JPS6252802A - ランプレフレクタ - Google Patents
ランプレフレクタInfo
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- JPS6252802A JPS6252802A JP61200241A JP20024186A JPS6252802A JP S6252802 A JPS6252802 A JP S6252802A JP 61200241 A JP61200241 A JP 61200241A JP 20024186 A JP20024186 A JP 20024186A JP S6252802 A JPS6252802 A JP S6252802A
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
- F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
- F21S41/30—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by reflectors
- F21S41/32—Optical layout thereof
- F21S41/323—Optical layout thereof the reflector having two perpendicular cross sections having regular geometrical curves of a distinct nature
-
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- F21—LIGHTING
- F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
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- F21S41/32—Optical layout thereof
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Geometry (AREA)
- Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は、新規にして改良されたランプレフレクタ構造
体およびその製造方法に関する。特定すると、本発明は
、実質的に平行化された前方光ビームを供給するための
自動車用ヘッドランプレフレクタおよびライトスポット
集中用の投影ランプレフレクタに関する。
体およびその製造方法に関する。特定すると、本発明は
、実質的に平行化された前方光ビームを供給するための
自動車用ヘッドランプレフレクタおよびライトスポット
集中用の投影ランプレフレクタに関する。
従来形式のヘッドランプは、ビーム密封様式のものであ
れそうでないものであれ、普通、放物面レフレクタの焦
点に中心を置く白熱フィラメントランプとともに利用す
る。最近、この種のヘッドランプに使用される代表的フ
ィラメントランプは、タングステンハロゲンカプセルな
いし管球を含み、このカプセルないし管球の円筒状ガラ
スまたは石英外囲器により包まれたハロゲンガス雰囲気
内にタングステンフィラメントが配される。
れそうでないものであれ、普通、放物面レフレクタの焦
点に中心を置く白熱フィラメントランプとともに利用す
る。最近、この種のヘッドランプに使用される代表的フ
ィラメントランプは、タングステンハロゲンカプセルな
いし管球を含み、このカプセルないし管球の円筒状ガラ
スまたは石英外囲器により包まれたハロゲンガス雰囲気
内にタングステンフィラメントが配される。
放物面レフレクタの機能は、ランプフィラメントから放
射される光を反射し、光線を実質的に平行な光珈の平行
化ビームとして前方に送ることである。普通、平行光線
路のレフレクタおよびランプフィラメントの前に、レン
チキュラーレンズが配される。このレンズは、平行化光
ビームの光束群を隔絶するレンチキュラーすなわちレン
ズ要素配列より成るこれらのレンズ要素は、予定された
所望のヘッドランプ光分布パターンを提供するようにこ
の光束群の方向およびまたは配向を変更する。
射される光を反射し、光線を実質的に平行な光珈の平行
化ビームとして前方に送ることである。普通、平行光線
路のレフレクタおよびランプフィラメントの前に、レン
チキュラーレンズが配される。このレンズは、平行化光
ビームの光束群を隔絶するレンチキュラーすなわちレン
ズ要素配列より成るこれらのレンズ要素は、予定された
所望のヘッドランプ光分布パターンを提供するようにこ
の光束群の方向およびまたは配向を変更する。
ヘッドランプの光分布パターンのもつともU2な部分は
、レンズ要素のプリズム屈折力を使って発生される。ビ
ームを偏向させるに必要なプリズム屈折力が大きすぎる
と、望ましくない光の分散およびその結果としてのカラ
ーバンド化が生ずる。
、レンズ要素のプリズム屈折力を使って発生される。ビ
ームを偏向させるに必要なプリズム屈折力が大きすぎる
と、望ましくない光の分散およびその結果としてのカラ
ーバンド化が生ずる。
低プリズム屈折力においてさえ、別の問題が生じよう。
レンズ要素間には、普通、オフセットないしステップが
必要とされる。これらのステップの大きさは、プリズム
角度、したがってプリズム屈折力とともに増大する。こ
れらのステップは、その表面反射ならびにプリズム屈折
力の結果とし、てビーム中に浮遊光を導入する。大きな
オフセットないしステップは、ガラスまたはプラスチッ
ク製造の観点から不都合である。オフセットの深さが全
部品の厚さに関して認められる程度になると、成形部品
の品質を維持することがかなり難しい。
必要とされる。これらのステップの大きさは、プリズム
角度、したがってプリズム屈折力とともに増大する。こ
れらのステップは、その表面反射ならびにプリズム屈折
力の結果とし、てビーム中に浮遊光を導入する。大きな
オフセットないしステップは、ガラスまたはプラスチッ
ク製造の観点から不都合である。オフセットの深さが全
部品の厚さに関して認められる程度になると、成形部品
の品質を維持することがかなり難しい。
したがって、特定のレンズ配列と使用されるとき、所望
のヘッドランプの光分布パターンを得るに必要とされる
レンズ要素のプリズム屈折力を最小にするレフレクタ/
フィラメント組合せの必要性がある。
のヘッドランプの光分布パターンを得るに必要とされる
レンズ要素のプリズム屈折力を最小にするレフレクタ/
フィラメント組合せの必要性がある。
本発明の第1の具体例にしたがえば、レフレクタの形状
で、フィラメントを取り囲む円筒状管球咄により引き起
こされる光線の偏向を許容するレフレクタ/フィラメン
ト組合せ用の変形された放物面レフレクタが提供される
。カプセルの円筒状管球壁は、放物面レフレクタ上の各
点に対してレフレクタから反射される光が、レフレクタ
の光学軸線すなわち回転軸線に平行な方向に中心を置く
光線束をもたらさないような偏向を導入する。したがっ
て、これらの光梅は、焦点から発するように見えず、し
たがってレフレクタ軸線に平行に反射されない。これら
の光線は、焦点に中心を置く有限のフィラメントに対す
る光線束の中心光線である。これらの光線が軸線方向か
ら相当偏ると、このような偏向に対する修正として、追
加のプリズム屈析出力がレンズ要素に組み込まれねばな
らない。この組込みは可能であるが、プリズム屈折力の
追加は上述の理由で望ましくない。
で、フィラメントを取り囲む円筒状管球咄により引き起
こされる光線の偏向を許容するレフレクタ/フィラメン
ト組合せ用の変形された放物面レフレクタが提供される
。カプセルの円筒状管球壁は、放物面レフレクタ上の各
点に対してレフレクタから反射される光が、レフレクタ
の光学軸線すなわち回転軸線に平行な方向に中心を置く
光線束をもたらさないような偏向を導入する。したがっ
て、これらの光梅は、焦点から発するように見えず、し
たがってレフレクタ軸線に平行に反射されない。これら
の光線は、焦点に中心を置く有限のフィラメントに対す
る光線束の中心光線である。これらの光線が軸線方向か
ら相当偏ると、このような偏向に対する修正として、追
加のプリズム屈析出力がレンズ要素に組み込まれねばな
らない。この組込みは可能であるが、プリズム屈折力の
追加は上述の理由で望ましくない。
本発明は、フィラメントを囲むランプ外囲器により惹起
される偏向を考慮に入れた非放物面のレフレクタ輪郭を
提供することによりランプカプセル外囲器により導入さ
れる世を補償するものである。
される偏向を考慮に入れた非放物面のレフレクタ輪郭を
提供することによりランプカプセル外囲器により導入さ
れる世を補償するものである。
h1償された輪郭は、下記のような1組の6つの媒介変
数表示方程式により定められる。
数表示方程式により定められる。
A K=(T/tanH)(1−sinH/ν4T;
δ71”)B dy/dx”tanH/2 Cy=cx−f+K(H)〕tanH こ−で、Kは、屈折率nの管球壁に対する光線の軸方向
変位である。
δ71”)B dy/dx”tanH/2 Cy=cx−f+K(H)〕tanH こ−で、Kは、屈折率nの管球壁に対する光線の軸方向
変位である。
Hは、レフレクタ軸線の中心線上の点(フィラメント中
心)から発する光MAの側線からの角度である。
心)から発する光MAの側線からの角度である。
Tは管球の壁厚である。
d y / d x は、平行化ビームすなわち軸線
に平行な反射を得るに必要なレフレクタの輪郭の瞬時的
傾斜値である。
に平行な反射を得るに必要なレフレクタの輪郭の瞬時的
傾斜値である。
fは比表の原点からフィラメントの中心までの距鴫であ
る。
る。
本発明はこれまで自動車ヘッドランプ技術との関連で記
述したが、本発明はより一般的応用を有することに留意
きれたい。例えば、スポットライト、サーチライトおよ
び投影ランプは、狭い反射光ビームを発生するように放
物面レフレクタを使用できる。この種の装置の性能は、
ビームの中心領域から発する非平行光線により惹起され
るビームの拡がりを防ぐように本発明の教示を合体する
ことにより大きく改善できる。
述したが、本発明はより一般的応用を有することに留意
きれたい。例えば、スポットライト、サーチライトおよ
び投影ランプは、狭い反射光ビームを発生するように放
物面レフレクタを使用できる。この種の装置の性能は、
ビームの中心領域から発する非平行光線により惹起され
るビームの拡がりを防ぐように本発明の教示を合体する
ことにより大きく改善できる。
さらに、本明細書に開示される非放物面の具体例の基礎
となる本発明の原理は、図面を参照して以下に詳細に説
明されるように、投光用の変形楕円形レフレクタの具体
例を提供するように拡張できる。
となる本発明の原理は、図面を参照して以下に詳細に説
明されるように、投光用の変形楕円形レフレクタの具体
例を提供するように拡張できる。
本発明のこれらおよびその他の目的および利点は、図面
を参照して行なった以下の説明を参照すると一層明らか
となろう。
を参照して行なった以下の説明を参照すると一層明らか
となろう。
本発明の第1の具体例は、代表的放物面レフレクタ構造
体の変形に関する。それゆえ、本発明を適正に説明する
ため、この種の構造体の原理をまず簡単に考察し、つい
でその欠点および短所を指示し、そしてこれらの問題が
本発明に依りどのように解決され排除されるかについて
考察することが必要と思われる。
体の変形に関する。それゆえ、本発明を適正に説明する
ため、この種の構造体の原理をまず簡単に考察し、つい
でその欠点および短所を指示し、そしてこれらの問題が
本発明に依りどのように解決され排除されるかについて
考察することが必要と思われる。
第1図を参照すると、この図には、放物巌航跡10の上
半分、すなわち放物面レフレクタの子午疎様平面による
断面の母線が示されている。実質的に円筒状のガラス質
(例えばガラスまたは石英)の外囲器14内に包囲され
た普通の白熱ランプフィラメント12は、そのフィラメ
ントがレフレクタの焦点FPに中心を置かれるようにし
て、概略図で示されている。光jd Rcは、フィラメ
ント12が焦点に置かれる結果として焦点FPから発生
する光線束の中心線を表わす。円筒状管球壁14の物質
の屈折の影響を無視すると、これらの光線は、すべて、
図示のようにレフレクタ軸線に実質的に平行に反射され
る。
半分、すなわち放物面レフレクタの子午疎様平面による
断面の母線が示されている。実質的に円筒状のガラス質
(例えばガラスまたは石英)の外囲器14内に包囲され
た普通の白熱ランプフィラメント12は、そのフィラメ
ントがレフレクタの焦点FPに中心を置かれるようにし
て、概略図で示されている。光jd Rcは、フィラメ
ント12が焦点に置かれる結果として焦点FPから発生
する光線束の中心線を表わす。円筒状管球壁14の物質
の屈折の影響を無視すると、これらの光線は、すべて、
図示のようにレフレクタ軸線に実質的に平行に反射され
る。
第2図には、円筒状ランプカプセル外囲器14の断面の
拡大部分が示されている。フィラメント12は図示され
ておらず、壁Wの厚さは、明瞭にする目的で誇張されて
いる。通径平面(中心線に垂「(で焦点を含む平面)の
先でレフレクタを打つ光線RAは、点Aのごとく焦点F
pの背後から発するように見え、他方通径の背後でレフ
レクタを打つ光MRBは、点Bのごとく焦点の前方から
発するように見える。これは、光が光カプセル外囲器1
4の壁に入るときの光線の屈折により惹起される。それ
ゆえ、これらの光線は焦点Fpから発するように見えな
いから、それらの光線は、レフレクタ軸線に平行に反射
されない。明らかなように、これらの光線は、例示され
る焦点上に中心を置く有限フィラメントに対する光束の
中心光線を表わす。この光線が軸線方向から相当に偏る
場合、か−る偏向に対する必要な修正を行なうため、普
通レフレクタの前方に配置したレンズ要素(図示せず)
の形式で追加のプリズム屈折力を採用しなければならな
い。
拡大部分が示されている。フィラメント12は図示され
ておらず、壁Wの厚さは、明瞭にする目的で誇張されて
いる。通径平面(中心線に垂「(で焦点を含む平面)の
先でレフレクタを打つ光線RAは、点Aのごとく焦点F
pの背後から発するように見え、他方通径の背後でレフ
レクタを打つ光MRBは、点Bのごとく焦点の前方から
発するように見える。これは、光が光カプセル外囲器1
4の壁に入るときの光線の屈折により惹起される。それ
ゆえ、これらの光線は焦点Fpから発するように見えな
いから、それらの光線は、レフレクタ軸線に平行に反射
されない。明らかなように、これらの光線は、例示され
る焦点上に中心を置く有限フィラメントに対する光束の
中心光線を表わす。この光線が軸線方向から相当に偏る
場合、か−る偏向に対する必要な修正を行なうため、普
通レフレクタの前方に配置したレンズ要素(図示せず)
の形式で追加のプリズム屈折力を採用しなければならな
い。
本明細書に開示される本発明は、ランプカブ七ル外囲器
により導入される歪を補償するため、放物面レフレクタ
の凹面輪郭の変形を行なう。この凹面輪郭は、第3図と
関連して説明される1組の媒介変数表示方程式により定
められる。第3図は、光源カプセル14の管球壁Wの断
面の一層拡大された部分断面図である。第3図は、レフ
レクタの中心線CL上の点から発し、中心線と角度I(
をなす光iRを示している。カプセル外囲器14の雫部
Wは、指示された壁厚Tを有するが、この厚さは、光線
Rが中心線上の点Pでなく点Qから発するように見える
ように、光iRを偏向させる。
により導入される歪を補償するため、放物面レフレクタ
の凹面輪郭の変形を行なう。この凹面輪郭は、第3図と
関連して説明される1組の媒介変数表示方程式により定
められる。第3図は、光源カプセル14の管球壁Wの断
面の一層拡大された部分断面図である。第3図は、レフ
レクタの中心線CL上の点から発し、中心線と角度I(
をなす光iRを示している。カプセル外囲器14の雫部
Wは、指示された壁厚Tを有するが、この厚さは、光線
Rが中心線上の点Pでなく点Qから発するように見える
ように、光iRを偏向させる。
スネルの法則にしたがうと、
coa H= n a in Z
こ\で π/2−H=入射角
n=壁材料の屈折率
Z=屈折角
この式は式1として言及される0
さらに、構造体の幾何学的関係は次のごとくである。
K=:T/tanH−T tanZ
こ\で、K=屈折率nの管球壁に対する光線の軸方向変
位 T=管壁の厚さ この式は式2と称する。
位 T=管壁の厚さ この式は式2と称する。
それゆえ、式1により定められるZを式2に代入するこ
とにより、管球壁により惹起される軸方向変位には、下
記のようにT、Hおよびnにより表わすことができる。
とにより、管球壁により惹起される軸方向変位には、下
記のようにT、Hおよびnにより表わすことができる。
K=(T/tanH) (1−sinHH” −eos
’H〕この軸軸方向変位は式3として言及されろう屈折
率修正用のレフレクタの軌跡すなわち母線の等式は、媒
介変数表示微分方程式の形式で下記のごとく与えられる
。
’H〕この軸軸方向変位は式3として言及されろう屈折
率修正用のレフレクタの軌跡すなわち母線の等式は、媒
介変数表示微分方程式の形式で下記のごとく与えられる
。
dy/dx = tan )I/ 2 (式4)およ
びy=〔x−f+K(H) )tanH(式5)こ\で
fは比表の原点からフィラメントの中心までの距離であ
る。
びy=〔x−f+K(H) )tanH(式5)こ\で
fは比表の原点からフィラメントの中心までの距離であ
る。
式3.4および5は、隣接する管球壁(外囲器)により
惹起される屈折を修正することができる必須の凹面レフ
レクタ輪郭を特定するのに使用できる一層の曲線を限定
する1組の媒介変数表示方19式を構成する。かくして
、必要なことは、例えば曲線の1点を限定することによ
り切条件により規模を特定することだけである。この1
組の5つの媒介変数表示方程式は、確立された計算技術
を使って解くことができる。糸は矢印平面で見るとき左
右対称であるから、プリズム歪に関して中心子午線様平
面を考慮するだけでよいことに留意されたい。
惹起される屈折を修正することができる必須の凹面レフ
レクタ輪郭を特定するのに使用できる一層の曲線を限定
する1組の媒介変数表示方19式を構成する。かくして
、必要なことは、例えば曲線の1点を限定することによ
り切条件により規模を特定することだけである。この1
組の5つの媒介変数表示方程式は、確立された計算技術
を使って解くことができる。糸は矢印平面で見るとき左
右対称であるから、プリズム歪に関して中心子午線様平
面を考慮するだけでよいことに留意されたい。
第4図は、Fに中心を置くフィラメント光源に対して本
発明にしたがって作られたレフレクタの寸法の例を実線
で示す。こ\で、管球壁の厚さはα061インチ((L
155crn)、管球壁材料は屈折率n=150を有し
た。放物線(点線で指示)からの離脱は、焦点がFであ
りかつM通径上にてレフレクタを通過する放物線により
表わされている。点Pにおける放物線に対する平行から
の偏りは、屈折に起因して5.6°、そして点Qにてα
6゜となろう。例示のレフレクタ(実線)は、すべての
点に対して、反射された光線束の中心光線に対して平行
から実質的にO偏差を有する。
発明にしたがって作られたレフレクタの寸法の例を実線
で示す。こ\で、管球壁の厚さはα061インチ((L
155crn)、管球壁材料は屈折率n=150を有し
た。放物線(点線で指示)からの離脱は、焦点がFであ
りかつM通径上にてレフレクタを通過する放物線により
表わされている。点Pにおける放物線に対する平行から
の偏りは、屈折に起因して5.6°、そして点Qにてα
6゜となろう。例示のレフレクタ(実線)は、すべての
点に対して、反射された光線束の中心光線に対して平行
から実質的にO偏差を有する。
本発明の応用は、車両のヘッドランプニ排他的に限定さ
れるものでないことを再び確認されたい。
れるものでないことを再び確認されたい。
例えば、反射式の狭ビームスポットライトは、レフレク
タから見て光源が固定位置(点)にあるとき極めて狭い
ビームを生ずる。これは、円筒形状ランプ管球およびア
ーク源の電極クレータの場合当て嵌まるであろう。この
ようなスポットライトのビーム(強度分布)は、お\よ
そガウス形状であり、そのピーク分布はレフレクタの中
心線上に中心が置かれる。スポットライトの断面図(第
3図)は、中心領域Mからの要素ビームM1の固有の拡
がりが、中心領域における半径中心が小さいことに起因
して、周辺領域NからのビームNlの拡がりよりも大き
い。かくして、レフレクタの周辺領域Nは、ビームの中
心高強度領域にのみ寄与するが、中心領域Mは、ビーム
の尾部すなわち広い拡がった領域に寄与する。したがっ
て、M′のようなビーム束群の中心光線が光学軸線に平
行でなければ、望ましくない全体的スポットライトの拡
がりは相当に増大する。円筒状ランプ管球外囲器からの
屈折によりTte <9されるのはまさにこの領域であ
る。このような斜め角度では、像の変位が最大であるか
らである。この理由のため、本発明は、管球外H器が一
般に比較的厚く、軸線方向に配向された円筒状であるタ
ングステンハ四ゲンスポットライトの場合特別の価値を
有する。
タから見て光源が固定位置(点)にあるとき極めて狭い
ビームを生ずる。これは、円筒形状ランプ管球およびア
ーク源の電極クレータの場合当て嵌まるであろう。この
ようなスポットライトのビーム(強度分布)は、お\よ
そガウス形状であり、そのピーク分布はレフレクタの中
心線上に中心が置かれる。スポットライトの断面図(第
3図)は、中心領域Mからの要素ビームM1の固有の拡
がりが、中心領域における半径中心が小さいことに起因
して、周辺領域NからのビームNlの拡がりよりも大き
い。かくして、レフレクタの周辺領域Nは、ビームの中
心高強度領域にのみ寄与するが、中心領域Mは、ビーム
の尾部すなわち広い拡がった領域に寄与する。したがっ
て、M′のようなビーム束群の中心光線が光学軸線に平
行でなければ、望ましくない全体的スポットライトの拡
がりは相当に増大する。円筒状ランプ管球外囲器からの
屈折によりTte <9されるのはまさにこの領域であ
る。このような斜め角度では、像の変位が最大であるか
らである。この理由のため、本発明は、管球外H器が一
般に比較的厚く、軸線方向に配向された円筒状であるタ
ングステンハ四ゲンスポットライトの場合特別の価値を
有する。
再度、第3図を参照すると、レフレクタがら見て、真の
光源位置からの光源の像の軸線方向変位には、1(−9
0°に対して(すなわち、レフレクタの通径上の点から
見て)0である。明らかなように、軸線方向変位は、角
度Hの増大または減少につれて増大する。
光源位置からの光源の像の軸線方向変位には、1(−9
0°に対して(すなわち、レフレクタの通径上の点から
見て)0である。明らかなように、軸線方向変位は、角
度Hの増大または減少につれて増大する。
第6図は、K/T (管球壁jりに対してa1帛化され
た軸方向変位)対Hのプロットである。第6図から、変
位には90”の近傍では実質的に無視し得ることは明ら
かである。このような変位が無視し得る角度範囲は、管
球壁厚および特定の応用における像変位の重要性に依存
する。これは、レフレクタの輪状リングが、通径の近傍
では性能の劣化なしに放物線状であり得ることを示して
いる。
た軸方向変位)対Hのプロットである。第6図から、変
位には90”の近傍では実質的に無視し得ることは明ら
かである。このような変位が無視し得る角度範囲は、管
球壁厚および特定の応用における像変位の重要性に依存
する。これは、レフレクタの輪状リングが、通径の近傍
では性能の劣化なしに放物線状であり得ることを示して
いる。
したがって、本発明の実際の具体例では、中心領域では
放物線でその両端においてのみ放物線から逸脱した母線
により生成された面を有するレフレクタが備えられる。
放物線でその両端においてのみ放物線から逸脱した母線
により生成された面を有するレフレクタが備えられる。
第4図を再度参照して、2つの曲線はそれぞれの中心部
分にわたり実質的に同じであることが認められたい。し
たがって、本発明には、真に放物線形状を使用すると誤
差が相当になるレフレクタ部分についてのみ輪郭修正が
施された実際的な変形が含まれる。さらに、このような
修正は、曲線に沿って連続的でも独立の段階でもよい。
分にわたり実質的に同じであることが認められたい。し
たがって、本発明には、真に放物線形状を使用すると誤
差が相当になるレフレクタ部分についてのみ輪郭修正が
施された実際的な変形が含まれる。さらに、このような
修正は、曲線に沿って連続的でも独立の段階でもよい。
管球壁屈折を修正するため放物面レフレクタ輪郭を変形
する上述の原理は、fsZ図に関連して説明されるよう
に、楕円またはその他のレフレクタ輪郭に応用できる。
する上述の原理は、fsZ図に関連して説明されるよう
に、楕円またはその他のレフレクタ輪郭に応用できる。
第7図において、同じ部品は上述と同じ参照符号を有す
る。た!し、サフィックスを有している。
る。た!し、サフィックスを有している。
第7図は、管球壁屈折率を修正された楕円形レフレクタ
に対する軌跡101を示している。代表的楕円形レフレ
クタの機能は、比較的小さな光源から最小の空間領域に
光を集中させることである。
に対する軌跡101を示している。代表的楕円形レフレ
クタの機能は、比較的小さな光源から最小の空間領域に
光を集中させることである。
この種のレフレクタは、例えば、今日のスライド投影機
の多くのものにおいて現在見出されるごとき投影用ラン
プにおいて有用である。第7図に示されるように、光源
すなわちフィラメント、および集中点は、楕円のそれぞ
れの共役焦点(FlおよびVt )に位置する。光源が
円筒状外囲器14’(1壁のみ図示)内に軸線方向に配
置された白熱フィラメントであると、外囲器の石英また
はガラス物質により引き起こされる屈折は、光線の分散
、したがってF、における光の集中の低減を声たらす。
の多くのものにおいて現在見出されるごとき投影用ラン
プにおいて有用である。第7図に示されるように、光源
すなわちフィラメント、および集中点は、楕円のそれぞ
れの共役焦点(FlおよびVt )に位置する。光源が
円筒状外囲器14’(1壁のみ図示)内に軸線方向に配
置された白熱フィラメントであると、外囲器の石英また
はガラス物質により引き起こされる屈折は、光線の分散
、したがってF、における光の集中の低減を声たらす。
本発明は、4つの媒介変数方程式により定められるレフ
レクタ輪郭を提供することにより、外囲器の屈折の影響
を補償するため、この種の楕円形レフレクタの輪郭を修
正する。これらの式のうちの2つは、補償された楕円形
レフレクタと関連して上述した等式3および5である。
レクタ輪郭を提供することにより、外囲器の屈折の影響
を補償するため、この種の楕円形レフレクタの輪郭を修
正する。これらの式のうちの2つは、補償された楕円形
レフレクタと関連して上述した等式3および5である。
式6および7として言及される他の2つの式は、それぞ
れ次のように表わされる。
れ次のように表わされる。
dy/dx−−eta(’H+Z)
こ\で、dy/dx=は、中心光線を焦点F、から共役
焦点F、に集中させるに必要な曲線の瞬間的傾斜である
。
焦点F、に集中させるに必要な曲線の瞬間的傾斜である
。
Hは、レフレクタ軸線の中心線上の点から発する光線が
、管球壁141に入るときの光軸から測られた角度であ
る。
、管球壁141に入るときの光軸から測られた角度であ
る。
2は、輪郭10’から反射される光線の、X軸線に対し
て垂直な線に対して測られた入射(および反射)角度で
ある。
て垂直な線に対して測られた入射(および反射)角度で
ある。
sin 2Z−(g+K)〔(f+g−x)冨+y”)
−1/2sl/2sinHこゝで、fは比表の原点から
光源の焦点F、までの距離である。
−1/2sl/2sinHこゝで、fは比表の原点から
光源の焦点F、までの距離である。
gは共役焦点F1およびFl間の距離である。
次に第8図および第9図を参照すると、本発明の補償さ
れたレフレクタが、代表的応用すなわち自動車照明装置
で示されている。第8図は拡大斜視図であり、第9図は
それぞれの部品の位置的配置を示す断面図である。第8
図に示されるように、照明装置は、基本的に、複数の交
換可能な、密封レフレクターカプセル照明モジユールを
含む(1つのみ図示)。その1つが20で示されている
。
れたレフレクタが、代表的応用すなわち自動車照明装置
で示されている。第8図は拡大斜視図であり、第9図は
それぞれの部品の位置的配置を示す断面図である。第8
図に示されるように、照明装置は、基本的に、複数の交
換可能な、密封レフレクターカプセル照明モジユールを
含む(1つのみ図示)。その1つが20で示されている
。
装置は、モジュールから放射された光をレンズを通して
予め設定されたパターンにしたがって前方に送るため、
各々内部または外部レンズ而24を有する複数のレンズ
部材22を備える。面24をtV成する種々のレンズ要
素は、好ましくは、ごみが累積するのを防ぐため、内部
(モジュールレフレクタに向って)に位置するのが好ま
しい。かくして、装置は、適当に位置づけられるとき自
動車両に対する前方照明を提供するものとなる。この装
置は、この種のモジュールを全部で8個(片側に4個)
含むことができる。
予め設定されたパターンにしたがって前方に送るため、
各々内部または外部レンズ而24を有する複数のレンズ
部材22を備える。面24をtV成する種々のレンズ要
素は、好ましくは、ごみが累積するのを防ぐため、内部
(モジュールレフレクタに向って)に位置するのが好ま
しい。かくして、装置は、適当に位置づけられるとき自
動車両に対する前方照明を提供するものとなる。この装
置は、この種のモジュールを全部で8個(片側に4個)
含むことができる。
第9図は、第8図のモジュールの1つを断面で示すもの
で、モジュールは、補償されたレフレクタ表面10 m
を有するレフレクタ10’と、レフレクタに取り付けら
れたランプカプセル16と、第8図および第9図に光学
的に透明な平坦なカバー18として図示されるモジュー
ルを包囲、密封するための手段を含む。レンズ22は、
対応するカバーから離間された距離に位5tするものと
して示されている。
で、モジュールは、補償されたレフレクタ表面10 m
を有するレフレクタ10’と、レフレクタに取り付けら
れたランプカプセル16と、第8図および第9図に光学
的に透明な平坦なカバー18として図示されるモジュー
ルを包囲、密封するための手段を含む。レンズ22は、
対応するカバーから離間された距離に位5tするものと
して示されている。
照明用ランプカプセル16は、タングステンフィラメン
ト121を包囲する円筒状のガラスまたは石英外囲器1
4’を含む。カプセル16の円筒状壁部は、レフレクタ
表面10mと整列されており、フィラメント121がレ
フレクタ表面の焦点上に中心が置かれるようになされて
いる。カバー18は、その周縁にてレフレクタに封止さ
れている(例えば適当な接着材により)。第9図はまた
、レンズ部材22を自動車車両(図示せず)内の適正な
位置に保持するための手段26を示している。
ト121を包囲する円筒状のガラスまたは石英外囲器1
4’を含む。カプセル16の円筒状壁部は、レフレクタ
表面10mと整列されており、フィラメント121がレ
フレクタ表面の焦点上に中心が置かれるようになされて
いる。カバー18は、その周縁にてレフレクタに封止さ
れている(例えば適当な接着材により)。第9図はまた
、レンズ部材22を自動車車両(図示せず)内の適正な
位置に保持するための手段26を示している。
手段26は、支持ブラケットの形式とし得る。第9図は
また、前記車両内にモジュールを支持するための手段2
Bを例示しているが、これも支持ブラケットを構成して
よい。モジュール20は、交換を容易にするため、容易
に解放可能な取付装置で支持されるのが好ましい。好ま
しくは、後部レンズ表面24を保護するため、レンズ2
2およびカプセル−レフレクタモジュール20間に機械
的シール(図示せず〕が設けられるのがよい。タングス
テンハロゲンランプカプセル16は、レフレクタ101
の後壁中に封着される。これは、2つの比較的小さな孔
(図示せず)をレフレクタの後壁に設け、カプセルの2
本の導電性金属リード線(もし望むならばそれに固定さ
れた支持、1iりの各々をこれらの孔の各々に挿入する
ことにより遂行される。その後、各導線の回りにプラス
チックレフレクタ物質を封止するため超音波溶接を採用
し得る。レフレクタ10゛用の物質は、好ましくはプラ
スチックがよく、さらに好ましくはポリカーボネート(
例えばGE社によりL@xanのトレードマークで販売
さねているプラスチック)がよい。
また、前記車両内にモジュールを支持するための手段2
Bを例示しているが、これも支持ブラケットを構成して
よい。モジュール20は、交換を容易にするため、容易
に解放可能な取付装置で支持されるのが好ましい。好ま
しくは、後部レンズ表面24を保護するため、レンズ2
2およびカプセル−レフレクタモジュール20間に機械
的シール(図示せず〕が設けられるのがよい。タングス
テンハロゲンランプカプセル16は、レフレクタ101
の後壁中に封着される。これは、2つの比較的小さな孔
(図示せず)をレフレクタの後壁に設け、カプセルの2
本の導電性金属リード線(もし望むならばそれに固定さ
れた支持、1iりの各々をこれらの孔の各々に挿入する
ことにより遂行される。その後、各導線の回りにプラス
チックレフレクタ物質を封止するため超音波溶接を採用
し得る。レフレクタ10゛用の物質は、好ましくはプラ
スチックがよく、さらに好ましくはポリカーボネート(
例えばGE社によりL@xanのトレードマークで販売
さねているプラスチック)がよい。
レフレクタに適当な他のプラスチックは、鉱物充填ナイ
ロンである。透明なカバー18は、いずれの側にも(ま
たはその一部として)レンズ要素を備えないのが好まし
いが、これも上述のL@xanポリカーボネートより構
成し得る。代替例として、タングステンハロゲンカプセ
ル16は、絶縁性(例えばプラスチック)ベース(ない
しソケット)33を使用し、リードlli+をその中に
封止することにより(例えば超音波溶着により)レフレ
クタ内に封止し得る。このベースは、それをプラスチッ
クレフレクタに設けられた適当な開口に配置後、プラス
チックレフレクタの後部内に封止し得る(例えば適当な
エポキシを使って)。ベースから突出する1対の導1i
i35は、車両電源に電気的に接続するように作られて
いる。
ロンである。透明なカバー18は、いずれの側にも(ま
たはその一部として)レンズ要素を備えないのが好まし
いが、これも上述のL@xanポリカーボネートより構
成し得る。代替例として、タングステンハロゲンカプセ
ル16は、絶縁性(例えばプラスチック)ベース(ない
しソケット)33を使用し、リードlli+をその中に
封止することにより(例えば超音波溶着により)レフレ
クタ内に封止し得る。このベースは、それをプラスチッ
クレフレクタに設けられた適当な開口に配置後、プラス
チックレフレクタの後部内に封止し得る(例えば適当な
エポキシを使って)。ベースから突出する1対の導1i
i35は、車両電源に電気的に接続するように作られて
いる。
タングステンハロゲンカプセル16は、技[h周知のも
のとし得る。普通、この種のカプセルは、プレスシール
端部を有する石英ガラス外囲器より構成され、フィラメ
ントのリード線(例えばニッケルまたはモリブデン)が
この@部を通される。
のとし得る。普通、この種のカプセルは、プレスシール
端部を有する石英ガラス外囲器より構成され、フィラメ
ントのリード線(例えばニッケルまたはモリブデン)が
この@部を通される。
タングステンより成るコイル状(またはフィル状コイル
)フィラメント12が、カプセルの内部にて各リード線
(またはその延長部)に電気的に接続される。ハロゲン
動作サイクルは照明技術において周知であるから、これ
以上の説明は不必要と思われる。タングステンハpゲン
ランプの例は米国特許第4,126,810号、第41
4へ939号、第4.262.229号および第4,2
94351号に示されている。1つのフィラメントのみ
を有する本発明に使用されるカプセルは、フィラメント
に接続しかつ外囲器のプレス密封端部の外側に突出だせ
るため2本のリード線のみを備える。
)フィラメント12が、カプセルの内部にて各リード線
(またはその延長部)に電気的に接続される。ハロゲン
動作サイクルは照明技術において周知であるから、これ
以上の説明は不必要と思われる。タングステンハpゲン
ランプの例は米国特許第4,126,810号、第41
4へ939号、第4.262.229号および第4,2
94351号に示されている。1つのフィラメントのみ
を有する本発明に使用されるカプセルは、フィラメント
に接続しかつ外囲器のプレス密封端部の外側に突出だせ
るため2本のリード線のみを備える。
本発明にしたがえば、レフレクタ表面10aの輪郭は、
照明用ランプカプセルの管球壁14’の屈折を補償する
ように止揚方程式5,4および5にしたがってFId知
の成形方法を使用することにより賦形される。それによ
り、フィラメント12’からの光線は、レンズ22に向
って平行光線として反射され、レンズ22中を通る光線
を遵向させるに必要なプリズム屈折力の大きざを減する
。かくして、最適の出力が提供され、従来周知の製品よ
りも小さい全容量を有するレフレクタランプ製品の使用
を可能にする。加えて、対応する数の実質的に同一の(
全長、直径および壁厚において)ランプカプセルを受容
するに適合した同じ形態の数個のレフレクタを提供する
ことができるため、多量生産が可能となり、価格も低に
、を化される。最終製品がこれらのパラメータの1また
は複数のものについて変更を有するカプセルを必要とす
るならば、本明細書の教示にしたがい新しいレフレクタ
を容易に製造できる。
照明用ランプカプセルの管球壁14’の屈折を補償する
ように止揚方程式5,4および5にしたがってFId知
の成形方法を使用することにより賦形される。それによ
り、フィラメント12’からの光線は、レンズ22に向
って平行光線として反射され、レンズ22中を通る光線
を遵向させるに必要なプリズム屈折力の大きざを減する
。かくして、最適の出力が提供され、従来周知の製品よ
りも小さい全容量を有するレフレクタランプ製品の使用
を可能にする。加えて、対応する数の実質的に同一の(
全長、直径および壁厚において)ランプカプセルを受容
するに適合した同じ形態の数個のレフレクタを提供する
ことができるため、多量生産が可能となり、価格も低に
、を化される。最終製品がこれらのパラメータの1また
は複数のものについて変更を有するカプセルを必要とす
るならば、本明細書の教示にしたがい新しいレフレクタ
を容易に製造できる。
以上、本発明を好ましい具体例について図示説明したが
、本発明の技術思想から逸脱することなく種々の変化、
変更をなし得ることは、技?!vk−精通したものには
明らかであろう。
、本発明の技術思想から逸脱することなく種々の変化、
変更をなし得ることは、技?!vk−精通したものには
明らかであろう。
第1図は放物面レフレクタをその子午面態様の平面で切
断した放物線軌跡(母N)の上半部を表わす線図で、代
表的な光源を概略図で重畳したもの、第2図は第1図の
放物線軌跡上に重畳された光源の管球壁の一部の拡大概
略図、第3図は外囲器管球壁の一部の拡大断面図で、光
線の屈折をより詳細に示すもの、第4図は本発明にした
がい補償されたレフレクタ(実線)の輪郭のx−1プロ
ット図で、光源がFに中心を置かれ、管球壁厚Tが特定
の大きさく (LO61インチ(0155ca)で、t
F球壁材料が特定の屈折率(tSO)を有するものにつ
いて示したもの、第3図はスポットライトレフレクタの
上半部の断面およびビーム路を示すejt路線図、第6
図は管球壁厚に対して標準化された軸方向変位対入射角
度(H)のプ胃ットを示すグラフ、第7図はW膣壁屈折
修正楕円形レフレクタの軌路を示す線図、第8図は本発
明の補償されたレフレクタを合体した自動車ヘッドラン
グ照明装置の分解斜視図、第9図は第8図の装置の拡大
断面図である。 12.12’:フィラメント 14.141:外囲器 16:ランプカプセル 18:カバー 20:レフレクターカプセル照明モジユール22:レン
ズ 24:レンズ表面 26:保持手段 28:支持手段 ) 33:ベース 35:導線 代理人の氏名 倉 内 基 弘、 〜ニー41、− FI6.2 F/θ5 剖←
断した放物線軌跡(母N)の上半部を表わす線図で、代
表的な光源を概略図で重畳したもの、第2図は第1図の
放物線軌跡上に重畳された光源の管球壁の一部の拡大概
略図、第3図は外囲器管球壁の一部の拡大断面図で、光
線の屈折をより詳細に示すもの、第4図は本発明にした
がい補償されたレフレクタ(実線)の輪郭のx−1プロ
ット図で、光源がFに中心を置かれ、管球壁厚Tが特定
の大きさく (LO61インチ(0155ca)で、t
F球壁材料が特定の屈折率(tSO)を有するものにつ
いて示したもの、第3図はスポットライトレフレクタの
上半部の断面およびビーム路を示すejt路線図、第6
図は管球壁厚に対して標準化された軸方向変位対入射角
度(H)のプ胃ットを示すグラフ、第7図はW膣壁屈折
修正楕円形レフレクタの軌路を示す線図、第8図は本発
明の補償されたレフレクタを合体した自動車ヘッドラン
グ照明装置の分解斜視図、第9図は第8図の装置の拡大
断面図である。 12.12’:フィラメント 14.141:外囲器 16:ランプカプセル 18:カバー 20:レフレクターカプセル照明モジユール22:レン
ズ 24:レンズ表面 26:保持手段 28:支持手段 ) 33:ベース 35:導線 代理人の氏名 倉 内 基 弘、 〜ニー41、− FI6.2 F/θ5 剖←
Claims (10)
- (1)壁厚Tおよび屈折率nを有する透光性の外囲器内
に封入された光源と、当該レフレクタ内に配置される光
源から出る光を反射するための予定された形状を有する
反射表面を具備するレフレクタとを備え、前記光源から
放出される光が前記外囲器を通過するとき該外囲器によ
り惹起される光線の屈折を前記形状で補償して、ランプ
から最適の光出力を供給することを特徴とするランプ。 - (2)前記光線が前記反射器により平行化され、前記反
射器の反射表面の前記形状が下記の式A、BおよびC、
すなわち A、K=(T/tanH)(1−sinH/√[n^2
−cos^2H])B、dy/dx=tanH/2 C、y=〔x−f+K(H)〕tanH こゝで、Kは前記屈折率nを有する前記外囲器に対する
光線の軸方向変位、Hは前記レフレクタの中心軸線上の
点から発する光線が外囲器に入るときの軸線からの角度
、Tは外囲器厚さ、dy/dxは平行化ビームを得るに
必要とされるレフレクタ表面の瞬時的傾斜値、fは座表
の原点から光源の軸線中心までの距離である、 なる式で定められる特許請求の範囲第1項記載のランプ
。 - (3)壁厚Tおよび屈折率nを有する実質的に円筒形状
の外囲器内にフィラメントが長手方向に配置された照明
カプセルと、該カプセルのフィラメントが当該レフレク
タの焦点に中心を置かれるように前記照明カプセルに隣
接して配置されたレフレクタとを備え、該レフレクタが
、下記の式A、BおよびC、すなわち A、K=(T/tanH)(1−sinH)/√[n^
2−cos^2h])B、dy/dx=tanH/2 C、y=〔x−f+K(H)〕tanH こゝで、Kは前記屈折率nを有する前記外囲器に対する
光線の軸方向変位、Hは前記レフレクタの中心軸線上の
点から発する光線が前記外囲器に入るときの軸線からの
角度、Tは前記外囲器の壁厚、dy/dxは平行化ビー
ムを得るに必要とされる前記レフレクタ表面の瞬時的傾
斜値、fは座表原点から前記照明カプセルの軸中心まで
の距離である、なる式により少なくとも相当の部分が定
められる凹面状反射表面を有することを特徴とするラン
プ組合せ。 - (4)前記式A、BおよびCにより定められる前記レフ
レクタの表面部分が、前記レフレクタ表面の中心線から
ほゞ90度の角度で位置しかつ前記反射器の焦点を通る
線の交叉により定められる輪郭上の位置の前、後に位置
づけられる特許請求の範囲第3項記載のランプ組合せ。 - (5)前記レフレクタの前方に配置されて該レフレクタ
を封鎖する透明なカバーと、該カバーの前方に隣接して
配置され、前記レフレクタから出る平行化光を予定され
た方向またはパターンで送る送光レンズを備える特許請
求の範囲第3項記載のランプ組合せ。 - (6)壁厚Tおよび屈折率nを有する透光性外囲器内に
封入された光源と、共役焦点および予定された反射形状
を有する反射表面を有し、前記光源が前記焦点の第1の
点に位置するとき該光源からの光を前記共役焦点に集中
させるためのレフレクタを備え、前記フィラメントから
の光が前記外囲器を通過するとき該外囲器により惹起さ
れる光線の屈折を前記の反射形状で補償し、前記ランプ
から最適の光出力を供給することを特徴とするランプ。 - (7)前記レフレクタの前記形状が、下記の式A、B、
CおよびD、すなわち A、K=(T/tanH)(1−sinH/√[n^2
−cos^2H])B、dy/dx=ctn(H+Z) C、y=〔x−f+K(H)〕tanH D、sin2Z=(g+K)〔(f+g−x)^2+y
^2〕^−^1^/^2sinHこゝで、Kは前記屈折
率nを有する前記外囲器に対する光線の軸方向変位、H
は前記レフレクタの中心軸線上の点から発する光線が前
記外園器に入るときの光学軸から測られた角度、Tは前
記外囲器の壁厚、dy/dxは平行化ビームを得るに必
要とされる前記レフレクタ表面の瞬時傾斜値、zは前記
レフレクタから反射される光線の、x軸に垂直な線に対
して測られた入射および反射角度、fは座表原点から前
記光源の軸中心までの距離、gは前記共役焦点間の距離
である、 なる式で定められる特許請求の範囲第6項記載のランプ
。 - (8)壁厚Tおよび屈折率nを有する実質的に円筒形状
の外囲器内にフィラメントが長手方向に封入された照明
用カプセルと、該カプセルのフィラメントが当該レフレ
クタの第1の焦点に中心を置かれるように前記照明用カ
プセルに隣接して配置されたレフレクタとを備え、該レ
フレクタが、2つの共役焦点を有する凹面の反射表面を
有し、この表面の少なくとも相当の部分が、下記の式A
、BCおよびD、すなわち A、K=(T/tanH)(1−sinH/√[n^2
−cos^2H])B、dy/dx=−ctn(H+Z
) C、Y=〔x−f+K(H)〕tanH D、sin2Z=(g+K)〔(f+g−x)^2+y
^2〕^−^1^/^2sinHこゝで、Kは前記屈折
率nを有する前記外囲器に対する光線の軸方向変位、H
は前記レフレクタの軸線の中心軸線上の点から発する光
線が前記外囲器に入るときの光学軸から測られた角度、
Tは前記外囲器の厚さ、dy/dxは平行化ビームを得
るに必要な前記レフレクタ表面の瞬時傾斜値、Zは前記
レフレクタから反射される光線の、x軸に垂直な線に対
して測られた入射および反射角度、fは座表の原点から
前記光源の軸中心までの距離、gは共役焦点間の距離で
ある、 なる式により定められることを特徴とするランプ組合せ
。 - (9)照明用カプセル外囲器内に封入された光源に対し
て光集中用レフレクタを形成する方法において、前記外
囲器の物質の屈折率nを決定し、前記外囲器の壁厚を決
定し、前記レフレクタの表面の少なくとも相当の部分を
、下記の式A、BおよびC、すなわち A、K=(T/tanH)(1−sinH/√[n^2
−cos^2H])B、by/dx=tanH/2 C、y=〔x−f+K(H)〕tanH こゝで、Kは前記屈折率nを有する前記外囲器に対する
光線の軸方向変位、Hは前記レフレクタの中心軸線上の
点から発する光線が外囲器に入るときの軸線からの光線
の角度、Tは外囲器の壁厚、dy/dxは平行化ビーム
を達成するに必要なレフレクタ表面の瞬時傾斜値、fは
座表の原点から光源の軸中心までの距離である、 なる式にしたがつて形成することを特徴とする光集中用
レフレクタ形成方法。 - (10)照明用カプセル外囲器内に封入された光源に対
して共役焦点を有する光集中用レフレクタを形成する方
法において、前記外囲器の材料の屈折率nを決定し、前
記外囲器の壁厚Tを決定し、前記レフレクタの表面の少
なくとも相当の部分を、下記の式A、B、CおよびD、
すなわち A、K=(T/tanH)(1−sinH/√[n^2
−cos^2H])B、dy/dx=ctn(H+Z) C、y=〔x−f+K(H)〕tanH D、sin2Z=(g+K)〔(f+g−x)^2+y
^2〕^−^1^/^2sinHこゝで、Kは屈折率n
を有する前記外囲器に対する光線の軸方向変位、Hは前
記レフレクタの中心軸線上の点から発する光線が前記外
囲器に入るときの光学軸から測られた角度、Tは前記外
囲器の壁厚、dy/dxは平行化ビームを得るに必要と
されるレフレクタ表面の瞬時傾斜値、Zは前記レフレク
タから反射される光線の、x軸に垂直な線に対して測ら
れた入射および反射角度、fは座表の原点から前記光源
の軸中心までの距離、gは前記共役焦点間の距離である
、 なる式にしたがつて形成することを特徴とする光集中用
レフレクタ形成方法。
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