检索结果-内蒙古大学图书馆

林业科学 2024年第7期60卷 105-116页

作者：殷方宇都亚敏李珠蒋佳荔中国林业科学研究院木材工业研究所国家林业和草原局木材科学与技术重点实验室北京100091

[目的]实时、同步测量楸木早材和晚材的水分吸着-解吸等温线以及木纤维组织、木射线、导管尺寸的变化比率,揭示早材和晚材不同类型组织的尺寸变化规律及其相互作用机理。[方法]以楸木心材同一生长轮内的早材和晚材为研究对象,采用动态... 详细信息

[目的]实时、同步测量楸木早材和晚材的水分吸着-解吸等温线以及木纤维组织、木射线、导管尺寸的变化比率,揭示早材和晚材不同类型组织的尺寸变化规律及其相互作用机理。[方法]以楸木心材同一生长轮内的早材和晚材为研究对象,采用动态水分吸附分析仪联用视频白光显微镜,在水分吸着-解吸阶段[温度设置为(25.0±0.1)℃,相对湿度变化过程设置为0%→95%→0%,以相对湿度10%为梯度进行升湿、降湿],同步测量早材和晚材的水分吸着-解吸等温线以及木纤维组织、木射线、导管尺寸的变化比率;在平衡含水率恒定阶段,考察“尺寸变化行为”与“平衡含水率”之间是否存在滞后现象。[结果]1)在水分吸附全过程中,早材和晚材均表现出明显的吸湿滞后现象,绝对滞后值随相对湿度升高先增大后减小,相对湿度70%时达到最大值;与早材相比,晚材的绝对滞后值较小。2)早材和晚材木纤维组织、木射线尺寸的变化比率均随相对湿度升高而增大;导管弦向直径变化比率随相对湿度的变化模式与之相反,在相对湿度95%时,早材和晚材导管弦向直径的变化比率分别为0.945和0.918。3)随着木射线与导管之间直线长度(L)增加,木射线弦向尺寸的变化比率减小,L≥200μm后不再发生变化;轴向尺寸的变化比率未改变或改变很小,在相对湿度95%时,早材和晚材木射线弦向尺寸变化比率的最大值分别为1.051和1.038。(4)在水分吸附循环过程中,早材和晚材木纤维组织、木射线、导管尺寸的变化比率均表现出明显的湿胀滞后现象,湿胀滞后值随相对湿度升高先增大后减小,相对湿度70%时达到最大值。(5)在水分吸着-解吸过程中,早材和晚材组织“刚达到含水率平衡态”的尺寸变化比率与“保持含水率平衡态180 min”后的尺寸变化比率相比未发生明显变化,可被认为是相等的。[结论]木质素对绝对滞后值的影响大于半纤维素;在水分吸着过程中,木纤维组织和木射线的湿胀行为对导管产生挤压使其收缩;在水分解吸过程中,木纤维组织的干缩行为对导管产生拉伸使其扩张;晚材组织对导管的挤压和拉伸大于早材组织;木纤维组织对木射线的湿胀-干缩行为起抑制作用,相较于早材木纤维组织,晚材木纤维组织对木射线弦向湿胀-干缩行为的抑制作用更显著;木材吸湿滞后行为是引起湿胀滞后现象的原因之一;早材和晚材组织均可视为同步达到“含水率平衡态”和“尺寸变化平衡态”,即“尺寸变化行为”与“平衡含水率”之间不存在滞后现象。

关键词：楸木早材组织晚材组织湿胀-干缩滞后

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楸木早/晚材水分吸着与湿胀行为

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林业科学 2021年第5期57卷 176-183页

作者：欧阳白李珠蒋佳荔中国林业科学研究院木材工业研究所国家林业和草原局木材科学与技术重点实验室北京100091

【目的】实时、同步测量楸木生长轮、早/晚材的水分吸着等温线和湿胀应变量,从生长轮尺度上揭示早/晚材的径、弦向湿胀行为规律及其相互作用机制。【方法】以楸木心材同一生长轮内的独立早材、独立晚材、生长轮内早材、生长轮内晚材及... 详细信息

【目的】实时、同步测量楸木生长轮、早/晚材的水分吸着等温线和湿胀应变量,从生长轮尺度上揭示早/晚材的径、弦向湿胀行为规律及其相互作用机制。【方法】以楸木心材同一生长轮内的独立早材、独立晚材、生长轮内早材、生长轮内晚材及生长轮为研究对象,采用动态水分吸附分析仪联用白光显微镜成像技术,在(25±0.1)℃条件下,相对湿度以10%为梯度从0%升至90%,每个相对湿度梯度分为水分吸着阶段和平衡含水率恒定阶段:在水分吸着阶段,同步测量水分吸着等温线和径、弦向湿胀应变量;在平衡含水率恒定阶段,考察“湿胀行为”与“平衡含水率”之间是否存在滞后现象。【结果】1)在0~90%范围内任一相对湿度水平,晚材的平衡含水率均大于早材,且二者之间的差值随相对湿度升高呈先增大后减小的趋势,晚材试样的重现性优于早材试样;2)在径向湿胀方面,无论独立试样亦或生长轮试样的内部组织,晚材的湿胀应变量均大于早材,生长轮的湿胀应变量介于二者之间,且早材与晚材之间径向湿胀应变量的差值随相对湿度增加而增大;3)在弦向湿胀方面,独立早材的湿胀应变量最小,生长轮内早材表现出与生长轮内晚材、独立晚材和生长轮相似的情况;4)生长轮、生长轮内晚材和独立晚材的径、弦向差异湿胀均约为1.30;当相对湿度大于40%时,生长轮内早材和独立早材的径、弦向差异湿胀呈明显增大趋势,其中独立早材增大至1.83,生长轮内早材增大至2.28;5)在平衡含水率恒定阶段,生长轮、早材和晚材的径、弦向湿胀应变量与水分吸着阶段相比低4个数量级。【结论】在水分吸着阶段任一相对湿度水平,楸木早材的平衡含水率均小于晚材;楸木生长轮的径向湿胀行为取决于早材和晚材发生共同湿胀的净效果,晚材的湿胀行为占主导;楸木生长轮的弦向湿胀行为主要取决于晚材;早材表现出比晚材更高的径、弦向差异湿胀。生长轮、早材和晚材均可视为同步达到“含水率平衡态”和“径、弦向湿胀应变平衡态”,即“湿胀行为”与“平衡含水率”之间不存在滞后现象。

关键词：楸木生长轮早材晚材径向湿胀弦向湿胀差异湿胀

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木材多尺度结构的干缩湿胀研究进展

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林业科学 2023年第7期59卷 145-154页

作者：殷方宇欧阳白蒋佳荔李珠吕建雄中国林业科学研究院木材工业研究所国家林业和草原局木材科学与技术重点实验室北京100091

木材干缩湿胀是影响木材加工利用的关键特性,与木制品尺寸和形状的稳定性密切相关。木材宏观到微观层次分明的多尺度分级结构导致木材干缩湿胀行为的复杂性。将木材干缩湿胀研究从宏观尺度引向介观和微观尺度,建立三者之间的有机联系,... 详细信息

木材干缩湿胀是影响木材加工利用的关键特性,与木制品尺寸和形状的稳定性密切相关。木材宏观到微观层次分明的多尺度分级结构导致木材干缩湿胀行为的复杂性。将木材干缩湿胀研究从宏观尺度引向介观和微观尺度,建立三者之间的有机联系,有助于阐明木材干缩湿胀行为的发生机制和演变机理,对深入认识木材性质,合理、高效利用木材具有重要理论价值和实践意义。本研究综述木材宏观尺度(无疵试样)、介观尺度(生长轮)和微观尺度(木材细胞)3种层级单元的干缩湿胀行为及其滞后现象,分析木材不同尺度结构的干缩湿胀行为发生和演变规律,介绍基于多尺度结构的木材干缩湿胀测试方法和技术手段。同时,对今后开展木材多尺度结构干缩湿胀行为研究提出建议:1)在介观和微观尺度上系统开展针叶材和阔叶材基于生长轮和木材细胞的干缩湿胀行为研究,建立木材多尺度结构与干缩湿胀行为之间的构效关系;2)揭示基于各向异性、非均质性和细胞类型多样性引发的干缩湿胀行为差异化响应规律及其互作机制;3)阐明木材干缩湿胀行为的时间滞后和湿胀滞后现象;4)引入相关理论模型,如有限元法的应用,构建木材多尺度结构的自由缩胀可视化有限元模型。

关键词：木材多尺度结构干缩湿胀滞后现象

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弦乐器指板常用热带硬阔叶木材的声学振动性能分析

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林业科学 2021年第6期57卷 125-133页

作者：刘美宏彭立民吕少一吕建雄高玉磊樊正强中国林业科学研究院木材工业研究所国家林业和草原局木材科学与技术重点实验室北京100091

【目的】分析弦乐器指板常用热带硬阔叶木材的声学振动性能,归纳总结指板用木材的声学振动性能要求,为寻找可替代树种或对人工林木材进行功能改良以替代传统指板用木材提供科学依据。【方法】采用X-射线剖面密度测试仪表征木材一个生长... 详细信息

【目的】分析弦乐器指板常用热带硬阔叶木材的声学振动性能,归纳总结指板用木材的声学振动性能要求,为寻找可替代树种或对人工林木材进行功能改良以替代传统指板用木材提供科学依据。【方法】采用X-射线剖面密度测试仪表征木材一个生长轮内早晚材的密度差异及沿径向密度分布的均匀性;利用超声波微秒计测试木材声传播速度;运用模态分析法测试木材的共振频率和扭转频率,根据矩形截面Euler-Bernoulli方程计算木材声学振动参数。【结果】乌木绝干密度为1180 kg·m^(-3),阔叶黄檀绝干密度为810 kg·m^(-3),东非黑黄檀绝干密度为1320 kg·m^(-3);弦乐器共鸣板用硬槭木绝干密度为660 kg·m^(-3),非乐器用木材辐射松绝干密度为480 kg·m^(-3)。乐器用木材一个生长轮内早晚材及相邻生长轮之间密度差异较小,材质均匀。指板用木材轴向和径向声传播速度均低于硬槭木和辐射松。硬槭木顺纹与横纹的声传播速度比为3.2,声学各向异性较优。乌木、东非黑黄檀和阔叶黄檀的动态弹性模量(E′)分别为18.2、16.8和14.8 GPa,指板用木材的E′均大于14.0 GPa。指板用木材的比动态弹性模量(Esp)均小于18.0 GPa,硬槭木和辐射松的Esp分别为24.5和26.8 GPa,均高于指板用木材。乌木、阔叶黄檀和东非黑黄檀的声辐射品质常数(R)分别为3.21、5.08和2.58 m^(3)·Pa^(-1)s^(-3),硬槭木和辐射松的R分别为7.17和9.41 m3·Pa^(-1)s^(-3)。指板用木材的声阻抗(ω)、对数衰减系数(λ)和损耗角正切值(tanδ)均高于硬槭木和辐射松。指板用木材的声学转化率(ACE)和E′/G′均低于硬槭木。乌木、阔叶黄檀、东非黑黄檀、硬槭木和辐射松的动态剪切模量(G′)分别为1.97、1.72、2.58、1.21和1.09 GPa,指板用木材的G′均大于硬槭木和辐射松。【结论】指板用木材绝干密度均大于800 kg·m^(-3)。木材密度与其声学振动性能存在一定函数关系,选材时密度和声学振动性能需共同考虑。与共鸣板相比,指板选材对木材声学振动性能的要求远低于共鸣板。在声学振动性能方面,木材的E′和G′是指板选材的主要评估指标,要求尽量选择E′和G′大的木材,E′越大,指板抵抗不同弦张力所引起的弯曲变形能力越强;G′越大,指板抑制不同弦张力所引起的扭转变形能力越强。木材的Esp、R、ACE、E′/G′、λ、tanδ、ω等声学振动参数可不作为指板选材的主要评估指标。

关键词：弦乐器指板共鸣板声学振动性能

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木材塑性变形的湿热固定技术及机理研究进展

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林业科学 2022年第2期58卷 206-216页

作者：黄荣凤中国林业科学研究院木材工业研究所国家林业和草原局木材科学与技术重点实验室北京100091

塑性变形永久固定是木材压缩密实化、弯曲等塑性改性的关键科学和技术问题之一。本研究针对塑性变形湿热固定技术,从塑性变形形成和回复机理入手,在全面分析木材塑性变形固定研究现状的基础上,重点阐述木材塑性变形的湿热固定技术和机... 详细信息

塑性变形永久固定是木材压缩密实化、弯曲等塑性改性的关键科学和技术问题之一。本研究针对塑性变形湿热固定技术,从塑性变形形成和回复机理入手,在全面分析木材塑性变形固定研究现状的基础上,重点阐述木材塑性变形的湿热固定技术和机理研究进展以及存在的问题,为突破该项技术的产业化应用瓶颈提供参考。湿热固定技术是以释放木材内应力方式固定塑性变形的方法,因处理方式不同,区分为常压热处理和加压热处理两大类。目前采用的所有处理方法,永久固定塑性变形的必要条件为温度达到180℃以上,加快热传递速度,并使板材厚度方向的中心温度快速达到180℃,能够有效缩短塑性变形永久固定时间。湿热处理永久固定塑性变形机理研究主要从热处理和饱和蒸汽处理2种过程中木材内应力释放与化学性质变化之间的关联性展开,多数研究支持3种基本机制,即基质分子间的交联反应形成稳定的结构;分子链断裂使微纤维和基质中应力松弛;亲水的细胞壁成分,特别是半纤维素形成聚合物阻止其再次发生水软化。但这些研究实际上只局限在2个极端,一端是干燥状态下依靠提高温度和延长时间释放木材内应力的热处理,另一端是接近饱水状态下依靠高温高压释放木材内应力的饱和蒸汽处理,而且这些研究均未涉及影响塑性变形固定和木材性能热、质传递等重要的过程因素,存在永久固定和木材性能变化的相互制约等适用性问题。虽然采用湿热处理方法理论上已经实现塑性变形的永久固定,但这些技术并未实现产业化应用,主要原因在于支撑湿热处理永久固定塑性变形的理论和技术体系不完整。要解决塑性变形的湿热固定技术应用问题,不能只关注最终条件,还有考虑如何有效实现这些条件,因此,需从湿热处理过程中水分的作用、热作用和氧化作用及其相互作用机理,热、质传递规律,湿热作用下木材内应力释放的作用机制等方面开展深入研究。

关键词：塑性变形永久固定残余应力应力释放湿热处理

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塑膜增强柔性装饰薄木热压复合卷曲变形特性分析

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林业科学 2019年第2期55卷 143-151页

作者：彭晓瑞张占宽中国林业科学研究院木材工业研究所国家林业和草原局局木材科学与技术重点实验室北京100091

【目的】采用不同种类装饰薄木与塑膜热压复合,以卷曲曲率半径为表征,探寻塑膜与装饰薄木热压复合卷曲变形的影响因素,为控制塑膜增强柔性装饰薄木卷曲变形提供理论依据和实践支持。【方法】以红栎为试验对象,分析含水率、热压温度、塑... 详细信息

【目的】采用不同种类装饰薄木与塑膜热压复合,以卷曲曲率半径为表征,探寻塑膜与装饰薄木热压复合卷曲变形的影响因素,为控制塑膜增强柔性装饰薄木卷曲变形提供理论依据和实践支持。【方法】以红栎为试验对象,分析含水率、热压温度、塑膜和装饰薄木厚度等工艺条件对卷曲变形的影响,并以不同材质种类的柚木、水曲柳、红栎和花梨装饰薄木为试验材料,研究不同种类装饰薄木与塑膜热压复合的卷曲变形情况。【结果】热压温度对塑膜增强柔性装饰薄木卷曲变形具有显著影响,随热压温度增高,卷曲曲率半径逐渐减小,卷曲变形程度不断增大;装饰薄木与塑膜厚度比越大,塑膜增强柔性装饰薄木的卷曲变形相对越小,考虑成本和后续饰面加工,装饰薄木以0.3 mm厚为宜;含水率对塑膜增强柔性装饰薄木卷曲变形影响较小,实际生产中以8%～12%为宜;密度大、木材组织比率相对较大、结构致密的装饰薄木,热压复合卷曲变形相对较小。【结论】热压温度对塑膜增强柔性装饰薄木卷曲变形影响极显著,实际生产中,应尽可能降低热压温度,以增大曲率半径、减小卷曲变形。装饰薄木与塑膜厚度比对卷曲变形具有显著影响,一般而言,装饰薄木厚度越厚、塑膜厚度越薄,其热压复合卷曲变形程度越小,需结合生产实际进行厚度选择。本研究可为控制双层薄型材料热压复合特别是塑膜增强柔性装饰薄木卷曲变形提供思路。

关键词：塑膜装饰薄木塑膜增强柔性装饰薄木卷曲变形影响因素

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高温热处理对毛白杨木材化学成分含量的影响

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北京林业大学学报 2010年第3期32卷 155-160页

作者：黄荣凤吕建雄曹永建赵秀赵有科周永东吴玉章中国林业科学研究院木材工业研究所国家林业局木材科学与技术重点实验室

以毛白杨人工林木材为研究对象,采用蒸汽介质热处理方法,在氧气含量低于2%的密闭干燥箱内进行木材热处理,研究了处理温度170～230℃、处理时间1～5h的热处理条件下,木材的化学成分含量及成分变化。结果表明:随着处理温度的提高和处理时... 详细信息

以毛白杨人工林木材为研究对象,采用蒸汽介质热处理方法,在氧气含量低于2%的密闭干燥箱内进行木材热处理,研究了处理温度170～230℃、处理时间1～5h的热处理条件下,木材的化学成分含量及成分变化。结果表明:随着处理温度的提高和处理时间的延长,综纤维素和α-纤维素含量降低,而木质素含量表现出增加的趋势;处理温度比处理时间对毛白杨化学成分含量的影响更显著;综纤维素和α-纤维素含量发生显著变化的临界温度为200℃,处理时间为2h。另外,采用傅立叶红外变换光谱分析木材主要组分变化的原因,发现表征木材纤维素和半纤维素的官能团特征吸收峰强度减弱,而表征木质素的官能团特征吸收峰强度增强。采用多元回归分析方法,建立了毛白杨木材综纤维素、α-纤维素、木素含量损失率与处理温度、处理时间之间的数学回归模型,其决定系数均在0.9以上,在0.01水平上显著相关。可见,该模型可以预测出不同处理条件下热处理材化学成分含量的变化。

关键词：毛白杨热处理化学成分含量回归模型

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国产轻型木结构墙体的稳态热量传递性质

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土木建筑与环境工程 2010年第4期32卷 76-79页

作者：王晓欢费本华周海宾任海青国家林业局北京林业机械研究所北京100029 中国林业科学研究院木材工业研究所国家林业局木材科学与技术重点实验室北京100091

木结构墙体稳态热量传递性质是评价其节能保温的重要指标。为了在引进国外木结构住宅先进技术基础上，推进轻型木结构住宅国产化进程，该研究使用国产材料制备了13块不同构造的轻型木结构墙体，采用热箱一热流计法检测了稳态时墙体的有... 详细信息

木结构墙体稳态热量传递性质是评价其节能保温的重要指标。为了在引进国外木结构住宅先进技术基础上，推进轻型木结构住宅国产化进程，该研究使用国产材料制备了13块不同构造的轻型木结构墙体，采用热箱一热流计法检测了稳态时墙体的有效传热系数，并通过理论计算，得到了各墙体的理论计算预测值。结果表明，墙体有效传热系数在0．226～0．529w／（m^2·K）之间，除热工级别为IIt级的1、2、3、6号墙体外，其它墙体均为It级，完全适用于中国严寒地区，并满足中国节能65％的墙体传热系数限值要求。通过理论计算预测传热系数设计值与检测值基本相当，可采用理论计算对木结构复合墙体保温性能进行设计。

关键词：人工林木材轻型木结构节能复合墙体有效传热系数

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轻型木结构墙体传热数值计算与试验研究

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建筑材料学报 2011年第4期14卷 517-522页

作者：王晓欢费本华任海青周海宾郭伟国家林业局北京林业机械研究所北京100029 国际竹藤网络中心北京100102 中国林业科学研究院木材工业研究所北京100091 中国林业科学研究院国家林业局木材科学与技术重点实验室北京100091

应用国产杉木规格材、落叶松结构胶合板、石膏板和保温材料制备了12种轻型木结构墙体,采用传热数值计算和试验测试方法,得到了该墙体中各层材料的温度,并对计算值进行了可靠性验证,分析了墙体温度分布规律及各组成材料对墙体传热的影响... 详细信息

应用国产杉木规格材、落叶松结构胶合板、石膏板和保温材料制备了12种轻型木结构墙体,采用传热数值计算和试验测试方法,得到了该墙体中各层材料的温度,并对计算值进行了可靠性验证,分析了墙体温度分布规律及各组成材料对墙体传热的影响.结果表明:轻型木结构墙体材料单元稳态传热数值计算的温度值与试验检测值具有高度一致性,可以采用传热数值计算真实模拟这种墙体的温度分布;轻型木结构墙体具有木墙骨之间填充和外墙板外覆面的双重保温构造,材料单元的温差直观了反映保温材料和厚度增大的木墙骨材料可降低其框架位置的热损失,而且外保温材料的阻热效果非常明显.

关键词：杉木规格材轻型木结构节能墙体传热数值计算

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慈竹、毛竹木质素的化学官能团和化学键特征研究

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北京林业大学学报 2010年第3期32卷 161-165页

作者：秦特夫黄洛华李改云中国林业科学研究院木材工业研究所国家林业局木材科学与技术重点实验室

用有机元素分析、红外光谱仪(FTIR)、核磁共振波谱仪(1H-NMR)研究了从慈竹和毛竹的竹青、竹黄中提取的4种磨木木质素的结构特征。结果表明:4种磨木木质素具有不同的C9经验式,但均主要由愈创木基、紫丁香基和对羟苯基3种芳香环结构组成,... 详细信息

用有机元素分析、红外光谱仪(FTIR)、核磁共振波谱仪(1H-NMR)研究了从慈竹和毛竹的竹青、竹黄中提取的4种磨木木质素的结构特征。结果表明:4种磨木木质素具有不同的C9经验式,但均主要由愈创木基、紫丁香基和对羟苯基3种芳香环结构组成,符合禾本植物木质素的结构特征。在毛竹的磨木木质素中未发现归属愈创木基环加CO伸缩振动的特征峰。在2种竹材的竹黄磨木木质素中未发现在仲醇中的C—O变形和脂肪醚特征峰。慈竹竹青与竹黄磨木木质素中脂肪族羟基(OHaliph)和游离酚羟基(OHph)占总羟基数的比例存在较大的差异;慈竹竹黄的磨木木质素中OHaliph含量较高,而OHph含量较低。毛竹竹青与竹黄磨木木质素中OHaliph和OHph占总羟基数的比例基本相同。慈竹的2种磨木木质素结构单元主要由β-O-4键和β-1键2种化学键构成,毛竹磨木木质素结构单元主要由β-O-4键、β-5键和β-1键3种化学键构成,未检测出β-β键型结构。

关键词：慈竹毛竹磨木木质素红外光谱核磁共振波谱

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