GB51016-2014 非煤露天矿边坡工程技术规范
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矿岩按一定厚度水平分层由上向下逐层采掘时形成的阶梯收 边坡。
矿山开采过程中不再推进的工作帮,形成的露天矿最终边坡 也称为固定边坡。
2. 1. 4总体边坡
pvc标准general slope
最上靠帮边坡坡顶线和最下靠帮边坡坡底线之间的所有靠寿 台阶坡构成露天矿的最终边坡整体。所对应的边坡角为总体边圾 鱼
2. 1. 5 工程地质分区
根据岩性、构造、工程地质和水文地质条件等主要因素基本相 同或一致的原则划分的区段
slope zoning
在同一工程地质分区内,边坡几何要素和坡面产状基本一致 并能采用同一的剖面和相同的计算参数来表征的区段
2.1.7岩心定向钻探
directional core drilling
通过定向技术确定岩心在原位的方向,并测定岩心中不连统 面的几何参数,确定岩心上不连续面产状的钻探方法。
2.1.8边坡安全系数
factorof slopesafety
表征边坡抗滑稳定程度的指标,是抗滑力与滑动力荷载效应 组合的比值,也称为边坡稳定性系数。
neering design
factor of safety for slope engi
为使边坡达到预期安全程度需要的边坡允许最低安全系数
保证在矿山服务年限内,总体边坡满足设计安全系数要求 取得最大技术经济效益的最陡总体边坡角
slope monitoring
对影响边坡稳定性的因素和表征边坡稳定性变化的边坡行为 状态定期观测,以判定边坡的稳定性及变化规律
controlled blasting
采取光面爆破、预裂爆破和缓冲爆破等方法,最大限度地减少 爆破振动对边坡稳定性影响的爆破技术
blasting shake
爆破能量形成的地震波向外传播时引起相关介质质点振动的 物理过程
2.1.14信息化施工
结合矿山采掘和边坡治理T程施工现场的地质情况和边坡监 则数据,对边坡的地质结论、设计参数进行验证,对施工安全进行 判断并及时修正设计与施工方案的施工管理方法
2. 1. 15动态设计
information design
根据边坡信息化施工的反馈信息,进行边坡稳定性复核计算 并修正和补充原设计的设计方法。
unloadingbycuttingslope
通过削减边坡上部荷载,放缓边坡角,改变边坡形状而改善边 坡稳定性的方法
通过钻孔将杆体拉力传至稳定岩土层的构件。当采用钢绞线
作杆体材料时,也可称为锚索。
2. 1. 18 锚固洞塞
anchor caverns
由钢筋混凝土充填的洞塞,将滑面上下两侧岩体锚固在一起 其方向与滑动方向基本平行。
2.1.19框架梁锚固
锚固在边坡表面的格栅形结构
2.1. 20柔性防护系统
anchored framew
flexible protection system
将柔性网覆盖在边坡表面防止落石或以栅栏形式固定在边坡 下方拦截落石的防护结构
2.2.1作用和作用效应:
Nak 锚杆轴向拉力标准值; 锚杆轴向拉力设计值; 锚杆所受水平拉力标准值; u; 第i滑动条块底面的孔隙水压力; 第i条块的水平地震惯性力; Pfi 作用于第i条块上的加固力; F第i条块爆破动力的水平向等效静力。 . 2. 2 材料性能和抗力:
2.2.2材料性能和抗力:
T 抗剪强度; a 法向应力; 粘聚力; ? d 摩擦角或等效摩擦角; ftb 地层与锚固体粘结强度特征值; fh 钢筋与锚固砂浆间的粘结强度设计值: 钢筋或预应力钢绞线抗拉强度设计值: Y 岩石的重度; Yw 水的重度。
2. 2. 4 计算系数
3.0.1露天矿边坡工程勘察宜分阶段进行,并与矿山开采的设计 阶段相适应,分为可行性研究阶段边坡工程勘察、设计阶段边坡工 程勘察和开采阶段边坡工程勘察。 3.0.21 露天矿边坡应按最终高度分为四级: 1 超高边坡:H大于500m; 2 高边坡:H大于300m小于或等于500m; 3 中边坡:H大于100m小于或等于300m; 4 低边坡:H小于或等于100m。 3.0.3 露天矿边坡岩体结构类型应按本规范表A.0.1划分,岩 体完整程度应按本规范表A.0.2划分。 3.0.4露天矿边坡地质结构和边坡破坏模式应按本规范表 A. 0.3确定。
表3.0.5边坡危害等级
3.0.6露天矿边坡工程安全等级应按表3.0.6划分。
表3.0.6边坡工程安全等级划分
续表 3. 0. 6
3.0.7露天矿边坡工程勘察工作内容、工作量及工作方法,应按 察阶段和边坡工程安全等级确定 3.0.8露天矿边坡工程应按边坡分区进行边坡稳定性评价,确定 各区最优边坡角,并应提出已有坡角的调整和修正建议。 3.0.9不同荷载组合下总体边坡的设计安全系数应满足表 3.0.9规定的安全系数要求。
3.0.7露天矿边坡工程勘察工作内容、工作量及工作方法,应按 勘察阶段和边坡工程安全等级确定 3.0.8露天矿边坡工程应按边坡分区进行边坡稳定性评价,确定 各区最优边坡角,并应提出已有坡角的调整和修正建议。 3.0.9不同荷载组合下总体边坡的设计安全系数应满足表 3. 0. 9规定的安全系数要求。
表3.0.9不同荷载组合下总体边坡的设计安全系数
注:1荷载组合I为自重十地下水;荷载组合Ⅱ为自重十地下水十爆破振动力; 荷载组合Ⅲ为自重十地下水十地震力。
:11 荷载组合I为自重十地下水;荷载组合Ⅱ为自重十地下水十爆破振动力; 荷载组合Ⅲ为自重十地下水十地震力。 2 对台阶边坡和临时性工作帮,允许有一定程度的破坏,设计安全系数可适 当降低
3.0.10露天矿边坡治理工程设计支挡结构物服务年限,不应低 于矿山服务年限。 3.0.11露天矿边坡治理工程设计,可分为方案设计、初步设计和 施工图设计三个阶段。
0.12露天矿边坡应进行相应监
3.0.13靠帮边坡爆破时,必须采用控制爆破方法,靠帮边坡质点
3.0.13靠帮边坡爆破时,必须采用控制爆破方法,靠帮边坡质点 振动速度应小于24cm/s。
4.1.1露天矿边坡勘察场区按其工程地质条件的复杂程度可分 为简单型、中等复杂型、复杂型和很复杂型四种类型。 4.1.2边坡工程的勘探方法应根据勘察阶段、边坡T程安全等级 及边坡工程地质条件确定,勘探以钻探为主.同时可采用并探、槽 探、洞探和工程物探。 4.1.3安全等级为I级的边坡勘探应采用岩心定向钻探,安全等
级为Ⅱ级的边坡勘探宜采用岩心定向钻探。
4. 2可行性研究阶段
4.2.1可行性研究阶段的边坡工.程勘察成果应作为矿山开采可 行性研究的依据
4.2.2可行性研究阶段应搜集和研究下列资料:
1区域气象、水文、地质、地震等方面的资料,各种比例尺的 区域地质图、地形图及其他有关专用图件; 2标有开采境界或若干个境界方案的地形地质图: 3矿山技术档案资料,包括矿产储量勘探报告、采场地形地 质图、探槽和平洞的地质测绘和编录资料、水文地质资料、物探资 料及有关边坡岩体完整性和物理力学性质的资料,调查了解区域 地应力情况,中、高和超高边坡所在区域的历史地震资料; 4探钻孔记录和保存的岩心,对有代表性的钻孔应对岩心 进行重新编录;
4.2.3可行性研究阶段边坡工程勘察应符合下列规定
1调查场地岩土的种类、成因及滑坡、崩塌等不良地质作用 的分布范围及性质; 2应查明第四纪地层与基岩接触面性状; 3应初步查明地质构造、结构面类型、产状及其分布,软弱结 构面的分布情况,宜判定各边帮边坡破坏模式: 4应初步查明地表水径流条件及对坡面坡脚的冲蚀作用,并 应初步查明地下水埋藏情况和各层岩土的渗透性; 5应初步确定各岩土层物理力学性质和软弱结构面的抗剪 强度,并应初步评价各边帮边坡的稳定性。 4.2.4对于地质条件属于简单类型的勘察场区,当搜集的资料满 足可行性研究要求时,可简化野外察工作。 4.2.5可行性研究阶段的野外工作应以踏勘、专门路线的调查及 详细测线测量为主。当因地质条件复杂,搜集的资料不能满足本 阶段的勘察要求时,应进行工程地质测绘及槽探、物探等工作。 4.2.6当存在规模很大的构造,对总体边坡稳定性构成威胁并关 系到矿山可否合理开发时,应进行专门的调查研究或专项勘察,予 以查明。 4.2.7可行性研究阶段应调查和分析采场周围的自然边坡、人工 边坡以及附近岩溶和地下采空区的岩体崩落状况。 4.2.8当已有的岩石试验资料不足时,应采取试样进行试验。 4.2.9可行性研究阶段应根据简要的边坡稳定性计算和综合评
1调查场地岩土的种类、成因及滑坡、崩塌等不良地质作用 的分布范围及性质; 2应查明第四纪地层与基岩接触面性状; 3应初步查明地质构造、结构面类型、产状及其分布,软弱结 构面的分布情况,宜判定各边帮边坡破坏模式; 4应初步查明地表水径流条件及对坡面坡脚的冲蚀作用, 应初步查明地下水埋藏情况和各层岩土的渗透性; 5应初步确定各岩土层物理力学性质和软弱结构面的抗剪 强度,并应初步评价各边帮边坡的稳定性。 4.2.4对于地质条件属于简单类型的勘察场区,当搜集的资料满 足可行性研究要求时,可简化野外勘察工作
4.2.5可行性研究阶段的野外工作应以踏勘、专门路线的调查及
详细测线测量为主。当因地质条件复杂,搜集的资料不能满 阶段的勘察要求时,应进行工程地质测绘及槽探、物探等工作
4.2.6当存在规模很大的构造,对总体边坡稳定性构成威胁
系到矿山可否合理开发时,应进行专门的调查研究或专项勘察 以查明。
4.2.7可行性研究阶段应调查和分析采场周围的自然边坡、人工
4.3.1设计阶段的边坡工程勘察成果应作为矿山设计阶段边坡 设计的依据。
4.3.2设计阶段应搜集下列资料:
1露天矿山的生产规模、服务年限、初步确定的开采境界和 采矿方法、采场要素及参数、采掘工艺、开拓运输方式以及矿山总 体布置的说明; 2露天矿山采掘最终平面图及地质剖面图
3设计阶段边坡工程勘察应符合
1应查明岩体的分布,研究岩体的工程性质,并应划分工程 地质岩组,区分软弱岩层和风化破碎带。 2确定岩层产状,查明勘察场区的构造特征,查明断层、褶 皱、密集节理带、岩脉的空间分布状况、组合规律及其工程地质特 征,对其中直接影响边坡稳定的大的不连续面应着重研究;查明各 组节理和其他成组不连续面的发育程度,确定其优势产状及表征 其性质的统计参数。 3确定可能被滑动面切穿的岩体的抗剪强度和可能构成滑 动面的不连续面的抗剪强度。 4查明风化、侵蚀、滑坡、采空区的地表变形等不良地质作用 的分布、成因、发展趋势,判定其对边坡稳定性的影响程度。 5对安全等级为I级的边坡,当处在8度及以上地震烈度地 区时,宜进行地震危险性分析,确定设计地震加速度。 6查明地下水的类型、补给来源、埋藏条件,地下水位、变化 幅度及与地表水体的关系,并预测其矿山开采期间的变化趋势。 7判断地下水对建筑材料的腐蚀性。 8对勘察场区进行工程地质分区,在此基础上做边坡分区, 对各边坡分区进行破坏模式和边坡稳定性计算分析,给出边坡角 的推荐值。 9对稳定程度较低或稳定坡角过缓的边坡提出治理措施和 监测的建议。
比例尺应与本阶段设计所用的比例尺一致。测绘成图范围
比例尺应与本阶段设计所用的比例尺一致。测绘成图范围应包括 境界线以外宽1/2~2/3边坡高度的地带。
4.3.5重要的地质界线应采用适量的钻探、槽探、并探、洞探,也 可进行工程物探予以验证。
4.3.6不连续面资料应在露天矿台阶、地下平洞等岩体出露的地
4.3.7对安全等级为I、Ⅱ级的露天矿边坡,各工程地质分区应
布设不少于1条勘探线。勘探线宜垂直于边帮或沿潜在滑坡方向 布设,钻孔间距应为50m~100m,且每条勘探线不应少于3个钻 孔;对安全等级为Ⅲ级的露天矿边坡,各边帮宜布设勘探线,每条 勘探线不宜少于3个钻孔。
4.3.8钻孔应穿过不连续面或预计的最低可能滑动面,并应深入
4.3.9对于边帮已揭露且继续采深不大的生产矿山,可根据地面
调查结果作深部推测。简单型的场区可不进行钻探,中等及其以 上复杂场区应进行钻探
以下的平洞进行水文地质试验。
4.3.11各类岩石应进行定性试验和物理力学性质试验。完整岩
石和不连续面的力学性质试验应在试验室进行,对于可能构成破 环面的弱面和软弱夹层,应进行原位抗剪试验。试样的选取、原位 试验地点的选择和试验方法的采用,应在确定破坏模式的基础上 进行。
4.3.12岩体变形指标可采用钻孔弹模试验、载荷试验、狭缝试验
等原位试验方法直接测定。当有适用于本场地的经验数据时,可 根据原位弹性波速测试、完整岩石室内变形试验的结果结合经验 综合确定。
4.3.13安全等级为Ⅲ级的边坡可减少试验工作量,简化试验方
4.3.14采场位于高地应力区且安全等级为I级的边坡应进行岩 体原位应力测试。
全等级为I级的边坡,可进行岩体
或修改设计以及边坡治理的依据
4.4.2开采阶段的边坡工程勘察应利用岩体已被揭露的条件和 已有的勘察资料,进行工程地质测绘、勘探和试验工作,核查和补 充已有的成果资料。
4.4.2开采阶段的边坡工程察应利用岩体已被揭露的条件和
1应查明不稳定区工程地质与水文地质条件; 2应确定不稳定区的破坏模式; 3应确定不稳定区岩土层物理力学指标以及滑动面或潜在 骨动面抗剪强度; 4应对不稳定区边坡进行稳定性计算,并应提出治理措施和 监测的建议。 4.4.4开采阶段应对已形成的台阶进行稳定性调查,标绘出不稳 定性区段并预测其变形破坏的发展趋势。 4.4.5开采阶段可在台阶上进行声波测试,取得浅层岩体的力学 性质变化资料,了解岩体破碎、风化程度和爆破松动的范围。 4.4.6开采阶段应充分利用已理设的水压计的观测资料、边帮上 地下水渗出标高和渗出流量以及炮孔中的水位等资料确定坡体中 地下水水位线和流入采坑渗流量,并应核对地下水运动的边界条 件和岩层的渗透系数。 4.4.7对于不稳定区、新圈入境界地段或开挖后地质条件与设 计所依据的资料有较大差别的地段,当其深部地质条件需要进
定性区段并预测其变形破坏的发展趋势
地下水渗出标高和渗出流量以及炮孔中的水位等资料确定坡体中 地下水水位线和流入采坑渗流量,并应核对地下水运动的边界条 件和岩层的渗透系数。
计所依据的资料有较大差别的地段,当其深部地质条件需要进 一步查明时,除充分利用以往成果外,尚应进行专门的钻探或 井、洞探,
潜在滑坡形态、滑移趋势等因素确定。勘探线数量在滑坡主滑方
向上不宜少于3条,勘探点间距不宜大于40m。勘探孔应穿过最 下一层滑面,进入稳定岩层。控制性钻孔应深人稳定地层不小于 10m
4.5工程地质测绘与调查
1应查明地形地貌特征及其与地层、构造、不良地质作用的 关系,应确定露天采坑的汇水面积,地表径流系数;应评估地表水 对采场的充水影响,应调查采场附近河流的水文数据及其变化规 律,应分析采场遭受淹没的可能性。 2应研究岩石的岩土工程性质及风化破碎情况,并应进行岩 土工程岩组划分,确定岩组的分布界线,宜判定岩组的成因、年代 和不同岩组的接触关系。 3应测定岩层产状,判定褶皱类型和褶皱要素,并应调查断 层性状,分析区域构造应力场和断层的形成机制,判明有无新构造 活动迹象;应进行详细测线测量,调查节理裂隙,对于出露长度大 于30m的节理应单独标绘;应分析地质构造对地形、水文地质条 件及滑坡等不良地质作用的影响;应确定岩体的结构类型。 4应调查地下水的类型、补给来源、径流、排泄条件,与地表 水体的关系,地下水位深度及变化幅度,宜分析勘察场区的水文地 质条件与地形、岩性、地质构造之间的关系。 5应调查台阶边坡的变形与破坏情况及影响因素。 6宜调查勘察场区附近与边坡地质条件相似的自然山坡,并 宜分析其稳定坡角与山坡高度的关系。 7对滑坡地段的测绘与调查应单独进行,测绘范围应包括滑 本周界外侧滑体高度1倍~3倍的距离。滑坡调查及分析应符合 下列规定: 1)应确定滑动前的地质条件和原有的台阶或地表形态; 2)应调查和测定滑坡体周界、滑动面位置及其他滑坡要素、
地表水和地下水的作用情况、滑动带的组成、结构面的产 状、切割关系和力学属性; 3)应分析滑坡成因、活动规律,预测滑坡的发展趋势及其受 进一步开采的影响程度,并应提出滑坡治理的建议。 8对崩塌地段的测绘与调查应单独进行,测绘范围应包括崩 塌区周界外侧崩塌高度1倍~2倍的距离。调查及分析应符合下 列规定: 1应调查构成崩塌或危岩体的边坡形态和地形条件、坡体 变形开裂情况、崩塌历史、地层岩性、坡体结构、结构面组 合特征、可能的自然与人为影响因素; 2)应判断边坡发生崩塌或转化为滑坡的危险性及可能的影 响范围。 9对岩溶和地下采空区应单独进行,调查及分析应符合下列 规定: 1)应调查岩溶和采空区的分布和规模、形成时间、充填情 况、已有塌陷发育特征、形成的地质环境条件; 2)应判定岩溶和采空区的发展趋势,并应提出防治建议。 10应调查地震与爆破振动震害,应搜集区域构造地质、当地 历史地震和现今地震活动等资料,宜调查由地震造成的不良地质 作用及其他宏观震害。 4.5.2T程地质测绘比例尺宜采用1:1000~1:2000,对边坡有 重大影响的地质单元体,滑坡工程地质测绘比例尺宜采用1:200~
4.5.3地质观测点的布置应符合下列规定:
1在地质构造线、地层接触线、岩性分界线、标准层和每个地 质单元体,应布置地质观测点; 2地质观测点的密度,应根据场地地形、地貌、地质条件、成 图比例尺及工程特点等因素综合确定; 3地质观测点,应充分利用天然和人工露头,当露头少时,宜
布置一定数量的探槽揭露。
4.5.4地质观测点定位方法和精度应符合下列要求:
1当所用地形图的比例尺小于1:2000时,可采用半仪器 法,对重要控制性观测点宜采用仪器法; 2当所用地形图的比例尺大于或等于1:2000时,应采用仪 器法; 3地质界线、地质观测点测绘精度在图上的误差应控制在 ±3mm
时须将所有与测线相交的不连续面逐一量测,但长度小于2m的 可以舍去。对于平行密集的不连续面可每10个面记录1个,并予 以说明
糙度、起伏度、间距、长度、开度、搭接关系、充填状况、流水情况、岩 石硬度等。
状分组。根据各组的发育程度、贯通情况及对边坡稳定性的影响, 划分等级次序,确定出优势组、软弱组和产状不利组。对产状不利 的不连续面应在野外再次复核,补充搜集资料。边坡岩体结构面 测量与统计可按本规范附录B执行。
不连续面,每组测得数量不应少于150个;对其他组的不连续面, 每组不应少于100个。
4.6.1钻孔的孔径不宜小于76mm,试件尺寸应符合现行国家标 准《工程岩体试验方法标准》GB/T50266的有关规定。进行岩心
4.6.1钻孔的孔径不宜小于76mm,试件尺寸应符合现
4.6.1钻孔的孔径不宜小于76mm,试件尺寸应符合现行国家标
定向钻探时,应使用双重岩心管;当需取断层破碎带原状材料日 宜使用对开式双重或三重岩心管
4.6.2定向段岩心采取率应达到100%,定向成功率应达到95% 以上。 4.6.3钻探过程中,应记录冲洗液和地下水情况;每班开始工作 前均应测量水位
4.6.4岩心应按工.程地质要求编录,对定向岩心应单独测记不连
4.6.8对物探实测资料,应结合有关地质情况进行综合
4.6.9原状样取样应符合现行国家标准《岩土工程勘察规范》
4.6.10岩土试样的数量应符合下列规定
1一般性的物理力学指标门在钻孔内取样进行试验室岩、土 试样试验,每个单元层的土样数不应少于6件,岩石试样不应少干 9件; 2场地的岩体弱面(带)抗剪强度指标应进行岩士室内试验 测定,每类弱面(带)的试样数不应少于9件
1土样可在钻孔、探井、探槽中采取; 软弱士层应连续取样; 3土样应密封送交试验室,运输中应避免振动。 4.6.12 岩石试样的采取应符合下列规定:
1岩石试样可在钻探岩心中选取或在探、探槽、竖井、平洞 中刻取; 2毛样尺寸应符合试样加工的要求,其数量应符合试验项月 的要求; 3试样应标注可能滑移方向,软质岩石试样应及时密封; 4有特殊要求时,试样形状、尺寸和方向应按岩石力学试验 要求设计确定。 4.6.13所有不连续面试样在送交试验室时,均应附以说明,内容 包括试样编号、岩石和不连续面类型、不连续面产状、剪切方向、粗 糙度和试验组别
4.7.1原位测试应根据露天矿边坡稳定性评价对召土体参数 的要求、边坡勘察阶段和测试方法的适用性等因素,选用下列方 法: 1现场定性分类试验可采用点荷载试验、回弹仪试验、浸水 效应试验、钻孔波速测试等; 2岩体的变形试验可采用承压板试验、钻孔变形试验; 3岩体强度的确定可采用岩体结构面直接剪切试验、君体直 接剪切试验; 4岩体的渗透性试验可采用抽水、注水、压水等水文地质试 验。
4.7.2原位测试方法应符合现行国家标准《岩士工
.8.1 君石室内试验应包含下列项日: 1干密度或湿密度、吸水率、孔隙率试验 2单轴和三轴抗压强度、抗拉强度(劈裂试验)、抗剪断强度、
弹性模量、泊松比试验。 3天然不连续面和磨光面抗剪强度试验。 4断层破碎带及不连续面充填物抗剪强度试验。 4.8.2试验项目宜符合表4.8.2规定的内容,试验数量应根据边 坡的地质条件、规模、重要性确定。试验样品应具有代表性。
4.8.2试验项目宜符合表4.8.2规定的内容,试验数量应根据边 坡的地质条件、规模、重要性确定。试验样品应具有代表性。
.2边坡岩石物理力学性质试验项目表
抗剪强度指标宜采用三轴试验获取。 4.8.4对软质岩石应研究其抗水性;对具有膨胀性的岩石电网标准规范范本,应进 行崩解性、膨胀率及膨胀力的测定;对具有螨变特性的岩石应作岩 石的蠕变试验。对抗水性弱的岩石或经常处于湿润状态的岩石, 其试件应在饱水状态下进行力学强度试验
4.8.5直剪试验最大一级法向压力及三轴试验最大一级围压的 选择应符合试样在坡体中的负荷水平。对于直剪试验,应分别测 定峰值强度和残余强度
4.8.6岩石的抗拉强度宜采用劈裂法测定
5.1.1对下列边坡进行稳定性评价应结合不同察阶段的技术 要求进行。 1 矿山最终边坡; 2 开采期间坡率或坡形变化较大的靠帮边坡; 开采期间出现失稳迹象的边坡。 5.1.2 边坡稳定性评价应在定性分析的基础上定量计算,综合进 行评价
合情况确定,并应按破坏模式选择相应的计算方法,确定计算参 数,进行边坡稳定性计算
5.1.6对安全等级为I级的边坡食品添加剂标准,宜采用数值分析法进行边坡的 渗流分析
5.2.1边坡稳定性应按边坡分区分别选择代表性部面进行二维 分析与计算,对三维效应明显的I级边坡,宜采用三维稳定性分析 方法验算其稳定性
5.2.2稳定性计算时,应先采用图解法、工程类比法等方法对边
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