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土石方填筑工程

九章土石方填筑工程

9.1概况

积石峡水电站混凝土面板堆石坝坝轴线方位为NE69°0′5.43″,坝顶长度为324.0m,坝顶宽度为10.0m,最大坝高101m;上游边坡1:

1.5,下游边坡1:

1.4,其上设有“之”字形上坝公路,宽度9.0m;坝顶设有高度为5.2m的“L”墙与面板相接,坝顶高程1861.0m。

大坝坝体根据填筑料不同,其结构型式为见《第三卷·图册》坝体填筑各类坝料界线图(JSX5-TB-9-1)。

垫层料(2A)、过渡料(3A)和反滤料(3E)为等厚,水平厚度分别为3.0m、4.0m和1.8m;其后变厚度的“L”型排水料(3F),顶部厚度3.0m;在高程1785.2m~1790m为水平排水体(3F),其顶部反滤层(3E)厚度0.8m,水平排水体底部反滤层(3E)厚度1.2m。

排水体(3F)下部和下游为主堆石区(3BⅠ、3BⅡ)、下游堆石区(3C)及下游坝坡护坡(垂直厚度1.0m);在高程1857.0m以上,采用浆砌石护坡,其余为干砌石护坡。

面板上游高程为1800.0m处设有粉细砂铺盖(1A)和石渣盖重(1B),顶部宽度均为5.0m,坡度分别为1:

1.7和1:

2.0。

下游坝址处到安装间上游侧在1791.60m以下回填弃石渣、过渡料(3A)和块(卵)石料。

以上坝体填筑总工程量为315.78万m3,各类坝料填筑工程量见表9-1。

9.2坝体填筑施工方案

9.2.1坝体填筑分期(序)原则

根据招标文件第二卷《技术条款》1.7条及2.6.1条要求,确定坝体填筑分期(序)原则为:

1坝体填筑时段为2008年9月~2009年8月;

2在2009年5月31日前,坝体填筑高程不得超过1834.5m高程;

3坝体度汛标准:

2009年汛期,按100年一遇洪水标准设计Q(P=1%)=3260m3/s,相应坝前洪水高程1822.8m;

4本标段各类坝料料源地以坝轴线为界,分作两大部分,一是上游左岸样板湾堆渣场,为坝体主堆石料(3BⅡ)及下游堆石料(3C)的主料场;二是下游右岸甘河滩砂砾石料场,为坝体垫层料(2A)、特殊垫层料(2B)、过渡料(3A)、反滤料(3E)、排水料(3F)、主堆石料(3BⅠ)的主料场。

本标段坝体填筑,以上述诸原则对坝体进行合理分期(序)施工。

表9-1各类坝料填筑工程量表

序号

坝料名称

单位

数量

小计

备注

1

断层处理

特殊垫层料(2B)

万m3

0.1

0.6

各类坝料汇总工程量:

1壤土铺盖(1A):

3.95万m3;

2盖重石渣(1B):

3.71万m3;

3垫层料(2A):

6.86万m3;

4特殊垫层料(2B):

1.3万m3;

5过渡料(3A):

27.29万m3;

6反滤料(3E):

9.49万m3;

7排水料(3F):

29.02万m3;

8主堆石料(3BⅠ):

75.49万m3;

9主堆石料(3BⅡ):

64.69万m3;

10下游堆石料(3C):

81.48万m3;

11回采石渣:

9.54万m3;

12块(卵)石排水料:

2.46万m3;

13路基、路面填筑料:

0.5万m3;

垫层料(2A)

0.2

过渡料(3A)

0.3

2

主坝体

填筑

垫层料(2A)

万m3

6.66

292.0

特殊垫层料(2B)

1.20

过渡料(3A)

23.97

反滤料(3E)

9.49

排水料(3F)

29.02

主堆石料(3BⅠ)

75.49

主堆石料(3BⅡ)

64.69

下游堆石料(3C)

81.48

3

坝前铺盖填筑

上游铺盖粉质壤土(1A)

万m3

3.95

7.66

上游盖重石渣(1B)

3.71

4

坝顶、坝后公路填筑

坝顶公路

万m3

0.09

0.5

坝后“之”字公路

0.41

5

下游石渣回填

回采石渣

万m3

9.54

14.93

过渡料(3A)

2.93

块(卵)石排水料

2.46

6

反渗排水井回填过渡料(3A)

万m3

0.09

0.09

7

合计

万m3

315.78

9.2.2坝体填筑分期(序)安排

根据以上坝体填筑分期(序)原则,并考虑坝体因面板混凝土(坝前铺盖料1A、1B)及防浪墙混凝土施工(墙后过渡料3A),本标段坝体填筑在2008年9月~2009年8月填筑期拟分三期进行,见《第三卷·图册》坝体填筑分期(序)示意图(JSX5-TB-9-2)。

Ⅰ期:

自2008年9月1日至2009年3月15日,坝体填筑至1802.0m高程;本期坝体填筑分两序,计填筑量为157.23万m3,平均填筑强度24.19万m3/月。

Ⅱ期:

自2009年3月16日至2009年5月31日,坝体填筑至1821.5m高程;本期坝体填筑分两序,计填筑量为77.7万m3,平均填筑强度31.08万m3/月;

Ⅲ期:

自2009年6月1日至2009年8月25日,坝体填筑至1857.0m高程;本期坝体填筑分两序,计填筑量为72.0万m3,平均填筑强度24.0万m3/月。

以上坝体填筑,其总填筑量为306.93万m3。

每期坝体填筑分序安排见表9-2。

9.3坝体填筑施工道路布置

坝体填筑施工道路布置,拟分坝外运输道路及坝内运输道路两部分进行布置。

9.3.1坝外运输道路布置

坝外运输道路布置原则为:

①充分利用现有交通道路,如右岸原临平公路(路面高程1800~1810m);

②充分利用发包方提供道路,如左岸交通洞、右岸2号道路(进厂公路黄河大桥至安装间)等;

③避免与其他标段施工干扰影响,如新修右岸下游下基坑道路。

根据以上道路布置原则,本标段拟修筑自右岸进厂公路的下游下基坑道路(R3)及利用目前原临平公路修建跨趾板栈桥1座。

坝外道路布置见《第三卷·图册》坝体填筑施工道路布置图(JSX5-TB-9-3)及表9-3。

表9-3坝外运输道路布置表

序号

道路名称

起迄高程

(m)

长度/宽度

(m)

主要用途

备注

1

右岸

2号路

进场公路黄河大桥至安装间

1808.5~

1800.0

1100/12

右岸进场

主干线交通道路

业主

提供

2

R3

右岸下游

下基坑道路

1800.0~

1760.0

570/9

(碎石路面)

为坝址下游下基坑的主干线道路,主要完成坝体Ⅰ期填筑;该道路随坝体填筑升高(在坝区内)而升高。

本标段修筑

3

栈桥

(跨趾板23块)

1810.0

(桥面)

64.0/4.5

(钢结构)

完成坝体Ⅱ期1序主堆石料(3BⅡ)、下游堆石料(3C)填筑,计50.79万m3。

本标段修筑

 

表9-2坝体填筑分期(序)安排表

分项名称

单位

数量

坝体填筑最大高程/坝体升高区间(m)

施工历时

分期原因分析

分序原因分析

Ⅰ期

1序

万m3

29.82

1770.2/10.2

2008.09.01~

2008.10.15

主要考虑坝料运输是沿坝后“之”字路上料。

河床趾板至原地面区段为一深坑,作补填河床填筑,属小面积填筑区。

2序

127.41

1802.0/31.8

2009.10.16~

2009.03.15

主要考虑主堆石料(3BⅠ)料源地在坝址下游甘河滩,所需部分下游堆石料(3C)料源地在坝址上游样板湾。

其中从上游样板湾料场拉运坝料(均为3C)20.46万m3。

Ⅱ期

1序

万m3

53.4

1815/13.0

2009.03.16~

2009.05.05

①主要考虑2009年5月31日前坝体填筑不高于1834.5m高程(发电引水管施工);

②考虑发电引水管外包混凝土施工影响,补坡混凝土施工不低于1824.5m高程。

主要考虑主堆石料(3BⅡ)、下游堆石料(3C)料源地在坝址上游样板湾,为坝前跨趾板(栈桥)上料,其数量50.79万m3。

2序

24.3

1821.5/6.5

2009.05.06~

2009.05.31

主要考虑主堆石料(3BⅡ)、下游堆石料(3C)料源地在坝址上游样板湾,为坝后“之”字路上坝。

Ⅲ期

1序

万m3

9.25

1824.5/3.0

2009.06.01~

2009.06.10

主要考虑主堆石料(3BⅡ)、下游堆石料(3C)料源地在坝址上游样板湾。

2009年度坝体度汛,按100年一遇洪水标准设计Q(P=1%)=3260m3/s,相应洪水高程为1822.8m,考虑安全超高,坝体在主汛期前填筑不低于1824.5m高程。

2序

62.75

1857.0/32.5

2009.06.11~

2009.08.25

主要考虑主堆石料(3BⅡ)、下游堆石料(3C)料源地在坝址上游样板湾,沿坝后“之”字路上料。

说明

对因主堆石料(3BⅡ)、下游堆石料(3C)料源地在坝址上游样板湾,其属于坝后沿“之”字路上料路线是经左岸交通洞、跨黄河大桥至右岸,沿右岸上坝公路及坝后“之”字路上料。

9.3.2坝内运输道路布置

坝内运输道路布置主要是连接坝外运输道路,本标段坝内运输道路,主要是连接跨趾板栈桥,其见《第三卷·图册》坝内运输道路布置图(JSX5-TB-9-4)及表9-4。

表9-4坝内运输道路布置表

道路名称

起迄高程

(m)

长度/宽度

(m)

主要用途

栈桥

坝内向下道路

1810.0~1802.0

180/6

自Ⅱ期1序坝面1802.0m高程填筑连接栈桥的坝内引道

坝内向上道路

1810.0~1815.0

80/6

自栈桥桥面1810.0m高程随坝体填筑至1815.0m高程

9.3.3新修道路运输强度分析与计算

新修道路运输强度分析与计算,见表9-5。

表9-5新修道路运输强度分析与计算表

道路名称

控制坝体填筑

高程(m)

控制坝体填筑

数量(Q)

使用时段

(t)

运输强度分析与计算

R3

(右岸下游

下基坑道路)

1760.0~1802.0

157.23万m3

(料源为样板湾料场)

2008.09.01~

2009.03.15

(196天)

月运输强度:

Qm=Q/t/T

=24.07万m3/d

日运输强度:

Qd=Q/(t×η)

=0.94万m3/d

小时运输强度:

Qh=Qd/K2

=470m3/h

跨趾板栈桥

(跨趾板23块)

1802.0~1815.0

50.79万m3

(料源为样板湾料场)

2009.03.16~

2009.05.05

(51天)

月运输强度:

Qm=Q/t/T

=29.88万m3/d

日运输强度:

Qd=Q/(t×η)

=1.2万m3/d

小时运输强度:

Qh=Qd/K2

=600m3/h

备注

1、每月工作天数K1=25天计;2、每天工作小时数K2=20小时计;3、η为日历天数调整系数,η=K1/T=0.833(T=30天)。

9.3.4新修道路设计

9.3.4.1右岸下游下基坑道路(R3)

右岸下游下基坑道路(R3),全长570m,路面宽度9m,是连通右岸进厂公路至坝体填筑区的主干线交通,其目的主要是考虑本标段与厂房安装间施工干扰,确保坝体初期填筑连续进行。

该道路在前期用作本标段混凝土施工,后期用于坝体填筑施工。

对坝外部分,长322m,沿右岸边坡修建,其进坝点高程1795.3m,纵坡3%。

对坝内部分,长248m,沿右岸边坡,按坝体填筑压实标准填筑一条进坝道路,最大纵坡不大于12%。

右岸下游下基坑道路(R3)设计,详见第2.3.2节。

9.3.4.2跨跨板栈桥

(1)设计依据

①《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004);

②《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ024-85);

③《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》(JTJ025-86);

④《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000);

⑤《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB50068-2001);

⑥《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001);

⑦《钢结构设计规范》(GB50017-2003);

⑧《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001);

⑨《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002);

⑩《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)。

(2)主要技术标准

①设计荷载:

公路-Ⅱ级,通车时速不大于15Km/h;

②桥面宽度:

4.5m。

(3)设计要点

①上部结构为钢桁架,梁高3m;连续刚架临时结构;栈桥全长64m,分三跨,第1跨为16m,第2、3跨为24m。

②钢桁架节点焊接和螺栓连接相结合。

③墩柱利用钢管,每个墩设2个钢管墩柱,当地基是岩层时,钢管应埋入岩层至少1.0米,否则应设置钢筋混凝土基础,钢管埋入基础中至少1.5m。

④桥面铺装采用厚度为20mm的钢板,与钢桁架连接处下垫20mm橡胶板。

(4)材料

①墩柱钢管内管底部分采用C20混凝土;

②型钢、钢板和螺栓应符合图纸规定的型号;

③焊接材料应符合GB5117-95和GB5118-95的规定;

④焊接要求应符合《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001的规定。

(5)施工要点

有关桥梁的施工工艺及质量检查标准,均应按《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000中的有关规定执行。

根据本桥梁临时工程的特点,应注意以下事项:

①墩柱钢筋应埋入岩层至少1.0m,并在钢管内底部灌入1.0m的混凝土,以使墩柱稳定;

②栈桥可以在左边选择一块宽6m,长20m以上的平整场地,作为拼装钢梁之用,拼装前应当在钢梁底部设置滑道(由钢轨、滚轴等组成),以便顶推或拖拉钢梁就位;

③靠近1#墩位处设顶推滑道,每孔中间应当设置临时支架,使跨径不大于8m,临时支架可用轻便脚手钢管;

④钢梁与墩柱之间设支座,但要有固定钢梁的措施;

⑤墩柱与墩柱之间应当设置系梁,顶部必须有系梁,其余视高度设置,间距不超过8~10米;

⑥墩柱钢管安装前应当考虑焊接供施工人员上下的梯道;

⑦墩柱顶部应有施工人员操作空间,还应考虑设置临时钢管扒杆;

⑧施工完成后,被割除的钢管墩柱应予以回收或重复使用。

栈桥设计见《第三卷·图册》跨趾板栈桥立面剖视图(JSX5-TB-9-5(01~05))。

(6)主要工程量

跨趾板栈桥主要工程量,见表9-6。

表9-6跨趾板栈桥主要工程量表

规格名称

单位

数量

合计

备注

钢箱250*250-10

Kg

18814.0

161086.48

钢箱250*250-8

Kg

15097.2

钢箱250*250-12

Kg

52473.6

钢板(δ=24)

Kg

1080.8

钢板(δ=22)

Kg

15328.88

钢板(δ=20)

Kg

54056.0

钢板(δ=8)

Kg

50.0

CC-1

Kg

2071.2

SC-1

kg

480.4

SC-2

kg

936.0

XG-1

kg

698.4

下部

桥墩(Φ1000×12钢管)

kg

16×600

钢筋(Φ16)

kg

3960.0

基础混凝土(C20)

m3

297.0

9.4坝体填筑工序流程

坝体填筑工序流程,见图9-1。

转序

Y

图9-1坝体填筑工序流程图

9.5坝体填筑料开采与平衡

9.5.1填筑料特性

根据招标文件第二卷《技术条款》1.1.3和8.2.3要求,本标段各类料源场地及料场特性如下:

9.5.1.1主堆石料3BⅠ(砂砾石料)

甘河滩砂砾石料场位于甘肃省积石山县境内,坝址下游黄河右岸的甘河滩至梅坡村之间,距坝址公路里程8.0~9.5km。

从甘河滩料场到坝址有简易公路(碎石路)通过,交通条件较好。

该料场为深切大冲沟季节性洪流形成的洪冲积相沉积。

料场洪冲积砂砾石大面积裸露,覆盖层甚少,砂砾石厚度大。

根据钻孔资料,砂砾石层最厚25.06m,一般为20.0m左右。

根据勘探成果,划分为Ⅰ区、Ⅱ区。

Ⅰ区推荐为主要开采区,Ⅱ区推荐为备用开采区。

根据目前征地情况,Ⅱ区推荐为主要开采区。

该产地砂砾石岩性单一,多为花岗闪长岩及变质石英砂岩,砾石磨园度和分选性差,但岩性坚硬。

该料场作为坝体堆石料场时,如填筑层厚度按80cm考虑,则<80cm粒径均可直接上坝,>80cm以上超大粒径则很少,弃料不多,利用率高。

甘河滩料场基本为干采,可全年取料,开采运输条件好,可满足高强度上坝的开采要求。

甘河滩料场砂砾石颗粒组成以卵砾石为主,漂石含量27%,砂含量12%,含泥量l%,粗粒含量84%,不均匀系数110,天然级配良好,该料场碾压后渗透系数不小于10-2cm/s,可直接开采上坝作主堆石料。

目前可开采区的总储量约500万m3以上。

9.5.1.2主堆石料3BⅡ(开挖料)和下游堆石料3C(开挖料)

大坝主堆石料3BⅡ(坝址区开挖料)、下游堆石料3C(坝址区开挖料)主要利用JZ-3、4、7标主体工程开挖的回采料。

回采料堆存在坝址上游样板湾主、次倒渣场。

倒渣场距坝址约1.5km;主堆石料区占地面积8.6万m2,容量130万m3;下游堆石料区占地面积11.5万m2,容量195万m3。

回采大坝主堆料3BⅡ岩性主要为弱风化下部~新鲜砾岩、泥质粉砂岩和中细砂岩,回采大坝下游堆石料3C岩性主要为弱风化中上部砾岩、泥质粉砂岩和中细砂岩,以上倒渣场储量均为松方。

发包人在坝址上游样板湾主、次倒渣场提供成品料,成品料的装卸、运输上坝及料堆维护,由本标段负责。

在大坝开始填筑后,正在开挖的JZ-3、4标和JZ-7标主体工程,可按照坝料设计级配要求提供直接上坝料。

直接上坝料由JZ-3、4标和JZ-7标相应的承包人负责开挖、运输上坝,卸至本标段指定位置。

发包人负责标段之间的协调。

不足部分开采甘河滩料场天然砂砾石予以补充。

9.5.1.3土料场

土料场位于坝址上游库区,距坝址约5km。

土料的物理力学性质待试验后确定。

9.5.1.4垫层料(2A)、过渡料(3A)、反滤料(3E)和排水料(3F)

本标段垫层料、过渡料、反滤料和排水料采用甘河滩料场天然砂砾石经混凝土骨料筛分系统加工而成,由发包人提供成品料并由发包人运输直接上坝。

回采料岩性同上述9.5.1.1节。

9.5.1.5下游块石护坡料

坝后护坡采用菱形浆砌石网格内嵌卵石的结构形式。

卵石来自于甘河滩料场的弃料。

该弃料是混凝土骨料筛分加工系统的弃料。

利用人工将该部分弃料中的300~500mm的卵石嵌入坝后菱形浆砌石网格。

卵石由本标段在甘河滩料场开采后运至坝面。

9.5.1.6上游盖重和下游石渣料

主要利用JZ-3、4、7标主体工程开挖的弃渣料的回采料。

回采料堆存在坝址上游样板湾弃料场。

9.5.2坝体填筑料物平衡计算

坝料填筑平衡计算的依据为:

考虑坝料填筑中的均衡性生产,合理对坝体进行分期、分序,以分期、分序各填筑量为基准,确定坝料填筑的月平均强度,并以此为依据进行坝料填筑平衡计算。

根据以上料物特性,本标段垫层料(2A)、特殊垫层料(2B)、过渡料(3A)、反滤料(3E)、排水料(3F)均由发包人负责提供,并运输上坝。

计填筑工程量为73.87万m3(压实方)。

本标段主堆石料(3BⅡ)、下游堆石料(3C)、上游盖重(1A、1B)及下游石渣料均为回采料(除10%的直接上坝料外),由发包人负责在料场区提供,由本标段负责装卸、运输上坝。

计填筑工程量为165.83万m3(压实方,含14.62万m3直接上坝料)。

本标段主堆石料(3BⅠ)为下游右岸甘河滩料场,由本标段负责开采、运输上坝。

计填筑工程量为75.49万m3(压实方)。

以上各类坝料开采与填筑平衡计算见表9-7及《第三卷·图册》各类坝料分年度(月)填筑累计强度曲线图(JSX-JZ-5-9-6)。

经以上填筑平衡计算,除发包方提供的各类坝料外,在下游右岸甘河滩砂砾料场开采主堆石料约87.3万m3(自然方,含清表工程量1.52万m3)。

9.5.3主堆石砂砾料(3BⅠ)开采

表9-7各类坝料开采与填筑平衡计算表

序号

坝料名称

数量(万m3)

说明

(参照86预算定额)

压实方

堆方(自然方)

1

垫层料、过渡料、反滤料、排水料

73.87

99.72

堆方/压实方=1.35

2

主堆石料(3BⅡ)、下游堆石料、

上游盖重、下游石渣

165.83

194.02

堆方/压实方=1.17

3

主堆石料(3BⅠ)

75.49

85.78

自然方/压实方=0.88

9.5.3.1料源复查

由工程技术部及质检站、试验室会同监理、设计及地质单位对甘河滩砂砾料场区进行料场复查,其复查的内容包括:

(1)各种土料和砂砾料(包括反滤料、垫层料、过渡料、排水料、主堆砂砾石料、上游粘土铺盖料等)以及其它土料的开采范围和数量,其中料场的有效储量,按照料场实际可开采的总量(自然方)与坝体填筑数量的一般比值,料场复查按1.5~2.0倍的系数进行储量普查。

(2)料源的分布、覆盖层厚度、可开采厚度、地下水分布及弃渣数量等。

(3)根据施工图纸要求对上述

(1)项所列各种材料进行物理力学性能复核试验。

(4)各料场的开采、加工、储存和装运条件。

(5)各料场的工程地质和水文地质条件。

依以上料场复查内容,通过开挖探坑(洞)、钻孔取样及室内试验等方法,甘河滩砂砾料场复查结果见上述9.5.1.1节所述。

料场复查结束后,由工程技术部会同质检站、试验室对料场复查结果进行分析,并编写料场复查结果报告,提出坝料开采的可行性意见,报监理工程师审批。

9.5.3.2料场规划

在料场复查完成后,进行坝料开采前的料场规划。

料场规划的原则为:

少占耕地、保护环境、统筹安排、减少干扰、全面规划、统一布置、就近取料、料尽其用。

根据招标文件第二卷《技术条款》8.2.3.1节要求,甘河滩砂砾石料场砂砾石大面积裸露,覆盖层甚少,砂砾石厚度大,且根据钻孔资料,砂砾石层厚度25.06m,一般为20m左右。

勘探期,将料场划分为Ⅰ区、Ⅱ区,Ⅰ区推荐为主要开采区,Ⅱ区推荐为备用开采取区,且根据目前征地情况,Ⅱ区推荐为主要开采区。

依以上相关资料,本次料场规划仅对甘河滩料场Ⅱ区进行开采平面规划。

根据9.5.2节坝体填筑料物平衡计算,计划在甘河滩料场开采砂砾石料约87.3万m3,约开采面积5.0万m2,计清表工程量1.52万m3。

甘河滩砂砾料,主要用于坝体主堆石区(3BⅠ)填筑,其时段在2008年9月至2009年3月中旬,根据填筑平均强度11.61万m3/月(压实方)计算,其开采强度13.19万m3/月(自然方)。

甘河滩料场砂砾石开采以此强度为依据进行料场开采平面规划。

料场规划,根据开采时段、面积、数量、强度及机具不同,将甘河滩料场分作两个开采区(单区面积约2.5万m2),每个区以独立工作面分作4个台阶(台阶高度4~5m)立面交替进行开采。

9.5.3.3料场开采

(1)清表:

砂砾料开采前,首先由220HP推土机进行水平清表。

清表主要将料场区表层30cm的河道多年沉积腐植物及表层有机土质进行清除。

对清表弃料,由3.0m3装载机装料,20t自卸汽车拉运至开采区以外堆放,以备二次回采利用,运距500m以内。

(2)砂砾石料开采:

主要由3.8m3正铲挖掘机立面开采为主,20t自卸汽车拉运至填筑区,运距9.5km。

(3)施工机具配置:

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