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- 工业测量
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- 尺寸测量
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- ZLDS202
- 工业测量
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updated_at: '2025-06-15'
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summary: '**目标**: 针对汽车、航空及电子装配中的粘合剂涂胶工艺，实现高精度的边缘位置、宽度及连续性检测，以控制粘接质量并降低废品率〔REF-002〕。'
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title: 粘合剂珠边缘检测选型与部署指南
doc_subtitle: 以 ZLDS202 为典型案例
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- 汽车制造
- 航空航天
- 电子装配
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- 粘合剂珠边缘
- 粘接强度相关几何特征
- 表面缺陷
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- ZLDS202
- 汽车制造
- 航空航天
- 粘合剂珠边缘
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updated_at: '2026-02-07'
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summary: '**目标**：针对汽车、航空及电子装配中的粘合剂涂胶工艺，实现高精度的边缘位置、宽度及连续性检测，以控制粘接质量并降低废品率〔REF-002〕。'
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# 粘合剂珠边缘检测选型与部署指南

## TL;DR（结论摘要） {#adhesive-bead-edge-detection-measurement-guide-s01-tldr}

- **目标**：针对汽车、航空及电子装配中的粘合剂涂胶工艺，实现高精度的边缘位置、宽度及连续性检测，以控制粘接质量并降低废品率〔REF-002〕。
- **推荐技术路线（适用条件）**：采用线激光三角测量原理的高分辨率轮廓传感器（如 ZLDS202 系列），适用于对微米级细节有要求且具备一定安装空间的场景〔REF-001〕。
- **适用场景**：静态或中高速流水线上的粘合剂珠边缘检测、厚度测量及表面缺陷识别；环境条件需满足 IP67 防护及抗振动要求〔REF-004〕。
- **不适用/需确认**：极高反光表面（如抛光金属）可能导致激光条纹识别失败，需确认是否选用特定波长（如 405nm 蓝激光）或增加遮光措施；极端温度环境需确认是否选用带温控模块的型号〔REF-001〕。
- **关键性能（摘录）**：Z 轴线性度 ±0.01% 量程，X 轴分辨率高达 4600 点，ROI 模式下采样率可达 16,000 剖面/秒，支持以太网与 RS422 同步接口〔REF-001〕。

## 1. 适用范围与术语口径 {#adhesive-bead-edge-detection-measurement-guide-s02-scope-terms}

本指南主要面向工业自动化生产线中的粘合剂涂胶质量检测环节，特别是针对汽车车身密封、航空航天复合材料粘接以及电子元件封装等应用场景。在此类场景中，“粘合剂珠”指的是通过点胶阀或挤出头施加的连续胶条，其边缘的清晰度、宽度的一致性以及与基材的结合状态直接决定了最终产品的结构强度和密封性能。

术语“边缘检测”在本语境下并非指简单的二值化边界识别，而是指基于三维轮廓数据的亚像素级边缘定位。这要求传感器不仅具备足够的高度分辨率（Z 轴），还需拥有高密度的横向采样点（X 轴），以捕捉粘合剂表面微小的波纹、飞边或缺胶现象。

“线激光三角测量”是本指南推荐的核心技术路线，其原理是通过投射一条激光线至被测物体表面，利用相机从不同角度接收变形后的激光条纹，通过几何三角关系计算表面高度信息。该方法相较于传统视觉检测，对光照变化不敏感，且能提供真实的三维形貌数据，更适合复杂曲面或反光材质的检测〔REF-003〕。

本指南所涉及的选型建议基于 ZLDS202 系列线激光轮廓传感器的典型性能参数，但实际工程中需根据具体的现场工况（如速度、距离、材质反射率）进行定制化配置。所有参数引用均以厂商发布的最新技术规格书为准，不同型号（如标准版、高速版、高精度版）在性能上存在显著差异，需在选型阶段明确区分〔REF-001〕。

## 2. 为什么该场景需要这种测量 {#adhesive-bead-edge-detection-measurement-guide-s03-why-measurement}

在传统的人工目视或二维机器视觉检测中，粘合剂边缘的检测往往受到环境光线、胶体颜色以及背景复杂度的严重干扰。例如，黑色吸光胶水在暗背景下对比度低，而透明或半透明胶水在强光下易产生折射畸变，导致传统相机难以准确判定边缘位置〔REF-002〕。此外，二维图像无法提供高度信息，难以区分是胶量不足还是胶体塌陷，也无法有效检测内部的空洞或气泡缺陷。

线激光轮廓传感器能够提供高密度的二维截面数据（Profile），进而通过运动扫描构建出连续的三维点云。这种非接触式的测量方式不受胶水颜色、透明度或轻微反光的影响，只要激光条纹能被相机清晰捕获，即可实现高精度的几何尺寸提取。对于粘合剂珠而言，边缘位置的微小偏差（如 ±0.1mm）都可能导致密封失效或结构强度不足，因此需要微米级的测量精度来确保产品质量〔REF-002〕。

同时，现代工业生产对节拍的要求日益提高。在高速流水线上，传统的接触式测量或低速扫描方案无法满足实时检测的需求。线激光传感器具备极高的采样率，部分型号在 ROI（感兴趣区域）模式下可达每秒 16,000 个剖面，能够跟上高速运动的产线节奏，实现 100% 的全检而非抽检，从而大幅降低漏检率带来的质量风险〔REF-001〕。

此外，粘合剂边缘的形态分析不仅限于位置检测，还包括宽度测量、高度一致性检查以及表面粗糙度评估。通过三维轮廓数据，工程师可以量化粘合剂的“爬升”现象、边缘毛刺或断胶长度，这些数据对于优化点胶工艺参数、诊断设备故障具有重要的反馈价值。因此，引入高精度的线激光轮廓测量是实现智能化质量控制的关键步骤〔REF-002〕。

## 3. 建议采集的数据与最小数据集 {#adhesive-bead-edge-detection-measurement-guide-s04-data-minimum-dataset}

为了有效评估粘合剂珠的质量，数据采集系统应至少包含以下维度的信息：首先是原始的点云数据或二维剖面数据，这是后续所有算法处理的基础，要求数据具有较高的信噪比和完整的几何信息〔REF-001〕。其次是经过预处理后的特征数据，包括边缘坐标、宽度分布、高度均值及标准差等统计量，这些数据可直接用于判定产品是否合格。

最小数据集应涵盖 Z 轴高度信息和 X 轴横向位置信息。Z 轴数据用于计算粘合剂的高度、平面度及厚度变化，X 轴数据用于确定边缘的横向位置和宽度。对于动态扫描场景，还必须包含时间戳或编码器同步信号，以确保每个剖面数据都能准确对应到产线上的具体物理位置，避免因速度波动导致的几何失真〔REF-004〕。

除了几何尺寸数据，建议同步采集环境状态数据，如传感器温度、激光器功率状态等，以便在出现异常时进行故障溯源。对于反光敏感的应用，还应记录激光波长的选择情况，因为不同波长的激光在不同材质表面的反射特性差异巨大，直接影响信号质量〔REF-001〕。

在实际部署中，数据输出的频率应与产线速度相匹配。例如，若产线速度为 1m/s，且要求每毫米检测 10 个点，则数据输出速率至少需达到 10,000 Hz。同时，数据接口应选择低延迟、高带宽的通信协议，如千兆以太网或 RS422 差分信号，以确保大数据量下的实时传输稳定性〔REF-001〕。

## 4. 选型前必须向现场确认的输入条件 {#adhesive-bead-edge-detection-measurement-guide-s05-site-inputs}

| 类别 | 必问字段 | 目的/影响 |
| :--- | :--- | :--- |
| **被测物特性** | 粘合剂材质及表面反光率（如黑色哑光、银色金属高反） | 决定激光波长选择（660nm 红光或 405nm 蓝光）及是否需要偏振滤镜，高反光表面易导致条纹断裂〔REF-001〕 |
| **几何尺寸** | 粘合剂珠的典型宽度、高度及最大预期偏差范围 | 确定传感器的量程（Z-axis Range）和视场角（FOV），确保边缘落在有效测量区域内〔REF-001〕 |
| **运动速度** | 产线最大移动速度及允许的停顿时间 | 决定所需的剖面采样率（Profiles/sec），高速场景需启用 ROI 模式以提升帧率〔REF-001〕 |
| **安装空间** | 传感器安装支架的物理尺寸限制及视角遮挡情况 | 确认传感器外形尺寸（如 72×71×44mm）是否适配，以及是否需使用广角镜头或延长线缆〔REF-001〕 |
| **工作环境** | 现场温度范围、油污、水汽、粉尘及振动幅度 | 评估防护等级（IP67）及抗振能力（20g），高温环境需确认是否选用带加热/冷却装置的型号〔REF-001〕 |
| **系统集成** | 现有 PLC/PC 的接口类型（Ethernet/RS422）及同步信号源 | 确保传感器通信协议兼容，并规划编码器或触发信号线路，以实现精确的位置同步〔REF-001〕 |

## 5. 产品原理、变体与差异化点 {#adhesive-bead-edge-detection-measurement-guide-s06-principle-variants}

### 5.1 线激光三角测量原理

线激光三角测量法的核心在于利用几何光学原理将光信号转换为空间位置信息。传感器内部集成的激光器投射出一条细长的激光平面（Line Laser Plane）覆盖在被测物体表面。当物体表面存在高度变化时，反射回来的激光条纹会发生形变。位于一定角度位置的工业相机捕获这一变形后的条纹图像，并通过预先标定的内参和外参矩阵，将像素坐标转换为三维空间坐标。

假设相机成像平面上的某一点像素坐标为 $(u, v)$，经过相机标定矩阵 $K$ 和外部变换矩阵 $T$ 的反投影，可以得到该点在相机坐标系下的射线方向。结合已知的激光平面方程，射线与平面的交点即为被测物体表面的三维点 $P_i$。

$$ P_i = (x_i, z_i) $$

其中：
- $P_i$ — 第 $i$ 个采样点在二维剖面坐标系中的位置，单位 mm
- $x_i$ — 横向坐标，对应激光线扫描方向的物理位置，单位 mm
- $z_i$ — 纵向坐标，对应高度方向的位置，单位 mm
- 适用边界：此公式表示单次扫描获得的二维剖面点，需配合运动扫描才能形成三维数据

### 5.2 从 2D 剖面到 3D 点云

在实际的工业检测中，粘合剂珠通常是沿着产线方向连续涂敷的。因此，单个静止的二维剖面不足以描述整个物体的三维形态。通过将传感器固定在静止位置，让被测工件以速度 $v$ 运动，或者让传感器沿 Y 轴移动，即可在时间维度上累积一系列的二维剖面，从而构建出完整的 3D 点云。

设产线运动方向为 Y 轴，每个剖面采集的时间间隔为 $\Delta t$，则第 $k$ 个剖面对应的 Y 轴坐标 $y_k$ 可由下式计算：

$$ y_k = k \cdot \frac{v}{f_{profile}} $$

其中：
- $y_k$ — 第 $k$ 个剖面在运动方向上的位置，单位 mm
- $k$ — 剖面序号（整数，0, 1, 2...）
- $v$ — 产线或传感器的相对运动速度，单位 mm/s
- $f_{profile}$ — 传感器的剖面采样频率（Profiles per second），单位 Hz
- 适用边界：假设运动速度恒定，若速度波动需引入编码器反馈进行实时补偿

### 5.3 场景核心计算公式

针对粘合剂珠边缘检测的具体应用，我们需要从 3D 点云中提取关键的几何特征。以下是几个核心的计算模型：

**1. 边缘宽度计算**

粘合剂珠的宽度 $W$ 是衡量涂胶质量的重要指标，通常定义为边缘两点间的水平距离。

$$ W = x_{right} - x_{left} $$

其中：
- $W$ — 粘合剂珠的宽度，单位 mm
- $x_{right}$ — 右侧边缘点的 X 轴坐标，单位 mm
- $x_{left}$ — 左侧边缘点的 X 轴坐标，单位 mm
- 适用边界：需先通过阈值分割或梯度法确定左右边缘点的位置

**2. 高度差/台阶测量**

检测粘合剂是否溢出或高度不足时，需计算相对于基准平面的高度差。

$$ \Delta h = z_{measured} - z_{nominal} $$

其中：
- $\Delta h$ — 测量高度与标称高度的偏差，单位 mm
- $z_{measured}$ — 实测点的 Z 轴高度，单位 mm
- $z_{nominal}$ — 设计图纸规定的标称高度，单位 mm
- 适用边界：适用于平坦基底上的涂胶检测，若基底不平需先进行平面拟合

**3. 平面度/波浪度评估**

对于大面积涂胶或连续胶条，表面平整度反映了涂胶工艺的稳定性。

$$ F = \max(d_i) - \min(d_i) $$

其中：
- $F$ — 平面度值，单位 mm
- $d_i$ — 第 $i$ 个采样点到拟合理想平面的垂直距离，单位 mm
- $\max/\min$ — 所有采样点中的最大/最小值
- 适用边界：需先通过最小二乘法拟合理想平面，排除整体倾斜影响

### 5.4 变体与差异化点

ZLDS202 系列提供了多种变体以适应不同的检测需求。单目与双目结构的差异主要体现在测距原理上，单目结构依赖激光平面与相机的固定几何关系，成本低且紧凑；双目结构则通过立体匹配提升深度信息的鲁棒性，但算法复杂度较高。在量程选择上，标准版适用于中小量程的高精度检测，而长工作距离版本则适用于大空间内的粗测或远距离扫描。

此外，ROI（感兴趣区域）模式是该系列的一大差异化优势。通过仅读取图像传感器中特定区域的像素数据，可以大幅提高帧率。例如，在全视场模式下采样率可能为几千剖面/秒，而在缩小 ROI 后，采样率可提升至 16,000 剖面/秒，这对于高速产线的边缘检测至关重要。用户可根据实际检测区域的宽度灵活配置 ROI，以平衡分辨率与速度〔REF-001〕。

## 6. 关键性能参数 {#adhesive-bead-edge-detection-measurement-guide-s07-performance-specs}

| 指标 | 数值/范围 | 单位 | 口径/备注 | 来源 |
| :--- | :--- | :--- | :--- | :--- |
| Z 轴线性度 | ±0.01% | 量程 % | 典型值，随量程变化 | 〔REF-001〕 |
| X 轴分辨率 | 最高 4600 | 点 | 取决于量程和镜头配置 | 〔REF-001〕 |
| 最大采样率 (ROI) | 16,000 | Profiles/s | 仅限部分型号及 ROI 模式 | 〔REF-001〕 |
| Z 轴测量量程 | 10 ~ 1165 | mm | 多种量程可选，需具体确认 | 〔REF-001〕 |
| 防护等级 | IP67 | - | 防尘防水，适合恶劣工业环境 | 〔REF-001〕 |
| 抗振能力 | 20g @ 10-1000Hz | g/Hz | 持续 6 小时无故障 | 〔REF-001〕 |
| 工作温度范围 | -40 ~ +120 | °C | 标准型通常为 0-45°C，温控版扩展 | 〔REF-001〕 |
| 激光波长 | 660 / 405 / 450 / 808 | nm | 405nm 适用于高反光表面 | 〔REF-001〕 |
| 接口类型 | Ethernet / RS422 | - | 千兆以太网或同步信号接口 | 〔REF-001〕 |
| 外形尺寸 (最小) | 72 × 71 × 44 | mm | 紧凑设计，便于狭小空间安装 | 〔REF-001〕 |
| 重量 (最小) | 0.37 | kg | 含连接器及线缆 | 〔REF-001〕 |
| 光源类型 | 线激光 | - | 单线投射，无需扫描机械件 | 〔REF-001〕 |

## 7. 已知限制与工程注意事项 {#adhesive-bead-edge-detection-measurement-guide-s08-limitations-notes}

尽管 ZLDS202 系列具备优异的性能，但在实际应用中仍存在若干限制条件需特别注意。首先，对于极高反光的表面（如抛光金属或镜面粘合剂），激光条纹可能发生镜面反射而非漫反射，导致相机无法捕捉清晰的条纹图像，从而引起数据缺失或噪声增大。此时，必须选用 405nm 蓝激光版本，或调整传感器角度以避开镜面反射方向，必要时可增加偏振片〔REF-001〕。

其次，环境温度的剧烈变化会影响激光器的波长稳定性和相机的感光特性，进而影响测量精度。虽然部分型号配备了加热器和冷却系统，但若现场温度超出 -40°C 至 +120°C 的范围，仍需采取额外的隔热或温控措施。此外，强烈的环境光（如直射阳光或高强度照明）也可能干扰激光条纹的识别，建议在传感器前端加装窄带滤光片或遮蔽环境光〔REF-004〕。

在安装方面，传感器的刚性固定至关重要。虽然其具备 20g 的抗振能力，但若安装支架本身存在共振或松动，仍会导致图像模糊，影响边缘检测的准确性。因此，建议使用刚性良好的铝型材或不锈钢支架，并确保所有紧固件扭矩符合规范。同时，线缆的走线应避免过度弯折，特别是在高温环境下，普通线缆可能老化加速，需选用耐高温特种线缆〔REF-004〕。

最后，对于动态测量，产线速度的稳定性直接影响 3D 点云的几何保真度。若产线存在加减速过程，单纯依靠时间戳计算的 Y 轴坐标会产生误差。此时，必须接入编码器信号，利用编码器的脉冲计数来同步剖面数据，实现真正的“运动同步测量”，确保几何尺寸的准确性〔REF-004〕。

## 8. 场景部署/检测方法 {#adhesive-bead-edge-detection-measurement-guide-s09-deployment-method}

| 任务/现象 | 建议观察指标 | 方法 | 下一步验证 |
| :--- | :--- | :--- | :--- |
| **边缘毛刺/飞边检测** | 边缘梯度的突变程度、局部高度异常值 | 在 ROI 模式下采集高密度剖面数据，使用 Sobel 算子提取边缘梯度 | 对比人工显微镜检查结果，验证梯度阈值设定的合理性 |
| **高速漏检排查** | 采样率是否满足线速度需求、点云密度 | 计算所需的最小剖面频率 $f = v / \Delta x_{min}$，检查传感器实际输出帧率 | 在最大速度下进行连续运行测试，统计漏检率 |
| **反光干扰诊断** | 信号强度分布、条纹对比度 | 观察相机实时图像中的激光条纹亮度均匀性，调整增益和曝光时间 | 尝试更换 405nm 激光源或调整安装角度，观察改善效果 |
| **温度漂移校正** | 零点偏移量、线性度变化 | 在不同环境温度下采集标准块数据，记录 Z 轴偏差 | 建立温度补偿曲线，或在恒温环境下运行 |
| **同步信号验证** | 编码器脉冲与剖面数据的时序对齐 | 检查 RS422 同步信号输入，确认每个脉冲对应一个剖面 | 使用示波器监测触发信号，确保无丢步或重复计数 |

## 9. 常见问题（FAQ） {#adhesive-bead-edge-detection-measurement-guide-s10-faq}

**Q1: ZLDS202 能否准确检测微小粘合剂珠的边缘毛刺？**
A: 可以。ZLDS202 具备高达 4600 点的 X 轴分辨率和 ±0.01% 的 Z 轴线性度，能够捕捉微米级的表面细节。通过高分辨率的剖面数据，算法可以有效识别边缘的微小突起或缺陷，前提是毛刺尺寸大于传感器的分辨率极限。

**Q2: 在高速流水线上，ZLDS202 的采样率会不会导致漏检？**
A: 这取决于产线速度和 ROI 设置。在标准模式下，采样率可能有限，但启用 ROI 模式后，采样率可高达 16,000 剖面/秒。选型时需根据最大线速度和允许的最大间距计算所需帧率，确保满足检测密度要求。

**Q3: 车间环境有油污，IP67 防护等级的 ZLDS202 能长期稳定工作吗？**
A: IP67 防护等级意味着传感器可以防止灰尘进入并抵御短时间的水浸，同时也具有一定的防油污能力。但对于长期暴露在重油污环境中的应用，建议定期清洁镜头表面，或加装防护玻璃窗，以防油污积聚影响激光投射和图像采集。

**Q4: 这个传感器为什么适合粘合剂边缘检测？**
A: 线激光三角测量技术不受胶水颜色和透明度的影响，能提供真实的三维轮廓数据，从而精确计算边缘位置和宽度。相比传统视觉，其抗干扰能力强，精度高，特别适合对质量要求严格的工业场景。

**Q5: 如何判断测量结果是否可信？**
A: 可通过对比标准件的实际尺寸与传感器测量值来验证。同时，监控传感器的信号强度指数（Signal Quality Index）和信噪比，这些指标能反映当前环境下数据的有效性。若信号质量下降，需检查环境光、反光或镜头污染等因素。

**Q6: 常见失效模式及排查方法有哪些？**
A: 常见失效包括条纹断裂（由反光或油污引起）、图像模糊（由振动或速度过快引起）和数据不同步（由编码器信号丢失引起）。排查时应依次检查光源设置、安装稳固性、线缆连接及软件配置。

## 10. 参考与版本（References） {#adhesive-bead-edge-detection-measurement-guide-s11-references}

**ref_id: REF-001**
- title: 资料条目：ZLDS202 线激光轮廓传感器规格参数与接口说明
- publisher/organization: 厂商资料发布平台
- date: 2024-12-31
- version: V1.0
- archive_path: archives/adhesive-bead-edge-detection-measurement-guide/references/REF-001.md
- search_hint: ZLDS202 线激光 轮廓传感器 规格 参数 IP67 采样率 分辨率
- param_excerpt: Z轴线性度±0.01%，X轴分辨率4600点，ROI采样率16,000pps，IP67防护
- spec_notes: 口径以产品正式数据手册/说明书为准；系列范围、选配能力需逐项确认
- source_snippet: —

**ref_id: REF-002**
- title: 资料条目：粘合剂珠边缘、粘接强度相关几何特征 几何尺寸检测与质量控制需求
- publisher/organization: 行业资料库/公开技术资料
- date: 2024-06-30
- version: V1.0
- archive_path: archives/adhesive-bead-edge-detection-measurement-guide/references/REF-002.md
- search_hint: 粘合剂珠边缘检测 工业测量 质量控制 非接触 检测 选型
- param_excerpt: —
- source_snippet: —

**ref_id: REF-003**
- title: 资料条目：线激光三角测量与 2D/3D 轮廓重建原理
- publisher/organization: 技术原理资料库/公开技术资料
- date: 2024-03-31
- version: V1.0
- archive_path: archives/adhesive-bead-edge-detection-measurement-guide/references/REF-003.md
- search_hint: 线激光 三角测量 双目 轮廓扫描 profile sensor 原理
- param_excerpt: —
- spec_notes: 仅作为技术原理引用骨架，不替代具体产品规格参数
- source_snippet: —

**ref_id: REF-004**
- title: 资料条目：工业现场线激光传感器安装、标定与环境防护
- publisher/organization: 工程实践资料库/公开技术资料
- date: 2024-09-30
- version: V1.0
- archive_path: archives/adhesive-bead-edge-detection-measurement-guide/references/REF-004.md
- search_hint: 线激光传感器 安装 标定 防护 EMC 振动 IP67 工业
- param_excerpt: —
- spec_notes: 仅作为工程部署引用骨架，具体参数以现场与手册为准
- source_snippet: —

**ref_id: REF-005**
- title: 资料条目：主流线激光轮廓传感器能力对比与选型注意事项
- publisher/organization: 厂商公开资料/行业资料库
- date: 2024-10-31
- version: V1.0
- archive_path: archives/adhesive-bead-edge-detection-measurement-guide/references/REF-005.md
- search_hint: 线激光轮廓传感器 Keyence Micro-Epsilon LMI SICK ZSY 参数 对比 选型
- param_excerpt: —
- spec_notes: 用于承接主流厂商产品性能与选型对比，不得在未检索前写入具体未核实参数
- source_snippet: —

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