CN111501532B - 一种装配式箱梁桥及其抗震结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种装配式箱梁桥及其抗震结构，抗震结构包括位于盖梁两侧的挡块，钢骨架片由竖杆、斜杆、骨架压杆、骨架拉杆、骨架大横梁、骨架斜撑和骨架小横梁焊接而成，钢骨架由若干并排设置的钢骨架片通过骨架纵梁和骨架纵向斜撑焊接而成。本发明的钢骨架片、钢骨架的结构，保证了挡块朝向盖梁内部一侧能够承受较大的拉力，而朝向盖梁外部一侧承受较大的压力，因而提高了挡块的向盖梁方向的斜截面抗剪切破坏能力；钢骨架的若干并排设置的钢骨架片，通过骨架纵梁和骨架纵向斜撑进行连接，能够使得钢骨架片之间连接可靠，抗冲击能力强，进而保证了挡块整体的抗剪切破坏能力，能够提升桥梁的抗震能力。

Description

一种装配式箱梁桥及其抗震结构

技术领域

本发明涉及桥梁工程领域，尤其涉及到一种装配式箱梁桥及其抗震结构。

背景技术

桥梁限位挡块是指桥面两边为了防止落梁而设置的块状墙。对于地震比较严重的地方还在各梁间设置挡块卡住梁，防止横向移动。梯形、矩形截面的，依梁截面而定。钢筋混凝土挡块在国内梁桥上的使用非常普遍，但行业内目前仅把挡块作为构造措施，不参与受力分析，对挡块的形式、尺寸均未有明确规定。公路抗震规范目前只有原则性的规定：在地震设防烈度大于或等于7度的地区，“桥面不连续的简支梁（板）桥，宜采用挡块、螺栓连接和钢夹板连接等防止纵横向落梁的措施。连续梁和桥面连续简支梁（板）桥，应采取防止横向产生较大位移的措施。”铁路抗震规范相对详细一些，提出挡块应满足：（1）具备适当的强度及变形能力；（2）不影响支座等其他构件的正常使用及维护；（3）对梁端转角及位移不产生附加约束；（4）构造简单，便于更换。对于挡块的强度，铁路规范提出按一个桥墩墩顶的水平地震力来设计，事实上，铁路规范已经给出了挡块的功能定位，但铁路规范也没有给出挡块构造和配筋方式，以及通用的设计方法。现行的桥梁抗震规范中，《公路桥梁抗震设计细则》、《公路钢筋混凝土与预应力混凝土桥涵设计规范》、《公路工程抗震规范》等重要规范，都没有对钢筋混凝土横向限位挡块的详细设计方法、细部构造及其性能目标提出明确规定，仅将其作为一种构造措施，这就导致了桥梁工程人员忽视对挡块的设计，不能充分发挥挡块的作用。当前挡块设计的方法多采用混凝土结构，内部配置Φ12-22mm的HRB400钢筋作为钢筋骨架。钢筋和混凝土一起承受荷载和防止表面开裂。但挡块作为桥梁结构的局部受力构件，不属于单纯的受弯、受拉和受压构件。在有桥梁震害的地区，桥梁挡块的破坏多是延挡块向盖梁方向的斜截面剪切破坏，为此，通过提升桥梁限位挡块承受外部载荷能力来提高桥梁的抗震能力、以保证桥梁的安全至关重要。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种装配式箱梁桥及其抗震结构，本发明通过合理设计桥梁限位挡块的结构，能够提升桥梁的抗震能力。

本发明采用的技术方案如下：

一种装配式箱梁桥的抗震结构，包括位于盖梁两侧的挡块，挡块包括钢骨架、设置在钢骨架外围的钢筋网片和浇筑在钢骨架和钢筋网片上的混凝土；所述钢骨架包括若干并排设置的钢骨架片，钢骨架片包括竖杆、斜杆、骨架压杆、骨架拉杆、骨架大横梁、骨架斜撑和骨架小横梁，骨架压杆、骨架拉杆和骨架大横梁连接形成三角形结构，骨架小横梁的两端分别于骨架压杆和骨架拉杆连接，骨架小横梁与骨架大横梁平行，骨架斜撑的一端与骨架小横梁和骨架拉杆的连接部连接，骨架斜撑的另一端与骨架压杆和骨架大横梁的连接部连接，竖杆的上端与骨架压杆和骨架大横梁的连接部连接，竖杆与骨架大横梁垂直，斜杆的上端与骨架拉杆和骨架大横梁的连接部连接，斜杆与骨架拉杆平行；骨架压杆位于盖梁向外的一侧，骨架拉杆位于盖梁向内的一侧；

相邻两个钢骨架片之间连接有骨架纵梁和骨架纵向斜撑，其中，一个钢骨架片上骨架压杆与骨架拉杆的连接部与一个钢骨架片上骨架压杆与骨架拉杆的连接部之间、一个钢骨架片上骨架压杆与骨架大横梁的连接部与一个钢骨架片上骨架压杆与骨架大横梁的连接部之间、一个钢骨架片上骨架拉杆与骨架大横梁的连接部与一个钢骨架片上骨架拉杆与骨架大横梁的连接部之间、一个钢骨架片上骨架拉杆与骨架小横梁的连接部与一个钢骨架片上骨架拉杆与骨架小横梁的连接部之间以及一个钢骨架片上骨架压杆与骨架小横梁的连接部与一个钢骨架片上骨架压杆与骨架小横梁的连接部之间均通过骨架纵梁连接；与骨架拉杆相连的骨架纵梁之间连接有骨架纵向斜撑。

优选的，骨架小横梁位于骨架压杆、骨架拉杆和骨架大横梁连接形成三角形结构的中位线处。

优选的，竖杆和斜杆的底端均设有垫脚。

优选的，骨架压杆、骨架拉杆和骨架大横梁连接形成三角形结构为锐角三角形，骨架压杆与竖杆之间的夹角为钝角。

优选的，竖杆、斜杆、骨架压杆、骨架拉杆、骨架大横梁、骨架斜撑和骨架小横梁焊接形成钢骨架片，焊接时全焊透，采用对接焊；相邻两个钢骨架片之间连通过骨架纵梁和骨架纵向斜撑焊接，焊接时全焊透，采用对接焊；

优选的，竖杆、斜杆、骨架压杆、骨架拉杆、骨架大横梁、骨架斜撑和骨架小横梁采用16Mn钢材、L45×5角钢；骨架纵梁和骨架纵向斜撑采用16Mn钢材、L30×4角钢。

优选的，本发明的装配式箱梁桥的抗震结构还包括防落梁网筋，防落梁网筋的上端用主梁外伸钩筋与预制小箱梁连接，下端通过盖梁外伸钩筋与盖梁连接。主梁外伸钩筋采用Φ16mm的HRB400钢筋。

优选的，盖梁外伸钩筋一端锚固于盖梁内；盖梁外伸钩筋另一端形成弯钩，弯钩钩住防落梁网筋。盖梁外伸钩筋采用Φ16mm的HRB400钢筋。

优选的，防落梁网筋留有6~16cm的松弛富裕度。

本发明的装配式箱梁桥具有上述本发明的抗震结构。

本发明具有如下有益效果：

本发明装配式箱梁桥的抗震结构中，骨架压杆、骨架拉杆和骨架大横梁连接形成三角形结构、以及通过设置骨架斜撑和骨架小横梁、竖杆与骨架大横梁垂直，斜杆的上端与骨架拉杆和骨架大横梁的连接部连接，斜杆与骨架拉杆平行；以及骨架压杆位于盖梁向外的一侧，骨架拉杆位于盖梁向内的一侧，保证了挡块朝向盖梁内部一侧能够承受较大的拉力，而朝向盖梁外部一侧承受较大的压力，因而提高了挡块的向盖梁方向的斜截面抗剪切破坏能力；钢骨架的若干并排设置的钢骨架片，通过骨架纵梁和骨架纵向斜撑进行连接，能够使得钢骨架片之间连接可靠，抗冲击能力强，进而保证了挡块整体的抗剪切破坏能力，能够提升桥梁的抗震能力；在钢骨架外围设置钢筋网片，混凝土浇筑在钢骨架和钢筋网片上，利用钢筋网片能够减少或避免位于钢骨架外围至混凝土表面这部分的混凝土产生温度裂缝。

进一步的，骨架小横梁位于骨架压杆、骨架拉杆和骨架大横梁连接形成三角形结构的中位线处，进一步提升了单个钢骨架片的抗剪切能力。

进一步的，竖杆和斜杆的底端均设有垫脚，利用垫脚能够使得挡块具有较高的抗拉拔特性，保证了其整体的抗破坏能力。

进一步的，骨架压杆、骨架拉杆和骨架大横梁连接形成三角形结构为锐角三角形，骨架压杆与竖杆之间的夹角为钝角，该结构能够使得骨架压杆将较多的压力分解为沿竖杆向下的垂直压力，进一步提升了挡块的抗剪切能力。

进一步的，通过设置防落梁网筋能够降低桥梁落梁的风险。

进一步的，防落梁网筋留有6~16cm的松弛富裕度，此时落梁网筋处于未张紧状态，以适应主梁顺桥向收缩徐变、温度和制动力引起的变形和位移。

由上述可以看出，本发明装配式箱梁桥抗震能力较强、落梁风险低，更加安全可靠。

附图说明

图1为本发明盖梁挡块位置图示；

图2为本发明挡块外形结构图；

图3为本发明钢骨架的结构详图；

图4为本发明钢骨架的结构简图（一）；

图5为本发明钢骨架的结构简图（二）；

图6（a）为本发明钢骨架侧视图，图6（b）为本发明钢骨架后视图，图6（c）为本发明钢骨架前视图；

图7为本发明防落梁网筋安装示意图；

图8为图7中A部放大图；

图9为图7中B部放大图。

图中，1-挡块，2-竖杆，3-斜杆，4-垫脚，5-骨架压杆，6-骨架拉杆，7-骨架大横梁，8-骨架斜撑，9-骨架小横梁，10-骨架纵梁，11-骨架纵向斜撑，12-钢骨架片，14-防落梁网筋，17-主梁外伸钩筋，18-盖梁外伸钩筋，19-盖梁，20-橡胶垫块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来对本发明做进一步的说明。

参照图1~图5以及图6（a）~图6（c），本发明的装配式箱梁桥的抗震结构，包括位于盖梁19两侧的挡块1，挡块1包括钢骨架、设置在钢骨架外围的钢筋网片以及浇筑在钢骨架和钢筋网片上的混凝土；所述钢骨架包括若干并排设置的钢骨架片12，钢骨架片12包括竖杆2、斜杆3、骨架压杆5、骨架拉杆6、骨架大横梁7、骨架斜撑8和骨架小横梁9，骨架压杆5、骨架拉杆6和骨架大横梁7连接形成三角形结构，骨架小横梁9的两端分别于骨架压杆5和骨架拉杆6连接，骨架小横梁9与骨架大横梁7平行，骨架斜撑8的一端与骨架小横梁9和骨架拉杆6的连接部连接，骨架斜撑8的另一端与骨架压杆5和骨架大横梁7的连接部连接，竖杆2的上端与骨架压杆5和骨架大横梁7的连接部连接，竖杆2与骨架大横梁7垂直，斜杆3的上端与骨架拉杆6和骨架大横梁7的连接部连接，斜杆3与骨架拉杆6平行；骨架压杆5位于盖梁19向外的一侧，骨架拉杆6位于盖梁19向内的一侧；相邻两个钢骨架片12之间连接有骨架纵梁10和骨架纵向斜撑11，其中，一个钢骨架片12上骨架压杆5与骨架拉杆6的连接部与一个钢骨架片12上骨架压杆5与骨架拉杆6的连接部之间、一个钢骨架片12上骨架压杆5与骨架大横梁7的连接部与一个钢骨架片12上骨架压杆5与骨架大横梁7的连接部之间、一个钢骨架片12上骨架拉杆6与骨架大横梁7的连接部与一个钢骨架片12上骨架拉杆6与骨架大横梁7的连接部之间、一个钢骨架片12上骨架拉杆6与骨架小横梁9的连接部与一个钢骨架片12上骨架拉杆6与骨架小横梁9的连接部之间以及一个钢骨架片12上骨架压杆5与骨架小横梁9的连接部与一个钢骨架片12上骨架压杆5与骨架小横梁9的连接部之间均通过骨架纵梁10连接；与骨架拉杆6相连的骨架纵梁10之间连接有骨架纵向斜撑11。

作为本发明优选的实施方案，参照图3~图5以及图6（a）~图6（c），骨架小横梁9位于骨架压杆5、骨架拉杆6和骨架大横梁7连接形成三角形结构的中位线处。

作为本发明优选的实施方案，参照图2~图3，竖杆2和斜杆3的底端均设有垫脚4。

作为本发明优选的实施方案，参照图3~图5以及图6（a），骨架压杆5、骨架拉杆6和骨架大横梁7连接形成三角形结构为锐角三角形，骨架压杆5与竖杆2之间的夹角为钝角。

作为本发明优选的实施方案，竖杆2、斜杆3、骨架压杆5、骨架拉杆6、骨架大横梁7、骨架斜撑8和骨架小横梁9焊接形成钢骨架片12，焊接时全焊透，采用对接焊；相邻两个钢骨架片12之间连通过骨架纵梁10和骨架纵向斜撑11焊接，焊接时全焊透，采用对接焊；

作为本发明优选的实施方案，竖杆2、斜杆3、骨架压杆5、骨架拉杆6、骨架大横梁7、骨架斜撑8和骨架小横梁9采用16Mn钢材、L45×5角钢；骨架纵梁10和骨架纵向斜撑11采用16Mn钢材、L30×4角钢。

作为本发明优选的实施方案，设置在钢骨架外围的钢筋网片采用D6钢筋网片。

作为本发明优选的实施方案，参照图7~图9，本发明的抗震结构还包括防落梁网筋14，防落梁网筋14的上端用主梁外伸钩筋与预制小箱梁连接，下端通过盖梁外伸钩筋18与盖梁19连接。

作为本发明优选的实施方案，参照图7~图9，盖梁外伸钩筋18一端锚固于盖梁19内；盖梁外伸钩筋18另一端形成弯钩，弯钩钩住防落梁网筋14。

作为本发明优选的实施方案，防落梁网筋14留有6~16cm的松弛富裕度。

本发明的装配式箱梁桥，具有本发明上述的抗震结构。

本发明装配式箱梁桥设计了抗震的挡块和防落梁网筋。挡块作为桥梁重要的横向限位装置，在地震过程中，可有效限制上部结构位移，防止落梁的发生。桥梁挡块破坏对于减小桥墩及基础的地震损伤是有利的，但若挡块设计得过弱，则在地震作用下破坏而使得梁体发生较大移位，加上梁格间整体性能差则可能引起横向落梁，也给震后的修复和加固带来很大不便，而挡块设计的刚度过大，又会导致下部结构承受弯矩和剪力过大，增大下部构件遭受二次震害的风险。本发明提的挡块结构提高挡块的抗剪切破坏能力。同时还设计出防落梁网筋与桥防震挡块配合使用。

实施例

本发实施例的装配式箱梁桥的抗震结构包括挡块1、竖杆2、斜杆3、垫脚4、骨架压杆5、骨架拉杆6、骨架大横梁7、骨架斜撑8、骨架小横梁9、骨架纵梁10he 骨架纵向斜撑11。详见图1~图5以及图6（a）~图6（c）。如图1所示，挡块1位于盖梁19的两侧，挡块1的外缘与盖梁19两端的边缘平齐。挡块1上贴有200×200×20mm的橡胶垫块20，一个挡块单侧布置两个橡胶垫块20。如图3~图5以及图6（a）~图6（c）所示，竖杆2、斜杆3、垫脚4、骨架压杆5、骨架拉杆6、骨架大横梁7、骨架斜撑8、骨架小横梁9、骨架纵梁10和骨架纵向斜撑11共同连接成了钢骨架片12。如图2和图3所示，挡块内由3片钢骨架片12、12个骨架纵梁10和4个骨架纵向斜撑11连接组成钢骨架。钢骨架片12采用16Mn钢材，L45×5角钢。骨架纵梁10、骨架纵向斜撑11采用16Mn钢材，L30×4角钢。钢骨架片12由竖杆2、斜杆3、垫脚4、骨架压杆5、骨架拉杆6、骨架大横梁7、骨架斜撑8和骨架小横梁9焊接而成，全焊透，对接焊；焊接需要满足《钢结构焊接规范GB50661-2011》的要求。钢骨架由钢骨架片12、骨架纵梁10和骨架纵向斜撑11焊接而成，全焊透，对接焊；需要满足《钢结构焊接规范GB50661-2011》的要求。竖杆2和斜杆3的下方均焊接有垫脚4，垫脚4是80×80×6的方块状钢板。垫脚4提供了挡块的抗拔锚固力。钢骨架上浇筑的混凝土保护层厚度为10cm。挡块1上的混凝土采用C40细粒石混凝土浇筑而成。防落梁网筋14是由涤纶丝化学纤维为原料，经丝网机械加工而成的化纤编织网，可采用Φ9-10mm型号，放置于桥墩处预制小箱梁的底部。主梁外伸钩筋17一端锚固于主梁内，满足《公路钢筋混凝土与预应力混凝土桥涵设计规范》锚固长度要求，另一端形成弯钩，钩住防落梁网筋14。单片预制小箱梁单侧腹板设置上中下3个钩筋，并进行防腐涂装。一片预制小箱梁合计设置6处钩筋。防落梁网筋14的上端用主梁外伸钩筋与预制小箱梁连接，下端通过盖梁外伸钩筋18与盖梁19连接。对于预制小箱梁桥墩处可在盖梁纵桥向两个侧面处均张挂防落梁网筋。对于抗震要求不是很高的地区，可仅张挂一侧或不挂防落梁网筋。盖梁外伸钩筋18一端锚固于盖梁19内，满足《公路钢筋混凝土与预应力混凝土桥涵设计规范》锚固长度要求，另一端形成弯钩，钩住防落梁网筋14。防落梁网筋14不能张紧，根据一联长度需预留6~16cm的松弛富裕度，以适应主梁顺桥向收缩徐变、温度和制动力引起的变形和位移。

本实施例装配式箱梁桥的抗震结构的施工过程包括以下几个步骤：

1、预埋主梁外伸钩筋17

工厂浇筑预制主梁前，需要提前预埋主梁外伸钩筋17，根据位置进行布设并浇筑砼。主梁出厂后应对主梁外伸钩筋17进行防腐涂装。

2、预埋盖梁外伸钩筋18

浇筑盖梁前，需要提前预埋盖梁外伸钩筋18，根据位置进行布设并浇筑砼。浇筑完成后需对盖梁外伸钩筋17进行防腐涂装。

3、焊接钢骨架

由竖杆2、斜杆3、垫脚4、骨架压杆5、骨架拉杆6、骨架大横梁7、骨架斜撑8和骨架小横梁9焊接成钢骨架片12，全焊透，对接焊；然后由钢骨架片12、骨架纵梁10和骨架纵向斜撑11焊接成钢骨架，全焊透，对接焊。

4、盖梁预埋钢骨架

待盖梁绑扎完钢筋后，进行混凝土浇筑前，将焊接好的钢骨架的垫脚4埋入盖梁中，骨架大横梁7距离盖梁表面10cm。

5、浇筑C40细粒石混凝土

待盖梁浇筑混凝土并养护完成后，安装挡块模板，在钢骨架的周围放置一层8cm×8cm的D6钢筋网片；然后浇筑C40细粒石混凝土，待养护到80%混凝土设计强度后即可拆模。

6、外挂防落梁网筋14

待主梁安装就位后，护栏和二期铺装形成通车一个月后，外挂防落梁网筋14，预留6~16cm的松弛富裕度。

本发明的技术方案可以有效提高挡块的斜截面抗剪承载力，符合传力模式，且钢骨架在厂区制作完成，不需要现场绑扎钢筋，节省了工期。同时防落梁网筋作为柔性构造，能有效限制主梁纵横桥向大位移，且富裕一定的松弛度，以适应桥梁结构正常使用状态下的变形。

Claims (7)

1.一种装配式箱梁桥的抗震结构，其特征在于，包括位于盖梁（19）两侧的挡块（1），挡块（1）包括钢骨架、设置在钢骨架外围的钢筋网片以及浇筑在钢骨架和钢筋网片上的混凝土；所述钢骨架包括若干并排设置的钢骨架片（12），钢骨架片（12）包括竖杆（2）、斜杆（3）、骨架压杆（5）、骨架拉杆（6）、骨架大横梁（7）、骨架斜撑（8）和骨架小横梁（9），骨架压杆（5）、骨架拉杆（6）和骨架大横梁（7）连接形成三角形结构，骨架小横梁（9）的两端分别于骨架压杆（5）和骨架拉杆（6）连接，骨架小横梁（9）与骨架大横梁（7）平行，骨架斜撑（8）的一端与骨架小横梁（9）和骨架拉杆（6）的连接部连接，骨架斜撑（8）的另一端与骨架压杆（5）和骨架大横梁（7）的连接部连接，竖杆（2）的上端与骨架压杆（5）和骨架大横梁（7）的连接部连接，竖杆（2）与骨架大横梁（7）垂直，斜杆（3）的上端与骨架拉杆（6）和骨架大横梁（7）的连接部连接，斜杆（3）与骨架拉杆（6）平行；骨架压杆（5）位于盖梁（19）向外的一侧，骨架拉杆（6）位于盖梁（19）向内的一侧；

相邻两个钢骨架片（12）之间连接有骨架纵梁（10）和骨架纵向斜撑（11），其中，一个钢骨架片（12）上骨架压杆（5）与骨架拉杆（6）的连接部与一个钢骨架片（12）上骨架压杆（5）与骨架拉杆（6）的连接部之间、一个钢骨架片（12）上骨架压杆（5）与骨架大横梁（7）的连接部与一个钢骨架片（12）上骨架压杆（5）与骨架大横梁（7）的连接部之间、一个钢骨架片（12）上骨架拉杆（6）与骨架大横梁（7）的连接部与一个钢骨架片（12）上骨架拉杆（6）与骨架大横梁（7）的连接部之间、一个钢骨架片（12）上骨架拉杆（6）与骨架小横梁（9）的连接部与一个钢骨架片（12）上骨架拉杆（6）与骨架小横梁（9）的连接部之间以及一个钢骨架片（12）上骨架压杆（5）与骨架小横梁（9）的连接部与一个钢骨架片（12）上骨架压杆（5）与骨架小横梁（9）的连接部之间均通过骨架纵梁（10）连接；与骨架拉杆（6）相连的骨架纵梁（10）之间连接有骨架纵向斜撑（11）；

骨架小横梁（9）位于骨架压杆（5）、骨架拉杆（6）和骨架大横梁（7）连接形成三角形结构的中位线处；

装配式箱梁桥的抗震结构还包括防落梁网筋（14），防落梁网筋（14）的上端用主梁外伸钩筋与预制小箱梁连接，下端通过盖梁外伸钩筋（18）与盖梁（19）连接；

骨架压杆（5）、骨架拉杆（6）和骨架大横梁（7）连接形成三角形结构为锐角三角形，骨架压杆（5）与竖杆（2）之间的夹角为钝角。

2.根据权利要求1所述的一种装配式箱梁桥的抗震结构，其特征在于，竖杆（2）和斜杆（3）的底端均设有垫脚（4）。

3.根据权利要求1所述的一种装配式箱梁桥的抗震结构，其特征在于，竖杆（2）、斜杆（3）、骨架压杆（5）、骨架拉杆（6）、骨架大横梁（7）、骨架斜撑（8）和骨架小横梁（9）焊接形成钢骨架片（12），焊接时全焊透，采用对接焊；相邻两个钢骨架片（12）之间连通过骨架纵梁（10）和骨架纵向斜撑（11）焊接，焊接时全焊透，采用对接焊。

4.根据权利要求1所述的一种装配式箱梁桥的抗震结构，其特征在于，竖杆（2）、斜杆（3）、骨架压杆（5）、骨架拉杆（6）、骨架大横梁（7）、骨架斜撑（8）和骨架小横梁（9）采用16Mn钢材、L45×5角钢；骨架纵梁（10）和骨架纵向斜撑（11）采用16Mn钢材、L30×4角钢。

5.根据权利要求1所述的一种装配式箱梁桥的抗震结构，其特征在于，盖梁外伸钩筋（18）一端锚固于盖梁（19）内；盖梁外伸钩筋（18）另一端形成弯钩，弯钩钩住防落梁网筋（14）。

6.根据权利要求1所述的一种装配式箱梁桥的抗震结构，其特征在于，防落梁网筋（14）留有6~16cm的松弛富裕度。

7.一种装配式箱梁桥，其特征在于，所述装配式箱梁桥具有权利要求1-6任意一项所述的抗震结构。

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