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冻土路基病害类型成因及防治措施一、病害类型1、冻胀冻胀是由于土中水旳冻结和冰体（特别是凸镜状冰体）旳增长引起土体膨胀、地表不均匀隆起旳作用。
冻胀一般会导致地面发生变形，形成冻胀垄岗。
冻胀旳因素涉及土中原有旳水结冰体积膨胀；同步也涉及土冻结过程中下部未冻结土中旳水分迁移并向冻结面富集，水分相对集中，水与土粒分异形成冰透镜体或冻夹层，使土体积膨胀。
冻胀是冻土区筑路时需要考虑旳另一种重要问题。
一般状况下，在低温冻土区，活动层厚度一般较小，且存在双向冻结，冻结速度较快，故冻胀相对较轻。
而在高温冻土区，活动层厚度一般较大，冻结速度也较低，如存在粉质土和足够旳水分则冻胀严重。
冻胀形成机理当路基表面旳土开始冻结时，土孔隙内旳自由水在0℃时一方面冻结，形成冰晶体。
当温度继续下降时，与冰晶体接触旳薄膜水受冰旳结晶力作用，迁移到冰晶体上面冻结，使得与冰晶体接触旳土粒上旳水膜变薄，破坏了本来旳吸附平衡状态，土粒旳分子引力有剩余，就要从下面水膜较厚旳土粒吸引水分子。
同步，当水膜变薄时，薄膜水内旳离子浓度增长，产生了渗入压力差。
在土粒分子引力与渗入压力差旳共同作用下，薄膜水就从水膜较厚处向水膜较薄处迁移，并逐级向下传递。
在温度为0℃--5℃旳条件下，当未冻区有充足旳水源供应时，水分发生持续向冻结线旳迁移，使路基上部大量聚冰。
当冻结线在某一深度停留时间较长，水分有较多旳迁移时间，且水源供应充足时，也许在该深度处形成明显旳聚冰层；当冻结速度较快，每一深度处水分迁移旳时间短，聚冰少且均匀分布，也许不形成明显旳聚冰层。
冻胀旳评价指标(1)总冻胀路面全宽内旳平均冻胀值称为总冻胀。
在寒冷地区内地下水位高旳地段，使用强冻胀性土旳路基，冻胀可达15-20cm。
(2)不均匀冻胀当路基土不均匀或压实不均匀或供水不均匀时，都也许导致冬季聚冰旳不均匀，从而形成不均匀冻胀。
不均匀冻胀是总冻胀旳一部分，但可使柔性路面不均匀隆起或开裂，可使刚性路面发生错缝或断板。
工程科技季冻区路基病害及防治措施金荣刘佳顺刘兵曹云龙（张向东指导）（辽宁工程技术大学土木与交通学院，辽宁阜新123000）1概述我国冻土分布广阔，多年冻土区面积215万平方公里，季节冻土区是513.7万平方公里，两者之和约占国土面积的75％。
而且由于冻土特别是季节性冻土会产生冻胀、融沉以及造成路面翻浆和冻土路基的养护等一系列工程问题，所以关于冻土的研究一直是学术界的一个热点问题。
目前关于冻土的研究无论从理论分析、室内试验、工程实际还是冻胀预测模型的研究都比较深入系统，提出了一系列的路基冻害的防治措施，建立了冻胀理论模型，特别是青藏铁路的建设极大的推动了我国冻土研究的发展[1-3]。
马立峰等针对牙林线北段试验工程段，结合现场实测地质资料和气温资料，综合运用了XPS保温板、EPS保温板、热棒、保温护道多种防治措施进行了路基病害整治的试验研究，利用有限元分析软件对该试验段路基病害整治效果进行了数值分析研究[4]。
徐学祖等分别进行了封闭系统正冻土、己冻土中水分迁移的室内土柱试验和开放系统非饱和正冻土水分运动的现场测试工作，研究了水分运移的规律，并建立了冻土冻胀理论模型及冻胀控制措施的研究[5-6]。
王悦东等对冻土非线性断裂破坏进行了数值模拟，基于非线性断裂力学理论建立了关于冻土非线性破坏的胶结力裂纹模型，分别基于能量的观点和修正因子法，通过测试试样的非线性参数来求出非线性应变能释放率，得到两种测试结果吻合较好的结论，同时指明了冻土断裂力学发展的方向[7]。
这些成果对于季节性冻土路基的设计具有重大的指导意义，也是进一步研究的基础。
2路基病害2.1冻胀机理冻胀和翻浆都是在夏秋地面水下渗或下水位升高的基础上，在冬季负气温的作用下，发生水分迁移，使路基上层水分增多，并冻结成冰而形成。
冻胀可分为原位冻胀和分凝冻胀。
冻胀水原位冻结，造成体积增大9%，但由外界水分补给并在土中迁移到某个位置冻结，则体积将增大1.09倍。
冻土路基病害分析及应对措施探讨摘要针对在高海拔地区进行道路施工时，冻土问题一直是施工难点。
鉴于此，本文结合笔者工程实践经验，针对冻土地区的两种公路路基病害（冻胀和翻浆）进行深入探讨，同时就该路基病害提出合理有效的解决措施，旨在能为类似工程施工提供参考借鉴。
关键词冻土地区；路基施工；冻胀和翻浆；解决措施1冻土地区的路基病害分析1）冻胀。
在有冻胀性土的路段，在冬季负气温作用下，当有水分供给时，水分连续地向上聚流，并在路基的顶部形成冰透镜体和冰夹层，从而引起路面不均匀隆起，致使柔性路面开裂，刚性路面折断或错逢的现象称冻胀。
冻胀性土的分类，通常是在土质分类的基础上，按强弱登记可将冻胀性土分为以下4类：轻冻胀、冻胀、重冻胀、特重冻胀。
2）翻浆：在有冻胀性土的路段，在冬季负气温作用下，水分连续向上聚流、冻结成冰，致使在春融期间地基中的土含水过多，路基强度急剧下降，在行车荷载的作用下路面发生裂缝、鼓包、冒泥等现象称为翻浆。
翻浆分类，根据水分来源导致的翻浆可将其分为以下5类：地面水类、地下水类、气态水类、土体水类、混合水类。
根据翻浆高峰时的路面变形程度，可将翻浆路段分为3级：轻型、中型、重型。
2冻胀与翻浆影响因素分析1）土质因素。
土质可分为粉质土、粉质粘土、砂质土；其中粉质土具有很强的冻胀性，非常容易形成翻浆。
这种类型的土的毛细水上升速度较快且上升水位较高，在负温度的作用下水分容易迁移，若在水源供给充足的情况下能形成特别严重的冻胀，而且在春融时期由于承载能力的急剧下降，也特别容易形成翻浆。
粉质粘土的毛细水上升虽高，但速度慢，在水源供给充足且冻结速度较慢的情况下，才会形成比较严重的冻胀和翻浆。
当粉质土和粉质粘土含有较多的易溶盐和较多的腐植质时，更易形成冻胀和翻浆。
般情况下砂质土不易形成冻胀和翻浆，因其毛细水聚冰少、上升高度小，且在水分充足时也能保持一定的强度，但若砂质土中粉粘粒含量较多时，也能形成冻胀和翻浆。
2）温度。
冻土地区公路的病害特征及防治措施冻土地区公路的病害特征及防治措施是非常重要的，只有了解每个细节才能更好的解决实际问题，在处理的时候要注重结合实际。
本店铺本店铺就冻土地区公路的病害特征及防治措施和大家说明一下。
1、冻土地区公路的病害特征及原因分析1．1翻浆在高寒冻土地区，由于在土壤冻结过程中汇聚了过多的水分，且土质状态不好，到春暖化冻时水分不能及时排出，从而造成土基软弱，强度降低。
在车辆荷载的作用下，路面发生弹簧、裂纹、鼓包、车辙、唧泥等现象，称为翻浆。
1．2冻胀高寒不良土质中所含的水分在负温下结晶，生成各种形状的冰侵人体而导致土体积的增大。
其主要表现是土层表面不均匀的升高。
冻胀土与结构物基础之间主要产生冻结力和冻胀力（分为切向冻胀力、法向冻胀力、冻胀反力）。
冻胀本身不仅引起道路破坏，还可引起桥梁、涵洞基础的冻害，特别对早期所修建的尤为突出。
主要表现为桥梁墩、往基础冻胀隆起，融化下沉，台身在切向冻胀力和法向冻胀力共同作用下出现裂缝，甚至墩（台）基础整体上抬或倾斜。
涵洞冻害主要表现为洞身的冻胀隆起和融化下沉，端墙及八字翼墙圬工开裂及涵洞管节的错位和脱离。
1．3融沉在多年冻土地区，由于地下冰层埋藏较浅，在施工及运营过程中各种因素使多年冻土局部融化，上覆土层在土体自重和外力作用下产生沉陷，从而造成路基严重变形。
主要表现为路基下沉，路堤向阳侧路肩及边坡开裂、下滑，路堑边坡溜塌等。
融沉病害多发生在低路堤地段。
1．4其他病害除了以上几种常见冻害外，还有冰丘、冰锥、延流冰等，也容易使路面产生纵向裂缝、横向裂缝网裂等。
2、试验路铺筑及观测情况为了限制公路各类冻害的发生，并了解不同性质的路面路基填料、路基高度对基底多年冻土温度变化规律的影响，从而取得冻土温度及筑路材料的热物性和路基形状、气候条件等因素之间的内在规律，确保冻土地区筑路的稳定，在两个冻土研究项目上都做了一定长度的试验路段。
2．1301国道甘一博段的试验路在交通部科研“八五”行业联合攻关项目“30l国道沿线岛状冻土地区路基路面稳定性研究”中，其在30l国道甘一博段的施工桩号k140十400～k140十800、k158十900～kl59十400，kl80十400～k18l十300三个段落上铺设试验路。
冻土路基线路的主要病害分析和整治措施【摘要】在寒冷地区路基的冻害情况较为严重，对安全行驶造成了一定的隐患。
本文对冻土路基的病害和设计、整治措施进行分析，以供参考。
【关键词】冻土；路基；病害；设计；防治一、前言我国冻土面积广大，冻土区域的路基冻害较为严重，而且发生在路基的表层。
做好冻土路基的控制，有效降低冻害发生对于保证行车安全意义重大。
二、主要病害分析1、融沉融沉是多年冻土地区线路主要病害之一,一般多发生在含水大的黏性土及湿地含水量较大地带。
当路基基底的多年冻土上部或路堑边坡上分布有较厚的地下冰且埋藏较浅时,在通车运营过程中各种人为因素的影响下,使多年冻土层局部融化不能保持平衡,冻土覆土层在土体自重和外力作用下产生沉陷,造成路基的严重变形。
具体表现为:路基下沉、路堤向阳侧路肩及边坡开裂、滑塌、路堑边坡滑塌等。
融沉的特点是路基道床涨起,线路高低不平。
2、冻胀冻胀是冻土地段线路特有的主要病害之一,冻胀产生的原因主要有几个方面:（1）路基基床表面不平整,未按设计坡率刷坡。
造成积水冻结膨胀形成冻胀病害,其最大量有50mm,一般在30mm~40mm,多在25mm以下。
冻胀形成时间从10月到次年3月末,之后便趋于稳定,冻胀产生厚度在线路道床及基床表面往下2m~3m左右。
（2）道床道碴或混砂道床垫层不洁,污染严重,混入杂物较多,遇积水后产生冻胀。
当含泥量为20%~50%时,冻胀量可达到15mm~25mm左右。
道床冻胀时间从10月到次年3月末,之后基本趋于稳定。
（3）地表水或地下水、浅层水或湿地地段对路基上的不均匀浸湿,造成路基下沉,使线路形成长漫坑。
（4）路堤填土不均匀、压实度不符合标准及路堑基底土质差异,造成了路基土体性质及结构不同及变化,从而形成不同程度的线路冻胀病害。
（5）路基不同朝向形成的不均匀冻胀,如线路走向为东西向时,路基有向阳坡面和背阴坡面,使路基填土的冬季含水量和冻结深度发生差异,其结果是出现单侧冻胀。
冻土地区路基的主要病害分析与防治措施兰州交通大学铁道技术学院刘敬旭201120419 摘要:结合青藏铁路的建设,对冻土地区路基的主要病害进行了分析,详细地阐述了冻土地区路基主要病害的防治措主要措施,从而为冻土地区的铁路路基的设计、施工及养护提供帮助。
关键词:冻土,路基,基床,病害引言：建设青藏铁路是西部大开发中的重头戏,而冻土( 冻土是指温度在0 ℃以下含有冰晶的土壤和岩石,冻结状态持续三年以上的土层称为多年冻土) 问题是修建青藏铁路最主要的技术难题。
青藏铁路全长1 118 km ,海拔4 000 m 以上的地段有960 km ,其中多年冻土地段约600 km ,是全球目前穿越高原、高寒、缺氧及连续性永久冻土地区的最长的铁路,将成为世界上最长的高原冻土铁路。
冻土地区路基病害在铁路运营之前很严重,在行车运营后,时隔几年、十几年仍将陆续出现新的冻害,其破坏程度是罕见的,引起路内外工程界人士的关注。
1主要病害分析1. 1 融沉融沉是多年冻土地区主要病害之一,一般多发生在含冰量大的粘性土地带,当路基基底的多年冻土上部或路堑边坡上分布有较厚的地下冰且埋藏较浅时,在施工及通车运营过程中各种人为因素的影响下,使多年冻土层局部融化,上覆土层在土体自重和外力作用下产生沉陷,造成路基的严重变形。
具体表现为路基下沉,路堤向阳侧路肩及边坡开裂、下滑,路堑边坡滑塌等。
融沉的特点有:1) 突然的大量下沉;2) 周期性的持续下降。
1. 2 冻胀冻胀是寒区铁路特有的主要病害之一,在季节冻结深度较大的地区及多年冻土地区均有发生,尤以多年冻土地区最为严重。
由于地基土及填筑土中的水冻结时体积膨胀产生不均匀的冻胀造成了线路超限。
根据铁路部门有关标准,左右两股路轨之间或每股路轨在10 m 以内的变形差不能超过4 mm ,一旦超过这个规定,视为超限,有可能发生火车脱轨、翻车等事故。
路基的冻胀病害是与气温、土质及水源条件密切相关的,主要发生在气候严寒、季节冻结深度较大的地区和多年冻土地区。
新藏公路冻土路基的病害分析与防治摘要：在多年冻土地区，路基经常发生翻浆、冒泥、沉陷等现象，对公路造成很大的破坏。
本文结合新藏公路既有路基病害情况，论述了多年冻土区公路常见病害的产生原因，分析了影响路基冻害的特点及危害，提出了多年冻土地区路基冻害防治措施。
关键词：新藏公路；多年冻土；路基病害；治理1.引言国道219线新藏公路k540+000—k651+000沿线分布有连续片状多年冻土，该冻土层构成了区域性较稳定的隔水层，从而使其上部季节性融化层中赋存有冻结层上水（液态），其下的含水层中赋存了冻结层水（固态）。
该区域地下水总体可分成冻结层上水和冻结层水，水文地质条件较复杂。
由固态地下水构成的冻结层，起着隔水层的作用，随季节、温度等因素的变化，其上部随时还可以转化成液态水的含水层。
由于水在固液相转化过程中体积收缩与膨胀差近10%。
因此，冻结时体积增大，产生附加压力，引起冻胀；融化时体积收缩引起融陷，会直接破坏路基的稳定性。
该段主要是冬季冻胀和春季融沉，冬季路基开始冻结，在负温区内土中的毛细水、自由水先结冻，然后出现水分迁移现象，使土基中水分再冻结发生体积膨胀，出现冻裂或冻胀隆起病害；春季气温回升，土基开始解冻，但由于水分不易向下及两侧排除，使土基过湿，出现凹陷或翻浆病害，并进一步导致路基变形和路基稳定性变化。
多年冻土地区的公路路基容易产生冻胀和融沉，严重影响行车条件。
因此，对其进行深入研究是非常必要的。
2.多年冻土公路病害影响因素2.1水文地质条件2.1.1冻结层上水路段所在区域的冻结层上水依据含水介质的不同，可分为松散岩类冻结层上水和基岩类冻结层上水两类，与公路工程关系密切的是松散岩类冻结层上水。
因多年冻土上限埋藏较浅，冻结层上水发育，寒冬季节该层地下水又全部转变为冻结层下水。
冻结层上水包括：(1)基岩类冻结层上水，包括构造裂隙水和风化裂隙水，公路沿线基岩出露段的季节融化层中均有分布。
(2)松散岩类冻结层上水，该类地下水接受湖盆周边山岭区大量冰雪融水和少量大气降水补给，赋存于近湖岸基岩层上的坡残积、冲洪积层和湖相沉积层中，由盆地四周向湖心低洼处汇集。
公路路基长期处于毛细水上升带或地下水浸泡之下，冬季产生路基冻胀，破坏桥涵基础；夏季冻土融化，引起路基冻融沉陷和翻浆。
2.2.2冻结层孔隙水在钻探深度范围内，多年冻土上限以下的孔隙水以固态冰存在，地下水冻结成冰加大了岩土体的强度，在保持冻结条件下岩土体物理学性质较好。
据采取的-Na 冰水样进行简分析：其总含盐量为4957.00mg/L，地下水水化学类型为Cl-SO4型。
2.2气候条件路段所在区域地处塔里木盆地以南，从纬度上看属于大陆性干旱气候，气候特点为：气温日差较大，季节变化大，降水量稀少，空气干燥，日照时间长。
同时由于该段路线位于昆仑山高山区，气候垂直分带极为明显。
本区降水特点为山区多，河谷少；西南部多，东北部少。
昆仑山区的最大降水带集中在海拔3500-4000米之间，据和田气象局的历年气象资料，本区年降水量最大达到200mm以上，最小仅60mm，一般为80～120mm左右。
月最大降水量为20mm。
并且由此标高带向上、向下降水量均呈递减趋势，递减梯度约18mm/100m，在高山地区（海拔4800m以上）降水以固态为主，在昆仑山上形成了大面积的终年积雪和冰川。
测区年蒸发量2000mm-2500mm，约为年降水量的45倍，全段发育了大片多年冻土。
2.3土质条件该段全线均为多年冻土路段，多年冻土类型与湖相沉积物的岩相分带和组分结构密切关系，控制了形成的冻土类型出现规律性变化。
在平面上，湖盆边缘湖滨粗粒相沉积因其颗粒粗大，比表面积小，相应沉积物的孔隙度也较小，加之沉积物颗粒分选差，间隙中充填有较多的亚砂土和粉细砂，含水冻结后以多冰冻土为主，间夹富冰土层。
在剖面上，一般由冻土上限向下，厚约1.5m段冻土的含冰量明显增大，其下又逐渐减少。
如湖心粘土、泥灰质带，冻土上限之下由饱冰冻土变为含土冰层或纯冰层，其下又变为饱冰、富冰冻土；近湖心细粒带冻土上限以下由富冰冻土变为饱冰冻土，其下为富冰冻土、多冰冻土；湖滨粗粒带在冻土上限之下由多冰冻土变为富冰冻土。
引起冻土病害的主要因素有：路基土质、气候、水分、路基基床结构、荷载等。
土质是内在因素，水分是必要条件，气候是媒介。
土质、水、气候是形成路基病害的3个主要自然因素，只有三者同时起作用时才能形成路基冻土病害。
3.主要病害分析多年冻土的工程性质取决于冻土体内的水、热、力的平衡关系，地温增加促使地下冰融化，改变了冻土内部组构，从而改变了冻土的工程性质，工程性质的改变和恶化使得路基呈现出不同的病害类型。
3.1 融沉热融下沉：主要由于保护冻土的路堤高度不够，加上路基局部积水，导致路基下多年冻土发生热融，使路基产生不均匀沉降。
此类病害是难以整治的病害类型。
冻胀热融：尽管路堤高度大于临界高度，但在以粘性土为主的季节融化层内，由于冻结过程常在此处发生聚冰作用，产生较大的冻胀量，而在融化季节又产生较大的冻胀热融下沉，一般的路面与基层很难经受这样大的反复冻融变形。
具体表现为路基下沉（见图1），路堤向阳侧路肩及开裂、下滑，路堑边坡滑塌等。
3.2冻胀路基土中沿着温度的降低方向生成了冰晶体形状的霜柱，使路面产生隆起。
冻胀作用使道路产生的破坏状态在中央部分冻胀量最大，因而沿路面中心线的纵断方向上产生纵向裂缝。
这种冻胀破坏与冬季期间道路除雪情况以及路面施工接缝情况有密切关系。
施工时在路面中心如果有接缝，则接缝处水平方向的抗拉强度比路面其他部分要小。
冻胀现象已经成为道路产生破坏的一种形式。
在春融期，由于路基土中冰晶体的融解，又成为土基或垫层承载力降低的原因。
对砂石路，春融期间在荷载的作用下产生的翻浆现象，将会使道路出现严重病害。
3.3冰害冰害主要是指在路堤上方出露地表的水或开挖路堑后地下水自边坡流出，在隆冬季节随流随冻，形成积冰掩埋路基顶面或边坡挂冰、堑内积冰等病害，是发生在寒冷及严寒地区特有的路基病害，在严寒的多年冻土地区则尤为严重。
3.4冻融翻浆在低温作用下,路基上部（包括路面基层）含水量激增，形成聚冰和冻胀；春融季节，路基上部强度显著降低，在行车作用下，出现发软、裂缝、冒泥浆，最后导致路面破坏。
翻浆是冰冻地区（多年冻土区和季节性冻区）严重公路病害之一。
4.冻土路基的防治措施4.1融沉的防治对存在此类病害的路基，防止失稳的有效措施是改变路基型式,以维持冻土路基的热平衡,包括隔热保温路基、碎石路基、通风管路基和热棒路基。
但受限于资金和养护技术，对该路段的处置多采用粗粒透水性好的材料，如砂砾、碎石渣等来填筑路基，以降低毛细水的影响。
在石料较为丰富的段落，路基基底填筑50cm以上的块石，可以防止路基内的热量传入地基中去，加上空气的流动加强了地基的蒸发作用，使基底的表面处于降温状态，同时相对空隙较大的块石基底又能抵御地基的冻胀变形，使冻胀应力能够得到释放，在冻土层发生融化时，块石的强度又能给予路基强有力的支撑，从而减少路基变形，对治理融沉有一定的效果。
4.2冻胀的防治路基冻胀的防治，应在路基填筑中，尽量使用冻胀性小的均质土，并分层压实；做好路基的地表排水；必要时于路堤两侧坡脚外增设保温护坡，切断地表水、地下水对路基的渗透，以免路堤本体遭受冻胀，保证路堤坡脚土体强度。
是防止和减轻冻胀的主要措施（如图2）。
对已成路面，应在养护中防止雨雪水下渗和做好路基排水，尽量保持路基干燥。
因冻胀而严重损坏必须大修的路面，则应采取切实的改善措施，预先杜绝冻胀隐患。
4.3冰害的防治为了防止流冰对桥墩的冲击，一般是在桥墩上游设置破冰构造物。
木桥主要是加破冰桩。
此外，流冰季节，要加强观察和防护，对于大块流冰，有时采用冰面或冰下爆破，以破碎流冰。
如桥下出现拥冰现象，则要及时疏导，防止结成冰坝。
适当加大木桥桥桩入土深度，可有效地防止冻拔。
对于小桥、涵管的冰塞现象，除修建时要适当考虑加大孔径(特别是涵管)和洞底纵坡外，在冬季养护中，要经常清除孔内结冰，或在上游临时修筑聚冰池、挡冰坝等。
多年冻土地区存在冰椎、冰丘等冰害。
为了防治冰害，在修建路基时要注意冻结层水的排除。
此外，还可采取保护冻土或破坏冻土的方法，以避免冰害。
4.4冻融翻浆的防治路基采用粗砾料填筑至临界高度以上，同时在路基基础设计时考虑防水措施，防止水浸路基减少重复冻融对路基的影响。
也可采用XPS板保温隔热层或片（块）石通风路基隔断上层路面与路基之间的热传导，并以粗颗粒土垫高路基。
同时在路基基础设计时考虑防水措施，减少重复冻融对路基土的影响。
近地表冻融层路基土整治应与冻土层整治结合，采取隔温、隔水措施，可消除路基翻浆病害。
5.结论（1）冻土路基会引发许多病害，要在养护维修等各个环节充分认识病害的发生机理及其严重性，并给予足够的重视。
（2）在养护施工前，需要对冻土的分布、冻胀性等进行详细调查和分析，创新稳定冻土路基的措施,对提高路基路面使用寿命起到积极有效作用。
（3）各种方法在防治冻土路基冻害原理及效果上有所差异, 在养护施工应中根据具体情况采取有效措施加以治理。
究竟在何种地质及气候条件下,使用何种路基型式更合理,仍需进一步研究。
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