TW202314326A - 頭戴式裝置 - Google Patents

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Abstract

一種頭戴式裝置，包括一第一光機、一第二光機、一調整機構、一第一鏡腳以及一第二鏡腳。調整機構連接並適於帶動該第一光機以及該第二光機。第一鏡腳連接並適於帶動該調整機構。第二鏡腳連接並適於帶動該調整機構，其中，該第一鏡腳以及該第二鏡腳適於在一第一空間姿態以及一第二空間姿態之間轉動，當該第一鏡腳以及該第二鏡腳處於該第一空間姿態時，該第一光機與該第二光機之間具有一第一間距，當該第一鏡腳以及該第二鏡腳處於該第二空間姿態時，該第一光機與該第二光機之間具有一第二間距。藉此，該第一光機與該第二光機之間的距離可調整。

Description

頭戴式裝置
本發明之實施例係有關於一種頭戴式裝置，特別係有關於一種可以自動調整光機間距之頭戴式裝置。
頭戴式裝置為近幾年各家科技廠爭相研發的新產品之一，使用者在配戴上的適用性及便利性是即為重要的一環，其中，每個不同使用者在兩眼之間的距離 (Interpapillary Distance, IPD) 都有差異，裝置在配戴時無法適用於所有人，而未能對齊的瞳距或不適當的頭戴式顯示器可能會造成影像模糊、暈眩及眼睛疲勞等現象。
頭戴式顯示器為多媒體播放裝置中最新的發展趨勢，多數應用在擴增實境(Augmented Reality, AR)系統，虛擬實境(Virtual Reality, VR)系統，混合實境(Mixed Reality, MR) 系統。目前市面上的擴增實境(Augmented Reality, AR)產品裝置大多數不調整IPD，不正確的瞳距除了影響成像品質外也可能造成使用者的不適感。
對於消費者來講，視野(FOV，Field of View)越大則沉浸感越強，玩遊戲、看視頻的體驗感也就越好。人眼可視區(Eye-box)則是在特定距離下光學顯示模組可以有效顯示的一塊方形區域，超出該區域的範圍可能會影響使用體驗。在適眼距（Eye relief）固定不變的情況下，當視野(FOV，Field of View)要變大來增加影像尺寸，則Eye-box會縮小。當Eye-box變小，眼睛可視的清晰影像範圍也會變小，此時操作者的IPD需要更精準的和Eye-box中心對到位，觀看的影像才會比較清晰且完整。
本發明之實施例係為了欲解決習知技術之問題而提供之一種頭戴式裝置，包括一第一光機、一第二光機、一調整機構、一第一鏡腳以及一第二鏡腳。調整機構連接並適於帶動該第一光機以及該第二光機。第一鏡腳連接並適於帶動該調整機構。第二鏡腳連接並適於帶動該調整機構，其中，該第一鏡腳以及該第二鏡腳適於在一第一空間姿態以及一第二空間姿態之間轉動，當該第一鏡腳以及該第二鏡腳處於該第一空間姿態時，該第一光機與該第二光機之間具有一第一間距，當該第一鏡腳以及該第二鏡腳處於該第二空間姿態時，該第一光機與該第二光機之間具有一第二間距。
應用本發明實施例之頭戴式裝置，當光機的Eye-box 足以涵蓋多數使用者的IPD以及設計值上的差距的情況下，在一個場合裡有多人需要交互使用裝置時，可直接配戴頭戴式裝置。頭戴式裝置於配戴後即自動完成IPD調整，藉由鏡腳驅動機制來優化操作，讓用戶可以更直覺、更便利的使用。而，當使用者的頭寬與IPD超出常態人因範圍值或是光機的 Eye-box過小，而鏡腳調整已經無法滿足的情況下，本發明另外增加一個IPD微調機制來滿足此狀況，使用者可以另外使用外環或是轉扭來微調距離，提升視覺舒適度與沉浸感。
第1圖係顯示本發明第一實施例之頭戴式裝置的爆炸圖。第2A以及2B圖係顯示本發明實施例之頭戴式裝置的調整情形。搭配參照第1、2A以及2B圖，本發明第一實施例之頭戴式裝置H1，包括一第一光機11、一第二光機12、一調整機構M1、一第一鏡腳21以及一第二鏡腳22。調整機構M1連接並適於帶動該第一光機11以及該第二光機12。第一鏡腳21連接並適於帶動該調整機構M1。第二鏡腳22連接並適於帶動該調整機構M1，其中，該第一鏡腳21以及該第二鏡腳22適於在一第一空間姿態(第2A圖)以及一第二空間姿態(第2B圖)之間轉動。當該第一鏡腳21以及該第二鏡腳22處於該第一空間姿態時(第2A圖)，該第一光機11與該第二光機12之間具有一第一間距d1。當該第一鏡腳21以及該第二鏡腳22處於該第二空間姿態時(第2B圖)，該第一光機11與該第二光機12之間具有一第二間距d2。在一實施例中，該第一間距d1可以為51公釐，該第二間距d2可以為71公釐，上述揭露並未限制本發明。
參照第1圖，在本發明第一實施例中，該調整機構M1包括一齒輪單元G1、一第一光機齒條119、一第二光機齒條129、一第一從動齒條219以及一第二從動齒條229，該第一鏡腳21包括一第一鏡腳齒輪211，該第二鏡腳22包括一第二鏡腳齒輪221，該第一鏡腳齒輪211連接並適於帶動該第一從動齒條219，該第二鏡腳齒輪221連接並適於帶動該第二從動齒條229。該第一從動齒條219以及該第二從動齒條連229接並適於帶動該齒輪單元G1，該齒輪單元G1連接並適於帶動該第一光機齒條119以及該第二光機齒條129，該第一光機11連接該第一光機齒條119，該第二光機12連接該第二光機齒條129。
第3A、3B以及3C圖係顯示本發明實施例之第一鏡腳齒輪的細部結構。搭配參照第3A、3B以及3C圖，在一實施例中，該第一鏡腳齒輪211包括一第一空行程部212。當該第一鏡腳21從一第三空間姿態(第3A圖)轉動至該第一空間姿態(第3B圖)時，該第一空行程部212對應該第一從動齒條219。藉此，在該第一鏡腳21從該第三空間姿態(第3A圖)轉動至該第一空間姿態(第3B圖)的過程中，該第一鏡腳齒輪211未帶動該第一從動齒條219。同樣的，該第二鏡腳齒輪也同樣包括一第二空行程部(未顯示)，當該第二鏡腳從該第三空間姿態轉動至該第一空間姿態時，該第二空行程部對應該第二從動齒條。
參照第1圖，在一實施例中，該齒輪單元G1為一塔型齒輪件3，該塔型齒輪件3包括一後齒輪部32以及一前齒輪部31，該第一從動齒條219以及該第二從動齒條229連接該後齒輪部32，該第一光機齒條119以及該第二光機齒條129連接該前齒輪部31。
第4圖係顯示本發明第一實施例之齒輪單元的作用情形。參照第4圖，當使用者欲配戴該頭戴式裝置時，該第一鏡腳21以及該第二鏡腳22被轉動，該第一鏡腳齒輪211帶動該第一從動齒條219，該第二鏡腳齒輪帶動該第二從動齒條229，該第一從動齒條219以及該第二從動齒條229帶動該塔型齒輪件3，該塔型齒輪件3帶動該第一光機齒條119以及該第二光機齒條129而改變該第一光機11與該第二光機12之間的間距。
第5圖係顯示本發明第二實施例之頭戴式裝置的爆炸圖。參照第5圖，本發明第二實施例之頭戴式裝置H2之該齒輪單元G2包括一太陽輪41、一行星架42、複數個行星齒輪43以及一外環44，該第一從動齒條219以及該第二從動齒條229連接該太陽輪41，該太陽輪41連接該等行星齒輪43，該等行星齒輪43設於該行星架42，該外環44環繞並連接該等行星齒輪43，該第一光機齒條119以及該第二光機齒條129連接該行星架42。
第6A以及6B圖係顯示本發明第二實施例之齒輪單元的細部結構。搭配參照第6A以及6B圖，本發明第二實施例之齒輪單元G2之該太陽輪41包括一第一太陽輪齒部411以及一第二太陽輪齒部412，該行星架42包括一行星架齒部421，該第一從動齒條219以及該第二從動齒條229連接該第一太陽輪齒部411並適於帶動該太陽輪41，該等行星齒輪連接該第二太陽輪齒部412，該行星架42透過該行星架齒部421連接並適於帶動該第一光機齒條119以及該第二光機齒條129。
第7A圖係顯示本發明實施例之彈性卡勾。第7B圖係顯示本發明實施例之彈性卡勾與外環的剖面圖。第8A圖係顯示本發明第二實施例之頭戴式裝置的粗調狀態。第8B圖係顯示本發明第二實施例之頭戴式裝置的微調狀態。搭配參照第7A、7B、8A以及8B圖，在一實施例中，該頭戴式裝置更包括至少一第一彈性卡勾81以及至少一第二彈性卡勾91，其中，該外環44包括一外齒部441以及一內齒部442，該內齒部442連接該等行星齒輪43，該第一彈性卡勾81卡合該外齒部441並適於對該外環44進行限位，該第二彈性卡勾91卡合該第一太陽輪齒部411並適於對該太陽輪41進行限位。
搭配參照第7A以及7B圖，在一實施例中，該第一彈性卡勾81包括一懸臂811以及一卡勾部812，該卡勾部812設於該懸臂811之自由端，該卡勾部812的卡合端面812A為曲面。
再參照第5、8A以及8B圖，在一實施例中，該頭戴式裝置更包括一內框架8以及一後蓋9，該第一彈性卡勾81設於該內框架8之上，該內框架8更包括一第一限位肋821以及一第二限位肋822，該第一限位肋821適於對該第一光機齒條119進行限位，該第二限位肋822適於對該第二光機齒條129進行限位，該第二彈性卡勾91設於該後蓋9之上。
搭配參照第5、8A圖，在一實施例中，在一粗調狀態下，該第一彈性卡勾81對該外環44進行限位，該第一鏡腳21以及該第二鏡腳22被轉動，該第一鏡腳211齒輪帶動該第一從動齒條219，該第二鏡腳齒輪221帶動該第二從動齒條229，該第一從動齒條219以及該第二從動齒條229帶動該太陽輪41，該太陽輪41帶動該等行星齒輪43以轉動該行星架42，該行星架42帶動該第一光機齒條119以及該第二光機齒條129而改變該第一光機11與該第二光機12之間的間距。此時，該第二彈性卡勾91被推動而容許該太陽輪41轉動。
搭配參照第5、8B 圖，在一實施例中，在一微調狀態下，該第二彈性卡勾91對該太陽輪41進行限位，該外環44被轉動，該外環44帶動該等行星齒輪43以轉動該行星架42，該行星架42帶動該第一光機齒條119以及該第二光機齒條129而調整該第一光機11與該第二光機12之間的間距。此時，該第一彈性卡勾81被推動而容許該外環44轉動。
第9圖係顯示本發明第三實施例之頭戴式裝置的爆炸圖。參照第9圖，本發明第三實施例之頭戴式裝置H3之該齒輪單元G3包括一轉扭53、一第一齒輪件51、一第二齒輪件52以及一彈簧54，該第一齒輪件54適於連接該第二齒輪件52，該第二齒輪件52連接該轉扭53，該彈簧51設於該轉扭53與該第二齒輪件52之間。
第10A圖係顯示本發明第三實施例之第一齒輪件的細部結構。第10B圖係顯示本發明第三實施例之第二齒輪件的細部結構。搭配參照第9、10A以及10B圖，在一實施例中，該第一齒輪件51包括一後齒輪部511以及一第一離合齒部512，該第二齒輪件52包括一嵌合部521以及一第二離合齒部522，該轉扭53包括一嵌合槽531以及一前齒部532，該第一離合齒部512適於連接該第二離合齒部522，該嵌合部521適於嵌合該嵌合槽531。
參照第9圖，在一實施例中，該第一從動齒條219以及該第二從動齒條229連接該後齒輪部511並適於帶動該第一齒輪件51，該轉扭53透過該前齒部532連接並適於帶動該第一光機齒條119以及該第二光機齒條129。
第11A圖係顯示本發明第三實施例之頭戴式裝置的粗調狀態。搭配參照第9、11A圖，在一實施例中，在一粗調狀態下，該第一鏡腳21以及該第二鏡腳22被轉動，該第一鏡腳齒輪211帶動該第一從動齒條219，該第二鏡腳齒輪221帶動該第二從動齒條229，該第一從動齒條219以及該第二從動齒條229帶動該第一齒輪件51，該第一齒輪件51帶動該第二齒輪件52以轉動該轉扭53，該轉扭53帶動該第一光機齒條119以及該第二光機齒條129而改變該第一光機11與該第二光機12之間的間距。
第11B圖係顯示本發明第三實施例之頭戴式裝置的微調狀態。搭配參照第9、10A 、10B以及11B圖，在一實施例中，在一微調狀態下，該轉扭53被轉動，該轉扭53帶動該第一光機齒條119以及該第二光機齒條129而改變該第一光機11與該第二光機12之間的間距，該彈簧54被壓縮而容許該第二離合齒部522相對該第一離合齒部512發生轉動。
第12A以及12B圖係顯示本發明第四實施例之頭戴式裝置。搭配參照第12A以及12B圖，在一實施例中，該頭戴式裝置H4更包括一頭帶單元6，該頭帶單元6連接該第一鏡腳21以及該第二鏡腳22，當一使用者配戴該頭戴式裝置時，該第一鏡腳21、該第二鏡腳22以及該頭帶單元6共同接觸使用者的頭部。該頭帶單元6可以包括硬質材料(例如PC、PA)或軟質材料(例如鬆緊帶、魔鬼氈)。該頭帶單元6可以透過樞接或其他方式連接該第一鏡腳21以及該第二鏡腳22。
在本發明之另一實施例中，第一鏡腳齒輪以及第二鏡腳齒輪亦可直接帶動齒輪單元，而齒輪單元再帶動該第一光機齒條以及該第二光機齒條以進行瞳距調整，上述揭露並未限制本發明。
應用本發明實施例之頭戴式裝置，當光機的Eye-box 足以涵蓋多數使用者的IPD以及設計值上的差距的情況下，在一個場合裡有多人需要交互使用裝置時，可直接配戴頭戴式裝置。頭戴式裝置於配戴後即自動完成IPD調整，藉由鏡腳驅動機制來優化操作，讓用戶可以更直覺、更便利的使用。而，當使用者的頭寬與IPD超出常態人因範圍值或是光機的 Eye-box過小，而鏡腳調整已經無法滿足的情況下，本發明另外增加一個IPD微調機制來滿足此狀況，使用者可以另外使用外環或是轉扭來微調距離，提升視覺舒適度與沉浸感。
雖然本發明已以具體之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此項技術者，在不脫離本發明之精神和範圍內，仍可作些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
H1、H2、H3:頭戴式裝置 M1:調整機構 G1、G2、G3:齒輪單元 11:第一光機 119:第一光機齒條 12:第二光機 129:第二光機齒條 21:第一鏡腳 211:第一鏡腳齒輪 212:第一空行程部 219:第一從動齒條 22:第二鏡腳 221:第二鏡腳齒輪 229:第二從動齒條 3:塔型齒輪 31:前齒輪部 32:後齒輪部 41:太陽輪 411:第一太陽齒輪齒部 412:第二太陽齒輪齒部 42:行星架 421:行星架齒部 43:行星齒輪 44:外環 441:外齒部 442:內齒部 51:第一齒輪件 511:後齒輪部 512:第一離合齒部 52:第二齒輪件 521:嵌合部 522:第二離合齒部 53:轉扭 531:嵌合槽 532:前齒部 54:彈簧 6:頭帶單元 8:內框架 81:第一彈性卡勾 811:懸臂 812:卡勾部 812A:卡合端面 821:第一限位肋 822:第二限位肋 9:後蓋 91:第二彈性卡勾 d1:第一間距 d2:第二間距
第1圖係顯示本發明第一實施例之頭戴式裝置的爆炸圖。 第2A以及2B圖係顯示本發明實施例之頭戴式裝置的調整情形。 第3A、3B以及3C圖係顯示本發明實施例之第一鏡腳齒輪的細部結構。 第4圖係顯示本發明第一實施例之齒輪單元的作用情形。 第5圖係顯示本發明第二實施例之頭戴式裝置的爆炸圖。 第6A以及6B圖係顯示本發明第二實施例之齒輪單元的細部結構。 第7A圖係顯示本發明實施例之彈性卡勾。 第7B圖係顯示本發明實施例之彈性卡勾與外環的剖面圖。 第8A圖係顯示本發明第二實施例之頭戴式裝置的粗調狀態。 第8B圖係顯示本發明第二實施例之頭戴式裝置的微調狀態。 第9圖係顯示本發明第三實施例之頭戴式裝置的爆炸圖。 第10A圖係顯示本發明第三實施例之第一齒輪件的細部結構。 第10B圖係顯示本發明第三實施例之第二齒輪件的細部結構。 第11A圖係顯示本發明第三實施例之頭戴式裝置的粗調狀態。 第11B圖係顯示本發明第三實施例之頭戴式裝置的微調狀態。 第12A以及12B圖係顯示本發明第四實施例之頭戴式裝置。
H1:頭戴式裝置
M1:調整機構
G1:齒輪單元
11:第一光機
119:第一光機齒條
12:第二光機
129:第二光機齒條
21:第一鏡腳
211:第一鏡腳齒輪
219:第一從動齒條
22:第二鏡腳
221:第二鏡腳齒輪
229:第二從動齒條
3:塔型齒輪
31:前齒輪部
32:後齒輪部

Claims (18)

  1. 一種頭戴式裝置，包括： 一第一光機； 一第二光機； 一調整機構，連接並適於帶動該第一光機以及該第二光機； 一第一鏡腳，連接並適於帶動該調整機構；以及 一第二鏡腳，連接並適於帶動該調整機構，其中，該第一鏡腳以及該第二鏡腳適於在一第一空間姿態以及一第二空間姿態之間轉動，當該第一鏡腳以及該第二鏡腳處於該第一空間姿態時，該第一光機與該第二光機之間具有一第一間距，當該第一鏡腳以及該第二鏡腳處於該第二空間姿態時，該第一光機與該第二光機之間具有一第二間距。
  2. 如請求項1之頭戴式裝置，其中，該調整機構包括一齒輪單元、一第一光機齒條、一第二光機齒條、一第一從動齒條以及一第二從動齒條，該第一鏡腳包括一第一鏡腳齒輪，該第二鏡腳包括一第二鏡腳齒輪，該第一鏡腳齒輪連接並適於帶動該第一從動齒條，該第二鏡腳齒輪連接並適於帶動該第二從動齒條，該第一從動齒條以及該第二從動齒條連接並適於帶動該齒輪單元，該齒輪單元連接並適於帶動該第一光機齒條以及該第二光機齒條，該第一光機連接該第一光機齒條，該第二光機連接該第二光機齒條。
  3. 如請求項2之頭戴式裝置，其中，該第一鏡腳齒輪包括一第一空行程部，該第二鏡腳齒輪包括一第二空行程部，當該第一鏡腳以及該第二鏡腳從一第三空間姿態轉動至該第一空間姿態時，該第一空行程部對應該第一從動齒條，該第二空行程部對應該第二從動齒條。
  4. 如請求項2之頭戴式裝置，其中，該齒輪單元包括一塔型齒輪件，該塔型齒輪件包括一後齒輪部以及一前齒輪部，該第一從動齒條以及該第二從動齒條連接該後齒輪部，該第一光機齒條以及該第二光機齒條連接該前齒輪部。
  5. 如請求項2之頭戴式裝置，其中，該齒輪單元包括一太陽輪、一行星架、複數個行星齒輪以及一外環，該第一從動齒條以及該第二從動齒條連接該太陽輪，該太陽輪連接該等行星齒輪，該等行星齒輪設於該行星架，該外環環繞並連接該等行星齒輪，該第一光機齒條以及該第二光機齒條連接該行星架。
  6. 如請求項5之頭戴式裝置，其中，該太陽輪包括一第一太陽輪齒部以及一第二太陽輪齒部，該行星架包括一行星架齒部，該第一從動齒條以及該第二從動齒條連接該第一太陽輪齒部並適於帶動該太陽輪，該等行星齒輪連接該第二太陽輪齒部，該行星架透過該行星架齒部連接並適於帶動該第一光機齒條以及該第二光機齒條。
  7. 如請求項6之頭戴式裝置，其更包括至少一第一彈性卡勾以及至少一第二彈性卡勾，其中，該外環包括一外齒部以及一內齒部，該內齒部連接該等行星齒輪，該第一彈性卡勾卡合該外齒部並適於對該外環進行限位，該第二彈性卡勾卡合該第一太陽輪齒部並適於對該太陽輪進行限位。
  8. 如請求項7之頭戴式裝置，其中，該第一彈性卡勾包括一懸臂以及一卡勾部，該卡勾部設於該懸臂之自由端，該卡勾部的卡合端面為曲面。
  9. 如請求項7之頭戴式裝置，其更包括一內框架以及一後蓋，該第一彈性卡勾設於該內框架之上，該內框架更包括一第一限位肋以及一第二限位肋，該第一限位肋適於對該第一光機齒條進行限位，該第二限位肋適於對該第二光機齒條進行限位，該第二彈性卡勾設於該後蓋之上。
  10. 如請求項7之頭戴式裝置，其中，在一粗調狀態下，該第一彈性卡勾對該外環進行限位，該第一鏡腳以及該第二鏡腳被轉動，該第一鏡腳齒輪帶動該第一從動齒條，該第二鏡腳齒輪帶動該第二從動齒條，該第一從動齒條以及該第二從動齒條帶動該太陽輪，該太陽輪帶動該等行星齒輪以轉動該行星架，該行星架帶動該第一光機齒條以及該第二光機齒條而改變該第一光機與該第二光機之間的間距。
  11. 如請求項10之頭戴式裝置，其中，在一微調狀態下，該第二彈性卡勾對該太陽輪進行限位，該外環被轉動，該外環帶動該等行星齒輪以轉動該行星架，該行星架帶動該第一光機齒條以及該第二光機齒條而調整該第一光機與該第二光機之間的間距。
  12. 如請求項2之頭戴式裝置，其中，該齒輪單元包括一轉扭、一第一齒輪件、一第二齒輪件以及一彈簧，該第一齒輪件適於連接該第二齒輪件，該第二齒輪件連接該轉扭，該彈簧設於該轉扭與該第二齒輪件之間。
  13. 如請求項12之頭戴式裝置，其中，該第一齒輪件包括一後齒輪部以及一第一離合齒部，該第二齒輪件包括一嵌合部以及一第二離合齒部，該轉扭包括一嵌合槽以及一前齒部，該第一離合齒部適於連接該第二離合齒部，該嵌合部適於嵌合該嵌合槽。
  14. 如請求項13之頭戴式裝置，其中，該第一從動齒條以及該第二從動齒條連接該後齒輪部並適於帶動該第一齒輪件，該轉扭透過該前齒部連接並適於帶動該第一光機齒條以及該第二光機齒條。
  15. 如請求項14之頭戴式裝置，其中，在一粗調狀態下，該第一鏡腳以及該第二鏡腳被轉動，該第一鏡腳齒輪帶動該第一從動齒條，該第二鏡腳齒輪帶動該第二從動齒條，該第一從動齒條以及該第二從動齒條帶動該第一齒輪件，該第一齒輪件帶動該第二齒輪件以轉動該轉扭，該轉扭帶動該第一光機齒條以及該第二光機齒條而改變該第一光機與該第二光機之間的間距。
  16. 如請求項15之頭戴式裝置，其中，在一微調狀態下，該轉扭被轉動，該轉扭帶動該第一光機齒條以及該第二光機齒條而改變該第一光機與該第二光機之間的間距，該彈簧被壓縮而容許該第二離合齒部相對該第一離合齒部發生轉動。
  17. 如請求項1之頭戴式裝置，其更包括一頭帶單元，該頭帶單元連接該第一鏡腳以及該第二鏡腳，當一使用者配戴該頭戴式裝置時，該第一鏡腳、該第二鏡腳以及該頭帶單元共同接觸使用者的頭部。
  18. 如請求項1之頭戴式裝置，其中，該調整機構包括一齒輪單元、一第一光機齒條以及一第二光機齒條，該第一鏡腳包括一第一鏡腳齒輪，該第二鏡腳包括一第二鏡腳齒輪，該第一鏡腳齒輪連接並適於帶動該齒輪單元，該第二鏡腳齒輪連接並適於帶動該齒輪單元，該齒輪單元連接並適於帶動該第一光機齒條以及該第二光機齒條，該第一光機連接該第一光機齒條，該第二光機連接該第二光機齒條。
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