針布產(chǎn)品特質(zhì)解析與應(yīng)用
馮喜奎
（原河南第一紡織器材股份有限公司）
文九巴
（河南科技大學(xué)）
0 前言
近年來，隨著梳理技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，出現(xiàn)了一種趨勢，即給梳理機(jī)用針布產(chǎn)品貫注特質(zhì)代碼，如Trützschler某道夫針布的標(biāo)示碼為090 30H 367 RLA，其后三位字母是產(chǎn)品特質(zhì)碼。R、L、A分別表示：香蕉形齒、低肩聯(lián)結(jié)、特殊熱處理。
準(zhǔn)確地解讀這些特質(zhì)代碼所隱含的意義，針布制造者科學(xué)有效地強(qiáng)化和組合產(chǎn)品特質(zhì)，用戶準(zhǔn)確地甄別和解讀、合理選用針布特質(zhì)，是梳理技術(shù)領(lǐng)域的熱點(diǎn)和難點(diǎn)，事關(guān)國產(chǎn)針布產(chǎn)品的制造水平、質(zhì)量水平，同樣也關(guān)系到紡織廠產(chǎn)品質(zhì)量和企業(yè)效益的提升。
1 針布的功能與產(chǎn)品特質(zhì)
1.1 針布的功能
針布的主旨功能是梳理, 在既適用特定條件（纖維、紗支、梳理工藝、梳理機(jī)型等）又盡量少損傷纖維的前提下，各梳理元件之間協(xié)同與配合完成對纖維的梳理。不同工作部位的針布因?yàn)樗鹱饔貌煌?，在完成穿刺、吸納、握持、分梳、均混、釋放、轉(zhuǎn)移和除雜等功效時(shí)，其功能的側(cè)重和強(qiáng)化不同。
1.2 針布的質(zhì)量與特性質(zhì)
保障針布功能的是產(chǎn)品的質(zhì)量,質(zhì)量的綜合表現(xiàn)是“六度三好”：平整度、鋒利度、光潔度、耐磨度、淬火均勻度、抗軋強(qiáng)度，成卷包裝好、接頭好（不顯接頭）、色澤好。
為了突出和強(qiáng)化針布的某些功效，需使其具備特別的品質(zhì),如高產(chǎn)清梳聯(lián)要求錫林針布高耐磨、長壽命；道夫要具備高效轉(zhuǎn)移特性。針布功能的強(qiáng)化和側(cè)重依其用途不同有所區(qū)別，且其功能是由若干項(xiàng)針布的特殊品質(zhì)組合而成的。
2 針布產(chǎn)品特質(zhì)的分類
針布的特質(zhì)可分為以下幾類：齒形及特殊設(shè)計(jì)特性、表面處理特性、材質(zhì)特性、特殊熱處理特性、用途特性。
3 針布特質(zhì)解析及適用
3.1 特殊齒形及特殊設(shè)計(jì)
3.1.1 弧形齒
弧形齒（亦稱香蕉形）如圖1所示?？梢杂行У馗纳拼笄敖轻槻家总垈?、倒齒的弊端，上齒部大前角，提高了轉(zhuǎn)移率，淬硬狀態(tài)不易彎倒,弧形過渡至下部較為直立，加強(qiáng)其抗彎倒能力［1］，其前角α可在32°～45°過渡。該齒形應(yīng)用于大齒深高效轉(zhuǎn)移的道夫、精梳錫林，毛紡工作輥等。
圖1 弧形齒形
3.1.2 鷹嘴齒
齒尖部像鷹嘴一樣，如圖2所示,也稱弧形變角齒尖齒形［2］，頂部的齒背可為錐形或弧形，齒前面可為弧形或折線形，齒尖局部的實(shí)際工作角比下齒部減小10°～30°，該齒形的道夫極易從錫林上接轉(zhuǎn)纖維，接轉(zhuǎn)后握持和凝聚能力極好［3］。
圖2 鷹嘴齒道夫齒形
鷹嘴錫林針布在高端產(chǎn)品中已隱約可見，如圖3所示，其齒尖優(yōu)化設(shè)計(jì)成弧尖狀或鷹嘴狀，增加了齒尖處的可用磨損體積。圖4所示為錫林齒尖部位的優(yōu)化設(shè)計(jì)平面圖，鷹嘴弧尖和直尖相比較，A是二者共有面積，B、C是各自多出的面積，顯然C > B。若圖中三條曲線分別代表針布使用過程中齒尖不同的磨損邊界，則磨損到第一、二、三邊界時(shí)前者的可用磨損面積分別是后者的1.90倍、1.46倍、1.33倍。越靠近齒尖，越是早期磨損，越能體現(xiàn)鷹嘴弧尖齒的耐磨性［1］。
圖3 鷹嘴狀齒尖的錫林
圖4 錫林齒尖優(yōu)化設(shè)計(jì)例
3.1.3 凸紋線齒面
凸紋線齒面（亦稱細(xì)齒、鋸齒紋、“M”加工）如圖5所示，齒部斜面有橫紋。凸紋線擴(kuò)大了與纖維的接觸面積，提高齒面的摩擦因數(shù)。用于道夫針布可加強(qiáng)握持和凝聚纖維能力，提高轉(zhuǎn)移率，偶見用于刺條和工作輥針布。
圖5 凸紋線齒面
3.1.4 增強(qiáng)齒尖
增加齒尖厚度、弧尖齒形、鷹嘴齒形都可強(qiáng)化齒尖，增加齒尖可用磨損體積，提高耐磨性，防止崩尖和彎齒。圖6是增強(qiáng)齒尖一例。
圖6 增強(qiáng)齒尖樣品
3.1.5 自鎖式
基部自鎖如圖7所示，包覆后各圈之間相互嚙合鎖緊，防止松脫。用于工作中受力大且不均衡，易發(fā)生軋傷、斷條、松脫的場合，如非織造布、毛紡、化纖、廢棉、棉紡的開松和刺輥等。
圖7 基部自鎖示意
3.1.6 低肩連結(jié)
降低針布的肩高，以便加大齒深，增加齒隙空間，擴(kuò)大吸納和握持纖維的容量。
低肩連結(jié)用于道夫、刺條、無紡針布和精梳錫林針布等。
3.1.7 深淺齒、高低齒、不等距
針對部分中長化纖梳理時(shí)易纏繞錫林和蓋板，充塞針齒，短絨過多而專門設(shè)計(jì)的特殊齒形。
3.2表面處理
對高端針布恰當(dāng)?shù)乇砻嫣幚硎前l(fā)展趨勢，不同的表面處理可以有效提升產(chǎn)品的觀感,消除色差（不同的氧化狀態(tài)和表膜）［4］，提高產(chǎn)品的光潔度、耐蝕性和耐磨性。
3.2.1 電化學(xué)拋光
電化學(xué)拋光也稱電解拋光，是被拋工件黏膜作用下的陽極溶解，表面凸起處的溶解會(huì)更加充分，可去除毛刺和熱處理氧化皮，提高光潔度。特殊的電解拋光液可產(chǎn)生表面致密膜，增加光亮度和抗腐蝕性，并且色澤一致，光澤持久［5、6］。
特點(diǎn)：表面清潔光滑，對針齒棱角、棱尖有溶解、圓鈍作用，鋒利度下降。
適用：對光滑度、清潔度要求高的無紡和羅拉梳理機(jī)針布，轉(zhuǎn)杯紡分梳輥針布，棉紡中除高齒密錫林之外的其他針布，起絨針布等。
3.2.2 噴砂處理
利用磨料對金屬表面的沖擊和切削作用，去除毛刺和氧化皮，使表面清理質(zhì)量達(dá)到 Sa3 級（無陰影、疵點(diǎn)、銹蝕）。宏觀效果為光飾加工，消除方向性痕紋，產(chǎn)生亞光或漫反射的表面效果，微觀上噴砂時(shí)形成微坑（谷峰）。不同的噴砂磨料和噴砂方式（干式或濕式）,可獲得不同的亮度、亞光細(xì)度和色澤深度［5］。
特點(diǎn)：有光飾效果（亞光或漫反射），去除毛刺及氧化皮（沖切面易殘留氧化皮）；對針齒棱角、棱尖有圓鈍作用，使鋒利度下降；表層易銹蝕。
適用：清潔度要求高、光滑度要求較高的無紡和羅拉梳理機(jī)針布，轉(zhuǎn)杯紡分梳輥針布，棉紡中除高齒密錫林之外的其他針布，起絨針布等。
3.2.3 化學(xué)鍍
化學(xué)鍍（Chemical Plating），也稱無電鍍（Electroless plating）、自催化鍍（Autocatalytic plating ），是一種不需要電源，靠氧化還原的強(qiáng)還原劑在含有金屬離子的溶液中，將金屬離子還原成金屬而沉積在活化的材料表面形成致密鍍層的方法［5，6，7］。可鍍鎳、銅、鈷、鎳-磷、鎳-磷-硼等。
化學(xué)鍍Ni-P特點(diǎn)：高硬度、高耐蝕、耐磨性好、表面清潔光亮。
缺陷：工藝時(shí)間長，在線浸鍍有困難，鍍前清洗時(shí)對針齒棱角、棱尖有溶解作用，使鋒利度下降，成本較高。
適用：較大規(guī)格，耐磨、耐蝕及清潔度要求較高的金屬針布。
3.2.4 化學(xué)拋光
化學(xué)拋光是靠化學(xué)溶劑對針布表面溶解，去除氧化皮和加工痕跡，浸蝕整平表面的一種工藝方法。其效果不如電解拋光。
缺陷：溶解針齒棱角、棱尖，溶液的調(diào)整和再生有困難，對環(huán)境有污染。
適用：較大規(guī)格，耐磨、耐蝕及清潔度有一定要求的品種。
3.2.5 電鍍
電鍍是利用電化學(xué)方法在金屬表面獲得金屬電沉積層，是傳統(tǒng)而成熟的表面涂層工藝。可生成光滑硬鍍層，顯著提高針布耐磨性、耐蝕性和觀感。
缺陷：廢液嚴(yán)重污染環(huán)境，成本高。
適用：個(gè)別對觀感、耐蝕性和耐磨性有高要求的較大規(guī)格金屬針布。
3.2.6 刷光處理
刷光是用金屬絲制成的刷輪處理針布表面的工藝方法。刷光輪彈性金屬絲的端面和側(cè)鋒具有很好的切刮能力，可除去毛刺、氧化皮和污垢。當(dāng)選用動(dòng)物毛或纖維刷輪時(shí)具有拋光效果。刷光可有效地消除針布使用初期的掛花和繞花現(xiàn)象。
特點(diǎn)：效率低，針布生產(chǎn)線上刷不及，去毛刺為主，去氧化皮不勻，須防銹處理；
適用：活動(dòng)蓋板針布和對光潔度有較高要求的較大規(guī)格金屬針布等。
3.2.7 磨齒處理
用砂帶或砂輪磨礪針布的針齒。主要應(yīng)用于活動(dòng)蓋板針布，少量用于對平整度（直線度）有較高要求的金屬針布。
3.2.8 機(jī)械拋光
采用機(jī)械方式（轉(zhuǎn)動(dòng)輪、轉(zhuǎn)動(dòng)帶、振動(dòng)等）對針布表面拋光。效率低，拋光不易均勻（輪式及帶式），拋后尚需防銹處理。在較大規(guī)格針布偶見應(yīng)用；振動(dòng)式機(jī)械拋光可用于短節(jié)狀金屬針布。
3.2.9 超聲波清洗及超聲波拋光
利用超聲波的空化、直進(jìn)流和加速度作用清除針布表面的油污、附銹、積炭、氧化皮等，獲得清潔表面。超聲波磨液拋光不但清除表面臟物，而且可以拋出光潔的金屬表面［5］。
特點(diǎn)：與其他表面處理工藝方法結(jié)合，可提高效率、改善效果。
適用：對清潔度有較高要求的較大規(guī)格針布，與其他表面處理工藝結(jié)合應(yīng)用更好。
3.2.10 鍍膜鋼絲
鍍膜鋼絲用于彈性針布，有防銹作用，提高耐蝕性；用于金屬針布時(shí),鋼絲膜的成份有助于強(qiáng)化成品熱處理后的表膜,提高耐蝕性、耐磨性和光潔度。
3.3 材料
3.3.1 合金鋼
采用高碳低合金鋼,可提高針布耐蝕性和耐磨性。因?yàn)獒槻脊ぷ鳝h(huán)境有足夠的溫濕度，碳鋼針布表面會(huì)生成強(qiáng)度不高的極薄氧化膜,此膜不斷地生成與破損剝落,即是針布磨損的主因。合金鋼淬火后不但生成彌散分布未溶合金碳化物的極細(xì)隱晶馬氏體，而且表面會(huì)生成抗蝕、抗氧化的高強(qiáng)度表膜，有效提高針布的耐蝕和耐磨性能［8］。
合金元素一般為Mn、Cr、V、Nb、W、等［9、10］，合金元素總含量一般為0.7%～3%。
合金鋼使針布成本上升，一般用于需要耐蝕和耐磨的高端針布，此類材質(zhì)的錫林針布梳理壽命將達(dá)600 t～800 t 纖維。
3.3.2 耐磨合金鋼
耐磨合金鋼提高了鋼中合金的比例并優(yōu)化元素配比，合金元素一般為Cr、Ni、V、Nb、W、Ti及Mn等，合金元素總含量一般為3%～6%（接近中合金鋼），形成高碳耐磨合金鋼，可進(jìn)一步提高針布的耐蝕和耐磨性能。圖8是此材質(zhì)的一例（基部與眾不同的合金碳化物形狀和密度）。采用此材質(zhì)的高速、高產(chǎn)、高密度錫林針布梳理壽命將達(dá)800 t～1000 t 纖維。
圖8 高耐磨合金鋼針布基部組織
3.4 特殊熱處理
采用特別的加熱方法、淬火介質(zhì)、冷卻方法，以獲得高淬深、高硬度、特殊金相組織、特殊表膜等。適用于對淬深、淬硬、金相組織、表面狀態(tài)等有特殊要求的高端產(chǎn)品。圖9是某進(jìn)口20針布淬深浸蝕，幾乎全齒深淬硬，標(biāo)準(zhǔn)測點(diǎn)3達(dá)320HV。
圖9 高淬深組織形貌
3.5 特殊用途
纖維的種類不斷增加，某些纖維表現(xiàn)出獨(dú)有的特性，如超細(xì)旦纖維、蛋白纖維、功能纖維等，它們要求針布具有相應(yīng)的特性,以滿足各自的梳理要求。
梳理工藝不同（棉、毛、麻、絹、非織造布等），梳理機(jī)不同（活動(dòng)蓋板梳理機(jī)、羅拉梳理機(jī)、專用梳理機(jī)等），要求針布具有相應(yīng)的特性，以適應(yīng)不同工藝及設(shè)備。
4 針布特質(zhì)的應(yīng)用及組合
4.1 特質(zhì)應(yīng)用及組合的思考
4.1.1 特質(zhì)的成本與價(jià)值
多數(shù)產(chǎn)品特質(zhì)的生成會(huì)增加成本，當(dāng)產(chǎn)品的增值遠(yuǎn)大于新增成本時(shí)，才具有特質(zhì)的價(jià)值和意義。
4.1.2 特質(zhì)的負(fù)面效果
多數(shù)表面處理方法不能在線完成，再次專線處理易損傷針布。過度拋光，單純地對針布表面著色處理，會(huì)損耗用于抵抗磨損保障壽命的寶貴齒體，對密而薄的金屬針布不利，會(huì)縮短針布壽命［11］。過渡光滑對某些針布不利［12］。
電化學(xué)拋光、化學(xué)鍍、化學(xué)拋光、電鍍等液浸類表面處理對針齒棱線、棱尖有溶解作用，鋒利度將下降；電鍍和化學(xué)鍍污染環(huán)境；噴砂對針齒棱線、棱尖有圓鈍作用,鋒利度下降，表層不耐蝕；輪式或帶式機(jī)械拋光不均勻，拋后尚需防銹處理。
特殊材質(zhì)（合金鋼及耐磨合金鋼）使成本大幅上升，僅適用于高端產(chǎn)品。特別熱處理的特深淬火（齒深的90%～100%），標(biāo)準(zhǔn)測點(diǎn)3（齒根）的組織和硬度變化大，易失控而過硬，特別是寬比（齒根寬/基部寬）較大時(shí)。
4.1.3 特質(zhì)的配置與組合
用戶往往會(huì)關(guān)注和期待產(chǎn)品的某項(xiàng)（些）產(chǎn)品特質(zhì)，對這些產(chǎn)品特性起關(guān)鍵作用的是產(chǎn)品的主導(dǎo)特性，而對產(chǎn)品性能有改善和補(bǔ)充作用的特質(zhì)則為輔助特性。
綜合考慮具體產(chǎn)品的特點(diǎn)、用途、品位和用戶需求，以主導(dǎo)特質(zhì)突出和強(qiáng)化產(chǎn)品的關(guān)鍵特性，規(guī)避特質(zhì)負(fù)面效果，經(jīng)科學(xué)評析后確認(rèn)輔助特質(zhì)，以提升和完善產(chǎn)品的另一些特性，即形成了若干項(xiàng)針布特殊品質(zhì)的配置與組合。
4.1.4 特質(zhì)的制造工藝
特質(zhì)的形成要符合制造工藝原則，較易于穩(wěn)定、可靠地在生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)。
4.1.5 產(chǎn)品及其特質(zhì)的優(yōu)化設(shè)計(jì)
針布優(yōu)異性能首先是在設(shè)計(jì)時(shí)建立的，其幾何參數(shù)及質(zhì)量參數(shù)的確立和梳理技術(shù)與裝備的進(jìn)步和發(fā)展緊密相關(guān)，特質(zhì)是將其關(guān)鍵性能進(jìn)行突顯和強(qiáng)化，技術(shù)方案則是實(shí)現(xiàn)特質(zhì)的具體方法、手段和工藝措施。
將針布的幾何外形(齒形、截面等)設(shè)計(jì)、內(nèi)在質(zhì)量指標(biāo)設(shè)計(jì)、特質(zhì)及其組合確認(rèn)、技術(shù)工藝方案設(shè)計(jì)進(jìn)行系統(tǒng)而科學(xué)的優(yōu)化，是形成其優(yōu)異品質(zhì)的基礎(chǔ)和前提。
4.2 國外針布公司特質(zhì)應(yīng)用
4.2.1 特殊齒形及特殊設(shè)計(jì)類
國外主要針布品牌此類特質(zhì)應(yīng)用詳見表1。
4.2.2 表面處理類
國外主要品牌針布此類特質(zhì)應(yīng)用詳見表2。
表2 國外主要品牌針布表面處理應(yīng)用
4.2.3 特殊材質(zhì)類
Graf：G4（Cutty-Sharp）合金鋼用于錫林、刺輥、固定蓋板、分梳輥；G6用于錫林；G2用于道夫，SICO用于固定蓋板；BICO用于刺輥。
Hollingsworth：H特質(zhì)（Mastersteel-特殊鋼）主要用于錫林。
Trützschler： NovoStar高耐磨合金鋼材質(zhì)，用于梳理壽命達(dá)1000t的高端產(chǎn)品。
Bekaert-ECC：Ultra（U）超細(xì)晶粒合金鋼，用于壽命達(dá)1200t，70 kg/h以上的錫林、刺條；Duratech（D）長壽命（達(dá)800t）合金鋼，用于錫林、刺輥、固定蓋板；GrV、WV、GrSiV合金鋼用于較高端針布。
KANAI： Tenamal材質(zhì),形成細(xì)而硬的合金碳化物（3000HV），用于高產(chǎn)梳理時(shí)（40Kg/h以上）的錫林和自鎖刺條。
4.2.4 特殊熱處理類
國外針布公司在熱處理加熱方法、冷卻介質(zhì)、淬火前后處理方面形成特質(zhì)如下。
Trützschler：Z特質(zhì)（特殊熱處理），用于表面無鱗片的清潔針布。
Hollingsworth：A特質(zhì)（特別加熱處理）用在道夫、剝棉、集棉輥等針布。
KANAI：Junimat（高淬深）針布用于錫林、道夫、刺條，另有激光淬火硬度達(dá)950HV以上。
4.2.5 特殊用途類
針對特種纖維、特殊梳理機(jī)及特殊工藝各公司都以合適的方式注明產(chǎn)品特質(zhì)（略）。
4.3 特質(zhì)的組合應(yīng)用參考方案
4.3.1 高產(chǎn)、高耐磨錫林
高產(chǎn)、高耐磨（長壽命）、高齒密的錫林針布要慎用表面處理，可在以下特質(zhì)中遴選、組合應(yīng)用。
材料特質(zhì)為合金鋼及高耐磨合金鋼；特殊齒尖設(shè)計(jì)為弧尖形、弧頂形、鷹嘴形、折尖形等；較大的齒尖角；加厚齒尖；特殊熱處理:高淬深、高硬度、特殊金相組織、特殊表膜；表面處理：生成光潔表面、耐磨表膜、不溶解和圓鈍針齒棱線、棱尖。
4.3.2 大規(guī)格高耐磨針布
對于較大規(guī)格的錫林（如毛紡、無紡、化纖）、工作輥、分梳輥、固定蓋板、刺輥等高端針布可遴選以下特質(zhì)相組合。
特殊齒形設(shè)計(jì)：弧頂、折尖、鷹嘴、平頂?shù)三X形；材料特質(zhì)：高耐磨碳鋼、專用合金鋼；加厚齒尖；特殊熱處理；涂層：化學(xué)鍍、鍍鉻、鍍合金等；恰當(dāng)?shù)谋砻嫣幚怼?/span>
4.3.3 高效轉(zhuǎn)移道夫
高速、高產(chǎn)梳棉機(jī)的道夫針布必須具備高效轉(zhuǎn)移特性，可遴選以下特質(zhì)相組合：
弧形齒、鷹嘴齒、凸紋線齒面、低肩大齒深、雙折線齒形（組合齒形）、恰當(dāng)?shù)谋砻嫣幚怼?/span>
4.3.4 高清潔針布
（1）超聲波清洗與電化學(xué)拋光組合：用于純凈色纖維、超細(xì)易纏繞纖維的梳理。
（2）刷光與噴砂（或某種暗色處理）組合：用于轉(zhuǎn)杯紡分梳輥等。
（3）刷光處理：刺輥、工作輥、分梳輥、轉(zhuǎn)移輥、道夫、固定蓋板等較大規(guī)格針布。
（4）噴砂處理：用于道夫、化纖羅拉梳理機(jī)針布、起絨針布等。
（5）機(jī)械拋光：用于較大規(guī)格及短節(jié)狀（精梳錫林、后固定蓋板）針布。
4.3.5 高清潔、高耐磨特質(zhì)-鍍層處理
將電解拋光、超聲波清洗和化學(xué)鍍（或電鍍）相組合。應(yīng)用于高檔、高清潔、高耐磨金屬針布，如純凈色纖維梳理、高檔固定蓋板、高檔精梳錫林、轉(zhuǎn)杯紡分梳輥等。
4.3.6 防散條、抗軋傷
大梳理力、有沖擊負(fù)荷的開松、刺輥、預(yù)分梳、胸錫林等可遴選以下特質(zhì)相組合：
基部自鎖、齒部加厚、尖劈形齒截面、低肩連結(jié)。
4.3.7 高清潔、高光潔活動(dòng)蓋板
針對超細(xì)、靜電高、易繞花、純凈色纖維的活動(dòng)蓋板可遴選以下特質(zhì)相組合：
精細(xì)磨針處理、刷光處理、鋼絲鍍膜（清潔、光滑膜）處理。
4.3.8 高耐磨活動(dòng)蓋板
針對高產(chǎn)高速梳棉、腐蝕性纖維、高雜質(zhì)纖維的蓋板針布，可遴選以下特質(zhì)相組合：
高耐磨合金材質(zhì)鋼絲、涂層（鍍鎳、鉻鎳等）、特別熱處理。
5 結(jié)束語
（1）針布的特質(zhì)配置與組合要權(quán)衡并掌控其必要性、實(shí)用性、科學(xué)性、可行性及互容性。
（2）針布及其加工有特殊性，形成產(chǎn)品特質(zhì)的工藝方法和技術(shù)手段有待創(chuàng)新和完善。
（3）有區(qū)別的分類強(qiáng)化針布產(chǎn)品特質(zhì)，可使產(chǎn)品檔次錯(cuò)落有致，品位清晰易見，形成合理的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。
（4）科學(xué)、合理地強(qiáng)化針布產(chǎn)品特質(zhì)，有利于制造者與客戶的溝通與互動(dòng)，便于客戶對產(chǎn)品的甄別和有效利用，能有效地助推梳理器材和紡織行業(yè)的產(chǎn)品升級與技術(shù)進(jìn)步。
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