挂篮悬浇施工工法.docx
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挂篮悬浇施工工法
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挂篮悬浇施工工法的特点
挂篮悬浇施工方法适用于大跨度桥梁和特殊环境条件下的桥梁上部梁体结构现浇施工，它最显著的功能是利用梁体结构自身承受施工过程中的所有荷载，解决了满堂式支架现浇施工工艺对地形条件要求的问题。
挂篮悬浇施工方法是将现浇梁体分段进行施工，并在预应力混凝土施工技术的基础上，利用锚固在梁体上的挂篮系统作为施工操作平台，逐段推进，完成全部梁体施工。
由于挂篮悬浇施工工艺可在每一个桥墩形成独立的工作面，满足多工作面平行作业的施工条件，故可加快施工进度，达到缩短工期的目的。
挂篮悬浇施工中对挂篮结构系统的稳定性、安全性和适用性要求较高，同时对预应力施工技术的要求也较高，这两方面均关系到梁体的施工质量和施工安全
挂篮悬浇施工工法的适用范围
挂篮悬浇施工工艺在连续梁、T型刚构、连续刚构和斜拉桥混凝土梁段施工中已经得到广泛运用，该施工方法适用性较强，是目前大跨度桥梁梁体施工的一种比较先进的施工方法，具有广泛的应用前景。
这种施工方法具有施工场地小、投入少、桥梁线形易于控制等特点，适用于桥梁跨度较大、桥下地形条件和施工环境较差的桥梁施工，尤其适用于跨越大河流或跨越大沟谷的桥梁施工。
在城市高架桥梁施工中，挂篮悬浇施工方法也比较适用。
挂篮悬浇施工工法的工艺原理
挂篮悬浇施工工法主要是利用钢吊带将型钢所制的挂篮系统锚固在已施工完的梁体上，挂篮系统再作为后续梁体施工所需的承重结构和操作平台，在这个操作平台上逐段完成梁体施工。
这种施工工艺一方面需要利用竖向预应力筋进行墩梁临时锚固，另一方面需要纵向预应力筋将梁段连接成为一个整体，同时，挂篮系统还必须能够向前灵活移动。
挂篮悬浇施工工法的工艺流程及操作特点
1、挂篮悬浇施工的工艺流程
挂篮悬浇施工方法综合了后张法预应力混凝土箱梁和支架现浇箱梁的特点，其支承系统主要采用的是悬挂吊篮，即利用先施工梁段为支撑结构，将挂篮主纵梁锚固悬挂其上，再由挂篮的吊带或吊杆悬挂底篮，形成一个悬挂式的操作平台，然后在该操作平台上进行后一梁段的施工，以此方式循环作业向前推进，直至所有悬浇梁段施工完毕，故又形成其独特的施工工艺特点。
挂篮悬浇施工方法的工艺流程为：
设计和加工挂篮及模板—→墩顶（或边跨）支架现浇段梁体施工（包括预应力筋张拉和孔道压浆）—→拼装挂篮及模板—→挂篮及模板加载试验—→挂篮及模板调整校正—→悬浇块段钢筋和预应力管道安装—→浇筑悬浇块段混凝土—→悬浇块段预应力筋张拉和孔道压浆—→前移挂篮及模板至下一块段循环进行施工，直至完成所有悬浇块段梁体—→合拢段吊架和模板安装—→吊架和模板加载试验—→吊架和模板调整校正—→合拢段钢筋和预应力管道安装—→浇筑合拢段混凝土—→剩余部分预应力筋张拉、孔道压浆及封锚。
2、挂篮悬浇施工的操作特点
①、设计和加工挂篮及模板
挂篮和模板系统在设计和加工时，要尽量使其重量轻、结构简单、受力明确、运行方便、变形小、安装和拆除方便、便于运输，并尽可能使用已有材料进行加工。
这是保证工程质量、施工进度和施工安全的重要因素。
但在实际施工中，常根据梁体的截面形状、尺寸、节段重量及施工方法采用荷载对比法租赁或购买现成挂篮，这种情况下没有必要再对挂篮进行专门设计和加工。
挂篮结构形式较多，其中常用的有三角斜拉式、菱形式、平行贝雷桁片式等。
②、墩顶支架现浇段梁体施工
墩顶支架现浇段施工，一般是指对墩顶0号块进行施工，然后在0号块上组装挂篮，再对后续悬浇块段进行悬浇施工。
但有时需根据桥梁结构形式、所用挂篮的结构特点及梁段的长度及重量确定具体的施工方法，在确保工程质量和施工安全的前提下达到方便施工的目的。
比如采用菱形挂篮施工悬浇梁段时，由于0号块长度一般较短，采用支架现浇后，梁顶操作面较窄，在其上组装菱形挂篮极不方便，如果将0号和1号块均用支架现浇法同时施工后，梁顶操作面通常可以满足菱形挂篮组装的要求，但这种方法由于梁体长度增大，一般需要搭设落地式满堂支架。
如采用贝雷桁片式挂篮施工悬浇块，由于贝雷桁片式挂篮组装所需操作面较小，则可只施工0号块段，这对采用墩顶托架施工支架现浇段箱梁比较有利，可以减少支架所需承受的梁体荷载，对减少支架材料用量和减小支架设计、加工、安装难度较为有利，并可增加施工的安全性。
墩顶支架现浇段施工时，还应根据桥墩高度、桥墩截面形状和尺寸、桥墩处地形条件、梁段的长度、截面尺寸及重量等确定支架的具体施工方法。
桥墩高度较大或桥墩处地形条件较差时，一般考虑在墩顶埋设钢牛腿（梁体重量较大时，一般用穿心式钢牛腿），搭设墩顶托架。
墩顶托架结构有型钢组拼式、万能杆件式、桁架式等多种形式。
桥墩高度不大且桥墩处地形条件较好，尤其是桥墩桩顶设计有承台且其平面尺寸满足支架安装要求时，一般考虑搭设落地式满堂支架。
落地式满堂支架结构形式有普通扣件式钢管支架、大直径钢管焊接拼装式支架及贝雷片组装式支架等多种形式。
贝雷片组装式支架结构具有承载能力大、刚度和稳定性较好、安拆方便快捷的优点，但需要吊机配合施工，且材料用量大。
为了便于支架的安装和拆除，且便于调整标高，墩顶托架的上部支架和落地式满堂支架一般都需要设置可以调整高度的螺杆顶托或底座。
支架施工前，均需对地基、支架基础、支架、分配梁及模板进行承载力、刚度和稳定性验算。
计算荷载包括梁体自重荷载、施工机具荷载、可能堆放的材料荷载、施工人员荷载、风和雪荷载等。
支架和模板安装好后，需对支架进行等载预压，以消除支架的非弹性变形，并测出支架的弹性变形，供调整支架及模板的标高用。
支架预压期间及卸载后需进行跟踪测量，观测支架沉降变形情况，详细记录观测数据。
待支架沉降变形稳定后，即可进行卸载，然后根据支架的弹性变形值和计算出的预拱度值重新调整校正好支架和模板，进行钢筋及预应力管道的安装和混凝土浇筑。
混凝土浇筑前，应认真检查各种用于挂篮悬臂施工的预埋件和预留孔的位置、数量和尺寸，必须确保其安装质量符合图纸设计、施工方案及施工作业技术指导书的要求。
③、悬浇块段梁体施工
采用挂篮悬臂浇筑法施工工艺的第二步是对悬浇块段的悬臂施工。
在墩顶支架现浇段0号块（或0、1号块）混凝土浇筑结束后，待混凝土强度达到设计规定的张拉强度时，及时进行墩梁临时锚固竖向预应力钢筋的张拉与锚固（预应力管道不需要灌浆），并对梁体纵、横、竖向预应力钢束进行张拉和压浆。
预应力施工结束后，即可在支架现浇段梁体上面进行后续悬浇梁段施工挂篮的组装和调试，同时可拆除现浇段梁体下的支架和模板。
挂篮及模板安装前，应先在平地上进行预拼装，以验证挂篮部件的完整性和可操作性，同时熟悉挂篮安装程序及各部件之间的相互关系。
支架现浇段梁体施工结束后，在其顶面进行测量放样，确定挂篮主纵梁的安装位置，主纵梁应安装在现浇梁两侧腹板位置，其纵轴与现浇梁腹板的纵轴应重合。
挂篮主纵梁安装时，还应安装挂篮的行走系统、支撑点及后锚固系统，并及时锚固主梁。
对于贝雷桁片式挂篮，如以向前接长贝雷桁片的方式代替前移挂篮，则不需安装行走系统。
挂篮主纵梁安装固定好后，再安装挂篮横向联接部件、前后上横梁、吊带、前后下横梁、底篮纵梁及模板系统。
在挂篮安装施工中，主纵梁后锚固系统通常采用预埋ΦL32mm高强精轧螺纹钢筋，其埋设间距和数量应根据后锚点所受的拉力确定。
对贝雷桁片式挂篮，由于其刚度较其他形式的挂篮小，挠度较大，其后锚点应适当靠近前端加密布设。
后锚固系统也可以采用在梁体腹板两侧的箱梁顶板和底板上设置预留孔，通过预留孔将后锚固系统的ΦL32mm高强精轧螺纹钢筋穿过梁体，在梁底用型钢锁定锚固，这种方式可使ΦL32mm高强精轧螺纹钢筋全部回收利用，达到节省材料的目的，但对于高桥梁来说，这种施工方法需要在已浇筑梁段的后下方设置人工操作吊架，且吊架要能够前后移动。
挂篮安装结束后，还应对其进行加载试验，以检验挂篮的性能和安全。
加载可采用砂袋堆载或悬挂水箱等方式，具体施工时应根据现场情况确定。
通过加载试验，可以消除挂篮结构的非弹性变形，测出结构的弹性变形，用以调整控制挂篮及模板的标高。
挂篮加载试验结束后，必须重新对挂篮和模板系统进行调整校正。
调整内容主要是挂篮和模板的水平位置和标高，这是保证悬浇梁施工结束后，其平面和立面线形满足设计要求的关键工作。
在这项工作中，由于影响悬浇梁各节段梁体高程的因素较多，各节段梁体高程控制难度较大，故挂篮和模板的标高控制尤为重要。
影响悬浇梁各节段梁体高程的因素主要有挂篮挠度变形和梁体预应力、混凝土收缩徐变、梁段自重、温度等引起的挠度变形及挂篮自重和施工荷载变化引起的挠度变形，同时也有梁体预拱度及施工误差等影响因素。
在实际施工中，除了根据计算数据调整控制好挂篮和模板的标高外，还应严格遵循两端平衡的原则进行同一个“┳”构两端悬浇块的施工，并严格按设计和规范要求进行梁体预应力施工。
同时，还应控制好合拢段的施工时间，合拢段施工宜尽早完成，以避免悬浇梁的悬臂端产生过大的挠度变形。
挂篮和模板调整校正好后，即可进行悬浇块段钢筋和预应力管道的安装工作，然后进行悬浇块段混凝土浇筑，其施工技术方法和质量控制要点基本与后张法预制梁相同。
但在悬浇块段钢筋和预应力管道安装时，应特别注意悬浇块段钢筋和预应力管道的接头施工质量。
钢筋接长时要满足设计及规范规定的搭接长度，预应力管道接长时要确保线形顺畅、接头严密牢固不漏浆，一般应在预应力管道中插入一根硬质塑料管来加强预应力管道的刚度，并可防止管道漏浆，硬质塑料管需伸入上一已完节段内50cm左右。
在混凝土浇筑前，应严格按规范要求对节段间的竖向施工缝进行凿毛和冲冼处理，并认真检查下一个块段挂篮施工所需的预埋件和预留孔道的位置和数量，确保其埋设准确无误。
悬浇块段混凝土浇筑时，要特别注意两悬臂端必须保持平衡对称施工的原则，两悬臂端混凝土的浇筑进度应基本相同，确保不均衡荷载严格控制在设计允许的范围内，同时，两悬臂端混凝土应按从外侧向内侧推进的顺序进行浇筑。
悬浇梁顶板混凝土找平时，应严格控制其表面平整度和纵横向坡度，使其符合设计和规范要求。
混凝土浇筑结束后，应加强养护，以提高混凝土强度，加快施工进度。
混凝土浇筑结束后，根据对同条件养护试件的强度检测结果，确定悬浇块段预应力筋张拉的时间。
悬浇块段预应力筋张拉和压浆的施工技术方法和质量控制要点基本与后张法预制梁相同。
但在悬浇块段的预应力筋穿束时，对长管道来说，穿束难度较大，一般可用卷扬机牵引穿束。
预应力筋穿束时，应先用相应的锚环对预应力筋进行梳理后编束编号，再用细扎丝间隔绑扎后整体穿束，不宜采用单根进行穿束，这可避免预应力筋在管道内扭绞而影响张拉效果。
张拉时，首先进行纵向预应力张拉，然后进行竖向预应力张拉，最后再进行横向预应力张拉。
为了加快施工进度，横向预应力张拉通常滞后进行。
预应力筋张拉结束后，即可进行预应力孔道的清孔和压浆工作。
对于较长的预应力孔道，应从中间增设的压浆孔进行压浆，以确保整个孔道内的水泥浆密实。
悬浇块段预应力筋张拉和压浆结束后，即可放松挂篮底篮和模板，然后进行移挂篮。
可利用卷扬机或千斤顶将挂篮及模板前移至下一个悬浇块段就位，然后进行测量校正后，再进行下一块段钢筋和预应力管道的安装、混凝土浇筑及预应力筋张拉和孔道压浆。
按此程序循环施工完后续所有悬浇块段，最后进行合拢段的合拢施工。
④、合拢段梁体施工
悬浇梁合拢段施工时，应严格按设计和规范要求的顺序施工。
一般应先合拢边跨，拆除边跨主墩临时锚固，再合拢次边跨，拆除次边跨主墩临时锚固，直至中跨合拢。
合拢段施工前，应先对其两端的挂篮悬浇块段进行测量检查，测量内容主要是平面线形和端部标高。
对两端高差偏大的，应对两端挂篮悬浇块进行加载预压。
加载方式可采用砂袋堆载或悬挂水箱，加载时两悬臂端必须保持平衡对称原则，确保不均衡荷载严格控制在设计允许的范围内。
加载预压至合拢段两端的悬浇块高差符合设计及规范要求后，进行合拢段临时锚固系统的安装，以克服合拢过程中温度产生的应力。
临时锚固系统安装好后，将合拢段吊架和模板安装并调整好，再进行合拢段钢筋和预应力管道安装，并进行预应力筋穿束和张拉临时钢束，最后进行合拢段混凝土浇筑。
待合拢段混凝土达到设计和规范规定的张拉强度后，进行剩余部分预应力筋张拉和孔道压浆及封锚。
合拢段混凝土应选在一天中气温较低的时间段进行浇筑，且应严格控制混凝土的水灰比，水灰比不宜过大，并且宜采用微膨胀混凝土施工。
合拢段混凝土浇筑结束后，应加强养护。
⑤、边跨支架现浇段梁体施工
边跨支架现浇段的施工技术方法和质量控制要点与墩顶支架现浇段基本相同，一般采用落地式满堂支架施工。
边跨支架现浇段的施工时间不宜过早，以免造成占用支架材料的时间过长，增加支架周转材料费用，而且施工时间过早，也可能导致支架地基沉降而影响工程质量。
边跨支架现浇段的施工结束时间一般比边跨悬浇梁的最后一个悬浇块段的施工结束时间稍提前或者同时结束即可。
挂篮悬浇施工工法的材料设备
挂篮悬浇施工工法是建立在后张法预应力混凝土工程基础上的一种新工艺，其使用的主要材料有以下几种：
1、高强精轧螺纹钢筋
高强精轧螺纹钢筋抗拉强度达750MPa，作为墩梁临时锚固的预应力筋，并可作为挂篮系统的吊带。
在设有竖向预应力的梁体中还作为竖向预应力筋。
2、高强度低松弛钢绞线
高强度低松弛钢绞线抗拉强度达1860MPa，作为梁体纵、横向预应力筋，将悬浇梁段连接成为一个整体。
并可用作侧模的紧固对拉拉杆，比普通对拉螺杆使用的效果好。
3、高强度型钢
高强度型钢如50～63号型钢可用作挂篮主纵梁、上下横梁及底篮纵梁，减轻了挂篮系统的自重，并使挂篮结构受力明确，易于设计、加工、安装和拆除。
4、高标号水泥及其外加剂
高标号水泥如42.5级和52.5级普通硅酸盐水泥与高性能减水剂、增强剂等外加剂，能够配制高标号混凝土，可使大跨度梁体的截面尺寸减小，从而减小了梁体自重和材料用量。
使用的主要施工机械、设备、工具仪器见下表：
施工机械/设备/工具仪器
规格型号
性能
需用
数量
备注
悬浇挂篮
型钢组拼
200t
1套
吊车
25t
1台
发电机组
120KW
1台
钢筋切断机
GT-40
60~40mm
1台
钢筋弯曲机
WJB-60
60~40mm
1台
钢筋对焊机
100KVA
1台
钢筋电焊机
ZX5-400B
24KW
2台
张拉设备
YCM450
450t
2台套
配油泵、纵向预应力筋张拉
张拉设备
YC25
25t
1~2台套
配油泵、横向预应力筋张拉
张拉设备
30t
1台套
配油泵、挤压锚固张拉
张拉设备
30t
1台套
配油泵、临时锚固筋张拉
千斤顶
50t
2台
起重用，手动式
压浆泵
1台套
配水泥净浆搅拌机
手动葫芦
2t/3t/5t/10t
4/8/8/8个
卷扬机
5t以上
2台
导向滑轮
3t/5t/10t
2/2/2个
其中10t的为双槽，其余为单槽
插入式振捣器
4台
配Φ50mm和Φ30mm棒头
平板式振动器
1台
砂轮切割机
2台
其中手提式1台
砂轮磨光机
1~2个
手提式
全站仪
1台
水准仪
1台
砼立方体试模
150×150×150mm
3组
砼弹模试模
150×150×300mm
1组
砂浆立方体试模
70.7×70.7×70.7mm
3组
混凝土坍落度筒
1个
挂篮悬浇施工工法的质量控制
1、挂篮悬浇施工工法应执行的有关标准和规范
挂篮悬浇施工工法主要执行以下标准和规范：
①、交通部颁《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004）；
②、交通部颁《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）；
③、交通部颁《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）；
④、交通部颁《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）。
2、挂篮悬浇施工工法具体的质量要求
挂篮悬浇施工工法具体的质量要求如下：
①、基本要求
A、悬臂浇筑或合笼段浇筑所用的砂、石、水泥、水、外掺剂及混合材料的质量和规格必须符合有关规范要求，按规定的配合比施工；
B、悬浇块件前，必须对桥墩根部（0号块件）的高程、桥轴线作详细复核，符合设计要求后，方可进行悬浇施工；
C、悬臂施工必须对称进行，应对轴线和高程进行施工控制，高程偏差为土10mm，中轴线偏差为5mm。
D、在施工过程中，梁体不得出现露筋和空洞现象，不得出现宽度超过设计和规范规定的受力裂缝。
若出现时必须查明原因，经过处理后方可继续施工；
E、必须确保悬浇的接头质量；
F、悬臂合笼时，两侧梁体的高差应在设计允许范围内；
G、预应力施工时，预应力筋的张拉力必须达到设计要求，以减小梁体的挠度变形，确保梁体的施工质量；
H、合笼段施工应按设计要求的顺序进行，临时锚固系统或永久锚固系统必须按设计和规范要求进行施工，其混凝土的施工方法必须符合设计和规范要求，且两侧的悬浇段施工结束后，应尽早完成合笼段的施工。
②、实测项目
实测项目见《悬臂浇筑梁实测项目表》。
悬臂浇筑梁实测项目表
项次
检 查 项 目
规定值或允许偏差
检查方法和频率
权值
1△
混凝土强度（MPa）
在合格标准内
按附录D检查
3
2△
轴线偏位（mm）
L≤100m
10
全站仪或经纬仪：
每个节段检查2处
2
L>100m
L/10000
3
顶面高程（mm）
L≤100m
±20
水准仪：
每个节段检查2处
2
L>100m
±L/5000
相邻节段高差
10
尺量：
检查3～5处
1
4△
断面尺寸（mm）
高度
+5，-10
尺量：
每个节段检查1个断面
2
顶宽
±30
底宽
±20
顶底腹板厚
+10，-0
5
合龙后同跨对称点高程差（mm）
L≤100m
20
水准仪：
每跨检查5～7
1
L>100m
L/5000
6
平整度（mm）
8
2m直尺：
检查竖直、水平两个方向，每侧面每10m梁长测1处
1
注：
L为梁跨径。
③、外观鉴定
A、线形平顺，粱顶面平整，各孔无明显折变；
B、相邻块件色泽一致，接缝平整密实，无明显错台；
C、混凝土表面不得出现蜂窝麻面，如出现必须进行修整；
D、梁体不得出现非受力裂缝，如出现且裂缝宽度超过设计规定或设计未规定时超过0.15mm必须处理；
E、梁体内外不应遗留建筑垃圾、杂物、临时预埋件等。
挂篮悬浇施工工法的安全措施
挂篮悬浇施工既属于高空作业，又含有部分立体交叉作业，同时还含有危险性极高的预应力张拉作业，因此施工时必须做好安全保障措施，确保施工机具、施工人员以及工程实体的安全。
一般来说应做好以下安全保障措施：
1、施工现场必须设置明显醒目的安全标示牌，并在施工区域设置必要的安全警戒线；
2、挂篮四周及底部必须安设安全防护网及栏杆，已施工完的梁段两侧也必须设置安全栏杆和安全网，上、下楼梯必须用安全网进行围护；
3、进入施工区域的人员必须戴好安全帽，高空作业人员必须系好安全带；
4、挂篮升降和移动作业、机械起吊作业及预应力施工等，必须有专人统一指挥，起吊重物时，吊机作业半径内严禁站人；
5、特种设备操作人员必须持证上岗，按章操作；
6、预应力施工人员必须始终在千斤顶侧面进行操作；
7、挂篮及模板的设计加工必须保证其适用性、经济性和安全性。
挂篮设计时，要求其施工和行走时的抗倾覆安全系数为2，自锚固系统的安全系数为2，斜拉水平限位系统安全系数为2，上水平限位安全系数为2。
挂篮所使用的材料必须是可靠的，有疑问时应进行材料力学性能试验，挂篮试拼后，必须进行荷载试验；
8、支架现浇段、挂篮悬浇段及合笼段施工的承重系统必须按设计计算荷载进行预压，以检验承重系统的安全性；
9、挂篮悬臂施工时，墩顶临时锚固系统应安全可靠，且必须严格遵循两端平衡的原则，其荷载偏差值不得超过设计允许的范围，以防止不平衡荷载造成梁体倾覆的安全事故；
10、挂篮悬浇施工过程中，必须安排专人经常检查挂篮锚固螺杆、前后吊带杆等受力杆件的使用情况，挂篮后锚系统、悬挂吊带吊杆系统及行走系统必须安全可靠。
同时必须加强起吊设备、起重用千斤顶、倒链、钢丝绳等机具设备的维修养护，发现问题及时处理；
11、位于同一T构上的2套挂篮的移位必须同步对称进行，位移差不得大于40cm；移动时，挂篮后部应设置保险倒链。
移动速度不超过10cm/min；
12、各悬灌梁段的底板与腹板钢筋分块吊装、灌注混凝土以及拆除挂篮必须均衡作业，确保T构两侧的不平衡重不大于设计要求；
13、挂篮中的施工用动力、照明电线必须由电工铺设，并经常检查，以消除漏电、短路隐患；
14、每套挂篮应配备消防器材，以防止电焊作业等原因可能引燃防雨遮晒蓬布、安全网等易燃物而出现的火灾；
15、施工人员上挂篮前，必须经过培训，并在工作时间不得推搡打闹，酒后严禁上桥作业；
16、随着悬臂的伸长，特别在夏季，箱体内应及时安装通风、降温、照明设备。
挂篮悬浇施工工法的环保措施
挂篮悬浇施工工艺一般来说对环境污染和破坏较小，但仍需做好以下几个方面上的环保工作：
1、后张法预应力孔道压浆过程中产生的水泥浆不得随意排放，应按环保部门要求集中妥善处理；
2、施工中产生的垃圾废料不得随意丢弃和堆放，应按环保部门要求集中妥善处理；
3、施工中产生噪音影响较大的工序如浇筑混凝土，应尽量安排在白天进行作业，以减小对周围居民晚上休息的影响。
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