CN112238097A - 化学实验仪器清洗机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种化学实验仪器清洗机,涉及超声波清洗机领域,其技术方案要点是包括机箱、清洁桶和清洗篮以及超声波发生装置,所述机箱内设有非均匀加热系统,非均匀加热系统包括循环水装置、加热组件和冷却组件;所述循环水装置布置在所述清洁桶的侧边,所述加热组件和所述冷却组件布置在所述清洗篮直径方向上的两外侧;技术效果是对清洁桶内液体进行非均匀加热,使得超声波发生器引起的空化反应保持高度活跃,提高清洁力。

Description

化学实验仪器清洗机
技术领域
本发明涉及超声波清洗机领域,特别涉及一种化学实验仪器清洗机。
背景技术
超声波清洗机因为其清洁效果好,安全性更高等优点被广泛应用于各个领域中。其中,化学实验室内通常会使用超声波清洗机来清洗比色管、试管等实验中用到的小型实验仪器,去除内壁上残留的化学物质。
例如,目前公开号为CN108262305A的中国专利公开了一种台式超声波清洗机,它包括台式支架,所述台式支架左侧固定安装有超声波发生器,所述超声波发生器后端设置有散热风扇、保险丝和电源插口,所述超声波发生器前端设置有电源开关、控制按钮和数码显示屏,所述超声波发生器旁安装有顶部开口的清洗箱,所述清洗箱上放置有箱盖,所述清洗箱底部安装有超声波振盒并开有排水口,所述排水口连接排水管,所述排水管上安装有手动阀门,所述清洗箱内设置有可移动的清洗篮,所述清洗篮尺寸与所述超声波振盒尺寸对应,所述清洗篮两侧安装有拉手。
超声波是一种频率超过人听觉范围的20kHz以上的高频波。超声波发生器可以发生高频振荡信号,信号通过换能器转换成高频机械振荡而传播到清洗溶剂中,使液体流动而产生数以万计的微小气泡。这些气泡在超声波纵向传播的负压区形成、生长,而在正压区,当声压达到一定值时,气泡迅速增大,然后突然闭合,并在气泡闭合时产生冲击波,在其周围产生上千个大气压,即空化效应。这种气压能够破坏不溶性污物而使他们分散于清洗液中。溶液的温度对空化效应的效果有重要影响,温度越高,空化就越容易发生,但空化强度较低,反之,温度较低时,空话强度较高但空化不容易发生。
这种台式超声波清洗机虽然可以利用超声波将容器内壁的不溶性化学颗粒振荡下来,但是不能满足超声波引起的空化效应活跃所需的温度条件,无法保证空化效应在清洗过程中的活跃程度,清洗效果差。
发明内容
本发明的目的是提供一种化学实验仪器清洗机,其具有温度控制精准、清洗效果好的优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的:一种化学实验仪器清洗机,包括机箱、设于机箱内的清洁桶和清洗篮以及超声波发生装置,机箱本体为腔室结构,清洁桶嵌设至机箱内部,清洗篮的形状与清洁桶相适配,且位于清洁桶的内部;机箱内设有非均匀加热系统,非均匀加热系统包括循环水装置、加热组件和冷却组件;循环水装置布置在所述清洁桶的侧边,加热组件和冷却组件布置在清洗篮直径方向上的两外侧;循环水装置包括导管、循环水源和动力装置;加热组件包括设置在导管外圈的电发热部件和电源;导管位于所述电发热部件位置处设有密封的防水卷材,该处的电连接采用防水加热线连接。冷却组件包括设置在导管外圈的冷却管和冷源。
通过采用上述技术方案,超声波发生器发射的高频信号通过换能器转换为高频振荡,在清洗液中发生空化现象,待洗的实验仪器内残留的不溶性化学物质由于振荡均匀分散到器材内部的清洗液中。同时,对清洁桶采取非均匀的加热方式,使得清洁桶内液体由高到低产生一定的温度差;由于超声波在水中的空化反应难易程度与温度成正向相关,反应强度与温度成逆向相关,采用这种非均匀的加热方式,温度较高一侧的液体空化反应更容易发生,频率较高,随着温度的慢慢降低,液体的空化反应频率慢慢降低,但反应强度慢慢增大,又由于液体之间存在流动和热量传递,使得整个清洁桶内的液体产生的空化反应呈动态变化的过程,慢慢趋向于反应难易程度和反应强度的动态平衡,加强超声波清洁的效果。
进一步设置:循环水源设于机箱的外侧,导管的进水通道以及出水通道与循环水源连接,导管延伸至清洁桶内部的本体呈U型设置。
通过采用上述技术方案,循环水源设于机箱的外侧,可以方便水源的拆卸,导管的U型设置可以使得导管上的加热组件和冷却组件与清洁桶内液体的接触面更大,加热、冷却效果更好。
进一步设置:导管上包覆有导热垫圈,螺旋缠绕在导热垫圈上。电发热部件和导热垫圈均被包覆在防水卷材内。
通过采用上述技术方案,防水卷材的设置能够保护电热发部件不会因进水而发生短路,保证清洁过程的安全性。
进一步设置:冷源为外接冷源,外接冷源为实验室常用的液氮制冷机。
通过采用上述技术方案,利用实验室的常用的冷源,达到快速冷却的目的,方便快捷。
进一步设置:清洁桶的顶部的内边沿设有导轨,清洗篮通过端面轴承旋转连接于导轨上。机箱的顶部设有箱盖;箱盖上设有传动机构,传动机构包括设于清洗篮顶部的呈锯齿状的槽型结构,槽型结构呈环形设置且槽口竖直朝上;箱盖上设有与传动机构联动且嵌设至槽型结构上的联动件,联动件具有与槽型结构契合的锯齿结构,锯齿结构与槽型结构之间呈啮合关系。箱盖上设有驱动装置。传动机构为行星齿轮组,联动件设于行星齿轮组的齿圈上,驱动装置为微型电机,微型电机的主动轴作用至行星齿轮组的太阳轮上。
通过采用上述技术方案,清洗篮在驱动装置以及传动机构的作用下沿清洁桶缓慢旋转,一方面使得待洗的实验仪器受热均匀,防止发生精度变化,另一方面,加强了清洁桶内液体的流动性,待洗仪器内的化学物质残留更容易被排出。
进一步设置:清洁桶的底部设置有排水管,排水管本体穿至机箱的外侧,且排水管上设有电池阀。
通过采用上述技术方案,超声波发生装置关闭后,自动打开电磁阀,将排水管打开,及时将清洗液排出,防止二次污染。
进一步设置:清洁桶的内壁两侧均设有冲洗管,冲洗管位于清洁桶的内部设有喷头,机箱外接有冲洗水源,冲洗管与冲洗水源连接。
通过采用上述技术方案,对待洗实验仪器做进一步的清洁,确保清洁效果良好。
本发明的另一目的是提供一种化学实验仪器的清洗方法,其具有良好的清洗效果。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的:
一种化学实验仪器清洗方法,其特征在于,包括以下步骤:
S01,打开箱盖,将待洗实验仪器放入清洗篮内,向清洗桶内加入清洗液;
S02,通过控制面板设定非均匀加热系统的加热范围;
S03,通过控制面板手动开启驱动装置,清洗篮沿环型导轨旋转;
S04,通过控制面板手动打开非均匀加热系统,对清洁桶中清洗液作非均匀加热;
S05,通过控制面板手动开启超声波发生装置,向清洗液中发出高频振动,产生空化效应,清洁待洗的实验仪器;
S06,手动关闭超声波发生装置及非均匀加热系统,关闭时,自动打开电磁阀,将排水管打开,将清洗液排出;
S07,手动打开外接冲洗水源,喷头发出细小的超纯水水流,对待洗的实验器材做进一步清洁;
S08,手动关闭冲洗水源,再关闭驱动装置,在驱动装置关闭后电磁阀自动关闭,清洗结束;
综上所述,本发明具有以下有益效果:
超声波清洗过程中,非均匀的加热方式使得清洁桶内不同位置的温度不同,呈现出一定的温度差,使得整个清洁桶内的液体产生的空化反应呈动态变化的过程,慢慢趋向于反应难易程度和反应强度的动态平衡,整个清洗状态下,空化反应始终处于高度活跃的状态,加强超声波的清洁效果。
超声波清洗结束后,排水管及时将清洗液排出,防止二次污染。
清洗液完全排出后,喷头对待洗的实验仪器进行二次清洁,确保清洁效果。
附图说明
图1是第一种优选实施方式下化学实验仪器清洗机的整体结构示意图;
图2是化学实验仪器清洗机的箱盖和清洗篮的结构示意图;
图3是化学实验仪器清洗机的清洁桶的结构示意图;
图4是化学实验仪器清洗机的A处的结构示意图。
图中, 1、机箱;2、箱盖;3、清洁桶;4、支撑柱;5、清洗篮;6、超声波发生装置; 7、循环水装置;8、加热组件;9、冷却组件;10、非均匀加热系统;11、透气孔;12、导轨;13、传动机构;14、驱动装置;15、联动件;16、端面轴承;17、控制面板; 18、电控箱;19、电磁阀;20、排水管; 21、冲洗管;22、冲洗水源;23、喷头;24、卡槽;25、把手; 26、槽型结构;27、锯齿结构;28、齿圈;29、太阳轮;
701、导管;702、循环水源;703、动力装置;704、进水通道;705、出水通道;
801、电发热部件;802、电源;803、防水卷材;804、导热垫圈;
901、冷却管;902、冷源;
1301、齿圈;1302、太阳轮。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
第一种优选实施方式:
一种化学实验仪器清洗机,
如图1所示,包括机箱1和箱盖2。机箱1本体为腔室结构,箱盖2位于机箱1的上方,且与机箱1形成密闭空间。当打开箱盖2时,密闭空间可放置待洗的实验仪器。
如图2和图3所示,机箱1内部向下嵌有清洁桶3,清洁桶3本体为圆桶状结构,清洁桶3的底面设有支撑柱4,支撑柱4与机箱1底部焊接,使得清洁桶3与支撑柱4之间形成空腔结构。
清洁桶3的内部设有清洗篮5,清洗篮5的形状与清洁桶3相适配,清洗篮5的侧面设有若干个大小均匀的透气孔11。清洁桶3的顶部的内边沿设有导轨12,清洗篮5通过端面轴承16旋转连接于导轨12上,清洗篮5可在清洁桶3上自转。
箱盖2上设有联动清洗篮5旋转的传动机构13和给传动机构13提供动力的驱动装置14。传动机构13包括设于清洗篮5顶部的呈锯齿状的槽型结构26,槽型结构26呈环形设置且槽口竖直朝上。箱盖2上还设有由传动机构13联动且嵌设至槽型结构26上带动清洗篮5旋转的联动件15,联动件15具有与槽型结构26契合的锯齿结构27。传动机构13为行星齿轮组,联动件15设于行星齿轮组的齿圈1301上,驱动装置14为微型电机,微型电机的主动轴作用至行星齿轮组的太阳轮1302上。微型电机转动时,带动传动机构13运行,并使得联动件15带动清洗篮5自转。行星齿轮组可一定程度上形成降速效果,确保清洗篮5转速较慢,保护待洗仪器。
联动件15、传动机构13和驱动装置14均安装在箱盖2的内侧,可独立拆装,盖合时,联动件15上的锯齿结构27与清洗篮5上的槽型结构26契合形成啮合关系,打开箱盖2后,两者解除啮合状态。
本实施例中,将驱动装置14设置在箱盖2上,可以避免驱动装置14被液体浸泡发生短路,保证操作的安全性。
如图1所示,机箱1配套上设有电控箱18,机箱1侧面外壁嵌有控制面板17。电控箱18和控制面板17与驱动装置14呈电信号连接关系。通过控制面板17独立控制驱动装置14启闭。
如图2和图3所示,机箱1的底部与清洁桶3之间存在空腔结构,空腔结构内设有超声波发生装置6,超声波发生装置6的位置位于机箱1的底部,且外宽小于清洁桶3的桶径,使得超声波发生装置6的作用范围限制在清洁桶3内部。
超声波发生装置6包括超声波发生器和换能器,超声波发生器的信号发射端与换能器的接受端抵接。超声波发生装置6开启后,超声波发生器发射出高频信号,同时不断改变声压最小值所在的地方,即采用扫频的方式发射高频信号;换能器将超声波发生器发出的高频信号转换成高频的机械振荡,然后传播到清洗溶剂中,在清洗溶剂中引起空化反应,开始清洁,将待洗的实验仪器内壁残留的不溶性化学物质颗粒振荡脱落,均匀分散在实验仪器内部液体中。超声波发生器选取扫频的发射方式,能够有效避免驻波的形成,使清洗更加均匀。在超声波清洗的过程中,可由控制面板17开始微驱动装置14,使得清洗篮5沿导轨12缓慢旋转,清洗篮5在转动过程中会带动篮内液体的流动,加强待洗的实验仪器内部与外部的液体交换,使被振荡下来的化学残留能更好的排出仪器,避免再次附着到实验仪器上。
温度是超声波引起的空化反应效果的重要影响因素之一,清洗温度升高时, 对空化的产生有利, 但是温度过高会使气泡中的蒸气压增大, 空化强度会降低;同时,根据所选取清洗液的不同,空化活跃时的温度也不相同。因而,设置非均匀加热系统10及时调整温度在超声波清洁过程中是十分必要的。
如图3和图4所示,机箱1内设有给清洁桶3内部的清洗液提供热能的非均匀加热系统10,非均匀加热系统10包括布置在清洁桶3侧边的循环水装置7、分别给不同位置的循环水装置7加热或制冷的加热组件8和冷却组件9,加热组件8和冷却组件9布置在清洗篮5直径方向上的两外侧。
循环水装置7包括布置在清洁桶3内外侧的导管701、与导管701相通的循环水源702和驱动循环水源702的动力装置703,循环水源702为水箱,水箱设于机箱1的外侧,动力装置703为水泵,导管701的进水通道704以及出水通道705连接至水箱内水泵上。导管701为钢管,且延伸至清洁桶3内部的本体呈U型设置。
加热组件8包括设置在导管701外圈的电发热部件801和提供电热的电源802,电源802与电控箱电连接。导热垫圈804包覆在导管701上,电发热部件801为电阻丝,螺旋缠绕在导热垫圈804上。导管701位于电发热部件801位置处设有密封电阻丝和导热垫圈804的防水卷材803,该处的电连接采用防水加热线连接。
冷却组件9包括设置在导管701外圈的冷却管901和给冷却管901提供冷却介质的外接冷源902,外接冷源902为实验室常用的液氮制冷机。
本实施例通过非均匀加热系统10提供非均匀加热的方式:
清洗开始前,根据清洗液的不同设定非均匀加热系统10的加热范围,然后开启动力装置703。循环水流经加热组件8时,加热组件8对循环水加热至设定的最高温度,循环水流经至冷却组件9时,冷却逐渐对循环水进行冷却使循环水的温度降低至设定的最低温度。清洗篮5内靠近加热组件8一侧的液体由于水的传热原理被加热,清洗篮5内靠近;冷却组件9一侧的液体被冷却,液体受到不均匀加热,呈现出一定的温度差。由于超声波在水中的空化反应难易程度与温度成正向相关,反应强度与温度成逆向相关,采用这种非均匀的加热方式,温度较高一侧的液体空化反应更容易发生,频率较高,随着温度的慢慢降低,液体的空化反应频率慢慢降低,但反应强度慢慢增大,又由于液体之间存在流动和热量传递,使得整个清洁桶3内的液体产生的空化反应呈动态变化的过程,慢慢趋向于反应难易程度和反应强度的动态平衡,加强超声波清洁的效果。
在非均匀加热系统10对清洁桶3内液体进行非均匀加热的过程中,可由控制面板17开始驱动装置14,清洗篮5沿导轨12缓慢旋转,使得待洗的实验仪器在清洁过程中均匀受热,避免因受热不均匀而产生的精度变化和安全隐患。
如图1和图3所示,清洁桶3的底部的设置有排水管20,排水管20本体穿至机箱1外侧,且排水管20上设有电池阀,电磁阀19和电控箱18电信号连接,由电控箱18控制电磁阀19的启闭。当超声波发生装置6停止运行后,由电控箱18控制电磁阀19的开启,及时将清洗液排出至实验室的水槽内,避免二次污染。
清洁桶3的内壁两侧均设有冲洗管21,冲洗管21与连接至机箱1外侧外接实验室的冲洗水源22,实验室的冲洗水源22为纯净水或超纯水。冲洗管21位于清洁桶3的内部设有喷头23。排水管20将清洗液排出后,手动打开冲洗水源22,此时排水管20保持打开状态。喷头23进一步冲刷待洗的实验仪器的内壁,将实验仪器内残留液体带出,喷头23的冲刷结束后,排水管20关闭。此时,完整的清洗流程结束。本次冲刷过程确保实验仪器内残留的不溶性化学物质完全排出仪器外,加强清洁力。
如图1所示,机箱1的侧面固设有卡槽24,方便机箱1移动;箱盖2的顶部固设有把手25,方便箱盖2拿取。
需要清洗时,打开箱盖2,将待洗的实验仪器放入清洗篮5内,向清洗篮5内加入清洗液,关上箱盖2;同时,设置本次清洗的加热温度范围。
清洗过程中,超声波发生装置6将高频振荡传递到液体中,产生空化反应,清洁实验仪器;同时,通过控制面板17开启驱动装置14,驱动装置14转动时,带动传动机构13运行,并使得联动件15带动清洗篮5自转,促进清洗篮5内液体的流动,及时将振荡脱落的化学残留排出仪器内部;
清洁过程中,非均匀加热系统10根据设置的最佳温度范围对液体进行非均匀加热和冷却,加强清洁力;
超声波清洗完毕后,电磁阀19打开,将清洗液排出;此时,冲洗管21开启,发射细小的水流对化学仪器进行二次清洁及后续的润洗。冲洗管21关闭后,电池阀关闭。
第二种实施方式:一种化学实验仪器清洗方法,包括以下步骤:
本实施例以纯净水做清洗液为例。
S01:打开箱盖2,将待洗实验仪器放入清洗篮5内,选取纯净水作为清洗液,再向清洗桶内加入纯净水;
S02:通过控制面板17设定非均匀加热系统10的加热范围,将加热组件8温度设定为100℃,使通过加热组件8后的循环水的温度为100℃,将冷却组件9的温度设定为-20℃,使通过冷却组件9后的循环水的温度降低至5℃~10℃;
S03:通过控制面板17手动开启电机,清洗篮5沿环型导轨12旋转;
S04:通过控制面板17手动打开非均匀加热系统10,加热系统预热1~2分钟,对清洁桶3中纯净水作非均匀加热;此状态下,桶内液体靠近加热组件8一侧温度为55℃~65℃,靠近冷却组件9一侧的温度为15℃~25℃,中间部分的液体温度在区间内浮动;
S05:通过控制面板17手动开启超声波发生装置6,向清洗液中发出高频振动,产生空化效应,清洁待洗的实验仪器,将实验仪器内壁残留的化学物质通过振荡均匀分散在纯净水中;
S06:手动关闭超声波发生装置6及非均匀加热系统10,关闭时,自动打开电磁阀19,将排水管20打开,将纯净水排出;
S07:手动打开外接冲洗水源22,喷头23发出细小的超纯水水流,对待洗的实验器材做进一步清洁和润洗;
S08:手动关闭冲洗水源22,再关闭驱动装置14,在驱动装置14关闭后电磁阀19自动关闭,清洗结束。
上述的实施例仅仅是对本发明的解释,其并不是对本发明的限制,本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改,但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种化学实验仪器清洗机,包括机箱(1)、设于机箱(1)内的清洁桶(3)和清洗篮(5)以及超声波发生装置(6),所述机箱(1)本体为腔室结构,所述清洁桶(3)嵌设至所述机箱(1)内部,所述清洗篮(5)的形状与所述清洁桶(3)相适配,且位于所述清洁桶(3)的内部;其特征在于:所述机箱(1)内设有非均匀加热系统(10),非均匀加热系统(10)包括循环水装置(7)、加热组件(8)和冷却组件(9);所述循环水装置(7)布置在所述清洁桶(3)的侧边,所述加热组件(8)和所述冷却组件(9)布置在所述清洗篮(5)直径方向上的两外侧;所述循环水装置(7)包括导管(701)、循环水源(702)和动力装置(703); 所述加热组件(8)包括设置在导管(701)外圈的电发热部件(801)和电源(802);所述导管(701)位于所述电发热部件(801)位置处设有密封的防水卷材(803),该处的电连接采用防水加热线连接;所述冷却组件(9)包括设置在所述导管(701)外圈的冷却管(901)和冷源(902)。
2.根据权利要求1所述的化学实验仪器清洗机,其特征在于:所述循环水源(702)设于所述机箱(1)的外侧,所述导管(701)的进水通道(704)以及出水通道(705)与所述循环水源(702)连接,所述导管(701)延伸至所述清洁桶(3)内部的本体呈U型设置。
3.根据权利要求1所述的化学实验仪器清洗机,其特征在于:所述导管(701)上包覆有导热垫圈(804),螺旋缠绕在导热垫圈(804)上;所述电发热部件(801)和所述导热垫圈(804)均被包覆在所述防水卷材(803)内。
4.根据权利要求1所述的化学实验仪器清洗机,其特征在于:所述冷源(902)为外接冷源(902),外接冷源(902)为实验室常用的液氮制冷机。
5.根据权利要求1所述的化学实验仪器清洗机,其特征在于: 所述清洁桶(3)的顶部的内边沿设有导轨(12),所述清洗篮(5)通过端面轴承(16)旋转连接于所述导轨(12)上;所述机箱(1)的顶部设有箱盖(2);所述箱盖(2)上设有传动机构(13),传动机构(13)包括设于所述清洗篮(5)顶部的呈锯齿状的槽型结构(26),槽型结构(26)呈环形设置且槽口竖直朝上;所述箱盖(2)上设有与所述传动机构(13)联动且嵌设至所述槽型结构(26)上的联动件(15),联动件(15)具有与所述槽型结构(26)契合的锯齿结构(27),所述锯齿结构(27)与所述槽型结构(26)之间呈啮合关系;所述箱盖(2)上设有驱动装置(14),驱动装置(14)作用至所述传动机构(13)上。
6.根据权利要求5所述的化学实验仪器清洗机,其特征在于: 所述传动机构(13)为行星齿轮组,所述联动件(15)设于行星齿轮组的齿圈(1301)上,所述驱动装置(14)为微型电机,微型电机的主动轴作用至行星齿轮组的太阳轮(1302)上。
7.根据权利要求1所述的化学实验仪器清洗机,其特征在于:所述清洁桶(3)的内壁两侧均设有冲洗管(21),冲洗管(21)位于所述清洁桶(3)的内部设有喷头(23),所述机箱(1)外接有冲洗水源(22),冲洗管(21)与所述冲洗水源(22)连接。
8.根据权利要求1所述的化学实验仪器清洗机,其特征在于:所述清洁桶(3)的底部设置有排水管(20),排水管(20)本体穿至所述机箱(1)的外侧,且所述排水管(20)上设有电池阀。
9.根据权利要求1所述的化学实验仪器清洗机,其特征在于: 所述清洁桶(3)的底面设有支撑柱(4),所述清洁桶(3)与所述支撑柱(4)之间形成空腔结构,所述超声波发生装置(6)位于空腔结构内作用至所述清洁桶(3)内。
10.一种化学实验仪器清洗方法,其特征在于,包括以下步骤:
S01,打开箱盖(2),将待洗实验仪器放入清洗篮(5)内,向清洗桶内加入清洗液;
S02,通过控制面板(17)设定非均匀加热系统(10)的加热范围;
S03,通过控制面板(17)手动开启驱动装置(14),清洗篮(5)沿环型导轨(12)旋转;
S04,通过控制面板(17)手动打开非均匀加热系统(10),对清洁桶(3)中清洗液作非均匀加热;
S05,通过控制面板(17)手动开启超声波发生装置(6),向清洗液中发出高频振动,产生空化效应,清洁待洗的实验仪器;
S06,手动关闭超声波发生装置(6)及非均匀加热系统(10),关闭时,自动打开电磁阀(19),将排水管(20)打开,将清洗液排出;
S07,手动打开外接冲洗水源(22),喷头(23)发出细小的超纯水水流,对待洗的实验器材做进一步清洁;
S08,手动关闭冲洗水源(22),再关闭驱动装置(14),在驱动装置(14)关闭后电磁阀(19)自动关闭,清洗结束。
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