TW434433B - Ganged boxes for holding optical components - Google Patents

Description

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發明領域： 本發明賴於;^元件方蚊改1，是, 在裝罝中固定光學元件於適當位置之系统及方法^ 發明背景： ^ 目前已製造及發屐許多裝置以及系.統以使闬於先纖網 路中。這些裝置及系統包含光學放大器，其將提供先學郭^ 號之直接放大而不需要將光線訊號轉變為電子訊藏。這此 光纖光學裝置以及系統通常包含一些光學元件，其具有§光 纖引線，這些引線必需拼接在一起。光纖引線容易受到$ 屢。已發展出一些結構以按裝光學元件於光纖光學聿置内 以及將拼接引線放置妥當避免受到損壞^ ^ 目W所使甬光學元件裝置構造一項缺點為光纖先學萝 置需要大的空間。目前光纖光學裝置趨向為較,〗、包裝其' 將使問題變為嚴重。因而需要按裝光學元件於保護光’學元 件之光纖光學裝置系統内，同時能夠有效利用空間。 發明大要： 本發明將解決先前技術在此方面以及其他之缺點。本 發明第一項實施例提供工作箱以固定光學元件，其包含底 座，該底座表面將可承受多個光學元件，該底座可連接至光 纖光學裝置内。夾條連接至底座於光學元件上，使得光學 元件藉由磨擦力保持適當位置於夾條與底座之間，光學元 件之光纖引線延伸出工作箱相對兩端外側以作為連接。本 發明更進一步實施例為提供一種方法以固定光學元件於光 殲光學裝置中。該方法包含步驟為放置光學元件於底座上 ( 21〇X：97-^^; Ί* 4 34 4 3 3 Β7

，該底座表面可承受光學元件以及連接夾條於一層光學元 件上，佼得光學元件籍由磨擦力固定於夾條與底座之間，並 佼光學元俘之光纖引線延伸出越過工作箱相對兩端以作為 挵接。 _ 本發明其他特性及優點將詳細加以說明，其部份可由 說明為熟知此技術者了解，或藉由實施詳細說明以及申請 專利範圍以及附圖之說明而明瞭β 人們了解先前一般說明以及下列詳細說明只作為本發 明之範例，以及提供一個概念或架構以了解本發明申請專 利範圍之待性以及原理。 附圖在於提供更進一步了解本發明，以及在此加入以 及構成說明書之一部份《附圖顯示出本發明一項或多項實 施例，以及隨同說明作為解釋本發明之原理及操作。 附圖簡單說明： 第一圖（圖1)至第四圖（圖4)為使用於一般光纖光學裝 置中光學元件之透視圖。 窠五圖（圖5)為光學元件固定器之透視圖。 第六圖（圖6)為圖5光學元件固定器之分解透視圖，其 包含光學元件以及連接裝置。 第七圖（圖7)為第二光學元件固定器分解透視圖，其包 含光學元件以及連接裝置。 第八圖（圖8)為一組四個光學元件摒組之透視圖。 第九圖（圖9)為兩個光學元件排組之頂視圖。 第分圖（圖10)為本發明多根元件工作箱之第—實施例

(CN；S ； Λ4¾¾ ( 2!0Χ297^νί< ) Γ 之頂視國。 第十一圆（圏11)為本發明多個元件工作箱之第二實施 例之前視iH ° 弟十一圖（圖].2)為本發明多個元件工作箱之第二實抱 例之頂視圖3 附®元件數字符號說明： 第十二圖（圖13)為本發明多個元件工作箱之第二實施 例之前視圖。 第十四圓（圖14)為本發明底部固定襯墊保角元件之透 視圖。 第十五圖（圖15)為本發明頂部固定襯墊保角元件之透 視圖。 第十六圖（圖16)為本發明光纖光學裝置之透視圖，其 包含一群元件工作箱。 第十七圖（圖17)為本發明方法之第一實施例流程圖以 固定光學元件於光纖光學裝置中。 附圖元件數字符號說明： 光學元件10a-d;包裝12a-d;光纖引線14a-d;帶狀 物16a，16b;元件固定器18;溝槽20a，20b;底板22·，洞孔 24;線纜蘩帶28;錨釘32;元件固定器34;長帶36;錨釘 38;元件排4〇;光纖導引42;箭頭44, 46;工作箱48;底層 D〇;了員層52;底座54;螺絲56;細縫58;間隔器60;支架 62;夾條64;螺絲66;發泡層68;底座72;覆蓋74;印刷 線路板76;元件層78;順應材料80;螺絲84;固定襯墊 枣（CNS )八4亿洛（2!〇Χ 297公;ij；) 4 34 4 3 3 五、發明説明（屮） 保玲το件86, 88;囱定锐金:底部表面9〇;固定觀终匕飼表 d 92;支架96;下倒表面§3;上铡表面1〇〇;光學放大 1 模組 102;執條 108;實施步驟 112,114, 116,118, 120， 122, 124,126,128 = 詳細說明： 本發明現在針對附圓詳細加以說明，該附圖顯示出本 發明優先實施例。不過，所說明之本發明能夠以各種形式 具體化以及並不受限於在此所揭示之範例性實施例。這些 代表性實施例詳細加以說明使得這些所揭示為完全的以及 完整的，以及對熟知此技術者傳達完整地之本發明構造，操 作，功能以及可能之範圍。 圖1至圖4為一些光學元件i〇a-d透視圖，其目前使用於 光纖光學裝置構造例如為光學放大器中。這些光學元件通 常包含一個物體或包裝12a-d以及光纖引線由物體延伸出 。一些光學元件例如為顯示於圖1及2中製造為長方形包裝 12a-b。這些包裝一般尺寸通常為數公分大小或+多公分 。例如，摇繪於這些附圖中範例性包裝尺寸約為5. 6麵χ5. 6 ιππιχ28π]π丨以及6. 4mmx6· 4ramx38imn。如圖1及2所顯示，長方形 光學元件為長方形帶狀16a, 16b向外凸出元件物體。這些 帶狀物16a，16b具有洞孔以承受塑膠截頭錯針，其使用來將 元件按置至印刷線路板或其他支撐結構4 例如顯示於圖3及41其他光學元件具有圓柱形包封12 c, 12(L·通常使用圓柱形包封之尺寸直徑約為數公分，長度 為數十公分。所顯示範例直徑分別為3, 5mm以及5. 5_以及 A7 B7

4 34 4 與説明 長度為30咖以及53-54ram。先學元件10a-d之整聽I2a-cl通 當裝置於印刷線路扳或其他支撐結構上，及在f耍情況下 先级引線再拼接至其他光纖引線14a-d。_5顯示出元件固 定器18之透視圖，其使用來按裝一對圓柱形光學元件10c, l〇cl進入裝置内。元件固定器18通常由玻璃填充聚合物或 其他適當材料所構成。玻璃填充聚合物之範例為Ulteni 2300,由General Electric Corp.所製造，因為其熱膨張係 數與光纖十分接近，以及為可鑄造的，機器加工的以及堅硬 的，以及具有其他有用的特性。 如圖5所示，元件固定器18包含上側V形溝槽20a以及下 側V形溝槽20b,其形狀將承受圓柱形光學元件i〇c，。上 側溝槽2 0a形狀將承受具有較小直徑之圓柱形光學元件J 〇c ，下側溝槽2 0b形狀將承受具有較大直徑之圓柱形光學元件 10cL·元件固定器18更進一步包含平坦底板22,該底板具有 一對洞孔24以承受裁頭錨釘以按裝元件固定器18於印刷線 路板或其他支撐結構上。除此，元件固定器18具有一個細 縫以承受線纜繫帶28,或彈簧夾（並未顯示出）。 圖6顯示出顯示於圖5中元件固定器之透視圖，使光學 凡件10c，l〇d放置於上側以及下側v形溝槽施，施内。線 :境繫帶2_定於元件固定器以及光學;^件丨0c，10d四週， 再使用塑顯頭斷以按裝元件固定韻於印刷線路 其他支撐結構上。 β 圖7顯不出結構之透視圖，其使用來按裝長方形光學/ 件10a於印概顿或其他支躲構上。職麟釘炎使 (CNS ) A4AUi ( 210X2'J7^/i-) S' (请先IU!讀背面之注意事項典填艿本芥)

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用录按裒光學元袢l〇a於長方形元件固定器34上D在長方 形元件固定器底座處之長帶36提供诈為將元件固定器34按 衣主主伐敬（並未頒示出）。這些長帶部具有洞孔以承受膠 截頭錨釘38。 " 使用!滅维光学引線存在一些問題的D薪接光纖引線為 精確性之工作。因而光學元件需提供具有相當長之引線。 此允許破壞不成功之拼接及整理引線持續到達成功之拼接 。纖邊光学引線很容易受到損壞，固而發展出結構將保護 在拼接光纖引線後產生長的光纖迴路。 圖8顯示出四個光學元件排4〇之透視圖。每一排4〇包 含一對彎曲光纖導引42,以及至少一個元件固定器18位於 光纖導引42之間。光纖導引42使用來導引光纖引線μ安全 地到達中央迴图元件(並未顯示出），其中光纖引線14拼接 至其他元件延伸出之光纖引線14。 固定光學元件排式方法一項優點為改變較為容易。— 些光學元件組合可固定為一般排式結構。雖然使用排式結 構在許多方面具有優點，然而其需要大的空間。此對容納 固定器以及一些器具出入通道以連接至底座以及作為調整 光學元件所需要之空間為並不充份的。 空間需求顯示於圖9中，其顯示出兩個相鄰排狀結構之 頂視圆。所描繪出系統需要每一對光纖導引42彼此相隔— 段距離，如雙箭頭44所示。該距離通常為8〇. 86瞧。除此， 相鄰排結構必需彼此分離一段距離，雙箭頭46所示，其通常 Μ為11.43削1。因而，圖9所顯示之每一排在印刷線路板或 CNS > A4.Vt& (210X297 公沒） 4 34 4 3 3 A7 _________________ ____ B7 I五、發明説明（7 ) ~~~ i * | -λ-他支掠結構上需要大約924平方亳米之底板空間β分·κ j - α%:·，又 I 2底板空間容納1至4個光學元件10,其由模組高度決常。 例如，一個g前所使闬模組高度約為12mm為兩個元件雄為 | 之高度。目前另外一個所使用模組高度約為25mm,其從约 處理四個元件堆疊高度。 .因而高度為ί 9刪可容納10個光學元件之模组在印刷線 路板或其他支撐結構上需要四排以及使用大約3 6 9 7平方毫 ! 眾底板空間。在一些較心模組中，這些區域將消耗大約三 j 分之—整體可利用之空間。

I I 由於增加光學裝置之複雜性以及空間限制，在已知體 j 積之光學裝置中裝置需要越來越多光學元件。為了使用可 | 利用空間為更有效率，已發展之許多排列。 圓10及11分別地顯示出本發明多個元件工作箱48第_ 實施例之頂視圖及前視圖。所描繪元件工作箱48固定兩層 圓柱形光學元件10,底層50之七個光學元件10直徑為5, 5mm ，頂層之52六個光學元件直徑為3. 5醒。人們了解有可能改 變元件10之數目，尺寸，以及形狀，與層數目而並不會脫離 .本發明之精神。 在本發明實施例中，工作箱48包含底座54,其使甩螺絲 56固定於印刷線路板或其他支撐結構，假如需要情況下可 使用其他固定技術。底座包含一些細縫58,所選擇深度以 及寬度將使得當圓柱形元件1 〇裝置於細縫58内時，細縫58 | 將保持元件ίο於適當位置，彼此緊鄰以及相互平行。一旦 | 底層50之元件10位於細縫58中，間隔器60放置於底層50元 ( CNS ) ( 210X 297^^ ) ίΟ

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件10頂部以配置上層58之缸件10。在本發明只具有翠層光 孕元件10令，該間隔器60當然為並不需要的。 間隔器60包含一些支架62於上側以及下倒表面上，其 形狀十分類似固定於適當位置之圓柱形光學元件1〇外形= 間隔器60可為機器加工之金屬或由順應材料例如為發泡或 石夕氧樹脂所構成。在底層元件50放入元件模組48底座之細 縫58中，間隔器60再放置於元件50下層頂部上，使得支架02 裝置下層元件50上。上層元件52再放入支架62於間隔器60 上側表面上。 在元件放置完成後，夾條64在放置於上層光學元件52 上以及藉由螺絲66連接至底座54於每一端處。在另外一個 實施例中，夾條64—側能夠使用鉸鏈方式連接至底座54。 如圖10及11所示，夾條64寬度相當地狹窄，其只覆蓋兩層光 學元件50, 52之一端。已經過測定，該相當狹窄夾條64提供 可接受牢固之夾住，同時允許每一光學元件大部份保持為 外露情況。該外露為有用的，例如允許訊息印刷於於每一 元件側邊以保持為可見的。在目前實施例中，夾條64包含 薄的發泡層β隨駐其底側以提供作為光學元件52上層觀 墊5光纖引線由上層及下層5〇, 52之光學元件延伸出元件 工作箱之每一側以作為拼接。能夠使用顯示於圖切及丨^中 几件工作箱之-項可能之才并接排列顯示於圖18中及說明如 下。 q圖1〇及II所顯示之容納13個元件之元件工作箱佔用 2377. 70平方毫米。與先前所說明排式構造比較時，其產生 中:Η奶M INS )鐵祕（21GX?游令）

U (诂先"讀背'"之注意^項再填艿本頁) 袭----- 訂 ；434433 Λ 7

筇省1,319平方毫眾》 . 圆12及13分別顯示出本發明多個元件工作箱4g第二實 把例之頂視1^及卸視圖。在該實抱例令，底座π及覆蓋74 分別地甴鋁及不鏽鋼製造出。底座72具有u型外形，其具有 平坦底部而緊靠在印刷線路板76上3 使用圖12及13所顯示元件工作箱48類似於圖丨〇及丨}所 顯示工作箱。第一層元件78放置於工作箱72底部72。假如 需要的情況，一層黏性聚氨基曱酸乙酯能夠附加至工作箱. 72底部於第一層光學元件放置於其中之前。能夠使用該層 聚氨基甲酸乙酯在上層元件及發泡長條藉由夾條％夾在適 當位置之前避免元件並不想要之移動。再使用順應材料刖 例如為發泡以及黏彈性材料以將各層光學元件彼此分離s 當需要時，順應材料80能夠形成一些形式。在一項實施例 令，使用發泡長條。這些長條被鑄造為含有支架形狀以承 受光學元件10,類似顯示於圖11分隔器元件60中所顯示之 支架。當所有各層光學元件以及發泡長條放置於適當位置 時，使用螺絲84或其他固定器加以連接。 發泡具有一些所需要之特性。其允許材料圍繞著光學 元件10被充份地壓住以作為固定用途。其他優點為適當發 泡村料提供一些磨檫力以有助於固定元件。發泡主耍優點 只要藉由調整發泡數量而能夠增加及減少元件。顯示於圖 12及13所顯示元件工作箱所需要之面積為1869平方毫求， 與先前所說明排構造比較將節省1828平方亳米。 圖14及15顯示出本發明實施例固定襯墊保角元件86， ( CNs ) Λ4.!ί 格（21〇乂297 公犮） ?先問讀背而之注意亨項再填寫本瓦} 裝 .丁 、-Γ· 線 88使)¾來分離各層光學元件於元件工作箱48内。在目前實 鉋例中，固定觀墊保角元件8β, 88由矽氧樹脂或其他任何適 當順應材料製造出，該材料具有高壓力之定型點。第一襯 墊86包含平坦底部表面90，其位於元件工作箱48之底座上 。固定徽墊上侧表面92包含一些整體成形支架94, 96,該形 狀將承受光學元件10。兩個支架94被成形以承受較小直徑 (3. 5·)圓柱形元件，例如為圖3所顯示，以及另外三個支架 96成形為將承受較大直徑（5. 5mm)圓柱形元件lOd。第二襯 塾具有支架於下側表面98以及上側表面1〇〇上。第二襯墊 88下側表面98上支架位置相對於第一概塾86上側表面92上 之支架。 在使用時，第一固定觀塾86放置於元件工作箱48底座 上。光學元件10再放置於承受支架内，以及第二固定襯墊 88放置於第一層50元件頂部上。第二層元件52放置於第二 固定襯墊88頂部上。蓋板或夾條64放置於元件第二層52頂 部上以及以螺絲固定。在該實施例令，一層石夕氧樹腊或其 他順應材料放置於夾條底側以保護光學元件確保光學元件 牢固地固定在適當位置。本發明範圍亦在連接夾條料前提 供第三固定襯墊保角元件（未顯示出）以覆蓋頂層元件诏。 圖14顯示出光學放大器模組1〇2透視圖，其包含本發明 之多個元fr工作相48。光學元件健存在一起於工作箱妨中 ，並使光纖引線14延伸出兩蟑而後量測弓丨線，加以整理以 及拼接在一起，所得到光織迴路再藉由將其捲繞於裝置之 内側軌條部份108而加以安置》

中毕（CNS ) Λ4現格（210X 297公赴） /3 4 34433 A7 B7 Η Π- 説明 115顯示本發明一種方法以固定光學元件於光鐵光學

IT 氣方法t，光學元件裝置於多個元件 ，.·«/ I - 降為串達階 局 在步驟U2中，底座按裝至光纖光學裝置。在步靜 令，第一固定襯墊保角元件裝置於底座内。在步戰^δ V，被裝;£固定襯墊第一元件上側表面上之任何—個光學 凡件在第一製造階段中按置於適當位置。在步驟118中，固 定襯墊第二保角元件放置於固定襯墊第一保角元件頂部上 。在步驟120中，被裝置固定襯墊第二元件上側表面上之任 何一個光學元件在第—製造階段中按置於適當位置。在步 驟122中，夾條連接至底座於固定襯墊保角元件以及光學元 件使其固定於適當位置。在步驟124中，光學元件之光學引 線拼接在一起。在步驟126中，任何所形成光纖迴路中被安 置於光學裝置執條内。在步驟128中，在光學元件加入至元 件工作箱之製造下一階段為重複步驟116至126持續到光學 元件完全地裝置於元件工作箱内。 人們了解上述方法在需要情況下可立即地加以改善以 容納其他底座，間隔器，光纖光學裝置等。人們了解光學元 件層數以及固定襯墊保角元件或間隔器亦能夠加以變化。 當然在需要情況下，所有光學元件能夠在單一步驟中裝置 於元件工作箱内〇 熟知此技術者了解本發明可作出許多變化及改變，但 是其並不脫離本發明精神及範圍内。然而，本發明各種變 化及改變均含蓋於下列申請專利範圍内。 (請先間讀背而之注意事項孙填巧本頁) 線 ：i；：] 〇；：?)八4兄格（2!0乂297公及）

Claims (1)

1. Λ 8 Β8 C8 D8 434433 請專利筑国 固定光學元件之工作箱，其包含： 以逆，其具芬上側表面以承受一組多個光學元件，底座為 域接至光纖光學裝置； ΰ 一個奂條，其可連接至底座於一組多個光學元件上，使得 人I接主底座時，一组多個光學元件籍由磨擦力固定， 一组多個光學元件光纖引線延伸出工作箱對侧外面。 2_依據申請專利範圍第1項之工作箱，其中底座上侧表面包 含一組多個凹槽形狀以承受一組多個光學元件。 3. 依據申請專利範圍第1項之工作箱，其令组多個溝槽固 定光學元件，以及更進一步包含： 間隔器，其具有一個底部表面，其形狀將容納_組多個光 學元件以及頂部表面，其形狀將承受第二組多個光學元件， 使得#夾條連接至底座時，一組多個光學元件，間隔器， 以及第二組光學元件藉由磨擦力固定。 4. 依據申請專利範圍第3項之工作箱，其中間隔器由金屬所 構成。 5，依據申請專利範圍第3項之工作箱，其中間隔器由具有彈 性順服材料所構成。 6. 依據申請專利範圍苐1項之工作箱，其中夾條包含—層具 有彈性順服材料作為與第二組光學元件接觸。 夂！ ：i! 丨 'i -! 7. 依據申請專利範圍第1項之工作箱，其中更進一步包含一 層黏接劑以承受光學元件連接至底座上側表面π 8·依據申請專利範圍第1項之工作箱，其中底座通常為〔型 剖面，其具有底部表面，該表面連接至光學裝置以及一對向 '乂，人:CN’S ) ( 210x297公發） 144 344 3 3

   s s s S Λ B c D 上延伸铜迳壁板以包園著一組多個光學元件， 9. 依茲申請專利範_第3項之工作箱，其中更進—步包含： 固定觀塾第一保烏元件，其包含底座之上側表面，固定襯 塾第一保角元件形狀將承受第一組光學元件； 函疋^委弟二保角元件，其包含底部表面，其形狀將容納 第一組光學元件；固定襯墊第二保角元件形狀將承受第二 組光學元件； Ί吏得*夹條迷接至底座於第二組光學元件上時，固定襯 墊第一保角兀件，以及固定襯墊苐二保角元件，以及第二組 多個光學元件藉由磨擦力固定適當位置。 10. 依據申請專利範圍第9項之工作箱，其中夾條包含一層 具句彈性順服材料，使得當夾條連接至底座時，具有彈性之 順服材料層與第二組光學元件接觸。 依據申請專利範圍第1項之工作箱，其中在底座連接至 光纖元學裝置以及夾條連接底座於一組多個光學元件上後 ，光學7C件之光纖引線延伸出工作箱相對側邊進入光纖光 學組件之軌條内。 12. 依射請專利翻糾項之工，射光纖引線拼接 在一起，產生光纖迴路，其將捲繞於執條週圍。 13, 一種固定光學元件於光纖光學组件中之方法，該方法包 含下列步驟： a) 放置-組多個光學元件⑽座上，其具有上側表面，其 形狀將承受一組多個光學元件； 、 b) 連接夾條至底座於一組多個光學元件上，使得—組多 (诸先閱讀背v's,之注意事項再填寫本莨) .裝- ^iJl^i i --- !J— I- . - —i - —- I- I— I I -- I · 4 34 4 3 3

   個无蜂疋件稭由穴條以及底座之夾住作羯保持為適當位澄 i 4, 一種固定光學元件於光纖光學紐件中之方法，該方法包 含下列步騍： · a) 放置一組多個光學元件於底座上，其具有上側表面，其 形狀將承受多個光學元件； b) 敢置間隔器於於第一組多個光學元件頂部上，該間隔 器具有底部表面，其形狀將容納第一组光學元件以及頂部 辰面，其形狀將承受第二組光學元件； c) 放置第二組光學元件於間隔器頂部表面上； d) 連接夾條至底座，使得第一組光學元件，間隔器，以及 第二組光學元件藉由夾住作用保持為適當位置。 15, 一種固定光學元件於光纖光學組件中之方法，該方法包 含下列步驟： a) 放置固定襯墊第一保角元件於底座上側表面上，該固 定襯墊第一保角元件之上側表面將承受第一纽光學元件； b) 放置第一组光學元件於固定襯墊第一保角元件上側表 面上； c) 放置固定襯墊第二保角元件於第一組光學元件頂部上 ，該固定襯墊第二保角元件底部形狀將容納第一组光學元 件，以及上側表面形狀將承受第二組光學元件； d) 放置第二組光學元件於固定襯墊第二保角元件上側表 面上； e) 連接夾條至底座，使得固定襯墊第一保角元件，第—組 光學元件，固定襯墊第二保角元件，以及第二組光學元件藉 , ,—MiT@ (請先Μ讀背而之注急事項再填踔本頁} - ( CNS ) ( 210X 297/^^： }

   ivn s s s S ABCD 6 1 t：j 作用刀保持為適當位置，以及光學7L件·光鐵引線延 #出工作箱相對端部以作為拼接。 16·依擄申請專利範園第15項之方法，其中在步驟e)之後更 進一步包含下列步驟： ί)接接由光學元件延伸出之光鐵引線； g)安置所形成之光纖迴路。 Π· —種固定光學元件於光纖光學組件中之方法，該方法包 含下列步驟： a) 放置固定襯墊保角元件裝置於底座上側表面，該固定 才親塾保角元件具有上側表面以承受一组多個光學元件： b) 放置至少一個光學元件於固定襯墊保角元件之上側表 面上，其中至少一個光學元件具有光纖引線，其延伸越過工 作箱； c) 連接夾條至底座，使得固定襯塾保角元件以及至少一 個位於固定襯墊保角元件之光學元件被夾住為適當位置； d) 拼接光纖引線； ^ e) 移除夹條； f) 重複步騍b至e以按裝其他光學元件。 (诸先閱讀背而.W注意卒項再填寫本筲 T* ---11 ^m^i - - - 1 - I J—ϋ _ Λ ( CNS 洛（21(^297公;^ )