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吊装方案最终
天津地铁6号线土建施工第20合同段
水上东路站地下连续墙钢筋笼
吊装方案
编制:
审核:
批准:
中铁十三局集团有限公司
2013年3月
地下连续墙钢筋笼吊装方案
1.编制依据
(1)天津地铁6号线水上东路站主体围护结构设计图纸;
(2)《建筑机械使用安全技术规程》(JGJ33-2012)
(3)《建筑施工起重吊装安全技术规范》(JGJ276-2012);
(4)《起重吊装常用数据手册》;
(5)《钢结构焊接规范》(GB50661-2011);
(6)《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2001);
(7)《钢筋焊接及验收规程》(JGJ18-2012);
(8)《钢筋混凝土地下连续墙施工技术规程》(DB29-103-2010);
(9)《天津市建设工程施工现场安全管理规程》(DB29-113-2011);
(10)《城市地铁工程质量检验标准》(DB29-54-2009);
(11)《公路路面基层施工技术规范》(JTJ034-2000)
2.工程概况
2.1.工程地点及内容
水上东路站位于宾水西道与水上公园东路交叉口处,沿东西方向布置。
车站为地下两层侧式车站,总建筑面积约21801平方m,基坑盾构井段深约19.5m,标准段埋深17.5m,本站有效站台中心里程处顶板覆土3.0m,车站总长315m,宽度约32.4m,车站共设4个出入口及2组风井。
车站主体围护结构采用800mm地下连续墙,标准段插入比为1.05,盾构井段插入比为0.85。
车站北侧地连墙接头采用焊接工字钢接头止水,其它墙幅采用锁口管接头止水。
地连墙共分134个槽段进行施工,基本幅宽采用6m。
其中“一”子型6m墙幅69幅,5m墙幅38幅,5.35m墙幅1幅,4m墙幅1幅;“L”字型幅墙12幅;“Z”字型墙幅3幅;“T”字型墙幅10幅。
地连墙配筋主要分三种形式BQ-1、BQ-2和BQ-3,地连墙底部有4.5m深的素混凝土,只有工字型钢,工字型钢采用对拉筋连接。
考虑到减小带工字型钢钢筋笼的吊装难度,将钢筋笼从距离底部4.5m处平齐主筋断开,分两节吊装,先将4.5m工字型钢吊放入槽,待主钢筋笼起吊入槽时与之进行工字型钢焊接后,整体入槽。
4.5m工字型钢吊装时采用12#槽钢进行临时加固,如图2-1。
取各种形式的最大尺寸钢筋笼进行重量比较,见表2-2。
图2-14.5m工字型钢加固示意图
表2-2各种形式钢筋笼配筋尺寸、重量表
由上表可知,本工程地连墙钢筋笼吊装最重为”一“型BQ-3(6×0.71)37.45t,考虑到其较重,采用在起吊位置原地制作钢筋笼,再进行双机起吊入槽,共计有6幅,具体见墙幅平面布置图。
其余128幅墙采用带载行走吊装入槽,最重为”L“型TQ-22(4.25×2)31.53t。
2.2.工程地质
地铁车站影响范围内地层主要为第四系全新统人工堆积层(Qml)、第四系全新统上组河床~河漫滩相沉积层(Q3/4al)、第四系全新统中组浅海相沉积层(Q2/4m)、第四系全新统下组河床~河漫滩相沉积层(Q1/4al),岩性主要为粉质粘土、粉土。
地表普遍分布人工填土层(Qml),土质不均,结构松散,工程性质差。
第四系全新统上组河床~河漫滩相沉积层(Q3/4al)岩性主要为软塑~可塑状粉质粘土及中密状态粉土,工程性质尚可。
第四系全新统中组浅海相沉积层(Q2/4m)由软塑~流塑状粉质粘土、中密状态粉土组成,局部分布有流塑状态的淤泥质土,工程性质较差。
第四系全新统下组沼泽相沉积层(Q1/4h),主要为软塑~可塑状态粉质粘土,该层厚度较小,工程性质较差;下部为河床~河漫滩相沉积层(Q1/4all),主要为可塑状态粉质粘土,密实状态粉土,该层土土质较好。
工程地质剖面图见附件
(一)。
2.3.站位环境
本站位于天津市南开区宾水西道与水上公园东路交叉路口,客流繁忙,为交通要地。
车站主体北侧为沿街商业多层楼:
奥园会所(距离围护结构约14.5m)、怀海火锅城(距离围护结构约13.8m)、津水园(距离围护结构约10.4m)、阳光公寓(距离围护结构约13.7m)、艳阳天夜总会(距离围护结构约9.5m)。
南侧为奥体绿地和奥城商业广场。
车站施工场地范围内上部空中无任何架空线。
周围地面建筑平面图见附件
(二)。
车站建筑范围的管线(雨水、污水、通信、电力、给水、燃气等)均将迁改至结构范围以外,迁改后离围护结构最近的为5m,只有两条220KV电缆横跨车站上方,无法改移,电缆沟顶距离地面约1.2m,施工中对其进行悬吊保护。
管线平面布置图见附件(三)。
3.施工准备
3.1组织机构
现场总指挥:
秦国刚
现场技术负责人:
张宝辉
现场安全负责人:
王平
吊装组组长:
王小庆
3.2.机械设备安排
施工使用主要机械设备见下表:
表3-1主要机械设备使用计划表
序号
名称
型号
单位
数量
备注
1
履带吊车
150T
台
2
2
履带吊车
80T
台
2
3
成槽机
宝峨GB34/金泰SJ35
台
2
4
大挖机
PC200
台
2
5
运土车
16m3
台
15
6
电焊机
ZXE-400
台
20
7
车丝机
HGS-40B
台
8
8
钢筋弯曲机
GW40
台
4
9
钢筋切断机
GQ40
台
4
3.3.劳动力安排计划
劳动力安排见劳动力安排计划表。
表3-2劳动力安排计划表
序号
工种
人数
备注
1
起重指挥
4
白班、夜班各2人
2
起重司机
4
白班、夜班各2人
3
起重工
8
每班起重工按4人配置
4
安全员
4
白班、夜班各2人
5
电焊工
16
白班、夜班各8人
6
钢筋工
80
白班、夜班各40人
7
杂工
40
白班、夜班各20人
8
电工
2
白班、夜班各1人
3.4.材料使用计划
施工使用主要材料见材料使用计划表。
表3-3主要材料使用计划表
序号
项目
单位
数量
备注
1
HRB335,Ф32钢筋
T
1934.4
2
HRB335,Ф25钢筋
T
763.5
3
HRB335,Ф22钢筋
T
88.3
4
HRB335,Ф20钢筋
T
97.6
5
HRB335,Ф16钢筋
T
537.8
6
HRB335,Ф12钢筋
T
38.1
7
HPB300,Ф28钢筋
T
18
8
工字型钢接头
T
300.4
9
Ф42,t=1.2声测管
m
9433
10
商品混凝土C35P8
m3
20137
3.5.工期安排
本站地连墙计划开工日期为2013年4月1日,完工日期为2013年7月26日。
本站施工场地被凌宾路分成两部分,凌宾路以东和凌宾路以西,凌宾路为盖挖段。
东、西两侧同时施工,盖挖段分两期施工,一期与西侧同时施工,二期待一期盖板和路面恢复后施工。
图3-4工期网络图
3.6.施工场地布置
本车站位于宾水西道上,宾水西道为城市主干道,履带吊行走和施工场地布置利用宾水西道现有沥青路面,施工场地分两期布置,具体施工场地布置图见附件(四)。
3.7.钢筋笼吊装要求
(1)钢筋笼加工完成后,需经监理工程师检验合格后,方可吊装。
(2)吊装前,检查起重机各操作系统、制动系统、安全系统运转是否正常,检查各索具的规格型号是否按规定设置,一切正常无误后,方可吊装。
(3)钢筋笼的吊点位置、吊筋长度需按规定精确布置。
(4)履带吊需按指定路线行走,对规划好的行走路线进行主吊空载试行走,确认无误后,方可吊装。
(5)检查履带吊行走范围地基是否坚实,如有空洞需进行垫厚钢板或混凝土回填处理。
(6)检查起重指挥、司索工、安全员等是否到位,人员齐全且准备好后进行吊装。
(7)严格控制吊车的工作半径,不得超出规定范围。
(8)仔细检查钢筋笼,不得有焊条、钢筋头等外挂物。
(9)在吊装过程中,主、副吊密切配合,副吊随着主吊的节奏起落,避免生拉硬拽。
(10)主吊带钢筋笼行走的距离不宜超过50m,应合理安排起吊位置。
(11)在移动钢筋笼时,需将钢筋笼的底部垫平,防止钢筋笼变形。
(12)在钢筋笼吊装行走时,注意对220KV电缆槽上方垫厚钢板保护,入槽时禁止碰撞电缆槽。
4.施工方法
4.1.吊装方案
本工程地连墙带工字型钢钢筋笼分两节吊装,第一节4.5米为工字型钢和对拉筋,第二节为30米钢筋笼,先将第一节钢筋笼吊装入槽固定后,调整水平,待第二节钢筋笼吊起后与之焊接,然后整体入槽。
不带工字型钢的钢筋笼采用整体一次性吊装入槽。
吊装方法如下:
(1)首先对加工好的钢筋笼进行验收,吊装施工人员自检合格后,报请监理工程师验收合格后方可吊装;
(2)对起重机进行检查,检查各操作系统、制动系统、安全系统运转是否正常,同时要检查所有起重设备是否符合规定和完好程度,发现有不符合要求或损坏应立即更换;
(3)检查钢丝绳、卡扣、滑车是否完好,钢丝绳达到报废标准或者卡扣、滑车变形,立即更换。
(4)规划吊车行走路线,清理路线内的障碍,对220KV电缆槽和地下管线井盖处垫S=30mm厚钢板保护,并且确保路面平整吊车行走过程平稳。
起吊吊装过程中听从统一指挥,指挥人员站在起重机侧面,同时司机能够看见的部位;
(5)150吨吊车、80吨吊车按照地连墙笼子吊装现场布置及吊车站位图站位;
(6)两车站好位后,分别挂吊装索具,同时核算作业半径无误;
(7)试吊:
两车协作将钢筋笼水平吊起,当钢筋笼离开地面约0.5米时,两车停止起钩,检查吊车、钢筋笼、吊装索具和加强钢筋有无异常情况以及吊点位置是否准确,通过主、副吊上的滑轮调整绳子的长度,使得钢筋笼在一水平面上。
通过试吊确定起重吊装的重心是否设计准确,检查笼子的刚度,并确定起重机在各状态下的吊装重量及其性能参数,并协调起重工以及两台吊车操作人员操作一致。
(8)一切正常后,150吨吊车继续起钩,80吨吊车随着150吨吊车的起钩过程起钩,在钢筋笼与地面的夹角达到80°前,80吨吊车的荷载应基本保持不变,且不要接触或冲撞地面;
(9)在150吨吊车起吊钢筋笼的过程中保持作业半径和主臂不动,80吨吊车随着钢筋笼的起吊和倾斜向前缓慢走车;
(10)当钢筋笼逐渐立直时,80吨吊车的荷载可以缓慢降低;
(11)当钢筋笼接近立直状态时80吨吊车协助主吊将笼子稳住不动后,并将荷载降低到零,同时摘钩;
(12)钢筋笼子由150t吊车吊着缓慢移动,尽量保证笼子不得晃动,并在移动过程中通过晃绳控制,一直移动到目标槽段。
(13)钢筋笼移到目标槽段时,通过人员微调以确保准确入槽,带工字型钢的需与第一节钢筋笼焊接后,进行下放;
(14)当钢筋笼下放至第一道担杆筋时,停止下放,用准备好的担杠穿过钢筋笼担在导墙上,担杠两边垫平垫稳,使四个担杠筋同时均匀受力。
摘除主吊第二道吊点卡环,与连接绳连接,主吊缓慢起钩,将钢筋笼吊起10cm左右,抽出担杠,继续下放。
图4-1钢筋笼入槽图
(15)当钢筋笼下放至第二道担杠筋时,停止下放,用同样方法将钢筋笼担在导墙上,将钢丝绳卡到吊环上,提升主吊抽出担杠,将钢筋笼一直下放到位,担杠穿过吊环担在导墙上,两端垫实,均匀受力,主吊移开。
起吊“L”型钢筋笼时,存在钢筋笼向重心侧翻动作。
具体步骤为:
(1)指挥150T、80T两吊机转移到起吊位置,起重工分别安装吊点的卸扣。
(2)检查两吊机钢丝绳的安装情况,确认无误后,信号工指挥两台吊车同步提升,速度一定要慢,当钢丝绳开始受力后,钢筋笼开始慢慢向转角位置重心侧倾,直到钢筋笼整体离地0.3m~0.5m后,步骤与“一”型钢筋笼相同。
图4-2履带吊站位图
4.2.钢筋笼加工与制作
(1)钢筋笼根据地下连续墙墙体配筋图和单元槽段的划分来制作。
(2)现场设置钢筋笼加工平台,平台用20cm槽钢沿钢筋笼长向每隔4m设置一道,安装固定前用水准仪找平并固定,保证笼台具有足够的刚度和稳定性。
(3)钢筋加工符合设计图纸和施工规范要求,钢筋加工按以下顺序:
先铺纵向筋,再穿底部横向筋,并焊接牢固,焊接底层保护垫块,然后焊接桁架,再焊接上层纵向筋中间连接筋和面层横向筋,然后焊接拉筋、锁边筋,吊筋,最后焊接预埋件(同时焊接中间预埋件定位水平筋)及保护垫块。
(4)按照设计要求地连墙底部有4.5m深的素混凝土,工字钢接头的在此部分只有工字钢和对拉筋,为减小吊装难度,带工字钢接头的钢筋笼采取整体加工制作,分节吊放。
我方在槽口焊接工字钢时,准备4台电焊机、4名电焊工。
保证在20分钟内将钢筋笼焊接完毕,尽量缩短下笼时间,待焊缝冷却后方可下放钢筋笼。
(5)对于“L”型拐角幅钢筋笼要增设桁架和斜拉杆进行加强,以防钢筋笼在空中翻转时变形,在入槽时割掉。
(6)钢筋笼下端的纵向主筋宜向内弯转,以防吊装时钢筋擦伤槽壁,但向内弯折的程度亦不应影响浇灌混凝土的导管的插入。
(7)钢筋笼制作过程中,预埋件、测量元件位置要准确,并留出导管位置(对影响导管下放的预埋筋、接驳器等适当挪动位置),钢筋保护层定位块用5mm钢板根据设计图纸制作而成,每隔4m设一排,每排4块,焊于主筋上。
(8)由于接驳器位置要求精度高,在钢筋笼制作过程中,根据吊筋位置,测出吊筋处导墙高程,确定出吊筋长度,以此作为基点,控制预埋件位置。
在接驳筋后焊一道水平筋,以便固定接驳筋,水平筋与主筋间通过短筋连接。
确保接驳器及预埋筋的预埋精度,标高误差应小于10mm。
表4-1钢筋笼制作允许偏差值(mm)
项目
偏差mm
检查方法
钢筋笼长度
±50
钢尺量,每片钢筋网检查上中下三处
钢筋笼宽度
±20
钢筋笼厚度
0~-10
主筋间距
±10
任取一断面,连续量取间距,取平均值作为一点,每片钢筋网上测四点
分布筋间距
±20
预埋件中心位置
±10
抽查
接驳器标高
±10
水准仪全数检查
(9)根据监测要求在相应的地连墙段设置测斜管和钢筋应力计,测斜管深度同地连墙,顶部高出冠梁200mm,测斜管固定在钢筋笼上。
4.3.各种形式钢筋笼重心确定
1、“一”型钢筋笼纵向重心计算
取BQ-1带双工字型钢的钢筋笼为研究对象,将钢筋笼按照配筋情况,分成3段L1、L2和L3,每段的重量分别为M1、M2和M3,如图4-3所示,假设重心至钢筋笼顶的距离为L,钢筋笼的重量为M,则
M×L=M1×L1/2+M2×(L1+L2/2)+M3×(L1+L2+L3/2)=1M1+9.5M2+23.5M3
M1=1.398t
M2=16.725t
M3=11.287
所以L=(1×1.398+9.5×16.725+23.5×11.287)/29.41=14.47m
图4-3”一“型6m钢筋笼配筋图
同理可计算出BQ-2重心至钢筋笼顶的距离L=14.46,BQ-3重心至钢筋笼顶的距离L=14.4m。
2、“一型”钢钢筋笼(带一侧工字型)横向重心计算
以220KV电缆槽处钢筋笼为研究对象,笼宽3m,一侧带工字型钢,配筋类型为BQ-1。
纵向重心同“一”型BQ-1,横向重心应偏向工字型钢侧,假设重心至笼边为L,钢筋笼重为M1,工字型钢重为M2,钢筋笼和工字型钢共重为M,则:
M×L=1.5×M1+3×M2=1.5×10.059+3×4.503=28.598
L=1.964m
图4-4一侧带工字型钢示意图
3、“L”型钢筋笼重心计算
直角“L”型墙幅钢筋笼重心纵向位置与“一”型相同,横向与两直角边长度有关,假定直角边长为a和b,建立直角坐标系,如图4-5。
图4-5“L”型钢筋笼重心示意图
将“L”分成矩形ABFE和矩形CDHF,矩形ABFE的重心为N,矩形CDHF的重心为M,则“L”的重心必在M、N的连线上;假设“L”的重心为p(x,y),则:
ABFE的质量×NO=CDHF的质量×OM
(NP+PM)2=0N2+OM2
取TQ-25为研究对象,a=3.2m,b=2.8m,c=0.71m
OM=b/2=1.4m
(ON+0.71/2)×M=M1×3.2/2+M2×3.2
其中:
M1为钢筋笼ABFE的重量,M1=10.37t
M2为工字型钢的重量,M2=4.503t
M为总重,M=14.87t
则ON=1.73m
根据勾股定理MN=2.23m
NP+PM=2.23①
14.87×NP=6.77×PM(6.77为CDHF的重量)②
由①、②两式子得,
PM=1.53m,NP=0.7m
由x/OM=NP/MN得,x=0.7/2.23×1.4=0.43m
由y/ON=PM/MN得,y=1.53/2.23×1.73=1.19m
4、“T”型钢筋笼重心计算
“T”型墙幅纵向重心位置与“一”型相同,建立横断面直角坐标系,如图4-6所
示。
图4-6“T”型墙幅钢筋笼重心示意图
将“T”型分成矩形OABC和矩形DEGF,则矩形OABC的重心为M(a/2,c/2),矩形DEGF的重心为N(d+c/2,c+b/2),“T”型的重心必在MN的连线上,假设重心为P(x,y),则
AOBC的质量×MP=DEGF的质量×PN
即a×MP=b×PN
(NP+PM)2=0’N2+O’M2
取TQ-12为研究对象,则a=4m,b=1m,c=0.71m,d=2.125m。
O’N=0.71/2+1/2=0.855m
O’M=2.125+0.71/2-4/2=0.48m
由以上得
4×MP=1×PN①
(NP+PM)2=0.8552+0.482②
由①、②式得
MP=0.196m,PN=0.784m
由(2.125+0.71/2-x)/O’M=NP/MN得,x=2.096
由(y-0.71/2)/O’N=MP/MN得,y=0.526
4.4.吊点位置的确定
根据弯矩平衡原理,正负弯矩相等是所受弯矩变形影响最小的原理,钢筋笼吊点位置计算如下:
图4-7钢筋笼双机平吊时弯矩图
+M=-M
其中+M=(1/2)ql12;
-M=(1/8)ql22-(1/2)ql12;
q为分布荷载,M为弯矩。
故L2=2√2L1,又2L1+3L2=30m;得L1=2.86m,L2=9.09m。
因此选取B、C、D、E四点,钢筋笼起吊时弯矩最小,但实际过程中B、C中心为主吊位置,D、E中心为副吊位置,AB距离影响吊装钢筋笼。
根据实际吊装经验以及本工程钢筋笼钢筋分布以及预埋件等特点,对各吊点位置进行调整:
笼顶以下:
0.8m+10m+10+8m+1.2m=30m。
1、“一”型钢筋笼
钢筋笼横向吊点设置在0.25L处,(L为钢筋笼宽度)
钢筋笼纵向主吊吊点设置在距顶端0.8m+10m,副吊吊点设置在距离底端1.2m+8m的位置,具体见图4-8(以6m幅宽为例)。
图4-8吊点布置图
2、“L”型钢筋笼
“L”型钢筋笼吊点纵向位置与“一”型钢筋笼相同,横向与重心有关,如图4-9所示,在布置吊点时,使吊点对称分布在MN两边,笼子吊起时,扁担与MN在竖直方向上重合。
图4-9“L”型钢筋笼吊点布置图
3、“Z”型钢筋笼
本工程有3幅“Z”型地连墙:
TQ-6、TQ-16、TQ-21,考虑到“Z”型墙幅在钢筋制作和吊装上比较复杂,为了保证吊装安全,施工时将“Z”字型墙幅分成两个“L”型墙幅(如图4-10所示),分别吊放。
图4-10“Z”型墙幅分解示意图
由“Z”型墙幅分解成的6幅“L”型墙幅,吊点布置方法相同,加工钢筋笼时长边水平放置,短边竖直放置,纵向吊点布置同“一”型墙幅0.8m+10m+10m+8m+1.2m,横向吊点布置如图4-8所示,纵向吊点布置图如4-11所示。
图4-11横向吊点布置图
图4-12纵向吊点布置图
4、“T”型钢筋笼
“T”型钢筋笼吊点布置与“一”型钢筋笼吊点布置相同,纵向吊点为0.8m+10m+10m+8m+1.2m,横向吊点设置在0.25L处(L为钢筋笼宽度),如图4-13所示。
图4-13“T”型钢筋笼吊点布置图
5、220KV电缆处钢筋笼
本工程有2条220KV电缆横跨车站上方,有4幅“一”型6m地连墙受其影响,此4幅地连墙钢筋笼采用分片下放、水下拼接的方法进行施工,即将6m宽钢筋笼分成2片3m宽的钢筋笼分别吊装,如图4-14所示。
图4-14电缆槽处钢筋笼吊放示意图
吊点布置:
纵向吊点布置同“一”型钢筋笼,横向吊点布置在重心两侧,对称布置,锁口管接头的钢筋笼布置在1m和2m处(如图4-15),工字型钢接头的钢筋笼布置在1.36m+1.2m处(如图4-16)。
4.5.吊点形式
本工程地连墙钢筋笼吊点采用HPB300Ф28圆钢,第一道吊点布置在钢筋笼底面,其余三道吊点布置在钢筋笼顶面,并设置两道担扛筋,担杠筋设置在吊点以下50cm,具体吊点形式见图4-17。
图4-17吊点加固大样图
4.6.钢丝绳选择及验算
吊装采用6×37+1棉芯交互捻钢丝绳,公称强度为1700MPa,安全系数K取6,换算系数为0.82。
由《起重吊装常用数据手册》查得钢丝绳数据如下表:
表4-46×37+1钢丝绳数据表
钢丝绳直径mm
公称抗拉强度(MPa)
K
钢丝破断拉力总和(kN)
容许拉力T(KN)
60.5
1700
6
2320
317.07
56
1700
6
2000
273.33
52
1700
6
1705
233.02
47.5
1700
6
1430
195.43
43
1700
6
1185
161.95
39
1700
6
959.5
131.13
36.5
1700
6
856
116.99
34.5
1700
6
758
103.59
32.5
1700
6
666.5
91.09
30
1700
6
580.5
79.34
容许拉力T=钢丝破断拉力总和÷安全系数K×换算系数0.82
本工程各部位采用的钢丝绳的型号见下表:
表4-5钢丝绳使用明细表
序号
部位
钢丝绳型号
长度(m)
数量(根)
1
主吊扁担上(S1)
60.5
2.5
2
2
主吊扁担下(S2)
43
16.7
2
3
连接绳
43
10
2
4
副吊扁担上(S3)
43
2.5
2
5
副吊扁担下(S4)
32.5
16
2
本工程钢筋笼(双工字型钢)单次吊装最重约为37.45t,采用双机抬吊整体式吊装入槽,整个过程中分二种情况进行受力分析。
第一种情况:
双机平抬时,如图4-13。
图4-18钢筋笼水平抬吊示意图
图4-19钢筋笼平抬时受力简图
图4-20主、副吊扁担上钢丝绳受力简图
根据受力简图计算得:
2TI+2T2=37.45t(含工字钢重量)①
TI×0.8+TI×10.8+T2×20.8+T2×28.8=37.45×14.47②
由以上①、②式得:
TI=10.19tT2=8.54t
则FI=10.19/sin51=13.11tF2=8.54/sin60=9.86t
钢丝绳受力F
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