兰山区饮水工程顶管施工方案.docx

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兰山区饮水工程顶管施工方案

1.编制依据

(1)兰山区2014年年农村饮水安全工程施工招标文件;

(2)兰山区2014年年农村饮水安全工程施工设计图纸;

(3)《给水排水管道工程施工及验收规范和条文说明》(GB50268-20082011);

(4)《工程测量规范》(GB50026-93);

(5)《村镇供水工程技术规范》(SL310—2004);

(6)《农村供水工程技术要点》(征求意见稿);

(7)《混凝土结构工程施工及验收规范》(GB50204-2002);

(8)《水利水电工程施工组织设计规范》(SL303-2004);

(9)《建筑现场临时用电安全技术规范》(JGJ46-2005);

(10)《建筑施工安全检查标准》(JGJ59-99);

(11)以往类似工程经验。

2.工程概况

2.1.工程概述

临沂市兰山区2014年农村饮水安全工程项目位于临沂市兰山区境内,涉及饮水不安全人口4万人,主要建设内容包括:

土建、设备购置、管道购置及安装工程。

2.2.顶管施工区域地质情况

工程开工后,为补充地质资料,我方安排人员对顶管施工区域进行补充勘探,地面以下1∽1.5m范围为土质,其下为石灰岩。

2.3.地下水情况

根据勘探,局部地段存在上层滞水,施工中要采取排水措施。

2.4.现场情况

本工程中,顶管段两端设计为检修阀井,可在顶管完成后将工作井作为检修井。

顶管坑及接收坑附近管道埋深为4.5m,根据现场情况,决定顶管段北侧设立顶管坑,南侧设立接收坑。

2.5.顶管工程量

清单内顶管工程量如下

项目名称

单位

数量

DN1000过路顶管(含钢管)

m

435.000

DN600过路顶管(含钢管)

m

230.000

DN500过路顶管(含钢管)

m

30.000

DN400过路顶管(含钢管)

m

100.000

DN300过路顶管(含钢管)

m

30.000

DN200过路顶管(含钢管)

m

120.000

3.工作坑设计方案

3.1.工作井尺寸设计

工作竖井应有足够的工作面,顶管坑尺寸应按下式计算:

底宽W=D+2(B+b)

底长=L1+L2+L3+L4+L5

式中:

W----工作坑底宽(m);

D----被顶管外径(m),本工程顶管外径为1.4m;

B----管道两侧操作宽度,单位m,通常每侧为1.2-1.6m;

b----撑板与立柱厚度之和,单位m,采用0.2m;

L1----管子顶进后,尾部压在导轨上的最小长度(m),顶进混凝土管一般取0.3~0.5m,本工程取0.5m;

L2----管节长度,本工程中为2m;

L3----出土工作间长度,根据出土工具而定,宜为1.0~1.8m,取1.2m;

L4----液压缸长度,本工程中取1.5m;

L5----后背所占工作坑长度,包括横木、立铁、横铁,取0.85m。

底宽=1.4+2×1.4=4.2m施工时取4m

底长=0.5+6+1.2+1.5+0.85=10.05m施工时取10m

接收坑底宽取4m,底长取4.0m。

3.1.1.工作井净深度的设计

竖井深度公式如下:

H1=h1+D+C+h2+h3

H2=h1+D

式中:

H1----顶进坑地面至坑底的深度(m);

H2----接受坑地面至坑底的深度(m);

D----管道外径(m);

C----管道外壁与基础顶面之间的空隙,为0.01-0.03m;

h1----管道覆土厚度(m);

h2----基础厚度(m);

h3----垫层的厚度(m);

本次施工井底基础厚度0.3m,垫层的厚度h3=0.10m。

故顶管坑深度H=3.1+1.4+0.03+0.3+0.1=4.93m;

接收坑深度H=3.1+1.4=4.5m;

 

图1顶管工作坑纵断面布置图

因此顶管坑尺寸选择4m×10m×4.93m。

接收坑尺寸选择4.0m×4.0m×4.5m。

3.2.基坑支护设计

3.2.1.基坑支护形式的选择

根据本工程地质水文条件,基坑周围环境及支护结构的使用功能,结合目前同类施工条件下,基坑开挖及支护所采用的较为成熟、可靠的施工工艺,为能够最大限度地减少基坑开挖对周边环境的影响,并保证施工过程的安全操作,同时考虑顶管施工的需要,本工程采用“钢筋榀架+钢筋网片+锚喷混凝土”的倒挂施工支护结构,并在井口处设置闭合的冠梁。

3.2.2.倒挂支护的结构形式

(1)坑体结构形式

顶管坑和接收坑平面净空分别为4m×10m、4m×4m,见图2、图3、图4、图5。

图2顶管坑平面图

图3接收坑平面图

图4顶管坑断面图

图5接收坑断面图

(2)支护结构的做法

1)冠梁采用C30模筑混凝土结构,断面尺寸为1000X600mm,主筋采用8Φ20,箍筋采用Φ12@300。

在冠梁内预埋纵向连接筋Φ20,梁内锚固长度1m,并打入地下土层内30cm。

2)工作坑壁及支撑墙均为C25喷射钢筋混凝土结构,厚度均为300mm。

3)工作坑壁隔栅主筋为4Φ25,箍筋采用12@150。

在冠梁以下0~4.5m范围内,钢格栅竖向间距为0.6m。

为了加强结构的强度,在每榀钢隔栅转角部位设置2Φ28的加强筋,与Φ25钢筋焊接连接。

钢隔栅之间采用4M25螺栓连接。

所有钢格栅均采用工厂预制加工,集中运送至现场,然后现场安装。

安装时,第一榀钢隔栅必须紧贴冠梁底部。

4)支撑墙隔栅主筋为4Φ18,箍筋采用12@300。

在冠梁以下0~7.2m范围内,钢格栅竖向间距为0.6m,7.2m以下竖向间距为0.45m。

支撑墙与工作坑壁隔栅之间采用4M25螺栓连接。

5)工作坑壁及支撑墙钢隔栅内外两侧均满铺设置φ6@100X100钢筋网格。

6)上下层钢隔栅采用Φ20@1000的竖向连接筋连接。

内外层竖向连接钢筋须穿过钢隔栅内部,内外层间隔500mm,并与钢隔栅焊接牢固。

上下层竖向连接筋之间采用焊接连接,焊接长度不小于200mm。

7)钢隔栅锚杆内打设φ32.5×3.25锚杆,沿向下15°角打入,每隔一榀设置一层。

锚杆水平间距为1.0米,上下两层锚杆梅花状布置。

锚杆固定后注入改性水玻璃浆液。

8)结构底部采用内外双向Φ16@200钢筋网格,C25预拌混凝土,结构厚度为300mm。

9)在倒挂支护结构外侧分别用安装3个盘撑,结构为30#工字钢平放并与钢隔栅焊接连接。

4.工作坑施工

4.1.混凝土地圈梁

在工作坑外边尺寸范围内挖土深l.5m,施做钢筋混凝土冠梁。

冠梁顶要在地面下1.0米深处,冠梁上砌砖墙(内抹面)0.6m(即高出地面0.1m),待竖井使用完后方便拆除。

4.2.工作平台

平台用40a工字钢做主梁,南北向放置,间距2.5米,并需要让开吊管位置;负梁采用25工字钢,15×15方木采用满铺方式;吊架采用“四不搭”架设,管子采用φ159×10钢管。

起重机械采用两台卷扬机,一个20吨,一个10吨。

“四不搭”架子座落在圈梁上的预埋板。

图6顶管坑工作平台示意图

4.3.支护墙体施工

4.3.1.土方开挖

(1)待混凝冠梁强度达到90%后进行基坑土方开挖;

(2)开挖顺序由上至下、对角开挖、中间留核心土的方式进行,每一循环挖深与钢隔栅竖直间距相等,开挖顺序示意图见图13。

中间支撑墙体锚喷前,先从一侧将支撑墙投影位置的土方掏出,并保留另一侧投影外的土方。

待中间墙体锚喷完成后再开挖另一侧的土方。

(3)开挖出的土方用土斗及时运出工作坑。

(4)土方开挖后进行钢隔栅安装、混凝土锚喷施工。

之后进行下一循环的土方开挖、钢隔栅安装、混凝土锚喷施工。

(5)挖至设计标高施做封底,最终形成整体支护。

 

图7开挖顺序示意图

4.3.2.锚喷和支护

(1)基坑壁用Φ20连接筋与混凝土圈梁下部骨架连接,并在混凝土圈梁底部安装第一层钢格栅,钢格栅各部分之间采用螺栓连接,与预留竖向连接筋焊接牢固。

(2)基坑施工时分部位进行挖土、安装钢格栅、钢筋网片及锚喷混凝土,依次向下逐层交叉施工,钢格栅层与层间用连接筋焊接连接,外挂钢筋网片,分2至3次喷射混凝土达到厚度要求,逐层重复施工直至达到深度,最终形成钢筋混凝土锚喷护壁。

(3)在每一层基坑壁钢隔栅安装时,同步安装支撑墙相应的钢隔栅,在基坑壁锚喷混凝土时同步对支撑墙进行锚喷施工。

(4)喷射混凝土设计强度等级为C25,基坑壁每隔一榀打设一层锚固钢管,钢管选用φ32×3.25的普通钢管,钢管长1.5米,斜向下15°。

每层锚固钢管采用梅花状布置,并通过锚固钢管向土壁注入改性水玻璃浆液。

(5)支撑墙体钢格栅与基坑壁钢格栅采用螺栓连接,上下钢格栅之间采用竖向连接筋焊接牢固。

无须打设锚杆及注浆。

4.3.3.封门

顶管过程中,管从工作坑进洞、还是出洞,管子与洞口之间都必然会有间隙,间隙必须做好封闭,如封闭不严,触变泥浆及回填注浆就会从该间隙中流到坑中,影响坑内作业,严重时会造成洞口的塌落,造成事故,故洞口必须做好止水。

根据设计高程在施做工作坑锚喷护壁时,将预制好进出洞口的圆拱形钢格栅(钢隔栅主筋采用4Φ28钢筋,箍筋为Φ12@150,洞内径尺寸略大于管子外径8~10cm),与横向钢格栅连接,洞口部分的钢格栅及锚喷混凝土在水泥混凝土管就位后再拆除,另做止水洞口。

为了方便施工,在隔栅墙底部也开设洞门,洞门边距离连接螺栓不小于0.5m。

施工方法同上。

4.3.4.封底

工作坑混凝土封底在挖深达到设计管底高+管壁厚+设备底座安装尺寸+导轨高后进行。

打底板混凝土要注意与设备安装的予埋相配合。

坑底部一角施做与底板混凝土浇筑成一体的集水坑。

4.4.接收坑施工

接收坑施工方法同顶管工作坑。

5.施工监测

5.1.施工监测的原则

1)施工监测应以获得定量数据的专门仪器测量或专用测试元件监测为主,以现场目测检查为辅;

2)各监测项目在结构施工前应测得稳定的初始值,且不少于两次;

3)各项监测工作的时间间隔根据施工进程确定,当变形超过有关标准或场地条件变化较大时,应加密观测,当有危险事故征兆时,则需要进行连续观测;

4)量测数据必须完整、可靠,对施工工况应有详细描述,使之真正能起到施工监控的作用,为设计和施工提供依据;

5)测试单位根据对当前测试数据的分析,较好的预报下一施工步骤中地层、支护的稳定与受力情况及地表沉降等,并对施工措施提出相应的建议;

6)所有测点均应反映施工中该测点受力或变形等随时间的变化,即从施工开始到完成、测试数据趋于稳定为止;

7)按规定及时向建设单位、设计单位提供量测报告,内容包括:

测点布置、测试方法、经整理的量测资料及分析的主要成果、结论及建议、量测记录汇总等。

同时,施工过程中依据监控资料进行现场分析,以便判断支护状态,采取相应变更设计参数和施工方法;

5.2.监控量测的重点

监控量测重点主要有以下几点,在施工过程中要特别注意加强监控量测,以指导安全施工及保护工程周边环境,采取必要的施工保护措施,确保其安全。

1)基坑结构沉降;

2)基坑结构墙变形;

3)地表下沉;

5.3.监控量测的施工准备

1)监测项目的计划和监测方案。

根据工程的特征,制定详细的观测计划和信息传输方法。

2)监测:

监测应在基坑施工之前就开始进行,以得到可靠的初始记录。

在监测中,监测频率是根据项目的设计要求和施工情况来确定的。

3)信息传输:

所有现场测得的数据,要通过自动或人工的形式,及时安全地传送到数据库系统中,以便按时提供可靠的结果。

4)定期简报:

将现场测得的数据的分析结果和预测,定期以简报形式汇报有关单位。

分日报、周报、月报,关键时刻要进行小时报。

5.4.监测内容及测点布置

1)根据设计要求和相应的规范规程,为确保施工安全,做到信息化施工,拟定的施工监测项目主要有:

基坑结构位移、地表下沉等。

2)具体的监测项目、测点布置、使用仪器设备及观测频率如下表1~表2所示。

表1 量测项目及施测方法

序号

量测项目

施测方法

1

地表下沉

0.5级精密水准仪

2

基坑结构下沉

0.5级精密水准仪

3

基坑结构侧墙位移

GY-85型尺式收敛仪

 

表2测点布置及测点安设点数

序号

量测项目

测点布置

每断面测点数

1

地表下沉

地面每50m

3~15点

2

基坑结构下沉

井口圈顶部

2点

3

基坑结构侧墙位移

侧墙

1对

表3 施工内部量测数据控制界限

序号

量测项目

允许极限值

(mm)

控制界限值

(mm)

1

地表下沉

跨径≤8m

40

20

跨径>8m

55

45

跨径>8m

0.6%~0.8%

0.4%~0.6%

表4量测项目的频率表

序号

量测项目

施工掌子面距测点位置

量测频率(次/d)

1

地表下沉

距测点或超过测点3倍洞径

1/1

超过测点3倍~5倍洞径

1/2

超过测点5倍以上洞径

1/7

超过测点3~5倍洞径

1/2

超过测点5倍洞径

1/7

2

基坑结构下沉

施工期间

1/1

建成1个月内

1/7

建成1个月以后

1/30或不定期

3

基坑结构侧墙位移

竖井施工期间

1/1

竖井建成1个月内

1/7

竖井建成1个月以后

1/30或不定期

5.5.监测点的布设

1)基准点设置

水准基准点(又称监控点)是沉降观测起始数据的基本控制点,拟布设深埋混凝土结构水准基准点3个,形成监控网。

基准点设置在所观测建筑物50m的沉降影响变形区以外;工作基点距离拟建建筑物的距离不得小于建筑物基础深度的1.5~2.0倍,工作基点与联系点也可在稳定的永久建筑物墙体或基础上设置,点与点之间的距离小于30m,要求埋设于车辆、行人少,通视情况良好且便于保存的地方。

基准点埋设深度应达到原状土层,具体深度以勘察报告或实际揭露为准。

采用洛阳铲钻孔,直径为150mm,灌注混凝土,中间埋设直径Φ25mm左右的螺纹钢筋。

混凝土浇注养护稳定后方能开始引测基准点标高,并进行首次联测。

2)变形监测点的埋设

根据规范及设计要求,沉降观测点标志制作采用埋设L形螺纹钢(Φ=22mm)的方案,并用红油漆标记编号,基坑周围地表沉降标志采用钻孔法或探井法埋入,标志形式为直埋式。

具体规定按《建筑物变形测量规程》第C.0.2条规定执行。

5.6.监测点保护措施

1)监测点是一切测试工作的基础,因此特别加强对各监测点的保护工作,完善检查、验收措施。

2)在每个监测点埋设完成后,应立即检查埋设质量,发现问题,及时整改;

3)确认埋好后,埋设人员应及时填写埋设记录,并准确测量初始数据存档,作为开挖时监测的参考;项目负责人应进行实地验收,并在埋设记录上签字确认;

4)对于所有预埋监测点的实地位置应做精确记录,露出地坪的应做出醒目标志,并设保护装置;

5.7.施工监测

1)基坑施工现场必须组织专职量测小组。

量测小组在施工单位项目部技术负责人领导下,负责测点埋设、日常量测和数据处理等工作,并及时向主管技术领导和部门反馈量测数据。

2)五固定:

固定观测人员;固定观测仪器;固定观测水准尺;固定观测路线;固定观测方法。

3)每次观测之前将仪器露天放置30分钟。

4)烈日下观测使用观测伞;温差变化较大时使用仪器罩。

5)常规水准观测顺序为后前前后。

6)在线路上预先测量距离,水准仪与水准尺之间的距离不超过50m,分别在水准尺和水准仪摆设处作相应标志。

7)基坑支护过程监控测量

表5.7-1基坑支护过程监控测量表

序号

监测内容

监测仪器

测点布置

测试频率

1

竖井圈梁水平位移和垂直位移观测

2

全站仪、测倾仪

井口圈梁

施工过程中每天进行

2

竖井周围地面沉降观测

10

精密水准仪

井口附近地表

施工过程中每天进行

8)异常情况的判别和对策

制定量测监控方案时应根据有关规范、规程、计算资料和设计文件确定监控量测项目的管理基准值,并把管理基准值的70%时定为监控量测项目的警戒值。

在量控监测的过程中,若发现观测值达到了警戒值,则应进一步加大观测频率,密切观测。

当监测数据达到或超过管理基准值时,应停止施工,报告监理,并向监理报送应急补救措施,修正支护参数后方能继续施工,警戒值见表5.7-2。

表5.7-2警戒值设定表

监测项目

警戒值(mm)

管理基准值(mm)

地表沉降

21

30

基坑支护结构水平位移

21

30

地下管线变形

7—21

10—30

建筑物允许倾斜率(%)

0.14

0.2

5.8.数据处理

1)鉴于量测数据控制界限尚未有统一的规定,为了施工本身及基坑施工影响区范围的地上、地下建(构)筑物的安全,施工过程中必须按表4-2控制界限(严于国家GBJ86-85和铁道部标准)进行控制,表中数据与国家、地方、设计标准矛盾时,执行后者规定界限。

2)量测数据处理,遵守下列规定:

(1)现场量测数据及时绘制位移–时间曲线图或位移–进尺曲线图。

(2)当位移–时间曲线图或位移–进尺曲线图趋于稳定时,进行数据处理以推算最终位移值和掌握位移变化规律。

(3)数据处理一般采用回归分析方法。

3)施工现场必须建立下列量测记录图表,并按规定填报、绘制。

(1)现场监控量测记录表参见表;

(2)现场监控量测信息反馈分日、周、旬、月报表;

(3)现场监控量测位移–时间曲线图或位移–进尺曲线图。

(4)回归分析拟合曲线和位移趋势预测曲线。

5.9.信息反馈

在施工过程中,对现场测得所有观测数据,均实行信息化管理,由富有经验的专职人员根据不同的观测要求,绘制不同的变形或形变曲线,并打制相应表格,预测变形发展趋向,定期以简报的形式汇报,分为日报、周报、月报等。

根据工况,监测人员做到随叫随到。

1)一般情况的处理

一般情况下,下一次观测时应提供上一次的观测成果。

既在开挖15天内,一日一报,16—30天两日一报,30天以后一周一报。

2)特殊情况的处理

特殊情况施工单位必须随时向业主或监理书面报告(紧急情况可口头报告),提供技术资料,必要时提供阶段性报告。

量测数据遇有下列情况必须立即向上级或上级部门技术领导反馈反馈:

(1)支护结构出现大量明显裂缝;

(2)实测数据绝对值已达到或超过表41所列控制界限值;

(3)实测数据绝对值已接近表4.2所列允许极限值;

(4)量测数据绘制的散点图出现不符合正常图形规律的异常变化;

(5)量测数据接近表4.3的规定,或国家规范、设计及建设单位规定的允许值。

3)监控量测反馈程序

本标段沉降变形监测资料均用计算机配专业技术软件进行自动化初步分析、处理。

根据实测数据分析、绘制各种表格及曲线图,当曲线趋于平衡时推算出最终值。

监测人员按时向施工监理、设计单位提交监控量测周报和月报,并综合分析监测成果,对当月的施工情况进行评价并提出施工建议,及时反馈指导信息,调整施工参数,保证安全监测反馈。

5.10.监测管理

1)监控量测小组与监理工程师密切配合工作,及时向监理工程师报告有关情况和问题,并提供真实可靠的量测资料;

2)仪器在安装埋设的全过程中,对仪器、监测元器件和设备工艺等进行连续性的检验,以保证其质量的稳定性,并作安装记录。

组长负责监测工作的组织计划、外协及监测资料的质量审核;

3)制定切实可行的监测实施方案和相应的测点埋设保护措施;

4)成立专门监测组承担施工监测,量测人员保持固定,保证资料的连续性;

5)仪器采用专人专用,专人保养,专人校检的方法管理;

6)仪器设备和元器件在使用前均经严格的校验,合格后方可投入使用;

7)在监测过程中,必须遵守相应的测试细则及相应的规范要求;

8)量测资料均应经现场检查、室内复核两道程序后方可上报;

9)量测资料的储存、计算、管理均采用计算机系统管理,进行信息化管理。

5.11.测量安全保证措施

1)监测人员须将工作日程通知现场负责人,得到现场负责人的批准后方可进入现场;

2)监测人员进入施工现场要戴安全帽,佩带标识,服从指挥;

3)未经工地批准,监测人员不得随意移动或操作工地的施工设备,不得擅自拉引电源线;

4)监测人员登高时,应使用坚固可靠的工作梯,不得登踏斜木板或木箱;

5)监测人员在有车辆通行的路面工作,应穿好安全背心,必要时要设置车辆绕行或缓行标志。

6.应急预案

1)发生坍塌事故时,要立即封闭现场疏散人员,封锁现场隔离带与事故地点应保证安全距离。

2)排险和抢救由有经验人统一指挥进行。

3)因坍塌造成人身事故后同时采取两个方面的措施:

一方面立即扒土,扒土时必须使用保证遇难者不被伤害的工具,并密切注意伤员情况,防止二次伤害;另一方面对伤员上部土体采取临时支撑措施,防止因二次塌方伤及抢救者或加重事故后果。

4)对于不稳定的土体采用垂直注浆加固土体。

5)对危害大的复杂塌方,应由安全部门共同商定处理方案。

6)认真贯彻基坑施工“短开挖、强支护、快封闭、勤量测”施工原则和预防为主的方针,采取施工量测,控制地表沉降在允许范围内和杜绝塌方发生。

7)加强监控量测,并根据监控量测、信息反馈、位移反分析来调整支护参数,确保施工安全。

7.顶管施工

本次顶管施工采用人工掘进顶管施工,工作坑工作平台采用工字钢+方木+搭板搭设,工作坑处吊运设备用架子采用工字钢龙门架。

顶进前采用改性水玻璃浆液进行土壤固化,过程中采用触变泥浆减阻,顶进后采用水泥浆液填充。

7.1.设备安装

7.1.1.工艺流程

工作平台安装→垂直起重运输设备安装→导轨安装→顶进设备安装→检查验收

7.1.2.工作平台的安装

●工作平台应按照施工方案设计图要求支搭。

●工作平台承重主梁应根据管重及其他附加载荷计算选用。

主梁两端支搭在工作坑壁外不小于1.2m。

●必须根据起吊设备能力及起吊物质量核算起重架。

支搭于工作平台上的起重架,应安装牢固,并设有防雨棚。

●工作坑上的平台口必须安装护栏,并设专用人行爬梯。

7.1.3.垂直起重运输设备安装

●安装前必须对卷扬机、电动葫芦等起重设备进行全面检查,设备完好,方可安装。

●电动葫芦起重能力应与行走梁匹配。

●起重设备安装后在正式作业前必须试吊,吊离地面10cm左右时,检查重物、设备有无问题,确认安全后方可起吊。

●起重设备设专人检验、安装并必须遵守安全操作规程。

7.1.4.导轨安装

在槽底用C20混凝土铺一层20cm基础,宽度较枕木长50cm,在混凝土内部埋设15cm×15cm枕木,埋深13cm。

枕木长度应比导轨外缘两边各长出30cm,间距40cm。

枕木埋入混凝土的面需包油毡。

顶管坑的支护以及平台搭设完成后,进行导轨安装。

导轨选用须根据管径确定。

1)两导轨的间距

图14导轨间距示意图

A0—两导轨的中距

A—两导轨上部的净距

a—导轨的上顶宽度,采用起重机钢轨QU100,a=100mm

D—管外径,D1400管外径为1634mm.

h—导轨高度,采用起重机钢轨QU100,h=150

e—管外底距枕木的距离,取25mm。

2)导轨安装质量检验标准

●顶管导轨安装净距应符合下表要求

表7.1.4顶管导轨安装净距

管径(mm)

管外径(mm)

A(mm)

A0(mm)

备注

1400

1634

869

969

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