CN107111220B - 投射型显示装置及其温度控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种投射型显示装置及其温度控制方法，能够轻松地进行光源单元的冷却和光调制元件的冷却以及加热。HUD具备：光源单元(57)；光调制元件(54)，调制从光源单元(57)射出的光；投射部，将调制的光投射到投射面；导风路(61)及(62)，将从汽车(100)的空调装置(9)送出的风W引导至光源单元(57)；导风路(61)，将风(W)引导至光调制元件(54)；风门(63)，用于进行导风路(61)及(62)的阻断和开放；以及***控制部(64)，由风门(63)选择性地进行阻断导风路(61)及(62)的控制和开放导风路(61)及(62)的控制。

Description

投射型显示装置及其温度控制方法
技术领域
本发明涉及一种投射型显示装置及其温度控制方法。
背景技术
已知有将汽车的前挡风玻璃或配置于前挡风玻璃的前方附近的组合器用作屏幕，将投射光投射到该屏幕来显示图像的汽车用HUD(平视显示器)装置(例如，参照专利文献1至3)。根据该HUD，用户能够将利用从HUD投射的投射光显示于前挡风玻璃等的图像与位于该前挡风玻璃等的背面的本车辆前方的景象重叠来辨识。
专利文献1中记载的HUD是通过使作为光调制元件的DMD(数字微镜器件)暴露于吸入外气的外气孔来将DMD的热排出至外部的结构。根据该结构，由于不使用冷却DMD的风扇等而能够冷却DMD，因此能够降低HUD的工作噪声。
专利文献2中记载的HUD在低温环境下，能够通过加热作为光调制元件的液晶显示装置的背光源来进行稳定动作。
专利文献3中记载的HUD的结构如下：在用于从汽车的车内向空调设备吸入空气的空调用导管与光源单元之间设置有散热通路，在散热路与空调用导管的连接部分设置有能够开闭的风门。在启动光源单元时，通过打开该风门来冷却光源单元，防止因热导致光源单元故障。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-153578号公报
专利文献2：日本特开平10-133177号公报
专利文献3：日本特开2004-189112号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
关于搭载于HUD的光调制元件，在低温环境下需要加热，在高温环境下需要冷却。这是因为，如果不这样，则无法维持光调制元件的最佳驱动。并且，关于HUD的光源单元，无论环境温度如何，都需要散热。这是因为，如果不这样，则或光源单元发生故障，或根据光源单元中所包含的光源的种类发生发光量下降等而导致显示图像质量下降。
专利文献1中记载的HUD虽然能够冷却光调制元件，但是无法加热光调制元件，因此在低温环境下，HUD的启动时间会延迟。
专利文献2中记载的HUD虽然能够加热光调制元件，但是未设想冷却光调制元件的情况，因此在高温环境下，有可能导致光调制元件发生故障。
专利文献3中记载的HUD虽然能够冷却光源单元，但是无法冷却或加热光调制元件。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供能够轻松地进行光源单元的冷却和光调制元件的冷却以及加热的投射型显示装置及其温度控制方法。
用于解决技术课题的手段
本发明的投射型显示装置具备：光源单元；光调制元件，其调制从上述光源单元射出的光；投射部，其将上述调制的光投射到投射面；第一导风路，其将从汽车的空调装置送出的风引导至上述光源单元；第二导风路，其将从上述空调装置送出的风引导至上述光调制元件；第一可动部件，其设置于上述第一导风路上，用于进行上述第一导风路的阻断和开放；以及第一可动部件控制部，其进行第一控制和第二控制，上述第一控制将上述第一可动部件控制成阻断上述第一导风路的状态，上述第二控制将上述第一可动部件控制成开放上述第一导风路的状态。
在本发明的投射型显示装置的温度控制方法中，上述投射型显示装置具有：光源单元；光调制元件，其调制从上述光源单元射出的光；投射部，其将上述调制的光投射到投射面；第一导风路，其将从汽车的空调装置送出的风引导至上述光源单元；第二导风路，其将从上述空调装置送出的风引导至上述光调制元件；以及第一可动部件，其设置于上述第一导风路上，用于进行上述第一导风路的阻断和开放，上述投射型显示装置的温度控制方法具备第一可动部件控制步骤，上述第一可动部件控制步骤进行第一控制和第二控制，上述第一控制将上述第一可动部件控制成阻断上述第一导风路的状态，上述第二控制将上述第一可动部件控制成开放上述第一导风路的状态。
发明效果
根据本发明，能够提供能够轻松地进行光源单元的冷却和投射部的冷却以及加热的投射型显示装置及其温度控制方法。
附图说明
图1是表示作为本发明的投射型显示装置的一实施方式的HUD的结构的图。
图2是表示图1所示的主体单元4的详细结构的图。
图3是用于说明***控制部64的动作的流程图。
图4是表示图2所示的主体单元4的第一变形例的图。
图5是用于说明图4所示的变形例中的***控制部64的动作的流程图。
图6是表示图2所示的主体单元4的第二变形例的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是表示作为本发明的投射型显示装置的一实施方式的HUD的结构的图。
图1所示的HUD具备：内置于汽车100的仪表盘3的主体单元4；以及粘贴于汽车100的前挡风玻璃1内表面的组合器2。
主体单元4具备：显示单元5；反射从显示单元5射出的与图像信息相应的光的反射镜6；以及用于使由反射镜6反射的光向外部射出的开口部7。
组合器2是从开口部7投射的光被投射的投射面，组合器2反射该光。汽车100的驾驶员8能够通过观察由组合器2反射的光来辨识与驾驶相关的信息。并且，组合器2具有反射从开口部7投射的光的同时，透射来自前挡风玻璃1的外部(外界)的光的功能。因此，驾驶员8能够将前挡风玻璃1外的外界的景象与基于从开口部7投射的光的图像重叠来辨识。
空调装置9设置于仪表盘3的内部，按照经由未图示的汽车100的操作部设定的模式向主体单元4以及汽车100内送风。
空调装置9能够设定制冷模式和制热模式，在设定为制冷模式的情况下，送出冷风，在设定为制热模式的情况下，送出暖风。
图2是表示图1所示的主体单元4的详细结构的图。在图2中，省略关于反射镜6和开口部7的图示。
主体单元4具备：包含光源单元57和投射单元58的显示单元5；将从空调装置9送出的风W引导至投射单元58的导风路61；将从空调装置9送出的风W与导风路61一起引导至光源单元57的导风路62；设置于导风路61与导风路62之间的风门63；以及统一控制整体的***控制部64。
导风路61以及导风路62构成第一导风路。导风路61构成第二导风路。
光源单元57具备：光源控制部50；射出红色光(以下，称作R光)的作为红色光源的R光源51r；射出绿色光(以下，称作G光)的作为绿色光源的G光源51g；射出蓝色光(以下，称作B光)的作为蓝色光源的B光源51b；分色棱镜53；设置在R光源51r与分色棱镜53之间的准直透镜52r；设置在G光源51g与分色棱镜53之间的准直透镜52g；以及设置在B光源51b与分色棱镜53之间的准直透镜52b。
分色棱镜53是用于将分别从R光源51r、G光源51g以及B光源51b射出的光引导至同一光路的光学部件。作为具有这种功能的光学部件，并不限定于分色棱镜。例如，也可以使用交叉分色镜。
分色棱镜53使通过准直透镜52r准直的R光透射而射出至后述光调制元件54。并且，分色棱镜53使通过准直透镜52g准直的G光反射而射出至光调制元件54。并且，分色棱镜53使通过准直透镜52b准直的B光反射而射出至光调制元件54。
R光源51r、G光源51g以及B光源51b分别使用激光以及LED(Light EmittingDiode)等发光元件。在本实施方式中，以包含R光源51r、G光源51g以及B光源51b这三个光源的HUD为例，但是光源的数量也可以是两个或四个以上。
光源控制部50将R光源51r、G光源51g以及B光源51b各自的发光量设定为预先确定的发光量模式，进行使R光源51r、G光源51g以及B光源51b以该发光量模式依次射出光的控制。
投射单元58具备光调制元件54、驱动部55以及投射光学***56。
光调制元件54调制从光源单元57射出的光，并将与图像信息相应的光(红色图像光、蓝色图像光以及绿色图像光)射出至投射光学***56。光调制元件54通过驱动部55驱动。
作为光调制元件54，例如能够使用LCOS(Liquid crystal on silicon)、DMD(Digital Mirror Device)、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)元件以及液晶显示元件等。
投射光学***56是用于将从光调制元件54射出的与图像信息相应的光投射到反射镜6的光学***。投射光学***56和反射镜6作为将由光调制元件54调制的光投射到作为投射面的组合器2的投射部发挥功能。
风门63是用于进行第一导风路的阻断和开放的第一可动部件，设置于由导风路61以及导风路62构成的第一导风路上。风门63由设置于导风路61与导风路62之间的机械风门构成。
“导风路被阻断的状态”是指风无法贯穿导风路内部的状态。“导风路被开放的状态”是指风能够贯穿导风路内部的状态。
***控制部64控制光源控制部50和驱动部55，并且控制风门63的开闭。
***控制部64进行第一控制和第二控制，该第一控制将风门63控制成阻断由导风路61以及导风路62构成的第一导风路的状态，该第二控制将风门63控制成开放由导风路61以及导风路62构成的第一导风路的状态。
***控制部64检测空调装置9的模式是制冷模式和制热模式中的哪一个模式，根据检测到的模式进行第一控制和第二控制中的一个。
***控制部64在检测到空调装置9是制冷模式的状态下，进行第二控制(第一导风路的开放)，在检测到空调装置9是制热模式的状态下，进行第一控制(第一导风路的阻断)。
***控制部64作为空调模式检测部以及第一可动部件控制部发挥功能。
***控制部64直接从空调装置9获取空调装置9的模式的信息。或者，***控制部64根据通过设置于车内或车外的温度传感器检测的温度信息推断模式。
例如，若汽车100的外部气温或汽车100的车内温度为规定值以上，则***控制部64判断为制冷模式，若汽车100的外部气温或汽车100的车内温度低于规定值，则判断为制热模式。
图3是用于说明***控制部64的动作的流程图。
***控制部64判定空调装置9的模式是否为制冷模式(步骤S1)，若为制冷模式(步骤S1：是)，则进行第二控制(步骤S2)。
若进行第二控制，则打开风门63，从空调装置9送出的冷风穿过导风路61以及导风路62流入光源单元57。并且，从空调装置9送出的冷风穿过导风路61流入投射单元58。因此，投射单元58中所包含的光调制元件54和光源单元57中所包含的各光源被该冷风冷却。
若空调装置9的模式不是制冷模式，而是制热模式(步骤S1：否)，则***控制部64进行第一控制(步骤S3)。
若进行第一控制，则关闭风门63，从空调装置9送出的暖风穿过导风路61只流入投射单元58。即，该暖风被风门63阻断而不到达光源单元57。因此，投射单元58中所包含的光调制元件54被暖风加热，但光源单元57中所包含的各光源不会被该暖风加热。
如以上，根据图1所示的HUD，在如空调装置9设定为制冷模式的高温环境下，打开风门63，进行光源单元57以及投射单元58这两者的冷却。并且，在如空调装置9设定为制热模式的低温环境下，关闭风门63，只进行投射单元58的加热。
因此，在低温环境下，通过加热光调制元件54，能够加快光调制元件54的启动时间。并且，光源单元57不会被加热，能够防止光源的发光量下降。
另一方面，在高温环境下，通过冷却光调制元件54，能够防止光调制元件54发生故障。并且，通过冷却光源单元57，能够防止光源的发光量下降。
如以上，图1所示的HUD能够利用从搭载于汽车100的空调装置9送出的暖风以及冷风进行光调制元件54的冷却以及加热和光源单元57的冷却。由于能够利用只设置风门63和导风路的简单的结构获得效果，因此无需设置HUD专用的加热器或冷却机构而能够实现HUD的低成本化以及小型化。
图4是表示图1所示的主体单元4的详细结构的第一变形例的图。在图4所示的主体单元4新设置有风门65和温度检测部66，除此以外，与图2所示的结构相同。
风门65是用于进行导风路61的阻断和开放的第二可动部件，设置于导风路61上。风门65设置于导风路61与空调装置9的风W的送出口之间。
温度检测部66检测位于投射单元58内的光调制元件54的温度，并将检测出的温度信息通知给***控制部64。温度检测部66由热敏电阻或热电偶等构成。
***控制部64选择性地进行前述的第一控制和第二控制来控制风门63，并且控制风门65。
***控制部64选择性地进行第三控制和第四控制，该第三控制将风门65控制成阻断导风路61的状态，该第四控制将风门65控制成开放导风路61的状态。***控制部64作为第二可动部件控制部发挥功能。
在检测到空调装置9是制热模式的状态下，***控制部64在通过温度检测部66检测的温度为阈值以上时进行第三控制(导风路61的阻断)，在通过温度检测部66检测的温度小于阈值时进行第四控制(导风路61的开放)。
图5是用于说明图4所示的***控制部64的动作的流程图。
***控制部64判定空调装置9的模式是否为制冷模式(步骤S11)，在判定为制冷模式的情况下(步骤S11：是)，进行第二控制和第四控制(步骤S12)。
若进行第二控制和第四控制，则打开风门63和风门65，从空调装置9送出的冷风穿过导风路61以及导风路62流入光源单元57。并且，从空调装置9送出的冷风穿过导风路61流入投射单元58。因此，投射单元58中所包含的光调制元件54和光源单元57中所包含的各光源被该冷风冷却。
***控制部64在判定空调装置9的模式不是制冷模式，而是制热模式的情况下(步骤S11：否)，从温度检测部66获取温度信息(步骤S13)。
***控制部64判定所获取的温度信息是否为阈值以上(步骤S14)。在步骤S14的判定为是时，***控制部64进行第一控制和第三控制(步骤S15)。
若进行第一控制和第三控制，则关闭风门63和风门65，从空调装置9送出的暖风被风门65阻断，该暖风均不流入投射单元58和光源单元57中。因此，投射单元58和光源单元57不会被加热。
在步骤S14的判定为否时，***控制部64进行第一控制和第二控制。
若进行第一控制和第二控制，则关闭风门63，打开风门65。由此，从空调装置9送出的暖风穿过导风路61流入投射单元58。光调制元件54被该暖风加热。由于该暖风被风门63阻断，因此不会流入光源单元57。因此，光源单元57不会被加热。
这样，由于在制热模式的情况下，能够判断为处于低温环境下，因此***控制部64打开风门65，并且关闭风门63。由此，能够使从空调装置9送出的暖风只流入投射单元58，而不流入光源单元57。
其结果，能够通过暖风加热投射单元58来加快光调制元件54的启动时间。并且，能够防止光源单元57被暖风加热，从而能够维持光源的发光量。
并且，***控制部64在制热模式的情况下，通过暖风加热投射单元58，但是在光调制元件54被加热至光调制元件54能够适当地动作的温度(上述的阈值)时，关闭风门65，避免从空调装置9送出的暖风流入投射单元58。由此，防止光调制元件54被加热过度，从而能够防止光调制元件54发生故障。
另外，在图2以及图4的结构中，在制热模式的状态下，关闭风门63。若持续该状态，则暖风持续吹到风门63，因此有可能导致导风路62内的温度上升。作为其结果，有可能导致光源单元57被加热。因此，为了防止风门63的温度上升，优选在风门63安装有散热片等散热部件。
并且，在图4的结构中，在制热模式的状态并且在通过温度检测部66检测的温度为阈值以上的状态下，关闭风门63和风门65。若持续该状态，则暖风持续吹到风门65，因此有可能导致导风路61内的温度上升。作为其结果，有可能导致投射单元58被加热。因此，为了防止风门65的温度上升，优选在风门65安装有散热片等散热部件。
图6是表示图1所示的主体单元4的详细结构的第二变形例的图。图6所示的主体单元4的结构如下：相对于图2的结构，将导风路61改为导风路61A，将导风路62改为导风路62A，在导风路62A上配置有用于进行导风路62A的阻断和开放的风门63。
导风路61A构成将从空调装置9送出的风W引导至光调制元件54的第二导风路。
导风路62A构成将从空调装置9送出的风W引导至光源单元57的第一导风路。
这样，即使设成独立设置导风路61A和导风路62A的结构，也能够获得与图2的结构相同的效果。相对于图6的结构，图2的结构能够缩小用于导风路的空间。
应该认为本次公开的实施方式在所有方面都只是例示，并非具有限制性。本发明的范围由权利要求书表示，而不是上述说明，目的在于包含与权利要求书均等的含义及范围内的所有变更。
如以上说明，在本说明书中公开了以下事项。
所公开的投射型显示装置具备：光源单元；光调制元件，其调制从上述光源单元射出的光；投射部，其将上述调制的光投射到投射面；第一导风路，其将从汽车的空调装置送出的风引导至上述光源单元；第二导风路，其将从上述空调装置送出的风引导至上述光调制元件；第一可动部件，其设置于上述第一导风路上，用于进行上述第一导风路的阻断和开放；以及第一可动部件控制部，其进行第一控制和第二控制，上述第一控制将上述第一可动部件控制成阻断上述第一导风路的状态，上述第二控制将上述第一可动部件控制成开放上述第一导风路的状态。
所公开的投射型显示装置还具备空调模式检测部，上述空调模式检测部检测上述空调装置是制冷模式和制热模式中的哪一个模式，上述第一可动部件控制部在通过上述空调模式检测部检测到上述空调装置是制冷模式的状态下进行上述第二控制，在通过上述空调模式检测部检测到上述空调装置是制热模式的状态下进行上述第一控制。
所公开的投射型显示装置具备：第二可动部件，其设置于上述第二导风路上，用于进行上述第二导风路的阻断和开放；温度检测部，其检测上述光调制元件的温度；以及第二可动部件控制部，其进行第三控制和第四控制，上述第三控制将上述第二可动部件控制成阻断上述第二导风路的状态，上述第四控制将上述第二可动部件控制成开放上述第二导风路的状态，在通过上述空调模式检测部检测到上述空调装置是制热模式的状态下，上述第二可动部件控制部在通过上述温度检测部检测的温度为阈值以上时进行上述第三控制，在上述温度小于上述阈值时进行上述第四控制。
在所公开的投射型显示装置中，在上述第二可动部件安装有散热部件。
在所公开的投射型显示装置中，在上述第一可动部件安装有散热部件。
在所公开的投射型显示装置的温度控制方法中，上述投射型显示装置具备：光源单元；光调制元件，其调制从上述光源单元射出的光；投射部，其将上述调制的光投射到投射面；第一导风路，其将从汽车的空调装置送出的风引导至上述光源单元；第二导风路，其将从上述空调装置送出的风引导至上述光调制元件；以及第一可动部件，其设置于上述第一导风路上，用于进行上述第一导风路的阻断和开放，上述投射型显示装置的温度控制方法具备第一可动部件控制步骤，上述第一可动部件控制步骤进行第一控制和第二控制，上述第一控制将上述第一可动部件控制成阻断上述第一导风路的状态，上述第二控制将上述第一可动部件控制成开放上述第一导风路的状态。
所公开的投射型显示装置的温度控制方法还具备空调模式检测步骤，上述空调模式检测步骤检测上述空调装置是制冷模式和制热模式中的哪一个模式，在上述第一可动部件控制步骤中，在通过上述空调模式检测步骤检测到上述空调装置是制冷模式的状态下，进行上述第二控制，在通过上述空调模式检测步骤检测到上述空调装置是制热模式的状态下，进行上述第一控制。
在所公开的投射型显示装置的温度控制方法中，上述投射型显示装置还具备第二可动部件，上述第二可动部件设置于上述第二导风路上，用于进行上述第二导风路的阻断和开放，上述投射型显示装置的温度控制方法还具备：温度检测步骤，检测上述光调制元件的温度；以及第二可动部件控制步骤，进行第三控制和第四控制，上述第三控制将上述第二可动部件控制成阻断上述第二导风路的状态，上述第四控制将上述第二可动部件控制成开放上述第二导风路的状态，在上述第二可动部件控制步骤中，在通过上述空调模式检测步骤检测到上述空调装置是制热模式的状态下，通过上述温度检测步骤检测的温度为阈值以上时进行上述第三控制，在上述温度小于上述阈值时进行上述第四控制。
在所公开的投射型显示装置的温度控制方法中，在上述第二可动部件安装有散热部件。
在所公开的投射型显示装置的温度控制方法中，在上述第一可动部件安装有散热部件。
产业上的可利用性
本发明尤其适用于车载用的HUD，便利性高且有效。
符号说明
100-汽车，2-组合器，6-反射镜，9-空调装置，50-光源控制部，51r-R光源，51g-G光源，51b-B光源，54-光调制元件，56-投射光学***，61、62、61A、62A-导风路，63、65-风门，64-***控制部。

Claims (6)

1.一种投射型显示装置，其具备：
光源单元；
光调制元件，其调制从所述光源单元射出的光；
投射部，其将所述调制的光投射到投射面；
第一导风路，其将从汽车的空调装置送出的风引导至所述光源单元；以及
第一可动部件，其设置于所述第一导风路上，用于进行所述第一导风路的阻断和开放，其特征在于，上述投射型显示装置还具备：
第二导风路，其将从所述空调装置送出的风引导至所述光调制元件；
第一可动部件控制部，其进行第一控制和第二控制，所述第一控制将所述第一可动部件控制成阻断所述第一导风路的状态，所述第二控制将所述第一可动部件控制成开放所述第一导风路的状态；
空调模式检测部，检测所述空调装置是制冷模式和制热模式中的哪一个模式；
第二可动部件，其设置于所述第二导风路上，用于进行所述第二导风路的阻断和开放；
温度检测部，其检测所述光调制元件的温度；以及
第二可动部件控制部，其进行第三控制和第四控制，所述第三控制将所述第二可动部件控制成阻断所述第二导风路的状态，所述第四控制将所述第二可动部件控制成开放所述第二导风路的状态，
在通过所述空调模式检测部检测到所述空调装置是制冷模式的状态下，所述第一可动部件控制部进行所述第二控制，在通过所述空调模式检测部检测到所述空调装置是制热模式的状态下，所述第一可动部件控制部进行所述第一控制，
在通过所述空调模式检测部检测到所述空调装置是制热模式的状态下，所述第二可动部件控制部在通过所述温度检测部检测的温度为阈值以上时进行所述第三控制，在所述温度小于所述阈值时进行所述第四控制。
2.根据权利要求1所述的投射型显示装置，其中，
在所述第二可动部件安装有散热部件。
3.根据权利要求1或2所述的投射型显示装置，其中，
在所述第一可动部件安装有散热部件。
4.一种投射型显示装置的温度控制方法，所述投射型显示装置具有：光源单元；光调制元件，其调制从所述光源单元射出的光；投射部，其将所述调制的光投射到投射面；第一导风路，其将从汽车的空调装置送出的风引导至所述光源单元；以及第一可动部件，其设置于所述第一导风路上，用于进行所述第一导风路的阻断和开放；其特征在于，
所述投射型显示装置还具备：
第二导风路，其将从所述空调装置送出的风引导至所述光调制元件；以及
第二可动部件，其设置于所述第二导风路上，用于进行所述第二导风路的阻断和开放，
所述投射型显示装置的温度控制方法具备：
第一可动部件控制步骤，进行第一控制和第二控制，所述第一控制将所述第一可动部件控制成阻断所述第一导风路的状态，所述第二控制将所述第一可动部件控制成开放所述第一导风路的状态；
空调模式检测步骤，检测所述空调装置是制冷模式和制热模式中的哪一个模式；
温度检测步骤，检测所述光调制元件的温度；以及
第二可动部件控制步骤，进行第三控制和第四控制，所述第三控制将所述第二可动部件控制成阻断所述第二导风路的状态，所述第四控制将所述第二可动部件控制成开放所述第二导风路的状态，
在所述第一可动部件控制步骤中，在通过所述空调模式检测步骤检测到所述空调装置是制冷模式的状态下，进行所述第二控制，在通过所述空调模式检测步骤检测到所述空调装置是制热模式的状态下，进行所述第一控制，
在所述第二可动部件控制步骤中，在通过所述空调模式检测步骤检测到所述空调装置是制热模式的状态下，在通过所述温度检测步骤检测的温度为阈值以上时进行所述第三控制，在所述温度小于所述阈值时进行所述第四控制。
5.根据权利要求4所述的投射型显示装置的温度控制方法，其中，
在所述第二可动部件安装有散热部件。
6.根据权利要求4或5所述的投射型显示装置的温度控制方法，其中，
在所述第一可动部件安装有散热部件。
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