(57)【要約】【課題】セグメント表示部のメイン表示に変化を付与できる導光板付の複合表示装置の構造を簡単にして安価に提供する。【解決手段】セグメント表示部１０の前側に導光板１８が配置され、この導光板１８は透明の樹脂又はガラス等からなる。セグメント表示部１０の上方、下方には導光板１８の光源となる複数の発光素子１５が配置されている。セグメントＬＥＤ１３と導光板ＬＥＤ１５は何れも１枚の共通の基板に装填されている。基板１６は平板上をなし、その導光板１８と平行に対向する内面に、上記セグメント表示部１０の各表示セグメント１２を、その空間に区画するセグメント構成フレーム１４が固定されている。このようにしてセグメント表示に導光板１８の面状発光を重層する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光素子により特定の形象を表示するメイン表示部と、そのメイン表示部の前側においてそのメイン表示部に対向して配置された透明性を有する面状の導光板と、その導光板を発光させるための光源となる導光板用の発光素子とを備え、
前記メイン表示部用の複数の発光素子と前記導光板用の発光素子とが、同一の基板上に配置され、かつそのメイン表示部用の複数の発光素子が選択的に発光することにより前記特定の形象が表示されるとともに、前記導光板用の発光素子が発光しその光が前記導光板に導かれて該導光板を発光させることにより、前記メイン表示部の特定の形象を示す発光と導光板の全体的な面状の発光との重層された発光表示形態が該導光板の前側から視認されることを特徴とする発光素子式複合表示装置。
【請求項２】
前記基板において導光板用の発光素子が外側に位置し、それより内側に前記メイン表示部用の複数の発送素子が配置され、導光板の端部が前記基板側へ近づくように延長部が形成され、その延長部の端部に対応して前記導光板用の発光素子が前記基板に配置され、その発光素子の光が延長部を介して導光板に導かれ、その導光板を面状に発光させる請求項１に記載の発光素子式複合表示装置。
【請求項３】
複数のセグメントのそれぞれに対応して配置され、複数のセグメントを選択的に発光させることにより数字等の特定の形象を表示するメイン表示部としてのセグメント表示部と、そのセグメント表示部の前側において該セグメント表示部に対向して配置された透明性を有する面状の導光板と、その導光板を発光させるための光源となる導光板用の発光素子とを備え、
前記セグメント表示部の複数のセグメントに対応する複数の発光素子と前記導光板用の発光素子とが、同一の共通の基板上に同じ向きに配置され、かつ前記導光板用の発光素子は、該共通の基板上の互いに対向する端部にそれぞれ位置し、他方、前記セグメント表示部の複数の発光素子は、それら導光板用の発光素子より内側において前記共通の基板上に位置し、さらにその共通の基板と対向する前記導光板の両端部が共通の基板の両端部に向かって近づくように延長部が形成され、その各延長部の端部と前記導光板用の各発光素子とが互いに対応する位置関係にあり、前記セグメント表示部用の複数の発光素子が選択的に発光することによりセグメントの組合せにより特定の形象が表示されるとともに、前記導光板用の発光素子が発光しその光が前記導光板の両側の延長部から導かれて該導光板を発光させることにより、前記セグメント表示部の特定の形象を示す発光と導光板の全体的な面状の発光との重層された発光表示形態が該導光板の前側から視認されることを特徴とする発光素子式複合表示装置。
【請求項４】
前記導光板は、前記共通の基板に対向する平坦な導光板本体部と、その導光板本体部の端部から前記共通の基板に近づくように延びる延長部とを一体的に備え、その延長部は前記導光板本体部に対して湾曲状に滑らかに接続する円弧状湾曲部を有し、前記導光板用の発光素子の光がその延長部における円弧状湾曲部内で方向を変えつつ平坦な前記導光板本体部に導かれ、その導光板本体部を面状に発光させる請求項２又は３に記載の発光素子式複合表示装置。
【請求項５】
前記導光板の互いに対向する両端部から前記延長部が前記共通の基板に近づくように形成され、その延長部の外側から該延長部と前記共通の基板の両端部とを連結して前記導光板と前記共通の基板とを一体化する連結カバーを備える請求項２ないし４のいずれか１項に記載の発光素子式複合表示装置。
【請求項６】
前記メイン表示部を発光させる発光素子と、前記導光板を発光させる発光素子は、いずれも発光ダイオード（ＬＥＤ）であり、それらＬＥＤ素子が前記共通の基板上にそれぞれ同じ向きに装填され、その基板の表面又は裏面に、前記メイン表示部用のＬＥＤ素子のグループに通電する導線部、及び導光板用のＬＥＤ素子のグループに通電する導線部が形成されている請求項１ないし５のいずれか１項に記載の発光素子式複合表示装置。
【請求項７】
前記メイン表示部を発光させる発光素子のグループ、及び前記導光板を発光させる発光素子のグループに対する通電の切替により、メイン表示部のみを発光させるパターンと、そのメイン表示部と前記導光板との双方を重層的に発光させるパターンとの少なくとも２パターンの発光表示が可能である請求項１ないし６のいずれか１項に記載の発光素子式複合表示装置。
【請求項８】
前記導光板の光源側端面は発光源の発光素子に近接し且つその端面は該発光軸に直角とされた請求項３に記載の発光素子式複合表示装置。
【請求項９】
導光板を発光させるための光源となる導光板用の前記発光素子に、発光色の異なる複数の発光素子を使用して、それら複数の発光素子の通電の組合せを制御することにより導光板から発光される発光色を変化できるようにした請求項１ないし項８のいずれか１項に記載の発光素子式複合表示装置。
【請求項１０】
前記導光板の裏面又は表面若しくは該導光板と別体に光を散光させる散乱面が形成された請求項１ないし項９のいずれか１項に記載の発光素子式複合表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、メイン表示部の特定の形象を示す発光と導光板の全体的な面状の発光とを重層する発光素子式複合表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数のセグメント表示部を選択的に発光させて、全体として１つの数字等を表示するセグメント表示装置が知られている。その表示装置では、各セグメントに対応して例えば１個の発光ダイオード（ＬＥＤ）が配置されるように、複数のＬＥＤ素子が基板上に装填されているが、このセグメント発光の制約から表示が単純なものになる。他方、そのようなセグメント表示の前側にさらに透明な導光板を重ねるように対向配置し、この導光板の側方から光を入れる側方ＬＥＤを付加し、そのＬＥＤの光で導光板を所定の色に発光させて上述の数字等のセグメント発光と導光板の面状の発光とを重層し、それにより単純なセグメント表示に装飾的な変化を付与することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この場合は、セグメント表示部の複数のＬＥＤ素子を装填する基板と、これと直角に組み付けられて導光板用の側方ＬＥＤ素子を装填する側方基板とが必要となり、その構造が複雑でかつ組立ても面倒であって、安価に提供することは困難である。
【０００４】
この発明はセグメント表示部のメイン表示に変化を付与できる導光板付きの表示装置の構造を簡単にして、安価に提供することを課題にする。
【０００５】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記課題を解決するために本発明は、複数の発光素子により特定の形象を表示するメイン表示部と、そのメイン表示部の前側においてそのメイン表示部に対向して配置された透明性を有する面状の導光板と、その導光板を発光させるための光源となる導光板用の発光素子とを備え、前記メイン表示部用の複数の発光素子と前記導光板用の発光素子とが、同一の基板上に配置され、かつそのメイン表示部用の複数の発光素子が選択的に発光することにより前記特定の形象が表示されるとともに、前記導光板用の発光素子が発光しその光が前記導光板に導かれて該導光板を発光させることにより、前記メイン表示部の特定の形象を示す発光と導光板の全体的な面状の発光との重層された発光表示形態が該導光板の前側から視認されることを特徴とする。
【０００６】
このように、導光板との複合構造を有しながら、メイン表示部内の発光素子と導光板用の発光素子とが同一の（共通）基板上に配置されるため、側方の基板が不要で構造が簡単となり、かつ同一の基板上にそれら発光素子を共通に装填すればよいから組み付けも容易であって、複合的表示装置を安価に得ることができる。
【０００７】
さらに本発明では、前記基板において導光板用の発光素子が外側に位置し、それより内側に前記メイン表示部用の複数の発光素子が配置され、導光板の端部が前記基板側へ近づくように延長部が形成され、その延長部の端部に対応して前記導光板用の発光素子が前記基板に配置され、その発光素子の光が延長部を介して導光板に導かれるようになっている。
【０００８】
このように前記導光板の両端部が、メイン表示部外側において、その光源となる発光素子に近接するように延長部が形成されているので、導光板用の発光素子がメイン表示部用の発光素子と同じ基板に装着されていても、導光板用の発光素子の光をその延長部から導光板に導き、前記メイン表示部の特定の形象を示す発光と導光板の全体的な面状の発光とを重層して表示することができる。
【０００９】
本発明においてメイン表示部は、複数の発光領域が（各々のセグメント）予め所定の形態に組み合わされたセグメント表示部の他、所謂ドットマトリックスタイプの表示部（画像表示も可能）であってもよい。
【００１０】
セグメント表示方式を前提とする場合、この発明は、前記セグメント表示部の複数のセグメントに対応する複数の発光素子と前記導光板用の発光素子とが、同一の共通の基板上に同じ向きに配置され、かつ前記導光板用の発光素子は、該共通の基板上の互いに対向する端部（両側の端部）にそれぞれ位置し、他方、前記セグメント表示部の複数の発光素子は、それら導光板用の発光素子より内側において前記共通の基板上に位置し、さらにその共通の基板と対向する前記導光板の両端部が共通の基板の両端部に向かって近づくように延長部が形成される。その各延長部の端部と前記導光板用の各発光素子とが互いに対応する位置関係にあり、セグメント表示部と導光板との複合構造により、前記セグメント表示部用の複数の発光素子が選択的に発光することによりセグメントの組合せにより特定の形象が表示されるとともに、前記導光板用の発光素子が発光しその光が前記導光板の両側の延長部から導かれて該導光板を発光させることにより、前記セグメント表示部の特定の形象を示す発光と導光板の全体的な面状の発光との重層された発光表示形態が該導光板の前側から視認される。このセグメント表示部の特定の形象（通常は数字等）の発光に、導光板用の発光が重なることで、特定のセグメント表示に、周辺に拡がる発光が加わって装飾的効果が高まる。
【００１１】
さらに本発明では、前記導光板は、前記共通の基板に対向する平坦な導光板の本体部と、その導光板本体部の端部から前記共通の基板に近づくように延びる延長部とを一体的に備え、その延長部は前記導光板本体部に対して湾曲状に滑らかに接続する円弧状湾曲部を有した形状になっている。
【００１２】
このような円弧状湾曲部を有する形状になっているので、導光板に取り入れられた発光出力は前記湾曲部により、導光板に取り入れられた光をその円弧状湾曲部に沿って屈曲させながら進行方向を変えさせつつ、平坦な本体部に導くことができる。このため発光素子で生じた光が効率よく導光板へ導かれ、メイン表示部の発光に重層することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の発光素子式複合表示装置（以下、単に複合表示装置という）の実施形態を説明する。
【００１４】
まず、図１は本発明の複合表示装置をその上面（連結カバーの上部を開切したもの）から見た正面図である。この図において、メイン表示部としてセグメント表示部１０があり、このセグメント表示部１０は７個の断片状の表示セグメント１２が８字状形に組み合わされ、０〜９の１０種類の数字を表示可能とするものである。各表示セグメント１２には１ずつ発光素子１３が配置され、これらの発光素子１３は発光ダイオードからなり、以後これをセグメント発光素子又はセグメントＬＥＤという。
【００１５】
このセグメント表示部１０の前側に導光板１８（図２〜図４）が配置され、この導光板１８は透明の樹脂（アクリル樹脂等）又はガラス等からなる。セグメント表示部１０の両側（上方、下方）には導光板１８の光源となる複数の発光素子１５（この発光素子は発光ダイオードで構成され、以後、導光板発光素子または導光板ＬＥＤという）が配置されている。上述のセグメントＬＥＤ１３と導光板ＬＥＤ１５は何れも１枚の共通の基板１６に装填されている。基板１６は平板状をなし、その導光板１８と平行に対向する内面に、各表示セグメント１２をその空間に区画するセグメント構成フレーム１４（以下リフレクタという）が固定されている。リフレクタ１４は内部が中空とされた例えば樹脂を基材として、各表示セグメント１２に対応する側面は反射面として働く。
【００１６】
このリフレクタ１４の間に形成される各表示セグメント１２の底面において、セグメントＬＥＤ１３が基板１６に装着されている。また導光板ＬＥＤ１５はそのリフレクタ１４の外側において同一の基板１６にセグメントＬＥＤ１５と同じ向きに（両ＬＥＤの光軸が平行に）装着されている。
【００１７】
導光板１８は基板１６に平行に対向する本体部２０と、その両端側において基板１６側へ近づくように突出する延長部２１とを備えている。各延長部２１は、導光板１８の本体部２０と交差、特にほぼ直角になるように基板１６側に延び、その各先端２３が基板１６に近接して対向し、その先端面２３は基板１６と平行（導光板ＬＥＤ１５の光軸と直角）になっている。
【００１８】
このように導光板１８は平板を両端において直角状に折り曲げた形態を有し、図１及び２に示すように、導光板１８の延長部２１はセグメント表示部１０の上下方向に直線状に延び、この延長部２１の先端面２３の長手方向に沿って、上述の複数の導光板ＬＥＤ１５が所定の間隔をおいて一直線上に配列されている。これらの導光板ＬＥＤ１５と延長部２１の先端面２３とはごく近接するか又は接している。
【００１９】
導光板用ＬＥＤ１５で発光した光はその先端面２３から延長部２１内に入り、さらにほぼ９０度方向変換して導光板１８の本体部２０へ導かれる。導光板１８において延長部２１と本体部２０との接続部分には円弧状湾曲部２２が形成され、延長部２１に入った光がその湾曲部２２に沿って屈曲させられつつ（反射して）進行方向を変えて前述の本体部２０へ導かれ、その平板状の本体部２０を面状発光させる。
【００２０】
前述の先端面２３と導光板ＬＥＤ１５との位置関係を図５に示す。導光板ＬＥＤ１５と延長部２１の先端面２３が基板１６と略平行になって平面に沿って形成され、この平面に対して複数の導光板ＬＥＤ１５がごく近接して対向している。さらに、この導光板ＬＥＤ１５の光軸とその先端面２３が直交して、かつ該先端面２３が導光板ＬＥＤ１５にごく近接するようにしているので、導光板ＬＥＤ１５の発光は導光板１８の延長部に効率的に取り込まれる。なお、図６に示すように、導光板１８の延長部２１の先端面２３において、複数の導光板ＬＥＤ１５に対向した部分に、切込み、あるいは窪みを設けて、その導光板ＬＥＤ１５を延長部２１に密接収容するようにしてもよい。
【００２１】
図２に戻り、導光板１８、共通基板１６と連結カバー２４等の関係について説明する。導光板１８がリフレクタ１４の端面（セグメントフレームの頂部）に覆い被さって浅い嵌合をなす。導光板１８にはそのリフレクタ１４と浅く嵌り合う凹部２６（図４も参照）が形成されている。さらに連結カバー２４が延長部２１の外側に被さるように設けられている。連結カバー２４は不透明の樹脂で形成され、導光板ＬＥＤ１５から導かれる光が側方に洩れることを防止する。この連結カバー２４は導光板１８の延長部２１に対応する外側面に被せられ、特に円弧状の湾曲部２２に外側から係合する湾曲部を備え、導光板１８を基板１６側に押し付けるようにして、導光板１８を基板１６に連結してそれらを一体化する。連結カバー２４の先端には弾性変形可能な係止爪２５が形成され、基板１６の外縁側に強制的に係合することにより、セグメント表示部１０（セグメントＬＥＤ１３）及び導光板ＬＥＤ１５を一体に装填している基板１６と、導光板１８が一体的なものとなる。
【００２２】
この連結カバー２４の上記係止爪２５とは反対側の端部には保護プレート１９を固定・保持するプレート保持部２７が形成されている。保護プレート１９は導光板１８の平坦な本体部２０に密着して、導光板１８の表面を保護するもので、その外縁が上述のプレート保持部２７に嵌め込まれて連結カバー２４に固定されている。この保護プレート１９は導光板１８の表面にキズがつくことを防止するために、例えば導光板１８より固い又は同程度の透明な樹脂、例えばポリカーボネート等から構成されている。
【００２３】
この導光板１８（本体部２０）の裏面（基板１６側の面）には、導光板１８から面状に発光する光を散乱させるために、微小な凹凸等の散乱面２８が形成されていて、導光板１８による面状の発光がより広角度に放射されるようになっている。この散乱面２８は、例えば、図７に示すように導光板１８の裏面のほぼ全体にわたって、ショット等の細粒を衝突させて、微細な凹凸を有する散乱面２８とする。その作用としては、図８に示すように、導光板ＬＥＤ１５から導かれた光が導光板１８の裏面に形成された散乱面２８で拡散することにより、散乱光１５ａ’、１５ｂ’として導光板１８の前方へ投光され、導光板１８がより均一に面状発光する。また、セグメントＬＥＤ１３からの光は、この散乱面２８の散乱作用で（リフレクタ１４の反射作用と相乗して）散乱光１３ａとなり、導光板１８を経て前方へ投光される。これにより、各々のセグメントがより均一に全体的に発光するように見える。
【００２４】
なお、上記散乱面２８を導光板１８の表面に設けることもできるが、導光板１８の裏面に散乱面２８を形成した方が、セグメントＬＥＤ１３の発光によるセグメント全体の形状を、より鮮明に（外縁をよりシャープに）表示できる傾向がある。
【００２５】
図１０は上述の複合表示装置１１のセグメントＬＥＤ１３（この例では７個）と導光板ＬＥＤ１５（この例では導光板１８の両側に６個ずつ計１２個）への通電回路を示し、図９はその電圧印加の共通端子Ｐ１，Ｐ９と７個のセグメントＬＥＤ１３への通電端子Ｐ２〜Ｐ８、及び都合１２個のセグメントＬＥＤ１５への通電端子Ｐ１０〜Ｐ１５を示している。導光板１８の両サイドに一定数（この例では６個ずつ）配置された導光板ＬＥＤ１５は、その両サイドで共通の接続端子となっている。
【００２６】
接続端子（接続ピン）Ｐ９〜Ｐ１５（７極）と接続端子（接続ピン）Ｐ１〜Ｐ８（８極）とは、基板１６の両端に沿って互いに平行に２列の線状配列にて装着されている。各接続ピンと各発光素子１３，１５の電気的結線は図１０に示されるように、Ｐ１及びＰ９の接続ピンには＋電圧電源が共通供給できるように全ての発光素子１３，１５のアノードに結線され、さらに接続ピンＰ２〜Ｐ８には、７つの各表示セグメント１３に対応したセグメントＬＥＤ１３の、各カソードが接続されて表示制御装部２９の各出力端子に接続される。接続ピンＰ１０〜Ｐ１５には、導光板ＬＥＤ１５（導光板１８の両サイドの互いに対応するもの同士が２個１組で直列に接続）の、カソードが接続されて同様に表示制御部２９の出力端子に導かれる。
【００２７】
図１１に示す接続構成において、複数（７個）のセグメントＬＥＤ１３に対し表示制御部２９から選択的に電圧を印加することにより、特定の形象として例えば所定の数字がセグメント表示される。つまり、よく知られているようにセグメントＬＥＤ１３が発光したセグメントのみが発光し、この発光形態が導光板１８を経て外部へ照射される。例えば個々のセグメントＬＥＤ１３が赤色系であれば赤色系で数字等が表示される。また表示制御部２９から一斉に電圧が印加されることにより、導光板１８の両サイドの延長部２１から、導光板ＬＥＤ１５の発光による光が導光板１８へ導かれて、その本体部２０を面状発光させることにより、上述のセグメント表示による数字等の上に重層されて、それより広い面で光が重ねて照射される。
【００２８】
セグメントＬＥＤ１３が例えば赤色系であれば、導光板ＬＥＤ１５も赤色系の同系又は類似系とさせ、鮮明なセグメント表示の周りに背景的に面状の発光形態、例えば赤色系の数字表示の回りに、それより薄い赤色系の背景ないし、周辺照明表示がなされる。この場合、図１１において導光板ＬＥＤ１５（Ｐ１０〜Ｐ１５）のグループの内、例えば接続端子Ｐ１０〜Ｐ１５まで時間的に少しずつずらして通電し、又は端子Ｐ１５〜Ｐ１０に従って相前後して順番に通電を止めるといった時間差通電（発光）を表示制御部に２９に行なわせることにより、導光板１８の発光形態を、導光板ＬＥＤ１５の配列方向に経時的に変化させること（例えばネオンサインのように発光表示してそれに対応する面状光をセグメント発光に重層すること）もできる。
【００２９】
以上は導光板ＬＥＤ１５がすべて同色の場合を想定したが、導光板ＬＥＤ１５の一方の側のＬＥＤと他方の側のそれとを、色を変えることにより、その色ごとに異なるＬＥＤのグループを選択的に切り替えて通電発光させることにより、導光板１８の面状発光の色の設定を変えること、又は経時的に切り替えること（例えば同系異色間での変更、切換えなど）もできる。さらには、その発光色の変化ならびに経時的切換えを傾斜的にあるいは段階的に行なってもよい。
【００３０】
さらに、導光板ＬＥＤ１５を各種色彩を生成するＲＧＢ（色の３原）の混色とし、ＲＧＢの各ＬＥＤ（所定数ずつの）が光を発光するＬＥＤの複合配置として、かつこのＲＧＢの導光板ＬＥＤ１５を選択的に発光させることにより、様々な色の面状発光を導光板１８で生じさせるようにすることもできる。
【００３１】
またセグメントＬＥＤ１３においても各セグメントのＬＥＤを発光色の異なるものとしてもよい。さらに、本発明はセグメントではなく、それに代えて、所謂ドットマトリックス方式のメイン表示部とし、これに導光板１８による面状発光を重ねてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る発光素子式複合表示装置の一実施例の正面図。
【図２】その側面断面図。
【図３】導光板の一例を示す正面図。
【図４】その導光板の断面図。
【図５】導光板の延長部の先端と導光板ＬＥＤとの配置関係を示す図。
【図６】図５の変形例を示す図。
【図７】導光板に形成された散乱面の範囲を示す裏面図。
【図８】導光板の散乱面の作用説明図。
【図９】基板の端子の配列形態の一例を示す図。
【図１０】図９に対応した発光ダイオードの接続例を示す図。
【図１１】本発明の複合表示装置を含む電気的な接続形態の一例を示す回路図。
【符号の説明】
１０  セグメント表示部（メイン表示部）
１１  複合表示装置
１２  表示セグメント
１３  セグメント発光素子（セグメントＬＥＤ、セグメント用発光素子）
１４  リフレクタ
１５  導光板発光素子（導光板ＬＥＤ、導光板用発光素子）
１６  基板
１７  接続ピン
１８  導光板
１９  保護プレート
２０  導光板の本体部
２１  導光板の延長部
２２  導光板の円弧状湾曲部
２３  延長部の先端面
２４  連結カバー
２５  連結カバーの係止爪
２６  凹部
２７  プレート保持部
２８  散乱面
２９  表示制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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