高阻隔包装材料[发明专利]

[12]发明专利申请公布说明书

[21]申请号200680042249.2

[51]Int.CI.

B32B 27/10 (2006.01)B32B 15/08 (2006.01)B32B 27/32 (2006.01)B32B 27/36 (2006.01)

[43]公开日2008年11月12日[22]申请日2006.10.12[21]申请号200680042249.2

[30]优先权

[32]2005.11.16 [33]US [31]11/280,912[86]国际申请PCT/US2006/039788 2006.10.12[87]国际公布WO2007/058717 EN 2007.05.24[85]进入国家阶段日期

2008.05.13

[11]公开号CN 101304875A

[74]专利代理机构中国专利代理(香港)有限公司

代理人刘冬 韦欣华

B65D 65/40 (2006.01)

[71]申请人布里斯托尔－迈尔斯斯奎布公司

地址美国新泽西州[72]发明人W·L·卡斯蒂洛 G·N·梅尔卡多

权利要求书 2 页 说明书 10 页 附图 1 页

[54]发明名称

高阻隔包装材料

[57]摘要

本发明涉及一种高阻隔包装材料，其包括至少一个牛皮纸外层、至少一个高阻隔金属化聚对苯二甲酸乙二醇酯中心层和线性低密度聚乙烯内层。该包装材料具有优良的水蒸汽和氧气阻隔性能。

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权 利 要 求 书

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1.一种用于包装产品的高阻隔包装材料，该包装材料包括： a)至少一个牛皮纸外层，

b)所述外层粘结到至少一个高阻隔金属化聚对苯二甲酸乙二醇酯中心层上，

c)所述中心层粘结到至少一个线性低密度聚乙烯内层上，所述内层与所述产品直接接触。

2.权利要求1的包装材料，其中所述高阻隔金属化聚乙烯中心层包括两层金属化聚对苯二甲酸乙二醇酯，以金属表面对着金属表面的方式粘结在一起。

3.权利要求2的包装材料，其中使用聚氨酯胶粘剂将金属表面粘结在一起。

4.权利要求1的包装材料，所述包装材料包括两个牛皮纸外层。 5.权利要求1的包装材料，所述包装材料包括三个牛皮纸外层。 6.权利要求1的包装材料，所述包装材料包括二个高阻隔金属化聚对苯二甲酸乙二醇酯中心层。

7.权利要求1的包装材料，其中该高阻隔金属化聚对苯二甲酸乙二醇酯通过真空金属化方法金属化。

8.权利要求1的包装材料，其中该高阻隔金属化聚对苯二甲酸乙二醇酯的金属层包括铝。

9.权利要求1的包装材料，其中该包装材料用于包装食品、药品、工业品或农产品。

10.权利要求1的包装材料，其中该包装材料形成袋形。 11.权利要求1的包装材料，其中该高阻隔金属化PET层的厚度为约8μ至600μ。

12.权利要求1的包装材料，其中该高阻隔金属化PET层的厚度为约10μ至100μ。

13.权利要求1的包装材料，其中该高阻隔金属化PET层的厚度

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约为12μ。

14.权利要求1的包装材料，其中该LLDPE层的厚度为约20μ至200μ。

15.权利要求1的包装材料，其中该LLDPE层的厚度为约30μ至100μ。

16.权利要求1的包装材料，其中该LLDPE层的厚度为约50μ至70μ。

17.权利要求1的包装材料，其中该牛皮纸的重量为约20克/平方米至100克/平方米。

18.权利要求1的包装材料，其中该牛皮纸的重量约为75克/平方米。

19.基本上如所示和所描述的包装材料。

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说 明 书

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高阻隔包装材料

发明背景 (1)发明领域

本发明涉及一种高阻隔包装材料。 (2)相关技术描述

在某些产品，特别是例如食品这样的产品的包装过程中，非常需要阻止或防止氧气和/或水蒸汽透过包装。尽管氧气或水蒸汽的渗入不一定对产品本身有伤害，但当曝露于这些因素(element)时，产品可能变质或其保存期限受到影响。

为防止这些产品品质变坏，通常使用塑料薄膜进行包装。一种这样的塑料薄膜是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，它是对苯二甲酸和乙二醇的聚酯。可通过对邻苯二甲酸二甲酯与乙二醇缩合，或通过对苯二甲酸与乙二醇或环氧乙烷缩合而得到PET。PET优良的热性能允许其比许多普通的包装薄膜在更宽的温度范围(-70℃至150℃)生产和利用。

在许多情况下，对PET进行金属化以提高其阻隔性能。金属化是在另一个表面上施加金属涂层的方法。可通过许多方法，包括真空金属化、物理蒸镀、喷镀、间接金属化、电镀或喷漆方法金属化PET。最普通的，用一层铝对PET进行真空金属化。在该方法中，在高真空下的室内加热、熔化和蒸发铝。随后蒸气移动通过室，在温度较低的表面，例如PET的表面上冷凝。

金属化PET通常优选于其它金属化塑料，因为它对氧气，其它气体和水蒸汽具有低渗透性。单独的金属化PET网可提供约0.5至约0.8立方厘米/平方米/24小时(在23℃，0％的相对湿度(RH)下)的氧气阻隔性，和约1克/平方米/24小时(在38℃，90％RH下)的水蒸汽阻隔性。金属化PET还表现出良好的耐挠曲龟裂性、抗撕裂性和耐

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化学性。尽管金属化PET是塑料包装中最受欢迎的选择，但它仍有许多缺点。例如，在金属化PET的金属表面上可以发生诸如擦伤或刮伤的表面缺陷。这些表面缺陷通常是气体和湿气渗透的主要通道。 针对这些表面缺陷，出现了高阻隔金属化方法。例如，Bodin等人的英国专利第2,103,999号涉及将两层金属化PET粘结以改进氧气和水蒸汽阻隔性的方法。在该发明的一种实施方案中，Bodin描述了以金属表面对金属表面方式粘结两个金属化PET层。通过将两个金属化表面层压在一起，表面缺陷的发生显著减少。这样的层压结构的性能相对于单层金属化结构显著地改进了。例如高阻隔金属化PET层压材料的水蒸汽阻隔性可为约0.1至约0.13克/平方米/24小时，氧气阻隔性可约为0.6立方厘米/平方米/24小时。

同样地，Kelly的欧洲专利第0,154,248号涉及具有氧气和/或水蒸汽阻隔性的薄膜层压材料。该层压材料包括两层金属化热塑薄膜，通过胶粘剂层将金属表面与金属表面结合。两层薄膜可包括一层聚烯烃和一层聚烯烃、再生纤维素或聚酰胺。在实施方案中，聚烯烃层可为LLDPE。据说该层压材料的阻隔性能明显比组成的金属化薄膜的阻隔性能的总和更好。

Donovan等人的美国专利第5,888,648号涉及利用外主薄膜基底层、中间层和内密封层的多层薄膜。主薄膜基底可为高阻隔金属化PET，中间层可为LLDPE，和密封层可为乙烯-丙烯无规共聚物、乙烯-丙烯-丁烯无规三元共聚物或茂金属塑性体。公认该参考文献开始提供中间层和密封层。

尽管存在高阻隔薄膜，但先有技术没有提供具有优良的氧气和湿气阻隔性、极好的耐挠曲龟裂性、抗撕裂性、耐穿刺性、耐化学性、良好的密封性和高伸长率的高阻隔包装材料。因此，提供利于满足这些需要的包装材料是有用的。 发明概述

因此，简要而言之本发明涉及用以包装产品的新型高阻隔包装材

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料。该包装材料包括至少一个牛皮纸外层，所述外层与至少一个高阻隔金属化PET中心层粘结，且所述中心层粘结到至少一个线性低密度聚乙烯(LLDPE)内层上。在本发明中，内层与产品直接接触。 本发明获得的几个优点，包括优良的氧气和湿气阻隔性、极好的耐挠曲龟裂性、抗撕裂性、耐穿刺性、耐化学性、良好的密封性和高伸长率。生产本发明的包装材料也是经济的。 附图简述

图1为本发明的高阻隔包装材料的放大横截面。

图2为本发明的高阻隔包装材料的放大横截面，其中该包装材料具有两个高阻隔金属化PET中心层。 优选实施方案详述

现详细参照本发明的实施方案，对其一个或更多个实施例进行如下陈述。提供的每一个实施例是为了解释本发明，但这些实施例不是对本发明的限制。事实上，在不偏离本发明的范围或精神的情况下，本发明的许多改进和变化对本领域技术人员将是明显的。例如，作为一个实施方案的部分举例说明或描述的特征，可用于另一个实施方案以获得另外的的实施方案。

这样，本发明意在覆盖所附权利要求及其等同物范围内的这些改进和变化。本发明的其它目的、特征和方面在如下详细的描述中公开或显而易见。本领域的普通技术人员应理解当前的讨论仅仅是对例证性实施方案的描述，而无意限制本发明更广泛的方面。

依照本发明，已发现了用以包装产品的新型高阻隔包装材料。该包装材料包括至少一个牛皮纸外层，所述外层与至少一个高阻隔金属化PET中心层粘结，且所述中心层与至少一个线性低密度聚乙烯(LLDPE)内层粘结。在本发明中，内层与产品直接接触。 在本发明中，术语“高阻隔”是指能够防止其他物质，例如气体、气味、蒸汽、香味进入的任何材料。如此间所使用的，术语“高阻隔”

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是指具有小于约0.6立方厘米/平方米/24小时的氧气透过速率和小于约0.3克/平方米/24小时的水蒸汽透过速率的任何材料。 此间所用术语“外层”是指置于包装材料外部的层。该外层可包括多个层，但对于本发明的目的，所述多个层包括相同的材料。术语“中心层”是指置于外层和内层中间的层。该中心层可包括多个层，但对于本发明的目的，所述多个层包括相同的材料。术语“内层”是指置于包装材料内部的层。该内层可包括多个层，但对于本发明的目的，所述多个层包括相同的材料。

如果本发明的包装材料形成被设计用以装产品的袋形，内层为与产品直接接触的层。此间所用术语“产品”可以包括会受到湿气或气体渗透影响的产品。例如，“产品”可以包括液体、固体或粉末状食品或饮料、药物或营养补充品。在某些实施方案中，“产品”可以包括粉末状奶制品。在某些另外的实施方案中，“产品”可以包括儿童或婴儿制品。

本发明中高阻隔金属化PET和LLDPE的组合相对于先有技术的包装材料提供了许多优点。对比基于箔的结构，已知金属化PET可改进耐挠曲龟裂性，抗撕裂性和耐化学性。LLDPE具有良好的密封性、优良的耐穿刺性、良好的光学和机械性能、高伸长度、优良的冲击强度且非常经济。因此，本发明的层压材料提供了具有这些优点组合的包装材料。

另外，本发明的包装材料具有优良的氧气和蒸汽阻隔性。本发明提供的氧气阻隔性为约0.3至约0.6立方厘米/平方米/24小时(在23℃，0％RH下)。所提供的水蒸汽阻隔性为约0.1至约0.3克/平方米/24小时(在38℃，90％RH下)。这些阻隔特性比如上讨论的一些先有技术所表现出来的特性更好。

本发明利用至少一个牛皮纸外层。在一个实施方案中，包装材料包括两个牛皮纸外层。在另一个实施方案中，本发明包括三个牛皮纸外层。在这些实施方案中，可使用聚醋酸乙烯酯将这些牛皮纸层彼此粘结。

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牛皮纸基本上是由改进的硫酸盐制纸浆方法生产的木质纸浆制成。它是一种比较粗质的纸，部分地因其强度而著称。它可以是水印的、带条纹的、经压延的，并具有对于印刷可接受的表面。其天然的未漂白颜色为棕色，但通过使用半漂白或全漂白硫酸盐纸浆将其生产为较浅的棕色，奶油色和白色。

在本发明中，牛皮纸粘着于高阻隔金属化PET层上。在实施方案中，例如使用热熔性胶粘剂胶斑(glue spot)将牛皮纸粘着于高阻隔金属化PET层上。在本实施方案中可使用本领域已知的任何胶粘剂，并可采用其它粘着方法。在一种实施方案中，胶粘剂可为丙烯酸系共聚物Durabond PC8100CM。此压感胶粘剂得自Revertex FinewatersSdn Bhd。

本发明的包装材料包括至少一个高阻隔金属化PET中心层。该高阻隔金属化PET中心层包括两个金属化PET层，以金属表面对着金属表面粘结在一起。金属表面对着金属表面的粘结保护金属化表面以防擦伤或刮伤，避免可影响薄膜阻隔性能的表面缺陷。高阻隔金属化PET的两个金属层之间的胶粘剂可为本领域任何已知的胶粘剂。在一种实施方案中，可使用具有或不具有溶剂的一种组分或两种组分的胶粘剂。在具体实施方案中，两个金属层之间的胶粘剂可为聚氨酯。 高阻隔金属化PET的金属层可通过本领域已知的任何方法沉淀于PET上。例如金属层可通过真空金属化、物理蒸镀、喷镀、间接金属化、电镀或喷漆沉淀于PET层上。在实施方案中，金属层通过真空金属化沉淀于PET层上。

金属化PET的金属层可包括多种金属，例如铝、银、铬或其组合。在具体实施方案中，本发明的金属层包括铝。

在实施方案中，包装材料包括两个高阻隔金属化PET中心层。两个高阻隔金属化PET中心层的使用提供更为有效的氧气和水蒸汽阻隔性。可使用本领域已知的有效地粘结PET层的任何粘结剂，将两个高阻隔金属化PET中心层粘结一起。在某些实施方案中，使用氨甲酸乙酯胶粘剂粘结两个中心层。

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本发明还使用了LLDPE内层。LLDPE是乙烯和选自C4至C10α烯烃的一种或多种共聚单体的共聚物。该共聚物分子包括具有很少的侧链分枝或交联结构的长链。该分子结构与常规的低或中密度聚乙烯不同，后者比它们各自的配对物(counterpart)更高分枝化。LLDPE通常具有约0.916克/立方厘米至约0.925克/立方厘米的密度。可使用干胶粘剂将LLDPE内层粘结到高阻隔金属化PET层上。在具体实施方案中，干胶粘剂包括两个组分的聚氨酯胶粘剂。

在某些实施方案中，可用任何基于聚乙烯的材料或具有密封性的任何塑料替代LLDPE内层。

本发明包装材料的尺寸可在相当宽的范围内变化。包装材料必须足够薄以用作包装，但还要足够厚，以便对于操作具有足够的机械抗性。在一个实施方案中，PET层的厚度约为4μ至300μ。在另一个实施方案中，PET层的厚度约为10μ至200μ。铝层厚度可约为0.02μ至0.06μ。在另一个实施方案中，铝层厚度可约为0.03μ至0.04μ。两个金属层之间的胶粘剂层可具有约为1μ至约10μ的厚度。在另一个实施方案中，胶粘剂的厚度可约为2μ至4μ。因此，本发明的高阻隔金属化PET层的总厚度可约为8μ至600μ。在具体实施方案中，高阻隔金属化PET层可约10μ至100μ。在本发明的另一个实施方案中，高阻隔金属化PET层的厚度约为12μ。

高阻隔金属化PET的各个PET层不需要具有相等的厚度。同样地，高阻隔金属化PET的金属层不需要具有相同的金属或具有相等的厚度。

本发明的LLDPE层的厚度可约为20μ至200μ。在实施方案中，本发明的LLDPE层可约为30μ至100μ。在本发明的具体实施方案中，LLDPE层可约为50μ至70μ。

本发明中使用的牛皮纸层可具有约20克/平方米至100克/平方米的厚度。在另一个实施方案中，本发明的牛皮纸层的厚度约为50克/平方米至100克/平方米。在另一个实施方案中，本发明所用的牛皮纸层厚约75克/平方米。

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本发明的包装材料可用于包装本领域已知的需要阻隔高湿气和/或氧气的任何产品。在实施方案中，用该材料包装食品、药品、工业品或农产品。可用本发明包装固体、粉末状或液体产品。 现参照附图，图1举例说明了本发明的高阻隔包装材料10的横截面视图。在本发明的此实施方案中，包装材料具有作为材料外层的三个牛皮纸层20、21和22。在本实施方案中，本发明具有单独的高阻隔金属化PET中心层30。高阻隔金属化PET中心层30包括两个金属化PET层31和35，这两个层的金属表面用聚氨酯层34粘结在一起。金属化PET层31和35中的每一个都具有PET层32和37，和铝层33和36。包装材料10的内层50包括LLDPE。

图2举例说明了本发明的高阻隔包装材料100的横截面视图，其中的包装材料具有两个高阻隔金属化PET中心层130和140。高阻隔金属化PET层130包括两个用聚氨酯层134粘结的金属化PET层131和135。同样地，高阻隔金属化PET层140包括两个用聚氨酯层144粘结的金属化PET层141和145。

在图2中，每一个金属化PET层包括PET层和铝层。例如，金属化PET层131包括PET层132和铝层133。金属化PET层135包括PET层137和铝层136。金属化PET层141包括PET层142和铝层143。金属化PET层145包括PET层147和铝层146。包装材料100的内层150为LLDPE。该材料的外层120、121和122为三个牛皮纸层。

如下的实施例描述了本发明的不同实施方案。通过对此间公开的本发明的说明和操作的考虑，此间的权利要求范围内的其它实施方案对本领域技术人员将是明显的。说明书连同实施例仅作为例证考虑，本发明的范围和精神由权利要求指出。在实施例中，如不另外说明，所有百分数都按重量计。 实施例1

本实施例举例说明了本发明的高阻隔包装材料的制备。该实施还

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举例说明了测试条件下高阻隔包装材料的性能。

使用两个组分的聚氨酯胶粘剂将12μ的高阻隔真空金属化PET层粘结到70μ的LLDPE层上。随后使用热熔性胶粘剂胶斑(gluespot)Durabond PC8100CM将三个天然牛皮纸层(75克/平方米)粘结到高阻隔真空金属化PET的相反侧，形成本发明的包装材料。随后将包装材料形成袋形，填充奶粉后密封。袋的尺寸为长865毫米、宽539毫米和底宽164毫米。

测定该袋的氧气阻隔性约为0.6立方厘米/平方米/24小时(在23℃，0％RH下)。测定该袋的水蒸汽阻隔性约为0.3克/平方米/24小时(在38℃，90％RH下)。

利用坠落测试仪(Drop Tester，型号#OSK-02)对该袋进行坠落试验，以确定袋的稳定性和刚度。为该袋装25千克的负载，将其由1.0至1.5米的高度竖直和水平坠落。竖直10次和水平10次落下该袋。没有观察到破裂，所以结果是令人满意的。

对袋的牛皮纸和高阻隔真空金属化PET进行抗张强度试验。通过使用自动绘图(autograph)仪(Shimadazu自动绘图仪或张力测试仪(型号#AGS 100C))完成抗张强度试验。以10毫米/分钟的速度竖直和水平地测试牛皮纸，标距为100毫米，样品宽15毫米。以300毫米/分钟的速度竖直和水平地测试高阻隔真空金属化PET，标距为100毫米，样品宽15毫米。测得牛皮纸的抗张强度在竖直方向上为10.92千克，水平方向上为5.39千克。测得高阻隔真空金属化PET的抗张强度在竖直方向上为4.47千克，水平方向上为5.03千克。这些结果是可接受的。

还对袋进行密封度、防滑性和外观质量测试。使用Shimadazu自动绘图仪或张力测试仪(型号#AGS 100C)，以及上沿条机(over-taping machine)进行密封试验。这些试验测定了密封处理之后材料实际的强度。测得材料具有4.54千克的管强度(tube strength)和2.39千克的上沿条强度(over-taping strength)。

使用滑动试验机(Yasuda Seiki Slip Tester，型号#162)进行防滑

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试验。该试验测定运输过程中的防滑角。测得材料在竖直和水平方向上都具有37°的防滑值。

通过肉眼观察袋的外观，认为其位置、条件、表面以及印刷能力是令人满意的。观察发现印刷图案、着色和性质都是令人满意的。 实施例2

本实施例举例说明了本发明的另一高阻隔包装材料。 使用氨甲酸乙酯将两个12μ的高阻隔金属化PET层互相粘结在一起。另外，使用两个组分的聚氨酯胶粘剂将一个高阻隔金属化PET层粘结到50μ的LLDPE层上。随后使用热熔性胶粘剂胶斑(glue spot)Durabond PC8100CM将三个天然牛皮纸层(75克/平方米)粘结到相对的高阻隔真空金属化PET层上。由此形成本发明的包装材料。随后将包装材料形成袋形，填充奶粉后密封。袋的尺寸为长866毫米、宽540毫米和底宽164毫米。

测定该袋的氧气阻隔性约为0.3立方厘米/平方米/24小时(在23℃，0％RH下)。测定该袋的水蒸汽阻隔性约为0.1克/平方米/24小时(在38℃，90％RH下)。

利用坠落测试仪(Drop Tester OSK-02)对该袋进行坠落试验，确定袋的稳定性和刚度。为该袋装25千克的负载，将其由1.0至1.5米的高度竖直和水平地坠落。竖直10次和水平10次落下该袋。没有观察到破裂，所以结果是令人满意的。

对袋的牛皮纸和高阻隔真空金属化PET进行抗张强度试验。利用自动绘图仪(Shimadazu自动绘图仪或张力测试仪(型号#AGS100C))完成抗张强度试验。以10毫米/分钟的速度竖直和水平地测试牛皮纸，标距为100毫米，样品宽为15毫米。以300毫米/分钟的速度竖直和水平地测试高阻隔真空金属化PET，标距为100毫米，样品宽为15毫米。测得牛皮纸的抗张强度在竖直方向上为10.08千克，水平方向上为4.85千克。测得高阻隔真空金属化PET的抗张强度在竖直方向上为7.68千克，水平方向上为8.92千克。这些结果是可接

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受的。

还对袋进行密封度、防滑性和外观质量测试。使用Shimadazu自动绘图仪或张力测试仪(型号#AGS 100C)，以及上沿条机(over-taping machine)进行密封试验。这些试验测定了密封处理之后材料实际的强度。测得该材料具有6.52千克的管强度(tube strength)和4.90千克的上沿条强度(over-taping strength)。

使用滑动试验机(Yasuda Seiki Slip Tester，型号#162)进行防滑试验。该试验测定运输过程中的防滑角。测得该材料在竖直和水平方向上都具有34°至35°的防滑值。

通过肉眼观察袋的外观，认为其位置、条件、表面以及印刷能力是令人满意的。观察发现印刷图案、着色和性质都是令人满意的。 本说明中引用的所有参考由此通过引用全文地结合到本说明中，这些参考非限制性地包括所有文件、出版物、专利、专利申请、演示文稿、讲义、报告、手稿、手册、书、网络公告、期刊论文、期刊等。此间对这些参考的讨论仅仅意在总结其作者所做出的论断，并非承认任何参考文件构成先有技术。申请者保留质疑所引用的参考文件的准确性和相关性的权利。

尽管已使用特定术语、设备和方法描述了本发明的优选实施方案，但这些描述仅出于举例性说明目的。所有词语是描述性词语，而不是限制性词语。可以理解的是在不偏离本发明精神或范围的情况下，本领域的技术人员可进行如下权利要求中陈述的改变和变化。另外，应该理解的是许多实施方案中的各个方面可以整体地或部分地互相交换。例如，尽管已经举例说明了商业无菌液体营养补剂的制作生产方法，但仍可考虑其它用途。因此，所附权利要求的精神和范围不应限制于对其中所包含的优选方案的描述。

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说 明 书 附 图

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图2

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