CN109615773A - 基于直导轨的食品自动售卖机货物优化调整方法 - Google Patents

基于直导轨的食品自动售卖机货物优化调整方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于直导轨的食品自动售卖机货物优化调整方法,具体包括如下步骤:Step1:根据历史销售数据计算所有可售卖商品的被售/被点到概率;Step2:根据标注算法对自动售卖机中所有销售物品进行标注;Step3:判断是否有空格存在,并且存在可以调整到该空格的销售物品,即该销售物品被标记的值等于,但其当前所在的格数位置不在;如果存在,转到Step4;否则转到Step5;Step4:把该物品调整到该空格;转到Step3;Step5:算法结束。本发明使自动售卖机在空闲时间可以自动进行食品位置整理,根据食品被下单的概率将售卖概率大的食品放在更易拿取得位置,使自动售卖机在被使用时食品都靠近出口附近,用户下单后被预订的食品能够更快的被取出,方便了出料,减少了用户的等待时间。

Description

基于直导轨的食品自动售卖机货物优化调整方法
技术领域
本发明涉及食品售卖领域,更具体的说,尤其涉及一种基于直导轨的食品自动售卖机货物优化调整方法。
背景技术
自动售卖机内部的空间较大,在多次取件后较多空间闲置,如果始终保持食品的位置不变,则会导致后期取件装置的运动距离比较长,从而消耗的功率也比较高,同时导致取件较慢,使成本增加。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题而提出的一种基于直导轨的食品自动售卖机货物优化调整方法,,能够自由设置食品的种类和数量,每次入货时可以在存储箱的位置放置不同种类的食品,自动售卖机能够自动进行换货操作。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的:一种基于直导轨的食品自动售卖机货物优化调整方法,用于对自动售卖机进步进行自动货物调整,所述自动售卖机包括外壳、箱门、旋转驱动装置、立柱、储物仓、取料装置、直线驱动装置和加热机构,外壳和箱门共同构成售卖箱体,箱门上设置有显示屏、操控板和出料口,所述显示屏和操控板并列设置在箱门的外侧,出料口设置在箱门的下方;所述旋转驱动装置包括旋转电机和槽轮机构,所述槽轮机构由主动拨盘和从动槽轮组成,旋转电机连接主动拨盘上的圆柱销并带动所述主动拨盘沿着圆柱销的轴心线转动,主动拨盘不断带动从动槽轮间歇运动从而带动立柱间歇转动,所述从动槽轮的中心轴与立柱的上端同轴心固接,所述立柱的下端通过轴承安装在外壳的底部,储物仓以立柱的轴心线为中心套装在立柱上,储物仓底部通过止推轴承放置在外壳的底部;所述储物仓上沿周向均布多列食品放置腔,每列食品放置腔均包括5~20个等间距分布的食品放置腔,食品放置腔的数量由机器外壳的高度来确定,根据实际需要进行调整;取料装置安装在直线驱动装置上,直线驱动装置竖直固定在竖直随动滚动平台旁边的底座上,取料装置通过直线驱动装置实现垂直升降,并通过旋转电机带动竖直随动滚动平台的滚动和直线驱动装置带动取料装置的升降的配合实现取料装置对任意位置的食品放置腔内的盒饭进行取件;所述加热机构设置在直线驱动装置旁的底座上,加热机构最下方靠近箱门上的出料口。进一步的,所述直线驱动装置包括上底板、下底板、侧板、滚珠丝杠、驱动电机、直线导轨和联轴器,水平放置上底板和下底板通过竖直设置的侧板连接,下底板固定在底座上,滚珠丝杠和直线导轨均竖直安装在上底板和下底板之间,滚珠丝杠和上底板与下底板通过轴承连接,直线导轨与上底板和下底板固接,驱动电机通过联轴器连接滚珠丝杠的一端并带动滚珠丝杠转动;滚珠丝杠上设置有丝杠螺母,丝杠螺母连接取料装置,取料装置上设置有通孔,直线导轨穿过通孔,取料装置在滚珠丝杠和直线导轨的共同作用下在竖直方向上来回运动;
所述货物优化调整方法首先计算出自动售卖机内所有待售食品的优先级,然后根据优先级对存储箱内的食品进行自动调整,包括如下步骤:
Step1:根据历史销售数据计算所有可售卖商品的被售/被点到概率p(j);
Step2:根据标注算法对自动售卖机中所有销售物品进行标注;
Step3:判断是否有空格存在,并且存在可以调整到该空格的销售物品,即该销售物品被标记的值等于mc,但其当前所在的格数位置不在mc;如果存在,转到Step4;否则转到Step5。
Step4:把该物品调整到该空格;转到Step3。
Step5:算法结束。
进一步的,假设自动售卖机中储物仓上食品放置腔的列数为2n+1,每列的储物箱数量为为2m+1,旋转电机带动立柱的旋转速度为v1,v1的单位为柱每秒,取料驱动装置带动取料装置上下运动速度为v2,v2的单位为格每秒,设售卖物品的位置为(n′,m′),其中:n′=0,1,L,2n,2n+1,m′=-m,L,-1,0,1,L,m;对应出料口的立柱当前位置为n0;取料装置当前位置为m0,共有J类销售物品,第j类物品被点到的概率为p(j);
先根据顾客的点售需求,选出满足其要求的当前所有可售物品,然后计算这些可售物品的优先级其中N是当前满足客户需求的可售物品数量,ω12∈[0,1](ω12=1)是权重系数,a1,a2∈(0,1)是常量,是售卖物品所在柱旋转到出料口所需的时间,机械手到售卖物品所在格所需的时间,是机械手取到售卖物品后到出料口(出料口设置在0格)所需的时间,Te是到期日期,t是当前日期。然后选择优先级大的物品进行售卖。
进一步的,优先级的计算方法采用多因素或目标的销售物品标注算法:
进一步的,所述直线驱动装置包括上底板、下底板、侧板、滚珠丝杠、直线驱动电机、丝杠螺母固定座、丝杠螺母、直线导轨和第一联轴器,上底板和下底板均水平设置,上底板固定在厢体的顶板上,下底板固定在底座上,上底板和下底板通过竖直设置的侧板固定连接,滚珠丝杠和直线导轨均竖直安装在上底板和下底板之间,滚珠丝杠和上底板与下底板通过轴承连接,直线导轨与上底板和下底板固接,直线驱动电机通过第一联轴器连接滚珠丝杠的一端并带动滚珠丝杠转动;滚珠丝杠上设置有丝杠螺母,丝杠螺母与丝杠螺母固定板固定连接,取料装置设置在丝杠螺母固定座上,取料装置上设置有通孔,直线导轨穿过通孔,取料装置在滚珠丝杠和直线导轨的共同作用下在竖直方向上来回运动。
进一步的,所述取料装置包括直线伸缩模组、取件头、旋转座、摄像头和旋转驱动电机,取件头设置在直线伸缩模组的活动头端部,直线伸缩模组供气时取件头向外伸出实现盒饭的取件和放件;直线伸缩模组固定在旋转座上,旋转座通过轴承连接在丝杠螺母固定板上,旋转驱动电机连接旋转座的转轴并带动旋转座转动,从而实现取件头抓取食物后在水平方向内转动,进而实现直线伸缩模组上取得的盒饭可以运动到直线驱动装置旁的加热机构和出料口中;摄像头固定在取件头的后端用于对取件头正对的盒饭进行扫描和拍摄。
进一步的,所述加热机构为微波加热装置,设置有多层微波加热装置通过在上侧面设置电磁波发生器,下面设置钢板,盒饭放置在钢板上,电磁波发生器向钢板发射电磁波实现加热。可以一次性加工多个食品。
进一步的,所述厢体和底座均由铁质材料制成。
进一步的,所述立柱的横截面为正十二面体状,周向均布六列食品放置腔,每个食品放置腔的宽度在30cm以上。
本发明的有益效果在于:1、本发明使自动售卖机在空闲时间可以自动进行食品位置整理,根据食品被下单的概率将售卖概率大的食品放在更易拿取得位置。这样使自动售卖机在被使用时食品都靠近出口附近,用户下单后被预订的食品能够更快的被取出,方便了出料,减少了用户的等待时间。
2、本发明盒饭自动售卖装置采用正十二面体状的立柱来固定食品放置腔,盒饭放置在食品放置腔内,可以放置较多数量的盒饭,容量足够大,每次入货时在食品放置腔的每个位置均可以放置不同种类的盒饭,且放置时可以任意放置,方便了商家的操作;本发明采用摄像头拍摄的方式拍摄食品放置腔上盒饭的二维码或者其他标志来了解盒饭的种类,能够准确的获取盒饭的种类,方便准确取出客户需要的盒饭;本发明采用的加热装置采用微波加热,加热速度快,且通过多层同时加热,增加了盒饭加热的总体效率,减少了客户的等待时间;本发明的旋转驱动装置使用槽轮机构来驱动立柱的转动,保证立柱的转动间歇式运动,同时每次运动的位移保证下一个工位的食品放置腔上的盒饭刚好运动到取料装置正对的位置,简化了电机的控制,减少电机的输出,降低工作能耗;本发明通过旋转电机控制立柱的盒饭在水平方向上运动,取料装置在取料驱动装置的作用下竖直运动,二者相结合可以实现所有位置盒饭的抓取,方便快速准确取出盒饭,减少用户取餐时的等待时间,提升用户使用体验。
附图说明
图1是本发明一种利用槽轮驱动的盒饭自动售卖装置的轴测图。
图2是本发明一种利用槽轮驱动的盒饭自动售卖装置的主视图图。
图3是本发明一种利用槽轮驱动的盒饭自动售卖装置的箱门外表面主视图。
图4是本发明取料装置的结构示意图。
图5本发明槽轮机构的结构示意图。
图6是本发明自动售卖机调整内部货物的流程示意图。
图中,1-外壳、2-箱门、3-旋转驱动装置、4-储物仓、5-食品放置腔、6-取料装置、7-直线驱动装置、8-加热机构、9-显示屏、10-操控板、11-出料口、12-旋转电机、13-槽轮机构、14-主动拨盘、15-从动槽轮、16-旋转驱动电机、17-摄像头、18-第二联轴器、19-上底板、20-下底板、21-侧板、22-滚珠丝杠、23-直线驱动电机、24-丝杠螺母固定座、25-直线导轨、26-第一联轴器、27-直线伸缩模组、28-取件头、29-旋转座。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明:
如图1~5所示,一种基于直导轨的食品自动售卖机货物优化调整方法,用于对自动售卖机进步进行自动货物调整,所述自动售卖机包括外壳1、箱门2、旋转驱动装置3、立柱、储物仓4、取料装置6、直线驱动装置7和加热机构8,外壳1和箱门2共同构成售卖箱体,箱门2上设置有显示屏9、操控板10和出料口11,所述显示屏9和操控板10并列设置在箱门2的外侧,出料口11设置在箱门2的下方;所述旋转驱动装置3包括旋转电机12和槽轮机构13,所述槽轮机构13由主动拨盘14和从动槽轮15组成,旋转电机12通过第二联轴器18连接主动拨盘14上的圆柱销并带动所述主动拨盘14沿着圆柱销的轴心线转动,主动拨盘14不断带动从动槽轮15间歇运动从而带动立柱间歇转动,所述从动槽轮15的中心轴与立柱的上端同轴心固接,所述立柱的下端通过轴承安装在外壳1的底部,储物仓4以立柱的轴心线为中心套装在立柱上,储物仓4底部通过止推轴承放置在外壳1的底部;所述储物仓4上沿周向均布多列食品放置腔5,每列食品放置腔5均包括5~20个等间距分布的食品放置腔5,食品放置腔5的数量由机器外壳1的高度来确定,根据实际需要进行调整;取料装置6安装在直线驱动装置7上,直线驱动装置7竖直固定在竖直随动滚动平台旁边的底座上,取料装置6通过直线驱动装置7实现垂直升降,并通过旋转电机12带动竖直随动滚动平台的滚动和直线驱动装置7带动取料装置6的升降的配合实现取料装置6对任意位置的食品放置腔5内的盒饭进行取件;所述加热机构8设置在直线驱动装置7旁的底座上,加热机构8最下方靠近箱门2上的出料口11。
所述货物优化调整方法首先计算出自动售卖机内所有待售食品的优先级,然后根据优先级对存储箱内的食品进行自动调整,包括如下步骤:
Step1:根据历史销售数据计算所有可售卖商品的被售/被点到概率p(j);
Step2:根据上述标注算法对自动售卖机中所有销售物品进行标注;
Step3:判断是否有空格存在,并且存在可以调整到该空格的销售物品,即该销售物品被标记的值等于mc,但其当前所在的格数位置不在mc;如果存在,转到Step4;否则转到Step5。
Step4:把该物品调整到该空格;转到Step3。
Step5:算法结束。
进一步的,假设自动售卖机中储物仓上食品放置腔的列数为2n+1,每列的储物箱数量为为2m+1,旋转电机带动立柱的旋转速度为v1,v1的单位为柱每秒,取料驱动装置带动取料装置上下运动速度为v2,v2的单位为格每秒,设售卖物品的位置为(n′,m′),其中:n′=0,1,L,2n,2n+1,m′=-m,L,-1,0,1,L,m;对应出料口的立柱当前位置为n0;取料装置当前位置为m0,共有J类销售物品,第j类物品被点到的概率为p(j);
先根据顾客的点售需求,选出满足其要求的当前所有可售物品,然后计算这些可售物品的优先级其中N是当前满足客户需求的可售物品数量,ω12∈[0,1](ω12=1)是权重系数,a1,a2∈(0,1)是常量,是售卖物品所在柱旋转到出料口所需的时间,机械手到售卖物品所在格所需的时间,是机械手取到售卖物品后到出料口(出料口设置在0格)所需的时间,Te是到期日期,t是当前日期。然后选择优先级大的物品进行售卖。
进一步的,优先级的计算方法采用多因素或目标的销售物品标注算法:
箱门4上的显示屏12用于显示当前自动售卖装置内存在多少可售卖盒饭以及盒饭的种类和价格等内容,操作板13用户客户选择盒饭种类以及进行投币操作,操作板13上设置有二维码,方便用户手机付费;出料口14与加热机构7相邻,经过加热机构7加热后的盒饭才会进入出料口14中,保证用户可以吃到加热好的盒饭。
所述直线驱动装置7包括上底板19、下底板20、侧板21、滚珠丝杠22、直线驱动电机23、丝杠螺母固定座24、丝杠螺母、直线导轨25和第一联轴器26,上底板19和下底板20均水平设置,上底板19固定在厢体的顶板上,下底板20固定在底座上,上底板19和下底板20通过竖直设置的侧板21固定连接,滚珠丝杠22和直线导轨25均竖直安装在上底板19和下底板20之间,滚珠丝杠22和上底板19与下底板20通过轴承连接,直线导轨25与上底板19和下底板20固接,直线驱动电机23通过第一联轴器26连接滚珠丝杠22的一端并带动滚珠丝杠22转动;滚珠丝杠22上设置有丝杠螺母,丝杠螺母与丝杠螺母固定板固定连接,取料装置6设置在丝杠螺母固定座24上,取料装置6上设置有通孔,直线导轨25穿过通孔,取料装置6在滚珠丝杠22和直线导轨25的共同作用下在竖直方向上来回运动。
所述取料装置6包括直线伸缩模组27、取件头28、旋转座26、摄像头17和旋转驱动电机16,取件头28设置在直线伸缩模组27的活动头端部,直线伸缩模组27供气时取件头28向外伸出实现盒饭的取件和放件;直线伸缩模组27固定在旋转座26上,旋转座26通过轴承连接在丝杠螺母固定板上,旋转驱动电机16连接旋转座26的转轴并带动旋转座26转动,从而实现取件头28抓取食物后在水平方向内转动,进而实现直线伸缩模组27上取得的盒饭可以运动到直线驱动装置7旁的加热机构8和出料口11中;摄像头17固定在取件头28的后端用于对取件头28正对的盒饭进行扫描和拍摄。盒饭上本身是附带条形码或二维码的,条形码和二维码代表盒饭的种类、生产日期以及价格等内容。
所述加热机构8为微波加热装置,微波加热装置包括微波架、盒饭放置架,盒饭放置架设置有多层,多层盒饭放置架从上至下依次放置在微波架上,每个盒饭放置架单独使用一个电磁波发生器进行加热或多个盒饭放置架共用一个电磁波发生器进行加热,可以一次性加工一个或多个盒饭。微波加热装置通过在上侧面设置电磁波发生器,下面设置钢板,盒饭放置在钢板上,电磁波发生器向钢板发射电磁波实现加热。微波加热装置的外层包覆有隔热板,防止微波加热装置加热时热量向外扩散。
所述厢体和底座均由铁质材料制成。
所述立柱的横截面为正十二面体状,周向均布六列食品放置腔5,每个食品放置腔5的宽度在30cm以上。
上述实施例只是本发明的较佳实施例,并不是对本发明技术方案的限制,只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案,均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于直导轨的食品自动售卖机货物优化调整方法,其特征在于:用于对自动售卖机进步进行自动货物调整,所述自动售卖机包括外壳(1)、箱门(2)、旋转驱动装置(3)、立柱、储物仓(4)、取料装置(6)、直线驱动装置(7)和加热机构(8),外壳(1)和箱门(2)共同构成售卖箱体,箱门(2)上设置有显示屏(9)、操控板(10)和出料口(11),所述显示屏(9)和操控板(10)并列设置在箱门(2)的外侧,出料口(11)设置在箱门(2)的下方;所述旋转驱动装置(3)包括旋转电机(12)和槽轮机构(13),所述槽轮机构(13)由主动拨盘(14)和从动槽轮(15)组成,旋转电机(12)连接主动拨盘(14)上的圆柱销并带动所述主动拨盘(14)沿着圆柱销的轴心线转动,主动拨盘(14)不断带动从动槽轮(15)间歇运动从而带动立柱间歇转动,所述从动槽轮(15)的中心轴与立柱的上端同轴心固接,所述立柱的下端通过轴承安装在外壳(1)的底部,储物仓(4)以立柱的轴心线为中心套装在立柱上,储物仓(4)底部通过止推轴承放置在外壳(1)的底部;所述储物仓(4)上沿周向均布多列食品放置腔(5),每列食品放置腔(5)均包括5~20个等间距分布的食品放置腔(5),食品放置腔(5)的数量由机器外壳(1)的高度来确定,根据实际需要进行调整;取料装置(6)安装在直线驱动装置(7)上,直线驱动装置(7)竖直固定在竖直随动滚动平台旁边的底座上,取料装置(6)通过直线驱动装置(7)实现垂直升降,并通过旋转电机(12)带动竖直随动滚动平台的滚动和直线驱动装置(7)带动取料装置(6)的升降的配合实现取料装置(6)对任意位置的食品放置腔(5)内的盒饭进行取件;所述加热机构(8)设置在直线驱动装置(7)旁的底座上,加热机构(8)最下方靠近箱门(2)上的出料口(11);
所述货物优化调整方法首先计算出自动售卖机内所有待售食品的优先级,然后根据优先级对存储箱内的食品进行自动调整,包括如下步骤:
Step1:根据历史销售数据计算所有可售卖商品的被售/被点到概率p(j);
Step2:根据标注算法对自动售卖机中所有销售物品进行标注;
Step3:判断是否有空格存在,并且存在可以调整到该空格的销售物品,即该销售物品被标记的值等于mc,但其当前所在的格数位置不在mc;如果存在,转到Step4;否则转到Step5;
Step4:把该物品调整到该空格;转到Step3;
Step5:算法结束。
2.根据要求1所述的一种基于直导轨的食品自动售卖机货物优化调整方法,其特征在于:假设自动售卖机中储物仓上食品放置腔的列数为2n+1,每列的储物箱数量为为2m+1,旋转电机带动立柱的旋转速度为v1,v1的单位为柱每秒,取料驱动装置带动取料装置上下运动速度为v2,v2的单位为格每秒,设售卖物品的位置为(n′,m′),其中:n′=0,1,L,2n,2n+1,m′=-m,L,-1,0,1,L,m;对应出料口的立柱当前位置为n0;取料装置当前位置为m0,共有J类销售物品,第j类物品被点到的概率为p(j);
先根据顾客的点售需求,选出满足其要求的当前所有可售物品,然后计算这些可售物品的优先级其中N是当前满足客户需求的可售物品数量,ω12∈[0,1](ω12=1)是权重系数,a1,a2∈(0,1)是常量,是售卖物品所在柱旋转到出料口所需的时间,机械手到售卖物品所在格所需的时间,是机械手取到售卖物品后到出料口(出料口设置在0格)所需的时间,Te是到期日期,t是当前日期;然后选择优先级大的物品进行售卖。
3.根据要求1所述的一种基于直导轨的食品自动售卖机货物优化调整方法,其特征在于:优先级的计算方法采用多因素或目标的销售物品标注算法:
A[j]=自动售卖机中销售物品j的数量;
B=0;
FOR i=1 to 2m+1
Fg=0;
FOR j=1 to J//总共有J种可售物品
IF Fg<2n+1 THEN//第层还没有标记完;
根据到期日期从近到远选择C=MAX{MAX{int[p(j)*(2n+1)],A[j]},2n+1-Fg}件j类还没被标记的售卖物品,并标记为
//其中p(j)*(2n+1)按概率确定该层存放商品j的数量,2n+1-Fg是当前层还可以存放的数量;
Fg=Fg+C;
A[j]=A[j]-C;
B=B+C;
IF B=所有销售物品的数量THEN//表明所有销售物品已被标注;
退出所有循环,停止标记;
ENDIF
ELSE//第层已有标记完成;
Break;//返回上层循环;
ENDIF
ENDFOR
ENDFOR。
4.根据要求1所述的一种基于直导轨的食品自动售卖机货物优化调整方法,其特征在于:所述直线驱动装置(7)包括上底板(19)、下底板(20)、侧板(21)、滚珠丝杠(22)、直线驱动电机(23)、丝杠螺母固定座(24)、丝杠螺母、直线导轨(25)和第一联轴器(26),上底板(19)和下底板(20)均水平设置,上底板(19)固定在厢体的顶板上,下底板(20)固定在底座上,上底板(19)和下底板(20)通过竖直设置的侧板(21)固定连接,滚珠丝杠(22)和直线导轨(25)均竖直安装在上底板(19)和下底板(20)之间,滚珠丝杠(22)和上底板(19)与下底板(20)通过轴承连接,直线导轨(25)与上底板(19)和下底板(20)固接,直线驱动电机(23)通过第一联轴器(26)连接滚珠丝杠(22)的一端并带动滚珠丝杠(22)转动;滚珠丝杠(22)上设置有丝杠螺母,丝杠螺母与丝杠螺母固定板固定连接,取料装置(6)设置在丝杠螺母固定座(24)上,取料装置(6)上设置有通孔,直线导轨(25)穿过通孔,取料装置(6)在滚珠丝杠(22)和直线导轨(25)的共同作用下在竖直方向上来回运动。
5.根据要求1所述的一种基于直导轨的食品自动售卖机货物优化调整方法,其特征在于:所述取料装置(6)包括直线伸缩模组(27)、取件头(28)、旋转座(26)、摄像头(17)和旋转驱动电机(16),取件头(28)设置在直线伸缩模组(27)的活动头端部,直线伸缩模组(27)供气时取件头(28)向外伸出实现盒饭的取件和放件;直线伸缩模组(27)固定在旋转座(26)上,旋转座(26)通过轴承连接在丝杠螺母固定板上,旋转驱动电机(16)连接旋转座(26)的转轴并带动旋转座(26)转动,从而实现取件头(28)抓取食物后在水平方向内转动,进而实现直线伸缩模组(27)上取得的盒饭可以运动到直线驱动装置(7)旁的加热机构(8)和出料口(11)中;摄像头(17)固定在取件头(28)的后端用于对取件头(28)正对的盒饭进行扫描和拍摄。
6.根据要求1所述的一种基于直导轨的食品自动售卖机货物优化调整方法,其特征在于:所述加热机构(8)为微波加热装置,设置有多层微波加热装置通过在上侧面设置电磁波发生器,下面设置钢板,盒饭放置在钢板上,电磁波发生器向钢板发射电磁波实现加热。
7.根据要求1所述的一种基于直导轨的食品自动售卖机货物优化调整方法,其特征在于:所述厢体和底座均由铁质材料制成。
8.根据要求1所述的一种基于直导轨的食品自动售卖机货物优化调整方法,其特征在于:所述立柱的横截面为正十二面体状,周向均布六列食品放置腔(5),每个食品放置腔(5)的宽度在30cm以上。
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