CN110672063B - 一种深底板沉降监测装置及其安装方法、监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种深底板沉降监测装置及其安装方法、监测方法，监测装置包括标高层静力水准仪自动监测子系统、轴向变形自动监测子系统以及深底板静力水准仪自动监测子系统；标高层静力水准仪自动监测子系统设置于一绝对基准点处，用于检测另一标高层监测点相对绝对基准点的高度变化值；标高层监测点设置于深底板的建筑结构上；轴向变形自动监测子系统设置于深底板的建筑结构上，用于检测建筑结构竖直方向上的高度变化值；深底板静力水准仪自动监测子系统设置于深底板表面上，用于检测深底板表面监测点相对另一相对基准点的高度变化值；相对基准点设置于深底板的建筑结构上；采用上述方案，结构简单、操作方便，可有效降低人工测量强度。

Description

一种深底板沉降监测装置及其安装方法、监测方法

技术领域

本发明属于建筑工程测量技术领域，具体涉及一种深底板沉降监测装置及其安装方法、监测方法。

背景技术

对于超高层建筑物来说，产生沉降的原因有多种，例如在建筑物施工过程中荷载的不断增加，大面积地基的不均匀性以及外界温度变化的影响会使建筑物本身在垂直方面产生伸缩，这些因素均会造成建筑物发生沉降的现象；因此，在实际建筑施工过程中，为了有效地避免建筑物出现不均匀地沉降现象，工程人员采用沉降监测技术加强对施工工程的监控，从而利于合理地指导施工工序，并可对建筑施工过程中存在的问题进行及时地反馈，避免因建筑物沉降问题而造成一定的经济损失；所以，加强对超高层建筑施工中底板沉降的监测至关重要。

目前，国内外对底板沉降绝对值的测量方法有水准测量法、静力水准仪法、全站仪测量法等，这些传统的测量方法其监测过程比较繁琐，需要人员定期进行测量，尤其对于深底板沉降绝对值的监测，由于绝对基准点一般设置在建筑之外，对深底板沉降绝对值的监测需要引测，工作量大，测量成本高等问题。

基于上述深底板沉降监测中存在的技术问题，尚未有相关的解决方案；因此迫切需要寻求有效方案以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述技术中存在的不足之处，提出一种深底板沉降监测装置及其安装方法、监测方法，旨在解决现有深底板沉降监测成本高、工作量大的问题。

本发明提供一种深底板沉降监测装置，包括标高层静力水准仪自动监测子系统、轴向变形自动监测子系统以及深底板静力水准仪自动监测子系统；标高层静力水准仪自动监测子系统设置于一绝对基准点G0处，用于检测另一标高层监测点G1相对绝对基准点G0的高度变化值ΔH₂；标高层监测点G1设置于深底板的建筑结构上；轴向变形自动监测子系统设置于深底板的建筑结构上，用于检测建筑结构竖直方向上的高度变化值ΔH₁；深底板静力水准仪自动监测子系统设置于深底板表面上，用于检测深底板表面监测点相对另一相对基准点P0的高度变化值ΔH_ki；相对基准点P0设置于深底板的建筑结构上。

进一步地，标高层静力水准仪自动监测子系统包括三个或四个静力水准仪，静力水准仪设置于远离建筑结构外；建筑结构外设有两个或三个静力水准仪监测点，作为绝对基准点G0；标高层监测点G1安装时，与绝对基准点G0处于一个水平面上。

进一步地，轴向变形自动监测子系统包括预埋件和检测杆；预埋件分别沿竖直方向设置于建筑结构上下两端；检测杆一端设置于建筑结构上端的预埋件上，检测杆另一端设置于建筑结构下端的预埋件上；检测杆用于检测建筑结构上下两端之间的轴向高度变化值。

进一步地，深底板静力水准仪自动监测子系统包括多个静力水准仪，多个静力水准仪设置于深底板的表面上；深底板表面上沿水平方向设有多个表面监测点；静力水准仪用于检测各个表面监测点相对于相对基准点P0的高度变化值。

进一步地，检测杆为钢管或拉索；和/或，建筑结构为柱子或剪力墙；和/或，标高层监测点G1与相对基准点P0设置于同一建筑结构上，并且在一平面内位置重叠；和/或，标高层监测点G1安装于建筑结构下端的预埋件上；相对基准点P0安装于建筑结构在深底板的表面预埋件上。

进一步地，还包括监测终端，监测终端为计算机，计算机分别与标高层静力水准仪自动监测子系统、轴向变形自动监测子系统以及深底板静力水准仪自动监测子系统通信连接；计算机用于接收标高层静力水准仪自动监测子系统、轴向变形自动监测子系统以及深底板静力水准仪自动监测子系统的监测数据，并计算深底板的绝对沉降值。

进一步地，高度变化值ΔH2为第k次不均匀沉降后标高层监测点G1相对于绝对基准点G0的高度变化值；ΔH2根据以下公式计算：

其中，

为标高层监测点G1处静力水准仪的初始液面高度；所述

为绝对基准点G0处静力水准仪的初始液面高度；

为第K次不均匀沉降后标高层监测点G1处静力水准仪的液面高度；

为第K次不均匀沉降后绝对基准点G0处静力水准仪的液面高度。

进一步地，高度变化值ΔH_ki为第k次不均匀沉降后第i个表面监测点Pi相对于相对基准点P0的高度变化值；ΔH_ki根据以下公式计算：

其中，

为监测终端分别获得静力水准仪的初始液面高度；

分别为第k次不均匀沉降后各静力水准仪的液面高度；

经过第k次不均匀沉降后深底板第i个沉降监测点Pi相对于绝对基准点G0的绝对沉降值ΔH为：

相应地，本发明还提供一种深底板沉降监测装置的安装方法，应用于上述所述的深底板沉降监测装置；包括以下步骤：

S1：在±0.000标高层与深底板之间选取一根受力的柱子或一片剪力墙，连接标高层静力水准仪自动监测子系统和深底板静力水准仪自动监测子系统，并在该柱子或剪力墙上分别位于±0.000标高层和深底板标高表面预埋一个预埋件；或者，在相邻的柱子或者剪力墙之间预埋有预埋件；

S2：在±0.000标高层处安装三个或四个静力水准仪，并搭建标高层静力水准仪自动监测子系统；选取在柱子或剪力墙之外不受影响的地方安装两个或者三个静力水准仪监测点，作为沉降监测绝对基准点G0；在所选取的柱子或剪力墙的上端面预埋件上安装标高层监测点G1；

S3：在深底板的表面上安装静力水准仪，并搭建深底板静力水准仪自动监测子系统；包括在深底板上安装有多个表面监测点，在所选取的柱子或剪力墙在深底板的表面预埋件上安装相对基准点P0；

S4：在所选取的柱子或剪力墙的预埋件之间安装钢管或拉索，布置钢管或者拉索的轴向变形自动监测子系统；

S5：通过监测终端分别对标高层静力水准仪自动监测子系统、轴向变形自动监测子系统以及深底板静力水准仪自动监测子系统进行实时的测试。

相应地，本发明还提供一种深底板沉降监测方法，应用于上述所述的深底板沉降监测装置；还包括以下过程：

S10：标高层静力水准仪自动监测子系统在绝对基准点G0处，监测终端可以自动获得静力水准仪的初始液面高度分别为

第k次不均匀沉降后各静力水准仪的液面高度分别为

标高层静力水准仪自动监测子系统从而获取第k次不均匀沉降后标高层监测点G1相对于绝对基准点G0的高度变化值为：

S20：在深底板静力水准仪自动监测子系统中，监测终端可以自动获得静力水准仪的初始液面高度分别为

第k次不均匀沉降后各静力水准仪的液面高度分别为

从而可得知在深底板静力水准仪自动监测子系统中，第k次不均匀沉降后第i个监测点Pi相对于相对基准点P0的高度变化值ΔH_ki为：

S30：在轴向变形自动监测子系统中，监测终端检测建筑结构上检测杆在两个预埋件之间的应力应变，从而计算检测杆的高度变化值ΔH₁；

S40：根据上述数据，经过第k次不均匀沉降后深底板第i个沉降监测点Pi相对于绝对基准点G0的绝对沉降值ΔH为：

本发明提供的一种深底板沉降监测装置及其安装方法、监测方法，结构简单、操作方便，可有效降低人工测量强度，且方便安装及调整，测量时可通过计算机操作，完成对深底板绝对沉降值的测量，与传统方案相比，具有使用更加方便、操作更加简单、效率更高、精度更好。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

以下将结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明一种深底板沉降监测装置示意图；

图2为本发明预埋件与建筑结构装配示意图。

图中：1、绝对基准点G0；2、标高层监测点G1；3、预埋件；4、检测杆；5、相对基准点P0；6、深底板表面监测点；61、第一表面监测点；62、第二表面监测点；63、第三表面监测点；7、深底板；8、建筑结构；9、监测终端；10、±0.000标高层；20、标高层静力水准仪自动监测子系统；30、轴向变形自动监测子系统；40、深底板静力水准仪自动监测子系统。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

实施例1

如图1至图2所示，本发明提供一种深底板沉降监测装置，应用于现有建筑施工领域；监测装置包括标高层静力水准仪自动监测子系统20、轴向变形自动监测子系统30以及深底板静力水准仪自动监测子系统40；其中，标高层静力水准仪自动监测子系统20设置于一绝对基准点G0 1处，绝对基准点G0 1设置于远离建筑结构，避免受建筑结构影响；标高层静力水准仪自动监测子系统20用于检测另一标高层监测点G1 2相对绝对基准点G0 1的高度变化值ΔH₂；标高层监测点G1 2设置于深底板7的建筑结构上；进一步地，轴向变形自动监测子系统30设置于深底板7的建筑结构8上，用于检测建筑结构竖直方向上的高度变化值ΔH₁；进一步地，深底板静力水准仪自动监测子系统40设置于深底板7的表面上，用于检测深底板7表面监测点相对另一相对基准点P0 5的高度变化值ΔH_ki；其中，相对基准点P0 5设置于深底板7的建筑结构8上；本实施例中，相对基准点通过轴向变形自动监测子系统自动获得相对于绝对基准点的沉降变化值，同时通过所测的深底板上各个沉降监测点相对于相对基准点的沉降变化情况，然后根据采集软件自动获得深底板上各个沉降监测点相对于绝对基准点的沉降绝对值；采用上述方案，该装置使用较为方便、操作更为简单、效率较高高、精度更好。

优选地，结合上述方案，如图1至图2所示，本实施例中，标高层静力水准仪自动监测子系统20包括三个或四个静力水准仪，该些静力水准仪设置于远离建筑结构外，避免受建筑结构的影响；进一步地，建筑结构8外设有两个或三个静力水准仪监测点，作为绝对基准点G0；具体地，在标高层监测点G1安装时，标高层监测点G1与绝对基准点G0处于一个水平面上。

优选地，结合上述方案，如图1至图2所示，本实施例中，轴向变形自动监测子系统30包括预埋件3和检测杆4；预埋件3分别沿竖直方向设置于建筑结构上下两端；检测杆4一端设置于建筑结构上端的预埋件3上，检测杆4另一端设置于建筑结构下端的预埋件3上，该检测杆4主要用于检测建筑结构上下两端之间的轴向高度变化值，具体地，检测杆4为钢管或拉索，该检测方案中，主要是通过监测钢管或拉索的应力应变，获得两个预埋件之间的高度变化值ΔH₁。

优选地，结合上述方案，如图1至图2所示，本实施例中，深底板静力水准仪自动监测子系统30包括多个静力水准仪，多个静力水准仪设置于深底板7的表面上；本实施例中，深底板7的表面上沿水平方向设有多个表面监测点6，具体可包括第一表面监测点61、第二表面监测点62以及第三表面监测点63；各个静力水准仪分别用于检测各个表面监测点6相对于相对基准点P0 5的高度变化值。

优选地，结合上述方案，如图1至图2所示，本实施例中，检测杆4可为钢管或拉索；进一步地，建筑结构为柱子或剪力墙；进一步地，标高层监测点G1 2与对基准点P0 5设置于同一建筑结构上，并且在一平面内位置重叠，本实施例中，建筑结构8优选为柱子或剪力墙；进一步地，标高层监测点G1 2安装于建筑结构8下端的预埋件3上；相对基准点P0 5安装于建筑结构8在深底板7表面的预埋件3上。

优选地，结合上述方案，如图1至图2所示，本实施例中，本发明提供一种深底板沉降监测装置，还包括监测终端9，监测终端9可为计算机，计算机分别与标高层静力水准仪自动监测子系统20、轴向变形自动监测子系统30以及深底板静力水准仪自动监测子系统40通信连接；本实施例中优选为计算机，该计算机用于接收标高层静力水准仪自动监测子系统20、轴向变形自动监测子系统30以及深底板静力水准仪自动监测子系统40的监测数据，并分析和计算深底板7的绝对沉降值；采用上述方案，通过计算机实时对静力水准仪监测子系统和轴向变形监测子系统进行监测，通过计算机上软件分析模块来分析计算出深底板表面各测点沉降绝对值的变化情况。

优选地，结合上述方案，如图1至图2所示，本实施例中，高度变化值ΔH₂为第k次不均匀沉降后标高层监测点G1相对于绝对基准点G0的高度变化值；ΔH₂根据以下公式计算：

其中，

为标高层监测点G1处静力水准仪的初始液面高度；

为绝对基准点G0 1处静力水准仪的初始液面高度；

为第K次不均匀沉降后标高层监测点G1 2处静力水准仪的液面高度；

为第K次不均匀沉降后绝对基准点G0 1处静力水准仪的液面高度。

优选地，结合上述方案，如图1至图2所示，本实施例中，高度变化值ΔHki为第k次不均匀沉降后第i个表面监测点Pi相对于相对基准点P0 5的高度变化值；

ΔH_ki根据以下公式计算：

其中，

为监测终端分别获得静力水准仪的初始液面高度；

分别为第k次不均匀沉降后各静力水准仪的液面高度。

优选地，结合上述方案，如图1至图2所示，本实施例中，经过第k次不均匀沉降后深底板第i个沉降监测点Pi相对于绝对基准点G0 1的绝对沉降值ΔH为：

实施例2

相应地，结合上述方案，如图1至图2所示，本发明还提供一种深底板沉降监测装置的安装方法，应用于上述所述的深底板沉降监测装置，包括以下步骤：

S1：在±0.000标高层10与深底板7之间选取一根通视条件较好、受力的柱子或一片剪力墙，连接标高层静力水准仪自动监测子系统20和深底板静力水准仪自动监测子系统40，并在该柱子或剪力墙上分别位于±0.000标高层10和深底板标高表面预埋一个预埋件3；或者，在相邻的柱子或者剪力墙之间预埋有预埋件3，相邻之间的柱子或者剪力墙之间可直接沿水平面搭设该预埋件3；该预埋件3需具有抗弯刚度；

S2：在±0.000标高层10处安装三个或四个静力水准仪，并搭建标高层静力水准仪自动监测子系统20；选取在柱子或剪力墙之外不受影响的地方安装两个或者三个静力水准仪监测点，作为沉降监测绝对基准点G0 1；在所选取的柱子或剪力墙的上端面预埋件上安装标高层监测点G1 2；

S3：在深底板7的表面上安装多个静力水准仪，并搭建深底板静力水准仪自动监测子系统；还包括在深底板7上安装有多个表面监测点，具体可包括第一表面监测点61、第二表面监测点62以及第三表面监测点63；各个静力水准仪分别用于检测各个表面监测点6相对于相对基准点P0 5的高度变化值；还包括在所选取的柱子或剪力墙在深底板的表面预埋件上安装相对基准点P0 5；

S4：在所选取的柱子或剪力墙的预埋件之间安装检测杆4，该检测杆4可选为钢管或拉索，布置钢管或者拉索的轴向变形自动监测子系统30；

S5：通过监测终端9分别对标高层静力水准仪自动监测子系统20、轴向变形自动监测子系统30以及深底板静力水准仪自动监测子系统40进行实时的测试。

实施例3

相应地，结合上述方案，如图1至图2所示，本发明还提供一种深底板沉降监测方法，应用于上述所述的深底板沉降监测装置；具体还包括以下过程：

S10：标高层静力水准仪自动监测子系统20在绝对基准点G0 1处，监测终端9可以自动获得静力水准仪的初始液面高度分别为

第k次不均匀沉降后各静力水准仪的液面高度分别为

标高层静力水准仪自动监测子系统20从而获取第k次不均匀沉降后标高层监测点G1 2相对于绝对基准点G0 1的高度变化值为：

这其中，若存在多个绝对基准点，ΔH₂可取均值；

S20：在深底板静力水准仪自动监测子系统30中，监测终端9可以自动获得静力水准仪的初始液面高度分别为

第k次不均匀沉降后各静力水准仪的液面高度分别为

从而可得知在深底板静力水准仪自动监测子系统中，第k次不均匀沉降后第i个监测点Pi相对于相对基准点P0的高度变化值ΔH_ki为：

S30：在轴向变形自动监测子系统30中，监测终端9检测建筑结构上检测杆4在两个预埋件之间的应力应变，从而计算检测杆的高度变化值ΔH₁；

需要说明的是上述S1、S2以及S3三个步骤之间的顺序并非固定的；可根据实际需要进行测量；

S40：根据上述数据，经过第k次不均匀沉降后深底板第i个沉降监测点Pi相对于绝对基准点G0的绝对沉降值ΔH为：

本发明提供的一种深底板沉降监测装置及其安装方法、监测方法，结构简单、操作方便，可有效降低人工测量强度，且方便安装及调整，测量时可通过计算机操作，完成对深底板绝对沉降值的测量，与传统方案相比，具有使用更加方便、操作更加简单、效率更高、精度更好。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述所述技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术对以上实施例所做的任何改动修改、等同变化及修饰，均属于本技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种深底板沉降监测装置，其特征在于，包括标高层静力水准仪自动监测子系统、轴向变形自动监测子系统以及深底板静力水准仪自动监测子系统；所述标高层静力水准仪自动监测子系统设置于一绝对基准点G0处，用于检测另一标高层监测点G1相对所述绝对基准点G0的高度变化值ΔH₂；所述标高层监测点G1设置于深底板的建筑结构上；所述轴向变形自动监测子系统设置于深底板的建筑结构上，用于检测所述建筑结构竖直方向上的高度变化值ΔH₁；所述深底板静力水准仪自动监测子系统设置于深底板表面上，用于检测所述深底板表面监测点相对另一相对基准点P0的高度变化值ΔH_ki；所述相对基准点P0设置于所述深底板的建筑结构上；所述标高层静力水准仪自动监测子系统包括三个或四个静力水准仪，所述静力水准仪设置于远离所述建筑外；所述建筑结构外设有两个或三个静力水准仪监测点，作为所述绝对基准点G0；所述标高层监测点G1安装时，与所述绝对基准点G0处于一个水平面上；所述标高层监测点G1与所述相对基准点P0设置于同一建筑结构上，并且在一平面内位置重叠。

2.根据权利要求1所述的深底板沉降监测装置，其特征在于，所述轴向变形自动监测子系统包括预埋件和检测杆；所述预埋件分别沿竖直方向设置于所述建筑结构上下两端；所述检测杆一端设置于所述建筑结构上端的预埋件上，所述检测杆另一端设置于所述建筑结构下端的预埋件上；所述检测杆用于检测所述建筑结构上下两端之间的轴向高度变化值。

3.根据权利要求1所述的深底板沉降监测装置，其特征在于，所述深底板静力水准仪自动监测子系统包括多个静力水准仪，所述多个静力水准仪设置于所述深底板的表面上；所述深底板表面上沿水平方向设有多个表面监测点；所述静力水准仪用于检测各个表面监测点相对于所述相对基准点P0的高度变化值。

4.根据权利要求2所述的深底板沉降监测装置，其特征在于，所述检测杆为钢管或拉索；和/或，所述建筑结构为柱子或剪力墙；和/或，所述标高层监测点G1安装于所述建筑结构下端的预埋件上；所述相对基准点P0安装于所述建筑结构在深底板的表面预埋件上。

5.根据权利要求1所述的深底板沉降监测装置，其特征在于，还包括监测终端，所述监测终端为计算机，所述计算机分别与所述标高层静力水准仪自动监测子系统、所述轴向变形自动监测子系统以及所述深底板静力水准仪自动监测子系统通信连接；所述计算机用于接收所述标高层静力水准仪自动监测子系统、所述轴向变形自动监测子系统以及所述深底板静力水准仪自动监测子系统的监测数据，并计算所述深底板的绝对沉降值。

6.根据权利要求1所述的深底板沉降监测装置，其特征在于，所述高度变化值ΔH₂为第k次不均匀沉降后标高层监测点G1相对于绝对基准点G0的高度变化值；ΔH₂根据以下公式计算：

其中，所述

为标高层监测点G1处静力水准仪的初始液面高度；所述

为绝对基准点G0处静力水准仪的初始液面高度；所述

为第K次不均匀沉降后标高层监测点G1处静力水准仪的液面高度；

为第K次不均匀沉降后绝对基准点G0处静力水准仪的液面高度。

7.根据权利要求6所述的深底板沉降监测装置，其特征在于，所述高度变化值ΔH_ki为第k次不均匀沉降后第i个表面监测点Pi相对于相对基准点P0的高度变化值；ΔH_ki根据以下公式计算：

其中，

为监测终端分别获得静力水准仪的初始液面高度；

分别为第k次不均匀沉降后各静力水准仪的液面高度；以及，

经过第k次不均匀沉降后深底板第i个沉降监测点Pi相对于绝对基准点G0的绝对沉降值ΔH为：

8.一种深底板沉降监测装置的安装方法，其特征在于，应用于上述权利要求1至7任一项所述的深底板沉降监测装置；包括以下步骤：

S1：在±0.000标高层与深底板之间选取一根受力的柱子或一片剪力墙，连接标高层静力水准仪自动监测子系统和深底板静力水准仪自动监测子系统，并在该柱子或剪力墙上分别位于±0.000标高层和深底板标高表面预埋一个预埋件；或者，在相邻的柱子或者剪力墙之间预埋有预埋件；

S2：在±0.000标高层处安装三个或四个静力水准仪，并搭建标高层静力水准仪自动监测子系统；选取在柱子或剪力墙之外不受影响的地方安装两个或者三个静力水准仪监测点，作为沉降监测绝对基准点G0；在所选取的柱子或剪力墙的上端面预埋件上安装标高层监测点G1；

S3：在深底板的表面上安装静力水准仪，并搭建深底板静力水准仪自动监测子系统；还包括在深底板上安装有多个表面监测点，在所选取的柱子或剪力墙在深底板的表面预埋件上安装相对基准点P0；

S4：在所选取的柱子或剪力墙的预埋件之间安装钢管或拉索，布置钢管或者拉索的轴向变形自动监测子系统；

S5：通过监测终端分别对标高层静力水准仪自动监测子系统、轴向变形自动监测子系统以及深底板静力水准仪自动监测子系统进行实时的测试。

9.一种深底板沉降监测方法，其特征在于，应用于上述权利要求1至7任一项所述的深底板沉降监测装置；还包括以下过程：

S10：标高层静力水准仪自动监测子系统在绝对基准点G0处，监测终端可以自动获得静力水准仪的初始液面高度分别为

第k次不均匀沉降后各静力水准仪的液面高度分别为

标高层静力水准仪自动监测子系统从而获取第k次不均匀沉降后标高层监测点G1相对于绝对基准点G0的高度变化值为：

S20：在深底板静力水准仪自动监测子系统中，监测终端可以自动获得静力水准仪的初始液面高度分别为

第k次不均匀沉降后各静力水准仪的液面高度分别为

从而可得知在深底板静力水准仪自动监测子系统中，第k次不均匀沉降后第i个表面监测点Pi相对于相对基准点P0的高度变化值ΔH_ki为：

S3：在轴向变形自动监测子系统中，监测终端检测建筑结构上检测杆在两个预埋件之间的应力应变，从而计算检测杆的高度变化值ΔH₁；

S40：根据上述数据，经过第k次不均匀沉降后深底板第i个沉降监测点Pi相对于绝对基准点G0的绝对沉降值ΔH为：

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