CN107030874B - 用于边坡加固的预制格构梁及其制作方法和施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于边坡加固的预制格构梁及其施工方法、一种使用预制格构梁加固的边坡结构及其施工方法，包括若干预制十字型梁体单元呈矩阵排列连接；十字型梁体单元是横梁和纵梁相交而成，十字型梁体单元的中心交叉处开设锚头部；锚头部包括混凝土凹槽和放置于凹槽上的垫板，在凹槽和垫板上均开设锚孔；十字型梁体单元的横梁两端部和纵梁两端部分别延伸出彼此反向的L型钩部；每个十字型梁体单元的横梁与相邻的十字型梁体单元的横梁、纵梁与相邻的十字型梁体单元的纵梁上的L型钩部分别相互挂接，形成多个“井”字形拼合而成的预制格构梁。本发明具有减少现场施工步骤、缩短施工周期、实现规范化管理生产、保证质量、经济环保的特点。
Description
技术领域
本发明涉及边坡加固、生态修复的工程领域，尤其是涉及一种用于边坡加固的预制格构梁及其制作方法和施工方法。
背景技术
我国是个多山的国家，高原、丘陵和山地占了我国土地面积约70％，每年都会发生大量的滑坡、崩塌和泥石流灾害。再者，在土建工程中平整场地时常常遇到山体的大开挖、放坡等情况，需要对周边山体进行切削，而切削作业会破坏原有的平衡。为了保证边坡及其环境的安全，必须对边坡采取支护、加固和防护措施。边坡锚杆(索)格构加固技术具有布置灵活、格构形式多样、截面调整方便、与坡面密贴、可随坡就势等显著优点，是边坡加固中常用的一种方法。
现有技术中，采用锚杆(索)格构梁加固边坡时，其混凝土格构梁的建造方式通常是采用现场浇筑的方式，其缺点是：(1)现浇格构梁制作时，由于边坡挖槽、模板加工、钢筋绑扎、混凝土浇筑、养护等工序较多，而施工过程整体机械化程度又低，导致所需施工周期偏长；(2)现场浇筑工序较多，影响因素多，使得现浇混凝土格构梁的质量得不到保障；(3)预应力锚杆(索)的张拉须等外锚结构达到设计强度后才能进行，整体施工周期常常由于外锚结构物的养护而严重拖延；(4)传统现浇的钢筋混凝土格构梁在遇到锚索锚固力较大情况时，可能在跨中位置被拉裂而导致构件刚度下降，影响整体稳固性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于边坡加固的预制格构梁及其制作方法和施工方法，具有减少现场施工步骤、缩短施工周期、实现规范化管理生产、保证质量、经济环保的特点。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于边坡加固的预制格构梁，包括若干条预制的十字型梁体单元呈矩阵排列连接而成；每个所述十字型梁体单元是横梁和纵梁相交而成的钢筋混凝土结构，所述十字型梁体单元的中心交叉处开设有锚头部；所述锚头部包括混凝土凹槽和放置于凹槽上表面的垫板，在所述凹槽和垫板上均开设供锚杆穿入的锚孔；
所述十字型梁体单元的横梁两端部和纵梁两端部分别延伸出彼此反向的L型钩部；每个所述十字型梁体单元的横梁与相邻的十字型梁体单元的横梁、纵梁与相邻的十字型梁体单元的纵梁上的L型钩部分别相互挂接，形成多个“井”字形拼合而成的预制格构梁。
作为优选方式，所述十字型梁体单元的横梁和纵梁的纵向截面是矩形或梯形。
作为优选方式，所述垫板是钢制垫板。所述十字型梁体单元的混凝土强度不小于C25；所述纵梁内部钢筋的尺寸不小于Ф14；所述横梁内部钢筋的尺寸不小于Ф6。
作为优选方式，预制十字型梁体单元为预应力混凝土构件或非预应力的构件；所述十字型梁体单元为预应力构件，所述十字型梁体单元的混凝土强度不小于C40。
本发明还提供一种用于边坡加固的预制十字型梁体的制作方法，包括以下步骤：
步骤一，预制十字型梁体单元的模具加工；
在工厂，根据设计制造生产预制水泥混凝土的模具；按设计图纸制作并安装，制成端部有L型钩部的十字型的梁体的模具；模具上在横梁、纵梁交叉点处预留凹槽、在穿入锚杆的部位预留锚孔孔道；
步骤二，在预制场按照设计绑扎钢筋笼；
钢筋下料时先核对钢筋种类、直径、尺寸、数量，计算下料长度，然后将其截断，钢筋弯曲时在弯筋机上搭一个平台；
在底座上布置好钢筋间距线，来控制布筋尺寸，之后再绑扎纵梁中的主筋和横梁中的箍筋，形成十字型梁体的钢筋笼；
步骤三，混凝土浇筑；
在预制场，在固定台座上安装模板，并放入绑扎好的预制十字型梁体的钢筋笼；
浇筑前，检查十字型梁体模具的接缝、拉杆螺栓、模板连接螺栓和底脚楔子，模具的支立牢固可靠；浇筑时，均匀连续地下料；在钢筋密集处，使用插入式振动棒以辅助下料；
步骤四，混凝土养护；
在工厂，对混凝土十字型梁体进行养护，将十字型梁体上盖设罩布，定时向罩布上洒水，洒水次数以十字型梁体的表面潮湿为度；养护时间不少于7天，待混凝土达到设计强度和弹性模量后拆模；
步骤五，堆码存储；
预制十字型梁体养护达到设计强度后，从养护区转运到堆码区进行堆码，存储待用；
步骤六，在所述十字型梁体的凹槽内放置设有供锚杆穿过的锚孔的钢制垫板。
本发明还提供一种使用预制格构梁加固的边坡结构，由若干预制十字型梁体单元相互挂接形成的预制格构梁平行于边坡放置，每个所述十字型梁体单元上锚孔与边坡上开设的边坡锚孔相对齐，锚杆依次穿过十字型梁体单元的凹槽和垫板上锚孔、插置于所述边坡锚孔的孔道内；所述边坡锚孔的孔道内浇筑有浆料进行封堵；位于垫板上部的锚杆使用螺母锁紧；对凹槽、锚杆和螺母的的外露部分进行封堵保护。
作为优选方式，对凹槽、锚杆和螺母的的外露部分填充C25混凝土封堵，或加设钢罩保护，或涂抹防腐油脂。
本发明还提供一种预制格构梁加固边坡的施工方法，包括以下步骤：
步骤一，加固前的准备工作；
对边坡坡面进行修整，在边坡坡面搭设脚手架，清除坡面和边坡底部的岩渣、浮土或危岩，凿毛光滑岩面，防止出现失脚现象；
步骤二，进行坡面锚杆施工；
(1)在边坡上进行边坡锚孔的测放和标记，边坡锚孔定位偏差不大于20mm，其孔位倾角的偏斜度不大于5％；
(2)使用钻机在边坡上的标记处钻设边坡锚孔，钻孔深度超过锚杆长度的差值不小于0.5m；
(3)钻孔完成后，清除孔内和孔口处的水、浮渣及粉尘，清孔顺序是自上而下；清孔完成后，应将孔口暂时封堵，避免碎屑杂物进入边坡锚孔内；
步骤三，植入锚杆；
锚杆安装前先用探头检查边坡锚孔是否完好，若有塌孔、掉块先行清理或处理；锚杆入孔时不得转动，锚杆入孔时用力均匀；
步骤四，向边坡锚孔内注浆；
采用注浆泵，向边坡锚孔内浇筑水泥砂浆；
步骤五，吊装预制十字型梁体单元；
对坡面背衬进行找平处理，以使十字型梁体单元与坡面能紧密贴合；
依次吊运拼装若干个预制十字型梁体单元至边坡坡面设定的位置，若干条所述十字型梁体单元的横梁与横梁、纵梁与纵梁上的L型钩部相互挂接，形成多个“井”字形拼合而成的预制格构梁；
步骤六，锚头处理；
在每个预制十字型梁体单元的凹槽底部放置有钢制垫板，锚杆依次穿过所述凹槽和垫板上的锚孔；位于垫板上部的锚杆使用螺母锁紧，在凹槽部位、锚杆和螺母处填充C25混凝土封堵，或采用钢罩保护或涂防腐油脂；
步骤七，锚杆的张拉及锁定；
根据现场张拉试验确定的张拉锁定工艺，分级施加张拉荷载，每级张拉荷载稳定后再进行下一级张拉荷载的施加；锚杆张拉完成48小时后若发生应力松弛，则进行补偿张拉；
步骤八，二次注浆；
待锚杆张拉检测合格后，利用水泥系或者合成树脂系注浆料进行二次注浆处理。
作为优选方式，所述步骤一中，对边坡坡面进行修整，若坡面过高，则用风镐凿除；若坡面过低，则用浆砌片石嵌补；若遇较大裂缝，可采用灌浆或勾缝处理，以使边坡坡面顺直。
作为优选方式，所述步骤四中，所述水泥砂浆采用P.0.42.5R水泥，水灰比为0.45～0.5，所述水泥砂浆的强度大于25MPa。
本发明涉及一种用于边坡加固的预制格构梁和使用预制格构梁加固的边坡结构，其优点在于：(1)预制格构梁是由若干预制十字型梁体单元相互拼接而成，十字型梁体单元制作更加简易、安装更加轻便、且安装时容易调节；(2)十字型梁体端部设计为L型钩部，组装格构梁时更加便捷、相互卡扣使结构更稳固；(3)预制格构梁可以是预应力混凝土格构梁，可改善梁的截面性能，可以承受更大的锚固力，解决了传统现浇的钢筋混凝土格构梁在遇到锚索锚固力较大情况时，可能在跨中位置被拉裂而导致构件刚度下降的缺陷；预制的预应力混凝土格构梁还可降低梁体的厚度或减少受力钢筋，提高材料利用率，从而更加经济。
本发明还涉及一种用于边坡加固的预制十字型梁体的制作方法，相比于现有技术，其优点在于：预制格构梁在工厂预制过程中，可以实现规范化管理、生产，使预制格构梁受力和造型上能达到最佳状态，保证了预制格构梁的质量。
本发明还涉及一种预制格构梁加固边坡的施工方法，与现有设计现场浇筑相比，其优点在于：(1)预制格构梁的主要部件十字型梁体单元是在预先在工厂制作完成，只需在边坡锚杆施工完成后将预制格构梁运输至边坡现场进行吊装锚固，免去了传统方法中需要在边坡开槽、支模、绑扎钢筋、浇筑、养护、脱模、检测等工序，极大程度上缩短了施工周期，节约了成本；
(2)本发明的预制格构梁是由若干个预制十字形梁体相互卡扣拼接而成，相比于现有技术在坡面现场浇筑的格构梁的施工工艺而言，现场仅需吊装即可，施工简便高效，技术要求低；
(3)使用预制格构梁安装时不需要在坡面挖槽，相比于现场浇筑时需要在边坡坡面人工挖槽以便使格构梁嵌入坡面一定深度，本发明更加省时省力。
附图说明
图1为本发明用于边坡加固的预制格构梁示意图；
图2为本发明十字型梁体的示意图；
图3为本发明十字型梁体的A部局部放大示意图；
图4为本发明十字型梁体B-B纵向剖面图；
图5为本发明十字型梁体的水平挂接示意图；
图6为本发明十字型梁体的边坡加固示意图。
附图标记如下：
1-十字型梁体单元、2-预制格构梁、3-锚头部、11-横梁、12-纵梁、13-L型钩部、31-凹槽、32-垫板、33-锚孔、34-锚杆、131-沟槽部、132-挂钩部、4-边坡、41-边坡锚孔、5-浆料、6-螺母、7-混凝土封堵。
具体实施方式
如图1-6所示，本发明涉及一种用于边坡加固的预制格构梁，包括预制的多条由横梁11和纵梁12相交而成的、钢筋混凝土结构的十字型梁体单元1，所述十字型梁体单元1的混凝土强度不小于C25；所述纵梁12内部钢筋的尺寸不小于Ф14；所述横梁11内部钢筋的尺寸不小于Ф6。如图2所示，所述十字型梁体单元1的中心交叉处开设有锚头部3；所述锚头部3包括混凝土凹槽31和放置于凹槽表面的垫板32，在凹槽31和垫板32上均开设锚孔33，安装时供锚杆34穿入。所述十字型梁体单元1的横梁11两端部和纵梁12两端部分别延伸出彼此相反的L型钩部13，横梁11两端部钩彼此反向，纵梁两端部钩彼此反向，其沟槽部131的宽度不小于挂钩部132的宽度。其中，如图3所示，凹槽31呈矩形，外边高内边低，垫板32是钢制垫板，安装时增大了锚杆的受力面积，起承压作用，用于保护预制格构梁的混凝土结构在锚杆张拉时不致损坏。
如图1、5所示，每四条所述十字型梁体单元1相互拼接后围成内八角形孔；每个所述十字型梁体单元1的横梁与相邻的十字型梁体单元1横梁、纵梁与相邻的十字型梁体单元1纵梁上的L型钩部13分别相互挂接，形成多个“井”字形排布，若干个“井”字形拼合，即形成用于边坡加固的预制格构梁2。本实施例的L型钩部13使十字型梁体单元1之间的拼接固定更加简易，也增强了预制格构梁2整体的稳固性。
优选地，十字型梁体单元1的横梁11和纵梁12的纵向截面是矩形或梯形。如图4所示，十字型梁体单元1的纵向高度从中间到两端逐渐变小，以提高锚头部的承压能力。
本发明预制十字型梁体单元1可以是预应力混凝土构件或非预应力的构件。当十字型梁体单元1为预应力构件，所述十字型梁体单元1的混凝土强度不小于C40。
本发明还提供一种用于边坡加固的预制十字型梁体的制作方法，包括以下步骤：
步骤一，预制十字型梁体单元1的模具加工；
在工厂，根据设计制造生产预制水泥混凝土的模具；按设计图纸制作并安装，制成端部有L型钩部13的十字型的梁体的模具；在模具的横梁、纵梁交叉点处预留凹槽，可以是使用一个嵌块形成上述凹槽；在模具上穿入锚杆的部位预留锚孔孔道，可以是使用一个嵌块形成上述锚孔孔道；
模具应人工进行装拆，安装后对各位置尺寸进行检査调整，拼装误差应达到设计和规范要求。
步骤二，在预制场按照设计绑扎钢筋笼；
钢筋下料时先核对钢筋种类、直径、尺寸、数量，计算下料长度，然后将其截断，钢筋弯曲时在弯筋机上搭一个平台；弯制后的钢筋经检查符合要求后应挂牌存放于整洁的场地内，防止规格型号不同的钢筋混堆乱放。
在底座上布置好钢筋间距线，来控制布筋尺寸，之后再绑扎纵梁12中的主筋和横梁11中的箍筋，形成十字型梁体单元的钢筋笼。
步骤三，混凝土浇筑；
在预制场，在固定台座上安装模板，并放入绑扎好的预制十字型梁体单元1的钢筋笼；
采用强度C25的混凝土，浇筑前，检查十字型梁体单元1模具的接缝、拉杆螺栓、模板连接螺栓和底脚楔子，模具的支立牢固可靠；浇筑时，均匀连续地下料；在钢筋密集处，使用插入式振动棒以辅助下料；混凝土灌注过程中，要随时检查模板加固情况，漏浆处应及时进行堵塞。
步骤四，混凝土养护；
将振捣好的混凝土移至养生区，对混凝土十字型梁体进行养护，将预制型梁体上盖设罩布，严禁使用草袋类等见水易脱色的材料覆盖预制件，以防污染其外观。
定时向罩布上洒水，洒水次数以十字型梁体的表面潮湿为度；养护时间不少于7天，待混凝土达到设计强度和弹性模量后拆模。
步骤五，堆码存储；
预制十字型梁体养护达到设计强度后，从养护区转运到堆码区进行堆码，存储待用；转运程中轻拿轻放，严禁损坏构件，预制构件堆码高度不宜超过2米。
步骤六，在所述十字型梁体单元1的凹槽31内放置设有供锚杆穿过的锚孔33的钢制垫板32。
本发明还提供一种使用预制格构梁加固的边坡结构，如图6所示，由若干预制十字型梁体单元1相互挂接形成的预制格构梁2平行于边坡4放置，每个所述十字型梁体单元1上锚孔33与边坡4上开设的边坡锚孔41相对齐，锚杆34依次穿过十字型梁体单元1的凹槽31和垫板32上锚孔33、插置在边坡锚孔41的孔道内；向边坡锚孔41的孔道内浇筑有浆料5进行封堵；位于垫板32上部的锚杆34使用螺母6锁紧；对凹槽31、锚杆34和螺母6的外露部分进行封堵保护。优选地，对凹槽31、锚杆34和螺母6的外露部分填充C25混凝土封堵7，或加设钢罩保护，或涂抹防腐油脂。
本发明还提供一种使用预制格构梁加固边坡的施工方法，包括以下步骤：
步骤一，加固前的准备工作；
(1)待加固边坡坡面4搭设脚手架，清除坡面和边坡底部的岩渣、浮土或危岩，凿毛光滑岩面，防止出现失脚现象；
(2)待加固边坡坡面4进行修整，若坡面过高，则用风镐凿除；若坡面过低，则用浆砌片石嵌补；若遇较大裂缝，可采用灌浆或勾缝处理，以使边坡坡面顺直。
步骤二，进行坡面锚杆施工；
(1)在坡面上进行边坡锚孔41的测放和标记，边坡锚孔41定位偏差不大于20mm，其孔位倾角的偏斜度不大于5％；
(2)使用钻机在边坡坡面4上的标记处钻设边坡锚孔41，钻孔机械用三脚支架提升到稳定平整的竹跳板上，根据坡面测放的孔位准确安装固定钻机，并严格认真进行机位调整，确保锚孔钻机钻孔倾角和方向符合设计和规范要求，钻孔深度超过锚杆设计长度应不小于0.5m。
(3)钻孔完成后，可使用高压风枪清除孔内和孔口处的水、浮渣及粉尘，清孔顺序是自上而下；清孔完成后，应将孔口暂时封堵，避免碎屑杂物进入边坡锚孔41内。
步骤三，植入锚杆34；
锚杆34采用HRB335级螺纹钢筋钢筋做定位支架制成。锚杆安装前先用探头检查边坡锚孔41是否完好，若有塌孔、掉块先行清理或处理；锚杆34入孔时不得转动，锚杆34入孔时用力均匀。
步骤四，向边坡锚孔内注浆；
采用注浆泵，向边坡锚孔内浇筑材料为水泥砂浆的浆料5；水泥砂浆浆料5采用P.0.42.5R水泥，水灰比为0.45～0.5，水泥砂浆浆料5的强度大于25MPa。
步骤五，吊装预制十字型梁体；
对坡面背衬进行找平处理，以使十字型梁体单元1与坡面4能紧密贴合；
将预制场制作好的预制十字型梁体单元1用平板货车运至边坡现场，依次吊6拼装若干个预制十字型梁体单元1至边坡坡面4设定的位置，在每个预制十字型梁体单元1的凹槽31底部放置有钢制垫板32，锚杆34依次穿过所述凹槽31和垫板32上的锚孔33；若干条所述十字型梁体单元1的横梁11与横梁11、纵梁12与纵梁12上的L型钩部13相互挂接，形成多个“井”字形拼合而成的预制格构梁2。
步骤六，锚头处理；
位于垫板32上部的锚杆34使用螺母6锁紧，将螺母6拧紧。在凹槽31部位填充C25混凝土封堵7，以防止垫板32、外漏锚杆34和螺母6生锈；也可使用钢罩保护或者涂防腐油脂进行保护。
步骤七，锚杆34的张拉及锁定；
根据现场张拉试验确定的张拉锁定工艺，分级施加张拉荷载，每级张拉荷载稳定后再进行下一级张拉荷载的施加；锚杆34张拉完成48小时后若发生应力松弛，则进行补偿张拉。
步骤八，二次注浆；
待锚杆34张拉检测合格后，利用材料为水泥系或者合成树脂系的浆料5注进行二次注浆处理。
Claims (6)
1.一种使用预制格构梁加固边坡的施工方法，其特征在于，
其使用如下结构的预制格构梁：包括若干条预制的十字型梁体单元(1)呈矩阵排列连接而成；每个所述十字型梁体单元(1)是横梁(11)和纵梁(12)相交而成的钢筋混凝土结构，所述十字型梁体单元(1)的中心交叉处开设有锚头部(3)；所述锚头部(3)包括混凝土凹槽(31)和放置于凹槽(31)上表面的垫板(32)，在所述凹槽(31)和垫板(32)上均开设供锚杆(34)穿入的锚孔(33)；
所述十字型梁体单元(1)的横梁(11)两端部和纵梁(12)两端部分别延伸出彼此反向的L型钩部(13)；每个所述十字型梁体单元(1)的横梁与相邻的十字型梁体单元(1)的横梁、纵梁与相邻的十字型梁体单元(1)的纵梁上的L型钩部(13)分别相互挂接，形成多个“井”字形拼合而成的预制格构梁(2)；
所述施工方法包括以下步骤：
步骤一，加固前的准备工作；
对边坡坡面进行修整，在边坡坡面搭设脚手架，清除坡面和边坡底部的岩渣、浮土或危岩，凿毛光滑岩面，防止出现失脚现象；
步骤二，进行坡面锚杆施工；
(1)在边坡上进行边坡锚孔的测放和标记，边坡锚孔定位偏差不大于20mm，其孔位倾角的偏斜度不大于5％；
(2)使用钻机在边坡上的标记处钻设边坡锚孔，钻孔深度超过锚杆长度的差值不小于0.5m；
(3)钻孔完成后，清除孔内和孔口处的水、浮渣及粉尘，清孔顺序是自上而下；清孔完成后，应将孔口暂时封堵，避免碎屑杂物进入边坡锚孔内；
步骤三，植入锚杆；
锚杆安装前先用探头检查边坡锚孔是否完好，若有塌孔、掉块先行清理或处理；锚杆入孔时不得转动，锚杆入孔时用力均匀；
步骤四，向边坡锚孔内注浆；
采用注浆泵，向边坡锚孔内浇筑水泥砂浆；
步骤五，吊装预制十字型梁体单元；
对坡面背衬进行找平处理，以使十字型梁体单元与坡面能紧密贴合；
依次吊运拼装若干个预制十字型梁体单元至边坡坡面设定的位置，若干条所述十字型梁体单元的横梁与横梁、纵梁与纵梁上的L型钩部相互挂接，形成多个“井”字形拼合而成的预制格构梁；
步骤六，锚头处理；
在每个预制十字型梁体单元的凹槽底部放置有钢制垫板，锚杆依次穿过所述凹槽和垫板上的锚孔；位于垫板上部的锚杆使用螺母锁紧，在凹槽部位、锚杆和螺母处填充C25混凝土封堵，或采用钢罩保护或涂防腐油脂；
步骤七，锚杆的张拉及锁定；
根据现场张拉试验确定的张拉锁定工艺，分级施加张拉荷载，每级张拉荷载稳定后再进行下一级张拉荷载的施加；锚杆张拉完成48小时后若发生应力松弛，则进行补偿张拉；
步骤八，二次注浆；
待锚杆张拉检测合格后，利用水泥系或者合成树脂系注浆料进行二次注浆处理。
2.根据权利要求1所述的一种使用预制格构梁加固边坡的施工方法，其特征在于：所述步骤一中，对边坡坡面进行修整，若坡面过高，则用风镐凿除；若坡面过低，则用浆砌片石嵌补；若遇较大裂缝，可采用灌浆或勾缝处理，以使边坡坡面顺直。
3.根据权利要求1所述的一种使用预制格构梁加固边坡的施工方法，其特征在于：所述步骤四中，所述水泥砂浆采用P.0.42.5R水泥，水灰比为0.45～0.5，所述水泥砂浆的强度大于25MPa。
4.根据权利要求1所述的一种使用预制格构梁加固边坡的施工方法，其特征在于，所述十字型梁体单元(1)的横梁(11)和纵梁(12)的纵向截面是矩形或梯形。
5.根据权利要求1所述的一种使用预制格构梁加固边坡的施工方法，其特征在于，所述垫板(32)是钢制垫板，所述十字型梁体单元(1)的混凝土强度不小于C25；所述纵梁(12)内部钢筋的尺寸不小于Ф14；所述横梁(11)内部钢筋的尺寸不小于Ф6。
6.根据权利要求1所述的一种使用预制格构梁加固边坡的施工方法，其特征在于，预制十字型梁体单元(1)为预应力混凝土构件或非预应力的构件；所述十字型梁体单元(1)为预应力构件，所述十字型梁体单元(1)的混凝土强度不小于C40。
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