CN110644725A - 辐射松改性木材在实木复合地板中的应用以及实木复合地板 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种辐射松改性木材在实木复合地板中的应用以及实木复合地板。本发明所提供的应用中,所用辐射松改性木材包括:树脂浸渍辐射松材以及热处理树脂浸渍辐射松材中的至少一种。本发明中,将树脂浸渍和热处理树脂浸渍方法改性的辐射松材用于实木复合地板材料,能够解决辐射松素材在物理力学性能上所存在的不足,并可以替代优质硬阔叶材,而用于三层实木复合地板的表层和芯层的制作。同时,本发明中,以辐射松树脂浸渍材和热处理树脂材作为面板和芯板的三层实木复合地板在含水率、静曲强度、弹性模量等性能也能够满足使用标准要求。
Description
技术领域
本发明涉及实木复合地板领域,具体而言,涉及辐射松改性木材在实木复合地板中的应用以及实木复合地板。
背景技术
三层实木复合地板面层多采用珍贵实木拼板或单板,其芯层和底层采用速生人工林木材,既具有实木的外观,又可高效率利用珍贵木材,提高人工林木材的附加值,而且安装维护容易,适于地热环境,是中高档木地板的主流产品之一,受到消费者的青睐。
新西兰辐射松(Pinus radiata D.Don)是我国目前的进口数量较大原木树种。但是,辐射松木材也存在密度低、尺寸稳定性差等缺陷,较难应用于实木家具、实木地板等高附加值产品的生产中。
有鉴于此,特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种辐射松改性木材在实木复合地板中的应用。
本发明的第二目的在于提供一种实木复合地板。
为了实现本发明的上述目的,特采用以下技术方案:
辐射松改性木材在实木复合地板中的应用,其中,所述辐射松改性木材包括:树脂浸渍辐射松材以及热处理树脂浸渍辐射松材中的至少一种。
同时本发明还提供了一种实木复合地板,所述实木复合地板包含树脂浸渍辐射松材以及热处理树脂浸渍辐射松材中的至少一种。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
本发明中,将树脂浸渍和/或热处理树脂浸渍方法改性的辐射松材用于实木复合地板材料,能够解决辐射松素材在物理力学性能上所存在的不足,还可以替代优质硬阔叶材,并用于三层实木复合地板的表层和芯层的制作。
同时,本发明中,以辐射松树脂浸渍材和热处理树脂材作为面板和芯板的三层实木复合地板在含水率、静曲强度、弹性模量等性能满足国标《GB/T18013-2013实木复合地板》要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明实施例3中所提供的三层实木复合地板制备工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述,但是本领域技术人员将会理解,下列实施例仅用于说明本发明,而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
第一方面,本发明提供了可用于实木复合地板(特别是三层实木复合地板)制备的辐射松改性(板)材。
在本发明的一些实施方式中,所提供的辐射松改性木材包括:树脂浸渍(处理)辐射松(锯)材以及热(空气)处理树脂浸渍(处理)辐射松(锯)材中的至少一种。
相较于未处理的辐射松材(现有技术中常用板材)而言,本发明中所用经过树脂浸渍处理和树脂浸渍-热处理的辐射松改性木材无论是在基本密度、硬度(包括径向、弦向和端向)、抗弯弹性模量以及抗弯静曲强度等性能上,还是在平衡含水率、提及干缩率和体积湿胀率等性能上都有着显著的提升或改善。以这种性能更优的辐射松改性木材为板材制备复合实木地板,也能够明显提高实木复合地板的静曲强度、弹性模量、耐热/湿尺寸稳定性等理化性能,也能够改善漆膜与复合地板的附着性能。
在本发明优选的一些实施方式中,所述树脂浸渍辐射松材的制备方法主要包括:
将辐射松素材(锯材)置于树脂浸渍液中,进行加压浸渍处理,然后干燥,得到树脂浸渍辐射松材;
作为优选,所述树脂浸渍液包括:酚醛树脂溶液,以及呋喃树脂溶液中的至少一种;
作为优选,所述树脂浸渍液中,树脂的浓度为20-30%(m/m),例如可以为,但不限于22%,25%,27%或者29%等;
更优选的,所述树脂浸渍液中,树脂的浓度为22-25%;
作为优选,所述加浸渍处理的时间为1-4h,例如可以为,但不限于3h等;
更优选的,所述加压浸渍处理的时间为3h;
作为优选,所述加压浸渍处理的(浸渍)压力为2.0-3.0MPa,例如可以为,但不限于2.2、2.5、2.7,或者2.9MPa等;
更优选的,所述加压浸渍处理的(浸渍)压力为2.5-3.0MPa。
在本发明优选的一些实施方式中,所述热处理树脂浸渍辐射松材的制备包括:
将按照如上方法所得树脂浸渍辐射松材进行热空气处理,得到热处理树脂浸渍辐射松材;
作为优选,所述热空气处理在烘箱中进行;
作为优选,所述热空气处理的温度为160-200℃(例如可以为,但不限于170、180,或者190℃等),时间为1-3h(例如可以为,但不限于2h等)。
第二方面,本发明还提供了一种实木复合地板,本发明所提供的实木复合地板中,包含如上第一方面所述的辐射松改性木材。
在本发明优选的一些实施方式中,所提供的实木复合地板为两层,三层,四层,五层,七层或者更多层的实木复合地板;
其中,所述实木复合地板中,至少有一层中包含如上所述的辐射松改性木材(树脂浸渍辐射松材以及热处理树脂浸渍辐射松材中的至少一种)。
在本发明更优选的一些实施方式中,所提供的实木复合地板为三层实木复合地板,主要包括:底板,芯板和面板;
作为优选,所述芯板主要由树脂浸渍辐射松材以及热处理树脂浸渍辐射松材中至少一种木材制成;
作为优选,所述面板主要由树脂浸渍辐射松材以及热处理树脂浸渍辐射松材中至少一种木材制成;
作为优选,所述底板主要由杨木制成。
在本发明特别优选的一些实施方式中,所提供的实木复合地板中,面板,芯板和底板的材质依次为:树脂浸渍辐射松材-树脂浸渍辐射松材-(素材)杨木。
在本发明特别优选的一些实施方式中,所提供的实木复合地板中,面板,芯板和底板的材质依次为:热处理树脂浸渍辐射松材-树脂浸渍辐射松材-(素材)杨木。
在本发明特别优选的一些实施方式中,所提供的实木复合地板中,面板,芯板和底板的材质依次为:树脂浸渍辐射松材-热处理树脂浸渍辐射松材-(素材)杨木。
在本发明特别优选的一些实施方式中,所提供的实木复合地板中,面板,芯板和底板的材质依次为:热处理树脂浸渍辐射松材-热处理树脂浸渍辐射松材-(素材)杨木。
在本发明优选的一些实施方式中,所提供的实木复合地板还可以进一步包括漆膜,所述漆膜设置于所述面层之上。
第三方面,本发明还提供了如上第二方面所述实木复合地板的制备方法,主要包括:将单板胶合后处理,得到实木复合地板(基材)。
在本发明优选的一些实施方式中,如上实木复合地板的制备方法中,包括涂胶所用胶黏剂包括脲醛树脂胶黏剂。
在本发明优选的一些实施方式中,如上实木复合地板的制备方法中,所述处理包括热压;
作为优选,热压的压力为10-15MPa(例如可以为,但不限于11,12,13,或者14MPa),热压的温度为80-120℃(例如可以为,但不限于85,90,95,100,105,110或者115℃等),热压的时间为3-10min(例如可以为,但不限于5,7或者9min等)。
在本发明优选的一些实施方式中,如上实木复合地板的制备方法包括:
将芯板,面板以及底板组坯后,分别在面板和底板的一面涂胶,然后胶合,热压,得到实木复合地板。
在本发明优选的一些实施方式中,如上实木复合地板的制备方法中,还进一步包括在热压后对所得实木复合地板进行涂饰的步骤;
作为优选,所述涂饰包括:在将在热处理后所得实木复合地板的面板上涂漆的步骤;
更优选的,所述涂漆包括:涂刷底漆和涂刷面漆。
实施例1
在压力为2.5MPa的条件下,将辐射松锯材在脲醛树脂浓度为25%的树脂溶液中浸渍3h,然后将浸渍后的辐射松锯材干燥后,得到实施例1的树脂浸渍辐射松材。
将所得树脂浸渍辐射松材置于烘箱内,并在180℃条件下加热处理2h,得到实施例1的热处理树脂浸渍辐射松材。
实施例2
在压力为3.0MPa的条件下,将尺寸规格为2600mm×(100-150)mm×(25-45)mm的辐射松锯材在脲醛树脂浓度为22%的树脂溶液中浸渍3h,然后将浸渍后的辐射松锯材干燥后,得到实施例2的树脂浸渍辐射松材。
将所得树脂浸渍辐射松材锯切成尺寸为300mm×(100-150)mm×(25-45)mm的试材后,置于烘箱内,并在180℃条件下加热处理2h,得到实施例2的热处理树脂浸渍辐射松材。
实施例3
将实施例2所制备的树脂浸渍辐射松材裁切至规格尺寸为300(L)×200(R)×4(T)(mm),作为面板;
将实施例2所制备的热处理树脂浸渍辐射松材裁切至规格尺寸为300(L)×30(R)×9(T)(mm),作为芯板;
将杨木锯材裁切至规格尺寸为:300(L)×30(R)×2(T)(mm),作为底板。
然后,按照如上的组坯方案,制备规格尺寸为2100(长)×205(宽)×14(厚)(mm)的实木复合地板,工艺流程如图1所示,具体包括如下步骤:
在面板和底板的一侧涂布脲醛树脂胶黏剂(固体含量60.6%,活性期2~2.5h(25℃),固化速度84s(100℃),pH值为5.15,固化温度为100~115℃,涂胶量:140g/m2;将面板、芯板以及底板胶合后,在14MPa,100℃条件下热压5min,得到实施例3的三层实木复合地板。
然后,在所得实木复合地板的表面依次涂刷两层清漆(涂饰量:每层80g/m2)以及两层面漆(涂饰量:每层100g/m2),得到涂饰后的三层实木复合地板。
实验例1辐射松改性木材性能检测:
以实施例2中的未改性的辐射松锯材(记为对照材),树脂浸渍辐射松材(记为树脂浸材)以及热处理树脂浸渍辐射松材(记为热处理树脂浸材)为实验材料,进行不同木材的性能测试,结果如下表1和表2所示。
表1辐射松改性木材物理力学性能:
注:平衡含水率为从绝干状态到温度为25℃,湿度为50%时的平衡含水率。
表2辐射松改性木材硬度测定结果:
辐射松改性木材含水率、密度、干缩性、吸水性、湿胀性分别按照《GB/T 1931-2009木材含水率测定方法》、《GB1933-2009木材密度测定方法》、《GB/T1932-2009木材干缩性测定方法》、《GB/T1934.1-2009木材吸水性》、《GB/T1934.2-2009木材湿胀性测定方法进行》。耐热尺寸稳定性和耐湿尺寸稳定性的测定参照《LY/T1700-2007地采暖用木地板》进行。
木材抗弯强度、抗弯弹性模量分别根据《GB/T 1936-1-2009木材抗弯强度试验方法》、《GB/T 1936-2-2009木材抗弯弹性模量测定方法》进行测定。各面的硬度值参照《GB/1941-91木材硬度试验方法》内的硬度计算公式进行计算。
由如上表1试验测试结果可知:木材的干缩率和湿胀率对地板性能影响显著。热空气热处理树脂浸渍材的体积干缩率和体积湿胀率均较素材和浸渍材降低。对于体积全干干缩率,与未处理材(9.67%)相比,树脂浸渍材(9.30%)、热空气处理浸渍材(6.84%)的抗全干干缩率分别为3.83%、29.27%。从绝干到温度为25℃,湿度为50%的条件下,与未处理材(2.97%)相比,树脂浸渍材(2.85%)、热处理树脂浸渍材(2.60%)的体积抗湿胀率分别为4.04%、12.46%。从干缩湿胀的尺寸稳定性看,热处理树脂浸渍材的尺寸稳定性更好。
同时,从绝干状态到温度为25℃、湿度为50%时,浸渍材、热处理树脂浸渍材的平衡含水率分别比对照材相比降低了13.11%、34.97%。由此可见,通过改性处理,辐射松材的平衡含水率降低,也可以降低木材干缩性和湿胀性,使得木材尺寸稳定性大幅度提高。
木地板要求有一定的表面耐磨性和有一定的力学强度(如要求抗弯弹性模量和抗弯静曲强度较高),而表面耐磨性与木材的密度、硬度有很大的相关性,密度大的木材力学强度一般也较高。
由表1可知,与对照材相比:树脂浸渍材、热处理树脂浸渍材的基本密度分别提高了43.75%、34.38%;抗弯弹性模量分别提高了133.40%、99.26%;抗弯强度分别提高了31.61%、19.30%。由此可见,树脂浸渍改性和热处理树脂浸渍改性均可提高辐射松木材的强度。
木材的硬度对地板使用性能有很大影响,一般而言,硬度高的木材,其制造的地板的耐磨性相对较高。
由表2可知,与对照材相比,树脂浸渍材、热处理树脂浸渍材的径向硬度分别提高了170.07%、162.04%,弦向硬度分别提高了134.72%、134.72%,端向硬度分别提高了136.56%、87.50%;而与浸渍材相比,热空气炭化浸渍材的径向硬度降低了2.97%,弦向硬度降低了3.38%,端向硬度分别降低了20.74%。由此可见树脂浸渍材、热处理树脂浸渍材与对照材相比,均能提高试件硬度,且树脂浸渍材提高程度更好。
实验例2
按照实施例3的方法得到未经涂饰的、不同木材组成的相同规格的三层实木复合地板,记为a-e组,不同组实木复合地板的组坯方案如下表3所示:
表3改性辐射松木材三层实木复合地板组坯方案:
编号 | 面板 | 芯板 | 底板 |
a | 素材辐射松 | 素材辐射松 | 素材杨木单板 |
b | 树脂浸渍辐射松 | 素材辐射松 | 素材杨木单板 |
c | 树脂浸渍辐射松 | 树脂浸渍辐射松 | 素材杨木单板 |
d | 热处理树脂浸渍辐射松 | 素材辐射松 | 素材杨木单板 |
e | 热处理树脂浸渍辐射松 | 树脂浸渍辐射松 | 素材杨木单板 |
其中,a-e组中,各面层、芯层,以及底板规格相同,且原料素材辐射松为同批次产品,素材杨木单板也为同批次产品。
对a-e组所制备的三层实木复合地板进行理化性能测试,结果如下表4所示:
表4改性辐射松木材不同组坯方式制做三层实木复合地板理化性能测试结果:
由表4可知,a,b,c、d、e组合所得三层实木复合地板的含水率、静曲强度和弹性模量均满足国标《GB/T18013-2013实木复合地板》中相关指标要求。
(1)不同面板的三层实木地板性能比较:
由表4可知,a,b,d组合中芯板和底板相同,(均为素材辐射松和素材杨木单板),三种组合的面板分别为素材辐射松、树脂浸渍辐射松和热处理树脂浸渍辐射松,且各组合的各项性能指标均满足国标《GB/T18013-2013实木复合地板》中相关指标要求。
其中,树脂材为面板的b组合的静曲强度和弹性模量最高,热处理树脂材为面板的d组合其次,而素材为面板的a组合最低。三种组合的基材的静曲强度和弹性模量比较,树脂浸渍辐射松为面板的实木复合地板分别比热处理树脂浸渍辐射松高17.80%和2.01%;比素材高28.13%和5.41%。
c、e组合中,其芯板和底板相同(均为树脂浸渍辐射松和素材杨木单板),面板为树脂浸渍辐射松的c组合的静曲强度和弹性模量比面板为热空气处理树脂浸渍辐射松的e组合分别高7.76%和9.27%;
在木材高温固化过程中,在细胞壁中起粘结作用的半纤维素最容易发生降解,降解后会导致半纤维素和纤维素的联结点数量减少,使胞间层劈裂,木材结构也变得疏松,所以木材中半纤维素发生变化,不但降低了木材的韧性,也导致木材抗弯强度、硬度降低。
热处理树脂材为面板的d组合的耐热尺寸稳定性和耐湿尺寸稳定性最高,树脂材为面板的b组合其次,而素材为面板的a组合最低。三种组合的基材的耐热尺寸稳定性和耐湿尺寸稳定性比较,热处理树脂浸渍辐射松为面板的长度上比树脂浸渍辐射松高11.11%和21.05%;宽度上分别比树脂浸渍辐射松高7.89%和5.88%;长度上比素材高31.20%和40.74%;宽度上比素材高31.37%和42.86%。
c、e组合中,面板为热处理树脂浸渍辐射松的e组合的耐热尺寸稳定性和耐湿尺寸稳定性比面板为树脂浸渍辐射松的c组合长度上高9.3%和3.70%;
由于热处理树脂浸渍辐射松内羟基数量大幅度减少,与此同时产生了较多的自由基团,且生成了许多新的憎水性物质,从而使得木材的尺寸稳定性提高。
(2)不同芯板三层实木复合地板性能比较:
由表4可知,b,c组合比较,其面板和底板相同(均为树脂浸渍辐射松和素材杨木板),芯板不同,芯板为树脂浸渍辐射松的c组合的静曲强度和弹性模量比芯板为素材的b组合分别高8.53%和18.03%;
d、e组合比较,其面板和底板相同(均为热处理树脂浸渍辐射松和素材杨木单板),芯板为树脂浸渍辐射松的e组合的静曲强度和弹性模量比芯板为素材的d组合分别高18.64%和10.24%;
这是因为木材浸渍树脂后,大量的树脂存在于细胞壁和细胞腔中,使木材的密度分布较未处理材均匀,细胞壁纤维素无定形区中的游离羟基和树脂发生交联反应,使得纤维素之间形成网状结构,提高了木材的弹性模量和静曲强度。
表4可知,b,c组合比较,其面板和底板相同(均为树脂浸渍辐射松和素材杨木板),芯板为树脂浸渍辐射松的c组合的耐热尺寸稳定性和耐湿尺寸稳定性比芯板为素材的b组合长度上高11.11%和28.95%,宽度上高10.52%和17.65%。
d、e组合比较,其面板和底板相同(均为热处理树脂浸渍辐射松和素材杨木单板),芯板不同,芯板为树脂浸渍辐射松的e组合的耐热尺寸稳定性和耐湿尺寸稳定性比芯板为素材的d组合长度上高9.38%和13.3%,宽度上高5.71%和15.63%。
进入木材内部的树脂和木材发生交联作用,沉积在细胞壁表面和细胞腔内部的树脂,阻塞水分通道,使得木材尺寸稳定性提高。
实验例3改性辐射松木材用做三层实木复合地板漆膜附着力比较:
对实验例2所得各组三层实木地板进行表面涂饰,涂饰方法按照实施例3的方法进行。然后对各组三层实木复合地板漆膜附着力进行测定,结果如下表5所示(表5中a-e各组合的组坯方式与表3中相同)。
表5改性辐射松木材用做三层实木复合地板漆膜附着力测定结果:
由如上表5实验结果可知,组坯方式(a)、(b)、(c)、(d)、(e)的漆膜附着力都满足国标《GB/T18013-2013实木复合地板》中对漆膜附着力的规定要求。
其中,以热处理树脂浸渍辐射松作为面板的漆膜附着力低于以素材和树脂浸渍辐射松作为面板的漆膜附着力。木材经浸渍处理后,密度分布较均匀,加强了预聚物和木纤维的附着力和相容性,基相材料能与活性羟基基团发生化学交联,形成新的化学键,从而提高材料的表面性能。木材热处理后,纤维素结晶度升高,半纤维素和非结晶区羟基的降解,使自由羟基浓度降低,削弱了漆膜与基材间的结合强度,木材的润湿性降低从而将低了木材的漆膜附着力。
综合如上实验1-3的结果可知:
(1)辐射松木材改性处理后的树脂浸渍辐射松材和热处理树脂浸渍辐射松材,其相关木地板应用方面的物理力学性能有大幅度改善,均可以代替优质硬阔叶材用做三层实木复合地板的表层。
(2)树脂浸渍辐射松材和热处理树脂浸渍辐射松材作为面板和芯板的三层实木复合地板的含水率、静曲强度、弹性模量等性能满足国标《GB/T18013-2013实木复合地板》要求。
(3)从力学性能角度看,热处理树脂浸渍辐射松材作为面板,树脂浸渍辐射松材作为芯板,杨木素材单板为底板制作的三层实木复合地板基材的性能最佳。
(4)从尺寸稳定性角度看,热处理树脂浸渍辐射松材为面板,树脂浸渍辐射松材为芯板,杨木素板为底板的组合方式制作的三层实木复合地板基材的性能最佳。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明,然而应意识到,在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此,这意味着在所附申请文件中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。
Claims (10)
1.辐射松改性木材在实木复合地板中的应用,其特征在于,所述辐射松改性材包括:树脂浸渍辐射松材以及热处理树脂浸渍辐射松材中的至少一种;
优选的,所述实木复合地板为2-7层实木复合地板;
更优选的,所述实木复合地板为3-5层实木复合地板。
2.根据权利要求1所述的应用,其特征在于,所述实木复合地板为三层实木复合地板。
3.根据权利要求2所述的应用,其特征在于,所述实木复合地板的面层材料包含树脂浸渍辐射松材以及热处理树脂浸渍辐射松材中的至少一种;
以及/或者,所述实木复合地板的芯层材料包含树脂浸渍辐射松材以及热处理树脂浸渍辐射松材中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的应用,其特征在于,所述树脂浸渍辐射松材主要由以下方法得到:
将辐射松素材置于树脂溶液中浸渍后干燥,得到树脂浸渍辐射松材。
5.根据权利要求4所述的应用,其特征在于,所述树脂溶液包括脲醛树脂溶液,酚醛树脂溶液,以及呋喃树脂溶液中的至少一种;
优选的,所述树脂溶液中,树脂的浓度为20-30%;
更优选的,所述树脂溶液中,树脂的浓度为22-25%。
6.根据权利要求4所述的应用,其特征在于,所述浸渍包括加压浸渍的步骤;
优选的,所述加压浸渍的时间为1-4h;
更优选的,所述加压浸渍处理的时间为3h;
优选的,所述加压浸渍的压力为2.0-3.0MPa;
更优选的,所述加压浸渍的压力为2.5-3.0MPa。
7.根据权利要求1所述的应用,其特征在于,所述热处理树脂浸渍辐射松材主要由以下方法得到:
将辐射松素材置于树脂溶液中浸渍后干燥,然后进行热处理,得到热处理树脂浸渍辐射松材;
优选的,所述热处理包括:将树脂溶液中浸渍后干燥的辐射松素材进行热空气处理;
更优选的,所述热处理包括:将树脂溶液中浸渍后干燥的辐射松素材置于烘箱中,进行热空气处理。
8.根据权利要求7所述的应用,其特征在于,所述树脂溶液包括脲醛树脂溶液;
优选的,所述脲醛树脂溶液的浓度为20-30%;
更优选的,所述树脂溶液中,树脂的浓度为22-25%;
优选的,所述浸渍包括加压浸渍的步骤;
更优选的,所述加压浸渍的时间为1-4h;进一步优选的,所述加压浸渍处理的时间为3h;
更优选的,所述加压浸渍的压力为2.0-3.0MPa;进一步优选的,所述加压浸渍的压力为2.5-3.0MPa。
9.一种实木复合地板,其特征在于,所述实木复合地板包含树脂浸渍辐射松材以及热处理树脂浸渍辐射松材中的至少一种;
优选的,所述实木复合地板为2-7层实木复合地板;
更优选的,所述实木复合地板为3-5层实木复合地板。
10.根据权利要求9所述的实木复合地板,所述实木复合地板为三层实木复合地板;
优选的,所述实木复合地板的面层材料包含树脂浸渍辐射松材以及热处理树脂浸渍辐射松材中的至少一种;
以及/或者,所述实木复合地板的芯层材料包含树脂浸渍辐射松材以及热处理树脂浸渍辐射松材中的至少一种。
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