Focus sur la détection spectrale et les systèmes d'application optoélectroniques
Système spectral de diffusion à résolution d'angle (ARS) BSDF (fonction de distribution de diffusion bidirectionnelle)
iSpec-BRDF est un système de mesure spectrale spécialisé développé par LiSen Optics pour la mesure des fonctions de réflectance / transmission bidirectionnelles (BRDF / BTDF) et l'étude des propriétés de surface des matériaux optiques isotropes. Ce système trouve de larges applications dans des domaines tels que la télédétection aérospatiale, les mesures géologiques, le guidage de précision, la simulation de cible, la conception optique, AR / VR / MR, etc. Il permet une analyse quantitative des caractéristiques optiques de surface de divers matériaux, notamment le verre, les métaux, les plastiques, le papier, les textiles, les peintures, les revêtements, les matériaux de film optique, etc. iSpec-BRDF est un outil de test optique crucial pour la recherche des propriétés physiques fondamentales des substances et des matériaux.
iSpec-BRDF est un système de mesure spectrale spécialisé développé par LiSen Optics pour la mesure des fonctions de réflectance / transmission bidirectionnelles (BRDF / BTDF) et l'étude des propriétés de surface des matériaux optiques isotropes. Ce système trouve de larges applications dans des domaines tels que la télédétection aérospatiale, les mesures géologiques, le guidage de précision, la simulation de cible, la conception optique, AR / VR / MR, etc. Il permet une analyse quantitative des caractéristiques optiques de surface de divers matériaux, notamment le verre, les métaux, les plastiques, le papier, les textiles, les peintures, les revêtements, les matériaux de film optique, etc. iSpec-BRDF est un outil de test optique crucial pour la recherche des propriétés physiques fondamentales des substances et des matériaux.
Présentation du produit
La plate-forme de mesure de l'instrument de mesure spectrale iSpec-BRDF Bidirectional Reflectance / Transmittance Distribution Function est illustrée dans le diagramme. L'ensemble du système comprend un système d'éclairage, un système de détection spectrale, un système mécanique de mesure et un traitement logiciel de données spectrales. Pendant le processus de mesure, le logiciel de mesure spectrale et le logiciel de commande du système mécanique de mesure sont intégrés via un logiciel d'interface. Cela permet à l'ensemble du processus de mesure d'être automatiquement contrôlé par un ordinateur, ce qui rend l'opération expérimentale pratique, rapide et rapide. Le logiciel d'acquisition de données spectrales BRDF entièrement automatisé collecte les données en temps réel et produit les résultats.
Le système spectral LiSen Optics iSpec-BRDF utilise un étage de rotation de haute précision combiné à un faisceau en porte-à-faux pour effectuer des mesures BRDF. La source lumineuse est montée sur le porte-à-faux extérieur, avec un rayon de rotation de 0,5 mètre, permettant une rotation à un degré de liberté. Il peut pivoter dans la direction de l'angle zénithal (0 ° à 90 °) autour de l'axe du porte-à-faux. Le détecteur est monté sur le porte-à-faux intérieur et peut pivoter dans deux degrés de liberté : direction de l'angle zénithale (0 ° à 90 °) autour de l'axe du porte-à-faux et direction azimutale (0 ° à 360 °) autour de l'axe de la platine centrale. L'échantillon est placé sur la platine centrale et peut pivoter dans un degré de liberté (0 ° à 360 °) dans l'angle d'éclairage. Grâce au contrôle de ces quatre degrés de liberté, qui incluent les angles zénithaux d'éclairage et de détection et les angles azimutaux d'éclairage et de détection, des mesures dans toutes les conditions de BRDF sont obtenues. (Veuillez noter qu'en raison de limitations mécaniques pendant le mouvement, il peut y avoir des occlusions entre les porte-à-faux, ce qui entraîne des données invalides pour certains angles.)
La plate-forme de mesure de l'instrument de mesure spectrale iSpec-BRDF Bidirectional Reflectance / Transmittance Distribution Function est illustrée dans le diagramme. L'ensemble du système comprend un système d'éclairage, un système de détection spectrale, un système mécanique de mesure et un traitement logiciel de données spectrales. Pendant le processus de mesure, le logiciel de mesure spectrale et le logiciel de commande du système mécanique de mesure sont intégrés via un logiciel d'interface. Cela permet à l'ensemble du processus de mesure d'être automatiquement contrôlé par un ordinateur, ce qui rend l'opération expérimentale pratique, rapide et rapide. Le logiciel d'acquisition de données spectrales BRDF entièrement automatisé collecte les données en temps réel et produit les résultats.
Le système spectral LiSen Optics iSpec-BRDF utilise un étage de rotation de haute précision combiné à un faisceau en porte-à-faux pour effectuer des mesures BRDF. La source lumineuse est montée sur le porte-à-faux extérieur, avec un rayon de rotation de 0,5 mètre, permettant une rotation à un degré de liberté. Il peut pivoter dans la direction de l'angle zénithal (0 ° à 90 °) autour de l'axe du porte-à-faux. Le détecteur est monté sur le porte-à-faux intérieur et peut pivoter dans deux degrés de liberté : direction de l'angle zénithale (0 ° à 90 °) autour de l'axe du porte-à-faux et direction azimutale (0 ° à 360 °) autour de l'axe de la platine centrale. L'échantillon est placé sur la platine centrale et peut pivoter dans un degré de liberté (0 ° à 360 °) dans l'angle d'éclairage. Grâce au contrôle de ces quatre degrés de liberté, qui incluent les angles zénithaux d'éclairage et de détection et les angles azimutaux d'éclairage et de détection, des mesures dans toutes les conditions de BRDF sont obtenues. (Veuillez noter qu'en raison de limitations mécaniques pendant le mouvement, il peut y avoir des occlusions entre les porte-à-faux, ce qui entraîne des données invalides pour certains angles.)
Principe de mesure
La fonction de répartition de la réflectance bidirectionnelle représente les caractéristiques de réflectance de la surface d'un objet sous différents angles d'incidence à n'importe quel angle d'observation, comme le montre la figure 1. La fonction de répartition de la réflectance bidirectionnelle est le rapport entre la luminance réfléchissante du rayonnement lumineux et l'irradiance incidente. Son expression mathématique est :
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 |
Figure 1 : Schéma géométrique de réflexion de la lumière |
Figure 2 : Schéma géométrique de la transmission de la lumière |
θje, fje sont les angles d'incidence et les angles azimutaux de la lumière incidente, respectivement. θr, φr sont les angles de réflectance et les angles azimutaux de la lumière réfléchie, respectivement. Lr est la luminance de la lumière réfléchie dans la direction (θr, fr) après irradiation de l'élément différentiel, avec une unité de W / · sr · μm, Ei, est l'irradiation produite par la lumière incidente dans la direction (θje, fje) en surface, avec une unité de W / · μm. Ainsi, l'unité de BRDF est sr-1. La signification physique du BRDF est le rapport de la luminance émise dans le (θr, fr ) direction à l'irradiance produite par la lumière incidente de la direction (θje, fje) sur la surface mesurée. La fonction de répartition de la réflectance bidirectionnelle est une fonction de l'angle incident (θje, fje) angle de réflexion (θr, fr ) et la fonction de la longueur d'onde λ.
Principe de mesure
La fonction de répartition de la réflectance bidirectionnelle représente les caractéristiques de réflectance de la surface d'un objet sous différents angles d'incidence à n'importe quel angle d'observation, comme le montre la figure 1. La fonction de répartition de la réflectance bidirectionnelle est le rapport entre la luminance réfléchissante du rayonnement lumineux et l'irradiance incidente. Son expression mathématique est :
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Figure 1 : Schéma géométrique de réflexion de la lumière |
Figure 2 : Schéma géométrique de la transmission de la lumière |
θje, fje sont les angles d'incidence et les angles azimutaux de la lumière incidente, respectivement. θr, φr sont les angles de réflectance et les angles azimutaux de la lumière réfléchie, respectivement. Lr est la luminance de la lumière réfléchie dans la direction (θr, fr) après irradiation de l'élément différentiel, avec une unité de W / · sr · μm, Ei, est l'irradiation produite par la lumière incidente dans la direction (θje, fje) en surface, avec une unité de W / · μm. Ainsi, l'unité de BRDF est sr-1. La signification physique du BRDF est le rapport de la luminance émise dans le (θr, fr ) direction à l'irradiance produite par la lumière incidente de la direction (θje, fje) sur la surface mesurée. La fonction de répartition de la réflectance bidirectionnelle est une fonction de l'angle incident (θje, fje) angle de réflexion (θr, fr ) et la fonction de la longueur d'onde λ.
Fonction de distribution bidirectionnelle de la transmission (BTDF)
La fonction de distribution de la transmission bidirectionnelle représente les caractéristiques de transmission de la surface d'un objet sous différents angles d'incidence à n'importe quel angle d'observation, comme le montre la figure 2. La fonction de distribution de la transmission bidirectionnelle est le rapport entre la luminance transmise du rayonnement lumineux et l'irradiation incidente. Son expression mathématique est :
Fonction de distribution bidirectionnelle de la transmission (BTDF)
La fonction de distribution de la transmission bidirectionnelle représente les caractéristiques de transmission de la surface d'un objet sous différents angles d'incidence à n'importe quel angle d'observation, comme le montre la figure 2. La fonction de distribution de la transmission bidirectionnelle est le rapport entre la luminance transmise du rayonnement lumineux et l'irradiation incidente. Son expression mathématique est :
Principales caractéristiques techniques
●L'ensemble du système utilise une conception concentrique à quatre axes, avec une structure simple et stable. L'étage de rotation a une résolution angulaire élevée de 0,05 ° et une précision de positionnement élevée de 0,10 °.
● L'ensemble du système est traité avec un noir mat à faible réflectance, réduisant l'impact des reflets parasites.
● Le spectromètre peut être configuré avec différentes qualités (options de refroidissement ou de non-refroidissement) et couvre une plage spectrale de 380-1100nm / 380-1700nm / 380-2500nm.
● La source de lumière peut être choisie parmi une lampe halogène haute puissance de 150 W ou une source de lumière blanche laser super continue.
● Le marquage laser indique la surface de test de l'échantillon, assurant l'alignement coaxial.
● Les quatre degrés de liberté BRDF sont automatiquement définis et contrôlés par un logiciel sur toute la gamme d'angles.
● Le logiciel de mesure spectrale entièrement automatisé BRDF peut être personnalisé en fonction des exigences des clients en matière de schémas de mesure.
Indicateurs techniques
Modèle |
iSpec-BRDF-HS400 / iSpec-BRDF-UVIR-1,7TEC / iSpec-BRDF-UVIR-2,5TEC |
|
Paramètres spectraux de mesure |
Gamme spectrale |
iSpec-BRDF-HS400 : 380 ~ 1100nm |
iSpec-BRDF-UVIR-1,7TEC : 380 ~ 1700nm |
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iSpec-BRDF-UVIR-2,5TEC : 380 ~ 2500nm |
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Résolution spectrale |
Canal de lumière visible : 1 nm |
|
Canal proche infrarouge : 10 nm |
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Réglage de la source d'éclairage |
Plage d'éclairage |
Réglable automatiquement : angle zénithal (θ) = [0 °, 90 °], Angle azimut (Phi) = [0°, 360°] |
Résolution angulaire |
±0.05° |
|
Précision de positionnement |
±0.10° |
|
Source d'éclairage |
Gamme spectrale de la source lumineuse |
350 ~ 2500nm / 200-2500nm |
Résolution spectrale |
Sortie spectrale large, configurable avec des filtres |
|
Source d'éclairage |
Lampe halogène 150W / source de lumière blanche à plasma halogène |
|
Taille de la zone éclairée sur l'objet |
Diamètre de 20 mm (incidence verticale), elliptique pour incidence oblique |
|
Ajustement de l'observation de la réflexion |
Plage d'observation : Réglable automatiquement |
Angle du zénith (θ) = [-90 °, 90 °], Angle azimut (Phi) = [0°, 180°]; |
Angle du zénith (θ) = [0 °, 90 °], Angle azimut (Phi) = [0°, 360°] |
||
Résolution angulaire |
±0.05° |
|
Précision de positionnement |
±0,1° |
|
Angle d'occlusion |
± 5 ° (lorsque l'angle du zénith d'éclairage est le même que l'angle du zénith d'observation) |
|
Ajustement de l'observation de la transmission (optionnel) |
Plage d'observation |
Réglable automatiquement : angle zénithal (θ) = [30 °, 90 °], angle d'azimut (Phi) = [0°, 360°] |
Résolution angulaire |
±0.05° |
|
Précision de positionnement |
±0,1° |
|
Spectromètre |
Gamme spectrale |
350 ~ 1100nm / 350 ~ 1700nm / 350 ~ 2500nm |
Détecteur |
2048 pixels BT- CCD / 256 pixels en attente |
|
Refroidissement du détecteur |
Non-refroidissement / Refroidissement thermoélectrique (en option) |
|
Temps d'exposition à l'intégration |
1ms-60s |
|
Résolution en longueur d'onde spectrale |
1nm@350~ 1100nm |
|
1.5nm@1000~ 1700nm |
||
3nm@1000~ 2500nm |
||
Plate-forme de support d'échantillons en cinq dimensions |
Échantillon XYZab Support, taille de serrage maximale de 200 mm |
|
Réglage de l'angle : réglage grossier à 360 °, réglage fin à ± 5 ° |
||
Plage XY : 0-6.5mm, plage Z : 0-10mm |
||
Précision de déplacement : 0,02 mm-0,04 mm |
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Panneau standard |
Réflectance diffuse standard Panneau : Diamètre 100mm, Réflectance : ≥ 98 % (standard) |
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Réflectance spéculaire standard Panneau : ≥ 75 mm, Réflectance : ≥ 95 % (en option) |
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Caractéristiques du logiciel LiSpecView-BRDF |
Les fonctions du logiciel incluent les paramètres de la plate-forme de mouvement, le contrôle de l'acquisition du spectromètre, la mesure automatique des données BRDF basée sur des conditions prédéfinies, l'acquisition et le stockage des données, l'affichage en temps réel d'échantillons de photos, l'affichage spectral 2D, la répartition de l'intensité lumineuse 3D. |
|
Le logiciel permet un contrôle actif du réglage du zéro du bras robotique, désactivant le réglage automatique du zéro du bras robotique, personnalisant la plage d'angles zénithaux de détection (0 ° 90 ° ou -90 ° 90 °) et chargeant les données de référence standard précédemment enregistrées. |
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Indicateurs techniques
Nom |
Quantité |
Support de mouvement à cinq dimensions |
1 jeu |
Contrôleur de support de mouvement en cinq dimensions |
1 unité |
Spectromètre |
1 unité |
Source de lumière de lampe halogène 150W |
1 unité |
Plaque standard à réflectance diffuse |
1 pièce |
Jauge de hauteur numérique |
1 unité |
Câble de fibre optique |
1 pièce |
Lentille collimatante |
2 pièces |
Caméra industrielle |
1 unité |
Câble de données USB |
1 pièce |
Câble de commande du moteur |
4 pièces |
Support de plaque blanche de référence standard |
1 pièce |
Support d'échantillon en cinq dimensions |
1 pièce |
Câbles d'alimentation |
2 pièces |
Instrument de mesure d'angle de ligne laser |
1 unité |
Boîte noire |
1 pièce |
Ordinateur portable |
1 unité |
Logiciels de soutien |
1 unité |
Principales caractéristiques techniques
●L'ensemble du système utilise une conception concentrique à quatre axes, avec une structure simple et stable. L'étage de rotation a une résolution angulaire élevée de 0,05 ° et une précision de positionnement élevée de 0,10 °.
● L'ensemble du système est traité avec un noir mat à faible réflectance, réduisant l'impact des reflets parasites.
● Le spectromètre peut être configuré avec différentes qualités (options de refroidissement ou de non-refroidissement) et couvre une plage spectrale de 380-1100nm / 380-1700nm / 380-2500nm.
● La source de lumière peut être choisie parmi une lampe halogène haute puissance de 150 W ou une source de lumière blanche laser super continue.
● Le marquage laser indique la surface de test de l'échantillon, assurant l'alignement coaxial.
● Les quatre degrés de liberté BRDF sont automatiquement définis et contrôlés par un logiciel sur toute la gamme d'angles.
● Le logiciel de mesure spectrale entièrement automatisé BRDF peut être personnalisé en fonction des exigences des clients en matière de schémas de mesure.
Indicateurs techniques
Modèle |
iSpec-BRDF-HS400 / iSpec-BRDF-UVIR-1,7TEC / iSpec-BRDF-UVIR-2,5TEC |
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Paramètres spectraux de mesure |
Gamme spectrale |
iSpec-BRDF-HS400 : 380 ~ 1100nm |
iSpec-BRDF-UVIR-1,7TEC : 380 ~ 1700nm |
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iSpec-BRDF-UVIR-2,5TEC : 380 ~ 2500nm |
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Résolution spectrale |
Canal de lumière visible : 1 nm |
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Canal proche infrarouge : 10 nm |
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Réglage de la source d'éclairage |
Plage d'éclairage |
Réglable automatiquement : angle zénithal (θ) = [0 °, 90 °], Angle azimut (Phi) = [0°, 360°] |
Résolution angulaire |
±0.05° |
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Précision de positionnement |
±0.10° |
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Source d'éclairage |
Gamme spectrale de la source lumineuse |
350 ~ 2500nm / 200-2500nm |
Résolution spectrale |
Sortie spectrale large, configurable avec des filtres |
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Source d'éclairage |
Lampe halogène 150W / source de lumière blanche à plasma halogène |
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Taille de la zone éclairée sur l'objet |
Diamètre de 20 mm (incidence verticale), elliptique pour incidence oblique |
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Ajustement de l'observation de la réflexion |
Plage d'observation : Réglable automatiquement |
Angle du zénith (θ) = [-90 °, 90 °], Angle azimut (Phi) = [0°, 180°]; |
Angle du zénith (θ) = [0 °, 90 °], Angle azimut (Phi) = [0°, 360°] |
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Résolution angulaire |
±0.05° |
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Précision de positionnement |
±0,1° |
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Angle d'occlusion |
± 5 ° (lorsque l'angle du zénith d'éclairage est le même que l'angle du zénith d'observation) |
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Ajustement de l'observation de la transmission (optionnel) |
Plage d'observation |
Réglable automatiquement : angle zénithal (θ) = [30 °, 90 °], angle d'azimut (Phi) = [0°, 360°] |
Résolution angulaire |
±0.05° |
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Précision de positionnement |
±0,1° |
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Spectromètre |
Gamme spectrale |
350 ~ 1100nm / 350 ~ 1700nm / 350 ~ 2500nm |
Détecteur |
2048 pixels BT- CCD / 256 pixels en attente |
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Refroidissement du détecteur |
Non-refroidissement / Refroidissement thermoélectrique (en option) |
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Temps d'exposition à l'intégration |
1ms-60s |
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Résolution en longueur d'onde spectrale |
1nm@350~ 1100nm |
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1.5nm@1000~ 1700nm |
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3nm@1000~ 2500nm |
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Plate-forme de support d'échantillons en cinq dimensions |
Échantillon XYZab Support, taille de serrage maximale de 200 mm |
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Réglage de l'angle : réglage grossier à 360 °, réglage fin à ± 5 ° |
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Plage XY : 0-6.5mm, plage Z : 0-10mm |
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Précision de déplacement : 0,02 mm-0,04 mm |
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Panneau standard |
Réflectance diffuse standard Panneau : Diamètre 100mm, Réflectance : ≥ 98 % (standard) |
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Réflectance spéculaire standard Panneau : ≥ 75 mm, Réflectance : ≥ 95 % (en option) |
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Caractéristiques du logiciel LiSpecView-BRDF |
Les fonctions du logiciel incluent les paramètres de la plate-forme de mouvement, le contrôle de l'acquisition du spectromètre, la mesure automatique des données BRDF basée sur des conditions prédéfinies, l'acquisition et le stockage des données, l'affichage en temps réel d'échantillons de photos, l'affichage spectral 2D, la répartition de l'intensité lumineuse 3D. |
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Le logiciel permet un contrôle actif du réglage du zéro du bras robotique, désactivant le réglage automatique du zéro du bras robotique, personnalisant la plage d'angles zénithaux de détection (0 ° 90 ° ou -90 ° 90 °) et chargeant les données de référence standard précédemment enregistrées. |
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Indicateurs techniques
Nom |
Quantité |
Support de mouvement à cinq dimensions |
1 jeu |
Contrôleur de support de mouvement en cinq dimensions |
1 unité |
Spectromètre |
1 unité |
Source de lumière de lampe halogène 150W |
1 unité |
Plaque standard à réflectance diffuse |
1 pièce |
Jauge de hauteur numérique |
1 unité |
Câble de fibre optique |
1 pièce |
Lentille collimatante |
2 pièces |
Caméra industrielle |
1 unité |
Câble de données USB |
1 pièce |
Câble de commande du moteur |
4 pièces |
Support de plaque blanche de référence standard |
1 pièce |
Support d'échantillon en cinq dimensions |
1 pièce |
Câbles d'alimentation |
2 pièces |
Instrument de mesure d'angle de ligne laser |
1 unité |
Boîte noire |
1 pièce |
Ordinateur portable |
1 unité |
Logiciels de soutien |
1 unité |
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