CN107085272A - 偏振元件单元、偏振光照射装置及偏振光照射方法 - Google Patents
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Abstract
一种偏振元件单元、偏振光照射装置及偏振光照射方法,能够使偏振光的照度的均匀性提高。偏振元件单元(13)具备沿着第一方向(Y方向)排列地配置的多个偏振板(13a)、和将多个偏振板(13a)在第二方向(X方向)上的两端部保持的框部件(13b)。多个偏振板(13a)被配置为,分别相对于与第一方向(Y方向)及正交于第一方向(Y方向)的第二方向(X方向)平行的面倾斜,第一方向(Y方向)的端部分别相互重叠。
Description
技术领域
本发明涉及用来照射偏振光的偏振元件单元及偏振光照射装置。
背景技术
近年来,关于以液晶面板为代表的液晶显示元件的取向膜及视角补偿膜的取向层等的取向处理,采用照射规定的波长的偏振光而进行取向的称作光取向的技术。
在液晶面板中使用的光取向膜与液晶面板一起大型化,为了对这样的幅度宽且带状的较长的工件进行光取向,使用将棒状的灯与线栅偏振元件组合后的偏振光照射装置。
线栅偏振元件在使光透过的玻璃基板上,具有在一定的方向上延伸的导电性或半导电性的线距空间图案。在入射的光中,与光栅的长度方向平行的偏振成分大部分被反射或被吸收,与光栅的长度方向正交的偏振成分透过。
在专利文献1中,公开了一种具备多个线栅偏振元件和分别单独地保持该偏振元件的框的偏振元件单元。在该偏振元件单元中,各偏振元件与灯等的线状光源匹配而排列为一列,在保持偏振元件的各框上,分别设有用来调整偏振元件的朝向的调节机构。
专利文献1:特许第5652424号公报
在上述专利文献1所记载的技术中,由于各偏振元件分别被保持在框上,所以在各框的部分、即偏振元件的接缝部分发生光量的下降。因此,灯长度方向上的偏振光的放射照度(以下称作“照度”)的均匀度下降,并且整体的累积光量也下降。
发明内容
因此,本发明的目的是提供一种能够使偏振光的照度的均匀性提高的偏振元件单元及偏振光照射装置。
为了解决上述问题,有关本发明的偏振元件单元的一技术方案具备:并列配置的多个偏振板;框部件,在第一方向上延伸,并且将上述多个偏振板在与上述第一方向正交的第二方向上的两端部保持;上述多个偏振板分别相对于与上述第一方向及上述第二方向平行的面倾斜,将上述第一方向的端部分别相互重叠而配置。
这样,由于将各偏振板的排列方向端部分别重叠配置,所以能够防止照射没有被偏振的光(非偏振光)。此外,由于在偏振板的接缝部分没有设置将光遮蔽的部件,所以能够使偏振板的排列方向上的照度的均匀性提高,整体上还能够使偏振光的照度提高。
此外,在上述偏振元件单元中,也可以是,上述多个偏振板相对于上述第一方向向相同方向倾斜而配置。在此情况下,在将多个偏振板中的某1个更换的情况下,能够将更换对象的偏振板拆下而不是将更换对象的偏振板之外的偏振板拆下。这样,能够容易地进行偏振板的更换作业。
进而,在上述偏振元件单元中,也可以是,上述多个偏振板分别在与上述第一方向及上述第二方向正交的第三方向上具有规定的间隙地配置。在此情况下,能够使得偏振板相互不弄伤。
此外,在上述偏振元件单元中,也可以是,上述框部件具备具有载置上述偏振板的上述第二方向上的两端部的倾斜面的台座部件;上述台座部件具备与上述偏振板的倾斜方向的下端部抵接、限制该偏振板的向上述倾斜方向的下侧的移动的第一移动限制部。在此情况下,能够容易地使偏振板倾斜而配置。此外,由于偏振板的向倾斜方向下侧的移动被限制,所以能够将偏振板配置在适当的位置,适当地设定偏振板的Y方向上的重叠尺寸。
进而,在上述偏振元件单元中,也可以是,上述第一移动限制部由保护上述偏振板的倾斜方向的下端部的材料构成。在此情况下,能够防止偏振板的倾斜方向的下端部因第一移动限制部而破损。
此外,在上述偏振元件单元中,也可以是,上述框部件具备与上述偏振板的上述第二方向上的两端部的上表面具有规定的间隙而配置的罩部件;上述罩部件具备与上述偏振板的倾斜方向的上端部接近、限制该偏振板的向上述倾斜方向的上侧的移动的第二移动限制部。在此情况下,能够由罩部件限制偏振板的向第三方向的上侧的移动、和向倾斜方向的上侧的移动。因而,能够使偏振板配置在适当的位置。
此外,有关本发明的偏振光照射装置的一技术方案具备:光源;上述任一种偏振元件单元,将来自上述光源的光偏振;上述光源沿着上述第一方向配置。由此,能够实现使光源的长度方向上的偏振光的照度的均匀性提高的偏振光照射装置。
进而,有关本发明的偏振光照射方法的一技术方案,照射将来自沿着第一方向配置的光源的光用多个偏振板偏振后的偏振光,所述多个偏振板相对于与上述第一方向及正交于上述第一方向的第二方向平行的面倾斜,上述第一方向的端部分别相互重叠地被排列配置,上述第二方向上的两端部通过框部件被保持。由此,能够不照射没有被偏振的光(非偏振光)、使偏振板的排列方向上的照度的均匀性提高。
发明的效果
根据本发明,由于将偏振板相对于水平面倾斜配置,将偏振板的排列方向端部重叠,所以不仅能够防止非偏振光的泄漏,而且能够使偏振板的排列方向上的偏振光的照度的均匀性提高。
附图说明
图1是表示本实施方式的偏振光照射装置的概略结构图。
图2是表示偏振元件单元的结构的图。
图3是表示偏振元件单元的具体的结构的立体图。
图4是表示将偏振元件单元的偏振板拆下的状态的图。
图5是表示台座部件的结构的图。
图6是表示偏振板与罩部件的位置关系的图。
图7是表示偏振元件单元的组装次序的图。
图8是表示灯长度方向上的累积曝光量的变化的图。
附图符号的说明
10光照射部;11灯;12反射镜;13偏振元件单元;13a偏振板;13b框部件;14灯壳体;20输送部;21台;100偏振光照射装置;131a、131b单元基座;132基准部件;133保持部件;133a弹性部件;134罩部件;135罩部件;136台座部件;136a倾斜面;136b保护部;137支承部件;W工件。
具体实施方式
以下,基于附图说明本发明的实施方式。
(第一实施方式)
图1是表示本实施方式的偏振光照射装置100的概略结构图。
偏振光照射装置100具备光照射部10和输送工件W的输送部20。这里,工件W例如是形成有光取向膜的矩形状的基板。偏振光照射装置100一边从光照射部10照射偏振光(偏振的光),一边通过输送部20使工件W直线移动、向工件W的光取向膜照射上述偏振光从而进行光取向处理。
光照射部10具备作为线状的光源的灯11、和将灯11的光反射的反射镜12。此外,光照射部10具备配设在其光射出侧的偏振元件单元13。进而,光射出部10具备收容灯11、反射镜12及偏振元件单元13的灯壳体14。光照射部10被设置为使灯11的长度方向与作为工件W的输送路延伸方向的输送方向正交的方向一致的状态。在本说明书中,设工件W的输送方向为X方向(第二方向),设与X方向正交的水平方向为Y方向(第一方向),设铅直方向为Z方向(第三方向)。
另外,在图1中,设灯具(光照射部)为1个灯,但也可以是两个灯以上。在灯具是两个灯以上的情况下,将各灯具在X方向上排列设置。灯具的数量可以根据光取向处理中需要的光量及节拍时间等决定。
以下,对光照射部10的具体的结构进行说明。
灯11是长条状的所谓的长弧放电灯,其发光部具有与正交于工件W的输送方向的方向上的宽度相对应的长度。该灯11例如是高压水银灯、对水银添加了其他金属和卤素的金属卤化物灯、封入了水银以外的金属和卤素的金属卤化物灯等的放电灯,根据封入发光种类而放射波长200nm~400nm的紫外光。
作为光取向膜的材料,已知有被用波长254nm的光取向、被用波长313nm的光取向、被用波长365nm的光取向的材料等,光源的种类根据需要的波长而适当地选择。
另外,作为光源,也可以使用将放射紫外光的LED或LD在Y方向上以直线状排列配置的线状光源。在此情况下,排列LED或LD的方向相当于灯11的长度方向。
此外,也可以将短弧放电灯或长度较短的长弧放电灯在Y方向上排列配置。另外,在长度较短的长弧放电灯的情况下,灯的长度方向既可以是Y方向,也可以是X方向。
反射镜12将来自灯11的放射光向规定的方向反射,其截面是椭圆形或抛物线状的桶状聚光镜。反射镜12以其长度方向与灯11的长度方向一致的方式配置。
灯壳体14在其底面上具有来自灯11的放射光及反射镜12的反射光穿过的光射出口。偏振元件单元13被安装在灯壳体14的光射出口上,将穿过该光射出口的光偏振。
偏振元件单元13如图2所示,具有将多个偏振件(偏振板)13a沿着Y方向、即在本实施方式中灯11的长度方向排列配置的结构。这些多个偏振板13a例如被框部件13b支承。偏振板13a例如是线栅型偏振元件,偏振板13a的个数被适当地选择为与照射偏振光的区域的大小相匹配。另外,构成1个偏振元件单元13的各偏振板13a分别以透过轴朝向同一方向的方式配置。关于偏振元件单元13的具体的结构将后述。
输送部20具备载置工件W的台21。台21是能够通过真空吸附等的方法将工件W吸附保持的平板状的台。另外,在本实施方式中,使台21及工件W为矩形状,但并不限定于此,可以做成任意的形状。此外,并不限于将工件W用平板状的台吸附保持的结构,也可以是用多个销将工件W吸附保持的结构。
此外,输送部20具备用来将台21在X方向上移动的X方向驱动机构22。X方向驱动机构22例如是线性马达驱动机构,具备沿着X方向延伸的两条导引体22A、配置在两条导引体22A之间的磁板22B和线圈模块22C。两条导引体22A和磁板22B配置在未图示的设置台的上表面上。磁板22B由相邻的磁极的极性交替地改变并在X方向上等间隔地排列的多个磁铁构成。此外,线圈模块22C以与磁板22B对置的方式安装在台21的背面的中央部。另外,作为X方向驱动机构22,例如可以采用使用滚珠丝杠的机构。
这样,台21构成为能够沿着作为输送轴的导引体22A在X方向上往复移动。另外,X方向驱动机构22的结构并不限定于图1所示的结构,只要是能够将台21在X方向上移动的结构,可以采用任意的结构。
进而,输送部20也可以具备θ移动机构24,该θ移动机构24构成能够将台21向θ方向(绕Z轴)旋转的旋转控制部。在本实施方式中,台21向θ方向可旋转地被安装在固定基座25上,θ移动机构24能够调整台21的θ方向的旋转角度。
台21的移动路径被设计为通过光照射部10的正下方。输送部20构成为,将工件W向光照射部10产生的偏振光的照射区域输送、并且使其穿过该照射区域。此外,输送部20也可以构成为,在工件W完全穿过照射区域后将该工件W折返,使其再次穿过该照射区域。
以下,对偏振元件单元13的具体的结构进行说明。
图3是表示偏振元件单元13的具体的结构的立体图。保持偏振板13a的框部件13b具备在Y方向上伸展(延伸)的两条长条状的单元基座131a及131b。在一方的单元基座(第一基座)131a上设有基准部件132,在另一方的单元基座(第二基座)131b上设有保持部件133。第一基座131a及第二基座131b通过螺旋夹等固定在灯壳体14(图1)上。
偏振板13a被基准部件132和保持部件133夹着,通过被从保持部件133朝向基准部件132在X方向上推压而被保持。保持部件133被设为与偏振板13a的数量相同的数量。例如,在偏振元件单元13具有20片偏振板13a的情况下,该偏振元件单元13具有与20片偏振板13a分别对应的20个保持部件132。此外,在基准部件132、保持部件133上,安装着与各偏振板13a分别对应的罩部件134、135,偏振板13a的Z方向的移动被限制。另外,在图3中,为了说明的方便,表示了将罩部件134、135拆下一部分的状态。
基准部件132具有使多个偏振板13a碰抵的基准面。在本实施方式中,该基准面为与Z方向和Y方向平行的平面。偏振板13a是矩形状的板材,将形成有线栅的面朝向上方(灯11侧)、将侧面碰抵在基准部件132的基准面上而固定。
此外,保持部件133具有弹性部件133a,经由弹性部件133a将偏振板13a的与向基准面的碰抵侧相反侧的侧面向X方向推压,这里,弹性部件133a例如是弹簧部件,更具体地讲是板簧。另外,推压偏振板13a的部件并不限定于弹性部件133a,例如也可以是螺钉部件。但是,偏振板13a以玻璃部件为母材制造的情况较多,其厚度是1.0mm以下,所以如果被用较强的力向基准面推压,则有可能变形或破损。因此,优选的是使用弹性部件(弹簧部件)133a将偏振板13a弹性地保持,以便不给偏振板13a的功能带来影响。
进而,在本实施方式中,偏振板13a分别相对于水平面(XY平面)倾斜地配置,并且将排列方向(Y方向)端部相互重叠而配置。另外,这里所谓的“重叠”,是指当从光源侧即正上方朝向Z方向下侧观察偏振板13a时,Y方向两端被相互重叠而没有间隙。
图4是表示将偏振元件单元13的偏振板13a拆下后的状态的图。偏振元件单元13具备支承偏振板13a的X方向两端部的台座部件136。台座部件136分别配置在基准部件132和保持部件133的附近。
台座部件136的上表面136a被载置有偏振板13a,是支承该偏振板13a的端部下表面的支承面,如图5所示那样为倾斜面。通过将台座部件136设计为规定的形状,能够将偏振板13a的摆动角度、偏振板13a间的重叠尺寸及偏振板13a间的上下间隙设定为希望的值。在本实施方式中,如图5所示,将台座部件136设计为,将全部的偏振板13a配置为向相同的朝向倾斜配置的、所谓的多米诺倒塌状态。
此外,在台座部件136上,也可以设置将倾斜配置的偏振板13a的倾斜方向下侧的端部(图5的左侧端部)保护的保护部136b。保护部136被设置为,为了防止偏振板13的端部碰抵在台座部件136上而缺损、以及为了进行固定以使倾斜配置的偏振板136不会打滑地在Y方向上移动。即,保护部136作为与偏振板13a的倾斜方向的下端部抵接、限制该偏振板13a的向倾斜方向下侧的移动的移动限制部发挥功能。保护部136,可以由氟树脂(例如特氟龙(注册商标))等保护偏振板13的端部的材料构成。
此外,相互重叠的各偏振板13a优选的是在上下方向上隔开间隔地配置,以免相互弄伤。其中,设定偏振板13a的倾斜角度及偏振板13a的Y方向的重叠尺寸,以使非偏振光不会从偏振板13a彼此的间隙漏出。例如,偏振板13a的倾斜角度θ=0.7度,能够将偏振板13a的Y方向的长度设为145mm,将Y方向的重叠尺寸设为15mm,将上下的间隙设为0.9mm。
进而,优选的是将安装到基准部件132上的罩部件134和安装到保持部件133上的罩部件135配置为,使其分别不与偏振板13a的上表面接触。在图6中表示罩部件134和偏振板13a的位置关系。在本实施方式中,如图6所示,罩部件134以与偏振板13a相同的倾斜角度配置,在罩部件134的下表面与偏振板13a的上表面之间,在偏振板13a的倾斜方向上形成有一定的间隙。
这里,罩部件134与偏振板13a之间的上下间隙与偏振板13a间的上下间隙相同,罩部件134的Y方向的长度被设定为与邻接的偏振板13a在Y方向上不接触的长度。在本实施方式中,如图6所示,罩部件134的Y方向上的一方的端部(图6的左侧端部)与在Y方向上邻接于该罩部件134的偏振板13a的一方的端部(图6的右侧端部)的间隙设定得尽可能窄。
通过这样的结构,罩部件134能够限制邻接的偏振板13a的Y方向上的移动。即,罩部件134与偏振板13a的倾斜方向的上端部接近,作为限制该偏振板13a的向倾斜方向的上侧的移动的移动限制部发挥功能。
另外,罩部件134的形状并不限定于上述,只要与偏振板13a的X方向端部的上表面具有规定的间隙而配置就可以。例如,罩部件134也可以水平配置。在此情况下,例如也可以在罩部件134的下表面上设置与偏振板13a的倾斜方向的上端部接近的突起部,将该突起部作为限制偏振板13a的向倾斜方向的上侧的移动的移动限制部。关于罩部件135也与罩部件134是同样的。
接着,对偏振元件单元13的组装次序进行说明。
首先,如图7中(a)所示,将第一基座131a和第二基座131b平行地配置,在它们之间夹着具有规定的宽度的调整宽度块夹具137而将间隔固定。并且,在此状态下,将第一基座131a和第二基座131b用支承部件138连结而固定。
支承部件138为了在将基座131a、131b间的距离保持为一定的同时、使基座13la、131b间的固定变牢固而设置。该支承部件138例如通过螺旋夹等固定在第一基座131a与第二基座131b之间。通过设置支承部件138,能够防止基座131a、131b热伸长而使偏振板13a的角度偏差。另外,为了减少遮光成分,支承部件138的条数优选的是比偏振板13a的数量少。例如,在偏振板13a有23片的情况下,支承部件138为4条。
接着,如图7中(b)所示,在第一基座131a上安装基准部件132。并且,将偏振板13a从Y方向上的一侧依次装入。此时,各偏振板13a的X方向端部如图7中(c)所示,碰抵在基准部件132的基准面上而配置。此外,偏振板13a将Y方向端部相互重叠地配置。然后,偏振板13a如图3所示那样被保持部件133在X方向上推压而被固定。由此,将多个偏振板13a全部以共通的基准部件132的基准面为基准设定配置角度。
如以上这样,偏振元件单元13具备沿着Y方向排列地配置的多个偏振板13a、和将多个偏振板13a在X方向上的两端部保持的框部件13b。并且,多个偏振板13a分别相对于与X方向及Y方向平行的面(水平面)倾斜,将Y方向的端部分别相互重叠而配置。这样,各偏振板13a的Y方向端部分别重叠而配置,所以能够可靠地防止没有被偏振的光(非偏振光)被向工件W照射。
在将偏振板彼此在同一平面上排列地配置的情况下,不论怎样密地配置,在偏振板间都会出现在物理上的间隙,使非偏振光漏出。在本实施方式中,由于将偏振板13a在Y方向上重叠地配置,所以没有非偏振光的漏光。进而,不需要为了防止非偏振光的泄漏而在偏振板的接缝部分配置遮蔽部件。此外,框部件13b是将各偏振板13a的X方向上的两端部保持的结构,而不是将多个偏振板分别用单独的框架保持的结构。因此,也不会在偏振板的接缝部分存在框架。
这样,由于在偏振板的接缝部分不存在遮蔽部件及框部件等,所以能够使灯长度方向上的照度的均匀性提高,作为整体还能够使偏振光的照度提高。
图8是对本实施方式的照度提高的效果进行说明的图。该图8是表示对本实施方式的偏振元件单元13和比较例的偏振元件单元进行累积曝光量的比较的结果的图。在图8中,横轴是水平配置的长弧灯的长度方向的坐标,纵轴是偏振光的累积曝光量。这里,作为比较例,使用将多个偏振板分别用单独的框架保持的偏振元件单元。
在用虚线表示的比较例中,可知随着沿灯长度方向坐标移动而累积曝光量起伏的状况。这是因为,在各框的部分、即偏振板的接缝部分发生了光量的下降。在该比较例中,可知灯长度方向上的偏振光的照度的均匀度下降,并且整体的累积曝光量也下降。
相对于此,在本实施方式中,虽然在偏振板13a的重叠的部分能够看到少许的光量下降,但照度的均匀度良好,整体的累积曝光量也提高。
这样,本实施方式的偏振元件单元13能够使灯长度方向上的偏振光的照度的均匀度提高,并且能够使整体的累积曝光量也提高。因而,在具备本实施方式的偏振元件单元13的偏振光照射装置100中,能够进行适当的光取向处理。
此外,本实施方式的偏振元件单元13的多个偏振板13a相对于Y方向向同一方向倾斜而配置。因此,在将多个偏振板13a中的某1个更换的情况下,能够不将更换对象的偏振板13a以外拆卸而将更换对象的偏振板13a拆卸。因而,能够容易地进行例如发生了异常的偏振板13a的更换作业。
此外,多个偏振板13a分别在Z方向上具有规定的间隙地被配置。因而,能够使得偏振板13a不相互弄伤。
此外,框部件13b具备台座部件136,该台座部件136具有载置偏振板13a的X方向上的两端部的倾斜面136a。此外,台座部件136具备保护部136b,该保护部136b与偏振板13a的倾斜方向的下端部抵接,限制该偏振板13a的向倾斜方向的下侧的移动,并且保护偏振板13a的倾斜方向的下端部。这样,由于是将偏振板13a载置到具有倾斜面136a的台座部件136上的结构,所以能够容易地使偏振板13a倾斜地配置。此外,由于偏振板13a的向倾斜方向下侧的移动被限制,所以能够将偏振板13a配置在适当的位置,能够适当地设定偏振板13a的Y方向上的重叠尺寸。进而,能够通过保护部136b防止偏振板13a的端部缺损。
进而,框部件13b具备与偏振板13a的X方向上的两端部的上表面有规定的间隙地配置的罩部件134及135。罩部件134及135与偏振板13a的倾斜方向的上端部接近,限制该偏振板13a的向倾斜方向的上侧的移动。这样,能够用罩部件134及135限制偏振板13a的向Z方向上侧的移动和向倾斜方向上侧的移动。因而,能够使偏振板13a配置到适当的位置。
另外,在上述实施方式中,对将罩部件134及135分别对应于多个偏振板13a而配置的情况进行了说明,但也可以对多个偏振板13a配置1个罩部件134、135。
此外,本实施方式的偏振元件单元13由于具有将多个偏振板13a相对于具有相同的基准面的基准部件132碰抵而固定的结构,所以即使不单独地调整偏振板13a的角度,也能够使偏振板13a彼此的偏振轴的均匀性提高。
另外,在本实施方式中,对将多个偏振板13a与基准部件132碰抵而固定的情况进行了说明,但偏振板13a的固定方法并不限定于上述。只要是将相对于水平面(XY平面)倾斜、将Y方向端部分别相互重叠而沿着Y方向排列配置的多个偏振板13a的X方向上的两端部保持的结构就可以。
Claims (8)
1.一种偏振元件单元,其特征在于,
具备:
并列地配置的多个偏振板;以及
框部件,在第一方向上延伸,并且将上述多个偏振板在与上述第一方向正交的第二方向上的两端部保持;
上述多个偏振板被配置为,分别相对于与上述第一方向及上述第二方向平行的面倾斜,上述第一方向上的端部分别相互重叠。
2.如权利要求1所述的偏振元件单元,其特征在于,
上述多个偏振板被配置为相对于上述第一方向向相同方向倾斜。
3.如权利要求1所述的偏振元件单元,其特征在于,
上述多个偏振板被配置为分别在与上述第一方向及上述第二方向正交的第三方向上具有规定的间隙。
4.如权利要求1所述的偏振元件单元,其特征在于,
上述框部件具备台座部件,该台座部件具有载置上述偏振板的上述第二方向上的两端部的倾斜面;
上述台座部件具备第一移动限制部,该第一移动限制部与上述偏振板的倾斜方向的下端部抵接,限制该偏振板的向上述倾斜方向的下侧的移动。
5.如权利要求4所述的偏振元件单元,其特征在于,
上述第一移动限制部由保护上述偏振板的倾斜方向的下端部的材料构成。
6.如权利要求1所述的偏振元件单元,其特征在于,
上述框部件具备罩部件,该罩部件被配置为与上述偏振板的上述第二方向上的两端部的上表面具有规定的间隙;
上述罩部件具备第二移动限制部,该第二移动限制部与上述偏振板的倾斜方向的上端部接近,从而限制该偏振板的向上述倾斜方向的上侧的移动。
7.一种偏振光照射装置,其特征在于,
具备:
光源;以及
权利要求1~6中任一项所述的偏振元件单元,使来自上述光源的光偏振;
上述光源沿着上述第一方向配置。
8.一种偏振光照射方法,其特征在于,
照射使来自沿着第一方向配置的光源的光通过多个偏振板偏振后得到的偏振光,该多个偏振板相对于与上述第一方向及正交于上述第一方向的第二方向平行的面倾斜,上述多个偏振板的上述第一方向上的端部分别相互重叠地排列而配置,上述多个偏振板的上述第二方向上的两端部通过框部件被保持。
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