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1、2013-2014年第2學(xué)期課程離線作業(yè)課程名稱:基礎(chǔ)工程B班級(jí)(全稱):土木工程(工民建)2013-16班(專本)姓名:陳士生學(xué)號(hào):學(xué)821935西南交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院福建寧德學(xué)習(xí)中心第一次作業(yè)21.某原狀土樣測(cè)得土的密度p=1.9g/cm3,土粒比重GS=2.65,土的含水率w=20.0%。求孔隙比、孔隙率、飽和度、干密度、飽和密度、有效重度?年,小十嘰2.65/1°卬十°2°)一1=。.673,19en=1+君°£73=40.251+0.673二2.65x0.20=0,78亂1+U-1+0.200,67319_=1.583gPLA,2.

2、65+0.673x1.;-=1.9bbgcm,1十0.67326,510門口廣、-:9,86kN/m1+0.67322.某土樣內(nèi)摩擦角中工2T,黏聚力白二12出口問:(值)作單軸壓力試驗(yàn)時(shí),垂直壓力加到多大土樣將被剪破?(方)液壓為5,的三軸壓力試驗(yàn)時(shí),垂直壓力加到多大(三軸試驗(yàn)的垂直壓力包括液壓)土樣將被剪破?解:(a)單軸試驗(yàn)時(shí),30,由公式(5-7),有:13tan2452ctan450212tan222045-34.28kPa2(b)三軸試驗(yàn)時(shí),5kPa,由公式(5-7),有:,23tan452ctan4525tan245202122tan4520244.47kPa23.圖示淺埋基礎(chǔ)的

3、底面尺寸為4mx3m,作用在基礎(chǔ)上的主要荷載為:豎向力N=3.5X103kN,彎矩M=1.5X102kNm持力層的容許承載力=420kPa。試計(jì)算:(1)基底最大及最小壓應(yīng)力各為多少?能否滿足承載力要求?(2)其偏心距是否滿足的要求?(3)最大壓應(yīng)力達(dá)到容許承載力時(shí)對(duì)應(yīng)的彎距為對(duì)少?解;AZ.M工AW,用=H4X31=6附工工”4工126代入后.解得:心二引6”的五團(tuán)=423:外滿足要求K35x10M=(心-一)甲=(磔)江6=7%/而nA1224.直徑為1.2m的人工挖孔樁穿過砂粘土、細(xì)砂進(jìn)入深厚的密實(shí)中砂層,各土層的樁周極限摩阻力如下表所列(單位:kPa),樁底中砂的容許承載力取為1230

4、kPa,試按土阻力確定單樁軸向容許承載力。砂粘土細(xì)砂中砂506580(提示:里=。.2力,+山叫9局部沖刷或陟粘土U=5114«1,2»3763m(2分)鼻=1/4笳?=025m4m1”=11304m(2分J口,口工用=05K3768x(507+65380xQ=1931IkN4a=LI初4x1230-13904(3分)P=05"E+/b=f93l1+13904=33215kN25 .什么是庫侖抗剪強(qiáng)度定律?簡(jiǎn)述莫爾庫侖強(qiáng)度準(zhǔn)則?答:庫侖抗剪強(qiáng)度定律:庫侖認(rèn)為土的抗剪強(qiáng)度由兩部分組成,一部分是滑動(dòng)面上的黏聚力,另一部分是土的摩擦阻力,用式子表示即為S=c+btan。

5、;在各種復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)作用下,莫爾庫侖強(qiáng)度準(zhǔn)則認(rèn)為:一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài),在通過這點(diǎn)的各個(gè)面上的應(yīng)力狀態(tài)組合達(dá)到這點(diǎn)的抗剪強(qiáng)度,即發(fā)生破壞.26 .何謂軟弱下臥層?簡(jiǎn)述軟臥下臥層驗(yàn)算的要點(diǎn)。答工如果地基持力層卜而存在省承載力更低的軟弱土,稱為軟弱卜臥層.當(dāng)世力超過軟狎F臥層的承載力后,基礎(chǔ)會(huì)因軟的下臥層的破環(huán)而產(chǎn)生過大沉降,從而影響到建筑物的使用.對(duì)軟弱卜卦層進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算,要求作用在下臥層頂面的全部壓力不超過下臥層的承載力,即:及邙位Wf匹PZ為軟弱卜臥層頂面處的附加汽力設(shè)計(jì)值:pCZ為軟弱下臥層頂而處土的自重用力標(biāo)準(zhǔn)值:fz為軟弱產(chǎn)臥層頂面處經(jīng)深度修正后的地靠承載力設(shè)計(jì)值.27 .單樁承載力和群樁中

6、一根樁的承載力是否相同?并說明其理由。答;不同,一般群樁中一根樁的承載力小于單獨(dú)承栽力.造成這種現(xiàn)象的原因即所謂搟粒效應(yīng)U帶粒中每根樁的承栽力由樁端阻力q板周摩擦力共同承擔(dān),但因樁的間距小,樁間摩擦力無法充分發(fā)揮作用;同時(shí),在樁端產(chǎn)生應(yīng)力疊加因此,群班中單樁承裁力常小于單樁承戰(zhàn)力。28 .產(chǎn)生負(fù)摩阻力的情況及原因主要有哪些?答工(1)拉F蛀周欠周給的軟粘上或萩地上在電力作見F產(chǎn)生固玷:入茸根星裝使觸周上層降宙下沉.心)在正常而結(jié)或弱艙同結(jié)眄軟粘工地區(qū).ft!于地F水憧金商降債,雙便有蚊應(yīng)力相加.閑而引理大面胤加障白甌濕暗性黃I;浸水后產(chǎn)生屜陪,(5)打樁時(shí)便已設(shè)置的繳植抬升等.29 .樁基礎(chǔ)的

7、設(shè)計(jì)步驟有哪些?答;樁凰礎(chǔ)設(shè)計(jì)可按卜列步驟進(jìn)行;(1)麗定樁的類性和兒何尺寸,初步選擇承臺(tái)底而標(biāo)高I(2)麗定單樁豎向承載力特征位;(3)確定樁的數(shù)量及其在平面的布置導(dǎo)(4)單樁受力驗(yàn)算1必嬰時(shí)險(xiǎn)算?;两涤?jì)算樁基中各樁的荷裁,進(jìn)行單樁設(shè)計(jì).承臺(tái)設(shè)計(jì);(7)繪制樁基施工圖.30 .已知某土樣重G=0.9kN,其中土粒重G=0.7kN,水重G=0.2kN,土樣體積V=0.051mi,其中土粒體積Vs=0.028m3,水的體積Nw0.023m3,試求孔隙比e、孔隙率n、含水量w飽和重度丫sat,干重度丫d、土粒相對(duì)密度ds。參考答案:主觀題答案暫不公布,請(qǐng)先自行離線完成。31 .設(shè)土樣厚3cm,在

8、10020CkPa壓力段內(nèi)的壓縮系數(shù)ai-2=2.2x10-4m2/kN,當(dāng)壓力為100kPa時(shí),e=0.6。求:(a)土樣的無側(cè)向膨脹變形模量E;(b)土樣壓力由100kPa加到200kPa時(shí),土樣的壓縮量S。參考答案:主觀題答案暫不公布,請(qǐng)先自行離線完成。32.圖示淺埋基礎(chǔ),已知主要荷載的合力為N=5.0Xl03kN,對(duì)應(yīng)的偏心距e=0.3m=持力層的容許承載力為420kPa,現(xiàn)已確定其中一邊的長(zhǎng)度為4.0m(1)試計(jì)算為滿足承載力的要求,另一邊所需的最小尺寸。(2)確定相應(yīng)的基底最大、最小壓應(yīng)力解:由堰,應(yīng)有N、MN.心=+=+(1>Aabab2(2分N6M、1z50006x500

9、0x03.1"之(+r-)=(+=)x=432mb樸94邛'420(3分N,M6M50的6x5000x0.3420.0,5、55總印址壽432x4432乂甲159.1第二次作業(yè)二、主觀題(共12道小題)21 .名詞解釋:無粘性土的相對(duì)密度“為土在最密實(shí)時(shí)的孔答:"=&i英中白為土的孔隙比.為土的最松散時(shí)的孔隙比0Q0一片5隙比。22 .名詞解釋:有效應(yīng)力原理警:有效應(yīng)力愎理是土力學(xué)有別于箕它同體力學(xué)的重要標(biāo)志,在土的圈度、變形等方面有著重要的應(yīng)用,主更內(nèi)容包括以下兩點(diǎn):人飽和土體內(nèi)一點(diǎn)處的總應(yīng)力(正應(yīng)力)等于有效應(yīng)力與孔隙水壓力之和彳2、土的強(qiáng)度及變形取決石

10、土中的有效.應(yīng)力,而不是總應(yīng)力。23 .名詞解釋:滲透固結(jié)答:士在受到外荷載作用時(shí),孔隙水從孔隙中排除,同時(shí)土體中的孔隙水壓減小,有效應(yīng)力增大,土體發(fā)生變形,這一過程稱為滲透固結(jié)。24 .名詞解釋:中性點(diǎn)答:樁截而沉降量與樁周土層沉降量相等之點(diǎn),樁與樁周士相對(duì)位移為零,稱為中性點(diǎn).即爽摩阻力與正摩阻力交界點(diǎn),無任何摩阻力.25 .名詞解釋:持力層基礎(chǔ)底面所在的地層稱為持力層,它直接承受基礎(chǔ)傳來的荷載,是地基的主要受力層。26 .名詞解釋:軟弱下臥層地基由多層土組成時(shí),持力層以下存在容許承載力小于持力層容許承載力的土層時(shí),這樣的土層叫做軟弱下臥層。27 .名詞解釋:剛性角答:無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)臺(tái)階最大

11、容許伸出的寬度與高度的比值所對(duì)應(yīng)的角度”,稱為剛性角。28 .名詞解釋:端承樁答:在極限承載力狀態(tài)下,樁頂荷載由樁端阻力承受,樁側(cè)阻力可忽略不計(jì),此類樁稱為端承樁。29 .名詞解釋:樁的水平臨界荷載Hcr答:鋼筋泡凝土樁在承受逐漸增大的水平推力.當(dāng)受拽區(qū)混凝土開裂并退出T作時(shí)所對(duì)應(yīng)的水平荷載,稱為樁的水相網(wǎng)CTCUTT1.CrLJIII30 .名詞解釋:負(fù)摩阻力答:當(dāng)土層的向下變形超過豎向樁的向下變形時(shí),土體給與樁林一個(gè)向卜的摩擦力,常與樁頂荷載的方向一段n而與正常情況下的摩擦力方向相反.故稱為負(fù)摩擦力,31 .土的變形特性是否能滿足彈性力學(xué)的主要假定?用彈性力學(xué)公式計(jì)算土體應(yīng)力的前提是什么?

12、答:在應(yīng)力水平不變的情況下,地基受到荷載作用所產(chǎn)生的沉降可近似地當(dāng)作彈性變形,其一般用與和均為常量來反映口而在實(shí)踐中,土井尊彈性介偵。隨著土中應(yīng)力水平的變化,兄和馬也在改變口在計(jì)算地基變形時(shí),必須考慮土的這些特點(diǎn),用彈性力學(xué)公式計(jì)算七體應(yīng)力的前提是土為彈性介項(xiàng),并可規(guī)定用和穌都為常量.32 .什么是自重應(yīng)力和附加應(yīng)力?對(duì)地基基礎(chǔ)的沉降有何影響?答:在未修建建筑物的,也土體本身H星引起的應(yīng)力稱為土的向重應(yīng)力.建筑物修建后,ll建筑物荷我在地基中增加的壓力詢?yōu)楦郊討?yīng)力,自重應(yīng)力不含引起基部的沉降而附加應(yīng)力則是控制沉降的重要因索第三次作業(yè)、主觀題(共12道小題)21 .什么叫做地基的軟弱下臥層,對(duì)基

13、礎(chǔ)工程有什么影響?如果地基持力層下面存在有承載力更低的軟弱土,稱為軟弱下臥層。當(dāng)應(yīng)力超過軟弱下臥層的承載力后,基礎(chǔ)會(huì)因軟弱下臥層的破壞而產(chǎn)生過大沉降,從而影響到建筑物的使用。22 .什么是中性點(diǎn)。答,樁截而沉降量與樁周七層沉降號(hào)相緣之點(diǎn),樁后樁周土相對(duì)位移為零,稱為中性點(diǎn).即負(fù)摩陰力與正摩阻力交界點(diǎn),無任何摩阻力.23 .樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)步驟有哪些?1、收集設(shè)計(jì)資料,包括建筑物類型、規(guī)模、使用要求、結(jié)構(gòu)體系及荷載情況,建筑物地的巖土工程勘察報(bào)告等;2、選擇樁型,并確定樁的斷面形狀及尺寸、樁端持力層及樁長(zhǎng)等基本參數(shù)和承臺(tái)埋深;3、確定單樁承載力,包括豎向抗壓,抗撥及水平承載力等;4、確定群樁的樁數(shù)及

14、布樁,并按面樁及建筑平面及場(chǎng)地條件確定承臺(tái)類型及尺寸;5、樁基承載力與變形驗(yàn)算,包括豎向及水平承載力,沉降或水平位移等,對(duì)有軟弱下臥層的樁基,尚驗(yàn)算軟弱下臥層的承載力;6、樁基中各樁受力與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),包括各樁樁頂荷載分析,內(nèi)力分析以及樁身結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)等;7、承臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),包括承臺(tái)的抗彎,抗剪、抗沖切及抗裂等強(qiáng)度設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)構(gòu)造等。樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)需滿足上述兩種極限狀態(tài)的要求,如在上述設(shè)計(jì)步驟中出現(xiàn)不滿足這些要求時(shí),應(yīng)修改設(shè)計(jì)參數(shù)甚至方案,直至全部滿足各項(xiàng)要求方可結(jié)束設(shè)計(jì)工作。24 .60巾?有一塊體積為的原狀土樣,重LU5N,烘干后重0名53。已知土粒比重(相對(duì)密度)。求土的天然重度/、天然含水量然、干

15、重度兀、飽和重度為妙、浮重度尸、孔隙比白及飽和度冬解:IVI5一。Ktx詠睨.;-xHKKt-:!”3/,<曲5(1乂mF-一陣卜力110x2.67x1比十a(chǎn)K瀉1。一的小小GO-3i丈hLhIO"ih"而”山田-=iO.tMlXII)肥、=EKIO,-K)xKr,=生K6m/jh:,(60-3LS4.=0.KS44V;3LSU5,-=-:-071匕60-3LK425 .某外墻下條形基礎(chǔ)底面寬度b=1.5m,基礎(chǔ)底面標(biāo)高為1.5m,室內(nèi)地面標(biāo)高為±0.000,室外地面標(biāo)高為一0.6m,土的重度為&2,墻體作用在基礎(chǔ)頂面的豎向荷載F=230KN/m試求

16、基底壓力pp-p-yh-yh解:罰對(duì)于條感基礎(chǔ),取版位長(zhǎng)度=1m<-L5)=0.9ta230產(chǎn)=上-應(yīng)5*09將相關(guān)數(shù)據(jù)代入上式得;13x1=15333-O9>185=1箱.幅26 .圖示淺埋基礎(chǔ)的底面尺寸為6.5mX7m,作用在基礎(chǔ)上的荷載如圖中所示(其中豎向力為主要荷載,水平力為附加荷載)。持力層為砂粘土,具容許承載川=240kPa。試檢算地基承載力、偏心距、傾覆穩(wěn)定性是否滿足要求。(提示:要求傾覆安全系數(shù)(1.5)13oinn解:1300+4600=5JCOkNAf"1300x0.3+-&40xl26+14xlM6x6.M602.4kNmaIF=-x7k6.

17、5j=49.29m丹=65G=455c?£制足要求代人后,解得一口i業(yè)工。上.12jt-22KkPa%X-56.6kIa>0e=C.61Im<.p=1.Qfim(2)N6滿足要求產(chǎn)_b_&5&=-=T"=*.=3A;&&2108輛足要求27 .土的變形模量與壓縮模量的關(guān)系?答:變形模量E0壓縮*II量ES雖都是豎向應(yīng)力與豎向應(yīng)變的比值,但概念上有所區(qū)別:E0是在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試獲得,是靠基底正下方土柱周圍的土體起到一定的側(cè)限作用;而ES是通過室內(nèi)壓縮試驗(yàn)方法得,是土體在完全側(cè)限條件下的壓縮,與其他彈性材料的彈性模量不同,具有相當(dāng)部分不可恢

18、復(fù)的殘余變形。理論上E0與ES是可以互相換算的。28 .試比較說明朗肯土壓力理論和庫侖土壓力理論的優(yōu)缺點(diǎn)和存在的問題?答;朗肯土壓力一A'I優(yōu)點(diǎn)才蹶念明確.公式簡(jiǎn)單易記,對(duì)粘性土和非粘性土部邸以直接討算:跳點(diǎn),忽略了墻普與土之間的摩擦力,胸用范圍受到限制;適用!墻背直立光滑、墻后填土面水平一(2)庫侖土壓力優(yōu)點(diǎn)工考慮了崎背與土之間的摩擦力,可用了堵背慨斜、墻后填土面傾斜的情況;i她點(diǎn):不能直接計(jì)算粕性土的土壓力。對(duì)破裂而是平面的假設(shè)只有在摩擦希較小時(shí)才近似正確.適Rb對(duì)墻背與培后填土形狀無要求.29 .地基的三種承載力是什么?三種常見地基破壞形態(tài)是哪些?答:地基承載力:地基承受荷載的能

19、力;極限承載力:地基破壞時(shí)所對(duì)應(yīng)的基底壓力;容許承載力:保證地基不發(fā)生破壞(不產(chǎn)生過大沉降)留有一定安全儲(chǔ)備時(shí)所允許的最大基底壓力;常見的三種地基破壞分別是整體剪切破壞,局部剪切破壞和沖切破壞30 .簡(jiǎn)述用分層總和法求基礎(chǔ)沉降的方法步驟。答:門)根據(jù)作用在基礎(chǔ)上的荷載的性質(zhì),計(jì)算基底用力和分而(2)將地基分層.(3)計(jì)算地基中土的門重應(yīng)力分布(4)訐算地基中把向附加威力分布(5)按算術(shù)平均求各分層平均門重應(yīng)力和平均附加應(yīng)力(6)求第I層的知編量,31 .確定淺埋基礎(chǔ)的最小埋深時(shí)主要應(yīng)考慮那些因素?如何確定基礎(chǔ)的埋深?解:最小埋深:(1) 無沖刷時(shí),為保證持力層穩(wěn)定,埋深應(yīng)大于一定深度;(2)

20、有沖刷時(shí),基底應(yīng)在局部沖刷線以下一定深度;(3) 在寒冷地區(qū),應(yīng)考慮到土的凍脹性的影響。確定埋深:(1) 滿足最小埋深的要求。(2) 選擇埋深淺、性質(zhì)好的土層作為持力層。(3) 綜合技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、施工等方面因素,選出最佳方案。O32.某土層中地下水位在地表下1.0m,第一層為粉質(zhì)粘土,厚2m,天然容重18.6kN/m3,飽和容重18.8kN/m3;第二層為砂質(zhì)粘土,厚3m,天然容重18.1kN/m3,飽和容重18.4kN/m3;計(jì)算土中自重應(yīng)力并繪出分布圖。(水的容重為10kN/m3)1%5舷=OkPa郎第1層,t點(diǎn)【e=Omi3kQ_!Z-l叫次.=1應(yīng)£kPa“*=l左6kPa&l

21、t;:點(diǎn);工-2叫-li戚”1*:泣;蛾應(yīng)3巾、汴>第Z層:J點(diǎn):片65工12.6kPa-+S,SlcPa+:52kP&n52EkFa據(jù)此可畫出土層中的向翼威力口w分布WL1365粉8-甘凰S叁r-lS.lMttrfmt第四次作業(yè)二、主觀題(共19道小題)11.圖示淺埋基礎(chǔ)的底面尺寸為4mX3m,作用在基礎(chǔ)上的主要荷載為:豎向力N=3.5X103kN,彎矩M=1.5X102kNm持力層的容許承載力=420kPa。試計(jì)算:(1)基底最大及最小壓應(yīng)力各為多少?能否滿足承載力要求?(2)其偏心距是否滿足的要求?(3)最大壓應(yīng)力達(dá)到容許承載力時(shí)對(duì)應(yīng)的彎距為對(duì)少?【用=1父4式S3=6附j(luò)

22、lzi3x4=12fflia$J代入后.解得:心二引6次為45=42K外淌足要求=266IkPae=0043*s</?=C5ps滿足要求N8M=9g-W=541)M&=霜Q*N微1212 .名詞解釋:滲透破壞答:由于水在土體中滲流對(duì)土體產(chǎn)生的破壞成為滲透破壞,常見的有流土、管涌。13 .名詞解釋:固結(jié)度由外荷載引起的超靜孔隙水壓力消散的程度,也等于外荷載作用下地基固結(jié)沉降的比例。14 .名詞解釋:土的壓縮模量土在完全側(cè)限條件下的豎向附加應(yīng)力&相府的豎向應(yīng)變的比值,稱為土的原緡模晝.15 .名詞解釋:地基持力層與基礎(chǔ)直接接觸的那個(gè)土層,它直接隨基礎(chǔ)傳來的荷載,是地基的主要受

23、力層。16 .名詞解釋:端承樁答:在極限承載力狀態(tài)下,樁頂荷載由樁端阻力承受,樁側(cè)阻力可忽略不計(jì),此類樁稱為端承樁。17.什么是庫侖抗剪強(qiáng)度定律?簡(jiǎn)述莫爾庫侖強(qiáng)度準(zhǔn)則?18.何謂主動(dòng)土壓力、靜止土壓力和被動(dòng)土壓力?并試述三種典型土壓力發(fā)生條件。答:當(dāng)擋土墻靜止不動(dòng)時(shí),墻后土體由于墻的側(cè)限作用而處于靜止?fàn)顟B(tài),此時(shí)墻后土體作用19.地基與基礎(chǔ)的概念是什么?什么叫天然地基淺基礎(chǔ)?有哪幾種類型?選擇基礎(chǔ)類型需考慮哪些重要的因素?答:房屋建筑在克外地而標(biāo)高以下承受.上部結(jié)構(gòu)荷毅,并符其傳遞至地層的結(jié)構(gòu)稱為基礎(chǔ)口凡基礎(chǔ)建造在未經(jīng)加固的天粘土層上忖,這種地基稱為天然地基.股基礎(chǔ)埋深較淺.小于基礎(chǔ)最小寬度,可

24、采用核簡(jiǎn)單的施工方法腦工的基礎(chǔ)稱為淺易酬.建造于天然地基匚的淺顯喻稱為天拓地基淺基礎(chǔ)口天然地基淺基研接受力與變光特點(diǎn)分類,可分為剛性旗礎(chǔ)和柔性基礎(chǔ)。選擇基榔類型需考慮的重要因素有I上部結(jié)構(gòu)椅栽的大小、土質(zhì)情況、上部結(jié)構(gòu)形式、經(jīng)濟(jì)因素邙.20 .什么叫做地基的軟弱下臥層,對(duì)基礎(chǔ)工程有什么影響?如果地基持力層下面存在有承載力更低的軟弱土,稱為軟弱下臥層。當(dāng)應(yīng)力超過軟弱下臥層的承載力后,基礎(chǔ)會(huì)因軟弱下臥層的破壞而產(chǎn)生過大沉降,從而影響到建筑物的使用。21 .樁產(chǎn)生負(fù)摩擦力的條件是什么?在哪些情況需考慮樁的負(fù)摩擦作用?答工所謂負(fù)摩阻力是指樁周圍土層由于某種原因而產(chǎn)生邱過班q沉降量的下沉?xí)r,作用于樁切向下的摩阻力。在下列情況需弟慮班的負(fù)摩擦作用11、班穿過欠壓密的軟粘土或新I真土,而支承于堅(jiān)硬土氐時(shí);2.在班周圍地面百大向積堆城或卸用士時(shí):3、由于抽取地下水或樁周地下水位下降,使樁周土下沉?xí)r工4、擠十樁群施工結(jié)束后,孔航水港散,隆起

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