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| 矫形器学9 |
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矫形器 授课人 郭鹏飞矫形器制作基础知识BA目录常用矫形器制作工艺矫形器制作常用材料、部件、专用工具、设备A 矫形器常用材料、部件、
专用工具、设备一 常用材料因矫形器制作材料直接适配于患者并与患者皮肤直接接触，因此要求第一要求在保证材料的强度、刚性的前提下重量
要轻；第二要求耐用，材料抗疲劳，耐磨损，抗冲击以及耐腐蚀；第三要求卫生，矫形器与身体任何接触部位无毒，无皮肤过敏反应，无机械刺激，
透气性好，容易清洁；第四要求安全可靠，支撑性能好，不会发生突然断裂，失灵等现象而造成患者人身伤害事故；第五要求便于加工制作，便于临
床检查，穿戴使用时容易调整1、金属材料 可分为钢和有色金属两大类。（1）钢 是含碳量在2%以下的铁碳合金。刚具有高强度和韧
性好、加工成型性能好、价格便宜等优点。缺点是重量重，防腐成本高。因其价格便宜，在矫形器中多用于制作金属直条、半月箍、弹簧等体积小的
零配件。钢按化学成分分类，可分为碳素钢和合金钢、不锈钢等三类：①普通碳素钢：含碳量的高低是决定钢的性能和用途的一个主要因素。含碳量
低于0.25%称低碳钢，它的塑性、韧性和可焊性好，主要用于钢结构件和冲压件等。含碳量在0.25%—0.6%之间的称中碳钢，其强度较
高，韧性适当，主要用于制造机器结构零件，如齿轮、轴等含碳量在0.6%—1.35%之间的称高碳钢，其强度和硬度高，耐磨性好，但塑性和
韧性低，主要用于制造各种工具、刀具、弹簧和耐磨零件等②合金钢：在碳素钢的基础上有目的地加入一种或几种合金元素的钢。常用的合金元素有
硅、锰、铬、镍、钼、钨、钒、钛、硼等③不锈钢：不锈钢是根据不同用途加入铬、镍、镁、铝、硅等的合金，不锈钢具有较好的耐腐蚀性，用于制
作矫形器的标准件不需要经过电镀处理。（2）有色金属：除钢以外的金属材料都称为有色金属，用于矫形器的有色金属大多数是合金，具有重量轻
，强度高，抗腐蚀等优点，因此在矫形器中使用越来越多。有色金属之所以作为制作矫形器的主要材料，是因为有色金属和高分子材料相比，具有拉
伸强度和压缩强度高、耐冲击性、拉伸性好、加工性能好，而且性能可靠。用于矫形器的有色金属材料应具备的条件是：能承受力，抗磨损，耐久性
能好，疲劳强度高；材料表面不生锈，不破坏生物体组织，不变质等①铝合金：高强度铝合金的特点是可以锻造加工，具有价格低、加工性能好、强
度大、比重轻、有光泽、塑性好、耐腐蚀等特点。在矫形器中常用于组件式大腿矫形器的支条、铰链和连接件等，但其动载荷性能不如钢材，其强度
比钛合金差很多，一般用于制作儿童或妇女、老人、体重级别比较低，且活动度不高的患者矫形器②钛合金：钛的强度大，耐腐蚀。钛合金的强度和
钢大致相同，但密度只有钢的三分之二。钛合金具有比较高的强度和好的韧性，是制作矫形器支条、连接件的理想材料。但钛合金额加工难度大，且
价格昂贵。目前国际上矫形器高档产品的金属构件大量采用钛合金制造。2.皮革 皮革是有动物皮，经物理及化学加工转变为一种具有天然材质
、不易腐烂、色泽华美，具有柔韧和丰满的手感，透气、透水而耐久性强等性能的产品，又称为熟革。早期的矫形器有完全用皮革制作的围腰、足护
套、手托等。目前各种皮革在矫形器和矫形鞋的制作中继续使用（1）天然革：天然皮革是将动物（牛、马、羊等）的皮革经过鞣制加工，常用作矫
形器的固定装置、压力垫，或者衬里等①轻革与重革：不同的动物生皮经过鞣制，或者同种生皮经过不同的鞣制方法，获得的皮革的理化性质是不同
的。矿物鞣制革如铬革一般重量较轻，又称作轻革。属于轻革的有鞋面革、鞋垫革、服装革等。轻革一般耐久性好、抗热、含油量较高、孔隙小。但
轻革会刺激皮肤，同时也不易粘合。植物鞣革较铬革重、厚，故又通称重革。日常使用的底革、带革即属于此类。重革性质坚固、抗水性好、对皮肤
无刺激；通过选用不同的鞣剂可以制成具有不同的硬度、韧性和光洁度的皮革。②制作矫形器产品用的皮革：根据皮革的特性选择适合制作矫形器产
品的皮革有以下应注意的方面：一是接触皮肤的皮革对皮肤无刺激性，同时透水、透气性好；二是保证足够的强度；三是易于清洁。在皮革供应及使
用中，为了降低成本，应合理使用二、三层肉面革和边革，在需要较高强度、较高耐磨性的部位则采用脊背革。③皮革的保存：皮革作为有机材料，
理想的保存条件为温度10—15度，湿度50%—70%，在太高或太低的湿度下，皮革易霉烂或干脆。（2）合成革：也称人造革，使用化学的
方法制成的类似皮革的制品，由于其成本较低，现已用在矫形器部件装饰或衬里3.橡胶 橡胶是一类具有高弹性的高分子材料。在外力的作用
下，和容易发生极大的变形，当除去外力后，即恢复到原来的状态，这种高弹性体有较好的抗撕裂、耐疲劳特性，在使用中多次弯曲、拉伸、剪切和
压缩不受损伤；橡胶还具有不透水、不透气、耐酸碱等特性。按照原材料来源，橡胶可分为天然橡胶和合成橡胶两大类。（1）天然橡胶：天然橡胶
的主要成分是橡胶烃（顺势聚异戊二烯），是天然的高分子材料。天然橡胶弹性好，最大伸长率可达1000%。天然橡胶的强度大，耐弯曲，开裂
性优良，内部发热少，抗撕裂强度高，耐磨耗性优良。天然橡胶的耐寒性好，在—50度仍不变脆，具有优良的电绝缘性，有较好的耐透气性，不透
水，良好的加工性，粘合性和混合性能。天然橡胶的缺点是耐老化性能、耐药品和溶剂性能差天然橡胶具有良好的综合性能，在矫形器中主要用于制
作鞋底、鞋垫、足跟缓冲器等阻尼和压力缓冲制品（2）氯丁橡胶：氯丁橡胶是由氯丁二烯聚合而成的一种高分子弹性体，是发展较早的一种合成橡
胶。它的物理、力学性能与天然橡胶十分相似，而耐老化性、耐热性、耐油性、耐溶剂和化学药品腐蚀性等均比天然橡胶好，它还具有良好的自补性
强、粘着性、耐水性和气密性等比较优良的综合性能，有“万能橡胶”之称。目前，矫形器加工中用的胶粘剂是氯丁橡胶为主要材料，由于氯丁胶要
以甲苯作为溶剂，导致在工作环境中出现甲苯超标，因此应注意采取排气、通风等环保措施。（3）热塑性弹性体：是指在高温下能塑化成型，而在
常温下又能显示橡胶弹性的一类高分子材料。具有类似热塑性材料的加工型特性，即可以直接采用加工热塑性塑料的加工成型方法，设备投资少，工
艺操作简单，并可以回收使用，可节省原材料，不会造成对环境的污染。矫形技术行业中常用聚烯烃类热塑性弹性体，有较好的耐磨性、弹性和硬度
，还具有良好的抗撕裂强度，抗臭氧性以及耐化学药品和溶剂，可以制作矫形鞋底、鞋垫、衬套、均压垫等。（4）硅橡胶：属于特种橡胶，是具有
一定抗张强度和伸长率的橡胶态弹性体。硅橡胶耐高温（300度）及低温（-100度），绝缘性能优良，耐老化性良好。医用硅橡胶由于具有优
良的生物相容性，与皮肤接触具有卫生、不刺激皮肤等特点，对身体健康没有影响，不受洗涤剂的腐蚀，已广泛应用于整形外科和假体制作，如制作
假乳房、假鼻梁、假耳廓、假眼球等。在矫形器制作中可做软衬垫、功能性半足等。硅橡胶软衬垫具有柔软、穿戴舒适，抗拉伸强度大，不易被油脂
污染，清洗简便等特点。但硅橡胶抗撕裂强度低，需要小心使用。4.塑料（高分子材料） 是以合成的或天然的树脂作为主要成分，添加或不添
加辅助材料，如填料、增塑剂、稳定剂、颜料、防老剂等，在一定温度、压力下加工成型而成的。塑料的特点是轻便，美观，卫生。按塑料受热之后
的特性分为热塑性塑料和热固性塑料两大类。（1）热固性塑料：是以热固性树脂为主要成分（如环氧树脂、酚醛树脂、不饱和树脂），加工固化成
型后一般具有网状的立体型结构，受热不在软化，高温下发生热分解，不和反复成型。可用于矫形器制作的热固性塑料有环氧树脂、不饱和聚酯树脂
，可作为积层塑料成型材料和各种粘合剂。①环氧树脂及其塑料：环氧树脂（EP）固化前是一种线型高分子树脂，固化后称为立体型高分子固体，
工业上用的单体是淡黄色的粘稠液体。它具有优异的耐水性、耐碱性、粘结性和力学性能。用环氧树脂为基本成分的塑料为环氧塑料，分为增强塑料
、泡沫塑料、浇筑塑料。用玻璃纤维增强环氧树脂塑料俗名玻璃钢，是一种性能优异的工程材料，可用作矫形器的壳体。环氧树脂的另一种重要应用
是做粘合剂，环氧树脂型粘合剂有“万能胶”之称。②不饱和聚酯树脂（UP）：是以不饱和聚酯为基础的塑料，俗称聚酯树脂。经玻璃纤维增强后
的塑料，俗称聚酯树脂玻璃钢，具有工艺性能优良、固化后综合性能好、适应范围广、成本较低等特点；它在室温下具有适宜的粘度，可在室温下固
化，常压下成型，因此施工方便容易保证质量，并可用多种措施来调整它的工艺性能；固化后呈褐色半透明状，不易溶解，也不易软化。（2）热塑
性塑料：是以热塑性树脂为主体成分（如聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯）。这类材料都具有链状的线型分子结构，加热后随温度升高而软化
，随温度降低而变硬，再次加热仍可在软化，并可以重新塑形。这样可以反复塑化成型，亦可对半成品进行二次热加工。这种材料可塑性好，加工方
便，可准确快速成型，已广泛用于矫形器的制造。热塑性材料又可分为高温热塑性材料和低温热塑性材料两大类：①高温热塑板材的软化温度在13
0度以上，其分子结构稳定，强度高，耐疲劳，耐冲击、无气味。高温热塑板材需要专门的加热设备如平板加热器或工业用烘箱，利用真空成型工艺
制作模塑矫形器，也可以用于制作各种矫形器的半成品。②低温热塑板材的软化温度约为60度—90度，在恒温水箱的热水中或在加热器中软化，
X线透过性良好，对皮肤无刺激，可直接与患者肢体紧密接触、模塑成型，如需修改，可将修改部位侵入热水中再次软化，再次塑形，直到达到理想
的形状。采用低温热塑性板材制作矫形器的好处在于可直接在患者身上即刻成型，不需要石膏绷带，既没有石膏粉尘，也没有加工过程中的噪声。因
此，在医院或康复中心的作业治疗室、矫形器制作室非常方便，适用范围越来越广。1）聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）：又称有机玻璃。是一种无
色透明固体，质轻，密度为1.18，是目前最好的有机透明材料，透光率达92%。强度高，耐大气老化，可用于热塑加工成型，也可用机械切削
加工，还可用丙酮、氯仿等溶剂进行自体粘结。甲基丙烯酸树脂在假肢矫形器领域广泛用于假肢接受腔以及矫形器树脂层积成型。由于其热塑性，加
热后可以修改；无毒，对皮肤无刺激，已经基本取代环氧树脂以及不饱和树脂应用于假肢矫形器领域。甲基丙烯酸树脂一般用过氧化苯甲酰作引发剂
使树脂固化，固化反应同温度关系非常大，温度每升高10度，反应速度增加约3倍。2）聚乙烯（PE）：是乙烯连锁聚合的产物，是世界塑料品
种中产量最多的品种。矫形器制作中多用各种聚乙烯板材。聚乙烯按密度大小可分为低密度聚乙烯和高密度聚乙烯。密度的高低源于聚合条件和方法
。按聚合压力可分为高压聚乙烯和低压聚乙烯。高压聚乙烯为低密度聚乙烯，低压聚乙烯为高密度聚乙烯。低密度聚乙烯具有分子结构支链长而且多
，具有密度低、柔软性好、韧性、延展性和耐环境、抗开裂能力好，可作为柔性材料，成型加热温度约130度。高密度聚乙烯分子链呈线型结构，
支链短而少、结晶度高、密度大、熔化温度高、硬度高、强度大、弹性模量大，可作为刚性片材，成型加热温度约为150度。3）聚丙烯（PP）
：聚丙烯的强度、硬度、刚性都好于聚乙烯，其耐热性也比聚乙烯好，长期使用温度为100—110度。聚丙烯的电绝缘性能、抗弯曲疲劳强度好
；但聚丙烯抗冲击强度、耐低温性及耐老化性能比聚乙烯差，对缺口敏感。由于聚丙烯密度是常用塑料中最低的，重量轻，热变形性能好，在135
度，100小时的蒸汽中消毒不被破坏，机械性能好。聚丙烯广泛应用于下肢矫形器，聚丙烯成型时，聚丙烯熔体的粘度比聚乙烯小，随着温度的升
高，熔体粘度降低的幅度大，因此在加热聚丙烯时要严格控制加热温度在185度左右，从平板加热器中拿出加热好的聚丙烯板必须小心，防止由于
其自身重力的作用而下坠；聚丙烯的导热系数只有聚乙烯的1/5—1/4，打磨时所产生的热量不易及时散发，聚丙烯熔体容易粘附在打磨工具上
，因此打磨加工时应选用较低的转速，减少产生的热量，粗磨时尽可能选用金属打磨工具，以利于热量的散发，降低聚丙烯熔体粘附在打磨工具上的
程度。近年来新开发的改性聚丙烯的品种越来越多，改善其脆性，增加其韧性，而且拉伸性能非常好，广泛用于动态踝足矫形器（DAFO）.4）
聚碳酸酯（PC）：是一种新型的透明热塑板材。主要功能缺陷是耐水解稳定性不高、对缺口敏感、耐有机化学品性、耐刮痕性较差，长期受紫外线
照射会发黄。由于PC的高刚性，高冲击强度，透明性好，可以对患肢直接观察，是制作矫形器壳体的好材料。它的刚性更接近于丙烯酸树脂。5）
低温热塑板材：是一类低温（70度左右）下可以塑化的热塑板材，一般加温5分钟即可塑形，在室温下5分钟内，冷却后即可硬化。其重量轻，强
度、弹性较好，穿着舒适，具有形状记忆功能，其外观好，容易清洁。它分为有网眼和无网眼两大类，有网眼的透气性好，利于汗液从皮肤表面蒸发
以及从患处吸收液体。其2.4mm厚的板材适用于成人手、腕部以及儿童肢体矫形器的制作；其3.2mm厚的板材适用于成人的躯干及四肢的矫
形器。5.复合材料 是把两种以上具有不同性能的材料通过人工复合制备的一种固体材料。“复合”就是在金属材料、有机高分子材料和无机非
金属材料自身或相关间进行优势互补，获得单一材料无法比拟的，具有综合优良性能的综合材料。（1）玻璃纤维复合材料：目前，在矫形器技术行
业采用最多的复合材料是以合成树脂为粘结剂，玻璃纤维及其织物制成的复合材料，称为玻璃纤维增强塑料。(2)碳素纤维复合材料：亦称碳素纤
维增强树脂，碳素纤维复合材料抗拉强度非常高，甚至超过了钢。通常将碳纤维束编组成碳布，在矫形器中用作壳体的增强材料，制成很薄且重量很
轻的壳体。碳素纤维的另一项重要应用是与树脂混渗，在高温、高压下通过模具压塑成型。碳纤复合材料与铝合金相比，重量轻1/2左右，可用于
制作矫形器的支条、壳体、足托。这种结构的矫形器具有重量非常轻而且轻度高的特点，而且可设计性优良，制造重复性好。6.石膏模型材料
石膏是气硬性胶凝材料。生产石膏的原材料是矿产天然的二水硫酸钙。天然石膏煅烧为熟石膏（半水硫酸钙），在磨细即为我们所应用的石膏粉。石
膏可分为建筑石膏、模型石膏、高强度石膏等。假肢矫形器行业应用模型石膏。是高分散在水中后，初为塑性的浆状物质、逐渐凝固、硬化而成为具
有一定强度的固体物质。模型石膏较纯，其粒径比建筑石膏细小，且凝固、硬化速度快，强度高，其制品表面色白、光洁、细腻、美观。矫形器制作
中常用石膏绷带制作阴型，用石膏粉制作阳型。（1）石膏绷带：可分为普通石膏绷带和弹性石膏绷带。①普通石膏绷带是由石膏与纤维织物结合在
一起。按结合方式不同又可分为松散型结合和致密型结合。松散型结合是将石膏粉与纤维织物机械的混合在一起；致密型结合则是将石膏溶液浸渍到
纤维内部组织，由于致密型石膏绷带吸收了一部分水分，使得多余水分蒸发时间短，其干燥时间较快②弹性石膏绷带是将石膏浸入到弹性织物而成。
其优点在于利用他的弹性是其阴型轮廓与肢体形状一致，制成的石膏模型更精确。（2）石膏粉：制作矫形器的石膏阳型需要大量的石膏粉，在浇灌
石膏时，通常7—8公斤水内加入10公斤石膏粉。石膏的机械性能将随着石膏粉量的增加而增加，但是粉量过多石膏凝固过快，来不及操作。影响
石膏凝固和干燥时间的因素有：①石膏种类及掺入的粉量：受潮的石膏凝固慢，加粉少的石膏凝固慢，加粉多的石膏凝固快；②水温：冷水凝固慢，
热水凝固快；③模型的厚度：薄的凝固慢，厚的凝固快；④周围空气循环状况：循环快的凝固快，循环慢的凝固慢；⑤空气的温度和湿度：温度高的
凝固快，湿度高的凝固慢；⑥混合物的搅拌状况：搅拌中的石膏凝固慢，搅拌后静置的石膏凝固快。7.胶粘剂 胶粘剂又称粘合剂，俗称胶。能
使物体的表面与另一物体的表面粘合在一起的物质。胶粘剂可粘结各种相同或不同的材料，特别适合用于粘结弹性模量与厚度相差比较大，不宜采用
其他连接方法连接的材料。最早应用的胶粘剂，如骨胶、淀粉胶、松脂胶属于天然胶粘剂现代工业中应用的胶粘剂主要是以高分子化合物为基料的合
成胶粘剂，如不饱和聚酯、环氧树脂、聚氨酯、丙烯酸树脂胶粘剂。（1）氯丁胶：主要用于皮革与皮革、皮革与橡胶、皮革与纺织物、橡胶与纺织
物之间的粘合，粘着力较强。属于溶剂型胶粘剂，有一定的毒性，使用中应注意通风，采取必要劳动保护措施。（2）聚氨酯胶：是以聚氨酯为主要
成分的胶粘剂，可用于金属、塑料、玻璃、陶瓷粘合，用于天然皮革、合成革与橡胶、合成革的粘合，用于聚氨酯鞋底与鞋面的粘合。常用的有10
1聚氨酯胶，具有良好的粘结性、柔软性、绝缘性、耐水性、耐油性和耐磨性（3）环氧树脂胶：对许多金属和非金属材料具有优良的粘结性能，有
万能胶之称。矫形技术行业一般采用室温固化胶，用低分子聚酰胺、脂肪脘多胺做固化剂。为提高或改善某些性能，在胶粘剂配方中需加入稀释剂、
增韧剂、填料等，主要牌号有B-63甘油环氧树脂和酚醛多环氧树脂。（4）聚丙烯酸脂胶：常用的牌号有501/502.这类粘合剂的特点是
不需溶剂，可以再室温下固化，并有一定的透明性。由于固化速度快，在矫形器的制作过程中一般适合粘结面积小的结构。（二）常用的矫形器部件
1、金属铰链2、柔性铰链 20世纪90年代，开始采用高强度聚氨酯材料制作的柔性铰链代替刚性铰链，多用于儿童踝关节、肘关节、腕关节
。这种柔性铰链尺寸紧凑、强度高、外形美观、重量轻，深受用户欢迎。连接部件 矫形器常用铆钉来连接金属直条与塑料板、皮革件等。（1
）铆钉：铆钉由钉头和圆柱钉杆组成，用铁、铝合金或铜合金等制成，铆钉分实心的和空心的两种。1）实心铆钉：按钉头的形状有半圆头、沉头、
半沉头、平锥头、平头等多种形式。实心铁铆钉的铆接强度最好，仅用于钢部件之间的铆接；铜合金铆钉的铆接强度次之，延展性能好。矫形器制作
专用的大平头、沉头的直径为4mm的铜合金铆钉广泛的应用于矫形器塑料壳体与金属条或皮质部件的铆接。铝合金铆接强度差，但最容易铆接。2
）空心铆钉：重量轻、铆接方便，但铆接强度小，适用于受力较小的结构，如皮革、纺织品（尼龙织套、尼龙搭扣、弹力带）之间的铆接。（2）尼
龙搭扣：尼龙搭扣又名锦纶搭扣带、锦丝粘扣带、锦丝起绒搭扣带，是由锦纶钩面带和锦纶圈面带（绒带）组成的配套带织物。尼龙搭扣带是采用锦
纶长丝为原料制成。其钩面带具有硬挺直立的钩子，与圈面带的浓密、柔软的圈套结合。由于尼龙搭扣能迅速扣紧或开启，近年来在矫形器的使用中
已大量替代扣子、拉链、皮带等，成为一种常用的连接材料。（三）常用专用工具、设备1、剪板工具 、设备 用于剪切金属板和塑料板材的
工具包括：锯子、剪刀等。设备包括：锯床、剪板机等。（1）锯子：锯子用于分离或切割材料，一般用锯原则：材料越厚，锯齿越密；材料越软，
锯齿越密。（2）曲线锯：曲线锯可呈曲线的锯开塑料、金属。在矫形器的制作中主要用于矫形器的开窗口和修剪边缘。（3）振动锯：振动锯又称
为石膏锯，适合于切开石膏绷带以及将成型后塑料壳体从石膏模型上切开分离。（4）剪刀：剪刀用来剪切纺织品、金属薄板、塑料等2.钻孔工具
钻孔是矫形器制作中经常遇到的工作，无论是制作金属矫形器，还是制作塑料矫形器，都需要将各种不同材料部件连接起来。常用的铆接、
螺丝连接都需要先钻孔，钻孔一般在钻床上完成。手电钻是一种用于钻小孔的电动工具，携带方便，使用灵活。3.修边工具 在制作矫形器时，常常遇到修边的工作，可选择的工具和设备比较多，如砂轮机、打磨机，接受腔铣磨头等，常用的手工工具有锉刀、刮刀等。（1）锉刀：锉刀是一种带刃的切削工具，可以挫削金属、塑料、石膏等加工表面。1）普通锉刀：用于挫金属，2）石膏锉刀:专用于石膏模型的修改，按其断面形状的不同，又可分为平挫、半圆锉和圆搓等。（2）刮刀;刮刀常用与刮除塑料工件表面薄层或者修边。（3）砂轮机：用于加工各种金属材料金属材料和非金属材料。打磨金属材料可用氧化铝磨料砂轮。皮革打磨机则用橡胶砂轮、砂纸或砂布轮，对皮革、合成革修边、抛光。（4）接受腔铣床：接受腔铣床又称打磨机，是假肢、矫形器专用打磨机，换上不同的磨头，可以进行假肢矫形器产品的铣、磨、修边、加工，适用于合成树脂、热塑板材、泡沫塑料以及木材的加工。4、加热设备（1）烘箱：烘箱是用电加热的密封箱体，主要用于热塑板材的加热或者石膏模型的烘干。（2）平板加热器：平板加热器是矫形技术专用设备，是一种先进的高温热塑板加热设备。加热平面贴有聚四氟乙烯膜，防止材料粘贴（3）热风枪：热风枪主要用于对热塑板材制品进行局部加热，修整。（4）远红外加热装置：有远红外平板加热器以及远红外烤箱，利用远红外灯管加热，升温快，加热快，效率高、节能。 |
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