CN117100281B - 一种基于脑机接口信号放大的瘫痪病人医用护理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于瘫痪病人用脑机接口大便处理技术领域,特别涉及一种基于脑机接口信号放大的瘫痪病人医用护理装置,包括床板、床垫和戴于床垫上患者头部的非侵入式电极帽,非侵入式电极帽与显示PLC控制器相连接,床板和床垫上开设有椭圆孔,椭圆孔内壁安装有固定椭圆环形气囊,椭圆孔下方设有加厚塑料袋,加厚塑料袋挂置于椭圆环上,椭圆环上压设有硬质非金属吸气开口环,加厚塑料袋两侧分别设有电动夹爪,电动夹爪两侧分别连接爪臂,同侧两爪臂分别通过压缩弹簧连接压持框,同侧两爪臂之间连接压持电控发热板。有益效果是:减轻了护理人员繁重体力劳动,避免瘫痪病人遭受不必要的折磨,提高了护理质量和效率,可用于医院、养老院和家庭。
Description
技术领域
本发明属于瘫痪病人用脑机接口大便处理技术领域,特别涉及一种基于脑机接口信号放大的瘫痪病人医用护理装置。
背景技术
对瘫痪病人大便的护理及清理工作是十分繁重的,尤其是在护理人员不能24小时一直陪伴护理病人时,瘫痪病人无法自己完成大便的排出,这在医院和养老院及家庭中尤为突出,如何自动完成瘫痪病人大便前准备及对瘫痪病人大便后收集清理,使护理人员减轻繁重体力劳动、瘫痪病人也免受折磨,这一直困扰着我们。
发明内容
本发明为了弥补现有技术的不足,提供了一种基于脑机接口信号放大的瘫痪病人医用护理装置。
本发明是通过如下技术方案实现的:
一种基于脑机接口信号放大的瘫痪病人医用护理装置,包括床板、床垫和戴于床垫上患者头部的非侵入式电极帽,其特征是:所述非侵入式电极帽与显示PLC控制器相连接,床板和床垫上开设有椭圆孔,椭圆孔内壁安装有固定椭圆环形气囊,椭圆孔下方设有加厚塑料袋,加厚塑料袋挂置于椭圆环上,椭圆环上压设有硬质非金属吸气开口环,加厚塑料袋两侧分别设有电动夹爪,电动夹爪两侧分别连接爪臂,同侧两爪臂分别通过压缩弹簧连接压持框,同侧两爪臂之间连接压持电控发热板。
所述非侵入式电极帽与信号放大滤波处理器无线连接,信号放大滤波处理器与特征信号处理计算机相连接,特征信号处理计算机与显示PLC控制器相连接。
所述电动夹爪安装于支撑杆上,电动夹爪上表面中部固定支撑板,支撑板与椭圆环相连接。
所述硬质非金属吸气开口环固定于水平连杆上,水平连杆固定于轴套上,轴套安装于开口环伺服电动缸的输出端。
所述硬质非金属吸气开口环连接负压气管,负压气管连接负压气管管道压力传感器,负压气管管道压力传感器安装于负压气管真空负压泵的进气端,负压气管真空负压泵的出气端连接除臭滤网器。
所述加厚塑料袋连接塑料袋卷,塑料袋卷绕设于轴座上,轴座固定于燕尾槽滑板上。
所述燕尾槽滑板下表面固定丝母,丝母安装于丝杆轴上,丝杆轴两端安装于燕尾固定板上,丝杆轴由丝杆轴伺服电机带动。
所述燕尾固定板安装于水平托板上,水平托板下表面四角分别安装有垂直轴伺服电机,垂直轴伺服电机连接垂直输出轴,垂直输出轴下端固定有电机轮法兰盘,电机轮法兰盘下端固定安装有轮毂鼓刹电机轮。
所述燕尾槽滑板上还设有封堵装置,封堵装置包括固定于燕尾槽滑板上的封堵伺服电动缸,封堵伺服电动缸的输出端固定有封堵法兰盘,封堵法兰盘上固定有椭圆托板,椭圆托板上方固定有椭圆封堵垫,椭圆封堵垫外周固定有移动椭圆环形气囊,移动椭圆环形气囊通过移动椭圆环形气囊气管连接移动椭圆环形气囊电磁阀,移动椭圆环形气囊电磁阀与移动椭圆环形气囊管道压力传感器相连接,移动椭圆环形气囊管道压力传感器与移动椭圆环形气囊真空泵相连接。
所述固定椭圆环形气囊连接固定椭圆环形气囊气管,固定椭圆环形气囊气管连接固定椭圆环形气囊电磁阀,固定椭圆环形气囊电磁阀与固定椭圆环形气囊管道压力传感器相连接,固定椭圆环形气囊管道压力传感器与固定椭圆环形气囊真空泵相连接。
所述固定椭圆环形气囊连通有挡护气囊。
所述椭圆托板左端安装有左激光对准仪,床板下方分别设有与左激光对准仪对应的左接收端和中接收端,燕尾固定板右端安装有右激光对准仪,床板下方设有与右激光对准仪相对应的右接收端。
本发明的有益效果是:可自动完成瘫痪病人大便前准备,大便污物不污染被褥,环境友好,操作维护方便,减轻了护理人员繁重体力劳动,避免瘫痪病人遭受不必要的折磨,提高了护理质量和效率,可用于医院、养老院和家庭。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
附图1为本发明的瘫痪病人非大便状态结构示意图;
附图2为本发明的瘫痪病人大便状态结构示意图;
附图3为本发明的平面布置结构示意图;
附图4为本发明的封堵装置工作状态结构示意图;
附图5为本发明的封堵装置非工作状态结构示意图;
附图6为本发明的盛接大便部分非工作状态结构示意图;
附图7为本发明的盛接大便部分工作状态结构示意图;
附图8为本发明的盛接大便部分结构示意图;
附图9为本发明的轮毂鼓刹电机轮安装结构示意图;
附图10为本发明的挡护气囊非工作状态结构示意图;
附图11为本发明的挡护气囊工作状态结构示意图;
附图12为本发明的控制原理框图;
图中,1床板,2床垫,3非侵入式电极帽,4显示PLC控制器,5椭圆孔,6固定椭圆环形气囊,7加厚塑料袋,8椭圆环,9硬质非金属吸气开口环,10电动夹爪,11爪臂,12压缩弹簧,13压持框,14压持电控发热板,15信号放大滤波处理器,16特征信号处理计算机,17支撑杆,18支撑板,19水平连杆,20轴套,21开口环伺服电动缸,22负压气管,23负压气管管道压力传感器,24负压气管真空负压泵,25除臭滤网器,26塑料袋卷,27轴座,28燕尾槽滑板,29丝母,30丝杆轴,31燕尾固定板,32 丝杆轴伺服电机,33水平托板,34垂直轴伺服电机,35垂直输出轴,36电机轮法兰盘,37轮毂鼓刹电机轮,38封堵装置,39封堵伺服电动缸,40封堵法兰盘,41椭圆托板,42椭圆封堵垫,43移动椭圆环形气囊,44移动椭圆环形气囊气管,45移动椭圆环形气囊电磁阀,46移动椭圆环形气囊管道压力传感器,47移动椭圆环形气囊真空泵,48固定椭圆环形气囊气管,49固定椭圆环形气囊电磁阀,50固定椭圆环形气囊管道压力传感器,51固定椭圆环形气囊真空泵,52挡护气囊,53左激光对准仪,54左接收端,55中接收端,56右激光对准仪,57右接收端。
具体实施方式
附图为本发明的一种具体实施例。该实施例包括置于地面上的四个带刹车脚轮,脚轮上装床腿,床腿顶部装床板1,床板1上放床垫2,瘫痪病人躺在床垫2上,显示PLC控制器4与床垫2及床板1开孔或封堵、大便接收处理、监控和激光定位及传动等部分有线或无线连接。其中床垫2及床板1开孔和封堵部分是:在瘫痪病人的臀部下方的床垫2和床板1处开有椭圆孔5,在椭圆孔5内壁上装有固定椭圆环形气囊6,在固定椭圆环形气囊6上设有挡护气囊52,挡护气囊52充气后可防止瘫痪病人小便时尿液飞溅。固定椭圆环形气囊6与挡护气囊52相互连通,固定椭圆环形气囊6上连接固定椭圆环形气囊气管48,固定椭圆环形气囊气管48另一端连接固定椭圆环形气囊电磁阀49,固定椭圆环形气囊电磁阀49与固定椭圆环形气囊管道压力传感器50连接,固定椭圆环形气囊管道压力传感器50与固定椭圆环形气囊真空泵51连接,固定椭圆环形气囊真空泵51通过螺栓固定在床板1下表面。固定椭圆环形气囊6的内径与移动椭圆环形气囊43的外径接触,移动椭圆环形气囊43的内径固定在椭圆封堵垫42的外径上,椭圆封堵垫42固定在椭圆托板41上表面,移动椭圆环形气囊43通过移动椭圆环形气囊气管44与移动椭圆环形气囊电磁阀45连接,移动椭圆环形气囊电磁阀45与移动椭圆环形气囊管道压力传感器46连接,移动椭圆环形气囊管道压力传感器46与移动椭圆环形气囊真空泵47连接,移动椭圆环形气囊真空泵47通过螺栓固定在椭圆托板41下表面,在椭圆托板41左边部装有左激光对准仪53,其左接收端54和中接收端55装在床板1下表面。
椭圆托板41下表面通过螺栓固定在封堵法兰盘40上,封堵法兰盘40固定在封堵伺服电动缸39的伸缩端顶部,封堵伺服电动缸39下端通过螺栓固定在燕尾槽滑板28的移动方向中心线上,燕尾槽滑板28下表面中部固定丝母29,丝母29内旋有丝杆轴30,丝杆轴30为丝杆轴伺服电机32的轴,丝杆轴伺服电机32通过螺栓固定在燕尾固定板31的左端,丝杆轴30的另一端按装在燕尾固定板31的右端,燕尾固定板31通过螺栓固定在水平托板33上,水平托板33下表面四角各装垂直轴伺服电机34,垂直输出轴35下端固定电机轮法兰盘36,电机轮法兰盘36下端通过螺栓装轮毂鼓刹电机轮37。
在燕尾槽滑板28移动方向中心线上,通过螺栓固定两轴座27,两轴座27之间装塑料袋卷26,塑料袋卷26上的加厚塑料袋7可以自由上移,单个加厚塑料袋7上端开口由内向上向外全周挂置在椭圆环8上,椭圆环8左右两侧下边分别焊接在两支撑板18上,两支撑板18通过螺栓分别固定在电动夹爪10上表面的中部,两电动夹爪10下表面中部分别通过螺栓固定在支撑杆17上,两支撑杆17下端通过螺栓固定在燕尾槽滑板28的移动方向中心线上。
左、右两电动夹爪10同侧爪臂11的内侧分别通过压缩弹簧12共同连接一压持框13,在压持框13的框内设有压持电控发热板14,压持电控发热板14固定在左、右两电动夹爪10的同侧爪臂11的内侧,压持框13比压持电控发热板14更接近加厚塑料袋7,当两电动夹爪10的爪臂11相互靠近移动时,前后两压持框13首先接触并压持加厚塑料袋7,最后在压缩弹簧12作用下使加厚塑料袋7上部内侧前后接触,爪臂11继续靠近移动使前后两压持电控发热板14接触加厚塑料袋7并产生一定作用力使加厚塑料袋7热熔封口。
在左侧的电动夹爪10上表面中部通过螺栓装开口环伺服电动缸21,开口环伺服电动缸21的伸缩端装轴套20,轴套20焊接水平连杆19,水平连杆19通过螺栓固定硬质非金属吸气开口环9,硬质非金属吸气开口环9为椭圆柱右侧开口状,硬质非金属吸气开口环9的下端为凹面,可与椭圆环8上部凸面良好接触,当加厚塑料袋7的上端开口处由内向上向外全周挂置在椭圆环8上后,开口环伺服电动缸21的伸缩端下移,硬质非金属吸气开口环9下端将加厚塑料袋7的上端开口固定在椭圆环8上,因硬质非金属吸气开口环9的材质为非金属,所以利于压持固定加厚塑料袋7的上端开口不使其破损。硬质非金属吸气开口环9和椭圆环8的内径都大于固定椭圆环形气囊6的外径,这样可确保上方下落的污物和水滴落入加厚塑料袋7内。硬质非金属吸气开口环9的内侧设有众多吸气孔,硬质非金属吸气开口环9的外侧连接负压气管22,负压气管22另一端接负压气管管道压力传感器23,负压气管管道压力传感器23装在负压气管真空负压泵24的进气端,负压气管真空负压泵24的出气端连接除臭滤网器25,除臭滤网器25和负压气管真空负压泵24都通过螺栓固定在燕尾槽滑板28上。
开口环伺服电动缸21、封堵伺服电动缸39、丝杆轴伺服电机32、固定椭圆环形气囊真空泵51、移动椭圆环形气囊真空泵47、负压气管真空负压泵24、两件压持电控发热板14、两件电动夹爪10、固定椭圆环形气囊管道压力传感器50、负压气管管道压力传感器23、移动椭圆环形气囊管道压力传感器46、左激光对准仪53、右激光对准仪56、固定椭圆环形气囊电磁阀49、移动椭圆环形气囊电磁阀45、四件轮毂鼓刹电机轮37、四件垂直轴伺服电机34等电控线均与显示PLC控制器4有线或无线连接,对显示PLC控制器4输入控制程序和图像分析软件,即自学习自适应程序。
将非侵入式电极帽3佩戴在瘫痪病人的头上,开启信号放大滤波处理器15和特征信号处理计算机16及显示PLC控制器4中的工作启动按钮,各电控部件进入工作状态。当瘫痪病人想要大便或着通过外界声音及图形提示刺激诱导,瘫痪病人的大脑皮质枕叶区神经细胞会自发产生特定的电活动变化,非侵入式电极帽3将这些电活动变化信号传送至信号放大滤波处理器15,信号放大滤波处理器15对电信号进行提取、放大、滤波等过程形成可识别的有用信号再传送至特征信号处理计算机16,特征信号处理计算机16分析判断出瘫痪病人想要大便的特征信号,特征信号处理计算机16设有自学习自适应程序,由初始的模糊判定逐渐提高到准确快速判定,特征信号处理计算机16将判定结果转化为指令信号发送至显示PLC控制器4,显示PLC控制器4接到指令后控制相关机械部分完成编程设定的动作,同时依据自学习自适应程序逐渐提高控制机械部件的动作敏捷性和准确性。显示PLC控制器4控制封堵伺服电动缸39工作使椭圆封堵垫42下移,显示PLC控制器4控制丝杆轴伺服电机32工作使燕尾槽滑板28向左移动,当左激光对准仪53与左接收端54对准则丝杆轴伺服电机32停止工作,同时右激光对准仪56与右接收端57仍处于对准状态,此时加厚塑料袋7位于固定椭圆环形气囊6的正下方,显示PLC控制器4控制固定椭圆环形气囊真空泵51和负压气管真空负压泵24工作,固定椭圆环形气囊真空泵51向固定椭圆环形气囊6内充气,固定椭圆环形气囊6的顶部升起接触瘫痪病人臀部,类似于接触马桶盖,固定椭圆环形气囊6右边顶部连通挡护气囊52,挡护气囊52在气体压力作用下膨胀升起弯曲挡护住瘫痪病人的尿液飞溅,使尿液流淌至加厚塑料袋7内,当固定椭圆环形气囊管道压力传感器50达到编程设定压力值后,显示PLC控制器4控制固定椭圆环形气囊真空泵51停止工作,并使固定椭圆环形气囊电磁阀49处于关闭状态。负压气管真空负压泵24工作使硬质非金属吸气开口环9上的孔处于负压状态,其内环设置的众多孔将瘫痪病人臀部下方的气味吸入孔内,经负压气管22由负压气管真空负压泵24排至除臭滤网器25,从而改善空气环境。
当显示PLC控制器4接收到非侵入式电极帽3发送过来的信号判定瘫痪病人大便完毕,显示PLC控制器4控制固定椭圆环形气囊电磁阀49导通使固定椭圆环形气囊6内不再有正压力。显示PLC控制器4控制两电动夹爪10的两对爪臂11同步靠近移动,连接在每对爪臂11上的压持框13和压持电控发热板14在加厚塑料袋7前后两侧相互靠近移动,前后两压持框13首先接触并压持加厚塑料袋7最后在压缩弹簧12作用下使加厚塑料袋7上部内侧前后接触、两对爪臂11继续靠近移动使前后两压持电控发热板14也接触加厚塑料袋7并产生一定作用力使加厚塑料袋7热熔封口。之后显示PLC控制器4控制两电动夹爪10的两对爪臂11及两压持电控发热板14和两压持框13相互远离移动至启动前位置。显示PLC控制器4控制负压气管真空负压泵24停止工作,显示PLC控制器4将瘫痪病人大便后清理工作完成信息发送给总控室和护理人员。若现场无护理人员则显示PLC控制器4控制丝杆轴伺服电机32工作、丝杆轴30转动、丝杆轴30推动丝母29向右移动,固定在丝母29上的燕尾槽滑板28及固定在燕尾槽滑板28上的所有部件也同步向右移动。当左激光对准仪53与中接收端55对准时,显示PLC控制器4控制丝杆轴伺服电机32停止工作,显示PLC控制器4控制封堵伺服电动缸39工作使椭圆封堵垫42上升。显示PLC控制器4控制移动椭圆环形气囊真空泵47工作,当移动椭圆环形气囊管道压力传感器46感测到移动椭圆环形气囊43内的压力值达到编程设定值后,显示PLC控制器4控制移动椭圆环形气囊电磁阀45关闭、移动椭圆环形气囊真空泵47停止工作。移动椭圆环形气囊43增压膨胀后的作用是抵消固定椭圆环形气囊6泄压后产生的缝隙空间。当护理人员来到现场,护理人员可控制开口环伺服电动缸21的伸缩端上升同时带动硬质非金属吸气开口环9上升,盛有污物封装后的加厚塑料袋7下落,护理人员由椭圆环8下部的前或后方取出盛有污物封装后的加厚塑料袋7,再将塑料袋卷26上的下一个新加厚塑料袋7上提,将加厚塑料袋7上端开口由内向上向外全周挂置在椭圆环8上,再控制开口环伺服电动缸21的伸缩端下移同时带动硬质非金属吸气开口环9下移,将加厚塑料袋7上端口压持在椭圆环8上待下一次使用。
显示PLC控制器4控制移动椭圆环形气囊电磁阀45导通,移动椭圆环形气囊43泄压,显示PLC控制器4控制封堵伺服电动缸39工作使椭圆封堵垫42上表面下移至床板1下表面以下,显示PLC控制器4控制四个垂直轴伺服电机34工作使垂直输出轴35转动一定角度,同时控制四个轮毂鼓刹电机轮37转动使水平托板33及固定在水平托板33上的所有部件移动到床板1以外,此时可进行相关的处理或维护等方面的工作,工作完成后显示PLC控制器4控制相关电控部件反向工作,使水平托板33回归原位,特别是左激光对准仪53与中接收端55对准和右激光对准仪56与右接收端57对准,显示PLC控制器4才控制封堵伺服电动缸39工作使椭圆封堵垫42上升,移动椭圆环形气囊真空泵47工作,移动椭圆环形气囊43达到规定压力后,移动椭圆环形气囊电磁阀45关闭,移动椭圆环形气囊真空泵47停止工作。
Claims (7)
1.一种基于脑机接口信号放大的瘫痪病人医用护理装置,包括床板(1)、床垫(2)和戴于床垫(2)上患者头部的非侵入式电极帽(3),其特征是:所述非侵入式电极帽(3)与显示PLC控制器(4)相连接,床板(1)和床垫(2)上开设有椭圆孔(5),椭圆孔(5)内壁安装有固定椭圆环形气囊(6),椭圆孔(5)下方设有加厚塑料袋(7),加厚塑料袋(7)挂置于椭圆环(8)上,椭圆环(8)上压设有硬质非金属吸气开口环(9),加厚塑料袋(7)两侧分别设有电动夹爪(10),电动夹爪(10)两侧分别连接爪臂(11),同侧两爪臂(11)分别通过压缩弹簧(12)连接压持框(13),同侧两爪臂(11)之间连接压持电控发热板(14),加厚塑料袋(7)连接塑料袋卷(26),塑料袋卷(26)绕设于轴座(27)上,轴座(27)固定于燕尾槽滑板(28)上,燕尾槽滑板(28)下表面固定丝母(29),丝母(29)安装于丝杆轴(30)上,丝杆轴(30)两端安装于燕尾固定板(31)上,丝杆轴(30)由丝杆轴伺服电机(32)带动,燕尾固定板(31)安装于水平托板(33)上,水平托板(33)下表面四角分别安装有垂直轴伺服电机(34),垂直轴伺服电机(34)连接垂直输出轴(35),垂直输出轴(35)下端固定有电机轮法兰盘(36),电机轮法兰盘(36)下端固定安装有轮毂鼓刹电机轮(37),燕尾槽滑板(28)上还设有封堵装置(38),封堵装置(38)包括固定于燕尾槽滑板(28)上的封堵伺服电动缸(39),封堵伺服电动缸(39)的输出端固定有封堵法兰盘(40),封堵法兰盘(40)上固定有椭圆托板(41),椭圆托板(41)上方固定有椭圆封堵垫(42),椭圆封堵垫(42)外周固定有移动椭圆环形气囊(43),固定椭圆环形气囊管道压力传感器(50)与固定椭圆环形气囊真空泵(51)相连接,椭圆托板(41)左端安装有左激光对准仪(53),床板(1)下方分别设有与左激光对准仪(53)对应的左接收端(54)和中接收端(55),燕尾固定板(31)右端安装有右激光对准仪(56),床板(1)下方设有与右激光对准仪(56)相对应的右接收端(57);初始状态时,封堵装置(38)位于椭圆孔(5)的下方,当判断出瘫痪病人想要大便的特征信号时,显示PLC控制器(4)控制封堵伺服电动缸(39)工作使椭圆封堵垫(42)下移,显示PLC控制器(4)控制丝杆轴伺服电机(32)工作使燕尾槽滑板(28)向左移动,当左激光对准仪(53)与左接收端(54)对准则丝杆轴伺服电机(32)停止工作,同时右激光对准仪(56)与右接收端(57)仍处于对准状态,此时加厚塑料袋(7)位于固定椭圆环形气囊(6)的正下方,显示PLC控制器(4)控制固定椭圆环形气囊真空泵(51)和硬质非金属吸气开口环(9)上的负压气管(22)中的负压气管真空负压泵(24)工作。
2.根据权利要求1所述的基于脑机接口信号放大的瘫痪病人医用护理装置,其特征是:所述非侵入式电极帽(3)与信号放大滤波处理器(15)无线连接,信号放大滤波处理器(15)与特征信号处理计算机(16)相连接,特征信号处理计算机(16)与显示PLC控制器(4)相连接。
3.根据权利要求1所述的基于脑机接口信号放大的瘫痪病人医用护理装置,其特征是:所述电动夹爪(10)安装于支撑杆(17)上,电动夹爪(10)上表面中部固定支撑板(18),支撑板(18)与椭圆环(8)相连接,硬质非金属吸气开口环(9)固定于水平连杆(19)上,水平连杆(19)固定于轴套(20)上,轴套(20)安装于开口环伺服电动缸(21)的输出端。
4.根据权利要求1所述的基于脑机接口信号放大的瘫痪病人医用护理装置,其特征是:所述硬质非金属吸气开口环(9)连接负压气管(22),负压气管(22)连接负压气管管道压力传感器(23),负压气管管道压力传感器(23)安装于负压气管真空负压泵(24)的进气端,负压气管真空负压泵(24)的出气端连接除臭滤网器(25)。
5.根据权利要求1所述的基于脑机接口信号放大的瘫痪病人医用护理装置,其特征是:所述移动椭圆环形气囊(43)通过移动椭圆环形气囊气管(44)连接移动椭圆环形气囊电磁阀(45),移动椭圆环形气囊电磁阀(45)与移动椭圆环形气囊管道压力传感器(46)相连接,移动椭圆环形气囊管道压力传感器(46)与移动椭圆环形气囊真空泵(47)相连接。
6.根据权利要求1所述的基于脑机接口信号放大的瘫痪病人医用护理装置,其特征是:所述固定椭圆环形气囊(6)连接固定椭圆环形气囊气管(48),固定椭圆环形气囊气管(48)连接固定椭圆环形气囊电磁阀(49),固定椭圆环形气囊电磁阀(49)与固定椭圆环形气囊管道压力传感器(50)相连接。
7.根据权利要求1所述的基于脑机接口信号放大的瘫痪病人医用护理装置,其特征是:所述固定椭圆环形气囊(6)连通有挡护气囊(52)。
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