捞刀河浏阳工业园两厢河段水利工程勘察报告.docx
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捞刀河浏阳工业园两厢河段水利工程勘察报告
QR7.5.01.08X013-022
捞刀河浏阳工业园两箱河段水利工程
工程地质勘察报告
（初步设计、施工图设计阶段）
东华理工大学勘察设计研究院
二〇一三年十月
捞刀河浏阳工业园两箱河段水利工程
工程地质勘察报告
（初步设计、施工图设计阶段）
院长：
汤洪志
总工程师：
袁晓庆
分院院长：
夏立钦
分院总工程师：
彭清华
项目负责人：
赵建华
审核：
王正军
审定：
袁晓庆
东华理工大学勘察设计研究院
二〇一三年十月
图表部分
序号
图表名称
张数
1
标贯数据一览表
1
2
动探N63.5数据一览表
1
3
土工试验报告
2
4
水质分析报告
2
5
工程地质平面图
1
6
捞刀河左岸（0+000～4+950）纵剖面图
1
7
捞刀河右岸（0+000～4+950）纵剖面图
1
8
拟建水闸（1+400）剖面图1
1
9
拟建水闸（1+370）剖面图2
1
10
新开汊河纵剖面图
1
11
0+200里程横剖面图
1
12
0+800里程横剖面图
1
13
2+200里程横剖面图
1
14
2+800里程横剖面图
1
15
3+600里程横剖面图
1
16
4+400里程横剖面图
1
17
钻孔柱状图
70
1、前言
浏阳市属次中心城市，是以生物医药、制造产业及高新技术、食品加工为主导产业的山水田园式的工业新城。
根据近期、远景规划，工业新城主要由制造产业片区、生物医药片区、北盛组团、永安丰裕西部组团等共同构成。
工业新城规划区范围东起永安镇，西至江头村捞刀河以南，东西长约15km，南北宽约4km，规划总用地面积约59.28km2，远景规划用地面积约73.09km2。
规划建设范围沿319国道、纬二路两条发展轴线扩展城市发展空间，构筑“一心、两翼、两轴、五带”的空间结构。
“一心”指工业新城的行政文化商贸中心，“两翼”指制造产业西片区和生物医药东片区，“两轴”指319国道城市发展主轴和纬二路城市发展副轴，“五带”指五条沿水系生态绿带。
捞刀河贯穿了浏阳市北区社港、龙伏、焦溪、沙市、北盛、永安等重镇，是北盛镇区域最重要的水系，是当地居民赖以生存的母亲河。
工业新城捞刀河汊河新建工程位于浏阳市北盛镇境内西南侧百塘村地界范围内，是工业新城规划新建的生活娱乐区，是浏阳市工业新城建设内容的重要组成部分。
本工程建设目的是通过合理的全面布局，优化区域的生态环境，提高新城的人文优势，打造具有浓郁地方特色和丰厚文化底蕴的现代化山水田园宜居城市区。
捞刀河浏阳工业园两箱河段水利工程区域内河流长度4.95km，大部分河段两岸以农田为主，无明显护坡，由于现有河堤堤身低矮单薄、设备老化、防洪标准较低等多种原因，又加上捞刀河洪水的顶托，该区域内的防洪大堤与相关设施己不能抵御汛期长期高洪水位的侵袭，曾多次出现过溃堤、堤基渗漏管涌、堤身失稳、垸内散浸与严重渍水等险情，按浏阳市工业新城的规划，均未达到防洪标准。
因此有必要对大堤进行处险加固、对相关防洪设施进行综合改造和处理。
本次勘察具体任务及目标如下：
1）对捞刀河浏阳工业园两厢河段边坡不稳处进行护岸。
2）根据浏阳工业园区综合规划及多方案比较，拟在捞刀河干流G1+400位置新建一座翻板门水闸，对上游水位进行雍高，形成景观水位，并起到连接河道两岸的作用。
3）在捞刀河工业园两厢河段干流G1+600和G3+700位置新建一条人工汊河，进行河道水系连通。
本工程行洪标准为50年一遇，根据《护坡工程设计规范》（GB50286-98）及《防洪标准》（GB50201-94），护坡级别为2级，主要建筑物级别为2级。
受工业园管委会的委托，我院承担了其两厢河段水利工程的地质勘察工作。
本阶段勘察为初步设计及施工图设计阶段,根据相关规程规范及勘察技术要求，本次勘察主要目的和任务是：
（1）调查区域地质情况，进行区域构造稳定性评价，分析河床介质形成机理。
（2）查明已有堤防工程地质条件，并对堤基抗滑稳定、渗透稳定、沉降变形和抗冲能力等工程地质问题做出评价；预测堤防洪水期堤基及相关地段水文地质工程地质条件的变化，并提出相应处理措施的建议。
查明已有堤防及构筑物区域内的软土、粉细砂等不良地质，尤其是可能产生流砂、潜蚀、流砂、管涌和地震液化地层的分布范围、埋深及厚度。
（3）查明不良地质现象（如岸坡坍塌、滑坡、冲淤、潜蚀、管涌等）的成因、类型、分布、发展趋势及其对岸坡稳定性的影响程度，并提出整治措施建议和整治工程设计所需参数；
（4）综合土工试验及原位测试成果，提出工程区范围内岩土物理力学性质参数的建议值，其中抗剪强度指标应有快剪、固结快剪和慢剪指标（或有相应三轴试验指标亦可），各地层要进行渗透破坏类型判别，提供临界水力比降。
（5）沿线就近选择天然土料场，进行天然建筑材料详查，勘察储量不小于设计需求量的2倍，料场选择应充分与业主、设计人员沟通，初步选定料场并经业主方同意后方可开展料场的钻探的钻探试验工作。
石料如就近无料场可采，可考虑购买，但要调查购买料源的质量、单价和运距。
（6）查明拟建汊河的地质情况，并提出永久边坡（护岸）的坡比及护岸、护底的工程措施建议。
本次勘察手段及方法主要包括地质调查、工程地质测绘、工程钻探、水文地质试验、原位试验、室内试验等。
本次勘察工作严格遵照勘察合同及任务书要求进行，主要遵循的规程规范主要有：
1）水利水电工程地质勘察规范（GB50487-2008）
2）水利水电天然建筑材料勘察规程（SL251-2000）
3）堤防工程地质勘察规程（SL188-2005）；
4）水利水电钻探规程（SL291-2003）
5）水利水电工程钻孔压水试验规程（SL31-2003）
6）中小型水利水电工程地质勘察规范（SL55-2005）
7）岩土工程勘察规范（2009版）（GB50021-2001）等
我院于2013年9月29日进场，于2013年10月6日结束外业工作，进行了地质测绘、钻探、原位试验和室内试验等工作。
本次勘察完成的主要工作量见表1.1。
表1.1 完成的主要工作量表
项目名称
单位
数量
备注
1：
1000工程地质平面测绘
Km2
0.25
钻探
m/孔
1220.90/70
含土料场2个钻孔
取岩石试样及室内试验
组
6
含水闸勘察6组
取土试样及室内试验
个
22
含水闸勘察7个
取地下水试样及室内试验
件
4
含水闸勘察2组
钻孔注水及压水试验
段次
26
地下水动态观测
次
68
外业调查及天然建筑材料调查
组日
10
2、地质概况
2.1地形地貌
捞刀河浏阳市境内控制集雨面积1016km2，干流长63km。
流域内水系发达，植被覆盖较好，地形地貌主要为山区丘陵与U型河谷地形交错分布，域内有关山水库、横山头水库、马尾皂水库和南康水库四座中型水库，以及三十余座小型水库。
拟建场地位于捞刀河I级阶地，区域内捞刀河河底标高45.50～48.50m（85黄海高程系，以下均同），河床一般宽约60～80m，河谷呈U形，河堤两岸大部分地段为农田和居民区，地势一般较平缓，堤外自然地面高程一般49.00m～65.00m，水土保持较好。
场地位于浏阳市北盛镇鲤塘等村，距北盛集镇约4km，距浏阳市生物医药园1km，交通较为便利。
2.2地层岩性
本区出露及钻孔揭露主要地层有白垩系及第四系地层，由新到老叙述如下：
2.2.1人工填土（Qml）①：
黄褐色、灰褐色，稍湿，稍密，主要由粘性土及少量砂砾石回填，堤段两岸沿线零星可见，该层大部分地段已完成自重固结，本次勘探钻孔未揭露。
2.2.2耕表土（Qpd）：
层厚0.40～1.00m，灰褐色、灰黑色，软～可塑，湿～饱和。
主要成分为粘性土，含有机质及植物根须，主要为稻田耕作土。
2.2.3第四系冲积
①第四系全新统（Q4al）
上部为淤泥或淤泥质粘土、细砂等冲积淤积物，下部为卵砾石层，分布于捞刀河外河床与边滩。
本次勘探钻孔未揭露。
②第四系上更新统（Q3al）
具二元结构，上部为红褐色、黄褐色似网纹状粉质粘土，可～硬塑，层厚0.80～7.30m；下部为黄褐色含泥砂砾石，厚度0.50～5.50m，砾石含量40%～60%，磨圆度较好，稍密状，主要成分为石英，含泥量10%～20%；砂含量约20%，以中粗砂为主。
分布于工程区两岸，与工程建设密切相关。
③第四系残积（Qel）
残积粉质粘土：
褐黄色，硬塑为主，局部可塑，稍湿，分布在砂砾石层底部以下，层厚0.50～1.30m，主要为泥质砂岩、粉砂质砂岩风化残积而成。
2.2.3白垩系戴家坪组（K2d）：
红褐色、黄褐色、灰黄色泥质砂岩、粉砂质砂岩，为基底岩石，河床底局部可见出露。
本次勘察钻孔揭露强风化及弱风化带。
a:
强风化砂岩：
层厚2.40～5.30m。
黄褐色、红褐色，岩芯呈碎块状、土状，结构大部分破坏，矿物成分显著变化，风化裂隙很发育，岩体破碎，岩体基本质量等级为V级。
b:
弱风化砂岩：
钻孔控制层厚5.20～10.20m。
暗褐红、黄褐色，中风化状态。
岩芯呈柱状、短柱状，结构部分破坏，风化裂隙一般发育，层状构造，岩体较完整，基本质量等级为Ⅳ级。
2.3地质构造及地震
根据《长沙地区区域地质调查报告》（湖南省地矿局1989年），工程区属东南地洼区的组成部分之一，处于长沙洼陷之西部边缘，长沙洼陷系永安复式向斜的次级构造，轴线呈40～50°方向，延伸长达60余公里，由地洼陷组成的红色盆地，岩层倾角较平缓。
本区新构造运动迹象以北北东向、东西向为主，受华夏系及新华夏系构造控制，“洞庭凹陷”四周以缓慢上升为主，“凹陷”中心则表现为沉降，呈由南向北的掀斜运动。
据1:
20万区域地质图，本工程周边5Km范围内属新生代第三系地层与中生代白垩系地层，基底无区域性断层通过。
通过外围地质调查，工程区受新华夏系构造运动影响，附近未发现其它大规模的区域构造运动，区域稳定性整体较好。
据1/400万《中国地震动峰值加速度区划图》（GB18306-2001A）及《中国地震动反应谱特征周期区划图》（GB18306-2001B），工程区场地条件属平坦稳定的一般～中硬性场地，地震动反应谱特征周期为0.35s，50年超越概率10%的地震动峰值加速度为0.05g，相应的地震基本烈度值为Ⅵ度。
按照《水工建筑物抗震设计规范（SL203-97）》第1.02条“设计烈度为6度时，可不进行抗震计算”，故按标准进行设防。
2.4水文地质条件
工程区水文地质条件较简单，区域内水体按空间分布条件分为地表水和地下水两大类：
2.4.1地表水
捞刀河为湘江一级支流，有“长沙市第二大内河”之称，位于湖南省长沙市境内，发源于浏阳市石柱峰北麓的社港镇周洛村，流经浏阳市社港镇、龙伏乡、沙市镇、北盛镇和永安镇，长沙县春华镇和黄华镇，开福区捞刀河镇于长沙城北洋油池汇入湘江。
全长141公里，流域面积为2543平方公里，终年流水，河水无污染、水质良好。
据调查拟建区域内河床历史最大冲刷深度为1.0m，不冲刷流速为1.5～2.0（m/s）。
2.4.2地下水
类型主要有基岩裂隙水和松散堆积物孔隙水两种。
基岩裂隙水主要赋存于砂岩岩体裂隙中；松散堆积物中的孔隙水，广泛分布于水系两侧一级阶地第四系松散堆积物孔隙中。
工程区有影响的主要为孔隙水，赋存于第四系冲积层下部的圆砾层孔隙中。
由于圆砾层透水性较强，连通性较好，与河水水力联系密切，呈季节性互补关系。
丰水季节由河水补给地下水，受上部粉质粘土的阻隔，局部具承压性质，且承压水头随河水位的升降而变化，一般高出含水层顶板1～2m；枯水季节由地下水补给河水，动态随季节性变化较大。
根据室内试验及野外钻孔注水试验、简易抽水试验结果：
人工填土、耕表土、第四系粉质粘土、残积粉质粘土为弱～微透水层，第四系圆砾层为中等透水性地层。
强风化砂岩为中等～弱透水，弱风化岩体相对较完整，裂隙不发育，属弱透水性。
根据水质分析资料，按《水利水电工程地质勘察规范》附录G判定，河堤区地下水、地表水均对普通硅酸盐混凝土无腐蚀性，在干湿交替环境下亦无腐蚀性。
按《岩土工程勘察规范》（2009版）（GB50021-2001）判定河堤区地下水、地表水对砼、砼结构中钢筋及钢结构均具微腐蚀性，在干湿交替条件下对钢结构体亦具微腐蚀性。
2.5主要物理地质现象
沿线主要为河流冲积地段，地势整体较平缓，未发现滑坡、崩塌、可溶性岩、采空区及土洞等不良地质现象。
本场地内的特殊性岩土主要为第四系淤泥或淤泥质粘土，软塑～可塑状，部分成流塑状，含有机质成分，伴有淤腥味，力学性质差，承载力低，具高压缩性，主要见于边滩、低洼地及水塘中。
区域内出现的不良物理地质现象主要为河堤当冲坍岸。
工程区域内河道多以天然土质岸坡为主，现状河道基本无护坡，河岸上即为农田，沿岸均没有护岸措施，组成岸坡的岩土上部多为粘性土，下部为含泥沙砾石，河道两岸岸顶高程高低不一，岸坡也没有进行过系统的加固设计与施工，形状和坡度也不规则，达不到防洪标准，现有护坡不能形成防洪保护圈。
由于岸坡上部土层结构较松散，抗冲刷、浪蚀能力较差，下部砂砾石易受河水冲刷及水位变化的扰动，河流弯曲，汛期河水对两侧岸坡坡脚造成冲刷、侧蚀与淘蚀，且蓄水后水面宽阔、机动船行驶引起的涌浪，亦对库岸存在拍击和冲刷作用，从而容易造成岸坡坍岸。
3、已有堤防概况
现有河道两岸堤防基本上为岸坡式，岸顶高程不一，高差相差较大，岸坡也从未进行过系统的设计加固与施工处理，堤下一般无边滩，堤岸不稳定，两岸现有护坡不能形成有效的防洪保护圈，达不到防洪标准。
G0+000～G4+950处岸顶设计高程为53.68～57.47m，目前河流两岸除左岸G1+953～G2+800、右岸G2+400～G4+200段现有地面高程基本满足设计要求外，其余堤段堤岸高度均达不到设计高程，均需进行加高培厚护坡护脚处理。
3.1堤身结构及质量
根据钻孔取样岩土的现场鉴定及土样试验成果资料分析，现有河堤的地层岩性大致一致，主要由耕表土、粉质粘土、砂砾石等构成。
为河道自然下切形成的河堤，两岸均未砌护，堤身上部结构为较好类。
3.2险情隐患
险情隐患与险工险段主要出现在历年汛期与汛后退水期，主要包括堤岸当冲塌岸、漫堤后垸内渍水等。
4、堤基工程地质特征
4．1堤基地质结构
根据沿线堤基地层结构与岩土特性情况，堤基主要由粉质粘土、砂砾石、残积土等构成，堤基地质结构为多层结构类：
上部为相对不透水的粉质粘土，下部为砂砾石等中等～弱透水层。
该类堤基在一般情况下不会出现堤基渗漏问题，但当垸内近堤区防渗盖层被破坏、外河水位高于垸内地面时，有可能产生管涌渗漏。
堤基工程地质性能较好，基本上不存在软弱下卧层。
据此判定，堤基工程性能较稳定，抗滑能力较强。
4.2主要工程地质问题评价
本区域内堤基所存在的工程地质问题归纳起来主要有堤基渗透稳定问题、堤岸冲刷稳定问题两个方面。
4.2.1堤基渗透稳定问题
当垸内近堤区表层不透水层被破坏、外河水位高于垸内地面时，场地地基土圆砾层可能会产生级配连续管涌型破坏，存在渗流稳定性问题；其上为冲积粉质粘土层，属弱～微透水层，其容许水力坡降经验值：
Jy＞0.5，不会产生渗流变形破坏。
粉质粘土层工程地质条件良好，作为挡水建筑物河堤基础较为理想，
本工程堤基下一般为粉质粘土层，微透水性，故一般不需要采取防渗处理措施。
4.2.2堤岸冲刷稳定问题
引起堤岸冲刷稳定问题的原因主要有三种：
①堤岸土体本身抗冲刷能力较弱；②堤岸紧靠主河道，即堤外无洲滩，堤岸岩土长年经受河水的浸泡与冲刷，坡脚岩土被水流带走导致堤岸缓慢后退变陡，甚至坍塌危及堤防安全稳定；③堤岸地处河流迎流当冲部位，当河水位较高时，河水直接冲刷堤基与堤身，导致堤岸坍塌失稳。
尤其是在河床弯道地段，河水流速快，河水对两岸土质岸坡及河床侧蚀和底蚀作用强烈，每当汛期，高速洪水冲刷作用下，工程区河床两岸土质岸坡下部砂砾石将被携带淘空，引起塌岸，造成岸坡后退。
目前河流两岸除左岸G1+953～G2+800、右岸G2+400～G4+200段现有地面高程基本满足设计要求外，其余堤段堤岸高度均达不到设计高程，需进行加高培厚护坡护脚处理。
4.3岩土物理力学指标
根据野外钻探情况结合室内土工试验结果，并参照邻近河堤类似的已建与在建工程的经验，本工程岩土物理力学参数推荐值列于表4.3.1。
表4.3.1岩土物理力学参数推荐值表
土
类
天
然
含
水
量
天然密度P
孔
隙
比
e
比
重Gs
液
限WL
塑
限
WP
塑
性
系
数
IP
液
性
指
数
IL
渗
透
系
数
K
压
缩
系
数
压
缩
模
量
固结快剪
慢剪
允许
承载
力
［R］
不
冲
刷
流
速
摩
擦
系
数
f砼/土
允
许
渗
透
坡
降
干
湿
内摩
角
φ
凝聚力
c
内摩
角
φ
凝聚力
c
%
g/cm3
g/cm3
%
%
cm/s
Mpa-1
MPa
度
KPa
度
KPa
KPa
m/s
Qml素填土
23
1.50
1.92
0.850
2.68
7.0E-05
0.45
4.20
10
8
12
9
120
/
/
0.42
Qpd耕表土
25
1.52
1.94
0.783
2.71
8.0E-05
0.55
3.50
9
5
11
6
60
0.35
0.25
0.35
Q4al砂砾石
2.0E-02
30
220
0.45
0.25
Q3al粉质粘土
24
1.59
1.97
0.750
2.71
36
21
15
0.32
4.5E-06
0.24
6.50
17
28
19
30
200
0.52
0.27
0.55
Q3al圆砾
6.5E-03
32
280
0.52
0.25
Qel粉质粘土
23
1.57
1.96
0.730
2.71
34
20
14
0.28
8.5E-06
0.23
7.00
18
27
20
29
210
0.52
0.28
0.54
另外，按上述原则并参照周边同类工程勘察成果，提出岩体的物理力学参数建议值见表4.3.2。
表4.3.2岩体物理力学参数建议值表
岩层名称
比重
干重度
饱和
吸水率
变形
模量
混凝土与
基岩接触面
抗剪断强度
天然单轴
抗压强度
承载力
容许值
ρs
ρd
ωsa
Es
C′
frk
Fao
[R]
kN/m3
%
GPa
°
MPa
°
MPa
弱风化
砂岩
2.75
24.0
2.5
4.0
1.00
0.90
5-8
1.2
强风化
砂岩
2.73
21.0
9.0
1.5
0.35
0.55
1.0
0.35
5、堤防工程地质分类（段）评价
5.1工程地质分类
根据堤基地质结构，并结合堤内堤外渗流边界条件、险情分布情况、堤外边滩宽度、垸内近堤区水塘分布等因素，将沿途堤段分为工程地质条件较好（B类）、较差（C类）两大类，其工程分段见表5.1。
分段
类型
工程地质特征
分段桩号
累计长
度（m）
占总长
百分比
B
有一定宽度外滩，堤基无渗漏、堤岸不存在当冲等不良地质现象。
河堤左岸1+950～2+800、
右岸0+480～0+660、
2+400～3+000、3+900～4+160
1890
19.1%
C
一般情况下堤基无渗漏，但堤外无外滩或垸内近堤区有水塘分布。
高洪水位下可能产生堤基渗漏。
除河堤左岸1+953～2+800、
右岸0+480～0+660、
2+400～3+000、3+900～4+160之外堤段
8010
80.9%
5.2各堤段工程地质评价与处理措施建议
本次钻探揭露成果显示，河堤的地层岩性大致一致，主要由耕表土、粉质粘土、砾石等构成。
为河道自然下切形成的河堤，均未砌护。
其工程性能评价如下：
5.2.1人工填土：
黄褐色、灰褐色，稍湿～湿，主要由粘性土组成，含极少量砂砾石，大部分堤段的填土堆填多年，已完成自重固结，多呈可塑状，稍密状，由于堆填时仅靠人工夯实，局部施工质量难以保证，造成此层密度、孔隙比、渗透系数等物理力学性质差异较大。
5.2.2耕表土：
灰黑色，软塑，承载力低，工程性状差，施工前应予以清除。
5.2.3冲积粉质粘土：
黄褐色，可～硬塑，容许承载力中等，弱～微透水性，工程性能较好。
5.2.4圆砾：
灰白色、黄褐色，成分主要为石英。
具中等透水性，容许承载力较高，工程性能良好。
5.2.5残积粉质粘土：
红棕色、黄褐色，可～硬塑，容许承载力中等，弱透水性，工程性能较好。
5.2.6砂岩风化层：
强度较高、厚度大，层位稳定，工程性能较好。
对各堤段的工程地质条件评价如下：
（1）、左岸0+000～1+953段
堤长1953m，C类堤防，外河洲基本无边滩，近堤内0+700～1+400段有水塘分布，此堤段粘性土覆盖层较薄，外湖长期高洪水位时，水塘部位的防渗盖层有可能被击穿，建议对该段垸内水塘实施填塘处理。
（2）、左岸1+953～2+800段
堤长847m，B类堤防，外河边滩宽度5～20m，现有岸坡高度较高，基本上不存在渗漏问题；近堤内零星水塘分布，由于地处河流弯道，岸坡形状不规则，存在当冲塌岸等问题，建议对外河堤脚与坡面分别实施防冲、护坡加固。
（3）、左岸2+800～4+950段
堤长2150m，C类堤防，外河洲基本无边滩，近堤内基本无水塘分布。
现有岸坡高度较低，该堤段地质条件较好，基本不存在渗漏、当冲塌岸等问题。
（4）、右岸0+000～0+480段
堤长480m，C类堤防，外河洲基本无边滩，近堤内零星水塘分布。
该堤段地质条件一般，基本不存在当冲塌岸等问题。
建议对堤内水塘进行填塘处理。
（5）、右岸0+480～0+660段
堤长180m，B类堤防，外河洲滩宽度5～30m，该段地质条件较好，基本不存在渗漏、当冲塌岸等问题。
（6）、右岸0+660～2+400段
堤长1740m，C类堤防，堤外基本无边滩，近堤内无水塘分布，该堤段地质条件一般，基本不存在当冲塌岸等问题。
（7）、右岸2+400～3+000段
堤长600m，B类堤防，外河洲滩宽度10～20m，该段地质条件较好，基本不存在渗漏、当冲塌岸等问题。
由于地处河流弯道，岸坡形状不规则，存在当冲塌岸等问题，建议对外河堤脚与坡面分别实施防冲、护坡加固。
（8）、右岸3+000～3+900段
堤长900m，C类堤防，外河无边滩，堤脚沿线无水塘分布，该段堤防现有岸坡高度较高，存在当冲问题，建议对外河堤脚与坡面分别实施防冲、护坡加
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