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文檔簡介

.第一章土的物理性質(zhì)與工程分類(習(xí)題答案)解:由圖1-12查得曲線①和②小于個(gè)界限粒徑的含量分別為表一中(2)、(3)欄所示。小于某粒徑的%(2)(3)200250有有表一計(jì)算得到各粒組含量的%如表二所示。.002(2)各粒組曲線①1738292320(3)含量%曲線②001013293315sdsd水與空氣所占的體積和質(zhì)量。v60(2)當(dāng)V=1m3時(shí).dVsg10103wssmm333.3p=wV=w==0.333m3wVwp1000ww由G=msV=mS=1667=0.617m3sVpSGp2.71000SwswaswSGs(2)redeswGmmVmVmwVV右式S=sws=ww=VWw=w=SeVpmVpVVpVVrswsvwvwwvvremVpgGmVpgGyssw=sw=VpVV(2)y=s=dVsw(2)y=s=dVsvvVVssVVsvvVVssswVsdVSswVswsdsd.sdtwssrsatsdsdwswsWW5.23y=wV=w==0.523m3wVwy10wwV=V=0.523m2vwswswG=s==2.74swAB兩種土樣,測得其指標(biāo)如表1-12,試求:①那一個(gè)土樣的粘粒含量高?②那一個(gè)土樣的孔隙比e大?③那一個(gè)土樣的飽和重度γ大?④用(GB50007-2002)規(guī)范確定A、B土樣的名稱及Lω(%)ω(%)土樣ABGsPy=Gysw,故由表1-14可以計(jì)算出A、B土樣的d1+er土樣AP.BPAPBABsatBsatAPAPBABsatBsatAPPPPLpLp試對(duì)該土進(jìn)行分類定名。故屬于砂類土;小于0.25mm的土粒占63%>50%,小于0.1mm的土粒含量占52%<75%,故屬于中PLIPLdmax擊實(shí)實(shí)驗(yàn)得到最大干重度γ=18.5kN/m3,設(shè)計(jì)中取壓實(shí)度P=0.97dmaxS≤90%。問碾壓時(shí)土料應(yīng)控制多大的含水率?土料的天然含水率是否適于填筑?壓實(shí)土的測定干密ddG2.7s因此,應(yīng)控制土料含水率在16.82%左右,而該土天然含水率為21%,比控制含水率偏大,所以建實(shí)干密度不小于17.945KN/m3時(shí)符合要求。LpLp(SL237-1999)、(JTJ024-85)和(GB50007-2002)規(guī)范對(duì)其進(jìn)行分類定名。PP查塑性圖知屬低液限粘土,故該土定名為含低液限粘土礫。GB02分類10%,故定名為含粘性土的圓礫或角礫。Lp根據(jù)試驗(yàn)測得圖1-12中顆粒級(jí)配曲線④所示土的液限ω=31.5%、ω=18.6Lp.(SL237-1999)、(JTJ051-1993)和(GB50007-2002)規(guī)范對(duì)該土進(jìn)行分類定名。數(shù)I=31.5-18.6=12.9,查細(xì)粒土塑性圖屬低液限粘土,故該土定名為含砂低液限粘土(CLS)。P(2)用GB50007-2002分類I18.6=12.9,(10<I<17)屬粉質(zhì)粘土。PP第二章土中水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律(習(xí)題答案)如圖2-14所示,在5.0m厚的粘土層下有一砂土層厚6.0m,其下為不透水基巖。為測定該砂土的滲透系數(shù),打一距抽水孔15m和30m處各打一觀測孔穿過粘土層進(jìn)入砂土解:由題意可知:r=15m,r=30m,h=0.3m,h=0.45m,代入式2-9得:1212驗(yàn)。土樣截面積為70cm2,兩測壓管間的土樣長為10cm,兩端作用的水頭為7cm,在60s時(shí)間內(nèi)測得滲透水量為100cm3,水溫為15°C。試計(jì)算滲透系數(shù)k。20kk=Tk20nT1020nn102020nT或:查手冊(cè)可得15℃和20℃時(shí)水的動(dòng)力粘滯系數(shù)η=1.144、η=1.0101520.p=200kPap=200p=200kPap=200kPa00Mm22m1m1m3mmcm200kk=Tk20nT20nn2020nT第三章土體中的應(yīng)力(習(xí)題答案)雜雜填土r1=17kN/m3粉質(zhì)粘土淤泥質(zhì)粘土d=2.7423S=100%對(duì)于淤泥質(zhì)粘土142.中砂r=19.6kN/m3r=18.2kN/m3r=19kN/m3w=41%sy.y====8.20kN/m3繪制自重應(yīng)力曲線略。7kN/m319kN/m3=18.2kN/m3=41%kN/m3%1342.p=200kPap=200kPa00M2m1m1m3mzzzzzzzzzz=2[K+K]p+2[K-K]pc1c20c3c40編編號(hào)荷載分布面積abMl2MnkljlM點(diǎn)(z=2.0m)1211Kc121某基礎(chǔ)平面圖形呈T形截面(圖3-22),作用在基底的附加應(yīng)力p=150kN/m2。試求A點(diǎn)下10m0.mmgfbcmmhbcmmdA82482z0c(dAfg)0c(bcAe)0cz0c(dAfg)0c(bcAe)0c(dAeh)={4K+2[K-K]}pMM點(diǎn)(z=10m)z/bKui編號(hào)荷載分布面積1dAfg2bcAe3dAeh20/4=54/4=1mA424822709123mmmm5.z5z10uz5z10uz6uz7uz7uz8z9u以上計(jì)算可以列表進(jìn)行5~10剖面0123456758190123012311110000111110.500.5K z11繪制附加應(yīng)力曲線略。EEuuzuuuu對(duì)于條形三角形分布荷載:Kt(z/b=3/3=1,x/b=0/3=0)=0.159;z第四章土的壓縮性及變形計(jì)算(習(xí)題答案).某鉆孔土樣的壓縮試驗(yàn)及記錄如表4-9所示,試?yán)L制壓縮區(qū)線和計(jì)算各土層的α及相應(yīng)的壓縮模壓壓力(kPa)1#土樣2#土樣01#土樣:a=ee12=0.9520.936=0.16MPa-1,12pp(200100)103212#土樣:a=e1e2=0.9950.905=0.90MPa-1,12pp(200100)10321sa0.90某工程采用箱形基礎(chǔ),基礎(chǔ)底面尺寸b×l=10.0m×10.0m,基礎(chǔ)高度h=d=6.0m,基礎(chǔ)頂面與地面F=8000kN粉土Es=5.0MPa.22 (1)繪制柱基剖面圖與地基土的剖面圖,圖略; (2)計(jì)算分層處的自重應(yīng)力,地下水位以下取有效重度進(jìn)行計(jì)算。aa (3)計(jì)算附加應(yīng)力地基中的附加應(yīng)力計(jì)算見下表:應(yīng)力系數(shù)K00c (5)計(jì)算各分層土的壓縮量?s=apH,見下表i1+eii1pi/kPa 1.2345 (6)柱基中點(diǎn)的總沉降量ii=1某獨(dú)立柱基底面尺寸b×l=2.5m×2.5m,基礎(chǔ)及上覆土自重G=250kN,柱軸向力準(zhǔn)永久組合值F=1250kN,其他數(shù)據(jù)見圖4-14,試用規(guī)范法求柱基中心處的最終沉降量。 (1)求基底附加壓力p0基礎(chǔ)和上覆土自重G=250kN基底壓力力F+G1250+250pF+G1250+2500n(2)估計(jì)沉降計(jì)算深度zn(3)計(jì)算地基沉降量由表4-7查矩形面積上均布荷載作用下角點(diǎn)的a如下表。in(4)復(fù)核計(jì)算深度znmii=1(5)確定最終沉降值azaz0.5964Eis基礎(chǔ)最終沉降量計(jì)算表si (mm)(mm)(m)E(kPa)(m)0i001ii.PaPam1111FF=1250kN2.粉質(zhì)粘土∞010∞粘土層pkPa的孔隙比e=0.9,滲透系數(shù)k=2.0cm/y=6.3×10-8cm/s,壓縮系數(shù)F=1250kN的固結(jié)度達(dá)到90%?∞∞∞粘土層0m(1)粘性土的豎向固結(jié)系數(shù):C=k(1+e)=6.310一8(1+0.9)=4.8910一3cm2/s,vay2.510一30.0098w由于是雙面排水,則豎向固結(jié)時(shí)間因數(shù):. 0=cm=25.8cm,E(1+0.9)s因此荷載加上一年后,地基沉降量是81.7%×25.8cm=21.1cm的壓縮量。vv(1)粘性土的豎向固結(jié)系數(shù):C=k(1+e)=6.310一8(1+0.9)=4.8910一3cm2/s,vay2.510一30.0098w由于是雙面排水,則豎向固結(jié)時(shí)間因數(shù): 0=cm=25.8cm,E 0=cm=25.8cm,E(1+0.9)s因此荷載加上一年后,地基沉降量是43.8%×25.8cm=11.3cm的壓縮量。vv第五章土的抗剪強(qiáng)度與土坡穩(wěn)定分析(習(xí)題答案)p某地基土的內(nèi)摩擦角φ=20o,粘聚力c=25kPa,土中某點(diǎn)的最大主應(yīng)力為250kPa,最小主應(yīng)力為.1衡條件可知1f31f31f11f1故該點(diǎn)屬于彈性平衡狀態(tài)3衡條件可知3f13f1故該點(diǎn)屬于彈性平衡狀態(tài)缺題1234567Σ00clh(2)當(dāng)有順坡滲流時(shí),該土坡還能維持穩(wěn)定嗎?若不能,則應(yīng)采用多大的邊坡坡度?(2)由坡面順流時(shí)安全系數(shù)為K=y,tan0y.第六章?lián)跬翂巴翂毫?習(xí)題答案)c。試?yán)L出墻背的主動(dòng)土壓力分布圖,確定總主動(dòng)土壓力三要素。a223z1a1zaaz1a1zaaz2a2zaa(2)繪出壓力強(qiáng)度分布圖,其壓力強(qiáng)度沿墻高為梯形分布,(圖略)(3)求土壓力三要素a22背。作用線距離墻踵高為:y==3.28mc316.53m作用有均布荷載q=20kPa,墻后填土分兩層,上11satPa11satPa22算。a122a1a222a2第一層頂面(1點(diǎn))處:σz1=q=20kPaa1z1a11a1z2上11第一層底面(2點(diǎn)上)處:σ=z2上11az2a11a1mmK1a1.z2下11qz2下11a2下z2a22a2第二層下層面(3點(diǎn))處:σ=q+γh+γh=74+19.2×4=150.8kPaz31122a3z3a22a2繪出土壓力強(qiáng)度分布圖(略)11a22y3==2.15mc166.84166.843解:Ka=]2題中:φ=30°、ε=10°、β=15°、δ==20°等代入上式得:3K==0.48a2a2c3302002E>實(shí)測土壓力,所以,墻后填土為主動(dòng)狀態(tài)。0若填土達(dá)到極限平衡狀態(tài),應(yīng)為主動(dòng)極限平衡狀態(tài),則實(shí)測土壓力應(yīng)等于主動(dòng)土壓力。a2a1z1aaa3.azaa第七章地基承載力(習(xí)題答案)2218022180N===0.32422180Np===0.4322180crcq0crcq01/3rcq01/3rcq0crcq0crcq0u2rqcP=1u2rqcu2(2)若提高承載力可以采取多種措施,如增大基礎(chǔ)寬度或埋深,也可以對(duì)地基進(jìn)行處理。u2(2)若提高承載力可以采取多種措施,如增大基礎(chǔ)寬度或埋深,也可以對(duì)地基進(jìn)行處理。L021212.0112222180N=2=2180=3.84N=2=2180=3.8422180N===0.184r4(cot0幾+0)4(cot10o3.14+103.14)22180N===0.245rcot幾+0)3(cot10o3.14+103.14)21801/4rcq01/4rcq01/4rcq01/4rcq0由此可知,地下水位上升時(shí)地基承載力有所減小。第八章天然地基上的淺基礎(chǔ)(習(xí)題答案)8-1某橋墩為混凝土實(shí)體墩剛性擴(kuò)大基礎(chǔ),荷載組合Ⅱ控制設(shè)計(jì),支座反力840kN及930kN;橋墩及基礎(chǔ)自重5480kN,設(shè)計(jì)水位以下墩身及基礎(chǔ)浮力1200kN,制動(dòng)力84kN,墩帽與墩身風(fēng)力分別為下層為粘土,重度為γ=19.5kN/m3,孔隙比e=0.8,液性指數(shù)I=1.0,基底寬3.1m,長9.9m。要求驗(yàn)算L地基承載力、基底合力偏心距和基礎(chǔ)穩(wěn)定性。.(1)地基強(qiáng)度驗(yàn)算1)基底應(yīng)力計(jì)算簡化到基底的荷載分別為:ΣP=840+930+5480-1200=6050KN基地應(yīng)力分別為:pΣdΣM6050997.32260.03maxKPapAW9.93.12134.24min62)持力層強(qiáng)度驗(yàn)算根據(jù)土工試驗(yàn)資料,持力層為中密粉砂,查表7-10得[]=100kPa,因基礎(chǔ)0122011122w荷載組合Ⅱ承載力提高系數(shù)為K=1.25maxmax改8-1將原題改為“地基第一層為中密細(xì)砂”某橋墩為混凝土實(shí)體墩剛性擴(kuò)大基礎(chǔ),荷載組合Ⅱ控制設(shè)計(jì),支座反力840kN及930kN;橋墩及為粘土,重度為γ=19.5kN/m3,孔隙比e=0.8,液性指數(shù)I=1.0,基底寬3.1m,長9.9m。要求驗(yàn)算地基L承載力、基底合力偏心距和基礎(chǔ)穩(wěn)定性。(1)地基強(qiáng)度驗(yàn)算1)基底應(yīng)力計(jì)算簡化到基底的荷載分別為:ΣP=840+930+5480-1200=6050KN基地應(yīng)力分別為:pΣdΣM6050997.32260.03max=士=士=KPapAW9.93.12134.24min62)持力層強(qiáng)度驗(yàn)算根據(jù)土工試驗(yàn)資料,持力層為中密細(xì)砂,查表7-10得[]=200kPa,因基礎(chǔ)0122011122w荷載組合Ⅱ承載力提高系數(shù)為K=1.25maxmax3)軟弱下臥層強(qiáng)度驗(yàn)算下臥層為一般粘性土,由e=0.8,I=1.0查得容許承載力[σ]=150.0kPa,L02小于持力層的容許承載力,故需進(jìn)行下臥層強(qiáng)度驗(yàn)算:基底至粘土層頂面處的距離為5.3m,軟弱下臥層頂面處土的自重應(yīng)力cz1cz1z2h+z平zzh+zczzh+zczz12.(2)基底合力偏心距驗(yàn)算(按照給定荷載組合驗(yàn)算)00ρ=W/A=b/6=0.52mM997.32e==m=0.16m<0.75ρ=0.39m(滿足要求)0P6050(3)基礎(chǔ)穩(wěn)定性驗(yàn)算(按照給定荷載組合驗(yàn)算)1)抗傾穩(wěn)定驗(yàn)算上述計(jì)算可知M997.32e===0.16m0P6050y=b/2=3.1/2=1.55m00ΣP=6050kN 8-2有一橋墩墩底為矩形2m×8m,C20混凝土剛性擴(kuò)大基礎(chǔ),頂面設(shè)在河床下1m,作用于基礎(chǔ)頂面的荷載(荷載組合Ⅱ)有:軸心垂直力5200kN,彎矩840kNm,水平力96kN,地基土為一般性粘LILLL(1)初定基底面積(2)持力層強(qiáng)度驗(yàn)算基礎(chǔ)重量.=1010.56KN將荷載簡化到基底分別為:ΣM=840+96×1=936KNm基地應(yīng)力分別為:pΣdΣM6210.56936224.84pAW3.69.619.63.62134.56min6L01LL1(<3.0m),不考慮深度修正;雖寬度b=3.6m>2m,但對(duì)粘性土地基,寬度修正系數(shù)k=0,不需進(jìn)行102max02max(3)合力偏心距驗(yàn)算荷載組合Ⅱ,非巖石地基偏心距應(yīng)滿足e<ρ0ρ=W/A=b/6=0.6mM936e==m=0.15m<ρ=0.6m(滿足要求)0P6210.56(4)基礎(chǔ)穩(wěn)定性驗(yàn)算1)抗滑動(dòng)穩(wěn)定驗(yàn)算k=0.36210.56=19.4>1.3(滿足要求)c962)傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算y=b/2=1.8,e=0.15m0ky=1.8=12>1.3(滿足要求)0粘聚力c=6.3kPa,透水性良好,擬采用三層支撐鋼板樁圍堰,鋼板樁為拉森Ⅳ型,其截面模量為W=2200cm3/m,鋼板樁容許彎應(yīng)力240MPa。要求確定支撐間距,計(jì)算板樁入土深度,計(jì)算支撐軸向解:第九章樁基礎(chǔ)(習(xí)題答案)某一樁基工程,每根基樁頂(齊地面)軸向荷載P=1500KN,地基土第一層為塑性粘性土厚2m,.密中砂,重度γ=20KN/m3,砂層厚數(shù)十米,地下水位在地面下20m,現(xiàn)采用打入樁(預(yù)制鋼筋混凝土方樁邊長45cm),試確定其入土深度。222111222RNkN的一mU45m=1.8mAmLO_O36_281lp22RR12122122111222R222222222222上題如改用鉆孔灌注樁(旋轉(zhuǎn)鉆施工),設(shè)計(jì)樁徑1.0m,確定入土深度。222ii0022i=1NkN的一0.5m(樁徑d=1.0+0.3=1.3m),故U=×1.3m=4.08m樁的截面面積(直徑1.0m)A==0.785m241過各土層厚:l=2.0m,先假定樁尖埋深為12m,則進(jìn)土持力層深度為10m1.Lo-o36-28Lo-o36-28lp1第二層中砂中密,樁側(cè)摩阻力為40~60kPa,取τ=50kPa;202為18m。清底系數(shù)按一般要求,限制t/d=0.4,查表9-2經(jīng)內(nèi)插得m=0.55,由h/d=12,樁底為透水性02122ii0022i=122222222+l2222+l22222222222222雙柱式橋墩鉆孔樁基礎(chǔ)主要設(shè)計(jì)資料如圖,上部結(jié)構(gòu)靜活荷載經(jīng)組合后,沿縱橋向作用于墩柱頂yx標(biāo)高處的豎向力、水平力和彎矩分別為ΣN=2915KN,ΣH=110KN,ΣM=85KNyx.要求:求樁的計(jì)算寬度和樁的變形系數(shù);計(jì)算最大沖刷線以下的樁身最大彎矩;計(jì)算墩頂水平位移。橋梁跨度L=25m。(1)樁的計(jì)算寬度和水平變形系數(shù)樁直徑D=1.4m由表9-12知K=0.9、K=1+1/D=1.714f0所以,b=KKD=0.9×1.714×1.4=2.16m1f0由題可知m=6.0MN/m4,m=18MN/m412z=2(D+1)=2(1.4+1)=4.8mm12m1h4.82m取混凝土受壓彈性模量E=2.6×104MPa=2.6×107hD41.44.hh(2)計(jì)算最大沖刷線以下樁深的最大彎矩141h44h4每根柱頂?shù)暮奢dQ=xH=55=55KNi22每根樁頂?shù)募袅蛷澗豬M=M+QhiM=M+Qh=42.5+55×4.5=290KNmii1最大沖刷線處的荷載0ii1Q=Q=550ii1Q=Q=55KN0i0ii120ii12QQ55max0maxmaxmaxmmax0mM=MKmax0m(3)計(jì)算樁頂縱向水平位移EID(1.4)EID(1.4)墩頂水平位移1110.HhMh554.5342.54.52=1+1=+=1.18104m=0.118mm1110對(duì)上題中的雙柱式橋墩樁基礎(chǔ)進(jìn)行橫橋向驗(yàn)算。已知換算到承臺(tái)底面中心O點(diǎn)的橫橋向荷載xy為:ΣN=6500KN,ΣH=20KN,ΣM=2400KNxy承臺(tái)厚1000mm,試求各樁樁頂內(nèi)力Ni、Qi和Mi。(略)第十章沉井基礎(chǔ)及地下連續(xù)墻(習(xí)(2)地質(zhì)資料:①飽和粗中砂,稍松,天然容重17.6KN/m3,浮容重10.8KN/m3φ=25°,T=14kPa。②細(xì)砂礫石夾淤泥,天然容重18③飽和砂礫石,密實(shí),天然容重20.6KN/m3,浮習(xí)題10-1圖1沉井的尺寸KNmT=16kPa。m<一>施工方法與荷載計(jì)算(1)施工方法:常水位時(shí)筑島制作沉井,不排水下沉。(2)傳給沉井的恒載及活載見匯總表。<二>沉井高度及各部分尺寸按地質(zhì)條件與地基容許承載力考慮,沉井底面應(yīng)位于密實(shí)的砂礫層中,根據(jù)分析擬采用沉井高度<三>荷載計(jì)算(1)刃腳112刃刃腳的體積1(2)底節(jié)沉井的井壁2222(3)底節(jié)沉井的隔壁習(xí)題10-1圖233(4)第二節(jié)沉井井壁.444(5)蓋板555(6)井孔填石上5m用混凝土封底,以上用砂卵石填孔。666(7)封底混凝土y7V77沉井總重G=Q+Q+Q+Q+Q+Q+Q1234567(8)常水位時(shí)沉井的浮力8.:M(KN·m)(KN)00N(KN)H<四>基底應(yīng)力驗(yàn)算沉井自最大沖刷線至井底的埋置深度為:maxmaxminAA0000h0Ch≈0.9(h<10m,C10m,Cmh,h=5.07m取mm00h00326326.0沉井底面處地基容許承載力為:01122按地質(zhì)資料,基底土屬于密實(shí)的砂、卵石類土,取1212考慮附加組合,承載力提高25%<五>橫向抗力驗(yàn)算根據(jù)式(10-4-9),在地面下z深度處井壁承受的土橫向抗力為:ZXAh013裝=xx3hh3h12x3.2cos40。(3)以上兩式均滿足要求,計(jì)算時(shí)可以考慮沉井側(cè)面土的彈性抗力。<六>沉井在施工過程中的強(qiáng)度驗(yàn)算(不排水下沉)(一)自重下沉驗(yàn)算沉井自重沉井浮力土與井壁間的摩阻力考慮井頂圍堰(高出潮水位)重力預(yù)計(jì)為600kN沉井自重大于摩阻力,在施工中,如下沉困難,可以采取部分排水法或其他措施。(二)刃腳受力驗(yàn)算刃腳向外撓曲最不利的情況,經(jīng)分析定為刃腳下沉到中途,刃腳切入土中深度1m,第二節(jié)沉井已經(jīng)接上,刃腳懸臂作用的分配系數(shù)為(1)計(jì)算各個(gè)力值2323.xx根據(jù)施工情況,從安全考慮,刃腳外側(cè)的水壓力按50%計(jì)算,作用在刃腳外側(cè)的土壓力和水壓力2如按靜水壓力的70%計(jì)算:wk2kkN浮力及隔墻重力)刃腳斜面橫向力為井井壁自重q的作用點(diǎn)至刃腳根部的距離21.2(2)各力對(duì)刃腳根部截面中心的彎矩計(jì)算面水平反力引起的彎矩為:HH水平水壓力及土壓力引起的彎矩為:33223322R(2)R(2)gg力引起的彎矩為:??0(3)刃腳根部處的應(yīng)力驗(yàn)算0am.23(1)計(jì)算各力值1)水壓力及土壓力22)刃腳摩阻力產(chǎn)生的彎矩2kMT=_10kN.m3)刃腳自重產(chǎn)生的彎矩.g.g4)所有力對(duì)刃腳根部的彎矩、軸向力、剪力..am1m1m(三)沉井井壁豎向拉力驗(yàn)算max41234井壁受拉面積為:11井壁內(nèi)可根據(jù)構(gòu)造布置豎向鋼筋。(四)井壁橫向受力計(jì)算(習(xí)題(四)井壁橫向受力計(jì)算(習(xí)題10-1圖5)最不利的位置是在沉井沉至設(shè)計(jì)標(biāo)格,這時(shí)刃腳根部以上一段井壁承受的外力最大。它不僅承受本身范圍內(nèi)的水平力,還要承受刃腳作為懸臂傳來的剪力。1、常水位時(shí),單位寬度井壁上的水壓力123度井壁上的土壓力為:2322.("") (22)L2+"rL+2r("") (22)L2+"rL+2r2=2"3232r12322M=M+N(L+r)-pL(|L+r)|31(2) (2) (2

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