包括与平均频率控制设备关联的机械振荡器的钟表组件 |
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| 申请号 | CN201910925772.9 | 申请日 | 2019-09-27 | 公开(公告)号 | CN110955139B | 公开(公告)日 | 2021-10-01 |
| 申请人 | 斯沃奇集团研究和开发有限公司; | 发明人 | L·通贝兹; M·伊博登; | ||||
| 摘要 | 钟表(2)设置有机械 机芯 (4)，该机械机芯包括机械 谐振器 (14)、检测机械谐振器的振荡的 传感器 (24)以及设置成响应于由与辅助 振荡器 相关联的控制 电路 (22)提供的控制 信号 (SF)而产生 制动 脉冲的制动装置(26)。控制电路设置成能够检测机械谐振器的振荡中的负或正时间漂移，并且在与制动装置相关联的校正周期中在时间漂移对应于至少一定的损耗时产生一系列制动脉冲，其在给定的数值范围内的 频率 FSUP下施加到机械谐振器，所述频率优选地高于频率FZ(N)＝2·F0c/N，F0c是机械谐振器的设定点频率且N是正整数。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种设置有机械机芯(4)的钟表(2；3)，包括： |
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| 说明书全文 | 包括与平均频率控制设备关联的机械振荡器的钟表组件技术领域[0001] 本发明涉及钟表领域，特别是涉及一种包括机械振荡器的钟表，该机械振荡器的平均频率以由辅助电子振荡器确定的设定点频率同步。为此，该钟表包括控制装置，该控制装置能够校正机械振荡器的运行中可能的时间漂移，该控制装置确定它结合在其中的钟表机芯的运行步调。 [0002] 更具体地，该钟表具有机械机芯，该机械机芯包括： [0003] ‑用于指示至少一个时间数据项的机构， [0004] ‑能够围绕对应于其最小势能状态的中性位置振荡的机械谐振器，和[0005] ‑用于保持机械谐振器的振荡的装置，该装置与所述机械谐振器一起形成机械振荡器，该机械振荡器设置成确定指示机构的运行步调。 [0006] 该钟表还设有控制装置，该控制装置设置成控制机械振荡器的平均频率并且包括： [0008] ‑辅助振荡器， [0010] ‑包括测量装置的控制电路，所述测量装置设置成能够基于由传感器提供的检测信号来测量机械振荡器相对于辅助振荡器的时间漂移，该控制电路设置成判定测量的时间漂移是否对应于至少一定的增益或至少一定的损耗，并且如果是，则能够产生控制信号，该控制信号根据测量的时间漂移选择性地激活制动装置，以便产生施加到机械谐振器以至少部分地校正该时间漂移的至少一个制动脉冲。 背景技术[0012] 专利申请No.CH713306A2中公开的钟表包括机械机芯，其设置有机械振荡器，以及由安装在机械振荡器的至少一个磁体和由摆轮支承件承载的线圈形成的电磁系统。电磁系统形成控制装置的一部分，该控制装置设置成当振荡器相对于辅助振荡器(例如石英振荡器)具有正时间漂移时以及当其具有负时间漂移时均控制机械振荡器的平均频率。在观察到如下现象之后：即，在振荡器的一次振动中施加至形成机械振荡器的谐振器的制动脉冲在其发生在谐振器通过其中性位置之前产生负相移，以及在其发生在谐振器通过其中性位置之后产生正相移，该文献提出了这样一种解决方案：其中测量时间漂移并观察谐振器的振荡运动，使得在其中测量的时间漂移对应于至少一定的增益的一个或多个相应的第一半振动中(谐振器通过其中性位置之前)中，以及在其中时间漂移对应于至少一定的损耗的一个或多个相应的第二半振动中(谐振器通过其中性位置之后)，控制装置可以分别经由一个或多个线圈短路选择性地向谐振器施加一个或多个制动脉冲。为了实现这一点，控制装置的电子电路包括时间计数器或计时器，使得可以通过检测线圈中的感应电压脉冲来判定是在第一半振动中还是在第二半振动中发生感应电压脉冲，以便选择性地施加如上所述的制动脉冲。尽管很出色，但是在该文献中实现的控制方法需要相对复杂的电子电路，其因此使用从机械振荡器获取的一定量的电能，对于储存在机械机芯的发条盒中的给定量的机械能量，这将降低其振荡幅度并因此减少正常运行时间。 [0013] 欧洲专利申请No.3339982A1中公开的钟表的特征在于，该系统设置成产生施加到机械振荡器的摆轮的机械制动脉冲。然而，控制方法类似于前面的文档的控制方法。提供了一种传感器，其设置成检测谐振器通过其中性位置。基于对机械振荡器的设定点周期和由传感器执行的检测的了解，控制逻辑电路经由时间计数器确定必须触发制动脉冲的瞬间，以在相应的振动中使制动脉冲选择性地在机械谐振器通过其中性位置之前或之后发生，即在第一半振动或两个第二半振动中施加机械制动脉冲。在这种情况下，也需要相对复杂的电子电路。 发明内容[0014] 本发明的主要目的是通过提供在本发明背景技术中描述的现有技术控制装置的替代方案来简化用于控制机械振荡器的平均频率的装置的电子电路，其易于在钟表中实施。 [0015] 为此，本发明涉及一种如上文在本发明的技术领域中定义的钟表，其特征在于，控制电路包括用于产生至少一个频率的装置，该装置设置成能够以频率FSUP产生周期性数字信号；并且，当确定对应于钟表的运行中的至少一定损耗的时间漂移时，控制电路设置成能够瞬时地/立即向制动装置提供第一控制信号，以在第一校正期间激活该制动装置，使得制动装置产生一系列周期性制动脉冲，这些脉冲以频率FSUP施加到机械谐振器。频率FSUP和第一校正周期的持续时间被提供并且制动装置被设置成使得频率FSUP下的一系列周期性制动脉冲能够在第一校正周期期间产生同步阶段，其中机械振荡器与校正频率同步，该校正频率大于针对机械振荡器提供的设定点频率F0c。 [0016] 在一个主要实施例中，频率FSUP被包括在从(M+1)/M到(M+2)/M(包括端点)乘以频率FZ(N)的第一数值范围内，所述频率FZ(N)等于机械振荡器的设定点频率F0c的两倍除以正整数值N，即，FZ(N)＝2·F0c/N且[(M+1)/M]·FZ(N) [0017] 在控制电路确定对应于钟表的运行中的至少一定增益的时间漂移的情况下，提供了两个通用实施例。在第一通用实施例中，控制电路设置成在检测到所述至少一定的增益之后能够停止机械振荡器然后瞬时锁定机械谐振器以便至少部分地校正检测到的所述至少一定的增益。 [0018] 在第二通用实施例中，用于产生至少一个频率的装置是频率发生器装置，其也设置成能够以频率FINF产生周期性数字信号。当控制电路确定钟表的运行中对应于至少一定增益的时间漂移时，控制电路设置成能够瞬时向制动装置提供第二控制信号以激活所述制动装置，使得制动装置在第二校正周期期间产生一系列周期性制动脉冲，这些脉冲以频率FINF施加到机械谐振器。提供频率FINF和第二校正周期的持续时间，并且制动装置设置成使得频率FINF下的一系列周期性制动脉冲能够在第二校正周期期间产生同步阶段，其中机械振荡器与小于设定点频率F0c的校正频率同步。 [0019] 频率FINF有利地包括在从(M‑2)/M到(M‑1)/M(包括端点)乘以所述频率FZ(N)的第二数值范围，即，[(M‑2)/M]·FZ(N)＝ [0020] 在第二通用实施例的主要变型中，每当测量电路判定为时间漂移对应于至少一定的增益或至少一定的损耗时，控制电路设置成能够瞬时向制动装置提供由以下信号选择性地形成的控制信号： [0021] ‑当在时间漂移对应于所述至少一定的增益时为第一周期性制动装置激活信号，其通过在所述频率FINF下的所述周期性数字信号确定，以便产生在第一频率FINF下施加到机械谐振器的第一系列周期性制动脉冲，和 [0022] ‑当时间漂移对应于所述至少一定的损耗时为第二周期性制动装置激活信号，其通过在所述频率FSUP下的所述周期性数字信号确定，以便产生在频率FSUP下施加到机械谐振器的第二系列周期性制动脉冲。 [0023] 特别地，制动脉冲的持续时间小于设定点周期T0c的四分之一，即，TP [0024] 在一个优选变型中，正整数K大于2且小于10，即2 [0025] 在一个特定的变型中，控制电路设置成使得，在校正周期期间——在该校正周期中机械振荡器的频率分别与用Fz(N＝2)＝F0c计算出的处于所述第二数值范围内的第一校正频率Fcor1或用Fz(N＝2)＝F0c计算出的处于所述第一数值范围内的第二校正频率Fcor2同步，每当控制电路确定时间漂移对应于所述至少一定的增益或所述至少一定的损耗时，就将控制信号提供给制动装置。 [0027] 下面将参考借助于非限制性示例给出的附图更详细地描述本发明，在附图中： [0028] ‑图1部分示意性地示出了根据本发明的钟表的第一实施例。 [0029] ‑图2示出了第一实施例的控制装置的一个变型的电子电路图。 [0030] ‑图3是在其控制逻辑电路中实现的图2的控制装置的操作模式的流程图。 [0031] ‑图4提供了：针对在本发明的第一实施例中实现的根据本发明的第一控制模式并且在其中时间数据指示机构显示增益的钟表的情况下，表示机械谐振器的角位置的时间演变的曲线图，在校正周期中根据也被示出的时间漂移施加到机械谐振器的第一系列制动脉冲，以及在涵盖所考虑的校正周期的时间间隔内机械振荡器的瞬时频率的演变的曲线图。 [0032] ‑图5提供了：针对第一控制模式并且在其中时间数据指示机构显示损耗的钟表的情况下，表示机械谐振器的角位置的时间演变的曲线图，在校正周期中根据也被示出的时间漂移施加到机械谐振器的第二系列制动脉冲，以及在涵盖所考虑的校正周期的时间间隔内机械振荡器的瞬时频率的演变的曲线图。 [0033] ‑图6部分示意性地示出了根据本发明的钟表的第二实施例。 [0034] ‑图7示出了机械谐振器和形成第二实施例的控制装置的电磁制动装置。 [0035] ‑图8示出了第二实施例的控制装置的一个变型的电子电路图。 [0036] ‑图9提供了：在第二实施例的情形下，在施加到机械谐振器的一系列制动脉冲期间获得的控制装置的频率发生器与振荡中的机械谐振器之间的同步的稳定状态下，机械振荡器在振荡周期内的角位置、电磁制动装置的线圈中的感应电压以及对线圈施加短路的不同时间间隔的曲线图。 具体实施方式[0037] 图1表示根据本发明的钟表。除了控制电路的布置和实现根据本发明的控制方法的该控制电路的操作模式之外，该钟表基本上对应于参照欧洲专利No.3339982的图1和2在该文献中公开的钟表的第一实施例，因此在本文将参考该文献的教导并且不再描述变型。 [0038] 钟表2包括机械钟表机芯4，机械钟表机芯4结合了设置成指示至少一个时间数据项的机构6、由可枢转地安装在基板5上的摆轮16和摆轮游丝18形成的机械谐振器14以及用于维持机械谐振器的振荡的装置，该装置与所述机械谐振器一起形成机械振荡器，该机械振荡器确定时间数据指示机构的运行步调。振荡保持装置包括由擒纵杆和擒纵轮形成的擒纵机构12，擒纵轮经由齿轮系10运动地连接到发条盒8。机械谐振器能够围绕对应于最小势能状态的中性位置沿着振荡轴线振荡，该振荡轴线在此是圆形几何轴线。机械谐振器的每次振荡限定一个振荡周期和两次振动。 [0039] 钟表2还包括用于控制机械振荡器的平均频率的装置，该控制装置20包括电子控制电路22，该电子控制电路22与由辅助振荡器26形成的基准时基相关联。该辅助振荡器由石英谐振器23和时钟电路38形成，时钟电路38维持石英谐振器的振荡并从其接收时钟电路以周期性数字基准信号SQ的形式输出的基准频率信号。应注意，可以提供其它类型的辅助振荡器，特别是完全集成在控制电路中的振荡器。根据定义，辅助振荡器比机械振荡器更精确。控制装置20还包括用于在摆轮振荡时检测摆轮的至少一个角位置的传感器24，使得可以针对机械振荡器的有效工作范围检测机械谐振器的振荡中的振动或周期的数量。控制装置还包括机械制动装置26，该机械制动装置26设置成能够瞬时地将制动力施加到机械谐振器14，特别是将机械制动脉冲施加到其摆轮。最后，钟表组件包括能量源32，其与用于由能量源产生的电能的储存装置34相关联。能量源例如由光伏电池或热电元件形成，但这些示例是非限制性的。在电池的情况下，能量源和储存装置一起形成单个相同的电气部件。 [0040] 通常，控制装置20还包括测量装置，该测量装置设置成基于由传感器提供的位置信号测量机械振荡器相对于辅助振荡器(基准时基36)的时间漂移DT。显然，这种测量是容易的，因为设置了能够检测机械谐振器通过某个角位置、特别是通过其中性位置的传感器。这种事件发生在机械振荡器的每个振动(振荡半周期)中。下面将更详细地描述测量电路。 [0041] 传感器24设置成能够检测摆轮16的至少一个基准点相对于所述机械谐振器的支承件通过某个给定角位置。在一个有利的变型中，传感器设置成检测机械谐振器通过其中性位置。应注意，在该变型中，传感器可以与擒纵杆相关联，以在振荡维持脉冲期间检测擒纵杆的倾斜，所述振动维持脉冲基本上在机械谐振器通过其中性位置时提供。 [0042] 在一个特定变型中，传感器24是光电类型的光学传感器，其包括设置成能够朝摆轮发送光束的光源和设置成接收光信号的光检测器，所述光信号的强度根据摆轮的位置而周期性地变化。例如，光束被发送到摆轮轮缘17的侧表面15上，该表面具有反射率与两个相邻区域不同的有限区域，使得传感器可以检测该有限区域的通过并在发生此事件时向该区域提供位置信号。很明显，对于光束具有可变反射的圆形表面可以位于摆轮上的其它位置。在特定情况下，该变化可以由反射表面中的孔产生。传感器还可以检测摆轮的特定部分(例如臂部)的通过，中性位置对应于由臂部反射的信号的中间部分。因此清楚的是，光信号的调制使得可以通过所捕获的光的负或正变化以各种方式检测摆轮的至少一个角位置。在另一些变型中，位置传感器可以是电容型或电感型，并且因此设置成能够根据摆轮的位置检测电容或电感的变化。传感器包括用于将模拟光信号转换为数字信号SC的装置。它还可以包括触发器，用于在每次振动出现一次光信号时将光信号除以2，使得信号SC对应于机械振荡器的振荡频率F0。本领域技术人员知道许多传感器可以容易地结合在根据本发明的钟表组件中。 [0043] 机械制动装置26设置成能够向摆轮16施加机械制动脉冲，以便当在该机械振荡器中观察到某个时间漂移DT时控制机械振荡器的频率。在一个有利的变型中，通过任何机械制动脉冲施加到机械谐振器的制动转矩小于机械振荡器的锁定转矩，并且制动脉冲持续时间设置成从机械谐振器获取至多一定的能量，从而使振荡幅度保持高于给定的最小值。换句话说，制动转矩小于摆轮游丝在所提供的最小振幅下施加的转矩，并且脉冲持续时间使得该最小振幅(注意，机械振荡器由发条盒通过擒纵机构维持)遵循由发条盒施加的预定最小转矩力，以便在制动脉冲期间不会瞬间锁定机械谐振器的振荡运动，并且一旦发条盒施加高于最小转矩力的转矩力就将机械振荡器保持在其有效的工作范围内。在另一更通用的变型中，可以施加大于由摆轮游丝在所提供的最小振幅下施加的转矩的制动转矩，但是在考虑维持机械振荡器的振荡的同时确定脉冲持续时间，从而针对发条盒的最小转矩力以及针对机械谐振器在施加制动脉冲期间的任何角位置，维持该最小振幅，其中钟表从所述最小转矩力开始运行。应注意，当在谐振器通过其中性位置期间发生制动脉冲时，从机械谐振器获取的能量最大。 [0044] 在图1中，机械制动装置由致动器26形成，致动器26包括机械制动构件28，该机械制动构件28设置成响应于由控制电路提供给致动器控制电路30的控制信号SF而被致动，以便在制动脉冲期间在枢转摆轮16的制动表面15上施加机械制动转矩。在所示的变型中，制动表面是圆形的并且由摆轮轮缘17的外侧表面限定。机械制动构件28包括可移动部分(由构件的自由端形成)，该可移动部分形成制动垫，该制动垫设置成能够在向机械谐振器施加制动脉冲期间对圆形制动表面施加一定的压力。 [0045] 致动器26包括由控制电路30供电的压电元件，该控制电路30根据控制电路22供应的控制信号SF向所述压电元件施加电激活电压。当压电元件瞬间经受电压时，制动构件移动至接触摆轮的制动表面以将其制动。在图1所示的示例中，形成制动构件的条带弯曲并且其端部部分然后压靠在摆轮16的轮缘17的圆形侧表面15上。因此，条带的端部部分形成可移动的制动垫。在一优选变型中，枢转的摆轮和机械制动构件设置成使得制动脉冲可主要通过机械制动构件与制动表面15之间的动态干摩擦施加。在另一变型中，可在制动构件与摆轮的制动部分之间提供粘性摩擦。 [0046] 在一特定变型(未示出)中，摆轮包括中央支架，该中央支架形成或承载除形成圆形制动表面的摆轮轮缘之外的部分。在这种情况下，制动构件的垫设置成在施加机械制动脉冲期间抵靠该圆形制动表面并对其施加压力。 [0047] 用于枢转的振荡构件(摆轮)的圆形制动表面形成具有决定性优点的机械制动系统，其中所述圆形制动表面与由控制装置的制动装置承载的至少一个制动垫相关联。实际上，作为该系统的结果，制动脉冲可以在振荡期间的任何时间施加到机械谐振器，与摆轮的振荡幅度无关。还应注意，制动构件的垫也可以具有与制动表面半径相同的圆形接触表面，但是平坦表面具有在制动构件相对于摆轮的定位中留下一些余量的优点，这允许更大的制造公差和将制动装置组装在钟表机芯内或其周边的公差。 [0048] 有利地，控制装置20的各种元件形成钟表机芯的独立模块。因此，当该模块被放置在表壳内时，该模块可以仅与机械机芯4组装或相关联。特别地，这种模块可以固定到围绕钟表机芯的套环上。可以理解的是，因此一旦钟表机芯已被完全组装好并进行计时，电子控制单元便可以有利地与钟表机芯相关联，因为该模块的组装和拆卸可以在不必对实际机械机芯起作用的情况下进行。 [0049] 通常，控制电路22设置成能够判定时间漂移——其由测量装置基于其从传感器24和基准时基36接收的信号测得——是否对应于至少一定的增益或至少一定的损耗，如果是这样则能够产生选择性地致动制动装置的控制信号，以产生周期性的制动脉冲，该制动脉冲以作为测量的时间漂移的函数的制动频率施加到机械谐振器，以便至少部分地校正这种时间漂移。 [0050] 在一主要变型中，控制电路22包括频率发生器装置，该频率发生器装置设置成能够以第一频率FINF(第一制动频率)产生第一周期性数字信号SFI并且以第二频率FSUP(第二制动频率)产生第二周期性数字信号SFS。 [0051] 第一频率FINF被包括在从(M‑2)/M到(M‑1)/M(包括端点)乘以频率FZ(N)的数值范围内，所述频率FZ(N)等于机械振荡器的设定点频率F0c的两倍除以正整数值N，即，FZ(N)＝2·F0c/N且[(M‑2)/M]·FZ(N)＝ [0052] 控制电路22设置成：每当其确定机械振荡器的时间漂移DT对应于至少一定增益或至少一定损耗时，瞬时地向制动装置26提供一控制信号SF，该控制信号SF由以下信号选择性地形成： [0053] ‑当时间漂移对应于所述至少一定的增益时为第一周期性数字信号SFI，以便产生第一系列制动脉冲60，其以等于第一频率FINF(第一制动频率)的第一触发频率F1D施加到机械谐振器14，和 [0054] ‑当时间漂移至少对应于一定的损耗时为第二周期性数字信号SFS，以便产生第二系列制动脉冲61，其以等于第二频率FSUP(第二制动频率)的第二触发频率F2D施加到机械谐振器。 [0055] 在一优选变型中，正整数K大于2且小于10，即2 [0056] 制动脉冲的持续时间TP小于设定点周期T0c的一半，即，TP [0057] 图2详细地示出了控制电路22和致动器26的控制电路30，其形成表征第一实施例的机械制动装置。该控制电路包括： [0059] ‑双向差分计数器CB，其在一个输入端接收时钟信号SH并在第二输入端接收来自传感器24的数字信号SC，其经由该数字信号SC在每次振动或在机械谐振器14的每个振荡周期提供数字脉冲，并且输出与表示振荡器的时间漂移DT的值对应的测量信号SD，[0060] ‑控制逻辑电路40，其仅输入测量信号SD(除了频率通常比石英振荡器的频率高得多、即比基准信号SQ的频率高得多的时钟信号以外)，并且根据测量信号SD的值选择性地输出控制信号SR和控制信号SA(下面将在参考图3至5对根据本发明的第一控制模式的描述中描述)， [0061] ‑当由控制信号SA激活时，第一频率发生器42瞬时提供第一周期性数字信号SFI，并且第二频率发生器44在由控制信号SR激活时瞬时提供第二周期性数字信号SFS，第一和第二频率发生器共同形成上述频率发生器装置，以及 [0063] 如果由传感器24提供的数字信号SC具有与机械振荡器的振动相对应的周期，则可以在位于计数器CB上游的控制电路22中布置触发器，以便将信号SC的周期性脉冲除以2并且在每个振荡周期T0向计数器CB的输入端提供单个脉冲。 [0064] 制动装置控制电路30包括供电电压源VACT，其经由开关50为制动构件供电以将其激活，开关50由结合在控制电路中的计时器48提供的周期信号SP控制，以控制制动脉冲持续时间。计时器经由控制信号SF选择性地接收第一周期性数字信号SFI和第二周期性数字信号SFS，它们根据在机械振荡器的运行和因此钟表的运行中检测到的一定增益或一定损耗，而在校正周期期间周期性地激活计时器，并且在时间漂移持续时贯穿连续的不同校正周期重复这一过程。因此，计时器48在每个校正周期期间周期性地使开关50导通，以适当地产生第一系列制动脉冲60或第二系列制动脉冲61(参见图4和5)。 [0065] 在一优选变型中，摆轮16的制动表面构造成允许制动装置，在机械振荡器的有效工作范围内，在机械谐振器14的介于两个极限角位置——当机械谐振器14在在钟表的有效工作范围内振荡时由其占据这两个极限角位置——之间的任何角位置下，开始每个第一系列制动脉冲的制动脉冲和每个第二系列制动脉冲的制动脉冲。由于在传统的机械机芯中摆轮/摆轮游丝的振荡幅度通常大于180°(+/‑180°)，所以在图1所示的变型中上述条件意味着摆轮的侧表面15是圆形的并且在摆轮的整个周边上基本是连续的，使得可移动的制动构件28可以基本上在任何点抵靠圆形侧表面15。 [0066] 图3示出了在第一实施例的控制电路22中实现的第一控制模式的流程图。当电路在首次通电时激活之后，或者在这种激活期间初始化的情况下，计数器CB被重置为零并且它开始对包括在从传感器24接收的信号SC中的第一脉冲数与包括在时钟信号SH中的第二脉冲数之间的任何差异进行计数。分频器DV1&DIV2设置成使得时钟信号提供设定点信号，其单位时间的脉冲数对应于针对钟表的正确运行每单位时间在信号SC中提供的脉冲数，即，没有时间的漂移。 [0067] 在第一控制模式的每个序列中，逻辑电路40首先判定计数器CB的值是否大于正整数值N1H(对应于机械振荡器的增益)或小于负整数‑N2H(对应于机械振荡器的损耗)。如果CB>N1H(考虑第一种情况)，则逻辑电路经由控制信号SA激活频率发生器42，并且该频率发生器开始以上面定义的第一频率FINF将第一周期性数字信号SFI经由逻辑门46供应到制动装置的控制电路30。结果，制动装置然后开始以第一频率FINF周期性地产生第一系列制动脉冲60。这种情况在图4中示出，其中显示： [0068] ‑在上部曲线图54B中，机械谐振器14在多个振荡周期内的角位置θ，在该多个振荡周期期间发生第一系列制动脉冲60， [0069] ‑在中间曲线图56A中，机械振荡器的频率的相应演变(在所涉及的示例中设定点频率F0C等于4Hz，即F0C＝4Hz)，和 [0070] ‑在下部曲线图58A中，机械振荡器的时间漂移DT的相应演变。 [0071] 应注意，为了提供机械谐振器的角位置和制动脉冲的可见表示，图4仅示出了一系列简短的制动脉冲，其脉冲数比实际中少得多，使得时间漂移DT在此对应于时间漂移N1H的分数ε1H。然而，这使得可以清楚地解释操作原理。在第一种情况下，在给出的示例中，固有频率F0＝4.0005Hz，其对应于每天大约十秒的增益。当时间漂移达到或超过值ε1H、即在实际中为值N1H时，制动装置经由频率发生器42致动，并且它开始以预定频率FINF周期性地将制动脉冲60施加到机械谐振器(为了附图的清楚起见，所有脉冲在图4中表示，因为它们在下面说明的稳定/同步阶段期间发生)。应注意，在给出的示例中，制动脉冲在每个振荡周期中发生，因此具有频率F0c，使得用于限定制动频率的范围的频率FZ(N)＝2·F0c/N在N＝2的情况下给出。例如，如图4所示，第一制动频率FINF等于0.99975·F0c＝3.9990Hz，即FINF＝FZ(2)·(L‑1)/L＝F0c·(L‑1)/L，其中L＝4,000。该第一频率FINF在[(M‑2)/M]·FZ(2)至6 [(M‑1)/M]·FZ(2)的范围内，其中K＝6，即M＝100·2。 [0072] 在频率发生器42的激活阶段期间，逻辑电路40等待直到计数器CB的值变成等于或小于整数值N1L，该整数值N1L小于数值N1H并且优选地绝对值小于N1H。在图4所示的示例中，N1L等于零，因此图4中给出的时间漂移N1L的分数ε1L的值也为零。只要逻辑电路检测到预期事件，即，当计数器CB的值变成等于或小于整数值N1L时，逻辑电路就结束发生器42的激活，使得发生器42停用，这于是结束了校正序列/校正周期。如果值N1H＝4并且计数器CB对机械振荡器的振动进行计数，则这对应于半秒的时间漂移。在给出的示例中，校正周期的持续时间DPC至少等于上述数值L乘以校正后的时间漂移，即，DPC＝L·DT＝4,000·0.5＝2,000秒。因此，校正周期各持续约34分钟，包括初始过渡阶段。 [0073] 在图4中，由机械谐振器14和擒纵机构12形成的机械振荡器的频率的曲线图56A示出了由上述第一种情况下的第一控制模式序列导致的该频率的演变。虽然在没有制动脉冲的情况下机械振荡器的频率高于设定点频率F0c，但是一旦发生第一系列制动脉冲60，该频率就会降低。在振荡频率稳定在第一校正频率Fcor1之前观察到过渡阶段，第一校正频率Fcor1等于第一频率FINF，其中Fz(N＝2)＝F0c，即Fcor1＝FINF(N＝2)，因此出现同步阶段。因此，在该同步阶段期间，在第一校正频率Fcor1下观察到机械振荡器的同步，该第一校正频率Fcor1略低于设定点频率，这允许校正时间漂移，如图4的下部曲线图58A所示。在第一控制模式序列结束时，时间漂移值减小并且在此等于整数值N1L，其对应于时间漂移的下限阈值，而触发第一系列制动脉冲的整数值N1H对应于时间漂移的上限阈值。 [0074] 应注意，在绝对值中，FINF(N＝2)和F0c之间的差值优选地大于F0和F0c之间的典型差值。因此，制动装置通常被致动的时间少于一半，即每天少于12小时。在这里给出的示例中，假设固有频率F0随时间保持稳定，制动装置将必须每天被致动大约8小时。 [0075] 在每个控制模式序列中，如果CB<‑N2H(考虑第二种情况)，则逻辑电路40经由控制信号SR激活频率发生器44，并且该频率发生器开始以上面定义的第二频率FINF将第二周期性数字信号SFS经由逻辑门46供应给制动装置的控制电路30。结果，制动装置然后开始以第二频率FSUP周期性地产生第二系列制动脉冲61。这种情况在图5中示出，图5示出： [0076] ‑在上部曲线图54B中，机械谐振器14在发生第二系列制动脉冲61的多个振荡周期内的角位置， [0077] ‑在中间曲线图56B中，机械振荡器的频率的相应演变，以及 [0078] ‑在下部曲线图58B中，机械振荡器的时间漂移DT的相应演变。 [0079] 应注意，为了提供机械谐振器和制动脉冲的角位置的可见表示，图5仅示出了一系列简短的制动脉冲，其脉冲数比现实中少得多，使得时间漂移DT在此对应于时间漂移‑N1H的分数‑ε2H。在第二种情况下，在给出的示例中，固有频率F0＝3.9995Hz，其对应于每天大约十秒的损耗。当时间漂移达到或变成小于值‑ε2H，即在现实中是值N2H时，制动装置经由频率发生器44被致动，且其开始以预定频率FSUP周期性地将制动脉冲61施加到机械谐振器(为了附图清楚起见，所有脉冲在图5中示出，因为它们在下面说明的稳定/同步阶段期间发生)。在所示的示例中，与第一种情况一样，在N＝2的情况下设定频率FZ(N)＝2·F0c/N，使得频率FZ(2)＝F0c。第二制动频率FSUP等于1.00025·F0c＝4.001，即FSUP＝F0c·(L+1)/L，其中L＝4,000。该第二频率FSUP在[(M+1)/M]·FZ(2)至[(M+2)/M]·FZ(2)的范围内，其中K＝6，即M 6 ＝100·2 。应注意，在第二种情况(损耗的校正)下不必采用与第一种情况(增益的校正)相同的N值和相同的L值。 [0080] 在频率发生器44的激活阶段期间，逻辑电路40等待直到计数器CB的值变成等于或大于整数值N2L，其大于N2H并且优选地绝对值小于N2H。在图5所示的示例中，N2L等于零，使得图5中给出的时间漂移N2L的分数ε2L的值也为零。一旦逻辑电路检测到预期事件，即当计数器CB的值变成等于或大于整数值N2L时，逻辑电路就结束发生器44的激活，使得发生器44停用，这于是结束了校正序列。校正序列循环，使得逻辑电路40然后返回到下一序列的开始并且等待检测到新的时间漂移。每个校正序列对应于一校正周期。 [0081] 在图5中，机械振荡器频率的曲线图56B示出了在所考虑的第二种情况下由第一控制模式序列产生的该频率的演变。虽然在没有制动脉冲的情况下，机械振荡器的频率在此处小于设定点频率F0c＝4Hz，但是一旦发生第二系列的制动脉冲61，该频率就会增大。与第一种情况下一样，在机械振荡器频率稳定在等于第二频率FSUP的第二校正频率Fcor2之前观察到过渡阶段，其中Fz(N＝2)＝F0c，即Fcor2＝FSUP(N＝2)，因此在第二系列制动脉冲61期间出现同步阶段。因此，在该同步阶段期间，在第二校正频率Fcor2下观察到机械振荡器的同步，该第二校正频率Fcor2略高于设定点频率F0c，这允许校正时间漂移DT，如图5的下部曲线图58B中所示。在第二种情况下，在第一控制模式序列结束时，绝对时间漂移值相对于序列的开始减小，并且在此等于对应于时间漂移的下限阈值的整数值N2L，而触发第二系列制动脉冲的整数值N2H对应于时间漂移的上限阈值(注意下限阈值和上限阈值的概念以绝对值进行考虑)。 [0082] 控制电路设置成使得每个校正周期具有足够的持续时间以建立同步阶段，在该同步阶段中，机械振荡器的频率根据检测到的正漂移或负漂移，分别在等于用Fz(N＝2)＝F0c计算出的FINF的第一校正频率Fcor1和用Fz(N＝2)＝F0c计算出的FSUP的第二校正频率Fcor2下同步。 [0083] 在一优选变型中，同步阶段的持续时间远远大于过渡阶段的最大持续时间，特别是至少大十倍。 [0084] 该钟表的特征在于，通过在接近但不同于频率FZ(N)＝2·F0c/N的频率下周期性地产生一系列制动脉冲，来校正由与传感器相关联的控制电路检测到的时间漂移，N是正整数，这使得可以控制机械振荡器的平均频率，使得其等于设定点频率F0c，而不必像现有技术那样控制/管理相对于机械振荡器的角位置的制动脉冲触发时间。可以相对于机械振荡器的角位置确定每个脉冲序列的第一制动脉冲的发生时刻，以确保在稳定同步阶段之前的相对短的过渡阶段，但是这种变型不是必需的。 [0085] 参照图6至9，下面将描述本发明的第二实施例和根据本发明的第二控制模式。在图6中，这里将不再描述已经描述过的钟表3的钟表机芯4A的元件。该第二实施例的控制装置72包括： [0086] ‑基准时基36， [0087] ‑用于在校正期间制动机械谐振器14A的电磁制动装置76，和 [0088] ‑控制电路74，其从基准时基接收周期性数字信号SQ，并且设置成分别在由该控制电路相继检测到的时间漂移的校正周期期间经由开关50(参见图8和9)产生脉冲84以使线圈78短路。 [0089] “电磁制动”是指通过至少一个永磁体与至少一个线圈之间的电磁相互作用所引起的机械谐振器的制动，其中，所述至少一个永磁体由机械谐振器或所述机械谐振器的支承件承载，所述至少一个线圈由支承件或机械谐振器承载并与电子电路相关联，可以经由永磁体在线圈中产生感应电流。 [0090] 在一通用变型(未示出)中，电磁制动装置由电磁系统形成，该电磁系统包括由机械谐振器14A的支承件5承载的线圈78和由机械谐振器的摆轮承载的至少一个永磁体，该电磁系统设置成使得：对于机械振荡器的有效工作范围在机械谐振器的振荡期间的每次振动中，在两个线圈端子78A和78B之间产生感应电压。控制装置设置成允许控制电路在不同的时间间隔TP期间瞬时地减小两个线圈端子之间的阻抗，以产生用于机械谐振器的电磁制动的脉冲。在参照图8和9描述的第二实施例的有利变型中，线圈在每个不同的时间间隔TP期间短路。 [0091] 在图6和7所示的特定变型中，电磁制动装置的电磁系统包括具有轴向磁化和相反极性的第一对双极磁体64和65。这两个双极磁体相对于摆轮的基准半轴68对称地布置在摆轮16A上，当机械谐振器处于其中性位置(最小势能状态)时，该基准半轴限定零角位置(“0”)。这里考虑以机械谐振器14A的振荡轴线为中心并相对于钟表机芯3的基板5固定的极坐标系统。通常，线圈78设置成相对于零角位置具有角度偏移，使得当机械振荡器在其有效的工作范围内振荡时，在机械谐振器在本次振动中通过其中性位置之前和之后交替地基本上在每次振动中在线圈中感生电压。线圈的角度偏移定义为零角位置与线圈中心的角位置之间的最小角距离。在钟表3的有效工作范围内，机械谐振器的极限角位置(振荡幅度)的绝对值被设定为基本上等于或大于线圈的角度偏移。优选地，如图7所示，角度偏移被设定为基本上等于180°。应注意，摆轮16A在图7中被示出处于等于90°(θ＝90°)的角位置θ。 [0092] 图9示出了，对于180°的角度偏移和处于振荡器的有效工作范围内的机械谐振器的振荡幅度，摆轮16A(曲线82)在一个振荡周期内的角位置和在该振荡周期期间线圈78中产生的感应电压(曲线86)。在机械振荡器的有效工作范围内，由线圈和第一对磁体64和65形成的电磁系统在机械振荡器的每次振动中产生两个感应电压脉冲88A和88B，即每个第一半振动A11、A21中的一个脉冲88B和每个第二半振动A12、A22中的一个脉冲88A。观察到脉冲88A和88B通过线圈中78中没有感应电压的时间部分成对地分开。由于线圈的位置具有180°的角度偏移，在每次振动中出现的两个感应电压脉冲88A和88B相对于机械谐振器14A通过其中性位置的时刻呈现出对称性。 [0093] 在图8和9所示的一个有利变型中，电磁制动脉冲通过在不同时间间隔TP内线圈78的短路产生，该时间间隔TP基本上等于或大于对于机械振荡器的有效工作范围在机械谐振器的两个极限位置周围线圈中没有感应电压的时间部分TP。在优选情况下(线圈的180°的角度偏移)，在机械谐振器的两个极限位置周围线圈中没有感应电压的时间部分基本上相等。 [0094] 优选地，控制装置72包括由储存电容器CAL形成的电源电路和整流器电路，所述整流器电路用于为此目的通过由摆轮16A承载的第二对双极磁体66和67在线圈78中感应的电压(信号SB)的整流。在图8中，该电源电路表示为控制电路74的一部分。然而，它也可以被认为是与控制电路相关联以为该控制电路供电的特定电路。第二对双极磁体66和67在机械谐振器的振荡的每次振动中瞬时地耦合到线圈78，并因此主要用于为控制装置供电，尽管它可以在下面将描述的每个校正周期的初始暂时/过渡阶段起作用。第二对双极磁体在其两个磁体之间具有中间半轴69，其偏离线圈78相对于基准半轴68的角度偏移，使得当机械谐振器处于休止位置时，该半轴69对准线圈的中心。 [0095] 电源电路一方面连接到线圈端子，另一方面在机械谐振器通过其中性位置期间至少周期性地(但优选恒定地)连接到控制装置的基准电位(接地)。在摆轮8B通过零角位置期间，第二对磁体产生感应电压脉冲90A和90B；这些脉冲的振幅大于由第一对磁体64和65产生的感应电压脉冲，并用于为储存电容器供电，该储存电容器的电压由图9中的曲线94表示。整流器在这里是全波整流器，使得脉冲90A和90B的每个中心峰值为功率电容器充电。 [0096] 第二实施例——其实现本发明的第二控制模式——的一个有利变型的控制电路74在图8中示出。它一方面输入由时钟电路38提供的周期性基准信号SQ，并且另一方面，输入由线圈78供应的感应电压信号SB(在图9中示出的曲线86)。基于这两个信号，控制电路根据需要调节钟表的运行。为此，它包括测量装置，该测量装置包括供应时钟信号SH的分频器DIV1和DIV2、具有两个输入端(差分类型)的双向计数器CB以及输入基准电压URef和感应电压信号SB的比较器52。 [0097] 如图9所示，其设置成对于机械振荡器的有效工作范围，在每个振荡周期中检测在每个振荡周期中发生一次的感应电压脉冲90A的中心负峰。比较器52指示线圈中感应的电压是否低于基准电压(为负)。这里URef的值(绝对值)被选择为大于由第一对磁体64和65产生的感应电压脉冲88A和88B的振幅，且小于脉冲90A的中心峰的振幅(注意，与感应电压脉冲88A和88B的振幅相比，在线圈的角度偏移为180°的情况下，中心峰具有比图9所示更高的最大值)。因此，在第二实施例中，与制动装置的磁系统相比，传感器优选地由包括线圈78和另一对磁体66和67的电磁系统形成。 [0098] 类似于上述第一实施例，比较器52也可以被认为是传感器的一部分而不是测量装置的一部分。应注意，通常，另外一对磁体是有利的但不是必不可少的，因为在另一变型中，脉冲88A和88B也可用于为控制装置供电并且还用于检测机械谐振器的振动或振荡周期的数量。通常，基准电压被选择为使得在机械振荡器的有效工作范围内，比较器52在机械谐振器的每个振荡周期向计数器CB的第一输入端供应预定数量的脉冲，并且将时钟信号SH设置成使得其在每个设定点周期T0c(设定点频率F0c的倒数)将相同数量的脉冲传送到计数器CB的第二输入端。与第一实施例中一样，该计数器CB输出对应于其状态的信号，并且给出机械振荡器相对于辅助振荡器36的时间漂移DT的测量结果。 [0099] 计数器CB的状态被提供给两个比较器82和84。第一比较器82将计数器CB的状态与大于零的第一整数值N1进行比较，以判定测量的时间漂移是否大于该第一数量N1，并因此检测在机械振荡器的运行中是否发生了至少一定的增益。第二比较器84将该状态与第二负整数‑N2进行比较(N2大于零)，以判定测量的时间漂移是否小于该第二数量‑N2，并因此检测在机械振荡器的运行中是否发生了至少一定的损耗。第一比较器82的输出被提供给第一频率发生器42A，所述第一频率发生器42A设置成每当该输出指示计数器CB的状态大于数量N1时，在校正周期期间以第一频率FINF产生第一周期性数字信号SFI。更具体地，频率为FINF的第一发生器42A包括设置用于激活然后停用所述发生器的装置，由第一比较器提供的信号被提供给第一发生器的“开始”输入端，以便一旦该第一比较器指示计数器CB的状态大于数值N1便激活它。类似地，第二比较器84的输出被提供给第二频率发生器44A，其设置成每当该输出指示计数器CB的状态小于数‑N2时便在校正周期期间以第二频率FSUP产生第二周期性数字信号SFS。更具体地，频率FSUP的第二发生器44A包括设置成用于激活然后停用所述发生器的装置，由第二比较器提供的信号被提供给第二发生器的“开始”输入端，以便一旦第二比较器指示计数器CB的状态小于数‑N2便激活它。第一和第二周期性数字信号和频率已经在第一实施例的上下文中描述，并且在第二实施例中具有与第一实施例中相同的特点，因此这里将不再描述这些信号和频率。控制信号SF类似于在第一实施例中描述的控制信号；它在第一频率发生器被激活时由信号SFI形成并且在第二频率发生器被激活时由信号SFS组成。 [0100] 应理解，两个频率发生器从不会被同时激活。电连接点86在实践中对应于电子元件，例如“OR”逻辑门，或对应于电子电路，例如具有两个或三个输入位置和仅一个输出端的多路复用器(因此这里它是具有两个或三个输入端的开关)。在三个输入位置的情况下，有利地存在中性位置，在该中性位置下开关未连接到两个频率发生器中的任何一个。与第一实施例中一样，控制信号SF被提供给输出上述周期信号SP的计时器48。对于对应于相应频率的周期的信号SFI或信号SFS的每个基本脉冲，计时器产生脉冲以激活开关50，这里开关50是用于线圈78的短路开关。因此，在信号SFI和信号SFS的每个周期中，在持续时间TP的不同时间间隔期间产生短路脉冲。 [0101] N计数器(附图标记为CN)也接收控制信号SF，并且它从每个校正周期开始对该控制信号SF中的基本脉冲数(周期数)进行计数。因此，N计数器与第一或第二频率发生器的适时激活同时在任何校正周期开始时被重置为零。一旦经由包括在两个频率发生器的每一个中的输入“停止”计数了N个基本脉冲(即N个周期)，该N计数器就停止在相关的校正周期中被激活的频率发生器，N是大于1的整数(N>1)。在一有利变型中，然后停用N计数器，直至下一个校正周期开始。优选地，数值N远大于“1”，该数值N例如介于100与10,000之间。在每个校正周期中，N个短路脉冲因此在各自具有持续时间TP的N个相应的不同时间间隔期间为线圈78产生N个短路脉冲。 [0102] 应注意，可以通过在一个校正周期中产生的一定数量N的短路脉冲来近似地了解哪个时间漂移DT(绝对时间误差)被校正，从而容易地选择对应于检测到的时间DT的数量N。在一优选变型中，其中设定点频率F0c分别与第一频率FINF和第二频率FSUP之间的两个频率差被设置为相同值，并且其中数值N1等于数值N2，数量N被选择为使得在其检测之后的校正周期期间基本上校正检测到的负或正时间漂移。如果两个上述频率差未被设定为相同值，则可以使用与数值N2不同的数值N1获得相同的结果。 [0103] 通常，基于专利No.CH 713306中给出的教导可以理解，一方面，如果在脉冲88A期间至少部分地发生线圈78的短路脉冲84，则这些感应电压脉冲88A产生不同的电磁制动脉冲，这些电磁制动脉冲在机械谐振器14A的振荡中产生负相移，使得它们可以在钟表的运行中产生损耗以校正增益。另一方面，如果在脉冲88B期间至少部分地发生用于线圈78的短路脉冲84，则这些感应电压脉冲88B产生不同的电磁制动脉冲，这些电磁制动脉冲在机械谐振器的振荡中产生正相移，使得它们在钟表的运行中可以产生增益以纠正损耗。应注意，180°的角度偏移具有经由短路脉冲84产生制动脉冲的高效率的优点，其有效地校正了钟表运行中的增益或损耗。 [0104] 如在第一实施例中那样，在校正周期期间，在该校正周期中经由相应的第一系列线圈短路脉冲产生第一系列制动脉冲或者经由相应的第二系列线圈短路脉冲产生第二系列的制动脉冲，在校正周期的第一部分(根据情况，且特别是根据在每个校正周期中产生的N个短路脉冲的第一短路脉冲发生的时间，具有不同长度)观察到过渡阶段，在此期间机械振荡器的瞬时频率从其在所讨论的校正周期之前所具有的频率变成所选的校正频率，即频率FINF(N＝2)或频率FSUP(N＝2)，取决于检测到的被校正的时间漂移。在过渡阶段之后，在校正周期的第二部分中存在稳定阶段/同步阶段。在同步阶段期间，振荡器频率与所选择的校正频率同步，即与第一校正频率Fcor1或第二校正频率Fccor2同步。因此观察到，假设钟表的固有时间漂移保持在电磁制动装置针对其设计的标称范围内，在每个校正周期中存在同步阶段，其中机械振荡器表现出通过所选择的制动频率FINF或FSUP而选择的校正频率，与摆轮16A在任何校正周期中的第一短路脉冲期间的角位置无关。在同步阶段中，如果没有特殊的外部干扰(例如由于突然移动引起的摆轮的冲击或一定加速)，则每个短路脉冲都会产生电磁制动脉冲，而在过渡阶段(或称为“过渡阶段”)中并非总是如此。 [0105] 在同步阶段中，在图9中观察到短路脉冲84位于在机械谐振器的极限角位置周围的两个感应电压脉冲88B和88A之间，并且在每个时间间隔TP开始和结束时分别发生两个不同的制动脉冲，这两个不同的制动脉冲对应于两种能量量，这两种能量量在对应于短路脉冲的制动脉冲期间从机械谐振器取得，并且可根据机械振荡器的固有频率F0与所选择的校正频率和所选择的制动频率之间的频率偏差而变化(一者的变化与另一者的变化相反，使得如果两种能量量中的一种能量量增加或减少，另一种能量量相应地减少或增加)。当两个制动脉冲被具有非零持续时间的时间部分分开时，这两个制动脉冲是不同的。“固有频率F0”表示机械振荡器在相关的校正周期期间——即，在没有短路脉冲的假设情况下——自然/固有具备的频率。 [0106] 应注意，在说明书和权利要求书对本发明的定义中，第二实施例中的制动脉冲分别对应于它们产生的短路脉冲，使得第一系列制动脉冲和第二系列制动脉冲的每个制动脉冲涵盖在相应的短路脉冲的时间间隔TP期间可能发生的所有不同的制动脉冲。还应注意，在过渡阶段中，如果时间间隔T小于线圈中没有感应电压的时间部分，则可能在初始短路脉冲中未出现制动脉冲。在校正周期的同步阶段中，制动脉冲可以仅包含一个不同的制动脉冲，当时间间隔TP的持续时间小于在极限角位置周围没有感应电压的时间部分的持续时间时就是这种情况。在图9所示的有利变型中，在校正周期的同步阶段中发生的每个制动脉冲具有两个不同的制动脉冲，这两个制动脉冲分别出现在时间间隔TP期间产生的每个相应短路脉冲的开始和结束时。 [0107] 图9对应于机械谐振器的固有振荡频率F0略低于设定点频率F0c的情况，使得在没有校正的情况下钟表运行缓慢。在这种情况下，在用于校正钟表运行中的特定损耗的连续校正周期的同步阶段期间的每个振荡周期中，在每个短路脉冲84的初始部分中产生并且在第一振荡振动A1的第二半振动A12中发生的第一不同制动脉冲(在不同时间间隔TP开始时)比在每个短路脉冲的最后部分中产生并且在第二振动A2的第一半振动A21中发生的第二不同制动脉冲(在不同的时间间隔TP结束时)更强。第一和第二不同制动脉冲分别由感应电压脉冲88B和88A在每个短路脉冲84期间(分别在不同时间间隔TP开始和结束时)产生。因此，在这种情况下，由第一半振动A1中的电压脉冲88B产生的正相移大于由下一个半振动A21中的电压脉冲88A产生的负相移，因此，在每个短路脉冲期间对检测到的损耗进行小的校正。 [0108] 在钟表自然地快速运行的情况下，观察到相反情况，即在校正周期的同步阶段中，在每个短路脉冲期间，上述第二不同制动脉冲比第一不同制动脉冲更强，使得在每个短路脉冲期间对检测到的增益进行小的校正。 |
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