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滨海强源电气实业有限公司10KV电力管线定向穿越沈海高速公路工程

施工方案

盐城华泰电气有限公司

2014年03月

目录

第一章工程概况 1

1.1工程名称 1

1.2工程建设概况 1

1.3工程内容 2

1.4主要工程量 3

1.5工期要求 3

1.6工程任务划分 3

第二章施工部署 4

2.1穿越工程组织机构及施工人员需求 4

2.2主要设备 4

2.3钻机设备参数 4

第三章定向钻施工工艺及控制 5

3.1工艺流程 5

3.2施工准备 5

3.3钻孔曲线、测量放线 5

3.4工作坑、出土坑开挖 6

3.5钻机就位 6

3.6钻液的配置 7

3.7测量和沉降观察 8

3.8导向钻进和钻头位置监测 9

3.9预(回)扩孔 10

3.10管材焊接 12

3.11回拉敷设管道 13

3.12注浆加固 13

3.13土方回填 14

第四章定向钻施工中事故预防和应急措施 15

4.1施工中出现的常见事故和应急措施 15

4.2施工中出现的其他常见事故和应急措施 15

第五章质量及工期保证措施 19

5.1工程质量目标 19

5.2质量管理措施 21

5.3工期保证措施 22

第六章雨季施工措施 23

6.1雨天施工的措施 23

6.2雨天施工准备工作 23

第七章安全生产保证措施 24

7.1安全生产保证措施 24

第八章应急预案 26

8.1现场设立安全事故应急救小组 26

8.2救援器材、设备的配备 26

8.3突发事件的处理网络 26

8.4安全救护单位 27

8.5路面突发情况处理预案 27

8.6具体事故报告的要求及程序 28

第九章文明施工措施 29

第十章营运期养护管理 30

第一章 工程概况

1.1工程名称

滨海强源电气实业有限公司10KV电力管线定向穿越沈海高速公路工程

1.2工程建设概况

现状10kV运海线盘洋支线2#-3#杆为上跨沈海高速公路,为了完善区域电网、提高线路运行可靠性,降低电力杆线对高速公路的安全影响,在2#-3#杆之间改为电缆从高速公路路基底部穿越。

本工程拟采用定向钻拉管穿越沈海高速公路,穿越点位置在沈海高速

K923+200处(设计桩号为k78+200),距离沈海高速滨海港出口约1.5km。

本次采用1孔穿越,孔内为4*DN200×12mm的MPP管,环刚度为20KN/m2,热熔连接,穿越方式采用非开挖式定向钻拖拉管方式,路径全长175米。

电缆管道与高速公路平面交叉角度为90°,入土角15°,出土角为10°,穿越总长度为175m。

在高速公路隔离栅范围内,穿越管道距高速公路路面埋深为8m,穿越土层都在第1-2a层亚粘土层,亚粘土层层厚约为9.4m,层底标高为-8.8m。

入土点、出土点与高速公路隔离栅距离分别为40m和75m。

对穿越段高速沿线现场踏勘,附近都是农田及苗木,没有电力杆塔、通讯发射塔等设施;没有发现供电、通信、燃气、污水、国防等地下管道设施。

通过资料调查穿越位置处也没有软基处理等问题。

查阅《连云港至盐城高速公路(K69+750—K97+000)工程地质勘查报告》

(江苏省交通规划设计院)ZK3064(设计桩号K78+166)和ZK3211(设计桩号

K78+240)两个钻孔资料,项目所在地分为11个工程地质层,现将各层的主要特征综述如下:

(1)1-1亚砂土:

灰黄色,稍密状态,很湿,中等压缩性,分布于浅地表;部分为亚粘土混砂,层厚2.1-2.6m,土性欠均匀,地基容许承载力为100-

140kpa。

钻孔桩桩周土极限摩阻力为30-35kpa。

20

(2)1-2a粘土:

灰色,软流塑,下部夹砂性土薄层较多,中等压缩性土性均匀性差,强度较低。

层厚10m左右,层位较稳定,分布较连续。

(3)2-1亚砂土:

灰黄色,稍密-中密状态,湿-很湿;部分为粉砂,夹亚粘土薄层,层厚约4m,层位稳定厚度较大,分布连续。

(4)2-2淤泥质亚粘土:

灰色,流塑,高孔隙比,高压缩性,土质差,层厚约3m左右,分不稳定。

(5)3-1亚粘土:

灰黄色,可塑-硬塑状态,中等-中偏低压缩性,土性相对较好;层厚约3m左右。

(6)3-2亚粘土:

灰黄色、黄色,软塑-可塑状态,中等-中偏低压缩性,土性相对较好;层厚约8.5m左右。

(7)3-2a亚粘土:

黄灰色,硬可塑状态,中等压缩性,呈透镜体状;层厚约4m左右。

(8)4-1a粘土:

黄灰色,软塑-流塑状态,高孔隙比,高压缩性,基本全场区分布,土性相对较好;层厚约8m左右。

(9)4-3粉砂:

灰色,局部夹亚粘土层,饱和,密实状态,层位稳定,分布连续,层厚约10m左右。

(10)5-1a粘土:

灰色,可塑状态,中等压缩性,土性相对较好;层厚约

5m左右。

(11)5-3粉砂:

灰色,中实-密实,分布稳定,层厚约3m左右。

根据对以上地质土层情况分析,拟在1-2a粘土层中采用定向钻穿越沈海高速。

建设地点:

江苏盐城市滨海县东坎镇盘洋村建设单位:

滨海强源电气实业有限公司

设计单位:

能拓电力建设有限公司

监理单位:

江苏兴源电力建设监理有限公司施工单位:

盐城华泰电气有限公司

1.3工程内容

施工测量放线、地下管道探测、场地平整、导向孔、扩孔、管道回拖、泥浆处理及部分地貌恢复。

1.4主要工程量

序号

工程名称

穿越长度

备注

1

定向钻穿越沈海高速

175米

1.5工期要求

根据具体情况,编制施工计划,抓好关键部位,合理调配、确保施工进度按计划进行,初定2014年04月10日至2014年04月20日。

1.6工程任务划分

单位

名称

主要施工任务

任务完成

日期

1

穿越

施工队

总体协调、管理施工、对工程质量、安全、进度、环

保等负全面责任,负责对业主、监理、地方政府等部门的联系

穿越施工进度计划

2

穿越机组

1.穿越轨迹测量放线、桩位确定、穿越精度复测。

2.负责穿越出、入土点工作坑的开挖及泥浆排放沟的处理。

3.负责定向钻导向孔、预扩孔及管线回拖。

4.负责设备及附属材料的运输、采购、保管及生活保障。

穿越施工进度计划

第二章 施工部署

2.1穿越工程组织机构及施工人员需求

穿越工程组织机构

队 长:

陈道林 电话13814345523

安全员:

陈彬

施工员:

陈成 沈加富 王道勇 赵海

2.2主要设备

序号

名称

型号

单位

数量

备注

1

定向钻机

FDP-32

1

自有

2

钻杆

φ73*3M

100

自有

3

扩孔器

3

自有

4

无线导向仪

月蚀

1

自有

5

全站仪

NT325

1

自有

6

发电机

5.5KW

1

自有

7

污水泵

4"

2

自有

8

灭火器

8KG

1

自有

9

越野车

四驱

1

自有

10

钻具

2

自有

11

卡车

2.5吨

1

自有

2.3钻机设备参数

项 目

技 术 参 数

最大推力

220KM

最大扭矩

1800N.M

最大转速

100RPMIN

第三章 定向钻施工工艺及控制

3.1工艺流程

施工前准备

测量放线

确定穿越路线

设备就位

扩孔

牵引管道穿越

管道焊接

导向钻孔

泥浆护壁

砌检查井

闭水试验

土方回填

3.2施工准备

定向钻穿越施工的关键是做好导向孔曲线的设计和地质勘察,导向孔的设计和施工受许多因素的制约,其中最主要的是施工现场的地上和地下条件,地上条件包括地形,地貌以及周围建筑物、道路等;地下情况包括原有地下管线,地下水和地质结构等。

因此,在导向孔设计和施工前必须进行详细的现场勘察,取得第一手的地质资料。

现场勘察内容包括:

原有地下管线及设施的直径和埋深,原有电缆线路的走向、已顶好的污水混凝土管道等情况,并在地面作好标记,穿越地层的土质类型、含水量、透水性。

具体在进行拉管施工前将入土口的路面挖一个工作坑,如有回填土,则取走直到露出原土为止。

为便于置放泥浆泵,应在入土处边挖个小坑,大小以能放置泥浆泵为准。

为了使施工过程中尽量不给交通安全、城市环境及周围群众正常生活带来影响,应在不影响正常施工的前提下在施工现场周围(即出、入口和泥浆池周围)用彩钢瓦加以保护和隔离。

3.3钻孔曲线、测量放线

根据工作井、接收井位置、土质、埋深、管径等合理确定非开挖牵引管一

次牵引的长度,选择确定水平导向钻机机型并预先做好现场围护。

根据每个非开挖牵引管施工段,预先进行钻孔曲线设计,设计导向孔要综合考虑工程要求、地层条件、钻杆的最小曲率半径、施工场地的条件、铺设深度及地下埋设物等多方面的因素,最后优化设计出最佳的钻孔曲线,计算出每根钻杆的钻进角度。

高程控制根据甲方提供的水准点引测施工现场的高程控制点。

根据本工程的实际情况,在现场选择固定的地方做临时水准点,并做好保护。

高程控制采用两次仪器高程前后视等距测法,保持精度。

根据地面控制点确定拉管管线的高程,为保证确定设计方向、位置、高程的正确性,控制线的传递用经纬仪进行引测,保证平面位置准确。

测量工作是技术性强,责任重大的基础工作。

是各施工段的先行工序。

对保证工期,签定工程质量等方面都发挥着及其重要的作用。

3.4工作坑、出土坑开挖

土方施工队可以根据已布设好的井坑位置开槽施工其入钻点井坑,以及出钻点井坑。

入钻点井点,出钻点井坑,在施工中不宜过大,因为它不是最终成型的地点,不是检查井的位置,只不过是施工拉管时的辅助工作,便于管材入坑的措施;同时便于成孔内泥浆排出,抽取入泥浆池,不至于泥浆泄溢,影响到拉管场地,使得无法操作,同时影响了施工环境、影响到周围的环境。

拟采用人工在入土、出土点位置各挖一个工作坑,入土位置挖出深2米,长3米,宽1米拖管槽;在一侧挖一条回水沟与泥浆储蓄池相连,使泥浆集中

入地点

外运

出土点

3.5钻机就位

钻机就位时不能任意停故,其方向需于现场管线的方向一致,不得在施工中形成纠偏而影响拉管质量。

钻机运到现场必须先锚固稳定,钻机如果锚固不稳,将会发生功率损失或

者功率作用在机器身上,造成机器和人的伤害。

钻机是依靠地锚座和后支承与地基固定的,安放钻机前应先平整场地,根据预先设计的的钻机倾斜角度进行调整,依靠钻机动力将锚杆打入土中,使后支承和前底座锚与地层固结稳定。

钻机就位后,根据现场地面的高度,布管的设计高程,工作井、接收井的井位布置,确定机械的入土角,入土角不易太大,太大就会使钻杆走平角度较大,回扩孔时,扭距较大;同时回拖布管时角度较大,容易引起管材弯曲变形。

入钻角度太小,则工作井到入钻点之间的引管较长。

所以施工队需严格控制入土角的方位角度数,努力提高操作水平。

钻机就位后,调整钻机导向杆到略高于设计管位中心高程的位置,水平钻入土中。

在导向钻头中安装发射器,通过地面接收器,测得钻头的深度、鸭嘴板的面向角、钻孔顶角、钻头温度和电池状况等参数,将测得参数与钻孔轨迹进行对比,以便及时纠正。

地面接收器具有显示与发射功能,将接收到的孔底信息无线传送至钻机的接收器并显示,操作手根据信号反馈操纵钻机按正确的轨迹钻进。

在导向钻孔过程中技术人员根据探测器所发回的信号,判断导向头位置与钻进路线图的偏差,随时调整。

并把调整数值记录在“钻进位置”相应的表格中。

为了保证导向头能严格按照操作人员发出的指令前进,需要在管道线路初步布点后对控制点进行加密加细。

间隔3m设中线、高程控制点,用红漆标注。

控制人员严格按照点位,操纵仪器。

3.6钻液的配置

钻液的好与坏对于拉管施工的成败起到了极关键的作用。

钻液具有冷却钻头、润滑钻具,更重要的是可以悬浮和携带钻屑,使混合后的钻屑成为流动的泥浆顺利地排出孔外,既为回拖管线提供足够的环形空间,又可减少回拖管线的重量和阻力。

残留在孔中的泥浆可以起到护壁的作用。

泥浆粘度现场测量采用马氏漏斗,每2小时测量一次。

定向钻穿越施工要求泥浆的性能高,泥浆的性能主要有动、静切了、失水以及润滑的性能。

根据施工检验,我们采取以下措施:

(1)按照事先确定好的泥浆配比用一级膨润土加上泥浆添加剞,配出合乎要求的泥浆。

(2)使用的泥浆添加剂有:

将失水剂、提粘剂和防塌剂等。

所添加剂符合环保。

(3)为了确保泥浆的性能,使膨润土有足够的水化时间,在用量不改变的情况下,采取两套泥浆贮存罐,延长循环周期的措施。

据地质土层的不同,泥浆的配比也随之变化,并选用不同的添加剂,以达到预期的效果。

基浆的配置:

5—8%预水化膨胀土,碱搅拌后水化而成(充分水化能明显提高泥浆的性能),碱的用量根据水质情况具体确定。

在各个阶段的配置方法如下(加量按重量比计算),这些泥浆配置方案都是针对粘质粉土提出的;如果地质情况有变化,其配置方案也随之变化。

(1)导向孔阶段要求尽可能将孔内的泥沙携带出孔外,同时维持孔壁的稳定,减少推进阻力;其基本配方是:

基浆+0.2-0.4增粘剂+0.3%将滤失剂。

(2)扩孔阶段要求泥浆具有很好的护壁效果,防止地层塌方,提高泥浆携带能力;其基本配方为:

基浆+0.3-0.4%提粘剂+0.4%将滤失剂。

(3)扩孔回拖阶段要求泥浆具有很好的护壁、携砂能力;同时还有很好的润滑能力,减少摩阻和扭矩;其基本配方如下:

基浆+0.3-0.5%提粘剂+0.4将滤失剂+2-3%的润滑剂。

(4)为了有效地减少钻杆与地层之间的摩擦阻力,泥浆的泥饼的质量很重要,泥饼薄而坚韧能够稳定孔壁,减小摩阻。

我们在泥浆中加入高性能的将滤失剂,控制水分,形成高质量的泥饼。

泥浆的粘度根据土层性质进行调整,参照下表:

地质状况粘度值s

孔径(mm)

粘土

亚粘土

粉砂

细砂

中砂

粗砂

软岩石

钻孔导向

30~40

35~40

40~45

40~45

45~50

50~55

45~50

273

30~40

35~40

40~45

40~45

45~50

50~55

45~50

273~426

30~40

35~40

40~45

40~45

45~50

55~60

50~55

426~529

40~45

40~45

45~50

45~50

50~55

55~60

50~55

大于529

45~50

45~50

50~55

55~65

55~65

65~70

55~65

3.7测量和沉降观察

定向钻施工的穿越轨迹上方要布置地面沉降观测点。

出洞后的15m范围内

每隔3m布置一个沉降观测点,然后每隔5m布置一个沉降观测点,在地面重要构筑物处适当增加沉降观测点布置,在定向钻穿越轨迹上方还要布置几道断面沉降观测点。

沉降观测点布置必须做到安全、可靠,对测量所有的仪器要经常校正,确保测量数据的准确性。

定向钻施工时,对沉降观测点每天进行4次观测,对要保护的构筑物处的观测点适当增加观测的次数。

并及时把测量数量反馈到施工人员手中,以便根据沉降量,调整顶进参数,便于指导顶进施工。

从导向开始,如任一观测点累计沉降超过1cm,停止施工,查找原因,提出修改方案,报高速相关部门审批后再进行施工。

扩孔结束,拉管时根据管道头行进位置,进行跟踪测量,尤其对管头进入高速边坡和出高速边坡时,如有观测点沉降超0.5cm时,停止施工,处理方案同上。

钻至道路附近时,应严格控制压力,将压力控制在尽可能小的范围内,保证出土量与顶进量相匹配。

同时尽量少做纠偏动作,即使做纠偏动作幅度也不宜过大。

定向钻施工穿越高速后,会存在一定的后期沉降,此时顶进仍在进行,必须不断进行定点补压浆,支护土体,补充失水的泥浆,直到顶进结束,补压浆的地点和压浆的数量均应根据沉降数据来确定。

定向钻施工结束后,道路下方,立即用水泥浆置换膨润土泥浆以固定土体,减少地面的最终沉降量,水泥浆仍由管道内的压浆孔压注。

3.8导向钻进和钻头位置监测

1、导向钻进

开钻前将探测仪的探测棒置于导向钻头上,导向头后端与钢管连接,并测试探头反射信号是否正常,再将导向杆以入土角度钻入土中,然后用顶管机给钢管施加压力,推进导向头,将导向头打入地下;导向仪可随时接收导向头的方位与深度,顶管机可根据此信息及时旋转导向头,使导向头随时改变深度和方向,在地下形成一条直径为100mm的圆孔通道,孔道中心线即为所需敷设管道的中心线。

在导向钻孔过程中技术人员根据所测获得钻头的角度、深度等数据,判断钻孔位置与钻进路线图的偏差,再向钻机操作人员进行调整,及时记录好导向数据。

根据第一节的测量成果,及井位的定位情况,确定好钻杆走平的方位后,

进行导向钻进。

在钻进的过程中,需及时调正钻杆的角度,不得打折角等陡坡,同时每杆钻杆都必须测量其埋深,控制好提前量。

在导向钻进过程中,机械操作工需密切注意机械的扭距情况,以及机械本身的位置变动等情况,以至于确定是否遇有障碍物。

如有异常情况,需立即停机,查明原因,机械故障,维修机械;遇障碍物,需立即缩回以确定障碍物的种类,采取措施或重新导向或能够清除,则清除障碍物,继续导向前进。

导向钻进就注意以下几点:

a.钻杆的上、下接头对正,边缓慢给进动力边慢转上扣,不得拧得过紧。

b.不允许使用弯曲和有伤的钻杆。

c.钻进速度不宜过快,应根据地层条件合理调定给进力。

d.造斜顶进时,每次顶进进尺控制在0.5m左右为好,曲线要缓。

e.钻杆内不得进脏物,以免堵塞钻头喷嘴。

f.当机油压力报警指示灯亮时,说明油压不正常,要进行检查。

g.当机油堵塞报警指示灯亮时,要更换机油滤心。

h.改变水泵排量时,先摘开离合器,不得带速换档。

i.当水泵较长时间不工作的情况下,应将其变速箱挂空挡,后合上离合器,以保持离合器操纵系统中的分离轴承。

j.按规范开动钻机后,不允许马上用全负荷钻进,必须先进行试运转,确定各部分运转正常后,方可开始钻进。

2、钻头位置监测

钻机随机配有马克3导航仪,用以确定钻头在地底的位置,监测钻头是否偏离设计轨迹。

在造斜段,钻头每钻进10cm就测一次钻头的位置,在平铺段每隔20cm就监测一次。

如果发现偏离轨道,就通过调整钻头斜面的方向,进行纠偏。

但纠偏不能太急,因为钻杆毕竟具有一定的刚度。

应该在几根钻杆内完成纠偏,不能在一根钻杆内完成纠偏,同时也要注意不要纠偏过度。

3.9预(回)扩孔

导向孔完成后,卸下起始杆和导向钻头,换回扩钻头进行回扩。

回扩过程中始终保持工作坑内泥浆坑内液面高度高于钻孔标高。

回扩过程中使用好泥浆,扩孔时控制好泥浆各性能参数,不定期进行检测,按照施工要求及时调整泥浆

进行扩孔的时候,利用泥浆混配系统将化学泥浆

性能指标。

根据地层特点,合理控制回扩钻进速度,以利排渣。

分次回扩、最后一次回扩合理采用相应挤扩式钻头,如回拖力和回扩扭矩较大,则需多回扩一次,以利孔壁成型和稳定。

为防止洞壁塌方,利于更好成孔,需通过CASE泥浆混配系统加入TERRA 稀释粉,该粉具有固化洞壁,润滑钻杆,塑管等作用以及起到防止管材变型等功能。

钻进过程中,及时作好施工原始记录,记录内容应包括钻进时间,轴线角度,扭矩,顶力,土质情况等。

回扩过程中,密切注意钻进过程中有无扭矩、钻压突变等异常情况,发现问题立即停止施工,待查明原因后采取相应措施后施工。

钻头到达出口工作坑,钻进工作完成,但是孔径还没有达到铺设要求。

导向孔钻进完毕后,装上各种回扩器,将原孔扩大到原来管径的1.2倍。

一般在钻机对面的出口坑将回扩钻头连接于钻杆上,再回拉进行回扩,在其后不断地加接钻杆。

根据导向孔与适合生产管铺设孔的直径大小和地层情况,回扩可一次或多次进行。

推荐最终回扩直径按下式计算:

D=K*D1

式中:

D—适合生产管铺设的钻孔直径

D1—生产管外径

K—经验系数,一般K´=1.2—1.5,当地层均质完整时,K´取小值,当地层复杂时,K´取大值。

本工程拟多次扩径,第一次扩孔为300mm,第二次扩孔为400mm,第三次扩孔为500mm,第四次扩孔为640mm。

进行扩孔的时候,利用泥浆混配系统将化学泥浆的混合液通过钻杆注入回扩器中,通过回扩器的旋转均匀地喷在孔壁上,化学泥浆的主要作用:

(一)泥浆在孔的四周形成泥饼,也称为孔壁,使形成的孔不塌方。

(二)泥浆使钻杆和钻头得到良好的润滑,减少阻力。

(三)泥浆在孔内流动,可冷却钻头。

(四)泥浆可悬浮岩粉,并将他们带出孔外。

(五)泥浆在钻头前面起射流作用,有助于切削土层。

3.10管材焊接

管道接口质量的好坏直接影响到拉管施工的成功进行,因此要严格按以下操作步骤执行。

1、热熔连接

a、热熔连接前、后连接工具加热面上的无污物应用洁净棉布擦净。

b、热熔连接加热时间和加热温度应符合热熔连接工具生产厂和管材、管件生产厂的规定。

c、热熔连接保压冷却时间,不得移动连接件或连接件上不得施加任何外

力。

d、管道连接前,管材固定在机架上,取下铣刀,闭合卡具,对管子的端

面进行铣削,当形成连续的切削时,退出卡具,检查管子两端的间隙(不得大于3mm)。

电熔连接面应清洁干净,刮初表面皮。

e、热熔对接连接,两管段应各伸出卡具一定的自由长度,校对连接件,使其在同一轴线上,错边不宜大于壁厚的10%。

f、加热板温度适宜(220±10℃),当指示灯亮时,最好在等10分钟使用,以使整个加热板温度均匀。

g、温度适宜的加热板置于机架上,闭合卡具,并设系统的压力。

达到吸热时间后,迅速打开卡具,取下加热板。

应避免与熔融的端面发生碰撞。

h、迅速闭合卡具,并在规定时间内,匀速地将压力调节到工作压力,同时按下冷却时间按钮。

达到冷却时间后,在按一次冷却时间按钮,将压力降为

零,打开卡具,取下焊好的管子。

i、卸管前一定要将压力降至为零,若移动焊机,应拆下液压软管,并做好接头防尘工作。

j、合格的焊缝应有两翻边,焊道翻卷的管外圆周上,两翻边的形状、大小均匀一致,无气孔、鼓泡和裂纹,两翻边之间的缝隙的根部不低于所焊管子的表面。

k、管道连接时,施工现场条件允许时,可在在沟槽上进行焊接,管口应临时堵封。

在大风环境下操作,采取保护措施或调整施工工艺。

2、管材质量检验

a、检查数量:

外观质量全数检查;熔焊焊缝焊接力学性能试验按 200

个接头不少于1组做接头熔焊焊缝焊接力学性能试验;

b、检查方法:

观察;检查焊接力学性能检测报告;现场检验方法:

上述检验中若有不合格的则应加倍抽检,加倍检验仍不合格时应停止焊接,查明原因进行整改后方可施焊。

3.11回拉敷设管道

管道焊缝和管道强度检验合格后,即可进入拉管施工。

首先用现场制作的

“MPP管封套”将管头密封,然后在管头后端接上回扩头,管后接上分动器进行接管,将管子回接到工作井后,卸下回扩头、分动器、取出剩余钻杆,堵上封堵头,防止泥浆流出而影响路面沉降。

施工时,拉管机操作人员要根据

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