沉降观测方案.docx
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沉降观测方案
一、工程概况
本工程为新建合肥至福州铁路客运专线上饶车站改扩建工程。
新建合肥至福州铁路客运专线上饶车站改扩建工程自合福铁路沪瑞高速特大桥福州端台尾（DK468+553.99）引出，向南穿越上饶国际物流园后，新设上饶站，上饶站合福场斜交骑跨既有浙赣铁路和杭长客专，出站后，线路跨越上饶站前二路（在建），经安置小区西侧后向南跨信江至本工程终点（合福铁路信江特大桥福州端台尾DK472+905.45），正线长度4.351km。
二、适用范围
本方案适用于上饶站改扩建工程施工范围内的路基，桥涵沉降变形观测实施。
三、编辑依据
1.《客运专线铁路无砟轨道铺设条件评估技术指南》（铁建设[2006]158号）；
2.《高速铁路设计规范》（TB10621-2009）
3.《客运专线铁路无砟轨道测量技术暂行规定》（铁建设[2006]189号）；
4．《国家一、二等水准测量规范》（GB12897—2006）；
5．《建筑沉降变形测量规程》（JGJ/T8-2007）；
6．《铁路客运专线竣工验收暂行办法》（铁建设[2007]183号）；
7．《客运专线无砟轨道铁路施工技术指南》（TZ216-2007）；
8．《工程测量规范》（GB0026－93）；
9.《合福铁路线下工程沉降变形观测及评估管理实施细则》；
10.铁道部有关规定。
四、沉降变形观测施工准备工作
（一）组织机构及人员配置
三分部测量大队观测小组成员表
序号
姓名
性别
职称
职责划分
职务
备注1
备注2
1
周小明
男
工程师
沉降观测管理与人员分配
总工程师
管理
领导组
2
王余良
男
工程师
观测总负责
工程部长
组长
3
马强
男
技术员
测量及内业计算
技术员
组长
第
一
小
组
4
张永新
男
技术员
测量及内业计算
技术员
副组长
5
邹俞瑞
男
技术员
测量辅助工作
技术员
组员
6
徐建军
男
技术员
测量辅助工作
技术员
组员
7
蔺丹丹
女
技术员
沉降观测资料整理
技术员
组员
小组要对技术人员合理分工，要根据测量人员的分工固定测量环境、固定测量路线随施工进度，按观测频率定期观测，同时要进行测量计算和内业整理。
（二）仪器配备
1、三分部配备测量仪器如下表
三分部沉降观测仪器配备表
仪器
数量
型号
备注
天宝电子水准仪
1台
Dini03
经鉴定合格，有效期内。
铟瓦尺
1套
2米
经鉴定合格，有效期内。
尺垫
1套
2.5公斤加重
产品合格，有效期内。
温湿度计
1个
CTH-608
产品合格，有效期内。
注：
天宝DiNi03电子水准仪测量精度偶然中误差达到±0.3mm/km
2、仪器的检校
（1）铟瓦尺的检校
将全站仪架设于铟瓦尺前面十米左右整平，将铟瓦尺整平；用全站仪十字丝的竖丝与铟瓦尺的底部的一侧相切，逐渐移到上部，看是否还与铟瓦尺相切。
如果不相切，指挥扶尺人员微动尺子直到相切，调整水准气泡居中；将尺子转过90度重复上述步骤。
重复上述步骤直至满足要求为止。
（2）水准仪i角的检验
在平坦地面上选A、B两点，相距60-100米在两点上打入木桩或用尺垫代替，先将水准仪置于AB中间测出A、B两点高差h1=a1-b1,然后将仪器置于A、B任意点附近，再次测A、B两点高差h2=a2-b2。
若︱h1-h2︱/s×206265﹤15，则说明条件满足。
原理：
水准仪的自检验要形成记录以备核查。
（三）沉降变形监测网
（1）监测网的建立及测量
垂直位移监测网的精度按二等水准测量精度控制，分基准点、工作基点和沉降变形观测点三级布设。
高程采用施工高程控制系统。
垂直位移监测网与施工高程控制网基准一致。
全线二等水准贯通后，将垂直位移监测网与二等水准基点联测，将垂直位移监测网高程基准归划到二等水准基点上。
（2）监测网的复测
本标段主要位于上饶县境内，该地多是山区，基点埋设稳固，因此观测网每半年复测一次。
复测时按照上一期测量路线观测，遵照国家二等水准测量精度。
每期监测网的复测必须联测基准点，整网严密平差。
根据复测成果决定是否修正工作基点的高程。
（3）内业处理及分析
复测外业工作完成后，用科傻软件对数据进行数据平差。
根据成果编写《沉降变形观测网复测报告》，内容包括复测观测日期、本次复测计算高程值、与上一期高程差值、与首期高程差值、差异异常情况分析、相邻基准点的沉降变形关系分析、基准点稳定性分析、区域沉降分析等。
（4）异常情况上报
每次复测分析后发现有沉降不均或异常的情况应作出正式分析说明材料及时上报项目部。
（四）沉降变形监测点的设置
线下工程沉降监测点采用分级布网逐级控制的原则。
分为基准点、工作基点和沉降变形观测点，其布设的距离如下：
（1）基准点：
CPI控制点和CPII控制点。
（2）工作基点：
布设在稳定区域，以基准点位基础进一步加密至满足要求的二等水准点。
一般情况下200m左右设置一个加密基点。
基点选择稳定、不易损坏的地方，并埋深1m，顶部加盖防护控制点采用一次性浇注素混凝土，混凝土浇注深度不小于1.2米，控制点桩头统一采用不锈钢桩头，埋石规格见下图。
（3）变形观测点。
为了满足变形观测的需要，需要在路基地段及每孔观测梁顶部、每个桥墩及承台上设置观测标。
五、路基工程沉降变形观测的实施
（一）一般规定
1.观测的目的是通过沉降观测，利用沉降观测资料分析、预测工后沉降，指导进行信息化施工，必要时提出加速路基沉降的措施，确定无砟轨道的铺设时间，评估路基工后沉降控制效果，确保无砟轨道结构的安全。
2.路基上无砟轨道铺设前，应对路基沉降变形作系统的评估，确认路基的工后沉降和沉降变形满足无砟轨道铺设要求。
3.桥涵两端的过渡段、路隧过渡段及堑堤过渡段均需进行沉降观测。
4.过渡段工后沉降的分析评估应沿线路方向考虑各观测断面和各种结构物之间的关系综合进行。
对线路不同下部基础结构物之间以及不同地基条件或不同地基处理方法之间形成的各种过渡段，应重点分析评估其差异沉降。
5.路基填筑完成或施加预压荷载后应有不少于6个月的观测和调整期。
观测数据不足以评估或工后沉降评估不能满足设计要求时，应延长观测时间或采取必要的加速或控制沉降的措施。
6.评估时发现异常现象或对原始记录资料存在疑问，要进行必要的检查。
（二）路基沉降观测
1．观测断面元件布置
埋设的观测设施的有效性以及对其保护是否得力是决定整个观测工作成败的关键。
因此，各部位观测点应设在同一横断面上，这样有利于测点看护，便于集中观测，统一观测频率，更重要的是便于各观测项目数据的综合分析。
（1）采用沉降板对路基基底沉降进行观测，采用观测桩对路基面处的沉降进行观测，按照路堤、路堑不同结构形式和基底是否有压缩层，主要有以下几种形式：
填方地段：
基底有压缩层
填方地段：
基底无压缩层
挖方地段：
基底无压缩层
挖挖方地段：
基底有压缩层
（2）对于地基深厚且地基处理未达非压缩层顶面的长大路基工点，在地表沉降板附近5m范围内，设置沉降磁环对对不同深度进行沉降观测。
一般沿线纵向每300m设一处，桥路过渡段设一处。
孔深为附加应力为自重应力的10％处或非压缩层顶面。
具体设置位置与技术要求由设计单位技术交底明确。
（3）预压地段，预压期因基床表层尚未施工，路基顶面沉降观测应在预压土方底部（基床底层顶面）布置沉降元件进行，即在基床底层顶面临时布置沉降板，位移观测以及基底沉降观测布置与无预压段完全一致，预压土方卸除时临时沉降板随之拆除，基床表层施工后，于路基面上设置正式沉降观测桩。
2．观测断面设置
路基沉降观测断面及观测断面的观测点的布置应根据地形地质条件、地基处理方法、路堤高度、地形地势的起伏情况、堆载预压等具体情况，结合工期要求具体确定。
同时，还应根据施工核对的地质、地形等情况调整或增设。
（1）沿线路方向的间距一般不大于50m；地势平坦、地基条件均匀良好的路堑、高度小于5m的路堤、对于CFG桩加固至岩石的地段可放宽到100m。
软土及松软土和岩溶及采空区地基地段沿线纵向每30m左右一个沉降观测断面地形。
地质条件变化较大地段应适当加密。
（2）对地形横向坡度大或地层横向厚度变化的地段应布设不少于1个横向观测断面。
（3）一个沉降观测单元（连续路基沉降观测区段为一单元）应不少于2个观测断面。
本工区路基段监测断面布设一览表如下：
序号
监测断面位置
断面类型
备注
1
DK468+548
A-1
路基
2
DK468+598
A-1
路基
3
DK468+648
A-1
路基
4
DK468+698
A-1
路基
5
DK468+715
A-1
涵洞
6
DK468+765
A-1
路基
7
DK468+815
A-1
路基
8
DK468+865
A-1
路基
9
DK468+905
A-1
涵洞
10
DK468+955
A-1
路基
11
DK469+005
A-1
路基
12
DK469+055
A-1
路基
13
DK469+105
A-1
路基
14
DK469+160
A-1
路基
15
L1DK5+720
C
路基
16
L1DK5+790
C
路基
17
L1DK5+840
B-2
路基
18
L1DK5+850
B-2
路基
19
L1DK5+900
B-2
路基
20
L2DK5+220
B-2
路基
21
L2DK5+260
B-2
路基
22
L2DK5+350
B-2
路基
23
L2DK5+560
B-2
路基
3．观测元件埋设
（1）沉降观测桩：
选择Φ20mm钢筋，顶部磨圆并刻画十字线，底部焊接弯钩，待基床表层级配碎石施工完成后，在观测断面通过测量埋置在设计位置，埋置深度不小于0.3m，桩周0.15m用C15混凝土浇筑固定，完成埋设后测量桩顶标高作为初始读数。
（2）沉降板：
由底板、金属测杆（φ40镀锌铁管）及保护套管（φ80mmPVC管）组成。
钢筋混凝土底板尺寸为50cm×50cm,厚3cm或钢底板尺寸为30*30cm，厚0.8cm。
沉降板设计图
①沉降板埋设位置应按设计测量确定，埋设位置处可垫10cm砂垫层找平，埋设时确保测杆与地面垂直。
②放好沉降板后，回填一定厚度的垫层，再套上保护套管，保护套管略低于沉降板测杆，上口加盖封住管口，并在其周围填筑相应填料稳定套管，完成沉降板的埋设工作。
③测量埋设就位的沉降板测杆杆顶标高读数作为初始读数，随着路基填筑施工逐渐接高沉降板测杆和保护套管，每次接长高度以0.5m为宜，接长前后测量杆顶标高变化量确定接高量。
金属测杆用内接头连接，保护套管用PVC管外接头连接。
接长套管时应确保垂直，避免机械施工等因素导致套管倾斜。
4．观测水准路线
路基水准路线观测按国家二等水准测量精度要求形成附合水准路线，沉降观测点位布设及水准路线观测示意图如下图所示。
沉降观测点位布设及水准路线观测示意图
5．观测要求、精度、频次
（1）沉降观测要求
①从路基填土开始，沉降观测也随即进行。
预压地段按照相关要求在基床底层顶面设置临时沉降板，预压土卸载后，再按照相关要求埋设正式的沉降观测桩，开始观测路基面沉降。
②沉降板随着路基的填筑而接高，观测连续进行。
③沉降设备的埋设是在施工过程中进行的，施工单位的填筑施工要与设备的埋设做好协调，做到互不干扰、影响。
观测设施的埋设及沉降观测工作应按要求进行，不能影响路基填筑质量。
④观测过程中发现异常必须及时查明原因，尽快妥善处理。
⑤路基填筑过程中应及时整理路堤边桩位移及中心沉降观测点的沉降量，当边桩水平位移大于5mm/天，垂直位移大于10mm/天，路堤中心地基处沉降观测点沉降量大于10mm/天时，应及时通知项目部，并要求停止填筑施工，待沉降稳定后再恢复填土，必要时采用卸载措施。
⑥元件保护要求
Ⅰ.各工程项目部应成立专门小组，进行元器件的埋设、测量和保护工作，小组人员分工明确，责任到人。
Ⅱ.元件埋设时应根据现场情况进行编号，有导线的元件应将导线引出至路基坡脚观测箱内。
Ⅲ.凡沉降板附近一米范围内土方应采用人工摊平及小型机具碾压，不得采用大型机械推土及碾压，并配备专人负责指导，以确保元器件不受损坏。
Ⅳ.各施工队应制定稳妥的保护措施并认真执行，确保元器件不因人为、自然等因素而破坏，元器件埋设后，制作相应的标识旗或保护架插在上方。
路堤填筑过程中，派专人负责监督观测断面的填筑。
（2）观测精度
路基沉降观测水准测量的精度为±1.0mm，读数取位至0.01mm。
位移观测测距误差±3mm；方向观测水平角误差为±2.5″。
（3）观测频次
路基沉降观测的频次不低于下表的规定。
当出现以下情况时，应加密观测频次。
沉降速率较大，两次连续观测的沉降差值大于4mm时；
当出现沉降突变、地下水变化及降雨等外部环境变化时应增加观测频次。
路基施工各节点时间（包括路基堆载预压土前后、卸载预压土前后、运梁车架桥机通过前后、基床表层施工、轨道板底座施工、铺板、轨道板精调以及铺轨时间）应具有沉降观测数据。
观测过程中及时整理绘制“填土－时间－沉降”曲线图，观测应持续到工程验收交由运营管理部门继续观测。
路基沉降观测频次表
观测阶段
观测频次
填筑或堆载
一般
1次／天
每天填筑量超过3层时
1次/每填筑3层
沉降量突变
2～3次／天
两次填筑间隔时间较长
1次／3天
堆载预压或路基施工完毕
前3个月
1次/周
3个月以后
1次／2周
无砟轨道铺设后
第1个月
1次／2周
第2～3个月
1次／月
3个月以后
1次／3月
注：
1、架桥机（运梁车）通过后观测：
通过后第1天1次，隔3天1次，以后按上表正常进行。
（三）过渡段沉降观测
1．观测断面设置
（1）过渡段应考虑线路纵向平顺性和不同结构物差异沉降的观测和评估，不同结构物起点处、距起点5～10m、20～30m处分别设置观测断面。
堤堑连接、地层变化较大地段需分别设置观测断面。
2．观测技术要求
过渡段观测元件埋设、观测精度与观测频次、资料整理等技术要求参照路基。
（四）路基沉降评估
1．评估方法
目前，国内外采用的沉降预测评估方法较多，而每种预测方法均有其一定的适用范围，需要结合线下工程不同结构物和不同地质条件下的沉降观测情况，总结沉降变形特点，选择合适的预测方法。
路基沉降预测常采用曲线回归法有：
双曲线法、固结度对数配合法（三点法）、抛物线法、指数曲线法、修正指数曲线法、修正双曲线法、沉降速率法、星野法等。
2．评估判定标准
根据铁建设[2006]158号《客运专线铁路无砟轨道铺设条件评估技术指南》，路基沉降预测应采用曲线回归法，无砟轨道铺设条件的评估判定标准应满足以下要求：
（1）根据路基填筑完成或堆载预压后不少于3个月的实际观测数据作多种曲线的回归分析，确定沉降变形的趋势，曲线回归的相关系数不应低于0.92。
（2）沉降预测的可靠性应验证，间隔不少于3个月的两次预测最终沉降的差值不应大于于8mm。
（3）路基填筑完成或堆载预压后，最终的沉降预测时间应满足下列条件：
S（t）／S（t=∞）≥75％
式中：
S（t）——预测时的沉降观测值；
S（t=∞）——预测的最终沉降值。
注：
沉降和时间以路基填筑完成或堆载预压后为起始点。
4）无砟轨道预测的路基工后沉降值不应大于15mm。
沉降比较均匀、长度大于20m的路基，允许的最大工后沉降量为30mm，并且调整轨面高程后的竖曲线半径应能满足下列要求：
式中：
——轨面圆顺的竖曲线半径（m）；
——设计最高速度（km/h）。
5）过渡段不同结构物间的预测差异沉降不应大于5mm。
预测沉降引起沿线路方向的折角不应大于1／1000。
六、桥涵工程沉降变形观测的实施
（一）一般规定
1.无砟轨道铺设前，应对桥涵沉降变形作系统的评估，确认桥涵基础沉降、梁体变形等符合技术标准要求。
2.通过各施工阶段对墩台沉降的观测，验证和校核设计理论、设计计算方法，并根据沉降资料的分析预测总沉降和工后沉降量，进而确定桥梁工后沉降是否满足铺设无砟轨道要求。
3.根据沉降资料分析，对沉降量可能超标的墩台研究对策，提出改进措施，以保证桥梁工程的安全；同时积累实体桥梁工程的沉降观测资料，为完善桩基础沉降分析方法作技术储备。
4.观测期内，基础沉降实测值超过设计值20％及以上时，应及时查明原因，必要时进行地质复查，并根据实测结果调整计算参数，对设计预测沉降进行修正或采取沉降控制措施。
（二）墩台沉降变形观测
1．观测断面布置
对于柱桩或明挖基础，可隔墩设置承台、墩身观测标；对于摩擦桩基础，每个桥墩均设置承台观测标、墩身观测标。
2．承台观测标：
设置两个观测标，观测标-1设置于底层承台左侧小里程角上，观测标-2设置于底层承台右侧大里程角上。
承台观测标为临时观测标，当墩身观测标正常使用后，承台观测标随基坑回填将不再使用。
3．墩身观测标：
（1）观测点数量每墩不少于2处，位于墩身两侧；
（2）桥墩标一般设置在墩底高出地面或水位1.0m左右。
当墩身较矮立尺困难时，桥墩观测标位置可降低或设置在对应墩身埋标位置的顶帽上。
特殊情况可按照确保观测精度、观测方便、利于测点保护的原则，确定相应的位置。
桥墩上观测标的具体设置位置见“承台与墩身观测标设置图”。
承台与墩身观测标设置图（单位：
m）
4．桥台观测标：
原则上应设置在台顶（台帽及背墙顶），测点数量不少于4处，分别设在台帽两侧及背墙两侧（横桥向）。
具体设置位置见“桥台观测标埋设位置示意图”
桥台观测标埋设位置示意图（单位：
m）
（三）涵洞变形观测
每座涵洞均要进行沉降观测，观测标原则上应设在涵洞两侧的边墙上，在涵洞进出口及涵洞中心分别设置，每座涵洞测点数量为6个。
涵洞填土后观测点可从边墙位置移动到帽石上，涵洞进出口的帽石上各设置两个测点，位于帽石两侧位置。
如下图：
涵洞观测标埋设位置示意图
（四）观测水准路线
1．桥梁墩台
桥梁墩台水准路线观测按二等水准测量精度要求形成闭合水准路线，沉降观测点位布设于墩台两侧，水准路线观测示意图如图6.1.8所示：
桥梁墩台沉降观测水准路线示意图
（五）观测元件与埋设技术要求
1．承台观测标
沉降观测桩：
选择Φ20mm钢筋，顶部磨圆并刻画十字线，埋置深度不小于0.1m，高出埋设表面3mm，表面做好防锈处理。
完成埋设后测量桩顶标高作为初始读数。
承台观测标设置
2．墩身观测标：
采用φ14mm不锈钢螺栓。
见下图所示：
墩身观测标设置
3．桥台观测标、涵洞观测可参考上图设置。
（六）观测精度与观测频次
1．观测精度
桥涵基础沉降的观测精度为±1mm，读数取位至0.01mm。
2．观测频次
（1）墩台基础沉降观测
一般根据下表中要求的时间间隔进行。
墩台基础沉降观测频次表
观测阶段
观测频次
备注
观测期限
观测周期
墩台基础施工完成
/
/
设置观测点，进行首次观测
墩台混凝土施工
全程
荷载变化前后各1次或1次/周
承台回填时，临时观测点取消
预制梁桥
架梁前
全程
1次/周
预制梁架设
全程
前后各1次
附属设施施工
全程
荷载变化前后各1次或1次/周
桥位施工桥梁
制梁前
全程
前后各1次
上部结构施工中
全程
荷载变化前后各1次或1次/周
附属设施施工
全程
荷载变化前后各1次或1次/周
架桥机（运梁车）通过
全程
前后各1次
桥梁主体工程完工～无砟轨道铺设前
≥6个月
1次/周
岩石地基的桥梁，一般不宜少于2个月
无砟轨道铺设期间
全程
1次/周
无砟轨道铺设完成后
24个月
0～3个月
1次/月
工后沉降长期观测
4～12个月
1次/3个月
13～24个月
1次/6个月
注：
1、观测墩台沉降时，应同时记录结构荷载状态、环境温度及天气日照情况。
2、架桥机（运梁车）通过后观测：
通过后第1天1次，隔3天1次，以后按上表正常进行。
（2）涵洞沉降观测
涵洞沉降观测据下表中要求的时间间隔进行，涵洞顶填土沉降的观测应与路基沉降观测同步进行。
观测阶段
观测频次
备注
观测期限
观测周期
涵洞基础施工完成
/
/
设置观测点
涵洞主体施工完成
全程
荷载变化前后各1次或1次/周
测试点移至边墙两侧
洞顶填土施工
全程
荷载变化前后各1次或1次/周
架桥机（运梁车）通过
全程
前后各1次
至少进行2次通过前后的观测
涵洞完工～无砟轨道铺设前
≥6个月
1次/周
无砟轨道铺设期间
全程
1次/周
无砟轨道铺设完成后
24个月
0～3个月
1次/月
工后沉降
长期观测
4～12个月
1次/3个月
13～24个月
1次/6个月
注：
1、架桥机（运梁车）通过时观测要求：
通过后第1天1次，隔3天1次，以后按上表正常进行。
（七）沉降评估
1．评判标准
（1）根据桥涵实际荷载情况及观测数据，应作多个阶段的回归分析及预测，综合确定沉降变形的趋势。
首次回归分析时，观测期不应少于桥涵主体工程完工后3个月，对于岩石地基等良好地质的桥涵不应少于1个月。
（2）墩台基础的沉降量应按恒载计算，其工后沉降量不应超过下列允许值：
墩台均匀沉降量：
对于有砟桥面桥梁≤30mm
对于无砟桥面桥梁≤20mm
（3）静定结构相邻墩台沉降量之差要求
对于有砟桥面桥梁≤15mm
对于无砟桥面桥梁≤5mm
超静定结构相邻墩台沉降量之差除应满足上述规定外，尚应根据沉降差对结构产生的附加应力的影响确定。
（4）框构、旅客地道及涵洞在铺设有砟轨道时其工后沉降量不应大于50mm，铺设无砟轨道时，工后沉降量不应大于15mm。
（5）处于岩石地基等良好地质的桥粱，当墩台沉降值趋于稳定且设计及实测沉降总量不大于5mm时，可判定沉降满足无砟轨道铺设条件。
（6）利用两次回归结果预测的最终沉降的差值不应大于8mm。
两次预测的时间间隔一般不少于3个月，对于岩石地基等良好地质的桥涵不应少于1个月。
（7）桥梁主体结构完工至无砟轨道铺设前，沉降预测的时间应满足以下条件：
S（t）/S（t=∞）≥75%
式中：
S（t）：
预测时的的沉降观测值；
S（t=∞）：
预测的最终沉降值。
（8）预应力混凝土桥梁上部结构的残余徐变变形应符合以下规定：
无砟桥面L≤50m时，梁体跨中竖向变形不应大于10mm；L＞50m时梁体跨中竖向变形不应大于L/5000且不大于20mm。
2．评估方法
（1）对于一座桥不仅要进行单个墩台的沉降分析，同时也要对全桥作综合评估，控制相邻桥墩的不均匀沉降。
当桥长很大时可根据地质情况和施工进度划分部分区段。
（2）对于单一墩台的观测数据分以下四个阶段进行归纳、分析：
架梁之前、架梁后至铺设二期恒载前、铺设二期恒载后至钢轨锁定前、钢轨锁定以后。
综合评估时，对于预制梁桥，分桥墩台混凝土施工后、架梁前及架梁后三阶段进行；对于原位施工的桥梁及涵洞，基础沉降应根据实际施工状态及荷载变化情况，划分为基础施工完成～桥墩完成、架梁前后、架梁后至铺设钢轨之前、铺设
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