CN104029511B - 借助两个喷墨印刷头在承印物上产生由区段组成的印刷图像的方法 - Google Patents
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Abstract
借助两个喷墨印刷头产生印刷图像的方法,印刷图像在y方向上由基本在y坐标Y1上的第一和第二区段组成,第一印刷头产生第一区段且第二印刷头产生第二区段,具有以下步骤:在印刷图像的数据中围绕部位Y1选出在x方向延伸的宽度为DY的数据条;在该条中检查印刷图像的数据,看是否存在延展为dx和dy的可进行边棱探测的数据区;选出数据区并检测其x坐标和y坐标;产生印刷图像;用摄像机在承载物上拍摄与数据区相关的测量区的图像,该图像在部位x1、y1处拍摄且至少具有尺寸dx*dy;在测量区图像的数据中实施边棱探测;在探测到边棱时修正优选电动调节两个印刷头至少之一的y位置。由此可避免接合错误。该方法优选作为闭环调整运行。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有权利要求1的前序部分的特征的方法。
本发明的技术领域涉及利用喷墨印刷头印刷(所谓的“喷墨印刷”)。
背景技术
该技术领域中的现有技术例如包括US7,955,456,B2,其中,已经公开一种泡壳包装的喷墨印刷。所述泡壳包装具有基本上二维的待印刷的封箔并且被线性地输送。因此,尽管生产速度高,输送和印刷大多能够是无困难的。具有在空间中弯曲的外表面的、三维成型的体的印刷困难得多。此外,在两种情况下能够需要印刷这样的区域,即所述区域比单个印刷头的宽度宽。为了印刷包装,例如填充设备中的瓶子,增加使用喷墨印刷系统。在此,这样的系统的各个印刷头或模块例如具有大约50至大约100mm的宽度,视类型和制造者而定。因此,较宽的印刷系统由多个单个模块通过相互并排连接(所谓的“接合”)构造用于达到要求的印刷宽度,其中,不可避免地产生对接部位。
在所述对接部位上,各个模块(例如Xaar1001)必须如此相互调节(x、y和角度),使得在印刷中所述模块相互间的连接部不作为印刷图像中的条可见:模块的过重叠或欠重叠作为不希望的深条(墨太多)或浅条(墨太少)表现出来。该调节不仅直接在最终安装之后而且在每个更换模块的修理之后实施,以便确保无连接部的印刷图像。此外,如果套准器例如通过热影响改变,那么可能在运行期间也需要这种调节。
目前市场上常见的模块的分辨率处于300和600dpi之间,这相应于80至40μm。为了避免模块连接部的可见性,印刷图像中的所印刷的线在两个模块之间的过渡区域(“接合”区域)中的错误定位不能大于一半的线宽度(在上面的实例中:40或20μm)。在运行期间,这样的位置误错误可完全通过温度影响产生。
此外,公开的现有技术包括WO2011/011038A1,其公开一种用于避免印刷错误的方法,其中,首先在设置期间印刷测试图像,在该测试图像中测量所谓的“接合错误”并且通过相应修正后的(所谓的“掩蔽的”)数据控制所述印刷头,也就是所述修正在数据的层面上进行。在此,获得这样的认识,即印刷图像中的深部位比浅部位对于可见的错误更有影响,因此有时候也可根据图像内容修正并且因此选择LUT结构,在该结构中能够调节出不同的权重因子(例如乘数,其考虑承载物的不同速度)。在后续生产期间,印刷图像被监视并且在印刷密度(所谓的“印刷浓度”)改变时动态地适配掩蔽的强度。使用测试图像的问题可在于,(根据系统的稳定性)必要时必须前后相继地(重复地)印刷和测量多个测试图像,这需要时间并且产生废纸。该文献没有提到所述头的机械调节。在该文献中特别是没有描述的是:可仅仅将印刷图像或其分析处理用于校正并且因此可避免印刷测试图像。
发明内容
在这种背景下,本发明的任务在于,实现一种与现有技术相比改进的方法,该方法能够实现的是,避免在借助多个喷墨印刷头印刷时由于所谓的接合错误(由于多个印刷头相互排列引起的错误,其中,所述印刷头彼此具有太大或太小的间距)引起的质量损失并且在此省去预先(必要时迭代地)印刷测试图像及其测量。
该任务的根据本发明的解决方案是具有独立权利要求1的特征的方法。本发明的有利的改进方案从所属的从属权利要求中以及从说明书和所属的附图中得出。
根据本发明的用于借助两个喷墨印刷头在承载物上产生由区段组成的印刷图像的方法,其中,所述印刷图像在y方向上由第一和第二印刷图像区段基本上在y坐标Y1处组成,第一印刷头产生所述第一区段并且第二印刷头产生所述第二区段,所述方法具有以下步骤:在所述印刷图像的数据中选出在x方向上延伸的、围绕部位Y1的宽度为DY的数据条;检查所选出的条中的印刷图像的数据中是否存在尺寸为x方向上的dx和y方向上的dy的数据区,在该数据区中可进行边棱探测;选出所述数据区并且检测所述数据区的x坐标x1和y坐标y1;产生印刷图像;借助摄像机在所述承载物上拍摄与所述数据区相关的测量区的图像,所述图像在部位x1、y1上被拍摄并且至少具有大小dx*dy;在所述测量区的图像的所述数据中实施边棱探测;并且在探测到边棱的情况下修正所述两个印刷头中的至少一个印刷头的y位置。
根据本发明的方法以有利的方式允许的是,在借助多个喷墨印刷头印刷时避免由于所谓的接合错误导致的质量损失并且在此省去预先(必要时迭代地)印刷测试图像及其测量。也就是说,该方法不需要附加的印刷和数据,而是直接利用印刷图像或者从中获得的信息或数据工作。因此,能够省去匹配的测试图像的建立及其印刷以及由此引起的不希望的废纸。取而代之的是,本发明的方法在实际的印刷数据中找到承印物上的匹配的部位以进行摄像机检测。因为所述方法主要能够电脑支持地实施,因此它能够非常快速地实施并且相应地能够快速地进行印刷头定位的修正。此外,这样的修正能够在印刷期间进行,从而即使小的失调也能够被随时探测和修正。因此,所述方法也卓越地适用于闭环调整。
本发明方法的一个优选改进方案的特征可在于,在边棱探测时使用索贝尔滤波器(同义词:索贝尔算子)。索贝尔滤波器计算出灰度值曲线的第一导数,其中,同时正交于求导方向地被平滑。在此,基础算法借助矩阵使用卷积,该矩阵由原始图像中产生梯度图像,该梯度图像用灰度值表示原始图像中的高频率。最大强度的区域是原始图像的亮度最强烈地改变并且最大的亮度边棱所在的方位。因此,通常还根据所述卷积通过索贝尔算子实施阈值比较。
本发明方法的一个优选改进方案的特征可在于,在检查所述印刷图像的数据时检查是否存在大约50%至大约70%的中间色密度的数据区。在非优选时,也可使用更低或更高的值(大约30%至大约90%)。甚至还可考虑100%的中间色密度:更确切地说,在具有100%色密度的测量区中虽然不能确定过重叠,但是为此通过所产生的浅线可强烈地看见欠重叠。因此,优选在大约50%至大约70%之间的中间色密度是优选的,因为不仅能够可靠地探测过重叠,而且能够可靠地探测欠重叠。
本发明方法的一个优选改进方案的特征可在于,在检查所述印刷图像的数据时检查所述数据区是否具有匀质的、也就是均匀的(非异质或太不均匀的)色密度。在这样的数据区中,过重叠和欠重叠会导致可被良好探测到的深线或浅线及其可被探测到的边棱。
本发明方法的一个优选改进方案的特征可在于,在检查所述印刷图像的数据时检查所述数据区是否没有或者仅仅具有所述色密度或者说相应的灰度值的轻微到最大中间(或平均)的曲线,尤其适用于这样的曲线:所述区中(所述数据条的内部)的印刷图像的色密度曲线或相应的灰度值曲线的斜率处于大约0(没有变化)和大约0.5(最大中间曲线的区域)之间,优选处于大约0.05和大约0.25(中间曲线的区域)之间并且特别优选为大约0.1。
本发明方法的一个优选改进方案的特征可在于,所述数据条的选出、所述数据区的检查和选出在印刷开始之前进行并且所述数据区或相关的测量区的在此被检测到的坐标在数据存储器中被准备用于拍摄所述图像。在这种常常称为“预检”的过程中能够计算机技术地获得对于检查(图像拍摄和图像评估)所需的数据。在此,计算时间并不重要,因为在印刷和检查开始之前,计算已经基本上结束了。
本发明方法的一个优选改进方案的特征可在于,所述方法作为调整实施,其方式是,在一个调整循环中多次拍摄图像、实施边棱探测并且实施印刷头修正。以这种方式可能的是,即使小的和/或缓慢产生的或变化的失调也可以在没有显著延迟的情况下被识别和修正,从而使得一个印刷任务的具有大量相同或变化的印刷图像的所有印刷图像具有高质量。
本发明方法的一个优选改进方案的特征可在于,在产生多色印刷图像的情况下,对于至少两个分色单独地实施所述方法。优选地,在公知的具有青色、品红色、黄色和黑色(CMYK)的四色印刷中,每个所谓的分色C、M、Y和K可单独地根据本发明处理并且必要时优选通过闭环调整进行所需的修正。
本发明方法的一个优选改进方案的特征可在于,所述印刷头的位置修正通过电动调节(或马达调节)进行。为此优选地,使用快速反应的致动器,从而使得所述印刷头的必需的位置修正能够基本上在没有时间延迟的情况下实施并且由此能够基本上避免带有错误的印刷图像。
上面提到的根据本发明的方法也能够通过以下同义的独立权利要求或其特征组合说明:一种用于喷墨印刷的方法,其中,摄像机在承印物上拍摄测量区的图像,计算机通过图像处理确定印刷头的失调并且调整并且在此电动地调节印刷头的横向位置。
附图说明
本发明本身以及本发明的结构上和/或功能上有利的改进方案在下面参考附图借助优选的实施例详细说明。
附图示出:
图1示出在实施根据本发明的方法的优选实施例的情况下,印刷系统的优选实施例的示意图;
图2示出印刷图像或其呈x-y-数据量形式的代表的示意图;和
图3示出示例性的摄像机图像的示意图。
具体实施方式
图1示出具有可印刷区域2的承印物1,所述可印刷区域由两个区段2a和2b组合而成。区段2a由喷墨印刷头3a印刷并且区段2b由喷墨印刷头3b印刷。在y方向上,所述两个区段在部位Y1处邻接。所述两个印刷头在区域DY中重叠,该区域DY也可称为接合区域。在该区域中,由于印刷头在横向的y方向上的不精确的定位(失调),在印刷图像中会产生不希望的浅线(印刷头彼此的间距太大)或深线(印刷头的重叠太大)。在用户处新安装的印刷装置虽然开始时被高精确地校准,但是,以后由于热影响也会产生非常细微并且仅仅缓慢改变的失调,该失调尽管偏离额定值很小,但是,在印刷图像中仍会导致可见并且因此干扰性的影响(例如所提到的线)。根据本发明,这些线应该被避免。
印刷头3b能够在y方向上调节。设置一致动器4作为用于该调节的驱动装置。可在x方向上调节的摄像机5对准承印物1并且能够拍摄承印物的一些区域的图像11(见图3)。所述图像被提供给一调整装置的计算机6。
图2示出印刷图像7,该印刷图像应该被印刷到可印刷区域2中。该印刷图像作为文件存在,该文件包括印刷图像数据的x-y-矩阵,例如所谓的位图文件。在数据矩阵中选出一个在x方向上延伸的条8,该条在其宽度方面基本上与所述区域DY相一致并且优选关于所述部位Y1的y位置对称。之所以选出该区域或处于其中的印刷图像数据,是因为在其中会出现上述不希望的浅线或深线。也可以选出一个更宽的条,所述条8处于该更宽的条中。该条中选出的数据在后面被检查。
所选出的印刷图像数据的检查如下进行:在计算机6中在使用相应程序的情况下检查在条8中是否在任意部位(具有坐标x1和y1)上存在尺寸或大小为x方向上的dx和y方向上的dy的区9,该区可用作承印物1上的测量区9’(见图1)。在此,所述程序如下检查区9中的数据:所述数据是否适合基于已知的图像处理步骤进行边棱探测,例如是否适合于应用数字式边棱滤波器、例如所谓的索贝尔滤波器。如果区9例如具有基本上均匀的灰度值,则所述区9是合适的。“灰度值”在该上下文中也可理解为在四色印刷的传统制造时色值C、M、Y或K的单个色值。因此,在CMYK印刷图像中,对于每个分色单独地检查是否存在一个区。在具有非常不均匀的灰度值的区中或在例如具有字符的区中,由于灰度值曲线的空间频率高,仅仅边棱探测不足以探测存在的线。因此,这样的区不被选出。
尤其在满足以下三条标准的情况下,区9是合适的:
A)所述区具有大约50%至大约70%的中间色密度;
B)所述区具有基本上均匀的色密度变化曲线或相应的灰度值变化曲线或者具有仅仅轻微的、最多中间的色密度变化曲线或相应的灰度值变化曲线,其由于所述变化曲线的空间频率太小而不能被使用的边棱滤波器识别到。对于所述变化曲线可适用的是:区9中(数据条8的内部)的印刷图像的色密度变化曲线或相应的灰度值变化曲线的斜率处于大约0(没有变化)和大约0.5(最大中间变化曲线的区域)之间,优选处于大约0.05和大约0.25之间(中间变化曲线的区域)并且特别优选为大约0.1。
C)所述区必须具有这样的位置x1、y1和延展dx*dy,使得所述区完全处于条8中并且所述区必须足够大,使得数字的滤波器能够以其全部的滤波器尺寸被推到部位Y1上。实例1(理想情况):索贝尔滤波器具有5*5像素的大小并且每个像素具有10*10μm的大小。然后,对于DY得出2*5*10μm=100μm的最小宽度。实例2(实际例子):对接部位的位置已经具有大约100μm的误差。还要加上由采用的摄像机与印刷地点和印刷油墨干燥地点的间距引起的或者由印刷头和摄像机的机械保持装置上的热效应引起的误差。因此,条DY的宽度实际上为大约2mm或更大。具有10mm成像圈的摄像机能够无问题地检测这样的2mm宽的条,该条甚至还可以侧向地来回运动几毫米。索贝尔滤波器具有5*5像素的大小并且每个像素具有10*10μm的大小。条8具有大约2mm的宽度。由此,在该实际例子中,索贝尔滤波器能够以其全部的宽度在条中移动。
如果在条8中发现这样的区9,则该区被选出以进一步进行本发明的方法并且由此成为测量区9’。如果发现多个有用的区,例如区9和10,则在这种情况下可从中选出最有用的区,例如那个最满足上面列举的判据A至C的区。所选出的区的坐标(x坐标x1和y坐标y1)被检测并且由此可供进一步的步骤使用。
在此,数据条的选出、数据区的检查和选出优选可在印刷开始之前进行并且数据区9或相关的测量区9’的在此检测到的坐标x1和y1能够在数据存储器6'中被准备用于借助摄像机5拍摄图像11。
现在,摄像机5拍摄测量区9’(见图1)的图像11(见图3)。为此,摄像机能够例如通过调节被带入允许拍摄图像的位置中。但是,如果摄像机已经如此定位,使得宽度为DY的条在所述摄像机的下方穿过,则摄像机仅需在测量区到达摄像机拍摄区域中的时刻被激活。为此,可使用所选出的测量区的坐标x1和y1,所述坐标在已知承印物尺寸或印刷图像2在承印物上的位置和承印物1的输送速度时允许计算出摄像机的触发时间点。所拍摄的图像应该至少具有所述大小dx*dy,从而在该图像中可实施边棱探测。
所拍摄的图像11的数据(例如作为位图)被提供给计算机5。现在,计算机或在该计算机上运行的程序实施边棱探测,其中,例如使用上面已经提到的索贝尔滤波器。
如果存在至少一个印刷头的显著失调,则边棱探测将提供测量区9’的图像11的数据中的边棱作为结果。在此,也可实施阈值比较:如果超过一个给出的阈限,则探测到印刷头的不希望的过重叠。如果低于另一个给出的阈限,则探测到不希望的欠重叠,也就是所述印刷头的间距太大。视情况(过重叠或欠重叠)而定,确定所述印刷头中的至少一个印刷头的电动调节的方向。
图3示例性示出所选出的测量区9’的三个这样的拍摄图像11。在左边的图像中可看到,两个印刷头3a和3b相互精确地对准并且因此在印刷头的对接部位Y1上没有产生可见的线。因此,所述图像显示出匀质的灰度值。在中间的图像中可看到,两个印刷头过度重叠并且因此在对接部位Y1上产生深线。右边的图像示出的情况是,两个印刷头相互距离太远并且因此在印刷图像中在对接部位Y1上产生浅线。
如果所实施的边棱探测探测到图3的左边或右边图像中所示的两种情况中的一个,则计算机6发射信号到致动器4,该致动器4进行印刷头3b的修正调节。替代地,也可以调节印刷头3a或者也可以调节这两个印刷头。所述调节无论如何在y方向上发生并且所述调节的值与探测到的线宽度相关。
因为印刷头3b的调节导致印刷图像2中的变化并且图3中示出的线的宽度在此减小,因此所述测量区9的图像11的重新拍摄能够在以后的印刷及其通过边棱探测的重新分析处理中用于形成闭环调节循环(或调节回路)。在所述调整或描述的扫描调整系统的范围内,反复地或者甚至连续地选出测量区9’并且拍摄其图像、实施图像数据中的边棱探测并且在存在边棱时激发补偿调节。所述测量区也可仅仅一次、优选在印刷开始之前被选出并且然后在调整期间总是又用于监视。在印刷相同的情况下,一个固定的测量区是有利的,相反地,在印刷变化的情况下,对于每个改变的印刷重新确定测量区是有利的。由此最后使用第一印刷头的最后一个喷嘴(或喷嘴组)与相邻的第二印刷头的第一个喷嘴(或喷嘴组)的间距作为调整参量。该间距能够根据在边棱探测时得到的(浅或深)线的宽度确定。
如果印刷CMYK图像,则有利的是,对于每个分色、也就是对于C、M、Y和K单独实施所述方法,也就是对于每个分色确定数据区9并且由此确定测量区9’。用于不同分色的测量区不必具有相同的x-y-坐标,也就是摄像机5能够拍摄承印物1上的印刷图像的处于不同地点的图像11。然后,同样也可对于每个分色单独地实施边棱探测并且将结果、也就是用于电动调节的调整值供应给用于不同的油墨CMYK的各个印刷头。也就是说,可以使仅仅一个分色、多个或者甚至全部分色或者配属的印刷头经历修正。为了进行不同分色的拍摄,摄像机可配备有相应的、优选可自动更换的滤色器或者可以采用相应的、优选自动更换的照明器件。如果对于所述分色中的一个在条8中不能确定出对于边棱探测有用的数据区9,则可以将这两个所涉及印刷头3a和3b从调整中排除,因为所涉及的印刷头的失调不会导致通过线的形成引起的可见干扰。如果在一个分色中对于印刷头的所有对接部位出现相同的情况,则可以将整个分色从调整中排除。
附图标记列表
1 承印物
2 可印刷区域
2a,2b 区段
3a,3b 喷墨印刷头
4 致动器
5 摄像机
6 计算机
6’ 数据存储器
7 印刷图像(数据)
8 条(数据)
9 区域(数据)
9’ 测量区
10 区(数据)
11 图像
Y1 印刷头的对接部位
DY 条的宽度
x1 测量区的x坐标
y1 测量区的y坐标
dx 测量区沿x方向的宽度
dy 测量区沿y方向的宽度
Claims (14)
1.一种用于借助两个喷墨印刷头在承载物上产生由区段组成的印刷图像的方法,其中,所述印刷图像(7)在y方向上由第一印刷图像区段(2a)和第二印刷图像区段(2b)基本上在y坐标Y1上组成,第一印刷头(3a)产生所述第一印刷图像区段(2a)并且第二印刷头(3b)产生所述第二印刷图像区段(2b),所述方法具有以下步骤:
-在所述印刷图像(7)的数据中围绕部位Y1选出一个在x方向上延伸的、宽度为DY的数据条(8);
-在所选出的数据条(8)中检查所述印刷图像(7)的数据,看是否存在一个延展为x方向上的dx和y方向上的dy的数据区(9),在该数据区中可进行边棱探测;
-选出所述数据区(9)并且检测所述数据区(9)的x坐标x1和y坐标y1;
-产生印刷图像;
-利用摄像机(5)在所述承载物(1)上拍摄与所述数据区(9)相关的测量区(9’)的图像(11),其中,所述图像(11)在部位x1、y1处拍摄并且至少具有尺寸dx*dy;
-在所述测量区(9’)的图像(11)的数据中实施边棱探测;并且
-在探测到边棱的情况下修正所述第一印刷头(3a)和/或所述第二印刷头(3b)的y位置,
其中,在检查所述印刷图像(7)的数据时检查所述数据区(9)是否具有匀质的色密度。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在边棱探测时使用索贝尔滤波器。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,在边棱探测时实施至少一个阈值比较。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在检查所述印刷图像(7)的数据时检查是否存在具有50%至70%的中间色密度的数据区(9)。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述印刷图像(7)不是测试图像而是最终印刷图像。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在检查所述印刷图像(7)的数据时检查所述数据区(9)是否没有色密度或相应灰度值的变化曲线或者仅仅具有色密度或相应灰度值的轻微到至多中间的变化曲线。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述数据条(8)的选出、所述数据区(9)的检查和选出在印刷开始之前进行并且所述数据区(9)或相关的测量区(9’)的在此被检测到的坐标在数据存储器(6’)中被准备用于拍摄图像(11)。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法作为一调整实施,其方式是,在一调整循环中多次拍摄图像(11)、实施边棱探测并且实施印刷头修正。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在产生多色印刷图像的情况下,对于至少两个分色单独地实施所述方法。
10.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述印刷头(3a,3b)的位置修正通过电动调节进行。
11.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,对于所述变化曲线适用的是:所述数据区(9)中的印刷图像(7)的色密度变化曲线或相应的灰度值变化曲线的斜率处于0与0.5之间。
12.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,对于所述变化曲线适用的是:所述数据区(9)中的印刷图像(7)的色密度变化曲线或相应的灰度值变化曲线的斜率处于0.05与0.25之间。
13.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,对于所述变化曲线适用的是:所述数据区(9)中的印刷图像(7)的色密度变化曲线或相应的灰度值变化曲线的斜率是0.1。
14.一种用于借助两个喷墨印刷头在承载物上产生由区段组成的印刷图像的方法,其中,所述印刷图像(7)在y方向上由第一印刷图像区段(2a)和第二印刷图像区段(2b)基本上在y坐标Y1上组成,第一印刷头(3a)产生所述第一印刷图像区段(2a)并且第二印刷头(3b)产生所述第二印刷图像区段(2b),所述方法具有以下步骤:
-在所述印刷图像(7)的数据中围绕部位Y1选出一个在x方向上延伸的、宽度为DY的数据条(8);
-在所选出的数据条(8)中检查所述印刷图像(7)的数据,看是否存在一个延展为x方向上的dx和y方向上的dy的数据区(9),在该数据区中可进行边棱探测;
-选出所述数据区(9)并且检测所述数据区(9)的x坐标x1和y坐标y1;
-产生印刷图像;
-利用摄像机(5)在所述承载物(1)上拍摄与所述数据区(9)相关的测量区(9’)的图像(11),其中,所述图像(11)在部位x1、y1处拍摄并且至少具有尺寸dx*dy;
-在所述测量区(9’)的图像(11)的数据中实施边棱探测;并且
-在探测到边棱的情况下修正所述第一印刷头(3a)和/或所述第二印刷头(3b)的y位置,
其中,在检查所述印刷图像(7)的数据时检查所述数据区(9)是否没有色密度或相应灰度值的变化曲线或者仅仅具有色密度或相应灰度值的轻微到至多中间的变化曲线,对于该变化曲线适用的是:所述数据区(9)中的印刷图像(7)的色密度变化曲线或相应的灰度值变化曲线的斜率处于0与0.5之间。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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