CN107290739B - 探测器组件、探测器及激光测距系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及探测器组件、探测器及激光测距系统。其中所述探测器组件包括:第一激光接收单元,所述第一激光接收单元被构造用于接收由所述激光扫平仪的第一激光发射模块所发出的激光;以及第二激光接收单元,所述第二激光接收单元被构造为与所述第一激光接收单元大体上垂直设置并且所述第二激光接收单元包括用于接收由所述激光扫平仪的第二激光发射模块所发出的激光的第一部分和用于接收由所述激光扫平仪的第二激光发射模块所发出的激光的第二部分,其中,所述第一部分与所述第二部分相隔第一距离。
Description
技术领域
本发明涉及距离测量以及定位领域,更为具体地涉及一种用于和激光扫平仪一起使用的探测器组件、一种包括前述的探测器组件的探测器以及一种包括该探测器的激光测距系统。
背景技术
在现有技术中,专利公开文献CN101206113A公开了一种测距仪及其测距方法,依据该专利公开的测距仪是以旋转光源来提供具有一定预定转速的光束,然后再以接收器来侦测光束由接收器的第一位置旋转至第二位置时的时间差,并依据侦测的时间差与接收器的第一位置与第二位置之间距,来计算取得接收器至旋转光源间的距离。以以上所述的测距仪以及测距方法能够方便地在激光水平仪中实现距离量测的功能,从而增进工程人员的施工便利性。
具体而言,请参考图l所示,图1示出了根据该专利公开内容的一种测距仪的示意图。在图1中,为了增进工程人员施工的使利性,此测距仪10是建构在单轴旋转激光水平仪11及其接收器12上,使单轴旋转激光水平仪11不仅可以提供自动整平的旋转激光束13,以在施工墙面上投射出水平参考线之外,更可协助工程人员量测施工标示所需的距离。其中,接收器12上也可还包括遥控单轴旋转激光水平仪11的如转速等操作的遥控电路16,而成为遥控单轴旋转激光水平仪11的遥控器。在图l中,除了使用单轴旋转激光水平仪11构成的旋转光源,来提供以预定转速旋转的激光束13外,更应用接收器12来侦测激光束13由接收器12的第一位置14旋转至第二位直15时的时间差,以便可以依据时间差与第一位置14与第二位置15之间距,来计算取得接收器12至单轴旋转激光水平仪11间的距离。
从以上论述可知,该探测器组件包括独立的第一接收电路和第二接收电路,而且所述的第一接收电路与所述的第二接收电路分别包括:光传感器,用以接收所述的光束并输出电流讯号;转换电路,相接所述的光传感器,用以将所述的电流讯号转换为电压讯口;放大电路,耦接所述的转换电路,用以放大所述的电压讯号;以及比较器,相接所述的放大电路,用以将放大的所述的电压讯号与参考准位作比较,而输出代表侦测到所述的光束的电讯号。
这样一来,每个探测器组件必须包括至少两套光传感器、转换电路、放大电路以及比较器,这样的探测器组件制造成本高而且结构复杂。此外,这样的探测器组件由于仅包括在一个方向上的激光接收器12,所以该探测器组件并不能够保证光束至第一位置14、光束至第二位置15以及第一位置和第二位置之间的距离三者能够构成一个等腰三角形,这样一来必然会使得所计算出的光束发射位置和探测器组件之间的距离不准确,而且误差不可控。
发明内容
针对上述的技术问题,即现有技术中的无法避免的测距不准确的技术问题,本发明提出了一种用于和激光扫平仪一起使用的探测器组件,所述探测器组件包括:
第一激光接收单元,所述第一激光接收单元被构造用于接收由所述激光扫平仪的第一激光发射模块所发出的激光;以及
第二激光接收单元,所述第二激光接收单元被构造为与所述第一激光接收单元大体上垂直设置并且所述第二激光接收单元包括用于接收由所述激光扫平仪的第二激光发射模块所发出的激光的第一部分和用于接收由所述激光扫平仪的第二激光发射模块所发出的激光的第二部分,其中,所述第一部分与所述第二部分相隔第一距离。
在使用时,依据本发明所提出的探测器组件被悬直设置,此时,该探测器组件所包括的第一激光接收单元也被悬直设置,即垂直于水平面设置。如此一来,借助于能够发射出水平面激光的激光扫平仪便能够通过一定的调整步骤来保证激光扫平仪所发射出的水平激光面处于用于接收由所述激光扫平仪的第二激光发射模块所发出的激光的第一部分和用于接收由所述激光扫平仪的第二激光发射模块所发出的激光的第二部分中间,从而能够保证探测器组件的用于接收由所述激光扫平仪的第二激光发射模块所发出的激光的第一部分和探测器组件的用于接收由所述激光扫平仪的第二激光发射模块所发出的激光的第二部分分别至激光扫平仪的第一激光发射模块的距离相等,通过相对应的设置,也能够间接保证探测器组件的用于接收由所述激光扫平仪的第二激光发射模块所发出的激光的第一部分和探测器组件的用于接收由所述激光扫平仪的第二激光发射模块所发出的激光的第二部分分别至激光扫平仪的第二激光发射模块的距离相等。
如此一来,通过所述激光扫平仪的第二激光发射模块的旋转速度、用于接收由所述激光扫平仪的第二激光发射模块所发出的激光的第一部分和用于接收由所述激光扫平仪的第二激光发射模块所发出的激光的第二部分之间的第一间距、以及激光经过用于接收由所述激光扫平仪的第二激光发射模块所发出的激光的第一部分和用于接收由所述激光扫平仪的第二激光发射模块所发出的激光的第二部分对应时刻之间的时间差便能够通过三角函数关系来确定激光扫平仪与探测器组件之间的精确距离。
在依据本发明的一个实施例中,所述探测器组件还包括信号处理模块,所述信号处理模块被构造用于处理所述第一激光接收单元所接收的激光和/或所述第二激光接收单元所接收的激光。
在依据本发明的一个实施例中,所述第二激光接收单元的所述第一部分和所述第二部分具有相同的长度并且彼此平行地进行设置。
在依据本发明的一个实施例中,所述第二激光接收单元的所述第一部分和所述第二部分离所述第一激光接收单元的距离相同。
在依据本发明的一个实施例中,所述第一激光接收单元和/或所述第二激光接收单元被构造为光电感应器件。
在依据本发明的一个实施例中,所述第二激光接收单元被构造为导光部件,所述导光部件的第一部分被构造用于接收光束并将所述光束导向至第一目标位置并且所述导光部件的第二部分被构造用于接收光束并将所述光束导向至所述第一目标位置。
在依据本发明的一个实施例中,所述探测器组件还包括感光元件,所述感光元件被设置在所述第一目标位置处。
在依据本发明的一个实施例中,所述探测器组件还包括:
放大电路,所述放大电路被构造为耦接在所述第一激光接收单元和/或所述第二激光接收单元与所述信号处理模块之间并且用于对源自所述第一激光接收单元和/或所述第二激光接收单元的所述光学信号所转换而成的电学信号进行放大并输出给所述信号处理模块。
在依据本发明的一个实施例中,所述探测器组件还包括:
滤波电路,所述滤波电路被构造为耦接所述第一激光接收单元和/或所述第二激光接收单元与所述信号处理模块之间并且用于对源自所述第一激光接收单元和/或所述第二激光接收单元的所述光学信号所转换而成的电学信号进行滤波并输出给所述信号处理模块。
此外,本发明的第二方面还提出了一种用于和激光扫平仪一起使用的探测器,所述探测器包括根据本发明的第一方面所提出的探测器组件。
再者,本发明的第三方面还提出了一种激光测距系统,所述激光测距系统包括根据本发明的第二方面所提出的探测器。
如前所述,借助于依据本发明所提出的探测器组件以及相对应的激光测距系统能够精确地测量出激光扫平仪和探测器组件之间的直线距离。
附图说明
参考附图示出并阐明实施例。这些附图用于阐明基本原理,从而仅仅示出了对于理解基本原理必要的方面。这些附图不是按比例的。在附图中,相同的附图标记表示相似的特征。
图1示出了一种根据现有技术的测距仪10的示意图;
图2示出了依据本发明的一个实施例的探测器组件200的示意图;
图3示出了依据本发明的另一个实施例的探测器组件300的示意图;
图4示出了依据本发明的又一个实施例的探测器组件400的示意图;以及
图5示出了依据本发明的再一个实施例的探测器组件500的示意图。
本发明的其它特征、特点、优点和益处通过以下结合附图的详细描述将变得更加显而易见。
具体实施方式
在以下优选的实施例的具体描述中,将参考构成本发明一部分的所附的附图。所附的附图通过示例的方式示出了能够实现本发明的特定的实施例。示例的实施例并不旨在穷尽根据本发明的所有实施例。可以理解,在不偏离本发明的范围的前提下,可以利用其他实施例,也可以进行结构性或者逻辑性的修改。因此,以下的具体描述并非限制性的,且本发明的范围由所附的权利要求所限定。
在此本申请的申请人希望明确,本申请上下文中所提及的术语“水平设置”和“竖直设置”均是指激光接收装置中所包含的感光元件的排列布置方式,其中术语“竖直设置”表示激光接收装置中所包含的诸如条状的感光元件大体上垂直于水平面设置,而术语“水平设置”则表示激光接收装置中所包含的诸如条状的感光元件大体上在同一水平面上设置。
针对图1中的探测器组件在进行激光扫平仪和探测器之间的距离测量时无法控制误差进而进行精准距离测量这一技术问题,本发明提出了一种诸如图2至图5所示的新型的探测器组件的结构,以下将结合图2至图5来分别介绍依据本发明所公开的探测器组件的每个实施例,但是本领域的技术人员应当了解,图2至图5的实施例仅仅是示例性的,而非限制性的,其仅用于示例性地示出依据本发明的探测器组件的可能的结构形式,而不旨在穷尽依据本发明的探测器组件的所有可能的结构形式,本领域的技术人员能够在此技术之上在不超出本发明的构思的情况下对这些实施例作出改动,而改动后的变型形式仍然处于本发明的保护范围之内。
从图2中可以看出,依据本发明所提出的探测器组件200包括第一激光接收单元210,所述第一激光接收单元210被构造用于接收由所述激光扫平仪(图中未示出)的第一激光发射模块(图中未示出)所发出的激光。此外,该依据本发明所提出的探测器组件200还包括第二激光接收单元220,所述第二激光接收单元220被构造为与所述第一激光接收单元210大体上垂直地进行设置并且所述第二激光接收单元220包括用于接收由所述激光扫平仪的第二激光发射模块所发出的激光的第一部分和用于接收由所述激光扫平仪的第二激光发射模块所发出的激光的第二部分,其中,所述第一部分与所述第二部分相隔第一距离。
图3示出了依据本发明的另一个实施例的探测器组件300的示意图。从图3中可以看出,依据本发明所提出的探测器组件300包括第一激光接收单元310,所述第一激光接收单元310被构造用于接收由所述激光扫平仪(图中未示出)的第一激光发射模块(图中未示出)所发出的激光。此外,该依据本发明所提出的探测器组件300还包括第二激光接收单元320,所述第二激光接收单元320被构造为与所述第一激光接收单元310大体上垂直地进行设置并且所述第二激光接收单元320包括用于接收由所述激光扫平仪的第二激光发射模块所发出的激光的第一部分和用于接收由所述激光扫平仪的第二激光发射模块所发出的激光的第二部分,其中,所述第一部分与所述第二部分相隔第一距离。
图4示出了依据本发明的又一个实施例的探测器组件400的示意图。从图4中可以看出,依据本发明所提出的探测器组件400包括第一激光接收单元410,所述第一激光接收单元410被构造用于接收由所述激光扫平仪(图中未示出)的第一激光发射模块(图中未示出)所发出的激光。此外,该依据本发明所提出的探测器组件400还包括第二激光接收单元420,所述第二激光接收单元420被构造为与所述第一激光接收单元410大体上垂直地进行设置并且所述第二激光接收单元420包括用于接收由所述激光扫平仪的第二激光发射模块所发出的激光的第一部分和用于接收由所述激光扫平仪的第二激光发射模块所发出的激光的第二部分,其中,所述第一部分与所述第二部分相隔第一距离。在图4所示出的实施例中,第二激光接收单元420包括六根光纤,每根光纤在图示方向的上侧边和下侧边分别具有光纤导光头,当光束经过时,光束由光纤导光头导入并传输至对应的感光元件上。本领域的技术人员应当了解,此处示出的六根光纤仅仅是示例性的,而非限制性的,依据本发明所示的光学探测组件当然可以包括多于或者少于六根光纤。
最后,图5示出了依据本发明的再一个实施例的探测器组件500的示意图。从图5中可以看出,依据本发明所提出的探测器组件500包括第一激光接收单元510,所述第一激光接收单元510被构造用于接收由所述激光扫平仪(图中未示出)的第一激光发射模块(图中未示出)所发出的激光。此外,该依据本发明所提出的探测器组件500还包括第二激光接收单元520,所述第二激光接收单元520被构造为与所述第一激光接收单元510大体上垂直地进行设置并且所述第二激光接收单元520包括用于接收由所述激光扫平仪的第二激光发射模块所发出的激光的第一部分和用于接收由所述激光扫平仪的第二激光发射模块所发出的激光的第二部分,其中,所述第一部分与所述第二部分相隔第一距离。
在依据本发明的一个实施例中,所述探测器组件还包括计时模块,所述计时模块被构造为计算所述第二激光接收单元220、320、420和520的所述第一部分和所述第二部分分别感测到激光的时刻之间的时间差。此时,在知道激光扫平移的激光发射模块的激光扫描速度以及该激光经过第一部分和第二部分之间的时间差的情况下,可以根据该第一距离来计算激光扫平仪与该探测器组件之间的距离。
所述第一部分和所述第二部分被构造为位于所述第二激光接收单元220和320上彼此相对的两个位置。如图2所示,该第二激光接收单元220包括用于接收光束并将光束导向至所述感光元件(图中以虚线示出的部分)的第一部分以及用于接收光束并将光束导向至所述感光元件的第二部分,在该实施例中,用于接收光束并将光束导向至所述感光元件的第一部分和用于接收光束并将光束导向至所述感光元件的第二部分构成一对测量点,在每次测量时,激光光束会依次经过一对测量点中的每个部分。在图2所示出的实施例中,所述第一部分和所述第二部分例如能够位于第二激光接收单元220的两侧,例如位于侧边之上。当然,所述第一部分和所述第二部分位于第二激光接收单元220的两侧仅仅是示例性的而非限制性的,所述第一部分和所述第二部分也能够位于其他位置。举例来说,所述第一部分被构造为最先接收所述光束并将所述光束导向至所述感光元件的部分,所述第二部分被构造为最后接收所述光束并将所述光束导向至所述感光元件的部分。在图2所示的实施例中,该最先接收所述光束并将所述光束导向至所述感光元件的部分例如为用于接收光束并将光束导向至所述感光元件210的第一部分,例如上侧边;而最后接收所述光束并将所述光束导向至所述感光元件的部分例如为用于接收光束并将光束导向至所述感光元件的第二部分,例如下侧边。以这样的实施方式能够在最长的测量距离即最长的测量时间上进行测量,从而能够降低误差,进而提高测量精度。
如此一来,在使用时,依据本发明所提出的探测器组件200被悬直设置,此时,该探测器组件200所包括的第一激光接收单元210也被悬直设置,即垂直于水平面设置。如此一来,借助于能够发射出水平面激光的激光扫平仪便能够通过一定的调整步骤来保证激光扫平仪所发射出的水平激光面处于用于接收由所述激光扫平仪的第二激光发射模块所发出的激光的第一部分和用于接收由所述激光扫平仪的第二激光发射模块所发出的激光的第二部分中间,从而能够保证探测器组件200的用于接收由所述激光扫平仪的第二激光发射模块所发出的激光的第一部分和探测器组件的用于接收由所述激光扫平仪的第二激光发射模块所发出的激光的第二部分分别至激光扫平仪的第一激光发射模块的距离相等,通过相对应的设置,也能够间接保证探测器组件200的用于接收由所述激光扫平仪的第二激光发射模块所发出的激光的第一部分和探测器组件200的用于接收由所述激光扫平仪的第二激光发射模块所发出的激光的第二部分分别至激光扫平仪的第二激光发射模块的距离相等。如此一来,通过所述激光扫平仪的第二激光发射模块的旋转速度、用于接收由所述激光扫平仪的第二激光发射模块所发出的激光的第一部分和用于接收由所述激光扫平仪的第二激光发射模块所发出的激光的第二部分之间的第一间距、以及激光经过用于接收由所述激光扫平仪的第二激光发射模块所发出的激光的第一部分和用于接收由所述激光扫平仪的第二激光发射模块所发出的激光的第二部分对应时刻之间的时间差便能够通过三角函数关系来确定激光扫平仪与探测器组件200之间的精确距离。而如何通过三角函数关系来计算激光扫平仪与探测器组件200之间的距离属于本领域技术人员的公知常识,故在此不再赘述。
在依据本发明的一个实施例中,所述探测器组件200还包括信号处理模块(图中未示出),所述信号处理模块被构造用于处理所述第一激光接收单元210所接收的激光和/或所述第二激光接收单元220所接收的激光。例如,该信号处理模块能够对根据经由所述第一激光接收单元210所接收的激光和/或所述第二激光接收单元220所接收的激光产生的电学信号进行诸如模数转换等操作,从而提高该电学信号的可传输性以及抗干扰性。
在依据本发明的一个实施例中,所述第二激光接收单元220的所述第一部分和所述第二部分具有相同的长度并且彼此平行地进行设置。
具体而言,在图2所示的实施例中,所述第一部分和所述第二部分位于半圆柱形的第二激光接收单元220(例如半圆柱形的柱面透镜)的两侧,相应地,所述第二激光接收单元220的所述第一部分和所述第二部分具有相同的长度并且彼此平行地进行设置。而在图3所示的实施例中,所述第一部分和所述第二部分位于球面镜形状的第二激光接收单元320(例如柱面反射镜)的两侧,相应地,所述第二激光接收单元320的所述第一部分和所述第二部分具有相同的长度并且彼此平行地进行设置。而在图4所示的实施例中,第二激光接收单元420由多根相互平行地进行设置的光纤组成,这些光纤相互平行而且具有相同的长度。相应地,在图5所示的实施例中,第二激光接收单元520由两根平行地进行设置并且长度一致的硅光电池模组组成。本领域的技术人员应当了解,所述第一激光接收单元和/或所述第二激光接收单元也能够被构造为光电传感器,可以是雪崩光电二极管(Avalanche PhotoDiode,APD)、电荷耦合元件(CCD)、其他太阳能电池组、或其他能够感测激光的材料制成。其中太阳能电池组优选为硅光电池模组。
在依据本发明的一个实施例中,所述第二激光接收单元220、320以及520的所述第一部分和所述第二部分离所述第一激光接收单元的距离相同。换句话说,就是需要图2至图4以及图5中的第二激光接收单元220、320以及520分别离第一激光接收单元210、310和510的端面在使用时是竖直地进行设置的。
在依据本发明的一个实施例中,所述第二激光接收单元220、320以及420被构造为导光部件,所述导光部件的第一部分被构造用于接收光束并将所述光束导向至第一目标位置并且所述导光部件的第二部分被构造用于接收光束并将所述光束导向至所述第一目标位置。在图2至图4中所示出的实施例中,所述第二激光接收单元220、320以及420被构造为导光部件,在图2至图4所示出的实施例中,所述探测器组件200、300、400还包括感光元件,所述感光元件被设置在所述第一目标位置处。而在图5所示出的实施例中,所述第二激光接收单元520被构造分立的两根硅光电池模组。
由以上实施例可知,能够在本发明的构思中用作第二激光接收单元220和320的元件例如能够被构造为球面镜、自由曲面镜、非球面镜、导光柱、导光面、平面镜、光纤或反射镜。
当所述第二激光接收单元220、320和420被构造为导光部件时,相较于图5所示的第二激光接收单元520来看,仅需要配备一组感光元件便可,从而能够简化探测器组件的结构并且相应地降低探测器组件的成本。
为了进一步提高该电学信号的处理精度,在依据本发明的一个实施例中,所述探测器组件还包括放大电路,所述放大电路被构造为耦接在所述第一激光接收单元和/或所述第二激光接收单元与所述信号处理模块之间并且用于对源自所述第一激光接收单元和/或所述第二激光接收单元的所述光学信号所转换而成的电学信号进行放大并输出给所述信号处理模块。
为了提高依据本发明所提出的探测器组件中的电学信号的抗干扰性,在依据本发明的一个实施例中,所述探测器组件还包括滤波电路,所述滤波电路被构造为耦接所述第一激光接收单元和/或所述第二激光接收单元与所述信号处理模块之间并且用于对源自所述第一激光接收单元和/或所述第二激光接收单元的所述光学信号所转换而成的电学信号进行滤波并输出给所述信号处理模块。
此外,本发明的第二方面还提出了一种用于和激光扫平仪一起使用的探测器,所述探测器包括根据本发明的第一方面所提出的探测器组件。
再者,本发明的第三方面还提出了一种激光测距系统,所述激光测距系统包括根据本发明的第二方面所提出的探测器。
如前所述,借助于依据本发明所提出的探测器组件以及相对应的激光测距系统能够精确地测量出激光扫平仪和探测器组件之间的直线距离。
本领域技术人员应当理解,上面公开的各个实施例可以在不偏离发明实质的情况下做出各种变形和修改。因此,本发明的保护范围应当由所附的权利要求书来限定。
尽管已经描述了本发明的不同示例性的实施例,但对于本领域技术人员而言显而易见的是,能够进行不同的改变和修改,其能够在并未背离本发明的精神和范畴的情况下实现本发明的优点中的一个或一些优点。对于那些在本领域技术中相当熟练的技术人员来说,执行相同功能的其他部件可以适当地被替换。应当了解,在此参考特定的附图解释的特征可以与其他附图的特征组合,即使是在那些没有明确提及此的情况中。此外,可以或者在所有使用恰当的处理器指令的软件实现方式中或者在利用硬件逻辑和软件逻辑组合来获得同样结果的混合实现方式中实现本发明的方法。这样的对根据本发明的方案的修改旨在被所附权利要求所覆盖。
Claims (10)
1.一种用于和激光扫平仪一起使用的探测器组件,其特征在于,所述探测器组件包括:
第一激光接收单元,所述第一激光接收单元被构造用于接收由所述激光扫平仪的第一激光发射模块所发出的激光;以及
第二激光接收单元,所述第二激光接收单元被构造为与所述第一激光接收单元大体上垂直设置并且所述第二激光接收单元包括用于接收由所述激光扫平仪的第二激光发射模块所发出的激光的第一部分和用于接收由所述激光扫平仪的第二激光发射模块所发出的激光的第二部分,其中,所述第一部分与所述第二部分相隔第一距离。
2.根据权利要求1所述的探测器组件,其特征在于,所述探测器组件还包括信号处理模块,所述信号处理模块被构造用于处理所述第一激光接收单元所接收的激光和/或所述第二激光接收单元所接收的激光。
3.根据权利要求1或2所述的探测器组件,其特征在于,所述第二激光接收单元的所述第一部分和所述第二部分具有相同的长度并且彼此平行地进行设置。
4.根据权利要求1或2所述的探测器组件,其特征在于,所述第一激光接收单元和/或所述第二激光接收单元被构造为光电感应器件。
5.根据权利要求1或2所述的探测器组件,其特征在于,所述第二激光接收单元被构造为导光部件,所述导光部件的第一部分被构造用于接收光束并将所述光束导向至第一目标位置并且所述导光部件的第二部分被构造用于接收光束并将所述光束导向至所述第一目标位置。
6.根据权利要求5所述的探测器组件,其特征在于,所述探测器组件还包括感光元件,所述感光元件被设置在所述第一目标位置处。
7.根据权利要求2所述的探测器组件,其特征在于,所述探测器组件还包括:
放大电路,所述放大电路被构造为耦接在所述第一激光接收单元和/或所述第二激光接收单元与所述信号处理模块之间并且用于对源自所述第一激光接收单元和/或所述第二激光接收单元的光学信号所转换而成的电学信号进行放大并输出给所述信号处理模块。
8.根据权利要求2所述的探测器组件,其特征在于,所述探测器组件还包括:
滤波电路,所述滤波电路被构造为耦接所述第一激光接收单元和/或所述第二激光接收单元与所述信号处理模块之间并且用于对源自所述第一激光接收单元和/或所述第二激光接收单元的光学信号所转换而成的电学信号进行滤波并输出给所述信号处理模块。
9.一种用于和激光扫平仪一起使用的探测器,其特征在于,所述探测器包括根据权利要求1至8中任一项所述的探测器组件。
10.一种激光测距系统,其特征在于,所述激光测距系统包括根据权利要求9所述的探测器。
Priority Applications (4)
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