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1号塔吊基础施工方案

目录

一、编制依据1

二、基本概况1

2.1现场环境1

2.2场区地形地貌2

2.3岩土分层描述2

2.4水文情况2

三、塔吊基础设计3

四、预应力管桩静压施工技术4

五、塔吊基础承台施工技术7

六、塔吊基础计算10

 

一、编制依据

1、本工程地质勘察报告

2、本工程施工图纸

3、《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)

4、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB50202-2002)

5、《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)

6、《建筑施工塔式起重机安装、使用、拆卸安全技术规程》(JGJ196-2010)

7、《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》(JGJ/T187-2009)

8、QTZ63型塔式起重机使用说明书

二、基本概况

2.1现场环境

工程名称:

建设单位:

勘察单位:

设计单位:

监理单位:

施工单位:

工程地址:

灯湖小学工程,总用地面积约为42132.8㎡,总建筑面积为56083.00㎡,分为A、B区,A区地下1层,地上六层,建筑面积为4782.94㎡,上半区为体育馆,下半区为综合楼;B区地上六层,建筑面积为51343.67㎡,为主教学区

塔吊覆盖范围及周边无高压线及阻碍塔吊运行的现有建筑。

计划设置3台塔吊作施工的垂直运输,由于现场桩基采用预制管桩,且考虑施工进度的安排,故采用4根预制管桩加承台作为塔吊的基础形式。

1#塔吊采用佛山市南海高达建筑机械有限公司的QTZ80(6012)塔式起重机,设置的位置在B-15~B-16×B-P轴。

2#塔吊采用佛山市南海高达建筑机械有限公司的QTZ80(6012)塔式起重机,设置的位置在B-2~B-3×B-H轴。

3#塔吊采用佛山市南海高达建筑机械有限公司的QTZ80(6012)塔式起重机,设置的位置在A-8~A-9×A-K轴。

2.2场区地形地貌

场地位于佛山市南海区,地形地貌属珠三角洲冲积平原区。

2.3岩土分层描述

在勘探孔深度控制范围内,场地岩土层按地质成因从上至下分为:

人工填土层、第四系冲积层、第四系残积层、白垩系泥质粉砂岩.

2.4水文情况

勘察施工期间,测得钻孔地下水稳定水位埋深0.5~4.85m,标高为0.4~3.75m。

本场地地下水类型可分为上部滞水、孔隙潜水和基岩裂隙水三种。

地下水对钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。

2.5塔吊情况

塔吊选用QTZ80(6012)塔吊。

本台塔吊安装的总高度为45m,首次安装高度45m。

QTZ80主要技术参数表

 型号

QTZ80

最大起重力矩(t.m)

80

最大起重量 (t)

6

起升高度(m)

独立

45

附着

160

工作幅度

2.5m~60m

变幅速度 m/min

2040

回转速度(r/min)

0.6

塔机自重(t)

35.98(独立式)

平衡重(t)

14.4

整机重量(t)

50.38(独立式)

标准节尺寸(mm)

1.63×1.63×2.8

基础载荷表:

(详见QTZ80(6012)塔式起重机使用说明书)

表一:

荷载工况

基础荷载

P(kN)

M(kN.m)

Fk

Fh

M

MZ

非工作状态

518.5

45

1960

250

三、塔吊基础设计

塔吊基础采用4根预制管桩加承台作为塔吊的基础形式,桩入土深度16.3m(承台底算起),桩端持力层选在稳定的强风化岩上。

承台尺寸为5m*5m*1.4m(长×宽×高)。

承台内置Ф18﹫180双层双向钢筋网,保护层厚度50mm,混凝土强度C35。

预埋螺栓与基础内钢筋网作可靠连接,主筋通过预埋螺栓有困难时主筋可避让。

现场标高±0.00(珠基高程+3.0),塔吊基础承台顶标高-4.7(珠基高程-1.7)。

预埋螺栓采用厂家提供的螺栓,并根据厂家设计图要求预埋准确,尺寸偏差在5mm内,整个承台面要求平整,平整度控制在1/500。

塔吊桩参照工程桩做法,采用静压力压桩方式施工。

桩顶以下岩土力学资料(参考地质资料ZK46钻孔柱状图):

表二

序号

地层名称

厚度L

(m)

极限侧阻力标

准值qsik(kPa)

极限端阻力标准值qpk(kPa)

qsik

i

(kN/m)

抗拔系数λi

λiqsik

i

(kN/m)

4

粉砂

3.20

15.00

93.00

0.50

46.50

2

粉质粘土

4.20

40.00

168.00

0.50

84.00

3

全风化泥质粉砂岩

7.90

60.00

474.00

0.50

237.00

4

强风化泥质粉砂岩

1.00

80.00

3500.00

80.00

0.50

40.00

桩长

16.30

∑qsik*Li

815.00

∑λiqsik*Li

407.50

有关说明:

1、管桩砼强度等级为C80,承台砼等级为C35,其施工应严格按规范要求执行;

2、塔吊底座与塔吊的安装应按塔吊出厂说明书要求执行,控制好预埋螺栓的位置及锚固深度;

3、所有钢构件的焊接均为接触边长度内满焊,焊缝厚度≥6mm;

4、塔式起重机预埋件截面尺寸及预埋位置、标高均按塔吊使用说明书要求施工,安装单位派技术人员到场做技术指导;

5、基础承台浇筑混凝土时应分层浇筑,每层不大于500㎜,使用插入式震动振捣密实,浇筑要连续进行,并应从四边向中心浇筑,基础承台平面水平偏差不低于1/500;

6、混凝土浇筑后要浇水养护,养护期不少于14天;

7、混凝土强度达到80%后方可安装塔吊;

8、加强安全管理,做好现场安全标志,作业时按规定划定安全警戒区域;

9、吊地脚螺栓进场后要按照说明书检查,保证符合要求;

10、基础防雷接地参照建筑防雷设计要求施工;

11、地脚螺栓与防雷地极接通,接地电阻≤4Ω;

12、塔吊安装、拆卸方案另编;

13、在承台和地下室外墙与基坑侧壁间隙回填之前,应清出积水和建筑垃圾,填土应按设计要求选料,分层夯实、对称进行;

14、塔吊桩的施工方法、验收程序详见本工程管桩专项方案;

15、塔吊承台四周设置排水沟,排至附近排水沟或集水井内。

四、预应力管桩静压施工技术

1施工工艺

1)本工程预应力管桩采用全液静压法施工,全液静力压桩是通过压力将桩压入土中的一种沉桩工艺,其全部动作均由液压驱动,具有“自行移位”的全功能,能独立完成“吊桩—压桩”的全过程。

移位时,行走机构采用提携式步履,把船体当作铺设的轨道,通过纵、横向油缸的伸缩与回程,实现压桩机的纵横向行走。

压桩时,利用压桩机本身的重量及配重作反力,由桩机本身配备的卷扬机将桩垂直吊入压桩机的桩帽内,油缸伸程利用桩帽和塔架将桩对准桩位,压桩油缸伸程将桩压入地层中,压桩完毕后,压桩油缸回程,重返上述动作,可实现连续压桩操作,直至用送桩器把桩送入预定土层。

2、沉桩流程

测量放线定桩位→桩机就位→桩尖安装→吊桩插桩→桩身对中调直静压沉桩→接桩→再静压沉桩→终止压接→送桩→切割桩头。

3、桩位测量放线

1)首先根据设计图纸进行尺寸计算,对甲方交付的高程点和控制点进行校核,在图纸上标明,然后进行现场放线。

在施工过程中,为防止错打和漏打,对于将要施工的桩位用白石粉按桩径大小划一个圆圈以保证打桩时容易辨认。

另外,对于已经复核的轴线点及控制点要用水泥固定或在其四周用砖堆砌以严加保护,防止发生偏位和变形。

考虑到土体的挤压移位,在打桩前对每个桩位进行复核。

桩位在施工中的轴线位置与设计轴线位置的偏差:

纵行和横行的轴线不应超过2cm,单桩轴线不应超过1cm。

1)按设计图纸施放轴线:

轴线的施放,以国家级三角网控制点引入,并应多次复核后确认。

施工现场轴线控制点设置在不受沉桩作业影响的位置,便于沉桩作业阶段经常复核。

2)按设计图纸施放桩位:

根据设计的桩位图,按施工顺序将桩逐一编号。

依桩号所对应的轴线,按图上尺寸施放桩位,并设置样桩,以供桩机就位和定位。

3)设置控制标高的水准点:

桩基施工的标高控制,应遵照设计要求进行,每根桩入土后应做标高记录。

为此,施工区附近应设置不受沉桩影响的水准点,要求不小于四个。

在整个施工过程中,保护水准点不被破坏。

4、桩机就位

压桩机的安装,必须按有关程序或说明书进行。

压桩机就位系利用行走装置完成,它是由横向行走和回转机构组成。

把船体当作铺设的轨道,通过横向主纵向油缸的伸程和回程使桩机实现步履式的横向和纵向行走。

当横向两油缸一只伸程,另一只回程,可使桩机实现小角度回转,这样可使桩机达到要求的位置。

5、十字型钢桩尖安装

1)首先必须对桩尖进行查验、测量,按照管桩有关规范对于桩尖的构造要求和设计图纸要求,对所有到场的桩尖进行测量,不满足设计和管桩规范要求的,责令其更换;

2)桩尖安装钢板材质应符合现行国家标准《优质碳素结构钢技术条件》(GB699)或《碳素结构钢》(GB700)的有关规定,材料的机械性能不得低于Q235A的要求。

桩尖制作及焊接应符合现行行业标准《建筑钢结构焊接与验收规程》(JGJ81)的有关规定。

6、起吊预制桩、桩身对中调直静压沉桩:

1)首先根据地质资料的桩长对每个桩进行配桩,同时在每个桩的施工前,对第一条桩适当地配长些,以便掌握该地方的地质情况。

其它的桩可以根据该桩的入土深度或加或减,使能合理地使用材料,节约管桩。

2)静压预制桩每节长度一般在12m以内,插桩时先用起重机吊运或用汽车运至桩机附近,再利用桩机上自身设置的工作吊机将预制混凝土桩吊入夹持器中,使桩尖垂直对准桩位中心。

利用单吊点使桩身微斜并提升第一节桩体放入桩夹内,在两个方向上用经纬仪调整桩身垂直度,压第一节桩。

3)吊第二节桩放入桩夹内,并将桩头与桩帽平稳接触,调整桩体垂直度,焊接,待完成后冷却后开始压桩,反复循环至一根桩施工完成。

7、管桩焊接

桩对接前,上下端板表面应采用铁刷子清刷干净,坡口处应刷至露出金属光泽,焊接接桩:

钢钣宜采用低碳钢,焊条宜采用E43;并应符合现行行业标准《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81要求。

接头宜采用探伤检测,同一工程检测量不得少于3个。

下节桩施打后露出地面约600时即可接桩。

任一单桩的接头数量不超过4个。

每根桩须对照地质钻探资料预计总长,选用合理的桩节组合,以使接桩次数尽量少。

接桩采用焊接接桩法:

下节桩桩头须设导向箍以保证上下桩节找平接直,上下节桩之间的间隙应用铁片全部填实焊牢,然后沿圆周对称点焊六处,待上下桩节固定后再拆除导向箍,继而分层对称施焊,每个接头的焊缝不得少于两层,每层焊缝的接头应错开,焊缝须饱满,不得出现夹渣或气孔等缺陷,施焊完毕须自然冷却不宜少于8min分钟后方可后方可继续施打(压)。

雨天焊接时,应采取可靠的防雨措施。

8、稳桩和压桩:

(1)利用夹持油缸将桩从侧面夹紧,即可开动压桩油缸,先将桩压入土中1m左右停止,调正桩在两个方向的垂直度后,压桩油缸继续伸程把桩压入土中,伸长完成后,夹持油缸回程松夹,压桩油缸回程,重复上述动作可实现连续压桩操作,直至把桩压入预定深度土层中。

在压桩过程中要认真记录桩入土深度和压力表读数的关系,以判断桩的质量和承载力。

当压力表读数突然上长或下降时,要停机对照地质资料进行分析,判断是否遇到障碍物或产生断桩现象等。

(2)当压力表读数达到2.4倍设计荷载或桩端已到达持力层时,应随即进行稳压。

终压连续复压次数应根据桩长及地质条件等因素确定。

对于入土深度大于或等于8m的桩,;对于入土深度大于5m的桩,复压次数可为3~5次。

稳压压桩力不得小于终压力,稳定压桩的时间宜为5~10s。

9、施工允许偏差

项目

允许偏差(mm)

单排或双排桩条形桩基

①沿垂直轴线方向的偏差

②沿平行轴线方向的偏差

100

100

承台桩数为2~3根的桩

100

承台桩数为4~16根的桩

①周边桩

②中间桩

边长或d/2的较大者

边长或d/2的较大者

承台桩数多于16根的桩

①周边桩

②中间桩

边长或d/3的较大者

边长或d/2的较大者

五、塔吊基础承台施工技术

5.1工艺流程

塔基土方开挖→垫层施工→弹线放样→钢筋绑扎→预埋螺栓→砌筑砖模→隐蔽验收→浇捣砼及养护→土方回填

5.2预埋螺栓

1、地脚螺栓预埋时,必须用底架或工厂随机提供的预埋模具架。

2、放置预埋模具架应注意,焊有角钢的一面向上,并且将钢板上焊有“后”字的一方置于塔机顶升时平衡臂所在的一方。

3、将32颗地脚螺栓分别悬挂在模具架四角薄钢板的孔上,分别戴上一个或两个螺母,使螺母底面与螺栓顶端的长度为120毫米。

4、将模具架支承起来,使模具架的钢板底面比待浇注混凝土基础顶面高出20~30毫米。

5、用水准仪将模板的四块钢板校平至相对误差≤1/500。

6、将地脚螺栓的上部扶至竖直状态,然后在螺栓下端钩环内置入Ф25的长度不小于400毫米的钢筋,并利用它将螺栓下部与绑扎好的钢筋焊接连接成为整体。

将螺栓头部用塑料布等物包住以防粘土水泥等杂物。

7、检查模具架的放置方位、水平度误差及螺栓的竖直及固定情况无误后方可按要求浇捣混凝土。

5.3浇捣砼及养护

5.3.1混凝土配制

在混凝土的配制过程中,尽量优化混凝土的配合比,可以降低水泥的水化热。

宜优先采用以自然连续级配的粗集料,细集料以中、粗砂为宜。

应严格掌握各种原材料的配合比,其重量允许误差为:

水泥、外掺和料±2%;粗细集料±3%;水、外加剂溶液±2%。

粗、细集料的含泥量应严格控制,粗集料控制在小于1%,细集料控制在小于2%。

5.3.2混凝土浇筑

5.3.2.1浇筑方法

当承台厚度超过1.3m时,应采取“分层浇筑法”,即从一端开始浇筑,当已浇筑的下层混凝土尚未凝结时,就开始浇筑第二层,如此逐层进行,直至浇筑完成。

分层厚度宜为0.6~1.0m。

5.3.2.2混凝土浇筑

混凝土浇筑一般都是大流动性料子,坍落度比较大,浇筑时要考虑混凝土的自由倾落高度过大造成的负面影响,需要采取相应的预防措施。

并要求做好混凝土的浇筑记录。

一般情况下,混凝土浇筑作业面积、空间都很大,混凝土泵送管可以直接布置到浇筑点,不必担心混凝土入仓头的自由倾落高度问题。

但在特殊情况下,当混凝土的自由倾落高度超过2m时,为防止混凝土发生离析,应采用串筒。

串筒和漏斗的布置应根据浇筑面积、浇筑速度和铺平混凝土的能力确定,一般间距不大于3m。

混凝土浇筑,如果没有在施工图设计说明的特殊情况下,一般都是一次性浇筑完成的,不留设施工缝或后浇带,特别是大型设备基础或动力设备基础等。

5.3.3混凝土振捣

混凝土应采用振捣棒振捣。

根据大流动性混凝土的特性,进行适当振捣。

对放置测温点和钢筋应变计(特大体积混凝土浇筑时采用)的部位,进行标记,并规定在测试点周边0.5m半径范围内不得振捣,有效避免振捣对测温点和应变片的影响。

对于侧模内衬材料(聚苯乙烯泡沫板),为了防止变形、损坏,规定在距离侧模0.3m范围内禁止振捣。

振捣棒的操作,要做到“快插慢拔”,按照《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002操作。

在振捣过程中,宜将振捣棒上下略有抽动,以便上下振动均匀。

分层连续浇筑时,振捣棒应插入下层50mm,以消除两层间的接缝。

每点振捣时间一般以10~30s为宜,还应视混凝土表面呈水平不再显著下沉、不再出现气泡、表面泛出灰浆为宜。

泌水处理:

大体积混凝土在浇筑、振捣过程中,会产生较多的泌水和浮浆,不予以彻底清除,将影响混凝土质量,给生产留下隐患。

遇到这种情况,应及时排除泌水,并进行二次振捣。

可以排除混凝土因泌水在粗集料、水平钢筋下部生成的水分和空隙,提高混凝土与钢筋的握裹力,防止因混凝土沉落而出现的裂缝,减少内部微裂,增加混凝土密实度,使混凝土的抗压强度提高,从而提高抗裂性。

混凝土表面处理:

混凝土的表面处理工作也很重要,如果处理不当,就会产生细微裂纹。

混凝土的表面处理应在混凝土初凝前进行,用2m刮尺按控制标高边压边刮平,随后用木蟹粗平压实、两遍成活。

铁抹子抹平压实2~3遍成活,然后在用铁抹子紧面一遍。

如果基础表面有二次施工,就用芦花扫帚扫出纹路,最后覆盖保温材料,进行湿热养护。

5.3.4混凝土养护

养护对于控制大体积混凝土的内外温差,确保混凝土质量起到十分关键的作用。

5.3.4.1养护方法:

大体积混凝土的养护方法,分为保温法和保湿法两种。

保温法是在混凝土成型后,使用保温材料(塑料薄膜、草袋等)覆盖养护,减少混凝土表面的热

扩散和温度梯度,防止产生表面裂缝。

同时延长散热时间,充分发挥混凝土的潜力和材料的松弛特性,使混凝土的平均总温差所长生的拉应力小于混凝土抗拉强度,防止产生贯穿裂缝。

保湿法是在混凝土浇筑成型后,用洒水、喷水、蓄水养护,使刚浇筑不久的混凝土在适宜的潮湿条件下,防止混凝土表面脱水而产生干缩裂缝。

同时可使水泥的水化作用顺利进行,提高混凝土的极限抗拉强度。

5.3.4.2养护时间

为了确保新浇筑的混凝土有适宜的硬化条件,防止在早期由于干缩而产生裂缝,大体积混凝土浇筑完毕后,应在12h内加以覆盖和浇水。

普通硅酸盐水泥拌制的混凝土养护时间不得少于14d;矿渣水泥、火山灰质水泥等拌制的混凝土养护时间不得少于21d。

5.3.5混凝土测温

为了控制混凝土的内外温差,以便随时采取相应措施,需要对混凝土进行温度监测和控制。

5.4承台尺寸偏差

项目

允许偏差(mm)

检验方法

标高

±20

水准仪或拉线、钢尺检查

平面外形尺寸(长度、宽度、高度)

±20

钢尺检查

表面平整度

10、L/1000

水准仪或拉线、钢尺检查

洞穴尺寸

±20

钢尺检查

预埋锚栓标高(顶部)

±20

水准仪或拉线、钢尺检查

预埋锚栓中心距

±2

钢尺检查

六、塔吊基础计算

1.计算参数

(1)基本参数

采用1台QTZ80塔式起重机,塔身尺寸1.66m,地下室开挖深度为0m;现场地面标高0.00m,承台面标高0m;采用预应力管桩基础,地下水位-3.00m。

1)塔吊基础受力情况

荷载工况

基础荷载

P(kN)

M(kN.m)

Fk

Fh

M

MZ

工作状态

518.50

45.00

1960.00

250.00

非工作状态

518.50

45.00

1960.00

250.00

比较桩基础塔吊的工作状态和非工作状态的受力情况,塔吊基础按工作状态计算如图

Fk=518.50kN,Fh=45.00kN

M=1960.00+45.00×1.30=2018.50kN.m

Fk,=518.50×1.35=699.98kN,Fh,=45.00×1.35=60.75kN

Mk=(1960.00+45.00×1.30)×1.35=2724.98kN.m

2)桩顶以下岩土力学资料

序号

地层名称

厚度L

(m)

极限侧阻力标

准值qsik(kPa)

极限端阻力标准值qpk(kPa)

qsik

i

(kN/m)

抗拔系数λi

λiqsik

i

(kN/m)

4

粉砂

3.20

15.00

48.00

0.50

24.00

2

粉质粘土

4.20

40.00

168.00

0.50

84.00

3

全风化泥质粉砂岩

7.90

60.00

474.00

0.50

237.00

4

强风化泥质粉砂岩

1.00

80.00

3500.00

80.00

0.50

40.00

桩长

16.30

∑qsik*Li

770.00

∑λiqsik*Li

385.00

3)基础设计主要参数

基础桩采用4根φ500预应力管桩,桩顶标高-1.30m;桩混凝土等级C80,fC=35.90N/mm2,EC=3.80×104N/mm2;ft=2.22N/mm2,桩长16.30m,壁厚125mm;钢筋HPB235,fy=210.00N/mm2,Es=2.10×105N/mm2

承台尺寸长(a)=5.00m,宽(b)=5.00m,高(h)=1.40m;桩中心与承台中心1.50m,承台面标高0m;承台混凝土等级C35,ft=1.57N/mm2,fC=16.70N/mm2,γ砼=25kN/m3

Gk=abhγ砼=5.00×5.00×1.40×25=875.00kN

塔吊基础尺寸示意图

2.桩顶作用效应计算

(1)竖向力

1)轴心竖向力作用下

Nk=(Fk+Gk)/n=(518.50+875.00)/4=348.38kN

2)偏心竖向力作用下

按照Mx作用在对角线进行计算,Mx=Mk=2018.50kN.m,yi=1.50×20.5=2.12m

Nk=(Fk+Gk)/n±Mxyi/Σyi2=(518.50+875.00)/4±(2018.50×2.12)/(2×2.122)=348.38±476.06

Nkmax=824.44kN,Nkmin=-127.69kN(基桩承受竖向拉力)

(2)水平力

Hik=Fh/n=45.00/4=11.25kN

3.单桩允许承载力特征值计算

管桩外径d=500mm=0.50m,内径d1=500-2×125=250mm=0.25m,hb=1.00

hb/d=1.00/0.50=2.00,λp=0.16×2.00=0.32

(1)单桩竖向极限承载力标准值计算

Aj=π(d2-d12)/4=3.14×(0.502-0.252)/4=0.15m2,Apl=πd12/4=3.14×0.252/4=0.05m2

Qsk=u∑qsik

i=πd∑qsik

i=3.14×0.50×770.00=1208.90kN

Qpk=qpk(Aj+λpApl)=3500.00×(0.15+0.32×0.05)=581.00kN,Quk=Qsk+Qpk=1208.90+581.00=1789.90kN

Ra=1/KQuk=1/2×1789.90=894.95kN

(2)桩基竖向承载力计算

1)轴心竖向力作用下

Nk=348.38kN<Ra=894.95kN,竖向承载力满足要求。

2)偏心竖向力作用下

Nkmax=824.44kN<Ra=1.2×894.95=1073.94kN,竖向承载力满足要求。

4.桩基水平承载力验算

(1)单桩水平承载力特征值计算

I=π(d4-d14)/64=3.14×(0.504-0.254)/64=0.0029m4

EI=EcI=3.80×107×0.0029=110200kN.m2

查表得:

m=6.00×103kN/m4,Xoa=0.010m

bo=0.9(1.5d+0.5)=1.13m=1130mm

α=(mbo/ECI)0.2=(6.00×1000×1.13/110200)0.2=0.57

αL=0.57×16.30=9.29>4,按αL=4,查表得:

υx=2.441

RHa=0.75×(α3EI/υx)χoa=0.75×(0.573×110200/2.441)×0.01=62.70kN

(2)桩基水平承载力计算

Hik=11.25kN<Rha=62.70kN,水平承载力满足要求。

5.抗拔桩基承载力验算

(1)抗拔极限承载力标准值计算

Tgk=1/nu1ΣλiqsikLi=1/4×(1.50×2+0.50)×4×385.00=1347.50kN

Tuk=ΣλiqsikuiLi=385.00×3.14×0.50=

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