圆形沉井在顶力作用下的内力分析

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圆形工作井(沉井)结构计算

圆形工作井(沉井)结构计算

圆形工作井(沉井)结构计算
本次计算结构简图如下:
15940
下沉计算
工作井采用排水下沉
地下水位埋深3.90m(根据地勘成果)。

根据地勘资料,素填土、淤泥、粉质粘土及砂质粘性土侧摩阻力系数f分别取20kPa 10kPa 25kPa 和25kPa。

多层土单位摩阻力标准值f k按各层土单位摩阻力标准值取加权平均值f ka,计算式如下:
n
20*6.03 10*2.5 25
*「3 25*「17 l8.85KPa (6.03+2.5+1.3+1.17 ) 沉井井壁自重 G=212.09X 25=5302 KN
当井外壁为阶梯形时,沉井与土间的总摩阻力 T 按下图计算:
相应公式及计算结果为:
3889KN
沉井排水下沉系数
抗浮验算
沉井井壁自重:
沉井底板自重: k st ^w, 530^^ T 3889 1.363 1.05
经计算,沉井下沉系数大于 1.05, 下沉系数满足规范要求。

g

I.
r
r
1 卜
r
—IB T (f ka h 0.7 f ka H 5m h
(18.85 2.5 0.7 18.85
11 5 1
0.7f ka 2 1 2.5 — 0.7 18.85 5) 3.142 9.8 2 5m )n d G 1=5302.25KN G 2=3.142 X 42X 0.6 X
25=754.08KN f ki h si。

浅谈沉井在基坑支护的应用及配筋计算

浅谈沉井在基坑支护的应用及配筋计算

浅谈沉井在基坑支护的应用及配筋计算摘要:随着近几年我国工程的增多,以沉井作为基坑支护得到了越来越多的应用。

其施工时所需机具不多,施工工艺也不复杂。

但实际施工中沉井的配筋往往是经验配筋,配筋量较大造成了一定程度的浪费,本文以某特大桥73#墩承台施工为实例讲述沉井护壁时沉井尺寸的选定及配筋验算。

关键词:沉井基坑支护应用配筋计算Abstract: with the increasing of the project in China in recent years, in order to open caisson as foundation pit supporting get more and more applications. When not needed for the construction machinery, construction technology is less complex. But the actual construction of open caisson reinforcement is often experience reinforcement, large quantities reinforcement caused a degree of waste, taking a big bridge 73 # pier pile caps is about protecting wall of open caisson construction for example when the size of open caisson selected checking and reinforcement.Keywords: open caisson foundation pit supporting application reinforcement calculation沉井是建造在墩址所在地面上或筑岛面上的井筒状结构物。

[辽宁]铁路深基坑圆形沉井结构计算书

[辽宁]铁路深基坑圆形沉井结构计算书

圆形地下连续墙计算书1 工程概述xx 铁路xx 特大桥100#-109#墩位于主河槽中,主墩承台为二层,一层平面尺寸为11.3×7.3米,高度为2.5米,二层平面尺寸为9×5,高度为1米,主墩桩基为10根Φ1.25米钻孔桩。

承台底标高为-4.44m 、-4.94m 、-5.44m ,按筑岛顶标高为4.0m 考虑,开挖深度在8.64m —9.64m 之间,以上10个承台开挖深度大,采用混凝土沉井为围护结构的方式施工。

承台、墩身具体布置如下:50001040037001500150020001500100-103、109号墩平面图140028001000100030001000700010400370035011501800500240050018001400280010001000250025001000104-105、108号墩平面图76001040037005509501800800240080018001400280010001000280028001000106-107号墩平面图各墩具体参数表墩 号 承台尺寸 承台底 标高(m ) 承台顶 标高(m ) 筑岛顶 标高(m ) 开挖深度(m ) 沉井高度(m ) 100 一层:11.3*7.3*2.5二层:9*5*1 -4.44 -0.94 4.2 8.64 10.5 101 一层:11.3*7.3*2.5二层:9*5*1 -4.44 -0.94 4.2 8.64 10.5 102 一层:11.3*7.3*2.5二层:9*5*1 -4.94 -1.44 4.2 9.14 11.0 103 一层:11.3*7.3*2.5二层:9*5*1 -4.94 -1.44 4.2 9.14 11.0 104 一层:11.3*7.3*2.5二层:9*5*1 -5.44 -1.94 4.2 9.64 11.5 105 一层:11.3*7.3*2.5二层:9*5*1 -5.44 -1.94 4.2 9.64 11.5 106 一层:11.3*7.3*2.5二层:9*5*1 -5.44 -1.94 4.2 9.64 11.5 107 一层:11.3*7.3*2.5二层:9*5*1 -5.44 -1.94 4.2 9.64 11.5 108 一层:11.3*7.3*2.5二层:9*5*1 -5.44 -1.94 4.2 9.64 11.5 109一层:11.3*7.3*2.5二层:9*5*1-5.44-1.944.29.6411.52 基坑土特性及取值本计算中土层参数根据设计图提供的土层资料,按经验取值如下:各层土特性取值表本工程土压力计算对于粘性土采用水土合算法,对于砂性土采用水土分算法,基坑外考虑有长臂挖掘机作用(参考机型:ZE230LC),荷载按条形荷载考虑,取值为挖掘机接地比压40Kpa。

圆形沉井结构计算sap2000

圆形沉井结构计算sap2000

圆形沉井结构计算sap2000圆形沉井结构是一种常见的工程结构形式,广泛应用于水利、交通、城市建设等领域。

它的主要特点是结构形式简单、承载力强、抗震性能好等。

在圆形沉井结构的计算设计中,SAP2000是一种常用的工程分析和设计软件。

本文将介绍如何使用SAP2000进行圆形沉井结构的计算。

首先,我们需要确定沉井的几何尺寸和材料特性。

圆形沉井通常由圆筒部分和底板组成。

沉井的直径和高度是计算的关键参数。

此外,还需要确定沉井的材料特性,如混凝土强度等。

在进行计算前,需要创建SAP2000模型。

根据实际情况,我们可以在SAP2000中选择适当的模板模型,如“框架模型”、“平板模型”等。

在模型中,我们需要添加沉井的节点和杆件。

节点用于表示沉井的连接点,杆件用于表示沉井的圆筒部分和底板。

接下来,我们需要给沉井的节点和杆件设置相应的属性。

对于节点,我们需要设置其坐标位置和边界条件。

对于杆件,我们需要设置其截面属性和材料属性。

在设置材料属性时,需要根据实际情况输入混凝土的强度参数。

完成节点和杆件的设置后,我们需要对沉井进行加载。

根据实际情况,我们可以给沉井施加静载荷或动载荷。

静载荷可以通过施加节点荷载的方式实现,动载荷可以通过施加动力分析的方式实现。

在施加节点荷载时,需要根据实际情况设置荷载的大小和作用位置。

完成加载设置后,我们可以进行沉井结构的分析和设计。

在SAP2000中,可以选择不同的分析方法,如静力分析、模态分析、谱响应分析等。

在进行分析时,需要选择适当的分析方法和设置相应的参数。

分析结果将会得到沉井结构的内力、位移、应变等信息。

根据分析结果,我们可以进行沉井结构的设计。

在设计过程中,需要根据沉井的强度要求和规范要求,对结构进行合理的尺寸和材料选择。

通过SAP2000提供的设计功能,可以进行结构的验证和优化,以满足强度和稳定性的要求。

最后,我们需要对设计结果进行复核和总结。

对于圆形沉井结构的计算设计,需要考虑多种因素,如强度、稳定性、耐久性、抗震性等。

浅谈沉井下沉常见问题的原因和处理办法

浅谈沉井下沉常见问题的原因和处理办法

浅谈沉井下沉常见问题的原因和处理办法摘要:沉井,是一种在地面上制作、通过取除井内土体的方法使之沉到地下某一深度的井体结构。

利用沉井作为挡土的支护结构,可以建造各种类型或各种用途的地下工程构筑物。

本文将对沉井施工过程中常见的问题(如沉井下沉倾斜、沉井下沉过快、沉井下沉过慢、沉井内流砂等)展开原因分析,并提出处理办法。

关键词:沉井介绍、不排水下沉、下沉常见问题、解决办法0引言沉井作为建造地下工程构筑物或深基础的一种方法,与大开挖方法相比,具有施工场地面积小,节省开挖支护费用,节省降水排水费用等明显优点,地下构筑物或深基础深度越大,沉井的优点越为突出。

且当新建构筑物附近存在已有建筑物,开挖施工可能对已有建筑产生不利影响时,或者江心和岸边的井式构筑物排水施工有困难时,采用沉井都是最佳选择。

因此,沉井这一由古老的掘井作业发展而来的技术,由于其在建造地下构筑物或深基础工程中显示的优越性,随着施工技术以及施工机具的不断发展而获得越来越广泛的应用。

1 沉井介绍沉井基础是以沉井法施工的地下结构物和深基础的一种型式。

是先在地表制作成一个井筒状的结构物(沉井),然后在井壁的围护下通过从井内不断挖土,使沉井在自重作用下逐渐下沉,达到预定设计标高后,再进行封底,构筑内部结构。

广泛应用于桥梁、烟囱、水塔的基础;水泵房、地下油库、水池竖井等深井构筑物和盾构或顶管的工作井。

沉井按用途分类可分为构筑物类、基础类和基坑支护类;按材料分类可分为混凝土沉井、钢筋混凝土沉井和钢沉井;按平面形状分类可分为圆形沉井、矩形沉井、尖端沉井和多格沉井;按场地分类可分为陆地沉井、筑岛沉井和浮运沉井。

2沉井组成沉井主要有刃角、井壁、内隔墙、取土井、凹槽、封底、顶板等组成。

(1)井壁:沉井的外壁,是沉井的主要部分,它应有足够的强度,以便承受沉井下沉过程中及使用时作用的荷载;同时还要求有足够的重量,使沉井在自重作用下能顺利下沉.(2)刃脚:井壁下端一般都做成刀刃状的“刃脚”,其功用是减少下沉阻力。

沉井设计详解、验算详解

沉井设计详解、验算详解

第四节 水、土压力标准值计算
1.水压力 Fw=γwzw 2. 土压力 Fep,k=Kaγsz-2c √Ka Ka=tg2(45°-φ/2) φ—土的内摩擦角,取固结快剪峰值强度指标
3.水、土压力合算与分算 合算、分算尚属学术界存在争议的问题,各地有各自的工 程经验。 工程界较为能接受的算法如下: 无粘性土,水土分算 粘性土,水土合算,不固结不排水抗剪强度指标;水土分 算,固结不排水抗剪强度指标。
第一节 概述
一.定义 把不同截面形状的井筒或箱体,按边排土边 下沉的方式使其沉入地下,即沉井或沉箱。
也有人把沉井称为开口沉箱,把沉箱称为闭口沉井。 二.沉井的特点 1.施工场地占地面积小、出土量少、成本低、 可靠性好; 2.适用土质范围广,淤泥土、砂土、粘土、砾 砂等均可施工; 3.施工深度大,最大深度可达100m; 4.施工给周围地层中造成的位移小,对临近建 筑物的影响小。 三.用途 适用于地下构筑物及深基础,如地下泵房、地 下沉淀池、地下车库、地下料坑等。
第五节 沉井的下沉计算
1.井壁与土的摩阻力计算 1)单位面积摩阻力选用 我们在岩土工程勘察技术委托时,若可能存在沉井, 通常要求勘察单位提供各土层的单位面积摩阻力。 若报告中未提出,则参见沉井结构设计规程取值。
在取值时,粘性土根据液性指数IL的高、低取其下、 上限;砂、石土根据其标准贯入锤击数N或重型动力触 探锤击数N63.5的高、低取其上、下限。 2)摩阻力沿井壁外侧的分布
2.下沉系数的计算 kst=(Gk-Ffw,k)/Ffk Gk—沉井自重标准值 Ffw,k—下沉过程中水的浮托力标准值 Ffk—井壁总摩阻力标准值 要求下沉系数kst≥1.05 上海地基规范中,下沉系数1.05~1.25,位于淤泥质土 层中取小值,其他土层中取大值。 天津地基规范中,下沉系数1.05~1.15,位于软弱土层 中1.05,其他土层中1.15。 浙江地基规范中,下沉系数1.05~1.25,位于淤泥质土 层中取小值,土质条件较好时取大值。 其他地区参考上述取值,土质条件差(淤泥、淤泥质 土)时1.05,其他1.25。

圆形沉井计算表格(两次下沉)

圆形沉井计算表格(两次下沉)

1.工程概况地质资料如下图所示,沉井内径D1=12.5米,沉井结构高度H=15.1米,沉井起沉标高低于地面500mm。

抗浮计算时,考虑施工时降水,地下水位于起沉标高下500mm;强度计算时,考虑施工过程中设备已进场,降水可能中止时出现的最高地下水位,即地下水位于原地面下500mm。

施工采用排水法,三次浇注两次下沉。

考虑地面堆载q m=10kPa。

上部第一层土考虑换填砂层。

企口宽度c=0.3m第一类截面壁厚d=0.65m井壁自重:(标准值)底板底以上G1k=2×(h1×d+h2×t+h3×c)×(b1+L2)×γ1=2354.70KN刃脚G2k=2×[(h7+h5+h6)×b+a×(h5+h6)+h4×a]×(b1+L2)×γ1=2749.50KN井壁自重G ok=G1K+G2K=5104.20KN底板自重G dk=(L1+2b)×(b1+2b)×γ1=5231.25KN封底混凝土自重G fk= 0.25×[L2-2×(a+b)]×[b2-2×(a+b)]×(h7+h6/2)×23=2382.05KN井壁上土重G tk=h1×(t-D)×(L2+b1)=-15.51KN抗浮验算K f= (G0k+G dk+G fk+G tk)/[γs×L2×b2×(H2-h8-h6/2)/4]= 1.89≥ 1.00满足《规范》抗浮要求三、下沉计算摩阻力计算(标准值)单位面积摩阻力f ka= (h1×f k1+h2×f k2+h3×f k3+h4×f k4+h5×f k5+h6×f k6)/(h1+h2+h3+h4+h5+h6)=16.25KPa总摩阻力F fk= (L2+b2)×(H2-h1+H1-2.5)×f ka=4706.77KN排水下沉系数K st= G0k/F fk= 1.08> 1.05满足《规程》下沉要求地基土极限承载力R j=160Kpa排水下沉稳定系数K st,s= G0k/{F fk+0.25×[L2×b2-(L2-2(a+b))×(b2-2(a+b))]×R j}=0.880=0.8~0.9满足《规程》下沉稳定要求29.05m0.75m 2m 刃脚h 6传来的荷载P A1=k 2×((c 1-c 2)×γ1+(c 2-c 3)×γ2)×λ1+k 4×(c 2-c 3)×γs +k 3×q m ×λ1=244.58kN/m 2P A2=k 2×((c 1-c 2)×γ1+(c 2-c 4)×γ2)×λ1+k 4×(c 2-c 4)×γs +k 3×q m ×λ1=255.91kN/m2P B1=k 2×((c 1-c 2)×γ1+(c 2-c 3)×γ2)×λ2+k 4×(c 2-c 3)×γs +k 3×q m ×λ2=284.92kN/m 2P B2=k 2×((c 1-c 2)×γ1+(c 2-c 4)×γ2)×λ2+k 4×(c 2-c 4)×γs +k 3×q m ×λ2=297.88kN/m2P A =0.5×(P A1+P A2)×(c 3-c 4)=150.15kN/m P B =0.5×(P B1+P B2)×(c 3-c 4)=174.84kN/m 截面受力q A =(k 2×((c 1-c 2)×γ1+(c 2-b 01)×γ2)×λ1+k 4×(c 2-b 01)×γs +k 3×q m ×λ1)×h c +P A=633.66kN/m q B =(k 2×((c 1-c 2)×γ1+(c 2-b 01)×γ2)×λ2+k 4×(c 2-b 01)×γs +k 3×q m ×λ2)×h c +P B =738.19kN/mω=q B /q A -1=0.1650-886.68KN·m/m -813.98KN·m/m 5403.99KN 5178.73KN2700mm 2/m 选筋d25@15029.30m截面受力:q A =k 2×((b 1-b 2)×γ1+(b 2-b 02)×γ2)×λ1+k 4×(b 2-b 02)×γs +k 3×q m ×λ1=237.04kN/m2q B =k 2×((b 1-b 2)×γ1+(b 2-b 02)×γ2)×λ2+k 4×(b 2-b 02)×γs +k 3×q m ×λ2=276.28kN/m 2ω=q B /q A -1=0.1655-332.82KN·m/m -305.53KN·m/m 2022.31KN/m 1937.76KN/m1700mm 2/m选筋d20@1501、计算截面一:取刃脚根部以上1.5倍井壁厚度一段进行环向计算2、计算截面二:取刃脚影响区以上单位高度井壁进行计算,计算点标高为底板底标高 刃脚根部段中心标高计算高度h c =1.5(a+b)=为便于计算取h c =h 5=截面内力:M A = -0.1488qAr2ω =M B = -0.1366qAr2ω =N A =qAr(1+0.7854ω) =N B =qAr(1+0.5ω) =截面内力:M A = -0.1488qAr2ω =M B =-0.1366qAr2ω =N A =qAr(1+0.7854ω) =N B =qAr(1+0.5ω) =按压弯构件强度配筋,由理正软件计算得内外侧均为构造配筋,面积= 按压弯构件强度配筋,由理正软件计算得内外侧均为构造配筋,面积=35.15m截面受力:q A =k 2×((c 1-c 2)×γ1+(c 2-b 03)×γ2)×λ1+k 4×(c 2-b 03)×γs +k 3×q m×λ1=126.66kN/m 2q B =k 2×((c 1-c 2)×γ1+(c 2-b 03)×γ2)×λ2+k 4×(c 2-b 03)×γs +k 3×q m ×λ2=149.89kN/m2ω=q B /q A -1=0.1834-197.03KN·m/m -180.88KN·m/m 1094.00KN/m 1043.95KN/m1700mm 2/m选筋d20@150五、纵向弯曲计算(四支点)90.50KN/m 108.60KN/m 7.550m 685.35KN·m/1328.29KN·m/643.97KN 205.18KN·m/11.86m 7.12m 321.05mm 2/m5d22622.24mm 2/m 4d25+2d20由于剪力和扭矩均较小,垂直钢筋按其他工况配置。

给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计 (5)沉井下沉和结构计算

给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计 (5)沉井下沉和结构计算

沉井下沉和结构计算6.1 一般规定6.1.1 沉井井壁外侧与土层间的摩阻力及其沿井壁高度的分布图形,应根据工程地质条件、井壁外形和施工方法等,通过试验或对比积累的经验资料确定。

当无试验条件或无可靠资料时,可按下列规定确定:1 井壁外侧与土层间的单位摩阻力标准值fk,可根据土层类别按表6.1.1的规定选用。

2 当沿沉井深度土层为多种类别时,单位摩阻力可取各层土单位摩阻力标准值的加权平均值。

该值可按下式计算:3 摩阻力沿沉井井壁外侧的分布图形,当沉井井壁外侧为直壁时,可按图6.1.1-a采用;当井壁外侧为阶梯形时,可按图6.1.1-b采用。

6.1.3 当下沉系数较大,或在下沉过程中遇有软弱土层时,应根据实际情况进行沉井的下沉稳定验算,并符合下式的要求:2. 抗倾覆验算:6.1.7 靠近江、河、海岸边的沉井,应进行土体边坡在沉井荷重作用下整体滑动稳定性的验算。

6.1.8 水中浮运的沉井在浮运过程中(沉入河床前),必须验算横向稳定性。

沉井浮体在浮运阶段的稳定倾斜角φ不得大于6°,并应满足(p-l)>0的要求。

φ角按下式计算:6.1.9 在施工阶段,井壁的竖向抗拉应按下列规定计算:1 土质较好,沉井下沉系数接近1.05时,等截面井壁的最大拉断力为:2 土质均匀的软土地基,沉井下沉系数较大(≥1.5)时,可不进行竖向拉断计算,但竖向配筋不应小于最小配筋率及使用阶段的设计要求。

3 当井壁上有预留洞时,应对孔洞削弱断面进行验算。

6.1.10 当沉井的下沉深度范围内有地下水时,对下列情况可酌情按不排水施工或部分不排水施工设计:1 在下沉度范围内的土层中存在粉土或粉细砂层,排水下沉有可能造成流砂时;2 沉井附近存在已有建筑或构筑物,降水施工可能增加其沉降或倾斜而难以采取其它有效措施时。

6.1.11 作用在底板上的反力可假定按直线分布,计算反力时不宜考虑井壁与土的摩阻力作用。

底板与井壁间,当无预留插筋连接时,应按铰接考虑;当用钢筋整体连接时,可按弹性固定考虑。

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圆形沉井在顶力作用下的内力分析
发表时间:2012-12-04T10:14:03.107Z 来源:《建筑学研究前沿》2012年7月作者:唐凡[导读] 本文针对圆形沉井工作在顶力作用下的受力特点,采用土体对井壁的反力按向心余弦曲线分布在半圆上的计算假定
唐凡武汉市给排水工程设计院有限公司 430034 摘要:本文针对圆形沉井工作在顶力作用下的受力特点,采用土体对井壁的反力按向心余弦曲线分布在半圆上的计算假定,推导了结构内力分析计算公式,并结合算例与现行计算手册进行了比较。

关键词:圆形沉井顶管工作井结构分析 Round in open caisson jacking force under the action of an internal force analysis TangFan wuhan city water supply and drainage engineering to design Co., LTD. 430034 Abstract: this paper work in open caisson round top force under the action of mechanical characteristics, use of the soil wall reverse force to the heart cosine curve distribution according to the calculation of the assumption in half, the paper derives the structural internal force analysis and calculation formula, and an example and current calculation manual are compared. Keywords: circular pipe jacking in open caisson work well structure analysis 1 前言
给排水工程中,圆形沉井构筑物的管道采用顶管法施工时,一般利用沉井的井壁做顶管的后背。

利用沉井井壁做后背时,其后背的土压力分布图形比较复杂,较合理的假定为空间曲面分布,在结构近似分析中一般简化为3种反力图形:即向心均匀分布、三角形分布和正弦或余弦曲线分布。

采用向心均匀分布假定虽然结构分析比较简单,但和实际工况有较大的出入。

本文在前人研究工作的基础上,采用土体对井壁的反力按向心余弦曲线分布在半圆上的计算假定,以期对圆形沉井工作井在顶力作用下的结构分析有所改进。

反力分布假定如图1所示,其中图1a为井体周围的均匀土压力,图1b为圆形沉井在顶力作用下,顶力所引起的圆周向不均匀土压力,图1c为圆形沉井在顶力作用下,顶力所引起的垂直向不均匀土压力。

3 算例
设计条件:一圆形钢筋混凝土沉井的平均半径=4.00m,沉井总高度H=10.00m,壁厚0.6m顶管中心线距沉井刃脚踏面h′=3.00m,顶管最大顶力F=3 000kN,地下水位算至地面标高下1.0m,土的等代摩擦角
对于在顶管中心线上下各0.5m范围内的水平截条,根据上述计算方法,可得各截面下的内力为(已考虑土的主动土压力): MA=—344.453kN·m/m
NA=—639.788kN/m
MB=76.960kN·m/m
NB=—533.685kN/m
Me=—64.51lkN·m/m
Nc=—569.053kN/m
根据《给水排水工程结构设计手册》第6.3.8节井内顶管时后背井壁计算”,与之相对应的内力为:
MA=—926.641kN·m/m
NA=—1 782.053kN/m
MB=205.227kN·m/m
NB=—1 640.582kN/m
MC=—172.029kN·m/m
Nc=—1 687.739kN/m4 结语
①对顶管顶力作用的井壁,本文采用土压力水平向按向心余弦曲线分布、垂直向按线性变化的计算假定,提出了圆形沉井在顶管顶力作用下的水平内力计算方法,在一定程度上较好地模拟了圆形沉井作为顶管工作井时的实际受力情况。

②通过计算实例可以看出,按照本文提出的计算方法进行水平内力计算,和现行手册中的计算方法相比较,更能够使结构设计安全、经济、合理。

③在顶管施工中利用圆形沉井井壁作后背时,井后背的土压力分布比较复杂,较合理的土压力分布模式应为空间曲面分布。

随着计算水平的提高和计算手段的进步,在考虑结构和土体共同作用下的整体空间分析基础上,会对井壁背部实际的土体反力分布有更确切的了解。

参考文献:
[1]给水排水工程结构设计手册.北京:中国建筑工业出版社,1984
[2]给水排水管道工程施工及验收规范(GB 50268)。

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