CN112810298B - 用于确定印刷机的印刷参数的方法和测试台 - Google Patents
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Abstract
一种用于确定特别是柔性版印刷机的印刷机的印刷参数的方法,包括以下步骤:首先,提供印刷版(12)并将其安装在印刷滚筒(14)上。然后,借助于3D照相机(18)记录印刷版(12)的表面的至少一个高分辨率图像。在至少一个高分辨率图像的基础上,来确定印刷版(12)的高度轮廓,然后在高度轮廓和印刷参数的初始设置的基础上,来计算模拟的印刷图像。最后,通过检查和/或改变初始设置的印刷参数,来确定优化的印刷参数。为了这个目的,在已经改变印刷参数之后,再次计算模拟的印刷图像。另外,指定了可以在其上执行这种方法的测试台。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于确定印刷机(特别是柔性版印刷机)的印刷参数的方法及用于其的测试台。
背景技术
在印刷机中,印刷版(print form)用于将油墨施加到基材上,例如纸张或塑料。取决于印刷工艺的类型,印刷版具有凸起(凸版印刷)或凹陷(凹版印刷),其起到将油墨从印刷版传送到基材上的目的。
在柔性版印刷中,具有高度浮雕的柔性铅版被用于施加油墨。铅版由塑料、光敏聚合物或橡胶制成,并在数字印刷模板的基础上为每个印刷作业单独地生产铅版。
这里出现的问题是,在铅版的生产过程中,数字印刷模板与完全地安装的铅版之间可以发生偏差,例如在获得的高度浮雕中的不规则性。在其上安装有铅版的印刷滚筒也具有与它们的尺寸和它们的几何形状相关的公差。
就像印刷滚筒,印刷机的传墨辊(也称为网纹传墨辊)具有与制造相关的尺寸和形状偏差。传墨辊的步进值在柔性版印刷机的设置参数之中。
因此,只能在柔性版印刷机中的若干测试印刷的基础上来评估可实现印刷的质量。另外,印刷结果取决于柔性版印刷机的多个印刷参数,对优化的印刷结果,其必须在测试印刷的基础上来确定。
然而,柔性版印刷机的机器运行时间是相对昂贵的,以便应该尽可能缩短不生产成品的柔性版印刷机的设置时间。
在凹版印刷中可以发生类似的问题,例如由于在印刷版的凹版中的不规则性。
发明内容
本发明的目的是提供一种更具成本效益的方法来确定用于印刷机的优化的印刷参数,并提供一种用于这种方法的装置。
本发明的目的是通过一种用于确定印刷机的印刷参数的方法来实现的,该方法包括以下步骤:
a)提供印刷版并将印刷版安装在印刷滚筒上,
b)借助于3D照相机记录印刷版的表面的至少一张高分辨率图像,
c)在至少一个高分辨率图像的基础上,来确定印刷版的高度轮廓,
d)在高度轮廓和印刷参数的初始设置的基础上,来计算模拟的印刷图像,以及
e)通过检查和/或改变初始设置的印刷参数,来确定优化的印刷参数,
其中在步骤e)中,在已经改变印刷参数之后,依照步骤d)再次计算模拟的印刷图像。
3D照相机使其不仅可以获取印刷版的表面的二维示意图,也可以基于3D照相机与表面之间的距离测量来获得表面上的高度和深度信息。
这意味着可以从通过3D照相机记录的图像,来确定关于安装在印刷滚筒上的印刷版的高度轮廓的精确信息。
3D照相机可以基于三角测量方法、飞行时间测量和/或干涉测量方法记录图像。
根据本发明的方法的一个优点在于,图像可以被记录在印刷机的外部。因此,根据本发明的方法可以作为在印刷滚筒***印刷机之前的前置步骤来执行,并且以这个方法可以减少印刷机的设置时间。
在随后印刷中获得的印刷结果可以从高度轮廓中计算或模拟。计算中可以包括印刷机的印刷参数和基材(例如纸张或塑料)的属性。
换句话说,测试印刷被模拟,然后为了足够的质量其可以被检查。另外,可以以简单的方式改变模拟中的印刷参数,从而获得优化的印刷参数。
这也可以作为迭代过程来执行,以便印刷参数被若干次改变,直到获得满意的一组印刷参数为止。
根据本发明的方法也具有以下优点:对于检查可实现的印刷质量,不消耗油墨和基材。
印刷机优选是柔性版印刷机,并且印刷版是铅版。通过从塑料、光敏聚合物或橡胶生产铅版,铅版的高度轮廓可以略有偏差。因此,根据本发明的方法特别地适用于与柔性版印刷机相关的使用。
为了在印刷版的整个长度上获得完整的图像,在步骤b)期间,在其上安装有印刷版的印刷滚筒可以旋转。换句话说,在步骤b)期间借助于印刷滚筒来旋转印刷版。
另外,3D照相机可以附接到可移动托架,该可移动托架允许3D照相机位移,特别是平行于印刷版借助于印刷滚筒围绕其旋转的轴线。因此,通过3D照相机记录的高分辨率图像可以显示印刷版的整个宽度和整个长度,以便模拟的印刷图像是随后印刷的完整图像。
可移动托架也可以配置为设置3D照相机与印刷版之间的距离。相应地,可移动托架允许精确的设置3D照相机与待考虑的印刷版的表面之间的距离,例如用于图像聚焦。
特别是对于非常大的印刷版,诸如那些用于非常大的印刷宽度的印刷版,可以提供若干3D照相机,该3D照相机布置为分布在印刷版的宽度上。结果,可以同时记录印刷版的若干图像,这缩短了记录印刷版的表面的图像所需的时间。
托架的移动可以经由例如由电动机操作的一个或多个线性驱动器来完成。
至少一个高分辨率图像可以用1至50μm的分辨率、优选用1至10μm的分辨率描绘印刷版的表面。当选择分辨率时,至关重要的是,记录的图像允许印刷版的高度轮廓用足够高的精度来确定。换句话说,必须充分清楚地描绘印刷板表面上的凸起,来将它们彼此区分开。
在一种变型中,为了在步骤c)中确定高度轮廓,将高分辨率图像划分为子区域,每个子区域包括高分辨率图像的若干图像点,和为子区域中的每一个创建的在图像点处的印刷版的表面的高度的直方图。
因此,直方图表示子区域内可印刷点的示意图。高度轮廓基本上由印刷版上存在的压力点或凹陷确定,其高度或深度与没有相应压力点或凹陷的印刷版的区域明显不同。
基于铅版表面上的凸起或凹陷的面积(该面积特别是通过印刷点或凹陷的数量预先确定的)与基材未印刷在其上的面积的比率,直方图可以用来确定期望的颜色印记(color imprint)。
特别地,可以提供的是,在步骤d)中,从在步骤c)中创建的直方图来计算用于在印刷中预期使用的所有油墨的期望的颜色印记,在此基础上计算模拟的印刷图像。
特别地,对CMYK颜色空间或扩展颜色空间,也就是说,对随后地在印刷机中通常使用的油墨,计算颜色印记。
在另一个变型中,期望的网点增大(dot gain)被包括在模拟的印刷图像的计算中。网点增大描述了通过印刷工艺施加在基板上的点与在印刷版上存在的压力点或凹陷相比变形到某种程度的效果,例如通过渗色扩大。这使印刷的图像在完成的印刷中显得较暗。
然而,稍后将要考虑的基材是通常已知的,使得基于材料特性和所用的油墨的网点增大的大小也是已知的。相应地,可以使用这个已知值以在模拟的印刷图像中已经考虑了网点增大的影响的方式来适应模拟的印刷图像。
对于未知的油墨和基材,为了确定未知的网点增大曲线,可以使用已知的颜色渐变创建测试印刷。
在已经计算模拟的印刷图像之后,可以将其描绘在显示器上。特别地,显示器是具有24位色深的真彩色显示器或另一真彩色图像示意图。这特别地允许对于模拟印刷图像的检查通过操作人员完成,该操作人员对执行根据本发明的方法受过训练。
另外,在已经改变印刷参数之后,可以在显示器上再次描绘印刷图像,以使变化后的参数对模拟的印刷图像的影响变得清晰。为了这个目的,也可以在显示器上描绘一个或多个预先模拟的印刷图像以进行比较。
模拟的印刷图像也可以以分色的形式描绘在显示器上。换句话说,对以后在印刷中使用的油墨中的每一个,单独地描绘图像,以便也可以识别仅与颜色中的一个有关所发生的影响。这意味着也可以对每个单独的颜色优化印刷参数。
此外,在步骤e)中,模拟的印刷图像可以与基准印刷图像进行比较。这种基准印刷图像可以是例如所谓的PDF打样(proof),尤其是所谓的软打样(soft proof)。与PDF打样有关联的PDF文档作为数字初步阶段用于印刷的生产中,在此基础上生产印刷版。
因此,通过将模拟的印刷图像与PDF打样进行比较,也可以确定印刷版中的制造缺陷。因为使用优化的印刷参数,可以至少部分地补偿这些制造缺陷。此外,可以获得有关印刷版的制造工艺的信息。
特别地,将模拟的印刷图像以分色的形式与分色的基准印刷图像进行比较。这意味着当确定优化的印刷参数时,也可以识别并考虑单独颜色的印刷质量中的偏差。
为了进一步提高高分辨率图像的精度,在步骤b)之前使用基准滚筒,可以校准3D照相机的位置。
3D照相机相对于印刷版的位置不必须沿着在其上可以安装3D照相机的可移动托架的移动方向恒定。相反,例如由于制造公差和/或装配不准确而引起的小偏差是可以预料的,在精确地制造的基准滚筒的基础上,该小偏差可以预先确定,并当记录至少一张高分辨率图像和确定高度轮廓时,可以考虑。
即使根据本发明的方法已经具体描述为与柔性版印刷机的印刷参数的确定有关,该方法类似地适用于使用印刷版的所有印刷方法,特别是凸版印刷方法。在高分辨率图像和确定的高度轮廓的基础上,也可以确定在这种情况下的印刷版的确切尺寸,并且可以计算模拟的印刷图像,借助于此可以确定优化的印刷参数。前面提到的也适用于印刷滚筒的替代形式。也可使用可以在非圆印刷滚筒上使用的平面印刷版。
本发明的目的还通过一种测试台来实现,通过光源、3D照相机、评估单元、显示器和操作单元来确定印刷机(特别是柔性版印刷机)的压力参数,其中建立测试台来执行上述方法。
因此,精确地来说,测试台不是印刷机的一部分,以便可以在印刷的准备步骤中确定优化的印刷参数。
测试台可以与铅版安装设备结合,以便在将印刷版安装到印刷滚筒上之后可以立即测量印刷版的表面。
评估单元特别地包括计算机,该计算机用于计算模拟的印刷图像。特别地,计算机可以从印刷机接收印刷参数的初始设置和/或将优化的印刷参数传输到印刷机。
评估单元还可包括可编程逻辑控制器(PLC),该可编程逻辑控制器(PLC)用于控制或调节测试台和/或印刷机。
显示器和操作单元也可以形成单个组件,例如以触摸屏或平板电脑的形式。
显示器也可以是附加显示器,特别是具有24位色深的真彩色显示器或另一真彩色图像刻画。
与确定印刷版的表面类似,测试台也可以借助于3D照相机来确定传墨辊的精确测量和精确形式,以用在后续印刷中来向印刷版提供油墨。以这种方式,可以以用于传墨辊的设置参数的形式获得优化的印刷参数。
附图说明
本发明的其它优点和特性将从下面的示例性实施方式的描述和附图中得出。
-图1示出了根据本发明的用于确定柔性版印刷机的印刷参数的测试台;
-图2示出了图1的测试台的校准的示意图;
-图3示出了借助于图1的测试台记录的高分辨率图像的示意图;
-图4示出了根据本发明的方法的用于计算期望的颜色印记的步骤的示意图;
-图5示出了在根据本发明的方法期间图1的测试台的显示器;
-图6示出了根据本发明的方法的方框图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的用于确定印刷机(未示出)的印刷参数的测试台10。在所示实施方式中,印刷机是柔性版印刷机。
测试台10用于测试预先准备的印刷版12,该印刷版12预期用在柔性版印刷机中印刷。结果,在此所示的实施方式中的印刷版12是铅版。铅版通常是针对从塑料、光敏聚合物或橡胶的每个印刷作业单独地制成。下面提到的铅版通常也包括印刷版12。
印刷的质量取决于各自的铅版的质量,以及所使用的印刷参数。为了优化的印刷效果,因此印刷参数必须适应所生产的各自的铅版。
铅版安装在印刷滚筒14上,该印刷滚筒14随后与铅版一起放入柔性版印刷机中用于柔性版印刷。
为了确定优化的印刷参数,印刷滚筒14借助于保持架(未示出)安装在测试台10上。
印刷滚筒14可以绕其纵向轴线A(如图1中通过箭头所示)旋转。附着在印刷滚筒14上的铅版相应地与印刷滚筒14一起旋转。
如图1中的箭头所示,测试台10具有光源16,该光源16照亮铅版和印刷滚筒14。
3D照相机18布置在印刷滚筒14的前面,并且可以记录铅版表面的高分辨率图像。
光源16为铅版表面提供足够的照明,以便3D照相机18可以记录具有足够的高分辨率的图像。
3D照相机18附接到可移动托架20,该可移动托架20允许3D照相机18平行于纵向轴线A(即,沿着铅版的宽度)线性位移。为了这个目的,可移动托架20可以具有电动机(未示出)作为驱动器。
另外,3D照相机18连接到评估单元22,并且可以将记录的高分辨率图像发送到评估单元22。
在图1所示的实施方式中,评估单元22具有计算机24以及可编程逻辑控制器26(PLC)。
评估单元22也连接到操作单元28。操作单元28例如是平板电脑或触摸板,并且用于控制测试台10。
测试台10也具有显示器30,该显示器30连接到评估单元22用于数据交换。
显示器30是具有24位色深的真彩色显示器,因此特别适合于图像的真彩色显示。
下面结合根据本发明的用于确定柔性版印刷机的印刷参数的方法对根据本发明的测试台10的工作原理进行解释。
首先,提供铅版并将其安装在印刷滚筒14上(图6中的步骤S1)。
印刷滚筒14被预先或随后安装在测试台10中。
3D照相机18与印刷滚筒14之间的距离由测试台10预先确定。这个距离必须尽可能精确地知道,因为距离的值对随后确定铅版的高度轮廓至关重要。
由于技术原因,偏差主要可以由可移动托架20的线性运动中的偏差而引起。
因此,如果必要时和/或有规律地间隔,可以校准3D照相机18的位置。这个过程在图2中进行了示例性描绘。
具有已知几何形状的基准滚筒32用于校准,该基准滚筒安装在测试台10中的3D照相机18的前面。为了确保基准滚筒32上的表面均匀,可以对表面的形状进行研磨。
然后,借助于可移动托架20使3D照相机18平行于轴线A移动,并且通过3D照相机18在沿着移动方向的各个位置记录图像,在此基础上,评估单元22对位置的每一个计算到基准滚筒32的距离。
任何偏差(例如图2中标记的距离d)都可以储存在评估单元22中,并随后在计算高度轮廓中将其考虑在内。
再次参照图1,在根据本发明的方法中,在步骤b)(图6中的步骤S2)中,借助于3D照相机18记录铅版表面的若干高分辨率图像。
原则上,只可生产铅版表面的单个图像,并且仅仅地基于这个图像可确定柔性版印刷机的印刷参数。
然而,优选地记录多个高分辨率图像,其描绘了50%以上的铅版表面,特别优选地是铅版的整个表面。
为了记录铅版表面的更大区域的图像,印刷滚筒14绕其纵向轴线A旋转,其结果是铅版的整个长度穿过3D照相机18的照相机视野。
旋转可以分阶段或连续发生。重要的仅仅是始终知道铅版的方向(orientation),并且将这个信息关联到记录的图像。
另外,3D照相机18可以借助于可移动托架20平行于纵向轴线A移动,其结果是3D照相机18也可以穿过铅版的整个宽度。
因此,可以通过3D照相机18记录铅版表面的完整图像。
光源16确保铅版表面被如此强烈地照亮,以至于可以通过3D照相机18记录具有足够的高分辨率的图像。
高分辨率图像用1至50μm的分辨率描绘铅版表面,优选用1至10μm的分辨率描绘铅版表面。
图3中描绘铅版表面的示例性图像。铅版具有多个印刷点34,这些印刷点34在铅版表面上形成为凸起,并用于柔性版印刷中以施加油墨。
图3中描绘的图像具有5μm的分辨率。可以看出,这个分辨率足以能够使印刷点34彼此清晰地区分。
然后,高分辨率图像从3D照相机18发送到评估单元22,在所示实施方式中,发送到计算机24。
然后在高分辨率图像的基础上,确定铅版的高度轮廓(图6中的步骤S3)。在图1所示的实施方式中,这是借助于计算机24完成的。
图4示例性地描绘了用于确定高度轮廓的顺序。首先,将高分辨率图像划分为多个子区域,例如在图4中划分为正方形子区域36、38、40。
每个子区域36、38、40包括高分辨率图像的多个图像点,也就是说,像素的若干行和若干列。
如图4所示,若干印刷点34位于子区域36、38、40中的每一个。
对于高分辨率图像的像素行中的每一个,图4中的箭头仅表明其中的四个,为子区域36、38、40中的每一个创建高度轮廓的直方图,如图4顶部的第二幅图所示。
子区域36、38、40中的每一个的直方图特别地具有数字化,该数字化对应于各自子区域36、38、40的像素列的数量。
然后,将所有像素行上的子区域36、38、40中的每一个的直方图进行组合并根据大小进行排序。最后,为子区域36、38、40中的每一个获得直方图,如图4顶部的第三幅图所示。
直方图的最大值以及从这个最大值下降的位置和斜率表示子区域36、38、40中的每一个中的高度轮廓和印刷点34数量的特征变量。
在高度轮廓和柔性版印刷机的印刷参数的初始设置的基础上,从以此方式获得的直方图,可以计算模拟的印刷图像(图6中的步骤S4)。
为了这个目的,首先从预先创建的用于预期用于印刷的油墨的直方图中计算颜色印记。
为了这个目的,可以将直方图中预先定义的点数量(例如六至八个点)与阈值hlim进行比较,如图4顶部的第四幅图所示。
为了实现在后续印刷中施加油墨,阈值hlim表明铅版表面必须超过的高度限制。因此,其值低于直方图中的这个阈值hlim的图像的所有区域印刷之后仅具有基材的颜色。
使用在子区域36、38、40中的一个中高于和低于阈值hlim的直方图中的点数量的比,可以因此计算各自子区域36、38、40的所得颜色印记,这是在使用已知油墨和已知基材进行印刷之后实现的。
阈值hlim是从印刷参数的初始设置来确定,并且可以通过更改印刷参数来变化。
为了确定颜色印记,也可以使用线w描述直方图,该线w例如表明直方图的值的过程,如图4所示。在这个线w的基础上,还可以执行比色分析。
最后,对整个各自子区域36、38、40,假定在印刷之后,它具有对观察者来说确定的油墨的颜色印记,如图4顶部的第五幅图所示。
以相同的方式,对预期在随后印刷中使用的所有油墨,可以单独地计算颜色印记。
然后从对图像的所有子区域的所有计算的彩色印记,可以计算模拟的印刷图像。
在模拟的印刷图像的计算中也可以考虑网点增大,其中对预期在印刷中使用的油墨中的每一个,也可以单独地考虑网点增大。
在模拟的印刷图像的基础上,为了获得优化的印刷参数,然后可以在必要时检查和/或改变印刷参数(图6中的步骤S5)。
模拟的印刷图像可以例如在显示器30上显示,并由测试台10的操作人员检查。
在图5中示意性地示出了显示器30上的示例性示意图。
在屏幕的左半部分,以分色形式(C、M、Y和K)和所有颜色的组合(CMYK)描绘了模拟的印刷图像。在图5中,对总共四种颜色(C-青色、M-洋红色、Y-黄色和K-黑色)计算模拟的印刷图像。
因此,操作人员可以在显示器30上的示意图的基础上来评估模拟的印刷图像的质量。
另外,在图5所示的示意图中,基准印刷图像显示在显示器30的屏幕的右半部分,模拟的印刷图像与之进行比较。特别地,基准印刷图像是分色的PDF打样(proof),在这种情况下是软打样(soft proof)。这样可以辨认所生产的铅版引起的任何偏差。
例如,在显示器30的屏幕的左半部分可以看出对黄色和洋红色的图形的偏差。
使用操作单元28,可以提出各种印刷参数。
例如,可以提出各种油墨成分、各种基材和/或柔性版印刷机的印刷设置。
如果印刷参数被改变,则根据上述方法计算新的模拟的印刷图像,该新的模拟的印刷图像显示在显示器30上。若干预先模拟的印刷图像也可以描绘在显示器30上以进行比较。
因此可以容易地辨认各种印刷参数的影响。根据本发明的方法可以由资格较低的操作人员相应地使用预先方法来执行,因为各种印刷参数的影响可以被测试并直接进行检查,而无需延长柔性版印刷机的设置时间。
原则上,代替分开的显示器30,测试台可以只在操作元件28上具有显示器,该操作元件28用于检查模拟的印刷图像。
也可能的是,模拟的印刷图像不由操作人员检查,而仅通过评估单元22与基准图像进行比较来进行检查。为了这个目的,评估单元22也可以具有用于图像识别的模块,该模块优选地使用用于图像识别的神经网络。
一旦已经找到印刷参数的优化设置,这些印刷参数就可以传输到柔性版印刷机上或设置在其上。
将在其上安装有铅版的印刷滚筒14***柔性版印刷机中,并且可以立即开始印刷。这大大减少了柔性版印刷机的设置时间。
即使所示的实施方式具体地描述了用于柔性版印刷机的铅版的应用,根据本发明的方法也适用于多种替代印刷版和印刷方法,例如用于凹版印刷机的印刷版。
Claims (15)
1.一种用于确定印刷机的印刷参数的方法,包括以下步骤:
a)提供印刷版(12)并将印刷版(12)安装在印刷滚筒(14)上;
b)借助于3D照相机(18)记录印刷版(12)的表面的至少一个高分辨率图像;
c)在至少一个高分辨率图像的基础上,来确定印刷版(12)的高度轮廓;
d)在高度轮廓和印刷参数的初始设置的基础上,来计算模拟的印刷图像;以及
e)通过检查和/或改变初始设置的印刷参数,来确定优化的印刷参数,
其中,在步骤e)中,在已经改变印刷参数之后,依照步骤d)再次计算模拟的印刷图像。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述印刷机是柔性版印刷机并且所述印刷版是铅版。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在步骤b)期间借助于印刷滚筒(14)来旋转印刷版(12)。
4. 根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述高分辨率图像以1至50 μm的分辨率描绘印刷版(12)的表面。
5. 根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述高分辨率图像以1至10 μm的分辨率描绘印刷版(12)的表面。
6.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,为了在步骤c)中确定高度轮廓,将高分辨率图像划分为子区域(36、38、40),每个子区域(36、38、40)包括高分辨率图像的若干图像点,并且为子区域(36、38、40)中的每一个创建在图像点处测量的铅版表面的高度的直方图。
7.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,在步骤d)中,为在印刷中提供的所有颜色,从在步骤c)中创建的直方图来计算期望的颜色印记,在此基础上计算模拟的印刷图像。
8.根据权利要求1或7所述的方法,其特征在于,在所述模拟的印刷图像的计算中包括期望的网点增大。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在已经计算模拟的印刷图像之后,将模拟的印刷图像描绘在显示器(30)上。
10.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,在已经计算模拟的印刷图像之后,将模拟的印刷图像描绘在显示器(30)上。
11.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述模拟的印刷图像以分色的形式描绘。
12.根据权利要求9或10所述的方法,其特征在于,在步骤e)中,将模拟的印刷图像与基准印刷图像进行比较。
13.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在步骤b)之前,在基准滚筒(32)的基础上校准所述3D照相机(18)的位置。
14.根据权利要求12所述的方法,其特征在于,在步骤b)之前,在基准滚筒(32)的基础上校准所述3D照相机(18)的位置。
15.一种用于确定印刷机的印刷参数的测试台,具有光源(16)、3D照相机(18)、评估单元(22)、显示器(30)和操作单元(28),测试台(10)是为了执行根据权利要求1至14中的任一项所述的方法的目的而建立的。
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