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051003[工程地质学]天津大学考试题库及答案一、单项选择题1.下列哪种岩石属于岩浆岩()A.石灰岩B.砂岩C.花岗岩D.大理岩答案:C。解析:岩浆岩是由岩浆冷凝形成的岩石,花岗岩是典型的岩浆岩。石灰岩和砂岩属于沉积岩,大理岩属于变质岩。2.土的三相比例指标中可直接测定的指标为()A.含水量、孔隙比、饱和度B.密度、含水量、孔隙率C.土粒比重、含水量、密度D.密度、含水量、干密度答案:C。解析:土粒比重、含水量、密度可以通过试验直接测定。孔隙比、饱和度、孔隙率和干密度等需要通过计算得到。3.下列关于褶皱的说法,正确的是()A.褶皱的基本类型是背斜和向斜B.背斜的核部地层新,两翼地层老C.向斜在地形上一定表现为山谷D.褶皱的枢纽一定是水平的答案:A。解析:褶皱的基本类型就是背斜和向斜。背斜核部地层老,两翼地层新;向斜在地形上不一定表现为山谷,也可能是山岭;褶皱的枢纽可以是水平的、倾斜的或直立的。4.地下水按埋藏条件可分为()A.孔隙水、裂隙水和岩溶水B.包气带水、潜水和承压水C.上层滞水、潜水和承压水D.结合水、自由水和重力水答案:B。解析:地下水按埋藏条件分为包气带水、潜水和承压水。按含水层空隙性质分为孔隙水、裂隙水和岩溶水;结合水、自由水和重力水是按水在土中的存在状态分类。5.下列关于断层的说法,错误的是()A.断层是岩石破裂且有明显位移的构造B.正断层是上盘相对下降,下盘相对上升的断层C.逆断层是上盘相对上升,下盘相对下降的断层D.平移断层的两盘只有水平方向的位移答案:D。解析:平移断层两盘主要是沿断层面作水平方向的相对位移,但也可能有一定的垂直位移。A、B、C选项关于断层的描述都是正确的。6.岩石的吸水率是指()A.岩石吸入水的质量与岩石干质量之比B.岩石吸入水的质量与岩石饱和质量之比C.岩石吸入水的体积与岩石总体积之比D.岩石吸入水的体积与岩石孔隙体积之比答案:A。解析:岩石的吸水率定义为岩石吸入水的质量与岩石干质量之比。7.下列哪种土的压缩性最大()A.砂土B.粉土C.粉质黏土D.淤泥质土答案:D。解析:淤泥质土含水量高、孔隙比大,压缩性最大。砂土压缩性相对较小,粉土和粉质黏土的压缩性介于砂土和淤泥质土之间。8.土的抗剪强度指标包括()A.内聚力和内摩擦角B.压缩系数和压缩模量C.含水量和饱和度D.孔隙比和干密度答案:A。解析:土的抗剪强度指标是内聚力和内摩擦角。压缩系数和压缩模量是反映土压缩性的指标;含水量和饱和度、孔隙比和干密度是土的物理性质指标。9.地震震级与地震烈度的关系是()A.震级越大,烈度越大B.震级越大,烈度越小C.震级与烈度没有关系D.震级与烈度成反比答案:A。解析:一般情况下,震级越大,释放的能量越多,地震烈度也就越大。但地震烈度还与震源深度、震中距、地质条件等因素有关。10.下列关于泥石流的说法,正确的是()A.泥石流只发生在山区B.泥石流的形成需要有丰富的松散固体物质、充足的水源和合适的地形条件C.泥石流不会对人类造成危害D.泥石流的发生与人类活动无关答案:B。解析:泥石流的形成需要丰富的松散固体物质、充足的水源和合适的地形条件。泥石流并非只发生在山区,在一些具备条件的丘陵地区等也可能发生;泥石流会对人类生命财产、基础设施等造成严重危害;人类活动如乱砍滥伐、不合理的工程建设等可能诱发泥石流。二、多项选择题1.下列属于沉积岩结构的有()A.碎屑结构B.泥质结构C.结晶结构D.生物结构答案:ABCD。解析:沉积岩的结构有碎屑结构、泥质结构、结晶结构和生物结构等。碎屑结构由碎屑物质组成;泥质结构主要由黏土矿物组成;结晶结构是化学沉积岩的常见结构;生物结构由生物遗体组成。2.影响土的渗透性的因素有()A.土的颗粒级配B.土的密实度C.土的矿物成分D.水的温度答案:ABCD。解析:土的颗粒级配影响孔隙大小和连通性,从而影响渗透性;土的密实度越大,渗透性越小;不同矿物成分的土,其表面性质不同,对渗透性有影响;水的温度影响水的黏滞性,进而影响土的渗透性。3.褶皱的要素包括()A.核部B.翼部C.轴面D.枢纽答案:ABCD。解析:褶皱的要素包括核部(褶皱中心部位的岩层)、翼部(核部两侧的岩层)、轴面(平分褶皱两翼的假想面)和枢纽(轴面与层面的交线)。4.地下水对土木工程的影响有()A.地下水位下降引起地面沉降B.地下水的浮力作用对基础稳定性产生影响C.地下水的侵蚀性可能腐蚀建筑材料D.动水压力可能引发流砂和管涌现象答案:ABCD。解析:地下水位下降会导致土层压密,引起地面沉降;地下水的浮力会对基础产生向上的作用力,影响基础稳定性;具有侵蚀性的地下水会腐蚀混凝土、钢材等建筑材料;动水压力达到一定程度时会引发流砂和管涌现象,破坏地基土的稳定性。5.岩石的工程性质包括()A.物理性质B.水理性质C.力学性质D.化学性质答案:ABC。解析:岩石的工程性质主要包括物理性质(如密度、孔隙率等)、水理性质(如吸水性、透水性等)和力学性质(如抗压强度、抗剪强度等)。虽然岩石有化学性质,但在工程地质学中,重点关注的是上述三种性质。6.土的物理性质指标中,属于基本指标的有()A.密度B.含水量C.土粒比重D.孔隙比答案:ABC。解析:土的密度、含水量和土粒比重是可以通过试验直接测定的基本指标,孔隙比是通过其他指标计算得到的导出指标。7.下列属于地质构造的有()A.褶皱B.断层C.节理D.层理答案:ABC。解析:褶皱、断层和节理都属于地质构造。层理是沉积岩的一种原生构造,它反映了沉积过程中沉积环境的变化,不属于地质构造范畴。8.地震的震害类型有()A.地面破坏B.建筑物破坏C.山体滑坡和泥石流D.海啸答案:ABCD。解析:地震的震害类型包括地面破坏(如地裂缝、地面沉降等)、建筑物破坏(房屋倒塌等)、山体滑坡和泥石流(在山区地震时容易引发)以及海啸(当海底发生地震时可能引发)。9.防治泥石流的措施有()A.生物措施,如植树造林B.工程措施,如修建拦挡坝、排导槽等C.预警措施,建立监测预警系统D.避让措施,将居民撤离泥石流危险区答案:ABCD。解析:防治泥石流可以采取生物措施,通过植树造林等增加植被覆盖,减少松散固体物质;工程措施如修建拦挡坝拦截泥石流中的固体物质,排导槽引导泥石流安全排泄;建立监测预警系统,及时发现泥石流隐患并发出预警;对于泥石流危险区的居民,可以采取避让措施,保障生命安全。10.影响岩石抗压强度的因素有()A.岩石的矿物成分B.岩石的结构和构造C.岩石的风化程度D.试验时的加载速度答案:ABCD。解析:不同矿物成分的岩石,其抗压强度不同;岩石的结构和构造(如颗粒大小、胶结程度等)影响其内部的受力传递和破坏方式;岩石风化程度越高,抗压强度越低;试验时加载速度不同,岩石的破坏过程和抗压强度也会有所差异。三、判断题1.岩石的抗压强度一定大于其抗拉强度。()答案:正确。解析:岩石内部的结构和化学键决定了其抵抗压力的能力通常远大于抵抗拉力的能力,所以岩石的抗压强度一般远大于抗拉强度。2.土的孔隙比越大,其压缩性越小。()答案:错误。解析:土的孔隙比越大,说明土越疏松,土颗粒之间的连接较弱,在压力作用下更容易产生压缩变形,压缩性越大。3.背斜一定形成山岭,向斜一定形成山谷。()答案:错误。解析:背斜和向斜在地形上的表现受多种因素影响。背斜顶部因受张力,岩石破碎,容易被侵蚀成山谷;向斜槽部受挤压,岩石坚硬,不易被侵蚀,可能形成山岭。4.地下水的补给来源主要是大气降水。()答案:正确。解析:大气降水是地下水最主要的补给来源。此外,地表水(如河流、湖泊等)的入渗、凝结水以及人工补给等也是地下水的补给方式,但大气降水的补给量通常占比较大。5.地震震级每增加一级,释放的能量约增加32倍。()答案:正确。解析:地震震级与释放能量之间存在一定的关系,震级每增加一级,释放的能量约增加32倍。6.土的抗剪强度与剪切面上的正应力无关。()答案:错误。解析:根据库仑定律,土的抗剪强度与剪切面上的正应力有关,抗剪强度等于内聚力加上内摩擦角与正应力乘积的正切值。7.泥石流的发生与地形坡度无关。()答案:错误。解析:泥石流的发生需要合适的地形条件,地形坡度是重要因素之一。一般来说,较大的地形坡度有利于松散固体物质和水流的快速运动,为泥石流的形成提供动力条件。8.岩石的软化系数越大,其耐水性越好。()答案:正确。解析:岩石的软化系数是岩石饱和状态下的抗压强度与干燥状态下抗压强度之比,软化系数越大,说明岩石在饱水状态下强度降低的程度越小,耐水性越好。9.断层对工程建设只有不利影响。()答案:错误。解析:断层对工程建设大多有不利影响,如降低地基岩体的稳定性、增加地下水渗漏等。但在某些情况下,也可以利用断层形成的特殊地质条件,如寻找地下水源等。10.土的含水量越高,其液性指数越大。()答案:正确。解析:液性指数与土的含水量、塑限和液限有关,在塑限和液限确定的情况下,含水量越高,液性指数越大,反映土的状态越接近流动状态。四、简答题1.简述沉积岩的形成过程。沉积岩的形成过程一般包括以下几个阶段:(1)风化作用:地表的岩石在太阳辐射、大气、水和生物等因素的作用下,发生物理和化学变化,逐渐破碎、分解,形成松散的碎屑物质和溶解物质。(2)剥蚀作用:风化产物在风、水、冰川等外力作用下,被剥离原地并搬运到其他地方。(3)搬运作用:风化剥蚀后的产物通过流水、风、冰川等介质被搬运到沉积场所。搬运过程中,物质会发生分选和磨圆。(4)沉积作用:当搬运介质的动力减弱时,被搬运的物质逐渐沉积下来。沉积方式有机械沉积、化学沉积和生物沉积等。(5)成岩作用:沉积物堆积到一定厚度后,在上覆沉积物的压力作用下,发生压实作用,排出孔隙中的水分,使沉积物变得更加紧密。同时,在地下水的作用下,一些矿物质会沉淀下来,将沉积物颗粒胶结在一起,形成岩石。此外,还可能发生重结晶等作用,进一步改变沉积物的结构和成分,最终形成沉积岩。2.简述土的三相比例指标的用途。土的三相比例指标可以分为基本指标和导出指标,其用途主要有以下几个方面:(1)描述土的物理性质:通过土的密度、含水量、土粒比重等基本指标以及孔隙比、孔隙率、饱和度等导出指标,可以了解土的干湿程度、密实程度、孔隙大小等物理性质,为工程建设中判断土的工程性质提供基础数据。(2)评价土的工程性质:孔隙比和压缩系数等指标可以反映土的压缩性,判断土在荷载作用下的沉降情况;内聚力和内摩擦角等抗剪强度指标用于分析土的抗剪能力,评估地基的稳定性和边坡的稳定性。(3)确定土的分类:根据土的颗粒级配、液限、塑限等指标,可以对土进行分类,不同类型的土具有不同的工程性质和处理方法,为工程设计和施工提供依据。(4)计算地基承载力:在地基设计中,需要根据土的三相比例指标和抗剪强度指标等,计算地基的承载力,确保建筑物的安全稳定。(5)分析土的渗透性:土的孔隙比、颗粒级配等指标与土的渗透性密切相关,通过这些指标可以评估地下水在土中的渗透情况,为地下水控制和基础防水等工程提供参考。3.简述褶皱的工程地质评价。褶皱对工程建设的影响主要体现在以下几个方面:(1)对地基稳定性的影响:在褶皱的不同部位,岩石的产状和受力状态不同。背斜核部岩石受张力作用,岩石破碎,裂隙发育,强度降低,作为地基时可能会发生不均匀沉降,影响建筑物的稳定性。向斜核部岩石受挤压,相对较为完整,但可能存在地下水富集的情况,增加了地基处理的难度。(2)对地下工程的影响:在褶皱地区进行地下工程建设,如隧道、地下洞室等,需要考虑岩石的产状和完整性。当隧道穿越褶皱轴部时,由于岩石破碎,可能会出现坍塌、冒顶等事故。同时,地下水的渗漏也会给施工带来困难。(3)对边坡稳定性的影响:褶皱的存在会改变边坡的岩体结构和受力状态。在背斜的翼部,岩层倾向与边坡坡面倾向一致时,容易发生顺层滑坡;向斜翼部的边坡也可能因岩石的层间错动等原因导致稳定性降低。(4)对地下水的影响:褶皱构造对地下水的储存和运移有重要影响。向斜是良好的储水构造,可能存在丰富的地下水,在工程建设中需要考虑地下水的排水和防水问题。背斜顶部岩石破碎,可能成为地下水的通道,也会对工程产生不利影响。4.简述地下水对土木工程的危害及防治措施。地下水对土木工程的危害主要有以下几个方面:(1)地面沉降:地下水位下降会导致土层压密,引起地面沉降。地面沉降会使建筑物基础下沉、开裂,影响建筑物的正常使用,还会破坏地下管线等基础设施。(2)浮力作用:地下水的浮力会对建筑物基础产生向上的作用力,当浮力大于基础的自重时,可能导致基础上浮,影响建筑物的稳定性。(3)侵蚀作用:具有侵蚀性的地下水会对混凝土、钢材等建筑材料产生腐蚀作用,降低建筑物的耐久性。例如,含有硫酸根离子的地下水会与混凝土中的氢氧化钙反应,生成石膏等物质,使混凝土膨胀、开裂。(4)流砂和管涌:当动水压力达到一定程度时,会使土颗粒失去稳定,形成流砂现象,导致地基土的强度降低,引起建筑物的沉降和倾斜。管涌则是地下水在砂土等透水性较强的土层中流动时,带走细小颗粒,形成管状通道,破坏地基土的结构。防治措施如下:(1)地面沉降防治:合理开采地下水,控制地下水位的下降速度和幅度。采用人工回灌等方法,补充地下水,提高地下水位。在工程建设中,对可能发生地面沉降的地区进行地基处理,如采用桩基础等,减少建筑物的沉降。(2)浮力防治:在设计基础时,增加基础的自重,如加大基础的尺寸、采用配重等方法,使基础的自重足以抵抗地下水的浮力。也可以采用设置抗浮桩、锚杆等措施,增加基础的抗浮能力。(3)侵蚀防治:选择抗侵蚀性好的建筑材料,如采用耐腐蚀的混凝土、钢材等。在混凝土中添加防腐剂,提高混凝土的抗侵蚀能力。对建筑物基础和地下结构进行防水处理,减少地下水与建筑材料的接触。(4)流砂和管涌防治:在施工前,对地基土进行勘察,了解地下水的情况和土的性质。采用井点降水等方法降低地下水位,减小动水压力。在基坑周围设置止水帷幕,阻止地下水的流入。对于已经发生流砂和管涌的情况,可以采用反滤层、压重等方法进行处理。5.简述地震对工程结构的破坏作用及抗震措施。地震对工程结构的破坏作用主要有以下几种:(1)地面运动引起的惯性力:地震时,地面会发生强烈的振动,使工程结构产生惯性力。当惯性力超过结构的承载能力时,结构会发生破坏,如建筑物的墙体开裂、梁柱折断等。(2)地震波的传播引起的结构共振:如果地震波的频率与工程结构的自振频率接近,会发生共振现象,使结构的振动幅度急剧增大,加剧结构的破坏。(3)地基失效:地震时,地基土可能会发生液化、震陷等现象,导致地基承载力下降,使建筑物发生不均匀沉降、倾斜甚至倒塌。(4)次生灾害的影响:地震可能引发山体滑坡、泥石流、火灾等次生灾害,对工程结构造成间接破坏。例如,山体滑坡可能掩埋建筑物,火灾可能烧毁建筑物。抗震措施主要包括以下几个方面:(1)场地选择:在工程建设前,选择对抗震有利的场地,避开地震时可能发生地基失效的地段,如软弱土、液化土、断层破碎带等。优先选择坚硬的岩石或密实的砂土地段作为建筑场地。(2)结构设计:采用合理的结构体系,提高结构的抗震能力。例如,框架结构应具有良好的延性,能够在地震作用下吸收和耗散能量;设置抗震缝,将建筑物分成若干个独立的单元,减少地震时的相互影响。(3)加强结构连接:确保结构构件之间的连接牢固可靠,使结构能够协同工作,共同抵抗地震作用。例如,采用焊接、螺栓连接等方式加强梁柱节点的连接。(4)地基处理:对于可能发生液化的地基,采用振冲法、强夯法等进行处理,提高地基土的密实度和抗液化能力。在软土地基上,采用桩基础等方式,将建筑物的荷载传递到更深的稳定土层中。(5)设置减震和隔震装置:在一些重要的建筑物中,可以设置减震器、隔震垫等装置,减少地震作用对结构的影响。减震装置可以消耗地震能量,隔震装置可以隔离地震波的传递。(6)加强施工质量控制:严格按照设计要求和施工规范进行施工,确保工程结构的质量。加强对建筑材料的检验和质量控制,保证结构构件的强度和性能符合要求。五、论述题1.论述岩石的工程性质及其影响因素。岩石的工程性质主要包括物理性质、水理性质和力学性质,以下分别论述其内容及影响因素:(1)物理性质①密度:岩石的密度与岩石的矿物成分和孔隙率有关。一般来说,岩石中矿物的密度越大,岩石的密度也越大。孔隙率越小,岩石越致密,密度也越大。例如,花岗岩的密度通常比石灰岩大,因为花岗岩中主要矿物的密度较大,且其孔隙率相对较小。②孔隙率:孔隙率反映了岩石中孔隙的多少。影响孔隙率的因素有岩石的成因、结构和构造等。沉积岩的孔隙率一般比岩浆岩和变质岩大,因为沉积岩在形成过程中经历了沉积和压实作用,可能保留较多的孔隙。岩石的颗粒大小和排列方式也会影响孔隙率,颗粒越细、排列越松散,孔隙率越大。③吸水性:岩石的吸水性与孔隙率和孔隙特征有关。孔隙率越大、孔隙连通性越好,岩石的吸水性越强。此外,岩石的矿物成分也会影响吸水性,一些亲水性矿物含量高的岩石,吸水性相对较强。例如,砂岩的吸水性通常比花岗岩强,因为砂岩的孔隙率较大且孔隙连通性较好。(2)水理性质①透水性:岩石的透水性取决于孔隙率、孔隙大小和连通性。孔隙率大、孔隙直径大且连通性好的岩石,透水性强。例如,砾岩的透水性比页岩强,因为砾岩的孔隙较大且连通性好,而页岩的孔隙细小且多为封闭孔隙,透水性差。此外,岩石的裂隙发育程度也会影响透水性,裂隙越多、越宽,透水性越强。②软化性:岩石的软化性用软化系数表示,主要受岩石的矿物成分和孔隙特征影响。含有易被水溶解或软化的矿物(如石膏、方解石等)的岩石,软化系数较小,软化性较强。孔隙率大的岩石,水分更容易进入岩石内部,使岩石的强度降低,软化性也会增强。③抗冻性:岩石的抗冻性与孔隙率、吸水性和矿物成分有关。孔隙率大、吸水性强的岩石,在冻结过程中,孔隙中的水结冰膨胀,会对岩石产生破坏作用,抗冻性较差。此外,岩石中矿物的抗冻性能也会影响岩石的抗冻性,一些不耐冻的矿物会在反复冻融作用下发生分解,降低岩石的强度。(3)力学性质①抗压强度:岩石的抗压强度受多种因素影响。矿物成分是重要因素之一,坚硬的矿物含量高的岩石,抗压强度较大。例如,石英含量高的石英岩抗压强度比含有较多黏土矿物的泥岩高。岩石的结构和构造也会影响抗压强度,颗粒细小、结构致密的岩石抗压强度较高。此外,岩石的风化程度、试验时的加载方式和加载速度等也会对抗压强度产生影响,风化程度越高,抗压强度越低。②抗剪强度:岩石的抗剪强度与岩石的内聚力和内摩擦角有关。内聚力主要取决于岩石的矿物成分和颗粒间的胶结程度,胶结物强度高、胶结紧密的岩石,内聚力大。内摩擦角与岩石的颗粒形状、表面粗糙度等有关,颗粒形状不规则、表面粗糙的岩石,内摩擦角较大。岩石的受力状态和含水量等也会影响抗剪强度,含水量增加会降低岩石的抗剪强度。2.论述土的抗剪强度理论及其在工程中的应用。土的抗剪强度理论主要有库仑定律和摩尔库仑强度理论,以下分别介绍并论述其在工程中的应用:(1)库仑定律库仑通过大量的试验研究,提出了土的抗剪强度与剪切面上的正应力之间的关系,即库仑定律。其表达式为:=式中,为土的抗剪强度,c为土的内聚力,σ为剪切面上的正应力,φ为土的内摩擦角。库仑定律表明,土的抗剪强度由两部分组成:一部分是内聚力,它是由土颗粒之间的胶结作用、分子引力等产生的;另一部分是摩擦力,它与剪切面上的正应力和内摩擦角有关。(2)摩尔库仑强度理论摩尔库仑强度理论是在库仑定律的基础上发展起来的。该理论认为,材料的破坏是由于剪应力引起的,当某一平面上的剪应力达到材料的抗剪强度时,材料就会发生破坏。在摩尔应力圆中,当摩尔应力圆与抗剪强度包线相切时,土体处于极限平衡状态。摩尔库仑强度理论考虑了土体在不同应力状态下的破坏情况,能够更全面地描述土的强度特性。(3)在工程中的应用①地基承载力计算:在确定地基的承载力时,需要根据土的抗剪强度指标(内聚力和内摩擦角),结合地基土的应力状态,采用合适的理论公式进行计算。例如,根据太沙基公式等计算地基的极限承载力,确保建筑物的荷载不会超过地基的承载能力,防止地基发生破坏。②边坡稳定性分析:在进行边坡稳定性分析时,需要考虑土的抗剪强度。通过计算边坡土体的下滑力和抗滑力,判断边坡是否稳定。常用的方法有瑞典条分法、毕肖普条分法等,这些方法都基于土的抗剪强度理论,通过分析边坡土体的应力状态和抗剪能力,确定边坡的安全系数。如果安全系数小于规定值,则需要采取相应的加固措施,如设置挡土墙、锚杆等。③土压力计算:在计算挡土墙等结构物所受的土压力时,需要考虑土的抗剪强度。根据土的抗剪强度指标和挡土墙的位移情况,采用不同的土压力理论(如朗肯土压力理论、库仑土压力理论)计算主动土压力和被动土压力,为挡土墙的设计提供依据,确保挡土墙能够稳定地承受土压力。④桩基础设计:在桩基础设计中,需要考虑桩侧土的抗剪强度。桩侧土的抗剪强度决定了桩与土之间的摩擦力,从而影响桩的承载能力。通过确定桩侧土的抗剪强度指标,可以计算桩的侧阻力,合理设计桩的尺寸和数量,保证桩基础的安全可靠。3.论述地质构造对工程建设的影响及应对措施。地质构造对工程建设有着重要的影响,主要体现在褶皱、断层和节理等方面,以下分别论述其影响及应对措施:(1)褶皱的影响及应对措施①影响:a.地基稳定性:背斜核部岩石破碎,裂隙发育,强度降低,作为地基时可能发生不均匀沉降。向斜核部可能存在地下水富集的情况,增加了地基处理的难度。b.地下工程:隧道穿越褶皱轴部时,由于岩石破碎,易发生坍塌、冒顶等事故,且地下水的渗漏也会给施工带来困难。c.边坡稳定性:在背斜翼部,岩层倾向与边坡坡面倾向一致时,容易发生顺层滑坡;向斜翼部的边坡也可能因岩石的层间错动等原因导致稳定性降低。②应对措施:a.地基处理:对于背斜核部的地基,可采用加固措施,如灌浆、打桩等,提高地基的

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