几种软土剪切试验方法

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土的剪切试验和强度指标

土的剪切试验和强度指标

工程常识之土的剪切试验和强度指标1、直接剪切试验在直剪仪中分别施加不同竖向压力,然后分别对施加水平剪切力进行剪切,求得破坏时的剪应力τ,根据库仑定律确定土的抗剪强度参数:内摩擦角ψ和黏聚力c。

试验方法分三种:(1)快剪Q(Quick shear):在试样上施加垂直压力后,立即加水平剪切力。

在整个试验中,不允许试样的原始含水率有所改变(试样两端敷以隔水纸),即在试验过程中孔隙水压力保持不变(3~5min内剪坏)。

对透水性强的土(渗透系数大于10-6cm/s)不适用。

(2)固结快剪CQ(Consolidation Quick shear):在垂直压力下土样完全排水固结稳定后,以很快速度施加水平剪力。

在剪切过程中不允许排水(规定在3~5min内剪坏)。

得到的强度指标适用于总应力法。

(3)慢剪S(Slow shear):在加垂直荷重后,使其充分排水(试样两端敷以滤纸),在土样达到完全固结时,再加水平剪力;每加一次水平剪力后,均需经过一段时间,待土样因剪切引起的孔隙水压力完全消失后,再继续加下一次水平剪力。

得到的强度指标适用于有效应力法。

上述三种试验方法的受力条件不同,所得抗剪强度值也不同。

因此,必须根据土所处的实际应力情况来选择试验方法。

2、三轴剪切试验在三轴仪中,分别在不同的恒定周围压力(即小主应力)下,施加轴向压力(即产生主应力差-),进行剪切直至破坏,然后根据摩尔-库伦理论确定土的抗剪强度参数:内摩擦角ψ和黏聚力c。

试验方法分三种:(1)不固结不排水剪UU(Unconsolidation Undrained):试样在施加周围压力和随后施加轴向压力力直至剪坏的整个试验过程中都不允许排水,这样从开始加压直至试样剪坏,土中的含水量始终保持不变,孔隙水压力也不可能消散,可以测得总应力抗剪强度指标c u,φu。

(2)固结不排水剪CU(Consolidation Undrained):试样在施加周围压力时,允许试样充分排水,待固结稳定后,再在不排水的条件下施加轴向压力,直至试样剪切破坏,同时在受剪过程中测定土体的孔隙水压力,可以测得总应力抗剪强度指标c cu,φcu和有效应力抗剪强度指标c’,φ’。

基坑支护中淤泥软土的抗剪强度取值探讨

基坑支护中淤泥软土的抗剪强度取值探讨

基坑支护中淤泥软土的抗剪强度取值探讨本文阐述淤泥软土的特性和抗剪强度指标的常用取值方法,对不同的取值方法进行对比,分析淤泥软土抗剪强度指标在基坑支护中的选用。

标签:淤泥软土抗剪强度指标基坑支护1前言软土作为一种软弱土层,抗剪强度低,在基坑工程中容易发生失稳。

在广东地区,软土主要为淤泥或淤泥质土,抗剪强度指标的取值对基坑支护设计在安全性和经济性方面具有重要影响。

对此目前仍然存在一定争议,不同地区,不同规范并不统一。

因此,软土基坑支护设计中对抗剪强度如何取值仍是一个值得探讨的问题。

2淤泥软土的特性在珠三角地区,分布着深厚的淤泥质软土,其物理力学性质是:呈灰~灰黑色,流塑~软塑状,天然含水量大于液限,孔隙比大,力学强度低,压缩性高,渗透性差,灵敏度高。

鉴于以上特点,淤泥软土基坑必须进行专门的基坑支护。

3淤泥软土抗剪强度指标常用取值方法土的抗剪强度指标的测定有原位测试和室内试验两种方法。

原位测试基本在原位应力的条件下进行,但是边界条件不能控制和精确确定,试验结果受外界因素影响。

常用的原位测试方法主要为十字板剪切试验,其可直接测定饱和淤泥软土的不排水强度。

室内试验方法的优点是边界条件可以明确确定并可加以控制,通常采用直剪试验(包括快剪和固结快剪)或三轴剪切试验(包括UU、CU试验)测定。

基坑支护设计中土体的抗剪强度指标常采用室内试验测定。

(1)十字板剪切试验:十字板剪切试验是利用插入土中的标准十字板头,以一定的速率扭转,通过量测土体破坏时的抵抗力矩来测定土体的不排水抗剪强度。

十字板剪切试验是在现场原位进行,对土体扰动较小,较能反映土体的原位强度。

但是,对于不均匀土层,或土层中夹有砂土或粉土的淤泥软土,十字板剪切试验误差较大。

(2)直剪试验:直剪试验是将环刀切取的土试样置入剪切盒中进行剪切,通过不同垂直压力作用下的剪切试验获得抗剪强度参数。

直剪试验分为快剪和固结快剪。

直剪试验优点是仪器结构简单,操作简便。

缺点是:①剪切面不一定是试样抗剪强度最弱的面;②剪切面上的应力分布不均匀;③不能严格控制排水条件(3)三轴剪切试验:三轴剪切试验是在圆柱形试样上施加最大主应力(轴向应力)σ1和最小主应力(围压)σ3,保持其中之一(一般是σ3)不变,改变另一主应力,使试样中的剪应力逐渐增大,直至剪切破坏,由此求得土的抗剪强度。

休止角的测定方法

休止角的测定方法

休止角的测定方法休止角是指材料在外力作用下发生变形后,材料内部的应力达到平衡状态,此时应力沿着一定方向的变化率为零。

休止角的测定方法对于材料的力学性能研究具有重要意义。

下面将介绍几种常用的休止角测定方法。

1. 剪切试验法。

剪切试验法是一种常用的休止角测定方法。

在实验中,首先需要将材料制备成一定尺寸的试样,然后施加剪切力使材料发生变形,通过测量剪切力和变形角度的关系来确定休止角。

这种方法简单直观,适用于各种材料的休止角测定。

2. 压缩试验法。

压缩试验法也是一种常用的休止角测定方法。

在实验中,将材料制备成圆柱形或方柱形试样,施加压缩力使材料发生变形,通过测量压缩力和变形角度的关系来确定休止角。

这种方法适用于各种材料的休止角测定,尤其适用于粉体材料的研究。

3. 拉伸试验法。

拉伸试验法是一种常用的休止角测定方法之一。

在实验中,将材料制备成条状试样,施加拉伸力使材料发生变形,通过测量拉伸力和变形角度的关系来确定休止角。

这种方法适用于各种材料的休止角测定,尤其适用于纤维材料的研究。

4. 旋转剪切试验法。

旋转剪切试验法是一种常用的休止角测定方法之一。

在实验中,将材料制备成圆盘形试样,施加旋转剪切力使材料发生变形,通过测量旋转剪切力和变形角度的关系来确定休止角。

这种方法适用于各种材料的休止角测定,尤其适用于软土、软岩等材料的研究。

综上所述,休止角的测定方法包括剪切试验法、压缩试验法、拉伸试验法和旋转剪切试验法等多种方法,每种方法都有其适用的材料范围和实验条件。

在进行休止角测定时,需要根据具体材料的特性和研究目的选择合适的方法,并严格按照标准操作,以确保实验结果的准确性和可靠性。

希望本文介绍的内容能够对休止角的测定方法有所帮助。

土工试验方法标准 仪器

土工试验方法标准 仪器

土工试验方法标准仪器土工试验方法的标准是为了规范土工试验过程中的操作步骤和数据处理方法,确保试验结果的准确性和可比性。

根据不同的土工试验类型,国内外有许多相关的标准和规范,下面我主要介绍几种常见的土工试验方法及其标准。

1.黏土、粉土和软土工程试验方法:a)土壤密实度试验:常用的方法有圆锥扩展试验(CPT)、碾压试验(GPT)和压实试验(Proctor)等。

这些试验方法的标准主要包括ASTM D2435、ASTM D854和ASTM D698等。

b)剪切强度试验:常用的试验方法有直剪试验、剪切试验和三轴剪切试验等。

这些试验方法的标准主要包括ASTM D3080、ASTM D4767和ASTM D2850等。

c)渗透性试验:常用的试验方法有直流试验和稳态试验等。

这些试验方法的标准主要包括ASTM D permeability、ASTM D5084和ASTM D2434等。

2.砂土工程试验方法:a)颗粒度试验:常用的试验方法有筛分试验和沉积试验等。

这些试验方法的标准主要包括ASTM D6913、ASTM D422和ASTM D1140等。

b)孔压试验:常用的试验方法有静压试验和动压试验等。

这些试验方法的标准主要包括ASTM D2435、ASTM D5731和ASTM D4546等。

c)塑性指数试验:常用的试验方法有塑性指数试验和液限试验等。

这些试验方法的标准主要包括ASTM D4318、ASTM D4318和ASTM D4318等。

3.岩石工程试验方法:a)岩石抗压试验:常用的试验方法有单轴抗压试验和三轴抗压试验等。

这些试验方法的标准主要包括ASTM D7012、ASTM D2938和ASTMD3967等。

b)岩石剪切强度试验:常用的试验方法有直剪试验和剪切试验等。

这些试验方法的标准主要包括ASTM D5607、ASTM D4543和ASTM D3967等。

c)岩石弹性模量试验:常用的试验方法有弯曲试验和压测试验等。

软土地基剪切破坏判定数学方法研究

软土地基剪切破坏判定数学方法研究

法 的广 , 电极 法 为 01~40 m /, 酚二 磺 境 。 . 100 g 而 4 L 酸 法 为 00 ~ .mgL。 .2 20 / f 白传 记, 3 1 田玉成 , 玉玲 _ 刘 离子选 择性 电极 法 44 . Cl 、 、 l Br 、 HS 、 CN 、 CO3 、 HCO3 测 定水 中硝 酸 盐氯的 方法 的探 讨f . 一、 J 中国卫生 】 N 等 离子 有干 扰 。但一 般水 体 中 除 C一 O一 l 外 检验 杂志 。 不 会 出现具 有 干扰 意义 的水 平 , 通常 在水 样
殊性 , 如果 处理 不当将 引起 一系 列T程 问题 , 如地基沉 降过大 , 地面 开裂 , 路堤严 重 变形甚 至失稳 等。 因此 , 对沿海 地区软 土剪切破 坏 准 则 的研究 , 以提 供软 土地基 处理 依据 , 而 可 从 提 高工程 的质量 。 2抗剪 强度基 本理论 土体抗 剪强度 理论 主要 由莫尔 强度 理论 O O A O1 和库 仑破坏 准则构 成 。莫 尔强 度理 论描 述 _ r 正 应 力 O 地基 中某 点 的剪 切 面上剪应 力 T 该面 上法 与 向应 力 a之 间的关 系 ,是一个 简 明实用 的强 图 2 黏 聚 力 判 别 定 法 原 理 度理 论 , 其通 常可表示 为 : 得, 土体 参数可 以通过 实验获 得 。 要解 决 的 需 就 是根据 极限平 衡条 件判 断土体 是否 会 发生 剪 切破坏 , 笔者将 提 出两种新 的判 定方法 。 其 中, 1表示 该 点最 大 主应 力 , 3表 示 31内摩擦角 判定法 . 该点最 小主应 力。库仑 破 坏准则 描述 了抗 剪 根据 以上 分析 , 假定 黏聚 力 c固定 , 可得 强度 T 与法 向应力 口之 间的 关 系 , 表达 J 到 此 时对 应 的极 限 状 态 的摩 擦 角 f 其 = l = 的表 达 为: " l - C+ tn f= a () 式 : 2 ,: ac i r sn 二 。。 o 其 中 , 表示 土体 摩 擦 角 , 表示 土 体 黏 ‘ p c +o 2 ct 3 co f 0) 3 聚力 。 根据 罔 I ,将 其 与实 验 已知 的摩 擦 角 ‘ p 把 莫尔 强度 理 论 式 ( ) 库 仑破 坏 准 则 相 比较 : q q , 1和 若  ̄ f 则土体 不 发生 剪切 破 坏 ; > 否 式() 2 相结 合 , 便可 得 出土 的极 限 平衡 状 态 , 则将发 生破 坏。 在 给定最 大主应力 、 最小 主应 力 、 擦 角和 黏 摩 32土体 黏聚 力判 断法 . 聚力的情况 下 ,判 定该 点是 否会发 生剪 切破 根 据 以上分析 , 假定黏 聚力 ‘ 固定 , p 可得 坏。 当土处 于极 限平 衡状 态时 , 尔 圆与库仑 到此 时 对 应 的极 限 状 态 的 黏 聚 力 c 的表 达 摩 f 强 度线相切 。 式: 口t ( 。 0 2 n 5 /) c (5一 /) a4 o 4。 6 2 t 3软土剪 切破坏 判定新 方法 , — — —— —— — —— 一 ( 4) 软 土 中 的主 应 力 可 以 通 过 力 学 方 法 求

十字板剪切试验

十字板剪切试验

• 而十字板剪切试验可以解决这一问题。十
字板剪切试验是一种土的抗剪强度的原位 测试方法,这种试验方法适合于在现场测 定饱和粘性土的原位不排水抗剪强度,特 别适合于均匀饱和软粘土。
试验步骤:
实验时,先把套管打到要 求测试的深度以上75cm, 并将套管内的土清除,然 后通过套管将安装在钻杆 下的十字板压入土中至测 试的深度。由地面上的扭 力装置对钻杆施加扭矩, 使埋在土中的十字板扭转, 直至土体剪切破坏,破坏 面为十字板旋转所形成的 圆柱面。
十字板剪切试验
• 直接剪切试验与三轴压缩试验都是室内测 定土的抗剪强度的方法,这些试验方法都 要求事先取得原状土洋,但由于试样在采 取、运送、保存和制备过程中不可避免地 会受到扰动,土的含水量也难以保持天然 状态,特别是对于高灵敏度的粘性土,因 此,室内试验结果对土的实际情况的反映 就会受到不同程度的影响。
• 试验原理: 设土体剪切破坏时所施加的扭矩为M,则它应该 与剪切破坏圆柱面(包括侧面和上下面)上土 的抗剪强度所产生的抵抗力矩相等,即
D D2 D M DH v 2 H 2 4 3 1 1 2 D H v D 3 H 2 6
式中 M——剪切破坏时的扭矩,kN•m
• 预钻式旁压试验适用于粘性土、粉土、砂 土、碎石土、残积土、极软岩和软岩。 • 自钻式旁压试验适用于粘性土、粉土、砂 土,尤其适用于软土。
预钻式旁压仪
自钻式旁压仪
试验原理
• 旁压试验可理想化为圆柱孔穴扩张课题,为轴对 称平面应变问题。典型的旁压曲线(压力P-体积变 化量V曲线或压力p-测管水位下降值S)可分为三 段, • I段〔曲线AB):初步阶段,反映孔壁受扰动土的压 缩; • II段(直线BC):似弹性阶段,压力与体积变化量大 致成直线关系; • III段(曲线CD):塑性阶段,随着压力的增大,体积 变化量逐渐增加,最后急剧增大,达到破坏。

十字板剪切试验在软土工程勘察中的应用

十字板剪切试验在软土工程勘察中的应用

十字板剪切试验在软土工程勘察中的应用软土工程勘察中的十字板剪切试验是一种重要的土质特性测试方法,用于分析和探讨软土体的稳定性。

十字板剪切试验是将一个圆形软土样本放入十字板剪切装置中,采用十字板剪切装置对样本进行压缩测试,从而判断软土体的特性参数,如弹塑性模量、体积改变及其他参数。

十字板剪切试验在软土工程勘察中具有重要的意义,它可以帮助我们准确获取软土单位体积的压缩比、压缩模量及其他有关参数,以期为软土的剪切强度及其他属性的测定提供参考,从而在软土工程勘察中发挥重要作用。

此外,可以根据软土单位体积的压缩比,分析软土在不同体积条件下的变化,以便更好地指导软土工程勘察。

抗剪强度得试验方法

抗剪强度得试验方法

第三节抗剪强度得试验方法一、直接剪切试验适用范围:室内测定土的抗剪强度,是最常用和最简便的方法仪器:直剪仪直剪仪分类:分应变控制式和应力控制式两种应变控制式直剪仪的试验方法简介:通过杠杆对土样施加垂直压力p后,由推动座匀速推进对下盒施加剪应力,使试样沿上下盒水平接触面产生剪切变形,直至剪破。

通常取四个试样,分别在不同σ下进行剪切,求得相应的τf。

绘制τf -σ曲线。

【讨论】直剪试验为何要取四个原状土样?破坏强度τf的判定:较密实的粘土及密砂土的τ-△l曲线具有明显峰值,如图中曲线1,其峰值即为破坏强度τf;对软粘土和松砂,其τ-△l曲线常不出现峰值,如图中曲线2,此时可按以剪切位移相对稳定值b点的剪应力作为抗剪强度τf。

按排水条件分:快剪(不排水剪)固结快剪(固结不排水剪)慢剪(排水剪)1、快剪(不排水剪)这种试验方法要求在剪切过程中土的含水量不变,因此,无论加垂直压力或水平剪力,都必须迅速进行,不让孔隙水排出。

适用范围:加荷速率快,排水条件差,如斜坡的稳定性、厚度很大的饱和粘土地基等。

2、固结快剪(固结不排水剪)试样在垂直压力下排水固结稳定后,迅速施加水平剪力,以保持土样的含水量在剪切前后基本不变。

试用范围:一般建筑物地基的稳定性,施工期间具有一定的固结作用。

3、慢剪(排水剪)土样的上、下两面均为透水石,以利排水,土样在垂直压力作用下,待充分排水固结达稳定后,再缓慢施加水平剪力,使剪力作用也充分排水固结,直至土样破坏。

适用范围:加荷速率慢,排水条件好,施工期长,如透水性较好的低塑性土以及再软弱饱和土层上的高填方分层控制填筑等等。

直剪仪特点:构造简单,试样的制备和安装方便,且操作容易掌握,至今仍被工程单 位广泛采用,。

【讨论】直剪仪的不足:①剪切破坏面固定为上下盒之间的水平面不符合实际情况,也即剪切面不一定是试样抗剪能力最弱的面;②试验中不能严格控制排水条件,不能量测土样的孔隙水压力的变化;③由于上下盒的错动,剪切面上的剪应力分布不均匀,而且受剪切面面积愈来愈小。

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几种软土剪切试验方法
几种软土剪切试验方法
宁波地铁工程的最大特点是软土地层厚、软、差,在设计过程中怎样正确合理地选择和应用勘察报告中给定的众多参数,对设计人员来说显得尤为重要。

在解读规范的过程中,也会遇到很多什么三轴试验、原位测试等等名词,在选择参数方面有总应力、有效应力法参数、直接剪切参数、固结快剪参数等等,因此理解勘察试验方法和目的、了解什么样的土层采用什么试验方法得出的强度参数最可靠,哪些方法得出的参数保守、哪些方法得出的参数偏大,这种方法与那种方法得出的参数为什么不同、怎么换算、偏大偏小的原因,土力学现场试验与原位试验的关系,试验与实际工程情况的关系,排水、不排水,固结、不固结,有侧限与无侧限等等怎么与现场结合都很重要,在软土地区搞设计不了解试验方法及其意义恐怕不行。

对于基坑支护工程来说,所需的主要土的力学参数为抗剪强度指标,以下为搜集到的几种软土试验方法。

测定土的抗剪强度指标的试验方法主要有室内剪切试验和
现场剪切试验二大类,室内剪切试验常用的方法有直接剪切试验、三轴压缩试验和无侧限抗压强度试验等,现场剪切试验常用的方法主要有十字板剪切试验。

室内试验:
(1)直接剪切试验:为测定土的抗剪强度的最简单方法,
他所测定的是土样预定剪切面上的抗剪强度。

目前普遍采用应变控制式直剪仪。

为了在直剪试验中尽量考虑不同的固结排水条件,通常采用不同加荷速率的试验方法来近似模拟土体在受剪时的不同排水条件,由此产生了三种不同的直剪试验方法,即快剪、固结快剪和慢剪。

1)快剪:快剪试验是在对试样施加竖向压力后,立即以
0.8mm/min的剪切速率快速施加水平剪应力使试样剪切破坏。

一般从加载到土样剪坏只需3~5min,相当于“不排水剪切”过程,指标用c
q
, q表示。

2)固结快剪:固结快剪是在对试样施加竖向压力后,让试样充分排水固结,待沉降稳定后,再0.8 mm/min的剪切速率快速施加水平剪应力使试样剪切破坏。

试验相当于“固结不排水剪”
过程。

抗剪强度指标用c
cq ,
cq
表示。

3)慢剪:慢剪试样是在对试样施加竖向压力后,让试样充分排水固结,待沉降稳定后,以小于0.02 mm/min的剪切速率施加水平剪应力直至试样剪切破坏,使试样在受剪过程中一直充分排水和产生体积变形,模拟了“固结排水剪切”过程,得到的抗剪强度指标用c
s
, s表示。

(2)三轴压缩试验
常规三轴试验步骤如下:
1)将土样切制成圆柱体套在橡胶膜内,放在密闭的压力室中,根据试验排水要求启闭有关的阀门开关。

2)向压力室内注入气压或液压,使试样承受周围压力σ
3作用,并使该周围压力在整个试验过程中保持不变。

3)通过活塞杆对试样加竖向压力,随着竖向压力逐渐增大,试样最终将因受剪而破坏。

上述试验过程将依据试验要求不同而有所变化,通过控制土样在周围压力作用下固结条件和剪切时的排水条件,分为不固结不排水剪、固结不排水剪和固结排水剪三种试验。

1)不固结不排水剪(UU试验)
试样在施加周围压力和随后施加偏应力直至剪坏的整个试验过程中都不允许排水,即从开始加压直至试样剪坏,土中的含水量始终保持不变,孔隙水压力也不会消散。

UU试验得到的抗剪强度指标用c u、
表示,这种试验方法所对应的实际工程条件
u
相当于饱和软粘土中快速加荷时的应力状况。

2)固结不排水剪(CU试验)
在施加周围压力σ
时,将排水阀门打开,允许试样充分排
3
水,待固结稳定后关闭排水阀门,然后再施加偏应力,使试样在不排水的条件下剪切破坏。

在剪切过程中, 试样没有任何体积变形。

若要在受剪过程中量测孔隙水压力,则要打开试样与孔隙水压力量测系统间的管路阀门。

CU试验得到的抗剪强度指标用c cu、 cu表示,其适用的实际工程条件为一般正常固结土层在工程竣工或在使用阶段受到大量、快速的活荷载或新增荷载的作用下所对应的受力情况,在实际工程中经常采用这种试验方法。

3)固结排水剪(CD试验)
在施加周围压力及随后施加偏应力直至剪坏的整个试验过程中都将排水阀门打开,并给予充分的时间让试样中的孔隙水压力
表示。

能够完全消散。

CD试验得到的抗剪强度指标用c d、
d 三轴试验的突出优点是能够控制排水条件以及可以量测土样中孔隙水压力的变化。

此外,三轴试验中试样的应力状态也比较明确,剪切破坏时的破裂面在试样的最弱处,而不像直剪试验那样限定在上下盒之间。

一般来说,三轴试验的结果还是比较可靠的。

(3)无侧限抗压强度试验
无侧限抗压强度试验是三轴压缩试验中周围压力 3=0
的一种特殊情况,所以又称单轴试验。

无侧限抗压强度试验所使用的无侧限压力仪,但现在也常利用三轴仪作该种试验,试验时,在不加任何侧向压力的情况下,对圆柱体试样施加轴向压力,直至试样剪切破坏为止。

试样破坏时的轴向压力以q u表示,称为无侧限抗压强度。

饱和粘性土的三轴不固结不排水试验结果表明,其破坏包线为一水平线,即 u=0。

因此,对于饱和粘性土的不排水抗
来得到,即
剪强度,就可利用无侧限抗压强度q
u
无侧限抗压强度试验除了可以测定饱和粘性土的抗剪强度指标外,还可以测定饱和粘性土的灵敏度S t。

土的灵敏度是以原状土的强度与同一土经重塑后(完全扰动但含水量不变)的强度之比来表示的,即
式中:q u为原状土的无侧限抗压强度,kPa;q0为重塑土的无侧限抗压强度,kPa。

根据灵敏度的大小,可将饱和粘性土分为三类:
1<S t≤2低灵敏土;
2<S t≤4中灵敏土;
S t>4 高灵敏土。

无侧限抗压强度试验适用于测定饱和软粘土的抗剪强度指标。

土的灵敏度愈高,其结构性愈强,受扰动后土的强度降低就愈多。

粘性土受扰动而强度降低的性质,一般说来对工程建设是不利的,如在基坑开挖过程中,因施工可能造成土的扰动而会使地基强度降低。

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