政法大厦基坑降水支护设计及施工组织设计.docx

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政法大厦基坑降水支护设计及施工组织设计

 

政法单位业务用房基坑降水、支护设计

及施工组织设计

 

政法大楼基坑降水及支护工程

设计和施工组织设计

1.编制依据

1.1.国家现行有关规范

建筑基坑支护技术规程JGJ120-99

建筑与市政工程降水技术规范JGJ/T111-98

建筑基坑工程监测技术规范GB50497-2009

建筑边坡工程技术规范GB50330-2002

岩土工程勘察规范GB50021-2001

建筑基坑支护技术规程DB11/489-2007

建筑地基基础设计规范GB50007-2002

建筑抗震设计规范GB50011-2001(2008版)

1.2.甲方提供的有关文件

招标方提供的《岩土工程勘察报告》。

总平面图。

2.工程概况

拟建政法大楼基坑降水及支护工程工程位于唐山市某工业区内。

基坑上口线边长121.6×81.1m,下口线边长110.9x70.4m,基坑围地面积9862m2,基坑开挖深度约10.50m。

由于工程基础埋深较深,不可能进行大放坡开挖,为确保施工用地,及尽可能地减少占地,决定对本工程做基坑支护,我公司参加甲方组织的本工程降水、及基坑支护工程的施工,经认真仔细的分析,组织专人对施工场地进行详细地踏勘,了解本工程周边的已有建筑物的实际情况,确定安排专业工程技术人员进行本工程的施工方案进行设计编制。

3.地质土层及地下水概况

3.1.场地岩土工程条件

场地位置及地形、地貌

拟建工程场地位于某工业园区,河北一路与滨水东街交叉口东北角。

地表土层为新近围海造地而成,地势较为平坦。

地层结构及描述

地层

编号

岩性名称

颜色

湿度

含有物

层底标高(m)

地层厚度(m)

吹填土

温~饱和

松散至稍密,以粉土、粉砂为主,夹粘性土,土质不均,含螺壳

-0.96-1.29

2.80-5.00

粉质粘土

可塑至软塑局部流塑,中等至高压缩性,干强度低,韧性低,稍有光泽,含碎螺壳,土质不均

-1.94-0.15

0.80-2.70

粉砂夹粉土

饱和,松散至稍密,矿物成份主要为云母,长石,石英,颗粒级配差,夹粉土,含贝壳碎屑

-4.44-7.43

3.30-6.70

粉砂夹粉土

饱和

稍密至中密,局部松散,矿物成份主要为云母,长石、石英、颗粒级配差,夹粉土,夹粘性土,含贝壳碎屑

-15.38-9.82

3.70-9.00

粉砂

饱和

中密至密实,矿物成份主要为云母,长石、石英、颗粒级配较差,夹粉土,含贝壳碎屑

-21.80-19.33

6.10-11.00

粉质粘土

灰褐

可塑,中等压缩性,干强度高,韧性中等,稍有光泽,夹粘土,夹粉土薄层,土质-较均匀

-25.89-23.89

2.50-6.30

粉土

稍湿至湿,密实局部中密,干强度低,韧性低,摇振反应慢,中部夹粘性土薄层,见绣染,土质均匀,含碎螺壳。

-28.29-26.93

2.20-3.50

粘土

黄褐

可塑,中等压缩性,干强度高,韧性中等,切面稍有光泽,见绣染,土质均匀,夹粉质粘土

33.45-31.58

4.20-6.00

粉质粘土

灰黄

可塑至硬塑,中等压缩性,干强度高,韧性中等,切面稍有光泽,见绣染,土质较均匀,夹粘土,粉土薄层,含姜石。

-39.7235.81

2.40-7.40

粉土

灰黄

湿,局部稍湿,局部中密,干强度低,韧性低,摇振反应慢,局部夹粉砂薄层,土质较均匀

-50.33-45.65

6.20-12.50

粉质粘土

可塑局部硬塑,中等压缩性,干强度高,韧性中等,切面稍有光泽,土质较均匀,夹粘土,粉土薄层。

-59.58-58.43

8.10-12.20

粉砂

饱和

密实,矿物成份主要为云母、长石、石英、颗粒级配较好。

-60.93-62.39

2.10-3.50

粉质粘土

可塑至硬塑,中等压缩性,干强度主,韧性中等,切面稍有光泽,见绣染,土质较均匀,夹、粉土薄层,该层未钻穿。

3.4-3.50

3.2.地下水

地下水埋藏及分布特点

实测稳定水位埋深为0.51-0.94米,高程为3.29-3.54米,同差0.25米。

近年最高水位

近年最高地下水位高于地表

抗浮设防水位

抗浮设防水位可按标高4.50米考虑

地下水的腐蚀性评价

本次勘察取水试样式2组,依据本场区的水质分析资料可知场区地下水为中性(PH值为7.00、7.10)。

场区地下水化学类型为C1-Na型,按Ⅱ类环境考虑,场区地下水对混凝土结构有中等腐蚀性,按干湿交替考虑,对混凝土结构中的钢筋有强腐蚀性,按长期浸水考虑,对混凝土结构中的钢筋有微腐蚀性。

4.降水

4.1.基坑降水设计方案

4.1.1.设计计算:

1)、降水方法的选择

根据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ/120-99)的要求:

井点降水方法和设备选择,应根据土层的渗透系数、要求降低水位的深度及工程特点、周边环境,作技术经济和节能比较后确定。

影响本工程的有一层地下水:

地下水类型为潜水,潜水地下水埋藏较浅,地下水类型为潜水,水位埋深为0.5~0.9m,含水层为人工填土,含土粉砂,粉砂层中。

考虑到电梯井、集水坑,局部开挖会更深,所以降水深度达11.5m以上,根据本场地含水层之间的水力联系,同时结合我公司降水成功经验,本基坑必须进行封闭降水。

故采用大口径管井封闭降水方案,在井围范围内的中间部分适当布置一排降水井。

2)、降水计算

基坑降水面积约A=9790m2,开挖深度H=11.5.0m(局部为12m),要求水位降至地面下12m。

降深S=11.5m

含水层厚度H=25m

渗透系数K=5m/d(经验值)

基坑等效半径:

影响半径:

井管半径r=0.2m

降落漏斗水力坡度i=1/10

3)、基坑总涌水量计算

根据潜水完整井公式估算1-0#楼整个基坑涌水量:

2742m3/d

式中:

Q:

基坑涌水量m3/d

4)、井深设计

根据施工经验,井深取26m,中间取20m.

5)、单井最大出水量

按群井稳定流计算单井出水量为46.6m3

6)、井数计算(周边)

7)、井间距计算:

根据水文地质特性判定,上两层含泥砂性土,持水性大,给水性小,水力坡度极大,为此井间距定为7m,井间距

考虑到地下水对基坑下部有较大的影响,基坑较深。

实际按6m间距布井,周边59口。

由于基坑宽度较大,基坑中间布置12口井,两排,东西向分布,间距约16.2m。

 

8)、井点布置

在基坑顶边线外1.5m布置管井,《降水井平面布置图》。

9)、井点设计

抽水井井深26m,井径600mm,全孔下入无砂水泥砾石滤水管,滤水管直径400mm,滤水管外包扎1层80目的尼龙网。

均匀回填φ0.5~3mm粗砂细砾滤料至孔口下1.0m,滤料以上回填粘土至孔口,滤水管内下入潜水泵。

10)、抽水方案设计:

采用2方流量扬程25m的潜水泵控制水位抽水,直接排入地面排水管系统。

11)、地面排水系统设计:

(1)排水管直径计算:

按圆形无压排水管满流条件计算:

式中:

——满流流量,相当于基坑涌水量,

——圆形无压排水管(满流)的流量模数

——水力坡度

选直径150mm的排水管,

(2)地面排水系统设置

沿基槽顶外1.5m四周架设Ф150mm排水总管,水力坡度1‰,地下水经排水总管进入沉淀池,排入雨、污水口。

12)、降水施工方法:

管井成井采用反循环钻机成孔。

4.1.2降水对周边环境影响分析

降水对周围环境的影响一般是土壤排水固结产生地面沉降,其次是由于抽水时出砂量大,导致周围地面沉陷。

本工程降水井的过滤器部分置于粉细砂层内,采用加大降水井成孔直径(以使滤料填充充分均匀)及过滤器外缠尼龙网等措施,不会产生流土现象。

排水固结会产生一定的沉降。

对于欠固结土、软土,降水带来的周围地面沉降量较大:

当降深大、地下水开采强度大时,地面沉降大:

此外,抽降历时越长,沉降量越大。

根据对类似工程的观测和对本工程的分析,工程抽排水量较小,因降水对周围地面产生的沉降一般不超过3mm,差异沉降在7.0/100000至10.0/100000之间或更小,对周围地面、道路不会产生破坏性的危害。

5.基坑护坡设计方案

5.1.设计原则

1)符合现场施工现状和环境条件,设计方案先进、合理、安全、可行;

2)符合水文地质条件及相关要求;

3)保证基坑绝对安全可靠;

4)施工工期合理;

5)充分考虑后续结构施工的合理衔接;

6)保证邻近建筑物和地下管网的安全与稳定;

7)在保证安全、可行的基础上尽量降低工程造价。

5.2.基坑支护方案选择

本工程基坑深8m,需严格控制基坑边坡变形,保证其安全可靠。

综合以上情况考虑,采用土钉墙支护结构。

5.3.基坑支护设计

5.3.1.设计分析

基坑支护设计计算采用理正深基坑支护软件进行分析计算,计算时综合考虑了工程地质条件、水文地质条件和国家有关规范、规程,选取土层参数时考虑了以往工程实践经验;考虑了基坑开挖时随土方开挖逐层土钉的实际施工情况等,基坑周边地面附加荷载按25Kpa考虑。

5.3.2.基坑支护方案

1:

0.5放坡,设置6排土钉,垂直间距均1.5m,水平间距1.5m,网格型布置,土钉倾角10o,土钉直径80mm,:

土钉水泥体强度20MPa,土钉水泥浆配比(W/C)0.5,土钉主筋采用

级螺纹钢。

1:

0.5放坡剖面:

土钉分布数据表

道数

水平间距

垂直位置(m)

长度

倾角(0)

孔径(mm)

钢筋直径(mm)

1

1.5

1.5

7

10

80

18

2

1.5

3.0

8

10

80

18

3

1.5

4.5

10

10

80

20

4

1.5

6.0

9

10

80

20

5

1.5

7.5

8

10

80

20

6

1.5

9.0

7

10

80

18

 

面层参数:

喷射砼设计强度C20,设计配比为水泥:

砂:

碎石:

速凝剂=1:

2:

2:

0.03(重量比),喷射厚度80mm;钢筋网Ф6.5@250×250mm,沿锚头设计Ф14纵横向拉结筋,保护层厚度30mm。

坡顶设1m宽散水压边,配筋同坡面。

5.3.3.其它问题

(1)对于土层含水量较大的边坡,在处理时可在支护面层背层部插入长度为400~600mm,直径不小于40mm的水平包滤网排水管,其外端伸出支护面层,水平间距1.5m,以便将喷混凝土面层后的积水排走。

(2)在施工过程中如出现局部变形严重或发生塌方应及时停止下部土方开挖必要时进行土方回填,处理后继续进行下一步作业。

(3)在施工中如遇到地下人防,应现场进行勘查,待确定其性质、走向及荷载分布特征后给出处理方案,切记盲目堵塞。

(4)遇地下管线和地下障碍物,可调整土钉锚杆位置,具体由业主、设计、监理会同施工单位共同确定。

(5)基坑上口线3米以内严禁堆载。

(6)基坑施工完成后总包单位应及时硬化路面以防雨水渗透冲刷坡面。

(7)总包在基坑内进行结构施工时,严禁在支护坡面上直接支撑,应在支撑下面设垫木以防破坏坡面。

5.4.土方开挖方案

采用反铲挖掘机开挖,配合土钉墙施工,分层开挖,设土方运输马道.

6.施工组织及施工准备

6.1.组织机构

保证施工质量并按期完成任务,选派有大型工程施工管理经验的项目经理及有经验的技术人员组成施工项目部,现场要明确岗位职责,实行全面质量管理。

项目部由项目经理统一管理。

6.1.1.组织机构管理网络图

项目经理

主任工程师

生产副经理

材料

安全

资料员

质检员

试验

测量

技术员

 

土方开挖队

锚杆施工队

降水施工队

钢筋加工队

土钉施工队

 

各施工队作业班组

 

6.1.2.项目部人员组成见下表。

项目人员组成

序号

姓名

职务

主要职责

1

项目经理

负责全面工作

2

技术负责

技术兼质检、资料归档

3

项目副经理

负责生产、调度

4

工长

施工协调、监督

5

安全员

负责安全检查、监督

6

测量员

负责测量放线

7

质检员

负责质量检查资料收集

8

资料员

负责资料的整理与收集

9

材料员

负责场内材料的检测与采购

6.2.降水井施工组织及施工准备

本工程基坑面积较大,开挖深度约10.5m,降水井数量较多,应尽可能地提前施工降水井,给场地降水留下足够的预降水时间,以便土方开挖时达到无水作业。

同时,合理地安排机械设备,计划安排2台反循环钻机进入施工现场打井,打井时间10天,准备潜水泵65台,空压机1台,降水井施工人员12人。

基坑周边排水管管径为150mm,可采用钢管或PVC管。

6.3.土方开挖施工组织及施工准备

组织2台挖掘机,按照顺序开挖,并形成流水做业,15辆土方运输车辆,土方施工队在开挖前确定弃土点,确定载重车辆和空驶车辆的行车线路,做好与当地城管队、交通队相互之间的沟通,避免不必要的麻烦。

6.4.土钉墙施工组织及施工准备

土钉墙施工面积较大,为避免扰民,施工噪音大的工序安排在白天作业。

计划安排15把洛阳铲1台砼喷射机,1台水泥浆搅拌机,1台注浆机2台电焊机,1台空压机,施工人员30人。

做好与土方队的相互配合,合理安排作业区域,尽可能地避免交叉作业,实行平行和穿插作业。

夜间避免喷射砼和电焊作业,可进行土钉成孔、注浆、钢筋绑扎等低噪音和低闪光作业工序。

6.5.锚杆施工组织及施工准备

6.6.主要工程量

降水井:

周边59口,中间12口,计71口

上钉墙:

5100m2

7.施工方案

7.1.降水井施工方案

7.1.1.施工流程

管井:

放线→定井位→挖泥浆坑→挖探坑→钻机就位→钻孔→换浆→下井管→填滤料→粘土封井→洗井→下入潜水泵试抽水→铺设排水总管及沉砂池→架设电缆→联网抽水。

7.1.2.施工方案

(1).采用反循环钻机成孔,成孔直径600,孔内置入直径为400mm的水泥滤水管,成井深度满足设计要求,井口采用砖砌筑井台,高出地面200mm。

(2).采用空气压缩机和洗井器洗井,洗井过程中应抽至清水次数不少于两次。

(3).基坑周边设排水管联网抽水,排水管采用钢管或PVC管。

(4).抽水采用的潜水泵排水量不小于2m3/小时,最初抽水时为缩短预抽水时间,应采用排水量较大的潜水泵抽水,待水位降至设计深度后可采用小排量潜水泵做维持降水。

7.2.土方开挖施工

(1).土方开挖的顺序、方法必须与设计工况相一致,并遵循“开槽支护,先护后挖,分层开挖,严禁超挖”的原则。

(2).土方开挖本着先四周,后中间的施工顺序,先挖周边土的宽度为8m,留出基坑支护施工作业空间,为基坑支护施工创造有利条件。

(3).根据建设单位移交的测量控制点和施工图纸,按照施工方案中预留的肥槽宽度,协助总包准确放出基坑开挖上口线,经总包和监理单位复核确认后方可进行土方开挖。

(4).根据基坑支护的施工方案,按照边坡坡度分层分步开挖,保证边坡坡度按设计施工。

到最底层土方开挖时,测量人员随时临测开挖深度,严格控制预留土方厚度在300mm以上,也可通知总包施工单位,安排基槽检底施工队进场配合土方开挖。

(5).施工步骤

由于基坑支护结构施工与土方开挖同时进行,为尽可能地避免交叉作业,进行平行和穿插作业,因此土方开挖必须与基坑支护施工配合,合理地安排作业区域,进行分区分段流水作业,严禁盲目施工,做到按时、按地有步骤地、有组织地、有顺序地施工,提高工作效率,保质保量完成施工任务。

(6).与土钉墙支护结构施工配合的要求

土方开挖的时机:

按照项目部指定时间开挖,或土钉注浆36小时和面层喷射砼达12小时以上方可进行下步土方开挖,严禁紧跟土钉墙施工作业。

(7).与锚杆施工配合

先开挖锚杆施工作业区域,按照锚杆施工要求的深度开挖作业面,避免与本作业工序交叉、同时作业,相隔作业距离不少于20m,待锚杆施工、养护(5~7天)、腰梁、张位锁定完成后方可进行下步土方开挖。

7.3.土钉墙施工方案

(1).对土方开挖的要求:

分步开挖,每步开挖深度与土方开挖设计相同,与不同的支护类型的土钉竖向间距同步,土方开挖时先开挖土钉成孔工作面,其作业宽度不小于8m,给土钉成孔创造施工条件后再开挖基坑中部。

(2).边坡修整:

用铁锹人工修整基本平整。

(3).土钉成孔:

采用洛阳铲人工成孔,土钉成孔时每把铲安排2人成孔。

(4).土钉孔内注浆:

制备好水泥浆后采注浆泵通过水泥浆输送管注入土钉孔底,注浆管和土钉钢筋同时入孔,第一次注浆注满后间隔约15~20分钟后进行补入水泥浆,补浆次数不少于2次,并使孔内水泥浆饱满稳定后边注入水泥浆边拔出注浆管。

(5).面层钢筋绑扎:

采用人工绑扎,绑扎钢筋网片时分段分班组进行,每组安排钢筋工4人,钢筋网片的钢筋搭接长度为300mm。

钢筋网片外侧压筋必须与土钉弯钩拉接,并对土钉弯钩采取封口钢筋焊接。

钢筋网片和压筋绑扎完成后,采用砼垫块将土钉之间的钢筋网片垫起60mm,土钉处的钢筋网片垫起间隙不小于15mm。

(6).面层喷射砼:

采用搅拌机拌合水泥、砂、石、速凝剂后,通过喷射机和空气压缩机及输送管送至喷枪口与水混合喷出到目标地。

(7).土钉墙施工工艺

土钉施工是随土方开挖而进行的,采用机械人工洛阳铲成孔。

孔内插筋后采用压力灌水泥浆,挂网后喷砼,每一步土钉施工工艺流程如下:

挖土修整坡面→土钉成孔→插入钢筋和注浆管→水泥浆搅拌→注浆→补浆→挂网片→固定网片→喷射砼

8.质量保证措施

8.1.质量目标

确保合格,各分项目施工质量满足设计和现行规范要求。

8.2.质量保证体系

施工中安排专业从基础施工的项目经理部施工该工程,现场由一名项目经理、一名项目生产副经理、一名技术主管负责,下设现场施工管理、技术管理、材料供应、质量管理、测量管理及试验、计量管理等管理系统,具体人员见“现场施工管理组织人员表”。

8.3.系统管理质量保证措施

(1).施工前管理人员应认真学习施工规范,工艺标准,设计要求和施工组织方案,做到按图纸和施工组织方案施工。

(2).现场技术负责人做好对施工人员进行详细的技术交底,并对参与施工人员进行质量、安全教育。

(3).做好测量放线,按甲方交给的基线测定孔位并经甲方或工程监理复核确认无误后,方可进行施工,严格控制孔位和水平标高。

(4).若改变施工工艺必须经公司技术主管同意,工程设计变更一律以书面通知为准,任何人的口头通知均无效。

  

(5).施工过程中按照有关规定做好现场试验工作,及时将试验报告提供到施工现场。

(6).施工过程中所用的建筑材料必须将合格的材料质量证明书提供到施工现场,无合格证书的建筑材料拒绝进入施工现场。

(7).钢筋砼工程中的钢筋绑扎完成后必须进行隐蔽项目的质量检查和质量评定后方可进行砼浇筑。

(8).发现施工过程中的不合格项目必须及时向技术主管汇报,由技术主管组织专业技术人员进行妥善处理。

8.4.降水井施工的质量保证措施

★放井位

按设计要求布设井位并测量地面标高,井位与设计要求偏差不宜大于500mm,当因障碍物影响而偏差过大时,应与设计人协商。

井位应采用显著标志,必要时采用钢钎打入地面下300mm,并灌入石灰粉。

★挖泥浆池

根据场地条件在基坑内距降水井3m处挖泥浆池,每4口井共用一个泥浆池。

★挖探坑

为清除井位下障碍物,应在井位处挖探坑,直径800mm,深1.0-1.5m,当井口土质松散时,须设置护筒,避免泥浆侵泡、冲刷导致孔口坍塌。

★凿井

管井采用反循环钻机成孔,地层自造浆护壁。

根据第一口井成孔情况,确定钻进到砂地层时,是否采用粘土护壁成孔。

井径不小于600mm,井孔应保持圆正垂直,孔深不小于设计深度。

★换浆

井管下入前应注入清水置换,用水泵或捞砂管抽出沉渣,使井内泥浆密度保持在1.05-1.15g/cm3。

★吊放井管

井管采用无砂砼管,在混凝土预制托底上放置井管,在底部中间设导中器,四周栓8号铁丝,缓缓下放,当管口与井口相差200mm时,接上节井管,接头处用玻璃丝布粘贴,以免挤入泥砂淤塞井管,竖向用2-4条30mm宽竹条固定井管。

自井底第一节井管起上数至第四节井管,外包一层40目尼龙网。

为防止上下节错位,在下管前将井管依方向立直。

吊放井管要垂直,并保持在井孔中心,为防止雨水泥砂或异物流入井中,井管要高出地面200mm,井口加盖。

★填滤料

井管下入后立即填入滤料。

滤料沿井孔四周均匀填入,宜保持连续,将泥浆挤出井孔。

填滤料时,应随填随测滤料填入高度,当填入量与理论计算量不一致时,及时查找原因。

不得用装载机直接填料,应用铁锹下料,以防不均匀或冲击井壁。

洗井后,如滤料下沉量过大,应补填至井口下1m处,其上用粘土封填。

滤料必须符合级配要求,合格率要大于90%,杂质含量不大于3%。

★洗井

成井后,借助空压机清除孔内泥浆,至井内完全出清水止,再用污水泵反复进行恢复性抽洗,抽洗次数不得少于3次。

洗井应在成井4小时内进行,以免时间过长,护壁泥皮逐渐老化难以破坏,影响渗水效果。

洗井后可进行试验性抽水,确定单井出水量及水位降低能否满足设计要求。

★水泵安装

潜水泵用钢丝绳吊放,降水井水泵置放于井底以上1m处。

安装并接通电源,每井附近架立电线杆,铺设电缆和电闸箱,做到单井单控电源,并安装我院研制的时间水位继电自动抽水装置和漏电保护系统。

★铺设排水管网

排水管网采用钢管、硬塑料管做为排水主管路,排水管直径150mm,必要时可采用多向排水。

排水管线布置在降水井外侧,每隔5-8m砖砌托台,排水管居中放置。

井口设置保护砌衬并加盖。

在排水管线转角连接处、每边中部、排水管网进入市政管线接口处设置沉淀池,沉淀池采用砌砖池,须做防水处理。

排水管网向水流方向的倾斜以1‰为宜。

★抽降

联网抽降后应连续抽水,不应中途间断,水泵、井管维修应逐一进行。

开始抽水时,因出水量大,为防止排水管网排水能力不足,可有间隔的逐一起动水泵。

抽水开始后,应逐一检查单井出水量、出砂量。

当出砂量过大,可将水泵上提,如出砂量仍然较大,应重新洗井或停泵补井。

★水位观测

抽水前应进行静止水位的观测,抽水初期每天早晚7点观测2次,水位稳定后应每天观测1次,水位观测精度±2cm,并绘制地下水水位降深曲线。

8.5.土方施工质量保证措施

(1).先进行测量放线,严格按照基坑上口线开挖,边坡坡度控制采用线坠和圈尺测量每步放坡宽度。

(2).土钉支护高度范围内的土方开挖应行开挖基坑周,严格按照开挖设计方案进行,保持每步开挖的坑面标高比相应层位的土钉标高低0.2~0.3m,宽度为8m,中间部位的土方可两步合并一起开挖。

(3).最后开挖槽底土方采用水准仪器控制标高,预留300mm以上,由土建队人工清底,采用方格网控制法。

清槽时应严格控制开挖深度,以保证设计槽底标标高的准确性,并配合检底,严禁超挖。

8.6.土

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