树脂基复合材料发展概述.docx
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树脂基复合材料发展概述
树脂基复合材料开展概述
我国FRP/CM〔玻璃钢/复合材料〕工业肇始于1958年。
处于当时的时代背景下，一开场是为国防配套的，1978年后，从方案经济转型为市场需求导向，生产社会化，国家建立与人民生活所需的FRP/CM日益开展。
在党中央、国务院的领导下，原国家建筑材料工业部〔局〕对我国玻璃钢/复合材料工业的开展起了先导性和根底性的作用。
上世纪60年代中叶，我国即已研发与生产火箭发动机壳体、导弹头部、火箭筒、枪托、炮弹引信、高压气瓶、飞机螺旋桨、贮罐、风机叶片、农用喷雾器、撑杆、弓、跳水板、滑翔机尾翼等多种玻璃钢制品。
1965年10月，国家科委、国防科委、建材部联合召开全国玻璃钢工作会议，并举办展览会。
党和国家领导人X德、莅临参观。
这期间，引进英国UPR〔不饱和聚酯树脂〕生产线，促进了我国UPR及其复合材料制品生产的技术进步与普及，对日后我国基体树脂及GRP的开展起了启蒙和根底性作用。
改革开发30年来，引进了纤维缠绕管道与罐生产线〔包括工艺管、夹砂管、高压管、卧式与立式贮罐〕、拉挤、SMC/BMC、RTM、连续采光板及LFT-D生产线等装备；引进了环氧树脂与不饱和聚酯生产软硬件。
我国在吸收日、美技术之后，自行研发，建成了具有世界先进水平的玻纤工业。
基体材料与增强材料工业已为中国复合材料的进一步开展奠定了雄厚的根底。
我国玻璃钢产量跃居世界第二。
历经50年、半个世纪，尤其是改革开发以来的30年，通过自主创新与吸收国际先进技术，FRP/CM在中国已成为XX产业。
神舟飞船上天，其返回舱主承力构造，低密度SMC等FRP件荣获国家科技进步二等奖，标志着我国复合材料科学技术已臻世界先进水平。
1986年~2007年，我国玻璃钢〔热固性〕增长近160倍。
总量在上世纪90年代末期超过德国，本世纪初超过日本，热固性玻璃钢已超过欧洲总和。
如今，我国FRP/CM年产量已超过日本、西欧，仅次于美国，居世界第二。
打下丰厚的原辅材料根底
〔一〕增强材料
1.玻璃纤维
上世纪80年代我国大陆还是玻璃球坩埚拉丝，能耗高、产量低、质量均匀性差，不能生产高Tex的直接无捻粗纱，薄毡、短切毡均无，方格布手糊玻璃钢几乎一统天下。
1986年，我国玻纤窑拉丝生产线在XX投产，1997年建立了我国第一个1.5万吨级玻璃纤维拉丝池窑。
截至2007年年底，我国在线池窑共56座，年产能逾162万吨。
世界上最大的无碱玻璃纤维池窑〔10万吨/年〕与中碱玻璃纤维池窑〔4万吨/年〕已于2006年投产。
ECR〔耐酸、高强度、高电阻无碱玻璃纤维〕已在XX与XX问世。
除传统的中碱、无碱、高强、高模、高硅氧、耐碱玻璃纤维外，还开发了D〔低介电〕玻璃纤维、镀金属玻璃纤维。
SMC/BMC、连续板材、FW、拉挤、增强热塑性塑料、纺织多种用途的直接/合股无捻粗纱、短切纱、缝编毡、短切原丝毡、连续毡、多轴向织物及电子纱、电子布等品种已能满足市场需求。
电子布产能已跃居世界之首，单层和多层3D立体织物芯材已自主研发成功。
全球多轴向经编机保有量150台，中国占1/5。
2007年，我国〔大陆〕已经成为全球最大的玻璃纤维生产国和最大的电子布生产国。
巨石集团产能120吨,雄踞全球首位。
应对我玻璃纤维工业的大幅度成长，荷兰DSM公司2007年9月在XX建成浸润剂厂。
截至2021年10月底,新增池窑12座,产能64万吨。
2.玄武岩连续纤维及其复合材料
2003年起步，现已能采用纯天然玄武岩拉制单丝直径5.5微米、连续长度5万米不断头，已研发成功混凝土用筋材、建筑构造补强材、工业用高温过滤毡、汽车尾气过滤材料、刹车片、多轴向织物、3D织物、光纤芯套管等产品，其生产工艺与产品质量达国际领先水平。
我国〔大陆〕玄武岩纤维及制品已出口欧美、日本等国，并销售到我国XX省。
2007年，我国XX、XX横店、XXXX、XXXX等地生产玄武岩纤维及制品，产量700吨。
3.ACM〔先进复合材料〕用特种纤维
相比玻璃纤维，我国碳纤维、芳纶纤维的开展令人扼腕。
碳纤维是先进复合材料主要的增强材料，为国民经济与国防等行业所必需。
我国与日本同时起步，时间已过去30余年，其间还引进过英国技术，国外对我国技术与贸易封锁，近年尤甚。
水平与规模一直上不去，但我国XX省碳纤维开展很快。
以民营企业为主体的碳纤维生产已初步形成规模化的生产线，T700碳纤维生产技术已取得突破。
超高分子量聚乙烯纤维已有15家企业生产，应用领域有待进一步开发。
“十五〞期间自主研发的聚芳砜酰胺纤维〔Polysulphonamidefiber〕耐热性、阻燃性、染色性、稳定性均优于芳纶。
〔二〕基体材料
1.不饱和聚酯树脂〔UPR〕
1986年以来，我国从美国、日本、英国、意大利、挪威、芬兰、德国、荷兰等国引进树脂和胶衣树脂生产技术，台商也在内地设厂，促进了技术进步。
我国自行开发成功乙烯基酯树脂、二甲苯树脂、双环戊二烯〔DCPD〕树脂、对苯树脂、气干性胶衣、高韧性模具胶衣、紫外光固化树脂与胶衣等品种。
我国已超美国成为世界上不饱和聚酯树脂产量与用量最大的国家。
不饱和聚酯树脂所用的固化剂过氧化甲乙酮年产量已逾两万吨。
1986年以前主要用的过氧化环己酮〔HCH〕产销量缺乏千吨。
自行研发的液体HCH用于要求较高的产品，如钢琴涂料用树脂的固化。
TBPB、TBPO、TBHP、P16等引发剂的综合应用，有效地提高了生产效率，并可改善产品品质。
作为促进剂的异辛酸钴已占到60%，已经逐步取代了性能、稳定性较逊的环烷酸钴〔〕。
2007年，我国UPR年产量115万吨。
预计2021年将逾125万吨。
世界上UPR产能最大（50万吨/年）的美国雷可德（RC）公司年产5万吨生产基地在XX奠基。
我国UPR除产品出口外,已对外转让技术和生产线。
2.环氧树脂
我国现在已经是环氧树脂产量、进口量、消费量最大的国家。
上世纪80年代后期，XX、XX分别自日本东都化成、德国巴克利特〔bakelite〕引进年产能3000吨的环氧装置，开场了中国大陆环氧树脂的规模化生产。
从国外引进先进技术〔或者外资建厂〕的有美国、韩国、日本等国家。
中国大陆环氧树脂年生产能力约70万吨，其中，台商有南亚〔XX〕公司年产能13万吨，堪称世界级的企业。
我国环氧胶衣于2004年自行开发成功。
2007年我国产量60万吨，已居世界首位。
2021年产量将达65万吨~70万吨。
2000年及之前几年，我国环氧树脂的进口量一直大于产量，从2001年起改变了这一局面，然而，进口之多仍是世界第一，相当于进口了日本一年的产量〔2005年日本环氧树脂产量为21万吨〕还要多。
2021年秋,XX上纬精细化工XX在XX建立风电材料XX,一期工程年产能3万吨环氧树脂。
3.酚醛树脂
1986年，我国自行研发成功酚醛发泡技术；1994年，现场发泡技术自行研发成功；1996年，可用于接触成型、拉挤、缠绕、RTM等工艺的“新型酚醛树脂〞工程通过国家验收。
我国生产酚醛树脂迄今已60年，由于其耐温、阻燃、烟密度低，在复合材料〔含纸基覆铜版〕方面广泛应用。
2006年，酚醛树脂胶衣研发成功，性能优于英国水平。
2007年，我国酚醛树脂产量约60万吨，为日本当年产量的两倍多。
〔三〕辅料
1.1991年，中空玻璃微球投入量产，用于制作模具、人造玛瑙、浴缸、反光标志等产品，可减重、增加刚度、降低本钱。
21世纪初，国产酚醛中空微球也已问世。
晶纤矿物复合填料黏度增稠缓，且可提高玻璃钢强度，已用于纤维缠绕与接触成型。
2.消泡剂、低收缩添加剂、润湿剂、触变剂等助剂可改善工艺性能、提高产品质量、降低本钱。
“十五〞末期年用量为“九五〞末期的3倍多。
现用量最大的是德国BYK产品，台商已在沪建厂。
技术与产品开发取得重大进步
1987年末引进意大利FW管道与贮罐生产技术与设备，1993年引进玻璃钢夹砂管生产线，以此二者为契机，带动了玻璃纤维、树脂〔含固化剂〕等原材料的技术进步与规模化生产，继之SMC/BMC、拉挤、RTM……整个行业在20年间风雨兼程、与时俱进，向高层次开展。
上世纪80年代末期，我国玻璃钢成型技术，接触〔手糊〕成型占85%以上，到“十五〞末期，机械成型已跃升达60%。
1.纤维缠绕管道与贮罐生产技术到达世界先进水平
迄今自主开发的纤维缠绕管道制造方面的专利有30多项，我国已具备FW工艺管、夹砂管、高压管的全套生产技术。
4000毫米玻璃钢管试制成功。
XX某输水重点工程成功地采用了3.1米玻璃钢管，单管长12米，重16吨。
工程一次安装通水成功无泄漏，质量受到了国家发改委表彰。
在国家众多油田及西气东输工程，成功使用了玻璃钢高压管，玻璃钢管已出口巴基斯坦、马来西亚、越南、伊拉克、俄罗斯、哈萨克斯坦、阿联酋等国及我国XX省。
玻璃钢贮罐实际已经做到单罐2500立方米，出口到我国XX地区及美国、印度尼西亚、叙利亚等国。
为适应城市改造的需要，高校与企业结合，成功开发了玻璃钢顶管制造关键技术与施工技术。
在XX施工内径2.5米的玻璃钢顶管，日顶进长度到达69米，给排水业内专家称，到达国际领先水平。
玻璃钢夹砂管在“十五〞期间，年用量逾1000公里。
高压环氧玻璃钢管年用量逾3000公里，并已出口。
1996年，我国开场生产和使用玻璃钢电缆套管，现年用量逾5000公里。
我国缠绕技术及装备已出口日本、韩国、东南亚、伊朗，部件已出口美国。
2.压力容器生产技术
1986年至今，我国共生产玻璃钢/复合材料呼吸气瓶、G〔压缩天然气〕瓶、燃料电池用氢气瓶15万只。
1994年，我国开场开发G气瓶，并首先在公交车上装车使用〔1辆车用90升气瓶9只〕。
已成为世界城市中以G为动力的公共汽车拥有量最多的城市。
1997年，我国自主研发的环形压力容器投入使用。
2006年，我国引进德国技术装备〔内衬制造、纤维缠绕〕，在XX建立年产能达11万只复合材料气瓶的生产基地。
中材科技〔XX〕公司生产的复合材料气瓶已成为全球四大品牌之一。
2021年，年产G气瓶17万只基地在XX奠基。
3.SMC/BMC生产技术
1986年，从日本引进SMC及模压SMC座椅生产线，推动了我国SMC座椅的生产与普及。
1988年，引进美国SMC机组压机及模具，建立了我国首个研发与量产SMC汽车件的基地。
迄今我国已自日本、美国、德国引进18条SMC生产线，引进4条BMC生产线；今年引进连续法BMC生产装置。
BMC注射技术也已用于规模化生产，所用注射机近年已国产化，台商与日本也在内地设厂生产。
SMC主要产品为座椅、水箱、电表箱、卫星发射与接收碟形天线、汽车零部件、火车客车厢内饰件等。
BMC主要产品为电器产品：
开关、高压绝缘件、仪表箱、塑封电机、汽车前灯反射面等，产品已为美、日、德、法等国的知名企业配套。
近5年来，SMC开发成功低温固化快速成型技术、高阻燃A级外表技术，并用于汽车件与火车客车厢内饰件上。
2021年，SMC高密度复合材料沼汽池在XX枣强投产，SMC模压电器控制柜系列产品在XX开场规模化生产。
4.拉挤工艺技术
自上世纪80年代以来，我国引进英、美、意、加等国拉挤机30余台。
XX玻璃纤维研究院引进拉挤技术后，犹如黄埔军校，培养了许多拉挤企业人才，在沪宁一带兴建了众多拉挤型材生产企业。
2000年以来，我国陆续引进加拿大两家公司共6条玻璃钢门窗生产线。
此前于1992年国内也已开发拉挤型材组装门窗技术，现已可提供较先进的成套技术。
玻璃钢门窗由于隔热、保温、隔音、耐老化、轻质高强、色泽典雅，被誉为第五代门窗。
我国现拥有国产拉挤生产线300余条，牵引方式有履带与液压往复式，且开发了注射和浸渍树脂技术。
1998年，企业自主研发成功PU发泡共挤玻璃钢保温墙体型材。
同年，我XX用国产酚醛树脂拉挤玻璃钢格栅型材成功。
现主要拉挤产品有门窗、格栅型材、光纤增强芯、梯子、冷却塔支架、伞骨、手机通讯基站天线罩、空调器罩、锚杆、建筑筋材、电缆桥架，帐篷竿、钓鱼竿、地铁第三轨保护罩等，在打击乐器、上下杠木等文体器材领域也有应用。
我国产品已出口欧洲、美国、东南亚，成套技术与设备已出口澳大利亚、南非、英国。
我国拉挤型材产量逾10万吨，除绝缘棒（最大直径达130毫米）﹑管为环氧树脂基体外，大多为不饱和树脂基体。
我国拉挤设备已出口到美国、英国、澳大利亚等国家。
2006年，我国自主研发成功在线编织玻璃纤维管、直接拉挤成型环氧玻璃钢电绝缘管。
5.建筑应用
1997年，大型玻璃纤维增强塑料冷却塔国家标准出台，促进了1000立方米/小时以上玻璃钢冷却塔的开展，单塔现已开展到5000立方米/小时。
上世纪90年代，大陆与台商分别研发了无风机冷却塔，其构造较简单、无风机噪音。
不少制造商已采用拉挤玻璃钢型材作填料支架与塔支架，取代钢材，不锈蚀。
现台商、港商、美商纷纷进入大陆市场，业者假设不注意技术进步，提升质量水平，其市场份额将日益缩减。
1999年，容积1260立方米组合式水箱投入使用。
1997年，从日本引进SMC模压整体卫生间生产线投产。
喷射成型玻璃钢浴缸、人造玛瑙浴缸、雅克力浴缸生产已规模化，且批量出口。
风机、空调器、吸收塔、空气过滤器、蜂窝式除尘机已普及。
从日本、意大利引进了净化槽技术。
玻璃纤维增强氯氧镁水泥通风管建材行业标准在1996年发布，产品广泛应用，无机玻璃钢板批量出口。
2004年，我国自主开发的首条现场发泡酚醛保温板连续生产线投产。
2000年起，CF建筑构造补强在国内兴起。
2004年，我自主研发的第一条现场发泡酚醛保温板连续生产线投产，并于2005年获建材科技成果二等奖。
2003年，我国研制的玄武岩纤维增强电厂用混凝土冷却塔与水坝取得成功。
我国复合材料制造企业自主开发的SMC模压门于2003年试生产成功，受到外商青睐，已出口韩国、北美。
2006年，建筑混凝土用玻璃钢/复合材料筋材通过鉴定。
2006年，SMC模压瓦生产自动线投入运行，并通过鉴定。
6.车辆与地面设施
近5年来，SMC、GMT模压汽车件、火车内饰件开展甚速，已建成规模化的专业生产企业10家。
双层客车壁板、洗手间地面、酚醛玻璃钢风管等已成功应用。
G瓶已批量装车使用，并随整车出口。
2006年，高阻燃低发烟SMC通过鉴定。
汽车牵引的摩托车玻璃钢拖车出口欧美。
火车铁轨连接用玻璃钢鱼尾板已投入实用。
高速公路上的玻璃钢制成的防眩板、反光标志已普及。
地铁第3轨保护罩及其支座、电缆支架、紧急逃生平台等已规模化采用。
7.船艇
1986年，80座气垫船开发成功，1998年，研究单位与企业共同研发的33米渔船下水。
2005年~2006年克利伯环球帆船大赛全部10条比赛用帆船由我国企业中标。
2006年，我国首只自扶正高速救助艇试验成功。
该艇全封密，180度倒置两秒内自行扶正，任何姿态下空气连续导入不沉。
太阳鸟游艇公司制造的亚洲第一玻璃钢游览船“名人号〞从洞庭湖畔驶抵XX黄浦江。
这条长36米的双体豪华游览观光船成为2021年XX世博会接待宾客的定型船艇，载员310人。
该艇双体、双机、双舵，3层设计，配置先进，届时将为黄浦江增辉。
该船以玄武岩纤维增强的高速动力体已开发成功。
由XX三江环松公司开发、XX省XX武城县新明玻璃钢制品公司制造的SMC模压玻璃钢摩托艇长5.786米，开我国大型金属模具热压成型复合材料之先河。
2021年，首艘国产太阳能FRP游艇在XX建造。
玄武岩纤维已开场用于制造高速艇﹑扫雷艇。
我国已有能力造出质量非常好的船舶，但在内部设计和内部装饰等方面显得落后。
玻璃钢艇制造采用真空浸渍与后固化技术结合，将玻璃纤维与碳纤维、芳纶纤维混织作为增强材料，乙烯基酯树脂作基体，PVC泡沫、巴沙木、PP蜂窝增加刚度，提高了船艇的品质。
8.波形板、平板
1987年，从美国引进连续板材生产线，迄今仍是技术水平与板材质量水平最正确的。
该线采用玻璃纤维自行切割沉降工艺，较外购毡浸胶工艺本钱低，可生产透光度高的板材。
现我国拥有200条生产线，大多采用毡制作。
我国台商已在内地建厂。
2006年，我国引进美国技术，新建一条材幅宽2.8米的生产线，为全国之最。
我国连续板材生产线不仅出口到开展中国家，而且已出口到美国等兴旺国家。
9.可再生能源方面的应用
1986年，我国风力发电机叶片自行开发的技术水平可以为30千瓦发电机配套的长5.6米叶片，为200千瓦配套的长15米叶片。
2004年，我国自行研发成功1兆瓦〔1000千瓦〕风机用叶片已装机运行。
2006年，自主开发1.2兆瓦风机叶片成功。
2006年上半年，我国两家企业引进德国技术，制造成功1.5兆瓦风机叶片，单片长37.5米、重5.7吨。
我国创造了永磁悬浮风光互补发电系统，风力发电用于照明。
同为开展中国家，印度风能发电机装机容量为我国3倍多。
现在，我国1.5兆瓦风机叶片生产企业与拟上者已逾40家。
产能最大者当推中复连众公司。
2007年，连众生产1.5兆瓦叶片1012片，全部装机功率达50.5万千瓦，2兆瓦叶片也已推出。
玻璃钢研究院开发了适合我国风况的1.5兆瓦~2.0兆瓦风机叶片，叶片长40.25米，较37.5米叶片扫风面积提高15%，发电量提高10%以上〔理论效率提高26%〕。
XX玻璃钢研究院兆瓦级风力发电机复合材料叶片获得全国建材科技进步一等奖。
该院开发了相应的软件与专用树脂体系等多项技术。
XX已被称为风谷，不下3个企业生产风电叶片。
2007年年初，中国建材集团收购德国诺益〔NOI〕公司，在德成立SINOI公司，从事叶片设计、研发、制造、销售，方案年产2兆瓦~2.5兆瓦叶片100套，为欧洲主机商配套。
瑞士Gurit公司在XX建厂，生产预浸料，着眼我国风机叶片市场。
在欧洲某公司提出的在风力机叶片预弯技术知识产权诉讼中，原告欧洲某公司败诉，鉴于此技术并没有产生新的、意想不到的技术效果，不具备创造性，是一项公知的技术常识，从事叶片的技术人员很容易做出类似方案，不符合专利法对创造性的要求，故其专利无效。
市高级人民法院作出终审判决，被告XX玻璃钢研究院胜诉。
我国制造风机叶片已拥有接触成型、预浸料法、拉挤成型、真空灌注成型等多种工艺技术。
真空灌注成型已推广，所用多轴向织物、局部辅料已可自给。
考虑到本钱因素，大多企业仍采用手糊积层工艺制造机舱罩。
玻璃钢研究院已向外转让2兆瓦机舱罩技术。
东华大学指导以真空导流法制造机舱罩，其内外质量堪称上乘。
已有众多企业专门为主机厂配套生产机舱罩，优质的树脂与增强材料、熟练的手工成型技术，使得乡镇企业所生产的机舱罩不乏上品。
2007年，我国新增风力发电340万千瓦。
2021年，年产1.5兆瓦风力机叶片500套生产基地在XX奠基。
截至2021年上半年，我国内地风力机叶片已投入批量生产的公司10家，处于样机阶段的公司11家，处于研制阶段的公司逾10家。
据统计，到2021年年底，我国风力机叶片生产能力5000兆瓦，预计到2021年，将逾9000兆瓦。
沼气发电在XX、XX、XX开展较快，采用有机、无机玻璃钢复合与参加填料，降低了本钱。
我国已开发成功太阳能玻璃钢沼气池〔手工积层〕、SMC模压沼气池，纤维缠绕沼气池。
由于玻璃钢沼气池产气快，产气率高，运输、安装、使用、维护方便，解决农民做饭、照明、洗澡，且废液肥效高，故深受农民欢送。
10.烟气脱硫 我国二氧化硫排量现居全球首位，烟气脱硫是国家环保的战略措施，1996年我国与美国公司合作，制作整套烟气脱硫装置。
玻璃钢件有除雾器、喷淋管、塔壁冲洗管、过滤装置、氧化曝气装置、浆液管道、塔化浆液污水处理装置等。
2006年春，高碑店电厂烟塔合一除硫系统中，烟气管道采用ECR纤维增强乙烯基酯树脂制作的玻璃钢管，直径达7米，以立式缠绕机与卧式缠绕机现场制造，质量甚得好评。
11.热塑性玻璃钢〔FRTP〕
FRTP冲击韧性好，生产是物理过程，无污染，较易回收利用，是FRP开展的一个方向。
1992年，玻璃纤维增强聚丙烯管挤出成型、管件注射成型技术研发成功，产品耐化学腐蚀性优于FRSP。
2003年，我国开发了PP/GF混编的缝编织物，用于压制FRTP滑水板。
长纤维增强热塑性塑料———粒料〔LFT-G〕生产线近两年已增至11条；直接法〔LFT-D〕生产线台商正在XX建立中，为一汽配套。
2006年，我国自主研发的年产5000吨GMT生产线，2007年下半年在XX江阴投入运行。
泰山玻纤公司开发玻纤/热塑性树脂复合纱〔国家863工程〕及其复合材料制品生产工艺已取得突破性进展。
12.材料的循环利用与环境保护玻璃钢废料处理回收技术于1995年研发成功。
该技术将废料机械粉碎作填料，参加树脂，已生产出XX石、连续板材、火车卫生间地面等制品。
既化废为宝，化害为利，又大大降低了产品的本钱。
火车卫生间地面用废料回收法制作较传统方法更能到达质量要求，不失为一个创造。
低苯乙烯挥发量不饱和聚酯树脂也已开发成功，但因价格稍高，未能大面积推广。
众所周知，当前人类社会为三大问题所困扰：
人口膨胀、资源匮乏、环境污染。
作为复合材料工业者必须致力杜绝生产中废气、废液、废渣的产生。
我们必须遵循有关的标准与法规，如：
我国国标?
工业企业卫生设计标准?
〔GBZ1〕规定车间空气中苯乙烯最高允许浓度40毫克/立方米；粉尘污染物浓度小于10毫克/立方米；国标?
大气污染物综合排放标准?
〔GB16297〕具体规定了有机气体排放浓度的要求。
今后我国复合材料行业必须立足自主创新，重点开发环保、可再生能源、建筑、化工防腐、交通〔含陆地车辆、船舶、航空航天〕等领域的产品与市场。
企业要成为科研的主体，真正的产学研值得提倡。
我国是复合材料的故土，勤劳智慧的中国人民用自己创造性的劳动必将使中国的复合材料科技水平和工业水平傲视世界民族之林。
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