CN113585235A - 多孤石地质区用定位筒进行钻孔灌注桩施工的方法 - Google Patents

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CN113585235A CN202110894172.8A CN202110894172A CN113585235A CN 113585235 A CN113585235 A CN 113585235A CN 202110894172 A CN202110894172 A CN 202110894172A CN 113585235 A CN113585235 A CN 113585235A
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Abstract

本发明公开了一种多孤石地质区用定位筒进行钻孔灌注桩施工的方法，包括原地面，原地面的水平面设有开挖线，开挖线的内部设有桩径孔，桩径孔的上端外表面设有回填孤石块，回填孤石块的顶部设有定位筒，原地面的内部设有下层质黏土，回填孤石块的顶部设有装有黏质土的土袋，下层质黏土的顶部设有上层质黏土。本发明用定位筒对钢护筒定位，定位筒能保护孔口地面及固定桩孔位置，降低了桩基出现坍孔、扩孔、偏位、倾斜的概率，确保桩基成品质量。

Description

多孤石地质区用定位筒进行钻孔灌注桩施工的方法
技术领域
本发明属于钻孔灌注桩施工技术领域，具体涉及一种多孤石地质区用定位筒进行钻孔灌注桩施工的方法。
背景技术
多孤石地质区就是在土层中含有大量的彼此孤立的岩石，孤立的岩石的形状以棱角形、不规则多边形为主，直径多为1.1～1.7m，各彼此孤立的岩石之间填有风化沙或土壤，这种多孤石地质区对钻孔灌注桩施工带来极大的困难，尤其是位于地面至地下10m之间处的多孤石地质区对钻孔灌注桩施工带来的困难更大，更难于对钻孔灌注桩的钢护筒进行钻孔定位，钻孔灌注桩施工中经常出现卡、掉钻头，钢护筒偏移、沉陷等现象；而打捞钻头过程严重影响了施工进度以及安全风险较大、容易造成坍孔，钢护筒不能保护孔口地面及固定桩孔位置，造成桩位偏移、桩身倾斜、桩径扩孔等，造成钻孔灌注桩打孔不合格、成桩报废，费时费力，施工成本加大，质量下降。
如：埃塞巴哈达尔斜拉桥项目的主桥跨径为：100m+180m+100m，桥址位于青尼罗河源头塔纳湖湖口下游3.38公里处，青尼罗河盆地位于埃塞俄比亚高原西北部，盆地内含约1400m厚的中生代沉积岩，桥位处地质特征以第四纪玄武岩为代表，在0#桥台与1#主墩等区域，原地面至以下10～20m左右均为气泡状玄武岩孤石。0#桥台设计桩径为1.5m、平均桩长23m，1#主墩设计桩径为1.8m，平均桩长16m，均为支撑桩；1#主墩桩基施工过程，钢护筒埋设均按照规范要求,但经常出现卡、掉钻头，钢护筒偏移、沉陷等现象；打捞钻头过程严重影响了施工进度以及安全风险较大、容易造成坍孔，钢护筒不能保护孔口地面及固定桩孔位置，造成桩位偏移、桩身倾斜、桩径扩孔等。采用传统的地层常用钻进法，以上存在的问题在0#桥台、1#主墩始终得不到解决。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种多孤石地质区用定位筒进行钻孔灌注桩施工的方法，杜绝在多孤石地质区钻孔灌注桩施工中经常出的现卡、掉钻头，钢护筒偏移、沉陷等现象，以加快了施工进度，保证施工质量。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种多孤石地质区用定位筒，包括固定环，定位筒的纵向中部设有供钢护筒穿过的纵向贯通孔，定位筒的下端外表面设有向定位筒水平外侧延伸的固定环,定位筒的外周边为多边形。
作为本发明的一种优选技术方案，所述定位筒用钢筋混凝土制成，定位筒的高度为1.5～2m，定位筒的壁厚为20～40cm，纵向贯通孔的直径与钢护筒的外径比为1.05～1.1：1，纵向贯通孔的中心线与钢护筒的中心线重合。
一种多孤石地质区用定位筒的埋设结构，包括原地面，原地面的水平面设有开挖线，开挖线向下开挖形成开挖坑，开挖坑的内底面中部设有桩径孔，桩径孔的上端外表面设有回填孤石块，回填孤石块的顶部设有定位筒，定位筒的下端埋设在桩径孔处的原地面下，定位筒的上端面位于原地面上，定位筒的中轴线与桩径孔的中轴线重合，定位筒下端及固定环顶持在由若干个回填孤石块砌成的支撑圈座上端平面上，位于原地面下端内的定位筒周壁从下至上依次被装有黏质土的土袋、上层质黏土挤压固定，下层质黏土位于定位筒下端和回填孤石块的周边。
作为本发明的一种优选技术方案，所述装有黏质土的土袋环形分布在定位筒的外圈，且装有黏质土的土袋横向为两排、竖向为两层或四层。
作为本发明的一种优选技术方案，所述定位筒的下部外表面设有固定环,且固定环的顶部设有装有黏质土的土袋。
作为本发明的一种优选技术方案，所述若干个回填孤石块环形分布在桩径孔的外圈，且回填孤石块设置在定位筒壁的下方。
作为本发明的一种优选技术方案，所述上层质黏土和下层质黏土的分界线设置在回填孤石块的正上方。
一种用定位筒和埋设结构在多孤石地质区进行钻孔灌注桩施工的方法，包括如下步骤：
(1)制备定位筒：定位筒的纵向中部设有供钢护筒滑配穿过的纵向通孔，定位筒的下端外表面设有向定位筒水平外侧延伸的固定环，定位筒的外周边为多边形，定位筒用钢筋混凝土制成，定位筒的高度为1.5～2m，定位筒的壁厚为20～40cm，纵向贯通孔的直径与钢护筒的外径比为1.05～1.1：1，纵向贯通孔的中心线与钢护筒的中心线重合；
(2)设置开挖线：在设计的桩径孔处的原地面上，以桩径孔的圆心为圆点向外1.8～3m划出开挖线，开挖线至钢护筒对应边的直线距离至少大于1.8m；
(3)施工开挖坑： 沿开挖线用挖掘机向下开挖形成开挖坑，开深度大于定位筒高度1.2～1.5m，将开挖坑内的大孤石块全部清除至开挖坑外；
(4)清除开挖坑底中心部重直向下1.5～1.7m位置处的桩径孔宽度内的大孤石块，形成桩径孔,而后用碎石或黏质土回填桩径孔，并与开挖坑底同时压实在一个面上；
(5)用若干个回填孤石块砌围成支撑定位筒下端的支撑圈座：现场寻找高度为0.8～1m、直径1.2～1.5m的若干个坚硬的孤石块，沿回填桩径孔圆周方向以外垂直向上砌围成支撑圈座，支撑圈座的上端面为平面，支撑圈座的上端面距原地面的高度小于定位筒的高度20～30cm；
(6)用下层质黏土回填支撑圈座内和支撑圈座周边与开挖坑之间的空间并压实；
(7)安装定位筒：用吊车在支撑圈座的上端面安装定位筒，定位筒下端及固定环置在支撑圈座的上端面，定位筒的上端面位于原地面上，定位筒的中轴线与桩径孔的中轴线重合；
(8)在定位筒下部周边及固定环的顶部压设装有黏质土的土袋，压设装有黏质土的土袋横向为两排、竖向为两层或四层，在装有黏质土的土袋周边至原地面的开挖坑内填满压实上层质黏土,固定定位筒；
(9)钻孔灌注桩施工时，灌注桩的钢护筒下端从定位筒上端口穿过纵向贯通孔和支撑圈座内至下端的桩径孔处，进行钻孔灌注桩施工。
作为本发明的一种优选技术方案，所述若干个回填孤石块砌围成定位筒下端的支撑圈座由环形分布在桩径孔圆周方向以外0.2～1m、直径为1.2～1.5m的四块回填孤石块及位于各回填孤石块之间或上端的石块和下层质黏土构成。
作为本发明的一种优选技术方案，所述形成的支撑圈座内能省略用碎石或黏质土回填步骤。
与现有技术相比，本发明能达到的有益效果是：
1、本发明利用定位筒对在多孤石地质区施工的钻孔灌注桩的钢护筒进行引孔定位，能使钻孔灌注桩的钢护筒钻孔定位准确方便，杜绝了钻孔灌注桩施工中经常出现的卡、掉钻头，定位筒偏移、沉陷等现象。利用本发明在多孤石地质区施工没有因打捞钻头过程而影响施工进度及安全风险或造成坍孔，造成桩位偏移、桩身倾斜、桩径扩孔等现象出现。
本发明加快了施工进度、降低了安全风险，定位筒能保护孔口地面及固定桩孔位置，降低了桩基孔出现坍孔、扩孔、偏位、倾斜的概率。进而确保施工进度、消除安全隐患、减少浪费、确保桩基成品质量。
本发明在属多孤石地质区的埃塞巴哈达尔斜拉桥项目的主桥钻孔灌注桩的施工应用结果为：钻孔灌注桩打孔一次合格率为100%，没有桩基出现坍孔、扩孔、偏位、倾斜及卡、掉钻头的现象存在，且省时省力，降低施工成本30%以上，打孔质量均为优良。
2、本发明结构简单合理，施工方便, 制作成本低, 省时省力。
附图说明
图1为本发明的定位筒埋设剖面图；
图2为本发明的定位筒埋设剖面图；
图3为本发明的定位筒立体结构示意图。
其中：1、原地面；2、定位筒；3、装有黏质土的土袋；4、开挖线；5、回填孤石块；6、上层质黏土；7、下层质黏土；8、固定环；9、桩径孔；10、开挖坑。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1:
如图1～3所示，一种多孤石地质区用定位筒，包括固定环8，定位筒2的纵向中部设有供钢护筒穿过的纵向贯通孔，定位筒的下端外表面设有向定位筒水平外侧延伸的固定环8，定位筒的外周边为多边形。定位筒2用钢筋混凝土制成，定位筒的高度为1.5～2m，定位筒的壁厚为20～40cm，纵向贯通孔的直径与钢护筒的外径比为1.05～1.1：1，纵向贯通孔的中心线与钢护筒的中心线重合。
在定位筒2的下部外表面设有固定环8，固定环8的环宽可为20～40cm，且固定环8的顶部设有装有黏质土的土袋3；通过设置固定环8，以便提高了装有黏质土的土袋3对定位筒2的压实效果，从而提高定位筒2放置的稳定性。
一种多孤石地质区用定位筒的埋设结构，包括原地面1，原地面的水平面设有开挖线4，开挖线向下开挖形成开挖坑10，开挖坑的内底面中部设有桩径孔9，桩径孔的上端外表面设有回填孤石块5，回填孤石块的顶部设有定位筒2。定位筒的下端埋设在桩径孔处的原地面下，定位筒的上端面位于原地面上。定位筒的中轴线与桩径孔的中轴线重合。定位筒下端及固定环8顶持在由若干个回填孤石块砌成的支撑圈座上端平面上。位于原地面1下端内的定位筒2周壁从下至上依次被装有黏质土的土袋3、上层质黏土6挤压固定。下层质黏土7位于定位筒下端和回填孤石块的周边。
装有黏质土的土袋3环形分布在定位筒的外圈，且装有黏质土的土袋横向为两排、竖向为两层或四层，以固定定位筒2。
定位筒的下部外表面设有固定环8，且固定环的顶部设有装有黏质土的土袋。
若干个回填孤石块5环形分布在桩径孔9的外圈，且回填孤石块设置在定位筒2壁的下方。
上层质黏土6和下层质黏土7的分界线设置在回填孤石块5的正上方，以固定定位筒2。
在多孤石地质区进行钻孔灌注桩施工的方法，包括如下步骤：
(1)制备定位筒2：定位筒的纵向中部设有供钢护筒滑配穿过的纵向通孔，定位筒的下端外表面设有向定位筒水平外侧延伸的固定环8，固定环的环宽度为20～40cm、固定环的高度为10～12cm，用于稳固定位筒的下端。定位筒的外周边为多边形，定位筒用钢筋混凝土制成，定位筒的高度为1.5～2m，定位筒的壁厚为20～40cm，纵向贯通孔的直径与钢护筒的外径比为1.05～1.1：1，纵向贯通孔的中心线与钢护筒的中心线重合。
(2)设置开挖线：在设计的桩径孔9处的原地面1上，以桩径孔的圆心为圆点向外1.8～3m划出开挖线4，开挖线至钢护筒对应边的直线距离至少大于1.8m。
(3)施工开挖坑： 沿开挖线用挖掘机向下开挖形成开挖坑10，开深度大于定位筒高度1.2～1.5m，将开挖坑内的大孤石块及土全部清除至开挖坑外。
(4)清除开挖坑底中心部重直向下1.5～1.7m位置处的桩径孔宽度内的大孤石块，形成桩径孔,而后用碎石或黏质土回填桩径孔，并与开挖坑底同时压实在一个面上。
(5)用若干个回填孤石块5砌围成支撑定位筒下端的支撑圈座：现场寻找高度约为1m、直径约为1.2～1.5m的若干个坚硬的孤石块，沿回填桩径孔圆周方向以外垂直向上砌围成支撑圈座，支撑圈座的上端面为平面，支撑圈座的上端面距原地面的高度小于定位筒的高度20～30cm。优选方案为若干个回填孤石块砌围成定位筒下端的支撑圈座由环形分布在桩径孔圆周方向以外0.2～1m、直径为1.2～1.5m的四块回填孤石块及位于各回填孤石块之间或上端的石块和下层质黏土构成。
(6)用下层质黏土7回填支撑圈座内和支撑圈座周边与开挖坑之间的空间并压实。
(7)安装定位筒：用吊车在支撑圈座的上端面安装定位筒，定位筒下端及固定环8置在支撑圈座的上端面，定位筒的上端面位于原地面上，定位筒的中轴线与桩径孔的中轴线重合。
(8)在定位筒下部周边及固定环的顶部压设装有黏质土的土袋，压设装有黏质土的土袋横向为两排、竖向为两层或四层，在装有黏质土的土袋3周边至原地面1的开挖坑内填满压实上层质黏土,固定定位筒。装有黏质土的土袋为内装满有黏质土的60*90cm普通编织袋，土袋长边一端紧贴定位筒侧边且位于固定环8上端面，横向为两排、竖向为两层，完成后按照规范要求在定位筒2的外侧四周采用上层质黏土6和下层质黏土7回填并分层夯实。回填过程尽量使用挖掘机夯实，空间不足的人工用粗木棍夯实。回填完成后用挖掘机缓缓将定位筒2整体向下静压稳固为止。
上层质黏土6和下层质黏土7的分界线设置在回填孤石块5的正上方；以便对黏质土进行回填时，起到分隔作用，以便施工人员进行掩埋时提供判断依据。
(9)钻孔灌注桩施工时，灌注桩的钢护筒下端从定位筒上端口穿过纵向贯通孔和支撑圈座内至下端的桩径孔处，按常规方法进行钻孔灌注桩施工。
实施例2:
如图1～3所示，在旱地多孤石地质区施工钻孔灌注桩时，测量放样后机械开挖桩位，开挖深度大于定位筒2高度1.5左右m，开挖直径大于定位筒2直径至少2倍，如设计开挖深度恰好遇到大孤石，则挖除大孤石，清除开挖坑底中心部重直向下1.5～1.7m位置处且直径宽度为桩径孔宽度内的大孤石块，形成桩径孔,而后用碎石或黏质土回填桩径孔，并与开挖坑底同时压实在一个面上。现场寻找若干个坚硬的孤石块，沿回填桩径孔圆周方向以外垂直向上砌围成支撑圈座，支撑圈座的上端面为平面，支撑圈座的上端面距原地面的高度小于定位筒的高度20～30cm。测出桩位中心点，使定位筒2稳固的坐落在构成支撑圈座的回填孤石块5上，在定位筒底部的外侧面沿固定环8的圆周方向码放装有黏质土的土袋3（60*90cm普通编织袋），土袋长边紧贴定位筒横向为两排、竖向为两层，完成后按照规范要求在定位筒2的外侧四周采用上层质黏土6和下层质黏土7回填并分层夯实；回填过程尽量使用挖掘机夯实，空间不足的人工用粗木棍夯实。回填完成后，可用挖掘机缓缓将定位筒2整体向下静压稳固为止。钻孔灌注桩施工时，灌注桩的钢护筒下端从定位筒上端口穿过纵向贯通孔和支撑圈座内至下端的桩径孔处，按常规方法进行钻孔灌注桩施工。
实施例3:
在对0#桥台设计桩径为1.5m、平均桩长23m，测量放样后挖掘机开挖桩位，发现设计开挖深度处有大孤石，挖除大孤石量测开挖深度约为2.2m、直径约为5m；在开挖坑底中心部重直向下1.5m位置处且直径宽度为桩径孔宽度内的大孤石块，形成桩径孔9,而后用碎石或黏质土回填桩径孔，并与开挖坑底同时压实在一个面上。现场寻找高度约为1m、直径约为1.5m的回填孤石块5四块，沿回填桩径孔圆周方向以外垂直向上砌围成支撑圈座，支撑圈座的上端面为平面，支撑圈座的上端面距原地面的高度小于定位筒的高度20～30cm。 用挖掘机沿圆周方向回填下层质黏土7至桩径孔以外的超挖部分，完成后用下层质黏土7填缝至设计开挖深度并找平、夯实；测出桩位中心点，使定位筒稳固的坐落在回填孤石块5上，在定位筒2底部的外侧面固定环8上沿圆周方向码放装有黏质土的土袋3（60*90cm普通编织袋），土袋长边紧贴定位筒，横向为两排、竖向为两层，完成后按照规范要求在定位筒2的外侧四周采用上层质黏土6和下层质黏土7回填并分层夯实；回填过程尽量使用挖掘机夯实，空间不足的人工用粗木棍夯实。钻孔灌注桩施工时，灌注桩的钢护筒下端从定位筒上端口穿过纵向贯通孔和支撑圈座内至下端的桩径孔处，按常规方法进行钻孔灌注桩施工。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种多孤石地质区用定位筒，包括固定环(8)，其特征在于：定位筒(2)的纵向中部设有供钢护筒穿过的纵向贯通孔，定位筒的下端外表面设有向定位筒水平外侧延伸的固定环(8)，定位筒的外周边为多边形。
2.根据权利要求1所述的多孤石地质区用定位筒，其特征在于：所述定位筒(2)用钢筋混凝土制成，定位筒的高度为1.5～2m，定位筒的壁厚为20～40cm，纵向贯通孔的直径与钢护筒的外径比为1.05～1.1：1，纵向贯通孔的中心线与钢护筒的中心线重合。
3.一种多孤石地质区用定位筒的埋设结构，包括原地面（1），其特征在于：原地面的水平面设有开挖线（4），开挖线向下开挖形成开挖坑(10)，开挖坑的内底面中部设有桩径孔（9），桩径孔的上端外表面设有回填孤石块（5），回填孤石块的顶部设有定位筒（2），定位筒的下端埋设在桩径孔处的原地面下，定位筒的上端面位于原地面上，定位筒的中轴线与桩径孔的中轴线重合，定位筒下端及固定环顶持在由若干个回填孤石块砌成的支撑圈座上端平面上，位于原地面（1）下端内的定位筒（2）周壁从下至上依次被装有黏质土的土袋（3）、上层质黏土（6）挤压固定，下层质黏土（7）位于定位筒下端和回填孤石块的周边。
4.根据权利要求3所述的多孤石地质区用定位筒的埋设结构，其特征在于：所述装有黏质土的土袋（3）环形分布在定位筒的外圈，且装有黏质土的土袋横向为两排、竖向为两层或四层。
5.根据权利要求3所述的多孤石地质区用定位筒的埋设结构，其特征在于：所述定位筒的下部外表面设有固定环（8），且固定环的顶部设有装有黏质土的土袋。
6.根据权利要求3所述的多孤石地质区用定位筒的埋设结构，其特征在于：所述若干个回填孤石块（5）环形分布在桩径孔（9）的外圈，且回填孤石块设置在定位筒（2）壁的下方。
7.根据权利要求3所述的多孤石地质区用定位筒的埋设结构，其特征在于：所述上层质黏土（6）和下层质黏土（7）的分界线设置在回填孤石块（5）的正上方。
8.一种用权利要求1或3的定位筒和埋设结构在多孤石地质区进行钻孔灌注桩施工的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)制备定位筒(2)：定位筒的纵向中部设有供钢护筒滑配穿过的纵向通孔，定位筒的下端外表面设有向定位筒水平外侧延伸的固定环(8)，定位筒的外周边为多边形，定位筒用钢筋混凝土制成，定位筒的高度为1.5～2m，定位筒的壁厚为20～40cm，纵向贯通孔的直径与钢护筒的外径比为1.05～1.1：1，纵向贯通孔的中心线与钢护筒的中心线重合；
(2)设置开挖线：在设计的桩径孔（9）处的原地面（1）上，以桩径孔的圆心为圆点向外1.8～3m划出开挖线（4），开挖线至钢护筒对应边的直线距离至少大于1.8m；
(3)施工开挖坑： 沿开挖线用挖掘机向下开挖形成开挖坑（10），开深度大于定位筒(2)高度1.2～1.5m，将开挖坑内的大孤石块全部清除至开挖坑外；
(4)清除开挖坑底中心部重直向下1.5～1.7m位置处的桩径孔宽度内的大孤石块，形成桩径孔(9),而后用碎石或黏质土回填桩径孔，并与开挖坑底同时压实在一个面上；
(5)用若干个回填孤石块（5）砌围成支撑定位筒下端的支撑圈座：现场寻找高度为0.8～1m、直径1.2～1.5m的若干个坚硬的孤石块，沿回填桩径孔圆周方向以外垂直向上砌围成支撑圈座，支撑圈座的上端面为平面，支撑圈座的上端面距原地面的高度小于定位筒的高度20～30cm，
(6)用下层质黏土(7)回填支撑圈座内和支撑圈座周边与开挖坑之间的空间并压实；
(7)安装定位筒：用吊车在支撑圈座的上端面安装定位筒，定位筒下端及固定环(8)置在支撑圈座的上端面，定位筒的上端面位于原地面上，定位筒的中轴线与桩径孔的中轴线重合；
(8)在定位筒下部周边及固定环的顶部压设装有黏质土的土袋，压设装有黏质土的土袋横向为两排、竖向为两层或四层，在装有黏质土的土袋（3）周边至原地面（1）的开挖坑内填满压实上层质黏土,固定定位筒；
(9)钻孔灌注桩施工时，灌注桩的钢护筒下端从定位筒上端口穿过纵向贯通孔和支撑圈座内至下端的桩径孔处，进行钻孔灌注桩施工。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述若干个回填孤石块砌围成定位筒下端的支撑圈座由环形分布在桩径孔圆周方向以外0.2～1m、直径为1.2～1.5m的四块回填孤石块及位于各回填孤石块之间或上端的石块和下层质黏土构成。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述形成的支撑圈座内能省略用碎石或黏质土回填步骤。
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