JP4181691B2 - 車両用灯具 - Google Patents
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- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両用灯具に関するものであり、詳細にはテールランプなど比較的に広い面積を均一な照度で発光させることが要求される車両用灯具において、ＬＥＤランプなど比較的に照射角が狭い光源を採用したときに有効となる構成の灯具の提供を目的とするものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＬＥＤランプ９１を光源とする車両用灯具９０の構成の例を示すものが図５および図６であり、前記ＬＥＤランプ９１は照射角が４０〜５０°程度と白熱電球と比べて狭いものであるので、所定の面積の発光面９２を均一な照度で発光させるためには、第一の方法としては、図５に示すようにＬＥＤランプ９１の数を増やし、それぞれのＬＥＤランプ９１の照射範囲が発光面９２で重なるようにして発光面９２の全面を発光させる方法が採用されている。
【０００３】
また、第二の方法としては、図６に示すように前記発光面９２がＬＥＤランプ９１の照射角αの範囲内に含まれるものと成るまでＬＥＤランプ９１と発光面９２とに距離を設け、上記した第一の方法に比べて少ない数のＬＥＤランプ９１で全面を発光させる方法が採用される。
【０００４】
尚、第二の方法においては、発光面９２が水平方向に幅広な形状である場合には、前記ＬＥＤランプ９１から照射角αをもって放射される光の垂直方向に向かうものの一部は発光面９２から外れて無効となるので、図７に示すように、前記ＬＥＤランプ９１と発光面９２との間に透明樹脂など高屈折率部材で形成された導光板９３を設け、内面反射を生じさせて発光面９２に導くものとされることもある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記した従来の構成においては、先ず、図５に示したものでは使用するＬＥＤランプ９１の数が増え、特に近来の大型化されたテールランプなどにおいては必要となるＬＥＤランプ９１の数が膨大なものとなり、これにより車両用灯具９０がコストアップする問題点を生じている。
【０００６】
また、図６に示したものでは、確かにＬＥＤランプ９１の必要数は低減できるものとはなるが、灯具の奥行が深いものとなり、車両への取付けを図るときには、例えば自動車のトランクの体積を減ずるなどの問題を生じて、採用に現実性のある灯具とは成り得ないものとなる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記した従来の課題を解決するための具体的な手段として、双曲線における横軸を略光軸とし、双曲線の一方の焦点に配置される光源と、他方の焦点に近い側の双曲線を前記横軸で回転させた回転双曲面の前記光源に対峙する側を反射面とする双曲面反射鏡と、前記他方の焦点を焦点とし前記双曲面反射鏡とは反射面を対峙する放物面反射鏡とから成ることを特徴とする車両用灯具を提供することで課題を解決するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明を図に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。図１に符号１で示すものは本発明に係る車両用灯具であり、この車両用灯具１は白熱電球などに比べて照射角が狭いＬＥＤランプ２を光源として採用するものである点は従来例のものと同様である。
【０００９】
ここで、本発明においては、前記車両用灯具１を上記したＬＥＤランプ２と、双曲面反射鏡３と、放物面反射鏡４とで構成するものであり、この実施形態においては、前記双曲面反射鏡３は双曲線における横軸Ｘを回転軸とする回転双曲面であり、前記放物面反射鏡４は同じ横軸Ｘを回転軸とする回転放物面であり、前記車両用灯具１の光軸も横軸Ｘで有るとして説明を行う。
【００１０】
前記双曲面反射鏡３の設定に当たっては、先ず基本とする双曲線の設定を行い、その双曲線の２つの焦点の何れか一方（以下の説明においては、ＬＥＤランプ２が設置された側を第一焦点ｆ１と称し、置かれない側を第二焦点ｆ２と称する）に光源であるＬＥＤランプ２の設置を行う。このときには、前記ＬＥＤランプ２の光軸は双曲線の横軸と一致させ、且つ、発光方向が双曲線側に向かうものとしておく。
【００１１】
このようにすると、ＬＥＤランプ２からの光の照射方向には２本の双曲線が存在するものとなるが、本発明では、第二焦点ｆ２に近い側の双曲線を選択し、この双曲線を横軸Ｘで回転させた回転双曲面を双曲面反射鏡３とするものである。尚、前記双曲面反射鏡３においては、前記ＬＥＤランプ２と対峙する側の面に反射処理が行われ反射面とされているものである。
【００１２】
上記の構成としたときの双曲面反射鏡３の特性について述べると、図２に示すように、この双曲面反射鏡３は第一焦点ｆ１に設置されているＬＥＤランプ２からの光を、第二焦点ｆ２に光源が存在するときと同じ方向性を有するものとして反射する。しかも、前記双曲面反射鏡３はＬＥＤランプ２に向かう凸面であるので、ＬＥＤランプ２から放射されたとき以上に放射角が拡がる状態で反射が行われるものとなる。
【００１３】
そして、前記放物面反射鏡４は前記第二焦点ｆ２を焦点ｆ３とする回転放物面として形成され、前記双曲面反射鏡３と対峙する側の面にアルミニウムの蒸着などによる反射処理が行われて反射面とされている。尚、前記放物面反射鏡４と前記ＬＥＤランプ２とに干渉を生じるときには放物面反射鏡４に光源用開口部４ａが設けられるなどして干渉を回避するものとされている。
【００１４】
本発明により車両用灯具１を上記の構成としたことで、ＬＥＤランプ２からの照射角が狭い光は、ＬＥＤランプ２に向かう凸面である双曲面反射鏡３により照射角が拡げられた状態で反射を行うものとなり、そのときには、ＬＥＤランプ２が第一焦点ｆ１に配置されていることで、反射が行われた後の光は第二焦点ｆ２から放射されるのと同じ特性を有するものとなる。
【００１５】
従って、第二焦点ｆ２を焦点ｆ３とし、回転放物面として形成された放物面反射鏡４においては、前記双曲面反射鏡３からの光を平行光線として発光面であるレンズ５に向かわせるものとなり、即ち、レンズ５の全面を発光させることが、比較的に放射角の狭いＬＥＤランプ２の少ない使用数においても可能とするのである。
【００１６】
尚、説明は作用、効果が顕著であるＬＥＤランプ２を光源とする例で説明したが、例えば幻灯器の光源として用いられているような、反射鏡とコンデンサーレンズとで収束が行われた白熱電球などでも良く、この場合には光束利用率の向上が図れるものとなる。
【００１７】
図３は本発明の別の実施形態であり、前の実施形態のように双曲面反射鏡３と放物面反射鏡４を回転双曲面および回転放物面として形成するときには前方向に放射角を拡げるものとなるので、発光面であるレンズ５が幅Ｗが広く、高さＨが狭い場合には光束利用率が低下するものとなる可能性を生じる。
【００１８】
この実施例は上記の状況に対応するものであり、この実施形態における双曲面反射鏡６は基準となる双曲線を高さ方向に移動した双曲柱面とされ、同様に放物面反射鏡７も基準となる放物線を高さ方向に移動した放物柱面とされている。従って、ＬＥＤランプ２から放射される光は、主に水平方向に放射角を拡げられるものと成り、上記した形状のレンズ５から効率良く光を放射できるものとなるのである。
【００１９】
加えて、この実施形態においては、双曲面反射鏡６と放物面反射鏡７との間を透明樹脂など大気よりも高屈折率の部材で充填し、導光板８としている。尚、実際の成形時には、上記した透明部材の双曲面反射鏡６と放物面反射鏡７とに対応する部分を双曲柱面および放物柱面として形成し、これらの部分にアルミニウムの真空蒸着を行い反射膜６ａ、７ａを形成して双曲面反射鏡６および放物面反射鏡７とすれば良い。
【００２０】
以上の構成としたことで、ＬＥＤランプ２から上下方向に放射された光、あるいは、双曲面反射鏡６で反射した後に導光板８の上面８ａおよび下面８ｂに達したものは、大気と導光板８との境界で屈折率の差による内面反射を行うものとなり、導光板８内を伝導するものとなって、最終的にはレンズ５に入射するものとなり、上記した高さＨが狭い形状のレンズ５においても損失となる光量を減じることができる。
【００２１】
図４は本発明の更に別な実施形態であり、前記した何れの実施形態においても、ＬＥＤランプ２の発光方向正面には双曲面反射鏡３、６が設けられ、レンズ５の面に上記双曲面反射鏡３、６の影を生じて、発光がレンズ５の全面で行われないものとなる可能性を生じるものであった。
【００２２】
ここで、前記双曲面反射鏡３（双曲面反射鏡６においても同様であるので、以下の説明は双曲面反射鏡３で代表させる）における反射の状態を仔細に検討すると、この双曲面反射鏡３には、一旦反射した光を放物面反射鏡４で反射させると再度双曲面反射鏡３に入射してしまう部分が存在することが認められた。
【００２３】
この実施形態では上記した部分に開口部３ａを設けてＬＥＤランプ２からの光を透過させるものであり、前記開口部３ａの近傍には凸レンズ９など拡散手段が設けられ、前記開口部３ａ透過した光を適宜に拡散してレンズ５の面に生じる双曲面反射鏡３の影を解消するものである。尚、このときに前記レンズ５にフレネルカット５ａを施すなどして、凸レンズ９で拡散する光を略平行光線に変換し、放物面反射鏡４からの光と類似する方向性を有するものとすることなども自在である。
【００２４】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明により、双曲線における横軸を略光軸とし、双曲線の一方の焦点に配置される光源と、他方の焦点に近い側の双曲線を前記横軸で回転させた回転双曲面の前記光源に対峙する側を反射面とする双曲面反射鏡と、前記他方の焦点を焦点とし前記双曲面反射鏡とは反射面を対峙する放物面反射鏡とから成る車両用灯具としたことで、第一焦点に置かれたＬＥＤランプなど比較的に放射角が狭い光源からの光を双曲面反射鏡により第二焦点から放射される状態としてより広い放射角に変換するものとなり、これにより、前記第二焦点を焦点とする放物面反射鏡により広い面積のレンズの全面を光輝させることを可能として、ＬＥＤランプの必要数を低減し、この種の車両用灯具のコストダウンに極めて優れた効果を奏するものである。
【００２５】
また、透明樹脂などにより双曲面反射鏡と放物面反射鏡との間を充填し導光板とすることで、一層の光源に対する光束利用率を向上させる優れた効果を奏するものであり、加えて、双曲面反射鏡の所定部分に開口部を設けることで、この双曲面反射鏡により発光面に生じる影も解消し、発光面の輝度の均一性の向上にも優れた効果を奏するものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る車両用灯具の実施形態を要部で示す斜視図である。
【図２】 本発明に係る車両用灯具の作用を示す説明図である。
【図３】 同じく本発明に係る車両用灯具の別の実施形態を要部で示す斜視図である。
【図４】 同じく本発明に係る車両用灯具の更に別の実施形態を要部で示す断面図である。
【図５】 従来例を示す断面図である。
【図６】 別の従来例を示す断面図である。
【図７】 図６のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
１……車両用灯具
２……ＬＥＤランプ
３、６……双曲面反射面
３ａ……開口部
４、７……放物面反射面
４ａ……光源用開口部
５……レンズ
８……導光板
９……凸レンズ
ｆ１、ｆ２……双曲線の焦点
ｆ３……放物線の焦点
Ｘ……双曲線の横軸
【発明の属する技術分野】
本発明は車両用灯具に関するものであり、詳細にはテールランプなど比較的に広い面積を均一な照度で発光させることが要求される車両用灯具において、ＬＥＤランプなど比較的に照射角が狭い光源を採用したときに有効となる構成の灯具の提供を目的とするものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＬＥＤランプ９１を光源とする車両用灯具９０の構成の例を示すものが図５および図６であり、前記ＬＥＤランプ９１は照射角が４０〜５０°程度と白熱電球と比べて狭いものであるので、所定の面積の発光面９２を均一な照度で発光させるためには、第一の方法としては、図５に示すようにＬＥＤランプ９１の数を増やし、それぞれのＬＥＤランプ９１の照射範囲が発光面９２で重なるようにして発光面９２の全面を発光させる方法が採用されている。
【０００３】
また、第二の方法としては、図６に示すように前記発光面９２がＬＥＤランプ９１の照射角αの範囲内に含まれるものと成るまでＬＥＤランプ９１と発光面９２とに距離を設け、上記した第一の方法に比べて少ない数のＬＥＤランプ９１で全面を発光させる方法が採用される。
【０００４】
尚、第二の方法においては、発光面９２が水平方向に幅広な形状である場合には、前記ＬＥＤランプ９１から照射角αをもって放射される光の垂直方向に向かうものの一部は発光面９２から外れて無効となるので、図７に示すように、前記ＬＥＤランプ９１と発光面９２との間に透明樹脂など高屈折率部材で形成された導光板９３を設け、内面反射を生じさせて発光面９２に導くものとされることもある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記した従来の構成においては、先ず、図５に示したものでは使用するＬＥＤランプ９１の数が増え、特に近来の大型化されたテールランプなどにおいては必要となるＬＥＤランプ９１の数が膨大なものとなり、これにより車両用灯具９０がコストアップする問題点を生じている。
【０００６】
また、図６に示したものでは、確かにＬＥＤランプ９１の必要数は低減できるものとはなるが、灯具の奥行が深いものとなり、車両への取付けを図るときには、例えば自動車のトランクの体積を減ずるなどの問題を生じて、採用に現実性のある灯具とは成り得ないものとなる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記した従来の課題を解決するための具体的な手段として、双曲線における横軸を略光軸とし、双曲線の一方の焦点に配置される光源と、他方の焦点に近い側の双曲線を前記横軸で回転させた回転双曲面の前記光源に対峙する側を反射面とする双曲面反射鏡と、前記他方の焦点を焦点とし前記双曲面反射鏡とは反射面を対峙する放物面反射鏡とから成ることを特徴とする車両用灯具を提供することで課題を解決するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明を図に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。図１に符号１で示すものは本発明に係る車両用灯具であり、この車両用灯具１は白熱電球などに比べて照射角が狭いＬＥＤランプ２を光源として採用するものである点は従来例のものと同様である。
【０００９】
ここで、本発明においては、前記車両用灯具１を上記したＬＥＤランプ２と、双曲面反射鏡３と、放物面反射鏡４とで構成するものであり、この実施形態においては、前記双曲面反射鏡３は双曲線における横軸Ｘを回転軸とする回転双曲面であり、前記放物面反射鏡４は同じ横軸Ｘを回転軸とする回転放物面であり、前記車両用灯具１の光軸も横軸Ｘで有るとして説明を行う。
【００１０】
前記双曲面反射鏡３の設定に当たっては、先ず基本とする双曲線の設定を行い、その双曲線の２つの焦点の何れか一方（以下の説明においては、ＬＥＤランプ２が設置された側を第一焦点ｆ１と称し、置かれない側を第二焦点ｆ２と称する）に光源であるＬＥＤランプ２の設置を行う。このときには、前記ＬＥＤランプ２の光軸は双曲線の横軸と一致させ、且つ、発光方向が双曲線側に向かうものとしておく。
【００１１】
このようにすると、ＬＥＤランプ２からの光の照射方向には２本の双曲線が存在するものとなるが、本発明では、第二焦点ｆ２に近い側の双曲線を選択し、この双曲線を横軸Ｘで回転させた回転双曲面を双曲面反射鏡３とするものである。尚、前記双曲面反射鏡３においては、前記ＬＥＤランプ２と対峙する側の面に反射処理が行われ反射面とされているものである。
【００１２】
上記の構成としたときの双曲面反射鏡３の特性について述べると、図２に示すように、この双曲面反射鏡３は第一焦点ｆ１に設置されているＬＥＤランプ２からの光を、第二焦点ｆ２に光源が存在するときと同じ方向性を有するものとして反射する。しかも、前記双曲面反射鏡３はＬＥＤランプ２に向かう凸面であるので、ＬＥＤランプ２から放射されたとき以上に放射角が拡がる状態で反射が行われるものとなる。
【００１３】
そして、前記放物面反射鏡４は前記第二焦点ｆ２を焦点ｆ３とする回転放物面として形成され、前記双曲面反射鏡３と対峙する側の面にアルミニウムの蒸着などによる反射処理が行われて反射面とされている。尚、前記放物面反射鏡４と前記ＬＥＤランプ２とに干渉を生じるときには放物面反射鏡４に光源用開口部４ａが設けられるなどして干渉を回避するものとされている。
【００１４】
本発明により車両用灯具１を上記の構成としたことで、ＬＥＤランプ２からの照射角が狭い光は、ＬＥＤランプ２に向かう凸面である双曲面反射鏡３により照射角が拡げられた状態で反射を行うものとなり、そのときには、ＬＥＤランプ２が第一焦点ｆ１に配置されていることで、反射が行われた後の光は第二焦点ｆ２から放射されるのと同じ特性を有するものとなる。
【００１５】
従って、第二焦点ｆ２を焦点ｆ３とし、回転放物面として形成された放物面反射鏡４においては、前記双曲面反射鏡３からの光を平行光線として発光面であるレンズ５に向かわせるものとなり、即ち、レンズ５の全面を発光させることが、比較的に放射角の狭いＬＥＤランプ２の少ない使用数においても可能とするのである。
【００１６】
尚、説明は作用、効果が顕著であるＬＥＤランプ２を光源とする例で説明したが、例えば幻灯器の光源として用いられているような、反射鏡とコンデンサーレンズとで収束が行われた白熱電球などでも良く、この場合には光束利用率の向上が図れるものとなる。
【００１７】
図３は本発明の別の実施形態であり、前の実施形態のように双曲面反射鏡３と放物面反射鏡４を回転双曲面および回転放物面として形成するときには前方向に放射角を拡げるものとなるので、発光面であるレンズ５が幅Ｗが広く、高さＨが狭い場合には光束利用率が低下するものとなる可能性を生じる。
【００１８】
この実施例は上記の状況に対応するものであり、この実施形態における双曲面反射鏡６は基準となる双曲線を高さ方向に移動した双曲柱面とされ、同様に放物面反射鏡７も基準となる放物線を高さ方向に移動した放物柱面とされている。従って、ＬＥＤランプ２から放射される光は、主に水平方向に放射角を拡げられるものと成り、上記した形状のレンズ５から効率良く光を放射できるものとなるのである。
【００１９】
加えて、この実施形態においては、双曲面反射鏡６と放物面反射鏡７との間を透明樹脂など大気よりも高屈折率の部材で充填し、導光板８としている。尚、実際の成形時には、上記した透明部材の双曲面反射鏡６と放物面反射鏡７とに対応する部分を双曲柱面および放物柱面として形成し、これらの部分にアルミニウムの真空蒸着を行い反射膜６ａ、７ａを形成して双曲面反射鏡６および放物面反射鏡７とすれば良い。
【００２０】
以上の構成としたことで、ＬＥＤランプ２から上下方向に放射された光、あるいは、双曲面反射鏡６で反射した後に導光板８の上面８ａおよび下面８ｂに達したものは、大気と導光板８との境界で屈折率の差による内面反射を行うものとなり、導光板８内を伝導するものとなって、最終的にはレンズ５に入射するものとなり、上記した高さＨが狭い形状のレンズ５においても損失となる光量を減じることができる。
【００２１】
図４は本発明の更に別な実施形態であり、前記した何れの実施形態においても、ＬＥＤランプ２の発光方向正面には双曲面反射鏡３、６が設けられ、レンズ５の面に上記双曲面反射鏡３、６の影を生じて、発光がレンズ５の全面で行われないものとなる可能性を生じるものであった。
【００２２】
ここで、前記双曲面反射鏡３（双曲面反射鏡６においても同様であるので、以下の説明は双曲面反射鏡３で代表させる）における反射の状態を仔細に検討すると、この双曲面反射鏡３には、一旦反射した光を放物面反射鏡４で反射させると再度双曲面反射鏡３に入射してしまう部分が存在することが認められた。
【００２３】
この実施形態では上記した部分に開口部３ａを設けてＬＥＤランプ２からの光を透過させるものであり、前記開口部３ａの近傍には凸レンズ９など拡散手段が設けられ、前記開口部３ａ透過した光を適宜に拡散してレンズ５の面に生じる双曲面反射鏡３の影を解消するものである。尚、このときに前記レンズ５にフレネルカット５ａを施すなどして、凸レンズ９で拡散する光を略平行光線に変換し、放物面反射鏡４からの光と類似する方向性を有するものとすることなども自在である。
【００２４】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明により、双曲線における横軸を略光軸とし、双曲線の一方の焦点に配置される光源と、他方の焦点に近い側の双曲線を前記横軸で回転させた回転双曲面の前記光源に対峙する側を反射面とする双曲面反射鏡と、前記他方の焦点を焦点とし前記双曲面反射鏡とは反射面を対峙する放物面反射鏡とから成る車両用灯具としたことで、第一焦点に置かれたＬＥＤランプなど比較的に放射角が狭い光源からの光を双曲面反射鏡により第二焦点から放射される状態としてより広い放射角に変換するものとなり、これにより、前記第二焦点を焦点とする放物面反射鏡により広い面積のレンズの全面を光輝させることを可能として、ＬＥＤランプの必要数を低減し、この種の車両用灯具のコストダウンに極めて優れた効果を奏するものである。
【００２５】
また、透明樹脂などにより双曲面反射鏡と放物面反射鏡との間を充填し導光板とすることで、一層の光源に対する光束利用率を向上させる優れた効果を奏するものであり、加えて、双曲面反射鏡の所定部分に開口部を設けることで、この双曲面反射鏡により発光面に生じる影も解消し、発光面の輝度の均一性の向上にも優れた効果を奏するものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る車両用灯具の実施形態を要部で示す斜視図である。
【図２】 本発明に係る車両用灯具の作用を示す説明図である。
【図３】 同じく本発明に係る車両用灯具の別の実施形態を要部で示す斜視図である。
【図４】 同じく本発明に係る車両用灯具の更に別の実施形態を要部で示す断面図である。
【図５】 従来例を示す断面図である。
【図６】 別の従来例を示す断面図である。
【図７】 図６のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
１……車両用灯具
２……ＬＥＤランプ
３、６……双曲面反射面
３ａ……開口部
４、７……放物面反射面
４ａ……光源用開口部
５……レンズ
８……導光板
９……凸レンズ
ｆ１、ｆ２……双曲線の焦点
ｆ３……放物線の焦点
Ｘ……双曲線の横軸
Claims (3)
- 双曲線における横軸を略光軸とし、双曲線の一方の焦点に配置される光源と、他方の焦点に近い側の双曲線を前記横軸で回転させた回転双曲面の前記光源に対峙する側を反射面とする双曲面反射鏡と、前記他方の焦点を焦点とし前記双曲面反射鏡とは反射面を対峙する放物面反射鏡とから成ることを特徴とする車両用灯具。
- 前記双曲面反射鏡と放物面反射鏡との間は透明部材で充填され、前記透明部材の大気との境界面で前記双曲面反射鏡と放物面反射鏡とが形成されていることを特徴とする請求項１記載の車両用灯具。
- 前記双曲面反射鏡の前記光軸を中心とする適宜範囲には光源からの光を通過させる開口部が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の車両用灯具。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP12421199A JP4181691B2 (ja) | 1999-04-30 | 1999-04-30 | 車両用灯具 |
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| JP2000315406A JP2000315406A (ja) | 2000-11-14 |
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|---|---|---|---|
| JP12421199A Expired - Fee Related JP4181691B2 (ja) | 1999-04-30 | 1999-04-30 | 車両用灯具 |
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