CN201601119U - 一种晶圆存储盒存储及传输系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型具体涉及一种晶圆存储盒的存储及传输系统，应用于半导体晶片制造领域。为了提高立式热处理设备的生产率，公开一种集成了存储盒存储及SMIF系统的晶圆存储盒存储及传输系统，本实用新型提供了一种晶圆存储盒的存储及传输系统，包括骨架110、第一晶圆存储盒门开启装置101、晶圆存储盒存放支架111、机械手传送系统109、第二晶圆存储盒门开启装置102、加载端口104、前门106以及净化装置108。本实用新型所公开的晶圆存储盒的存储及传输系统集成了存储盒存储及SMIF系统，可以大大提高立式热处理设备的生产率，优化工艺进程。
Description
技术领域
本实用新型应用于半导体晶片制造领域，具体涉及一种晶圆存储盒存储及传输系统。
背景技术
典型的半导体晶片制造是所谓的标准机械接口容器，该容器被密封而与制造环境相隔离。在美国专利NO4532970和NO4534389中介绍了由Hewlett-Packard(惠普)公司提出的一种SMIF(标准机械接口)系统。目前，SMIF方案被广泛使用，作为用于围绕晶片制造和在基本无颗粒的环境中的加工工具之间传送半导体晶片的一种方式。但该系统存在无法满足目前立式热处理设备设计需要的问题。
实用新型内容
本实用新型目的在于提高立式热处理设备的生产率，公开一种集成了存储盒存储及SMIF系统的晶圆存储盒的存储及传输系统。
为达到上述目的，本实用新型提供了一种晶圆存储盒的存储及传输系统，包括骨架110、第一晶圆存储盒门开启装置101、晶圆存储盒存放支架111、机械手传送系统109、第二晶圆存储盒门开启装置102、加载端口104、前门106以及净化装置108；
所述骨架110设置于所述系统的外围；
所述第一晶圆存储盒门开启装置101设置于所述系统的后端，所述第一晶圆存储盒门开启装置101前端连接所述机械手传送系统109；
所述晶圆存储盒存放支架111设置于所述系统内侧；
所述机械手传送系统109设置于所述系统的内部，固定于所述骨架110上；
所述第二晶圆存储盒门开启装置102可在进行晶圆信息检测时开启，其设置于所述系统的中端，前后端分别连接所述前门106及所述机械手传送系统109；
所述前门106设置于所述系统的中端，所述前门106前端连接所述加载端口104；
所述加载端口104设置于所述系统的最前端；
所述净化装置108设置于所述系统的顶端。
所述第一晶圆存储盒门开启装置101包括两套呈上下方位布局的门开启组件，每套所述门开启组件包括工位、滑台201、位置传感器202、气缸212、气缸204、气缸205、气缸206、气嘴207、气嘴208、密封垫210以及密封垫211；
所述工位设置于所述第一晶圆存储盒门开启装置101水平方向的中间位置；
所述滑台201设置于所述工位下端；
所述位置传感器202设置于所述滑台201上；
所述气缸212位于所述工位下端，所述晶圆存储盒203可通过所述气缸212锁定于所述滑台201上；
所述气缸204位于所述滑台201上端，所述滑台201可通过所述气缸204前后移动，晶圆存储盒203可通过所述气缸204被紧紧压在所述第一晶圆存储盒门开启装置101入口处的密封垫210上；
所述气缸205位于所述系统的前端，可通过所述气缸205将所述晶圆存储盒203的前盖移开；
所述气缸206、气嘴207及气嘴208构成开锁装置，所述开锁装置可通过真空吸附及旋转动作将存储盒盖打开，所述气缸206可通过前后移动将开启后的盒盖与盒主体分开；
所述密封垫211位于所述密封垫210一侧，可在所述气缸204将晶圆存储盒203压在所述密封垫210上时充气，以及在所述气缸205将晶圆存储盒203的前盖移开时放气。
所述系统包含16个所述晶圆存储盒存放支架111；
每两个所述晶圆存储盒存放支架111在水平方向上成对设置于所述系统内部的侧壁上；
所述八对晶圆存储盒存放支架111在竖直方向上交错设置于所述系统内部的前后侧壁上。
所述机械手传送系统109包括三轴机械手及扫描装置，内部运动部件处设有护罩挡板；
所述系统通过所述扫描装置对所述晶圆存储盒进行信息扫描读取操作；
所述系统通过所述机械手传送系统109可实现晶圆存储盒103的信息扫描、存取以及传输。
所述第二晶圆存储盒门开启装置102及前门106均为两套，在水平方向上左右平行设置。
所述加载端口104包括光栅安全检测装置301以及两套并排设置的加载组件，每套所述加载组件包括气缸302、加载滑台304、加载机架305、开锁装置306、晶圆存储台工位307、存储盒ID读取器112以及移动互锁装置；
所述机架305设置于所述加载组件外围；
所述光栅安全检测装置301位于所述系统的最前端，可在所述系统运行时通过所述光栅安全检测装置301的对射操作起安全保护作用；
所述晶圆存储台工位307位于所述光栅安全检测装置301内侧下方；
所述气缸302位于所述晶圆存储台工位307的下端，所述晶圆存储盒303可通过所述气缸302锁定于所述加载滑台304上；
所述加载滑台304位于所述气缸302下部，固定在所述机架305上，所述晶圆存储盒303可通过所述加载滑台304移动到所述系统内部；
所述开锁装置306位于所述加载组件的最左端，可通过所述开锁装置306开启晶圆存储盒前盖，所述开锁装置306主要由一个气缸及其配套机械结构组成以及两个气嘴组成；
所述存储盒ID读取器112设置于所述加载组件顶部；
所述移动互锁装置设置于所述加载组件后端。
所述系统还包括触摸屏操作面板105以及高空传输系统接收器107；
所述触摸屏操作面板105设置于所述加载端口104上端；
所述高空传输系统接收器107与所述净化装置108并排平行设置于所述骨架110的顶端。
所述净化装置108包括单独风机及顶部安装的两块过滤器。
综上所述，本系统用于晶圆存储盒的存储及输送，采用前后对称结构，最多存储16个存储盒。系统上方设置垂直净化装置，充分保证内部微环境洁净度，使开门时该区域内的氧气浓度在设定时间内达到工艺环境的要求(氧气含量小于10ppm)；前后隔舱之间形成的空间安置存储盒传送机械手传送系统，可对存储盒进行信息扫描、存取以及传输等操作；前隔舱下方设有双工位存储盒入口，与加载端口衔接；加载端口可并排摆放两个存储盒，底部安装存储盒ID读取器；出于安全及环境因素，设计了两个前门以隔离开加载端口及系统后端存储舱；在加载端口和系统后端存储舱之间设置有移动互锁装置以保证设备及人身安全。后端存储盒门开启装置，主要功能是打开存储盒的门，以便装卸硅片，开门装置简单，动作灵活可靠。
本实用新型所公开的晶圆存储盒的存储及传输系统集成了存储盒存储及SMIF系统，可以大大提高立式热处理设备的生产率，优化工艺进程。
附图说明
图1为本实用新型技术方案提出的晶圆存储盒的存储及传输系统的结构示意图；
图2为本实用新型技术方案提出的晶圆存储盒门开启装置工作状态的示意图；
图3为本实用新型技术方案提出的晶圆位置检测时晶圆存储盒门开启装置以及加载装置工作状态的示意图。
其中，101：第一晶圆存储盒门开启装置；102：第二晶圆存储盒门开启装置；103：晶圆存储盒；104：加载端口；105：触摸屏操作面板；106：前门；107：高空传输系统接收器；108：净化装置；109：机械手传送系统；110：骨架；111：晶圆存储盒存放支架；112：存储盒ID读取器；
201：滑台；202：位置传感器；203：晶圆存储盒；204：气缸；205：气缸；206：气缸；207：气嘴；208：气嘴；209：机械手传送系统；210：密封垫；211：密封垫；212：气缸；
301：光栅安全检测装置；302：气缸；303：晶圆存储盒；304：加载滑台；305：加载机架、306：开锁装置、307：晶圆存储台工位；
具体实施方式
为使本实用新型的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
实施例1
本实施例具体描述本实用新型技术方案所提出的一种晶圆存储盒的存储及传输系统的结构特征。
如图1所示，一种晶圆存储盒的存储及传输系统，包括骨架110、第一晶圆存储盒门开启装置101、晶圆存储盒存放支架111、机械手传送系统109、第二晶圆存储盒门开启装置102、加载端口104、前门106以及净化装置108；
所述骨架110设置于所述系统的外围，构成所述系统的外部框架；
所述第一晶圆存储盒门开启装置101设置于所述系统的后端，所述第一晶圆存储盒门开启装置101前端连接所述机械手传送系统109；
所述晶圆存储盒存放支架111设置于所述系统内侧，所述系统包含16个所述晶圆存储盒存放支架111；每两个所述晶圆存储盒存放支架111在水平方向上成对设置于所述系统内部的侧壁上；所述八对晶圆存储盒存放支架111在竖直方向上交错设置于所述系统内部的前后侧壁上；
所述机械手传送系统109设置于所述系统的内部，固定于所述骨架110上，所述机械手传送系统109通过前后移动可与各个存放位置处的晶圆存储盒103相连接并可以将晶圆存储盒103放入系统内部16个晶圆存储盒存放支架111以及第一存储盒门开启装置101的两个位置上，所述机械手传送系统109包括三轴机械手，能完成垂直，横向及旋转运动；为了达到洁净的要求，在所述机械手三维传送系统109内部运动部件处设有护罩挡板，并在垂直方向设有排风装置，可将运动产生的颗粒强制抽走。同时在搬运的托架上还有用于检测晶圆存储盒内部的晶圆位置及状态的扫描装置；所述系统通过所述机械手传送系统109可实现晶圆存储盒103的信息扫描、存取以及传输；
所述第二晶圆存储盒门开启装置102可在进行晶圆信息检测时开启，其设置于所述系统的中端，前后端分别连接所述前门106及所述机械手传送系统109；
所述前门106设置于所述系统的中端，所述前门106前端连接所述加载端口104，所述前门106依靠气缸上下动作将所述系统内部与外部隔离；
所述第二晶圆存储盒门开启装置102及前门106均为两套，在水平方向上左右平行设置；
所述加载端口104设置于所述系统的最前端；
所述净化装置108设置于所属系统的顶端；
所述系统还包括触摸屏操作面板105以及高空传输系统接收器107；
所述触摸屏操作面板105设置于所述加载端口104上端；
所述高空传输系统接收器107与所述净化装置108并排平行设置于所述骨架110的顶端。
所述净化装置108包括单独风机及顶部安装的两块过滤器，从上至下为仓储内部提供洁净的空气使内部形成100级以下的洁净空间。
如图2所示，所述第一晶圆存储盒门开启装置101包括两套呈上下方位布局的门开启组件，每套所述门开启组件包括工位、滑台201、位置传感器202、气缸212、气缸204、气缸205、气缸206、气嘴207、气嘴208、密封垫210以及密封垫211；
所述工位设置于所述第一晶圆存储盒门开启装置101水平方向的中间位置；
所述滑台201设置于所述工位下端；
所述位置传感器202设置于所述滑台201上；
所述气缸212位于所述工位下端，所述气缸212可将所述晶圆存储盒203锁定于所述滑台201上；
所述气缸204位于所述滑台201上端，所述滑台201可通过所述气缸204来进行前后移动，所述气缸204可将所述晶圆存储盒203紧紧压在所述第一晶圆存储盒门开启装置101入口处的密封垫210上；
所述气缸205位于所述系统的前端，可通过所述气缸205将所述晶圆存储盒203的前盖移开，将晶圆暴露于内部环境中；
所述气缸206、气嘴207及气嘴208构成开锁装置，所述开锁装置可通过真空吸附及旋转动作将所述晶圆存储盒203的盖打开，所述气缸206可通过前后移动将开启后的盒盖与盒主体分开；
所述密封垫211位于所述密封垫210一侧，用于在所述气缸204将晶圆存储盒203压在所述密封垫210上时充气，以及在所述气缸205将晶圆存储盒203的前盖移开时放气。
所述第一晶圆存储盒门开启装置101主要采用汽缸来完成各部分动作。当存储盒203被机械手传送系统209移动到所述第一晶圆存储盒门开启装置101的滑台201上时，位置传感器202检测存储盒203到位，此时气缸212将存储盒203锁定于滑台201上。然后，位于滑台201上方的气缸204将推动存储盒203并将其压紧在密封垫210上，同时充气密封垫211充气，将此空间与外界隔离。然后，气缸206带动抓取及开锁面板前移，打开存储盒203的前门，之后气缸206后退并通过气嘴207、208向内部充入高纯氮气，同时打开排气阀门以保证内部压力平衡及该区域内的氧气浓度在2分钟之内达到工艺环境的要求(氧气含量小于10ppm)。此后，密封垫211放气，整体开门装置在气缸205的带动下右移，完成开启存储盒门的过程，然后进行装卸硅片。所述第一晶圆存储盒门开启装置101完成了晶圆存储盒存储及传输系统与主体设备的衔接。
如图3所示，所述加载端口104此装置不同于常规标准的加载端口，包括光栅安全检测装置301以及两套并排设置的加载组件，可并排摆放两个存储盒，所述两套加载组件共用所述光栅安全检测装置301，每套所述加载组件包括气缸302、加载滑台304、加载机架305、开锁装置306、晶圆存储台工位307及存储盒ID读取器112；
所述机架305设置于所述加载组件外围，构成所述加载组件的外部框架；
出于安全及环境因素，所述系统的最前端设置有所述光栅安全检测装置301，可在所述系统运行时通过所述光栅安全检测装置301的对射操作起安全保护作用；
所述晶圆存储台工位307位于所述光栅安全检测装置301内侧下方；
所述气缸302位于所述晶圆存储台工位307的下端，所述晶圆存储盒303可通过所述气缸302锁定于所述加载滑台304上；
所述加载滑台304位于所述气缸302下部，固定在所述机架305上，所述晶圆存储盒303可通过所述加载滑台304移动到所述系统内部；位于存储盒303前方的开启存储盒门装置将其门打开，完成一个完整动作；
所述开锁装置306位于所述加载组件的最左端，可通过所述开锁装置306开启晶圆存储盒前盖，所述开锁装置306主要由一个气缸及其配套机械结构组成以及两个气嘴组成；
所述存储盒ID读取器112设置于所述加载组件顶部。
所述加载组件后端设置的移动互锁装置可以保证设备及人身安全。
实施例2
本实施例具体描述本实用新型所提供的晶圆存储盒存储及传输系统存储及传输操作的运行流程。
如图1-3所示，所述存储及传输操作的运行流程包括如下步骤：
步骤1：加载装置104承接来自所述系统外部来自工厂端的晶圆存储盒103并将其定位在晶圆存储台工位307上，此时前门106开启；
步骤2：加载滑台304带动晶圆存储盒103向第二晶圆存储盒门开启装置102处移动，此时前门106关闭；
步骤3：开锁装置306开启晶圆存储盒103前盖；
步骤4：机械手传送系统109对存储盒103内晶圆进行信息扫描；
步骤5：开锁装置306关闭晶圆存储盒103前盖；
步骤6：机械手传送系统109将晶圆存储盒103输送到指定的晶圆存储盒存放支架111上定位；
此时完成了对晶圆存储盒103的存储操作，下面继续描述运输工艺流程；
步骤7：机械手传送系统109将指定的存储盒存放支架111上的晶圆存储盒103传送到第一晶圆存储盒门开启装置101的滑台201上；
步骤8：位置传感器202检测到晶圆存储器103到位后，启动气缸212将晶圆存储盒103与滑台201固定连接，并由气缸204将晶圆存储盒103压紧在密封垫210上；
步骤9：晶圆存储盒门开启装置101将存储盒103前门开启；
启动第一晶圆存储盒门开启装置101工位入口处的密封垫211排气，汽缸205带动气缸206、气嘴207以及气嘴208等部件整体向右移动，使存储盒盖与盒主体分开，将晶圆暴露，实现存储盒内的晶圆与工艺区的传输。
步骤10：待晶圆存储盒103内晶圆传送完毕后，汽缸205带动气缸206、气嘴207以及气嘴208等部件整体向左移动并将关闭存储盒103前盖，密封垫211充气，将内部空间与外界隔离；
步骤11：机械手传送系统109将空的存储盒103传送到指定晶圆存储盒存放支架111上定位；
步骤12：重复步骤7到步骤11的过程，直到完成晶圆与工艺区的传输过程。
实施例3
本实施例具体描述本实用新型所提供的晶圆存储盒存储及传输系统工艺完成后晶圆存储盒的存储及传输操作的运行流程。
工艺完成后晶圆存储盒的传送与传输操作基本上是上述实施例2所述过程的逆向运行，下面简单描述其基本运行过程。
如图1-3所示，所述存储及传输操作的运行流程包括如下步骤：
步骤1：工艺完成后，机械手传送系统109将存放在指定的存储盒存放支架111上空的晶圆存储盒103传送到第一晶圆存储盒门开启装置101的滑台201上；
步骤2：所述系统外部工艺区的传片机械手(不属于本系统)会将晶圆装回存储盒中；
步骤3：待晶圆存储盒103内晶圆传送完毕后，汽缸205带动气缸206、气嘴207以及气嘴208等部件整体向左移动并将关闭存储盒103前盖，密封垫211充气，将内部空间与外界隔离；
步骤4：机械手传送系统109会将储存盒103存放在指定存储盒存放支架111上；此时，晶圆存储盒存储操作结束；
步骤5：前门106开启，加载滑台304向第二晶圆存储盒门开启装置102处移动，机械手传送系统109将指定的存储盒存放支架111上的存储盒103传送到加载滑台304上；
步骤6：加载滑台304带着存储盒103向最前端移动至初始位置，前门106关闭，由所述系统外部工厂端将存储盒103收取。
步骤7：重复步骤3到步骤6完成所有存储盒103的存储和传输。
综上所述，本系统用于晶圆存储盒的存储及输送，采用前后对称结构，最多存储16个存储盒。系统上方设置垂直净化装置，充分保证内部微环境洁净度，使开门时该区域内的氧气浓度在设定时间内达到工艺环境的要求(氧气含量小于10ppm)；前后隔舱之间形成的空间安置存储盒传送机械手传送系统，可对存储盒进行信息扫描、存取以及传输等操作；前隔舱下方设有双工位存储盒入口，与加载端口衔接；加载端口可并排摆放两个存储盒，底部安装存储盒ID读取器；出于安全及环境因素，设计了两个前门以隔离开加载端口及系统后端存储舱；在加载端口和系统后端存储舱之间设置有移动互锁装置以保证设备及人身安全。后端存储盒门开启装置，主要功能是打开存储盒的门，以便装卸硅片，开门装置简单，动作灵活可靠。
本实用新型所公开的晶圆存储盒的存储及传输系统集成了存储盒存储及SMIF系统，可以大大提高立式热处理设备的生产率，优化工艺进程。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种晶圆存储盒的存储及传输系统，其特征在于，所述系统包括骨架(110)、第一晶圆存储盒门开启装置(101)、晶圆存储盒存放支架(111)、机械手传送系统(109)、第二晶圆存储盒门开启装置(102)、加载端口(104)、前门(106)以及净化装置(108)；
所述骨架(110)设置于所述系统的外围；
所述第一晶圆存储盒门开启装置(101)设置于所述系统的后端，所述第一晶圆存储盒门开启装置(101)前端连接所述机械手传送系统(109)；
所述晶圆存储盒存放支架(111)设置于所述系统内侧；
所述机械手传送系统(109)设置于所述系统的内部，固定于所述骨架(110)上；
所述第二晶圆存储盒门开启装置(102)可在进行晶圆信息检测时开启，其设置于所述系统的中端，前后端分别连接所述前门(106)及所述机械手传送系统(109)；
所述前门(106)设置于所述系统的中端，所述前门(106)前端连接所述加载端口(104)；
所述加载端口(104)设置于所述系统的最前端；
所述净化装置(108)设置于所述系统的顶端。
2.如权利要求1所述的晶圆存储盒的存储及传输系统，其特征在于，所述第一晶圆存储盒门开启装置(101)包括两套呈上下方位布局的门开启组件，每套所述门开启组件包括工位、滑台(201)、位置传感器(202)、气缸(212)、气缸(204)、气缸(205)、气缸(206)、气嘴(207)、气嘴(208)、密封垫(210)以及密封垫(211)；
所述工位设置于所述第一晶圆存储盒门开启装置(101)水平方向的中间位置；
所述滑台(201)设置于所述工位下端；
所述位置传感器(202)设置于所述滑台(201)上；
所述气缸(212)位于所述工位下端，所述晶圆存储盒(203)可通过所述气缸(212)锁定于所述滑台(201)上；
所述气缸(204)位于所述滑台(201)上端，所述滑台(201)可通过所述气缸(204)前后移动，晶圆存储盒(203)可通过所述气缸(204)被紧紧压在所述第一晶圆存储盒门开启装置(101)入口处的密封垫(210)上；
所述气缸(205)位于所述系统的前端，可通过所述气缸(205)将所述晶圆存储盒(203)的前盖移开；
所述气缸(206)、气嘴(207)及气嘴(208)构成开锁装置，所述开锁装置可通过真空吸附及旋转动作将存储盒盖打开，所述气缸(206)可通过前后移动将开启后的盒盖与盒主体分开；
所述密封垫(211)位于所述密封垫(210)一侧，可在所述气缸(204)将晶圆存储盒(203)压在所述密封垫(210)上时充气，以及在所述气缸(205)将晶圆存储盒(203)的前盖移开时放气。
3.如权利要求1所述的晶圆存储盒的存储及传输系统，其特征在于，所述系统包含16个所述晶圆存储盒存放支架(111)；
每两个所述晶圆存储盒存放支架(111)在水平方向上成对设置于所述系统内部的侧壁上；
所述八对晶圆存储盒存放支架(111)在竖直方向上交错设置于所述系统内部的前后侧壁上。
4.如权利要求1所述的晶圆存储盒的存储及传输系统，其特征在于，所述机械手传送系统(109)包括三轴机械手及扫描装置，内部运动部件处设有护罩挡板；
所述系统通过所述扫描装置对所述晶圆存储盒进行信息扫描读取操作；
所述系统通过所述机械手传送系统(109)可实现晶圆存储盒(103)的信息扫描、存取以及传输。
5.如权利要求1所述的晶圆存储盒的存储及传输系统，其特征在于，所述第二晶圆存储盒门开启装置(102)及前门(106)均为两套，在水平方向上左右平行设置。
6.如权利要求1所述的晶圆存储盒的存储及传输系统，其特征在于，所述加载端口(104)包括光栅安全检测装置(301)以及两套并排设置的加载组件，每套所述加载组件包括气缸(302)、加载滑台(304)、加载机架(305)、开锁装置(306)、晶圆存储台工位(307)、存储盒ID读取器(112)以及移动互锁装置；
所述机架(305)设置于所述加载组件外围；
所述光栅安全检测装置(301)位于所述系统的最前端，可在所述系统运行时通过所述光栅安全检测装置(301)的对射操作起安全保护作用；
所述晶圆存储台工位(307)位于所述光栅安全检测装置(301)内侧下方；
所述气缸(302)位于所述晶圆存储台工位(307)的下端，所述晶圆存储盒(303)可通过所述气缸(302)锁定于所述加载滑台(304)上；
所述加载滑台(304)位于所述气缸(302)下部，固定在所述机架(305)上，所述晶圆存储盒(303)可通过所述加载滑台(304)移动到所述系统内部；
所述开锁装置(306)位于所述加载组件的最左端，可通过所述开锁装置(306)开启晶圆存储盒前盖，所述开锁装置(306)主要由一个气缸及其配套机械结构组成以及两个气嘴组成；
所述存储盒ID读取器(112)设置于所述加载组件顶部；
所述移动互锁装置设置于所述加载组件后端。
7.如权利要求1所述的晶圆存储盒的存储及传输系统，其特征在于，所述系统还包括触摸屏操作面板(105)以及高空传输系统接收器(107)；
所述触摸屏操作面板(105)设置于所述加载端口(104)上端；
所述高空传输系统接收器(107)与所述净化装置(108)并排平行设置于所述骨架(110)的顶端。
8.如权利要求1所述的晶圆存储盒的存储及传输系统，其特征在于，所述净化装置(108)包括单独风机及顶部安装的两块过滤器。
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