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沥青路面裂缝形式是多种多样,裂缝从表现形式可分为横向裂缝、纵向裂缝和网状裂缝三种。

影响裂缝主要因素有:

沥青品种和等级、沥青混合料组成、面层厚度、基层材料收缩性、土基和气候条件等。

第二章路面病害

第一节纵向裂缝

纵向裂缝一般有两种:

一种主要发生在紧急停车带或路肩部位,其形状是沿路肩边缘向内逐步扩大,呈月牙形,这种裂缝容易使路基发生滑移,危险性很大;

另一种是发生在行车道部位,多为纵向条带状,裂缝两端未延伸到路堤边缘。

1、纵向裂缝形成主要原因有以下三个方面

(1)地基原因。

有些路段处于丘陵低洼、河谷处,地基土天然含水量较高,在设计及施工时未做处理,在高填土后,由于地基承载能力差别出现不均匀沉降,造成路面纵向开裂。

(2)路基施工原因。

如果土基施工时天气干燥,局部路堤填料土块粉碎不足,路基压实不均匀,暗埋式构造处因构造物长度限制,路基边缘不能超宽碾压,致使路基边缘压实度不够,或者混合料摊铺时纵向施工搭接质量不好,都会造成纵向裂缝。

(3)水渗透破坏。

中央分隔带、路表、边坡等渗水,使局部路基受水浸泡后承载力值降低,在动静荷载作用下,路基滑动产生裂缝,另外填料若为弱膨胀土,如施工中未做处理,渗水后含水量变化,也会导致裂缝产生。

预防纵向裂缝产生主要措施是处理好地基,若路基分层填筑和压实得好,使路基尽可能均匀,特别在预先采取措施防止地表面水渗入地基情况下,可以大幅度减少纵向裂缝数量,同时显着延缓纵向裂缝出现时间。

2、对于纵向裂缝处治方法主要有以下几种

(1)对于缝宽小于3mm裂缝可不作处理,大于3mm小于5mm纵向裂缝,可将缝隙刷扫干净,并用压缩空气吹净尘土后,采用热沥青或乳化沥青灌缝撒料法封堵。

(2)如纵缝进一步发展,出现啃边、错台且裂缝宽大于5mm,则需铣刨上面层和中面层(铣刨宽度为裂缝两侧各1m),并对裂缝按方法

(1)先行填实,沿纵缝铺设玻璃格栅,摊铺中面层,然后在中面层上沿纵向每隔5m设宽为1.2m玻璃格栅,最后再摊铺上面层。

(3)对于尚未稳定纵向裂缝,除按方法

(1)处治外,还应根据裂缝成因,采取排水、边坡加固等措施,以使裂缝稳定不继续发展。

第二节横向裂缝

横向裂缝是和路面中线近于垂直裂缝,裂缝起初大多出现于路面两侧硬路肩,逐渐发展而贯通全路幅。

贯通裂缝沿路面大致呈均匀分布。

1、横向裂缝通常不是由于荷载作用引起。

其成因主要有三个:

(1)材料收缩引起横向裂缝。

一方面在基层成型过程中,因基层材料失水收缩而形成规则横向裂缝,另一方面基层材料因温度骤降而发生低温收缩开裂。

这两种收缩变形使面层底面承受拉力,当拉力超过沥青面层抗拉强度时就使沥青面层底部拉裂,并随着温湿循环变化及行车荷载反复作用而导致沥青面层低面裂缝。

(2)沥青及混凝土温缩引起裂缝。

因沥青是一种对温度变化比较敏感粘弹性材料,温度下降时,沥青混合料逐渐变硬变脆,并发生收缩变形.当收缩拉应力超过沥青混凝土抗拉强度时,沥青路面表面就会被拉裂,并逐步向下发展,形成上宽下窄横向裂缝,这种温缩裂缝在北方温差较大地区初冬一般宽度为3~5mm,到严冬可加宽到10mm,最宽达到20mm,而到春季则又缩回。

(3)差异沉降引起横向裂缝。

在软土地基和非软土地基交界处、软土地基处理方法变化处或构造物台背和路段交接处,因地基或路基和构造物差异沉降导致基层开裂,并反射到沥青面层,形成横向裂缝。

因为温度变化引起沥青面层本身收缩是造成横向裂缝重要原因,所以自由沥青含量越多裂缝越多,选用符合重交通道路石油沥青技术要求沥青,控制沥青用量,精选矿料,准确组成级配,或使用纤维等添加剂,均可有效减少裂缝。

另外还应设计合理路面结构并且精心施工。

2、对于横向裂缝处治方法

(1)对于基层开裂引起反射裂缝及沥青混凝土温缩等引起横向裂缝,如缝宽较小可不予处理,如宽度在3mm以上,可将缝隙刷扫干净,并用压缩空气吹净尘土后,采用热沥青或乳化沥青灌缝撒料法封堵。

如缝宽在5mm以上,可将缝口杂物清除,或沿裂缝开槽后用压缩空气吹净,采用砂料式或细粒式热拌沥青混合料填充捣实,并用烙铁封口。

(2)对于由土基沉降引起横向裂缝,如出现错台、啃边、裂缝宽度大于5mm以上,则需沿横缝两侧各50cm~100cm范围开槽,挖除上面层,按照方法

(1)先将裂缝填实,然后沿横缝加铺玻璃格删,重新摊铺上面层。

第三节网裂

网裂是相互交错疲劳裂缝,形成一系列多边形小块组成网状开裂,它初始形态是沿轮迹带出现单条或多条平行纵缝,而后,在纵缝间出现横向和斜向连接缝,形成缝网。

网裂主要是由于路面整体强度不足而引起。

一个原因可能是路面结构设计不合理,路基路面压实度不足,路面材料配合不当或未拌和均匀等使沥青和石料粘结性差;

另一个原因可能是由于路面出现横向或纵向裂缝后未及时封填,致使水分渗入下层,使基层表面被泡软,在汽车荷载反复作用下,粉浆通过面层裂缝及空隙被压到表面产生唧浆,基层表面被逐步淘空,产生网裂。

另外,沥青老化和汽车严重超载,使基层产生疲劳破坏也是导致沥青面层形成网裂重要原因。

为预防网裂必须加强货车载重管理,在路面出现裂缝时要及时修补处理。

网裂处治方法如下:

对于轻微网裂可用玻璃纤维布罩面,对于大面积网裂、常加铺乳化沥青封层或在补强基层后,再重新罩面,修复路面。

第四节松散

松散是直接影响行车安全路面病害,松散可能出现在整个路面表面。

也可能在局部区域出现,但由于行车作用,一般在轮迹带比较严重。

其产生主要原因有

(1)局部路基和基层不均匀沉降引起路面破坏;

(2)碎石中含有风化颗粒,水侵入后引起沥青剥离;

(3)随着使用时间增多,沥青结合料本身粘结性能降低,促使面层和轮胎接触部分沥青磨耗,造成沥青含量减少,细集料散失;

(4)机械损害或油污染。

一、松散原因

松散是由于沥青混凝土表面层中集料颗粒脱落,从表面向下发展渐进过程。

集料颗粒和裹覆沥青之间丧失粘结力是颗粒脱落主要原因。

可能导致松散情况还有:

(一)集料颗粒被足够厚粉尘包裹,使沥青膜粘结在粉尘上,而不是粘结在集料颗粒上,表面摩擦力磨掉沥青膜,并使集料颗粒脱落。

这种情况产生主要是由于集料含泥量超标所造成。

(二)表面离析处往往缺少大部分细集料,离析面上粗集料和粗集料相接触,但只有在少数接触点沥青膜和集料粘结。

随时间增长,沥青会老化,沥青膜剥落会使沥青和集料粘结力减弱,孔隙中水冻结会破坏粘结力,或足够大摩擦力会破坏离析面上集料颗粒而产生松散。

(三)沥青混凝土面层要有高密实度才能保证沥青混合料粘聚力,如果混合料密实度不够,集料就容易从混合料中脱落而形成局部松散。

第五节沥青路面水损害和坑槽

沥青路面在存在水分条件下,经受交通荷载和温度涨缩反复作用,一方面水分逐步侵入到沥青和集料界面上,同时由于水动力作用。

沥青膜渐渐地从集料表面剥离,并导致集料之间粘结力丧失而发生路面破坏。

沥青路面产生水损害原因主要有材料、设计、施工、土基和基层、超载车辆等原因。

一、水损害原因

所谓水损害即降水透入路面结构层后使路面产生早期破坏现象,它是目前沥青混凝土路面早期病害中最常见也是破坏力最大一种病害。

水破坏主要破坏形式有:

网裂、坑洞、唧浆、辙槽等。

(一)网裂:

由于水渗入表面层后滞留在表面层下部和下层交界面上,因此在长期行车荷载作用下,沥青膜开始从面层底部剥落并逐渐向上扩展,随着下部大量碎石上沥青剥落,沥青混凝土也就失去了强度从而产生网裂和形变。

(二)坑洞:

在行车荷载作用下,特别在降雨过程中和雨后行车道上局部网裂会逐渐松散,松散石料被车轮甩出形成坑洞。

由于沥青混凝土不均匀性,坑洞总是先在沥青混凝土空隙率较大处产生,随着时间推移,将会造成路面大面积破损。

(三)唧浆:

当水透入沥青面层并滞留在半刚性基层顶面时,在大量高速行车作用下,自由水产生很大压力并冲刷基层混合料表层细料形成灰浆,灰浆又被行车压唧,通过各种形状不一裂缝(纵、横、斜裂缝及网裂)到路表面形成唧浆。

在灰浆数量大情况下,可能很快形成更为严重裂缝,在数量小情况下,可使路面形成网裂或形变。

某处一旦有灰浆唧出,该处很快就会产生网裂和形变,随后降水就更容易透入,并形成恶性循环,最终导致路面严重破坏。

(四)辙槽:

自由水进入面层后,使沥青和碎石粘结力减弱。

在行车荷载作用下,滞留在面层下部水使矿料特别是粗集料表面裹覆沥青膜逐渐剥落,使沥青混凝土强度逐渐降低,直至完全松散。

在行车轮迹下向两侧(特别向外侧)挤出,使轮迹带下陷,同时使其两侧鼓起,形成严重辙槽。

形成辙槽后,降雨过程和雨后辙槽就会变成积水槽,致使水有更长时间透入沥青面层形成更加严重水破坏。

二、坑槽形成可归结为水损害和油损害两个主要方面

(一)、水损害形成坑槽是沥青路面早期破坏最常见现象之一。

在开始阶段,雨水由沥青路面大空隙或破损处渗入,停留在基层表面上,在行车荷载反复作用下动水冲刷半刚性基层细料并逐渐形成灰浆,使沥青面层和基层脱开,灰浆被行车荷载挤压,通过面层裂缝或面层混合料中空隙唧到表面。

在产生唧浆位置,沥青面层产生网裂,接着一些碎裂小块面层或基层材料被车轮带走,而逐步形成坑洞,并不断扩大,最后形成坑槽。

(二)、车辆修理或机动车用油渗入路面,污染使沥青混合料松散,经行车碾压逐步形成坑槽。

预防坑槽损害,首先要选用粘附性和抗老化性强沥青,恰当采用集料,合理设计混合料级配;

其次要严格控制混合料出厂、摊铺、碾压及终了温度,确保压实度达到规范要求,确保沥青面层厚度和平整度;

再次要确保路表排水畅通,以预防为主,对裂缝、小面积松散、沉陷等作用及时科学维修,避免其迅速发展为坑槽。

三、高速公路路面坑槽应在不中断交通情况下快速修补好

目前路面坑槽修补方法根据使用路面综合修补设备分为两种,即冷补法和热补法:

(一)冷补法

首先测定坑横深度,划出切槽修补范围,用液压风镐切槽,用高压风枪将槽底、槽壁废料及粉尘清除干净。

然后用喷灯烘干槽底、槽壁,并在其表面均匀喷洒一薄层粘层油。

最后将准备好热料填补至坑槽中,如厚度大于6cm将分层填筑,从四周向中间碾压。

(二)热补法

首先根据坑槽修补范围确定热辐射加热板区域,将加热板调到合适位置,加热3min~5min,使被修补区域路面软化。

然后将准备好热料放到被修补处,搅拌摊平,并从四周向中间碾压。

第六节车辙和推移

车辙是路面结构层及土基在行车重复荷载作用下补充压实,以致结构层材料侧向位移所产生累积永久变形。

影响沥青路面车辙深度主要因素是沥青路面结构和沥青混凝土本身内在因素,以及气候和交通量及交通组成等外界因素。

车辙产生主要原因有:

(1)沥青混合料油石比过大;

(2)表面磨损过度:

(3)雨水侵入沥青混凝土内部;

(4)由于基层含不稳定夹层而导致路面横向推挤形成波形车辙。

车辙是在行车荷载重复作用下,路面产生永久性变形积累形成带状凹槽。

车辙和推移降低了路面平整度,当车辙达到一定深度时,由于辙槽内积水,极易发生汽车飘滑而导致交通事故。

一、车辙和推移形成主要原因如下

(一)行车荷载影响。

车辆按规定正常在行车道行驶,使得高速公路交通渠化现象非常突出,随着车辆荷载作用次数增加,行车道车辆轮迹处进一步压实并逐渐形成不同程度车槽。

(二)基层施工质量差。

因基层厚度不足或因基层材料、施工、养生不当导致基层整体强度不足,由于荷载作用超过路面各层强度,使得路表变形过大而形成辙槽和推移。

(三)沥青面层高温稳定性差。

由于沥青混合料是一种弹塑性材料,如沥青、矿料选材不当或混合料组成不当会导致沥青混合料高温稳定性差、抗塑性变形能力低,在高温条件下,车轮碾压反复作用,荷载应力超过沥青混合料稳定极限,使流动变形不断积累形成车辙和推移。

预防车辙和推移病害,首先,要选取合适筑路材料。

选用低针入度,高软化点,低含蜡量高粘度沥青和表面粗糙、嵌挤作用好,和沥青粘结性能强集料,可在一定程度上缓解车辙形成。

其次,在施工中要加强控制压实度,是避免压实度不足引起车辙有效途径。

再次,在高温季节,应严格控制大型超载车通行。

二、对车辙和推移处治方法如下

(一)对于连续长度不超过30m、辙槽深度小于8mm、行车有小摆动感觉,可通过对路面烘烤、耙松、添加适当新料后压实即可。

(二)当沥青面层磨损、横向推移时,应清除不稳定层,用铣刨机拉毛,重铺面层。

(三)当基层或土基不稳定时,应先进行补强处理后,再修复面层。

(四)对于因基层施工质量差引起车辙、推移,在重新摊铺面层前应先行处

理好软弱基层。

第三章CAP封层翻新工艺介绍

第一节CAP封层翻新工艺

CAP封层翻新工艺就是对路面所有渗水通道进行完全封闭处治过程,这包括封闭可见和微小渗水通道,在较长时间内,达到路面防水要求。

同时,CAP沥青还原剂是一种含活化物冷混合产品,对老化沥青路面进行渗透和粘接,激活老化胶质和恢复其原有性能,提高原有沥青抗剥落能力,形成新保护封层,延长道路使用寿命。

经过CAP封层翻新工艺处治后沥青层能满足防水、防松散、防开裂等技术要求,同时翻新路面,使路面美观、防水、抗滑,一步到位。

第二节产品及性能介绍

一、魁封带

魁封带是一种带状裂缝修补材料,具有无损伤、抗崩边、抗崩缝、操作简单、适用性强、能完全顺沿裂缝封闭等特点,能够完全适应桥梁动态受力等特点。

魁封带能适应宽窄不一裂缝,经过车辆碾压后能够挤嵌到裂缝中,和路面粘结成一体,有效封闭裂缝。

1.材料技术性能要求

(1)技术性能检测:

见表3-1。

表3-1魁封带质量控制指标

指标名称

标准编号

试验方法

试验条件

控制指标

软化点

JTJ052-2000

沥青软化点试验

32oC+1oC(甘油)

>

90

延度

沥青延度试验

25oC、15oC、10oC、5oC

1000

针入度

沥青针入度试验

25oC

<

35

执行标准:

中华人民共和国交通部标准JTJ052-2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》

(2)物理特性:

黑色带状卷材,比重大于1.10g/cm³

 

(3)环保性能:

符合GB18583-2001室内装饰装修材料胶粘剂中有害物质限量要求。

(4)应用性能:

无需设备扩缝,是无损伤裂缝处理技术;

简单快捷,随时随地,粘贴完毕,即可通车,即时防止裂缝对道路产生破坏;

可随裂缝走向随意拐弯,能100%沿着裂缝封缝,保证封缝质量;

适应温差大区域,在路面高温时,不会被挤出和给车轮碾走,污染路面。

(5)粘附等级:

魁封带粘附性要求达到5级。

(6)施工质量检测:

热粘魁封带加热粘贴冷却后,手用力推移魁封带,魁封带不脱落;

自粘魁封带在车辆碾压后,手用力推移魁封带,魁封带不脱落。

二、CAP沥青还原剂

CAP是一种含活化物冷混合环保产品,对老化沥青路面、桥面进行渗透和粘接,激活老化胶质和恢复其原有性能,提高原有沥青抗剥落能力,形成新保护封层,延长道路使用寿命。

魁道CAP是沥青路面水损害预防产品,施工路面应是相对平整,无结构性破坏。

CAP防治沥青混凝土压实度不足、不均匀、混合料离析、铺装时温差大等引起水损害;

防治沥青老化、松散、麻面、剥落、微裂缝、渗水、早期网裂唧浆等引起路面破坏。

CAP使沥青张力增强,降低温感,预防微裂缝产生。

再生功能是指CAP会使由于老化作用导致沥青性能改变得到恢复,具体表现为:

沥青针入度增大、软化点降低、粘度降低、延度增大。

粘附性提高是指CAP能够使集料上沥青达到粘附性5级要求。

(1)还原性能:

对老化沥青加入CAP前后进行试验对比。

见表3-2。

(2)粘附性:

检测CAP和集料粘附性能,见表3-3。

符合GB18583-2001室内装饰装修材料胶粘剂中有害物质限量要求;

(4)物理特性:

A组分为黑褐色、B组分为淡红色均质液体,比重大约为1,固含量大于50%,筛上剩余量不大于0.6%。

表3-2还原性能检测要求

检测项目

检测结果要求

(老化沥青加入CAP后)

检测方法

增大

T0604-2000

降低

T0606-2000

T0605-1993

表3-3粘附性检测表格

技术要求

粘附性

5级

T0616-1993

三、抗磨砂

由机械破碎和经除尘土处理,筛分制成粒径0.8mm左右矿石颗粒。

抗磨砂要求为针片状颗粒,硬度很高(莫氏硬度5-7度)。

抗磨砂和CAP同步洒播在沥青层上,挤嵌在松散集料中,提高了集料之间嵌锁作用,防止集料脱落,同时提升路面防滑性能。

第三节CAP封层翻新施工

一、预处理

对早期局部沥青面层病害进行预处理,并用魁封带对主裂缝进行封闭,在车辆荷载压力下,会将魁封带挤压进主裂缝和其两边微孔防止裂缝继续崩裂。

二、CAP+抗磨砂同步撒播

对预处理后路面进行CAP封层翻新工艺同步洒播,把CAP+抗磨砂同时洒播在沥青层上,CAP渗透进入沥青层中,恢复沥青原有性能和提高沥青粘附性,同时抗磨砂挤嵌在集料中,提高了沥青层摩擦系数,达到沥青层整体防水抗滑作用。

第四章CAP封层翻新工艺应用

1.施工前期工作

首先对路面进行以徒步形式全面细致调查,对检查出病害,根据其分布范围及严重后果程度进行分类统计工作,并按公路技术评定标准JTGH20-2007D对路面病害类型评定,确定路面病害后,确定方案,施工过程中,先对未施工病害标明桩号进行拍照,施工后再拍摄好照片留底,进行新工艺施工前后技术应用对比。

2.魁封带施工

如图4.1所示,把CAP反复灌入到裂缝里,充分渗透进入沥青层内部,CAP将充实沥青砼内进水通道,并混合粘结松散粒料,增加沥青砼裂缝区域防水层厚度。

图4.1CAP灌注裂缝图4.2魁封带封闭裂缝过程和效果

如图3.2所示,烘烤魁封带封闭路面可见裂缝,魁封带具有优良粘结性及拉伸性能,能够顺延裂缝走向封闭裂缝,并在车辆碾压下和路面融为一体,有效封闭路面裂缝,防止裂缝进水。

3.路面清洁

如图4.3所示,X523有大量水泥混凝土运输车辆经过,路面存在水泥块、泥巴等脏污,在进行CAP喷洒前,必须把水泥块等彻底铲除,再涂刷CAP进行修复,以达到最佳处治效果。

图4.3路面泥巴清理处治过程

4.CAP封层翻新工艺洒播

在完成路面预处理后,采用同步封层设备洒播CAP和抗磨砂,完全封闭路面进水通道,同时达到防滑技术效果,施工简单快速,整体路面达到翻新效果,如图4.4、图4.5、图4.6、图4.7所示。

整体喷洒完毕后2小时内,对作业区路面进行检查,若发现施工质量没有达到要求区域,要及时返工,在CAP养生(约4个小时)结束后,即可开放交通。

图4.4简单高效同步洒播图4.5路面翻新效果明显

图4.6防水抗滑,一步到位图4.7裂缝区域密实美观

第五章CAP封层翻新工艺实际效果

1.技术有效性

CAP封层翻新工艺是通过魁封带+CAP+抗磨砂增效搭配,能有效封闭路面所有进水通道,一次性解决路面防水问题,施工完成后,渗水系数、摩擦系数指标有效改善,防水抗滑,一步到位,保障道路安全。

2.降低破损率

CAP封层翻新工艺能有效封水,防止路面产生水损害,即避免路面裂缝发展为唧浆、坑槽,防止路面平整度恶化,达到推迟路面大中修目。

3.降低成本

CAP封层翻新工艺一次性解决问题,效果持久,减少养护工作量,性价比高,成本只有坑槽挖补费用10分之一,能把路面大中修时间向后推迟3年左右,节省费用可观。

4.提高安全性能

CAP封层翻新工艺所采用材料环保,施工封路时间短,洒铺完毕,路面变得密封和粗糙,即时提高路面摩擦系数20%以上。

5.结果可控

CAP封层翻新工艺质量可控,有效加强路面集料粘结挤嵌,减低行车噪音和降低破损率,达到沥青层翻新并满足国检破损率考核要求。

第六章CAP沥青还原剂技术性能、使用条件

CAP是一种含活化物冷混合环保产品,对老化沥青路面进行渗透和粘结,激活老化胶质和恢复其原有性能,提高原有沥青抗剥落能力,形成新保护层,延长道路使用寿命。

CAP沥青还原剂主要防治病害:

防治沥青混凝土裂缝、龟裂、沥青老化等引起路面破坏。

CAP沥青还原剂使用路况条件:

从目前使用情况看,适用于路基强度好,路面完整性好、路面裂缝和龟裂及沥青老化等早期病害作为预防性养护措施。

CAP沥青还原剂施工:

小面积涂刷,大面积喷洒。

第七章裂缝观察和经济成本分析

魁封带不仅完美嵌入裂缝内,而且所有裂缝区域无松散、无微裂、无崩边、无脱粒,即使是较严重反射裂缝,亦能够起到完全封水作用,使裂缝和龟裂区域病害破坏没有再发展,经使用魁封带+CAP沥青还原剂处理裂缝、龟裂可以说是十分完美。

魁道技术效果总来说可以概括为以下几点:

第一,有恢复沥青混凝土路面表面功能,恢复行车平顺性和舒适性。

第二,改善破损处承受车辆和水等外部荷载进一步破坏扩展,消除了路面病害,做到防治结合,有效防治路面裂缝龟裂病害。

第三,可避免因反复施工带来封闭道路问题,提高社会效益。

第八章结语

在当前养护任务重、资金不足情况下,运用新技术、新材料、新设备、新工艺积极做好养护工作,从而整体上提高公路道路安全、舒适、耐用使用要求,成为了养护工作重中之重。

CAP封层翻新工艺是一种科学、简单快捷、有针对性修补工艺,采用该技术对沥青路面裂缝、龟裂处理,使路面封层后稳定性能提高,达到防治结合完全封水效果,及时减少了病害扩展,大大地延长路面使用期,同时对城乡公路来说,该技术简单灵活,不需特别培训,普通人员及能完全掌握施工技术,能有效实施日常预防性养护,发挥地方公路积极性,在公路养护工作中具有推广性意义。

参考文献

[1]《公路沥青路面设计规范》(JTJ014-97)

[2]《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)

[3]《公路路面基层施工技术规范》(JTJ034-2000)

[4]《公

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