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1、10申请公布号CN104199148A43申请公布日20141210CN104199148A21申请号201410495949322申请日20140925G02B6/25520060171申请人福建师范大学地址350108福建省福州市仓山区上山路8号福建师大科技处72发明人梁秀玲柯华恒余华恩彭家忠陈丽娜刘巧玲74专利代理机构福州君诚知识产权代理有限公司35211代理人戴雨君54发明名称一种光纤熔接机的光纤对准机构及光纤自动对准算法57摘要本发明公开一种光纤熔接机的光纤对准机构及光纤自动对准算法，光纤对准机构包括五维调节台、激光源、耦合器、第一光功率探测器、第二光功率探测器和控制器，五维调节台可。
2、以提供X、Y、Z三个方向平移，以及X、Y轴旋转，因此，采用该五维调节台能够解决光纤对准过程中轴向倾斜的问题；另外，光纤自动对准算法通过包括1）轴向调节；2）横向和倾角调节。该方法能够解决光纤的倾斜、横向错位和轴向的间隙造成的连接损耗问题，提高光纤对准精度。51INTCL权利要求书3页说明书6页附图3页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书3页说明书6页附图3页10申请公布号CN104199148ACN104199148A1/3页21一种光纤熔接机的光纤对准机构，其特征在于其包括五维调节台、激光源、耦合器、第一光功率探测器、第二光功率探测器和控制器；所述五维调节台包括X轴旋转。
3、机构，X轴旋转机构的输出端固定有第一台座，第一台座由X轴旋转电机驱动绕X轴旋转；所述第一台座上设有Z轴导轨,Z轴导轨上滑动连接有第二台座，第二台座由Z轴滑动电机驱动沿Z轴导轨移动；所述第二台座上设有Y轴导轨，Y轴导轨上滑动连接有第三台座，第三台座由Y轴滑动电机驱动沿Y轴导轨移动；所述第三台座上设有X轴导轨,X轴导轨上滑动连接有Y轴旋转机构，Y轴旋转机构由X轴滑动电机驱动沿X轴导轨移动；所述Y轴旋转机构的输出端固定有工作台，所述工作台由Y轴旋转电机驱动绕Y轴旋转；所述激光源设在工作台沿Z轴导轨方向的一侧，所述耦合器设在激光源光射出的光路上；所述耦合器的输出端设有参考光路输出口和耦合光路输出口，所。
4、述第一光功率探测器连接至耦合器的参考光路输出口，第一光功率探测器依序通过第一放大电路和第一A/D转换器连接至控制器；所述耦合器的耦合光路输出口通过夹具固定有第一待熔接光纤，所述工作台上通过夹具固定有第二待熔接光纤，第二待熔接光纤沿Z轴方向设置；所述第二待熔接光纤连接至第二光功率探测器，所述第二光功率探测器依序通过第二放大电路和第二A/D转换器连接至控制器；所述X轴滑动电机、Y轴滑动电机、Z轴滑动电机、X轴旋转电机、Y轴旋转电机分别连接至控制器，由控制器控制运动，进而控制工作台的运动，所述工作台在不同位置时，控制器可分别记录工作台的位置信息，进而记录第二待熔接光纤的位置信息。2根据权利要求1所述。
5、的一种光纤熔接机的光纤对准机构，其特征在于所述耦合器为分光比为11的Y型耦合器。3根据权利要求1所述的一种光纤熔接机的光纤对准机构，其特征在于所述激光源发出激光的波长为1310NM。4采用权利要求1所述的一种光纤熔接机的光纤对准机构的光纤自动对准算法，其特征在于所述光纤自动对准算法通过测定光功率比来调节对准第一待熔接光纤和第二待熔接光纤；所述光功率比P出/P入，所述P入为从第一待熔接光纤射出激光的光功率，P出为第一待熔接光纤射出的激光进入第二待熔接光纤的光功率，其中P出由第二光功率探测器测得；所述耦合器的参考光路输出口与耦合光路输出口射出激光的光功率比值为11，所述耦合光路输出口射出激光的光功。
6、率等同于从第一待熔接光纤射出激光的光功率，则从第一待熔接光纤射出激光的光功率等于参考光路输出口射出激光的光功率，二者比值为11；其中，参考光路输出口射出激光的光功率由第一光功率探测器测得；所述第一光功率探测器和第二光功率探测器分别测得的数据经放大、A/D转化后输入权利要求书CN104199148A2/3页3至控制器中，控制器进行进一步运算分析即可得到光功率比；初始时，所述第一待熔接光纤与第二待熔接光纤相对的端面距离大于2000M；所述光纤自动对准算法包括以下步骤1）轴向调节A、控制器控制Z轴滑动电机驱动第二待熔接光纤沿Z轴平移，并以靠近第一待熔接光纤方向推进19301950M，控制器得到第二待。
7、熔接光纤在此位置上的光功率比10和Z轴坐标Z10，并将（10，Z10）存储；B、控制器控制控制Z轴滑动电机继续驱动第二待熔接光纤沿Z轴平移，以靠近第一待熔接光纤方向推进，以24M为单位，每推进一次，得到第二待熔接光纤在此位置上的光功率比1I和Z轴坐标Z1I，并将（1I，Z1I）存储，其中I1、2、3；C、控制器对10、1I进行对比监控，若1I出现减小，则第二待熔接光纤与第一待熔接光纤出现对顶，此时Z轴滑动电机驱动第二待熔接光纤沿Z轴平移，以远离第一待熔接光纤方向移动，回拉36M；2）横向和倾角调节A、以第二待熔接光纤的轴心为第一个取样点，在第二待熔接光纤周围围绕设置至少8个其余取样点，其余取样。
8、点以第二待熔接光纤的轴心为中心呈正多边形分布；控制器控制Y轴滑动电机和/或X轴滑动电机驱动第二待熔接光纤在YX平面内运动，第二待熔接光纤从第一个取样点开始，然后按顺时针或逆时针方向依序到达设置在第二待熔接光纤周围的取样点；所述第二待熔接光纤在每个取样点时，控制器先得到对应所在位置初始时的光功率比2N0、倾角2N0和位置坐标（X2N，Y2N），并存储，其中N0、1、2、3；然后控制器控制X轴旋转电机和Y轴旋转电机驱动第二待熔接光纤做倾角调节，所述倾角调节包括以下步骤A1、控制器控制X轴旋转电机驱动第二待熔接光纤在YZ平面内绕X轴逆时针旋转N,控制器得到第二待熔接光纤在此位置上的光功率比2N1和倾。
9、角2N1，同时将（2N1，2N1）存储；A2、控制器控制Y轴旋转电机驱动第二待熔接光纤在ZX平面内绕Y轴逆时针旋转N，控制器得到第二待熔接光纤在此位置上的光功率比2N2和倾角2N2，同时将（2N2，2N2）存储；A3、控制器控制Y轴旋转电机驱动第二待熔接光纤在ZX平面内绕Y轴顺时针旋转N回位，再顺时针旋转N，控制器得到第二待熔接光纤在此位置上的光功率比2N3和倾角2N3，同时将（2N3，2N3）存储；A4、控制器控制Y轴旋转电机驱动第二待熔接光纤在ZX平面内绕Y轴逆时针旋转N回位；A5、控制器控制X轴旋转电机驱动第二待熔接光纤在YZ平面内绕X轴顺时针旋转N回到初始位置；其中，N005015；A。
10、6、控制器比较功率比2N0、2N1、2N2、2N3的大小，得到所在取样点处最大功率比所对应的倾角，并存储；B、控制器对第二光纤在每个取样点初始时的光功率比进行监控对比，得到最大的初始的光功率比所对应取样点的位置坐标，然后控制器控制Y轴滑动电机和/或X轴滑动电机，权利要求书CN104199148A3/3页4将第二待熔接光纤重新定位到初始时的光功率比最大的取样点的位置；然后，控制器控制Y轴旋转电机和/或X轴旋转电机，将第二待熔接光纤重新旋转定位到所在取样点最大光功率比所对应倾角的位置。5根据权利要求4所述的一种光纤熔接机的光纤对准机构的光纤自动对准算法，其特征在于所述步骤1）中，控制器控制Z轴滑动。
11、电机驱动第二待熔接光纤沿Z轴平移，以靠近第一待熔接光纤方向推进1940M。6根据权利要求4所述的一种光纤熔接机的光纤对准机构的光纤自动对准算法，其特征在于所述步骤2）中，N01。权利要求书CN104199148A1/6页5一种光纤熔接机的光纤对准机构及光纤自动对准算法技术领域0001本发明涉及光纤熔接机领域，尤其涉及一种光纤熔接机的光纤对准机构及光纤自动对准算法。背景技术0002光纤熔接机在光通讯行业起到不可或缺的作用。目前，市场上主要机型是第三、第四代的纤芯直视机型，光纤熔接过程中，光纤纤芯对准是一项最基本，也是最重要的工序，两根光纤熔接前的对准的精度直接影响光纤的熔接效果。由于摄像头的像差。
12、及CCD的像素限制，光纤对准精度无法提高。目前市场上的光纤熔接机所采用的纤芯调节对准机构多采用弹簧杠杆式三维调节机构，这种机构的主要是机械摩擦大，对准精度不高，且不能解决光纤对准过程中轴向倾斜的问题。实际上由光纤的倾角而造成的光纤熔接损耗不容忽视。发明内容0003为克服现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种能够解决光纤的倾斜造成的连接损耗问题，提高光纤对准精度的光纤熔接机的光纤对准机构及光纤自动对准算法。0004为实现上述目的，本发明采用以下技术方案一种光纤熔接机的光纤对准机构，其特征在于其包括五维调节台、激光源、耦合器、第一光功率探测器、第二光功率探测器和控制器；所述五维调节台包括X轴旋。
13、转机构，X轴旋转机构的输出端固定有第一台座，第一台座由X轴旋转电机驱动绕X轴旋转；所述第一台座上设有Z轴导轨,Z轴导轨上滑动连接有第二台座，第二台座由Z轴滑动电机驱动沿Z轴导轨移动；所述第二台座上设有Y轴导轨，Y轴导轨上滑动连接有第三台座，第三台座由Y轴滑动电机驱动沿Y轴导轨移动；所述第三台座上设有X轴导轨,X轴导轨上滑动连接有Y轴旋转机构，Y轴旋转机构由X轴滑动电机驱动沿X轴导轨移动；所述Y轴旋转机构的输出端固定有工作台，所述工作台由Y轴旋转电机驱动绕Y轴旋转；所述激光源设在工作台沿Z轴导轨方向的一侧，所述耦合器设在激光源光射出的光路上；所述耦合器的输出端设有参考光路输出口和耦合光路输出口，。
14、所述第一光功率探测器连接至耦合器的参考光路输出口，第一光功率探测器依序通过第一放大电路和第一A/D转换器连接至控制器；所述耦合器的耦合光路输出口通过夹具固定有第一待熔接光纤，所述工作台上通过夹具固定有第二待熔接光纤，第二待熔接光纤沿Z轴方向设置；所述第二待熔接光纤连接至第二光功率探测器，所述第二光功率探测器依序通过第二放大电路和第二A/D转换器连接说明书CN104199148A2/6页6至控制器；所述X轴滑动电机、Y轴滑动电机、Z轴滑动电机、X轴旋转电机、Y轴旋转电机分别连接至控制器，由控制器控制运动，进而控制工作台的运动，所述工作台在不同位置时，控制器可分别记录工作台的位置信息，进而记录第二。
15、待熔接光纤的位置信息。0005进一步的，所述耦合器为分光比为11的Y型耦合器。0006进一步的，所述激光源发出激光的波长为1310NM。0007一种光纤熔接机的光纤对准机构的光纤自动对准算法，所述光纤自动对准算法通过测定光功率比来调节对准第一待熔接光纤和第二待熔接光纤；所述光功率比P出/P入，所述P入为从第一待熔接光纤射出激光的光功率，P出为第一待熔接光纤射出的激光进入第二待熔接光纤的光功率，其中P出由第二光功率探测器测得；所述耦合器的参考光路输出口与耦合光路输出口射出激光的光功率比值为11，所述耦合光路输出口射出激光的光功率等同于从第一待熔接光纤射出激光的光功率，则从第一待熔接光纤射出激光的。
16、光功率等于参考光路输出口射出激光的光功率，二者比值为11，其中，参考光路输出口射出激光的光功率由第一光功率探测器测得；所述第一光功率探测器和第二光功率探测器分别测得的数据经放大、A/D转化后输入至控制器中，控制器进行进一步运算分析即可得到光功率比；初始时，所述第一待熔接光纤与第二待熔接光纤相对的端面距离大于2000M；所述光纤自动对准算法包括以下步骤1）轴向调节A、控制器控制Z轴滑动电机驱动第二待熔接光纤沿Z轴平移，并以靠近第一待熔接光纤方向推进19301950M，控制器得到第二待熔接光纤在此位置上的光功率比10和Z轴坐标Z10，并将（10，Z10）存储；B、控制器控制控制Z轴滑动电机继续驱动。
17、第二待熔接光纤沿Z轴平移，以靠近第一待熔接光纤方向推进，以24M为单位，每推进一次，得到第二待熔接光纤在此位置上的光功率比1I和Z轴坐标Z1I，并将（1I，Z1I）存储，其中I1、2、3；C、控制器对10、1I进行对比监控，若1I出现减小，则第二待熔接光纤与第一待熔接光纤出现对顶，此时Z轴滑动电机驱动第二待熔接光纤沿Z轴平移，以远离第一待熔接光纤方向移动，回拉36M；2）横向和倾角调节A、以第二待熔接光纤的轴心为第一个取样点，在第二待熔接光纤周围围绕设置至少8个其余取样点，其余取样点以第二待熔接光纤的轴心为中心呈正多边形分布；控制器控制Y轴滑动电机和/或X轴滑动电机驱动第二待熔接光纤在YX平面。
18、内运动，第二待熔接光纤从第一个取样点开始，然后按顺时针或逆时针方向依序到达设置在第二待熔接光纤周围的取样点；所述第二待熔接光纤在每个取样点时，控制器先得到对应所在位置初始时的光功率比2N0、倾角2N0和位置坐标（X2N，Y2N），并存储，其中N0、1、2、3；然后控制器控制X轴旋转电机和Y轴旋转电机驱动第二待熔接光纤做倾角调节，所述倾角调节包括以下步骤A1、控制器控制X轴旋转电机驱动第二待熔接光纤在YZ平面内绕X轴逆时针旋转说明书CN104199148A3/6页7N,控制器得到第二待熔接光纤在此位置上的光功率比2N1和倾角2N1，同时将（2N1，2N1）存储；A2、控制器控制Y轴旋转电机驱动第。
19、二待熔接光纤在ZX平面内绕Y轴逆时针旋转N，控制器得到第二待熔接光纤在此位置上的光功率比2N2和倾角2N2，同时将（2N2，2N2）存储；A3、控制器控制Y轴旋转电机驱动第二待熔接光纤在ZX平面内绕Y轴顺时针旋转N回位，再顺时针旋转N，控制器得到第二待熔接光纤在此位置上的光功率比2N3和倾角2N3，同时将（2N3，2N3）存储；A4、控制器控制Y轴旋转电机驱动第二待熔接光纤在ZX平面内绕Y轴逆时针旋转N回位；A5、控制器控制X轴旋转电机驱动第二待熔接光纤在YZ平面内绕X轴顺时针旋转N回到初始位置；其中，N005015；A6、控制器比较功率比2N0、2N1、2N2、2N3的大小，得到所在取样点处。
20、最大功率比所对应的倾角，并存储；B、控制器对第二光纤在每个取样点初始时的光功率比进行监控对比，得到最大的初始的光功率比所对应取样点的位置坐标，然后控制器控制Y轴滑动电机和/或X轴滑动电机，将第二待熔接光纤重新定位到初始时的光功率比最大的取样点的位置；然后，控制器控制Y轴旋转电机和/或X轴旋转电机，将第二待熔接光纤重新旋转定位到所在取样点最大光功率比所对应倾角的位置。0008进一步的，所述步骤1）中，控制器控制Z轴滑动电机驱动第二待熔接光纤沿Z轴平移，以靠近第一待熔接光纤方向推进1940M。0009进一步的，所述步骤2）中，N01。0010本发明通过两个光功率探测器和控制器可以测得第二待熔接光纤。
21、运动到不同位置时的光功率比，采用光功率探测的方法来调节对准光纤，不仅方便快捷，而且对准精度高。另外，本发明对准机构的五维调节台可以提供X、Y、Z三个方向平移，以及X、Y轴旋转，因此，采用该五维调节台能够解决光纤的倾斜、横向错位和轴向的间隙造成的连接损耗问题，提高光纤对准精度。附图说明0011以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明图1为本发明光纤熔接机的光纤对准机构的整体示意图；图2为本发明中五维调节台的结构示意图；图3为本发明横向调节的示意图；图4为本发明第二熔接光纤绕X轴做倾角调节的示意图；图5为本发明第二熔接光纤绕Y轴做倾角调节的示意图。具体实施方式0012如图15之一所示，本。
22、发明一种光纤熔接机的光纤对准机构，其包括五维调节台3、激光源4、耦合器5、第一光功率探测器6、第二光功率探测器7和控制器8；说明书CN104199148A4/6页8所述五维调节台3包括X轴旋转机构301，X轴旋转机构301的输出端固定有第一台座302，第一台座302由X轴旋转电机303驱动绕X轴旋转；所述第一台座302上设有Z轴导轨304,Z轴导轨304上滑动连接有第二台座305，第二台座305由Z轴滑动电机306驱动沿Z轴导轨304移动；所述第二台座305上设有Y轴导轨307，Y轴导轨307上滑动连接有第三台座308，第三台座308由Y轴滑动电机309驱动沿Y轴导轨307移动；所述第三台座3。
23、08上设有X轴导轨310,X轴导轨310上滑动连接有Y轴旋转机构311，Y轴旋转机构311由X轴滑动电机312驱动沿X轴导轨310移动；所述Y轴旋转机构311的输出端固定有工作台313，所述工作台313由Y轴旋转电机314驱动绕Y轴旋转；所述激光源4设在工作台313沿Z轴导轨304方向的一侧，所述耦合器5设在激光源4光射出的光路上；所述耦合器5的输出端设有参考光路输出口和耦合光路输出口，所述第一光功率探测器6连接至耦合器5的参考光路输出口，第一光功率探测器6依序通过第一放大电路9和第一A/D转换器10连接至控制器8；所述耦合器5的耦合光路输出口通过夹具固定有第一待熔接光纤1，所述工作台313上。
24、通过夹具固定有第二待熔接光纤2，第二待熔接光纤2沿Z轴方向设置；所述第二待熔接光纤2连接至第二光功率探测器7，所述第二光功率探测器7依序通过第二放大电路11和第二A/D转换器12连接至控制器8；所述X轴滑动电机312、Y轴滑动电机309、Z轴滑动电机306、X轴旋转电机303、Y轴旋转电机314分别连接至控制器8，由控制器8控制运动，进而控制工作台313的运动，所述工作台313在不同位置时，控制器8可分别记录工作台313的位置信息，进而记录第二待熔接光纤2的位置信息。0013所述耦合器5为分光比为11的Y型耦合器。0014所述激光源4发出激光的波长为1310NM。0015一种光纤熔接机的光纤对。
25、准机构的光纤自动对准算法，所述光纤自动对准算法通过测定光功率比来调节对准第一待熔接光纤1和第二待熔接光纤2；所述光功率比P出/P入，所述P入为从第一待熔接光纤1射出激光的光功率，P出为第一待熔接光纤1射出的激光进入第二待熔接光纤2的光功率，其中P出由第二光功率探测器7测得；所述耦合器5的参考光路输出口与耦合光路输出口射出激光的光功率比值为11，所述耦合光路输出口射出激光的光功率等同于从第一待熔接光纤1射出激光的光功率，则从第一待熔接光纤1射出激光的光功率等于参考光路输出口射出激光的光功率，二者比值为11；其中，参考光路输出口射出激光的光功率由第一光功率探测器6测得；所述第一光功率探测器6和第二。
26、光功率探测器7分别测得的数据经放大、A/D转化后输入至控制器8中，控制器8进行进一步运算分析即可得到光功率比；初始时，所述第一待熔接光纤1与第二待熔接光纤2相对的端面距离大于2000M；所述光纤自动对准算法包括以下步骤1）轴向调节说明书CN104199148A5/6页9A、控制器8控制Z轴滑动电机306驱动第二待熔接光纤2沿Z轴平移，并以靠近第一待熔接光纤1方向推进19301950M，优选的为1940M，控制器8得到第二待熔接光纤2在此位置上的光功率比10和Z轴坐标Z10，并将（10，Z10）存储；B、控制器8控制控制Z轴滑动电机306继续驱动第二待熔接光纤2沿Z轴平移，以靠近第一待熔接光纤1。
27、方向推进，以24M为单位，每推进一次，得到第二待熔接光纤2在此位置上的光功率比1I和Z轴坐标Z1I，并将（1I，Z1I）存储，其中I1、2、3；C、控制器8对10、1I进行对比监控，按正常情况下，光纤在推进过程中光功率比会不断增大，若1I出现减小，则第二待熔接光纤2与第一待熔接光纤1出现对顶，此时Z轴滑动电机306驱动第二待熔接光纤2沿Z轴平移，以远离第一待熔接光纤1方向移动，回拉36M；此时两光纤的端面距离即为最佳端面间距，由于光纤熔接时会受热膨胀，所以两光纤之间要预留一定间隙为佳；2）横向和倾角调节A、以第二待熔接光纤2的轴心为第一个取样点，在第二待熔接光纤2周围围绕设置至少8个其余取样点。
28、,本实施例中为8个其余取样点，其余取样点以第二待熔接光纤2的轴心为中心呈正多边形分布,本实施例中为正方形；控制器8控制Y轴滑动电机309和/或X轴滑动电机312驱动第二待熔接光纤2在YX平面内运动，第二待熔接光纤2从第一个取样点开始，然后按顺时针或逆时针方向依序到达设置在第二待熔接光纤2周围的取样点，具体的可以如图4所示，第二待熔接光纤2依次由000102030405060708进行运动；所述第二待熔接光纤2在每个取样点时，控制器8先得到对应所在位置初始时的光功率比2N0、倾角2N0和位置坐标（X2N，Y2N），并存储，其中N0、1、2、38；然后控制器8控制X轴旋转电机303和Y轴旋转电机3。
29、14驱动第二待熔接光纤2做倾角调节，光纤做倾角调节是因为夹具V槽中垫有微粒面而产生轴向倾角，光纤一般是向上、向左或向右倾斜，一般不会出现向下倾斜的情况，因此倾角调节包括以下步骤A1、控制器8控制X轴旋转电机303驱动第二待熔接光纤2在YZ平面内绕X轴逆时针旋转N,控制器8得到第二待熔接光纤2在此位置上的光功率比2N1和倾角2N1，在同时将（2N1，2N1）存储；倾角2N1为YZ平面内的倾角；A2、控制器8控制Y轴旋转电机314驱动第二待熔接光纤2在ZX平面内绕Y轴逆时针旋转N，控制器8得到第二待熔接光纤2在此位置上的光功率比2N2和倾角2N2，同时将（2N2，2N2）存储；倾角2N2为ZX平面。
30、内的倾角；A3、控制器8控制Y轴旋转电机314驱动第二待熔接光纤2在ZX平面内绕Y轴顺时针旋转N回位，再顺时针旋转N，控制器8得到第二待熔接光纤2在此位置上的光功率比2N3和倾角2N3，同时将（2N3，2N3）存储；倾角2N3为ZX平面内的倾角A4、控制器8控制Y轴旋转电机314驱动第二待熔接光纤2在ZX平面内绕Y轴逆时针旋转N回位；A5、控制器8控制X轴旋转电机303驱动第二待熔接光纤2在YZ平面内绕X轴顺时针旋转N回到初始位置；其中，N005015，优选的N01；A6、控制器8比较功率比2N0、2N1、2N2、2N3的大小，得到所在取样点处最大功率比所对应的倾角，并存储；B、控制器8对第二光纤在每个取样点初始时的光功率比进行监控对比，得到最大的初说明书CN104199148A6/6页10始的光功率比所对应取样点的位置坐标，然后控制器8控制Y轴滑动电机309和/或X轴滑动电机312，将第二待熔接光纤2重新定位到初始时的光功率比最大的取样点的位置；然后，控制器8控制Y轴旋转电机314和/或X轴旋转电机303，将第二待熔接光纤2重新旋转定位到所在取样点最大光功率比所对应倾角的位置。说明书CN104199148A101/3页11图1图2说明书附图CN104199148A112/3页12图3图4说明书附图CN104199148A123/3页13图5说明书附图CN104199148A13。