CN116997368A - 用于uv-c消毒室的架子 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于UV‑C消毒室(12)的架子(10),该UV‑C消毒室(12)包括适于在UV‑C消毒室内发射UV‑C辐射(22)的至少一个UV‑C光源(24),该架子包括:金属网格搁板(14);以及至少一个光学元件(26),其中当架子放置在UV‑C消毒室内时,该至少一个光学元件中的每个光学元件适于相对于由架子连同光学元件支撑的物体(28)局部修改UV‑C辐射。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于UV-C消毒室的架子。本发明还涉及一种包括至少一个这样的架子的UV-C消毒室。本发明还涉及一种UV-C消毒方法。
背景技术
具有网状结构的架子在紫外线(UV)灭菌中是预先已知的。
KR20160032068(A)公开了一种包括主体外部单元和主体内部单元的紫外线灭菌器:配备有漫反射装置,该漫反射装置是在主体内部单元的上表面、侧表面和后表面上形成为多边形的不平坦面板;以及配备有漫反射装置,该漫反射装置是在下表面上形成为多棱锥体的不平坦面板,用于将从紫外线灯发射的紫外线均匀地漫反射到主体内部单元的内侧。另外,通过形成具有网状结构或可透过UV的玻璃材料的架子并使紫外线波长均匀地到达保持在架子上的目标物体的内侧和外侧,对灭菌器进行灭菌。
发明内容
最近爆发的COVID-19疫情已经敦促使用口罩作为个人和人际防护的选项之一。考虑到对循环性和整体可用性和物流的需要,可能希望多次重复使用呼吸口罩。然而,这不是显然的,因为人们不仅必须处理口罩的净化/消毒,而且要在净化后保持过滤特性和口罩的形状。在其他人(因此不是最初的第一个用户)重复使用口罩和口罩的大规模/工业消毒的情况下,需要彻底消毒,从而不仅消除病毒物质,而且消除细菌种类(例如,否则可能导致人与人之间的细菌性肺炎传播等)。
本发明人预见,以对人类安全的方式应用UV-C光(例如254nm或更低)将是一种用于呼吸口罩消毒的有价值的方法。这种程序可以(最好)在一个封闭的室内完成,该封闭的室去除了对使用者的任何光暴露和微生物风险。
然而,本发明人还已经认识到,当将呼吸口罩放在UV-C暴露室内时,口罩所经受的辐照度水平有可能将是不均匀的。具体地,杯形口罩的内侧可以接收较低强度的UV光。在该口罩位置上获得足够的能量将需要高的过度曝光,导致对口罩材料的潜在损坏或口罩的额外处理(诸如将它们翻转过来)。此外,工作流程,消毒的口罩数/时间,将是低的。为此,本发明的一个目的是克服或至少减轻这些问题中的一个或多个。
根据本发明的第一方面,该目的和其他目的通过一种用于UV-C消毒室的架子来实现,该UV-C消毒室包括适于在UV-C消毒室内发射UV-C辐射的至少一个UV-C光源,该架子包括:金属网格搁板;以及至少一个光学元件,其中当架子被放置在UV-C消毒室内时,该至少一个光学元件中的每个光学元件适于相对于由架子连同光学元件支撑的物体局部修改UV-C辐射。
本发明基于以下理解:通过将至少一个这样的光学元件添加到否则可以是在UV-C消毒室中使用的传统金属网格搁板,UV-C辐射可以集中在物体上以其他方式暴露不足并因此不会被适当地/充分地消毒的位置上,例如杯形呼吸口罩的内侧。这不必使用高的过度曝光和/或口罩的额外处理(诸如将它们翻转过来)。因此,像呼吸口罩这样的物体可以用均匀的辐照度水平有效地消毒,并且不会由过度曝光造成损坏。本架子可以例如用于ONCE的Pass-ThroughUV-C室中。
除了呼吸口罩之外,可以使用本发明对其他资产/物体进行消毒。例如,个人物品,诸如智能手机或钥匙。或者可重复使用的物体,诸如医用的非接触式温度计、手持式扫描仪、以及工业或农业环境中的其他共享工具。
至少一个光学元件可以是至少一个光束成形元件。
至少一个光学元件可以布置在金属网格搁板上。具体地,至少一个光学元件可以放置在金属网格搁板的(顶)表面上,这使得至少一个光学元件的安装容易且灵活。
替代地,至少一个光学元件可以固定地结合在金属网格搁板的金属网格结构中。这可以在金属网格结构中的开放式设置中完成,就像在戒指中的开放式钻石设置一样完成。这可以有助于本架子的操作,诸如将架子放置在UV-C消毒室中和从UV-C消毒室中去除架子。
至少一个光学元件可以是至少一个折射光学元件。例如,至少一个光学元件可以包括至少一个基本上水平布置的发散透镜。也就是说,发散透镜的光轴(基本上)垂直于金属网格搁板的平面。该光学元件可以例如用于发散UV-C辐射中的至少一些,使得其进入位于光学元件上方的呼吸口罩的凹面内侧。也就是说,可以提供新的UV-C光辐照度分布来优化暴露/增加呼吸口罩的以其他方式有阴影的表面的辐照度水平。至少一个发散透镜可以例如是至少一个双凹透镜。
在另一个示例中,至少一个光学元件包括至少一个基本上垂直布置的发散透镜。也就是说,发散透镜的光轴(基本上)平行于金属网格搁板的平面。该光学元件可以例如用于发散UV-C辐射中的至少一些,使得它可以在发散透镜的光轴方向上接近例如位于金属网格搁板上的移动电话等的端口或插座。换句话说,这种光学元件可以用于到达例如电话端口内侧的“隐藏”侧。至少一个发散透镜可以例如是至少一个双凹透镜。
在第三个示例中,至少一个光学元件包括至少一个聚焦元件,该至少一个聚焦元件适于增加由架子连同聚焦元件支撑的物体上的UV-C辐照度水平。这种光学元件可以例如用于到达物体内侧的深层表面。聚焦元件的光轴可以(基本上)平行于金属网格搁板的平面,并且物体可以在光轴的方向上定位在金属网格搁板上。该至少一个聚焦元件可以例如是至少一个菲涅耳透镜或至少一个平凸透镜。
在其他实施例中,该至少一个光学元件可以包括金属网格搁板上的盒子,其中该盒子适于容纳所述物体,并且其中该盒子包括至少一个UV-C透明侧面。该至少一个UV-C透明侧面可以例如由石英或熔融二氧化硅制成。该盒子可以用作安全地且安心地处理受污染样品的小型环境。例如,盒子可以是立方体形状的或矩形立方体形状的(因此具有六个侧面)。盒子的一个侧面(顶侧)可以用作盖子。盒子的至少一个侧面可能缺失,从而导致盒子打开。
盒子的至少一个侧面可以具有超出UV-C透射的光学功能,诸如盒子内部的UV-C辐射的重定向,用于朝向盒子中需要消毒的(3D)物体的更好的光分布。该至少一个侧面可以例如是发散的或聚焦的,类似于上面提到的光学元件。使用例如3D打印(增材制造)来制造模具,该模具接下来用于至少盒子的该至少一个侧面的熔化过程,可以制作用于需要消毒的特定物体的基本上任何形状以及因此任何类型的辐照度优化。
盒子的一个侧面与盒子的其他侧面相比可以具有增强的UV-C透射。例如,盒子指向远离至少一个UV-C光源的一侧和/或UV-C消毒室的反射内壁可以具有增强的UV-C透射,用于盒子内部的(更)均匀的照射。
金属网格搁板可以具有导线的金属网格结构,其中金属网格结构具有导线较少的至少一个局部区域,并且其中至少一个光学元件布置在导线较少的至少一个局部区域处。这可以允许UV-C辐射更好地进入(一个或多个)光学元件,同时保持金属网格搁板的足够的机械强度。与金属网格结构的对应“正常”区域相比,局部区域可以例如具有不超过0.5倍的导线。此外,局部区域可以被构造成使得先前描述的折射光学元件仅在其边缘被支撑(为了机械稳定性);“打开设置”。可选地,折射光学元件可以被构造成使得其具有额外的机械元件,以便与该实施例的(非常开放的)金属网格结构更好地对接/重叠。
金属网格搁板可以具有至少一个视觉(2D或3D)和/或机械(3D)对准特征,其靠近作为至少一个参考点的至少一个光学元件,用于连同光学元件正确定位物体。这可以确保物体被尽可能好地照射。(一个或多个)机械对准特征也可以适于将物体保持在正确的位置中。
根据本发明的第二方面,提供了一种UV-C消毒室,包括:适于在UV-C消毒室内发射UV-C辐射的至少一个UV-C光源;以及至少一个放置在UV-C消毒室内的根据第一方面的架子(例如单个架子或多个架子(例如四个架子))。
根据本发明的第三方面,提供了一种UV-C消毒方法,包括:提供根据第一方面的架子,其中架子放置在UV-C消毒室内;将待消毒的物体连同所述架子的至少一个光学元件中的一个光学元件放置在架子上;操作UV-C消毒室,使得至少一个UV-C光源在UV-C消毒室内发射UV-C辐射;以及通过光学元件相对于所述物体局部修改UV-C辐射。这个方面可以表现出与前面任何一个方面相同或相似的特征和技术方面,并且反之亦然。
局部修改UV-C辐射可以包括发散UV-C辐射中的至少一些,使得它均匀地进入所述物体的凹面的或凹陷的部分或一部分。光学元件可以例如是基本上水平布置的发散透镜,其中物体是位于基本上水平布置的发散透镜上方的呼吸口罩,其中其凹面内侧面向基本上水平布置的发散透镜。
局部修改UV-C辐射还可以包括将UV-C辐射中的至少一些聚焦到所述物体上,使得物体上的UV-C辐照度水平增加(与没有光学/聚焦元件的情形相比)。
注意,本发明涉及权利要求中所述的特征的所有可能组合。
附图说明
现在将参照示出本发明的(多个)实施例的附图更详细地描述本发明的这个和其他方面。
图1是根据本发明的一个或多个实施例的用于UV-C消毒室的架子的透视图。
图2a-图2d是根据本发明的实施例的具有折射光学元件的架子的部分侧视图。
图3是根据本发明的至少一个其他实施例的具有盒子的架子的侧视图。
图4是具有较少导线的局部区域的架子的俯视图。
图5是具有视觉和/或机械对准特征的架子的透视图。
图6是根据本发明的一个方面的UV-C消毒室的透视图。
图7是根据本发明的一个方面的方法的流程图。
如图中所示,层和区域的尺寸为了说明的目的可以被放大,并且因此可以被提供来说明本发明实施例的一般结构。类似的附图标记始终指代类似的元件。
具体实施方式
现在将参考附图在下文中更全面地描述本发明,附图中示出了本发明的当前优选实施例。然而,本发明可以以许多不同的形式实施,并且不应该被解释为局限于本文阐述的实施例;相反,提供这些实施例是为了彻底性和完整性,并且向技术人员充分传达本发明的范围。
图1是根据本发明的一个或多个实施例的UV-C消毒室12的架子10的透视图。
架子10包括金属网格搁板14。金属网格搁板14可以是正方形的或矩形的。金属网格搁板14可以例如具有至少400mm的宽度和深度。金属网格搁板14可以包括平面金属网格结构16,该平面金属网格结构16在除了外围(正方形或矩形)框架18之外的大部分金属网格搁板14之上延伸。进一步参见图4-图5,金属网格结构16可以包括波纹交叉导线20。导线20可以例如相对于框架18平行延伸,或者相对于框架18对角延伸。金属网格搁板14可以例如由不锈钢制成。借助于金属网格结构16,由室12内的至少一个UV-C光源24发射的UV-C辐射22可以(部分地)透射穿过金属网格搁板14。
当前的UV-C辐射22可以在100至280nm的范围内。具体地,当前的UV-C辐射22可以是254nm或更低。
不同波长的UV-C辐射可能具有不同的特性,并且因此可能在用于消毒时具有不同的效果(表1)。
表1:不同类型的UV-C波长光的特性
每个UV-C类型/波长范围可能具有不同的优点和/或缺点。相关方面可以包括(相对)灭菌效果和臭氧产生(作为其辐射的结果)。取决于应用,特定类型的UV-C光或UV-C光类型的特定组合可以被选择,并提供优于其他类型的UV光的性能。近UV-C可以有效地杀死细菌和病毒。远UV也可以有效杀死细菌和病毒。远UV光可以生成一些臭氧。极UV-C也可以有效杀死细菌和病毒。极UV-C可以生成臭氧。臭氧可以有助于消毒。因此,在该表中,用于臭氧产生的“+”尤其意味着产生了可以用于消毒应用的臭氧,如在本发明中,但是如果人/动物暴露于臭氧,则可能对人/动物有害。
回到图1,架子10还包括一个或多个(在图1中为六个)光学元件26。当架子10被放置在UV-C消毒室12内时,每个光学元件26一般适于相对于由架子10连同光学元件22支撑的物体28局部修改UV-C辐射22。以这种方式,UV-C辐射可以例如被重新引导到物体28上以其他方式暴露不足并因此不会被适当地/充分地消毒的位置,例如杯形呼吸口罩28'的内侧30(见图2a-图2b)。(一个或多个)光学元件26可以例如由石英或熔融二氧化硅制成。光学元件26可以均匀地/规则地跨金属网格搁板14分布,例如以如图1中所示的(直立的)正方形点阵图案或者以菱形或对角线正方形点阵图案。
在图2a-图2b中,至少一个光学元件26是至少一个折射光学元件,具体是至少一个发散透镜26'。发散透镜26'在这里是双凹透镜。发散透镜26'的直径D可以在3-10cm的范围内,诸如大约5cm。图2a-图2b中的发散透镜26'是水平布置的,使得其光轴32垂直于金属网格搁板14的平面P。在图2a中,发散透镜26'放置在金属网格搁板14的顶表面34上。在如图2b中所示的另一个变型中,发散透镜26'被结合在金属网格搁板14的金属网格结构16中。为此,除了上述平行/对角导线20之外,金属网格结构16可以包括将光学元件26'保持在固定位置的环33或中空圆柱体或夹具等,而没有光学串扰。呼吸口罩28'可以定位在发散透镜26'之上,其中其凹面内侧30面向发散透镜26'。在使用中,发散透镜26'可以发散UV-C辐射22中的至少一些,使得发散的UV-C辐射36进入呼吸口罩28'的内侧30,由此呼吸口罩28'所经受的辐照度水平可以比没有发散透镜26'的情况下更加均匀。
图2c中所示的另一个实施例类似于图2a的实施例,但是这里发散透镜26”垂直布置在顶表面34上,使得其光轴32平行于金属网格搁板14的平面P。此外,发散透镜26”可以是矩形双凹透镜。具有凹陷部分37的设备28”(诸如具有端口或插座的移动电话)可以放置/定位在金属网格搁板14上,其中凹陷部分/插座37面向发散透镜26”。在使用中,发散透镜26”可以发散UV-C辐射22中的至少一些,使得发散的UV-C辐射36进入设备/移动电话28”的凹陷部分/插座37。
在图2d中所示的第三实施例中,至少一个光学元件是或包括聚焦元件26”',例如菲涅耳透镜或平凸透镜。聚焦元件26”'可以垂直布置在顶表面34上,使得其光轴32平行于金属网格搁板14的平面P。物体28可以被定位成使得它面向聚焦元件26”'的平坦侧38。在操作中,聚焦元件26”'可以聚焦UV-C辐射22中的至少一些,从而产生聚焦的UV-C辐射40,由此可以增加物体28上的UV-C辐照度水平。
转到图3,在其他实施例中,至少一个光学元件可以是放置或安装在金属网格搁板14的顶表面34上的一个或多个盒子26””。每个盒子26””适于容纳一个物体28。为此,盒子26””的顶侧42a可以用作盖子,或者可以省略底侧42b。在每个盒子26””中,侧面42a-42f中的一个、一些或全部是UV-C透明的。该至少一个UV-C透明侧面可以例如由石英或熔融二氧化硅制成。盒子26””可以是例如立方体形状的或矩形立方体形状的,并且因此通常具有六个侧面42a-42f。
盒子26””的至少一个侧面可以具有超出UV-C透射的光学功能。例如,底侧42b可以具有发散功能,使得它在使用中发散UV-C辐射22中的至少一些,由此发散的UV-C辐射可以进入这种盒子26””中的呼吸口罩的内侧。例如,像26'这样的发散透镜可以与底侧42b集成。或者像26'或26”或26”'这样的元件可以在盒子26””内侧实现。在另一个示例中,盒子26””的所有侧面(除了一个侧面之外)都是例如反射性的,由此可以在该盒子26””内部产生均匀的照射。为了该目的,盒子26””的侧面可能偏离直壁;它们可以例如是有小面的、具有反射元件等。
此外,盒子26””的一个侧面与该盒子的其他侧面相比可以具有增强的UV-C透射。例如,指向远离至少一个UV-C光源24的侧面42c可以具有增强的UV-C透射,用于盒子26””内(更)均匀的照射。增强的UV-C透射可以例如通过使该侧面的材料不同于盒子26””的其他侧面或者通过使该侧面的厚度不同于盒子26””的其他侧面来实现。
在另一个实施例中,盒子26””的侧面可以具有较低(降低)的UV-C透射/辐照功率,例如通过用反射或吸收区域的网格(图案)(例如棋盘图案)部分地屏蔽这样的侧面。
此外,盒子26””的至少一个侧面可能缺失,从而导致盒子打开。如上所指示,底侧42b可以被省略。在一种变型中,顶侧和底侧42a-42b两者都被省略,导致框架或箍(collar)只有四个侧面42c-42f。
移到图4,前述金属网格结构16可以具有一个或多个局部区域44,该一个或多个局部区域44具有比金属网格结构16的对应区域46更少的导线20。例如,图4中的局部区域44具有布置为X的两条(对角)导线20a-20b,而相同尺寸的对应区域46具有布置成与符号#相等且平行的四条导线20c-20f。此外,光学元件26可以用较少的导线20布置在局部区域44处,通常每个局部区域44一个光学元件26。这可以允许UV-C辐射22更好地进入(一个或多个)光学元件26,同时保持金属网格搁板14的足够的机械强度。
在图5中,金属网格搁板14具有视觉和/或机械对准特征48,通常每个光学元件26一个对准特征或一组对准特征。金属网格搁板14可以例如具有靠近用作(一个或多个)参考点的光学元件26的一个或多个视觉2D对准特征,其允许人或机器人连同光学元件26正确定位物体28,例如定位在水平发散透镜之上的呼吸口罩。一个或多个视觉2D对准特征可以例如是指示呼吸口罩周边位置的彩色标记,诸如围绕透镜/光学元件26的环形或椭圆形或类似形状。金属网格搁板14还可以具有围绕用作(一个或多个)参考点的光学元件26的一个或多个机械3D对准特征,其允许人或机器人连同光学元件26正确定位物体28。一个或多个机械3D对准特征可以例如是凸起或凹处(depression)(例如,具有与物体28的轮廓相匹配的形状),用作用于定位并且还将物体/呼吸口罩保持就位的模板。该至少一个机械对准特征可以例如通过修改金属网格结构16的一根或多根导线20来实现。图2d中示出另一示例性机械对准特征48',其形成为类似基座。
图6示出了根据本发明的一个方面的UV-C消毒室12。UV-C消毒室12包括至少一个UV-C光源24。该至少一个UV-C光源24可以例如是发光二极管(LED)或准分子光源。该至少一个UV-C光源24适于在UV-C消毒室12内发射(上述类型的)UV-C辐射。该至少一个UV-C光源可以例如是在UV-C消毒室12的内侧壁50中的至少一个上的细长的UV-C光源24。UV-C消毒室12还包括水平放置在UV-C消毒室12内的(上述任何实施例/变型/类型的)一个或多个架子10。UV-C消毒室12可以例如包括1-8个架子10,它们以(一个或多个)合适的架子间距离彼此叠置。UV-C消毒室12还可以包括(前)门52。
图7是根据本发明的一个方面的UV-C消毒方法的流程图。
在S1,该方法包括提供上述任何实施例/变型/类型的架子10,其中架子10放置在UV-C消毒室12内。后者可以是该方法的主动步骤,或者架子可以已经(放置)在UV-C消毒室12内。
在S2,待消毒的物体28连同光学元件26放置在架子10上。呼吸口罩28'可以例如定位在发散透镜26'之上,如图2a-图2b中。或者物体28可以放在盒子26””中,如图3中,等等。
在S3,UV-C消毒室被操作(即开启),使得至少一个UV-C光源24在UV-C消毒室12内发射UV-C辐射22,由此在S4光学元件26相对于物体28局部修改UV-C辐射22。局部修改UV-C辐射22可以例如包括发散或聚焦UV-C辐射22中的(至少)一些,例如连同图2a-图2d如上所讨论的。
本领域技术人员认识到,本发明决不限于上述优选实施例。相反,在所附权利要求的范围内,许多修改和变化是可能的。
附加地,通过研究附图、公开内容和所附权利要求,本领域技术人员在实践所要求保护的发明时可以理解和实现所公开实施例的变型。在权利要求中,词语“包括”不排除其他元件或步骤,并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。在相互不同的从属权利要求中引用某些措施的纯粹事实不表明这些措施的组合不能被有利地使用。
Claims (15)
1.一种用于UV-C消毒室(12)的架子(10),所述UV-C消毒室(12)包括适于在所述UV-C消毒室内发射UV-C辐射(22)的至少一个UV-C光源(24),所述架子包括:
金属网格搁板(14);和
至少一个光学元件(26),其中当所述架子被放置在所述UV-C消毒室内时,所述至少一个光学元件中的每个光学元件适于相对于由所述架子连同光学元件支撑的物体(28)局部修改所述UV-C辐射。
2.根据权利要求1所述的架子,其中所述至少一个光学元件布置在所述金属网格搁板上,或者固定地结合在所述金属网格搁板的金属网格结构(16)中。
3.根据权利要求1或2所述的架子,其中所述至少一个光学元件是至少一个折射光学元件。
4.根据前述权利要求中任一项所述的架子,其中所述至少一个光学元件包括至少一个基本上水平布置的发散透镜(26')。
5.根据前述权利要求中任一项所述的架子,其中所述至少一个光学元件包括至少一个基本上垂直布置的发散透镜(26”)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的架子,其中所述至少一个光学元件包括至少一个聚焦元件(26”'),所述至少一个聚焦元件(26”')适于增加由所述架子连同聚焦元件支撑的所述物体上的UV-C辐照度水平。
7.根据前述权利要求中任一项所述的架子,其中所述至少一个光学元件包括所述金属网格搁板上的盒子(26””),其中所述盒子适于容纳所述物体,并且其中所述盒子包括至少一个UV-C透明侧面(42a-42f)。
8.根据权利要求7所述的架子,其中所述盒子的至少一个侧面(42b)具有超出UV-C透射的光学功能。
9.根据权利要求7或8所述的架子,其中所述盒子的一个侧面(42c)与所述盒子的其他侧面相比具有增强的UV-C透射。
10.根据前述权利要求中任一项所述的架子,其中所述金属网格搁板具有导线(20)的金属网格结构(16),其中所述金属网格结构具有导线较少的至少一个局部区域(44),并且其中所述至少一个光学元件布置在所述导线较少的至少一个局部区域处。
11.根据前述权利要求中任一项所述的架子,其中所述金属网格搁板具有至少一个视觉和/或机械对准特征(48;48'),其靠近作为至少一个参考点的所述至少一个光学元件,用于连同光学元件正确定位所述物体。
12.一种UV-C消毒室(12),包括:
适于在所述UV-C消毒室内发射UV-C辐射(22)的至少一个UV-C光源(24);和
至少一个根据前述权利要求中任一项所述的架子(10),其放置在所述UV-C消毒室内。
13.一种UV-C消毒方法,包括:
提供根据权利要求1-11中任一项所述的架子(10),其中所述架子放置在UV-C消毒室(12)内;
将待消毒的物体(18)连同所述架子的至少一个光学元件中的一个光学元件(26)定位在所述架子上;
操作所述UV-C消毒室,使得至少一个UV-C光源(24)在所述UV-C消毒室内发射UV-C辐射(22);和
通过所述光学元件相对于所述物体局部修改所述UV-C辐射。
14.根据权利要求13所述的方法,其中局部修改所述UV-C辐射包括发散所述UV-C辐射中的至少一些,使得它均匀地进入所述物体的凹面的或凹陷的部分或一部分(30;37)。
15.根据权利要求13或14所述的方法,其中所述光学元件是基本上水平布置的发散透镜(26'),并且其中所述物体是位于所述基本上水平布置的发散透镜上方的呼吸口罩(28'),其中其凹面内侧(30)面向所述基本上水平布置的发散透镜。
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