建筑材料教案.docx
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建筑材料教案
复习题问
新课导入
新课讲授
特性水泥及专用水泥
特性水泥是为满足紧急抢修、冬季施工、海港和地下工程的特殊要求而生产的具有某种比较突出的性能的水泥。
常用的有:
白色(彩色)硅酸盐水泥、快硬硅酸盐水泥、高铝水泥、膨胀水泥、自应力水泥和抗硫酸盐硅酸盐水泥。
专用水泥指为了适应专门用途的水泥。
常用的有:
中热硅酸盐水泥、道路水泥、专用水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、砌筑水泥、油井水泥。
一、白色与彩色硅酸盐水泥
(一)白色水泥
1.定义凡以适当成分的生料烧至部分熔融,所得以硅酸钙为主要成分、氧化铁含量很少的白色硅酸盐水泥熟料,再加入适量石膏,共同磨细制成的水硬性胶凝材料称为白色硅酸盐水泥,简称白水泥。
制造时严格控制水泥原料的铁含量,水泥中含铁量越高则水泥颜色越深。
氧化铁含量(%)0.35~0.4白色;0.45~0.7淡绿色;3~4暗灰色。
2.技术性质
(1)强度:
分为325、425、525、625四个标号。
(2)白度:
分为特级、一级、二级、三级四个等级。
(3)细度、凝结时间及体积安定性
细度:
0.08mm方孔筛筛余不得超过10%;
初凝:
不得早于45min,终凝:
不得迟于12h,各龄期强度必须合格。
体积安定性:
用沸煮法检验必须合格
(二)彩色硅酸盐水泥
将硅酸盐水泥熟料(白水泥熟料或普通水泥熟料)、适量石膏和碱性颜料共同磨细而成,即染色法。
(三)应用
白色和彩色硅酸盐水泥用于装饰工程:
1.用来配制彩色水泥浆,配制装饰混凝土
2.配制各种彩色砂浆用于装饰抹灰
3.制造各种色彩的水刷石、人造大理石及水磨石等制品。
二、快硬硅酸盐水泥(RapidHardingPortlandCement)
1.定义与特点
(1)定义
凡以硅酸钙为主要成分的水泥熟料,加入适量石膏,经磨细制成的具有早期强度增进率较快的水硬性胶凝材料,称快硬硅酸盐水泥,简称快硬水泥。
(2)特性
凝结硬化快,早期强度增进率快。
强度与标号:
快硬水泥以3d强度确定其强度等级:
32.5、37.5、42.5。
组成成分:
适当增加了熟料中硬化快的矿物,即C3S、C3A,同时适当增加石膏掺量并提高水泥的磨细度,其中C3S(硅酸三钙)占50%~60%,C3A(铝酸三钙)占8%~14%,两者总量应不少于60%~65%,石膏掺量8%。
细度:
0.08mm方孔筛筛余不得超过10%;
初凝:
不得早于45min,终凝:
不得迟于10h;
体积安定性:
要求沸煮法合格。
2.应用
主要用于:
配制早强混凝土,适用于紧急抢修工程和低温施工工程以及制作预应力钢筋砼或高强砼预制构件。
三、高铝水泥(HighAluminateCement,简称HAC)
1.定义:
又称矾土水泥,以铝矾土和石灰石为原料,经煅烧制得以铝酸钙为主要成分、氧化铝含量约50%的熟料,再磨细制成的水硬性胶凝材料,称为高铝水泥。
(又称铝酸盐水泥)。
2.技术要求
细度:
0.08mm方孔筛筛余不得超过10%;
初凝:
不得早于40min,终凝:
不得迟于10h;
体积安定性:
必须合格;
高铝水泥以3d强度确定其强度等级:
42.5、52.5、62.5、72.5 四个强度等级。
3.特点
(1)快凝早强:
1d强度可达最高强度的80%以上;
(2)水化热大,且放热量集中:
1d内放出水化热总量的70~80%,使混凝土内部温度上升较高,故即使在-10℃下施工,高铝水泥也能很快凝结硬化;
(3)抗硫酸盐性能很强,因其水化后无Ca(OH)2生成;
(4)耐热性好:
能耐1300~1400℃高温;
(5)长期强度要降低:
一般降低40%~50%;
4.应用
适用于:
紧急军事工程(筑路、桥)、抢修工程(堵漏等)、临时性工程,以及配制耐热混凝土(如高温窑炉炉衬等);
不能用于:
长期承重的结构及高温高湿环境中的工程。
四、抗硫酸盐硅酸盐水泥
简称抗硫酸盐水泥,是以硅酸钙为主的特定矿物组成的熟料,加入适量石膏,磨细制成的具有一定抗硫酸盐侵蚀性能的水硬性胶凝材料。
适当降低C3A的含量,以C4AF代替C3A,可提高水泥的抗侵蚀性。
抗硫酸盐水泥具有较高的抗硫酸盐侵蚀的性能,水化热较低,适用于受硫酸盐侵蚀的海港、水利、地下隧涵、引水、道路与桥梁基础等工程。
五、道路水泥
道路水泥是由道路硅酸盐水泥熟料、0~10%活性混合材料和适量石膏,经磨细制成的水硬性胶凝材料。
道路硅酸盐水泥熟料中铝酸三钙的含量不得大于5.0%,铁铝酸四钙的含量不得小于16.0%。
道路水泥分为42.5、52.5和62.5三个强度等级,其早期强度较高,干缩值小,耐磨性好。
适于修筑道路路面和飞机场地面,也可用于一般土建工程。
六、中热硅酸盐水泥和低热矿渣硅酸盐水泥
中热硅酸盐水泥,简称中热水泥,是以适当成分的硅酸盐水泥熟料,加入适量石膏,经磨细制成的具有中等水化热的水硬性胶凝材料,分42.5、52.5两个强度等级。
低热矿渣硅酸盐水泥简称低热水泥,是以适当成分的硅酸盐水泥熟料,加入矿渣、适量石膏,经磨细制成的具有低水化热的水硬性胶凝材料,分32.5、42.5两个强度等级。
中、低热水泥适用于要求水化热较低的大体积混凝土,如大坝、大体积建造物和厚大的基础等工程中,可以克服因水化热引起的温度应力而导致的混凝土破坏。
课堂小结
课后作业
练习
特性水泥及专用水泥
一填空
1特性水泥是为满足、、海港和地下工程的
而生产的具有某种比较突出的性能的水泥。
2专用水泥指为了适应专门用途的水泥。
常用的有:
、、、、砌筑水泥、油井水泥。
3以铝矾土和石灰石为原料,经煅烧制得以铝酸钙为主要成分、氧化铝含量约50%的熟料,再磨细制成的胶凝材料,称为
4凡以硅酸钙为主要成分的水泥熟料,加入适量,经磨细制成的具有的水硬性胶凝材料,称快硬硅酸盐水泥,
5抗硫酸盐水泥具有较高的抗侵蚀的性能,水化热,适用于受侵蚀的海港、水利、地下隧涵、引水、道路与桥梁基础等工程。
6道路水泥分为、和三个强度等级,其早期强度较高,干缩值小,耐磨性好。
适于修筑
和,也可用于一般土建工程。
7道路硅酸盐水泥熟料中的含量不得大于5.0%,
的含量不得小于16.0%。
二问答题
1简述白色水泥的技术性质?
2简述高铝水泥的特点
3简述高铝水泥的应用
答案
特性水泥及专用水泥
一填空
1紧急抢修、冬季施工、特殊要求
2中热硅酸盐水泥、道路水泥、专用水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、
3水硬性,高铝水泥
4硅酸钙、早期强度增进率较快
5抗硫酸盐,较低,硫酸盐
642.5、52.5,62.5、道路路面,飞机场地面
7铝酸三钙,铁铝酸四钙
二问答题
1简述白色水泥的技术性质?
(1)强度:
分为325、425、525、625四个标号。
(2)白度:
分为特级、一级、二级、三级四个等级。
(3)细度、凝结时间及体积安定性
细度:
0.08mm方孔筛筛余不得超过10%;
初凝:
不得早于45min,终凝:
不得迟于12h,各龄期强度必须合格。
体积安定性:
用沸煮法检验必须合格
2简述高铝水泥的特点
(1)快凝早强:
1d强度可达最高强度的80%以上;
(2)水化热大,且放热量集中:
1d内放出水化热总量的70~80%,使混凝土内部温度上升较高,故即使在-10℃下施工,高铝水泥也能很快凝结硬化;
(3)抗硫酸盐性能很强,因其水化后无Ca(OH)2生成;
(4)耐热性好:
能耐1300~1400℃高温;
(5)长期强度要降低:
一般降低40%~50%;
3简述高铝水泥的应用
适用于:
紧急军事工程(筑路、桥)、抢修工程(堵漏等)、临时性工程,以及配制耐热混凝土(如高温窑炉炉衬等);
不能用于:
长期承重的结构及高温高湿环境中的工程。
复习题问
新课导入
新课讲授
混凝土
(一)
一、混凝土的含义
凡由胶凝材料(胶结料)、粗细骨料和水及其它材料,按适当的比例配合、拌合配制并硬化而成的具有所需的形体、强度和耐久性的人造石材,叫做砼,如水泥混凝土、沥青混凝土等。
二、混凝土的分类
(一)按表观密度分类
1.重混凝土:
为了屏蔽各种射线的辐射,采用各种高密度骨料配制的混凝土,表观密度>2800kg/m3。
2.普通混凝土:
表观密度2000~2800kg/m3,骨料为天然砂、石,密度一般多在2500kg/m3左右,简称砼,用于各种建筑的承重结构材料。
3.轻混凝土:
表观密度<1950kg/m3,骨料为多孔轻质骨料,或无砂的大孔混凝土或不采用骨料而掺入加气剂或泡沫剂形成的多孔结构混凝土。
主要用作轻质结构(大跨度)材料和隔热保温材料。
(二)按用途分类
可分为结构砼(普通砼)、防水砼、耐热砼、耐酸砼、大体积砼、道路砼等。
(三)按所用胶凝材料分类
可分为水泥砼、石膏砼、沥青砼、聚合物砼、水玻璃混凝土等。
(四)按强度等级分
可分为低强度砼(fcu≤30MPa)、中强度砼(fcu=30~60MPa)、高强度砼(fcu=60~100MPa);超高强度砼(fcu>100MPa)。
(五)按生产和施工方法分类
可分为普通浇筑砼、预拌砼、泵送砼、喷射砼、压力灌浆砼等。
三、混凝土的特点
(一)优点
1.原材料丰富,造价低廉;
2.砼拌和物具有良好的可塑性和浇注性,易加工成型;
3.可调整性强,可根据使用性能的要求与设计来配制相应的混凝土;
4.抗压强度高;
5.匹配性好,与钢筋及钢纤维等有牢固的粘结力;
6.耐久性良好;
7.耐火性好,维修费少;
8.生产能耗低。
(二)缺点
1.自重大,比强度小;
2.抗拉强度低;
3.变形能力差,易开裂;
4.导热系数大,保温隔热性能较差;
5.硬化较慢,生产周期长,
四、砼的发展趋向
1.高性能混凝土(HPC)
要求有高强度等级(fcu≥60Mpa)和良好的工作性、体积稳定性和耐久性。
2.绿色高性能混凝土(GHPC)
从节约能源、资源,减少工业废料排放和保护自然环境角度考虑,要求混凝土及其原材料的开发、生产、建筑施工作业等既能满足建设需要,又不危及后代人的延续生存环境。
3.其它新技术混凝土
灭菌、环境调节、变色、智能混凝土等。
五普通混凝土的组成材料
普通混凝土组成材料是水泥、天然砂、石、水、掺合剂和外加剂。
其组成过程为:
水+水泥→ 水泥浆+砂 → 水泥砂浆+粗骨料 → 砼
各成分的作用:
1.水泥浆能充填砂的空隙,起润滑作用,赋予混凝土拌合物一定的流动性。
2.水泥砂浆能充填石子的空隙,起润滑作用,也能流动。
3.水泥浆在砼硬化后起胶结作用,将砂石胶结成整体,产生强度,成为坚硬的水泥石。
(一)、水泥(Cement)
1.水泥品种的选择
水泥品种应根据工程性质及特点、工程所处环境及施工条件,依据各种水泥的特性,合理选择。
常用水泥品种的选用见通用水泥的选用。
2.水泥强度等级的选择
选用原则:
选择与砼的设计强度等级相适应的水泥标号。
普通砼:
水泥强度等级为砼强度等级的1.5~2.0倍;
高强度砼(C>30):
水泥标号为砼强度等级的0.9~1.5倍。
(二)、骨料
细骨料:
粒径为0.15~4.75mm
粗骨料:
粒径>4.75mm
通常细、粗骨料的总体积占砼总体积的70%~80%。
骨料性能要求:
有害杂质含量少;具有良好的颗粒形状,适宜的颗粒级配和细度,表面粗糙,与水泥粘结牢固;性能稳定,坚固耐久。
一)细骨料(砂)
(1)种类及特性
河砂:
洁净、质地坚硬,为配制混凝土的理想材料;
海砂:
质地坚硬,但夹有贝壳碎片及可溶性盐类
山砂:
含有粘土及有机杂质,坚固性差;
人工砂:
富有棱角,比较洁净,但细粉、片状颗较多,成本高。
(2)砼用砂质量要求
一般要求:
质地坚实、清洁、有害杂质含量少。
(3) 有害物质产生危害的原因:
①泥块阻碍水泥浆与砂粒结合,使强度降低;含泥量过大,会增加混凝土用水量,从而增大混凝土收缩;
②云母表面光滑,为层状、片状物质,与水泥浆粘结力差,易风化,影响混凝土强度及耐久性;
③泥块阻碍水泥浆与砂粒结合,使强度降低;
④硫化物及硫酸盐:
对水泥起腐蚀作用,降低混凝土的耐久性;
⑤有机质可腐蚀水泥,影响水泥的水化和硬化。
氯盐会腐蚀钢筋。
(4)砂的粗细程度(Mx)及颗粒级配
砂的粗细程度是指不同粒径的砂粒,混合在一起后的总体砂的粗细程度。
通常分为粗砂、中砂、细砂等几种。
在相同砂用量条件峡,粗砂的总表面积比细砂小,则所需要包裹砂粒表面的水泥浆少。
因此,用粗砂配制混凝土比用细砂所用水泥量要省。
砂的颗粒级配是指不同粒径砂颗粒的分布情况。
在混凝土中砂粒之间的空隙是由水泥浆所填充,为节省水泥和提高混凝土的强度,就应尽量减少砂粒之间的空隙。
要减少砂粒之间的空隙,就必须有大小不同的颗粒合理搭配。
砂的粗细程度及颗粒级配,常用筛分析的方法进行测定。
砂的粗细程度用细度模数表示,颗粒级配用级配区表示。
筛分析:
用一套方孔孔径为9.50mm、4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm的七个标准筛,将500g干砂试样由粗到细依次过筛,然后称量余留在各筛上的砂量,并计算出各筛上的分计筛余百分率(各筛上的筛余量占砂子总量的百分率)a1、a2、 a3、 a4、 a5、a6 及累计筛余百分率(各筛和比该筛粗的所有分计筛余百分率之和)A1、A2、 A3、 A4、 A5、A6计算而得,即 Ai=a1+a2+···+ai
如:
对于2.36mm孔径,其分计筛余百分率为a2,累计筛余百分率为(a1+a2)。
其中a1=m1/500,a2=m2/500,a3=m3/500,以此类推。
m1,m2,m3等分别为对应各筛的筛余量。
分计筛余百分率与累计筛余百分率的关系见表5.2.4。
表5.2.4 分计筛余百分率与累计筛余百分率的关系
筛孔尺寸
分计筛余(%)
累计筛余(%)
4.75
a1
A1=a1
2.36
a2
A2=a1+a2
1.18
a3
A3=a1+a2+a3
0.6
a4
A4=a1+a2+a3+a4
0.3
a5
A5=a1+a2+a3+a4+a5
0.15
a6
A6=a1+a2+a3+a4+a5+a6
其中0.6mm为控制粒径,它使任一砂样只能处于某一级配区内,不会同时属于两个级配区。
①砂的粗细程度(Coarseness)
砂的粗细程度用细度模数(FinenessModulus)(Mx)表示。
细度模数(Mx)通过累计筛余百分率(Cumulativepercentageretained)计算而得。
按Mx 将砂分为:
粗砂:
Mx=3.7~3.1;中砂:
Mx =3.0~2.3;
细砂:
Mx =2.2~1.6;特细砂:
Mx =1.5~0.7
普通砼用砂得细度模数:
Mx =3.7~1.6
②砂的颗粒级配(Gradation)
砂的颗粒级配:
骨料各级粒径颗粒的分布情况,以级配区或筛分曲线判定砂级配的合格性。
a)级配区
砂按0.6mm孔径筛的累计筛余百分率,划分成三个级配区即Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区,如表5.2.5。
普通砼用砂的颗粒级配应处于任何一个区内,否则不合格。
表5.2.5 砂的颗粒级配区
级配区
累计筛余
方孔筛径
Ⅰ区
Ⅱ区
Ⅲ区
9.50mm
0
0
0
4.75mm
10~0
10~0
10~0
2.36mm
35~5
25~0
15~0
1.18mm
65~35
50~10
25~0
0.6mm
85~71
70~41
40~16
0.3mm
95~80
92~70
85~55
0.15mm
100~90
100~90
100~90
b)筛分曲线
以累计筛余百分率为纵坐标,以筛孔尺寸为横坐标,作出三个级配区的筛分曲线。
观察所计算的砂的筛分曲线是否完全落在三个级配区的任一区内,即可判断该砂级配的合格性。
图5.2.3筛分曲线
(4)砂的选用原则
一般配制砼时,宜优先选用Ⅱ区砂。
若选用Ⅰ区砂,应该适当提高砂率,保证水泥用量。
若选用Ⅲ区砂,应该适当降低砂率,保证强度。
二)粗骨料
粗骨料为粒径>4.75mm的岩石颗粒分为卵石和碎石两类。
卵石(砾石)包括河卵石、海卵石和山卵石等,其中河卵石应用较多。
碎石大多由天然岩石径破碎筛分而成。
碎石和卵石按技术要求分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类三种类别。
Ⅰ类宜用于强度等级大于C60的混凝土;Ⅱ类宜用于强度等级为C30~C60及抗冻、抗渗或其它要求的混凝土;Ⅲ类宜用于强度等级小于C30的混凝土。
(1)质量及技术要求
a)含泥量及泥块含量,其含量应分别符合规定。
b)有害物质含量,其含量应分别符合规定。
三)、砼拌合及养护用水
1.宜采用水:
饮用水
2.不宜采用水:
海水、生活污水
3.需检验方可使用水:
地表水和地下水,须按有关《规范》检验合格后才能使用。
课堂小结
课后作业
练习
混凝土
(一)
一填空题
1凡由、和及其它材料,按适当的比例配合、拌合配制并硬化而成的具有所需的形体、强度和耐久性的,叫做混凝土。
2混凝土按用途分可分为、、、耐酸混凝土、大体积混凝土、等。
3普通混凝土组成材料是、、、、掺合剂和外加剂。
4按Mx 将砂分为:
:
Mx=3.7~3.1;:
Mx =3.0~2.3; :
Mx =2.2~1.6;特细砂:
Mx =1.5~0.7;普通混凝土用砂的细度模数:
Mx =
5粗骨料为粒径>4.75mm的岩石颗粒分为和两类。
6砂的粗细程度及颗粒级配,常用筛分析的方法进行测定。
砂的粗细程度用表示,颗粒级配用表示。
7水泥品种应根据工程及特点、工程及,依据各种水泥的特性,合理选择。
8骨料性能要求:
有害杂质;具有的颗粒形状,
的颗粒级配和细度,表面粗糙,与水泥粘结;性能稳定,坚固耐久。
9混凝土中泥块阻碍水泥浆与砂粒结合,使强度;含泥量,会增加混凝土用水量,从而混凝土收缩。
二问答题
1砂的选用原则是什么?
2简述砂的种类及特性?
3混凝土有哪些特点?
4普通混凝土组成材料各成分的作用?
答案
混凝土
(一)
一填空题
1胶凝材料(胶结料)、粗细骨料,水,人造石材
2普通混凝土、防水混凝土、耐热混凝土、道路混凝土等。
3水泥、天然砂、石、水。
4粗砂,中砂,细砂,3.7~1.6
5卵石,碎石。
6细度模数,级配区。
7所处环境,施工条件。
8含量少;良好,适宜,牢固。
9降低;过大,增大。
二问答题
1砂的选用原则是什么?
一般配制砼时,宜优先选用Ⅱ区砂。
若选用Ⅰ区砂,应该适当提高砂率,保证水泥用量。
若选用Ⅲ区砂,应该适当降低砂率,保证强度。
2简述砂的种类及特性?
河砂:
洁净、质地坚硬,为配制混凝土的理想材料;
海砂:
质地坚硬,但夹有贝壳碎片及可溶性盐类
山砂:
含有粘土及有机杂质,坚固性差;
人工砂:
富有棱角,比较洁净,但细粉、片状颗较多,成本高。
3混凝土有哪些特点?
(一)优点
1.原材料丰富,造价低廉;
2.砼拌和物具有良好的可塑性和浇注性,易加工成型;
3.可调整性强,可根据使用性能的要求与设计来配制相应的混凝土;
4.抗压强度高;
5.匹配性好,与钢筋及钢纤维等有牢固的粘结力;
6.耐久性良好;
7.耐火性好,维修费少;
8.生产能耗低。
(二)缺点
1.自重大,比强度小;
2.抗拉强度低;
3.变形能力差,易开裂;
4.导热系数大,保温隔热性能较差;
5.硬化较慢,生产周期长,
4普通混凝土组成材料各成分的作用?
1.水泥浆能充填砂的空隙,起润滑作用,赋予混凝土拌合物一定的流动性。
2.水泥砂浆能充填石子的空隙,起润滑作用,也能流动。
3.水泥浆在砼硬化后起胶结作用,将砂石胶结成整体,产生强度,成为坚硬的水泥石。
复习题问
新课导入
新课讲授
混凝土
(二)
混凝土拌合物的和易性
一、和易性的概念
和易性:
是指砼拌合物能保持其组成成分均匀,不发生分层离析、泌水等现象,适于运输、浇筑、捣实成型等施工作业,并能获得质量均匀、密实的砼的性能。
和易性是一项综合技术性能,包括流动性、粘聚性和保水性三个方面。
1.流动性:
指砼拌合物在自重或机械振捣力的作用下,能产生流动并均匀密实地充满模型的性能。
反应拌合物的稀稠程度。
(1)拌合物太稠,砼难以振捣,易造成内部孔隙;
(2)拌合物过稀,会分层离析,影响砼的均匀性。
2、粘聚性:
指砼拌合物内部组分间具有一定的粘聚力,在运输和浇筑过程中不致发生离析分层现象,而使砼能保持整体均匀的性能。
3、保水性:
指砼拌合物具有一定的保持内部水分的能力,在施工过程中不致产生严重的泌水现象。
4、关系:
互相关联,又互相矛盾。
如:
流动性很大时,往往粘聚性和保水性差。
反之亦然。
粘聚性好,一般保水性较好。
因此,所谓的拌合物和易性良好,就是使这三方面的性能,在某种具体条件下得到统一,达到均为良好的状况。
二、和易性的测定方法
混凝土拌合物的和易性内涵比较复杂,难以用一种简单的测定方法和指标来全面恰当得表达。
根据我国现行标准《普通混凝土拌合物性能试验方法》规定,用坍落度和维勃稠度来测定混凝土拌合物的流动性,并辅以直观经验来评定粘聚性和保水性。
1、坍落度试验
坍落度试验是用标准坍落圆锥筒(如图5.3.1)测定,该筒为钢皮制成,高度H=300mm,上口直径d=100mm,下底直径D=200mm,试验时,将圆锥置于平台上,然后将混凝土拌合物分三层装入标准圆锥筒内,每层用弹头棒均匀地捣插25次。
多余试样用镘刀刮平,然后垂直提取圆锥筒,将圆锥筒与混合料排放于平板上,测量筒高与坍落后混凝土试体最高点之间的高差,即为新拌混凝土的坍落度,以mm为单位(精确至5mm)。
如图5.3.2。
图坍落度筒 图 混凝土拌合物的坍落度
2、维勃稠度试验
维勃稠度试验方法使将坍落度筒放在直径位40mm、高度为200mm圆筒中,圆筒安装在专用的振动台上。
按坍落度试验的方法将新拌砼装入坍落度筒内后再拔去坍落筒,并在新
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