行される。このとき、ステップ226において、実際加 速度の負の値が投入加速度の負の値より小さいか否かが検査される。これが否定 の場合、圧力制御のためのマークがリセットされかつステップ214および21 6が実行される。逆の場合、ステップ228において、調節シリンダ内の圧力低 下が必要か否かがマークに基づいて検査される。これが否定の場合、ステップ2 14および216が実行され、一方反対の場合、ステップ230において、制御 信号値が設定値10だけ低下されかつ現在存在する実際加速度が決定される。そ れに続く問い合わせステップ232において、制御信号値の変化が実際加速度の 対応する変化に供給されたか否かが検査される。これが否定の場合、ステップ2 30が反復される。逆の場合、ステップ234により圧力低下が終了されたこと が検出され、マークがセットされかつステップ214および216が実行される 。 この方法の作用が図6および図7に詳細に示されている。この場合、図6aに おいては車両加速度が実際速度に対して目盛られ、図6bにおいては調節シリン ダ圧力が実際速度に対して目盛られまた図6cにおいては噴射ポンプレバーの位 置が実際速度に対して目盛られている。この場合もまた、選択された目標速度vsoll が示され、目標速度vsollには、目標加速度asollおよび投入加速度aein に対する図示の特性曲線が実際速度の関数として割り当てられている。この場合 もまた、車両はまず停止から加速度a0で加速される。噴射ポンプレバーはドラ イバ設定により値α0に存在し、調節シリンダ圧力は、この状態においては調節 要素を介してエンジントルクに対し低減方向への動作は必要ではないので、0で ある。速度v0において、車両の実際加速度はv0に割り当てられた投入加速度 の値と交差する。これにより、図6bに示すように調節シリンダの圧力は最小圧 力P0に上昇するが、噴射ポンプレバーの位置にはなんの作用も与えない。時点 v1において実際加速度は目標加速度と交差し、これにより車両速度の制限応答 が発生する。遅くともこの時点において、調節シリンダ圧力は最小圧力に対応し 、したがって図3からわかる制御動作が直ちに噴射ポンプレバーの位置に見られ したがって駆動ユニットのトルクに見られる。車両加速度はこのとき、変化する 目標加速度に従って調節シリンダ圧力およびポンプレバー位置の変化により設定 速度に達するまで制御される。 同様に図7に、速度が目標速度を上回ったときの車両の挙動が示されている。 坂道の下り走行が終了したとき、走行速度伝送器からの噴射ポンプレバー位置の 対応する調節により、負の加速度が発生されかつ車両は減速される。極端な場合 、これにより調節シリンダ内の圧力は最大圧力Pmaxとなりまたポンプレバー はアイドリング位置に到達する。速度v2において負の実際加速度が投入加速度 の負の値を上回ったとき、ポンプレバー位置に影響を与えることなく調節シリン ダ内の圧力低下が行われる。これは遅くとも速度v3まで行われ、速度v3にお い て負の実際加速度が負の目標加速度を上回り、したがって制御動作をトルク上昇 の方向に行うことになる。この時点において、調節シリンダ内に圧力P1が形成 され、圧力P1は即時応答を可能にする。したがって、速度v3以降は目標加速 度と実際加速度との間の差により調節シリンダ圧力は低下され、噴射ポンプレバ ー位置はこれに応じて上昇される。これにより図4と同様に、実際加速度は設定 目標加速度に制御され、ついに目標速度vsollが達成され、この目標速度vsoll は最初に到達したときに本質的に維持される。 有利な実施態様においては、上記の方法は設定速度vsollを上回るかまたは下 回った速度においてのみ有効である。 さらに、ある実施態様においては、この方法はドライバによりスイッチ手段を 介してまたは外部からデータ伝送システムを介して作動してもよい。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フーバー,トーマス ドイツ連邦共和国 71717 バイルシュテ イン,ハイルブロンナー・シュトラーセ 16

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.車両駆動ユニットのトルクを調節する調節要素がドライバ希望とは独立に 設定走行速度を維持する方向に操作される車両の設定走行速度の維持方法におい て、 設定速度を維持するために調節要素を操作することにより車両加速度が車両の 実際速度の関数値に調節されることを特徴とする車両の設定走行速度の維持方法 。 2.実際速度が設定速度より小さいとき、加速度の設定値が正でありかつ一般 に実際速度が低いほど高く、一方実際速度が設定速度より大きいとき、車両加速 度の設定値は負でありかつ一般にその値は実際速度が高いほど高いことを特徴と する請求項1の方法。 3.実際速度が設定速度に対応する値のとき設定加速度が0であることを特徴 とする請求項1または2の方法。 4.車両の実際加速度が形成され、かつ車両駆動ユニットのトルクが実際加速 度と加速度のそれぞれの設定目標値との間の差の関数として変化されることを特 徴とする請求項1ないし3のいずれかの方法。 5.加速度値が小さいときよりも、実際速度値が設定速度値に対し大きくかけ 離れている場合における加速度値が大きいときに、車両加速度を調節するトルク との係合がより早く行われることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかの方 法。 6.実際速度値と車両加速度に対する設定値との間に対応が形成されている請 求項1ないし5のいずれかの方法。 7.設定速度がドライバにより設定可能でありおよび各設定速度に対し実際速 度の加速度設定値に対する対応が形成されていることを特徴とする請求項1ない し6のいずれかの方法。 8.調節要素が空圧式調節要素であることを特徴とする請求項1ないし7のい ずれかの方法。 9.空圧式調節要素内の圧力があらかじめ、操作が開始されたときまたは操作 の作用方向が変化したときに調節要素内の圧力を変化させて駆動ユニットのトル クの直接応答を確実に行わせる値に制御されることを特徴とする請求項1ないし 8のいずれかの方法。 10.各設定速度に対し、実際速度値の関数として加速度投入値を設定する第 2の対応が形成され、ここで投入加速度に対する値が車両加速度の設定値より値 として小さいことを特徴とする請求項9の方法。 11.車両駆動ユニットのトルクを調節しかつ設定車両速度を維持する方向に 操作する調節要素が設けられた車両の設定走行速度の維持装置において、 設定速度を維持するために調節要素を操作することにより車両加速度が車両の 実際速度の関数値に設定する制御手段が設けられていることを特徴とする車両の 設定走行速度の維持装置。
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