李德生
(愛(ài)思創(chuàng)電子(上海)有限公司,201199,上?!喂こ處煟?/p>
屏蔽門(mén)作為城市軌道交通的新型設(shè)備系統(tǒng),由于其良好的節(jié)能效果和對(duì)乘客起到安全保障的作用,越來(lái)越得到社會(huì)公眾的認(rèn)可。
屏蔽門(mén)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、安裝工程和設(shè)備性能質(zhì)量需要符合較高的質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。
在整體項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中,影響質(zhì)量的各種因素較多,質(zhì)量控制的難度很大。要保證屏蔽門(mén)項(xiàng)目?jī)?yōu)質(zhì),設(shè)計(jì)與安裝質(zhì)量的控制就成了該項(xiàng)目的關(guān)鍵。
而屏蔽門(mén)的一些重要設(shè)計(jì)、安裝細(xì)節(jié)問(wèn)題是重中之重,如果尺寸不準(zhǔn)確、安裝不到位,最終將直接影響屏蔽門(mén)的安裝質(zhì)量[1]。
一般說(shuō)來(lái),屏蔽門(mén)系統(tǒng)設(shè)備產(chǎn)品的制造、試驗(yàn)和驗(yàn)收,應(yīng)至少符合如下標(biāo)準(zhǔn):《軌道交通設(shè)計(jì)規(guī)范》、《城市軌道交通站臺(tái)屏蔽門(mén)》、《電梯制造與安裝安全規(guī)范》、《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》、《建筑用安全玻璃》、《建筑玻璃應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》、《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》、《低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備》。
除此之外,還應(yīng)滿足一些載荷條件的技術(shù)要求:人群對(duì)門(mén)體的沖擊載荷2 800 N(在0.08 s時(shí)間內(nèi));人群對(duì)門(mén)體的擠壓載荷1 500 N/m(作用在距站臺(tái)裝飾面1.1 m 高處,結(jié)構(gòu)無(wú)永久變形);疲勞負(fù)載(活塞風(fēng)壓)為±1 000 Pa(每年22 萬(wàn)次共30年);地震基本烈度為6度(水平加速度0.25g,垂直加速度0.125g);振動(dòng)水平為 BS 4675 第一級(jí)水平[2]。
這些相關(guān)載荷參數(shù),對(duì)后續(xù)門(mén)體立柱的作用力、滑動(dòng)門(mén)的變形量計(jì)算,以及考慮滑動(dòng)門(mén)等門(mén)體與列車(chē)動(dòng)態(tài)包絡(luò)線的幾何關(guān)系等具有重要作用。
其他標(biāo)準(zhǔn)參照相關(guān)國(guó)內(nèi)、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)多個(gè)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)沖突時(shí),按最高標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。
屏蔽門(mén)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)說(shuō)明,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠性和安全性尤其重要,是評(píng)價(jià)屏蔽門(mén)系統(tǒng)工程優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一。
屏蔽門(mén)機(jī)械部件設(shè)計(jì)成4種類(lèi)型的模塊式單元(沿站臺(tái)布置,如圖1所示[3]):
①A 型單元——含1扇標(biāo)準(zhǔn)固定門(mén)和2扇中分雙開(kāi)活動(dòng)門(mén),這是屏蔽門(mén)里面的大部分。②B 型單元——含1扇標(biāo)準(zhǔn)固定門(mén)、1 扇應(yīng)急門(mén)和2 扇中分雙開(kāi)活動(dòng)門(mén)。③C型單元——含有1扇非標(biāo)固門(mén)、2扇中分雙開(kāi)活動(dòng)門(mén)和1 扇應(yīng)急門(mén)。④D 型單元——即備用門(mén),或叫做即單開(kāi)鉸鏈門(mén),在站臺(tái)的左右兩端各設(shè)1扇。
圖1 屏蔽門(mén)站臺(tái)布置示意圖
列車(chē)在正常狀態(tài)下,乘客通過(guò)活動(dòng)門(mén)上下列車(chē);應(yīng)急狀態(tài)下,通過(guò)B型單元的應(yīng)急門(mén)疏散乘客。
屏蔽門(mén)的主體部分,設(shè)計(jì)成為組合式標(biāo)準(zhǔn)模塊。具有代表性的B型單元結(jié)構(gòu)如圖2所示。
圖2 屏蔽門(mén)單元結(jié)構(gòu)示意圖
機(jī)械部分主要由頂部鋼梁結(jié)構(gòu)(或頂部連接焊件)、伸縮裝置、門(mén)機(jī)梁、固定及活動(dòng)門(mén)楣、固定及活動(dòng)門(mén)、結(jié)構(gòu)立柱底部結(jié)構(gòu)組成。對(duì)應(yīng)于應(yīng)急門(mén)部分,還有應(yīng)急門(mén)門(mén)楣、應(yīng)急門(mén)體等。
根據(jù)前文所述的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)載荷參數(shù),對(duì)門(mén)體的變形量進(jìn)行計(jì)算。其中,立柱材料采用Q235-A 無(wú)縫鋼管。
對(duì)門(mén)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算和疲勞計(jì)算,需要滿足在負(fù)載最不利組合條件下,滑動(dòng)門(mén)框、支撐立柱、頂部鋼梁結(jié)構(gòu)、橫梁外輪廓線邊緣最大變形量不超過(guò)±12 mm。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型有限元分析計(jì)算如圖3所示。
圖3 屏蔽門(mén)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型有限元分析計(jì)算
滑動(dòng)門(mén)設(shè)置鎖裝置,鎖裝置與手動(dòng)開(kāi)門(mén)把手、鑰匙孔聯(lián)動(dòng)。正常運(yùn)行時(shí)可自動(dòng)解鎖,故障情況時(shí)可進(jìn)行手動(dòng)解鎖。滑動(dòng)門(mén)關(guān)閉后,該鎖緊裝置可防止外力作用將門(mén)打開(kāi)?;瑒?dòng)門(mén)自動(dòng)開(kāi)啟時(shí),鎖緊裝置能自動(dòng)釋放;手動(dòng)開(kāi)門(mén)時(shí),采用開(kāi)門(mén)把手和鑰匙釋放鎖緊裝置。
所有滑動(dòng)門(mén)的狀態(tài)信號(hào)均反饋到DCU(門(mén)控單元)和PSC(主控機(jī)),同時(shí)門(mén)已開(kāi)、已鎖閉等重要狀態(tài)信號(hào),由PSC 上傳到車(chē)站綜合控制室并進(jìn)行顯示?;瑒?dòng)門(mén)門(mén)鎖的結(jié)構(gòu)如圖4所示。
滑動(dòng)門(mén)鎖專(zhuān)為地鐵屏蔽門(mén)設(shè)計(jì)。工作時(shí),可分為機(jī)械開(kāi)鎖和通過(guò)信號(hào)觸發(fā)開(kāi)鎖2種方式。工作原理示意圖如圖5所示。
當(dāng)站臺(tái)出現(xiàn)線路故障、發(fā)生緊急情況或需要維護(hù)時(shí),可使用機(jī)械開(kāi)鎖。機(jī)械開(kāi)鎖通過(guò)手動(dòng)開(kāi)門(mén)時(shí),軌道側(cè)開(kāi)門(mén)把手或站臺(tái)側(cè)的鑰匙孔與解鎖裝置聯(lián)動(dòng),將門(mén)扇鎖緊力解除,使門(mén)扇能夠向兩側(cè)滑動(dòng)。
圖4 滑動(dòng)門(mén)鎖結(jié)構(gòu)示意圖
圖5 滑動(dòng)門(mén)鎖工作原理示意圖
機(jī)械開(kāi)鎖分站臺(tái)側(cè)鑰匙開(kāi)鎖和軌道側(cè)手動(dòng)開(kāi)鎖2種。站臺(tái)側(cè)用三角鑰匙順時(shí)針旋轉(zhuǎn)鎖芯,或在軌道側(cè)沿手拉方向拉動(dòng)拉手;拉手旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)鎖桿;鎖桿整體向上位移,從而實(shí)現(xiàn)門(mén)被打開(kāi)。動(dòng)作示意如圖6所示。
圖6 滑動(dòng)門(mén)鎖機(jī)械開(kāi)鎖動(dòng)作示意
門(mén)鎖的手動(dòng)解鎖力滿足不大于40 N 的要求,手動(dòng)解鎖扳手的動(dòng)作,與門(mén)體立面之間夾角一般不大于45°。
信號(hào)觸發(fā)開(kāi)鎖,是當(dāng)列車(chē)到站??糠€(wěn)當(dāng),站臺(tái)的PSC給DCU 指令,由DCU 給鎖發(fā)出開(kāi)門(mén)信號(hào),螺線管產(chǎn)生磁力把磁力活動(dòng)塊推上來(lái),鎖舌銷(xiāo)軸套脫離曲盤(pán)銷(xiāo)軸,彈簧拉動(dòng)曲盤(pán)沿銷(xiāo)軸水平向外方向轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)拉簧A拉動(dòng)銷(xiāo)軸推塊,退出銷(xiāo)軸,屏蔽門(mén)打開(kāi)。
標(biāo)準(zhǔn)門(mén)的鎖緊裝置設(shè)計(jì)好后,要在樣機(jī)上安裝、調(diào)試,成功完成百萬(wàn)次測(cè)試,其工作性能、可靠性要完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
鎖裝置的主要優(yōu)點(diǎn)是集成度高,能實(shí)現(xiàn)左右兩扇門(mén)的同時(shí)鎖定和解鎖,并把信號(hào)發(fā)生機(jī)構(gòu)集成在裝置內(nèi),縮小了體積,擴(kuò)大了安裝應(yīng)用范圍。
正常情況下,列車(chē)進(jìn)站停穩(wěn)后,會(huì)停靠在誤差允許的范圍位置內(nèi),這時(shí)屏蔽門(mén)的活動(dòng)門(mén)與列車(chē)門(mén)的位置都將一一對(duì)應(yīng)。
而應(yīng)急門(mén)(EED)是列車(chē)進(jìn)站停車(chē)后,列車(chē)門(mén)無(wú)法對(duì)準(zhǔn)滑動(dòng)門(mén)時(shí),應(yīng)急門(mén)對(duì)準(zhǔn)列車(chē)開(kāi)關(guān)門(mén),作為疏散乘客的通道。
在無(wú)法保證準(zhǔn)確的停車(chē)位置時(shí),列車(chē)門(mén)將全部與活動(dòng)門(mén)錯(cuò)開(kāi),對(duì)著無(wú)法打開(kāi)的固定門(mén)或隧道空間。此時(shí)若碰上緊急情況,便無(wú)法打開(kāi)車(chē)門(mén)疏散列車(chē)乘客。為此,部分固定門(mén)被設(shè)計(jì)成為應(yīng)急門(mén),該應(yīng)急門(mén)可以向站臺(tái)側(cè)打開(kāi)。
應(yīng)急門(mén)平常當(dāng)做固定門(mén)使用。一旦需要,由應(yīng)急門(mén)進(jìn)行緊急疏散;可由乘客在軌道側(cè)打開(kāi)列車(chē)門(mén)后,推動(dòng)應(yīng)急門(mén)的推桿解鎖裝置;或由站臺(tái)工作人員在站臺(tái)側(cè)用專(zhuān)用三角鑰匙打開(kāi)應(yīng)急門(mén)[4]。
理論上,應(yīng)急門(mén)安裝越多,屏蔽門(mén)系統(tǒng)的安全度越高。因?yàn)閼?yīng)急疏散門(mén)越多,出現(xiàn)緊急事故時(shí),乘客的逃生通道也越多。但過(guò)多的應(yīng)急門(mén),會(huì)影響到整個(gè)屏蔽門(mén)系統(tǒng)的密封性,因?yàn)閼?yīng)急疏散門(mén)的密封性,要遠(yuǎn)小于固定門(mén)。因此,目前為止,站臺(tái)安裝應(yīng)急門(mén)裝置一般不超過(guò)5對(duì)。
應(yīng)急門(mén)由應(yīng)急門(mén)楣、門(mén)框、限位器(或閉門(mén)器,視需要而定)、推桿鎖等組成。結(jié)構(gòu)示意圖如圖7所示。
在應(yīng)急門(mén)的中部,裝有手動(dòng)推桿解鎖裝置,應(yīng)急門(mén)不會(huì)因列車(chē)活塞風(fēng)壓、隧道通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)壓影響而自動(dòng)開(kāi)啟。
在導(dǎo)軌側(cè),乘客可推壓推桿,推桿帶動(dòng)門(mén)框內(nèi)的解鎖機(jī)構(gòu),打開(kāi)應(yīng)急門(mén)上下的鎖體將門(mén)打開(kāi);在站臺(tái)側(cè),工作人員也可用專(zhuān)用三角鑰匙打開(kāi)應(yīng)急門(mén)。
圖7 應(yīng)急門(mén)結(jié)構(gòu)示意
按照蘇州地鐵要求,頂部靠近門(mén)框的位置設(shè)計(jì)了限位器,可以保證門(mén)最大開(kāi)度,另配有鎖緊緩沖卡緊裝置,以實(shí)現(xiàn)門(mén)體能保持在90°位置,防止門(mén)體自動(dòng)關(guān)閉,保證門(mén)體的應(yīng)急作用正常發(fā)揮。
按實(shí)際需要,應(yīng)急門(mén)框上部可裝有閉門(mén)器,以實(shí)現(xiàn)應(yīng)急門(mén)在手動(dòng)開(kāi)啟后能夠自動(dòng)關(guān)閉。
一般情況下,端門(mén)是乘務(wù)人員、站臺(tái)工作人員和司機(jī)的出入通道,當(dāng)出現(xiàn)緊急事故時(shí),也可以作為乘客的緊急逃生通道。從外形、原理來(lái)看,端門(mén)跟應(yīng)急門(mén)裝置極為相似。
作為應(yīng)急疏散門(mén)單元中的應(yīng)急門(mén)與端門(mén)都不需要?jiǎng)恿υ磥?lái)帶動(dòng),都靠手動(dòng)解鎖的方式來(lái)打開(kāi),都可以將門(mén)平推至90°的位置。
但相對(duì)于應(yīng)急門(mén),由于司機(jī)上下車(chē)、控制室檢修等原因,端門(mén)的開(kāi)啟十分頻繁,故大部分地鐵線路的端門(mén)門(mén)框上部裝有自動(dòng)閉門(mén)器,保證門(mén)體在手動(dòng)開(kāi)啟后能夠自動(dòng)關(guān)閉。
端門(mén)的手動(dòng)解鎖機(jī)構(gòu)和應(yīng)急門(mén)基本相同。考慮到一般人的身高,推桿的高度設(shè)置為1.4 m 處,門(mén)總高和雙扇滑動(dòng)門(mén)是一樣的,處于上端的鎖桿明顯短于下端的鎖桿,利用桿本身的自重差,加上頂部鎖舌的彈簧產(chǎn)生的回彈力,可以實(shí)現(xiàn)在關(guān)門(mén)后自動(dòng)回復(fù)到原來(lái)的位置,即鎖死狀態(tài)。
對(duì)于端門(mén)的解鎖力同樣不大于40 N,在設(shè)計(jì)中,經(jīng)過(guò)計(jì)算并在后續(xù)的試驗(yàn)中實(shí)際驗(yàn)證,手動(dòng)解鎖需要克服的力有:桿的自重力、桿件和鎖桿導(dǎo)向塊間的摩擦力。桿的自重力約為16 N,摩擦力約10 N。蘇州地鐵端門(mén)手動(dòng)解鎖所施加的合力,經(jīng)計(jì)算、驗(yàn)證符合設(shè)計(jì)要求。
對(duì)于蘇州地鐵屏蔽門(mén)項(xiàng)目,完成了應(yīng)急門(mén)單元部分的設(shè)計(jì)后,全面優(yōu)化設(shè)計(jì)了應(yīng)急門(mén)、端頭門(mén)、手推門(mén)的門(mén)體動(dòng)作、鎖緊裝置等部分單元。
尤其對(duì)于推桿防火鎖的鎖體部分,經(jīng)多方查找、試用,最后確定某國(guó)產(chǎn)鎖廠作為供應(yīng)商。按設(shè)計(jì)圖試制使用后,確認(rèn)完全可替代原先使用的某國(guó)外品牌產(chǎn)品,僅此一項(xiàng)就可以降低成本近百萬(wàn)元,為企業(yè)節(jié)約成本目標(biāo)的超額實(shí)現(xiàn)起到重要作用。
應(yīng)急門(mén)、端門(mén)推桿鎖安裝完成后,對(duì)門(mén)體推桿鎖手動(dòng)解鎖力進(jìn)行測(cè)試。通過(guò)推拉力計(jì)對(duì)解鎖力進(jìn)行測(cè)試,在軌道側(cè)用推桿解鎖,在站臺(tái)側(cè)用鑰匙把應(yīng)急門(mén)打開(kāi),解鎖力都≤40 N 時(shí),測(cè)試合格。
如圖2所示,在屏蔽門(mén)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中,頂部鋼梁結(jié)構(gòu)(或頂部連接焊件)、底部的門(mén)檻部分結(jié)構(gòu)等,以高強(qiáng)度錨栓與土建結(jié)構(gòu)相連接固定[5]。
頂部連接焊件、結(jié)構(gòu)立柱、底部的門(mén)檻結(jié)構(gòu)、錨栓等連接之后,組成了一個(gè)完整的受力構(gòu)件,可以把屏蔽門(mén)受到的載荷傳遞給土建結(jié)構(gòu)。該受力構(gòu)件是屏蔽門(mén)的垂直載荷、水平載荷(隧道通風(fēng)系統(tǒng)產(chǎn)生的風(fēng)壓、列車(chē)運(yùn)行活塞風(fēng)壓),以及乘客擠壓力和地震等載荷的主要受力部件。
門(mén)機(jī)梁通過(guò)伸縮裝置固定在頂部連接焊件上,而頂部連接焊件與風(fēng)道梁土建結(jié)構(gòu)直接相連接。
與風(fēng)道梁的土建結(jié)構(gòu)相連接有2種比較常見(jiàn)的安裝結(jié)構(gòu),第一種就是通過(guò)伸縮裝置直接與頂部鋼梁或者風(fēng)道梁底部相連接,不必另外設(shè)計(jì)加工連接部件,此種安裝結(jié)構(gòu)可節(jié)省部分零件的設(shè)計(jì)加工和材料費(fèi)用。但缺點(diǎn)是:施工面為風(fēng)道梁底面,施工的難度較大;且由于風(fēng)道梁澆筑底面土建沉降等原因,經(jīng)常存在較大的尺寸誤差,這些給施工安裝造成了較大的困難。
第二種安裝方式為門(mén)機(jī)梁通過(guò)伸縮裝置固定在頂部連接焊件上,或頂部連接焊件與風(fēng)道梁土建結(jié)構(gòu)直接相連接,如圖8所示。這種安裝方式,由于工作面在側(cè)面,所以施工較為方便;而且由于在伸縮節(jié)與風(fēng)道梁側(cè)面之間,頂部連接焊件作為一個(gè)中間連接作用部件,還起到了土建誤差吸收補(bǔ)償作用,風(fēng)道梁的施工尺寸誤差,可以由頂部連接焊件的非標(biāo)尺寸來(lái)適應(yīng)彌補(bǔ),因此伸縮節(jié)可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化,從而實(shí)現(xiàn)不同站點(diǎn)、不同部位的伸縮節(jié)可以相互通用,減少了標(biāo)準(zhǔn)零部件的種類(lèi)。
圖8 屏蔽門(mén)土建接口示意圖
只要頂部連接焊件設(shè)計(jì)合理,第二種連接安裝方式不但有利于安裝施工的進(jìn)度推進(jìn),且成本也不會(huì)增加。因此,蘇州地鐵屏蔽門(mén)項(xiàng)目最后采用側(cè)面連接的方式[6]。
屏蔽門(mén)端門(mén)梁上部固定面板,與墻面搪瓷鋼板的安裝空間發(fā)生干擾。
土建承包商進(jìn)行屏蔽門(mén)端門(mén)梁施工時(shí),由于灌漿跑模等原因,造成屏蔽門(mén)端門(mén)梁在水平方向上向站臺(tái)公共區(qū)歪斜,從而影響屏蔽門(mén)上部鋼結(jié)構(gòu)及固定面板也向公共區(qū)傾斜。
屏蔽門(mén)固定面板與墻面搪瓷鋼板安裝空間的誤差,將導(dǎo)致搪瓷鋼板無(wú)法安裝,或安裝后爬電距離小于10 mm,甚至兩者相接觸,破壞了屏蔽門(mén)端門(mén)結(jié)構(gòu)的絕緣要求。
解決方法是,在今后的屏蔽門(mén)施工測(cè)量工作中,應(yīng)包括對(duì)屏蔽門(mén)端門(mén)梁水平方向上的傾斜度、端門(mén)梁的厚度及其位置尺寸等重要內(nèi)容進(jìn)行重點(diǎn)測(cè)量,必要時(shí)進(jìn)行二次復(fù)測(cè)。
機(jī)電專(zhuān)業(yè)的施工特點(diǎn)有:
(1)覆蓋的范圍廣。
(2)涉及專(zhuān)業(yè)眾多,專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)各不相同。一般而言,機(jī)電專(zhuān)業(yè)涉及到給排水、暖通空調(diào)、供配電、自動(dòng)化、機(jī)械、焊接等專(zhuān)業(yè)。
(3)機(jī)電安裝工程施工的限制因素較多。很多時(shí)候,施工不是可以單獨(dú)進(jìn)行的,在整個(gè)施工過(guò)程中前一階段要配合土建工程進(jìn)行預(yù)埋施工,而后一階段又要配合裝飾施工。
(4)受作業(yè)場(chǎng)地狹小、材料設(shè)備是否及時(shí)供應(yīng)、政府部門(mén)的監(jiān)督等因素的影響。
車(chē)站機(jī)電承包商進(jìn)行車(chē)站各專(zhuān)業(yè)管線安裝時(shí),應(yīng)保證各類(lèi)線管、線槽及風(fēng)管等,不侵入屏蔽門(mén)上部鋼結(jié)構(gòu)及固定面板所需的安裝空間,否則屏蔽門(mén)上部固定面板將無(wú)法安裝或安裝后有可能與其他專(zhuān)業(yè)管線相接觸。
由于各線管及線槽已總體接地,與線管、線槽接觸,將導(dǎo)致屏蔽門(mén)門(mén)體結(jié)構(gòu)無(wú)法達(dá)到對(duì)地絕緣性能的要求。
因此,在工程施工過(guò)程中必須協(xié)調(diào)好與屏蔽門(mén)相關(guān)專(zhuān)業(yè)在內(nèi)的各方關(guān)系,這樣才能保證工程的順利進(jìn)行。
隨著地鐵工程的大范圍鋪開(kāi),與屏蔽門(mén)相關(guān)的更多設(shè)計(jì)、制造、安裝接口問(wèn)題將會(huì)逐步暴露出來(lái)。
根據(jù)蘇州地鐵1號(hào)線屏蔽門(mén)項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn),在其他線路的建設(shè)過(guò)程中,需要提前考慮并同接口各方商討、落實(shí)解決方案,這將會(huì)大大降低沖突、矛盾的發(fā)生。
綜上所述,要能夠在設(shè)計(jì)階段或者前期協(xié)調(diào)階段通過(guò)優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)和接口設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)管理及早協(xié)調(diào)等方法避免上述類(lèi)似問(wèn)題的發(fā)生,為按質(zhì)、按期完成工程項(xiàng)目提供有利的保證。
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