CN108132257A - 一种检测纸张的系统和检测纸张的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种检测纸张的系统和检测纸张的方法，该检测纸张的系统包括：样品台、太赫兹发射器、图像采集装置和数据处理装置，所述样品台用于放置待检测纸张，所述样品台上设置有一通孔；所述太赫兹发射器设置于所述样品台的上侧或下侧、并正对着所述通孔；所述图像采集装置设置于所述样品台与所述太赫兹发射器相对的一侧、并正对着所述通孔。本发明的检测纸张的系统既能够穿透纸张以获取纸张的信息对纸张进行检测，且对人体无伤害，兼具安全性和实用性。
Description
技术领域
本发明涉及纸品检测技术领域，具体涉及一种检测纸张的系统和检测纸张的方法。
背景技术
纸张是由植物纤维、填料、胶料、色料及水所组成的多孔性的多孔物质体。其中植物纤维是纸张最基本成分，由于植物纤维在原料的种类和工艺处理上不尽相同，导致其物理和化学性质存在差异；又因不同的抄造工艺和设备而使得纸张的结构和性能有别。工业上正是采用不同的纤维原料和工艺、设备的来满足性能各异的纸张品种要求。由于纸张制作厂家众多，纸张制作原料、设备和加工技术参差不齐，纸张的质量检测是目前纸张生产的一个重要环节。
目前不少厂家都是将纸张生产处理后，进行抽样检测，这种检测方法效率低、费时，不能满足生产的自动化要求，不合格的纸张很难彻底的检测出来。常见的光学检测纸张质量的方法包括可见光检测系统和X光检测系统，然而这两种方法有各自难以克服的缺点：例如可见光无法穿透纸张，难以得到纸张内部信息；而X射线虽然可以穿透纸张，但是X射线对人体有损害，不利于人们的操作。
发明内容
有鉴于此，本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足和缺陷，提供一种既能够穿透纸张以获取纸张的信息对纸张进行检测，且对人体无伤害，兼具安全性和实用性的检测纸张的系统和检测纸张的方法。
一种检测纸张的系统，包括：
样品台，所述样品台用于放置待检测纸张，所述样品台上设置有一通孔；
太赫兹发射器，所述太赫兹发射器设置于所述样品台的上侧或下侧、并正对着所述通孔；
图像采集装置，所述图像采集装置设置于所述样品台与所述太赫兹发射器相对的一侧、并正对着所述通孔，所述图像采集装置采集经所述样品台上的待检测纸张透射后的透射太赫兹光以形成采集图像；
数据处理装置，所述数据处理装置将所述采集图像与合格纸张的图像进行对比以判断所述待检测纸张是否合格。
进一步地，所述检测纸张的系统还包括设置于所述太赫兹发射器和所述样品台之间的聚焦装置，所述聚焦装置正对所述通孔。
进一步地，所述检测纸张的系统还包括送纸机构和取纸机构；所述送纸机构用于将待测纸张传送至样品台上，且使待测纸张覆盖所述通孔；所述取纸机构用于将检测后的纸张从所述样品台上取走。
进一步地，所述送纸机构和所述取纸机构均与所述数据处理装置电连接；所述数据处理装置控制所述取纸机构取走所述样品台上的纸张后，控制所述送纸机构将下一张待检测纸上放置于所述样品台上。
进一步地，所述检测纸张的系统还包括分流机构，用于对合格的纸张和不合格的纸上进行分流处理。
进一步地，所述检测纸张的系统还包括安装于所述取纸机构和所述分流机构之间的透过率检测装置，所述透过率检测装置用于检测所述待检测纸张的透过率。
本发明还提供了一种检测纸张的方法，包括：
采集经待检测纸张透射后的透射太赫兹光以形成采集图像；
以及将所述采集图像与合格纸张的图像进行对比以判断所述待检测纸张是否合格。
进一步地，在采集经待检测纸张透射后的透射太赫兹光以形成采集图像之前，还包括采集经合格纸张透射后的透射太赫兹光以形成合格纸张的图像。
进一步地，所述检测纸张的方法包括：根据采集图像中有无衍射条纹来判断所述待检测的纸张是否合格，当采集图像中无衍射条纹时则判断所述待检测纸张为合格纸张，当采集图像中有衍射条纹时则判断所述待检测纸张为不合格纸张。
进一步地，所述检测纸张的方法包括：将采集图像与合格图像进行对比、根据光斑大小缺失是否超过预定值来判断所述待检测纸张是否合格，当采集图像中光斑大小缺失小于所述预定值时则判断所述待检测纸张为合格纸张，当采集图像中光斑大小缺失大于等于所述预定值时则判断所述待检测纸张为不合格纸张。
与现有技术相比，本发明的检测纸张的系统和检测纸张的方法的有益效果是：
(1)本发明的检测纸张的系统包括带通孔的样品台和分别设于样品台上下两侧的太赫兹发射器和图像采集装置，太赫兹发射器发射的太赫兹波能够穿过通孔从放在样品台位于通孔上的纸张透射出去，通过图像采集装置用于采集经所述样品台上的待测纸张透射后的透射太赫兹信号、并进行成像，再经数据处理装置获取成像数据进行存储并分析处理。该装置应用于检测纸张时，预先将合格纸张放在样品台上，通过图像采集装置采集经所述样品台上的合格纸张透射后的透射太赫兹光以形成合格纸张的采集图像，然后将该合格纸张的采集图像存储在数据处理装置中，再将待测纸张送至样品台，通过图像采集装置采集经所述样品台上的合格纸张透射后的透射太赫兹光以形成采集图像，然后通过将该采集图像与存储的合格纸张的采集图像进行比对判断待测纸张是否合格。
(2)本发明的检测纸张的方法利用太赫兹成像技术，既能够穿透纸张以获取纸张的信息对纸张进行检测，且对人体无伤害，兼具安全性和实用性。
(3)进一步地，本发明的检测纸张的系统还包括送纸机构和取纸机构，相比于传统的人工检测，可以在不接触纸张的情况下，无损地对纸张的质量进行成像检测，该检测纸张的装置检测速度大幅度提高，并且检测更准，可以将不合格纸张全部检测出来；同时还可以将不同纸张区分出来。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例的检测纸张的系统结构示意图；
图2本发明实施例的检测纸张的系统的控制流程示意图；
图3本发明实施例的检测纸张的系统采集的合格的A4纸的图像；
图4本发明实施例的检测纸张的系统采集的合格的彩纸的图像；
图5为本发明实施例的检测纸张的系统采集的合格的油性纸的图像；
图6为本发明实施例的检测纸张的系统采集的合格的卫生纸的图像；
图7为本发明实施例的检测纸张的系统采集的合格的原浆纸的图像；
图8本发明实施例的检测纸张的系统采集的合格的称量纸的图像；
图9本发明实施例的检测纸张的系统采集的合格的滤纸的图像。
主要元件符号说明：
1-检测纸张的装置；100-样品台；110-通孔；200-太赫兹发射器；300-图像采集装置；400-数据处理装置；500-可升降支架；600-聚焦装置；700-送纸机构；800-取纸机构；900-分流机构。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对检测纸张的系统进行更全面的描述。附图中给出了多屏显示设备的首选实施例。但是，检测纸张的系统可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对检测纸张的系统的公开内容更加透彻全面。
在下文中，可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所公开的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本发明的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。
在本发明的各种实施例中，表述“或”或“A或/和B中的至少一个”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合。例如，表述“A或B”或“A或/和B中的至少一个”可包括A、可包括B或可包括A和B二者。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本发明的各种实施例中被清楚地限定。
实施例
参阅图1，本发明实施例的一种检测纸张的系统1，包括：
样品台100，所述样品台100用于放置待检测纸张，所述样品台100上设置有一通孔110。
需要说明的是，所述通孔110优选为圆形孔，其直径略小于纸张的宽度，当然所述通孔110也可以为其它形状，如矩形、菱形或多边形等。
太赫兹发射器200，所述太赫兹发射器200设置于所述样品台100的上侧或下侧、并正对着所述通孔110，使太赫兹发射器200发出的太赫兹光能够正好穿过该通孔110。
图像采集装置300，所述图像采集装置300设置于所述样品台100与所述太赫兹发射器200相对的一侧、并正对着所述通孔110，所述图像采集装置300用于采集经所述样品台100上的待测纸张透射后的透射太赫兹信号、并进行成像。
数据处理装置400，所述数据处理装置400与所述图像采集装置300电连接，所述数据处理装置400用于获取成像数据进行存储及分析处理。
需要说明的是，太赫兹波是指频率在0.1THz到10THz范围的电磁波，波长大概在0.03到3mm范围，介于微波与红外之间；在长波段与毫米波相重合，在短波段与红外光重合，是宏观经典理论向微观量子理论的过渡区，也是电子学向光子学的过渡区。其光子能量只有毫电子伏的数量级，低于各种化学键的键能，不会引起有害的电离反应，对人体十分安全，且具有良好的穿透性。与微波相比，太赫兹的短波长使之具有更高的空间分辨率，或者保持同等空间分辨率时具有更长的景深。
如图2所示，本发明实施例中，所述太赫兹发射器200设置于所述样品台100的下侧，并且其发射的太赫兹波能够穿过所述通孔110；所述图像采集装置300设置于所述样品台100的上侧、并正对着所述通孔110。所述图像采集装置300将采集的成像数据发送给数据处理装置400，所述数据处理装置400接收该成像数据并进行存储以及其它处理。
优选地，本发明实施例中，所述太赫兹发射器200为太赫兹量子级联激光器。
需要说明的是，太赫兹量子级联激光器(QCL-THz)具有能量转换效率高、体积小、轻便及易集成等优点。
所述太赫兹发射器200还可为阵列式太赫兹源发生器，如在太赫兹发射器200中设置有3*3矩阵的太赫兹源发生器(当然也可以有其它阵列形式)，这样可以有多束发射光波同时发出，以使图像采集装置300获取更好的太赫兹光强及更好更准确的反映纸张信息的图像。
优选地，本发明实施例中，所述图像采集装置300为太赫兹阵列相机，更优地，本发明实施例中采用的图像采集装置300为具有高灵敏度的NEC太赫兹阵列相机。当然，所述图像采集装置300也可以用市场上其它的太赫兹相机。
本发明的纸张检测装置使用时，预先将合格纸张放在样品台100上，通过图像采集装置300采集经所述样品台100上的合格纸张透射后的透射太赫兹光以形成合格纸张的采集图像，然后将该合格纸张的采集图像存储在数据处理装置400中，再将待测纸张送至样品台100，通过图像采集装置300采集经所述样品台100上的合格纸张透射后的透射太赫兹光以形成采集图像，然后通过将该采集图像与存储的合格纸张的采集图像进行比对判断待测纸张是否合格。
优选地，本发明实施例中，所述数据处理装置400根据采集图像中有无衍射条纹来判断所述待检测纸张是否合格，当采集图像中无衍射条纹时则判断所述待检测纸张为合格纸张，当采集图像中有衍射条纹时则判断所述待检测纸张为不合格纸张。
优选地，本发明实施例中，所述数据处理装置400将采集图像与合格图像进行对比、根据光斑大小缺失是否超过预定值来判断所述待检测纸张是否合格，当采集图像中光斑大小缺失小于所述预定值时则判断所述待检测纸张为合格纸张，当采集图像中光斑大小缺失大于等于所述预定值时则判断所述待检测纸张为不合格纸张。需要说明的是，所述预定值根据具体纸张种类情况而定。
具体地，与合格纸张图像相比，若两个图像上的透过光斑亮度相差大说明待检测纸张的灰度大；若采集的待检测纸张的图像上的光斑不完整则说明该纸张有污点；若采集的待检测纸张的图像上出现衍射条纹则说明纸张有折损。
当然本发明实施例的检测纸张的系统1还可以将采集到的待检测纸张的图像与预先存储的不同种类的合格纸张的图像进行比对，根据不同种类纸张的图像的差异可以将不同类型的纸张进行分类。如图3至图9所示为通过本发明实施例的利用太赫兹成像技术检测纸张的的检测纸张的系统1采集的不同种类的合格纸张的图像。其中，图3为采集的合格的A4纸的图像；图4为采集的合格的彩色纸的图像；图5为采集的合格的油性纸的图像；图6为采集的合格的卫生纸的图像；图7为采集的合格的原浆纸的图像；图8为采集的合格的称量纸的图像；图9为采集的合格的滤纸的图像。
优选地，本发明实施例中，还包括安装在所述样品台100底部的可升降支架500。
上述通过在样品台100底部设置可升降支架500，优选为电动升降支架，便于根据实际需要调节样品台100的高度，以调节样品台100与太赫兹发射器200及样品台100与图像采集装置300的距离。
优选地，使用时，样品台100与图像采集装置300的距离略小于样品台100与太赫兹发射器200的距离，样品台100与太赫兹发射器200的距离较佳地为40-55cm如40cm、43cm、45cm、48cm、50cm或55cm等。
优选地，本发明实施例中，还包括设置于所述太赫兹发射器200和所述样品台100之间的聚焦装置600，所述聚焦装置600正对所述通孔110。
可以理解的是，上述聚焦装置600用于将太赫兹发射器200射出的太赫兹光线进行会聚，减少能量浪费。
优选地，本发明实施例中，所述聚焦装置600为高阻硅透镜。
上述高阻硅透镜亦称为太赫兹透镜，优选采用TYDEX提供的THz透镜，有TPX和HRFZ-Si两种材质，形状有平凸、双凸、半球形、子弹型、半月形等。
优选地，本发明实施例中，还包括送纸机构700和取纸机构800。
所述送纸机构700用于将待测纸张传送至样品台100上，且使待测纸张覆盖所述通孔110。
所述取纸机构800用于将检测后的纸张从所述样品台100上取走。
优选地，本发明实施例中，所述送纸机构700和所述取纸机构800均与所述数据处理装置400电连接。所述数据处理装置控制所述取纸机构800取走所述样品台100上的纸张后，控制所述送纸机构700将下一张待检测纸上放置于所述样品台100上。
需要理解的是，上述送纸机构700和取纸机构800均包括移动模组和安装在移动模组上的吸盘结构，优选采用真空吸盘；具体地，送纸机构700通过真空吸盘，利用真空发生装置产生的真空将待检测纸张放置于样品台100上；取纸机构800通过真空吸盘，利用真空发生装置产生的真空将样品台100上检测过的纸张取走。
当然，本发明的送纸机构700和取纸机构800还可以采用其它的活动机械手装置。
优选地，本发明实施例中，在样品台100位于所述取纸机构800的一端设有分流机构900，用于对合格的纸张和不合格的纸上进行分流处理。具体地，该分流机构900为两条水平传送带。当数据处理装置400中的分析判断模块判断纸张为合格纸张时，则由控制模块控制取纸机构800将该纸张放置于合格纸张的传送带上，传送至后面的合格纸张收集装置中；当数据处理装置400中的分析判断模块判断纸张为不合格纸张时，则由控制模块控制取纸机构800将该纸张放置于不合格纸张的传送带上，传送至后面的不合格纸张收集装置中。
优选地，所述检测纸张的系统1还包括安装于所述取纸机构800和所述分流机构900之间的透过率检测装置(图中未示出)，所述透过率检测装置用于检测待测纸张的透过率。
如合格的A4纸透过率为18.8％，合格的彩纸透过率为21.7％，合格的油性纸透过率为12％，合格的卫生纸透过率为46.2％，合格的原浆纸透过率为34.8％，合格的称量纸的透过率为48.8％，合格的滤纸透过率为12.3％。可以将检测纸张的透过率与不同种类纸张的透过率进行比对，根据透过率可以将不同类型的纸张分类。当然还可以根据待检测纸张的透过率与相应种类的合格纸张的透过率进行比对，根据透过率的差异以及前面的采集图像与相应合格纸张的图像的差异共同判断该纸张是否合格。
本发明还提供了一种检测纸张的方法，包括：
采集经待检测纸张透射后的透射太赫兹光以形成采集图像；
以及将所述采集图像与合格纸张的图像进行对比以判断所述待检测纸张是否合格。
优选地，在采集经待检测纸张透射后的透射太赫兹光以形成采集图像之前，还包括采集经合格纸张透射后的透射太赫兹光以形成合格纸张的图像。
优选地，所述检测纸张的方法包括：根据采集图像中有无衍射条纹来判断所述所述待检测纸张是否合格，当采集图像中无衍射条纹时则判断所述待检测纸张为合格纸张，当采集图像中有衍射条纹时则判断所述待检测纸张为不合格纸张。
优选地，所述检测纸张的方法包括：将采集图像与合格图像进行对比、根据光斑大小缺失是否超过预定值来判断所述待检测纸张是否合格，当采集图像中光斑大小缺失小于所述预定值时则判断所述待检测纸张为合格纸张，当采集图像中光斑大小缺失大于等于所述预定值时则判断所述待检测纸张为不合格纸张。需要说明的是，所述预定值根据具体纸张种类情况而定。
综上所述，本发明的检测纸张的系统1和检测纸张的方法的有益效果是：
(1)本发明的检测纸张的系统1包括带通孔110的样品台100和分别设于样品台100上下两侧的太赫兹发射器200和图像采集装置300，太赫兹发射器200发射的太赫兹光能够穿过通孔110从放在样品台100位于通孔110上的纸张透射出去，通过图像采集装置300用于采集经所述样品台100上的待测纸张透射后的透射太赫兹光以形成采集图像，再经数据处理装置400将所述采集图像与合格纸张的图像进行对比以判断所述待检测纸张是否合格。该装置应用于检测纸张时，预先将合格纸张放在样品台100上，通过图像采集装置300采集经所述样品台100上的合格纸张透射后的透射太赫兹光以形成合格纸张的采集图像，然后将该合格纸张的采集图像存储在数据处理装置400中，再将待测纸张送至样品台100，通过图像采集装置300采集经所述样品台100上的合格纸张透射后的透射太赫兹光以形成采集图像，然后通过将该采集图像与存储的合格纸张的采集图像进行比对判断待测纸张是否合格。
(2)本发明的检测纸张的方法利用太赫兹成像技术，既能够穿透纸张以获取纸张的信息对纸张进行检测，且对人体无伤害，兼具安全性和实用性。
(3)进一步地，本发明的检测纸张的系统1还包括送纸机构700和取纸机构800，相比于传统的人工检测，可以在不接触纸张的情况下，无损地对纸张的质量进行成像检测，该检测纸张的装置1检测速度大幅度提高，并且检测更准，可以将不合格纸张全部检测出来；同时还可以将不同纸张区分出来。
尽管以上较多使用了表示结构的术语，例如“太赫兹发射器”、“图像采集装置”、“数据处理装置”等，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种检测纸张的系统，其特征在于：包括：
样品台，所述样品台用于放置待检测纸张，所述样品台上设置有一通孔；
太赫兹发射器，所述太赫兹发射器设置于所述样品台的上侧或下侧、并正对着所述通孔；
图像采集装置，所述图像采集装置设置于所述样品台与所述太赫兹发射器相对的一侧、并正对着所述通孔，所述图像采集装置采集经所述样品台上的待检测纸张透射后的透射太赫兹光以形成采集图像；
数据处理装置，所述数据处理装置将所述采集图像与合格纸张的图像进行对比以判断所述待检测纸张是否合格。
2.根据权利要求1所述的检测纸张的系统，其特征在于：还包括设置于所述太赫兹发射器和所述样品台之间的聚焦装置，所述聚焦装置正对所述通孔。
3.根据权利要求1所述的检测纸张的系统，其特征在于：还包括送纸机构和取纸机构；所述送纸机构用于将待测纸张传送至样品台上，且使待测纸张覆盖所述通孔；所述取纸机构用于将检测后的纸张从所述样品台上取走。
4.根据权利要求3所述的检测纸张的系统，其特征在于：所述送纸机构和所述取纸机构均与所述数据处理装置电连接；所述数据处理装置控制所述取纸机构取走所述样品台上的纸张后，控制所述送纸机构将下一张待检测纸上放置于所述样品台上。
5.根据权利要求4所述的检测纸张的系统，其特征在于：还包括分流机构，用于对合格的纸张和不合格的纸上进行分流处理。
6.根据权利要求5所述的检测纸张的系统，其特征在于：还包括安装于所述取纸机构和所述分流机构之间的透过率检测装置，所述透过率检测装置用于检测待测纸张的透过率。
7.一种检测纸张的方法，其特征在于：包括：
采集经待检测纸张透射后的透射太赫兹光以形成采集图像；
以及将所述采集图像与合格纸张的图像进行对比以判断所述待检测纸张是否合格。
8.根据权利要求7所述的检测纸张的方法，其特征在于：在采集经待检测纸张透射后的透射太赫兹光以形成采集图像之前，还包括采集经合格纸张透射后的透射太赫兹光以形成合格纸张的图像。
9.根据权利要求7所述的检测纸张的方法，其特征在于：包括：根据采集图像中有无衍射条纹来判断所述待检测的纸张是否合格，当采集图像中无衍射条纹时则判断所述待检测纸张为合格纸张，当采集图像中有衍射条纹时则判断所述待检测纸张为不合格纸张。
10.根据权利要求7所述的检测纸张的方法，其特征在于：包括：将采集图像与合格纸张的图像进行对比、根据光斑大小缺失是否超过预定值来判断所述待检测纸张是否合格，当采集图像中光斑大小缺失小于所述预定值时则判断所述待检测纸张为合格纸张，当采集图像中光斑大小缺失大于等于所述预定值时则判断所述待检测纸张为不合格纸张。
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