CN113207709A - 一种天然植物猫砂及生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种天然植物猫砂及生产工艺，属于猫砂制备技术领域，以解决现有天然植物猫砂团聚性低、易受潮霉变的缺点。且该种天然植物猫砂，包括以下重量份原料:植物纤维40‑50份、玉米芯屑10‑30份、干豆渣5‑25份、复合改性玉米淀粉3‑12份、生姜提取物2.5‑5.5份、改性秸秆木炭0.5‑2.5份、硅藻土2.5‑6.5份、除臭剂0.5‑2.5份。且本发明利用了复合改性玉米淀粉的网状交联结构，增强了玉米淀粉的粘胶性能，从而提高了猫砂的团聚性能；利用了硅藻土对玉米淀粉网络的填充补强，利用了硅藻土的吸水性能；利用了生姜提取物，提高猫砂防霉变性能和防吞食性能。
Description
技术领域
本发明属于猫砂制备技术领域，具体地，涉及一种天然植物猫砂及生产工 艺。
背景技术
猫砂是饲主为其饲养的猫用来掩埋粪便和尿液的物体。随着猫砂制备技术 的不断发展，出现众多类型的猫砂，如膨润土猫砂、水晶猫砂、沸石猫砂、纸 木屑猫砂、木屑猫砂、豆腐猫砂等。按照原材料的化学属性划分，可将现有的 猫砂分为无机猫砂和有机猫砂，其中膨润土猫砂、水晶猫砂、沸石猫砂均为无 机猫砂，木屑猫砂、纸屑猫砂、豆腐猫砂均为有机猫砂。虽然每种猫砂有其独 自的优点和缺点，但总的来说无机猫砂由于其使用后难以处理，给环境造成污 染，随着人们环保意识的不断增强，有机猫砂由于其环保的特点被主流市场所 认可，其中发展最为迅速的为天然植物猫砂。
申请号为CN201811231497.2的中国专利公开了一种天然植物猫砂及其制备 方法，天然植物猫砂包含以下重量份的原料:植物性纤维60-70份、松木屑40-50 份、改性秸秆木炭20-35份、三文鱼末10-15份、鱼腥草3-7份、扁豆渣4-8 份、绿茶叶10-15份、菠菜提取物6-10份、椰子油3-6份、奇亚籽5-8份、咖 啡渣10-15份、粘接剂3-7份、活性炭8-12份、竹炭7-14份、硅藻土3-6份、 杀菌剂5-9份、水100-150份；其制备方法为:(1)原料预处理；(2)原料混 匀；(3)原料处理；(4)挤出造粒；(5)冷冻干燥；(6)分筛；(7)包装。 该案中的天然植物猫砂具有抑制猫咪食欲，降低猫咪热量摄入的优点，但是由 于原料均为植物型原料，使用少量的粘接剂，猫砂存在团聚性能低、易受潮的 缺点。
因此，本发明提供了一种天然植物猫砂及生产工艺，以解决上述提到的问 题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种天然植物猫砂及生产工艺，以解决现有天然植 物猫砂团聚性低、易受潮霉变的缺点。
本发明的目的可以通过以下技术方案解决:
一种天然植物猫砂，包括以下重量份原料:植物纤维40-50份、玉米芯屑 10-30份、干豆渣5-25份、复合改性玉米淀粉3-12份、生姜提取物2.5-5.5份、 改性秸秆木炭0.5-2.5份、硅藻土2.5-6.5份、除臭剂0.5-2.5份；
所述天然植物猫砂的生产工艺，包括以下步骤:
步骤A、将玉米芯屑、干豆渣、硅藻土和改性秸秆木炭分别加入研磨机进行 粉碎，粉碎后获得碎料；
步骤B、将步骤A获得的碎料、植物纤维、生姜提取物、水在800-1000r/min 下搅拌混合均匀后，得预混料；
步骤C、向步骤B获得预混料中加入复合改性玉米淀粉，在40-60℃下，以 300-600r/min搅拌均匀，再将混合物转移至螺杆挤出机中，经挤出造粒、烘干， 获得混料；
步骤D、将步骤C获得的混料在研磨机中粉碎，再将粉碎后的混料加入挤出 机中，同时加入水和除臭剂，经挤出造粒、干燥、筛除碎料，包装后，获得一 种天然植物猫砂。
进一步地，步骤C中挤出造粒的颗粒大小为4-6cm，干燥后的混料的含水量 为8-12％。
进一步地，步骤D中挤出造粒的颗粒大小为2-4mm。
进一步地，所述复合改性玉米淀粉通过以下步骤制成:
步骤S1、将机械活化后的玉米淀粉、去离子水加入带有搅拌器、温度计的 四口烧瓶中，并将四口烧瓶转移至水浴锅内，加热至30-40℃，并搅拌10-30min， 然后用NaOH溶液调节反应体系的pH值在8-9之间，缓慢加入[3-(三甲氧基硅 烷基)丙基]琥珀酸酐，1-2h内加完，继续反应2-4h，用HCl溶液调节溶液pH 值为6.5，然后加入乙醇沉淀、离心，取沉淀，并用80％乙醇洗涤2-3次，取沉 淀，干燥，获得中间产物1；
步骤S2、将步骤S1获得的中间产物1、去离子水加入配有搅拌器、温度计 的四口烧瓶中，搅拌均匀后，将混合液的温度加热至45-50℃，并在搅拌的状态 下加入高锰酸钾，并用盐酸溶液调节反应液的pH值为2-3，保温1-2h，获得中 间产物2；
步骤S3、将步骤S2获得的中间产物2和去离子水加入带有搅拌器、温度计 的四口烧瓶内，搅拌均匀后，将溶液加热至75℃，然后加入环氧氯丙烷，搅拌 1-1.5h后，在氮气保护下加入过硫酸铵的亚硫酸氢钠溶液，搅拌30min后，加 入丙烯酸丁酯与丙烯酸酰胺的混合单体，再将反应溶液升温至85℃，搅拌反应 0.5-1.5h后，获得复合改性的玉米淀粉。
进一步地，步骤S1中玉米淀粉、去离子水、[3-(三甲氧基硅烷基)丙基]琥 珀酸酐的加入质量比为13-25:100:3.7-7.5。
进一地，步骤S2中中间产物1、去离子水、高锰酸钾的加入质量比为 11.5-18:100:0.0008-0.0015。
进一步地，步骤S3中中间产物2、去离子水、环氧氯丙烷、过硫酸铵的亚 硫酸氢钠溶液、丙烯酸丁酯与丙烯酸酰胺的混合单体的加入质量比为 13-43:100:0.001-0.005:0.005-0.012:0.6-3.5。
进一步地，过硫酸铵的亚硫酸氢钠溶液中过硫酸铵和亚硫酸氢钠的质量比 为1:1。
进一步地，丙烯酸丁酯与丙烯酸酰胺的混合单体中丙烯酸丁酯和丙烯酸酰 胺的质量比为1-5:1-5。
进一步地，所述生姜提取物通过以下步骤制成:
步骤X、将生姜清洗干净后，将其切割成2-3cm的生姜块，然后将生姜块与 水放入榨汁机中进行榨汁，并将获得的生姜汁用网孔小于8μm的过滤网过滤， 并将过滤后获得的滤液在30-50℃下，减压浓缩，得生姜提取物。
进一步地，生姜块与水的加入质量比为1:9-12。
进一步地，所述改性秸秆木炭由以下方法获得:将原始秸秆木炭浸渍于双氧 水中12-20小时后，取出经干燥，获得改性秸秆木炭。
本发明的有益效果:
1、本发明利用了对玉米淀粉进行酯化改性，利用淀粉的羟基与[3-(三甲氧 基硅烷基)丙基]琥珀酸酐反应，在玉米淀粉的分子链上引入了
链段，赋予了玉米淀粉两性，具有良好的乳化性能和包 裹性，制成的猫砂吸水后，其中玉米淀粉吸水后乳化，且对猫砂原料进一步包 裹，杜绝猫砂吸水后分散的情况，提高其团聚性能；然后将含有此链段的玉米 淀粉进行氧化，在环氧氯丙烷的作用下发生交联改性，然后和丙烯酸丁酯与丙 烯酸酰胺的混合单体进行接枝改性，使得最终获得的复合改性玉米淀粉呈网状 交联结构，且因其分子中含有大量的硅氧键，分子内可以形成大量的氢键，提 高了最终形成的粘胶的热力学稳定性和机械强度，从而可以综合提高了由其制 备猫砂的团聚性能；
2、本发明的原料中引入了硅藻土和改性秸秆木炭，一方面硅藻土可以很好 地对玉米淀粉网络结构进行填充，进一步增强粘胶强度，另一方面硅藻土和改 性秸秆木炭具有优良的吸水性能，由其制成的猫砂吸水性能好；
3、本发明利用了生姜提取物为植物来源性的抗菌剂，其属于天然食用抗菌 剂，猫吞食后对猫安全；其次，生姜提取物对腐败真菌有较强的抑制和杀灭作 用，防止猫砂的霉变；最后生姜提取物含有辛辣成分姜辣素，刺激猫的味蕾， 可有效阻碍猫的吞食；
综上所述，本发明提供的一种天然猫砂，团聚性强，吸水性能好，防霉变、 防猫吞食，且本发明采用的原料均为天然植物来源，可降解、环保、安全。
具体实施方式
对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实 施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施 例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施 例，都属于本发明保护的范围。
实施例1:
复合改性玉米淀粉通过以下步骤制成:
步骤S1、将机械活化后的玉米淀粉、去离子水加入带有搅拌器、温度计的 四口烧瓶中，并将四口烧瓶转移至水浴锅内，加热至35℃，并搅拌20min，然 后用NaOH溶液调节反应体系的pH为8.5，缓慢加入[3-(三甲氧基硅烷基)丙基] 琥珀酸酐，1.5h内加完，继续反应3h，用HCl溶液调节溶液pH值为6.5，然后 加入乙醇沉淀、离心，取沉淀，并用80％乙醇洗涤2次，取沉淀，真空30℃干 燥6h，获得中间产物1，其中，中玉米淀粉、去离子水、[3-(三甲氧基硅烷基) 丙基]琥珀酸酐的加入质量比为13:100:3.7；
步骤S2、将步骤S1获得的中间产物1、去离子水加入配有搅拌器、温度计 的四口烧瓶中，搅拌均匀后，将混合液的温度加热至45℃，并在搅拌的状态下 加入高锰酸钾，并用盐酸溶液调节反应液的pH值为2，保温1h，获得中间产物 2，其中，中中间产物1、去离子水、高锰酸钾的加入质量比为11.5:100:0.0008；
步骤S3、将步骤S2获得的中间产物2和去离子水加入带有搅拌器、温度计 的四口烧瓶内，搅拌均匀后，将溶液加热至75℃，然后加入环氧氯丙烷，搅拌 1.5h后，在氮气保护下加入过硫酸铵的亚硫酸氢钠溶液，搅拌30min后，加入 丙烯酸丁酯与丙烯酸酰胺的混合单体，再将反应溶液升温至85℃，搅拌反应1h 后，获得复合改性的玉米淀粉，其中，中间产物2、去离子水、环氧氯丙烷、过 硫酸铵的亚硫酸氢钠溶液、丙烯酸丁酯与丙烯酸酰胺的混合单体的加入质量比 为13:100:0.001:0.005:0.6，过硫酸铵的亚硫酸氢钠溶液中过硫酸铵和亚硫酸 氢钠的质量比为1:1，丙烯酸丁酯与丙烯酸酰胺的混合单体中丙烯酸丁酯和丙烯 酸酰胺的质量比为1:1。
实施例2:
复合改性玉米淀粉通过以下步骤制成:
参照实施例1的制备步骤，
步骤S1中，中玉米淀粉、去离子水、[3-(三甲氧基硅烷基)丙基]琥珀酸酐 的加入质量比为15:100:5；
步骤S2中，中中间产物1、去离子水、高锰酸钾的加入质量比为 15:100:0.0012；
步骤S3中，中间产物2、去离子水、环氧氯丙烷、过硫酸铵的亚硫酸氢钠 溶液、丙烯酸丁酯与丙烯酸酰胺的混合单体的加入质量比为 20:100:0.004:0.01:1，过硫酸铵的亚硫酸氢钠溶液中过硫酸铵和亚硫酸氢钠的 质量比为1:1，丙烯酸丁酯与丙烯酸酰胺的混合单体中丙烯酸丁酯和丙烯酸酰胺 的质量比为5:1。
实施例3:
复合改性玉米淀粉通过以下步骤制成:
参照实施例1的制备步骤，
步骤S1中，中玉米淀粉、去离子水、[3-(三甲氧基硅烷基)丙基]琥珀酸酐 的加入质量比为25:100:7.5；
步骤S2中，中中间产物1、去离子水、高锰酸钾的加入质量比为 18:100:0.0015；
步骤S3中，中间产物2、去离子水、环氧氯丙烷、过硫酸铵的亚硫酸氢钠 溶液、丙烯酸丁酯与丙烯酸酰胺的混合单体的加入质量比为 43:100:0.005:0.012:3.5，过硫酸铵的亚硫酸氢钠溶液中过硫酸铵和亚硫酸氢 钠的质量比为1:1，丙烯酸丁酯与丙烯酸酰胺的混合单体中丙烯酸丁酯和丙烯酸 酰胺的质量比为1:5。
实施例4:
生姜提取物通过以下步骤制成:
步骤X、将生姜清洗干净后，将其切割成2cm的生姜块，然后将生姜块与水 放入榨汁机中进行榨汁，并将获得的生姜汁用网孔为6μm的过滤网过滤，并将 过滤后获得的滤液在30℃下，-0.08MPa减压浓缩，得生姜提取物，其中，生姜 块与水的加入质量比为1:10。
实施例5:
一种天然植物猫砂，包括以下重量份原料:植物纤维40份、玉米芯屑10份、 干豆渣5份、复合改性玉米淀粉3份、生姜提取物2.5份、改性秸秆木炭0.5 份、硅藻土2.5份、除臭剂0.5份,其中，复合改性玉米淀粉为实施例1制备， 生姜提取物为实施例4制备；
所述天然植物猫砂的生产工艺，包括以下步骤:
步骤A、将玉米芯屑、干豆渣、硅藻土和改性秸秆木炭分别加入研磨机进行 粉碎，粉碎后获得粉碎后的玉米芯屑、干豆渣和、硅藻土和改性秸秆木炭；
步骤B、将步骤A获得的碎料、植物纤维、生姜提取物、水在800r/min下 搅拌混合均匀后，得预混料；
步骤C、向步骤B获得预混料中加入复合改性玉米淀粉，在60℃下，以 400r/min搅拌均匀，再将混合物转移至螺杆挤出机中，经挤出造粒、烘干，获 得混料,其中，挤出造粒的颗粒大小为4cm，干燥后的混料的含水量为8％；
步骤D、将步骤C获得的混料在研磨机中粉碎，再将粉碎后的混料加入挤出 机中，同时加入水和除臭剂，经挤出造粒、干燥、筛除碎料，包装后，获得一 种天然植物猫砂，其中，挤出造粒的颗粒大小为2mm。
所述改性秸秆木炭由以下方法获得:将原始秸秆木炭浸渍于双氧水中12小 时后，取出在60℃烘箱干燥6h，获得改性秸秆木炭。
实施例6:
一种天然植物猫砂，包括以下重量份原料:植物纤维45份、玉米芯屑20份、 干豆渣15份、复合改性玉米淀粉9份、生姜提取物3.5份、改性秸秆木炭2份、 硅藻土4.5份、除臭剂2份,其中，复合改性玉米淀粉为实施例2制备，生姜提 取物为实施例4制备；
所述天然植物猫砂的生产工艺，参照实施例5的生产工艺，
但步骤C中，挤出造粒的颗粒大小为5cm，干燥后的混料的含水量为8-12％； 步骤D中，挤出造粒的颗粒大小为3mm。
所述改性秸秆木炭由以下方法获得:将原始秸秆木炭浸渍于双氧水中16小 时后，取出在60℃烘箱干燥6h，获得改性秸秆木炭。
实施例7:
一种天然植物猫砂，包括以下重量份原料:植物纤维50份、玉米芯屑30份、 干豆渣25份、复合改性玉米淀粉12份、生姜提取物5.5份、改性秸秆木炭2.5 份、硅藻土6.5份、除臭剂2.5份,其中，复合改性玉米淀粉为实施例3制备， 生姜提取物为实施例4制备；
所述天然植物猫砂的生产工艺，参照实施例5的生产工艺，但步骤C中， 挤出造粒的颗粒大小为6cm，干燥后的混料的含水量为12％；步骤D中，挤出造 粒的颗粒大小为4mm。
所述改性秸秆木炭由以下方法获得:将原始秸秆木炭浸渍于双氧水中20小 时后，取出在60℃烘箱干燥6h，获得改性秸秆木炭。
对比例1:
一种天然植物猫砂，包括以下重量份原料:植物纤维40份、玉米芯屑10份、 干豆渣5份、玉米淀粉3份、生姜提取物2.5份、改性秸秆木炭0.5份、硅藻 土2.5份、除臭剂0.5份,其中，生姜提取物为实施例4制备；
所述天然植物猫砂的生产工艺参照实施例5生产工艺。
所述改性秸秆木炭由以下方法获得:将原始秸秆木炭浸渍于双氧水中12小 时后，取出在60℃烘箱干燥6h，获得改性秸秆木炭。
对比例2:
一种天然植物猫砂，包括以下重量份原料:植物纤维45份、玉米芯屑20份、 干豆渣15份、复合改性玉米淀粉9份、改性秸秆木炭2份、硅藻土4.5份、除 臭剂2份,其中，复合改性玉米淀粉为实施例2制备；
所述天然植物猫砂的生产工艺参照实施例6生产工艺。
所述改性秸秆木炭由以下方法获得:将原始秸秆木炭浸渍于双氧水中16小 时后，取出在60℃烘箱干燥6h，获得改性秸秆木炭。
对比例3:
一种天然植物猫砂，包括以下重量份原料:植物纤维50份、玉米芯屑30份、 干豆渣25份、复合改性玉米淀粉12份、生姜提取物5.5份、硅藻土6.5份、 除臭剂2.5份,其中，复合改性玉米淀粉为实施例3制备，生姜提取物为实施例 4制备；
所述天然植物猫砂的生产工艺参照实施例7生产工艺。
对比例4：
一种天然植物猫砂，包括以下重量份原料:植物纤维50份、玉米芯屑30份、 干豆渣25份、复合改性玉米淀粉12份、生姜提取物5.5份、除臭剂2.5份,其 中，复合改性玉米淀粉为实施例3制备，生姜提取物为实施例4制备；
所述天然植物猫砂的生产工艺参照实施例7生产工艺。
所述改性秸秆木炭由以下方法获得:将原始秸秆木炭浸渍于双氧水中16小 时后，取出在60℃烘箱干燥6h，获得改性秸秆木炭。
实施例8：
将上述实施例5-7和对比例1-4获得的猫砂进行如下测试：
1、吸水速度测试：用盆状器皿装厚度10cm的猫砂，用塑料管吸取20ml温 度为38℃的生理盐水，将针管内的水转入酸式测定管内距离试样3cm左右，以 最大量放出滴定管中生理盐水，全部放出后，开始计时，当试样水分完全吸收 并呈结团状时，终止计时，记录所需时间；
2、团结重量测试:将同等质量的测试样品放入猫砂盘中，在38℃下用20mL 的生理盐水距离测试样品3cm处滴至猫砂盘中，静置20s后测试测试样品的质 量；
3、结团强度:将上述结团的测试样品繁殖8小时后，从1.2m高处自由落体 跌落地面结果；
4、使用情况测试：将猫砂放入猫砂盆中，让同一只猫各使用20天，观察 这期间猫的使用情况以及猫砂霉变情况；
上述测试结果如表1所示。
表1
从吸水速度数据可知，复合改性玉米淀粉、硅藻土和改性秸秆木炭的加入 提高了猫砂的吸水能力，从团结重量和结团强度可以看出，复合改性玉米淀粉 的加入，提高了猫砂的团聚性能，从猫吞食猫砂情况和霉变情况数据可以看出， 生姜提取物的加入，提高了猫砂防猫吞食、防霉变性能；因此，本发明提的一 种天然猫砂，团聚性强，吸水性能好，防霉变、防猫吞食。
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例” 等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含 于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表 述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或 者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技 术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替 代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本 发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种天然植物猫砂，其特征在于，包括以下重量份原料:植物纤维40-50份、玉米芯屑10-30份、干豆渣5-25份、复合改性玉米淀粉3-12份、生姜提取物2.5-5.5份、改性秸秆木炭0.5-2.5份、硅藻土2.5-6.5份、除臭剂0.5-2.5份；
所述复合改性玉米淀粉通过以下步骤制成:
步骤S1、将机械活化后的玉米淀粉和去离子水混合均匀后，加热至30-40℃，用NaOH溶液调节反应体系的pH值在8-9之间，缓慢加入[3-(三甲氧基硅烷基)丙基]琥珀酸酐，1-2h内加完，继续反应2-4h，用HCl溶液调节溶液pH值为6.5，然后加入乙醇沉淀、离心，取沉淀，洗涤、干燥，获得中间产物1；
步骤S2、将步骤S1获得的中间产物1和去离子水搅拌均匀后，加热至45-50℃，并在搅拌的状态下加入高锰酸钾，并用盐酸溶液调节反应液的pH值为2-3，保温1-2h，获得中间产物2；
步骤S3、将步骤S2获得的中间产物2和去离子水搅拌均匀后，加热至75℃，然后加入环氧氯丙烷，搅拌1-1.5h后，在氮气保护下加入过硫酸铵的亚硫酸氢钠溶液，搅拌30min后，加入丙烯酸丁酯与丙烯酸酰胺的混合单体，再升温至85℃，搅拌0.5-1.5h后，获得复合改性的玉米淀粉。
2.根据权利要求1所述的一种天然植物猫砂，其特征在于，步骤S1中玉米淀粉、去离子水、[3-(三甲氧基硅烷基)丙基]琥珀酸酐的加入质量比为13-25:100:3.7-7.5。
3.根据权利要求1所述的一种天然植物猫砂，其特征在于，步骤S2中中间产物1、去离子水、高锰酸钾的加入质量比为11.5-18:100:0.0008-0.0015。
4.根据权利要求1所述的一种天然植物猫砂，其特征在于，步骤S3中中间产物2、去离子水、环氧氯丙烷、过硫酸铵的亚硫酸氢钠溶液、丙烯酸丁酯与丙烯酸酰胺的混合单体的加入质量比为13-43:100:0.001-0.005:0.005-0.012:0.6-3.5。
5.根据权利要求1所述的一种天然植物猫砂，其特征在于，所述生姜提取物通过以下步骤制成:
步骤X、将生姜清洗干净后，将其切割成生姜块，然后将生姜块与水混合后进行榨汁，并将获得的生姜汁过滤，并将过滤后的滤液减压浓缩，得生姜提取物。
6.根据权利要求1所述的一种天然植物猫砂的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤:
步骤A、将玉米芯屑、干豆渣、硅藻土和改性秸秆木炭分别进行粉碎，获得碎料；
步骤B、将步骤A获得的碎料、植物纤维、生姜提取物、水搅拌混合均匀后，得预混料；
步骤C、向步骤B获得预混料中加入复合改性玉米淀粉，搅拌均匀后，经挤出造粒、烘干，获得混料；
步骤D、将步骤C获得的混料经粉碎后加入挤出机中，同时加入水和除臭剂，经挤出造粒、干燥、筛除碎料，包装后，获得一种天然植物猫砂。
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| CN115380833A (zh) * | 2022-08-01 | 2022-11-25 | 杭州高爷家小炮宠物用品有限责任公司 | 一种全谷物的膨化颗粒猫砂 |
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