CN110056369A - 一种隧道进出口洞口的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种隧道进出口洞口的施工方法，包括以下流程：洞顶截水沟开挖；洞口开挖，洞口边、仰坡防护，套拱施工和管棚施工。进行洞顶截水沟开挖流程时，自低处向高处分段开挖和砌筑。进行洞口开挖流程时，洞口开挖和边、仰坡开挖同步进行；洞口开挖采用弧形开挖预留核心土法；边、仰坡沿洞口开挖线进行开挖。洞口边、仰坡防护流程应紧跟在边、仰坡刷坡后进行；套拱施工流程包括以下步骤：测量放线；对仰坡开挖并且边开挖边支护；安装工字钢拱架；安装模板；套拱混凝土施工。管棚施工流程包括以下步骤：孔位放样和钻机架设；钻孔进尺和纠偏；管棚钢管加工；管棚钢管顶进；管棚注浆。本发明的施工方法能对软岩隧道洞口进行有效加固。
Description
技术领域
本发明涉及一种隧道进出口洞口的施工方法。
背景技术
近年来我国的高速公路、高速铁路建设蓬勃发展，随之产生大量的隧道工程，而大多数公路、铁路一般沿沟谷布线，因此这些隧道工程中浅埋偏压隧道占有相当大的比重。偏压隧道洞口开挖一直以来是岩土工程行业的一大难题，尤其表现在地形、地质环境复杂的软弱围岩地区，其岩质软弱、承载力低、节理裂隙发育、结构破碎，山体本身稳定性差，偏压隧道洞口段埋深极浅，开挖时对山体扰动大，很可能造成隧道侧面坡体滑塌、隧道塌方、衬砌裂缝和隧道整体偏移等问题，威胁隧道开挖人员的安全，影响隧道的正常运营，给人民生命财产安全带来严重隐患。隧道洞口施工是隧道最重要的施工部位，施工工序较多，控制难道较大。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种隧道进出口洞口的施工方法，它能对隧道进出口侧进行加固处理，防止隧道进出口在开挖或运营过程中出现过大变形、塌方、整体移动和裂隙等破坏。
本发明的目的是这样实现的：一种隧道进出口洞口的施工方法，包括以下流程：洞顶截水沟开挖；洞口开挖，洞口边、仰坡防护，套拱施工和管棚施工；
进行所述洞顶截水沟开挖流程时，在距洞口开挖线水平距离5m以外提前施作洞顶截水沟，采用人工开挖和人工砌筑，自低处向高处分段开挖和采用M10浆砌片石砌筑；在截水沟的坡度大于20％处设置急流槽，急流槽的基底每隔2m设一平台；急流槽很长时，采用分段砌筑，每段长度5～10米，接头处用防水材料填缝；
进行所述洞口开挖流程时，洞口开挖和边、仰坡开挖同步进行；洞口开挖采用弧形开挖预留核心土法；边、仰坡采用挖掘机沿洞口开挖线进行开挖，人工修整边、仰坡，边、仰坡面按设计坡度进行开挖，自上而下分层施工并按设计坡度进行刷坡；每开挖一层应当及时按照设计施作支护，防止雨水冲刷造成滑坡；
进行所述洞口边、仰坡防护流程时，应紧跟在边、仰坡刷坡后进行；
进口洞口的边坡采用开挖放坡，下部坡比为1:0.5，上部坡比为1:0.75；回填面以上采用种植爬藤防护，回填面以下采用锚喷网支护，喷锚网支护参数：喷射C20混凝土的厚度为10cm，采用φ22砂浆锚杆，锚杆长度L＝3.5m，锚杆布置间距为1.2m×1.2m；φ8钢筋网的网格尺寸为20cm×20cm；施工完毕及时进行养护
出口洞口的边坡有二级，第一级采用临时明洞挡墙，第二级以上采用开挖放坡，下部坡比为1:0.5，上部坡比为1:0.75；回填面以上采用锚杆框架植草防护，回填面以下采用锚喷网支护，喷锚网支护参数：喷射C20混凝土的厚度为10cm，采用φ25中空注浆锚杆，锚杆长度L＝4m，锚杆布置间距为1.2m×1.2m；φ8钢筋网的网格尺寸20cm×20cm；施工完毕及时进行养护；
进行所述套拱施工流程时，包括以下步骤：洞口清表处理并测量放线；对仰坡开挖并且边开挖边支护；安装工字钢拱架；安装模板；套拱混凝土施工；
进行安装工字钢拱架步骤时，测量放样，架设4榀工字钢拱架，相邻两榀工字钢拱架的间距为0.5m，首部工字钢拱架和尾部工字钢拱架各自距拱套的首端和尾端为0.25m；在4榀工字钢拱架的拱顶部位焊接2m长的φ140×8mm导向管，导向管的环向间距为40cm；导向管与隧道的纵向轴线成1°～3°的夹角；工字钢拱架两侧无焊接导向管的部位采用连接钢筋与相邻工字钢拱架焊接，环向间距为150cm，连接钢筋在工字钢拱架的内、外缘交错布置，在工字钢拱架的两侧拱脚处打锁定锚杆，锁定锚杆的末端与工字钢拱架焊接，以固定工字钢拱架；
进行套拱混凝土施工步骤时，从两侧拱脚向拱顶浇筑厚度为60cm的C20混凝土，完成后拆除模板并将导向管清空；
进行所述管棚施工流程时，包括以下步骤：孔位放样和钻机架设；钻孔进尺和纠偏；管棚钢管加工；管棚钢管顶进；管棚注浆；
进行孔位放样和钻机架设步骤时，先在岩壁上对孔位进行定位，孔位放样时在理论设计弧线径向加大15cm；用红油漆标示出奇偶数孔位后采用钻机保持与衬砌外缘线成1°～3°的仰角钻入，钻机的立轴径向误差不大于15cm，环向误差不大于10cm；
进行钻孔进尺和纠偏步骤时，利用套拱中的导向管作为导向孔进行钻孔；钻孔顺序为从拱顶中央向两侧施工，钻机的初始速度为低速，在钻进50cm后再转入正常速度，保持每小时进尺15米；钻孔过程中常用测斜仪量测孔位钻进的倾斜度，发现偏心超过设计值时立即纠正后再施工；每换一次钻杆前向孔内压入高压风并缓慢提出钻杆将孔内的残碴吹出，反复几次后再继续换钻杆钻进，钻孔深度比管棚钢管的长度大50cm；钻孔达深度要求后，依次拆卸钻杆；
进行管棚钢管加工步骤时，管棚钢管采用φ108×6mm的无缝钢管，每节管棚钢管的长度有两种，分别为4m和6m；必须逐节进行编号，按编号顺序进行顶进；奇数编号的孔位采用有孔钢花管顶进，偶数编号的孔位采用无缝钢管顶进；有孔钢花管上的出浆孔采用等离子气割冲钻，出浆孔的孔径为φ12，出浆孔的孔眼间距为15cm，出浆孔呈梅花形交错布置，有孔钢花管的尾部留250cm不钻出浆孔的止浆段；
进行管棚钢管顶进步骤时，采用钻机连接套自动跟进装置连接管棚钢管，将第一节管棚钢管推入孔内；在第一节管棚钢管顶进时交错使用4m长的管棚钢管和6m长的管棚钢管，以保证同一断面内接头数量不得超过总管棚钢管数的50％，以后统一使用6m长的管棚钢管；接管时，管棚钢管在孔外还剩余30～40cm时，用管钳卡住管棚钢管，反转钻孔设备，使顶进的连接套管与管棚钢管脱离，人工安装下一节管棚钢管，对准上一节管棚钢管的端部，人工持管钳用连接套将两节管棚钢管连在一起，再以冲击压力和推进压力低速顶进管棚钢管，管棚钢管的接长采用φ114×8mm丝扣直接对口连接；管棚钢管顶到位后，管棚钢管与导向管之间的间隙用速凝水泥堵塞严密；
进行管棚注浆步骤时，采用分段注浆，分段位置采用止浆塞止浆；注浆液采用水泥浆液，水泥浆水灰比为1:1，压浆初始压力为0.5～1.0MPa，终压压力为2.0MPa，注浆最后保持终压压力对钢管管续压15分钟以上；在水泥浆初凝前采用间歇性注浆；每根管棚钢管注浆完成后，及时用M20水泥砂浆封孔，以增强管棚强度。
上述的隧道进出口洞口的施工方法，其中，所述锚喷网支护包括以下步骤：搭设支架、清理坡面、钻孔、注浆、施作锚杆、安装钢筋网、安装伸缩缝分隔条、喷射混凝土、养护、取出伸缩缝分隔条、施工伸缩缝。
上述的隧道进出口洞口的施工方法，其中，在进行所述洞口边、仰坡防护流程时，对承载力不够的基底采用C15混凝土换填。
上述的隧道进出口洞口的施工方法，其中，在进行所述管棚施工流程的管棚注浆步骤时，在管棚钢管的口部设排气阀，注浆前将排气阀打开排气，等浆液从排气阀开始流出时，再把排气阀关掉。
本发明的隧道进出口洞口的施工方法，施工方便，使用效果好，能对发生边仰坡顺层滑坍的软岩隧道洞口进行有效加固，防止隧道进出口在开挖或运营过程中出现过大变形、塌方、整体移动和裂隙等破坏。
附图说明
图1是本发明的隧道进出口洞口的施工方法的工序图；
图2是本发明的隧道进出口洞口的施工方法针对进口洞口的防护结构图；
图3是本发明的隧道进出口洞口的施工方法针对出口洞口的防护结构图；
图4是本发明的隧道进出口洞口的施工方法采用的套拱的轴向剖面图；
图5是本发明的隧道进出口洞口的施工方法针对进口洞口的管棚断面图；
图6是本发明的隧道进出口洞口的施工方法针对出口洞口的管棚断面图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
请参阅图1至图6，本发明的隧道进出口洞口的施工方法，包括以下流程：洞顶截水沟开挖；洞口开挖，洞口边、仰坡防护，套拱施工和管棚施工。
进行洞顶截水沟开挖流程时，在距洞口开挖线水平距离5m以外提前施作洞顶截水沟，以防地表水渗入开挖面；采用人工开挖和人工砌筑，自低处向高处分段开挖和采用M10浆砌片石砌筑，以防冲刷；在截水沟的坡度大于20％处设置急流槽，急流槽的基底每隔2m设一平台，以防滑动；急流槽很长时，采用分段砌筑，每段长度5～10米，接头处用防水材料填缝；洞顶截水沟的下游与路基边沟相接，形成良好的排水系统。
进行洞口开挖流程时，洞口开挖和边仰坡开挖同步进行，洞口开挖采用弧形开挖预留核心土法；洞口边、仰坡采用挖掘机沿洞口开挖线进行开挖，人工修整边、仰坡，洞口边、仰坡面按设计坡度进行开挖，自上而下分层施工并按设计坡度进行刷坡；每开挖一层应当及时按照设计施作支护，防止雨水冲刷造成滑坡。
进行洞口边、仰坡防护流程时，应紧跟在边、仰坡刷坡后进行；
进口洞口100的边坡采用开挖放坡，下部坡比为1:0.5，上部坡比为1:0.75；回填面以上采用种植爬藤防护，回填面以下采用锚喷网支护，喷锚网支护参数：喷射C20混凝土的厚度为10cm，采用φ22砂浆锚杆101，锚杆101长度L＝3.5m，锚杆101布置间距为1.2m×1.2m；φ8钢筋网102的网格尺寸为20cm×20cm；施工完毕及时进行养护；对承载力不够的基底采用C15混凝土换填(见图2)；
出口洞口200的边坡有二级，第一级采用临时明洞挡墙20a，高度为7m，挡墙20a的内侧坡比为1:0.2，挡墙20a的外侧坡比为1:0.1；第二级以上采用开挖放坡，下部坡比为1:0.5，上部坡比为1:0.75；回填面以上采用锚杆框架植草防护，回填面以下采用锚喷网支护，喷锚网支护参数：喷射C20混凝土的厚度为10cm，采用φ25中空注浆锚杆201，锚杆201长度L＝4m，锚杆201布置间距为1.2m×1.2m；φ8钢筋网202的网格尺寸20cm×20cm；施工完毕及时进行养护；对承载力不够的基底采用C15混凝土换填(见图3)。
锚喷网支护包括以下步骤：搭设支架、清理坡面、钻孔、注浆、施作锚杆、安装钢筋网、安装伸缩缝分隔条、喷射混凝土、养护、取出伸缩缝分隔条、施工伸缩缝。
进行套拱施工流程时，包括以下步骤：洞口清表处理并测量放线；对仰坡开挖并且边开挖边支护；安装工字钢拱架；安装模板；套拱混凝土施工；
进行安装工字钢拱架步骤时，架设4榀工字钢拱架301，相邻两榀工字钢拱架301的间距为0.5m，首部工字钢拱架和尾部工字钢拱架各自距拱套的首端和尾端为0.25m；在4榀工字钢拱架301的拱顶部位焊接2m长的φ140×8mm导向管302，导向管302的环向间距为40cm；利用电焊机在工字钢拱架301和导向管302之间点焊定位，使导向管302与隧道的纵向轴线成1°～3°的夹角，用于控制管棚方向；工字钢拱架两侧无焊接导向管的部位采用连接钢筋与相邻工字钢拱架焊接，环向间距为150cm，连接钢筋在工字钢拱架的内、外缘交错布置，在工字钢拱架的两侧拱脚处打锁定锚杆，锁定锚杆的末端与工字钢拱架焊接，以固定工字钢拱架；
进行安装模板步骤时，依次安装内模、外模和堵头板；安装外模时处理接缝并涂刷脱模剂；
进行套拱混凝土施工步骤时，先搭设浇筑平台，再从两侧拱脚向拱顶浇筑厚度为60cm的C20混凝土303，将工字钢拱架301和导向管302包裹，完成后拆除模板并将导向管清空，套拱30的长度为2m(见图4)。
套拱施工完毕并在土体稳定后，再进行核心土的开挖，在套拱前预留8m的核心土，为管棚施工提供作业平台。
进行管棚施工流程时，包括以下步骤：孔位放样和钻机架设；钻孔进尺和纠偏；管棚钢管加工；管棚钢管顶进；管棚注浆；
进行孔位放样和钻机架设步骤时，先在岩壁上对孔位进行定位，孔位放样时在理论设计弧线径向加大15cm；用红油漆标示出奇偶数孔位后采用XY-28-300潜孔钻机保持与衬砌外缘线成1°～3°的仰角钻入，钻机的立轴的径向误差不大于15cm，环向误差不大于10cm；
进行钻孔进尺和纠偏步骤时，进行钻孔进尺和纠偏步骤时，利用套拱中的导向管作为导向孔进行钻孔；钻孔顺序为从拱顶中央向两侧施工，钻机的初始速度为低速，在钻进50cm后再转入正常速度，保持每小时进尺15米；钻孔过程中常用测斜仪量测孔位钻进的倾斜度，发现偏心超过设计值时立即纠正后再施工；每换一次钻杆前向孔内压入高压风并缓慢提出钻杆将孔内的残碴吹出，反复几次后再继续换钻杆钻进，钻孔深度比管棚钢管的长度大50cm；钻孔达深度要求后，依次拆卸钻杆；
进行管棚钢管加工步骤时，管棚钢管采用φ108×6mm的无缝钢管，每节管棚钢管的长度有两种，分别为4m和6m；必须逐节进行编号，按编号顺序进行顶进；奇数编号的孔位采用有孔钢花管顶进，偶数编号的孔位采用无缝钢管顶进；有孔钢花管上的出浆孔采用等离子气割冲钻，出浆孔的孔径为φ12，出浆孔的孔眼间距为15cm，出浆孔呈梅花形交错布置，有孔钢花管的尾部留250cm不钻出浆孔的止浆段；
进行管棚钢管顶进步骤时，采用钻机连接套自动跟进装置连接管棚钢管，将第一节管棚钢管推入孔内；在第一节管棚钢管顶进时交错使用4m长的管棚钢管和6m长的管棚钢管，以保证同一断面内接头数量不得超过总管棚钢管数的50％，以后统一使用6m长的管棚钢管；接管时，管棚钢管在孔外还剩余30～40cm时，用管钳卡住管棚钢管，反转钻孔设备，使顶进的连接套管与管棚钢管脱离，人工安装下一节管棚钢管，对准上一节管棚钢管的端部，人工持管钳用连接套将两节管棚钢管连在一起，再以冲击压力和推进压力低速顶进管棚钢管，管棚钢管的接长采用φ114×8mm丝扣直接对口连接；管棚钢管顶到位后，管棚钢管与导向管之间的间隙用速凝水泥堵塞严密；
进行管棚注浆步骤时，在注浆施工中为避免先注浆孔的浆液流入相邻未注浆孔，引起堵塞管棚钢管40四周的小圆孔，造成相邻孔注浆困难，原则是安装一孔就立即注浆一孔方法；采用分段注浆，分段位置采用止浆塞止浆，保证注浆能充分填充至围岩内；注浆液采用水泥浆液，水泥浆水灰比为1:1，压浆初始压力为0.5～1.0MPa，终压压力为2.0MPa，注浆最后保持终压压力对钢管管续压15分钟以上；在水泥浆初凝前采用间歇性注浆；在管棚钢管的口部设排气阀，注浆前将排气阀打开排气，等浆液从排气阀开始流出时，再把排气阀关掉；每根管棚钢管注浆完成后，及时用M20水泥砂浆封孔，以增强管棚强度(见图5和图6)。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。
Claims (4)
1.一种隧道进出口洞口的施工方法，包括以下流程：洞顶截水沟开挖；洞口开挖，洞口边、仰坡防护，套拱施工和管棚施工；其特征在于，
进行所述洞顶截水沟开挖流程时，在距洞口开挖线水平距离5m以外提前施作洞顶截水沟，采用人工开挖和人工砌筑，自低处向高处分段开挖和采用M10浆砌片石砌筑；在截水沟的坡度大于20％处设置急流槽，急流槽的基底每隔2m设一平台；急流槽很长时，采用分段砌筑，每段长度5～10米，接头处用防水材料填缝；
进行所述洞口开挖流程时，洞口开挖和边、仰坡开挖同步进行；洞口开挖采用弧形开挖预留核心土法；边、仰坡采用挖掘机沿洞口开挖线进行开挖，人工修整边、仰坡，边、仰坡面按设计坡度进行开挖，自上而下分层施工并按设计坡度进行刷坡；每开挖一层应当及时按照设计施作支护，防止雨水冲刷造成滑坡；
进行所述洞口边、仰坡防护流程时，应紧跟在边、仰坡刷坡后进行；
进口洞口的边坡采用开挖放坡，下部坡比为1:0.5，上部坡比为1:0.75；回填面以上采用种植爬藤防护，回填面以下采用锚喷网支护，喷锚网支护参数：喷射C20混凝土的厚度为10cm，采用φ22砂浆锚杆，锚杆长度L＝3.5m，锚杆布置间距为1.2m×1.2m；φ8钢筋网的网格尺寸为20cm×20cm；施工完毕及时进行养护
出口洞口的边坡有二级，第一级采用临时明洞挡墙，第二级以上采用开挖放坡，下部坡比为1:0.5，上部坡比为1:0.75；回填面以上采用锚杆框架植草防护，回填面以下采用锚喷网支护，喷锚网支护参数：喷射C20混凝土的厚度为10cm，采用φ25中空注浆锚杆，锚杆长度L＝4m，锚杆布置间距为1.2m×1.2m；φ8钢筋网的网格尺寸20cm×20cm；施工完毕及时进行养护；
进行所述套拱施工流程时，包括以下步骤：洞口清表处理并测量放线；对仰坡开挖并且边开挖边支护；安装工字钢拱架；安装模板；套拱混凝土施工；
进行安装工字钢拱架步骤时，测量放样，架设4榀工字钢拱架，相邻两榀工字钢拱架的间距为0.5m，首部工字钢拱架和尾部工字钢拱架各自距拱套的首端和尾端为0.25m；在4榀工字钢拱架的拱顶部位焊接2m长的φ140×8mm导向管，导向管的环向间距为40cm；导向管与隧道的纵向轴线成1°～3°的夹角；工字钢拱架两侧无焊接导向管的部位采用连接钢筋与相邻工字钢拱架焊接，环向间距为150cm，连接钢筋在工字钢拱架的内、外缘交错布置，在工字钢拱架的两侧拱脚处打锁定锚杆，锁定锚杆的末端与工字钢拱架焊接，以固定工字钢拱架；
进行套拱混凝土施工步骤时，从两侧拱脚向拱顶浇筑厚度为60cm的C20混凝土，完成后拆除模板并将导向管清空；
进行所述管棚施工流程时，包括以下步骤：孔位放样和钻机架设；钻孔进尺和纠偏；管棚钢管加工；管棚钢管顶进；管棚注浆；
进行孔位放样和钻机架设步骤时，先在岩壁上对孔位进行定位，孔位放样时在理论设计弧线径向加大15cm；用红油漆标示出奇偶数孔位后采用钻机保持与衬砌外缘线成1°～3°的仰角钻入，钻机的立轴径向误差不大于15cm，环向误差不大于10cm；
进行钻孔进尺和纠偏步骤时，利用套拱中的导向管作为导向孔进行钻孔；钻孔顺序为从拱顶中央向两侧施工，钻机的初始速度为低速，在钻进50cm后再转入正常速度，保持每小时进尺15米；钻孔过程中常用测斜仪量测孔位钻进的倾斜度，发现偏心超过设计值时立即纠正后再施工；每换一次钻杆前向孔内压入高压风并缓慢提出钻杆将孔内的残碴吹出，反复几次后再继续换钻杆钻进，钻孔深度比管棚钢管的长度大50cm；钻孔达深度要求后，依次拆卸钻杆；
进行管棚钢管加工步骤时，管棚钢管采用φ108×6mm的无缝钢管，每节管棚钢管的长度有两种，分别为4m和6m；必须逐节进行编号，按编号顺序进行顶进；奇数编号的孔位采用有孔钢花管顶进，偶数编号的孔位采用无缝钢管顶进；有孔钢花管上的出浆孔采用等离子气割冲钻，出浆孔的孔径为φ12，出浆孔的孔眼间距为15cm，出浆孔呈梅花形交错布置，有孔钢花管的尾部留250cm不钻出浆孔的止浆段；
进行管棚钢管顶进步骤时，采用钻机连接套自动跟进装置连接管棚钢管，将第一节管棚钢管推入孔内；在第一节管棚钢管顶进时交错使用4m长的管棚钢管和6m长的管棚钢管，以保证同一断面内接头数量不得超过总管棚钢管数的50％，以后统一使用6m长的管棚钢管；接管时，管棚钢管在孔外还剩余30～40cm时，用管钳卡住管棚钢管，反转钻孔设备，使顶进的连接套管与管棚钢管脱离，人工安装下一节管棚钢管，对准上一节管棚钢管的端部，人工持管钳用连接套将两节管棚钢管连在一起，再以冲击压力和推进压力低速顶进管棚钢管，管棚钢管的接长采用φ114×8mm丝扣直接对口连接；管棚钢管顶到位后，管棚钢管与导向管之间的间隙用速凝水泥堵塞严密；
进行管棚注浆步骤时，采用分段注浆，分段位置采用止浆塞止浆；注浆液采用水泥浆液，水泥浆水灰比为1:1，压浆初始压力为0.5～1.0MPa，终压压力为2.0MPa，注浆最后保持终压压力对钢管管续压15分钟以上；在水泥浆初凝前采用间歇性注浆；每根管棚钢管注浆完成后，及时用M20水泥砂浆封孔，以增强管棚强度。
2.根据权利要求1所述的隧道进出口洞口的施工方法，其特征在于，所述锚喷网支护包括以下步骤：搭设支架、清理坡面、钻孔、注浆、施作锚杆、安装钢筋网、安装伸缩缝分隔条、喷射混凝土、养护、取出伸缩缝分隔条、施工伸缩缝。
3.根据权利要求1所述的隧道进出口洞口的施工方法，其特征在于，在进行所述洞口边、仰坡防护流程时，对承载力不够的基底采用C15混凝土换填。
4.根据权利要求1所述的隧道进出口洞口的施工方法，其特征在于，在进行所述管棚施工流程的管棚注浆步骤时，在管棚钢管的口部设排气阀，注浆前将排气阀打开排气，等浆液从排气阀开始流出时，再把排气阀关掉。
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