TW201912250A - 用於粉末塗料的換色系統 - Google Patents
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Abstract
一種用於粉末塗料設備的換色系統,包含各有不同顏色之粉末的複數容器(24a-24e)、一用於將粉末從該等容器(24a-24e)其中之一輸送至一塗料塗佈器(12)之導管、一連接至該導管且具有一設有一吸取粉末之入口的末端件之吸取單元(18)、一清理單元(34)、一用於移動該末端件之轉移機構,以及一控制器。該等容器(24a-24e)及該清理單元(34)各具有一用於接收該末端件之開口(25),該控制器藉由控制該轉移機構從一第一容器(24d)抽取該末端件、移動該末端件至該清理單元(34),以及在清理之後移動該末端件至一第二容器(24e),而達成粉末顏色之更換。該系統可在更換顏色之間自動清理而減少運作停機時間。
Description
本發明係與一種用於粉末塗料的換色系統有關,本發明特別是關於一種用於自動更換粉末塗料顏色之系統,係適合搭配一手動操作或機器人操作之塗料塗佈器使用。
在廣泛的工業範圍內,例如車輛製造,粉末塗料廣泛地用於塗佈零件,通常是金屬零件。有色粉末從一粉末貯存器經由一合適的導管而供應至一塗佈器,例如噴槍。越來越多的粉末塗佈係在自動化生產設備中進行,例如使用機器人控制的塗佈器。當需要不同顏色的塗料時,傳統上必須使用多個不同的塗佈器,不同的顏色分別使用一個塗佈器,因為使用同一塗佈器及導管則更換顏色需要耗時的清理作業。對於機器人操作之程序,具有多個不同的塗佈器及導管使塗佈設備的複雜性及成本明顯增加。
美國專利編號US 5,928,423揭露一種用於粉末塗佈之換色粉末系統,粉末供應器包含有一粉末貯槽,以及一可拆卸地連接至該粉末貯槽之粉末供應裝置。
本發明係鑑於上述情況而被構思出來。
第一方面,本發明提供一種用於粉末塗料設備的換色系統,包含有:複數粉末容器,各容器容納複數不同顏色之塗料粉末其中之一;一導管,用於將粉末從該等粉末容器其中之一輸送至一塗料塗佈器;一吸取單元,係連接至該導管且具有一末端件,該末端件有一吸取塗料粉末之入口;一清理單元;一轉移機構,用於移動該導管之末端件;以及一控制器。該複數粉末容器中的每一個在一上表面內有一或多個能讓該吸取單元之末端件插入的開口,該清理單元具有一用於接收該吸取單元之末端件的開口,該控制器係配置成藉由控制該轉移機構從一第一粉末容器抽取該導管之末端件、移動該導管之末端件至該清理單元,以及在清理之後移動該末端件至一不同的第二粉末容器並將該末端件插入該第二容器,而達成粉末顏色之更換。
有利的是,該轉移機構可達成粉末噴霧輸送設備在更換顏色之間的自動移動及清理,使工廠運作停機時間明顯減少。
該轉移機構可包含有提供該末端件之一垂直或y方向位移、該末端件之一第一水平或x方向位移的機構,該y方向及x方向移動可獨立地受該控制器控制。該轉移機構可包含有一第三、或第二水平、或z方向之該末端件的移動,其中該第三方向移動係使該末端件移動而不與該等粉末容器之上表面內的開口對齊。各該y方向、x方向及z方向移動可獨立地受該控制器控制。該轉移機構可包含有至少一氣動缸。
該清理單元可包含有一用於經由一頂部開口接收該吸取單元之末端件的垂直方向腔室、一用於清理該導管之一外表面的第一吹氣裝置,以及一用於清理該吸取單元及導管之內部的第二吹氣裝置。該第一吹氣裝置可包含有一或多個噴嘴以及一空氣出口,空氣係經由該一或多個噴嘴被吹入該腔室內及吹至該吸取單元之外表面上,該空氣出口係用於排除空氣以及從該導管之外表面去除之粉末。該一或多個噴嘴可鄰近該頂部開口,且該空氣出口鄰近該腔室之一底部。該第二吹氣裝置可包含有一用於將空氣吹入該吸取單元之入口的空氣入口。第二吹氣裝置可足夠強勁而將空氣吹到塗料塗佈器(槍),如此可清理該塗料塗佈器之塗料通道。該第二吹氣裝置可包含有一彈簧閥,該彈簧閥係配置成受該吸取單元之末端件接觸而啟動進而打開並允許空氣被吹入該吸取單元之入口。一用於提供吸力之手段可連接至該空氣出口。
該吸取單元可包含有一誘導件,該誘導件在該末端件內鄰近該吸取單元之入口。該誘導件可包含有一空氣噴嘴以及一喉形管區段。該誘導件可位於一連接至該導管之管體的一端,且該吸取單元更包含有一用於使壓縮空氣被提供至該誘導件之空氣噴嘴的通道。該吸取單元之入口可包含複數從該末端件外部通向該誘導件之入口通道。該吸取單元可更包含有一空氣輸送管,該空氣輸送管係用於提供空氣以將該入口附近之粉末流體化。
第二方面,本發明提供一種粉末塗料設備內更換顏色之方法,該方法包含提供一換色裝置,該換色裝置包含有:複數粉末容器,各容器容納複數不同顏色之塗料粉末其中之一;一導管,用於將粉末從該等粉末容器其中之一輸送至一塗料塗佈器;一吸取單元,係連接至該導管且具有一末端件,該末端件有一吸取塗料粉末之入口;一清理單元;以及一轉移機構,用於移動該導管之末端件。該方法更包含:從一第一粉末容器抽取該吸取單元之末端件;移動該吸取單元至該清理單元;清理該吸取單元及該導管;在清理之後移動該吸取單元至一不同的第二粉末容器;以及將該吸取單元之末端件插入該第二容器。
第三方面,本發明提供一種用於粉末塗料設備的換色系統,該系統包含有:複數粉末容器,各容器容納複數不同顏色之塗料粉末其中之一;一導管,用於將粉末從該等粉末容器其中之一輸送至一塗料塗佈器;一吸取單元,係連接至該導管且具有一末端件,該末端件有一吸取塗料粉末之入口;以及一轉移機構,係配置來將該導管之末端件從一容器移動至另一容器;該吸取單元包含有一誘導件,該誘導件在該末端件內鄰近該吸取單元之入口。
請參閱圖1,其中顯示一具有一塗佈間10之粉末塗料設備,塗佈間10內部有一機器人操作之粉末噴霧塗佈器12,用於施加一塗層至一例如可能為車身一部分之零件14。粉末係藉由一吸取單元18經由一導管(圖中未示)而從一粉末單元16供應至該塗佈器12,粉末單元16及吸取單元18適於為一換色系統,將參照圖2至4而更詳述於下文。如圖1所示,一控制器20控制該粉末塗料設備之運作。
圖2顯示形成一換色系統實施例之該粉末單元16及該吸取單元18。一框架22支撐數個粉末容器24,其形式為一排填充有粉末之盒子,各容器24容納一不同顏色之粉末(圖2中顯示出五個這樣的容器,但應能理解的是,這樣的容器可為任何數量,取決於噴塗之不同顏色的數量)。該框架22係呈一鋼結構形式,該等容器24設置於一設有振動阻尼器38之板體上,一振動器馬達26用於振動該等盒子以防止粉末壓實。該等容器24可被提供單獨的空氣源,以將供應粉末至該塗佈器12之容器內的粉末流體化,這樣的容器可稱為流體盒,係不同於沒有被提供單獨流體化之標準盒。各該容器24具有一或多個開口25,用於接收該吸取單元18之一入口端。該吸取單元18連接至一粉末輸送導管40,該吸取單元之實例係參照圖5a、5b及6而更詳述於下文。
該吸取單元18係安裝至一轉移機構,如圖所示,該吸取單元18係設於一垂直或Y軸線性位移器30,該垂直或Y軸線性位移器30係用於將該吸取單元18沿垂直方向上下移動。該吸取單元18係連接至該導管40,該導管40與該吸取單元18一起上下移動。該吸取單元18之入口端(圖中未示)可被移動而經由該等開口25進、出該等容器24。該吸取單元18在其末端內有一開口,當該開口被下降至一容器24內時,粉末可被吸入該開口。該導管40經由軟管(圖中未示)而從該粉末單元16延伸至該塗佈間10內的噴霧塗佈器12。該Y軸位移器30及其連接之吸取單元18與導管40可利用一水平或X軸位移器28而被水平移動,該X軸位移器28沿該等容器24之排列線水平移動該吸取單元18。如此處所示,一第三或Z軸位移器32係設於該Y軸位移器30且使該吸取單元18沿一第三方向移動而不與該等容器24上的開口25對齊。
該Y軸位移器30可包含有一用以達成上下方向之線性移動的氣動缸,或者,該Y軸位移器可包含有任何其他適合之類型的可控式線性致動器。同樣地,該Z軸位移器32可包含有一線性致動器,例如一氣動缸。雖然,應可理解的是,如所述地移動該吸取單元18之末端,係可用其他類型之致動器進行,例如一旋轉致動器。該X軸位移器28亦可能採用一用於提供線性移動之氣動缸,然而,應可理解的是,該X軸致動器所需之移動距離可能更長,尤其是若有大量不同顏色及對應之容器24被提供,在那種情況下,該X軸位移器可以採用一馬達驅動機構,例如一皮帶或鏈條。
圖2亦顯示一用於在更換顏色之間清理該吸取單元18及導管40之清理單元34,該清理單元可亦用於清理該一或多個塗佈槍之塗料通道,該清理單元之更多細節及其運作係參照圖4a及4b詳述於下文。
圖3為一顯示出該粉末單元16之主要零件的平面圖,其中等效之零件具有相同之如圖2中所示的參考標號,在圖3中,各該容器24被指派一獨有的參考標號24a至24e。圖3顯示出該吸取單元18、Y軸位移器30及Z軸位移器32之兩個不同的X軸位置,一位置以實線顯示,另一位置以虛線顯示。在實線顯示之位置,該Y軸位移器之位置與該吸取單元在一起且直接對齊一位於該容器24d頂部上的開口25,在這個位置,該吸取單元之末端已被該Y軸位移器垂直地降低而進入該開口25。在虛線顯示之位置,該Y軸位移器位於容器24d及24e上的開口25之間,在這個位置,該Z軸位移器已移動了該吸取單元18之末端而使其延伸超過該等容器24頂部之開口25。
圖4a及4b描繪該清理單元34,該清理單元34包含有一直立的、有一開放頂部52之輸送管50,該開放頂部52可設有一密封墊,該密封墊係配置來遏制因施加空氣而可能發生之粉末過噴,一第一壓縮空氣入口54設於靠近該頂部52之處,一抽取輸送管56沿該輸送管50一側之一較低部位設置,用於連接至一吸取裝置及過濾器(圖中未示),一導管接收件58設於該輸送管50之底端,且係呈接收如前參照圖2及3所述之該導管40末端的形狀,該導管接收件58係連接至第二壓縮空氣入口60。
圖5a及5b顯示一習用之吸取單元70,通常係呈如顯示之垂直方向地使用,且被降低而進入一塗料粉末之容器。該吸取單元70包含有一中心垂直管體71,其外周圍繞一環形空氣通道72。空氣自一壓縮空氣源供應至三連接件73a、73b及73c,供應至連接件73a的空氣係供給至一誘導件75之一噴嘴74,供應至該噴嘴74的空氣進入一喉型管區段76之喉部,如此在該中心垂直管體71內產生吸力以將粉末向上吸取過該管體,該喉型管區段76具有一伸入一輸送粉末之導管(圖中未示)的出口端77,供應至連接件73b的空氣亦供給至該導管內作為傳輸粉末之額外氣流,供應至第三連接件73c的空氣向下通過該環形通道72至一供空氣離開之端塞78,此空氣將周圍的、該吸取單元70下降進入之容器內的粉末流體化,該端塞78圍繞分佈於該吸取單元70底端以將粉末向上吸取入該中心管體71的入口79a、79b、79c。
該習用之吸取單元70可與上述之參照圖1至5的換色系統搭配使用,然而,此吸取單元之設計存在某些缺點,首先該誘導件75必須提供足夠的吸力以將粉末升高整個單元的高度,如此需要在壓縮空氣中有大量能量而導致效率低下,而且,該吸取單元70採用額外的流體化空氣來輔助在入口79a/b/c周圍吸入粉末,因為入口79a/b/c的吸入量受到誘導件容量的限制。
圖6顯示一改良之吸取單元80的剖面正視圖,該吸取單元80特別適合搭配上述之參照圖1至5的換色系統使用。該吸取單元80包含有一中心垂直管體81,其周圍受一狹窄的空氣通道82及一空氣輸送管83包圍。空氣自一壓縮空氣源提供至二連接件84a及84b,供應至連接件84a之空氣經由該空氣輸送管83供給至一誘導件86之一靠近該吸取單元80底端的噴嘴85,供應至該噴嘴85之空氣進入一喉型管區段87之喉部,該誘導件86產生用以將粉末吸入該喉型管區段並往上吹過該中心管體81之吸力。粉末經由形成於該吸取單元80之一底部區段89周圍的開口88而被吸入,被吸入該吸取單元80之粉末被往上吹過該中心管體81至一伸入一輸送粉末之導管(圖中未示)的出口端90,供應至該連接件84b之空氣亦供給至該導管內作為用於輸送粉末之額外的氣流。圖6亦顯示一螺釘84c,係設置來保持該中心垂直管體81之位置。
圖7a及7b顯示圖6之粉末吸取單元80及一清理單元之一接收件100(例如圖4a及4b之清理單元34的接收件58)的正視及剖視圖,該接收件100包含有一用於一清理流體(例如壓縮空氣)之連接件101以及一內閥門件102,一彈簧103施偏壓於該閥門件102,進而藉助一閥門座104而將該閥門件102推至一關閉位置。該接收件100亦包含有一頂部開口105,用於將該吸取單元80之底端接收至一孔106內。該閥門件102具有一末端107,當該閥門件102位於關閉位置時,該末端107向上延伸進該孔106內。當該吸取單元80經由該開口105而被插入該孔106內時(例如被上述之換色系統的轉移機構降低而進入該清理單元),該吸取單元80之底端接觸該閥門件102之末端107並將該閥門件102下壓而抵抗該彈簧103之作用,進而開啟該閥門且允許該清理流體被吹過該閥門而經由該等開口88吹入該吸取單元80,藉此,該吸取單元80及通往一粉末噴霧塗佈器之輸送管的內表面可被清理。
在使用上,當該粉末塗料塗佈器12(如圖1)在供應一顏色之塗料時,該導管40之底端係降低而進入符合之顏色的容器24,例如圖3中該導管40、Y軸位移器30及Z軸位移器32之實線所示位置的容器24d,該等容器24受該振動器26振動,此外,實施例中可有空氣被供應至該容器24d,以將其中之粉末流體化。該吸取單元18(如圖2)經由其開放端而將粉末吸入該導管40,此粉末沿著該導管40而輸送至該塗佈器12。
當需要更換塗佈器12之塗料顏色時,該吸取單元18、振動器26以及供應至容器24d的流體化空氣被關閉,該Y軸位移器30被啟動以將該導管40升高而離開該容器24d,該Z軸位移器被啟動以使該導管40之末端移動而不與該等容器24頂部之開口25對齊,然後該X軸位移器將該導管40連同Y軸位移器30及Z軸位移器32一起移動至該清理單元34,注意,在這個移動過程中,該導管之末端被移動而橫過該容器24e上方,但因為該導管40之末端已經受Z軸位移器移動,該導管40之末端不在該等開口25上方,且任何掉落或由導管40掉出之粉末不會掉進不同顏色之容器24e的開口25。
當該導管40已被移動至該清理單元34時,該Y軸位移器使該導管降低而經由該開放頂部52進入該清理單元34,且低至該導管40之末端位於該接收件58內。吸力被提供至該抽取輸送管56,且壓縮空氣被提供至用於清理該導管40之外表面的第一壓縮空氣入口54,此空氣經由該抽取輸送管56而被往下吸出。壓縮空氣亦提供至該第二壓縮空氣入口60而進入該導管接收件58,該導管接收件58係呈導引該壓縮空氣進入該導管40內部之形狀,此空氣被沿著該導管40整個長度而吹送,並經由該塗佈器12送出,而清理該導管40及該塗佈器12二者之內部表面。
一旦清理完成,供應至該第一、二壓縮空氣入口之空氣被關閉,該Y軸位移器將該導管40升高而離開該清理單元34,該Z軸位移器使該導管之末端移動而不與該等開口25對齊,且該X軸位移器將該導管(連同Y軸位移器以及Z軸位移器)移動至下一個要使用之顏色的容器24位置(例如容器24b),在這個移動過程中,該導管之末端被移動而橫過容器24e、24d及22c上方,但因為該導管40之末端已經受Z軸位移器移動,該導管40之末端不在該等開口25上方,且任何掉落或由該導管40掉出之粉末不會經由開口25掉進不同顏色之容器。然後該Z軸位移器移動該導管40,使得該末端直接位於該容器24b之開口25上方,且該Y軸位移器使該導管40降低而經由開口25進入該容器24,然後該振動器26重新開始振動該等容器24且流體化空氣被提供至該容器24b,然後藉由啟動該吸取單元18以輸送粉末至該塗佈器12可開始該粉末之噴灑塗佈。
以上例子描述一種使用單一末端件插入一粉末容器之一開口的系統及方法,應可理解的是,該系統可包含有任何數量之吸取單元,例如一、二,或更多吸取單元,舉例而言,一多槍系統可包含有二或更多吸取單元,每一個選定顏色之粉末容器可包含有對應數量之開口,以使一多槍系統的各吸取單元可同時被再填滿。
10‧‧‧塗佈間
12‧‧‧塗佈器
14‧‧‧零件
16‧‧‧粉末單元
18‧‧‧吸取單元
20‧‧‧控制器
22‧‧‧框架
24、24a~24e‧‧‧粉末容器
25‧‧‧開口
26‧‧‧振動器馬達
28‧‧‧水平或X軸位移器
30‧‧‧垂直或Y軸位移器
32‧‧‧第三或Z軸位移器
34‧‧‧清理單元
38‧‧‧振動阻尼器
40‧‧‧導管
50‧‧‧輸送管
52‧‧‧開放頂部
54‧‧‧第一壓縮空氣入口
56‧‧‧抽取輸送管
58‧‧‧導管接收件
60‧‧‧第二壓縮空氣入口
70‧‧‧吸取單元
71‧‧‧中心垂直管體
72‧‧‧環形空氣通道
73a、73b、73c‧‧‧連接件
74‧‧‧噴嘴
75‧‧‧誘導件
76‧‧‧喉型管區段
77‧‧‧出口端
78‧‧‧端塞
79a、79b、79c‧‧‧入口
80‧‧‧吸取單元
81‧‧‧中心垂直管體
82‧‧‧空氣通道
83‧‧‧空氣輸送管
84a、84b‧‧‧連接件
84c‧‧‧螺釘
85‧‧‧噴嘴
86‧‧‧誘導件
87‧‧‧喉型管區段
88‧‧‧開口
89‧‧‧底部區段
100‧‧‧接收件
101‧‧‧連接件
102‧‧‧閥門件
103‧‧‧彈簧
104‧‧‧閥門座
105‧‧‧頂部開口
106‧‧‧孔
107‧‧‧末端
圖1為採用一根據本發明實施例之換色系統的一粉末塗料設備之圖式。 圖2顯示圖1之粉末塗料設備的換色系統之更多細節。 圖3為圖2之換色系統的平面圖。 圖4a描繪一形成圖2之換色系統之局部的清理單元。 圖4b顯示圖4a之清理單元的剖視圖。 圖5a及5b顯示一習用之粉末吸取單元的正視圖及剖視圖。 圖6為一改良而更適用於本發明實施例之粉末換色系統的粉末吸取單元之剖視圖。 圖7a及7b顯示圖6之粉末吸取單元與一清理單元之一接收件的正視圖及剖視圖。
Claims (17)
- 一種用於粉末塗料設備的換色系統,包含有: 複數粉末容器,各容器容納複數不同顏色之塗料粉末其中之一; 一導管,用於將粉末從該等粉末容器其中之一輸送至一塗料塗佈器; 一吸取單元,係連接至該導管且具有一末端件,該末端件有一吸取塗料粉末之入口; 一清理單元; 一轉移機構,用於移動該導管之末端件;以及 一控制器; 其中: 該複數粉末容器中的每一個在一上表面內有一或多個能讓該吸取單元之末端件插入的開口; 該清理單元具有一用於接收該吸取單元之末端件的開口; 該轉移機構包含有提供該末端件之垂直位移以及該末端件之水平位移的機構; 以及 該控制器係配置成藉由控制該轉移機構從一第一粉末容器抽取該導管之末端件、移動該導管之末端件至該清理單元,以及在清理之後移動該末端件至一不同的第二粉末容器並將該末端件插入該第二容器,而達成粉末顏色之更換。
- 如申請專利範圍第1項所述的換色系統,其中該轉移機構包含有提供該末端件之一垂直或y方向位移、該末端件之一第一水平或x方向位移以及該末端件之一第三或z方向移動的機構,其中該第三方向移動係使該末端件移動而不與該等粉末容器之上表面內的開口對齊。
- 如申請專利範圍第2項所述的換色系統,其中各該y方向、x方向及z方向移動係能獨立地受該控制器控制。
- 如前述任一項申請專利範圍所述的換色系統,其中該轉移機構包含有至少一氣動缸。
- 如前述任一項申請專利範圍所述的換色系統,其中該清理單元包含有一用於經由一頂部開口接收該吸取單元之末端件的垂直方向腔室、一用於清理該導管之一外表面的第一吹氣裝置,以及一用於清理該吸取單元及導管之內部的第二吹氣裝置。
- 如申請專利範圍第5項所述的換色系統,其中該第一吹氣裝置包含有一或多個噴嘴以及一空氣出口,空氣係經由該一或多個噴嘴被吹入該腔室內及吹至該吸取單元之外表面上,該空氣出口係用於排除空氣以及從該導管之外表面去除的粉末。
- 如申請專利範圍第6項所述的換色系統,其中該一或多個噴嘴係鄰近該頂部開口,且該空氣出口係鄰近該腔室之一底部。
- 如申請專利範圍第5至7項中任一項所述的換色系統,其中該第二吹氣裝置包含有一用於將空氣吹入該吸取單元之入口的空氣入口。
- 如申請專利範圍第8項所述的換色系統,其中該第二吹氣裝置包含有一彈簧閥,該彈簧閥係配置成受該吸取單元之末端件接觸而啟動進而打開並允許空氣被吹入該吸取單元之入口。
- 如申請專利範圍第5至9項中任一項所述的換色系統,其中一用於提供吸力之手段係連接至該空氣出口。
- 如前述任一項申請專利範圍所述的換色系統,其中該吸取單元包含有一誘導件,該誘導件在該末端件內鄰近該吸取單元之入口。
- 如申請專利範圍第11項所述的換色系統,其中該誘導件包含有一空氣噴嘴以及一喉形管區段。
- 如申請專利範圍第11或12項所述的換色系統,其中該誘導件位於一連接至該導管之管體的一端,且該吸取單元更包含有一用於使壓縮空氣被提供至該誘導件之空氣噴嘴的通道。
- 如申請專利範圍第11至13項中任一項所述的換色系統,其中該吸取單元之入口包含複數從該末端件外部通向該誘導件之入口通道。
- 如前述任一項申請專利範圍所述的換色系統,其中該吸取單元更包含有一空氣輸送管,該空氣輸送管係用於提供空氣以將該入口附近之粉末流體化。
- 一種粉末塗料設備內更換顏色之方法,該方法包含: 提供一換色裝置,該換色裝置包含有: 複數粉末容器,各容器容納複數不同顏色之塗料粉末其中之一; 一導管,用於將粉末從該等粉末容器其中之一輸送至一塗料塗佈器; 一吸取單元,係連接至該導管且具有一末端件,該末端件有一吸取塗料粉末之入口; 一清理單元;以及 一轉移機構,用於移動該導管之末端件; 從一第一粉末容器抽取該吸取單元之末端件; 移動該吸取單元至該清理單元; 清理該吸取單元及該導管; 在清理之後移動該吸取單元至一不同的第二粉末容器;以及 將該吸取單元之末端件插入該第二容器。
- 一種用於粉末塗料設備的換色系統,包含有: 複數粉末容器,各容器容納複數不同顏色之塗料粉末其中之一; 一導管,用於將粉末從該等粉末容器其中之一輸送至一塗料塗佈器; 一吸取單元,係連接至該導管且具有一末端件,該末端件有一吸取塗料粉末之入口;以及 一轉移機構,係配置來將該導管之末端件從一容器移動至另一容器; 其中該吸取單元包含有一誘導件,該誘導件在該末端件內鄰近該吸取單元之入口。
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