JPH1075581A - 無停電電源装置 - Google Patents
無停電電源装置Info
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- JPH1075581A JPH1075581A JP8230256A JP23025696A JPH1075581A JP H1075581 A JPH1075581 A JP H1075581A JP 8230256 A JP8230256 A JP 8230256A JP 23025696 A JP23025696 A JP 23025696A JP H1075581 A JPH1075581 A JP H1075581A
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Abstract
用電源から負荷に供給される交流電力の電圧変動を小さ
くし、停電時に無瞬断で無停電ラインからの給電に切り
替えられるようにする。 【解決手段】 バイパスライン20にスイッチング素子
とダイオードとが逆並列に接続された並列回路を2個直
列に接続した制御スイッチ12を介挿し、商用給電時、
前記バイパスライン20からの交流電力に無停電ライン
10のインバータ5の出力を重畳させる。
Description
するもので、さらに詳しく言えば、常時は商用電源から
の交流電力をバイパスラインを介して負荷に供給し、停
電時は蓄電池からの直流電力をインバータで交流電力に
変換して前記負荷に供給するようにした常時商用給電型
の無停電電源装置について、その出力電圧精度を向上さ
せることができ、停電時の無瞬断切り替えをできるよう
にしたことに関するものである。
品点数が少いことによる信頼性が高いために、種々の民
生用の用途に広く用いられている。
図11に示したように、商用電源1からの交流電力を整
流する整流回路2、前記整流回路からの直流電力を平滑
する電解コンデンサ3、前記直流電力によって充電され
る蓄電池4、前記直流電力を交流電力に変換するインバ
ータ5、リアクトル61とコンデンサ62とからなる交
流フィルタ6を有する無停電ライン10と、前記商用電
源1からの交流電力を前記インバータ5の出力側に供給
するためのサイリスタ11A,11Bからなる切替スイ
ッチ11を有するバイパスライン20とを備え、常時は
前記切替スイッチ11を介してバイパスライン20から
負荷7に交流電力を供給し、停電時は前記蓄電池4から
の直流電力をインバータ5で交流電力に変換して無停電
ライン10から負荷7に交流電力を供給するようにした
ものである。
しては、図12に示したように、整流回路2Aが全波整
流回路2A1と絶縁形DC−DCコンバータ2A2とか
らなり、蓄電池4が前記全波整流回路2Aからの直流電
力を充電電力に変換する充電回路41によって充電され
るように構成され、インバータ5がスイッチング素子5
1Aとダイオード55Aとが逆並列に接続された並列回
路、スイッチング素子52Aとダイオード56Aとが逆
並列に接続された並列回路、スイッチング素子53Aと
ダイオード57Aとが逆並列に接続された並列回路およ
びスイッチング素子54Aとダイオード58Aとが逆並
列に接続された並列回路をブリッジ接続してなるもの
や、図13に示したように、整流回路が交流入力側にチ
ョークコイル21を備えた高力率形の倍電圧整流回路2
Bからなり、電解コンデンサ3が電解コンデンサ31,
32の如く2個直列に接続されてなり、蓄電池4が蓄電
池41,42の如く2個直列に接続されてなり、インバ
ータ5がスイッチング素子51Bとダイオード55Bと
が逆並列に接続された並列回路およびスイッチング素子
52Bとダイオード56Bとが逆並列に接続された並列
回路を直列に接続してなるものが知られている。
電源装置では、商用電源1の受電時に、バイパスライン
20から負荷7に交流電力が供給されるため、負荷7に
商用電源1の電圧変動の影響が及ぶという問題があっ
た。
は、商用電源1の受電時にバイパスライン20から供給
される交流電力と停電時に無停電ライン10から供給さ
れる交流電力とは同期していないため、無瞬断でバイパ
スライン20からの給電を無停電ライン10からの給電
に切り替えるためにはインバータ5を無負荷で商用電源
1と同期運転させておかなければならず、そのための回
路が複雑になり、部品点数が少ないことによる信頼性が
低下するという問題があった。
め、請求項1記載の発明は、商用電源からの交流電力を
整流する整流回路と、この整流回路からの直流電力を平
滑する電解コンデンサと、前記直流電力を交流電力に変
換するインバータとから無停電ラインを備えるととも
に、前記商用電源からの交流電力を前記インバータの出
力側に供給するバイパスラインを備え、前記インバータ
の出力またはバイパスラインの出力を交流フィルタを介
して負荷に供給するようにした無停電電源装置におい
て、前記バイパスラインに、スイッチング素子とダイオ
ードとが逆並列に接続された並列回路を2個直列に接続
した制御スイッチを介挿し、かつ商用電源電圧が許容範
囲内であるかどうかを検出する電圧検出回路と、商用電
源の停電を検出する停電検出回路と、前記インバータの
スイッチング素子および前記制御スイッチの動作を制御
する制御回路とを設け、商用給電時、商用電源電圧が許
容範囲内の場合、前記バイパスラインを介して商用電源
からの交流電力を負荷に供給し、商用電源電圧が許容範
囲外の場合、前記交流電力に前記インバータの出力を重
畳させて負荷に供給するように前記インバータのスイッ
チング素子と制御スイッチを制御し、停電時、前記蓄電
池からの直流電力を前記インバータで交流電力に変換し
て負荷に供給するように前記インバータのスイッチング
素子と制御スイッチを制御することを特徴とするもので
ある。
載の無停電電源装置において、整流回路は全波整流回路
と絶縁形DC−DCコンバータとからなり、蓄電池は前
記整流回路からの直流電力を充電電力に変換する充電回
路によって充電されるように構成され、かつインバータ
はスイッチング素子とダイオードとが逆並列に接続され
た並列回路をブリッジ接続したものであることを特徴と
するものである。
載の無停電電源装置において、整流回路は交流入力側に
チョークコイルを介挿した高力率形の全波整流回路また
は絶縁形DC−DCコンバータの直流入力側にチョーク
コイルを介挿した高力率形のDC−DCコンバータであ
ることを特徴とするものである。
載の無停電電源装置において、整流回路は倍電圧整流回
路で、電解コンデンサおよび蓄電池はそれぞれが2個直
列に接続されてなり、かつインバータはスイッチング素
子とダイオードとが逆並列に接続された並列回路を2個
直列に接続したものであることを特徴とするものであ
る。
載の無停電電源装置において、整流回路は交流入力側に
チョークコイルを介挿した高力率形の倍電圧整流回路で
あることを特徴とするものである。
基づいて説明する。
停電電源装置の回路図で、図11および図12と同じ機
能を有する部分には同じ符号を付している。
無停電電源装置の特徴は、図1に示した如く、整流回路
2Aが全波整流回路2A1と絶縁形DC−DCコンバー
タとからなり、蓄電池4が前記絶縁形DC−DCコンバ
ータ2A2からの直流電力を充電電力に変換する充電回
路41によって充電されるように構成され、インバータ
5がスイッチング素子51Aとダイオード55Aとが逆
並列に接続された並列回路、スイッチング素子52Aと
ダイオード56Aとが逆並列に接続された並列回路、ス
イッチング素子53Aとダイオード57Aとが逆並列に
接続された並列回路およびスイッチング素子54Aとダ
イオード58Aとが逆並列に接続された並列回路をブリ
ッジ接続したものからなり、バイパスライン20に、ス
イッチング素子12Aとダイオード12Bとが逆並列に
接続された並列回路とスイッチング素子12Cとダイオ
ード12Dとが逆並列に接続された並列回路とを直列に
接続した制御スイッチ12を介挿したことである。
に係る無停電電源装置の動作を図2、図3、図4および
図5により説明する。
容範囲内である場合の各部の動作波形図で、インバータ
5のスイッチング素子51A,52A,53A,54A
および制御スイッチ12のスイッチング素子12A,1
2Cの動作を制御する制御回路13により、インバータ
5のスイッチング素子51A,52A,53A,54A
をすべてオフさせておいて制御スイッチ12のスイッチ
ング素子12A,12Cをオンさせ、商用電源1からの
交流電力が制御スイッチ12、交流フィルタ6を介して
負荷7に供給できるようにしている。
容範囲以下である場合の各部の動作波形図で、前記制御
回路13により、その正の半サイクルではインバータ5
のスイッチング素子51Aと制御スイッチ12のスイッ
チング素子12A,12Cとを、その周波数より高い周
波数で、その波高値に対応したパルス幅で交互にオン、
オフさせ、インバータ5のスイッチング素子52A,5
3Aを連続してオフ、スイッチング素子54Aを連続し
てオンさせ、その負の半サイクルではインバータ5のス
イッチング素子52Aと制御スイッチ12のスイッチン
グ素子12A,12Cとを、その周波数より高い周波数
で、その波高値に対応したパルス幅で交互にオン、オフ
させ、インバータ5のスイッチング素子53Aを連続し
てオン、スイッチング素子51A,54Aを連続してオ
フさせている。
源電圧が正の半サイクルでは、スイッチング素子12
A,12Cがオンの場合には商用電源1からの交流電力
はバイパスライン20を介して負荷7に供給され、スイ
ッチング素子12A,12Cがオフの場合にはスイッチ
ング素子51A,54Aを介してインバータ5の出力が
正方向に重畳されて負荷7に供給されるので、負荷7に
印加される交流電圧を高くすることができる。
は、スイッチング素子12A,12Cがオンの場合には
商用電源1からの交流電力はバイパスライン20を介し
て負荷7に供給され、スイッチング素子12A,12C
がオフの場合にはスイッチング素子53A,52Aを介
してインバータ5の出力が負方向に重畳されて負荷7に
供給されるので、負荷7に印加される交流電圧を高くす
ることができる。
容範囲以上である場合の各部の動作波形図で、前記制御
回路13により、その正の半サイクルではインバータ5
のスイッチング素子52Aと制御スイッチ12のスイッ
チング素子12A,12Cとを、その周波数より高い周
波数で、その波高値に対応したパルス幅で交互にオン、
オフさせ、スイッチング素子51A,53Aを連続して
オフ、スイッチング素子54Aを連続してオンさせ、そ
の負の半サイクルではインバータ5のスイッチング素子
51Aと制御スイッチ12のスイッチング素子12A,
12Cとを、その周波数より高い周波数で、その波高値
に対応したパルス幅で交互にオン、オフさせ、スイッチ
ング53Aを連続してオン、スイッチング素子52A,
54Aを連続してオフさせている。
源電圧が正の半サイクルでは、スイッチング素子12
A,12Cがオンの場合には商用電源1からの交流電力
はバイパスライン20を介して負荷7に供給され、スイ
ッチング素子12A,12Cがオフの場合にはスイッチ
ング素子54A、ダイオード56Aを介してリアクトル
61のエネルギーが循環するので、負荷7に印加される
交流電圧を低くすることができる。
は、スイッチング素子12A,12Cがオンの場合には
商用電源1からの交流電力はバイパスライン20を介し
て負荷7に供給され、スイッチング素子12A,12C
がオフの場合にはダイオード55A、スイッチング素子
53Aを介してリアクトル61のエネルギーが循環する
ので、負荷7に印加される交流電圧を低くすることがで
きる。
記制御回路13により、その正の半サイクルでは制御ス
イッチ12のスイッチング素子12A,12Cをオフ、
インバータ5のスイッチング素子51Aを、商用電源1
の周波数より高い周波数で、その波高値に対応したパル
ス幅で交互にオン、オフさせ、スイッチング素子54A
を連続してオン、スイッチング素子52A,53Aを連
続してオフさせ、その負の半サイクルでは制御スイッチ
12のスイッチング素子12A,12Cをオフ、インバ
ータ5のスイッチング素子52Aを、商用電源1の周波
数より高い周波数で、その波高値に対応したパルス幅で
交互にオン、オフさせ、スイッチング素子53Aを連続
してオン、スイッチング素子52A,54Aを連続して
オフさせている。
にはインバータ5からの出力が交流フィルタ6のリアク
トル61とコンデンサ62を介して負荷7に供給され
る。
停電検出回路14および制御回路15によって実現する
ことができる。
信号として商用電源電圧が許容範囲、たとえば100V
系であれば95V〜105Vの場合にLレベル信号を送
出し、95V以下または105V以上の場合にHレベル
信号を送出するようにしたものである。
として、商用電源1の停電時にLレベル信号を送出し、
商用電源1の受電時にHレベル信号を送出するようにし
たものである。
る交流電圧と基準電圧とを誤差増幅して誤差信号を送出
する誤差増幅器151、この誤差信号と正側三角波とを
比較して正側比較信号を送出する正側比較器152A、
前記誤差信号と負側三角波とを比較して負側比較信号を
送出する負側比較器152B、前記基準電圧を零電位と
比較して出力を送出する零電位比較器153を有し、前
記正側比較器152Aの出力は前記電圧検出回路13の
出力とともに論理積回路154Aに入力され、この論理
積回路154Aの出力は駆動回路155Aによってスイ
ッチング素子51Aの駆動信号に変換され、前記零電位
比較器153の出力は駆動回路155Bによってスイッ
チング素子52Aの駆動信号に変換され、前記負側比較
器152Bの出力は前記電圧検出回路13の出力ととも
に論理積回路154Bに入力され、この論理積回路15
4Bの出力は駆動回路155Cによってスイッチング素
子53Aの駆動信号に変換され、前記零電位比較器15
3の出力は反転回路156と駆動回路155Dによって
スイッチング素子54Aの駆動信号に変換される。さら
に、前記正側比較器152Aの出力と負側比較器152
Bの出力とは反転論理和回路157に入力され、この反
転論理和回路157の出力は前記停電検出回路14から
の受電停電検出信号とともに論理積回路158に入力さ
れ、この論理積回路158の出力は駆動回路155Eに
よって制御スイッチ12のスイッチング素子12A,1
2Cの駆動信号に変換される。
2Aが全波整流回路2A1と絶縁形DC−DCコンバー
タ2A2とからなるものであるが、全波整流回路2A1
の交流入力側にチョークコイルを介挿して高力率形の全
波整流回路としたり、絶縁形DC−DCコンバータ2A
2の直流入力側にチョークコイルを介挿した高力率形の
DC−DCコンバータとしてもよく、前記絶縁形DC−
DCコンバータ2A2は図示したようなフルブリッジ形
以外にプッシュプル形、フォワード形などが使用でき
る。さらに、全波整流回路2A1と絶縁形DC−DCコ
ンバータ2A2とからなる整流回路2Aに代えて、商用
トランスで絶縁した全波整流回路にすることもできる。
停電電源装置の回路図で、図1、図11および図13と
同じ機能を有する部分には同じ符号を付している。
無停電電源装置の特徴は、図6に示した如く、整流回路
が交流入力側にチョークコイル21を備えた高力率形の
倍電圧整流回路2Bからなり、電解コンデンサ3が電解
コンデンサ31,32の如く2個直列に接続されてな
り、蓄電池4が蓄電池41,42の如く2個直列に接続
されてなり、インバータ5がスイッチング素子51Bと
ダイオード55Bとが逆並列に接続された並列回路およ
びスイッチング素子52Bとダイオード56Bとが逆並
列に接続された並列回路を直列に接続したものからな
り、バイパスライン20に、スイッチング素子12Aと
ダイオード12Bとが逆並列に接続された並列回路とス
イッチング素子12Cとダイオード12Dとが逆並列に
接続された並列回路とを直列に接続した制御スイッチ1
2を介挿したことである。
に係る無停電電源装置の動作を図7、図8、図9および
図10により説明する。
容範囲内である場合の各部の動作波形図で、インバータ
5のスイッチング素子51B,52Bおよび制御スイッ
チ12のスイッチング素子12A,12Cの動作を制御
する制御回路13により、インバータ5のスイッチング
素子51B,52Bはすべてオフさせておいて制御スイ
ッチ12のスイッチング素子12A,12Cをオンさ
せ、商用電源1からの交流電力が制御スイッチ12、交
流フィルタ6を介して負荷7に供給できるようにしてい
る。
容範囲以下である場合の各部の動作波形図で、前記制御
回路13により、その正の半サイクルではインバータ5
のスイッチング素子51Bと制御スイッチ12のスイッ
チング素子12A,12Cとを、その周波数より高い周
波数で、その波高値に対応したパルス幅で交互にオン、
オフさせ、インバータ5のスイッチング素子52Bを連
続してオフさせ、その負の半サイクルではインバータ5
のスイッチング素子52Bと制御スイッチ12のスイッ
チング素子12A,12Cとを、その周波数より高い周
波数で、その波高値に対応したパルス幅で交互にオン、
オフさせ、インバータ5のスイッチング素子51Bを連
続してオフさせている。
源電圧が正の半サイクルでは、スイッチング素子12
A,12Cがオンの場合には商用電源1からの交流電力
はバイパスライン20を介して負荷7に供給され、スイ
ッチング素子12A,12Cがオフの場合にはスイッチ
ング素子51B、電解コンデンサ32を介してインバー
タ5の出力が正方向に重畳されて負荷7に供給されるの
で、負荷7に供給される交流電圧を高くすることでき
る。
は、スイッチング素子12A,12Cがオンの場合には
商用電源1からの交流電力はバイパスライン20を介し
て負荷7に供給され、スイッチング素子12A,12C
がオフの場合には電解コンデンサ31、スイッチング素
子52Bを介してインバータ5の出力が負方向に重畳さ
れて負荷7に供給されるので、負荷7に供給される交流
電圧を高くすることできる。
容範囲以上である場合の各部の動作波形図で、前記制御
回路13により、その正の半サイクルではインバータ5
のスイッチング素子52Bと制御スイッチ12のスイッ
チング素子12A,12Cとを、その周波数より高い周
波数で、その波高値に対応したパルス幅で交互にオン、
オフさせ、インバータ5のスイッチング素子51Bを連
続してオフさせ、その負の半サイクルではインバータ5
のスイッチング素子51Bと制御スイッチ12のスイッ
チング素子12A,12Cとを、その周波数より高い周
波数で、その波高値に対応したパルス幅で交互にオン、
オフさせ、インバータ5のスイッチング素子51Bを連
続してオフさせている。
源電圧が正の半サイクルでは、スイッチング素子12
A,12Cがオンの場合には商用電源1からの交流電力
はバイパスライン20を介して負荷7に供給され、スイ
ッチング素子12A,12Cがオフの場合には電解コン
デンサ32、ダイオード56Bを介してリアクトル61
のエネルギーが循環するので、負荷7に印加される交流
電圧を低くすることでき、しかもチョークコイル21を
流れる電流波形を正弦波に近似させることができる。
は、スイッチング素子12A,12Cがオンの場合には
商用電源1からの交流電力はバイパスライン20を介し
て負荷7に供給され、スイッチング素子12A,12C
がオフの場合にはダイオード55B、電解コンデンサ3
1を介してリアクトル61のエネルギーが循環するの
で、負荷7に印加される交流電圧を低くすることでき、
しかもチョークコイル21を流れる電流波形を正弦波に
近似させることができる。
前記制御回路13により、その正の半サイクルでは制御
スイッチ12のスイッチング素子12A,12Cをオ
フ、インバータ5のスイッチング素子51Bを、商用電
源1の周波数より高い周波数で、その波高値に対応した
パルス幅で交互にオン、オフさせ、スイッチング素子5
2Bを連続してオフさせ、その負の半サイクルでは制御
スイッチ12のスイッチング素子12A,12Cをオ
フ、インバータ5のスイッチング素子52Bを、商用電
源1の周波数より高い周波数で、その波高値に対応した
パルス幅で交互にオン、オフさせ、スイッチング素子5
1Bを連続してオフさせている。
にはインバータ5からの出力が交流フィルタ6のリアク
トル61とコンデンサ62を介して負荷7に供給され
る。
停電検出回路14および制御回路15によって実現する
ことができる。
信号として商用電源電圧が許容範囲、たとえば100V
系であれば95V〜105Vの場合にLレベル信号を送
出し、95V以下または105V以上の場合にHレベル
信号を送出するようにしたものである。
として、商用電源1の停電時にLレベル信号を送出し、
商用電源1の受電時にHレベル信号を送出するようにし
たものである。
る交流電圧と基準電圧とを誤差増幅して誤差信号を送出
する誤差増幅器151、この誤差信号と正側三角波とを
比較して正側比較信号を送出する正側比較器152A、
前記誤差信号と負側三角波とを比較して負側比較信号を
送出する負側比較器152Bを有し、前記正側比較器1
52Aの出力は、前記電圧検出回路13の出力とともに
論理積回路154Aに入力され、この論理積回路154
Aの出力は駆動回路155Aによってスイッチング素子
51Bの駆動信号に、前記負側比較器152Bの出力
は、前記電圧検出回路13の出力とともに論理積回路1
54Bに入力され、この論理積回路154Bの出力は駆
動回路155Bによってスイッチング素子52Bの駆動
信号に変換される。さらに、前記正側比較器152Aの
出力と負側比較器152Bの出力とは反転論理和回路1
57に入力され、この反転論理和回路157の出力は前
記停電検出回路14からの停電検出信号とともに論理積
回路158に入力され、この論理積回路158の出力は
駆動回路155Eによって制御スイッチ12のスイッチ
ング素子12A,12Cの駆動信号に変換される。
が交流入力側にチョークコイル21を介挿した高力率形
の倍電圧整流回路2Bからなるものであるが、通常の倍
電圧整流回路としてもよい。
12およびインバータ5のスイッチング素子をバイポー
ラトランジスタで図示しているが、IGBTやFETな
どのバイポーラトランジスタ以外の他のものを用いても
よいことは言うまでもない。
負荷に供給される交流電力の電圧変動を小さくすること
ができ、しかも停電時に無瞬断で無停電ラインからの給
電に切り替えることができるので、常時商用給電型の無
停電電源装置の性能の向上に寄与することができる。
置の回路図である。
の、商用電源電圧が許容範囲内である場合の各部の動作
波形図である。
以下である場合の各部の動作波形図である。
以上である場合の各部の動作波形図である。
図である。
置の回路図である。
の、商用電源電圧が許容範囲内である場合の各部の動作
波形図である。
以下である場合の各部の動作波形図である。
以上である場合の各部の動作波形図である。
形図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 商用電源からの交流電力を整流する整流
回路と、この整流回路からの直流電力を平滑する電解コ
ンデンサと、前記直流電力によって充電される蓄電池
と、前記直流電力を交流電力に変換するインバータとか
らなる無停電ラインを備えるとともに、前記商用電源か
らの交流電力を前記インバータの出力側に供給するバイ
パスラインを備え、前記インバータの出力またはバイパ
スラインの出力を交流フィルタを介して負荷に供給する
ようにした無停電電源装置において、前記バイパスライ
ンに、スイッチング素子とダイオードとが逆並列に接続
された並列回路を2個直列に接続した制御スイッチを介
挿し、かつ商用電源電圧が許容範囲内であるかどうかを
検出する電圧検出回路と、商用電源の停電を検出する停
電検出回路と、前記インバータのスイッチング素子およ
び前記制御スイッチの動作を制御する制御回路とを設
け、商用給電時、商用電源電圧が許容範囲内の場合、前
記バイパスラインを介して商用電源からの交流電力を負
荷に供給し、商用電源電圧が許容範囲外の場合、前記交
流電力に前記インバータの出力を重畳させて負荷に供給
するように前記インバータのスイッチング素子と制御ス
イッチを制御し、停電時、前記蓄電池からの直流電力を
前記インバータで交流電力に変換して負荷に供給するよ
うに前記インバータのスイッチング素子と制御スイッチ
を制御することを特徴とする無停電電源装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の無停電電源装置におい
て、整流回路は全波整流回路と絶縁形DC−DCコンバ
ータとからなり、蓄電池は前記整流回路からの直流電力
を充電電力に変換する充電回路によって充電されるよう
に構成され、かつインバータはスイッチング素子とダイ
オードとが逆並列に接続された並列回路をブリッジ接続
したものであることを特徴とする無停電電源装置。 - 【請求項3】 請求項2記載の無停電電源装置におい
て、整流回路は交流入力側にチョークコイルを介挿した
高力率形の全波整流回路または絶縁形のDC−DCコン
バータの直流入力側にチョークコイルを介挿した高力率
形のDC−DCコンバータであることを特徴とする無停
電電源装置。 - 【請求項4】 請求項1記載の無停電電源装置におい
て、整流回路は倍電圧整流回路で、電解コンデンサおよ
び蓄電池はそれぞれが2個直列に接続されてなり、かつ
インバータはスイッチング素子とダイオードとが逆並列
に接続された並列回路を2個直列に接続したものである
ことを特徴とする無停電電源装置。 - 【請求項5】 請求項4記載の無停電電源装置におい
て、整流回路は交流入力側にチョークコイルを介挿した
高力率形の倍電圧整流回路であることを特徴とする無停
電電源装置。
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