CN106033631A - 图像传感器和纸币处理装置 - Google Patents

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张继刚
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Abstract

本发明公开了一种图像传感器和纸币处理装置，该图像传感器包括第一感光组件和用于向原稿照射光线的第一光源组件，还包括将原稿反射的光线汇聚至第一感光组件的第一透镜阵列，第一透镜阵列的入光面位于第一光源组件发出的光线照射在原稿上产生镜面反射的反射光线的传播路径上。与现有技术中通过检测纸币的厚度来检测纸币表面是否粘贴有胶带的方法相比，本发明提供的纸币处理装置根据图像传感器生成的图像灰度值不同来判断纸币表面是否粘贴有胶带，零件数量少、结构紧凑、占用空间小，即便于提高装配效率，又有利于设备小型化。

Description

图像传感器和纸币处理装置
技术领域
本发明涉及一种图像传感器和纸币处理装置。
背景技术
银行等金融领域要求识币器、清分机等纸币处理装置能够检测纸币表面是否粘贴有透明胶带，从而防止不法分子使用透明胶带将部分真币和假币粘贴在一起伪造纸币。现有技术中通常使用纸币厚度检测装置检测纸币表面是否粘贴有胶带。
如图1所示，纸币厚度检测装置包括基准辊1＇、多个检测组件，以及支撑轴3＇，其中，基准辊1＇沿纸币宽度方向延伸，长度与纸币的宽度相适配，支撑轴3＇与基准辊1＇相对间隔平行设置，多个检测组件沿支撑轴3＇排布，每个检测组件包括与支撑轴3＇套接的支架4＇、设置在支架4＇上的测厚辊2＇、用于偏压支架4＇使检测辊2＇始终压向基准辊1＇的弹性元件5＇，以及设置在支架3＇上的检测件6＇和设置在固定机架上的与检测件6＇配合或分离的传感器7＇。当纸币由基准辊1＇和检测辊2＇之间通过时，如果纸币上没有粘贴胶带时，则纸币将检测辊2＇抬起的高度为纸币的厚度，此时传感器7＇与检测件6＇之间为第一距离，传感器7＇输出第一检测信号，如果纸币上粘贴有胶带，纸币将检测辊2＇抬起的高度为纸币与胶带的厚度和，此时传感器7＇与检测件6＇之间为第二距离，传感器7＇输出第二检测信号，根据传感器7＇的检测信号，即可判断纸币表面是否粘贴有胶带。
这种检测纸币表面是否粘贴有胶带的方案由于使用的零件多、占用空间大，因此既不利于提高装配效率，也不利于设备小型化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种图像传感器，以便可靠地检测原稿上是否粘贴有胶带；本发明的目的还在于提供一种具有上述图像传感器的纸币处理装置。
为此，本发明一方面提供了一种图像传感器，包括第一感光组件和用于向原稿照射光线的第一光源组件，还包括将原稿反射的光线汇聚至第一感光组件的第一透镜阵列，第一透镜阵列的入光面位于第一光源组件发出的光线照射在原稿上产生镜面反射的反射光线的传播路径上。
进一步地，上述第一透镜阵列的光轴与第一光源组件发出的光线照射在原稿上产生镜面反射生成的到达第一透镜阵列的入光面的反射光线平行设置。
进一步地，上述图像传感器还包括第二透镜阵列，第二透镜阵列将透过原稿的光线汇聚至第一感光组件。
进一步地，上述第一光源组件包括导光件，导光件包括呈夹角设置的第一出光面和第二出光面，第一透镜阵列的入光面位于第一出光面发出的光线照射在原稿上产生镜面反射的反射光线的传播路径上。
根据本发明另一方面，提供了一种纸币处理装置，包括用于获取纸币的第一面图像的第一图像传感器，第一图像传感器为根据上面所描述的图像传感器。
进一步地，上述纸币处理装置还包括用于获取纸币的第二面图像的第二图像传感器，第二图像传感器包括第二感光组件、用于向纸币照射光线的第二光源组件、以及将纸币反射的光线汇聚至第二感光组件的第二透镜阵列。
进一步地，上述第二图像传感器还包括将透射纸币的光线汇聚至第二感光组件的第三透镜阵列。
进一步地，上述第一图像传感器还包括用于向纸币照射光线的第三光源组件，第三透镜阵列的入光面位于第三光源组件的出光面发出的光线照射纸币后产生的透射光线的传播路径上。
进一步地，上述第一光源组件包括导光件，导光件包括呈夹角设置的第一出光面和第二出光面，第一透镜阵列的入光面位于第一出光面发出的光线照射在纸币上产生镜面反射的反射光线的传播路径上，第三透镜阵列的入光面位于第二出光面发出的光线照射纸币后产生的透射光线的传播路径上。
进一步地，上述纸币处理装置还包括与第一图像传感器抵接配合的第一压辊，第一压辊的外周分布有毛刷层。
本发明提供的图像传感器的透镜阵列的入光面位于光源组件发出的光线照射在原稿上产生镜面反射生成的反射光线的传播路径上，入射光线照射在原稿的粘贴胶带的位置后反射给透镜阵列生成的图像的灰度值与照射在原稿的未粘贴胶带的位置后反射给透镜阵列生成的图像的灰度值存在差异，因此，能够据此判断原稿表面是否粘贴有胶带。进一步地，将透镜阵列的光轴设置成与入射光线经镜面反射的反射光线平行，使得在入射光线照射在胶带上后反射给透镜阵列生成的图像灰度值差异更大，因此检测结果更精确。
本发明提供的纸币处理装置，采用带有毛刷层的压辊将纸币的检测币面压平在图像传感器的透光板上进行检测，如此币面平整，币面上胶带的反光效果增强，景深波动范围减小，同时还采用透镜阵列将光线汇聚至感光组件，提高感光元件对胶带反光的敏感度。
与现有技术中通过检测纸币的厚度来检测纸币表面是否粘贴有胶带的方法相比，本发明提供的纸币处理装置根据图像传感器生成的图像灰度值不同来判断纸币表面是否粘贴有胶带，零件数量少、结构紧凑、占用空间小，即便于提高装配效率，又有利于设备小型化。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是现有技术中的纸币厚度检测装置的结构示意图；
图2是根据本发明第一实施例的纸币处理装置的结构示意图；
图3是根据本发明第一实施例的图像传感器的结构剖面图；
图4是根据本发明第一实施例的纸币处理装置的第一检测机构的结构剖面图；
图5是根据本发明第一实施例的图像传感器与原稿配合时的入射光线与反射光线的角度示意图；
图6是根据本发明第一实施例的图像传感器与胶带配合时入射光线与反射光线的角度示意图；
图7是根据本发明第二实施例的纸币处理装置的图像获取机构的结构示意图； 以及
图8是根据本发明第三实施例的纸币处理装置的图像获取机构的结构示意图。
附图标记说明
100、逼纸机构； 200、进纸机构；
300、纸币信息获取机构； 310、图像获取机构；
320、磁信息获取机构； 1、第一框架；
2、第一光源组件； 3、第一透镜阵列；
4、第一感光组件； 5、第一透光板；
6、输送辊组； 40、叶轮；
51、第一换向件； 52、第二换向件；
311、第一图像传感器； 312、第一压辊；
321、磁头； 322、第二压辊；
313、第二图像传感器； 314、第三压辊；
21、第一出光面； 22、第二出光面；
31、第一透镜阵列的入光面； 71、第二框架；
72、第二光源组件； 73、第二透镜阵列；
74、第二感光组件； 75、第三透镜阵列；
76、第二透光板； 721、第二出光面；
731、第二透镜阵列的入光面；751、第三透镜阵列的入光面；
8、第三光源组件； 81、第三光源组件的出光面；
P、主通道； S0、入币口；
S3、退币口； S1、第一出钞口；
S2、第二出钞口； P1、第一辅通道；
P2、第二辅通道。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
图2是使用本发明提供的图像传感器的纸币处理装置第一实施例的结构示意图。本实施例中，纸币处理装置为纸币清分机。如图2所示，纸币清分机设置有与外界连通的入币口S0、至少一个出钞口，以及退币口S3，纸币清分机包括主通道P、至少一个辅通道、逼纸机构100、进纸机构200、纸币信息获取机构300、输送机构、换向机构，以及驱动机构(图中未示出)。
其中，入币口S0位于主通道P的起始端，入币口S0用于堆叠待处理的纸币；逼纸机构100设置在入币口S0处，用于限制堆叠在入币口S0处的纸币沿纸币宽度方向的位置；进纸机构200用于将堆叠在入币口S0处的纸币一张接一张地送至纸币信息获取机构300处。
每个出钞口通过一个辅通道与主通道P连通，用于容纳经鉴别为正常的纸币；退币口S3位于主通道P的末端，用于容纳经鉴别为异常的纸币，如假币、残币、胶带拼接币等；输送机构用于驱动纸币沿主通道P或辅通道运动。输送机构包括多个输送辊组6和多个叶轮40，其中，多个输送辊组6设置在主通道P和各辅通道上，用于驱动纸币在主通道P或辅通道内运动；输送机构的叶轮40的数量与出钞口和退币口S3的总数量相等，其中，在每个出钞口与一个辅通道之间设置有一个叶轮40，用于将辅通道内的纸币逐张送入出钞口内，在退币口S3与主通道P之间设置有一个叶轮40，用于将主通道P内的纸币送至退币口S3内。
本实施例中，纸币清分机包括入币口S0、两个出钞口(即第一出钞口S1和第二出钞口S2)，两个辅通道(即第一辅通道P1和第二辅通道P2)以及退币口S3，输送机构包括三个叶轮40，其中，第一出钞口S1通过第一辅通道P1与主通道P连通，用于容纳经鉴别为正常的第一种纸币，如壹佰元面额的人民币；第二出钞口S2通过第二辅通道P2与主通道P连通，用于容纳经鉴别为正常的第二种纸币，如伍拾元面额的人民币；输送机构的三个叶轮40分别设置在第一辅通道P1与第一出钞口S1之间、第二辅通道P2与第二出钞口S2之间，以及主通道P与退币口S3之间；换向机构包括第一换向件51、第二换向件52，以及第一驱动件和第二驱动件(图中未示出)。其中，第一换向件51设置在主通道P与第一辅通道P1的交汇处，第二换向件52设置在主通道P与第二辅通道P2的交汇处；第一驱动件和第二驱动件可以是凸轮或者电磁铁等，其中，第一驱动件与第一换向件51连接，在第一驱动件的驱动下，第一换向件51具有第一位置和第二位置。当第一换向件51位于第一位置时，主通道P与第一辅通道P1连通，位于主通道P内的纸币通过第一换向件51的引导被送至第一辅通道P1内；当第一驱动件驱动第一换向件51运动到第二位置时，主通道P与第一辅通道P1之间的通路被断开，纸币只能沿主通道P继续向下游移动；第二驱动件与第二换向件52连接，在第二驱动件的驱动下，第二换向件52具有第一位置和第二位置，其中，当第二换向件52位于第一位置时，主通道P与第二辅通道P2连通，位于主通道P内的纸币通过第二换向件52的引导被送至第二辅通道P2内；当第二驱动件驱动第二换向件52运动至第二位置时，主通道P与第二辅通道P2之间的通路被断开，主通道P与退币口S3连通，主通道P内的纸币被送至退币口S3内。
纸币信息获取机构300设置在主通道P上，包括图像获取机构310和磁信息获取机构320，其中，图像获取机构310用于获取纸币表面的图像信息，图像获取机构310包括位于主通道P两侧相切设置的第一图像传感器311和第一压辊312；磁信息获取机构320用于获取纸币上的磁信息，磁信息获取机构320包括位于主通道P两侧相对设置的磁头321和第二压辊322，当纸币由磁头321和第二压辊322之间经过时，磁头321读取纸币表面的磁信息。纸币清分机的控制器根据图像获取机构310和磁信息获取机构320的获取的图像信息和磁信息来判断纸币表面是否粘贴有胶带，以及纸币的真伪、面额大小等信息。
图3是根据本发明第一实施例的图像传感器的结构剖面图，图4是根据本发明第一实施例的纸币处理装置的图像获取机构的结构剖面图。如图3、图4所示，图像获取机构310中的第一图像传感器311包括第一框架1、第一光源组件2、第一透镜阵列3、第一感光组件4，以及第一透光板5，其中，第一透光板5将第一光源组件2、第一透镜阵列3，以及第一感光组件4封装在第一框架1上的腔室内。
第一透镜阵列3的入光面31与第一透光板5呈夹角设置，且第一透镜阵列3的入光面31位于由第一光源组件2的第一出光面21发出的光线照射在原稿上发生镜面反射生成的反射光线的传播路径上，因此，当第一光源组件2从第一出光面21发射出用于照射原稿的入射光线时，如果该入射光线穿过第一透光板5照射在原稿上发生镜面反射，则镜面反射生成的反射光线穿过第一透光板5后，照射在第一透镜阵列3的入光面31上，第一透镜阵列3将接收到的反射光线会聚到第一感光组件4，第一感光组件4输出相应信号，据此可形成原稿的图像。优选地，第一透镜阵列3的光轴32与第一透光板5的夹角满足以下条件：由第一出光面21发出的垂直于第一出光面21的光线照射在原稿上发生镜面反射生成的反射光线垂直地照射在第一透镜阵列3的入光面31上，即反射光线与光轴32平行，此时，光轴32的角度及位置根据第一光源组件2的第一出光面21的角度及位置、反射原理、折射原理、以及反射光线与第一透镜阵列3的入光面31角度关系计算得到。本实施例中，光轴32与第一透光板5的夹角为45度，第一出光面21与第一透光板5的夹角为45度，且由第一出光面21发出的垂直于第一出光面21的入射光线照射在原稿上发生镜面反射生成的反射光线垂直地照射在第一透镜阵列3的入光面31上。
第一压辊312与第一图像传感器311的第一透光板5相切设置，由第一光源组件2的第一出光面21发出的光线经第一透光板5照射在位于第一压辊312与第一透光板5的相切位置处的原稿表面后，反射至第一透镜阵列3的入光面31上。优选地，第一压辊312为毛辊，其外周分布有毛刷层，该毛辊与第一图像传感器311的第一透光板5相切，第一压辊312的位于相切位置两边的软毛按压原稿，使得原稿与第一透光板5的接触面积更大，因此第一图像传感器311获取的图像更清晰。
在其他实施例中，第一压辊312的辊表面由其他的柔性压币层代替毛刷层，使第一压辊312上位于相切位置两边的部分按压原稿，原稿与第一透光板5的接触面积更大，因此第一图像传感器311获取的图像更清晰。
图5是根据本发明第一实施例的图像传感器与原稿配合时的入射光线与反射光线的角度示意图，图6是根据本发明第一实施例的图像传感器与胶带配合时入射光线与反射光线的角度示意图。下面结合图4至图6介绍图像获取机构310的工作原理。
如图4所示，当图像传感器在检测原稿时，第一光源组件2由第一出光面21发射出入射光线，照射在原稿上后发生反射，如果原稿表面没有粘贴胶带，如图5所示，由于原稿表面微观上凹凸不平，因此入射光线照射在原稿表面后反射回来的光线反射角度不一，形成漫反射，反射光线中只有部分照射在第一透镜阵列3的入光面31上，第一透镜阵列3将光线会聚给第一感光组件4，此时根据第一感光组件4输出信号生成原稿的图像；如果原稿表面粘贴有胶带，如图6所示，由于胶带表面光滑，因此入射光线照射在胶带表面后反射回来的光线的反射角度相同，形成镜面反射，大部分反射光线照射在第一透镜阵列3的入光面31上，第一透镜阵列3将光线会聚给第一感光组件4，此时根据第一感光组件4输出信号生成原稿图像，由于原稿表面没有粘贴胶带时第一透镜阵列3的入光面31接收到的光线强度小于原稿表面粘贴胶带时第一透镜阵列3的入光面31接收到的光线强度，因此，在上述两种情况下形成的原稿图像的灰度值存在差异，控制器根据检测到的原稿图像的灰度差，判断原稿表面粘贴有胶带。
需要指出的是，在本发明中，通过使用第一压辊312将原稿压在透光板上，使得胶带表面光滑又平整，提高了胶带表面反射的光线强度。
当原稿表面发生镜面反射时，反射光线垂直地照射在第一透镜阵列3的入光面31上，与反射光线呈夹角地照射在第一透镜阵列3的入光面31相比，垂直地照射在第一透镜阵列3的入光面31上的光通量要大于呈夹角地照射在第一透镜阵列3的入光面31上的光通量，因此在第一透镜阵列3将该反射光线会聚给第一感光组件4后，由此生成的图像的灰度更亮，更便于控制器判断原稿表面是否粘贴有胶带。
本发明提供的图像传感器的透镜阵列的入光面位于光源组件发出的光线照射在原稿上产生镜面反射生成的反射光线的传播路径上，入射光线照射在原稿的粘贴胶带的位置后反射给透镜阵列生成的图像的灰度值与照射在原稿的未粘贴胶带的位置后反射给透镜阵列生成的图像的灰度值存在差异，因此，能够据此判断原稿表面是否粘贴有胶带，进一步地，将透镜阵列的光轴设置成与入射光线经镜面反射的反射光线相平行，使得在入射光线照射在胶带上后反射给透镜阵列生成的图像灰度值差异更大，因此检测结果更精确。
与现有技术中通过检测纸币的厚度来检测纸币表面是否粘贴有胶带的方法相比，本发明提供的纸币处理装置根据图像传感器生成的图像灰度值不同来判断纸币表面是否粘贴有胶带，零件数量少、结构紧凑、占用空间小，即便于提高装配效率，又有利于设备小型化。
图7是根据本发明第二实施例的纸币处理装置的图像获取机构的结构示意图，如图7所示，本实施例与第一实施例相比不同之处在于，本实施例中的图像获取机构310还包括分别位于主通道P两侧且相切设置的第二图像传感器313和第三压辊314，其中，第二图像传感器313与第一压辊312位于主通道P的同一侧，第三压辊314与第一图像传感器311位于主通道P的同一侧，其中，第一图像传感器311用于获取纸币的第一面的图像信息，第二图像传感器313用于获取纸币的第二面的图像信息。
第二图像传感器313包括第二框架71、第二光源组件72、第二透镜阵列73、第二感光组件74、第三透镜阵列75，以及第二透光板76，其中，第二透光板76将第二光源组件72、第二透镜阵列73、第三透镜阵列75，以及第二感光组件74封装在第二框架71上的腔室内，第二透镜阵列73和第三透镜阵列75均将各自接收的光线会聚给第二感光组件74，第二光源组件72从其出光面721发射的入射光线经第二透光板76照射在原稿上后发生镜面反射，反射光线经过第二透光板76后，垂直地照射在第二透镜阵列73的入光面731上，第二透镜阵列73将反射光线会聚到第二感光组件74，第二感光组件74输出相应信号，据此可形成原稿的反射图像，其中，第二透镜阵列73的入光面731设置形式同第一透镜阵列3的入光面31的设置形式，在此不再赘述；第三透镜阵列75的入光面751与第一图像传感器311的第三光源组件8的出光面81相对且平行设置，第三光源组件8从其出光面81发出的光线穿透第一透光板5、纸币、第二透光板76后，照射在第三透镜阵列75的入光面751上，第三透镜阵列75将其会聚给第二图像传感器313的第二感光组件74，根据第二感光组件74的输出信号可以生成纸币的透射图像。因此本实施例提供的纸币处理装置中的图像获取机构310不但可以获取纸币正反两面的图像信息，检测纸币表面是否粘贴有胶带，还可以检测纸币的透射图像信息。
图8是根据本发明第三实施例的纸币处理装置的图像获取机构的结构示意图。如图8所示，本实施例与第二实施例相比不同之处在于，本实施例中，第一图像传感器311没有设置第三光源组件8，而是在第一光源组件2还设置有第二出光面22，第二出光面22与第一出光面21呈夹角设置，第二出光面22与第二图像传感器313的第三透镜阵列75的入光面751平行且相对，第一图像传感器311的第一光源组件2从其第二出光面22发射的光线，穿过第一透光板5、纸币、第二透光板76后照射在第三透镜阵列75的入光面751上，第三透镜阵列75将透射光线会聚给第二图像传感器313的第二感光组件74，根据第二感光组件74的输出信号可以生成纸币的透射图像。本实施例与第二实施例相比减少一个光源组件，因此降低了图像传感器的成本。
本发明还提出了拼接纸币的检测方法，包括以下步骤：使用纸币处理装置对纸币进行检测；根据检测结果获得纸币的与胶带对应的灰度异常点；若纸币四周边缘存在两个以上的灰度异常点，则判定纸币为胶带拼接纸币。
通过以上方法，可简单地先将包括胶带拼接纸币的纸币给检测出来，提高了排查效率。以方便后续的人工排查或设备排查。需要指出的是，四周边缘是指距离纸币边沿预定宽度(例如10mm)的矩形环状区域。
在上述方法中，上述纸币的与胶带对应的灰度异常点可由灰度差值确定获得。在本发明的一优选实施例中，上述纸币的与胶带对应的灰度异常点的识别由经过样本训练的人工神经网络获得。首先构建人工神经网络模型，之后拿样本进行训练，相应的训练样本包括常见的各种形式的胶带拼接纸币和非胶带拼接纸币。纸币样本越多，准确性越高，再经过设定数量的样本进行训练和校验后，即可用于与胶带对应的灰度异常点的检测。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种图像传感器，包括第一感光组件和用于向原稿照射光线的第一光源组件，其特征在于，还包括将所述原稿反射的光线汇聚至所述第一感光组件的第一透镜阵列，所述第一透镜阵列的入光面位于所述第一光源组件发出的光线照射在所述原稿上产生镜面反射的反射光线的传播路径上。
2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述第一透镜阵列的光轴与所述第一光源组件发出的光线照射在所述原稿上产生镜面反射生成的到达所述第一透镜阵列的入光面的反射光线平行设置。
3.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，还包括第二透镜阵列，所述第二透镜阵列将透过所述原稿的光线汇聚至所述第一感光组件。
4.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述第一光源组件包括导光件，所述导光件包括呈夹角设置的第一出光面和第二出光面，所述第一透镜阵列的入光面位于所述第一出光面发出的光线照射在所述原稿上产生镜面反射的反射光线的传播路径上。
5.一种纸币处理装置，包括用于获取纸币的第一面图像的第一图像传感器，其特征在于，所述第一图像传感器为根据权利要求1或2所述的图像传感器。
6.根据权利要求5所述的纸币处理装置，其特征在于，还包括用于获取所述纸币的第二面图像的第二图像传感器，所述第二图像传感器包括第二感光组件、用于向纸币照射光线的第二光源组件、以及将所述纸币反射的光线汇聚至所述第二感光组件的第二透镜阵列。
7.根据权利要求6所述的纸币处理装置，其特征在于，所述第二图像传感器还包括将透射所述纸币的光线汇聚至所述第二感光组件的第三透镜阵列。
8.根据权利要求7所述的纸币处理装置，其特征在于，所述第一图像传感器还包括用于向所述纸币照射光线的第三光源组件，所述第三透镜阵列的入光面位于所述第三光源组件的出光面发出的光线照射所述纸币后产生的透射光线的传播路径上。
9.根据权利要求7所述的纸币处理装置，其特征在于，所述第一光源组件包括导光件，所述导光件包括呈夹角设置的第一出光面和第二出光面，所述第一透镜阵列的入光面位于所述第一出光面发出的光线照射在所述纸币上产生镜面反射的反射光线的传播路径上，所述第三透镜阵列的入光面位于所述第二出光面发出的光线照射所述纸币后产生的透射光线的传播路径上。
10.根据权利要求6所述的纸币处理装置，其特征在于，还包括与所述第一图像传感器抵接配合的第一压辊，所述第一压辊的外周分布有毛刷层。
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