宁波至嵊州高速公路施工组织设计.docx

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宁波至嵊州高速公路施工组织设计

宁波至嵊州高速公路

四角尖隧道、大庙山隧道、两头乌1#隧道、两头乌2#隧道

及桕坑联体隧道施工组织设计

一概述

宁波至嵊州高速公路的四角尖隧道、大庙山隧道、两头乌1#隧道、两头乌2#隧道及桕坑联体隧道;除桕坑联体隧道之外其它隧道均为左右两条隧洞,隧洞总长为7066m(不含桕坑联体隧道139m),各隧道的长度及工程说明和有关地质情况分别叙述如下

1.1桕坑、两头乌1号、两头乌2号隧道

桕坑、两头乌1号、两头乌2号隧道均位于宁波嵊州高速公路第8合同段内,其中桕坑隧道为联体隧道,两头乌1号、2号为上下行分离式隧道。

两头乌1号隧道长度为562m(桩号KM34+656~35+218),两头乌2号隧道长度为505m(桩号KM34+650~35+155),桕坑隧道为139m(桩号KM33+350~33+644)。

隧道工程地质概况如下:

1.勘察区地壳活动相对稳定,测区所在区域地震基本烈度〈Ⅵ度。

2.隧道区地貌类型属低山丘陵。

除表部分布着厚薄不一的第四系松散层外,下伏基岩岩性单一,桕坑隧道为花岗岩(侵入岩体),两头乌隧道为浅灰色玻屑凝灰岩暗红色晶屑凝灰岩,两者均属硬质岩类。

3.测区内分布的主要结构面有断裂带、节理(裂隙)等,各类结构面的发育是造成岩石强度高而岩体强度低的主要原因,经野外戡察隧道区共查出4条断裂破碎带,均通过隧道轴线,对隧道施工有较大影响。

4.隧道围岩的主要不良地质问题有:

洞顶围岩为第四系松散层和强风化层时,易坍塌或冒顶:

断裂破碎带易坍塌,在地下水作用下,可出现塌方;直至冒顶;节理密集较易掉块及坍方;不利结构面组合因开挖产生应力重分布而导致连锁坍塌。

5.隧道区地下水主要为基岩裂隙水和断裂破碎带脉状裂隙水,大气降水是其主要补给来源,水位随季节、气候变化较大,由于隧道区地表地形起伏较大,径流通畅,且含水介质渗透性较弱,故隧道区水量贫乏。

但在雨季,区内的断裂带、节理(裂隙)发育带会有滴水或渗水等现象,尤其在沟谷地段,雨季地表水汇集,水量较大。

据水质分析成果,地下水对砼无腐蚀性。

1.2大庙山隧道

大庙山隧道位于宁波至嵊州高速公路第5合同段内,为上下行分离式隧道。

隧道长度如下:

左洞:

K20+519~K21+670,共长1151m,其中明洞段长10m,暗洞长1141m;右洞:

K20+551~K21+629,共长1078m,其中明洞段长10m,暗洞长1068m。

大庙山隧道的地质概况如下:

1.隧道区地层岩性主要为侏罗纪西山头组(J3x)灰色凝灰岩、肉红色晶屑凝灰岩,均属硬质岩类;工程地质层12层,F11断层破碎带1条,其走向与隧道一致,离隧道轴线水平距离100~200m,对隧道围岩稳定性影响极小;隧道通过地段地貌类型属低山丘型。

2.隧道区地表地形起伏大,径流通畅,雨季时地表水大部分顺坡排出区外,下渗补给量甚微,故隧道区基岩裂隙水水量贫乏,但在一些断层破碎带或节理裂隙密集带,可能有一定的出水量,浅层地下水对砼无侵蚀性。

3.本区地震强度弱、震级小、频度低,根据国家地震局编制出版的1:

400万《中国地震参数区划图》(GB18306-2001),本区的震动峰值加速度为0.05g。

4.大庙山隧道进出口,坡度20~40度,属正常边坡,未发现边坡塌坍等不良地质现象,但隧道进出口残破积层(包括强风化层)厚度4~11m,厚度较大,围岩类别为Ⅱ类。

5.隧道区植被茂盛,覆盖层普遍分布,基岩出露条件较差,根据设计图纸有关说明对隧道断层破碎带尚未查明,再施工中加强地质工作,及时做好超前地质预报。

1.3四角尖隧道

四角尖隧道按上下行分离式设置,隧道左洞进口桩号为K10+720,出口桩号为K9+275,全长1445m;隧道右洞进口桩号为K9+260,出口桩号K10+700,全长1440m,隧道左右洞进出口明洞长均为5m。

1气象水文

测区属北亚热带季风气候区,全年气候温暖湿润,四季分明,雨量充足,多年平均气温16.2℃,一月份为4.5℃,7月份为27.9℃,年平均降水量1370㎜,山区大于平原。

主要降水期集中于梅雨期3-6月和台风期8-9月,多年风向以西北向和东南偏南风为主。

测区丘陵区发育多条溪沟,受季节、气候控制,动态变化大。

旱季流量小乃至干涸。

雨季流量大,溪流湍急。

2.地形地貌

测区属低山丘陵区,轴线穿过最高点海拔200m,一般为70~150m,自然坡度10~40度,相对高差约150m,测区地面植被发育,以灌木、乔木为主。

地形受构造影响起伏较大,沟谷较深,山体岩性主要为凝灰质砂砾岩夹薄层砂岩及石英霏细斑岩侵入岩体。

进出口段均为山前洪坡积斜地,地形相对低缓,宁波侧第四厚度较大,岩石风化剥蚀较强烈。

3.工程地质条件

地层岩性:

测区内分布岩性按时代可分第四纪松散地层及前第四纪基岩两类。

测区发育的小型地质构造主要为侵入岩与沉积岩的接触断层及节理裂隙等小型结构面,断裂带的节理裂隙发育规模受区域构造控制,可分三类,分述如下。

1)断裂构造

发育于K10+500沟谷,地貌见陡崖,有镜面擦痕,断层走向东北延伸,见断层破碎带,产状160〈67°上盘岩性为KLf凝灰质砂砾岩,层状构造,下盘为石英霏细斑岩,碎屑结构,节理发育,断层破碎带地面出露宽度3~5m左右,由碎裂岩及节理密集带组成。

断层类型为接触断层。

2)节理

通过野外现场的量测及钻孔揭露基岩岩芯观测,测区节理发育,有如下特征:

a)KLf凝灰质砂砾岩属沉积岩,层状构造,水平状层面发育,夹薄层粉砂岩,节理不发育;b)石英霏细斑岩岩脉侵入体沿断层面侵入,节理发育,主要见三组:

①210〈60°②167〈80°③105〈65°,面平直,闭合状,节理延伸较长,发育间距3~6条/m,断层带处发育间距8~10条/m。

c)节理按力学性质分类多为剪节理,部分为张节理,局部被方解石脉充填。

3)层面

凝灰质砂砾岩呈层状产出,产状两侧有变化,宁波侧为335~340〈10,奉化侧为30~40〈10~12°,厚层状,层面为构造薄弱面,由于水平状产出,再加上有砂岩夹层,对隧道拱顶稳定增长性不利,易沿层面剥落,掉顶,对侧墙无不利影响。

4.文地质条件

(1)地下水类型及特征

测区地形高差大,地表径流条件较好,地下水补给条件差,富水性、透水性相对较弱,总体而言,地下水量贫乏,水文地质条件比较简单。

由于围岩地下水水量贫乏,隧道开挖时洞内会产生滴水、渗水现象,可进行正常开挖,在进出洞口上覆第四纪松散土层厚度大,雨季时有较大水量,故需开挖截水沟,必要时采用排水,防水措施。

隧道出口K10+500处F1断层为接触带,可能地下水富集,开挖时要提前采取防水、排水措施,一般补给量不大时,可采用疏干法处理。

二施工工期及施工顺序

宁波至嵊州高速公路的四角尖隧道、大庙山隧道、两头乌1#隧道、两头乌2#隧道及桕坑联体隧道的施工时间为40个月。

施工时考虑分七个工作面同时进行施工,四角尖隧道、大庙山隧道各为两个工作面,即从隧道的两端同时进行左右隧道的开挖,两头乌1#隧道、两头乌2#隧道考虑两个工作面进行施工,即先进行1#隧道或2#隧道的两端左右侧开挖施工,开挖完后再进行另一号隧道施工,桕坑联体隧道考虑一个工作面进行施工。

在进行施工时,先完成明洞段的开挖和明洞的边坡支护,再进行隧道的暗挖,隧道的暗挖与初期支护平行进行,确保开挖施工安全,砼施工在确保开挖施工安全及砼施工质量有所保证的情况下进行,则隧道砼施工考虑开挖施工完成三分之二以后进行,其它项目的施工安排在确保开挖和砼施工顺利进行的情况进行安排。

具体的时间安排见进度计划斜率图

1四角尖隧洞左洞土建工程进度率计划(斜率图)

2四角尖隧洞右洞土建工程进度率计划(斜率图)

3大庙山隧洞左洞土建工程进度率计划(斜率图)

4大庙山隧洞右洞土建工程进度率计划(斜率图)

5两头乌一号隧洞左洞土建工程进度率计划(斜率图)

6两头乌一号隧洞右洞土建工程进度率计划(斜率图)

7两头乌二号隧洞右洞土建工程进度率计划(斜率图)

8两头乌二号隧洞左洞土建工程进度率计划(斜率图)

9桕坑隧洞土建工程进度率计划(斜率图)

三施工布置

3.1施工道路

施工道路的形成根据现场实际情况确定。

3.2弃渣场

各隧道开挖的土石方均考虑堆放在洞口500m左右,其占地面积分别为四角尖隧道18000m2,大庙山隧道11000m2,两头乌隧道10000m2,桕坑隧道1600m2。

共占地面积为40600m2(考虑土石方堆高为20m)。

3.3施工供水

施工供水考虑根据施工现场的具体情况进行确定。

3.4施工供风

施工供风考虑每个工作面选择一台21m3/min移动式空压机。

3.5施工通风

四角尖隧道、大庙山隧道、两头乌1#、2#隧道,每条隧道两端各布设一台88-1型2×55KW轴流通风机,直径为一米的风筒总长度为7.5Km。

3.6施工排水

施工排水结合开挖工作面的实际情况,开挖上坡隧道时由底板自然排水,开挖下坡隧道时采用集水坑安装潜水泵将水集中排到集水池,再由污水泵将水排到洞外。

3.7施工供电

根据各工作面的用电情况,在四角尖隧道、大庙山隧道两端考虑各布设一台500KVA变压器进行供电,在两头乌1#、2#隧道布设三台500KVA变压器,布设位置为在1#、2#隧道之间布设一台,在1#隧道小桩号端和2#隧道大桩号端各布设一台500KVA变压器,桕坑隧道在小桩号端布设一台315KVA变压器,各变压器安装位置到高压线接口处约为500m,如果在施工中,线路铺设较为困难,则考虑自备发电机组进行供电。

3.8砼拌和系统

根据各隧洞布置的实际情况,初步考虑共布置四套砼拌和站,其中四角尖隧道、大庙山隧道、两头乌隧道及桕坑隧道各考虑一座每小时为50m3砼生产能力的拌和站。

骨料考虑从当地购买,如果购买有困难,待施工时考虑安装骨料破碎系统进行加工。

3.9辅助库房及加工厂

 

辅助库房及加工厂一览表

序号

项目名称

单位

四角尖隧道

大庙山隧道

两头乌隧道

桕坑联体隧道

建筑面积

占地面积

建筑面积

占地面积

建筑面积

占地面积

建筑面积

占地面积

1

钢筋加工厂

m2

160

800

140

700

160

800

60

200

2

木材加工厂

m2

120

600

100

500

120

600

40

200

3

砼拌和系统

m2

20

1000

20

1000

20

1000

20

1000

4

机械修理厂

m2

200

800

180

700

160

600

80

300

5

加油站

m2

60

300

60

300

50

280

40

200

6

物资仓库

m2

200

1200

180

1000

180

1000

60

400

7

水泥库

m2

300

500

300

500

300

500

200

300

8

设备停放场

m2

2000

1500

1500

1000

9

空压站

m2

50

100

50

100

50

100

50

100

10

变压器

m2

20

50

20

50

30

75

10

25

11

炸药库

m2

60

600

60

600

60

600

30

300

12

合计

m2

1190

7950

1110

6950

1130

7075

590

4025

生活福利及办公设施一览表

序号

项目名称

单位

四角尖隧道

大庙山隧道

两头乌隧道

桕坑联体隧道

建筑面积

占地面积

建筑面积

占地面积

建筑面积

占地面积

建筑面积

占地面积

1

职工宿舍

m2

750

2150

600

1800

600

1800

450

1350

2

食堂

m2

150

450

120

360

120

360

100

300

3

办公室

m2

150

750

120

600

120

600

100

300

4

其它

m2

200

1000

150

750

150

750

120

600

5

合计

m2

1250

4350

990

3510

990

3510

770

2550

四施工方案

4.1隧道开挖施工

1.施工程序

(1)明挖:

临时施工道路修筑→山体植被清除→覆盖层开挖→石方明挖→锚喷支护。

(2)暗挖:

管棚超前支护→Ⅱ类围岩开挖→初期支护→超前锚杆支护→Ⅲ类围岩开挖→初期支护→Ⅳ类围岩开挖→初期支护

2.洞口明挖施工方法

洞口明挖以尽量减少洞口边坡的开挖,争取提前进洞为原则进行开挖。

洞口明挖包括覆盖层开挖和岩石开挖,洞口覆盖层开挖直接采用1.0m3反铲开挖装20t自卸汽车运至弃渣场。

岩石开挖采用光面爆破或预裂爆破,自上而下分层施工(四角尖隧道除外),采用YT-27型手风钻钻爆,塑料导暴管连非电毫秒雷管起爆。

开挖的石渣用1.0m3反铲装20t自卸汽车运至弃渣场。

四角尖隧道由于岩石条件较差,采用明洞暗挖法,品字形小导坑掘进,一旦上部导坑地质条件变好,立即进洞。

如果到达设计进洞桩号,地质条件仍未好转,则先处理进洞侧边坡危石,再采用管棚法施工后进洞。

3.隧洞暗挖施工方案:

(1)工作面划分

根据施工现场情况,拟分七个工作面,采用七组设备进行开挖,具体划分如下:

工作面划分情况表附表一

施工部位

设备数量(组)

备注

两头乌1#隧洞

2

两面相对掘进

两头乌2#隧洞

两头乌1#隧洞开挖完后开挖

四角尖隧洞

2

两面相对掘进

大庙山隧洞

2

两面相对掘进

桕坑隧洞

1

单向掘进

(2)施工设备

每组设备组成及数量如下:

单面主要设备表附表二

设备名称

数量

备注

H178或353E三臂钻

1台

桕坑隧洞无

966F或966D装载机

1台

20T自卸汽车

4台

根据现场运距情况进行设备调整

1.0m3反铲

1台

锚杆台车

1台

ALIVa湿喷机

1台

YT-27手风钻

5台

桕坑隧洞10台

21m3移动空压机

1台

2×55KW轴式通风机

1台

BW—250/50注浆泵

2台

(3)暗挖程序

隧洞暗挖按管超前、浆严注、短开挖、强支护、勤量测、早封闭的原则,对不同围岩采用不同的开挖方法和程序。

A、分离式隧洞:

Ⅱ类围岩:

Ⅱ类围岩采用上部环形导坑开挖法,环形导坑中部开挖高度2.5米,核心土体高2.5米,其余为下部开挖,爆破钻孔孔深2.5米,按80%的爆破效率,平均每炮进尺2.0米,施工步骤如下:

核心土体开挖

上部初期支护

上部环形开挖

排水沟与路面

结构浇注

下部开挖

管棚超前支护

铺设防水层

模注二次衬砌

下部初期支护

Ⅲ类围岩采用上下正台阶法开挖,上半断面开挖高度为5米,其余为下部开挖,钻孔孔深1.8米,按80%的爆破效率,平均每炮进尺1.44米,施工步骤如下:

Ⅳ类围岩采用全断面开挖法,爆破钻孔孔深3米,施工步骤如下:

由于Ⅱ类围岩和Ⅲ类围岩开挖均采用台阶法,现拟采用微台阶法,Ⅱ类围岩下断面滞后上半断面两个循环;Ⅲ类围岩核心土体开挖滞后上部环形导坑一个循环,下部开挖滞后核心土体一个循环。

详见附图一。

B.桕坑联体隧洞采用三导坑先墙后拱法开挖,施工步骤如下:

扩挖时,按分离式隧洞各类围岩的施工步骤进行。

(4)开挖施工

开挖采用H178三臂钻钻孔,毫秒微差爆破,周边采用光面爆破。

其工艺流程如下:

出碴采用CAT966F或CAT966D装载机配20T自卸汽车,由于Ⅱ类围岩和Ⅲ类围岩台阶法开挖,有些位置装载机难以进入,用反铲将碴扒出后,再由装载机出碴,用自卸汽车运至弃碴场。

通风采用2×55KW轴式通风机,保证隧洞内空气新鲜。

(5)支护施工

a.管棚超前预支护

管棚超前预支护是Ⅱ类围岩进洞的关键,其工艺流程如下:

测设中线及水平基点安设管棚钢架式钻管棚钢管孔打设管棚钢管衬砌套拱注浆开挖喷砼1~2cm安设钢拱架式

锚喷

注浆压力及参数由现场试验确定。

b.锚杆支护

锚杆支护分为系统支护和超前支护两种,锚杆分为迈式锚杆、早强砂浆锚杆、砂浆锚杆三种。

迈式锚杆用于Ⅱ类围岩系统支护,早强砂浆锚杆用于Ⅲ类围岩超前支护,砂浆锚杆用于Ⅳ类围岩系统支护。

锚杆施工采用三臂钻钻孔,锚杆注浆机注浆,人工安插锚杆。

c.喷砼

喷砼分为网喷素砼、素喷砼和网喷钢纤维砼三种,除Ⅳ类围岩10cm素喷砼,均分两次喷射。

每个工作面设一台湿喷机,在开挖6小时之内进行喷砼作业,以达到早封闭的目的。

喷砼工艺流程如下:

 

 

(6)施工围岩观测

现场成立围岩观测组,抽调曾在十三陵、万家寨等工程的观测人员进行组成本工程观测组,负责本工程的观测任务,为施工提供可靠的数据,确保隧道开挖施工的安全。

4.劳动力组合

施工采用十二小时两班作业,每一个工作面所需人员如下:

工种

钻工

司机

湿喷机操作员

空压工

水泵工

力工

人数

4

14

2

2

2

20

工种

队长

技术员

地质工程师

量测工程师

合计

人数

3

2

2

4

55

4.2隧道砼施工

1概述

本工程包括四角尖隧道混凝土、大庙山隧道混凝土、两头乌1#、2#隧道混凝土、桕坑隧道混凝土,及其人行通道混凝土、汽车通道混凝土和各类预制混凝土。

其中四角尖隧道、大庙山隧道、两头乌1#、2#隧道为上下行分离式隧道,桕坑隧道为联体式隧道。

其隧道砼施工共分七个工作面进行施工,其一为四角尖隧道、大庙山隧道混凝土考虑两台砼衬砌台车分别由一端向另一端进行,其二为两头乌1#、2#隧道砼衬砌施工考虑两套砼衬砌台车从两个隧道的先进行石方开挖端开始进行砼施工,其三为桕坑联体隧道的砼施工,按开挖的分层和分块进行砼施工。

2钢筋和模板施工

2.1钢筋施工

钢筋在加工厂成型后,采用5t板车运至施工现场,人工进行绑扎、焊接。

2.2模板工程

2.2.1模板型式(见表4.2-1)

模板型式表表4.2-1

隧道型式

施工部位

模板型式

上下行

分离式隧道

隧道洞身

钢模台车

仰拱

定型钢模板

汽车通道(人行通道)与隧洞交叉口段

钢排架、钢模板、多功能钢管脚手架

汽车通道、人行通道

钢排架、钢模板

联体式隧道

隧道洞身

钢排架、钢模板、多功能钢管脚手架

中隔墙

钢模板、钢围囹、对拉螺栓进行加固

侧导洞

钢模板、钢排架、木支撑进行加固

仰拱

定型钢模板

2.2.2模板施工

钢模台车安装:

先在隧洞洞口平整一块场地进行轨道安装,然后采用25t汽车起重机安装钢模台车,待钢模台车安装完毕后,将其移进隧道内就位等待混凝土浇筑。

轨道采用每米为37kg,安装采用后拆前装的方法进行。

人行通道、汽车通道、人行通道(汽车通道)与隧洞交叉口段、中隔墙等其它部位的模板均采用标准钢模板人工现场进行散拼。

2.2.3模板工程量

根据本工程的特点及其施工需要,共配置6套钢模台车,12套钢模板,钢模台车长度为9m。

其布置情况(见表4.2-2)。

钢模台车布置情况表表4.2-2

工程项目

台车数量(台)

钢模板数量(套)

四角尖隧道(左线)

1

2

四角尖隧道(右线)

1

2

大庙山隧道(左线)

1

2

大庙山隧道(右线)

1

2

两头乌1#、2#隧道

2

4

标准平面钢模板预备10000m2,曲面钢模板预备500m2。

3混凝土运输

混凝土水平运输采用6.0m3混凝土搅拌车和15t自卸汽车,垂直运输采用HB-30泵。

本工程共配备6.0m3混凝土搅拌车12台,15t自卸汽车4台,HB-30泵8台。

4混凝土浇筑施工工序(见框图4.2-1)

混凝土浇筑施工工序框架图(框图4.2-1)

 

5施工分段(见表4.2-3)

施工分段表表4.2-3

型式

工程项目

每段长度(m)

末段长度(m)

总段数

上下行

分离式

隧道

进洞口

5

1

出洞口

5

1

 

四角尖隧道(左线)

9

4

160

四角尖隧道(右线)

9

8

159

大庙山隧道(左线)

9

7

127

大庙山隧道(右线)

9

6

119

两头乌1#隧道(左线)

9

3

62

两头乌1#隧道(右线)

9

56

两头乌2#隧道(左线)

9

7

51

两头乌2#隧道(左线)

9

3

46

联体式隧道

进洞口

5

1

出洞口

5

1

桕坑隧道洞身

12

9

11

6混凝土施工

6.1上下行分离式隧道

6.1.1施工顺序

上下行分离式隧道施工顺序框图(框图4.2-2)

6.1.2混凝土浇筑

仰拱混凝土浇筑:

混凝土由6.0m3混凝土搅拌车运至施工现场,在隧洞一侧布置1台HB-30泵泵送入仓。

混凝土浇筑由一端向另一端进行,人工安拆定型钢摸板。

(面层振捣由安装在定型钢摸板上的附着式振捣器完成。

垫层混凝土、路面混凝土浇筑:

混凝土由15t自卸汽车运至施工现场,直接入仓,平板振捣器进行振捣。

洞身混凝土浇筑:

混凝土由6.0m3混凝土搅拌车运至施工现场,在隧洞一侧布置1台HB-30泵泵送入仓。

采用1.1kw插入式振捣器进行振捣。

6.2联体式隧道

6.2.1施工顺序

联体式隧道施工顺序框图(框图4.2-3)

 

6.2.2混凝土浇筑

中隔墙混凝土、侧导洞混凝土浇筑:

混凝土由6.0m3混凝土搅拌车运至施工现场,由HB-30泵泵送入仓,采用1.1kw插入式振捣器振捣。

仰拱、垫层、洞身混凝土浇筑:

(同上下行分离式隧道混凝土浇筑。

7预制混凝土

预制混凝土主要包括路缘圆形排水沟、洞口端墙帽石及其各种盖板和混凝土管的预制。

各种预制件均在预制厂预制,预制过程中,对预制件进行编号。

待强度达到规范要求后,由8t汽车起重机装5t板车运至施工现场,人工配合8t汽车起重机进行安装。

8防排水层施工

先铺设排水基层400g无纺土工布,然后采用点粘法铺设防水卷材,卷材与基层用点状粘结,粘结5点/m2,每点面积为100×100mm。

防水卷材之间的接缝采用双接缝热熔工艺,接缝宽度为10cm。

9施工进度时间安排(见表4.2-4)

施工进度时间安排表表4.2-4

工程项目

衬砌时间(月)

四角尖隧道(左线)

21

四角尖隧道(右线)

21

大庙山隧道(左线)

17

大庙山隧道(右线)

16

两头乌1#隧道

8

两头乌2#隧道

7

桕坑隧道

15

10混凝土施工机械设备(见表4.2-5)

混凝土施工机械设备表表4.2-5

序号

设备名称

型号

单位

数量

1

自卸汽车

15t

4

2

汽车起重机

25t

1

3

汽车起重机

8t

1

4

混凝土泵

HB-30

8

5

板车

5t

2

6

电焊机

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