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中国矿业大学本科生毕业设计姓 名: 学 号: 学 院: 中国矿业大学 专 业: 土木工程 设计题目: 邳州市八路镇新农村住宅楼 指导教师: 职 称: 2016 年 6 月 徐州中国矿业大学毕业设计任务书专业年级 学号 学生姓名 任务下达日期: 2016 年 11 月 23 日毕业设计日期:2017年 2 月 29 日 至 2017 年 6 月 11 日毕业设计题目:邳州市八路镇新农村住宅楼毕业设计专题题目:毕业设计主要内容和要求: 本人毕业设计的内容主要包括五个部分:建筑设计、结构设计、手算、电算、英文文献翻译。本次毕业设计课题是“某拟建住宅楼”,整个毕业设计分为建筑设计和结构设计两部分,课题下达之后,设计之前通过查阅大学期间学过的相关书籍以及收集相关的资料如建筑图集、结构计算手册及相关国标规范、通过指导老师的悉心、不厌其烦的指导和辅导找出其中的不足等,来预先做好设计前的准备工作,熟悉相关规范和要求,独立系统地完成这项具体详细的工程设计。在本次毕业设计中采用手算和电算两种方法,电算法采用PKPM结构计算软件进行建模计算。最后,将手算与电算的结果比较参考,相互检验,以提高结构计算的准确度、精确度。 专业英文文献翻译要求为近三年未翻译过的专业英文文献,翻译后不少于3000中文字符。本设计的翻译文献题目为Process control of reinforcement corrosion in concrete,即混凝土中钢筋锈蚀的过程控制。指导教师签字:郑 重 声 明本人所呈交的毕业设计,是在导师的指导下,独立进行研究所取得的成果。所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知,除文中已经注明引用的内容外,本毕业设计的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体,均已在文中以明确的方式标明。本论文属于原创。本毕业设计的知识产权归属于培养单位。本人签名: 日期: 中国矿业大学徐海学院毕业设计指导教师评阅书指导教师评语(基础理论及基本技能的掌握;独立解决实际问题的能力;研究内容的理论依据和技术方法;取得的主要成果及创新点;工作态度及工作量;总体评价及建议成绩;存在问题;是否同意答辩等):成 绩: 指导教师签字: 年 月 日中国矿业大学徐海学院毕业设计评阅教师评阅书评阅教师评语(选题的意义;基础理论及基本技能的掌握;综合运用所学知识解决实际问题的能力;工作量的大小;取得的主要成果及创新点;写作的规范程度;总体评价及建议成绩;存在问题;是否同意答辩等):成 绩: 评阅教师签字: 年 月 日中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩答 辩 情 况提 出 问 题回 答 问 题正 确基本正确有一般性错误有原则性错误没有 回 答答辩委员会评语及建议成绩: 答辩委员会主任签字: 年 月 日学院领导小组综合评定成绩:学院领导小组负责人: 年 月 日摘 要该设计主要表述了拟建新农村住宅楼建筑结构设计的设计过程,它为钢筋混凝土框架结构。共六层,(首层)底层是车库,层高2.2米,其它层层高均为2.8米。建筑物总高度是18.4米。该农村住宅楼属于建筑中的民用筑类,在设计计算中参考了非常多、很详细的相关书籍,并且严格按照建筑设计章程规范来完成设计的。其主要分为两大部分:第一部分为建筑设计:建筑设计是在总规划的前提下,根据学院设计任务书的要求,综合考虑了场地环境、使用功能、组织结构施工、材料设备、建筑设计及建筑艺术等问题,充分解决建筑物的使用功能和空间的安排。依据建筑物的理念属性,建筑方针的原则,完成了该拟建住宅楼以下几方面的设计:建筑布局,建筑防火设计,基本单元设计,公共部分设计,空间组合设计,屋面楼面设计,建筑立面设计及等等。第二部分为结构设计:结构设计由荷载计算,框架结构的受力分析,内力组合设计,楼板(区格板)设计,楼梯设计和基础设计等组成。该建筑的抗震设防烈度为8度,抗震等级为二级,考虑水平地震作用和风荷载对横向框架的影响,采用D值法计算内力,采用底部剪力法的简化方法计算框架承受的水平地震作用。对于竖向荷载作用下横向框架内力计算采用弯矩二次分配法进行计算,而内力组合比较了竖向荷载组合和竖向荷载与地震力组合时对框架梁、柱产生的不利影响,取两者中较大值对框架梁、柱来进行截面设计。关键词:钢筋混凝土; 荷载; 框架;结构设计ABSTRACT This design is mainly describe the proposed design process of new rural residential building structure design, it is reinforced concrete frame structure. Six layer, the bottom is the garage, the height is 2.2 meters, the other layers are 2.8 meters high. The height of the whole building is 18.4 meters . The residential building as part of the construction of civil building, more reference in the design and calculation and relevant titles in detail, and in strict accordance with the architectural design specification to complete construction. Its main divided into two parts :The first part is the architectural design. Architectural design is on the premise of general planning, according to the requirements of the design plan descriptions of the comprehensive consideration ground environment, the use function, the structure of the organization construction, materials, equipment, architecture design and architectural art, solve the use function of buildings and space arrangement. On the basis of the concept of building, construction policy principle, completed the planned to the following aspects of the design: the architectural layout, basic unit design, design in public area, space combination design, roof design, building elevation design and building fire protection design and so on . The second part for the structure designStructure design of load calculation, the stress of the frame structure analysis, calculation and design, the design of the floor slab, stair design and basic design, etc. The building of the seismic fortification intensity of 8 degrees, seismic grade as the secondary, considering horizontal earthquake and wind loads acting on the influence of transverse frame, using the D value method to calculate the internal forces, the bottom shear method of simplified method to calculate the frame under horizontal earthquake action. Under vertical loads, transverse framework uses the bending moment secondary distribution method to calculate internal force calculation, and internal force combination is the combination of vertical load and vertical load and earthquake force combined adverse influence on frame beams and columns, taking both the larger value of frame beam, column section design. Keywords: reinforced concrete; load ; transverse frame; the design of the structure 目 录第1章 建筑设计条件1 1.1设计基本资料1 1.1.1工程概况1 1.2建筑设计说明3 1.2.1概要3 1.3建筑做法说明9第2章 结构选型及布置14 2.1结构布置及计算简图的确定14 2.2 承重方案选择15 2.3梁、柱截面尺寸初估15 2.3.1梁截面尺寸估算15 2.3.2柱截面尺寸估算16 2.4结构计算简图17第3章 荷载计算183.1恒荷载计算18 3.1.1屋面及楼面恒荷载计算203.2屋面及楼面活荷载计算28 3.2.1屋面及楼面活荷载计算29第4章 横向框架侧移刚度计算294.1计算梁、柱的线刚度29 4.2柱的侧移刚度D值的计算30第5章 横向水平荷载作用下框架结构内力和侧移计算325.1横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算325.2横向地震力荷载作用下框架结构内力和侧移计算37第6章 竖向荷载作用下横向框架结构内力计算456.1恒荷载作用下的内力计算466.2活荷载作用下的内力计算58第7章 梁、柱的内力组合647.1塑性条幅647.2梁端柱端剪力转化687.3横梁内力组合687.4框架柱内力组合717.5荷载组合76第8章 内力设计值调整778.1框架梁内力设计值调整778.2框架柱内力设计值调整778.3内力设计值调整过程78第9章 梁、柱的截面设计81 9.1框架梁的配筋计算829.2柱截面设计879.3节点设计979.4楼板设计97第10章 楼梯设计10010.1设计资料10510.2楼段板设计10110.3平台板设计10310.4平台梁设计104第11章 基础设计111 11.1基础截面计算107 11.2地基承载力及基础冲切验算107 11.2.1地基承载力验算107 11.2.2地基抗冲切验算10811.3基础底板配筋计算110小结112参考文献114附录115翻 译117致 谢122中国矿业大学徐海学院2016届本科生毕业设计141 建筑设计条件1.1设计基本资料1.1.1工程概况工程名称: 邳州市八路镇新农村住宅楼工程环境: 位于邳州市八路镇解放路建筑层数: 六层;设计使用年限: 50年;地面粗糙度: B类(房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区);场地类别: 类(中密、松散的碎石土,密实、中密的砂、粗中砂);抗震等级: 二级 标准设防(民用建筑)丙类;设防烈度: 8度,第二组别,设计地震基本加速度值为0.20g;结构重要性系数: 1.0。本建筑为某拟建住宅楼。采用钢筋混凝土全现浇框架结构,本工程建筑面积3000 m2,占地面积 467.28 m2 。 共六层楼,(首层)底层层高2.2m,其余各层层高均为2.8m,女儿墙高1.2米。本建筑总长为47.2m,总宽为9.9m,建筑总高为18.4m。(高宽比H/B=18.4/9.9=1.864)1.1.2工程地质报告摘要拟建场地为街道拆迁平整后场地,地形平坦,场地土质分层情况如下:第1层为粉质杂填土,厚0.5m;第2层为灰色粘土,厚8m;第3层为褐色粉质粘土(未揭穿)。拟建场地范围内,浅部填土为上层滞水,主要受大气降水及地表排水影响,地下水位为1.52.0m;承压孔隙含水层。地下水对砼无侵蚀性。1.1.3原始设计资料邳州市自然条件及气候年平均气温 14.0 最热月平均气温 31.6 最高气温 40.6 最冷月气温 -4.1 土壤冻结最大深度 24cm 年平均降水量 867.8mm日最大降水量252.2cm 相对湿度 平均73.6%(最大78.0%,最小70.0%)主导风向:全年主导风向为偏东风 平均风速 3.1m/s最大风速 24m/s 夏季平均风速折算成距底面2m处数值:2.1m/s积雪最大厚度:24cm (年平均降雪天数:7.7天)基本风压: W0=0.35KN/m2 基本雪压: S0=0.35KN/m21.1.4设计依据 高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ 3-2010)建筑抗震设计规范GB 50011-2010建筑结构荷载规范GB 50009-201205系列江苏省工程建设标准设计图集苏J01-2005建筑制图标准GB/T 50104-2001混凝土结构设计规范(GB500102010)建筑设计防火规范GB50016-2014总制图标准GB/J50103-2001民用建筑设计通则 GB503522005房屋建筑制图统一标准GB/T50001建筑地基基础设计规范GB 50007-2011总制图标准GB/T50103-2010 中国矿业大学毕业设计任务书等。 1.2建筑设计说明1.2.1概要 在建筑设计时充分考虑了满足人体尺寸和活动以及家具设备所需的空间大小包括建筑模数和模数制,地形地质、水文地貌和地震烈度,温度,风速和雪压等条件。本设计是主体六层的混凝土框架结构,在建筑中间设置后浇带。1.2.2建筑平面设计 房间设计:住宅楼房间使用的设计要结合房间的使用特点、功能、人员活动频率决定的。根据农村居民居住习惯和人员多的特点,因而本建筑中主要房间是卧室(分为主建筑平面由使用和交通联系两部分组成。使用部分是指建筑的使用房间,包含主要房间和辅助(次要)房间。其中主要房间指建筑物的基本空间;而辅助房间是指为主要房间配置另设的次要房间。本设计中,主要房间包括:主卧、次卧、客厅等;辅助房间有厨房、卫生间等。交通联络部分是指建筑各楼层之间、房间之间和室内外之间通行联系的空间,如本设计中的楼梯间、门厅等。一、使用部分的平面设计本设计是住宅楼,根据住宅楼的建设规模、使用性质,然后确定平面布置中的各类用房。由主卧、次卧、客厅、卫生间等组成,住宅楼内各种房间的设置,根据其使用、适用功能来布置。此外,住宅楼房间的开间和进深也应该考虑,根据此住宅楼的使用要求,还应考虑建筑模数。 1.房间使用面积、大小、形状的确定本设计中主卧开间取4.5m, 进深取3.9m。两个卫生间对称布置在教学楼朝南的一侧 ,卫生洁具要求主、客生间各自设置一小便器,外部设一洗手盆。2.门大小及位置的确定住宅楼的住宅门洞口宽不应少于1000mm,门洞高不应小于2m,此外,还应根据人的使用需求和房间使用设备的大小来取门宽如下: 首层车库卷帘门,铝合金质:2.41.8米(向上拉启) 房间普通门,木质M-1:0.9m2.1m(向内开启);卫生间挡板门,木质M-5:0.9m2.1m(向内开启)。3.窗的大小及位置的确定本设计的住宅房间中窗户大小位置主要从室内采光和通风的基本要求来确定,卧室的窗户其窗地比应1:6,窗设置如下: 南侧窗的尺寸为1.5m1.2m;北侧窗的尺寸为1.5m1.1m;楼梯南侧窗的尺寸为1.51.5米:东西侧窗、卫生间窗尺寸为0.9m0.9m。二、交通联系部分的平面设计1.总则:不仅要保证耐用、使用功能的方便性和安全疏散的安全性要求,此外,还需要考虑对造价成本和平面组合所造成的影响。交通联系部分包括水平交通空间,垂直交通空间(楼梯、坡道),交通枢纽空间(门厅、过厅)等。平面设计中主要考虑:用于交通的通道顺畅简洁,便于通行;选择适合的宽度,使人流通畅;要充分考虑采光和通风;交通联系所占用的面积应节省等。表1.1房间门至外部出口或封闭楼梯间的最大距离名称 位于两个安全出口之间的疏散门 位于袋形走道两侧或尽端的疏散门 耐火等级 耐火等级 一、二级三级四级一、二级三级四级托儿所、幼儿园 25 20 20 15 医院、疗养院 35 30 20 15 学校 35 30 22 20 其它民用建筑 40 35 25 22 20 15 3.楼梯(垂直交通联系)按照民用建筑设计通则和建筑设计防火规范等规范,来进行楼梯设计。考虑消防安全规定,多层建筑应该在外墙上设置封闭的楼梯间。根据楼梯的使用功能,选择楼梯的平面样式。其舒适的坡度范围为26到35之间。根据建筑设计防火规范,教学楼建筑适宜的踏步尺寸为b=250mm-300mm;h=156mm-175mm根据建筑楼梯模数协调标准GBJ101-87得:踏步高不宜大于210mm,不宜小于140mm,各级踏步高相同,而踏步宽选用300mm。楼梯梯段净宽不应小于1.10m。六层及六层以下住宅,一边设有栏杆的梯段净宽不应小于1m,楼梯踏步宽度不应小于0.26m,踏步高度不应大于0.175m。扶手高度不宜小于0.90m。楼梯水平段栏杆长度大于0.50m时,其扶手高度不应小于1.05m。楼梯栏杆垂直杆件间净空不应大于0.11m。(楼梯井宽度大于0.11m时,必须采取防止儿童攀滑的措施)。本建筑楼梯的设计,选取现浇板板式双跑楼梯,楼梯平台位置净高不小于2m,楼梯梯段位置的净高不低于2.2米。因此,选择的建筑楼梯踏步高度高度100mm,踏步面可选300mm;楼梯的坡度小于30。踏步尺寸:b=300mm,h=100mm。其中,b为踏步宽,h为踏步高。作为主要交通用的楼梯梯段净宽应根据楼梯使用过程中人流股数确定,楼梯扶手,扶手应坚固耐用,适用性好,内侧应设有扶手。1.2.3建筑立面设计建筑的立面设计是由粗到细的过程,从以下所列几点要求入手:1.规模尺度和比例。组成部分的规模尺度要精确,比例应协调;2.节奏和虚实。节奏感可以通过门窗的排列组合、墙面构件的划分表现;虚实对比则通过形体的凹凸光影效果实现;3.材料质感和色彩方案的选择;4.细部处理。如檐口、女儿墙和入口处理等。(1)规模尺度正确和比例协调 尺度的确定,应该在建筑设计图集中查找,如踏步高度的选取,取150mm,楼梯栏杆的高取900mm,满足生活学习习惯和安全的需求。(2)材料质感和色彩配置方案在立面轮廓比例关系、门窗排步、结构构件组合以及墙面划分方案基本敲定的基础上,对材料质感和建筑色彩进行合理的选择和配置,使建筑立面取得进一步生活、生动的成效。(3)细部处理细部处理,即对立面中所表现出的重点地方,进行着重突出,例如,主要出入口口部分,是使用者经常经过和接触的部位,要求在使用上地位明显,着重突出,容易找到。 1.2.4建筑剖面设计剖面设计的主要任务:确定建筑物各部分的高度,确定建筑物的层数,确定建筑物在空间上的组合关系。本设计中,取建筑物房间底层层高为2.2米,其它各层取2.8m。1.2.5抗震设计根据建筑抗震设计规范GB50011-2010,抗震设防烈度6度及以上地区的建筑,必须进行抗震设计。邳州市区抗震设防烈度为8度,所以必须进行抗震设计。本工程的抗震设防类别为丙类建筑,其地震作用和抗震措施都应该符合邳州地区的抗震设防的要求。丙类建筑应允许按本地区抗震设防烈度降低一度的要求采取抗震构造措施。本设计属于混凝土框架结构,8度设防,且高度小于30米,高宽比H/B=18.4/9.9=1.86,我们令中柱边柱的尺寸为相同设计,则最终初选柱尺寸为。2.4结构计算简图图 框架结构梁,柱尺寸()注:根据地质状况,我们选择设置基础顶面到室内水平地面高度为,建筑的室内与室外高差0.30m,从而得到底层柱高。3 荷载计算3.1恒荷载计算1.屋面用厚细石混凝土作为-刚性防水层 用毡油的油铺小石子作为-柔性找平层 用厚水泥砂浆作为-找平层 用厚水泥石灰砂浆2作为-找坡层 用厚矿渣水泥作为-保温层: 用厚现浇钢砼土板作为-结构层 用厚混合砂浆作为-抹灰层: 2.标准层楼面(大理石楼面):大理石面层,水泥砂浆抹缝 大理石面层/厚水泥砂浆找平: 水泥浆结合层道用厚现浇钢筋混凝土板作为-结构层 用厚混合砂浆作为-抹灰层 3.楼梯,水泥砂浆楼面构造层:用厚现浇钢筋混凝土板作为-结构层用厚混合砂浆作为-抹灰层=3.1.1屋面及楼面活荷载计算1. 根据规范 :当有人时的楼、屋面: ,在不上人屋面:,在走廊是2.雪荷载我们取两者较大值,则取3.1.2梁柱墙门窗荷载计算1.梁自重:主梁:梁自重:抹灰层厚混合砂浆: =2.340 kN/2.次梁:梁自重:抹灰层厚混合砂浆: =基础梁:梁自重:4. 悬臂梁:=2.340 kN/2.柱自重: 1.柱:柱自重:抹灰层10厚混合砂浆: 构造柱:柱自重:抹灰层厚混合砂浆: 3.外墙自重:标准层我们用厚水泥砂浆粉刷墙面:铝合金窗:瓷砖外墙面:底层:卷闸门:瓷砖外墙面:4.内墙自重:标准层我们用厚水泥砂浆粉刷墙面:5.底层:卷帘门:水泥粉刷内墙面:3.1.3荷载等效转化 图第9榀荷载计算简图()1. 轴间框架梁:大家都知道,根据结构手册 ,得我们第9轴线简化公式 表 第9榀梁上荷载简化公式 简化后简图荷载作用简图简化公式屋面板传荷载:恒载:活载:楼面板传荷载:恒载:活载:梁自重:我们把荷载在轴间框架梁平均布置:在屋面梁上的荷载:恒载梁自重板传之荷载 活载板传荷载在楼面上的板传荷载:恒载梁自重板传之荷载 活载板传荷载2.轴间框架梁:屋面板传荷载:恒载:活载:楼面板传荷载:恒载:活载:悬臂梁(BA轴):附加弯矩9.40kNm梁自重:我们把荷载在轴间框架梁平均布置:屋面的在梁上荷载:恒载梁自重板传之荷载悬臂梁(轴):附加弯矩 32.42kNm 活载板传荷载悬臂梁(轴):附加弯矩 M=qL/2=9.40kNm在楼面板传荷载:恒载梁自重板传荷载悬臂梁(轴):附加弯矩 M=qL/2=21.89kNm 活载板传荷载5.803kN/m悬臂梁(轴):附加弯矩 M=qL/2=9.40kNm3.1.4第9榀框架节点集中荷载标准值顶层柱:我们来计算轴荷载在柱纵向: 女儿墙的自重:边柱连系梁自重 : 粉刷: 屋面自重渐从连系梁递来: kN集中荷载在边节点: = 偏心距:中柱连系梁自重: 粉刷: 连系梁传来屋面自重: kN节点集中荷载: 偏心距: m3.1.5第9榀楼面框架节点集中荷载 粉刷过的边柱联系梁自重:(其中:)次梁有粉刷其自重钢窗自重: 墙体窗下: 墙体粉刷在窗下: 框架有粉刷柱其自重: 联系梁递来楼面自重: kN 综上,边节点在中间层集中荷载: 偏心距:0.15=8.96kNm分刷过的中柱联系梁自重: 次梁有粉刷其自重: 粉刷过的内纵墙自重: 框架柱自重 (含粉刷 ): 连系梁传来楼面自重: kN中节点在中间层的集中荷载: 偏心距:m3.2计算屋面及楼面活荷载 =kN , 偏心距:0.15=1.14kNm kN , 偏心距:0.15=2.28kNm=kN , 偏心距: 0.15=1.14kNmkN , 偏心距: 0.15=2.28kNm4 横向框架侧移刚度计算4.1计算梁、柱的线刚度 ,在框架结构中,我们将现浇层的楼面,可以当成梁的有效翼缘,目的是增大梁的有效刚度,减少框架侧移。对这一有利作用的考虑,在计算梁的截面惯性矩时,对现浇楼面的框架梁取。表 第9榀梁的线刚度计算 ()类型跨度截面积线刚度高高注:表中(kNm),I0=bh/12,线刚度=2EI0/L。4.1.1柱的线刚度计算 表 第9榀柱的线刚度计算 ()层号层高(m)截面积bH(m)线刚度i底层其它层 注:表中(kNm)4.2柱的侧移刚度D值的计算一般层(固端柱脚): , 对于底层: , 4.2.1框架侧移刚度D值的计算 为简化计算,我们,得到各层构件的相对线刚度为:梁: ,梁:柱:侧移刚度D值为 : 层号13根边柱D轴13根边柱A轴15根中柱KDiKDiKDi2至60.540.41299030.540.41299030.990.5036467138428910.500.20179390.50.20179390.920.3228702932822表 横向框架柱的侧移刚度D值4.2.2不同层刚度D值的计算表 第9榀横向框架柱的不同层刚度D值计算D=12Kc/h 3.0 边柱280.540.41299031384289中柱150.990.50364672.8 边柱280.500.2017939932822中柱150.920.3228702 首层的侧移刚度:=其他层的侧移刚度:=侧向刚度比在各楼层都时,或与刚度比是与上部相邻三层的平均值时。满足规范要求。所以,本框架可以确定为竖向规则框架。图 相对线刚度()5 计算横向水平荷载内力侧移5.1计算风荷载 我们晓得基本风压之荷载标准值建筑物高度,故。对于平面是四边形(角皆度),我们对框架结构分析时,可以利用静力等效原则,我们将风荷载转换成作用是每层节点在框架上的集中荷载。计算公式为:我们根据各参数求得上式中风荷载标准值,其中,各层集中荷载Fi等于受压面积乘以风荷载标准值,其中,一榀框架各层节点的受风面积等于上层的一半加上下层的一半,而顶层取到女儿墙顶,底(首)层取到该层计算高度的一半(其中底层的计算高度应从基础标高开始取)。迎风面宽度B=(3.9+3.9)/2=3.9m。 计算见下表: 图第9榀风荷载作用简图 () 表 第9榀风荷载计算参数层号高度(m)六五10.935.46四10.91.030.4710.935.13三8.11.000.45510.934.97二5.31.000.45510.934.97一2.50.585.1.2计算风载影响下框架结构内力 采用值法:剪力在柱端计算子式: 弯矩柱端计算式子: , (根据柱子约束条件查表得)我们算梁端弯矩=、=剪力、柱轴力=:; ; 层号边柱 下上52.810.63932822179390.200.500.350.200.3642.815.76932822179390.300.500.400.340.5032.820.73932822179390.400.500.450.500.6222.825.7932822179390.490.500.500.690.6913.028.681384289299030.620.540.95 表第9榀层柱端弯矩及剪力表 第9榀层柱端弯矩及剪力层次中柱BM下M上2.8932822287020.160.920.350.160.292.810.63932822287020.330.920.400.370.5542.815.76932822287020.480.92

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