m7路边坡设计说明.docx
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m7路边坡设计说明
M7路高边坡支护施工图设计说明
1工程概况
1.1工程概况
M7路起点接平行于中横线的规划次干道M9路,道路往北与D线东延线、M4路平交,从光国水库东侧穿过,终点止于巴南区与南岸区的区界。
设计范围K0+000~K2+125.827,是平行于中纵线的服务性次干道。
M7路全长2125.827m,双向四车道,路幅宽度为26m。
根据渝建发[2010]166号“关于进一步加强全市高切坡、深基坑和高填方项目勘察设计管理的意见”,本次设计的M7路全线填方边坡大于8m的段落长度为659m,面积为15739m2,最高填方高度为22.3m。
全线挖方岩质边坡高度≥15米的段落长度为40m,面积为1416m2,最高挖方高度为16m。
根据《建筑边坡工程技术规范》及《地质灾害防治工程设计规范》,支挡工程设计基准年限为50年。
1.2可行性评估报告及执行情况
2012年12月对我单位提供的《M7路道路工程高边坡支护工程方案设计》进行了可行性评估,评估认为:
(1)设计按照《M7路道路工程工程地质勘察报告(K0+000~K2+125.827)》和《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2012)进行,依据充分。
(2)设计内容全面,深度满足国家和重庆市有关规范、标准的要求。
(3)填方边坡防护设计以分级放坡为主,坡率自上而下分别为1:
1.5、1:
1.75及1:
2,每级边坡高度8m,每级边坡设2m平台,坡面采用网格骨架护坡,方案合理科学。
(4)建议:
施工时应加强监测,确保安全。
执行情况:
按评估意见执行。
2设计依据、采用的技术规范
2.1设计依据
2.1.1M7路道路工程施工图设计
2.1.2M7路道路工程工程地质勘察报告(K0+000~K2+125.827)
2.1.3业主提供1:
500地形图
2.1.4关于进一步加强全市高切坡、深基坑和高填方项目勘察设计管理的意见
【渝建发[2010]166号】
2.1.5《重庆市城乡建设委员会关于M7路道路工程初步设计的批复》
【渝建初设[2013]17号】
2.1.6《M7路高边坡支护工程方案设计》
2.1.7《M7路高边坡支护工程方案设计评估报告》
2.2采用的技术规范
2.2.1.《城市道路工程设计规范》(CJJ37-2012)
2.2.2.《城市道路工程施工质量验收规范》(DBJ50-078-2008)
2.2.3.《公路路基设计规范》(JTGD30-2004)
2.2.4.《公路路基施工技术规范》(JTGF10—2006)
2.2.5.《城市道路绿化规划与设计规范》(CJJ75-97)
2.2.6.《公路工程抗震设计规范》(JTJ004—89)
2.2.7.《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002)
2.2.8.《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)
3道路高边坡情况
根据重庆市建委文件,本次设计,填方高度大于等于8m,挖方边坡(岩质边坡)高度大于等于15m的边坡划分为高边坡,M7路高边坡分布段落见下表:
类型
段落
位置
长度(m)
最大高度(m)
边坡性质
安全等级
面积(m2)
边坡类型
高填方
K0+034.841~K0+140
左侧
105.159
12.3
土质
二级
2341
永久性
K1+240~K1+402.425
左侧
162.425
14.7
4256
永久性
K1+402.425~K1+520
左侧
117.575
12.0
1523
临时性
K0+034.841~K1+120
右侧
85.159
11.6
1495
永久性
K1+320~K1+402.425
右侧
82.425
22.3
2884
永久性
K1+453.428~K1+500
右侧
46.572
18.4
1976
临时性
K1+550~K1+570
右侧
20
9.0
350
临时性
K1+760~K1+800
右侧
40
11.5
914
临时性
合计
659.315
15739
高挖方
K0+360~K0+400
左侧
40
16.0
岩质
二级
1416
临时性
合计
40
1416
4工程地质概况
4.1地形地貌
拟建场地地貌构造剥蚀丘陵地貌,全线基本为原始地貌,地形开阔平坦,小有起伏。
沿线地势总体为南高北低,地面高程在256~308之间,地形相对高差约52m,地形坡角最大约20°。
4.2地质构造
场地在构造单元上属于南温泉背斜东翼,产状较平缓,场地范围内岩层产状变化不大。
附近出露基岩岩层产状为113°∠14°,主要发育有2组裂隙:
组裂隙产状220~230°∠70~80°,裂隙间距1.00~1.50m,延伸1~2m,裂缝微张,张开度约为2~5mm,裂面较平整,无填充,贯通性一般。
②裂隙产状300~310°∠70~75°,裂隙间距0.50~1.00m,延伸2-3m,微张,张开度约为5~10mm,裂面较平整,少量碎屑充填,贯通性一般;
岩层层面贯通性好,较平直,结合差,为硬性结构面。
裂隙结构面结合较差。
通过本次勘察证实,场地内无断裂通过,且周边断裂距场区较远,无明显活动痕迹,拟建场地处于周围微弱活动环绕的地壳稳定区,对拟建工程无不良影响。
因而道路所在地段地质构造简单,属稳定地块。
4.3地层岩性
经工程地质测绘及钻探揭露表明:
勘察区内主要地层由第四系人工填筑土(Q4ml)、湖积层(Q4l)、冲洪积层(Q4al+pl)、残坡积层(Q4el+dl)及侏罗系中统沙溪庙组(J2s)基岩。
地层岩性主要为:
人工填土、淤泥、粉质粘土、基岩为砂岩、泥岩,各岩土层工程地质基本特征及分布范围分述如下:
(1)第四系土层
1)人工填土(Q4ml)
杂色,主要由砂、泥岩碎块石组成,粘质充填,局部(ZY51、ZY70附近)含有砖块、混凝土等建筑垃圾,碎块石粒径一般为20~300mm,含量约为50~60%,结构呈稍密状。
本次揭露厚度一般为0.00~1.00m,回填年限一般大于10年,为修建民房而回填,主要分布在居民房屋一带。
另局部分布在线路终点附近的人工填土为新近施工回填,回填年限1~2年。
2)淤泥(Q4l)
灰黑色,主要由粉粒、粘粒及有机腐质组成,有摇振反应,稍有光泽,呈流塑~软塑状,湿,有少量腥臭味。
本次揭露厚度1.10~1.80m,层厚变化较大,主要分布在道路沿线附近的鱼塘中。
3)粉质粘土(Q4el+dl)
黄褐色,成分均匀,主要由粘粒和粉粒组成,表层有薄层耕植土,呈可塑~硬塑状,无摇震反应,无光泽,干强度中等,韧性中等,本次钻探揭露厚度一般为0.00~5.40m,层厚变化较大,在场地中均有分布,为中等压缩性土。
(2)侏罗系中统沙溪庙组(J2s)基岩
1)砂岩
灰白色,主要由石英、长石、云母等矿物组成,中细粒结构,中厚层状构造,钙质胶结。
强风化岩体较破碎,网状风化裂隙发育,强度较低,强风化厚度0.30~4.70m。
中等风化岩体强度较高,裂隙不发育,岩体较完整,多呈柱状,节长一般为10~2cm。
经采岩样作室内物理力学试验,其试验成果如下:
岩石天然抗压强度标准值为27.95MPa,饱和抗压强度标准值为20.43MPa,软化系数为0.73,属较软岩。
2)泥岩
紫红色,主要由粘土矿物组成,泥质结构,中厚层状构造。
强风化岩体较破碎,网状风化裂隙发育,强度较低,强风化厚度0.30~2.50m。
中等风化岩体强度较高,裂隙不发育,岩体较完整,多呈柱状,节长一般为5~20cm。
经采岩样作室内物理力学试验,其试验成果如下:
岩石天然抗压强度标准值为4.81MPa,饱和抗压强度标准值为2.64MPa,软化系数为0.55,属极软岩。
4.4水文地质条件
4.4.1地下水类型
场地地下水按含水介质分为第四系孔隙水、基岩裂隙水两种类型。
本次在K0+080附近采取地表水进行了水质分析试验。
据水质分析成果按《公路工程地质勘察规范》(JTJC20-2011)附录K判定,场地地下水对混凝土微腐蚀性。
4.4.2土的腐蚀性评价
参照当地经验,该场地土对混凝土微腐蚀性。
4.5岩土参数取值
地勘根据现场原位测试与室内岩土试验,综合确定本场地的岩土物理力学性质指标建议值。
粉质粘土按液限指数(IL)和天然孔隙比(e)查《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG63-2007)中表3.3.3-7得。
岩石地基容许承载力是根据地区经验,结合室内试验成果统计分析表中岩石抗压强度推荐值,查《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG63-2007)所列表3.3.3-1,取表中范围内数值作为地基承载力基本容许值的建议值。
具体详见下表。
表4-1各岩土层物理力学设计参数建议表
指标
层位
天然重度kN/m3
岩石抗压强度标准值
抗剪强度标准值
土壤压缩系数
土壤压缩模量
桩侧阻力标准值
结构面
抗剪强度
粘结强度特征值frb
基底摩擦系数μ
承载力基本容许值
天然
饱和
粘聚力
内摩擦角
内聚力c
内摩擦角φ
MPa
MPa
°
Mpa-1
MPa
KPa
KPa
(°)
kPa
kPa
人工填土
20*
30
0.20*
粉质粘土
19.7
0.027
13.47
0.33
5.26
50*
0.25*
130*
强风化基岩
25*
42*
0.45*
350*
中等风化
砂岩
24.74
27.95
20.43
0.54*
30*
55*
20*
450*
0.60*
1500
中等风化
泥岩
25.10
4.81
2.64
0.27
26.82
50*
18*
150*
0.40*
400
注:
1、带*者为取地区经验值
2、岩体抗剪强度中C值按岩石抗剪强度乘0.30系数折减,内摩擦角按岩石内摩擦角乘0.90系数折减。
4.6线路区稳定性、适宜分析评价
4.6.1区域稳定性分析评价
根据区域地质资料及本次地质测绘、钻探资料表明:
本勘察区内无区域性滑坡、泥石流、崩塌、地下采空区、较大的溶洞等不良地质现象,线路区现状整体稳定。
拟建道路的修筑,对区域地形、地貌无大的改变,也不会破坏区域性地应力平衡状态。
因此,区域地质构造、区域地应力仍然稳定,适宜修建该道路及各种附属设施。
4.6.2线路区现状稳定性分析
根据工程地质钻探、地质测绘:
线路区土层分布不均匀,主要分布于低洼缓坡农田地带,低洼沟谷冲积地带,形成的土体边坡不高,坡度较缓,一般坡度较缓,一般为6~10°,少数可达21°,不存在土体边坡稳定性问题。
线路区内基岩仅零星出露,一般仅形成高度小于5m的陡坎,主要发育有两组裂隙,岩体一般成块状。
经综合分析,线路区内边坡均属稳定型,不会对拟建线路产生安全隐患,因此线路区现状整体稳定。
4.6.3线路施工稳定性分析
线路区地形起伏不大,但在局部路段开挖后将形成岩、土体边坡,多为稳定~欠稳定型边坡。
施工时建议对边坡按相应坡率放坡。
对岩质边坡有不利结构面的,宜沿结构面放坡,或沿层理面放坡,并清除表面不稳定块体;对土质边坡建议设计尽量减少开挖高度;碎石土边坡宜采取坡面措施,边坡应及时维护,防止掉块现象。
其沿线边坡基本稳定。
4.7地震效应
根据《中国地震动参数区划图(GB18306-2001)》,场地位于重庆市巴南区,设计地震分组为第一组,抗震设防烈度为6度,设计基本地震加速度0.05g,抗震设计建议按《公路工程抗震设计规范(JTJ004-89)》执行,本工程属6度区,可采用简易设防。
4.8地震效应评价
根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010表4.1.3划分场地地基土类型:
填土属软弱土,剪切波速经验值120m/s(新近撤除房屋形成的杂填土、松散填土除外);粉质粘土属中软土,剪切波速经验值200m/s;场平填土按未夯实考虑,剪切波速经验值为120m/s;基岩为稳定岩石,其剪切波速>500m/s。
根据计算结果综合分析,按GB50011-2010《建筑抗震设计规范》表4.1.6判断:
K0+000~K0+180、K1+180~K1+553为填方路段,建筑场地类别为Ⅲ类,场地地基土设计特征周期值为0.45s,为抗震不利地段;K0+180~K0+300、K0+774~K1+180、K1+553.0~K2+125.822段路面建筑场地类别为Ⅱ类,场地地基土设计特征周期值为0.35s,为抗震一般地段;K0+300~K0+774为为挖方路堑,按道路标高整平后,均为岩质地基,建筑场地类别为Ⅰ1类,场地地基土设计特征周期值为0.25s,为抗震有利地段。
4.9不良地质现象
经钻探揭露和地表地质调绘,未发现区域性深大活动性断裂、滑坡、泥石流,历史上无大的地震灾害记载,也无明显的新构造活动,工作区区域地质整体较稳定,线路区现状无不良地质作用。
4.10主要结论
通过本次详细勘察工作,线路工程地质条件及水文地质条件业已查明,拟建线路无滑坡、崩塌、泥石流等不良地质现象,自然斜坡稳定,地下水贫乏,水文地质条件简单,线路沿线稳定,适宜拟建道路的兴建。
5高边坡支护设计及稳定性评价
5.1高填方边坡分段地质评价与支护设计
5.1.1K0+034.841~K0+140左侧(最大填方高度为12.3m)
(1)地质评价
本段填方路段,道路设计标高314.208~309.703m,现地面高程301.400~302.500m。
按设计路面标高整平后,本段为填方路段,最高填方高度在K0+040左侧,最大填方高度为12.3m。
根据地勘报告,线路通过段覆盖土层主要为淤泥及粉质粘土,层厚在0~3.20m,厚度变化较大;下伏基岩为侏罗纪沙溪庙组泥岩和砂岩,地基整体稳定性较好,适宜线路通过。
在横向上,该段为平坝地形,地势平坦,不存在横向侧移的可能,整体稳定,在纵向上,地势平坦,现状稳定性较好,回填后不易沿土层或基岩面滑移。
建议分阶回填,放坡坡率:
上部高度≤8.00m时,为1:
1.50;下部高度≤12.00m时,为1:
1.75。
中间设宽2m的平台。
图5-1K0+040横断面
(2)支护设计
根据《建筑边坡工程技术规范》,本段边坡的安全等级为二级。
根据此段的用地性质,本段边坡为永久性边坡。
对取最不利横断面K0+040左侧边坡进行进行圆弧滑动法验算,坡顶附加荷载取城市-A级。
经验算安全系数大于1.25,路基整体稳定。
处治措施:
结合地勘建议进行分级式放坡,第一级坡高8m,坡率1:
1.5,第二级边坡坡高8m,坡率为1:
1.75。
两级边坡间设置2m的台阶,并采用网格护坡防护。
路基施工前应清除表层腐殖质土、垃圾土、树根、草皮等,对大于2.0m深的淤泥进行抛石挤淤,小于2.0m深的淤泥进行清淤换填处理,以便地基的承载力满足设计要求。
地面横坡陡于1:
5时,对基岩面进行挖台阶处理,并清除以上土层,台阶宽度不得小于2m,再进行填方,对填料应进行分层碾压夯实。
填方路基外侧地表水往路基汇集时,在坡脚设排水沟。
设置排水沟处,占地线距离坡脚线3m,排水沟紧贴占地线内侧设置。
排水沟采用M7.5水泥砂浆砌Mu30片石,具体尺寸详见典型横断面图上的截排水沟大样图。
5.1.2K1+220~K1+402.425左侧(最大填方高度为14.7m)
(1)地质评价
本段填方路段,道路设计标高Hs=271.745~Hs=277.357,现地面高程Hd=Hd=256.900~264.730m。
按设计路面标高整平后,本段为填方路段,最高填方高度在K1+280左侧,最大填方高度为14.7m。
根据地勘报告,线路通过段覆盖土层主要为淤泥及粉质粘土,下伏基岩为侏罗纪沙溪庙组泥岩和砂岩,地基整体稳定性较好。
在横向上,大部为沟谷地形,横向两侧地形稍高,两侧斜坡坡度角为0~9°,不存在横向侧移的可能,整体稳定。
K1+280段斜坡路堤,靠右侧地面坡度较大,地面坡度角约为9.5~25.5°,易沿原地面产生滑移。
在纵向上,本地形坡度角一般为0~5°(≤11°),局部达到10°,现状稳定性较好,回填后不存在纵向滑移可能,整体稳定,在清除地表草皮、腐殖土后可直接在天然地面上填筑路基。
建议放坡坡率:
上部高度≤8.00m时,为1:
1.50;下部高度≤12.00m时,为1:
1.75。
图5-2K1+280横断面
(2)支护设计
根据《建筑边坡工程技术规范》,本边坡的安全等级为二级。
根据此段的用地性质,本段边坡为永久性边坡。
按《建筑边坡工程技术规范》对K1+280剖面进行天然和暴雨工况下沿软弱面的稳定性计算,稳定系数大于1.30,表明天然和暴雨工况下填方路基整体稳定,路堤在修筑后,不会沿原地面产生横向滑移。
再对K1+280剖面进行圆弧滑动法验算,安全系数大于1.25,表明路基整体稳定。
处治措施:
边坡按照地勘建议的台阶式放坡进行支护,第一级坡高8m,坡率1:
1.5,第二级边坡坡高8m,坡率为1:
1.75,第二级边坡采用石料填筑。
两级边坡之间设置2m的台阶。
并采用网格护坡防护。
路基施工前应清除表层土体,对大于2.0m深的淤泥进行抛石挤淤,小于2.0m深的淤泥进行清淤换填处理,以便地基的承载力满足设计要求。
地面横坡陡于1:
5时,对基岩面进行挖台阶处理,台阶宽度不得小于2m,再进行填方,对填料应进行分层碾压夯实。
当存在人工填筑土时,应翻挖回填和碾压,使基础达到规范要求。
2#涵洞位于本段,南四线(220kv)净空为15m,由于涵洞周边各15m范围内不宜强夯,为减少路基不均匀沉降,本次设计K1+240~K1+402.425段为填石路基,262.00m标高以下部分采用石料填筑,填料要求和填筑方式见6.1节。
填方路基外侧地表水往路基汇集时,在坡脚设排水沟。
设置排水沟处,占地线距离坡脚线3m,排水沟紧贴占地线内侧设置。
(2)支护设计
根据《建筑边坡工程技术规范》,本段边坡的安全等级为二级。
根据此段的用地性质,本段边坡为临时性边坡。
取M7路K1+480左侧边坡典型横断面进行圆弧滑动法验算,安全系数大于1.25,路基整体稳定。
处治措施:
边坡按照地勘建议的台阶式放坡进行支护,第一级坡高8m,坡率1:
1.5,第二级边坡坡高8m,坡率为1:
1.75。
两级边坡之间设置2m的台阶。
并采用网格护坡防护。
路基施工前应清除表层腐殖质土、垃圾土、树根、草皮等,对大于2.0m深的淤泥进行抛石挤淤,小于2.0m深的淤泥进行清淤换填处理,以便地基的承载力满足设计要求。
地面横坡陡于1:
5时,对基岩面进行挖台阶处理,并清除以上岩土层,台阶宽度不得小于2m,再进行填方,对填料应进行分层碾压夯实。
对于人工填筑土应翻挖回填碾压,使基础达到规范要求。
填方路基外侧地表水往路基汇集时,在坡脚设排水沟。
设置排水沟处,占地线距离坡脚线3m,排水沟紧贴占地线内侧设置。
5.2K0+350~K0+400挖方边坡防护(16.0m)
(1)地质评价
本段最高挖方高度在K0+380右侧,最大挖方高度在16.0m。
边段坡体主要由粉质粘土和基岩组成,属人工岩土质边坡。
边坡体上部土体较薄,厚度约为0.60~3.40m,边坡体下部为砂岩和泥岩,高约为0~14.80m。
在K0+300~K0+774m段公路左侧边坡坡顶有居民点,现已征地搬迁。
图5-10K0+380横断面
该段坡向主要为105°,岩层产状为113°∠14°,Ⅰ组裂隙产状228°∠76°,Ⅱ组裂隙产状304°∠74°,根据岩层产状和裂隙作该人工边坡极射赤平投影图。
图5-11左侧边坡赤平投影图
从上图可知,岩层倾向与边坡坡向相同,交角为8°,呈小角度顺向相交,对边坡稳定性影响大,为边坡稳定性控制性结构面;Ⅰ组裂隙倾向坡内,与坡向交角为19°,呈小角度、反坡向相交,对边坡稳定性影响小,起切割作用;Ⅱ组裂隙倾向与坡向交角为57°,呈大角度切向相交,对人工岩质边坡稳定性影响小,起切割作用。
地勘建议对其进行放坡开挖治理。
建议放坡开挖坡率强风化泥岩段:
1:
1.00,中等风化泥岩段1:
0.75,强风化砂岩段:
1:
1.00,中等风化砂岩段1:
0.50。
边坡上部土体为1:
1.25.
(2)支护设计
根据《建筑边坡工程技术规范》,本边坡的安全等级为二级。
根据此段的用地性质,本边坡为临时性边坡。
考虑到M7路整体缺方量较大,本次设计挖方坡率为1:
1.5,每8m为一级,每两级间设置2m宽平台,同时采用三维植被网护坡进行防护。
放缓坡率既满足边坡稳定性要求,又满足了M7路整体缺方需求。
边坡为顺向坡,本次选取K0+380剖面按层面滑动计算,边坡高度为16.0m。
层面(假定滑面)倾角14°,边坡按设计坡率开挖,坡顶按现状地面线考虑,K0+380剖面边坡主要为泥岩,层面结合差,内摩擦角φ=18°,粘聚力c=50kPa,岩体重度取25.1KN/m3;计算简图如下图:
图5-12K0+380剖面边坡稳定性计算简图
按《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002)5.2.4节计算公式对断面左侧进行平面滑动稳定性分析计算,计算得稳定系数为2.875,边坡岩体不易沿层面滑动。
根据《公路路基设计规范》(JTGD30-2004)附录A岩质边坡的岩体分类:
岩体较完整,结合面一般,外倾结构面倾角小于35°,属于Ⅲ类边坡。
岩体为砂岩和泥岩,破裂角建议为45°+27°/2=58.5°,等效内摩擦角取50°。
结构面倾角岩体破裂角θ为58.5°,按照分级放坡1:
1.5,边坡的视倾角为33.7°,小于结构面破裂角,边坡为安全的。
取其最高挖方断面K0+380左侧边坡进行计算,计算的安全系数大于1.3,满足规范要求。
在路堑开挖前作好坡顶排水防渗工作,当挖方路基外侧地表水往路基汇集时,需在坡顶外设临时截水沟,并顺地势接入道路排水系统排出路基范围。
设截水沟处占地线距离坡顶线5m,截水沟紧贴占地线内侧设置。
截水沟采用M7.5水泥砂浆砌Mu30片石,具体尺寸详见典型横断面图上的截排水沟大样图。
放坡开挖后,对局部欠稳定的块体,应以于清除或进行加固处理,对坡面应进行防风化护坡处理。
考虑本段为顺层边坡,层面抗剪参数主要来自规范所提经验参数,宜加强施工变形监测,采用动态设计。
(3)建议
建议挖方两侧地块尽快平场,既可满足缺方需求,又可减少道路边坡因施工不当引起的滑塌可能性。
5.3填方边坡防护
(1)坡面防护
根据土地利用规划图,M7路两侧为居住用地、商业和绿地。
对K0+020~K0+240左侧、K1+195~K1+420左侧、K1+850~K1+880左侧、K0+020~K0+100右侧、K1+220~K1+420右侧、K1+840~K1+860右侧为绿化用地,边坡设计为永久性边坡,其余段两侧均为居住或商业用地,边坡设计为临时性边坡。
对于M7路内填方边坡,若边坡高度小于4m,则可在边坡上直接种植或移植花草或灌木丛来绿化边坡,若边坡高度大于4m则采用网格护坡防护。
本次设计范围内的高填方边坡均采用网格护坡进行防护。
根据业主的开发进度,如两侧地块两年内开发建设,业主可不对临时性边坡进行防护,但应加强措施和监测确保边坡安全。
(2)基底处理
填方前应清除表层的腐殖土、树根、草皮,对于地面横坡陡于1:
5的时,对基岩面进行挖台阶处理,进行挖台阶处理,并清除以上岩土层,台阶宽度不得小于2m,高度不得小于1m,再进行填方。
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