深水基础单壁钢围堰设计
单壁钢围堰在深水承台中的应用

单壁钢围堰在深水承台中的应用1. 引言1.1 单壁钢围堰在深水承台中的应用的重要性单壁钢围堰在深水承台中的应用具有重要的意义,可以保障深水承台的施工顺利进行,提高施工效率,减少施工成本,保障施工安全及施工质量。
在深水承台的工程中,合理有效地应用单壁钢围堰是至关重要的。
1.2 单壁钢围堰的特点单壁钢围堰是一种常用于水利工程和海洋工程中的临时围堰结构,具有以下特点:1. 结构简单:单壁钢围堰由钢板和连接件组成,安装和拆除都相对容易,可以根据需要灵活调整形状和尺寸。
2. 耐久性强:钢材具有良好的抗腐蚀性和耐久性,单壁钢围堰可以长时间在潮湿环境中使用而不易受到损坏。
3. 承载能力高:由于采用钢板作为结构材料,单壁钢围堰具有较高的承载能力,可以承受一定规模的水压和外部荷载。
4. 施工速度快:单壁钢围堰的安装和拆除相对便捷,施工速度快,可以缩短工程周期,提高施工效率。
5. 可重复使用:单壁钢围堰可以根据需要拆除后重新组装使用,具有较强的可再生利用性,有利于资源节约和环境保护。
单壁钢围堰具有结构简单、耐久性强、承载能力高、施工速度快和可重复使用等特点,使其在深水承台施工中具有广泛的应用前景。
1.3 深水承台的定义深水承台是指在水深较深的地区建设的承载大型建筑设施的基础结构,通常用于海洋工程、港口码头等场所。
深水承台需要具备较强的抗浪、抗风、抗浮力等能力,以确保建筑设施的稳定性和安全性。
深水承台的设计和施工需要考虑水深、海流、波浪、气候等多种因素,因此对工程施工具有较高的技术要求。
在深水承台的设计中,要考虑到结构的承载能力、耐久性和抗震性等方面,以确保承台能够承受各种外部环境的影响。
同时,在深水承台的施工过程中,需要采用合适的材料和技术,以确保结构的稳定性和安全性。
深水承台的建设对于海洋工程和港口建设具有重要意义,能够提高建筑设施的稳定性和使用寿命,促进相关产业的发展。
2. 正文2.1 单壁钢围堰在深水承台施工中的作用单壁钢围堰在深水承台施工中的作用十分重要。
大型深水基础单壁钢套箱围堰施工工法

大型深水基础单壁钢套箱围堰施工工法大型深水基础单壁钢套箱围堰施工工法一、前言大型深水基础单壁钢套箱围堰施工工法是一种常用于基础工程中的施工技术,它通过使用单壁钢套箱来围堰施工,以确保施工过程的安全和减少施工周期。
本文将对该工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析和工程实例进行详细介绍。
二、工法特点大型深水基础单壁钢套箱围堰施工工法具有以下几个特点:1. 采用单壁钢套箱作为围堰结构,具有良好的刚性和抗倾覆能力;2. 施工过程中,单壁钢套箱可以自由下沉并与地基形成良好的密实,提高基础的稳定性;3. 通过控制围堰水位和应用各种辅助措施,可有效防止土层暂时塌陷;4. 可根据基础设计要求,灵活选择单壁钢套箱的尺寸和形状;5. 可在不同类型的基础工程中广泛应用,适用于各种土质、垂直和水平基础;6. 施工过程中的操作简单、快捷,能够大幅度缩短施工周期。
三、适应范围大型深水基础单壁钢套箱围堰施工工法适用于以下范围:1. 高层建筑、桥梁、码头、港口等大型工程基础的施工;2. 深水区域,如河流、湖泊、海洋等地质条件复杂的基础施工;3. 软土地区和高含水位地区,能够有效应对土质湿度和地下水压力的变化;4. 不适宜使用传统围堰工法的特殊地质环境,如岩石、冰川、沼泽等。
四、工艺原理大型深水基础单壁钢套箱围堰施工工法的工艺原理主要包括施工工法与实际工程之间的联系和采取的技术措施。
首先,根据基础设计要求,选择合适的单壁钢套箱尺寸和形状。
然后,在施工现场,使用适当的机具设备将单壁钢套箱沉放到地基中。
施工过程中,通过各种辅助措施,如加固支撑结构、控制围堰水平、减小土体沉降等,确保围堰的稳定性并防止土层暂时塌陷。
最后,施工完成后,将围堰水位逐渐降低,等待地基完成固结。
五、施工工艺大型深水基础单壁钢套箱围堰施工工法的施工工艺主要包括以下几个阶段:1. 环境准备:清理施工现场,确保施工区域的平整和安全;2. 单壁钢套箱制造:根据设计要求,制造适合的单壁钢套箱;3. 单壁钢套箱沉放:使用起重机将单壁钢套箱沉放到设计位置,并通过浮力调整沉放深度;4. 辅助措施应用:加固支撑结构,控制围堰水平,采取其他辅助措施,确保围堰的稳定性;5. 围堰施工:控制围堰水位,并将混凝土注入单壁钢套箱内,实现围堰施工;6. 围堰拆除:施工完成后,将围堰水位逐渐降低,并拆除单壁钢套箱。
深水承台单壁钢吊箱围堰设计的开题报告

深水承台单壁钢吊箱围堰设计的开题报告
一、选题背景
随着经济的发展和城市化的进程,基础设施建设也越来越重视,特别是钢结构的应用越来越广泛。
深水承台单壁钢吊箱围堰是钢结构中的一种,其特点是节约空间,施工方便,轻量化等。
本文旨在探究深水承台单壁钢吊箱围堰的设计方法和应用。
二、研究目的
1.掌握深水承台单壁钢吊箱围堰的技术原理和设计方法。
2.了解深水承台单壁钢吊箱围堰的应用范围和特点。
3.探究深水承台单壁钢吊箱围堰在工程实践中的应用。
三、研究内容
1.深水承台单壁钢吊箱围堰的概述。
2.深水承台单壁钢吊箱围堰的设计原理。
3.深水承台单壁钢吊箱围堰的构造特点。
4.深水承台单壁钢吊箱围堰的施工方法。
5.深水承台单壁钢吊箱围堰的应用实例。
四、研究方法
1.收集相关文献,了解深水承台单壁钢吊箱围堰的技术原理和应用范围。
2.实地考察,了解深水承台单壁钢吊箱围堰在工程实践中的应用效果。
3.运用数学和力学等学科知识,探究深水承台单壁钢吊箱围堰的设计方法。
五、预期成果
通过调研和研究,预计本文可以总结出深水承台单壁钢吊箱围堰的设计方法和施工技术,同时探究深水承台单壁钢吊箱围堰在实践应用中的效果和优势,进一步完善钢结构施工领域的技术和理论,推动钢结构的应用和发展。
桥梁深水承台单壁钢吊箱围堰设计及施工技术

桥梁深水承台单壁钢吊箱围堰设计及施工技术彭武苹(江西省路桥工程集团有限公司,江西南昌330038)摘要:本文主要研究如何解决大跨桥梁桥墩在深水中的施工问题,以赣江特大桥为例,介绍深水中承台施工的挡水支护设计与施工,计算水头较高为10.5m,采用单壁钢套箱对该主墩承台进行施工遥采用ANSYS有限元对该单壁钢吊箱进行建模分析计算。
该工程所采用的模拟计算方法可行,施工工艺可靠,值得进一步推广。
关键词:深水承台;单壁钢吊箱;设计与施工0工程概况赣江特大桥位于泰和县万合镇附近,东起万合镇南垄村下游约300m处,西至泰和垦殖场附近,为跨越赣江而设置一座特大桥。
主桥采用(63+110+ 110+63)m预应力砼变截面连续箱梁遥最大桥高30m。
主桥12#~14#主墩采用薄壁式实体桥墩,墩身宽7.5m,厚3.5m;主墩基础采用双排群桩基础,每排两根直径2.8m桩基,桩距7m;主墩承台高4m,长12m,宽12m。
11#和15#过渡桥墩亦采用薄壁式实体桥墩,墩身宽7.5m,厚3m;过渡墩采用双排群桩基础,每排两根直径2.2m桩基,桩距横桥向6m,顺桥向5.5m;过渡墩承台高3.5m,长10.2m,宽9.5m。
根据调绘和钻探分析,桥区地表水丰富,路线横跨赣江。
下游2km处为石虎塘航电枢纽,常水位高程一般在56.3m左右,水深10m~12m,暴雨季节受上游万安电站及下游石虎塘航电枢纽泄洪影响,水位暴涨暴落,8h内水位变幅可达1.5m~2.5m,最大流速2.0m/s。
本文对主桥12#~14#墩承台单壁钢吊箱设计及施工进行研究。
1钢吊箱结构形式1.1总体结构布置泰和北赣江特大桥12#〜14#墩左右幅承台均为独立承台4m厚承台1次浇筑完成。
在承台底部设置1.5m厚的封底混凝土,吊箱尺寸在承台外轮廓尺寸基础上各边外扩5cm,内尺寸为12.1mx12.1m,吊箱体高10m。
吊箱内部设两道钢管撑,底板与壁体通过对接钢筋相连,底板在钢护筒位置处预留孔洞,开孔尺寸比钢护筒半径大150mm。
单壁钢套箱围堰在南阳湖大桥深水基础中的设计与应用

设计依据为:
《 南阳湖桥施工图设 《 南阳湖桥岩土工程勘查报告》 《\ / 路桥涵设计通用规范》 厶
于浑河中心 ,基础设计为每个 承台 1 根 ‘ . m钻孔灌注桩 2 p0 2
接承台 ,其 尺寸为 2 . m l. mx . m,一 次性 浇筑混凝土 05 x 50 50 1 3 3 台底标 高 2 .m,顶标 高 3 . m,根据 水文监 8m ,承 5 59 0 9 测数 据 ,浑 河 2 一遇 洪 水位 3 . m,施 工时 水位 3 .0 0年 60 5 5 m,河床平均高程 2 .m。 65 南 阳湖大桥为沈阳市重点市政工程 ,工期非常紧张 ,1 7 主墩承 台的施工速度直接影 响整个 工程的工期 。由于基础施 工 时水深较大 ,需采用双 壁钢 围堰 或单壁钢围堰进行基础施 工 ,经方案论证和 比选 ,施工 采用单壁钢套箱围堰施工最为 节俭 、安全 、高效。
[ 收稿 日期 ]2 0 — 3 1 0 80 — 8
3 8
维普资讯
◎ 论
螺栓连接 ,以便拆 除。竖向支撑看作支撑在水平支撑 上 ,两 端悬臂 的梁 ,按照 内力计算 ,为节省材料 ,竖 向支撑选 用两
文
匀地吸泥下沉 ,质 地较硬 时 ,先射水后吸泥 。整个下放过程 应全程 监控围堰的平面位置及高程 。
应用 。
[ 关键词 ]深水 ;承台 ;钢套箱围堰 ;设计 ;应用 [ 中图分类号 ]T 7 3 2 U 5. 6 [ 文献标识码 ]B [ 文章编号] 10 — 122 0 )5 0 3 — 2 0 9 0 4 ( 0 80 — 0 8 0
1 工 程概 况
沈阳市南 阳湖大桥 ,工程全长 1 7 7m,主桥 为三塔 四 3 跨双索面矮 塔部 分斜 拉桥 ,主桥桥面宽 4 3 m。主桥 1 7 墩位
深水承台单壁钢吊箱围堰设计

深水承台单壁钢吊箱围堰设计摘要:介绍杭千高速公路第四合同富春江特大桥主桥深水承台单壁钢吊箱围堰的设计、结构。
关键词:深水承台单壁钢吊箱围堰设计1概况杭州至千岛湖高速公路是浙江省公路水路交通建设规划(2003~2020)公路网主骨架“两纵两横十八连三绕三通道”之一连“杭新景高速公路”的组成部分,也是杭州市“交通西进”公路建设规划“一绕、三线、三连、四大接口”公路网主框架的“一线”。
富春江特大桥是杭千高速公路杭州至桐庐段第四合同项目中的一座特大桥,位于富阳市东洲街道的张家村以南至灵桥镇北侧,全桥长1679.5m,全宽33.5m,分上下行两幅。
其中主桥长367m,为68+2×120+68m预应力混凝土刚构-连续组合梁桥。
主桥下部基础为群桩基础,高桩承台。
主桥61#、62#、63#墩每个墩单幅桩基为9根Φ2.0m钻孔灌注桩,横桥向3排,每排3根,承台顶面设计标高为+4.00m,底面设计标高为0.00m,承台平面尺寸为14.20×14.20m。
主桥墩位于富春江深水区,最深高程在-10.0m至-12.5m之间。
经综合比较分析,主桥墩61#、62#、63#承台围堰采用单壁钢吊箱施工。
2 单壁钢吊箱的设计围堰是用于水下施工的临时性挡水设施。
钢吊箱围堰的作用是通过吊箱围堰侧板和底板上的封底混凝土围水,为承台施工提供无水的干处施工环境。
根据钢吊箱使用功能,将其分为底板、侧板、内支撑、吊挂系统四大部分。
其中,侧板、底板是钢吊箱围堰的主要阻水结构并兼作承台模板。
钢吊箱围堰是为承台施工而设计的临时阻水结构,其作用是通过吊箱围堰侧板和底板上的封底混凝土围水,为承台施工提供无水的干处施工环境;封底混凝土作为承台施工的底模板,吊箱侧板作为承台施工的侧模板。
2.1 构造形式的选择国内深水承台施工,多采用沉井、钢围堰或钢吊箱法。
由于沉井和钢围堰施工工序繁锁,工期长,材料用量大,而钢吊箱工艺操作简单,节约工期,材料用量合理并能回收再利用,技术上可行。
单壁钢吊箱围堰设计

单壁钢吊箱围堰设计计算一、钢吊箱围堰设计概况1、围堰外轮廓尺寸:42.8m(长)×17.4m(宽)×8m(高),围堰底高程-2.5m,围堰顶高程+5.5m,围堰去孔后底面积549.68m2。
2、封底混凝土厚2.0m,C25水下混凝土。
3、围堰自重:545t。
4、吊箱模板采用δ=6mm钢板,∠80×8mm为组合模板边框,内肋为[8,间距30cm。
5、侧板:采用2I16作为围箍,间距1m,围箍外设2I25竖向立柱。
6、底模及承重结构:底模铺设I25作为分配梁,间距为60cm;分配梁下设6道2I40作为主承重梁,每排桩基在护筒两侧各设一道。
7、吊挂系统:由于封底混凝土浇筑后要割除钢护筒,为保证底模及侧板正常工作,在护筒内预埋φ500mm钢管,作为体系的装换。
主承重上吊梁采用2I40,顺路线方向在护筒上安装,通过φ32精轧螺纹钢与底承重梁连接。
承台两侧分别设6根φ500钢管桩作为承吊点。
8、内支撑及封底分仓:内支撑设5道,在围堰顶+5.5m处;采用分块浇注封底混凝土,采用δ=10mm的钢板进行分仓,并通过内支撑进行固定。
9、设计的施工水位:吊箱下放、浇筑封底混凝土、浇筑承台第一层混凝土的最大水位为-2.6m;封底后抽水的最大水位为+4.9m。
二、检算参数1、钢材力学性能:允许抗拉、抗压和抗弯应力[σ]=170MPa。
2、混凝土力学性能:弯曲拉应力[σt]=0.7MPa,封底混凝土粘结力[τ]=12t/m2。
3、封底混凝土重量:2.3*549.68*2=2529t。
三、检算工况工况一:吊箱下放(水位-2.6m)吊箱围堰自重545t,全部由钢护筒吊挂系统承受。
工况二:浇筑封底混凝土(水位-2.6m)吊箱围堰自重545t+封底混凝土重量2529t全部由钢护筒吊挂系统承受;封底混凝土重量全部由底承重结构承受,均布荷载(2529+545)*10/549.68=56kN/m。
工况三:封底后抽水(水位+4.7m)封底抽水后内外水头差(5.2m)对侧板的压力检算;封底混凝土抗拉强度检算,计算水头差为7.2m;抗浮检算,计算水头差为7.2m。
单层钢板桩深水围堰结构设计浅析

随着城市化进程的加速,各种建筑物和基础设施的建设也在不断增长。
在建设过程中,大量的土石材料需要挖掘和移除,因此越来越多的建筑工程需要进行某种形式的围堰施工。
而在深水施工的情况下,通常采用的就是单层钢板桩深水围堰。
本文将对该结构的设计进行深入探讨。
一、单层钢板桩深水围堰的概念单层钢板桩深水围堰是一种常用于水深超过20 米的施工中的深水围堰结构。
其特点是采用钢板桩作为主要承载结构,在水中挖掘围堰的同时,外部水压力会使得钢板桩逐渐沉入海床中,从而增加了抵抗外部水压力的能力。
围堰采用钢板桩逐段沉入到土中,从而实现了围堰施工的同时增强了土体整体稳定性,并能够有效减少冲刷作用。
围堰形式多样,其中比较典型的为钢板桩混凝土梁型。
钢板桩的底部常常受到地层的侵蚀,在沉积层的强烈侵蚀中,可以选用比较坚硬的材质制作。
并且,钢板桩每个节点之间通过横向钢筋连接而成,形成整体钢筋网格,结构非常牢固,耐腐蚀性较好,能够满足各种不同特殊情况的使用需求。
二、单层钢板桩深水围堰的设计在单层钢板桩深水围堰的设计中,优先需要考虑的因素是不断变化的水压力。
如何考虑水压力是影响围堰设计的一个重要因素,水压力的大小决定了钢板桩的型材、设计强度、长/宽以及钢板桩之间的间隔等多个因素。
同时,设计时也需要考虑到土体的稳定性,在确保钢板桩能够达到承载能力的前提下,体现出更优的地面反力和水下力的组合,优化布置或设计梁型。
在实际设计时,需要按照具体的场地特征和围堰使用要求,对方案进行细化调整。
须挑选质量优异的钢板桩,加载适合的厚度和长宽比。
梁体需注重梁与桩的承载传力,最大可能减小围堰材料的浪费问题。
同时,还需要合理选择钢板桩的间距、尺寸等多方面因素,确保围堰的稳定性和使用寿命。
三、单层钢板桩深水围堰的应用单层钢板桩深水围堰在施工现场应用非常广泛,特别是在深水、强地层破碎、土红层,以及高地水位下施工的场合都得到广泛采用。
杭州钱塘江大潮汛区的钢混凝土混凝土围堰项目便是典型案例之一。
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深水基础单壁钢围堰设计
摘要:以准池铁路前窑子水库大桥为工程实例,运用有限元软件ANSYS,对深水基础施工中采用的单臂钢围堰建立有限元模型,进行受力分析,供类似工程参考。
关键字:深水基础单臂钢围堰有限元设计
一、工程概况
新建准池铁路前窑子水库大桥全长483.46m,孔跨布置为:2-32m简支T梁+(58+3×96m+58m)连续梁,桥墩均为圆端形实体墩,最大墩高23m。
其中3~6号墩均位于前窑子水库中,施工水位为1210.5m。
5号墩处水库底标高为1199.9m,承台底标高为1200.9m,承台尺寸为14.8m×16.3m×4.0m,承台横桥向两端为半径10.8m的圆端形,桩基础为14-φ2.0m柱桩,梅花形布置,桩长24.0m。
桥址处区地层主要为粗角砾土和片麻岩。
根据5号墩基础形式及现场施工环境,水深超过10m,桩基的布置形式不利于设置内支撑,拟采用单臂钢围堰进行基础施工,钢围堰封底混凝土厚度为2.0m。
钢围堰施工顺序为:首先在拼装平台上焊接拼装,然后下放钢围堰,钢围堰下放就位后吸泥清底并浇筑封底混凝土,抽取围堰内水,最后施工承台。
图1 钢围堰平面构造图(单位:mm) 图2 钢围堰有限元模型
二、单臂钢围堰设计
钢围堰是桥梁基础水下施工的临时性挡水设施,一般由四大部分组成,分别为侧板、纵横骨架、内支撑和封底混凝土,通过侧板和封底混凝土形成一个封闭的施工空间,为承台施工提供一个无水的施工环境。
(一)围堰构造
本桥5号墩基础施工采用的单壁钢围堰结构形式为圆形,内径为9.3m,总高12.0m,主要由侧板和封底混凝土组成,详见图1所示。
其中,钢围堰壁板采用8mm钢板,环向主梁采用HN450X200型钢,环向次梁采用[16槽型钢,竖向主梁采用I32b型钢,均为Q235钢材。
围堰在高度方向上一次焊接成形,在环向上分16块,在围堰拼装平台上进行分块焊接。
(二)设计参数
1、Q235钢:[σw]=145MPa, [σv]=80MPa
2、钢弹性模量:Es=2.1×105MPa;
3、C20封底混凝土比重:23.0kN/m3;
4、钢围堰总重:100t。
三、结构模型建立
利用大型有限元软件ANSYS建立单壁钢围堰三维有限元模型,详见图2所示。
钢围堰侧板采用shell63板单元模拟,水平和竖向梁均采用beam4梁单元模拟。
为减少计算工作量,采用1/4模型进行计算,模型中板单元为4000个,梁单元为18000个。
钢围堰底部节点约束3个方向的平动自由度,1/4模型连接处约束2个方向的平动自由度。
四、检算工况及荷载
根据钢围堰施工时的工作时段,设计时主要考虑以下三种工况:
工况Ⅰ:钢围堰拼装下放阶段,对下放吊装系统的强度进行检算;
工况Ⅱ:底混凝土施工结束,抽干围堰内水时的状态,检算围堰的强度和刚度。
本文有限元计算以此种状态作为计算工况,计算中主要荷载为静水压力。
荷载采用梯度荷载的形式施加,即静水压力F=ρgh。
其中:ρ为水的密度,取1×103kg/m3;g为重力加速度,取9.81m/s2;h为计算点水深。
工况Ⅲ:钢围堰的抗浮检算,检算抗浮稳定性。
五、计算过程及结果
(一)工况Ⅰ检算
围堰由4个下放吊点组成,每个吊点的荷载为25t,考虑1.2的不均匀系数,按30t检算。
每个吊点由2根直径32mm精制螺纹钢组成,钢管桩扁担梁为3I40a 型钢,围堰吊点支撑梁为2I40a型钢,计算结果如下表:
表1
由表1可见:精制螺纹钢、扁担梁和支撑梁的结构强度及刚度均满足要求。
(二)工况Ⅱ检算
1、位移计算结果
图3 侧板位移图图4 主梁位移图
从图3、图4可以看出,钢围堰侧板最大位移发生在围堰侧板底部,最大值为 3.4mm<18600/400=46.5mm,竖向主梁的最大位移为 2.4mm<12000/400=3mm,位移均满足《钢结构设计规范》(GB50017-2003)要求。
2、应力验算结果
图5 侧板应力图图6 主梁位移图
从图5、图6可以看出,壁板的最大压应力为126.5MPa,竖向主梁的最大拉应力为75.4MPa,环向次梁的最大拉应力为87.2MPa,均小于Q235钢材的容许应力,均满足规范要求。
(三)工况Ⅲ检算
计算中主要考虑桩基与封底混凝土的总粘结力、钢围堰受到的浮力、封底混凝土的自重,钢围堰的自重,计算水深H=12.0m。
桩基与封底混凝土的总粘结力F1=πdnhp=21100.8kN,其中:n为桩根数,n=14;d为桩的直径,d=2.0m;h为封底混凝土厚度,取2.0m;p为每根桩桩顶与封底混凝土的粘结力,取120kPa。
封底混凝土自重F2=γV2=12498.9kN,其中:γ为封底混凝土的容重,取24kN/m3,V2为封底混凝土的体积。
钢围堰自重F3=980kN。
浮力F4=ρgπ(R2-nr2)H=26808.8kN,其中:R为钢围堰的内径,取9.3m,r为柱桩的计算半径,取1.0m。
经计算抗浮稳定系数K=(F1+F2+F3)/F4=1.29>1.15,表明单壁钢围堰抗浮能力是足够的,设计是安全可靠的。
六、结论
前窑子水库大桥5号墩钢围堰设计中,综合考虑了多种因素,最后选用单壁
钢围堰设。
本文通过建立有限元模型,进行多次反复验算,最终确定了钢围堰各个部位的型号和尺寸。
围堰壁板、竖肋、环向梁的强度及刚度均满足规范要求,设计中省去了纵横骨架和内支撑,从而节约了钢材,取得了显著的经济效应。
按照本设计加工的钢围堰,在施工过程中没有出现问题,顺利地完成了前窑子水库大桥5号墩的深水基础施工,故本设计符合现场施工要求,供其它类似工程设计时参考。
【参考文献】
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