JP2019008933A - 車両用灯具 - Google Patents

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Abstract

【課題】一端面及び他端面から入光した光源からの光を外周面(側面)から均一に出射させることができる(その結果、均一発光を実現することができる)車両用灯具を提供する。
【解決手段】所定方向に延びた導光棒を備え、前記導光棒の外周面は、正面側に配置される第1面と、その反対側の背面側に配置される第2面と、を含み、前記第1面は、前記導光棒の一端面側の第1領域と、前記導光棒の他端面側の第2領域と、前記第1領域と前記第2領域との間の領域で、前記一端面から入光した第1光源からの光及び前記他端面から入光した第2光源からの光が出射する第3領域と、を含み、前記第1領域及び前記第2領域は、それぞれ、前記第1光源及び前記第2光源からの光を前記所定方向に直交する方向に拡散するように構成されており、前記第2面は、前記第1光源及び前記第2光源からの光を前記所定方向に拡散するように構成されている車両用灯具であることを特徴とする。
【選択図】 図1

Description

本発明は、車両用灯具に関し、特に、点光のない均一発光を実現することができる車両用灯具に関する。
従来、一端面及び他端面から入光した光源からの光が出射する外周面(側面)を備えた導光棒を用いた車両用灯具が知られている(例えば、特許文献1(図1等)参照)。
欧州特許第1154198号明細書
しかしながら、特許文献1に記載の車両用灯具においては、一端面及び他端面から入光した光源からの光を外周面(側面)から均一に出射させるのが難しい(その結果、均一発光を実現するのが難しい)という課題がある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、一端面及び他端面から入光した光源からの光を外周面(側面)から均一に出射させることができる(その結果、均一発光を実現することができる)車両用灯具を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の一つの側面は、所定方向に延びた導光棒を備え、前記導光棒の外周面は、正面側に配置される第1面と、その反対側の背面側に配置される第2面と、を含み、前記第1面は、前記導光棒の一端面側の第1領域と、前記導光棒の他端面側の第2領域と、前記第1領域と前記第2領域との間の領域で、前記一端面から入光した第1光源からの光及び前記他端面から入光した第2光源からの光が出射する第3領域と、を含み、前記第1領域及び前記第2領域は、それぞれ、前記第1光源及び前記第2光源からの光を前記所定方向に直交する方向に拡散するように構成されており、前記第2面は、前記第1光源及び前記第2光源からの光を前記所定方向に拡散するように構成されている車両用灯具であることを特徴とする。
この側面によれば、一端面及び他端面から入光した光源からの光を外周面(側面)から均一に出射させることができる(その結果、均一発光を実現することができる)車両用灯具を提供することができる。
これは、導光棒の一端面から入光した第1光源からの光(及び導光棒の他端面から入光した第2光源からの光)が、導光棒の他端面(及び導光棒の一端面)に向けて導光される際、第1面(第1領域、第2領域)で内面反射されて縦方向に拡散し、かつ、第2面で内面反射されて横方向に拡散し、このように縦方向及び横方向に拡散した第1光源からの光(及び第2光源からの光)の一部が導光棒の第1面(第3領域)から出射することによるものである。
また、上記発明において、好ましい態様は、前記第1領域及び前記第2領域には、それぞれ、前記導光棒内部に向かって凸で前記所定方向に延びた複数のローレットが前記外周面の周方向に設けられており、前記第2面には、前記所定方向に直交する方向に延びた複数の三角柱形状のレンズカットが前記所定方向に設けられており、前記三角柱形状のレンズカットは、前記導光棒内部に向かって凸の2つの側面を含むことを特徴とする。
また、上記発明において、好ましい態様は、前記導光棒の外周面は、前記第1面と前記第2面とを接続する一対の第3面をさらに含み、前記第1面は、正面側に向かって凸で前記所定方向に延びたシリンドリカル面であり、前記一対の第3面は、それぞれ、前記導光棒内部に向かって凸の曲面であることを特徴とする。
また、上記発明において、好ましい態様は、前記所定方向に直交する平面による前記第1面の断面は、正面側に向かって凸の半円形状であることを特徴とする。
車両用灯具10の斜視図である。 (a)図1に示す導光棒20のA−A断面図、(b)B−B断面図である。 導光棒20の部分拡大斜視図である。 導光棒20の部分拡大斜視図である。 図4に示す導光棒20のXY平面による一部拡大断面図である。 (a)図4に示す導光棒20のXY平面による一部拡大断面図、(b)第2比較例の導光棒20BのXY平面による一部拡大断面図である。 第1比較例の助走区間L21a、L21bの断面形状である。 第1比較例の導光棒20Aにおいて点光が発生する様子を説明するための図である。 (a)正面側から見た導光棒20Bの輝度分布を表す図、(b)正面側から見た導光棒20の輝度分布を表す図である。 任意の方向、距離に第1光源30Aからの光(及び第2光源30Bからの光)を制御している様子を表す図である。
以下、本発明の実施形態である車両用灯具10について添付図面を参照しながら説明する。各図において対応する構成要素には同一の符号が付され、重複する説明は省略される。
図1は、車両用灯具10の斜視図である。
図1に示す車両用灯具10は、例えば、ハイマウントストップランプであり、車両(図示せず)のルーフ後端部とバックウインドガラスの上端部との間に搭載される。なお、以下、説明の便宜のため、XYZ軸を定義する。X軸は車両前後方向に延びており、Y軸は車幅方向に延びており、Z軸は鉛直方向に延びている。
図1に示すように、本実施形態の車両用灯具10は、導光棒20、第1光源30A、第2光源30B等を備える。車両用灯具10は、図示しないが、アウターレンズとハウジングとによって構成される灯室内に配置され、ハウジング等に取り付けられる。
導光棒20は、概ねY軸方向に延びた棒状の導光体で、フランジ部25を含む。導光棒20は、フランジ部25をハウジング等にネジ止めすることで、ハウジング等に取り付けられる。
図2(a)は図1に示す導光棒20のA−A断面図、図2(b)はB−B断面図である。
図1、図2に示すように、導光棒20の外周面(側面)は、正面側に配置される第1面21と、その反対側の背面側に配置される第2面22と、第1面21と第2面22とを接続する上下一対の第3面23a、23bと、を含む。
第1面21は、XZ平面による断面が正面側に向かって凸の半円形状(図2参照)で、Y軸方向に延びたシリンドリカル面(図1参照)である。
図1に示すように、第1面21は、導光棒20の一端面24a側の第1領域21aと、導光棒20の他端面24b側の第2領域21bと、第1領域21aと第2領域21bとの間の領域で、一端面24aから入光した第1光源30Aからの光及び他端面24bから入光した第2光源30Bからの光が出射する第3領域21cと、を含む。以下、導光棒20のうち第1領域21a、第2領域21bが設けられている部分を、それぞれ、助走区間L21a、L21bともいう。また、導光棒20のうち第3領域21cが設けられている部分を、意匠区間L21cともいう。
図3は、導光棒20の部分拡大斜視図である。
第1領域21aは、当該第1領域21aに入射する第1光源30Aからの光を縦方向(図2中Z軸方向)に拡散するように構成されている。
具体的には、図3に示すように、第1領域21aには、導光棒20内部に向かって凸(例えば、XZ平面による断面が曲率半径R1の円弧)で、Y軸方向に延びた複数のローレット21a1(ローレットカット又はシリンドリカル面ともいう)が導光棒20の外周面の周方向に設けられている。図2(a)に示すように、導光棒20の一端面24aから入光した第1光源30Aからの光は、この複数のローレット21a1で内面反射されることで、主に、縦方向(図2中Z軸方向)に拡散される。また、複数のローレット21a1(ローレットカット又はシリンドリカル面ともいう)の間には、導光棒20内部に向かって凹(例えば、XZ平面による断面が曲率半径R2の円弧)で、Y軸方向に延びた複数の曲面21a2が設けられている。この曲面21a2により、ローレット21a1間に谷部(エッジ部)が形成されること、及び、当該谷部(エッジ部)から光が漏れ出ること、を抑制することができる。
同様に、第2領域21bは、当該第2領域21bに入射する第3光源30Bからの光を縦方向(図2中Z軸方向)に拡散するように構成されている。
具体的には、図示しないが、第2領域21bには、導光棒20内部に向かって凸(例えば、XZ平面による断面が曲率半径R1の円弧)で、Y軸方向に延びた複数のローレット21b1(ローレットカット又はシリンドリカル面ともいう)が導光棒20の外周面の周方向に設けられている。導光棒20の他端面24bから入光した第2光源30Bからの光は、この複数のローレット21b1で内面反射されることで、主に、縦方向(図2中Z軸方向)に拡散される。また、図示しないが、複数のローレット21b1(ローレットカット又はシリンドリカル面ともいう)の間には、導光棒20内部に向かって凹(例えば、XZ平面による断面が曲率半径R2の円弧)で、Y軸方向に延びた複数の曲面21b2が設けられている。この曲面21b2により、ローレット21b1間に谷部(エッジ部)が形成されること、及び、当該谷部(エッジ部)から光が漏れ出ること、を抑制することができる。
第2面22は、ZY平面に対して平行な平面である。
図4は、導光棒20の部分拡大斜視図である。
第2面22は、当該第2面22に入射する第1光源30A及び第2光源30Bからの光を横方向(図6(a)中Y軸方向)に拡散するように構成されている。具体的には、第2面22は、次のように構成されている。
図4に示すように、第2面22には、XY平面による断面形状が略二等辺三角形で、Z軸方向に延びた複数の三角柱形状のレンズカット22aがY軸方向に設けられている。
図5は、図4に示す導光棒20のXY平面による一部拡大断面図である。
図5に示すように、各々の三角柱形状のレンズカット22aは、導光棒20内部に向かって凸(例えば、XY平面による断面が曲率半径R3の円弧)で、Z軸方向に延びた2つの側面22a1、22a2を含む。
導光棒20の一端面24aから入光した第1光源30Aからの光(及び他端面24bから入光した第2光源30Bからの光)は、各々の三角柱形状のレンズカット22a(2つの側面22a1、22a2)で内面反射されることで、主に、横方向(図6(a)中Y軸方向)に拡散される。図6(a)は、図4に示す導光棒20のXY平面による一部拡大断面図で、導光棒20の一端面24aから入光した第1光源30Aからの光(及び導光棒20の他端面24bから入光した第2光源30Bからの光)が、横方向(図6(a)中Y軸方向)に拡散している様子を表す。
図2に示すように、上下一対の第3面23a、23bは、それぞれ、XZ平面による断面が導光棒20内部に向かって凸で、Y軸方向に延びた曲面である。これにより、上下一対の第3面23a、23bを、それぞれ、XZ平面による断面が導光棒20内部に向かって凹(図2(b)中、一点鎖線参照)で、Y軸方向に延びた曲面とする場合と比べ、第2面22(複数の三角柱形状のレンズカット22a)で内面反射されて第1面21(意匠区間L21c、すなわち、第3領域21c)から出射する光が増加する。
導光棒20の一端面24a、他端面24bは、例えば、XZ平面に対して平行な平面である。
第1光源30Aは、例えば、赤色LEDで(車両用灯具10をテールランプとして用いる場合)、その発光面(図示せず)が導光棒20の一端面24aに対向した状態で、ハウジング等に固定される。なお、第1光源30Aの光軸は、Y軸方向に延びている。
第2光源30Bは、例えば、赤色LEDで(車両用灯具10をテールランプとして用いる場合)、その発光面(図示せず)が導光棒20の他端面24bに対向した状態で、ハウジング等に固定される。なお、第2光源30Bの光軸は、Y軸方向に延びている。
上記構成の車両用灯具10においては、導光棒20の一端面24aから入光した第1光源30Aからの光(及び導光棒20の他端面24bから入光した第2光源30Bからの光)が、第1面21、第2面22、及び、上下一対の第3面23a、23bで内面反射されることで、導光棒20の他端面24b(及び導光棒20の一端面24a)に向けて導光される際、第1面21(助走区間L21a、L21b、すなわち、第1領域21a、第2領域21b)に設けられた複数のローレット21a1で内面反射されて縦方向(図2中Z軸方向)に拡散し、かつ、第2面22に設けられた複数の三角柱形状のレンズカット22a(導光棒20内部に向かって凸の2つの側面22a1、22a2)で内面反射されて横方向(図6(a)中Y軸方向)に拡散し、このように縦方向及び横方向に拡散した第1光源30Aからの光(及び第2光源30Bからの光)の一部が導光棒20の第1面21(意匠区間L21c、すなわち、第3領域21c)から出射する。
以上のように、導光棒20の一端面24aから導光棒20内に入光し、導光棒20内を導光される第1光源30Aからの光と、導光棒20の他端面24bから導光棒20内に入光し、導光棒20内を導光される第2光源30Bからの光とが、縦方向及び横方向に拡散されて導光棒20の意匠区間L21c(第3領域21c)から出射することにより、導光棒20の意匠区間L21c(第3領域21c)が均一又は略均一に発光する。
次に、上記構成の導光棒20の効果について、比較例と対比しながら説明する。
図7は、第1比較例の助走区間L21a、L21bの断面形状である。図8は、第1比較例の導光棒20Aにおいて点光が発生する様子を説明するための図である。
第1比較例の導光棒20Aは、上記導光棒20と対比すると、助走区間L21a、L21bの断面形状が図2(a)に示す形状ではなく、図7に示す円形状である点、助走区間L21a(第1領域21a)、L21b(第2領域21b)にローレット21a1、21b1が設けられていない点、助走区間L21a、L21bと意匠区間L21cとの間が除変して複雑な面形状(歪んだ面形状)となっている点、が相違する。それ以外、上記導光棒20と同様の構成である。
本発明者が検討した結果、第1比較例の導光棒20Aにおいては、図8に示すように、第1に、第1光源30Aからの直射光が助走区間L21a(第1面21)に入射することで、助走区間L21a(第1面21)で点光が発生すること(図8中P1参照)、第2に、助走区間L21a(円断面)で反射して集光した反射光(図7参照)が意匠区間L21c(第1面21)に入射することで、意匠区間L21c(第1面21)で点光が発生する(図8中P2参照)こと、が判明した。なお、第2光源30Bからの直射光が助走区間L21b(第1面21)に入射することで、助走区間L21b(第1面21)でも点光が発生する。
これに対して、上記実施形態の導光棒20においては、助走区間L21a、L21b(第1面21)での点光及び意匠区間L21c(第1面21)での点光を抑制することができる。
助走区間L21a(第1面21)での点光を抑制することができるのは、第1光源30Aからの直射光が、助走区間L21a(第1領域21a)に設けられた複数のローレット21a1で内面反射されて縦方向(図2中Z軸方向)に拡散することによるものである。同様に、助走区間L21b(第1面21)での点光を抑制することができるのは、第2光源30Bからの直射光が、助走区間L21b(第2領域21b)に設けられた複数のローレット21b1で内面反射されて縦方向(図2中Z軸方向)に拡散することによるものである。
意匠区間L21c(第1面21)での点光を抑制することができるのは、助走区間L21a、L21bの断面形状が図8に示す円形状ではなく、図2(a)に示す形状であることによるものである。すなわち、助走区間L21a、L21bの断面形状が図8に示す円形状ではないため、助走区間L21a、L21b(円断面)で反射した反射光が集光することなく(又はほとんど集光することなく)意匠区間L21c(第1面21)に入射することによるものである。
また、第1比較例の導光棒20Aにおいては、助走区間L21a、L21bと意匠区間L21cとの間が除変して複雑な面形状(歪んだ面形状)となっているため、当該複雑な面形状(歪んだ面形状)に光が入射すると全反射し、光線がロス(減少)し、導光しない(その結果、均一発光を実現することができない)ことが判明した。
これに対して、上記実施形態の導光棒20においては、助走区間L21a、L21bの断面形状と意匠区間L21cの断面形状が略同一であるため(その結果、助走区間L21a、L21bと意匠区間L21cとの間が複雑な面形状(歪んだ面形状)とならないため)、光線がロス(減少)し、導光しなくなるのを抑制することができる。その結果、均一発光を実現することができる。
第2比較例の導光棒20Bは、上記導光棒20と対比すると、助走区間L21a(第1領域21a)、L21b(第2領域21b)にローレット21a1、21b1が設けられていない点、三角柱形状のレンズカット22aが、導光棒20内部に向かって凸の2つの側面22a1、22a2ではなく、図6(b)に示すように、平面形状の側面22Aa1、22Aa2を含む点が相違する。それ以外、上記導光棒20と同様の構成である。図6(b)は、第2比較例の導光棒20BのXY平面による一部拡大断面図である。
本発明者が検討した結果、比較例の導光棒20Bにおいては、本実施形態の導光棒20と比べ、意匠区間L21c(第3領域21c)を均一に発光させることができない(ムラができる)ことが判明した。
図9(a)は正面側から見た導光棒20Bの輝度分布を表す図で、図9(b)は正面側から見た導光棒20の輝度分布を表す図である。
図9(a)を参照すると、比較例の導光棒20Bにおいては、導光棒20の意匠区間L21c(第3領域21c)を均一に発光させることができない(ムラができる)ことが分かる。
一方、図9(b)を参照すると、上記導光棒20においては、比較例の導光棒20Bと比べ、導光棒20の意匠区間L21c(第3領域21c)を均一に発光させることができることが分かる。
これは、導光棒20の一端面24aから導光棒20内に入光し、導光棒20内を導光される第1光源30Aからの光と、導光棒20の他端面24bから導光棒20内に入光し、導光棒20内を導光される第2光源30Bからの光とが、縦方向及び横方向に拡散されて導光棒20の意匠区間L21c(第3領域21c)から出射すること、によるものである。
以上説明したように、本実施形態によれば、導光棒20の一端面24a及び他端面24bから入光した第1光源30A及び第2光源30Bからの光を外周面(意匠区間L21c、すなわち、第3領域21c)から均一に出射させることができる。その結果、意匠区間L21c(すなわち、第3領域21c)において、点光のない均一発光(又は略均一発光)を実現することができる。
これは、導光棒20の一端面24aから入光した第1光源30Aからの光(及び導光棒20の他端面24bから入光した第2光源30Bからの光)が、第1面21、第2面22、及び、上下一対の第3面23a、23bで内面反射されることで、導光棒20の他端面24b(及び導光棒20の一端面24a)に向けて導光される際、第1面21(助走区間L21a、L21b、すなわち、第1領域21a、第2領域21b)に設けられた複数のローレット21a1、21b1で内面反射されて縦方向(図2中Z軸方向)に拡散し、かつ、第2面22に設けられた複数の三角柱形状のレンズカット22a(導光棒20内部に向かって凸の2つの側面22a1、22a2)で内面反射されて横方向(図6(a)中Y軸方向)に拡散し、このように縦方向及び横方向に拡散した第1光源30Aからの光(及び第2光源30Bからの光)の一部が導光棒20の第1面21(意匠区間L21c、すなわち、第3領域21c)から出射することによるものである。
また、本実施形態によれば、図2(b)に示すように、XZ平面による第1面21の断面が半円形状であり、XZ平面による第1面21の断面上の任意の点(例えば、p1、p2、p3参照)と中心Cとの距離が全て等距離となる。そのため、視点位置VをZ軸方向のどこに置いても、導光棒20の意匠区間L21c(第3領域21c)が均一に発光しているように視認させることができる。
なお、例えば、所定のシミュレーションソフトウエアを用いて、三角柱形状のレンズカット22aのピッチ、サイズ、各々のローレット21a1、21b1の曲率半径R1、各々の三角柱形状のレンズカット22aの2つの側面22a1、22a2の面形状(例えば、側面22a1、22a2の曲率半径R3)等のうち、少なくとも1つを変更(調整)し、変更するごとに、導光棒20内部に入射した第1光源30A、第2光源30Bからの光の光路を確認(追跡)することで、意匠区間L21c(すなわち、第3領域21c)が均一発光(又は略均一発光)する条件(三角柱形状のレンズカット22aのピッチ、サイズ、各々のローレット21a1、21b1の曲率半径R1、各々の三角柱形状のレンズカット22aの2つの側面22a1、22a2の面形状等の条件)を見出すことができる。
また、本実施形態によれば、例えば、三角柱形状のレンズカット22aのピッチ、各々のローレット21a1、21b1の曲率半径R1、各々の三角柱形状のレンズカット22aの2つの側面22a1、22a2の面形状(例えば、側面22a1、22a2の曲率半径R3)のうち、少なくとも一つを調整することで、図10に示すように、任意の方向、距離に第1光源30Aからの光(及び第2光源30Bからの光)を均一にすることができる。図10は、任意の方向、距離に第1光源30Aからの光(及び第2光源30Bからの光)を制御している様子を表す図である。
次に、変形例について説明する。
上記実施形態では、本発明の車両用灯具をハイマウントストップランプに適用した例について説明したが、これに限らない。例えば、ヘッドランプ、リッドランプ(バックドアやトランク等の可動部に取り付けられるランプ)、室内灯等、自動車灯具全般に本発明の車両用灯具を適用してもよい。
また、上記実施形態では、第1領域21aに複数のローレット21a1を設けた例について説明したが、これに限らない。すなわち、第1領域21aは、当該第1領域21aに入射する第1光源30Aからの光を縦方向(図2中Z軸方向)に拡散するように構成されていればよく、当該第1領域21aに入射する第1光源30Aからの光を縦方向(図2中Z軸方向)に拡散することができるのであれば、ローレット21a1以外のレンズカットを設けてもよい。
同様に、上記実施形態では、第2領域21bに複数のローレット21b1を設けた例について説明したが、これに限らない。すなわち、第2領域21bは、当該第2領域21bに入射する第2光源30Bからの光を縦方向(図2中Z軸方向)に拡散するように構成されていればよく、当該第2領域21bに入射する第2光源30Bからの光を縦方向(図2中Z軸方向)に拡散することができるのであれば、ローレット21b1以外のレンズカットを設けてもよい。
また、上記実施形態では、第2面22に複数の三角柱形状のレンズカット22aを設けた例について説明したが、これに限らない。すなわち、第2面22は、当該第2面22に入射する第1光源30A及び第2光源30Bからの光を横方向(図6(a)中Y軸方向)に拡散するように構成されていればよく、当該第2面22に入射する第1光源30A及び第2光源30Bからの光を横方向(図6(a)中Y軸方向)に拡散することができるのであれば、三角柱形状のレンズカット22a以外のレンズカットを設けてもよい。
上記各実施形態で示した各数値は全て例示であり、これと異なる適宜の数値を用いることができるのは無論である。
上記各実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎない。上記各実施形態の記載によって本発明は限定的に解釈されるものではない。本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することなく他の様々な形で実施することができる。
10…車両用灯具、20、20A、20B…導光棒、21…第1面、21a…第1領域、21a1…ローレット、21a2…曲面、21b…第2領域、21b1…ローレット、21b2…曲面、21c…第3領域、22…第2面、22a…レンズカット、22a1、22a2…側面、23a、23b…第3面、24a…一端面、24b…他端面、30A…第1光源、30B…第2光源

Claims (4)

  1. 所定方向に延びた導光棒を備え、
    前記導光棒の外周面は、正面側に配置される第1面と、その反対側の背面側に配置される第2面と、を含み、
    前記第1面は、前記導光棒の一端面側の第1領域と、前記導光棒の他端面側の第2領域と、前記第1領域と前記第2領域との間の領域で、前記一端面から入光した第1光源からの光及び前記他端面から入光した第2光源からの光が出射する第3領域と、を含み、
    前記第1領域及び前記第2領域は、それぞれ、前記第1光源及び前記第2光源からの光を前記所定方向に直交する方向に拡散するように構成されており、
    前記第2面は、前記第1光源及び前記第2光源からの光を前記所定方向に拡散するように構成されている車両用灯具。
  2. 前記第1領域及び前記第2領域には、それぞれ、前記導光棒内部に向かって凸で前記所定方向に延びた複数のローレットが前記外周面の周方向に設けられており、
    前記第2面には、前記所定方向に直交する方向に延びた複数の三角柱形状のレンズカットが前記所定方向に設けられており、
    前記三角柱形状のレンズカットは、前記導光棒内部に向かって凸の2つの側面を含む請求項1に記載の車両用灯具。
  3. 前記導光棒の外周面は、前記第1面と前記第2面とを接続する一対の第3面をさらに含み、
    前記第1面は、正面側に向かって凸で前記所定方向に延びたシリンドリカル面であり、
    前記一対の第3面は、それぞれ、前記導光棒内部に向かって凸の曲面である請求項1又は2に記載の車両用灯具。
  4. 前記所定方向に直交する平面による前記第1面の断面は、正面側に向かって凸の半円形状である請求項1から3のいずれか1項に記載の車両用灯具。
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