CN205153524U - 一种热压成型的高强度不脱层模板 - Google Patents
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Abstract
一种热压成型的高强度不脱层模板,由于板条a的长度方向与木材生长方向一致,板条b的高度方向与木材生长方向一致,因此,可使板芯沿垂直板条长宽面的高度方向以及板条的长度方向分别与木材生长方向的轴向管细胞一致,不仅可以同时起到充分浸渍树脂和机械支撑的作用,还能使板芯在竖直方向和水平方向上都具有极高的力学性能且变形小,使加工完成的板芯内部不会出现分层现象,具有高模量,形成的模板不会翘曲变形;由于相邻连续纤维增强预浸片的连续纤维方向交错铺设,其中至少有一层连续纤维增强预浸片的纤维方向与板芯宽度方向相同,因此可同时增强模板纵向与横向的力学性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及建筑模板领域,特别涉及连续纤维增强建筑模板领域。
背景技术
建筑施工中采用的模板为钢模、木模、竹模、塑料模板等,其中,钢模虽然坚固,且循环使用次数多,但是,其价格昂贵、不耐腐蚀易生锈,同时,钢模重量大,不仅运输不方便,在施工过程中也存在较大的安全隐患;目前,建筑施工中使用最多的是木模板或竹模板,这类模板重量轻,便于运输,且其价格便宜,但是这类模板强度低、不耐腐蚀、渗水后易开裂,且脱模难,循环使用次数很少,小于5次,另外,这类模板对木材需求量大,对环境造成极大破坏。近年来,为解决上述钢模、木模、竹模作为模板存在的缺陷,行业内出现了很多新型塑料模板,如木塑模板、GMT模板、中空塑料模板、发泡PVC模板等,但这些模板的价格昂贵,提高了建筑施工成本,且均存在强度低、刚性差、易变形、耐候性差等缺点,循环使用次数低,只能使用10次左右。
为解决上述模板带来的缺陷,专利201110000869.2公开了一种连续纤维涂塑带材复合增强建筑模板及其制备方法,其采用了木质定向刨花板作为板芯,板芯表面与由2~4层连续纤维涂塑带材制成的增强面层经双面热熔胶膜热压粘合在一起,从而制成增强建筑模板,所使用的热熔胶膜一面为聚丙烯树脂,另一面树脂是马来酸酐改性聚丙烯树脂,依靠热熔胶膜粘接板芯和增强面层存在两个问题:1、热熔胶膜价格昂贵,大大增加了建筑施工成本;2、制备木质定向刨花板的粘胶一般是热固性胶水,与热熔胶的粘接并不牢固,长期使用会存在起泡、鼓包的现象,导致模板性能骤降。另外,由于刨花板是一种碎料板,虽然在其表面覆纤维增强面层,但仍然会存在刚性不足的问题,其刨花板内会发生分层现象,导致模板强度变差,使用寿命变短。
另一专利201310422446.9公开了一种建筑模板用层合板及其制造方法,所述板芯为普通速生木材单板、木质刨花板或密度纤维板,所述增强面层为单面覆有无纺布的纤维增强热塑性板,通过胶水将增强面层表面的无纺布与板芯粘合在一起,所述纤维增强热塑性板为连续纤维增强热塑性预浸料与短纤增强热塑性预浸料回料铺设而成,若使用的板芯为速生木材单板,则需要较大幅宽的单板,才可加工成为高刚性的模板,加工复杂,成本高,若使用刨花板或密度纤维板作为板芯,则其力学强度不够,板芯内易存在分层现象。
实用新型内容
本实用新型旨在提供一种高强度不脱层、防水腐蚀性能好以及易脱模、抗摔跌破坏性能好的建筑用模板。
本实用新型所述的一种热压成型的高强度不脱层模板,包括板芯,以及分别与板芯上下表面粘合为一体的连续纤维增强复合面层,所述板芯由多条木质材料形成的板条按矩阵形状粘接而成,板条为长方体状,所述板条分为板条a和板条b,板条a的长度方向与木材生长方向一致,板条b的高度方向与木材生长方向一致;所述连续纤维增强复合面层由一层或多层连续纤维增强预浸片组成,其中至少有一层连续纤维增强预浸片的纤维方向与板芯宽度方向相同。
本实用新型所述的一种热压成型的高强度不脱层模板,模板由板芯以及分别与板芯上下表面粘合为一体的连续纤维增强复合面层组成,其中,板芯由长度方向与木材生长方向一致的板条a和高度方向与木材生长方向一致的板条b拼接组成,因此,可使板芯沿垂直板条长宽面的高度方向以及板条的长度方向分别与木材生长方向的轴向管细胞一致,不仅可以同时起到充分浸渍树脂和机械支撑的作用,还能使板芯在竖直方向和水平方向上都具有极高的力学性能且变形小,使加工完成的板芯内部不会出现分层现象,具有高模量,形成的模板不会翘曲变形;另外,该种模板的板芯,其对材料的尺寸、材质要求不高,无需较大宽幅的单板,材料的天然缺陷、加工使用缺陷对最终成品的性能无影响,因此,加工成本低;由于相邻连续纤维增强预浸片的连续纤维方向交错铺设,其中至少有一层连续纤维增强预浸片的纤维方向与板芯宽度方向相同,因此可同时增强模板纵向与横向的力学性能,通过该种连续纤维增强复合面层可提高模板的力学性能,使模板具有重量轻、强度高、防水抗腐蚀、易脱模的性能,循环使用次数多,可达百次以上,大大提高了建筑模板的使用寿命,降低单次使用成本;而由于该种模板可循环使用次数多,因此,减少了对森林的破坏,大幅降低了资源损耗率。
附图说明
图1为本发明树干切面示意图。
图2为本发明板条a结构示意图(长度方向与木材生长方向一致,L为长,H为高,W为宽)。
图3为本发明板条b结构示意图(高度方向与木材生长方向一致,L为长,H为高,W为宽)。
图4为本发明模板结构示意图(连续纤维增强复合面层与板芯剥离)。
图5为本发明模板截面结构示意图。
具体实施方式
一种热压成型的高强度不脱层模板,如图1至图5所示,包括板芯1,以及分别与板芯1上下表面粘合为一体的连续纤维增强复合面层2,所述板芯1由多条木质材料形成的板条按矩阵形状粘接而成,板条为长方体状,所述板条分为板条a6和板条b3,板条a6的长度方向与木材生长方向一致,板条b3的高度方向与木材生长方向一致;所述连续纤维增强复合面层2由一层或多层连续纤维增强预浸片组成,其中至少有一层连续纤维增强预浸片的纤维方向与板芯1宽度方向相同。
沿垂直板条由长与宽形成的长宽面5方向,所述板芯1高度为1~300mm,可充分发挥板芯1的力学性能。
所述板条a6和板条b3的宽度分别为0.2~20mm,优选1~3mm,可有效保证制成的板芯1具有优良的力学性能。
所述板条b3的的条数与板条a6的条数比例范围为0.1~2,优选0.75~1.3,保证由板条拼接形成的板芯1具有优良的力学性能。
板条a6和板条b3分别由一根长方体木条形成;或者板条a6和板条b3分别由多根木条通过胶粘剂以斜接或对接的方式沿板条长度方向拼接形成,斜接角度为θ<90°,对接角度为θ=90°,从而保证粘结面积大,承受剪切力时,应力分布均匀,承载能力高,而且斜接方式可有效避免接缝缺陷造成的应力集中。
沿板芯1宽度方向,相邻板条的对应的相同平面通过胶粘剂采用对接的方式粘结为一体,其对接角度为θ=90°,易于加工。
所述连续纤维增强复合面层2由1~4层连续纤维增强预浸片复合而成,优选2~4层连续纤维增强预浸片,所述连续纤维增强复合面层2厚度为0.2mm~4mm,面密度为200g/m2~3200g/m2,基于连续纤维增强复合面层的总重量,连续纤维的重量百分比为20wt%~80wt%,优选45wt%~80wt%,有效保证增强模板纵向与横向的力学性能。
所述的连续纤维增强预浸片由连续纤维制品和热塑性树脂组合物组成,所述连续纤维制品为单向纤维制品或多向纤维制品,由单向纤维制品和热塑性树脂组合物组成的连续纤维增强预浸片按角度铺设为一体,其铺设角度为90°或0°、[90°/0°]T或[0°/90°]T、[90°/0°/90°]T或[0°/90°/0°]T、[90°/0°]2T或[0°/90°]2T、[90°/0°]2s或[0°/90°]2s,可有效增强连续纤维增强复合面层2的力学性能。所述连续纤维制品的材质为无碱玻璃纤维、中碱玻璃纤维或高碱玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、碳化硅纤维的一种或多种组合,连续纤维直径为5~20μm,优选无碱玻璃纤维制品,所述单向纤维制品为连续纤维纱、单向布,所述多向纤维制品为连续纤维毡、连续纤维网格布、平纹织物、斜纹织物、缎纹织物、编织物、混编织物、多轴向织物、三维织物等。所述热塑性树脂组合物由聚烯烃树脂、助剂以及填料组成,基于热塑性树脂组合物的总重量,聚烯烃树脂的重量百分比为70wt%~100wt%,助剂的重量百分比为0~20wt%,填料的重量百分比为0~10wt%,其中聚烯烃树脂的熔融指数范围为10~1000g/10min,在此熔指范围有助于树脂对纤维制品充分浸渍,提高复合材料的界面性能,使加工而成的连续纤维增强复合面层与板芯具有较高粘结强度;所述聚烯烃树脂为聚乙烯、聚丙烯及聚乙烯回收料、聚丙烯回收料中的一种或几种以任意比的组合,这类树脂体系为非极性或低极性树脂,防水且易脱模。所述助剂包括相容剂、抗氧剂、润滑剂、抗滴落剂、增塑剂、偶联剂、阻燃剂等功能性添加剂中的一种或多种组合。所述相容剂选自马来酸酐接枝改性聚丙烯、异氰酸酯基接枝改性聚丙烯或丙烯酸酯接枝改性聚丙烯的一种或一种以上组合。所述抗氧剂选自2,6-三级丁基-4-甲基苯酚、N,N′-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、四(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯、三(2.4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、双(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚或硫代二丙酸双酯中的一种或一种以上。所述润滑剂选自饱和烃类(液体石蜡、固体石蜡、微晶石蜡剂低分子量聚乙烯(分子量1000~10000)、氯化石蜡、氧化聚乙烯蜡等)、金属皂类(硬质酸钙、硬脂酸铅等)、脂肪族酰胺(乙基双硬质酰胺、N,N亚乙基双蓖麻醇酸酰胺等)、脂肪酸类(硬脂酸等)、脂肪酸酯类(硬脂酸丁酯、单硬脂酸甘油酯等)及脂肪醇类中的一种或一种以上。所述抗滴落剂选自纯粉型或包覆型氟类抗滴落剂中的一种或一种以上。所述增塑剂选自邻苯二甲酸酯、磷酸酯、脂肪族二元酸酯、多元醇酯、环氧化合物等。所述偶联剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、双金属偶联剂、磷酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂、铬络合物及其它高级脂肪酸、醇、酯的偶联剂等中的一种或一种以上。所述阻燃剂选自溴系阻燃剂(溴化亚胺、溴化聚碳酸酯、溴化聚苯乙烯、聚溴化苯乙烯、溴化环氧、溴代三嗪、四溴双酚A、八溴醚、八溴S醚、十溴二苯醚、十溴二苯乙烷等)、锑类阻燃剂(锑酸盐、三氧化二锑等锑化物)铝镁系阻燃剂(氢氧化镁、氢氧化铝等)、磷系阻燃剂(红磷、次磷酸盐、磷酸酯等)、氮系阻燃剂(三聚氰胺聚磷酸盐、聚磷酸盐、三聚氰胺尿酸盐等)、硼酸锌、磺酸盐、硅系阻燃体系中的一种或一种以上。所述助剂含有-NH、-COOH或-OH等基团的一种或一种以上组合,可与木材的-OH形成氢键或共价键,提高与板芯的粘接性能。所述的填料包括钛白粉、碳酸钙、云母粉、色粉等填料中的一种或多种组合。
所述连续纤维增强复合面层2不与板芯1粘结的一面上设置有表面轧纹或者无表面轧纹,若无表面轧纹,则主要作为浇筑混凝土的结构模具,脱模后得到孔隙率低且表面光滑的混凝土制品,无需后处理,易拆模,施工方便;若有表面轧纹,则主要用于浇筑混凝土墙体,轧纹深度范围为0.01mm~0.4mm,这个轧纹深度可加快混凝土中水分快速迁移到表层,拆模后形成粗糙麻面表面,有助于对墙体进行砂浆或抹灰加工。
所述胶粘剂为聚氨酯、环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂或三聚氰胺中的一种或一种以上,其中树脂含固量为15%~65%。
实施例1:
本实施例中,沿垂直板条由长与宽形成的长宽面5方向,所述板芯1高度为10mm,其中,板条a6和板条b3的宽度都为2mm,板条b3的条数与板条a6的条数比例为2,板条a6和板条b3分别由多根木条通过胶粘剂酚醛树脂以对接的方式沿板条长度方向拼接形成,对接角度为θ=90°,沿板条宽度方向,相邻板条的对应的相同平面通过胶粘剂酚醛树脂采用对接的方式粘结为一体,其对接角度为θ=90°;连续纤维复合增强面层2由一层连续纤维增强预浸片制成,该层连续纤维增强预浸片的纤维方向与板芯1宽度方向相同,连续纤维增强预浸片由连续纤维纱和热塑性树脂组合物组成,连续纤维的直径为10μm,连续纤维增强复合面层2的厚度为0.4mm,基于连续纤维复合增强面层的总重量,连续纤维的重量百分比为20wt%,连续纤维增强复合面层2的面密度为300g/m2,基于热塑性树脂组合物的总重量,聚烯烃树脂的重量百分比为90wt%、助剂的重量百分比为5wt%,填料的重量百分比为5wt%,其中聚烯烃树脂基体的熔融指数为80g/10min,所述聚烯烃树脂为聚丙烯,助剂为抗氧剂,含有-NH基团,填料为碳酸钙;通过上述参数的材质经加工工艺制成的模板,经力学性能测试:纵向静曲强度为35MPa,纵向弹性模量为2400MPa,横向静曲强度为20MPa,横向弹性模量为2900MPa;经耐水性Ⅰ类剥离性能测试:无变化;经6米高空垂直跌落试验:无裂纹。
实施例2:
本实施例中,板条b3的条数与板条a6的条数比例为0.75,其余内容与实施例1相同,经力学性能测试:纵向静曲强度为36MPa,纵向弹性模量为3000MPa,横向静曲强度为22MPa,横向弹性模量为3000MPa;经耐水性Ⅰ类剥离性能测试:无变化;经6米高空垂直跌落试验:无裂纹。
实施例3:
本实施例中,板条b3的条数与板条a6的条数比例为0.75,连续纤维复合增强面层2由一层连续纤维增强预浸片制成,连续纤维增强复合面层2的厚度为0.4mm,基于连续纤维复合增强面层的总重量,连续纤维的重量百分比为45wt%,连续纤维增强复合面层2的面密度为400g/m2,其余内容与实施例1相同,经力学性能测试:纵向静曲强度为38MPa,纵向弹性模量为3900MPa,横向静曲强度为25MPa,横向弹性模量为3500MPa;经耐水性Ⅰ类剥离性能测试:无变化;经6米高空垂直跌落试验:无裂纹。
实施例4:
本实施例中,板条b3的条数与板条a6的条数比例为0.75,连续纤维复合增强面层2由两层连续纤维增强预浸片制成,两层连续纤维增强预浸片的铺设角度为[90°/0°]T或[0°/90°]T,其中一层连续纤维增强预浸片的纤维方向与板芯1宽度方向相同,连续纤维增强复合面层2的厚度为0.8mm,基于连续纤维复合增强面层的总重量,连续纤维的重量百分比为45wt%,连续纤维增强复合面层2的面密度为750g/m2,其余内容与实施例1相同,经力学性能测试:纵向静曲强度为45MPa,纵向弹性模量为4800MPa,横向静曲强度为33MPa,横向弹性模量为3700MPa;经耐水性Ⅰ类剥离性能测试:无变化;经6米高空垂直跌落试验:无裂纹。
实施例5:
本实施例中,板条b3的条数与板条a6的条数比例为1,连续纤维复合增强面层2由两层连续纤维增强预浸片制成,两层连续纤维增强预浸片的铺设角度为[90°/0°]T或[0°/90°]T,其中一层连续纤维增强预浸片的纤维方向与板芯1宽度方向相同,连续纤维增强复合面层2的厚度为0.8mm,基于连续纤维复合增强面层的总重量,连续纤维的重量百分比为60wt%,连续纤维增强复合面层2的面密度为900g/m2,其余内容与实施例1相同,经力学性能测试:纵向静曲强度为52MPa,纵向弹性模量为5500MPa,横向静曲强度为40MPa,横向弹性模量为4300MPa;经耐水性Ⅰ类剥离性能测试:无变化;经6米高空垂直跌落试验:无裂纹。实施例6:
本实施例中,板条b3的条数与板条a6的条数比例为1.3,连续纤维复合增强面层2由三层连续纤维增强预浸片制成,三层连续纤维增强预浸片的铺设角度为[90°/0°/90°]T或[0°/90°/0°]T,其中一层连续纤维增强预浸片的纤维方向与板芯1宽度方向相同,连续纤维增强复合面层2的厚度为1mm,基于连续纤维复合增强面层的总重量,连续纤维的重量百分比为70wt%,连续纤维增强复合面层2的面密度为1600g/m2,其余内容与实施例1相同,经力学性能测试:纵向静曲强度为80MPa,纵向弹性模量为7000MPa,横向静曲强度为46MPa,横向弹性模量为5500MPa;经耐水性Ⅰ类剥离性能测试:无变化;经6米高空垂直跌落试验:无裂纹。
实施例7:
本实施例中,板条b3的条数与板条a6的条数比例为1.3,连续纤维复合增强面层2由四层连续纤维增强预浸片制成,四层连续纤维增强预浸片的铺设角度为[90°/0°]2T或[0°/90°]2T或[90°/0°]2s或[0°/90°]2s,其中两层连续纤维增强预浸片的纤维方向与板芯1宽度方向相同,连续纤维增强复合面层2的厚度为1.4mm,基于连续纤维复合增强面层的总重量,连续纤维的重量百分比为80wt%,连续纤维增强复合面层2的面密度为2400g/m2,其余内容与实施例1相同,经力学性能测试:纵向静曲强度为85MPa,纵向弹性模量为7500MPa,横向静曲强度为53MPa,横向弹性模量为6400MPa;经耐水性Ⅰ类剥离性能测试:无变化;经6米高空垂直跌落试验:无裂纹。
Claims (20)
1.一种热压成型的高强度不脱层模板,包括板芯(1),以及分别与板芯(1)上下表面粘合为一体的连续纤维增强复合面层(2),其特征在于:所述板芯(1)由多条木质材料形成的板条按矩阵形状粘接而成,板条为长方体状,所述板条分为板条a(6)和板条b(3),板条a(6)的长度方向与木材生长方向一致,板条b(3)的高度方向与木材生长方向一致;所述连续纤维增强复合面层(2)由一层或多层连续纤维增强预浸片组成,其中至少有一层连续纤维增强预浸片的纤维方向与板芯(1)宽度方向相同。
2.根据权利要求1所述的一种热压成型的高强度不脱层模板,其特征在于:沿垂直板条由长与宽形成的长宽面(5)方向,所述板芯(1)高度为1~300mm。
3.根据权利要求1所述的一种热压成型的高强度不脱层模板,其特征在于:所述板条a(6)和板条b(3)的宽度分别为0.2~20mm。
4.根据权利要求3所述的一种热压成型的高强度不脱层模板,其特征在于:所述板条a(6)和板条b(3)的宽度分别优选1~3mm。
5.根据权利要求1所述的一种热压成型的高强度不脱层模板,其特征在于:所述板条b(3)的条数与板条a(6)的条数比例范围为0.1~2。
6.根据权利要求5所述的一种热压成型的高强度不脱层模板,其特征在于:所述板条b(3)的条数与板条a(6)的条数比例范围优选0.75~1.3。
7.根据权利要求1或3所述的一种热压成型的高强度不脱层模板,其特征在于:板条a(6)和板条b(3)分别由一根长方体木条形成;或者板条a(6)和板条b(3)分别由多根木条通过胶粘剂以斜接或对接的方式沿板条长度方向拼接形成,斜接角度为θ<90°,对接角度为θ=90°。
8.根据权利要求1-2任意一项所述的一种热压成型的高强度不脱层模板,其特征在于:沿板条宽度方向,相邻板条的对应的相同平面通过胶粘剂采用对接的方式粘结为一体,其对接角度为θ=90°。
9.根据权利要求1所述的一种热压成型的高强度不脱层模板,其特征在于:所述连续纤维增强复合面层(2)由1~4层连续纤维增强预浸片复合而成,所述连续纤维增强复合面层(2)厚度为0.2mm~4mm,面密度为200g/m2~3200g/m2,基于连续纤维增强复合面层(2)的总重量,连续纤维的重量百分比为20wt%~80wt%。
10.根据权利要求9所述的一种热压成型的高强度不脱层模板,其特征在于:所述连续纤维增强复合面层(2)由2~4层连续纤维增强预浸片复合而成,基于连续纤维增强复合面层(2)的总重量,连续纤维的重量百分比优选45wt%~80wt%。
11.根据权利要求9或10所述的一种热压成型的高强度不脱层模板,其特征在于:所述的连续纤维增强预浸片为包括单向纤维制品的连续纤维增强预浸片或包括多向纤维制品的连续纤维增强预浸片。
12.根据权利要求11所述的一种热压成型的高强度不脱层模板,其特征在于:由单向纤维制品和热塑性树脂组合物组成的连续纤维增强预浸片按角度铺设为一体,其铺设角度为90°或0°、[90°/0°]T或[0°/90°]T、[90°/0°/90°]T或[0°/90°/0°]T、[90°/0°]2T或[0°/90°]2T、[90°/0°]2s或[0°/90°]2s。
13.根据权利要求11所述的一种热压成型的高强度不脱层模板,其特征在于:所述单向纤维制品或多向纤维制品的材质为无碱玻璃纤维、中碱玻璃纤维或高碱玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维或碳化硅纤维。
14.根据权利要求11所述的一种热压成型的高强度不脱层模板,其特征在于:所述单向纤维制品为连续纤维纱、单向布。
15.根据权利要求12或13所述的一种热压成型的高强度不脱层模板,其特征在于:所述单向纤维制品为连续纤维纱、单向布。
16.根据权利要求11所述的一种热压成型的高强度不脱层模板,其特征在于:所述多向纤维制品为连续纤维毡、连续纤维网格布、平纹织物、斜纹织物、缎纹织物、编织物、混编织物、多轴向织物、三维织物。
17.根据权利要求1所述的一种热压成型的高强度不脱层模板,其特征在于:所述连续纤维增强复合面层(2)不与板芯(1)粘结的一面上设置有表面轧纹或者无表面轧纹。
18.根据权利要求17所述的一种热压成型的高强度不脱层模板,其特征在于:所述连续纤维增强复合面层(2)不与板芯(1)粘结的一面上设置有表面轧纹,轧纹深度范围为0.01mm~0.4mm。
19.根据权利要求7所述的一种热压成型的高强度不脱层模板,其特征在于:所述胶粘剂为聚氨酯、环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂或三聚氰胺。
20.根据权利要求8所述的一种热压成型的高强度不脱层模板,其特征在于:所述胶粘剂为聚氨酯、环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂或三聚氰胺。
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CN111521126A (zh) * | 2020-04-28 | 2020-08-11 | 兰州大学 | 海管三维形态重构的光纤光栅传感监测方法 |
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CN111521126A (zh) * | 2020-04-28 | 2020-08-11 | 兰州大学 | 海管三维形态重构的光纤光栅传感监测方法 |
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