CN110235652B - 旋转式立体种植装置 - Google Patents

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Abstract

一种旋转式立体种植装置，包括用于固设在地面上的立架、固设在立架上的转轴、以及套设在转轴上的筒形的种植架，其特征在于：所述种植架的内侧和外侧均布满若干种植凹槽，所述种植架内沿轴向方向设有用于提供水或营养液的螺旋形管道，所述螺旋形管道上设有伸入到种植架内侧和外侧的各种植槽内的毛细吸附装置，用于将螺旋形管道内的水或营养液吸附到种植架内侧和外侧的各种植槽内,所述毛细吸附装置包括条形可挠折支架以及设置在支架上的由高吸水性材料制成的毛细条。该旋转式立体种植装置空间利用率高、且水或营养液易于到达植物根茎。

Description

旋转式立体种植装置
技术领域
本发明涉及植物种植设备技术领域，具体涉及一种旋转式立体种植装置。
背景技术
申请公布号为CN102835299A的中国发明专利申请公开了一种旋转式立体种植装置，其结构如图1所示，包括立架1a，所述立架1a上设有转轴2a，在转轴2a上套设有单边敞口的筒形的种植架3a，在种植架3a顶部设有电机4a，电机4a与转轴2a顶部通过减速箱连接，在种植架3a的侧壁上分布若干定位孔5a，在各定位孔5a内倾斜设置种植杯6a，在各种植杯6a内底部均设有供植物根茎延伸至种植架内的通孔7a，在种植架3a下方设有储液箱8a，在储液箱8a内设有潜水泵9a，在种植架3a内顶部设有雾化喷嘴10a，雾化喷嘴10a与潜水泵9a管路连接。该旋转式立体种植装置通过转轴2a、电机4a与种植架3a配合，种植架3a可以根据需要，或是根据阳光的位置进行旋转，使种植架3a上的植物可以均匀地接受光照，不仅植物生长均匀，而且植物品质得到显著提高；同时采用种植架3a进行立体种植，可以大大节省占地，提高空间利用率，节省生产成本，提高产品的市场竞争力；通过种植架3a内设置雾化喷嘴10a，且在种植杯6a内底部设置供植物根茎延伸至种植架3a内的通孔7a，使得植物可以吸收营养液，操作非常方便。
但是现有的旋转式立体种植装置存在以下技术问题：由于种植架3是在侧壁上开设定位孔5a,在定位孔5a内倾斜放置种植杯6a来种植植物的,因此该种植杯6a只能在种植架3a单侧(外侧)种植植物,空间利用率不高；另外在供水或营养液方面，由于通孔7a是位于种植杯6a的底部，且其倾斜的角度需要考虑种植杯6a稳定放置的需求，因此种植杯6a底部向上倾斜的角度是受到一定限制的，从而使得雾化喷嘴10a喷出的水或营养液实际上很难通过通孔7a到达植物的根茎。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种空间利用率高、且水或营养液易于到达植物根茎的旋转式立体种植装置。
本发明的技术解决方案是：一种旋转式立体种植装置，包括用于固设在地面上的立架、固设在立架上的转轴、以及套设在转轴上的筒形的种植架，其特征在于：所述种植架的内侧和外侧均布满若干种植凹槽，所述种植架内沿轴向方向设有用于提供水或营养液的螺旋形管道，所述螺旋形管道上设有伸入到种植架内侧和外侧的各种植槽内的毛细吸附装置，用于将螺旋形管道内的水或营养液吸附到种植架内侧和外侧的各种植槽内且直达作物的根部,所述毛细吸附装置包括条形可挠折支架以及设置在支架上的由高吸水性材料制成的毛细条。
采用上述结构后，本发明具有以下优点：
本发明旋转式立体种植装置在种植架的内侧和外侧均布满若干种植凹槽，使得种植架的两侧均能种植植物，空间利用率较高；而且在种植架内侧设置用于供水或营养液的螺旋形管道，利用毛细吸附装置输送到各种植槽内，由于毛细吸附装置的条形可挠折支架能在任意方向上弯曲,从而易于将水或营养液准确输送至各种植槽内以浇灌植物根茎。
作为优选，所述种植架的顶部和底部分别通过第一密闭隔光结构和第二密闭隔光结构封堵，所述种植架的侧面设置为第三密闭隔光结构；所述种植架的侧面还设有多条可透光的光带，所述各光带上分别设有百叶窗式活动连接的挡光装置；所述种植架的底部与外部大气相通，所述种植架的顶部和底部均设有至少一个可启闭的自动门。设置种植架的顶部、底部和侧面均密闭隔光，可在种植架内形成一个可控的密闭空间，然后在种植架的侧面设置光带和挡光装置，可调节该可控空间内的光照强度；在种植架的顶部和底部分别设置自动门，可调节种植架内的温度、湿度和气流；至此，实现了种植架内光照、温度、湿度、气流等环境生长因素的自动调控。
作为优选，所述第一密闭隔光结构、第二密闭隔光结构和第三密闭隔光结构，均是在钢筋框架上浇淋混凝土布而形成。混凝土布非常轻薄，浇淋前易于在框架上搭建，而浇淋后变硬，又具有较好的稳固性。
作为优选，所述种植架的高度大于2m。具有一定高度的种植架，在气体流通时具有烟囱效应，从而使气体流通更顺畅且分布更均匀，更有利于温度、湿度、气流的自动调节,并且这种气体流通是自动实现的,无需借助电能等外部能量,从而更有利于节能降耗。
作为优选，所述立架上方偏离转轴轴心处设有一电机，所述电机的输出轴与转轴平行且相距一段距离，所述电机的输出轴上设有第一齿轮，所述转轴的顶部设有第二齿轮，所述第一齿轮与第二齿轮通过皮带传动连接。将电机设置在转轴的侧面，利用设置在电机输出轴上的第一齿轮来拉动设置在转轴上的第二齿轮转动，由于转轴是受到侧面的切向力作用，相比直接在转轴中心处施力，更加省力。
作为优选，所述第一齿轮的直径小于第二齿轮的直径。该设置实际上起到减速的作用，因此节省了减速装置，成本更低，结构更简单。
作为优选，所述地面上且位于种植架的正下方设有环形轨道，所述种植架的底部均布有多个与环形轨道相配合的滚轮，当种植架围绕转轴转动时，底部的多个滚轮均在环形轨道限制的轨道上行驶。在种植架底部设置滚轮和环形轨道，可对种植架形成一定分布均匀的支撑力，从而能在转轴转动时，减少轴承的受力，因此可使整个种植架转动时受力分配更合理，运行更可靠。
作为优选，所述地面上且位于种植架的正下方设有环形轨道，所述环形轨道的下方与地面之间还设有多个支撑台，所述多个支撑台间隔设置且围成与环形轨道相一致的形状，所述种植架的底部均布有多个与环形轨道相配合的滚轮，当种植架围绕转轴转动时，底部的多个滚轮均在环形轨道限制的轨道上行驶。该设置既可方便在支撑台上设置轨道，又能利用支撑台之间的间隔使种植架的底部与外部大气相通，从而方便气体进入到种植架的底部。
作为优选，所述种植架包括同心设置且连接在一起的外种植架和内种植架，所述外种植架的内侧和外侧、以及内种植架的内侧和外侧均布满若干种植凹槽，所述内外种植架的夹层、以及内种植架内均设置螺旋形管道和毛细吸附装置。设置内外双层种植架，可使空间利用率更高，外种植架外侧可用于种植喜阳植物，外种植架内侧及内种植架内外侧可用于种植喜阴植物。
作为优选,所述种植架包括同心设置且连接在一起的外种植架和内种植架，所述外种植架的顶部和底部分别设置为第一密闭隔光结构和第二密闭隔光结构，所述外种植架的侧面设置为第三密闭隔光结构，所述光带设置在外种植架的侧面，所述自动门至少在内外种植架的夹层的顶部和底部、以及内种植架的顶部和底部均分别设置一个。该设置可在外种植架内形成一个可控的密闭空间，然后在外种植架的侧面设置光带和挡光装置，可调节该可控空间内的光照强度；在夹层和内种植架的顶部和底部分别设置自动门，可分别调节夹层和内种植架内的温度、湿度和气流；至此，实现了外种植架内光照、温度、湿度、气流等环境生长因素的自动调控，且夹层和内种植架内可独立调控。
作为优选，所述外种植架下方且位于支撑台所围成的空间内设有发酵室,所述发酵室内设有一储水的密闭容器,所述发酵室的顶部设有用于密封发酵室的上盖，所述上盖的四周边缘均布有若干第一出气孔，所述各第一出气孔分别通过向上延伸的第一管路攀附在外种植架的外侧壁上，所述第一管路的末端在到达外种植架的顶部时向下弯折一段距离，所述密闭容器上设有第二出气孔，所述第二出气孔通过第二管路后分别分成第一支路和第二支路伸入到内外种植架的夹层和内种植架内，所述第一支路和第二支路上均设有电磁阀。该设置可对发酵室内产生的沼气和热能分别进行引流，由于沼气成分较为复杂,将沼气引导到高处,可避免易燃易爆气体引起火灾,并且能将沼气中的CO2等有助于喜阳植物生长的气体导向外种植架的外侧壁,同时利用装水容器来存储发酵产生的热能,并将热能引入种植架内来调节种植架内的温度，发酵后的产物可作为作物种植的基质。
附图说明：
图1为现有旋转式立体种植装置的结构示意图；
图2为本发明旋转式立体种植装置的结构示意图；
图3为本发明种植架的内部结构示意图；
现有技术图中：1a-立架，2a-转轴，3a-种植架，4a-电机，5a-定位孔，6a-种植杯，7a-通孔，8a-储液箱，9a-潜水泵，10a-雾化喷嘴。
本发明图中：1-立架，2-转轴，3-种植架，4-种植凹槽，5-螺旋形管道，6-毛细吸附装置，7-可挠折支架，8-毛细条，9-第一密闭隔光结构，10-第二密闭隔光结构，11-第三密闭隔光结构，12-光带，13-挡光装置，14-自动门，15-电机，16-第一齿轮，17-第二齿轮，18-皮带，19-环形轨道，20-滚轮，21-支撑台，22-外种植架，23-内种植架，24-发酵室，25-第二管路，26-第一支路，27-第二支路，28-内外种植架的夹层，29-电磁阀，30-斜拉索结构，31-补光装置，32-储液箱，33-踩脚位，34-密闭容器，35-上盖，36-第一出气孔，37-第一管路，38-第一管路的末端，39-第二出气孔。
具体实施方式
下面结合附图，并结合实施例对本发明做进一步的说明。
实施例：
如图2、3所示，一种旋转式立体种植装置，包括用于固设在地面上的立架1、固设在立架1上的转轴2、以及套设在转轴2上的筒形的种植架3，所述种植架3的内侧和外侧均布满若干种植凹槽4，所述种植架3内沿轴向方向设有用于提供水或营养液的螺旋形管道5，螺旋形管道5可从设置在立架1顶部的储液箱32内获取水,所述螺旋形管道5上设有伸入到种植架3内侧和外侧的各种植槽内的毛细吸附装置6，用于将螺旋形管道5内的水或营养液吸附到种植架3内侧和外侧的各种植槽内且直达作物的根部,所述毛细吸附装置6包括条形可挠折支架7以及设置在支架7上的由高吸水性材料制成的毛细条8。
本发明旋转式立体种植装置在种植架3的内侧和外侧均布满若干种植凹槽4，使得种植架3的两侧均能种植植物，空间利用率较高；而且在种植架3内侧设置用于供水或营养液的螺旋形管道5，利用毛细吸附装置6输送到各种植槽内，由于毛细吸附装置6的条形可挠折支架7能在任意方向上弯曲,从而易于将水或营养液准确输送至各种植槽内以浇灌植物根茎。
作为优选，所述螺旋形管道5内还设有多个储水窝。该设置可使水流减缓，有利于储水和毛细吸附装置6充分吸水。
作为优选，所述种植架3的顶部和底部分别通过第一密闭隔光结构9和第二密闭隔光结构10封堵，所述种植架3的侧面设置为第三密闭隔光结构11；所述种植架3的侧面还设有多条可透光的光带12，所述各光带12上分别设有百叶窗式活动连接的挡光装置13；所述种植架3的底部与外部大气相通，所述种植架3的顶部和底部均设有至少一个可启闭的自动门14。设置种植架3的顶部、底部和侧面均密闭隔光，可在种植架3内形成一个可控的密闭空间，然后在种植架3的侧面设置光带12和挡光装置13，可调节该可控空间内的光照强度；在种植架3的顶部和底部分别设置自动门14，可调节种植架3内的温度、湿度和气流；至此，实现了种植架3内光照、温度、湿度、气流等环境生长因素的自动调控。
作为优选，所述第一密闭隔光结构9、第二密闭隔光结构10和第三密闭隔光结构11，均是在钢筋框架上浇淋混凝土布而形成。混凝土布非常轻薄，浇淋前易于在框架上搭建，而浇淋后变硬，又具有较好的稳固性。
作为优选，所述种植架3的高度大于2m。具有一定高度的种植架3，在气体流通时具有烟囱效应，从而使气体流通更顺畅且分布更均匀，更有利于温度、湿度、气流的自动调节,并且这种气体流通是自动实现的,无需借助电能等外部能量,从而更有利于节能降耗。
作为优选，所述立架1上方偏离转轴2轴心处设有一电机15，所述电机15的输出轴与转轴2平行且相距一段距离，所述电机15的输出轴上设有第一齿轮16，所述转轴2的顶部设有第二齿轮17，所述第一齿轮16与第二齿轮17通过皮带18传动连接，所述立架1上位于皮带18上方还可设置防雨防晒装置，以防止皮带18打滑、老化。将电机15设置在转轴2的侧面，利用设置在电机15输出轴上的第一齿轮16来拉动设置在转轴2上的第二齿轮17转动，由于转轴2是受到侧面的切向力作用，相比直接在转轴2中心处施力，更加省力。
作为优选，所述第一齿轮16的直径小于第二齿轮17的直径。该设置实际上起到减速的作用，因此节省了减速装置，成本更低，结构更简单。
作为优选，所述地面上且位于种植架3的正下方设有环形轨道19，所述种植架3的底部均布有多个与环形轨道19相配合的滚轮20，当种植架3围绕转轴2转动时，底部的多个滚轮20均在环形轨道19限制的轨道上行驶。在种植架3底部设置滚轮20和环形轨道19，可对种植架3形成一定分布均匀的支撑力，从而能在转轴2转动时，减少轴承的受力，因此可使整个种植架3转动时受力分配更合理，运行更可靠。
作为优选，所述地面上且位于种植架3的正下方设有环形轨道19，所述环形轨道19的下方与地面之间还设有多个支撑台21，所述多个支撑台21间隔设置且围成与环形轨道19相一致的形状，所述种植架3的底部均布有多个与环形轨道19相配合的滚轮20，当种植架3围绕转轴2转动时，底部的多个滚轮20均在环形轨道19限制的轨道上行驶。该设置既可方便在支撑台21上设置轨道，又能利用支撑台21之间的间隔使种植架3的底部与外部大气相通，从而方便气体进入到种植架3的底部。
作为优选，所述种植架3包括同心设置且连接在一起的外种植架22和内种植架23，所述外种植架22的内侧和外侧、以及内种植架23的内侧和外侧均布满若干种植凹槽4，所述内外种植架22,23的夹层28、以及内种植架23内均设置螺旋形管道5和毛细吸附装置6，图3为了显示更清楚，只示意了内种植架23内的螺旋形管道5和毛细吸附装置6。设置内外双层种植架3，可使空间利用率更高，外种植架22外侧可用于种植喜阳植物，外种植架22内侧及内种植架23内外侧可用于种植喜阴植物。
作为优选,所述种植架3包括同心设置且连接在一起的外种植架22和内种植架23，所述外种植架22的顶部和底部分别设置为第一密闭隔光结构9和第二密闭隔光结构10，所述外种植架22的侧面设置为第三密闭隔光结构11，所述光带12设置在外种植架22的侧面，所述自动门14至少在内外种植架22,23的夹层28的顶部和底部、以及内种植架23的顶部和底部均分别设置一个。该设置可在外种植架22内形成一个可控的密闭空间，然后在外种植架22的侧面设置光带12和挡光装置13，可调节该可控空间内的光照强度；在夹层28和内种植架23的顶部和底部分别设置自动门14，可分别调节夹层28和内种植架23内的温度、湿度和气流；至此，实现了外种植架22内光照、温度、湿度、气流等环境生长因素的自动调控，且夹层28和内种植架23内可独立调控。
作为优选，所述外种植架22下方且位于支撑台21所围成的空间内设有发酵室24,所述发酵室24内设有一储水的密闭容器34,所述发酵室24的顶部设有用于密封发酵室24的上盖35，所述上盖35的四周边缘均布有若干第一出气孔36，所述各第一出气孔36分别通过向上延伸的第一管路37攀附在外种植架22的外侧壁上，所述第一管路37的末端在到达外种植架22的顶部时向下弯折一段距离，一般向下弯折3-5CM,所述密闭容器34上设有第二出气孔39，所述第二出气孔39通过第二管路25后分别分成第一支路26和第二支路27伸入到内外种植架22,23的夹层28和内种植架23内，所述第一支路26和第二支路27上均设有电磁阀29。该设置可对发酵室24内产生的沼气和热能分别进行引流，由于沼气成分较为复杂,将沼气引导到高处,可避免易燃易爆气体引起火灾,并且能将沼气中的CO2等有助于喜阳植物生长的气体导向外种植架22的外侧壁,同时利用装水容器来存储发酵产生的热能,并将热能引入种植架内来调节种植架内的温度，发酵后的产物可作为作物种植的基质。
作为优选，所述立架1的两侧还设有斜拉索结构30。该设置可使立架1的结构更稳固。
作为优选，所述内外种植架22,23的夹层28内和/或内种植架23内设有补光装置31,补光装置31可以采用LED灯,也可以采用光导纤维、导光板等将外部光导入并均匀散射。设置补光装置31更有利于作物的生长，特别是针对不同生长阶段对光要求不同的作物，例如芽苗菜，其在发芽时需要阴暗的环境而在长叶时需要光，这样将芽苗菜种植在内种植架23内时，在长叶时就需要补光。
作为优选，所述种植架3的侧面设有进出门32。该设置可方便工作人员进入内部，尤其是在作物种植、采收之时；同时，打开门后，内部光线充足，便于操作。
作为优选，所述种植架3的内侧和外侧均设有若干踩脚位33，用于登高采收作物。该设置可方便采收作物。
本发明旋转式立体种植装置工作过程如下：
可在具有坡度的山地上设置多个台阶，将上述旋转式立体种植装置固定在各个台阶上，该旋转式立体种植装置内的种植物不是平面种植的，而是往高处生长的，从而使得占用的山地面积较小，空间利用率较高，并且将其种植在山坡上可以利用坡度，消除筒体高度带来的光照阴影问题，可有效消除各旋转式立体种植装置之间的挡光问题，因此在具有坡度的山地上种植效果更好。一般设置内种植架23直径1.8-2m，外种植架22直径3.5-4m，内种植架23和外种植架22的筒高均为4～5m，外种植架22的外侧种植喜阳植物，外种植架22的内侧和内种植架23的内外侧种植对阳光需求相对较少的植物，利用设置在外种植架22上的光带12和挡光装置13来调节光照。每间隔一段时间使内种植架23和外种植架22围绕转轴2转动一定的角度，在转轴2转动的同时种植架3底部的滚轮20会在环形轨道19上滚动并受到环形轨道19向上的支撑力，例如每隔2小时使内种植架23和外种植架22转动60度，这样使各个方位的喜阳植物都能均匀接收光照，并且转动过程中由于环形轨道19对种植架3底部的滚轮20的支撑而使转轴2轴承处的受力减小。通过设置在内外种植架22,23夹层28内和内种植架23内的具有储水窝的螺旋形管道5和毛细吸附装置6，对作物的根部补充水分或营养液。由于外种植架22以内的空间均是封闭的，可以分别控制打开内外种植架22,23的夹层28顶部和底部的自动门14、以及内种植架23顶部和底部自动门14，来对夹层28和内种植架23内的温度、湿度和气流分别进行控制。另外在外种植架22底部设置发酵室24，利用第一出气孔36和第一管路37将沼气向高处引流，这样可避免易燃易爆气体引起火灾,并且能将沼气中的CO2等有助于喜阳植物生长的气体导向外种植架22的外侧壁,同时利用装水容器来存储发酵产生的热能,并将热能引入种植架内进一步调节种植架内的温度。至此实现了光照、温度、湿度、水分、气流的自动调控，而这些调控的实现对电气设备依赖较少，非常有利于节能降耗。另外由于该装置是在野外作业的,可采用太阳能供电,所需部件包括太阳能电池板、充电控制器、蓄电池；还有该装置的各电气部件是利用必要的传感器和一主控制器进行控制的，各传感器分别测量温度、湿度、光照度、CO2浓度、气流流速等作物生长调节参数，主控制器为现有技术，包括的核心芯片可为单片机或DSP。

Claims (6)

1.一种旋转式立体种植装置，包括用于固设在地面上的立架（1）、固设在立架（1）上的转轴（2）、以及套设在转轴（2）上的筒形的种植架（3），其特征在于：所述种植架（3）的内侧和外侧均布满若干种植凹槽（4），所述种植架（3）内沿轴向方向设有用于提供水或营养液的螺旋形管道（5），所述螺旋形管道（5）上设有伸入到种植架（3）内侧和外侧的各种植槽内的毛细吸附装置（6），用于将螺旋形管道（5）内的水或营养液吸附到种植架（3）内侧和外侧的各种植槽内且直达作物的根部,所述毛细吸附装置（6）包括条形可挠折支架（7）以及设置在支架（7）上的由高吸水性材料制成的毛细条（8）；所述种植架（3）包括同心设置且连接在一起的外种植架（22）和内种植架（23），所述外种植架（22）的顶部和底部设置为第一密闭隔光结构（9）和第二密闭隔光结构（10），所述外种植架（22）的侧面设置为第三密闭隔光结构（11），所述外种植架（3）的侧面还设有多条可透光的光带（12），所述种植架（3）的底部与外部大气相通，所述种植架（3）的顶部和底部均设有至少一个可启闭的自动门（14），所述自动门（14）至少在内外种植架（22,23）的夹层（28）的顶部和底部、以及内种植架（23）的顶部和底部均分别设置一个；所述地面上且位于种植架（3）的正下方设有环形轨道（19），所述环形轨道（19）的下方与地面之间还设有多个支撑台（21），所述多个支撑台（21）间隔设置且围成与环形轨道（19）相一致的形状；所述外种植架（22）下方且位于支撑台（21）所围成的空间内设有发酵室（24）,所述发酵室（24）内设有一储水的密闭容器（34）,所述发酵室（24）的顶部设有用于密封发酵室（24）的上盖（35），所述上盖（35）的四周边缘均布有若干第一出气孔（36），所述各第一出气孔（36）分别通过向上延伸的第一管路（37）攀附在外种植架（22）的外侧壁上，所述第一管路（37）的末端在到达外种植架（22）的顶部时向下弯折一段距离，所述密闭容器（34）上设有第二出气孔（39），所述第二出气孔（39）通过第二管路（25）后分别分成第一支路（26）和第二支路（27）伸入到内外种植架（22,23）的夹层（28）和内种植架（23）内，所述第一支路（26）和第二支路（27）上均设有电磁阀（29）。
2.根据权利要求1所述的一种旋转式立体种植装置，其特征在于：所述种植架（3）的高度大于2m。
3.根据权利要求1所述的一种旋转式立体种植装置，其特征在于：所述立架（1）上方偏离转轴（2）轴心处设有一电机（15），所述电机（15）的输出轴与转轴（2）平行且相距一段距离，所述电机（15）的输出轴上设有第一齿轮（16），所述转轴（2）的顶部设有第二齿轮（17），所述第一齿轮（16）与第二齿轮（17）通过皮带（18）传动连接。
4.根据权利要求3所述的一种旋转式立体种植装置，其特征在于：所述第一齿轮（16）的直径小于第二齿轮（17）的直径。
5.根据权利要求1所述的一种旋转式立体种植装置，其特征在于：所述地面上且位于种架（3）的正下方设有环形轨道（19），所述种植架（3）的底部均布有多个与环形轨道（19）相配合的滚轮（20），当种植架（3）围绕转轴（2）转动时，底部的多个滚轮（20）均在环形轨道（19）限制的轨道上行驶。
6.根据权利要求1所述的一种旋转式立体种植装置，其特征在于：所述外种植架（22）的内侧和外侧、以及内种植架（23）的内侧和外侧均布满若干种植凹槽（4），所述内外种植架（22,23）的夹层（28）、以及内种植架（23）内均设置螺旋形管道（5）和毛细吸附装置（6）。
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