CN102773887B - 一种重组竹材与定向刨花板复合结构板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种重组竹材与定向刨花板复合结构板及其制造方法。本发明提供的重组竹材与定向刨花板复合结构板是由至少一层重组竹材和至少一层定向刨花板组成，其厚度为7～90mm。上述复合结构板的制造方法包括以下步骤：在重组竹材和定向刨花板之间的接触面的两侧表面上均涂布耐候性胶或者在接触面的一侧表面上涂布耐候性胶；将涂布耐候性胶的重组竹材和定向刨花板组坯得到板坯；对板坯进行冷压，压制完成之后进行分段降压卸压；卸压之后，进行养生，得到重组竹材与定向刨花板复合结构板。上述复合结构板具有良好的结构性能；上述制造方法能够实现自动连续化生产，大大提高生产效率；复合结构板的成本低、使用范围广。
Description
技术领域
本发明涉及一种结构用复合板及其制造方法，尤其涉及一种重组竹材与定向刨花板复合结构板及其制造方法，属于木/竹材工业中的人造板制造技术领域。
背景技术
竹材作为我国特色资源、优势资源，具有强度高、韧性好等特点，一直被认为是一种理想的结构材料，且已得到了广泛应用，如车厢底板用竹胶合板、建筑模板等。但是，由于缺少专用自动化机械加工设备，大部分工序(如破篾、编帘织席等)仍长期停留在手工制作阶段，不能形成大规模连续化生产。而重组竹材产品的开发，不仅提高了原料利用率，同时实现了竹质结构材料的工业化生产和应用。
竹木复合结构板是目前木材工业领域常见板材产品之一，主要采用木旋切单板与竹帘竹席复合制备，其因发挥了木材与竹材性能互补优势，板材表现了较好的力学性能，目前应用极为广泛。但是木旋切单板和竹帘竹席的原料利用率非常低，木旋切单板出材率只有60％左右，竹帘竹席胶合板出材率则更低于50％。且不论是单元加工还是制板，加工工艺都比较复杂，劳动密集，质量可控性不高。所以提高出材率、减少废料，简化工艺，保证产品性能稳定等问题亟待解决。
然而，定向刨花板具有强重比优良、工艺成熟、性能稳定、质量可控且可大规模连续化生产等优点，在国外常用于建筑结构构件，如工字梁和围护结构覆面板等，具有显著的经济效益。但在我国定向刨花板长期以来多用于装饰，未发挥结构特性，且因其应用领域较窄，年产量远远低于胶合板和纤维板年产量，未实现其应有的经济价值。
综上所述，如果能将重组竹材和定向刨花板成品用于制备新型竹木复合结构板，即能够增值利用我国本土可再生竹木资源，拓宽重组竹材和定向刨花板产品的应用范围，增加产销量；又通过对重组竹材和定向刨花板这两类工业产品进行二次加工，能够充分体现工艺简化且连续、生产高效、技术成熟、质量可控等特点；同时，由于产品加工工艺简化、两种单元板材来源广泛和工业化生产效率高等方面具有多重优势，其成本优势显著。因此，重组竹材与定向刨花板复合结构板的市场前景广阔，应用价值高。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种复合结构板，通过将重组竹材与定向刨花板结合得到一种新型的复合结构板，其具有良好的力学性能，能够适应不同用途的要求。
本发明的目的还在于提供上述复合结构板的制造方法。
为达到上述目的，本发明提供了一种重组竹材与定向刨花板复合结构板，其是由至少一层重组竹材和至少一层定向刨花板组成，其厚度为7～90mm。
本发明提供的复合结构板可以具有两层、三层或者更多层相互复合组坯、相互胶合的结构。根据本发明的具体实施方案，该复合结构板由一层定向刨花板和一层重组竹材组成构成；优选地，以一层重组竹材和一层定向刨花板的组合作为结构单元，经多层胶合形成结构用材；或者，由一层作为芯层的定向刨花板和两层作为表层的重组竹材组成，其中，两层重组竹材分别位于定向刨花板的两侧表面；或者，由一层作为芯层的重组竹材和两层作为表层的定向刨花板组成，其中，两层定向刨花板分别位于重组竹材的两侧表面。表层与芯层胶合的一侧为内侧，另一侧为外侧。
本发明提供的上述结构重组竹材与定向刨花板复合结构板是可以通过施胶、组坯、冷压、养生得到的，根据本发明的具体实施方案，该复合结构板是通过以下步骤制造的：
在重组竹材与定向刨花板的接触面的两侧表面或者一侧表面涂布耐候性胶；
将涂布耐候性胶的重组竹材和定向刨花板组坯得到板坯；
对板坯进行压制，压制完成之后分段降压卸压；
卸压之后，进行养生，得到该重组竹材与定向刨花板复合结构板。
根据本发明的具体实施方案，优选地，本发明提供的复合结构板采用的定向刨花板纵向强度和弹性模量高，且纵横强度和弹性模量之比一定，并具有较高剪切性能；采用的重组竹材抗紫外线性能优良，且弹性模量、抗压强度和低温抗冻保存性能等均优于各种热带雨林阔叶硬木和东非硬木。因此，经两者复合所得到的结构板能够具有良好的力学性能，可以满足多种用途要求，可用于集装箱底板、车厢板和建筑模板与构件等。
本发明利用重组竹材与定向刨花板复合制备结构板，一方面可扩大对竹木资源的利用途径，提高产品附加值；另一方面，相比目前结构胶合板材的制造，重组竹材和定向刨花板两者复合制备结构板，是将具有特定厚度的结构单元以较少层数组合获得优异的结构性能，能够实现工业化连续生产，可大幅度提高生产效率，降低生产成本，拓展产品的使用范围和领域。
本发明还提供了上述重组竹材与定向刨花板复合结构板的制造方法，其包括以下步骤：
施胶：在重组竹材和定向刨花板上涂布耐候性胶，其中，在重组竹材和定向刨花板之间的接触面两侧表面上分别涂布耐候性胶，或者，在接触面一侧表面上涂布耐候性胶；
组坯：将涂布耐候性胶的重组竹材和定向刨花板组坯得到板坯；
冷压：对板坯进行压制(冷压)，压制完成之后进行分段降压卸压；
养生：卸压之后，进行养生，得到重组竹材与定向刨花板复合结构板。
在本发明所提供的上述制造方法中，施胶、组坯、冷压和养生的具体操作可以按照本领域的常规方式进行，对设备无特殊要求，其工艺参数按照本发明提供的工艺参数进行。施胶步骤中的接触面是指在组坯时重组竹材与定向刨花板的结合面。在养生处理之后，对产品进行陈化、表面处理、分等、检测等处理，即得成品。
根据本发明的具体实施方案，优选地，在施胶过程中，可以采用以下具体形式：以单面涂胶的重组竹材为基材，与单面涂胶的定向刨花板胶合，得到两层结构的重组竹材与定向刨花板复合结构板；或者，以一层重组竹材和一层定向刨花板的双层组合作为结构单元，经多层(多个结构单元)胶合得到重组竹材与定向刨花板复合结构材；或者，以双面涂胶的定向刨花板为芯层，其上下再各胶合一层单面涂胶的重组竹材作为表层，得到三层结构的重组竹材与定向刨花板复合结构板；或者，以双面涂胶的重组竹材为芯层，其上下再各胶合一层单面涂胶的定向刨花板，得到三层结构的重组竹材与定向刨花板复合结构板。在施胶之前，应对重组竹材进行必要的处理，例如定厚砂光。
在本发明提供的上述制造方法中，优选地，所采用的耐候性胶为异氰酸酯胶、酚醛树脂胶和间苯二酚树脂胶等中的一种或几种的组合，耐候性胶的涂胶量为75～130g/m2。更优选地，上述涂胶量为75～120g/m2，以涂胶面的面积计。在本发明所采用的耐候性胶中，以异氰酸酯胶为佳。异氰酸酯胶能够和材料中的水分反应生成聚脲，从而有利于材料单元之间的胶接，能够使复合结构板得到较好的胶合强度和耐久性。
在本发明提供的上述制造方法中，优选地，养生时间控制为24h。
在本发明提供的上述制造方法中，优选地，压制是在1～2MPa的单位压力(以受压面的面积计)下进行，保压时间控制为2小时。压制完成之后直接卸压。通过本发明所提供的上述压制工艺，既可以避免在较高的压力下，结构刨花板由于其自身构成单元比较松散而导致被压溃或丧失强度，又可以避免在复合过程中，由于压制时间过短而导致胶接不完全，进而导致性能降低的情况；同时，还可以避免因为压制时间过长而带来的浪费能耗和降低产量的问题。
本发明还提供了上述重组竹材与定向刨花板复合结构板在制造集装箱底板、车厢板和建筑结构用材中的应用。采用本发明提供的重组竹材与定向刨花板复合结构板，可以作为集装箱底板、车厢板和建筑结构用材等产品应用，并且所得产品性能均能够满足相应标准要求。
本发明提供的重组竹材与定向刨花板复合结构板及其制造方法具有以下优点：
1.本发明所采用的重组竹材和定向刨花板两种单元材料，生产技术成熟、工艺连续、性能稳定，将具有特定厚度的两种结构单元以较少层数组合，使重组竹材与定向刨花板复合结构板可工业化连续生产、工艺简化、生产效率高、质量可控；
2.本发明所提供的重组竹材与定向刨花板复合结构板的物理力学强度各项指标等均能够满足集装箱底板、车厢底板及建筑结构用构件等国内外相关标准的要求；
3.本发明所提供的重组竹材与定向刨花板复合结构板的应用范围和领域广泛，既有效地带动了竹材资源增值利用，提高了原料利用率，又为我国定向刨花板增加了一条利用途径，提高了应用价值；
4.本发明所采用的制造方法使重组竹材与定向刨花板复合结构板生产工艺简化，在实际产业化过程中的技改成本低，产品成本可控且大大降低，如相比于以克隆木为原料生产的集装箱地板，成本降低约20％。
附图说明
图1为实施例1提供的复合结构板的结构示意图；
图2为实施例2提供的复合结构板的结构示意图；
图3为实施例3提供的复合结构板的结构示意图。
主要附图标号说明：
定向刨花板1 重组竹材2
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种重组竹材与定向刨花板复合结构板，其可以用于制造集装箱底板，结构如图1所示。该复合结构板采用的板材为以木质刨花(单一树种或性能相近的混合树种)为原料生产的定向刨花板1和以竹丝束(毛竹或慈竹)浸胶模压制得的重组竹材2。
本实施例提供的复合结构板的结构以重组竹材2为基材，上层胶合单面涂布异氰酸酯胶的定向刨花板1，其是按照以下步骤制造的：
选材：选用14mm厚的定向刨花板，密度为0.70g/cm3，含水率为10％；选用密度为1.05g/cm3，含水率为10％的重组竹材，定厚砂光至14mm厚；
施胶：在定向刨花板和重组竹材的接触面一侧分别涂布异氰酸酯胶，涂胶量为130g/m2；
组坯：将一层定向刨花板和一层重组竹材组坯在一起，得到板坯，板坯总厚度控制为28mm，厚度偏差为±0.8mm；
施压：在单位压力1.2MPa的条件下对板坯进行压制，保压时间为2h，压制之后直接卸压，然后养生24小时。
对养生后的板坯进行陈化、表面处理、分等、检测后得到重组竹材与定向刨花板复合结构板，其物理力学性能如下：
厚度：28±0.8mm
密度：0.78～0.82g/cm3
含水率：10％
MOR//：≥100MPa
MOR⊥：≥50MPa
MOE//：≥13000MPa
MOE⊥：≥3900MPa
以上参数的检测按照《集装箱底板用胶合板》(GB/T 19536-2004)的规定进行，并且，各种参数均能够满足上述标准的要求，这说明采用本实施例提供的重组竹材和定向刨花板复合结构板能够制造得到性能良好的集装箱底板。
实施例2
本实施例提供了一种重组竹材与定向刨花板复合结构板，其可用于制造车厢底板，结构如图2所示。该复合结构板采用的板材为以木质刨花(单一树种或性能相近的混合树种)为原料生产的定向刨花板1和以竹丝束(毛竹或慈竹)浸胶模压制得的重组竹材2。
本实施例提供的复合结构板的结构以双面涂布异氰酸酯胶的定向刨花板1为芯层，其上下再各胶合一层单面涂布异氰酸酯胶的重组竹材2，其是按照以下步骤制造的：
选材：选用16mm厚的定向刨花板，密度为0.70g/cm3，含水率为10％；选用密度为1.05g/cm3、含水率为10％的重组竹材，定厚砂光至7mm厚；
施胶：在一层定向刨花板的两侧表面涂布异氰酸酯胶，在两层重组竹材的一侧表面分别单面涂布异氰酸酯胶，涂胶量为120g/m2；
组坯：以双面涂胶的定向刨花板为芯层，以两层单面涂胶的重组竹材为表层组坯得到板坯，板坯总厚度控制为30mm，厚度偏差为±1mm；
施压：在单位压力1.2MPa的条件下对板坯进行压制，保压时间为2h，压制之后直接卸压，然后养生24小时。
对养生后的板坯进行陈化、表面处理、分等、检测后得到重组竹材与定向刨花板复合结构板，其物理力学性能如下：
含水率：10％
MOR//：≥100MPa
MOR⊥：≥30MPa
MOE//：≥8000MPa
以上参数的检测按照《汽车车厢底板用竹篾胶合板》(LYT 1575-2000)的规定进行，并且，各种参数均能够满足上述标准的要求，这说明采用本实施例提供的重组竹材与定向刨花板复合结构板能够制造得到性能良好的车厢底板。
实施例3
本实施例提供了一种重组竹材定向刨花板复合结构板，可以用于制造建筑模板，其结构如图2所示。该复合结构板采用的板材为木质刨花(单一树种或性能相近的混合树种)为原料生产的定向刨花板1和以竹丝束(毛竹或慈竹)浸胶模压制得的重组竹材2。
本实施例提供的复合结构板的结构以双面涂布异氰酸酯胶的定向刨花板1为芯层，其上下再各胶合一层单面涂布异氰酸酯胶的重组竹材2，其是按照以下步骤制造的：
选材：选用10mm厚的定向刨花板，密度为0.7g/cm3，含水率为10％；选用密度为1.05g/cm3、含水率为10％的重组竹材，定厚砂光至4mm厚；
施胶：在一层定向刨花板的两侧表面涂布异氰酸酯胶，在两层重组竹材的一侧表面分别单面涂布异氰酸酯胶，涂胶量为120g/m2；
组坯：以双面涂胶的定向刨花板为芯层，与上下两层单面涂胶的重组竹材组合在一起得到板坯，板坯总厚度控制为18mm，厚度偏差为±0.8mm；
施压：在单位压力1.2MPa的条件下对板坯进行压制，保压时间为2h，压制完成后直接卸压，然后养生24小时。
对养生后的板坯进行陈化、表面处理、分等、检测后得到重组竹材与定向刨花板复合结构板，其物理力学性能如下：
含水率：10％
MOR//：≥80MPa
MOR⊥：≥50MPa
MOE//：≥6000MPa
MOE⊥：≥4000MPa
以上参数的检测均按照《混凝土模板用竹材胶合板》(LYT 1574-2000)的规定进行，并且，各种参数均能够满足上述标准中B类竹材胶合板物理力学性能指标要求，这说明采用本实施例提供的重组竹材与定向刨花板复合结构板能够制造得到性能良好的建筑模板。
实施例4
本实施例提供了一种重组竹材与定向刨花板复合结构板，其可以用于制造重组竹材与定向刨花板复合柱构件，为木结构房屋中的建筑制品，其结构如图3所示。该复合结构板采用的板材为以木质刨花(单一树种或性能相近的混合树种)为原料生产的定向刨花板1和以竹丝束(毛竹或慈竹)浸胶模压制得的重组竹材2。
本实施例提供的复合结构板的结构以双面涂布异氰酸酯胶的重组竹材2为芯层，其上下再各胶合一层单面涂布异氰酸酯胶的定向刨花板1，其是按照以下步骤制造的：
选材：选用厚度为30mm的定向刨花板，密度为0.7g/cm3，含水率为10％；选用密度为1.05g/cm3、含水率为10％的重组竹材，定厚砂光至30mm；
施胶：在定向刨花板和重组竹材的两侧表面分别涂布异氰酸酯胶，涂胶量为130g/m2；
组坯：以双面涂胶的重组竹材为芯层，与上下两层双面涂胶的定向刨花板组合在一起得到板坯，板坯总厚度控制为90mm，且厚度偏差为±1mm；
施压：在单位压力1.2MPa的条件下对板坯进行压制，保压时间为2h，压制完成之后直接卸压，然后养生24小时。
对养生后的板坯进行陈化、表面处理、锯切、检测后得到重组竹材与定向刨花板复合结构柱，其含水率为10％，轴向受压极限荷载≥400kN。满足《加拿大建筑标准》(National Building Code of Canada)、《木结构设计规范》(GB 50005-2003)的规定要求，这说明采用本实施例提供的重组竹材与刨花板复合结构板能够制造得到性能良好的重组竹材与刨花板复合柱构件。
Claims (3)
1.一种重组竹材与定向刨花板复合结构板，其中：
该复合结构板以重组竹材为基材，上层胶合单面涂布异氰酸酯胶的定向刨花板，其是通过以下步骤制造的：
选用14mm厚的定向刨花板，密度为0.70g/cm3，含水率为10％；选用密度为1.05g/cm3，含水率为10％的重组竹材，定厚砂光至14mm厚；
施胶：在定向刨花板和重组竹材的接触面一侧分别涂布异氰酸酯胶，涂胶量为130g/m2；
组坯：将一层定向刨花板和一层重组竹材组坯在一起，得到板坯，板坯总厚度控制为28mm，厚度偏差为±0.8mm；
施压：在单位压力1.2MPa的条件下对板坯进行压制，保压时间为2h，压制之后直接卸压，然后养生24小时，得到所述重组竹材与定向刨花板复合结构板；
或者，
该复合结构板以双面涂布异氰酸酯胶的定向刨花板为芯层，其上下再各胶合一层单面涂布异氰酸酯胶的重组竹材，其是按照以下步骤制造的：
选材：选用16mm厚的定向刨花板，密度为0.70g/cm3，含水率为10％；选用密度为1.05g/cm3、含水率为10％的重组竹材，定厚砂光至7mm厚；
施胶：在一层定向刨花板的两侧表面涂布异氰酸酯胶，在两层重组竹材的一侧表面分别单面涂布异氰酸酯胶，涂胶量为120g/m2；
组坯：以双面涂胶的定向刨花板为芯层，以两层单面涂胶的重组竹材为表层组坯得到板坯，板坯总厚度控制为30mm，厚度偏差为±1mm；
施压：在单位压力1.2MPa的条件下对板坯进行压制，保压时间为2h，压制之后直接卸压，然后养生24小时，得到所述重组竹材与定向刨花板复合结构板；
或者，
该复合结构板以双面涂布异氰酸酯胶的定向刨花板为芯层，其上下再各胶合一层单面涂布异氰酸酯胶的重组竹材，其是按照以下步骤制造的：
选材：选用10mm厚的定向刨花板，密度为0.7g/cm3，含水率为10％；选用密度为1.05g/cm3、含水率为10％的重组竹材，定厚砂光至4mm厚；
施胶：在一层定向刨花板的两侧表面涂布异氰酸酯胶，在两层重组竹材的一侧表面分别单面涂布异氰酸酯胶，涂胶量为120g/m2；
组坯：以双面涂胶的定向刨花板为芯层，与上下两层单面涂胶的重组竹材组合在一起得到板坯，板坯总厚度控制为18mm，厚度偏差为±0.8mm；
施压：在单位压力1.2MPa的条件下对板坯进行压制，保压时间为2h，压制完成后直接卸压，然后养生24小时，得到所述重组竹材与定向刨花板复合结构板；
或者，
该复合结构板以双面涂布异氰酸酯胶的重组竹材为芯层，其上下再各胶合一层单面涂布异氰酸酯胶的定向刨花板，其是按照以下步骤制造的：
选材：选用厚度为30mm的定向刨花板，密度为0.7g/cm3，含水率为10％；选用密度为1.05g/cm3、含水率为10％的重组竹材，定厚砂光至30mm；
施胶：在定向刨花板和重组竹材的两侧表面分别涂布异氰酸酯胶，涂胶量为130g/m2；
组坯：以双面涂胶的重组竹材为芯层，与上下两层双面涂胶的定向刨花板组合在一起得到板坯，板坯总厚度控制为90mm，且厚度偏差为±1mm；
施压：在单位压力1.2MPa的条件下对板坯进行压制，保压时间为2h，压制完成之后直接卸压，然后养生24小时，得到所述重组竹材与定向刨花板复合结构板。
2.权利要求1所述的重组竹材与定向刨花板复合结构板的制造方法，其包括以下步骤：
该复合结构板以重组竹材为基材，上层胶合单面涂布异氰酸酯胶的定向刨花板，其是通过以下步骤制造的：
选用14mm厚的定向刨花板，密度为0.70g/cm3，含水率为10％；选用密度为1.05g/cm3，含水率为10％的重组竹材，定厚砂光至14mm厚；
施胶：在定向刨花板和重组竹材的接触面一侧分别涂布异氰酸酯胶，涂胶量为130g/m2；
组坯：将一层定向刨花板和一层重组竹材组坯在一起，得到板坯，板坯总厚度控制为28mm，厚度偏差为±0.8mm；
施压：在单位压力1.2MPa的条件下对板坯进行压制，保压时间为2h，压制之后直接卸压，然后养生24小时，得到所述重组竹材与定向刨花板复合结构板；
或者，
该复合结构板以双面涂布异氰酸酯胶的定向刨花板为芯层，其上下再各胶合一层单面涂布异氰酸酯胶的重组竹材，其是按照以下步骤制造的：
选材：选用16mm厚的定向刨花板，密度为0.70g/cm3，含水率为10％；选用密度为1.05g/cm3、含水率为10％的重组竹材，定厚砂光至7mm厚；
施胶：在一层定向刨花板的两侧表面涂布异氰酸酯胶，在两层重组竹材的一侧表面分别单面涂布异氰酸酯胶，涂胶量为120g/m2；
组坯：以双面涂胶的定向刨花板为芯层，以两层单面涂胶的重组竹材为表层组坯得到板坯，板坯总厚度控制为30mm，厚度偏差为±1mm；
施压：在单位压力1.2MPa的条件下对板坯进行压制，保压时间为2h，压制之后直接卸压，然后养生24小时，得到所述重组竹材与定向刨花板复合结构板；
或者，
该复合结构板以双面涂布异氰酸酯胶的定向刨花板为芯层，其上下再各胶合一层单面涂布异氰酸酯胶的重组竹材，其是按照以下步骤制造的：
选材：选用10mm厚的定向刨花板，密度为0.7g/cm3，含水率为10％；选用密度为1.05g/cm3、含水率为10％的重组竹材，定厚砂光至4mm厚；
施胶：在一层定向刨花板的两侧表面涂布异氰酸酯胶，在两层重组竹材的一侧表面分别单面涂布异氰酸酯胶，涂胶量为120g/m2；
组坯：以双面涂胶的定向刨花板为芯层，与上下两层单面涂胶的重组竹材组合在一起得到板坯，板坯总厚度控制为18mm，厚度偏差为±0.8mm；
施压：在单位压力1.2MPa的条件下对板坯进行压制，保压时间为2h，压制完成后直接卸压，然后养生24小时，得到所述重组竹材与定向刨花板复合结构板；
或者，
该复合结构板以双面涂布异氰酸酯胶的重组竹材为芯层，其上下再各胶合一层单面涂布异氰酸酯胶的定向刨花板，其是按照以下步骤制造的：
选材：选用厚度为30mm的定向刨花板，密度为0.7g/cm3，含水率为10％；选用密度为1.05g/cm3、含水率为10％的重组竹材，定厚砂光至30mm；
施胶：在定向刨花板和重组竹材的两侧表面分别涂布异氰酸酯胶，涂胶量为130g/m2；
组坯：以双面涂胶的重组竹材为芯层，与上下两层双面涂胶的定向刨花板组合在一起得到板坯，板坯总厚度控制为90mm，且厚度偏差为±1mm；
施压：在单位压力1.2MPa的条件下对板坯进行压制，保压时间为2h，压制完成之后直接卸压，然后养生24小时，得到所述重组竹材与定向刨花板复合结构板。
3.权利要求1所述的重组竹材与定向刨花板复合结构板在制造集装箱底板、车厢底板和建筑模板与构件中的应用。
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