CN2472193Y - 激光对中给向工程测量仪 - Google Patents

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Abstract

一种激光对中给向工程测量仪,由安装在经纬仪和觇牌上的激光对中给向器及各测量读数用的照明器件构成,关键是在经纬仪的竖直度盘进光孔内、竖直度盘指标长水准器进光孔内、水平度盘进光孔内,照准部长水准器内,觇牌的圆水准器和长水准器内均安装有电子发光管,在经纬仪上安装了激光对中给向器,在觇牌上安装了激光对中器,能使井下、隧洞中的工程测量方便地实现点下对中、给向或确定工程方向、寻找测量目标等。

Description

激光对中给向工程测量仪
本实用新型属于工程测量观测仪器的改进技术,尤其适应井下、隧洞等光亮极差的环境中使用。
现行工程测量中使用的经纬仪、测距仪适用于白天在地面上做点上对中的工程测量,若用于视觉环境差的井下、隧洞中的工程测量,因环境昏暗,观测读数就十分困难,常需助手持灯照明来完成。要作点下对中测量操作时,事先必须在选中的测点固定挂钩,还需搭梯专人爬上爬下地去挂锤球,既不方便,也有危险;如遇巷道风大,锤球的不断摆动,就无法实现锤球对中及照准前后觇点处的锤球线。尽管有的仪器也配备了点下光学对中器,但使用起来困难,放线过程中要找到轴线点也十分麻烦。因此,这些仪器用在井下或隧洞内的工程测量就极不方便,影响工作效率和测量精度。
本实用新型的目的就是提供一种方便井下、隧洞点下对中给向工程测量及施工放线不受环境影响、测量数据的读取均有电子照明的激光对中给向工程测量仪。
实现上述目的的方案如下:
一种激光对中给向工程测量仪,主要由经纬仪和觇牌两部分构成;其中经纬仪部分由安装在经纬仪上的激光对中给向器及测量读数照明电路构成激光对中给向经纬仪,觇牌部分由完成对中功能的激光器、使觇牌整平的水准器、支撑觇牌的竖轴和三角支架以及显示觇点的标记等构成激光对中觇牌,其特征在于在经纬仪的竖直度盘进光孔内、竖直度盘指标长水准器进光孔内、水平度盘进光孔内、以及照准部长水准器的水准管玻璃壳外均安装有起照明作用的电子发光管,连接有相应的电路,在经纬仪的粗瞄准器位置安装有一个由激光器、实现点下对中的激光束反射镜及光束转换开关构成的激光对中给向器;在觇牌竖轴上安装有一个金属框架,金属框架内转动安装有由电子发光管提供光源的觇点标记灯箱,金属框架的上端安装一个能做点下对中的激光器,金属框架内还安装有整平发光圆水准器和发光长水准器。
其中激光对中给向器的激光器安装在对中给向器壳体的激光器仓内,激光器的光束出口端的壳体上制有一个燕尾形滑槽,滑槽内安装有一个可在槽内滑行的直角棱镜支架,支架上安装有一块能将水平激光束转换成垂直向上的光束的直角棱镜,支架上的棱镜一侧开有一个能让水平激光束水平射出的给向光束孔,在壳体外装有对中给向器的外罩,外罩上开有让垂直向上的激光束通过的对中光束孔,激光器壳体上开有校正光束的调节螺孔并安装有调节螺钉,位于激光器尾部的壳体内腔中安装有一个顶紧激光器的顶紧弹簧,壳体内腔顶部制作成球面形,开有激光束出口。棱镜支架上制作有一个操作手柄,外罩上开有让操作手柄伸出的限位滑槽。对中给向器发出的与望远镜视准轴平行的光束,用于给向;当经纬仪竖盘读数为90°时,对中给向器发出的垂直光束与经纬仪竖轴同轴,用于对中。觇牌部分的激光器安装在一个筒状体内腔中,其内腔的上端开有光束出口,其下部侧壁上开有两对校正光束与灯箱下部竖轴同轴的调节螺孔,螺孔中安装有调节螺钉,下端还开有与金属框架固接在一起的连接孔,筒状体内腔下部装有顶紧激光器的弹簧。金属框架下底边平台上安装有作为整平用的发光圆水准器和发光长水准器。
进一步的方案是在激光对中给向器的激光器光束出口处的壳体上制作成一个45°角的斜槽面,在斜槽面上正对激光束出口处开有一个直通壳体外的给向光孔,在斜槽面内安装一块平板玻璃,在壳体上正对激光束与平板玻璃的第一反射点产生的垂直光束处,开有一个对中光孔,壳体后部安装有一个能滑动的光束转换开关。光束转换开关的面板和侧板上分别开有对中、给向光束射出圆孔。光束转换开关的面板上还开有两条滑槽,有两根限位螺杆经光束转换开关的两条滑槽把转换开关与壳体滑动连接;激光器的安装和光束校正调节部件、顶紧弹簧及结构形式与上段所述方案相同。
在激光器负极电路中有一滑动连接器,它由一个绝缘环和固接在绝缘环上的导电金属环以及与充电电池负极电源线连接的滑动触点弹簧片构成,绝缘环固定在经纬仪横轴上,一根导线穿过在横轴上事先钻的孔,一端接在已固定在此绝缘环上的导电金属环上,另一端串联一个开关后接在激光对中给向器的负极上,滑动触点弹簧片通过一个绝缘基座固接在经纬仪壳体内壁上,并使弹片始终同导电金属环滑动摩擦接触。这样就使望远镜横轴在随望远镜转动过程中,导线随望远镜同步转动,而激光器电源通过滑动触点弹簧片在导电金属环上的滑行接触,向激光器提供负极电源。正极则通过经纬仪金属体串联一保险管后与充电电池正极相连接。
经纬仪内各电子发光管的电源电路均是把它们的正极用螺钉固接在经纬仪金属体上,将充电电池的正极串接一个保险管后接在经纬仪金属体上,形成各发光管的正极电路。各发光管的负极用绝缘导线并接在电源开关的一接线柱上,开关另一接线柱串接一个限流电阻后与充电电池负极相接,就构成了经纬仪内部照明电路,打开电源开关,即可提供仪器对中整平读数所需照明。
充电电池用一电池夹装于经纬仪侧体内腔的空隙中,如前所述,其正极串连保险管后固接在经纬仪上,其负极在经限流电阻与各发光管负极相连接的同时,又经串接充电指示发光管后接在充电插座的负极上,充电插座的正极固接在经纬仪的金属体上;其负极的另一引出线经滑动连接器的滑动触点弹簧片、金属环、导线,穿过经纬仪横轴串接一开关后与激光对中给向器电源负极相连接,提供对中给向器中的激光器电源。
觇牌的灯箱的正面安装一块长方形有机玻璃面板,打磨成毛玻面,面板中心点制作一个十字标志,并制作有四个对称的角尖指向十字中心的三角标志。面板上端伸出在灯箱上方,开有一个安装测距仪、全站仪反射镜的螺孔,灯箱内腔后壁上安装一块将发光管光线反射至面板上的反射镜。灯箱内腔的上下底板上各安装两个电子发光管,充电电池也安装在下底板上,其灯箱后壁上还安装有电源开关,充电指示灯,充电插孔,上底板外面安装激光器电源插孔。各用电器件的正极连在一起串接一限流电阻后同电池正极相接,它们的负极用绝缘导线引出接在电源开关的一个接线柱上,电源开关的另一接线柱用绝缘导线引出接充电电池的负极。激光器的电源线用绝缘导线引出接在插头上,插到设在灯箱上端的插座内。
按照上述方案,就在现有经纬仪的基础上制作成一个能在井下、隧洞中进行工程测量观测的具有激光对中给向、电子照明读取数据的激光对中给向的经纬仪和点下激光对中的工程测量觇牌两部分构成的激光对中给向工程测量仪。
经纬仪上照准部长水准器的电子发光管、觇牌上的发光圆水准器和发光长水准器内的发光管均在原水准器侧壁开孔至水准器玻璃壳外壁处,在孔中固装电子发光管而成。电子发光管的管脚与电源电路作对应连接。
本实用新型的优点是由于在经纬仪的使用中需要进行测量读数的竖直度盘进光孔内、竖直度盘长水准器进光孔内、水平度盘进光孔内、照准部长水准器内均装有电子发光管,利用水平度盘进光孔外的反光镜实现对三角基准确性圆水准器的照明,其余四部分的读数观测则直接利用电子发光管照明完成。利用激光对中给向器的对中给向功能,实现了仪器在隧洞、井下的点下对中目的,免除事先在测点固定挂钩和搭梯挂放锤球的麻烦,同时还能利用激光给向光束寻找测点目标和确定工程方向。利用具有对中功能的激光对中觇牌、发光标志、觇牌金属框架下底边平台上安装的圆水准器和长水准器,使得测量观测点的整平对中操作简化,精度提高,且能向观测望远镜提供更清晰鲜明的觇点标志。所以利用本实用新型提供的测量观测设备,能有效地解决通常经纬仪在井下、隧洞中测量观测中出现的困难,提高功效,提高测量精度。利用此技术方案,实现对现有经纬仪的改进也较为容易。
图1、以JGJ2型经纬仪为例按本实用新型提供的技术方案作改制的方式示意图;
图2a、改制后的发光长水准器外形图;
图2b、发光长水准器中的发光管安装方式示意图;
图3、本实用新型经纬仪部分的外观形式图;
图4、安装激光对中给向器的连接器示意图(即把北光DCH2测距仪连接器改制成本实用新型的激光对中给向器的连接器);
图5、装于经纬仪内部的作为激光对中给向器电源电路中的滑动连接器结构示意图;
图6、以直角棱镜作为光束转换镜的激光对中给向器结构图;
图7、以平板玻璃作为光束转换件的激光对中给向器结构图;
图8、经纬仪中的电子元帅件部分的电路图;
图9、激光对中觇牌主视图;
图10、激光对中觇牌右视图;
图11、激光对中觇牌俯视图;
图12、发光管在圆水准器上的安装方式示意图;
图13、激光对中觇牌安装在三角基座上的形式图;
图14、激光对中觇牌电子元件的电路图。
以下结合附图,作为实施例对本实用新型的方案作进一步说明。
参照图1、2、5、6、7、8,本实施例以JGJ2型经纬仪作为基础进行改制,发光二极管15、9、5和4分别安装在竖直度盘进光孔16、竖直度盘指标长水准器进光孔8、水平度盘进光孔3内;在照准部发光长水准器33支架的侧壁上开圆孔35至玻璃水准管37壳外,将发光管32固装于圆孔内,用石膏36填充固定。其中,发光管15用于提供竖直度盘读数照明,发光管9用于提供竖直度盘指标水准器符合气泡照明,发光二极管5发出的光线指向外,通过经纬仪水平度盘反光镜6把光线反射到三角基座圆水准器1上,整平时向圆水准器提供照明,发光二极管4提供水平度盘读数照明,发光二极管32即为照准部发光长水准器的照明。
前述的各发光二极管的正极用螺钉14、7、2、34固接在经纬仪的金属体上,构成正极线路,它们的负极用绝缘导线并接在开关21的一个接线端,开关21的另一接线端串接限流电阻20后接在充电电池22的负极17上。充电电池的正极29串接保险管30后,用螺钉31固定在经纬仪上;充电电池的负极处还接出两条供电线路,一条是同作为充电指示的发光二极管18串接后再接在充电插座19的负极上,充电插座的正极就是其固定螺母,与经纬仪金属体相连接;另一条线路是经滑动连接器的滑动触点弹簧片23,导电金属环24,导线26穿过经纬仪横轴与激光对中给向器11的电源负极连接,提供对中给向器中激光器电源。
参照图8、1、6,电路图中AC1是充电插座19、D1是发光二极管18,D2、D3分别是发光二极管5和4,D4、D5、D6分别是发光二极管9、32和15,E1是经纬仪电器部分的充电电池22、X1是保险管30、R1是限流电阻20、K1、K2分别是开关21、13,用于控制发光二极管照明电路和激光对中给向器电路的电源;J1是激光器50。
参照图5、1、3,滑动连接器由绝缘环46、固接在其上的导电金属环24、滑动触点弹簧片23构成,绝缘环用硬质绝缘材料制成,把导电金属环24粘结上后,安装固接在经纬仪横轴25上,绝缘导线26焊接在金属环24上,再穿过事先在经纬仪横轴25上相应位置处开的孔,引出接在激光对中给向器11的电极上。滑动触点弹簧片23的一端是一个接线柱42,把其部分浇铸在绝缘基座44内,弹簧片和接线柱均伸出在外,用螺钉45将绝缘基座固接于经纬仪侧体内壁43上,并使弹簧片23与导电金属环24滑动摩擦接触,其接线柱42用导线与充电电池22负极连接。这样,在经纬仪操作过程中,导电金属环就能随经纬仪上的望远镜的转动同步运行,而由弹簧片23通过导电金属环始终向对中给向器的激光器供给电源。
参照图3、1、4、6或7,取下经纬仪望远镜上两个初瞄准器中的一个,采用北京光学仪器厂产的DCH2测距仪的测距头连接器39,用四颗螺钉67穿过对中给向器壳体上的四个螺孔28和连接器39上的四个相对应的连接螺孔28,把激光对中给向器11固接在经纬仪上。连接器39上的螺钉40、41,用于调整对中给向器11光轴与视准轴平行。
参照图6、7,激光对中给向器11的激光器50及其安装激光器的壳体54和激光器安装仓53与连接调节器39的连接孔28、激光器50的光束校正螺孔,使用的调节螺钉64,安装激光器的弹簧49、螺帽48、激光器顶部呈球面形51均相同。因对中光束的转换件不同,采取了两种结构形式,一种用直角棱镜57作为对中光束转换件,另一种用平板玻璃69作为光束转换件。前者在激光器光束出口处的壳体54开有一个燕尾形滑槽,62,滑槽内安装直角棱镜支架61,支架上开有安装直角棱镜的卡槽58,在卡槽58的侧方开有一个让水平激光束射出的给向光束孔60,棱镜支架上表面制作一个操作柄59,直角棱镜57卡装在卡槽58中。壳体内腔前端55加工成与激光器头部相吻合的球面形,激光器仓53前端,开有让激光束射出的孔63,其入口处制作有与安装激光器的螺帽48配合的螺纹52。激光器的电源导线47从螺帽48的小孔中引出。在壳体上安装一个外罩56,外罩上安装激光器电源开关13和指示灯12,开有让对中光束穿出的小圆孔27以及给向光束的出孔38,开有控制棱镜支架61在燕尾形滑槽62中滑行幅度的操作柄59穿出的限位槽10,以保证对中时,经棱镜转换的对中激光束从小圆孔27中垂直向上穿出,而在给向时,棱镜随支架61滑向另一边,激光束从给向光束孔60中水平穿出。后者是在激光器仓的光束出口处的壳体上开有一45°角斜面槽70,在斜面槽正对激光器光束出口位置处开有一个水平给向光束孔71,同时在斜面槽内安装一块平板玻璃69,这样激光器射出的水平光束穿过玻璃时,部分被反射,垂直向上射出,作为对中光束,在壳体上正对对中光束出口位置开有对中光束的出口65;一部分光束在穿越玻璃的过程中到达另一面发生部分反射,这部分反射光束被挡于机内,还有一部分光束穿出玻璃69作为给向光束使用,光束在穿过平板玻璃这段路程后与激光器原光束会发生平行方向上的位移,但作为反射镜的平板玻璃69厚度小,位移量极小,而水平方向是一致的。因此不影响测量要求。为了在对中时,给向光束不会射出,而在给向时,对中光束不射出,以保证使用安全。在壳体后部安装一个光束转换开关68,转换开关由一块面板和侧板构成,面板上制有两条滑行时起限位作用的卡槽66,在面板前端制作了一个与对中光束相对应的对中光束出孔27,在其侧板上开有一个给向光束出孔38,用两颗螺钉67经卡槽66将转换开关连接在激光对中给向器的壳体54上,并使转换开关68能在两颗连接螺钉67的限位作用下左右滑行。当转换开关滑到右止点时,圆孔38与镜面背后的光束出孔71吻合相对,给向光束射出,而由平板玻璃垂直向上反射的对中光束被挡在机内;当转换开关滑到左止点时,圆孔38与71错位,给向光束被挡在机内,但圆孔27与对中光束位置一致,因而对中光束垂直向上射出,提供对中光束。
参照图9、10、11、13,觇牌由一根安装于常用的三角基座114上的竖轴108,竖轴支承的金属框架88,安装在框架内的灯箱105,安装在金属框架上端的激光对中器96等构成。金属框架制成一个长方形,其下部通过两颗螺钉81及螺帽80将灯箱105与其转动连接,并在金属框架与灯箱外壁间垫有摩擦橡胶圈103,以方便使用。用于觇牌与测点对中的激光对中器96通过连接螺钉89安装在金属框架的上端正中位置处,激光对中器96的外形为筒体93,其内部开有安装激光器92的腔体,下部四壁上开有两对在同平面内的相互垂直的调节螺孔,内安装有调节螺钉91,筒体上部是一个筒盖94,筒盖中心位置开激光束出口95,盖内与筒体内腔连接部,制作成球面形,使之能与激光器头部球面吻合。激光器装于其内腔中,下部有支撑弹簧90。其电源线97从下部引出,接有一个电源插头99。
灯箱105的上下两个底板前端各安装两颗发光二极管85,整个觇牌的电源即充电电池夹79也装在下底板上,灯箱内腔背板上安装一块反射镜104,用以将四个发光管85发出的光,反射到灯箱面板87的照准标志区,面板87是一块有机玻璃板,用两颗螺钉86固接在灯箱上;其上部开有螺纹孔98,用于安装测距仪全站仪的反光镜,面板外表面打毛,以其中心十字83为中心制有四个对称且角尖指向中心的三角标志82。为便于观测使用,三角形均涂制成黄色,作为觇牌的照准标志。灯箱背面上部装充电指示灯84、充电插孔102、开关101、激光器电源插座100。
竖轴108由轴套74、轴75、压盖73、把压盖73固定在轴75上的螺钉72、把竖轴固定在框架88上的四颗螺钉77以及在轴75和轴套74上端的轴承弹子76组成。竖轴插在三角基座114的中心孔内,旋紧旋钮113即可把激光觇牌固定在三角基座上,觇牌可作360°转动。在金属框架下底平台107上安装发光圆水准器106和一个如经纬仪上的长水准器一样的装有发光管109的发光长水准器78。参照图12,发光圆水准器106的制作方法是在一般圆水准器106的侧壁上开孔直达水准管玻璃壳111外,将一个发光二极管110装入孔112内并固定,管脚置于壁外与电源相接。
参照图14,觇牌内所有用电器件的电源由充电电池E2供给,充电电池正极串接保险管X2后一路经开关K3与各用电器件正极相接,另一路与充电插孔AC2正极相接;充电电池的负极分三路,一路串接发光二极管D1后接充电插孔AC2的负极,另一路串接限流电阻R2后与D2、D3、D4、D5、D6、D7的负极相接,第三路接在激光器电源插孔AC3负极。激光器电源插孔AC3正极与开关K3相接,负极接充电电池的负极。图中D1、D2、D3、对应的分别是充电指示灯84、长水准器78内的发光管109、圆水准器106内的发光管110、D4、D5、D6、D7对应的是灯箱内的四颗发光管85,AC2对应是充电插孔102,AC3对应的是激光器92的电源插座100,J2是激光器92,K3对应的是觇牌用电器件开关101。
使用中激光对中觇牌上的激光对中器96发出的激光束与照准标志中心十字83及竖轴108的轴心线在同一垂直线上。

Claims (9)

1、一种激光对中给向工程测量仪,主要由经纬仪和觇牌两部分构成;其中经纬仪部分由安装在经纬仪上的激光对中给向器(11)及测量读数照明电路构成激光对中给向经纬仪,觇牌部分由完成对中功能的激光器(92)、使觇牌整平的水准器(78、106)、支撑觇牌的竖轴(108)和三角支架(114)以及显示觇点的标记(82)等构成激光对中觇牌,其特征在于在经纬仪的竖直度盘进光孔(16)内、竖直度盘指标长水准器进光孔(8)内、水平度盘进光孔(3)内、以及照准部长水准器(33)的水准管玻璃壳(36)外均安装有起照明作用的电子发光管(15、9、5、4),连接有相应的电路,在经纬仪的粗瞄准器位置安装有一个由激光器(50)、实现点下对中的激光束反射镜(57、69)及光束转换开关(68)构成的激光对中给向器(11);在觇牌竖轴上安装有一个金属框架(88),金属框架内转动安装有由电子发光管(85)提供光源的觇点标记灯箱(105),金属框架的上端安装一个能做点下对中的激光器(92),金属框架内还安装有整平发光圆水准器(106)和发光长水准器(78)。
2、根据权利要求1所述的激光对中给向工程测量仪,其特征在于激光器(50)安装在对中给向器(11)壳体的激光器仓(53)内,激光器(50)的光束出口端的壳体上制有一个燕尾形滑槽(62),滑槽内安装有一个可在槽内滑行的直角棱镜支架(61),支架上安装有一块能将水平激光束转换成垂直向上的光束的直角棱镜(57),支架上的棱镜一侧开有一个能让水平激光束水平射出的给向光束孔(60),在壳体外装有对中给向器的外罩(56),外罩上开有让垂直向上的激光束通过的对中光束孔(27),激光器壳体(54)上开有校正光束的调节螺孔并安装有调节螺钉(64),位于激光器(50)尾部的壳体内腔中安装有一个顶紧激光器的顶紧弹簧(49),壳体内腔顶部制作成球面形,开有激光束出口(63),棱镜支架上制作有一个操作手柄(59),外罩上开有让操作手柄伸出的限位滑槽(10)。
3、根据权利要求1或2所述的激光对中给向工程测量仪,其特征在于在激光对中给向器(11)的激光器光束出口处的壳体(54)上还可制成一个45°角的斜面,在斜面上正对激光束出口处开有一个直通壳体外的给向光孔(71),在斜面上安装一块能透过部分光束的平面反射镜(69),在壳体上正对激光束与镜面接触的第一反射点产生的垂直光束处,开有一个对中光孔(65),壳体后部安装有一个能滑动的光束转换开关(68)。
4、根据权利要求3所述的激光对中给向工程测量仪,其特征在于光束转换开关(68)的面板和侧板上分别开有对中、给向光束射出的圆孔(27、38),光束转换开关(68)的面板上还开有两条滑槽(66),有两根限位螺杆(67)经光束转换开关的两条滑槽(66)把转换开关(68)与壳体(54)构成滑动连接。
5、根据权利要求1所述的激光对中给向工程测量仪,其特征在于向激光器(50)提供电源的滑动连接器由一个绝缘环(46)和固接在绝缘环上的导电金属环(24)以及与充电电池电源线(26)连接的滑动触点弹簧片(23)构成,绝缘环(46)固定在经纬仪横轴(25)上,一根导线穿过在横轴上事先钻的孔,一端接在已固定在此绝缘环(46)上的导电金属环(24)上,另一端接在激光对中给向器(11)的负极上,滑动触点弹簧片(23)通过一个绝缘基座(44)固接在经纬仪壳体内壁(43)上,并使弹簧片(23)始终同导电金属环(24)滑动摩擦接触。
6、根据权利要求5所述的一种激光对中给向工程测量仪,其特征在于激光器(92)安装在一个筒状体(96)内腔中,其内腔的上端开有光束出口(95),其下部侧壁上开有两对校正光束与灯箱(105)下部竖轴(108)同轴的调节螺孔,螺孔中安装有调节螺钉(91),下端还开有与金属框架(88)固接在一起的连接孔,筒状体内腔下部装有顶紧激光器的弹簧(90)。
7、根据权利要求5所述的一种激光对中给向工程测量仪,其特征在于金属框架(88)下底边平台(107)上安装有作为整平用的发光圆水准器(106)和发光长水准器(78)。
8、根据权利要求5所述的一种激光对中给向工程测量仪,其特征在于灯箱(105)的正面安装一块长形玻璃面板(87),打磨成毛玻面,面板中心点制作一个十字标志(83),并制作有四个对称的角尖指向十字中心的三角标志(82),面板上端伸出在灯箱(105)上方,开有一个安装测距仪、全站仪反射镜的螺孔(98),灯箱(105)内腔后壁上安装一块将发光管(85)光线反射至面板上的反射镜(104)。灯箱(105)内腔的上、下底板上各安装两个电子发光管(85),充电电池(79)也安装在下底板上,其灯箱后壁上还安装有电源开关(101),充电指示灯(84),充电插孔(102),上底板外面安装激光器电源插孔(100)。
9、根据权利要求1或5所述的激光对中给向工程测量仪,其特征在于经纬仪上照准部长水准器的电子发光管(32)、觇牌上的发光圆水准器和发光长水准器内的发光管(110、109)均在原水准器侧壁开孔至水准器玻璃壳外壁处,在孔中固装电子发光管而成。
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