CN113055053A - 一种防泄密的电力线载波通信阻断设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防泄密的电力线载波通信阻断设备,包括壳体,所述壳体上设有电源输入端子、电源输出端子、风扇和波导通风窗,所述壳体内设有通信阻断模组、集成控制板、第一接线盒、第二接线盒、电源模块和空气开关断路器;第一接线盒的输入端通过空气开关断路器与电源输入端子连接,第一接线盒的输出端分别与通信阻断模组的输入端和电源模块连接,通信阻断模组的输出端通过第二接线盒与电源输出端子连接;集成控制板上集成有MCU处理模块和温度传感器,MCU处理模块通过温度传感器控制风扇的启停。本发明能够对可能的利用电力线载波通信作为隐蔽通信信道进行技术窃密、泄密以及通过电磁辐射由电力线传导泄密的行为进行有效防护。
Description
技术领域
本发明涉及信息安全技术领域,尤其涉及一种防泄密的电力线载波通信阻断设备。
背景技术
电力线载波通讯技术自上世纪20年代出现至今,已有近百年的发展历史。世界多个国家都为电力线载波通信制定了各自的频率范围,国际上也制定了多种电力线载波通信的技术标准和规范。
电力线载波通信的载波频率范围在不同国家、不同地区并不一样,其覆盖范围非常广泛:美国为50kHz-450kHz,欧洲为3kHz-148.5kHz(95kHz以下用于接入通信,95kHz以上用于户内通信),中国为3kHz-500kHz,IEC61000-3-8规定的是3kHz-500kHz。宽带电力载波通信,各国也不一样,在美国为 4MHz-20MHz(HomePlug1.0版),主要用于户内。欧洲ETSI规定为1.6MHz-10MHz(接入通信)和10MHz-30MHz(户内通信),而欧盟CENELEC标准分界点为13MHz。
近些年,电力线载波通信技术日趋成熟,该技术已经开始应用于工业控制、智能电网、智能家居、宽带上网等许多领域。我们在为电力线载波通信技术进步和电力网潜在的巨大应用商业价值鼓舞的同时,也必须对其给与之相连接的所有信息系统所带来的潜在信息安全威胁给予足够的重视,电力线已经成为除互联网之外另一条直接可以接入这些信息系统的通讯通道。
一般来说,通过电力线进行信息窃取和实施信息系统攻击有三大途径:一是用户通过电力线上网,黑客只要通过在随处任意暴露电力线的任意点接入电力线载波信号的监测设备,就能轻而易举地获取电力线上传输的用户上网数据信息,比起透过互联网线进行信息获取要更加容易,并且不易被别人发现。二是黑客完全有可能在许多信息系统中预埋具有电力载波通信功能的电路或芯片,只要这些系统在使用的时候插入电源插座由电网供电,就会为黑客提供一条通过电力线获取机密信息的物理通讯通道。同时,也会为他们提供一条通过电力线攻击连接在电力线上设备的物理途径。三是信息系统在运行过程产生的电磁信息耦合进入电力线,这些泄漏的电磁信号既可能通过电力线向空间无线辐射传到,也可能通过电力线耦合传导到电力线网络,黑客可以通过对这些在电力线上传导的电磁信号进行获取、分析,就可还原信息系统所处理的机密信息。国际已经有采用这三种途径成功实施信息窃取和远程攻击的许多成功案例。
由此可以看出,随着电力线载波通信技术的发展,电力线网络已经成为除计算机网络之外的另外一条非常隐蔽的信息泄密和网络攻击的重要通道,对信息安全的威胁不容低估。为此,有必要研发新技术以解决该技术问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述技术问题,提供了一种防泄密的电力线载波通信阻断设备,本发明能够对可能的利用电力线载波通信作为隐蔽通信信道进行技术窃密、泄密以及通过电磁辐射由电力线传导泄密的行为进行有效防护。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:
一种防泄密的电力线载波通信阻断设备,其特征在于:包括壳体,所述壳体上设有电源输入端子、电源输出端子、风扇和波导通风窗,所述壳体内设有通信阻断模组、集成控制板、第一接线盒、第二接线盒、电源模块和空气开关断路器;第一接线盒的输入端通过空气开关断路器与电源输入端子连接,第一接线盒的输出端分别与通信阻断模组的输入端和电源模块连接,通信阻断模组的输出端通过第二接线盒与电源输出端子连接,通信阻断模组用于阻断电力线中的载波通信;电源模块分别为集成控制板和风扇供电,集成控制板上集成有MCU处理模块和温度传感器,MCU处理模块通过温度传感器控制风扇的启停。
所述通信阻断模组包括多个并联的PLC通信阻断模块。
所述PLC通信阻断模块的功率为2500W。
所述PLC通信阻断模块包括第一级LC滤波电路、第二级RC滤波电路、第三级LC滤波电路和参考电平GND;其中,所述第一级LC滤波电路与第一接线盒连接,用于对电源进行低频滤波处理,同时抑制电源中的差模噪声干扰、共模噪声干扰以及阻断PLC窄带通信信号;所述第二级RC滤波电路与第一级LC滤波电路连接,用于对电源进行滤波处理,同时提高滤波阻带频率并增大带宽;所述第三级LC滤波电路分别与第二级RC滤波电路和第二接线盒连接,用于对电源进行滤波处理,同时抑制电源中的差模噪声干扰、共模噪声干扰以及阻断PLC宽带通信信号;所述参考电平GND与第二级RC滤波电路连接。
所述第一级LC滤波电路包括信号输入端L、信号输入端N、压敏电阻RZ1、环形共模电感L1、环形共模电感L2、安规电容CX1、安规电容CX2、安规电容CX3和环形共模电感L5;
所述第二级RC滤波电路包括电阻R1、高压电容CY1和高压电容CY2;
所述第三级LC滤波电路L6、环形共模电感L3、环形共模电感L4、安规电容CX4、安规电容CX5、信号输出端L_OUT和信号输出端N_OUT;
其中,压敏电阻RZ1的引脚一和引脚二分别与信号输入端L和信号输入端N相连;安规电容CX1的引脚一、压敏电阻RZ1的引脚一和环形共模电感L2的引脚一连接到一起;安规电容CX1的引脚二、压敏电阻RZ1的引脚二和环形共模电感L1的引脚二连接到一起;环形共模电感L1的引脚二、安规电容CX2的引脚二和环形共模电感L5的引脚二连接到一起;环形共模电感L2的引脚二、安规电容CX2的引脚一和环形共模电感L5的引脚一连接到一起;环形共模电感L5的引脚三、安规电容CX3的引脚一、电阻R1的引脚一、环形共模电感L6的引脚一和高压电容CY2的引脚一连接到一起;环形共模电感L5的引脚四、安规电容CX3的引脚二、电阻R1的引脚二、环形共模电感L6的引脚二和高压电容CY1的引脚一连接到一起;高压电容CY1的引脚一和高压电容CY2的引脚二均与参考电平GND相连;环形共模电感L6的引脚三、安规电容CX4的引脚一和环形共模电感L4的引脚一连接到一起;环形共模电感L6的引脚四、安规电容CX4的引脚二和环形共模电感L3的引脚一连接到一起;环形共模电感L4的引脚二和安规电容CX5的引脚一连接到一起;环形共模电感L3的引脚二和安规电容CX5的引脚二连接到一起;安规电容CX5的引脚一和信号输出端L_OUT连接到一起;安规电容CX5的引脚二和信号输出端N_OUT连接到一起。
所述集成控制板上还集成有电压感应器、电流感应器和功率采集器,MCU处理模块通过电压感应器、电流感应器和功率采集器分别采集通信阻断模组输出端的电压信息、电流信息和功率信息。
所述壳体内还设有显示板,所述壳体上设有钮子开关和变光指示灯,显示板分别与变光指示灯和集成控制板连接,钮子开关分别与集成控制板和显示板连接。
所述壳体上设有安装孔、断路器罩和把手,安装孔与空气开关断路器相对应,供空气开关断路器的开关部伸出;断路器罩设置在安装孔处,用于罩住空气开关断路器的开关部。
采用本发明的优点在于:
1、本发明在实际使用时连接在输入电源与待保护设备之间,其通过设置在壳体内的通信阻断模组能够有效阻断电力线载波通信,从而对可能的利用电力线载波通信作为隐蔽通信信道进行技术窃密、泄密以及通过电磁辐射由电力线传导泄密的行为进行有效防护,有效地提高了设备的使用安全性。另外,本发明中的各部件均安装在一个壳体内,具有结构简单、体积较小、便于操作等优点。
2、本发明采用多个PLC通信阻断模块并联构成通信阻断模组,该结构不仅能够实现更大频段的PLC通信阻断,还能够大幅度提高额定输出功率。
3、本发明将PLC通信阻断模块的功率设为2500W,通过设置不同个数的PLC通信阻断模块的组合,能够得到不同功率的阻断设备,因而能够对各种不同功率的设备进行保护。
4、本发明主要采用三级滤波电路构成PLC通信阻断模块,其中,对于第一级LC滤波电路来说,环形共模电感L1和环形共模电感L2是为了抑制电源中的差模噪声干扰,同时阻断PLC窄带通信信号。环形共模电感L5为共模扼流圈,由于共模扼流圈的两个线圈绕向一致,当电源输入电流流过共模扼流圈时,所产生的磁场可以互相抵消,不会引起磁芯的饱和。因此,它可使用导磁率高的磁芯。环形共模电感L5对共模噪声来说,相当于一个很大电感量的电感,故它能有效地抑制共模噪声干扰。RZ1为并联电容的放电电阻。共模扼流圈两端并联的安规电容CX1、安规电容CX2和安规电容CX3对差模噪声起抑制作用。
对于第二级RC滤波电路来说,电阻R1、高压电容CY1和高压电容CY2构成了第二级Π型RC滤波器结构,电路中的高压电容CY1、高压电容CY2是两只滤波电容,电阻Rl是滤波电阻,该级滤波电路能够有效提高滤波阻带频率,以便于增大可防护的带宽。
对于第三级LC滤波电路来说,环形共模电感L3和环形共模电感L4是为了抑制电源中的差模噪声干扰以及进一步阻断PLC宽带通信信号。环形共模电感L6为共模扼流圈,由于共模扼流圈的两个线圈绕向一致,当电源输入电流流过共模扼流圈时,所产生的磁场可以互相抵消,不会引起磁芯的饱和。因此,它可使用导磁率高的磁芯。共模扼流圈两端并联的安规电容CX4和安规电容CX5对差模噪声起抑制作用。
基于上述三级滤波电路,能够对电源进行滤波处理,同时能够抑制电源中的差模噪声干扰和共模噪声干扰,有效地阻断了电源中的载波通信信号和电磁辐射传导的信号。又由于电感对低频信号的阻抗很低,信号的频率越高,则电感的阻抗则越高。因此通过多级滤波器结构的设计,能够阻断更大频段的PLC通信。
5、本发明通过集成的电压感应器、电流感应器和功率采集器能够分别采集通信阻断模组输出端的电压信息、电流信息和功率信息。其优点在于能够对阻断后的电源信息和设备运行状态进行实时监测,有利于进一步提高设备的使用安全性。
6、本发明通过变光指示灯能够实时地将集成控制板检测到的电源信息显示出来,更便于人们直观观察及采集相应处理措施。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明中PLC通信阻断模块的电路图。
图中标记为:1、盖板,2、右侧板,3、前面板,4、底板,5、左侧板,6、后面板,7、断路器罩,8、断路器安装件,9、灯板安装件,10、电源模块,11、第一接线盒,12、第二接线盒,13、空气开关断路器,14、电源输出端子,15、波导通风窗,16、风扇,17、PLC通信阻断模块,18、显示板,19、集成控制板,20、把手,21、变光指示灯,22、钮子开关,23、安装架,24、电源输入端子。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供了一种防泄密的电力线载波通信阻断设备,该阻断设备用于电力线载波通信中,能够有效杜绝利用电力线泄密的可能性,目前该阻断设备已研发完成并准备投产。如图1所示,该阻断设备包括壳体,所述壳体优选为方形结构,具有盖板1、右侧板2、前面板3、底板4、左侧板5和后面板6。其中,
所述壳体的后面板6上固定设有电源输入端子24、电源输出端子14和风扇16,风扇16可通过安装架23固定在后面板6的中部,用于在壳体内温度过高时散热使用。所述壳体的前面板3上设有波导通风窗15、把手20 、断路器罩7和安装孔,波导通风窗15位于前面板3的中部,供壳体内散热使用。把手20为弧形结构,对称设置在前面板3的两侧。安装孔设置在波导通风窗15与其中一个把手20之间,用于安装空气开关断路器13。断路器罩7可开闭地设置在安装孔处,可罩住安装孔。
所述壳体内的底板4上固定设有通信阻断模组、集成控制板19、第一接线盒11、第二接线盒12、电源模块10、断路器安装件8和空气开关断路器13。空气开关断路器13通过断路器安装件8固定在底板4上,并与前面板3上的安装孔相对应,安装后空气开关断路器13的开关部能够通过安装孔伸出并被断路器罩7罩住。空气开关断路器13的输入端与电源输入端子24连接,空气开关断路器13的输出端与第一接线盒11连接,也即第一接线盒11的输入端通过空气开关断路器13与电源输入端子24连接。第一接线盒11可两路输出,其输出端分别与通信阻断模组的输入端和电源模块10连接,通信阻断模组的输出端通过第二接线盒12与电源输出端子14连接,通信阻断模组用于阻断电力线中的载波通信,具体可采用现有常规的滤波阻断产品。电源模块10分别为集成控制板19和风扇16供电,集成控制板19上集成有MCU处理模块和温度传感器,当温度传感器检测到壳体内的温度超出设定范围时,MCU处理模块控制风扇16开启对壳体散热降温;当温度传感器检测到壳体内的温度在设定范围内时,MCU处理模块控制风扇16停止工作。
本实施例在实际使用时,先通过电源输入端子24和电源输出端子14将本实施例所述阻断设备连接在外部输入电源与待保护设备之间,再通过空气开关断路器13的开关部使阻断设备接通电源。然后由通信阻断模组阻断对电源进行滤波处理,以阻断电力线中的载波通信,从而对设备进行保护。另外,当壳体内存在着短路引起的过流时,空气开关断路器13将自动断开电源,对阻断设备起到保护作用。
实施例2
在实施例1的基础上,本实施例对通信阻断模组作了进一步限定,优选的,采用多个并联的PLC通信阻断模块17构成通信阻断模组,这样就能够实现更大频段的PLC通信阻断,以及能够大幅度提高额定输出功率。
进一步的,优选PLC通信阻断模块17的数量为四个,每个PLC通信阻断模块17的功率为2500W,这样就能够组成10KW的通信阻断模组。
实施例3
在实施例2的基础上,本实施例对PLC通信阻断模块17的结构作了进一步限定,如图2所示,其包括第一级LC滤波电路、第二级RC滤波电路、第三级LC滤波电路和参考电平GND;其中,所述第一级LC滤波电路与第一接线盒连接,用于对电源进行低频滤波处理,同时抑制电源中的差模噪声干扰、共模噪声干扰以及阻断PLC窄带通信信号;所述第二级RC滤波电路与第一级LC滤波电路连接,用于对电源进行滤波处理,同时提高滤波阻带频率并增大带宽;所述第三级LC滤波电路分别与第二级RC滤波电路和第二接线盒连接,用于对电源进行滤波处理,同时抑制电源中的差模噪声干扰、共模噪声干扰以及阻断PLC宽带通信信号;所述参考电平GND与第二级RC滤波电路连接。
所述第一级LC滤波电路包括信号输入端L、信号输入端N、压敏电阻RZ1、环形共模电感L1、环形共模电感L2、安规电容CX1、安规电容CX2、安规电容CX3和环形共模电感L5;
所述第二级RC滤波电路包括电阻R1、高压电容CY1和高压电容CY2;
所述第三级LC滤波电路L6、环形共模电感L3、环形共模电感L4、安规电容CX4、安规电容CX5、信号输出端L_OUT和信号输出端N_OUT;
其中,信号输入端L和信号输入端N与第一接线盒11连接,压敏电阻RZ1的引脚一和引脚二分别与信号输入端L和信号输入端N相连;安规电容CX1的引脚一、压敏电阻RZ1的引脚一和环形共模电感L2的引脚一连接到一起;安规电容CX1的引脚二、压敏电阻RZ1的引脚二和环形共模电感L1的引脚二连接到一起;环形共模电感L1的引脚二、安规电容CX2的引脚二和环形共模电感L5的引脚二连接到一起;环形共模电感L2的引脚二、安规电容CX2的引脚一和环形共模电感L5的引脚一连接到一起;环形共模电感L5的引脚三、安规电容CX3的引脚一、电阻R1的引脚一、环形共模电感L6的引脚一和高压电容CY2的引脚一连接到一起;环形共模电感L5的引脚四、安规电容CX3的引脚二、电阻R1的引脚二、环形共模电感L6的引脚二和高压电容CY1的引脚一连接到一起;高压电容CY1的引脚一和高压电容CY2的引脚二均与参考电平GND相连;环形共模电感L6的引脚三、安规电容CX4的引脚一和环形共模电感L4的引脚一连接到一起;环形共模电感L6的引脚四、安规电容CX4的引脚二和环形共模电感L3的引脚一连接到一起;环形共模电感L4的引脚二和安规电容CX5的引脚一连接到一起;环形共模电感L3的引脚二和安规电容CX5的引脚二连接到一起;安规电容CX5的引脚一和信号输出端L_OUT连接到一起;安规电容CX5的引脚二和信号输出端N_OUT连接到一起,信号输出端L_OUT和信号输出端N_OUT与第二接线盒12连接。
本实施例采用上述特定的三级滤波电路,能够使PLC通信阻断模块17的阻断频率达到1KH-100MHz。在实际使用时,三级电路结构能够对电源进行滤波处理,同时抑制电源中的差模噪声干扰和共模噪声干扰,有效地阻断了电源中的载波通信信号和电磁辐射传导的信号,达到了防止泄密的目的。
实施例4
在实施例1-3中任一实施例的基础上,本实施例对集成控制板19作了进一步限定。具体的,所述集成控制板19上还集成有电压感应器、电流感应器和功率采集器,电压感应器、电流感应器和功率采集器分别通过线缆连接在通信阻断模组的输出端,MCU处理模块可通过电压感应器、电流感应器和功率采集器分别采集通信阻断模组输出端的电压信息、电流信息和功率信息。当电压信息、电流信息、功率信息中的任一信息超出设定范围时,MCU处理模块将控制声光告警器发出告警。
实施例5
在实施例4的基础上,本实施例在壳体上增加了指示组件,便于操作者直观地观察状态。如图1所示,所述壳体内还设有显示板18和灯板安装件9,显示板18通过灯板安装件9固定在底板4上,所述壳体的前面板3上设有钮子开关22和变光指示灯21,显示板18分别与变光指示灯21和集成控制板19连接,钮子开关22分别与集成控制板19和显示板18连接。其中,变光指示灯21的数量为多个,分别与温度传感器、电压感应器、电流感应器和功率采集器相对应,当这些传感器检测到的任一信息超出设定范围时,变光指示灯21将变换灯光颜色显示。钮子开关22可控制集成控制板19和显示板18的开关。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,本说明书中所公开的任一特征,除非特别叙述,均可被其他等效或具有类似目的替代特征加以替换;所公开的所有特征、或所有方法或过程中的步骤,除了互相排斥的特征和/或步骤以外,均可以任何方式组合。
Claims (8)
1.一种防泄密的电力线载波通信阻断设备,其特征在于:包括壳体,所述壳体上设有电源输入端子(24)、电源输出端子(14)、风扇(16)和波导通风窗(15),所述壳体内设有通信阻断模组、集成控制板(19)、第一接线盒(11)、第二接线盒(12)、电源模块(10)和空气开关断路器(13);第一接线盒(11)的输入端通过空气开关断路器(13)与电源输入端子(24)连接,第一接线盒(11)的输出端分别与通信阻断模组的输入端和电源模块(10)连接,通信阻断模组的输出端通过第二接线盒(12)与电源输出端子(14)连接,通信阻断模组用于阻断电力线中的载波通信;电源模块(10)分别为集成控制板(19)和风扇(16)供电,集成控制板(19)上集成有MCU处理模块和温度传感器,MCU处理模块通过温度传感器控制风扇(16)的启停。
2.根据权利要求1所述的一种防泄密的电力线载波通信阻断设备,其特征在于:所述通信阻断模组包括多个并联的PLC通信阻断模块(17)。
3.根据权利要求2所述的一种防泄密的电力线载波通信阻断设备,其特征在于:所述PLC通信阻断模块(17)的功率为2500W。
4.根据权利要求2所述的一种防泄密的电力线载波通信阻断设备,其特征在于:所述PLC通信阻断模块(17)包括第一级LC滤波电路、第二级RC滤波电路、第三级LC滤波电路和参考电平GND;其中,所述第一级LC滤波电路与第一接线盒(11)连接,用于对电源进行低频滤波处理,同时抑制电源中的差模噪声干扰、共模噪声干扰以及阻断PLC窄带通信信号;所述第二级RC滤波电路与第一级LC滤波电路连接,用于对电源进行滤波处理,同时提高滤波阻带频率并增大带宽;所述第三级LC滤波电路分别与第二级RC滤波电路和第二接线盒(12)连接,用于对电源进行滤波处理,同时抑制电源中的差模噪声干扰、共模噪声干扰以及阻断PLC宽带通信信号;所述参考电平GND与第二级RC滤波电路连接。
5.根据权利要求4所述的一种防泄密的电力线载波通信阻断设备,其特征在于:所述第一级LC滤波电路包括信号输入端L、信号输入端N、压敏电阻RZ1、环形共模电感L1、环形共模电感L2、安规电容CX1、安规电容CX2、安规电容CX3和环形共模电感L5;
所述第二级RC滤波电路包括电阻R1、高压电容CY1和高压电容CY2;
所述第三级LC滤波电路L6、环形共模电感L3、环形共模电感L4、安规电容CX4、安规电容CX5、信号输出端L_OUT和信号输出端N_OUT;
其中,压敏电阻RZ1的引脚一和引脚二分别与信号输入端L和信号输入端N相连;安规电容CX1的引脚一、压敏电阻RZ1的引脚一和环形共模电感L2的引脚一连接到一起;安规电容CX1的引脚二、压敏电阻RZ1的引脚二和环形共模电感L1的引脚二连接到一起;环形共模电感L1的引脚二、安规电容CX2的引脚二和环形共模电感L5的引脚二连接到一起;环形共模电感L2的引脚二、安规电容CX2的引脚一和环形共模电感L5的引脚一连接到一起;环形共模电感L5的引脚三、安规电容CX3的引脚一、电阻R1的引脚一、环形共模电感L6的引脚一和高压电容CY2的引脚一连接到一起;环形共模电感L5的引脚四、安规电容CX3的引脚二、电阻R1的引脚二、环形共模电感L6的引脚二和高压电容CY1的引脚一连接到一起;高压电容CY1的引脚一和高压电容CY2的引脚二均与参考电平GND相连;环形共模电感L6的引脚三、安规电容CX4的引脚一和环形共模电感L4的引脚一连接到一起;环形共模电感L6的引脚四、安规电容CX4的引脚二和环形共模电感L3的引脚一连接到一起;环形共模电感L4的引脚二和安规电容CX5的引脚一连接到一起;环形共模电感L3的引脚二和安规电容CX5的引脚二连接到一起;安规电容CX5的引脚一和信号输出端L_OUT连接到一起;安规电容CX5的引脚二和信号输出端N_OUT连接到一起。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种防泄密的电力线载波通信阻断设备,其特征在于:所述集成控制板(19)上还集成有电压感应器、电流感应器和功率采集器,MCU处理模块通过电压感应器、电流感应器和功率采集器分别采集通信阻断模组输出端的电压信息、电流信息和功率信息。
7.根据权利要求6所述的一种防泄密的电力线载波通信阻断设备,其特征在于:所述壳体内还设有显示板(18),所述壳体上设有钮子开关(22)和变光指示灯(21),显示板(18)分别与变光指示灯(21)和集成控制板(19)连接,钮子开关(22)分别与集成控制板(19)和显示板(18)连接。
8.根据权利要求1所述的一种防泄密的电力线载波通信阻断设备,其特征在于:所述壳体上设有安装孔、断路器罩(7)和把手(20),安装孔与空气开关断路器(13)相对应,供空气开关断路器(13)的开关部伸出;断路器罩(7)设置在安装孔处,用于罩住空气开关断路器(13)的开关部。
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