CN203945445U - 一种增强集装箱底板 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种增强集装箱底板,从上至下依次包括面层、芯层、中芯层、芯层和面层,所述芯层和/或中芯层为竹材,所述增强集装箱底板还包括穿插在中芯层中的增强层。本实用新型制得的集装箱底板的密度、强度、弹性模量和表面质量等各项性能指标均达到国际集装箱工业标准。
Description
技术领域
本实用新型涉及集装箱底板制造技术领域,尤其涉及的是一种玻璃纤维增强竹制复合板材集装箱底板。
背景技术
集装箱底板是集装箱的主要承载结构,集装箱底板制造业要求底板具有很高的力学性能、精确的加工尺寸、良好的抗冲击性。长期以来,集装箱底板主要采用热带雨林中生长的高密度硬阔叶木材为主要原料,制作上采用大径级原木旋切成单板后,多层单板组胚,热压成胶合板。由于高密度阔叶树种的生长周期很长,一般均需50年甚至更长,而集装箱底板的需求却日益增加。为了保护世界生态环境,减少热带硬木资源的消耗,开发新型集装箱底板,拓宽底板用材的来源,具有深远的现实意义。
在专利ZL93115652.0竹质集装箱底板的生产方法的专利中,该法将竹材剖成等宽等厚的篾片,篾片平行排列成片,放入防腐剂与酚醛树脂的混合液中浸渍后叠层加压,所生产的竹质集装箱底板能够通过国际集装箱的测试要求,但是竹材的利用率低、制造复杂、加工效率低下,导致竹质集装箱底板的成本偏高,产能有限,不能大规模用于市场化。
专利CN103013149中提到利用木塑复合材料芯板和连续玻璃纤维增强皮层贴合而成。实用新型以废旧的木质纤维和合成树脂为原料,并通过表面玻璃纤维增强底板性能,保证达到使用要求的基础上节约了资源、降低了成本,该板材加工方法基于木塑复合材料,木塑的力学性能及其加工方法对于跨度比较大的集装箱底板往往会出现性能不稳定的现象。
专利CN202640499中提到一种竹制集装箱底板,包括主板体,该主板体包括至少一层的帘席结构层,该帘席结构层包括若干平铺并排的竹束帘,所有竹束帘通过缝合线缝制在一起;所述竹束帘为沿竹材的纤维生长方向形成断续的点状和/或线段状裂纹构成网状结构的竹束帘,加工形成一种全竹胶板的集装箱底板。
实用新型内容
针对现有技术的问题,本实用新型的目的是提供一种能够满足集装箱载货强度要求的底板用增强集装箱底板,通过增强纤维与竹制材料进行复合,经过科学的结构设计与独特的加 工方法,获得一种符合集装箱底板使用要求的底板,替代传统的采用东南亚克隆木等热带阔叶硬木制造的集装箱底板用胶合板。
为了实现上述目的,本实用新型的技术方案如下:
本实用新型提供了一种增强集装箱底板,从上至下依次包括面层、芯层、中芯层、芯层和面层,所述芯层和/或中芯层为竹材,所述增强集装箱底板还包括穿插在中芯层中的增强层。
所述面层厚度为1~2mm。
所述增强层厚度为0.5mm。
所述芯层厚度为1~4mm。
所述中芯层厚度为16~23mm。
所述面层为连续纤维增强热固性树脂复合材料,连续纤维增强热固性树脂复合材料由连续纤维增强热固性树脂单向布铺放后热压而成。
所述连续纤维选自连续玻璃纤维、连续碳纤维或连续玄武岩纤维中的一种或一种以上,优选连续玻璃纤维或连续玄武岩纤维,更优选连续玻璃纤维。
所述热固性树脂选自环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、乙烯基树脂或聚酰亚胺树脂中的一种或一种以上,优选酚醛树脂。
所述增强层为连续纤维增强热固性树脂单向布。
所述连续纤维增强热固性树脂单向布选自玻璃纤维单向布、碳纤维单向布或玄武岩纤维单向布中的一种或一种以上,优选低成本的玻璃纤维单向布或玄武岩纤维单向布,更优选玻璃纤维单向布。
所述热固性树脂选自环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、乙烯基树脂或聚酰亚胺树脂中的一种或一种以上,优选酚醛树脂。
所述连续纤维增强热固性树脂单向布中树脂的质量百分含量为25~45%,优选25~40%,再次优选25~30%。
所述芯层为竹席材料,竹席材料的层数为1~4层,单层厚度为1~1.5mm,竹席材料通过酚醛树脂胶胶合。
所述竹席材料为竹子经过处理后形成的竹篾,竹篾经过编织后形成的纵横交织的竹席材料。
所述中芯层为单向竹帘,单向竹帘的层数为15~20层,单层厚度为1~2mm,含水量≤8%,单向竹帘通过酚醛树脂胶胶合。
所述单向竹帘的铺层方式为0/90交替铺层或02/90两纵一横的方式铺层。
所述酚醛树脂胶的施胶量为300~400g/m2,酚醛树脂胶中加入防虫剂,防虫剂的加入量占酚醛树脂胶的质量百分含量为0.3~0.5%。
所述防虫剂为辛硫磷、氯菊酯、溴氰菊酯、氯氟菊酯或4-溴-2-(4-氯苯基)-1-(乙氧基甲基)-5-(三氟甲基)吡咯-3-腈(Chlorfenapyr)中的一种或一种以上;优选4-溴-2-(4-氯苯基)-1-(乙氧基甲基)-5-(三氟甲基)吡咯-3-腈(Chlorfenapyr)。
所述竹帘为竹子经过剖切,形成条状的竹条;将该竹条单向平行排布,利用缝合线将其连接形成的材料。
所述竹材选自毛竹或楠竹中的一种或两种。
所述增强集装箱底板的厚度为28mm。
一种上述增强集装箱底板的制备方法,包括以下步骤:
将增强层、中芯层进行铺层;将单向铺层的竹席材料作为芯层,按照面层、芯层、中芯层、芯层、面层的顺序排列组胚;组胚后进行热压复合,制得增强集装箱底板。
所述面层或所述增强层通过以下方法制备:将连续纤维进行排纱整经后,通过装有热固性树脂的浸渍槽来浸渍树脂;将浸渍树脂后的连续纤维进行挤压,使树脂充分浸润纤维,得到连续纤维增强热固性树脂单向布作为增强层;将所述连续纤维增强热固性树脂单向布经过0/90的排布方式进行铺层,得到面层。
所述芯层由以下方法制得:竹席材料经过烘干,用酚醛树脂胶浸胶,甩干,第二次烘干或晒干,铺层得到芯层。
所述中芯层由以下方法制得:竹帘材料经过烘干,用酚醛树脂胶浸胶,甩干,第二次烘干或晒干,并与增强层一起铺层得到中芯层。
所述热压复合的工艺为:热压温度为130~140℃,压力为1.0~3.0MPa、保压,时间为15~25min;然后将压力降到一半,压力为0.5~1.5MPa,保持4~6min后完全卸压、排气、卸压,或向内通冷水,待其冷却到室温后卸压,制得集装箱底板。
与现有技术相比,本实用新型具有以下优点和有益效果:
1、本实用新型制得的集装箱底板的密度、强度、弹性模量和表面质量等各项性能指标均达到国际集装箱工业标准。
2、本实用新型制得的集装箱底板,采用在芯层中穿插增强纤维单向布层的方法,利用增强纤维单向布的单取向上拉伸强度大的特性,通过合理铺放组胚设计,增强了集装箱底板材料在长度方向上的弯曲性能。
3、本实用新型的复合集装箱底板可设计性强,能够根据实际的需求合理的选择面层和芯层的厚度和密度,以达到最佳的经济效果。底板的面层是纤维增强复合材料,具有很好的耐磨性、耐腐蚀性,并且不吸水、容易清洗,对比于硬木底板,本实用新型的复合底板使用寿命大大提高,且免除了底面喷漆的工序,对环境保护有利。另外,复合材料板材不易腐蚀、不生菌,不会存在虫蛀的问题。
4、本实用新型的集装箱底板,完全摆脱了长期以来对热带阔叶硬木和大口径原木的依赖,采用的复合材料、增强纤维单向布及速生木材等都是可再生资源,为集装箱底板材料来源开辟了新途径,推动了集装箱行业的可持续发展。
附图说明
图1为实施例1所示增强集装箱底板的结构示意图。
图2为实施例2所示增强集装箱底板的结构示意图。
图3为实施例3所示增强集装箱底板的结构示意图。
图4为实施例4所示增强集装箱底板的结构示意图。
图5为实施例5所示增强集装箱底板的结构示意图。
其中11,21,31,41,51为面层;12,22,32,42,52为芯层;13,23,33,43,53为0度铺层的单向竹帘材料;14,24,34,44,54为90度铺层的单向竹帘材料;15,25,35,45,55为增强层。
具体实施方式
下面结合附图所示实施例对本实用新型作进一步详细的说明。
为清楚的表示增强集装箱底板的铺层方式,将增强材料用Z表示;0度代表集装箱增强底板中芯层中单向竹帘的0度铺层材料;90度代表集装箱增强底板中芯层中单向竹帘90度铺层材料。
以下所用单向竹帘的含水量≤8%。
以下所用竹席材料为竹子经过处理后形成的竹篾,竹篾经过编织后形成的纵横交织的竹席材料。
以下所用竹帘为竹子经过剖切,形成条状的竹条;将该竹条单向平行排布,利用缝合线将其连接形成的材料。
实施例1
一种增强集装箱底板从上至下依次包括面层、芯层、中芯层、芯层、面层,其中所述增强集装箱底板还包括穿插在其中的增强层。
芯层和中芯层预制材料的制备:将单向毛竹竹帘和毛竹竹席材料进行烘干,烘干后得单向竹帘和竹席材料放入浸胶装置,浸渍酚醛树脂胶液,将浸胶后的单向竹帘和竹席材料进行甩干,晾晒,陈化,施胶量为300g/m2,酚醛树脂中加入4-溴-2-(4-氯苯基)-1-(乙氧基甲基)-5-(三氟甲基)吡咯-3-腈(Chlorfenapyr)防虫剂含量为0.3%,进行第二次烘干处理,得到浸胶的竹席材料和浸胶的单向竹帘材料;
面层和增强层的制备:将连续碳纤维排纱整经后,通过装有酚醛树脂的浸渍槽来浸渍;将浸胶充分后的碳纤维进行挤压,得到0.5mm厚的连续碳纤维增强酚醛树脂单向布作为增强层15,树脂含量为25%;将2层连续碳纤维增强酚醛树脂单向布按照0/90度方向进行铺层,得到集装箱底板的面层11;
芯层12的制备:将2层1mm厚的浸胶的竹席材料进行同向铺层,得到芯层12;
中芯层的制备:将19层1.3mm厚的单向竹帘浸胶材料和2层0.5mm厚的增强层15进行铺放得到中芯层,铺放方式为Z/02/90/02/90/02/90/0/90/02/90/02/90/02/Z,其中Z代表增强层15,0代表0度铺层的单向竹帘材料13,90代表90度铺层的单向竹帘材料14;
上述各层按照面层,芯层,中芯层,芯层,面层的方式进行组胚,组胚后的板材放入热压机进行热压,热压温度为135℃,加压压力为1MPa,加热保压时间为15min;然后压力减半,压力为0.5MPa,保压4min后,完全卸压、排气、卸压,或向内通冷水,待其冷却到室温后卸压,得到集装箱增强底板,面层厚度为1mm,芯层厚度为1.8mm,中芯层厚度为22.4mm。
该对称集装箱增强底板,通过常规后期制作,用作集装箱地板,可以达到0度方向静曲强度为110MPa,90度方向静曲强度为48MPa;0度方向弹性模量为11000MPa,90度方向弹性模量为3500MPa。
实施例2
一种增强集装箱底板从上至下依次包括面层、芯层、中芯层、芯层、面层,其中所述增强集装箱底板还包括穿插在其中的增强层。
芯层和中芯层预制材料的制备:将单向楠竹竹帘和楠竹竹席材料进行烘干,烘干后得单向竹帘和竹席材料放入浸胶装置,浸渍酚醛树脂胶液,将浸胶后的单向竹帘和竹席材料进行甩干,晾晒,陈化,施胶量为325g/m2,酚醛树脂中加入4-溴-2-(4-氯苯基)-1-(乙氧基甲基)-5-(三氟甲基)吡咯-3-腈(Chlorfenapyr)防虫剂含量为0.4%,进行第二次烘干处理,得到竹席和竹帘浸胶材料;
面层和增强层的制备:将连续玻璃纤维排纱整经后,通过装有酚醛树脂的浸渍槽来浸渍;将浸胶充分后的纤维进行挤压,得到0.5mm厚的连续玻璃纤维增强酚醛树脂单向布作为增强层25,树脂含量为28%;将4层连续玻璃纤维增强酚醛树脂单向布按照0/90度方向进行铺层,得到集装箱底板的面层21;
芯层22的制备:将4层1mm厚的浸胶的竹席材料进行同向铺层,得到芯层22;
中芯层的制备:将17层1.42mm厚的单向竹帘浸胶材料和3层0.5mm厚的增强层25进行铺放得到中芯层,铺放方式为02/90/02/90/Z/02/90/02/Z/90/02/90/02/Z,其中Z代表增强层25,0代表0度铺层的单向竹帘材料23,90代表90度铺层的单向竹帘材料24;
上述各层按照面层,芯层,中芯层,芯层,面层的方式进行组胚,组胚后的板材放入热 压机进行热压,热压温度为130℃,加压压力为2MPa,加热保压时间为20min;然后压力减半,压力为1MPa,保压5min后,完全卸压、排气、卸压,或向内通冷水,待其冷却到室温后卸压,得到集装箱增强底板,面层厚度为2mm,芯层厚度为3.6mm,中芯层厚度为16.8mm。
该集装箱增强底板,通过常规后期制作,用作集装箱地板,可以达到0度方向静曲强度为68MPa,90度方向静曲强度为42MPa;0度方向弹性模量为10000MPa,90度方向弹性模量为5500MPa。
实施例3
一种增强集装箱底板从上至下依次包括面层、芯层、中芯层、芯层、面层,其中所述增强集装箱底板还包括穿插在其中的增强层。
芯层和中芯层预制材料的制备:将单向毛竹竹帘和毛竹竹席材料进行烘干,烘干后得单向竹帘和竹席材料放入浸胶装置,浸渍酚醛树脂胶液,将浸胶后的单向竹帘和竹席材料进行甩干,晾晒,陈化,施胶量为350g/m2,酚醛树脂中加入辛硫磷防虫剂含量为0.3%,氯菊酯防虫剂含量为0.2%,进行第二次烘干处理,得到竹席和竹帘浸胶材料;
面层和增强层的制备:将连续玻璃纤维排纱整经后,通过装有酚醛树脂的浸渍槽来浸渍;将浸胶充分后的纤维进行挤压,得到0.5mm厚的连续玻璃纤维增强酚醛树脂单向布作为增强层35,树脂含量为40%;将3层连续玻璃纤维增强酚醛树脂单向布按照0/90度方向进行铺层,得到集装箱底板的面层31;
芯层32的制备:将3层1mm厚的浸胶的竹席材料进行同向铺层,得到芯层32;
中芯层的制备:将19层1.4mm厚的单向竹帘浸胶材料和4层0.5mm厚的增强层35进行铺放得到中芯层,铺放方式为Z/02/90/Z/02/90/02/90/0/90/02/90/02/Z/90/02/Z,其中Z代表增强层35,0代表0度铺层的单向竹帘材料33,90代表90度铺层的单向竹帘材料34;
上述各层按照面层,芯层,中芯层,芯层,面层的方式进行组胚,组胚后的板材放入热压机进行热压,热压温度为140℃,加压压力为3MPa,加热保压时间为15min;然后压力减半,压力为1.5MPa,保压6min后,完全卸压、排气、卸压,或向内通冷水,待其冷却到室温后卸压,得到集装箱增强底板,面层厚度为1.5mm,芯层厚度为2.7mm,中芯层厚度为19.6mm。
该对称集装箱增强底板,通过常规后期制作,用作集装箱地板,可以达到0度方向静曲强度为100MPa,90度方向静曲强度为55MPa;0度方向弹性模量为10000MPa,90度方向弹性模量为4000MPa。
实施例4
一种增强集装箱底板从上至下依次包括面层、芯层、中芯层、芯层、面层,其中所述增强集装箱底板还包括穿插在其中的增强层。
芯层和中芯层预制材料的制备:将单向楠竹竹帘和楠竹竹席材料进行烘干,烘干后得单向竹帘和竹席材料放入浸胶装置,浸渍酚醛树脂胶液,将浸胶后的单向竹帘和竹席材料进行甩干,晾晒,陈化,施胶量为400g/m2,酚醛树脂中加入氯氟菊酯防虫剂含量为0.3%,溴氰菊酯防虫剂含量为0.2%,进行第二次烘干处理,得到竹席和竹帘浸胶材料;
面层和增强层的制备:将连续玻璃纤维排纱整经后,通过装有酚醛树脂的浸渍槽来浸渍;将浸胶充分后的纤维进行挤压,得到0.5mm厚的连续玻璃纤维增强酚醛树脂单向布作为增强层45,树脂含量为30%;将4层连续玻璃纤维增强酚醛树脂单向布按照0/90度方向进行铺层,得到集装箱底板的面层41;
芯层42的制备:将2层1mm厚的浸胶的竹席材料进行同向铺层,得到芯层42;
中芯层的制备:将17层1.4mm厚的单向竹帘浸胶材料和4层0.5mm厚的增强层45进行铺放得到中芯层,铺放方式为Z/02/90/02/90/Z/02/90/02/Z/90/02/90/02/Z,其中Z代表增强层45,0代表0度铺层的单向竹帘材料43,90代表90度铺层的单向竹帘材料44;
上述各层按照面层,芯层,中芯层,芯层,面层的方式进行组胚,组胚后的板材放入热压机进行热压,热压温度为135℃,加压压力为2MPa,加热保压时间为25min;然后压力减半,压力为1MPa,保压6min后,完全卸压、排气、卸压,或向内通冷水,待其冷却到室温后卸压,得到集装箱增强底板,面层厚度为2mm,芯层厚度为1.8mm,中芯层厚度为20.4mm。
该对称集装箱增强底板,通过常规后期制作,用作集装箱地板,可以达到0度方向静曲强度为105MPa,90度方向静曲强度为63MPa;0度方向弹性模量为9500MPa,90度方向弹性模量为6500MPa。
实施例5
一种增强集装箱底板从上至下依次包括面层、芯层、中芯层、芯层、面层,其中所述增强集装箱底板还包括穿插在其中的增强层。
芯层和中芯层预制材料的制备:将单向毛竹竹帘和毛竹竹席材料进行烘干,烘干后得单向竹帘和竹席材料放入浸胶装置,浸渍酚醛树脂胶液,将浸胶后的单向竹帘和竹席材料进行甩干,晾晒,陈化,施胶量为350g/m2,酚醛树脂中加入辛硫磷防虫剂含量为0.3%,溴氰菊酯防虫剂含量为0.2%,进行第二次烘干处理,得到竹席和竹帘浸胶材料;
面层和增强层的制备:将连续玄武岩纤维排纱整经后,通过装有酚醛树脂的浸渍槽来浸渍;将浸胶充分后的纤维进行挤压,得到0.5mm厚的连续玄武岩纤维增强酚醛树脂单向布作为增强层55,树脂含量为45%;将3层连续玄武岩纤维增强酚醛树脂单向布按照0/90度方向进行铺层,得到集装箱底板的面层51;
芯层52的制备:将2层1.5mm厚的浸胶的竹席材料进行同向铺层,得到芯层52;
中芯层的制备:将19层1.33mm厚的单向竹帘浸胶材料和4层0.5mm厚的增强层55进 行铺放得到中芯层,铺放方式为Z/0/90/0/90/Z/0/90/0/90/0/90/0/90/0/90/0/Z/90/0/90/0/Z,其中Z代表增强层55,0代表0度铺层的单向竹帘材料53,90代表90度铺层的单向竹帘材料54;
上述各层按照面层,芯层,中芯层,芯层,面层的方式进行组胚,组胚后的板材放入热压机进行热压,热压温度为140℃,加压压力为3MPa,加热保压时间为15min;然后压力减半,压力为1.5MPa,保压6min后,完全卸压、排气、卸压,或向内通冷水,待其冷却到室温后卸压,得到集装箱增强底板,面层厚度为1.5mm,芯层厚度为2.7mm,中芯层厚度为19.6mm。
该对称集装箱增强底板,通过常规后期制作,用作集装箱地板,可以达到0度方向静曲强度为750MPa,90度方向静曲强度为65MPa;0度方向弹性模量为7600MPa,90度方向弹性模量为6500MPa。
本实用新型将强度大、硬度高、韧性好的纤维增强的热塑性板材作为表层材料,用竹席材料及单向竹帘作为芯层和中芯层材料,经不同铺层方式设计,采用科学的胶合工艺可以制成具有高性能的复合集装箱地板,充分发挥了纤维增强热塑性板材耐磨、耐酸碱、防水、高模量高强度等特性,在各方面满足对集装箱地板所提出的各项机械、物理技术要求。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改,并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此,本实用新型不限于这里的实施例,本领域技术人员根据本实用新型的揭示,不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种增强集装箱底板,其特征在于:从上至下依次包括面层、芯层、中芯层、芯层和面层,所述芯层和/或中芯层为竹材,所述增强集装箱底板还包括穿插在中芯层中的增强层。
2.根据权利要求1所述的增强集装箱底板,其特征在于:所述面层厚度为1~2mm;
或所述增强层厚度为0.5mm;
或所述芯层厚度为1~4mm;
或所述中芯层厚度为16~23mm。
3.根据权利要求1所述的增强集装箱底板,其特征在于:所述面层为连续纤维增强热固性树脂复合材料,连续纤维增强热固性树脂复合材料由连续纤维增强热固性树脂单向布铺放后热压而成。
4.根据权利要求3所述的增强集装箱底板,其特征在于:所述连续纤维为连续玻璃纤维、连续碳纤维或连续玄武岩纤维;
或所述热固性树脂为环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、乙烯基树脂或聚酰亚胺树脂。
5.根据权利要求1所述的增强集装箱底板,其特征在于:所述增强层为连续纤维增强热固性树脂单向布。
6.根据权利要求5所述的增强集装箱底板,其特征在于:所述连续纤维增强热固性树脂单向布为玻璃纤维单向布、碳纤维单向布或玄武岩纤维单向布;
或所述热固性树脂为环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、乙烯基树脂或聚酰亚胺树脂。
7.根据权利要求3或5所述的增强集装箱底板,其特征在于:所述连续纤维增强热固性树脂单向布中树脂的质量百分含量为25~45%。
8.根据权利要求1所述的增强集装箱底板,其特征在于:所述芯层为竹席材料,竹席材料的层数为1~4层,单层厚度为1~1.5mm,竹席材料通过酚醛树脂胶胶合;
或所述中芯层为单向竹帘,单向竹帘的层数为15~20层,单层厚度为1~2mm,含水量≤8%,单向竹帘通过酚醛树脂胶胶合。
9.根据权利要求8所述的增强集装箱底板,其特征在于:所述竹席材料为竹子经过处理后形成的竹篾,竹篾经过编织后形成的纵横交织的竹席材料;
或所述单向竹帘的铺层方式为0/90交替铺层或02/90两纵一横的方式铺层;
或所述竹帘为竹子经过剖切,形成条状的竹条;将该竹条单向平行排布,利用缝合线将其连接形成的材料。
10.根据权利要求1所述的增强集装箱底板,其特征在于:所述竹材为毛竹或楠竹;
或所述增强集装箱底板的厚度为28mm。
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CN104802231A (zh) * | 2014-01-27 | 2015-07-29 | 上海杰事杰新材料(集团)股份有限公司 | 一种增强集装箱底板及其制备方法 |
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- 2014-01-27 CN CN201420054096.5U patent/CN203945445U/zh not_active Expired - Lifetime
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