让压预应力锚索在软岩隧道大变形控制中的作用机制研究 被引量：15

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作者 赵伟 雷升祥 +2 位作者 肖清华 刘纪峰 陈桥枫 《隧道建设（中英文）》 北大核心 2019年第7期1110-1117,共8页

为解决高地压、高流变条件下软岩隧道围岩及支护结构大变形控制难题,通过理论和数值分析,研究让压预应力锚索在隧道大变形控制中的作用机制。研究内容包括2个方面,一是研究新型让压锚垫板在低预紧力及低围压下的力学性能,满足支护结构... 为解决高地压、高流变条件下软岩隧道围岩及支护结构大变形控制难题,通过理论和数值分析,研究让压预应力锚索在隧道大变形控制中的作用机制。研究内容包括2个方面,一是研究新型让压锚垫板在低预紧力及低围压下的力学性能,满足支护结构先柔让压的要求;二是让压结束后,预应力锚索在高预紧力条件下改善支护结构受力性能,实现后刚强支的作用。结果表明:1)预应力锚索通过施加预紧力,增大洞壁径向阻力,提高围岩稳定性;2)预应力锚索在让压结束后对支护结构的主要作用是减跨,由此提高支护结构刚度和承载能力;3)围岩、支护结构和让压预应力锚索变形协调,力学上相互耦合,构成"先柔后刚"的支护体系。 展开更多

关键词 软岩隧道 隧道大变形 让压预应力锚索

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让压型锚索箱梁支护系统组合构件耦合性能分析及应用 被引量：12

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作者 王琦 李术才 +6 位作者 李为腾 李智 江贝 苗素军 李海燕 王德超 王洪涛 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期3374-3384,共11页

对锚索梁支护及组合构件耦合支护研究现状进行了总结分析,指出锚索梁支护系统组合构件耦合支护研究的必要性和意义。以"先控后让再抗"支护理念为指导,研发出高强让压型锚索箱梁支护系统。通过层次分析法得到支护系统各构件权... 对锚索梁支护及组合构件耦合支护研究现状进行了总结分析,指出锚索梁支护系统组合构件耦合支护研究的必要性和意义。以"先控后让再抗"支护理念为指导,研发出高强让压型锚索箱梁支护系统。通过层次分析法得到支护系统各构件权重值,提出了支护系统构件整体性能利用率、耦合效率和围岩控制效果3个指标,进行的13种数值试验对比方案结果表明:Ⅱ12c+Φ22锚索、Ⅱ12b+Φ22锚索和Ⅱ12a+Φ17.8锚索方案对应的支护系统均具有较高的耦合效率;锚索型号对支护系统耦合效率具有较为显著的影响;增大预紧力有助于进一步提高构件整体利用率、耦合效率,改善围岩控制效果。设计制作了测力箱梁,选择Ⅱ12b+Φ22锚索方案对应的锚索梁支护系统进行了现场试验,测站监测结果显示,支护系统在掘巷期间的整体性能利用率为54.51%,构件耦合效率达到75.61%,系统各构件达到了同步承载的效果,巷道顶板沉降量和两帮移近量分别为148 mm和180 mm,较好地控制了巷道围岩变形。 展开更多

关键词 箱型支护梁 锚索让压环 组合构件 耦合性能 数值试验 现场试验

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软岩隧道挤压型大变形非线性流变属性及其锚固整治技术研究 被引量：28

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作者 孙钧 钦亚洲 李宁 《隧道建设（中英文）》 北大核心 2019年第3期337-347,共11页

针对隧道高地应力软弱围岩洞室施工开挖变形与围岩失稳以及衬护结构设计问题,阐述开展岩土流变学研究的必要性以及对软岩挤压型大变形非线性流变问题的研究内容和方法,介绍隧道围岩挤压型大变形的定义、变形特征,及国际上隧道围岩挤压... 针对隧道高地应力软弱围岩洞室施工开挖变形与围岩失稳以及衬护结构设计问题,阐述开展岩土流变学研究的必要性以及对软岩挤压型大变形非线性流变问题的研究内容和方法,介绍隧道围岩挤压型大变形的定义、变形特征,及国际上隧道围岩挤压大变形的判定。介绍隧道围岩挤压型大变形非线性流变理论、相应的专用设计软件研制及其工程应用,主要介绍有关的研究内容及其创新性方面;以广义Komamura-Huang流变模型为基础,建立一种能较完整地反映围岩二维、三维大变形非线性流变全过程的Komamura-Huang"弹-线黏弹-非线性大变形黏塑性"流变模型,并在ABAQUS软件基础上进行专用软件的二次开发,将其应用于兰新铁路兰武客运专线乌鞘岭铁路隧道岭脊段围岩5~#断层带中,后又应用于甘南木寨岭高速公路隧道和云南滇中红层引水隧洞2处软岩围岩挤压大变形隧道,采用大尺度让压锚杆/预应力长让压锚索进行了整治研究,并分别进行了二维和三维非线性大变形黏弹塑性数值模拟分析。指出有待进一步深化研讨的若干问题。总结针对软岩挤压型大变形沿用现行刚性支护方案的不合理性和失效教训。提出管控/约束隧道围岩大变形持续发展的让压支护锚固技术措施——一种新型大尺度让压锚杆/预应力让压锚索,介绍让压锚具的受力机制及构造,强调其10个关键性设计施工参数。以兰州木寨岭高速公路隧道围岩挤压型大变形非线性流变分析与采用让压锚杆进行工程整治的试验段情况为例,对该隧道围岩挤压大变形进行二维数值模拟,并对施作让压锚杆进行工程整治的主要有关设计参数进行分析计算。"边支边让、大尺度让压锚杆"方法已先后在几处工程中得到了成功实施,取得了应有的经济效益,其工程技术收益应更受业界关注。 展开更多

关键词 软弱围岩隧道 挤压型大变形 岩土非线性流变 大尺度让压锚杆/预应力让压锚索 二次衬砌

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滇中引水工程海东隧洞围岩“小变形”试验段前期研究——兼及采用普通预应力锚索的风险与对策 被引量：8

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作者 孙钧 江宇 +2 位作者 李宁 汪波 樊勇 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2022年第8期1321-1330,I0003-I0012,共20页

针对高地应力软岩隧洞大、小变形围岩支护难题,强调普通预应力锚索和大尺度预应力让压锚索2种支护方案不同的适用条件。对发生一定大变形的软岩隧洞采用普通预应力锚索支护的风险进行分析,提出具体应对措施。以滇中引水工程海东隧洞试... 针对高地应力软岩隧洞大、小变形围岩支护难题,强调普通预应力锚索和大尺度预应力让压锚索2种支护方案不同的适用条件。对发生一定大变形的软岩隧洞采用普通预应力锚索支护的风险进行分析,提出具体应对措施。以滇中引水工程海东隧洞试验段为例,对围岩大变形中的相对“大变形”与“小变形”限界进行了计算和探讨。通过原理分析、理论计算,并结合试验研究,验证锚杆、锚索施加预应力的重要性。此处认为:1)普通预应力锚索适用于隧洞相对“小变形”区段,而让压锚索则适用于隧洞相对“大变形”区段,两者各适用于不同场合,绝不能相互取代;2)隧洞中采用普通预应力锚索支护,预应力值切不能过高,否则有束筋拉断崩出洞外的风险,建议只有在围岩变形整体趋稳后才能开始张拉和灌浆;3)海东隧洞试验段初定相对“大变形”与“小变形”的限界值为30 cm,具体还需在现场试验实施中进一步验证和修正;4)锚杆、锚索施加预应力,可改善施锚区围岩的岩性参数,提高其强度和刚度;5)此处对海东隧洞围岩“小变形”试验段的前期研究,希望引起业内各方专家的关注,进而得出改进、完善的建议意见,并在后续试验段实施中体现和实施。 展开更多

关键词 软岩隧洞 围岩支护 大变形 小变形 预应力锚索 让压锚索 施工风险与对策

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高地应力软岩隧洞挤压型大变形的非线性流变属性及采用让压支护的工程整治研究 被引量：27

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作者 孙钧 江宇 +1 位作者 汪波 樊勇 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2021年第10期1627-1633,共7页

针对软岩大变形工程处置目前大多仍沿用传统强支硬顶施工方法所存在的问题,分析挤压型大变形隧洞中采用让压支护的必要性,认为在挤压型大变形隧洞施工中,采用刚性支护进行“硬扛”是不行的;可缩式钢拱架在大变形(如δ≥500 mm)隧洞中是... 针对软岩大变形工程处置目前大多仍沿用传统强支硬顶施工方法所存在的问题,分析挤压型大变形隧洞中采用让压支护的必要性,认为在挤压型大变形隧洞施工中,采用刚性支护进行“硬扛”是不行的;可缩式钢拱架在大变形(如δ≥500 mm)隧洞中是不能用的,需要“另辟蹊径”,创新求变。经5处工程实践证明,在软岩挤压大变形隧洞施工中,施作让压锚杆/预应力长让压锚索是一种更为有效可行的对策措施。阐述让压支护“边支边让、先柔后刚“的设计理念,阐明其工作原理,对让压锚杆及预应力让压锚索进行比选,从施工和受力2方面考虑,建议采用预应力长让压锚索。并对锚杆、锚索参数、锚固头形式、锚腔位置等关键技术指标进行分析推荐。讨论让压支护的经济性,经与传统“硬扛”的方式对比估算,认定采用让压支护是完全划得来的。首先,对软岩挤压型大变形隧洞计算分析中的若干问题作简要说明,包括:1)二、三维分析模式的选择问题;2)几何非线性问题;3)非线性、非定常黏弹塑性围岩流变/蠕变时效的耦合相互作用问题;4)几何非线性与材料非线性耦合专用程序软件研发及应用问题。然后,简述了挤压大变形隧洞中考虑几何非线性和材料非线性的耦合作用的研究进展。最后,对下一步深化研究提出5点建议:1)进一步积累大量流变试验和隧洞现场实测资料,提出数值模拟预测挤压大变形更有理论依据、更加可信、适用的方法;2)非线性黏弹塑性流变本构模型分析的编程工作,需引入和拓展至三维非线性黏弹性流变属性并选用相应的流变本构模型;3)完善目前工作中存在的不足,收集更为详细的研究资料和现场实测与流变试验数据,并将试验手段、数值计算与理论演引三者相结合,对几类不同软弱岩性的挤压型非线性流变力学行为进行更细致完善的系统研究;4)深入分析挤压型大变形问题时,应考虑多场耦合问题;5)本研究仅局限于软岩,基于连续介质理论所建立的大变形理论,不适用于软黏土隧洞的大变形破坏问题,这应作为今后拓展研究的一个方面。 展开更多

关键词 滇中引水工程 输水隧洞 围岩挤压型大变形 让压支护 让压锚杆 预应力让压锚索 “边支边让 先柔后刚” 让压量 扩挖量

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预应力锚索摩阻力试验研究及危害性探讨 被引量：1

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作者 朱安龙 徐建强 张萍 《人民长江》 北大核心 2015年第21期93-97,共5页

预应力锚索是目前高边坡工程和洞室围岩支护的重要手段,由于锚索摩阻力的存在,导致锚固力不能有效传递,在岩体发生变形时,极易在张拉端形成应力集中从而导致锚索破坏。提出一种新型的让压锚索,通过现场试验,对摩阻力进行测试并对其形成... 预应力锚索是目前高边坡工程和洞室围岩支护的重要手段,由于锚索摩阻力的存在,导致锚固力不能有效传递,在岩体发生变形时,极易在张拉端形成应力集中从而导致锚索破坏。提出一种新型的让压锚索,通过现场试验,对摩阻力进行测试并对其形成机理和存在的危害进行了探讨。分析认为,目前锚索居中和绑扎方式是影响摩阻力的重要因素,摩阻力的存在是削弱锚索变形能力和产生预应力损失的重要原因。 展开更多

关键词 预应力锚索 让压锚索 摩阻力 预应力损失

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水电工程预应力锚索若干典型问题及解决方案

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作者 朱安龙 夏万求 张萍 《人民黄河》 CAS 北大核心 2016年第11期116-119,共4页

为进一步提高预应力锚索的支护效果,在预应力锚索摩阻力现场试验研究成果以及已有研究成果归纳总结的基础上,对影响锚索支护效果的主要典型问题及其成因进行了分析,认为锚索存在的摩阻力大、钢绞线变形能力差是影响锚索支护效果的主要... 为进一步提高预应力锚索的支护效果,在预应力锚索摩阻力现场试验研究成果以及已有研究成果归纳总结的基础上,对影响锚索支护效果的主要典型问题及其成因进行了分析,认为锚索存在的摩阻力大、钢绞线变形能力差是影响锚索支护效果的主要因素。在此基础上,分析了新近研发的新型预应力让压锚索的优势,该锚索采用特殊的让压装置和居中器,与传统预应力锚索相比具有变形能力强、摩阻力低的优势,可以解决传统锚索适应变形能力差的问题。该新型让压锚索在洪屏抽蓄电站工程中试验性应用表明,让压效果可靠。 展开更多

关键词 水电工程 预应力锚索 让压锚索 高地应力 大变形 硐室 边坡

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超前支承压力区煤巷支护关键技术研究 被引量：8

8

作者 杨亚威 翟英达 《矿业安全与环保》 北大核心 2020年第6期13-18,共6页

为解决超前支承压力影响区煤巷难支护的问题,以煤峪口矿8712综放工作面终采线煤柱中部补掘回撤专用通道为工程背景,综合运用理论分析、FLAC 3D数值模拟、矿压监测等研究方法,对超前支承压力影响下的煤巷支护技术进行研究,结果表明:超前... 为解决超前支承压力影响区煤巷难支护的问题,以煤峪口矿8712综放工作面终采线煤柱中部补掘回撤专用通道为工程背景,综合运用理论分析、FLAC 3D数值模拟、矿压监测等研究方法,对超前支承压力影响下的煤巷支护技术进行研究,结果表明:超前支承压力影响范围为60 m,“锚网喷”支护在应力降低区和原岩应力区取得了良好的围岩控制效果;应力增高区内巷道失稳变形仍较严重,根据应力增高区内巷道围岩变形及破坏特征提出“锚网喷+让压锚索+注浆锚杆+底板切槽”联合支护技术。现场应用及实测数据表明,巷道表面位移量能被控制在合理范围内,研究成果可为工作面的安全回撤及类似地质条件下煤巷围岩控制提供借鉴和参考。 展开更多

关键词 高应力巷道 煤巷支护 设备回撤 孤岛综放工作面 让压锚索 数值模拟 注浆加固

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高应力软岩巷道高强让压锚杆支护系统试验研究 被引量：23

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作者 黄宝田 陈东印 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2013年第8期49-52,共4页

为解决云驾岭煤矿二水平南翼下山巷道掘进过程中出现的围岩变形大,且返修后仍不能有效控制巷道稳定的支护问题,采用高强高预紧力让压锚杆支护系统在二水平南翼运输下山巷道进行了支护试验。试验巷道选用Q600高强让压锚杆和直径18.9 mm的... 为解决云驾岭煤矿二水平南翼下山巷道掘进过程中出现的围岩变形大,且返修后仍不能有效控制巷道稳定的支护问题,采用高强高预紧力让压锚杆支护系统在二水平南翼运输下山巷道进行了支护试验。试验巷道选用Q600高强让压锚杆和直径18.9 mm的"鸟窝"让压锚索,设计预紧力分别为80和150 kN。监测结果表明:试验巷道顶板下沉量最大值46 mm,两帮移近量最大值182 mm,基本无底鼓现象,通过安装高强度、高预紧力让压锚杆高强支护系统能适应高应力软岩巷道的支护要求,实现了高应力软岩运输下山的一次支护成功。 展开更多

关键词 超高强锚杆 高预紧力锚杆 让压支护系统 让压锚索 软岩巷道 高应力

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煤矿动压巷道围岩稳定性协同卸压控制技术研究 被引量：21

10

作者 王炯 刘鹏 +3 位作者 刘帅 马磊 刘义鹏 陈旭 《矿业科学学报》 CSCD 2021年第3期323-332,共10页

煤矿动压巷道围岩的稳定性对矿井安全生产至关重要。为有效控制采动压力影响下的巷道失稳变形,以德通煤矿2201工作面动压巷道为工程背景,对动压巷道破坏现象及围岩应力演化规律等进行分析,结果表明:开采动压周期性叠加使巷道围岩垂直应... 煤矿动压巷道围岩的稳定性对矿井安全生产至关重要。为有效控制采动压力影响下的巷道失稳变形,以德通煤矿2201工作面动压巷道为工程背景,对动压巷道破坏现象及围岩应力演化规律等进行分析,结果表明:开采动压周期性叠加使巷道围岩垂直应力集中并呈双峰拱形非对称分布,巷道变形呈抛物线形,应力集中和位移最大区域巷道易失稳。因此,提出以双向聚能预裂爆破切顶卸压和恒阻大变形锚索让压支护为基础的动压巷道协同卸压围岩稳定性控制技术。对动压巷道实施双向聚能预裂爆破切顶卸压后,可有效切断动压传递路径,巷道峰值应力差降低19.6%;再实施恒阻大变形锚索让压支护继续卸压,巷道断面收缩率由60%降至13%,开采动压对巷道稳定性的影响明显削弱,协同卸压围岩稳定性控制技术应用效果良好,可为类似矿山提供有益指导。 展开更多

关键词 动压巷道 协同卸压 双向聚能预裂爆破 恒阻锚索让压支护

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预掘通道切顶卸压安全快速回撤技术及应用 被引量：18

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作者 王新民 《煤炭工程》 北大核心 2020年第6期96-101,共6页

范家村煤矿2119综采工作面顶板破碎,严重影响工作面掘进回撤通道期间的支护质量和回采结束后支架的回撤速度。以2119综采工作面为工程背景,介绍了在破碎顶板条件下,采用恒阻让压锚索支护技术和顶板预裂技术,改善了支架回撤过程中预留回... 范家村煤矿2119综采工作面顶板破碎,严重影响工作面掘进回撤通道期间的支护质量和回采结束后支架的回撤速度。以2119综采工作面为工程背景,介绍了在破碎顶板条件下,采用恒阻让压锚索支护技术和顶板预裂技术,改善了支架回撤过程中预留回撤通道顶板的安全状况和工作条件,并确定了恒阻让压锚索支护长度11.3m,切顶高度为11m,切顶角度为20°,双向预裂切顶"3+3+2+2+2+1"式装药爆破;最后通过现场监测表明,回撤通道在工作面回撤过程中顶底板移近量为445mm,恒阻让压锚索应力值最终稳定在288kN,回撤通道变形较小,未出现压架事故,实现了综采工作面支架安全快速顺利回撤,为其他类似地质条件下预留回撤通道工作面支架安全快速回撤提供了一定的参考。 展开更多

关键词 预掘通道 破碎顶板 恒阻让压锚索 顶板预裂 安全快速回撤

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隧道软弱围岩挤压大变形非线性流变力学特征及其锚固机制研究 被引量：24

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作者 孙钧 潘晓明 王勇 《隧道建设》 北大核心 2015年第10期969-980,共12页

介绍围岩大变形的工程实例、隧道围岩挤压性大变形的定义及其工程特征。系统总结国际上隧道围岩挤压性大变形的3种预测方法,即:经验法、半经验半理论法和试验判定法。将Hoek(1999)对围岩挤压大变形的预测和判定方法(半经验半理论法)应... 介绍围岩大变形的工程实例、隧道围岩挤压性大变形的定义及其工程特征。系统总结国际上隧道围岩挤压性大变形的3种预测方法,即:经验法、半经验半理论法和试验判定法。将Hoek(1999)对围岩挤压大变形的预测和判定方法(半经验半理论法)应用于乌鞘岭隧道岭脊段F7断层带开挖施工中的围岩稳定性判别,并对这种预测方法进行了可靠性评价,认为有支护情况下比无支护情况下变形预测失效概率要小得多,也就是说毛洞围岩变形收敛率的大小更难以掌控。介绍作者团队对隧道围岩挤压性大变形问题按三维非线性流变的理论分析、相应专用软件的研制;并将理论研究计算成果与现场实测数据进行对比,结果按大变形三维问题的计算值比按小变形二维平面问题的计算值更接近工程实际;同时,指出了有待进一步深化研讨的若干问题。最后,提出了管控/约束隧道围岩大变形持续发展的锚固技术措施--一种新型大尺度让压锚杆/预应力长锚索,分析其机制和优势,介绍其构造类型,并提出下一步的研究思路。该方法已在几处工地不同程度地成功实施,取得了应有的经济效益和技术成果。 展开更多

关键词 隧道 软弱围岩 挤压大变形 预测 小变形二维非线性黏弹塑性本构模型 大变形三维弹黏塑性本构模型 大尺度让压锚杆/预应力长锚索

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深部厚顶煤巷道围岩变形破坏机制模型试验研究 被引量：30

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作者 李为腾 李术才 +5 位作者 王琦 阮国强 左金忠 刘文江 王德超 王洪涛 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第10期2847-2856,共10页

为研究深部厚顶煤巷道围岩变形破坏特性及其机制,以赵楼煤矿千米深井厚顶煤巷道为工程背景,开展了大比尺地质力学模型试验,对让压型锚索箱梁支护系统作用下的巷道围岩位移、应力演化规律进行的研究表明:巷道顶底板围岩竖向应力释放较两... 为研究深部厚顶煤巷道围岩变形破坏特性及其机制,以赵楼煤矿千米深井厚顶煤巷道为工程背景,开展了大比尺地质力学模型试验,对让压型锚索箱梁支护系统作用下的巷道围岩位移、应力演化规律进行的研究表明:巷道顶底板围岩竖向应力释放较两帮剧烈,水平应力释放反之,巷道顶板中部围岩是顶板竖向应力释放的主要部位。通过与现场试验结果对比验证,总结出深部厚顶煤巷道围岩变形破坏的3个主要特征:顶板变形破坏较两帮和底板严重、顶板围岩变形破坏主要发生在煤岩交界面以下的煤体中、巷中是顶板变形破坏的关键部位,并进一步分析了相应机制:顶板煤岩松软破碎、自承能力差、顶板及其巷中竖向应力释放相对更为剧烈、矩形巷道顶板受力状态差等因素,导致顶煤所受径向应力低,碎胀变形剧烈,且弯曲变形、离层严重,顶板受力结构恶化,最终导致顶板控制困难。 展开更多

关键词 厚顶煤巷道 让压型锚索箱梁 模型试验 变形破坏 机制 关键部位

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