TWI767743B - 具防冷凝機制之機櫃及其防冷凝控制方法 - Google Patents

具防冷凝機制之機櫃及其防冷凝控制方法 Download PDF

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Abstract

一種具防冷凝機制之機櫃，係用以控制機櫃的櫃門啟閉，且機櫃包括控制模組、溫控模組及鎖定模組。控制模組感測機櫃內的櫃內溫度，且感測機櫃外的櫃外溫度與櫃外濕度而產生露點閾值。溫控模組用以調整櫃內溫度，且鎖定模組用以鎖定櫃門或解鎖櫃門。控制模組根據櫃內溫度與露點閾值的大小來控制鎖定模組，且收到觸發訊號時，控制溫控模組調整櫃內溫度至大於等於露點閾值。

Description

具防冷凝機制之機櫃及其防冷凝控制方法
本發明係有關一種機櫃及其控制方法，尤指一種具防冷凝機制之機櫃及其防冷凝控制方法。
現今電能的需求日益廣泛，因此越來越多產品需要使用電池儲能櫃作為備援及儲能的裝置，其中又以電池儲能櫃搭配鋰電池的應用最為廣泛。隨著鋰電池的應用層面增加，鋰電池的操作安全性也逐漸被重視。有越來越多的國內外火災案例分析報告中可知，多數火災原因在於，鋰電池儲能櫃之櫃內環境溫溼度控制不當，導致冷凝並高壓跳弧短路。
在習用技術中，為了延長電池使用壽命降低衰退，戶外型電池機櫃會採用空調進行制冷，維持電池機櫃內之環境溫度在20~30度。此時櫃外環境溫度若高於櫃內溫度，且濕度較高時，一旦開啟櫃門濕熱空氣進入機櫃內，即會在內部零件表面產生冷凝，並造成絕緣降低。如此，將會提升鋰電池儲能櫃發生火災的可能性。
所以，為了避免因為櫃內溫度濕度控制不當，而設計出一種具防冷凝機制之機櫃及其防冷凝控制方法，以防止在機櫃內存在高冷凝風險時開啟機櫃之櫃門，進而有效的避免容置空間內的電力裝置冷凝與短路的情況發生，乃為本案創作人所欲行研究的一大課題。
為了解決上述問題，本發明係提供一種具防冷凝機制之機櫃，以克服習知技術的問題。因此，本發明具防冷凝機制之機櫃係用以控制機櫃的櫃門啟閉，且機櫃包括控制模組、溫控模組及鎖定模組。控制模組感測機櫃內的櫃內溫度，且感測機櫃外的櫃外溫度與櫃外濕度而產生露點閾值。溫控模組耦接控制模組，且用以調整櫃內溫度。鎖定模組耦接控制模組與櫃門，且用以鎖定櫃門或解鎖櫃門。其中，控制模組根據櫃內溫度與露點閾值的大小來控制鎖定模組，並於收到觸發訊號時，控制溫控模組調整櫃內溫度至大於等於露點閾值。
為了解決上述問題，本發明係提供一種機櫃的防冷凝控制方法，以克服習知技術的問題。因此，本發明防冷凝控制方法係用以控制機櫃的櫃門啟閉，防冷凝控制方法包括下列步驟：感測機櫃內的櫃內溫度，且感測機櫃外的櫃外溫度與櫃外濕度而產生露點閾值。判斷櫃內溫度是否大於等於露點閾值。判斷櫃內溫度小於露點閾值而鎖定櫃門，且根據觸發訊號調整櫃內溫度至大於等於露點閾值及解鎖櫃門。
本發明之主要目的及功效在於，可以透過機櫃內外之溫濕度感測模組、溫控模組及鎖定模組之相互控制連動，以防止在機櫃內存在高冷凝風險時 開啟機櫃之櫃門，進而有效的避免容置空間內的電力裝置冷凝與短路的情況發生。
為了能更進一步瞭解本發明為達成預定目的所採取之技術、手段及功效，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，相信本發明之目的、特徵與特點，當可由此得一深入且具體之瞭解，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。
100:機櫃
100A:機櫃本體
100B:櫃門
100C:容置空間
1:控制模組
12:櫃外感測模組
14:櫃內感測模組
16:控制器
2:溫控模組
22:空調模組
24:加熱模組
3:鎖定模組
4:開關
5:警示模組
6:電池模組
200:外部系統
To:櫃外溫度
Ho:櫃外濕度
Ti:櫃內溫度
Td:露點溫度
Sth:櫃外溫溼度訊號
St:櫃內溫度訊號
Stc:溫控訊號
Ss:啟閉訊號
Str:觸發訊號
Wl:鎖定警示
Wd:解鎖警示
(S100)~(S180):步驟
圖1為本發明具防冷凝機制之機櫃之方塊圖；圖2為本發明機櫃內外之溫度/濕度所對應的露點溫度表式意圖；圖3為本發明機櫃的防冷凝控制方法之方法流程圖；圖4A為本發明具防冷凝機制之機櫃之外觀結構圖；圖4B為本發明具防冷凝機制之機櫃之櫃內配置圖；及圖4C為本發明具防冷凝機制之機櫃之機櫃開啟圖。
茲有關本發明之技術內容及詳細說明，配合圖式說明如下：請參閱圖1為本發明具防冷凝機制之機櫃之方塊圖。機櫃100通常設置於戶外等開放式場所，且用以對櫃內的溫度進行調節。機櫃100包括機櫃本體100A與櫃門100B，且機櫃本體100A與櫃門100B形成容置空間100C。機櫃100包括控制模組1、溫控模組2及鎖定模組3，且控制模組1包括櫃外感測模組12、櫃內感測模組14及控制器16。櫃外感測模組12較佳地可設置於機櫃 100的外表面，且櫃外感測模組12可包括溫度感測器與濕度感測器等用以感測溫度與濕度的感測器。櫃外感測模組12用以感測櫃外溫度To與櫃外濕度Ho，以根據櫃外溫度To與櫃外濕度Ho產生櫃外溫溼度訊號Sth。櫃內感測模組14較佳地可設置於容置空間100C，且櫃內感測模組14可包括溫度感測器等用以感測溫度的感測器，以感測櫃內溫度Ti而產生櫃內溫度訊號St。溫控模組2較佳地可設置於容置空間100C，且用以調整櫃內溫度Ti。鎖定模組3耦接控制器16與櫃門100B，且用以鎖定或解鎖櫃門100B。其中，鎖定模組3可依實際需求設置於容置空間100C內或容置空間100C之外，且鎖定模組3例如但不限於可以為電磁鎖、中控鎖、可控式機械鎖等裝置。
具體而言，溫控模組2包括空調模組22與加熱模組24，且空調模組22與加熱模組24耦接控制器16。空調模組22用以調整櫃內溫度Ti，且加熱模組24用以提升櫃內溫度Ti。其中，空調模組22可以為冷氣、風機等調整環境溫度的裝置，且加熱模組24可以為電阻加熱器、加熱片、電熱器等發熱裝置。控制器16較佳地可設置於容置空間100C，且控制器16耦接櫃外感測模組12、櫃內感測模組14、溫控模組2及鎖定模組3。控制器16接收櫃外溫溼度訊號Sth與櫃內溫度訊號St，以得知櫃外溫度To、櫃外濕度Ho及櫃內溫度Ti。控制器16提供溫控訊號Stc至溫控模組2，以通過控制溫控模組2而調整櫃內溫度Ti。此外，控制器16也提供啟閉訊號Ss至鎖定模組3，以通過控制鎖定模組3而鎖定或解鎖櫃門100B。較佳地，鎖定模組3為電磁鎖，且控制器16通過啟閉訊號Ss控制電磁鎖的激磁與否(可為單次激磁或持續激磁)而鎖定或解鎖櫃門100B。其中，控制器16可以為由電路構成的類比數位控制器，寫入程式控制的微控制器等晶片或微電路元件。
機櫃100更包括開關4、警示模組5及電池模組6，且開關4與警示模組5耦接控制器16。開關4可以為觸動開關、指撥開關、遠端控制開關、觸控屏幕等可產生觸發的裝置，且開關4較佳地可設置於機櫃100的外表面。警示模組5可以為蜂鳴器、警示燈、顯示面板、震動器等視覺、聽覺或觸覺等警示裝置，且警示模組5較佳地可設置於機櫃100的外表面。開關4根據觸發而產生觸發訊號Str，且提供觸發訊號Str至控制器16。控制器16在提供啟閉訊號Ss鎖定或解鎖櫃門100B時，可根據櫃門100B鎖定與櫃門100B解鎖而分別提供鎖定訊號S1與解鎖訊號Sd至警示模組5，以使警示模組5產生視覺、聽覺或觸覺等鎖定警示Wl與解鎖警示Wd。
電池模組6設置於容置空間100C，且電池模組6用以對外部系統200接收或發送電力。進一步而言，本發明之機櫃100可以對內部的電子設備(例如但不限於轉換裝置、通訊設備等)進行溫度的調控，且可避免因溼度及溫度控制不當導致機櫃內發生冷凝，造成電子設備絕緣不良與短路危險。因此，機櫃100特別適用於在戶外配置電池模組6進行電力的接收或發送的場合。進一步而言，電池模組6例如但不限於可以為蓄電池、鋰電池等具有儲備大量電力的裝置。多數電池模組6為了延長使用壽命降低衰退，機櫃100會採用空調模組22進行制冷，以維持櫃內溫度Ti在預定溫度範圍。其中，預定溫度範圍通常為電池模組6的最佳運作環溫(例如但不限於25度)的上限值與下限值所構成(例如但不限於20~30度)。然而，在機櫃100外部的櫃外溫度To與櫃外濕度Ho高於櫃內溫度Ti的場合，一旦開啟櫃門100B濕熱空氣進入機櫃100內，即會在內部零件表面產生冷凝，並造成絕緣降低。
因此，本發明之主要目的及功效在於，可以透過機櫃100內外之溫濕度感測模組(12、14)與空調模組22、加熱模組24及鎖定模組3之相互控制連動，防止在機櫃100內存在高冷凝風險時開啟機櫃100之櫃門100B，進而有效的避免容置空間100C內的電力裝置冷凝與短路的情況發生。值得一提，於本發明之一實施例中，在某些特殊的狀況下(例如但不限於機櫃100內部空間有限等原因)，控制模組1、溫控模組2、鎖定模組3及警示模組5可依照實際需求配置於容置空間100C或容置空間100C之外，並不限定控制模組1、溫控模組2、鎖定模組3及警示模組5具體的配置位置。此外，於本發明之一實施例中，訊號的傳遞可以為有線或無線的傳遞(以虛線表示)，使用無線的傳遞則每個模組可以包括用以收發訊號的傳輸單元(圖未示)，以使各個模組能夠更為靈活地配置。
請參閱圖2為本發明機櫃內外之溫度/濕度所對應的露點溫度表示意圖，復配合參閱圖1。造成冷凝的原因與相對濕度及當下的露點溫度有著直接關聯性，露點溫度指的是在固定氣壓之下，空氣中所含的氣態水達到飽和而凝結成液態水所需要降至的溫度，知道相對濕度以及實際氣溫時，露點溫度可透過以下公式求得近似值：
Figure 110120637-A0305-02-0009-1
Figure 110120637-A0305-02-0009-2
其中，To為櫃外溫度、Td為露點溫度(單位為攝氏)、Ho為櫃外濕度(以相對濕度百分比表示)、ln則代表自然對數，常數a為17.27、b為237.7。如此，即可建構圖2所示的露點溫度表。控制器16可以寫入上述式1與式2，且通過所感測到的櫃外溫度To與櫃外濕度Ho計算出露點溫度(即露點閾值)。 或者，控制器16紀錄如圖2所示的露點溫度表，且通過所感測到的櫃外溫度To與櫃外濕度Ho查找露點溫度表而獲得露點閾值。
控制器16會感測櫃外溫度To與櫃外濕度Ho而產生露點閾值，且依據櫃內溫度Ti與露點閾值判定是否有冷凝風險。值得一提，感測櫃外溫度To與櫃外濕度Ho而產生露點閾值的動作可以隨時進行。當未有冷凝風險時(即櫃內溫度Ti大於等於露點閾值)，控制器16提供啟閉訊號Ss控制鎖定模組3解鎖櫃門100B。此時，控制器16通過溫控訊號Stc控制空調模組22將櫃內溫度Ti維持在預定溫度範圍(例如但不限於30度)。其中，控制器16也可提供啟閉訊號Ss持續地控制鎖定模組3鎖定櫃門100B，以防止櫃門100B無預警地意外開啟。如此，即可以在控制器16收到觸發訊號Str時，且根據鎖定模組3解鎖櫃門100B而提供解鎖訊號Sd控制警示模組5發出解鎖警示Wd。
當控制器16判定具有冷凝風險時(即櫃內溫度Ti小於露點閾值)，控制器16提供啟閉訊號Ss控制鎖定模組3鎖定櫃門100B。然後，在控制器16收到觸發訊號Str時，控制器16提供溫控訊號Stc控制加熱模組24將櫃內溫度Ti由預定溫度範圍調升至大於等於露點閾值。其中，在控制器16收到觸發訊號Str時，控制器16也可提供鎖定訊號S1控制警示模組5發出鎖定警示Wl，以明確指示機櫃100目前處於何種狀態。在櫃內溫度Ti大於等於露點閾值後，控制器16提供啟閉訊號Ss控制鎖定模組3解鎖櫃門100B，且根據鎖定模組3解鎖櫃門100B而提供解鎖訊號Sd控制警示模組5發出解鎖警示Wd。
進一步而言，為避免空調模組22與加熱模組24在控制器16控制加熱模組24將櫃內溫度Ti由預定溫度範圍調升至大於等於露點閾值時，空調模組22未被關閉而與加熱模組24相互拉扯櫃內溫度Ti，導致櫃內溫度Ti升溫 過慢，因此控制器16收到觸發訊號Str時，會將空調模組22禁能，以強制關閉空調模組22，並切換繼電器(圖未示)至加熱模組24的迴路，以開啟機櫃100進行機櫃100的回溫流程(主要指的是容置空間100C的回溫)。
請參閱圖3為本發明機櫃的防冷凝控制方法之方法流程圖，復配合參閱圖1~2。防冷凝控制方法主要係控制機櫃100的櫃門100B啟閉，以防止在機櫃100內存在高冷凝風險時開啟機櫃100之櫃門100B，進而有效的避免容置空間100C內的電力裝置冷凝與短路的情況發生。其主要的控制方法包括首先，感測機櫃內的櫃內溫度，且感測機櫃外的櫃外溫度與櫃外濕度而產生露點閾值(S100)。較佳的實施方式為，利用控制模組1的控制器16感測櫃外溫度To與櫃外濕度Ho而產生露點閾值，且依據櫃內溫度Ti與露點閾值判定是否有冷凝風險。其中，感測櫃外溫度To與櫃外濕度Ho而產生露點閾值的動作可以隨時進行。
然後，判斷櫃內溫度是否大於等於露點閾值(S120)。然後，在判斷櫃內溫度大於等於露點閾值時，則解鎖櫃門(S140)。較佳的實施方式為，當未有冷凝風險時(即櫃內溫度Ti大於等於露點閾值)，利用控制器16提供啟閉訊號Ss控制鎖定模組3解鎖櫃門100B，以使使用者可開啟櫃門100B。然後，在判斷櫃內溫度小於露點閾值時，鎖定櫃門(S160)。較佳的實施方式為，當控制器16判定具有冷凝風險時(即櫃內溫度Ti小於露點閾值)，利用控制器16提供啟閉訊號Ss控制鎖定模組3鎖定櫃門100B。然後，根據觸發訊號調整櫃內溫度至大於等於露點閾值(S180)。較佳的實施方式為，當控制器16收到觸發訊號Str時，控制器16根據櫃內溫度Ti小於露點閾值而提供溫控訊號Stc控制加熱模組24將櫃內溫度Ti由預定溫度範圍調升至大於等於露點閾值。最後，返回步驟(S140)。
在步驟(S100)中，控制器16可以寫入上述式1與式2，且通過所感測到的櫃外溫度To與櫃外濕度Ho計算出露點溫度(即露點閾值)。或者，控制器16紀錄如圖2所示的露點溫度表，且通過所感測到的櫃外溫度To與櫃外濕度Ho查找露點溫度表而獲得露點閾值。此外，在步驟(S100)中，控制器16通過溫控訊號Stc控制空調模組22將櫃內溫度Ti維持在預定溫度範圍。預定溫度範圍通常為容置空間100C內部電力裝置(較佳地可以為電池模組6)的最佳運作環溫(例如但不限於25度)的上限值與下限值所構成(例如但不限於20~30度)。
在步驟(S180)中，為避免空調模組22與加熱模組24在控制器16控制加熱模組24將櫃內溫度Ti由預定溫度範圍調升至大於等於露點閾值時，空調模組22未被關閉而與加熱模組24相互拉扯櫃內溫度Ti，因此較佳的實施方式為，控制器16收到觸發訊號Str時，會將空調模組22禁能，以強制關閉空調模組22。
在步驟(S140)~(S160)中，鎖定模組3較佳地可以為電磁鎖，且通過控制電磁鎖的激磁與否而鎖定或解鎖櫃門100B。此外，在步驟(S180)~(S140)中，控制器16在提供啟閉訊號Ss鎖定或解鎖櫃門100B時，可根據櫃門100B鎖定與櫃門100B解鎖而分別提供鎖定訊號Sl與解鎖訊號Sd至警示模組5，以使警示模組5產生視覺、聽覺或觸覺等鎖定警示Wl與解鎖警示Wd。
請參閱圖4A為本發明具防冷凝機制之機櫃之外觀結構圖、圖4B為本發明具防冷凝機制之機櫃之櫃內配置圖、圖4C為本發明具防冷凝機制之機櫃之機櫃開啟圖，復配合參閱圖1~3。如圖4A所示，機櫃100包括機櫃本體100A，且空調模組22與開關4可配置於機櫃100的其中之一表面。空調模組22對容置空間100C(圖未示)進行櫃內溫度Ti調節，且開關4用以供使用者按壓， 以產生觸發。如圖4B及4C所示，鎖定模組3(電磁鎖)與控制器16可配置於櫃門100B，且感測模組(12、14)、加熱模組24及電池模組6配置於容置空間100C中。值得一提，圖4A~4C僅為機櫃100的其中之一配置方式，實際的配置方式可因實際需求而異。
惟，以上所述，僅為本發明較佳具體實施例之詳細說明與圖式，惟本發明之特徵並不侷限於此，並非用以限制本發明，本發明之所有範圍應以下述之申請專利範圍為準，凡合於本發明申請專利範圍之精神與其類似變化之實施例，皆應包括於本發明之範疇中，任何熟悉該項技藝者在本發明之領域內，可輕易思及之變化或修飾皆可涵蓋在以下本案之專利範圍。
100:機櫃
100A:機櫃本體
100B:櫃門
100C:容置空間
1:控制模組
12:櫃外感測模組
14:櫃內感測模組
16:控制器
2:溫控模組
22:空調模組
24:加熱模組
3:鎖定模組
4:開關
5:警示模組
6:電池模組
200:外部系統
To:櫃外溫度
Ho:櫃外濕度
Ti:櫃內溫度
Sth:櫃外溫溼度訊號
St:櫃內溫度訊號
Stc:溫控訊號
Ss:啟閉訊號
Str:觸發訊號
Wl:鎖定警示
Wd:解鎖警示

Claims (20)

  1. 一種具防冷凝機制之機櫃，係用以控制該機櫃的一櫃門啟閉，且該機櫃包括：一控制模組，感測該機櫃內環境的一櫃內溫度，且感測該機櫃外的一櫃外溫度與一櫃外濕度而產生一露點閾值，該控制模組包括：一櫃內感測模組，感測該機櫃內環境的該櫃內溫度而產生一櫃內溫度訊號，且基於該櫃內溫度訊號得知該機櫃內環境的該櫃內溫度；一溫控模組，耦接該控制模組，且用以調整該櫃內溫度；及一鎖定模組，耦接該控制模組與該櫃門，且用以鎖定該櫃門或解鎖該櫃門；其中，該控制模組根據該機櫃內環境的該櫃內溫度與該露點閾值的大小來控制該鎖定模組，並於收到一觸發訊號時，控制該溫控模組調整該機櫃內環境的該櫃內溫度至大於等於該露點閾值。
  2. 如請求項1所述之機櫃，其中該控制模組判斷該櫃內溫度小於該露點閾值時，控制該鎖定模組鎖定該櫃門。
  3. 如請求項1所述之機櫃，其中該控制模組於收到該觸發訊號且判斷該櫃內溫度大於等於該露點閾值時，控制該鎖定模組解鎖該櫃門。
  4. 如請求項1所述之機櫃，其中該控制模組更包括：一櫃外感測模組，感測該櫃外溫度與該櫃外濕度而產生一櫃外溫溼度訊號及一控制器，耦接該櫃外感測模組、該櫃內感測模組、該溫控模組及該鎖定模組； 其中，該控制器，根據該櫃外溫溼度訊號、該櫃內溫度訊號及該觸發訊號提供一溫控訊號與一啟閉訊號，以通過該溫控訊號控制該溫控模組，且通過該啟閉訊號控制該鎖定模組。
  5. 如請求項1所述之機櫃，其中該控制器紀錄一露點溫度表，且通過該櫃外溫度與該櫃外濕度查找該露點溫度表而獲得該露點閾值。
  6. 如請求項1所述之機櫃，其中該鎖定模組為一電磁鎖，且該控制模組通過該啟閉訊號控該電磁鎖的激磁與否，以鎖定或解鎖該櫃門。
  7. 請求項1所述之機櫃，其中該溫控模組包括：一空調模組，耦接該控制模組，且用以調整該櫃內溫度；及一加熱模組，耦接該控制模組，且用以提升該櫃內溫度；其中，該控制模組通過控制該空調模組而將該櫃內溫度維持在一預定溫度範圍，且該控制模組根據該觸發訊號控制該加熱模組將該櫃內溫度由該預定溫度範圍調升至大於等於該露點閾值。
  8. 如請求項7所述之機櫃，其中該控制模組根據該觸發訊號而禁能該空調模組。
  9. 如請求項7所述之機櫃，更包括：一電池模組，設置於該機櫃內，且用以對一外部系統接收或發送電力；其中，該預定溫度範圍由該電池模組的一最佳運作環溫的一上限值與一下限值所構成。
  10. 如請求項1所述之機櫃，更包括：一警示模組，耦接該控制模組； 其中，該控制模組根據該鎖定模組解鎖該櫃門而控制該警示模組發出一解鎖警示。
  11. 如請求項10所述之機櫃，其中該控制模組根據該鎖定模組鎖定該櫃門而控制該警示模組發出一鎖定警示。
  12. 如請求項1所述之機櫃，更包括：一開關，設置於該機櫃，且耦接該控制模組；其中，該開關根據一觸發而提供該觸發訊號至該控制模組。
  13. 一種機櫃的防冷凝控制方法，係用以控制該機櫃的一櫃門啟閉，該防冷凝控制方法包括下列步驟：感測該機櫃內環境的一櫃內溫度而產生一櫃內溫度訊號；基於該櫃內溫度訊號得知該機櫃內環境的該櫃內溫度，且感測該機櫃外的一櫃外溫度與一櫃外濕度而產生一露點閾值；判斷該機櫃內環境的該櫃內溫度是否大於等於該露點閾值；判斷該櫃內溫度小於該露點閾值而鎖定該櫃門，且根據一觸發訊號調整該機櫃內環境的該櫃內溫度至大於等於該露點閾值；及解鎖該櫃門。
  14. 如請求項13所述之防冷凝控制方法，更包括下列步驟：判斷該櫃內溫度大於等於該露點閾值而解鎖該櫃門。
  15. 如請求項13所述之防冷凝控制方法，更包括下列步驟：紀錄一露點溫度表，且通過該櫃外溫度與該櫃外濕度查找該露點溫度表而獲得該露點閾值。
  16. 如請求項13所述之防冷凝控制方法，更包括下列步驟： 控制一電磁鎖的激磁與否而鎖定或解鎖該櫃門。
  17. 如請求項13所述之防冷凝控制方法，更包括下列步驟：控制一空調模組將該櫃內溫度維持在一預定溫度範圍；及根據該觸發訊號而控制一加熱模組將該櫃內溫度由該預定溫度範圍調升至大於等於該露點閾值。
  18. 如請求項17所述之防冷凝控制方法，更包括下列步驟：根據該觸發訊號而禁能該空調模組。
  19. 如請求項13所述之防冷凝控制方法，更包括下列步驟：根據鎖定該櫃門而發出一鎖定警示。
  20. 如請求項13所述之防冷凝控制方法，更包括下列步驟：根據解鎖該櫃門而發出一解鎖警示。
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