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JP2017168274A - 車両用照明装置および車両用灯具 - Google Patents

車両用照明装置および車両用灯具 Download PDF

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JP2017168274A
JP2017168274A JP2016051677A JP2016051677A JP2017168274A JP 2017168274 A JP2017168274 A JP 2017168274A JP 2016051677 A JP2016051677 A JP 2016051677A JP 2016051677 A JP2016051677 A JP 2016051677A JP 2017168274 A JP2017168274 A JP 2017168274A
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寛光 白石
Hiromitsu Shiraishi
寛光 白石
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Toshiba Lighting and Technology Corp
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Abstract

【課題】スペース効率と光の取り出し効率を向上させることができる車両用照明装置および車両用灯具を提供することである。
【解決手段】実施形態に係る車両用照明装置は、一方の端面に開口した凹部と、前記凹部の底面から突出した凸部と、を有するソケットと;前記凸部の頂面に設けられた第1の基板と、前記第1の基板に設けられた発光素子と、を有する発光部と;前記凹部の底面に設けられた第2の基板と、前記第2の基板に設けられた制御素子と、を有する制御部と;を具備している。
【選択図】図1

Description

本発明の実施形態は、車両用照明装置および車両用灯具に関する。
ソケットと、ソケットの一方の端部側に設けられた発光モジュールと、を備えた車両用照明装置がある。
発光モジュールには、発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)や抵抗などが設けられている。
ここで、車両用照明装置には、車両において発生した電気的ノイズやサージ電圧が加わるおそれがある。そのため、バリスタなどの比較的大型の制御素子が必要となる場合がある。また、近年においては、FET(Field Effect Transistor)や集積回路などをさらに設け、低電力な回路が構成されるようにする場合もある。
この場合、単に、制御素子を増やすと発光モジュールが大きくなる。発光モジュールが大きくなると、車両用照明装置が大きくなるので、車両用照明装置が既存の車両用灯具に装着できなくなるおそれがある。
この場合、2枚の基板を重ねて設け、2枚の基板に発光ダイオードと制御素子を振り分けて実装しても、ほぼ同一平面上に発光ダイオードと制御素子が設けられることになるため、発光モジュールが大型化することには変わりはない。また、発光ダイオードと大型の制御素子が同一平面上に設けられていると、発光ダイオードから放射された光が大型の制御素子に遮られるおそれがある。
そのため、スペース効率と光の取り出し効率を向上させることができる技術の開発が望まれていた。
特開2015−220034号公報
本発明が解決しようとする課題は、スペース効率と光の取り出し効率を向上させることができる車両用照明装置および車両用灯具を提供することである。
実施形態に係る車両用照明装置は、一方の端面に開口した凹部と、前記凹部の底面から突出した凸部と、を有するソケットと;前記凸部の頂面に設けられた第1の基板と、前記第1の基板に設けられた発光素子と、を有する発光部と;前記凹部の底面に設けられた第2の基板と、前記第2の基板に設けられた制御素子と、を有する制御部と;を具備している。
本発明の実施形態によれば、スペース効率と光の取り出し効率を向上させることができる車両用照明装置および車両用灯具を提供することができる。
本実施の形態に係る車両用照明装置1を例示するための模式斜視分解図である。 図1における車両用照明装置1のA−A線方向の模式断面図である。 他の実施形態に係る発光部20aを例示するための模式断面図である。 比較例に係る車両用照明装置51を例示するための模式断面図である。 車両用灯具100を例示するための模式部分断面図である。
以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
(車両用照明装置)
本実施の形態に係る車両用照明装置1は、例えば、自動車や鉄道車両などに設けることができる。自動車に設けられる車両用照明装置1としては、例えば、フロントコンビネーションライト(例えば、デイタイムランニングランプ(DRL;Daytime Running Lamp)、ポジションランプ、ターンシグナルランプなどが適宜組み合わされたもの)や、リアコンビネーションライト(例えば、ストップランプ、テールランプ、ターンシグナルランプ、バックランプ、フォグランプなどが適宜組み合わされたもの)などに用いられるものを例示することができる。ただし、車両用照明装置1の用途は、これらに限定されるわけではない。
図1は、本実施の形態に係る車両用照明装置1を例示するための模式斜視分解図である。
図2は、図1における車両用照明装置1のA−A線方向の模式断面図である。
図1および図2に示すように、車両用照明装置1には、ソケット10、発光モジュール20、および給電部30が設けられている。
ソケット10は、装着部11、バヨネット12、フランジ13、および放熱フィン14を有する。
装着部11は、フランジ13の、放熱フィン14が設けられる側とは反対側の面に設けられている。装着部11の外形形状は、柱状とすることができる。装着部11の外形形状は、例えば、円柱状である。装着部11は、フランジ部13側とは反対側の端面に開口する凹部11aを有する。凹部11aの底面11a1には、凸部11a2が設けられている。すなわち、ソケット10は、一方の端面に開口した凹部11aと、凹部11aの底面11a1から突出した凸部11a2と、を有する。
底面11a1には、制御部20bが設けられる。凸部11a2の頂面11a2a(底面11a1側とは反対側の面)には、発光部20aが設けられる。
バヨネット12は、装着部11の外側面11bに設けられている。バヨネット12は、車両用照明装置1の外側に向けて突出している。バヨネット12は、フランジ13と対峙している。バヨネット12は、複数設けられている。バヨネット12は、車両用照明装置1を灯具100の筐体101に装着する際に用いられる。バヨネット12は、ツイストロックに用いられるものである。
フランジ13は、板状を呈している。フランジ13は、例えば、円板状を呈したものとすることができる。フランジ13の外側面は、バヨネット12の外側面12bよりも車両用照明装置1の外方に位置している。
放熱フィン14は、フランジ13の、装着部11が設けられる側とは反対側の面に設けられている。放熱フィン14は、複数設けることができる。複数の放熱フィン14は、互いに平行となるように設けることができる。放熱フィン14は、平板状を呈したものとすることができる。
また、ソケット10には、絶縁部31を挿入する孔10aと、コネクタ105を挿入する孔10bが設けられている。
孔10bには、シール部材105aを有するコネクタ105が挿入される(図5を参照)。そのため、孔10bの断面形状は、シール部材105aを有するコネクタ105の断面形状に適合したものとなっている。
発光モジュール20において発生した熱は、主に、装着部11およびフランジ13を介して放熱フィン14に伝わる。放熱フィン14に伝わった熱は、主に、放熱フィン14から外部に放出される。
そのため、発光モジュール20において発生した熱を外部に伝えることを考慮して、ソケット10を高い熱伝導率を有する材料から形成することが好ましい。高い熱伝導率を有する材料は、例えば、金属、高熱伝導性樹脂などとすることができる。高熱伝導性樹脂は、例えば、PET(Polyethylene terephthalate)やナイロン等の樹脂に、熱伝導率の高い酸化アルミニウムなどからなる繊維や粒子を混合させたものである。また、高熱伝導性樹脂を用いてソケット10を形成すれば、発光モジュール20において発生した熱を効率よく放熱することができ、且つ、軽量化を図ることができる。
発光モジュール20は、発光部20aおよび制御部20bを有する。
発光部20aは、凸部11a2の頂面11a2aに設けられている。
発光部20aは、基板21(第1の基板の一例に相当する)、発光素子22、および制御素子23を有する。
基板21は、例えば、凸部11a2の頂面11a2aに接着することができる。基板21は、平板状を呈している。基板21の表面には、図示しない配線パターンが設けられている。
基板21の材料や構造には特に限定はない。例えば、基板21は、セラミックス(例えば、酸化アルミニウムや窒化アルミニウムなど)などの無機材料、紙フェノールやガラスエポキシなどの有機材料などから形成することができる。また、基板21は、金属板の表面を絶縁性材料で被覆したものであってもよい。
発光素子22の発熱量が多い場合には、放熱の観点から熱伝導率の高い材料を用いて基板21を形成することが好ましい。熱伝導率の高い材料としては、例えば、酸化アルミニウムや窒化アルミニウムなどのセラミックス、高熱伝導性樹脂、金属板の表面を絶縁性材料で被覆したものなどを例示することができる。
発光素子22は、基板21の上に設けられている。発光素子22は、基板21の表面に設けられた図示しない配線パターンと電気的に接続されている。発光素子22は、例えば、発光ダイオード、有機発光ダイオード、レーザダイオードなどとすることができる。
発光素子22の形式には特に限定はない。
発光素子22は、例えば、PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier)型などの表面実装型の発光素子とすることができる。なお、図1および図3に例示をした発光素子22は、表面実装型の発光素子である。また、発光素子22は、例えば、砲弾型などのリード線を有する発光素子とすることもできる。
また、発光素子22は、COB(Chip On Board)により実装されるものとすることもできる。COBにより実装される発光素子22とする場合には、チップ状の発光素子22と、発光素子22と図示しない配線パターンを電気的に接続する配線と、発光素子22と配線を囲む枠状の部材と、枠状の部材の内部に設けられた封止部などを基板21の上に設けることができる。この場合、封止部には、蛍光体を含めることができる。蛍光体は、例えば、YAG系蛍光体(イットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体)などとすることができる。
発光素子22の光の出射面は、車両用照明装置1の正面側に向けられている。発光素子22は、主に、車両用照明装置1の正面側に向けて光を出射する。
発光素子22の数、大きさ、配置などは、例示をしたものに限定されるわけではなく、車両用照明装置1の大きさや用途などに応じて適宜変更することができる。
ここで、基板21は、凸部11a2の頂面11a2aに設けられている。そのため、発光素子22は、基板21の、凸部11a2の頂面11a2aと対峙する領域に設けることが好ましい。この様にすれば、発光素子22において発生した熱をソケット10に効率よく伝えることができる。
制御素子23は、基板21の上に設けられている。制御素子23は、基板21の表面に設けられた図示しない配線パターンと電気的に接続されている。
ここで、基板21の、凸部11a2の頂面11a2aと対峙していない領域は、ソケット10への放熱がし難くなる。そのため、基板21の、凸部11a2の頂面11a2aと対峙していない領域に制御素子23を設ける場合には、比較的発熱量が少ない制御素子23とすることが好ましい。制御素子23は、例えば、ダイオード、ツェナーダイオード、コンデンサなどとすることができる。なお、制御素子23は、基板23に設けることもできる。すなわち、発光部20aには少なくとも発光素子22が設けられていればよい。
制御部20bは、凹部11aの底面11a1に設けられている。
制御部20bは、基板24(第2の基板の一例に相当する)および制御素子25を有する。
基板24には開口部24aが設けられている。開口部24aの内部には凸部11a2が設けられている。図1および図2に例示をした開口部24aは孔である。ただし、開口部24aは、孔に限定されるわけではない。開口部24aは、内部に凸部11a2を設けることができるものであればよい。開口部24aは、例えば、切り欠きなどのように基板24の周端に達するものであってもよい。
基板24の厚み寸法は、凸部11a2の高さ寸法よりも短い。そのため、基板21の、発光素子22が設けられる側とは反対側の面(裏面)と、底面11a1との間の距離は、基板24の、制御素子25が設けられる側の面(表面)と、底面11a1との間の距離よりも長い。すなわち、基板21と基板24は離隔している。
基板24は、例えば、凹部11aの底面11a1に接着することができる。基板24は、平板状を呈している。基板24の表面には、図示しない配線パターンが設けられている。 基板24の材料は、例えば、セラミックスなどの無機材料、紙フェノールやガラスエポキシなどの有機材料、金属板の表面を絶縁性材料で被覆したもの、高熱伝導性樹脂などとすることができる。この場合、基板24の材料は基板21の材料と同じであってもよいし、基板21の材料と異なっていてもよい。
制御素子25は、基板24の上に設けられている。制御素子25は、基板24の表面に設けられた図示しない配線パターンと電気的に接続されている。
ここで、基板24は、凹部11aの底面11a1に密着しているので、基板24の放熱性は、基板21の放熱性よりも高くなる。そのため、制御素子25は、制御素子23よりも発熱量が多い制御素子とすることができる。制御素子25は、例えば、抵抗25aや電子部品25bなどとすることができる。
抵抗25aは、基板24の上に設けられている。抵抗25aは、基板24の表面に設けられた図示しない配線パターンと電気的に接続されている。抵抗25aは、後述する給電端子32を介して発光素子22と電気的に接続されている。
抵抗25aは、発光素子22に流れる電流を制御する。
発光素子22の順方向電圧特性には、ばらつきがあるので、アノード端子と、グランド端子と、の間の印加電圧を一定にすると、発光素子22の明るさ(光束、輝度、光度、照度)にばらつきが生じる。そのため、発光素子22の明るさが所定の範囲内に収まるように、抵抗25aにより、発光素子22に流れる電流の値が所定の範囲内となるようにする。この場合、抵抗25aの抵抗値を変化させることで、発光素子22に流れる電流の値が所定の範囲内となるようにすることができる。
抵抗25aは、例えば、表面実装型の抵抗器、リード線を有する抵抗器(酸化金属皮膜抵抗器)、スクリーン印刷法などを用いて形成された膜状の抵抗器などとすることができる。なお、図1および図2に例示をした抵抗25aは、膜状の抵抗器である。
抵抗25aの数、大きさ、配置などは、例示をしたものに限定されるわけではなく、発光素子22の数や仕様などに応じて適宜変更することができる。
電子部品25bは、例えば、車両において発生した電気的ノイズやサージ電圧から発光素子22を保護したり、低電力な回路を構成したりするために設けられる。電子部品25bは、例えば、サージアブソーバ、バリスタ、FETなどのトランジスタ、集積回路、演算素子などとすることができる。ただし、電子部品25bは、例示をしたものに限定されるわけではない。また、電子部品25bの数、大きさ、配置などは、例示をしたものに限定されるわけではなく、車両用照明装置1の用途や仕様などに応じて適宜変更することができる。
ここで、凹部11aの開口側には基板21が設けられるので、制御部20bにおいて発生した熱が凹部11aの開口側から逃げにくくなる。そのため、装着部11の側面に開口部11cを設けることもできる。開口部11cは、例えば、装着部11の側面を貫通するスリットや孔などとすることができる。なお、図1に例示をした開口部11cは、スリットである。開口部11cを設けるようにすれば、凹部11aの内部が外気と繋がるので、対流による放熱を図ることができる。すなわち、開口部11cは、通風口や換気口の機能を有する。そのため、開口部11cは、制御素子25の近傍に設けることが好ましい。この場合、開口部11cの数、大きさ、配置などは実験やシミュレーションを行うことで決定することができる。
給電部30は、絶縁部31、および給電端子32を有する。
絶縁部31は、孔10aの内部に設けられている。絶縁部31は、孔10aに圧入することもできるし、孔10aの内部に接着することもできる。また、絶縁部31は、ソケット10と一体に形成することもできる。
絶縁部31は、絶縁性材料から形成されている。この場合、発光モジュール20において発生した熱を外部に放出することを考慮すると、絶縁部31は、絶縁性と高い熱伝導率を有する材料から形成することが好ましい。絶縁性と高い熱伝導率を有する材料は、例えば、セラミックス(例えば、酸化アルミニウムや窒化アルミニウムなど)、高熱伝導性樹脂などとすることができる。
また、自動車に設けられる車両用照明装置1の場合には、使用環境の温度が、−40℃〜85℃となる。そのため、絶縁部31の材料の熱膨張係数は、ソケット10の材料の熱膨張係数となるべく近くなるようにすることが好ましい。この様にすれば、絶縁部31とソケット10との間に発生する熱応力を低減させることができる。例えば、絶縁部31の材料は、ソケット10に含まれる高熱伝導性樹脂としたり、この高熱伝導性樹脂に含まれる樹脂としたりすることができる。
給電端子32は、複数設けられている。給電端子32は、導電性材料から形成されている。複数の給電端子32は、所定の方向に並べて設けることができる。複数の給電端子32は、絶縁部31の内部に設けられている。複数の給電端子32は、絶縁部21の内部を延びている。複数の給電端子32の一方の端部は、制御部20bと電気的に接続されている。複数の給電端子32の他方の端部は、絶縁部31から突出している。
なお、給電端子32の数、形状、配置などは例示をしたものに限定されるわけではなく、適宜変更することができる。
図3は、他の実施形態に係る発光部20aを例示するための模式断面図である。
図3に示すように、基板21には挿通部21aを設けることができる。挿通部21aは、例えば、基板21に設けられた孔、基板21の周端に到達する切り欠きなどとすることができる。また、基板21の外形寸法を基板24の外形寸法よりも短くすることで、挿通部21aが設けられるようにすることもできる。なお、図3に例示をした挿通部21aは、基板21の外形寸法を基板24の外形寸法よりも短くした場合である。
制御素子25の頂部(例えば、電子部品25bの頂部)は、挿通部21aを介して基板21の発光素子22が設けられた側に設けられるようにすることができる。
図4は、比較例に係る車両用照明装置51を例示するための模式断面図である。
図4に示すように、車両用照明装置51には装着部61が設けられている。装着部61には凹部11aと同様の凹部61aが設けられている。ただし、装着部61には凸部11a2が設けられていない。そのため、前述した発光部20aと制御部20bは一体化されている。基板62は、凹部61aの底面61a1に設けられ、基板62に発光素子22と電子部品25bなどの制御素子が設けられている。
比較例に係る車両用照明装置51においては、1枚の基板62に発光素子22と制御素子を設けているので、基板62の外形寸法が大きくなる。そのため、装着部61の外形寸法が大きくなるので、車両用照明装置51が既存の車両用灯具に装着できなくなるおそれがある。
また、電子部品25bには大型のものもある。そのため、電子部品25bを格納するためには凹部61aの深さ寸法を長くする必要がある。凹部61aの深さ寸法が長くなると、発光素子22の光の放射面と装着部61の端面との間の距離が長くなるため、発光素子22から放射された光の一部が凹部61aの内部から外部に出射されなくなる。また、発光素子22と電子部品25bが同一平面上に設けられているので、発光素子22から放射された光の一部が電子部品25bに遮られるおそれがある。
これに対して、本実施の形態に係る車両用照明装置1においては、図1〜図3に示すように、基板21と基板24を設け、発光素子22、制御素子23、および制御素子25を振り分けている。この場合、基板21と基板24は離隔しているので、基板24の任意の位置に制御素子25設けることができる。また、基板24に設ける制御素子25の数を増やすことができる。そのため、基板21と基板24の外形寸法が大きくなるのを抑制することができるので、装着部11の外形寸法が大きくなるのを抑制することができる。その結果、装着部11の外形寸法が既存の車両用灯具に装着することができるものとなるようにすることが容易となる。
また、凹部11aの底面11a1に凸部11a2を設け、凸部11a2の頂面11a2aに発光部20aを設けるようにしている。そのため、高さの高い電子部品25bを格納するために凹部11aの深さ寸法を長くしても、発光素子22の光の放射面と装着部11の端面との間の距離が長くなるのを抑制することができる。そのため、発光素子22から放射された光の一部が凹部11aの内部から外部に出射されなくなるのを抑制することができる。また、基板21に挿通部21aを設ければ、凹部11aの深さ寸法を維持したままでも高さの高い電子部品25bを設けることができる。この場合、発光素子22の光の放射面と電子部品25bの頂面との間の距離を短くすることができるので、発光素子22から放射された光の一部が電子部品25bに遮られるのを抑制することができる。
そのため、本実施の形態に係る車両用照明装置1とすれば、スペース効率と光の取り出し効率を向上させることができる。
(車両用灯具)
次に、車両用灯具100について例示する。
なお、以下においては、一例として、車両用灯具100が自動車に設けられるフロントコンビネーションライトである場合を説明する。ただし、車両用灯具100は、自動車に設けられるフロントコンビネーションライトに限定されるわけではない。車両用灯具100は、自動車や鉄道車両などに設けられる車両用灯具であればよい。
図5は、車両用灯具100を例示するための模式部分断面図である。
図5に示すように、車両用灯具100には、車両用照明装置1、筐体101、カバー102、光学要素部103、シール部材104、およびコネクタ105が設けられている。
筐体101は、一方の端部側が開口した箱状を呈している。筐体101は、例えば、光を透過しない樹脂などから形成することができる。筐体101の底面には、装着部11のバヨネット12が設けられた部分が挿入される取付孔101aが設けられている。
車両用照明装置1を車両用灯具100に取り付ける際には、装着部11のバヨネット12が設けられた部分を取付孔101aに挿入し、車両用照明装置1を回転させる。すると、取付孔101aの周縁に設けられた凹部にバヨネット12が保持される。この様な取り付け方法は、ツイストロックと呼ばれている。
カバー102は、筐体101の開口を塞ぐようにして設けられている。カバー102は、透光性を有する樹脂などから形成することができる。カバー102は、レンズなどの機能を有するものとすることもできる。
光学要素部103には、車両用照明装置1から出射した光が入射する。光学要素部103は、車両用照明装置1から出射した光の反射、拡散、導光、集光、所定の配光パターンの形成などを行う。
例えば、図5に例示をした光学要素部103はリフレクタである。この場合、光学要素部103は、車両用照明装置1から出射した光を反射して、所定の配光パターンが形成されるようにする。
シール部材104は、フランジ13と筐体101の間に設けられている。シール部材104は、環状を呈するものとすることができる。シール部材104は、ゴムやシリコーン樹脂などの弾性を有する材料から形成することができる。
車両用照明装置1が車両用灯具100に取り付けられた際には、シール部材104は、フランジ13と筐体101との間に挟まれる。そのため、シール部材104により、筐体101の内部空間が密閉される。
コネクタ105は、孔10bの内部に露出している複数の給電端子32の端部に嵌め合わされる。コネクタ105には、図示しない電源などが電気的に接続されている。そのため、コネクタ105を給電端子32の端部に嵌め合わせることで、図示しない電源などと、発光素子22とが電気的に接続される。
また、コネクタ105は、段差部分を有している。そして、シール部材105aが、段差部分に取り付けられている。シール部材105aは、孔10bの内部に水が侵入するのを防ぐために設けられている。
以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
1 車両用照明装置、10 ソケット、11 装着部、11a 凹部、11a1 底面、11a2 凸部、20 発光モジュール、20a 発光部、20b 制御部、21 基板、21a 挿通部、22 発光素子、23 制御素子、24 基板、24a 開口部、25 制御素子、25a 抵抗、25b 電子部品、100 車両用灯具、101 筐体

Claims (6)

  1. 一方の端面に開口した凹部と、前記凹部の底面から突出した凸部と、を有するソケットと;
    前記凸部の頂面に設けられた第1の基板と、前記第1の基板に設けられた発光素子と、を有する発光部と;
    前記凹部の底面に設けられた第2の基板と、前記第2の基板に設けられた制御素子と、を有する制御部と;
    を具備した車両用照明装置。
  2. 前記第2の基板は、開口部を有し、前記開口部の内部には前記凸部が設けられている請求項1記載の車両用照明装置。
  3. 前記第1の基板の、前記発光素子が設けられる側とは反対側の面と、前記底面との間の距離は、前記第2の基板の、前記制御素子が設けられる側の面と、前記底面との間の距離よりも長い請求項1または2に記載の車両用照明装置。
  4. 前記第1の基板は、挿通部を有し、前記制御素子の頂部は、前記挿通部を介して前記1の基板の前記発光素子が設けられた側に設けられている請求項1〜3のいずれか1つに記載の車両用照明装置。
  5. 前記制御素子は、抵抗、サージアブソーバ、バリスタ、トランジスタ、集積回路、および演算素子の少なくともいずれかである請求項1〜4のいずれか1つに記載の車両用照明装置。
  6. 請求項1〜5のいずれか1つに記載の車両用照明装置と;
    前記車両用照明装置が取り付けられる筐体と;
    を具備した車両用灯具。

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