CN101484285B - 木材的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供木材的加工方法,所述木材的加工方法能够实现多种多样的木纹图案且成形容易,并且能够提高强度。为了实现该目的,在与大气相比为高温高压的水蒸气气氛中,将呈包含曲面的形状的第一木材和呈平板状且所包含的纤维成分的大部分指向与表面大致平行的方向的第二木材重叠来进行压缩。也可以使所述第二木材在所述水蒸气气氛中变形。在进行该变形时,优选对所述第二木材朝向下述方向施加压缩力:与所述第二木材的板厚正交的方向,即与所述第二木材中包含的纤维成分的大部分所指向的方向大致正交的方向。
Description
技术领域
本发明涉及通过对木材进行压缩而将其加工成预定的三维形状的木材的加工方法。
背景技术
近年来,作为自然原材料的木材备受关注。由于木材具有各种各样的木纹,所以根据从原木进行取材的部位而产生个体差异,该个体差异成为每个产品的个性。并且,由于长期使用而产生的瑕疵或色调的变化本身也成为独特的风格,会让使用者产生亲切感。由于这些原因,木材作为能够创造出使用合成树脂或轻金属的产品所不具有的个性和品味的产品的原材料而备受关注,其加工技术也飞速地进步。
以往,作为相关的木材加工技术,公知有如下的技术:对吸水软化后的一片木材进行压缩,并与压缩方向大致平行地对该木材进行切割以得到板状的一次固定品,然后,一边使该一次固定品加热吸水一边将其成形为预定的三维形状(例如,参照专利文献1)。并且,还公知有如下的技术:将在软化处理后的状态下进行了压缩的一片木材临时固定,并将该木材放入到模中使其恢复,由此来进行模成形(例如,参照专利文献2)。在这些技术中,考虑包括木材的个体差异和种类、加工后的木材的强度及其用途等各种方面,来确定木材的壁厚和压缩率。
专利文献1:日本特许第3078452号公报
专利文献2:日本特开平11-77619号公报
然而,为了即使是相同的形状也可实现多种多样的木纹图案,显示出每个产品的个体差异,需要进行例如具有弯曲的表面那样的取材。但是,如果进行那样的取材,则由于压缩而变形的程度变大、成形困难的情况较多。并且,在进行木材的表面弯曲那样的取材的情况下,存在容易产生该木材的纤维成分的长度短的部位从而加工后无法得到充分的强度的情况。
发明内容
本发明就是鉴于上述问题而完成的,其目的在于提供一种木材的加工方法,该加工方法能够实现多种多样的木纹图案,并且成形容易,且能够提高强度。
为了解决上述课题以达到目的,本发明的一个实施方式的木材的加工方法通过对木材进行压缩而将其加工成预定的三维形状,其特征在于,所述木材的加工方法具有压缩工序,所述压缩工序在与大气相比为高温高压的水蒸气气氛中,将呈包含曲面的形状的第一木材和呈平板状且所包含的纤维成分的大部分指向与表面大致平行的方向的第二木材重叠来进行压缩。
并且,在上述方面中,也可以在所述压缩工序之前进行使所述第二木材在所述水蒸气气氛中变形的变形工序。
并且,在上述方面中,也可以是所述变形工序对所述第二木材朝向下述方向施加压缩力:与所述第二木材的板厚正交的方向,即与所述第二木材中包含的纤维成分的大部分所指向的方向大致正交的方向。
并且,在上述方面中,所述第二木材也可以是直行纹理木材。
并且,在上述方面中,所述第二木材也可以是弦切纹理木材。
并且,在上述方面中,也可以是所述第一木材呈具有环绕并封闭的端面的碟状,所述压缩工序将所述第二木材以与所述第一木材的所述碟状的凹进侧的表面对置的方式重叠来进行压缩。
并且,在上述方面中,也可以是以所述第一木材所具有的所述端面的外周为外缘的平面的面积比所述第二木材的一个表面的面积小。
并且,在上述方面中,所述第二木材也可以是呈平板状的多片木材层叠而成。
根据本发明,通过在与大气相比为高温高压的水蒸气气氛中,使呈包含曲面的形状的第一木材和呈平板状且所包含的纤维成分的大部分指向与表面大致平行的方向的第二木材重叠来进行压缩,从而能够提供一种实现多种多样的木纹图案且成形容易、并且能够提高强度的木材的加工方法。
附图说明
图1是示出本发明的一个实施方式所涉及的木材的加工方法中的取材工序的概要的图。
图2是示出第一木材的纤维成分的概要的图。
图3是示出第二木材的纤维成分的概要的图。
图4是示出本发明的一个实施方式所涉及的木材的加工方法的压缩工序的概要的图。
图5是示出在本发明的一个实施方式所涉及的木材的加工方法的压缩工序中开始进行压缩的时刻的状态的图。
图6是示出在本发明的一个实施方式所涉及的木材的加工方法的压缩工序中木材变形中途的状态的图。
图7是示出在本发明的一个实施方式所涉及的木材的加工方法的压缩工序中,木材的变形大致完成的状态的图。
图8是示出利用本发明的一个实施方式所涉及的木材的加工方法形成的压缩木制品的结构的立体图。
图9是沿图8的E-E线的截面图。
图10是示出利用本发明的一个实施方式所涉及的压缩木制品进行外包装而成的数字照相机的外观结构的立体图。
图11是示出图10所示的数字照相机的外包装体的结构的立体图。
图12是示出对第二木材进行的作为变形工序的前压缩工序的概要的图。
符号说明
1:压缩木制品;1a、2a、3a:主板部;1b、1c、2b、2c、3b、3c:侧板部;2、3:盖部件;10:实心材料;11、21、31:木材(第一木材);11t:端面;12、22、32:木材(第二木材);31、201、231、301、302:开口部;51、61:模具;52:凸部;62:凹部;100:数字照相机;101:摄像部;102:闪光灯;103:快门按钮;202、303:切口;G:木纹。
具体实施方式
以下,参照附图对用于实施本发明的最佳方式(以下,称为“实施方式”)进行说明。另外,在以下的说明中参照的图最终也只是示意性的图,在用不同的图表示相同的物体的情况下,也存在尺寸或缩小比例尺等不同的情况。
在本发明的一个实施方式所涉及的木材的加工方法中,首先,从原木获取呈预定的形状的两片木材(取材工序)。图1是示意地示出该取材工序的概要的图。在取材工序中,从作为原木的无压缩状态的实心材料10(具有木纹G)通过切削等获取呈碟状的木材11(第一木材)和呈平板状的木材12(第二木材)。木材11和木材12具有预先加上了通过后述的压缩工序而减少的量的容积的容积。另外,此处所说的“碟状”意味着包含碗状、壳状、箱状、船形状等曲面的三维形状。
还如图1所示,木材11是以侧面的曲率比该部位的木纹G的曲率稍大的方式进行取材的弦切纹理木材(板目材)。图2是示出木材11的沿着A-A线的截面的形状和该截面上的纤维成分的概要的图。如图2所示,木材11具有弯曲成大致圆弧状的截面形状,其纤维成分指向与通过相当于碟的底部的最凹进的部分(图2的中央部)的切线平行的方向(图2的水平方向)。并且,对于纤维成分的长度,木材11的环绕并封闭的端面11t附近的纤维成分最短(用纤维成分f3例示),随着从端面11t靠近木材11的碟的底部附近(图2的中央部附近),纤维成分的长度逐渐变长(用纤维成分f2例示),在木材11的碟的底部附近,纤维成分的长度最长(用纤维成分f1例示)。因此,由于木材11的纤维成分的长度存在偏差,所以该木材11的强度根据位置不同而显著不同,在端面11t附近强度最低。
与此相对,如图1所示,木材12是以木纹与长边方向大致平行的方式进行取材的直行纹理木材(柾目材)。图3是示出木材12的沿着B-B线的截面的形状和该截面中的纤维成分的概要的图。如图3所示,木材12的纤维成分如图3中所示的两个纤维成分f4和f5那样,其大部分指向与木材12的长边方向大致平行的方向,其纤维成分的长度也大致相同,而与位置无关。因此,木材12的纤维成分的大部分所指向的方向的强度一样,而与位置无关。并且,各个纤维成分的长度都比木材11的纤维成分的长度长,因此,至少木材12的纤维成分的大部分所指向的方向的强度比木材11的任意方向的强度高。这里所说的“大部分”是指相对于整体所占的比例显著大于除此以外的部分所占的比例的部分,至少大于整体的50%,更优选大于整体的70%~80%。
另外,呈长方形的木材12的一个表面的面积比以木材11所具有的端面11t的外周为外缘的平面的面积大。由此,在后述的压缩工序期间,能够保持木材11的端面11t与木材12的表面抵接的状态,能够适当地对端面11t进行压缩。
对于作为木材11和木材12的原材料的实心材料10,根据加工后的木材的用途等从丝柏、罗汉柏、梧桐、杉木、松木、樱木、榉树、黑檀木、紫檀木、竹、柚木、桃花心木、蔷薇木等中选择最合适的材料即可。并且,木材11和木材12也可以从不同种类的实心材料10获取。
接着,将木材11和木材12在与大气相比为高温高压的水蒸气气氛中放置预定时间,通过使其过量地吸收水分来使其充分软化(软化工序)。此处所说的高温高压指的是下述状态:温度为100℃~230℃,更优选为180℃~230℃,进一步优选为大约180℃~200℃,压力为0.1MPa~3.0MPa(兆帕),更优选为0.45MPa~2.5Mpa,进一步优选为大约1.0MPa~1.6Mpa。另外,也可以利用例如微波那样的高频电磁波对木材11和木材12进行加热使其软化,来代替将木材11和木材12放置在上述的水蒸气气氛中使其软化。
接着,对在上述软化工序中充分软化后的木材11和木材12进行压缩(压缩工序),图4是示出该压缩工序的概要的图。如该图所示,在对木材11和木材12进行压缩时,将木材12以与木材11的凹进侧的表面对置的方式进行重叠,并利用一对模具51和模具61一起夹持,施加预定的压缩力。在图4中从木材12的上方施加压缩力的模具51是具有与木材12的表面抵接的凸部52的型芯模具(コア金型)。与此相对,在图4中从木材11的下方施加压缩力的模具61是具有使木材11的外侧面嵌入的凹部62的型腔模具(キャビテイ金型)。
在该压缩工序中,在与软化工序相同的水蒸气气氛中对木材11和木材12进行压缩。具体而言,通过使模具51和模具61中的至少一方相对于另一方移动来夹持木材11和木材12,并使木材11和木材12逐渐地变形为预定的三维形状。以下,为了便于说明,对使模具51下降而接近模具61的情况进行说明。
图5是示出模具51与木材12开始抵接的状态、即开始从模具51和模具61对木材11和木材12施加压力的状态的图,是示出与图4所示的木材11和木材12以及模具51和模具61的沿着C-C线的截面相当的纵截面的图。并且,图6是示出使模具51从图5所示的状态进一步下降后的状态的图。另外,在沿着图4的D-D线截面观察与图5相同的状态时的图除了尺寸或者些许的形状的差异等之外都与图5相同。并且,在沿着图4的D-D线截面观察与图6相同的状态时的图除了尺寸或者些许的形状的差异等之外都与图6相同。
在从图5所示的状态向图6所示的状态转变的过程中,首先,木材11的碟的最凹进的部分的外侧面与凹部62的中央部抵接,从该中央部朝向周边部一边增大与凹部62之间的接触面积一边缓慢地变形。另一方面,木材12在从图5所示的状态向图6所示的状态转变的过程中,以未与凸部52接触的部分(周缘部分)逐渐靠近凸部52侧的方式进行变形,木材12与凸部52的接触面积逐渐增大。
由于木材12的一个表面的面积比以木材11所具有的端面11t的外周为外缘的平面的面积大,所以在木材11变形的时候,木材11的端面11t一边相对于木材12的下表面滑动一边持续承受来自木材12的压缩力。这样,木材12持续按压木材11的端面11t,由此,能够抑制在压缩工序时木材11向与壁厚方向正交的方向扩展。因此,即使是在木材11的压缩前后的形状变化大的情况下,在压缩时也不会对木材11作用过度的拉伸力,能够实现基于适当的压缩力的木材11的变形。其结果是,能够防止由于压缩而在木材11上产生裂纹等,能够提高对木材11和木材12进行加工时的成品率。
另外,根据木材11和木材12的种类不同,有可能滑动阻力会超过容许范围。在这种情况下,也可以在木材11的端面11t和/或木材12的下表面上涂布蜡等润滑剂,减小滑动阻力。
接着,对压缩工序进行说明。当从图6所示的状态使模具51进一步接近模具61时,木材11的下表面成为与模具61的凹部62的表面贴紧的状态,另一方面,木材12的上表面成为与模具51的凸部52的表面贴紧的状态。图7是示出该贴紧的状态的图,是示出通过压缩而使木材11和木材12的变形大致完成的状态的图。如图7所示,木材11和木材12受到来自模具51和模具61的压缩力,由此变形为与模具51和模具61之间的间隙相当的三维形状。在该变形过程中,木材11和木材12通过使一方的木材的硬的部分切入另一方的木材的软的部分而一体化。另外,根据木材11和木材12的种类和形状不同,也可以在进行压缩工序之前,在木材11和木材12之间涂布适当的粘接剂。另外,在沿着图4的D-D线的截面观察与图7相同的状态时的图除了尺寸和些许的形状的差异之外都与图7相同。
在图7所示的状态下对木材11和木材12施加预定时间(1~几十分钟,更优选为5~10分钟左右)的压缩力,然后解除上述水蒸气气氛以使木材11和木材12干燥,使模具51和模具61分离并解除压缩。压缩后的木材11和木材12的各壁厚变成压缩前的壁厚的大约30%~50%。换言之,该压缩工序中的木材11和木材12的压缩率(由压缩引起的木材的壁厚的减少量ΔR和该木材的压缩前的壁厚R的比值ΔR/R)为大约0.50~0.70。
另外,在使模具51和模具61中的至少一方相对于另一方移动时,可以通过使用适当的驱动单元使模具51和/或模具61电移动,来对施加在木材11和木材12上的压缩力进行调节。并且,也可以使用螺钉连接模具51和模具61,通过手动或者自动地拧紧该螺钉来使模具51相对于模具61上下动作。
在以上说明了的压缩工序之后,将一体化的木材11和木材12整形为预定的三维形状(整形工序)。在压缩工序结束的时刻,木材12的端部不仅覆盖木材11的端面11t,而且比木材11的外缘更向外周方向突出(参照图7)。因此,在整形工序中,利用切削等消除该突出的部分,由此对木材11和木材12进行整形。
图8是示意地示出通过以上说明的木材的加工方法所形成的压缩木制品的结构的立体图。并且,图9是沿着图8的E-E线的截面图。这两个图中所示的压缩木制品1的底面呈平坦的碟状,具有:作为压缩木制品1的底面的主板部1a,其形成大致长方形状的表面;两个侧板部1b,它们从主板部1a表面的与长边方向大致平行的两边分别以相对于主板部1a成预定的角度的方式延伸出来;以及两个侧板部1c,它们从主板部1a表面的与短边方向大致平行的两边分别以相对于主板部1a成预定的角度的方式延伸出来。该压缩木制品1的壁厚大致均匀。另外,沿着图8的F-F线的截面图除了尺寸和些许的形状的差异之外都与图9(沿着图8的E-E线的截面图)相同。
在本实施方式中,图示了木材11的壁厚和木材12的壁厚相等的情况,但是两木材的壁厚的关系不限于此,根据木材11和木材12的材质和所需的强度等适当地确定即可。
图10是示出压缩木制品1的一个应用例的图,具体而言,是示出利用由压缩木制品1形成的盖部件进行外包装而成的数字照相机的外观结构的立体图。该图中所示的数字照相机100由两个盖部件2和3外包装而成,该数字照相机100具有:包含摄像镜头的摄像部101;闪光灯102;以及快门按钮103。在数字照相机100的内部包括:进行与摄像处理等相关的驱动控制的控制电路;CCD或CMOS等固体摄像元件;进行声音的输入输出的麦克风或扬声器;以及在控制电路的控制下驱动各功能部件的驱动电路,并且在数字照相机100的内部收纳有实现数字照相机100的功能的各种电子部件和光学部件(未图示)。
图11是示出构成数字照相机100的外包装体的盖部件2和3的概略结构的立体图。其中,对数字照相机100的背面侧进行外包装的盖部件2具有分别与压缩木制品1的主板部1a、侧板部1b和1c对应的主板部2a、侧板部2b和2c。在主板部2a上形成有使显示部(未图示)露出的长方体形状的开口部201,所述显示部使用液晶显示器、等离子显示器或者有机EL显示器等实现,以显示图像信息和文字信息。并且,在盖部件2的侧板部2b上形成有呈半圆筒形状的切口202。另外,在构成盖部件2的木材21和木材22中,木材21对应于木材11,木材22对应于木材12。
另一方面,对数字照相机100的前面侧进行外包装的盖部件3具有分别与压缩木制品1的主板部1a、侧板部1b和1c对应的主板部3a、侧板部3b和3c。在主板部3a上形成有使摄像部101露出的圆筒形状的开口部301和使闪光灯102露出的长方体形状的开口部302。并且,在该盖部件3的侧板部3b上形成有半圆筒形状的切口303,该切口303与盖部件2的切口202组合来构成使快门按钮103露出的开口部231。另外,在构成盖部件3的木材31和木材32中,木材31对应于木材11,木材32对应于木材12。
盖部件2和3分别所具有的开口部和切口通过作为上述整形工序的一个环节的切削或者穿孔等形成即可。另外,也可以进一步设置用于安装取景器或者使操作指示输入按钮露出的开口部或切口。并且,也可以进一步设置使与外部设备连接用的接口(包含DC输入端子或USB连接端子等)露出的开口部。除此之外,为了将设在数字照相机100的内部的扬声器所产生的声音输出至外部,也可以进一步设置由多个小孔部构成的声音输出用孔部。
另外,作为能够将压缩木制品1用作外包装体的电子设备,除了数字照相机100之外,还有移动电话、PHS或PDA等便携式通信终端、便携式音频装置、IC录音机、便携式电视机、便携式收音机、各种家电产品的遥控器、数字电视机等。作为应用于这些便携式小型电子设备的情况下的压缩木制品1的壁厚在大约1.6mm~2.0mm为宜。
根据以上说明了的本发明的一个实施方式,通过在与大气相比为高温高压的水蒸气气氛中,将呈包含曲面的形状的第一木材1和呈平板状且所包含的纤维成分的大部分指向与表面大致平行的方向的第二木材重叠来进行压缩,从而能够提供一种实现多种多样的木纹图案并且成形容易、且能够提高强度的木材的加工方法。
并且,根据本实施方式,通过将呈平板状的第二木材以与呈碟状的第一木材的凹进侧的表面对置的方式进行重叠并压缩,能够获得第二木材内衬于第一木材的效果,能够通过第二木材对第一木材的强度不足进行适当地补充。
另外,根据本实施方式,通过使以呈碟状的第一木材的环绕并封闭的端面的外周为外缘的平面的面积小于第二木材的一个表面的面积,能够一边保持第二木材的一个表面与第一木材的端面抵接的状态一边对两个木材进行压缩,因此能够防止第一木材的破裂等,容易成形,并且能够提高成品率。
至此,对用于实施本发明的最佳方式进行了说明,但本发明并不仅限于上述的一个实施方式。例如,在平板状的第二木材是直行纹理木材的情况下,也可以在压缩工序之前,在与软化工序相同的水蒸气气氛中,在与第二木材的纤维成分所指向的方向大致正交的方向上对在软化工序中软化了的第二木材施加压缩力来使其变形。图12是示出对第二木材即木材12进行的作为变形工序的一例的前压缩工序的概要的图。木材12的纤维成分的大部分指向与其长边方向平行的方向。此处,通过在与木材12的短边平行的方向、即与木材12的纤维成分的大部分所指向的方向大致正交的方向上施加压缩力来缩小纤维的间隔。
通过进行上述的前压缩工序,从而在与木材11(第一木材)重叠而进行压缩工序时,木材12以使纤维的间隔要恢复到原样的方式向短边方向自然地伸长,因此能够降低木材12的在图5等中的下表面和木材11的端面11t滑动时的滑动阻力,能够使木材11的端面11t和木材12的下表面在变形时的滑动更加顺畅,因此,从防止压缩时的木材11和木材12的破裂的观点来看也是更加优选的。
另外,在压缩工序中木材12仿照模具51和模具61的表面形状而变形时,由上述的前压缩工序产生的木材12要恢复到原样而伸长的作用必然地承担由于该变形而作用于成为外侧弯曲面的部分上的大的拉伸应力。因此,在木材12的该部分上不会作用过量的拉伸应力,能够获得防止木材12的破裂的效果。
另外,在进行前压缩工序的情况下,也可以代替从实心材料10对木材12进行取材,而对包含木材12的长的平板进行取材。在该情况下,在进行了软化工序和前压缩工序后,通过对长的平板进行切削来形成多个木材12即可。
并且,在本发明中,在仅利用压缩工序难以使第二木材从平板状态变形为异形的三维形状时,也可以通过在与软化工序相同的水蒸气气氛中使第二木材变形为预定的形状后与第一木材重叠,来进行压缩工序(变形工序的第二例)。在使第二木材变形时,可以对该第二木材施加压缩力,也可以不施加压缩力而仅使其变形。除此之外,在使第二木材变形时,可以使用模具使其变形,也可以使用除模具以外的适当的夹具使其变形。
另外,在本发明中应用的第一木材也可以是弦切纹理木材以外的材料,可以是直行纹理木材、径切纹理木材(追柾材)、或者端面纹理木材(木口材)等。与此相对,作为第二木材,也可以应用具有沿着表面的纤维成分的弦切纹理木材。并且,第一木材的表面也可以不像木材11那样为长方形,其外周也可以形成椭圆等曲线。这样,在本发明中,对于如何从原木获取作为加工对象的木材,除了考虑作为使用该木材加工后的结果物的压缩木制品的用途和对该压缩木制品所要求的强度之外,考虑应该赋予压缩木制品的木纹图案后决定即可。
除此之外,在本发明中,也可以对第一木材和第二木材中至少一方的表面、即与另一方的木材对置的表面进行碳化。由此,能够在压缩木制品上形成导电层,因此在作为电子设备的外包装体使用时,能够使该外包装体具有电磁波防止功能而完全不影响外观,因此是更加优选的。
另外,在本发明中,分别使用一片木材构成第一木材和第二木材,也可以取而代之使用多片木材构成第一木材和第二木材。特别是在利用多片木材构成第二木材的情况下,通过以多片木材的纤维方向相互交叉的方式层叠,能够使强度均匀化,因此能够获得更大的加强效果。
从以上的说明可以清楚,本发明包含此处未记载的各种实施方式等,在不脱离由权利要求的范围所限定的技术思想的范围内能够实施各种设计变更等。
产业上的可利用性
如上所述,本发明所涉及的木材的加工方法在将木材压缩成形为预定的三维形状的情况下是有用的,特别适用于将木材压缩成形为作为数字照相机等电子设备用外包装材料而应用的木材的情况。
Claims (8)
1.一种木材的加工方法,所述木材的加工方法通过对木材进行压缩而将其加工成预定的三维形状,其特征在于,
所述木材的加工方法具有压缩工序,所述压缩工序在与大气相比为高温高压的水蒸气气氛中,将呈包含曲面的形状的第一木材和呈平板状且所包含的纤维成分的大部分指向与表面大致平行的方向的第二木材重叠来进行压缩。
2.根据权利要求1所述的木材的加工方法,其特征在于,
在所述压缩工序之前进行使所述第二木材在所述水蒸气气氛中变形的变形工序。
3.根据权利要求2所述的木材的加工方法,其特征在于,
所述变形工序对所述第二木材朝向下述方向施加压缩力:与所述第二木材的板厚正交并且与所述第二木材中包含的纤维成分的大部分所指向的方向大致正交的方向。
4.根据权利要求1~3中的任一项所述的木材的加工方法,其特征在于,
所述第二木材是直行纹理木材。
5.根据权利要求1~3中的任一项所述的木材的加工方法,其特征在于,
所述第二木材是弦切木材。
6.根据权利要求1所述的木材的加工方法,其特征在于,
所述第一木材呈具有环绕并封闭的端面的碟状,
所述压缩工序将所述第二木材以与所述第一木材的所述碟状的凹进侧的表面对置的方式重叠来进行压缩。
7.根据权利要求6所述的木材的加工方法,其特征在于,
以所述第一木材所具有的所述端面的外周为外缘的平面的面积比所述第二木材的一个表面的面积小。
8.根据权利要求1所述的木材的加工方法,其特征在于,
所述第二木材是呈平板状的多片木材层叠而成的。
Applications Claiming Priority (3)
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Publications (2)
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