深基坑拉森钢板桩支护专项施工方案.docx
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深基坑拉森钢板桩支护专项施工方案
二、施工工艺及方法
本工程xx基槽开挖采用Ⅲ型9m及Ⅳ型12m长拉森钢板桩支护。
拉森钢板桩采用履带式液压挖土机KATO-1250的液压振锤的锤机施打，施打前先熟悉地下管线、构筑物的情况，准确放出支护桩中心线，控制打入精度。
1、钢板桩施工的一般要求
（1）钢板桩的设置位置要符合设计要求，便于管道施工，尤其是在xx井边缘外留有支模、拆模的余地。
（2）基槽护壁钢板桩的平面布置形状应尽量平直整齐，避免不规则的转角，以便标准钢板桩的利用和支撑设置。
各周边尺寸尽量符合板桩模数。
（3）在整个xx管道施工期间，挖土、吊运、扎钢筋、支模板、浇筑混凝土、回填等施工作业中，严禁碰撞支撑，禁止任意拆除支撑，禁止在支撑上任意切割、电焊，也不应在支撑上搁置重物。
2、钢板桩施工的顺序
（1）钢板桩位置的定位放线
（2）施打钢板桩
（3） 挖土
（4）排污管、xx井施工
（5）拔除钢板桩回填中粗砂
3、钢板桩的检验、吊装、堆放
（1）钢板桩的检验
对钢板桩，一般有材质检验和外观检验，以便对不合要求的钢板桩进行矫正，以减少打桩过程中的困难。
①外观检验：
包括表面缺陷、长度、宽度、厚度、高度、端部矩形比、平直度和锁口形状等项内容。
检查中要注意：
a）对打入钢板桩有影响的焊接件应予以割除；b）割孔、断面缺损的应予以补强；c）若钢板桩有严重锈蚀，应测量其实际断面厚度。
原则上要对全部钢板桩进行外观检查。
②材质检验：
对钢板桩母材的化学成分及机械性能进行全面试验。
包括钢材的化学成分分析，构件的拉伸、弯曲试验，锁口强度试验和延伸率试验等项内容。
每一种规格的钢板桩至少进行一个拉伸、弯曲试验。
每20-50t重的钢板桩应进行两个试件试验。
（2）钢板桩吊运
装卸钢板桩宜采用两点吊。
吊运时，每次起吊的钢板桩根数不宜过多，并应注意保护锁口免受损伤。
吊运方式有成捆起吊和单根起吊。
成捆起吊通常采用钢索捆扎，而单根吊运常用专用的吊具。
（3）钢板桩堆放：
钢板桩堆放的地点，要选择在不会因压重而发生较大沉陷变形的平坦而坚固的场地上，并便于运往打桩施工现场。
堆放时应注意：
①堆放的顺序、位置、方向和平面布置等应考虑到以后的施工方便；
②钢板桩要按型号、规格、长度分别堆放，并在堆放处设置标牌说明；
③钢板桩应分层堆放，每层堆放数量一般不超过5根，各层间要垫枕木，垫木间距一般为3-4米，且上、下层垫木应在同一垂直线上，堆放的总高度不宜超过2米。
4、钢板桩施打
拉森钢板桩施工关系到施工止水和安全，是本工程施工最关键的工序之一，在施工中要注意以下施工有关要求：
（1）全线采用Ⅲ型9．0米及Ⅳ型12m长密扣拉森钢板桩。
拉森钢板桩采用履带式挖土机（带震动锤机）施打。
（2）打桩前，对钢板桩逐根检查，剔除连接锁口锈蚀、变形严重的钢板桩，不合格者待修整后才可使用。
（3）打桩前，在钢板桩的锁口内涂油脂，以方便打入拔出。
（4）在插打过程中随时测量监控每块桩的斜度不超过2%，当偏斜过大不能用拉齐方法调正时，拔起重打。
施工中应根据具体情况变化施打顺序，采用一种或多种施打顺序，逐步将板桩打至设计标高。
钢板桩打设公差标准
项目 允许公差
板桩轴线偏差 土10Cm
桩顶标高 土10Cm
板桩垂直度 土2％
（5）密扣且保证开挖后入土不小于2米，保证钢板桩顺利合拢；特别是工作井的四个角要使用转角钢板桩，若没有此类钢板桩，则用旧轮胎或烂布塞缝等辅助措施密封。
（6）打入桩后，及时进行桩体的闭水性检查，对漏水处进行焊接修补，每天派专人进行检查桩体。
（7）内支撑架设
经过计算拉森钢板桩支护可采用1－2道内支撑。
5、挖土
⑴土方开挖应分段连续施工，开挖至板桩顶以下1.5米处，进行第1道支撑施工，开挖至板桩顶以下3.5米处，进行第2道支撑施工。
⑵围囹制做安装：
围囹及支撑根据不同的开挖深度按设计要求设置，根据设计位置在钢板桩内壁上焊围囹托架，然后吊装H型钢围檩并焊接加固。
⑶因本工程xx管道开挖区为粘土，井点降水效果差，一般采用集水井集水潜水泵排水法，排除基槽渗水，保持基坑内无积水，减小土侧压力对扣板桩影响，便于xx管道施工。
⑷基坑周边（约一倍桩长）范围内尽量避免堆载。
⑸开挖过程中注意支护体系的变形观察。
⑹基坑内作业时，有专职安全员负责。
在基坑开挖过程中需要注意的问题：
由于本工程在地下水位很高，钢板桩的垂直度及搭接十分重要，当钢板桩未贴靠在围囹上部分，需作加垫处理，使钢板桩的压力传到围囹及支撑上，支撑的材料、制作、焊接必须严格按图施工。
其次是挖土和支撑的架设施工过程必须紧密配合，挖土过程要保证安全的前提下，迅速为支撑施工创造工作面，支撑结构必须能较快地产生整体刚度或预紧力，两者配合就能较好地利用软土施工中的时空效应，有效地控制围护体系在受力后的变形。
施工中切不可超挖和不及时施加支撑，土方施工要求分层均匀高效，以使支护结构处于正常的受力状态。
6、钢板桩的拔除
基槽回填压实后，尽早拔除钢板桩，加快扣板桩周转速度。
拔桩后马上用中粗砂将桩孔灌实。
（1）拔桩方法
本工程拔桩采用振动锤拔桩：
利用振动锤产生的强迫振动，扰动土质，破坏钢板桩周围土的粘聚力以克服拔桩阻力，依靠附加起吊力的作用将桩拔除。
（2）拔桩时应注意事项
①拔桩起点和顺序：
对封闭式钢板桩墙，拔桩起点应离开角桩5根以上。
可根据沉桩时的情况确定拔桩起点，必要时也可用跳拔的方法。
拔桩的顺序最好与打桩时相反。
②振打与振拔：
拔桩时，可先用振动锤将板桩锁口振活以减小土的粘附，然后边振边拔。
为及时回填拔桩后的土孔，当把板桩拔至比基础底板略高时暂停引拔，用振动锤振动几分钟，尽量让土孔填实一部分。
③对引拔阻力较大的钢板桩，采用间歇振动的方法，每次振动15min，振动锤连续不超过1．5h。
7、钢板桩土孔处理
对拔桩后留下的桩孔，及时采用中粗砂灌入密实。
三、安全施工措施
1、基坑顶周边设置连续封闭的安全护栏，防止人员坠落。
2、靠近基坑边的B1～B4栋东面排栅增加多一道卸荷措施。
3、开挖前，先进行围檩施工，做好支撑后才能开挖至设计深度。
4、为切实保证施工人员安全，树立“安全第一，预防为主”的思想，根据国家建设部颁发的安全检查评分标准制订具体措施。
5、建立安全保证体系，除企业已有的机构外，工地设立安全管理机构，工程项目设立安全小组、班组设安全员，形成一个健全的安全保证体系，工地的安全管理机构负责工地日常的安全工作，定期组织安全检查，对不符合要求的要及时发出整改通知，指导工程项目部和班组安全员的工作，对违章作业者进行批评教育和处罚。
6、优化安全技术组织措施，包括以改善施工劳动条件，防止伤亡事故和职业病为目的的一切技术措施，如积极改进施工工艺和操作方法，改善劳动条件，减轻劳动强度，消除危险因素，机械设备应设有安全装置。
7、机械操作人员必须持证上岗，各种作业人员应配带相应的安全防护用具及劳保用品，严禁操作人员违章作业，管理人员违章指挥。
8、施工中所有机械、电器设备必须达到国家安全防护标准，自制设备、设施应通过安全检验，一切设备应经过工前性能检验合格后方可使用，并由专人负责，严格执行交接班制度，并按规定定期检查保养。
9、凡进入现场的一切人员，均要戴安全帽，正确使用“三宝”。
要配合公司安全月检工作，工程项目部要实行周检，项目点要日检，施工中应抽检，及时消除安全隐患。
10、严格执行各项安全操作规程，施工前要进行安全交底，每月定期进行安全教育，加强工人的安全意识教育。
11、在主要入口处挂醒目的安全防火宣传语牌。
12、现场施工用高低压设备及线路，严禁电线随地走，所有电掣应有门、有锁，有危险标志。
严格执行《施工现场临时用电安全技术规范》的规定，现场采用“三相五线”制供电，执行“一机一闸一漏电保护开关”制度。
所有电器设备及金属构架均应按规定设置可靠的接零及接地保护，施工现场所有用电设备，必须按规定设置漏电保护装置，要定期检查，发现问题及时处理。
13、加强安全教育和监督，坚持经常性的安全交底制度，提高施工人员的安全生产意识，及时消除事故隐患。
14、在施工过程中，对地面沉降、支护位要定期观察测试，加强对支护的监控。
15、所有施工人员均应掌握安全用电基本知识和设备性能，用电人员各自保护好自用设备的负荷、地线和开关箱，发现问题及时找电工解决，严禁非专业电气操作人员乱动电器设备。
16、配电系统分级配电，本电箱、开关箱外观必须完整、牢固，防雨防尘。
17、多机作业用电必须分闸，严禁一闸多机和一闸多用，施工现场电缆、电线必须按规定架设，严禁拖地和乱拉乱搭。
18、各种机械要有专人负责维修、保养，并经常对机械运行的关键部位进行检查。
19、使用机械时，操作员要密切注意机上的仪器、仪表、指针是否超出安全范围，机体是否有异常振动及发出异响，出现问题应进行停电关机处理，不得擅离职守，隐瞒不报。
20、设备基础必须平稳、牢固，基本的锚固、支撑措施必须齐全，不得使用临时支撑，高大机械在多风季节前设缆风绳。
四、拉森扣板桩受力验算：
因本工程xx施工区地质情况复杂，且无明显变化界限。
为确保施工安全，选取有代表性的地质断面分别计算荷载，取最不利荷载对拉森扣板桩支护进行验算，作为最终支护标准。
根据广东省公路勘察规划设计院提供的工程地质勘察报告及现场实际开挖获取的地质资料提取验算参数。
1、代表性地质断面情况如下表（按14m深度统计）
地质钻探孔号
地层名称
层厚（m）
土的容重ｒ（KN/m3）
内摩擦角φ（°）
凝聚力
c（KPa）
备注
ZK50
人工回填土
2.6
18.4
23
淤泥质粉质粘土
10.2
15.9
4.4
5.5
细砂
1.1
19.3
0
0
ZK56
人工回填土
1.9
18.4
23
淤泥质粉质粘土
1.3
15.9
4.4
5.5
淤泥质粉砂
10.2
19.3
14.2
0
粉质粘土
0.6
20.1
22.2
17.3
ZK64
人工回填土
1.9
18.4
23
17.3
粉土
1.6
20.3
6.2
28
淤泥质粉粘土
5.5
15.9
4.4
5.5
粉质粘土
2.4
20.1
22.2
17.3
全风化泥质粉砂岩
2.6
19.3
14.2
40.5
2、拉森钢板桩参数
钢板桩型号
每延米截面积cm2
每延米惯矩
Ix（cm4）
每延米抵抗矩Wx（cm3）
容许弯曲应力
［σw］（MPa）
容许剪应力
［τ］（MPa）
备注
SKSPⅢ
191
16800
1340
210
120
SKSPⅣ
242.5
38600
2270
210
120
3、拉森钢板桩最大悬臂长度的计算：
3.1、根据xx开挖深度h＝3m以上进行拉森钢板桩支护，取3m范围的土层计算土体参数加权平均值。
ZK50：
ｒ＝（18.4×2.6＋15.9×0.4）/3＝18.0KN/m3
φ＝（23×2.6＋4.4×0.4）/3＝20.52
Ka＝tga2（45°－φ/2）=0.481
ZK56：
ｒ＝（18.4×1.9＋15.9×1.1）/3＝18.0KN/m3
φ＝（23×1.9＋4.4×1.1）/3＝16.18
Ka＝tga2（45°－φ/2）=0.564
ZK64：
ｒ＝（18.4×1.9＋20.3×1.1）/3＝19.09KN/m3
φ＝（23×1.9＋6.2×1.1）/3＝16.84
Ka＝tga2（45°－φ/2）=0.551
3m深度处的最大主动土压力荷载：
ZK50：
q＝ｒ×h×Ka＝25.974KN/m
ZK56：
q＝ｒ×h×Ka＝30.456KN/m
ZK64：
q＝ｒ×h×Ka＝31.556KN/m
故取ZK64地质断面进行拉森钢板桩最大悬臂长度进行验算
3.2拉森钢板桩最大悬臂长度计算
3.2.1、SKSPⅢ型拉森钢板桩（只用于开挖深度3～4m的管道）
Mmax≦Wx×［σw］
1/6*h*h*19.09*h*0.551*10000≦2270*210
故h≦3.0m
因SKSPⅢ型拉森钢板桩用于开挖深度为3～4m的管道，大于其最大悬臂长度，故需加支撑。
3.2.2、SKSPⅣ型拉森钢板桩（只用于开挖深度4～6.5m的管道）
Mmax≦Wx×［σw］
1/6*h*h*19.09*h*0.551*10000≦1340*210
故h≦2.52m
因SKSPⅣ型拉森钢板桩用于开挖深度为4～6.5m的管道，大于其最大悬臂长度，故需加支撑。
4、拉森钢板桩入土深度
4.1、土的参数计算
根据设计要求，基槽开挖深度在3～4m采用9mSKSPⅢ型拉森钢板桩，基槽开挖深度在4～6.5m采用12mSKSPⅣ型拉森钢板桩。
4.1.1、9mSKSPⅢ型拉森钢板桩（取土层最大影响深度9m）：
ZK50：
ｒ＝（18.4×2.6＋15.9×6.4）/9＝16.22KN/m3
φ＝（23×2.6＋4.4×6.4）/9＝9.77
Ka＝tga2（45°－9.77/2）=0.710
Kp＝tga2（45°＋9.77/2）=1.409
ZK56：
ｒ＝（18.4×1.9＋15.9×1.3＋19.3×5.8）/9
＝18.62KN/m3
φ＝（23×1.9＋6.2×1.3＋4.4×5.8）/9＝14.64
Ka＝tga2（45°－14.64/2）=0.596
Kp＝tga2（45°＋14.64/2）=1.676
ZK64：
ｒ＝（18.4×1.9＋20.3×1.6＋15.9×5.5）/9
＝17.21KN/m3
φ＝（23×1.9＋6.2×1.6＋4.4×5.5）/9＝8.56
Ka＝tga2（45°－8.56/2）=0.741
Kp＝tga2（45°＋8.56/2）=1.350
根据Ka×ｒ最大值选取最不利荷载ZK64土层参数作为计算依据
4.1.2、12mSKSPⅣ型拉森钢板桩（取土层最大影响深度12m）：
ZK50：
ｒ＝（18.4×2.6＋15.9×9.4）/12＝16.44KN/m3
φ＝（23×2.6＋4.4×9.4）/12＝8.43
Ka＝tga2（45°－8.43/2）=0.550
Kp＝tga2（45°＋8.43/2）=1.344
ZK56：
ｒ＝（18.4×1.9＋15.9×1.3＋19.3×8.8）/12
＝18.79KN/m3
φ＝（23×1.9＋6.2×1.3＋4.4×8.8）/12＝14.53
Ka＝tga2（45°－14.53/2）=0.599
Kp＝tga2（45°＋14.53/2）=1.670
ZK64：
ｒ＝（18.4×1.9＋20.3×1.6＋15.9×5.5＋20.1×2.4＋19.3×0.6）/12＝17.89KN/m3
φ＝（23×1.9＋6.2×1.6＋4.4×5.5＋22.2×2.4＋14.2×0.6）/9＝11.62
Ka＝tga2（45°－11.62/2）=0.664
Kp＝tga2（45°＋11.62/2）=1.504
根据Ka×ｒ最大值选取最不利荷载ZK64土层参数作为计算依据
4.2、计算简图
4.2.1、根据钢板桩入土的深度，按单锚浅埋板桩计算，假定上端为简支，下端为自由支承。
这种板桩相当于单跨简支梁，作用在桩后为主动土压力，作用在桩前为被动土压力，压力坑底以下的土重度不考虑浮力影响，计算简图如下：
4.2最小入土深度的计算
4.3.1开挖4m深SKSPⅢ型拉森钢板桩最小入土深度
为使钢板桩保持稳定，在A点的力矩等于零，即∑MA＝0，亦即
F*1.5+EaHa－EpHp＝F*1.5+Ea*2/3*（H＋t）－Ep（H+2/3*t）＝0
其中：
主动土压力Ea＝1/2ea（H+t）＝1/2*ｒ*（H+t）2Ka
被动土压力Ep＝1/2ept＝1/2*ｒ*t2Kp
ｒ＝17.21KN/m3,φ＝8.56,Ka＝0.741,Kp＝1.350，H=4m
F=Ea－Ep
将各参数分别代入弯矩平衡方程式得：
t3＋6t2－37t－24.5＝0
解得t＝4.2m，拉森钢板桩4m开挖深度最小长度为：
地面预留部分0.5m＋开挖深度4m＋入土深度4.2m＝8.7m，故采用9mSKSPⅢ型拉森钢板桩支护满足3～4m基槽开挖深度的要求。
4.3.2开挖5m深SKSPⅣ型拉森钢板桩最小入土深度
为使钢板桩保持稳定，在A点的力矩等于零，即∑MA＝0，亦即
F*1.5+EaHa－EpHp＝F*1.5+Ea*2/3*（H＋t）－Ep（H+2/3*t）＝0
其中:
主动土压力Ea＝1/2ea（H+t）＝1/2*ｒ*（H+t）2Ka
被动土压力Ep＝1/2ept＝1/2*ｒ*t2Kp
ｒ＝17.89KN/m3,φ＝11.62,Ka＝0.664,Kp＝1.504，H=5m
F=1/2*ea*（H＋t）－1/2*ept
将各参数分别代入弯矩平衡方程式得：
t3＋9t2－52t－196.3＝0
解得t＝5.8m，拉森钢板桩5m开挖深度最小长度为：
地面预留部分0.5m＋开挖深度5.8m＋入土深度5m＝11.3m，故采用12mSKSPⅣ型拉森钢板桩单支撑支护满足4～5m基槽开挖深度的要求。
4.3.3开挖6.5m深SKSPⅣ型拉森钢板桩最小入土深度
为使钢板桩保持稳定，在A点的力矩等于零，即∑MA＝0，亦即
F1*0.5+F2*3.5+EaHa－EpHp＝F1*0.5+F2*3.5+Ea*2/3*（H＋t）－Ep（H+2/3*t）＝0
其中:
主动土压力Ea＝1/2ea（H+t）＝1/2*ｒ*（H+t）2Ka
被动土压力Ep＝1/2ept＝1/2*ｒ*t2Kp
ｒ＝17.89,φ＝11.62,Ka＝0.664,Kp＝1.504，H=6.5m
根据扣板桩受力平衡即F1+F2+Ep－Ea＝0及扣板桩下端弯矩平衡即（5＋t）*F1+（3+t）*F2+Ep/3－（6.5＋t）*Ea/3=0方程组求得：
F1=（1.5+0.33t）Ep-（0.42+0.33t）*Ea
F2=（1.42+0.33t）*Ea-（2.5+0.33t）Ep
将各参数分别代入弯矩平衡方程式得：
t3＋13t2－44t－65.8＝0
解得t＝3.7m，拉森钢板桩5m开挖深度最小长度为：
地面预留部分0.5m＋开挖深度3.7m＋入土深度6.5m＝10.7m，故采用12mSKSPⅣ型拉森钢板桩双支撑支护满足5～6.5m基槽开挖深度的要求。
5、坑底涌砂验算
因6.5m开挖范围内为粘土，无粉砂土及细砂等，故基坑抽水时不会引起涌砂。
6、拉森钢板桩支撑腰梁验算
6.1开挖4m深单支撑腰梁
6.1.1计算参数
HW400*400腰梁参数：
Ix＝66900cm4Wx＝3340cm3［σw］＝210MPa［τ］＝120MPa,S=219.5cm2
由4.3.1中得知q＝F/1=（Ea－Ep）/1=226KN/m
6.1.2荷载分布图
为简化计算采用3等跨连续梁进行受力验算
6.1.3抗弯验算：
最大弯矩Mmax＝0.08*ql2＝0.08*226*52=452KN*m
Wx×［σw］＝3340*210/1000=701.4KN*m﹥Mmax
故腰梁满足抗弯要求
6.1.4抗剪验算：
最大剪力Qmax＝0.6*ql＝0.6*226*5=678KN
［τ］*S=210*219.5/10=4609.5KN﹥Qmax
故腰梁满足抗剪要求
6.2开挖5m深单支撑腰梁
6.2.1计算参数
HW400*400腰梁参数：
Ix＝66900cm4Wx＝3340cm3［σw］＝210MPa［τ］＝120MPa,S=219.5cm2
由4.3.2得知q＝F/1=Ea–Ep=196.1KN/m
6.2.2荷载分布图
为简化计算采用3等跨连续梁进行受力验算
6.2.3抗弯验算：
最大弯矩Mmax＝0.08*ql2＝0.08*196.1*52=392.2KN*m
Wx×［σw］＝3340*210/1000=701.4KN*m﹥Mmax
故腰梁满足抗弯要求
6.2.4抗剪验算：
最大剪力Qmax＝0.6*ql＝0.6*196.1*5=588.3KN
［τ］*S=210*219.5/10=4609.5KN﹥Qmax
故腰梁满足抗剪要求
6.3开挖6.5m深双支撑腰梁
6.3.1计算参数
HW350*350腰梁参数：
Ix＝40300cm4Wx＝2300cm3S＝173.9cm2
HW400*400腰梁参数：
Ix＝66900cm4Wx＝3340cm3S=219.5cm2
［σw］＝210MPa［τ］＝120MPa
由4.3.3得知q1＝F1/1=（1.5+0.33t）Ep-（0.42+0.33t）*Ea=126.7KN/m
q2＝F2/1（1.42+0.33t）*Ea-（2.5+0.33t）Ep＝321.6KN/m
6.3.2荷载分布图
为简化计算采用3等跨连续梁进行受力验算
6.1.3抗弯验算：
HW350*350腰梁最大弯矩
Mmax＝0.08*ql2＝0.08*126.7*42=162.2KN*m
Wx×［σw］＝2300*210/1000=483KN*m﹥Mmax
故HW350*350腰梁满足抗弯要求
HW400*400腰梁最大弯矩
Mmax＝0.08*ql2＝0.08*321.6*42=411.6KN*m
Wx×［σw］＝3340*210/1000=701.4KN*m﹥Mmax
故HW400*400腰梁满足抗弯要求
6.1.4抗剪验算：
HW350*350腰梁最大剪力Qmax＝0.6*ql＝0.6*126.7*4=304.1KN
［τ］*S=210*173.9/10=3651.9KN﹥Qmax
故HW350*350腰梁满足抗剪要求
HW400*400腰梁最大剪力Qmax＝0.6*ql＝0.6*321.6*4=771.8KN
［τ］*S=210*219.5/10=4609.5KN﹥Qmax
故HW400*400腰梁满足抗剪要求
7、拉森钢板桩支撑验算
7.1挖深4m
7.1.1参数计算（不考虑土的粘结力）
N=5q=5×226＝1130KN
回转半径
＝1.8cm
按最大开挖宽度2.8m自由长度lo＝0.5*（2.8-0.4）=1.00m
长细比
100/1.8=75﹤56
φ＝1.02－0.55（
＋20）2/10000=0.702
容许压应力［σ］＝140MPa
钢管截面积Am＝π/4*（
）＝3.14/4*（0.3332-0.3252）=0.0041m2
N/Am＝1130/0.0041*1000=276MPa﹥φ*［σ］=140*0.702=98.3MPa
故在不考虑土土的粘结力情况下钢管支撑稳定性不符合要求。
7.1.2参数计算（考虑土的粘结力）
c=（17.3*1.9+28*1.6+5.5*5.5+
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