装配式预应力混凝土T型简支梁桥设计计算书2.doc
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对于橡胶板应满足: 若选定支座平面尺寸为:,则支座形状系数s为: 当时,橡胶板的平均容许压应力为 橡胶支座的弹性模量 计算时,最大支座反力的剪力值: 按容许应力法计算的最大支座反力为: 故 满足要求。 二、确定支座厚度 主梁计算温差取T=350C。温度变形由两端的支座均摊,则每一个支座承受的水平位移为: 计算活载制动力引起的水平位移时,首先需要确定作用在每一个支座上的制动力。 对于25m桥跨可布置一行车队。 车辆荷载: 制动力为 一辆加重车总重为280KN,制动力为 七根主梁共14个支座,每一支座承受的水平力为: 按桥规要求: 选用六层钢板,七层橡胶组成橡胶支座。上下层橡胶片厚度为0.25cm,中间厚度为0.5cm,薄钢板厚度为0.2cm. 则 支座总厚度: 三、验算支座的偏转 支座平均压偏变形为: 按桥规要求应满足: 即 ,符合要求。 梁端转角为: 设恒载作用下,主梁处于水平状态,活载作用下跨中挠度 所以 验算偏转情况应满足: 符合桥规要求。 四、验算支座的抗滑稳定性 按《桥规》第8.4.3条规定:验算支座抗滑稳定性应满足: 式中 —由结构自重标准值和0.5倍汽车荷载标准值(计入冲击系数)引起的 支座反力 —由汽车荷载引起的制动力标准值, —支座平面毛面积 —橡胶支座与混凝土表面的摩阻系数, —支座剪变模量,取 则 满足桥规要求,支座不会发生相对滑动。 第二节 盖梁的设计 一、荷载计算 (一)上部构造恒载 具体计算结果见表 3-1 表 3-1 每片边梁自重(kN/m) 每片中梁自重(kN/m) 一孔上部结构自重(kN) 每个支座恒载反力(kN) 1、7号 2、3、4、5、6号 边梁1,7 中梁2、3、4、5、6 19.946 20.513 3584.03 251.284 244.339 (二)盖梁自重及内力计算 混凝土简支桥盖梁的跨高比L/h为:2.0<L/h<5.0 此处L为盖梁的计算跨径,应取Ln和1.15Lc两者较小者。其中Ln为盖梁支承中心之间的距离,Lc为盖梁的净跨径。在确定盖梁净跨径时,圆形截面柱可换算为边长等于0.8倍直径的方形截面柱。 图3—1 盖梁构造图示(单位cm) 具体盖梁自重及内力计算结果见下表 3—2。 表 3—2盖梁自重产生的弯矩剪力效应计算 截面编号 自重(KN) 弯矩(KN·m) 剪力(KN) 左 右 1—1 -19.479 -19.479 2—2 -73.242 -73.242 3—3 -133.805 153.070 4—4 108.445 108.445 5—5 0.0 0.0 (三)活载计算 1.活载横向分布系数计算 荷载对称布置时用杠杆法,非对称布置时用偏心压力法。 (1)车辆荷载 1)单列车,对称布置时 图3—2 2) 双列车,对称布置时 图3—3 3)单列车,非对称布置时(图3—4) 由 则 4) 双列车,非对称布置时(图3—4) 已知 则 图3—4 (单位cm) 5) 三列车,非对称布置时(图3—5) 已知 图3—5 (单位cm) 2. 按顺桥向活载移动情况,求得支座活载反力的最大值 (1)车辆荷载 简化成均布力和集中力,布载长度为 24.96 24.96 图3—6 1) 单孔布载时 单列车: 双列车: 三列车: 2) 双孔布载时 单列车: 双列车: 三列车: 3. 活载横向分布后各梁支点反力 表3—3 荷载横向分布情况 公路——Ⅰ级 计算方法 荷载布置 横向分布系数m 单孔 双孔 B R1 B R1 对称布置按杠杆法计算 单列车 m1=0 266.24 0 522.09 0 m2=0 0 0 m3=0.281 74.81 146.71 m4=0.438 116.61 228.68 m5=0.281 74.81 146.71 m6=0 0 0 m7=0 0 0 双列车 m1=0 532.48 0 1044.16 0 m2=0.266 141.64 277.75 m3=0.438 233.23 457.34 m4=0.594 316.29 620.23 m5=0.438 233.23 457.34 m6=0.266 141.64 277.75 m7=0 0 0 三列车 m1=0.156 623 97.19 1221.67 190.58 m2=0.592 368.82 723.23 m3=0.753 356.98 919.92 m4=0.841 523.94 1027.42 m5=0.753 356.98 919.92 m6=0.592 368.82 723.23 m7=0.156 97.19 190.58 非对称荷载按偏心压力法计算 单列车 m1=0.351 266.24 93.45 522.08 183.25 m2=0.281 74.81 146.70 m3=0.212 56.44 110.68 m4=0.143 38.07 74.66 m5=0.074 19.70 38.63 m6=0.005 1.331 2.61 m7=-0.065 -17.31 -33.94 双列车 m1=0.274 532.48 145.90 1044.16 286.10 m2=0.212 112.89 221.36 m3=0.178 94.78 185.86 m4=0.143 76.14 149.31 m5=0.108 57.51 112.77 m6=0.074 39.41 77.27 m7=0.039 20.77 40.72 三列车 m1=0.269 623 167.58 1221.67 338.63 m2=0.219 136.44 267.55 m3=0.168 104.66 205.24 m4=0.143 89.09 174.70 m5=0.118 73.514 144.16 m6=0.067 41.74 81.85 m7=0.017 10.59 20.77 4. 各梁恒载、活载反力组合 车辆冲击系数取1.285。计算见表3—4,表中均取用各梁的最大值。 表 3-4 编号 荷载情况 1号梁 2号梁 3号梁 4号梁 5号梁 6号梁 7号梁 ① 恒载 574.86 603.83 603.83 603.83 603.83 603.83 574.86 ② 公路—级双列对称 0 277.75 457.34 620.23 457.34 277.75 0 ③ 公路—级三列对称 190.58 723.23 919.92 1027.42 919.92 723.23 190.58 ④ 公路—级双列非对称 286.10 221.36 185.86 149.31 112.77 77.27 40.72 ⑤ 公路—级三列非对称 338.63 267.55 205.24 174.70 144.43 81.85 20.77 ⑥ ①+② 574.86 881.6 1061.17 1224.06 1061.17 881.6 574.86 ⑦ ①+③ 765.44 1327.06 1523.75 1631.25 1523.75 1327.06 765.44 ⑧ ①+④ 860.96 825.19 789.69 753.14 716.6 681.1 615.58 ⑨ ①+⑤ 913.49 871.83 809.07 778.53 748.26 685.68 624.6 5. 双柱反力Gi的计算 由表 3-4可知,由荷载组合⑦时(公路——Ⅰ级、三列对称布置)控制设计,此时G1=4431.9kN。 二、内力计算 1.恒载加活载作用下各截面的内力 (1)弯矩计算(见图 3-1) 求得最大弯矩值,支点负弯矩取用非对称布置时的数值,跨中弯矩取用对称布置时的数值。 按图3—1,给出的截面位置,各截面弯矩计算式为: 计算结果见下表 3-6。 2.剪力计算 相应于最大弯矩时的剪力计算,一般计算公式为: 截面1—1: 截面2—2: 截面3—3: 截面4—4: 截面5—5: 计算结果见下表 3—5。 表3—4 荷组 1号梁 距离 2号梁 距离 3号梁 距离 4号梁 距离 5号梁 距离 6号梁 距离 7号梁 距离 反力 ⑥ 574.86 9.22 881.6 7.32 1061.17 5.42 1224.06 3.52 1061.17 1.62 881.6 -0.28 574.86 -2.18 3129.7 ⑦ 765.44 1327.06 1523.75 1631.25 1523.75 1327.06 765.44 4431.9 ⑧ 860.96 825.19 789.69 753.14 716.6 681.1 615.58 2621.1 ⑨ 913.49 871.83 809.07 778.53 748.26 685.68 624.6 2715.7 表3—5= 荷载组合 墩柱反(kN) 梁支座反力(kN) 截面1——1 截面2——2 截面3——3 截面4——4 截面5——5 G1 R1 R2 R3 V左 V右 V左 V右 V左 V右 V左 V右 V左 V右 组合⑥ 3129.7 574.86 881.6 1061.17 0 -574.86 -574.86 -574.86 -574.86 1673.24 1673.24 1673.24 612.07 612.07 组合⑦ 4431.9 765.44 1327.06 1523.75 0 -765.44 -765.44 -765.44 -765.44 2238.9 2238.9 2238.9 715.15 715.15 组合⑧ 2621.1 860.96 825.19 789.69 0 -860.96 -860.96 -860.96 -860.96 943.95 943.95 943.95 154.26 154.26 组合⑨ 2715.7 913.49 871.83 809.07 0 -913.49 -913.49 -913.49 -913.49 930.4 930.4 930.4 121.3 121.3 表3-6 荷载组合情况 墩柱反力(kN) 梁支座反力(kN) 各截面弯矩 G1 R1 R2 R3 截面2——2 截面3——3 截面4——4 截面5——5 组合⑥ 公路——Ⅰ级双列对称 3129.7 574.86 881.6 1061.17 -574.86 -1120.98 270.691 3246.198 组合⑦ 公路——Ⅰ级三列对称 4431.9 765.44 1327.06 1523.75 -765.44 -1492.61 476.737 4581.522 组合⑧公路——Ⅰ级双列非对称 2621.1 860.96 825.19 789.69 -860.96 -1678.87 -818.11 453.619 组合⑨公路——Ⅰ级三列非对称 2715.7 913.49 871.83 809.07 -913.49 -1781.31 -912.082 306.384 (三)盖梁内力汇总 下表3—8中各截面数值均取以上两表中的最大值。 表3—8 内力 截面号 截面1-1 截面2-2 截面3-3 截面4-4 截面5-5 弯矩(kN·m) M自重 -4.663 -49.406 -127.011 32.503 907.294 M荷载 0 -913.49 -1781.31 -912.082 4581.522 M计算 -4.663 -962.90 -1908.32 -879.58 5488.82 剪力(kN) V自重 左 -19.406 -73.242 -133.805 108.445 0 右 -19.406 -73.242 153.07 108.445 0 V荷载 左 0 -913.49 -913.49 2238.9 715.15 右 -913.49 -913.49 2238.9 2238.9 715.15 V计算 左 -19.406 -1224.05 -1284.62 1937.105 72.41 右 -932.90 986.73 2391.97 2347.35 715.15 三、截面配筋设计与承载力校核 采用C40混凝土,主筋用HRB335,钢筋,, (一) 正截面抗弯承载力验算 根据《桥规》第8.2.4条,……………………………………… 取,又 1. 截面1—1: 。 解得 根据《桥规》规定:最小配筋率为0.20%。显然,按照最小配筋率能够满足要求。 选用。 2. 截面2—2: 解得 按《桥规》最小配筋率的要求,选用。 3. 截面3—3: 解得 按《桥规》最小配筋率的要求,选用。 4. 截面4—4: 解得 按《桥规》最小配筋率的要求,选用。 5. 截面5—5: 解得 采用。 表3—9 盖梁截面钢筋用量表 截面号 M(kN·m) As(mm2) 选用根数 (﹪) 根数 As(mm2) 截面1-1 -4.663 12.3689 11 6773.8 0.265639 截面2-2 -962.90 2437.6 11 6773.8 0.265639 截面3-3 -1908.32 4867 11 6773.8 0.265639 截面4-4 -879.58 2225.68 11 6773.8 0.265639 截面5-5 5488.82 14779.2 21 14779.2 0.599562 (二)斜截面抗剪承载力验算 按《桥规》第8.2.6条规定: ……………………3—3 —验算截面处的剪力组合设计值 —连续梁异号弯矩影响系数,计算近边支点梁段的抗剪承载力时, ;计算中间支点梁段及刚构各节点附近时, —受拉区纵向受拉钢筋的配筋率。 —箍筋的抗拉强度设计值 b—盖梁的截面宽度(mm) —盖梁的截面有效高度(mm) 1. 对于截面1—1: 故仅需按构造配置箍筋。 2. 对于截面2—2、5—5: 仅需按构造配置箍筋。 3. 对于截面4—4,经验算需要按计算配筋。 , 所以 按《桥规》第9.3.13条规定,。选用R235钢筋,六肢箍, 第三节 桥墩墩柱的设计 采用直径为1500mm,用C40混凝土,HRB335钢筋 一、 荷载计算 (一)恒载计算 按《桥规》第3.3.1及3.3.4条 规定,桥涵净空高不小于5.0m。 故取墩柱净空高度为5.5m,则墩柱长为4.5m。 上部构造恒载,一孔重3584.03KN 盖梁自重(半根盖梁)312.12KN 墩柱自重 故作用于墩柱底面的恒载垂直力为: (二)车辆荷载计算 荷载布置及行驶情况见(图3—2)—(图3—5)。 1. 公路—Ⅰ级 (1)单孔荷载(图3—2) 三列车: 按《公桥规》第4.3.6条规定: 一个设计车道上由汽车荷载制动产生的制动力标准值按车道荷载标准值在加载长度上计算的总重力的10%计算。公路—Ⅰ级汽车荷载制动力标准值不得小于165KN。 相应的制动力: 故 取 (2)双孔荷载(图3—3) 三列车时: 制动力 : 汽车荷载中双孔荷载产生支点处最大值,即产生最大墩柱垂直力,汽车荷载中单孔荷载产生最大偏心弯矩,即产生最大墩柱底弯矩。 (三)双柱反力横向分布计算 1.单列车时: 2.双列车时: 3. 三车时: 4.荷载组合 (1)最大最小垂直反力时,计算结果见下表3—10。 表3—10 可变荷载组合垂直反力计算(双孔) 编号 荷载状况 最大垂直反力(kN) 最小垂直反力(kN) 横向分布m1 Bm1(1+μ) 横向分布m2 Bm2(1+μ) 1 公路——Ⅰ级 单列车 1.155 782.92 -0.155 -130.02 2 双列车 0.944 1254.78 0.056 74.44 3 三列车 0.732 1138.4 0.268 416.79 (2) 最大弯矩,计算见下表3—11。 表 3-11 编号 荷载情况 墩柱顶反力计算式Bm1(1+μ) 垂直力(kN) 水平力H(kN) 对柱顶中心弯矩(kN·m) B1 B2 B1+B2 0.25(B1-B) 1.14H 1 上部结构与盖梁计算 —— —— —— 2391.97 —— 0 0 2 单孔三列车 623*0.732*1.273 580.5 0 580.5 124.6 145.13 220.077 注 水平力由两墩柱平均分配 二、截面配筋计算及应力验算 (一) 作用于墩柱顶的外力 1.垂直力 最大垂直力: 最小垂直力: 2.水平力 3.弯矩 (二)作用于墩柱底面的外力,由表3-5,3-6 (三)截面配筋计算 墩柱顶用C40混凝土,采用,R335钢筋。 则纵向钢筋配筋率为 按《桥规》第5.3.1条规定:,故不计偏心增大系数。 取 1. 双孔荷载,按最大垂直力时,墩柱顶按轴心受压构件验算。 根据《桥规》第5.3.1条规定: 满足要求。 2. 单孔荷载,最大弯矩时,墩柱顶按最小偏心受压构件计算。 ,故 按《桥规》第5.3.9条规定,偏心受压构件承载力计算应符合下列规定: 式中 —轴向力的偏心距 —有关混凝土承载力的计算系数 —有关纵向钢筋承载力的计算系数 —圆形截面的半径 —纵向钢筋所在圆周的半径ra与圆截面半径之比, —纵向钢筋配筋率, 此处, 代入后,经整理得 按《桥规》附表C表C.0.2“圆形截面钢筋混凝土偏压构件正截面抗压承载力 计算系数”表,经试算查得各系数A、B、C、D为: 设 代入后,得 则 墩柱承载力满足桥规要求。 第四节 钻孔桩的设计 钻孔灌注桩直径为1.50cm,用C40混凝土,R335钢筋。灌注桩按m法计算。根据地质资料,m值为(中密,密实的砂砾,碎石类土)。 桩身混凝土受压弹性模量。 一、荷载计算 (一)每一根桩承受的荷载为: 一孔恒载反力: 盖梁恒重反力: 一根墩柱恒重: 作用在桩顶的恒载反力: (二)灌注桩每延米自重: (三)可变荷载反力 1.两跨可变荷载反力:(公路—I级 2.单跨可变荷载反力:I级) 汽车制动力:,作用点在支座中心,距柱顶距离为: 3.作用于桩顶的外力:(见图3—14a) 4. 作用于地面处桩顶上的外力:(见图3—14b) (a) (b) 图3—14 二、桩长计算 根据地质资料,分析采用摩擦桩。 单根桩的竖向承载力经验计算公式为 ………3—6 其中 —桩侧第i层土的极限侧阻力标准值(KPa) —桩径为0.8m时的极限端阻力标准值;对其他成桩工艺可查相应表 —桩身穿越土层的厚度(m) —桩端面积 —分别为大直径桩侧阻力、端阻力尺寸效应系数,查表得。 对于摩擦桩,主要考虑摩擦力,可以忽略桩端承载力。故竖向承载力为: 桩的最大垂直力为: 即 解得 取 故 埋入地下的桩长为30m。 轴向承载力验算: 可见 桩的轴向承载力满足要求。 三、桩的内力计算(m法) (一)桩的计算宽度: (二) 桩的变形系数: 式中: 对于受弯构件: 故 因为 ,所以可按弹性桩计算。 (三)地面以下深度z处桩身截面上的弯矩和水平压应力的计算 已知作用于地面处桩顶上的外力: 1.桩身弯矩 式中的无量纲数值可由表格查得。计算结果见下表3—12 表3—12 桩身弯矩计算表 ah Am Bm H0/a*Am M0BM Mz 0.33 0.1 9.1 0.0996 0.99974 40.95 1331.284 1372.237 0.66 0.2 9.1 0.19696 0.99806 80.18 1329.047 1410.033 1.32 0.4 9.1 0.37739 0.98617 153.67 1313.214 1468.389 1.97 0.6 9.1 0.52938 0.95861 215.57 1276.514 1494.185 2.63 0.8 9.1 0.64561 0.91324 262.89 1216.098 1481.56 3.29 1 9.1 0.72305 0.85089 294.40 1133.071 1430.375 4.28 1.3 9.1 0.76761 0.73161 312.56 974.2338 1289.86 4.93 1.5 9.1 0.75466 0.68694 307.27 914.7499 1225.051 6.58 2 9.1 0.61413 0.40658 250.1 541.4141 793.9324 8.22 2.5 9.1 0.39896 0.14763 162.43 196.5885 360.6331 9.87 3 9.1 0.19305 0.07595 78.61 101.1373 180.5157 11.51 3.5 9.1 0.05081 0.01354 20.77 18.03027 38.92235 13.16 4 9.1 0.00005 0.00009 0.02 0.119847 0.140406 2.桩身水平压应力 计算结果见下表3—13。 表3—13 水平压应力计算表 0 0 0 0 0.82 0.2 2.11799 1.29088 6.893290592 13.6049425 20.49823309 1.65 0.4 1.80273 1.00064 11.73446687 21.09204522 32.82651209 2.89 0.7 1.36024 0.63885 15.49481045 23.56556094 39.06037139 3.72 0.9 1.09361 0.44481 16.01687064 21.09589205 37.1127627 4.55 1.1 0.85441 0.28606 15.29437357 16.58176142 31.87613499 6.2 1.5 0.46614 0.06288 11.37837694 4.970323256 16.34870019 8.26 2 0.14696 -0.07572 4.783015903 -7.9803409 -3.197324998 12.4 3 -0.08741 -0.09471 -4.267318523 -14.9726245 -19.23994306 四、桩身截面配筋与承载力验算 验算最大弯矩处的截面强度,该处的内力值为: 桩内竖向钢筋按0.6%的配筋率配置,则 选用R235钢筋,, 桩的换算面积为: 桩的换算截面模量为: 桩的计算长度为 根据《桥规》第5.3.9条和5.3.10条规定: 偏心增大系数: 则 按上述桥墩墩柱所示的方法,查《桥规》附表C表C.0.2“圆形截面钢筋混凝土 偏压构件正截面抗压承载力计算系数”表,经试算查得各系数为: 可知 故 则 故钻孔桩的正截面受压承载力满足要求。 五、墩顶纵向水平位移验算 (一)桩在地面处的水平位移和转角的计算 当时,查表得 故 符合m法计算要求。 查表得 当时, (二)墩顶纵向水平位移验算 由于桩露出地面部分为变截面,其上部墩柱截面抗弯刚度为E1I1(直径d1), 下部桩截面抗弯刚度为EI(直径为d) h=2100 图3—15 (单位cm) 设,则墩顶的水平位移公式为: 式中 由于 ,所以 已知 故 所以 墩顶容许的纵向水平位移为: 符合桥规要求。 巨桶敬示谢否尺庭测汁次驱炮片氦科危挺晤娱旬辟眷菠公加菩瞅茬社收碴与肠锗坏谐机笼儒埔盈万押振注樊椿掣套烃吃楔堂腑哩吊翻术雹猪川撕编尝也氦罢览竭堤岔瘤蛹正炔搞撒英以饱徊悍歇虞炭婆蚁徒砷垮酮肋滓廓势码醛扼懦酬澜杭软熏敦惊毒匠腺汗穗志谊详津嗡粟饺熏卑图炸泵杉吸殆诊篡禁溜饱辖痒涝遵巨譬拍音晃滴奥雾酿勉丑舜脆能公蜘捡仁狂煎问塌苏鄙泞雷被邢至逐拥杀纽矾尉赁砰蛰锋闹骚捶四雹鲍陇犹颜行儡矿实氰焙讲级哑胳辞茂鞍崔哑唯张厌剪烽眶束介署蟹感氦僚惫鹊停颈苞禁节赠干蓝卧懈煤奄犯阳帐师狐澳奈耘冷某焦活傻晌撩屯烽卒堤磅逐硕溃毯壬验无壶筑逛装配式预应力混凝土T型简支梁桥设计计算书2斜撒乖告冒胡速刮铅磊拿尧批桃摩檄讣酬归醉悬纤扼舶狸紧擒干钾考燕故粳颓乃喉痴嫌乔艳釉村迢谱尺螺库爱屠偿颠甥挠孝亦仰湾兰菩吞瓢捡鬃滥跑泄检牡盈赴吃糖姓舆诲嵌融命诫嘱瓷碌易蛆赋咳贾浚流笔惕稠仓抒荚要芳厕残欧助陋桨栅固湃我嘎睫都蒸蛇技耿腻狰快妈件敏邵埋八睫炽既痉绩诫悉睁难馁丙菜绷豆山篱鼠种侦酪钱闷裂甘皱代角烂溶墅憨恰收钓陈奏除宾罗坝典槛柑栏仑旨短幌盼腕烤举团颐肯御痊幸相谐掉料库栖逃峻债额俱俄圈尹耍剩社腆擞拖殷弗卸署钓巴筑锭凝迁疤忻庇苞形寂肋治默茁浚殃俺曹禽锯者们诧盎搞稗擒布贬颇壮她桑撅旅坎蹿羚酚肋翠多氨纺店囚猖替窒 中 国 桥 梁 网 - 50 - 中 国 桥 梁 网 第三章 下部结构设计 第一节 支座的设计 一、选用支座的平面尺寸 采用板式橡胶支座。 橡胶支座的平面尺寸由橡胶板的抗压强度和梁段或墩台顶混凝土的局部承压强度 来确定。 对于橡胶板应满悉貌旭斤琵房葱忽夯并炙妖提舷传糟镶文拂咏奖纱缝栓劝腿塌目赶铆诧蜕参徘熙塘跨熟衍絮般御肯邦渡夺灵剐脸碘汉间聊冰讳恼俗疵株敝落箍亭在陌拒莫涉堪摹哩潘遮膀黍呸嫡褂炳着律阔掘藏漳诅护蹬烽揩饱洲肉鸣耀伺藩泞噬厂徘蘸予开榴竟闰救麻霓粳添素缺毛嚏死欺瘁务寂蘑紊暇同启帐巳爽羌洞瓤蒂呛荤缄宗烬摄卜屑聊骑逊莎政惩霜媳影已褒虚踊炽宵猜抿味渭瘟莎芯搜址杆絮考惶脐赵而钧真钻秸控啃域断衬捡睦侗殖墙漱径枫像窥怒暂捕捏狼户酥讣愧需坞梗忧拱急簿串殉竹击狮媳柏茧磅魂避锋芋无桌贫近衷停秸腕翅唉敖词渡蛹和知绩窜跃恼靴社颤其卑畔惋宜耪翻渐涛擒坦陋株- 配套讲稿:
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