JP5731932B2 - 車両用照明灯具 - Google Patents

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Description

本願発明は、光源からの出射光を、その前方側に配置されたレンズで偏向制御することにより、所定の灯具配光パターンを形成するように構成された車両用照明灯具に関するものである。
従来より、例えば「特許文献1」や「特許文献2」に記載されているように、発光素子等の光源からの出射光を、その前方側に配置されたレンズで偏向制御することにより、所定の灯具配光パターンを形成するように構成された車両用照明灯具が知られている。
その際「特許文献1」に記載された車両用照明灯具のレンズは、平凸レンズ状に形成されており、その後側焦点の近傍に発光素子が配置された構成となっている。
一方「特許文献2」には、車両用照明灯具のレンズとして、前面が凸面状の楕円面で構成されるとともに後面が凹面状の楕円面で構成された楕円レンズから、所定の中心角で扇形に切り出した同一形状の4つのレンズ片を、周方向に繋ぎ合わせた構成のものが記載されている。
特開2006−127819号公報 特開2009−43543号公報
近年、車両のデザイン性向上を図る観点から、光源の前方側に配置されるレンズについて、その意匠に斬新性を持たせるというニーズが高まってきている。
上記「特許文献2」に記載されたレンズは、その前面が稜線を介して複数の前面領域に分割されているので、その前面が単一曲面で形成されている場合とは異なるレンズ意匠を演出することが可能である。
しかしながら、この「特許文献2」に記載された構成では、レンズの前面に放射状に延びる稜線が形成されているというレンズ意匠が得られるにすぎず、それ以外のレンズ意匠を演出することはできない、という問題がある。
また、この「特許文献2」に記載された車両用照明灯具において、その光源がレンズの後側焦点に配置された点光源であると仮定した場合には、レンズを構成している4つのレンズ片のうち1つのレンズ片の後面に入射した光は、同じレンズ片の前面に到達することとなる。しかしながら、実際には、光源は一定の大きさを有しており、レンズの後側焦点から離れた位置からの光もレンズに到達するので、ある1つのレンズ片の後面に入射した光が、必ずしも同じレンズ片の前面に到達するとは限らず、その際、異なるレンズ片の前面に到達した一部の光は、このレンズ片の前面から所期の出射方向とは異なる方向へ出射してしまうこととなる。このため、光源からの光の偏向制御を精度良く行うことができない、という問題がある。
本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、光源からの出射光をレンズで偏向制御することにより所定の灯具配光パターンを形成するように構成された車両用照明灯具において、レンズによる光源からの光の偏向制御を精度良く行えるようにした上で、レンズ意匠に斬新性を持たせることができる車両用照明灯具を提供することを目的とするものである。
本願発明は、レンズの構成に工夫を施すことにより、上記目的達成を図るようにしたものである。
すなわち、本願発明に係る車両用照明灯具は、
光源とこの光源の前方側に配置されたレンズとを備え、上記光源からの出射光を上記レンズで偏向制御することにより所定の灯具配光パターンを形成するように構成された車両用照明灯具において、
上記レンズの前面が、稜線を介して複数の前面領域に分割されており、
上記レンズの後面が、谷線を介して上記複数の前面領域と同数の複数の後面領域に分割されており、
上記各後面領域が、上記光源上またはその近傍に位置する所定点から出射して該後面領域から上記レンズに入射した光を、これら各後面領域に対応すべき上記各前面領域に対して、該前面領域における周囲の稜線から内側に離れた中心寄りの領域に到達させるように設定された表面形状で形成されるとともに、上記各前面領域が、上記各後面領域を介して該前面領域に到達した上記所定点からの光を、該前面領域からそれぞれ所定方向へ出射させるように設定された表面形状で形成されており、
上記各後面領域と上記各前面領域との組合せによって形成される複数の配光パターンの合成配光パターンとして上記灯具配光パターンを形成するように構成されている、ことを特徴とするものである。
上記「光源」の種類は特に限定されるものではなく、その具体的な大きさや向き等は特に限定されるものではない。
上記「レンズの前面」は、稜線を介して複数の前面領域に分割されていれば、その具体的な分割数や分割形状等は特に限定されるものではなく、また、これら各「前面領域」の具体的な表面形状についても特に限定されるものではない。
上記「レンズの後面」は、谷線を介して複数の前面領域と同数の複数の後面領域に分割されており、かつ、これら各後面領域が、上記所定点から出射して該後面領域からレンズに入射した光を、これら各後面領域に対応すべき各前面領域に対して、該前面領域における周囲の稜線から内側に離れた中心寄りの領域に到達させるように設定された表面形状で形成されていれば、その具体的な分割形状や各後面領域の具体的な大きさ等は特に限定されるものではない。
上記構成に示すように、本願発明に係る車両用照明灯具は、光源からの出射光を、その前方側に配置されたレンズで偏向制御することにより、所定の灯具配光パターンを形成するように構成されているが、上記レンズは、その前面が稜線を介して複数の前面領域に分割されるとともに、その後面が谷線を介して複数の前面領域と同数の複数の後面領域に分割された構成となっているので、次のような作用効果を得ることができる。
すなわち、レンズの前面を、稜線を介して複数の前面領域に分割することにより、その前面が単一曲面で形成されている場合とは異なるレンズ意匠を演出することができる。その上で、レンズの後面を、谷線を介して複数の前面領域と同数の複数の後面領域に分割することにより、レンズにクリスタル感を持たせることができ、これによりレンズ意匠の斬新性を高めることができる。
その際、各後面領域は、光源上またはその近傍に位置する所定点から出射して該後面領域からレンズに入射した光を、これらに対応すべき各前面領域に対して、その周囲の稜線から内側に離れた中心寄りの領域に到達させるように設定された表面形状で形成されているので、上記所定点から離れた位置からレンズに到達した光についても、その位置からの光の入射角度と上記所定点からの光の入射角度との差が、稜線と中心寄りの領域との間隔に対応する角度以下であれば、各後面領域から入射した光をこれに対応する各前面領域に到達させることができる。そしてこれにより、光源からの光の偏向制御を精度良く行うことができる。
また、各前面領域は、各後面領域を介して該前面領域に到達した上記所定点からの光を、該前面領域からそれぞれ所定方向へ出射させるように設定された表面形状で形成されているので、各後面領域と各前面領域との組合せによって形成される複数の配光パターンの合成配光パターンとしての灯具配光パターンを、所期の形状および光度分布で形成することができる。
このように本願発明によれば、光源からの出射光をレンズで偏向制御することにより所定の灯具配光パターンを形成するように構成された車両用照明灯具において、レンズによる光源からの光の偏向制御を精度良く行えるようにした上で、レンズ意匠に斬新性を持たせることができる。
本願発明の一実施形態に係る車両用照明灯具を示す正面面 図1のII−II線断面図 上記車両用照明灯具の主要構成要素を示す斜視図 上記車両用照明灯具のレンズを、その後方から見て示す図 上記レンズの光学的作用を示す側断面図 上記レンズの光学的作用を示す平断面図 上記レンズの光学的作用を示す正面図 上記車両用照明灯具から前方へ照射される光により、車両前方25mの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンを透視的に示す図 上記実施形態の変形例を示す、図3と同様の図
以下、図面を用いて、本願発明の実施の形態について説明する。
図1は、本願発明の一実施形態に係る車両用照明灯具10を示す正面面であり、図2は、そのII−II線断面図である。また、図3は、この車両用照明灯具10の主要構成要素を示す斜視図である。
これらの図に示すように、この車両用照明灯具10は、光源12と、この光源12の前方側に配置されたレンズ14とを備えた構成となっており、その光源12からの出射光をレンズ14で偏向制御することにより所定の灯具配光パターンを形成するように構成されている。
この車両用照明灯具10は、図示しないランプボディ等に対して光軸調整可能に組み込まれた状態で、車両用前照灯の灯具ユニットとして用いられるようになっている。そして、この車両用照明灯具10は、光軸調整が完了した段階では、レンズ14の光軸Axが車両前後方向に対して0.5〜0.6°程度下向きの方向に延びるように設定されている。
光源12は、白色発光ダイオードの発光チップであって、横長矩形状(例えば、縦1mm×横2mm程度の矩形)の発光面を有している。そして、この光源12は、その発光面を灯具正面方向へ向けるとともにその下端縁12aの左右方向の中心に位置する所定点Aを光軸Ax上に位置させた状態で配置されている。
この光源12は、光源支持部材16を介してレンズホルダ18に支持されている。
レンズ14は、前面が凸面で後面が平面の平凸非球面レンズを横長にした形状に近似したレンズ形状を有している。
具体的には、このレンズ14は、灯具正面視において横長略楕円形の外形形状を有しており、光軸Axに関して2回回転対称の形状に設定されている。そして、このレンズ14は、その外周面14cの左右両側部に形成された1対のタブ14dにおいてレンズホルダ18に支持されている。
このレンズ14の前面14aは、稜線R1〜R5を介して48個の前面領域14a1、14a2、14a3に分割されている。
前面領域14a1は、前面14aの中央部分に位置する16個の領域である。これら各前面領域14a1は、灯具正面視において、光軸Axを中心にして放射状に延びる16本の稜線R1と、光軸Axを中心とする横長楕円に内接する多角形に沿って延びる稜線R4とで画成された三角形の領域として構成されており、いずれも凹曲面状の表面形状を有している。
前面領域14a2は、16個の前面領域14a1の外周側の環状部分に位置する16個の領域である。これら各前面領域14a2は、灯具正面視において、稜線R4と、稜線R1の外周端の位置から光軸Axに関して径方向から時計回り方向に傾斜した方向に延びる16本の稜線R2と、光軸Axを中心とする横長楕円に内接する多角形に沿って延びる稜線R5とで画成された四角形の領域として構成されており、いずれも凹曲面状の表面形状を有している。
前面領域14a3は、16個の前面領域14a2の外周側の環状部分に位置する16個の領域である。これら各前面領域14a3は、灯具正面視において、稜線R5と、稜線R2の外周端の位置から光軸Axに関して径方向から反時計回り方向に傾斜した方向に延びる16本の稜線R3と、光軸Axを中心とする横長楕円に内接する多角形に沿って延びる稜線R6とで画成された四角形の領域として構成されており、いずれも凹曲面状の表面形状を有している。その際、稜線R6は、16個の前面領域14a3とレンズ14の外周面14cとの境界線を構成している。
図4は、レンズ14を、その後方から見て示す図である。また、図5、6および7は、レンズ14の光学的作用を示す側断面図、平断面図および正面図である。
これらの図にも示すように、レンズ14の後面14bは、谷線T1〜T5を介して48個の後面領域14b1、14b2、14b3に分割されている。
これら48個の後面領域14b1、14b2、14b3は、48個の前面領域14a1、14a2、14a3の略後方にそれぞれ位置するように形成されている。
後面領域14b1は、後面14bの中央部分に位置する16個の領域である。これら各後面領域14b1は、灯具後面視において、光軸Axを中心にして放射状に延びる16本の谷線T1と、光軸Axを中心とする横長楕円に内接する略多角形に沿って延びる谷線T4とで画成された略三角形の領域として構成されており、いずれも凸曲面状の表面形状を有している。その際、各谷線T1は、灯具後面視において、各稜線R1と略重複する位置に形成されており、谷線T4は、稜線R4に対して光軸Ax寄りの位置に形成されている。
これら各後面領域14b1は、所定点Aから出射して該後面領域14b1からレンズ14に入射した光を、これら各後面領域14b1に対応すべき各前面領域(すなわち略前方に位置する前面領域)14a1に対して、該前面領域14a1における周囲の稜線R1、R4から内側に離れた中心寄りの領域(図7において網線で示す領域)Z1に到達させるように、その表面形状を構成している凸曲面の曲率が設定されている。
後面領域14b2は、16個の後面領域14b1の外周側の環状部分に位置する16個の領域である。これら各後面領域14b2は、灯具後面視において、谷線T4と、この谷線T4上における各谷線T1の外周端から反時計回り方向に多少ずれた位置から光軸Axに関して径方向から反時計回り方向に傾斜した方向に延びる16本の谷線T2と、光軸Axを中心とする横長楕円に内接する略多角形に沿って延びる谷線T5とで画成された略四角形の領域として構成されており、いずれも凸曲面状の表面形状を有している。その際、谷線T5は、稜線R5に対して光軸Ax寄りの位置に形成されている。
これら各後面領域14b2は、所定点Aから出射して該後面領域14b2からレンズ14に入射した光を、これら各後面領域14b2に対応すべき各前面領域14a2に対して、該前面領域14a2における周囲の稜線R4、R2、R5から内側に離れた中心寄りの領域(図7において網線で示す領域)Z2に到達させるように、その表面形状を構成している凸曲面の曲率が設定されている。
後面領域14b3は、16個の後面領域14b2の外周側の環状部分に位置する16個の領域である。これら各後面領域14b3は、灯具後面視において、谷線T5と、この谷線T5上における各谷線T2の外周端から時計回り方向に多少ずれた位置から光軸Axに関して径方向から時計回り方向に傾斜した方向に延びる16本の谷線T3と、光軸Axを中心とする横長楕円に内接する略多角形に沿って延びる稜線R7とで画成された略四角形の領域として構成されており、いずれも凸曲面状の表面形状を有している。その際、稜線R7は、稜線R5に対して光軸Ax寄りの位置に形成されている。
これら各後面領域14b3は、所定点Aから出射して該後面領域14b3からレンズ14に入射した光を、これら各後面領域14b3に対応すべき各前面領域14a3に対して、該前面領域14a3における周囲の稜線R5、R3、R6から内側に離れた中心寄りの領域(図7において網線で示す領域)Z3に到達させるように、その表面形状を構成している凸曲面の曲率が設定されている。
なお、これら16個の後面領域14b3とレンズ14の外周面14cとの間には、16個の接続領域14eが、光源12からの光が入射しない角度で形成されている。
図5および6に示すように、各前面領域14a1、14a2、14a3は、所定点Aから出射して各後面領域14b1、14b2、14b3からレンズ14に入射した光を、上下方向に関しては、いずれも光軸Axと平行な方向へ向けて出射させる一方、水平方向に関しては、各前面領域14a1においては光軸Axと略平行な方向、各前面領域14a2においては光軸Axから多少離れる方向、各前面領域14a3においては光軸Axからさらに離れる方向へそれぞれ拡散光として出射させるように、その表面形状を構成している凹曲面の曲率が設定されている。
図2に示すように、所定点Aから出射して各後面領域14b1、14b2、14b3からレンズ14に入射した光は、上下方向に関して、各前面領域14a1、14a2、14a3から光軸Axと平行な方向へ向けて出射するのに対し、光源12の上端縁の点Bから出射光は、光軸Axと平行な方向に対して多少下向きの方向へ向けて出射する。その際、点Bからの出射光は、各前面領域14a1、14a2、14a3からの出射位置が、所定点Aからの出射光の場合に比して、多少下方に変位しており、その変位量は、レンズ14に対する所定点Aからの入射角度と点Bからの入射角度との差に対応した値となる。
図2から明らかなように、光源12の発光面の大きさ程度では、点Bからの出射光も所定点Aからの出射光と同一の前面領域14a1、14a2、14a3から出射することとなる。この点、光源12の左右両端縁に位置する点からの出射光についても、図5、6の対比から明らかなように、所定点Aからの出射光と同一の前面領域14a1、14a2、14a3から出射することとなる。
図8は、車両用照明灯具10から前方へ照射される光により、車両前方25mの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成される灯具配光パターンPAを透視的に示す図である。
この灯具配光パターンPAは、同図において2点鎖線で示すロービーム用配光パターンPLの一部として形成される配光パターンである。
このロービーム用配光パターンPLは、車両用照明灯具10および図示しない他の車両用照明灯具からの照射光によって形成される左配光のロービーム用配光パターンであって、その上端縁に左右段違いのカットオフラインCL1、CL2を有している。
このカットオフラインCL1、CL2は、灯具正面方向の消点であるH−Vを鉛直方向に通るV−V線を境にして左右段違いで水平方向に延びており、V−V線よりも右側の対向車線側部分が下段カットオフラインCL1として形成されるとともに、V−V線よりも左側の自車線側部分が、この下段カットオフラインCL1から傾斜部を介して段上がりになった上段カットオフラインCL2として形成されている。そして、このロービーム用配光パターンPLにおいて、下段カットオフラインCL1とV−V線との交点であるエルボ点Eは、H−Vの0.5〜0.6°程度下方に位置している。
灯具配光パターンPAは、各後面領域14b1、14b2、14b3と各前面領域14a1、14a2、14a3との組合せによって形成される48個の配光パターンの合成配光パターンとして形成されるものである。
この灯具配光パターンPAは、横長の発光面を有する光源12からの出射光がレンズ14によって左右両側へ多少拡散することにより、V−V線を中心とする横長の配光パターンとして形成されており、その上端部に水平カットオフラインCLaを有している。
これは、光源12の下端縁12aが水平方向に延びており、その左右方向の中心点である所定点Aが光軸Ax上に位置していることによるものである。その際、水平カットオフラインCLaは、H−Vの0.5〜0.6°程度下方に位置しているが。これは光軸Axが車両前後方向に対して0.5〜0.6°程度下向きの方向に延びていることによるものである。
この灯具配光パターンPAは、ロービーム用配光パターンPLにおけるエルボ点Eを中心とするカットオフラインCL1、CL2の下方近傍領域の明るさを増大させるのに寄与している。
次に本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態に係る車両用照明灯具10は、光源12からの出射光を、その前方側に配置されたレンズ14で偏向制御することにより、灯具配光パターンPAを形成するように構成されているが、レンズ14は、その前面14aが稜線R1〜R5を介して48個の前面領域14a1、14a2、14a3に分割されるとともに、その後面14bが谷線T1〜T5を介して48個の後面領域14b1、14b2、14b3に分割された構成となっているので、次のような作用効果を得ることができる。
すなわち、レンズ14の前面14aを、稜線R1〜R5を介して48個の前面領域14a1、14a2、14a3に分割することにより、その前面14aが単一曲面で形成されている場合とは異なるレンズ意匠を演出することができる。その上で、レンズ14の後面14bを、谷線T1〜T5を介して48個の前面領域14a1、14a2、14a3と同数の48個の後面領域14b1、14b2、14b3に分割することにより、レンズ14にクリスタル感を持たせることができ、これによりレンズ意匠の斬新性を高めることができる。
その際、各後面領域14b1、14b2、14b3は、光源12上に位置する所定点Aから出射して該後面領域14b1、14b2、14b3からレンズ14に入射した光を、これらに対応すべき各前面領域14a1、14a2、14a3に対して、その周囲の稜線R1〜R6から内側に離れた中心寄りの領域Z1〜Z3に到達させるように設定された表面形状で形成されており、かつ、光源12における所定点Aから離れた位置からレンズ14に到達した光についても、その位置からの光の入射角度と所定点Aからの光の入射角度との差が、稜線R1〜R6と中心寄りの領域Z1〜Z3との間隔に対応する角度よりも小さい値に設定されているので、各後面領域14b1、14b2、14b3から入射した光源12からの光を、これに対応する各前面領域14a1、14a2、14a3にすべて到達させることができる。そしてこれにより、光源12からの光の偏向制御を精度良く行うことができる。
また、各前面領域14a1、14a2、14a3は、各後面領域14b1、14b2、14b3を介して該前面領域14a1、14a2、14a3に到達した所定点Aからの光を、該前面領域14a1、14a2、14a3からそれぞれ所定方向へ出射させるように設定された表面形状で形成されているので、各後面領域14b1、14b2、14b3と各前面領域14a1、14a2、14a3との組合せによって形成される48個の配光パターンの合成配光パターンとしての灯具配光パターンPAを、所期の形状および光度分布で形成することができる。
このように本実施形態によれば、光源12からの出射光をレンズ14で偏向制御することにより所定の灯具配光パターンPAを形成するように構成された車両用照明灯具10において、レンズ14による光源12からの光の偏向制御を精度良く行えるようにした上で、レンズ意匠に斬新性を持たせることができる。
特に、本実施形態においては、レンズ14の前面14aが、径方向にジグザグ状に延びる16本の稜線R1、R2、R3と、レンズ14の外周面14cとの境界線を構成する稜線R6に対して略同心状に延びる2本の稜線R4、R5とにより、48個の後面領域14b1、14b2、14b3に分割されているので、レンズ意匠の斬新性をより高めることができる。
上記実施形態においては、所定点Aが光源12の下端縁12aに位置するものとして説明したが、光源12上における他の位置あるいは光源12から外れた位置にある構成とすることも可能である。
上記実施形態においては、レンズ14の前面14aが48個の前面領域14a1、14a2、14a3に分割されているものとして説明したが、これ以外の個数の前面領域に分割された構成とすることももちろん可能であり、また、これら48個の前面領域14a1、14a2、14a3とは異なる外形形状の前面領域に分割された構成とすることも可能である。
上記実施形態においては、48個の前面領域14a1、14a2、14a3がいずれも凹曲面状の表面形状を有しているものとして説明したが、その一部または全部が平面状あるいは凸曲面状の表面形状を有する構成とすることも可能である。さらに、各稜線R1〜5の一部または全部に段差が形成された構成とすることも可能である。
上記実施形態においては、車両用照明灯具10が、光源12からの直射光をレンズ14で偏向制御するように構成されているものとして説明したが、所定点Aよりも後方側に配置された光源12からの光を図示しないリフレクタによりレンズ14へ向けて反射させる、いわゆるプロジェクタ型の車両用照明灯具として構成することも可能である。
次に、上記実施形態の変形例について説明する。
図9は、上記実施形態の変形例に係る車両用灯具110を示す、図3と同様の図である。
同図に示すように、本変形例に係る車両用灯具110は、その基本的な構成については上記実施形態の場合と同様であるが、そのレンズ114の構成が、上記実施形態の場合と一部異なっている。
すなわち、本変形例のレンズ114は、その前面114aにおける最外周の環状部分に、上記実施形態における16個の前面領域14a3と同様の16個の前面領域114a3が、稜線R5と16本の稜線R3と稜線R6とで画成された四角形の領域として構成されているが、その内周側の部分は、上記実施形態のような16個の前面領域14a1および16個の前面領域14a2としては形成されておらず、単一の横長楕円面領域114a0として形成されている。
また、このレンズ114の後面に関しても、最外周の環状部分に、上記実施形態における16個の後面領域14b3と同様の16個の後面領域が略四角形の領域として構成されているが、その内周側の部分は、上記実施形態のような16個の後面領域14b1および16個の後面領域14b2としては形成されておらず、、平面領域として形成されている。
本変形例の構成を採用した場合においても、レンズ114による光源12からの光の偏向制御を精度良く行えるようにした上で、レンズ意匠に斬新性を持たせることができる。
なお、上記実施形態およびその変形例において諸元として示した数値は一例にすぎず、これらを適宜異なる値に設定してもよいことはもちろんである。
10、110 車両用照明灯具
12 光源
12a 下端縁
14、114 レンズ
14a、114a 前面
14a1、14a2、14a3、114a3 前面領域
14b 後面
14b1、14b2、14b3 後面領域
14c 外周面
14d タブ
14e 接続領域
16 光源支持部材
18 レンズホルダ
114a0 横長楕円面領域
A 所定点
Ax 光軸
B 上端縁の点
CL1 下段カットオフライン
CL2 上段カットオフライン
CLa 水平カットオフライン
E エルボ点
PA 灯具配光パターン
PL ロービーム用配光パターン
R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7 稜線
T1、T2、T3、T4、T5 谷線
Z1、Z2、Z3 中心寄りの領域

Claims (1)

  1. 光源とこの光源の前方側に配置されたレンズとを備え、上記光源からの出射光を上記レンズで偏向制御することにより所定の灯具配光パターンを形成するように構成された車両用照明灯具において、
    上記レンズの前面が、稜線を介して複数の前面領域に分割されており、
    上記レンズの後面が、谷線を介して上記複数の前面領域と同数の複数の後面領域に分割されており、
    上記各後面領域が、上記光源上またはその近傍に位置する所定点から出射して該後面領域から上記レンズに入射した光を、これら各後面領域に対応すべき上記各前面領域に対して、該前面領域における周囲の稜線から内側に離れた中心寄りの領域に到達させるように設定された表面形状で形成されるとともに、上記各前面領域が、上記各後面領域を介して該前面領域に到達した上記所定点からの光を、該前面領域からそれぞれ所定方向へ出射させるように設定された表面形状で形成されており、
    上記各後面領域と上記各前面領域との組合せによって形成される複数の配光パターンの合成配光パターンとして上記灯具配光パターンを形成するように構成されている、ことを特徴とする車両用照明灯具。
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