陳曉婕

摘要：隨著我國新型城鎮(zhèn)化建設(shè)的不斷推進(jìn)，人們對(duì)城市建筑工程的投資規(guī)模也越來越大，建筑行業(yè)發(fā)展迅猛，對(duì)于施工質(zhì)量的要求也更加嚴(yán)格，混凝土結(jié)構(gòu)的好壞與施工質(zhì)量的優(yōu)劣息息相關(guān)。很多建筑物由于各種功能方面的需求會(huì)對(duì)建筑的混凝土結(jié)構(gòu)做出一定的改變，或者當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)各種質(zhì)量問題時(shí)，會(huì)采用一定的加固方法對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，因而加固方法及施工是非常重要的。鋼結(jié)構(gòu)加固是比較常見的一種混凝土結(jié)構(gòu)加固方法，應(yīng)用這種加固方法的關(guān)鍵在于要使原有的混凝土結(jié)構(gòu)和加固的鋼結(jié)構(gòu)成為一個(gè)整體，這需要采用特殊的高強(qiáng)度、高性能的建筑用膠;對(duì)環(huán)氧膠泥在鋼結(jié)構(gòu)和混凝土的粘接中的應(yīng)用進(jìn)行了研究分析。

關(guān)鍵詞：環(huán)氧膠泥;鋼結(jié)構(gòu);混凝土;粘接

中圖分類號(hào)：TU74;TQ437.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001-5922（2022）07-0036-05

Application of epoxy mastic in bonding between steel

structure and concrete

CHEN Xiaojie

（College of Shaanxi Polytechnic Institute， Xianyang 712000， Shaanxi China）

Abstract：With the continuous promotion of Chinas new urbanization construction， the size of peoples investment in urban construction projects is becoming larger and larger. The construction industry is developing rapidly， and the requirements for construction quality are stricter. The quality of concrete structure is closely related to the quality of construction quality. Many buildings will make certain changes to the concrete structure due to the needs of various functions， or when there are various quality problems in the concrete structure， they will adopt certain reinforcement methods to strengthen the concrete structure， so the reinforcement methods and construction are very important. Steel structure reinforcement is a common reinforcement method of concrete structure， and the key to the application of this reinforcement method is whether the original concrete structure and the steel structure used for reinforcement can bear the load together. The key to solve this problem is to make the original concrete structure and reinforced steel structure as a whole， and special high-strength and high-performance building adhesive needs to be used. We study and analyze the application of epoxy mastic in the bonding between steel structure and concrete.

Key words：epoxy mastic; steel structure; concrete; bonding

由于設(shè)計(jì)、施工、勘察等各方面都會(huì)存在一些錯(cuò)誤和缺陷，就會(huì)導(dǎo)致建筑工程出現(xiàn)某些質(zhì)量隱患，有的

甚至?xí)o人民生命、財(cái)產(chǎn)帶來巨大的損失。在對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，依據(jù)承載能力的要求確定配筋數(shù)量和混凝土等級(jí)，同時(shí)要求施工過程中澆筑的混凝土強(qiáng)度達(dá)到所需要的等級(jí)。保證建筑質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵因素就是混凝土工程的質(zhì)量，在實(shí)際施工時(shí)，會(huì)因?yàn)楦鞣N不同的因素致使混凝土不能達(dá)到設(shè)計(jì)所需要的強(qiáng)度，如不采取加固措施將會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)裂縫，嚴(yán)重的時(shí)候還會(huì)導(dǎo)致倒塌等質(zhì)量事故。因此，在實(shí)際施工過程中會(huì)根據(jù)具體情況采用不同的方法對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固。根據(jù)加固方法的不同需要用到不同的材料，環(huán)氧膠泥憑借且優(yōu)異的各種性能被廣泛的應(yīng)用到混凝土的加固中。

環(huán)氧膠泥也稱為環(huán)氧樹脂膠泥，通常是指由環(huán)氧樹脂為主體而制備成的膠粘劑，一般還會(huì)加入環(huán)氧樹脂固化劑，否則膠粘劑無法固化。環(huán)氧樹脂膠泥具有優(yōu)良抗?jié)B性、耐久性，極高的粘接力，極強(qiáng)的防腐防水性能，常用于建筑墻壁及地面的處理，還可以用作地下防水層。下面將對(duì)環(huán)氧膠泥在混凝土和鋼結(jié)構(gòu)的粘接中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

1混凝土加固技術(shù)

混凝土結(jié)構(gòu)損壞的原因是多元化的，為了確定混凝土加固所采用的方法，就要先對(duì)混凝土的損壞原因進(jìn)行分析，為下一步工作的實(shí)施奠定基礎(chǔ)。實(shí)際生活中比較常見的損壞原因：施工初期，因?yàn)槭┕げ牧线x擇錯(cuò)誤或認(rèn)為錯(cuò)誤導(dǎo)致的不安全隱患;受到環(huán)境、維護(hù)等因素的影響，使混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題;施工過程中監(jiān)管不力，出現(xiàn)裂縫等質(zhì)量問題;改變建筑結(jié)構(gòu)造成混凝土結(jié)構(gòu)損壞;由于事故造成的建筑結(jié)構(gòu)的損壞。根據(jù)不同的損壞原因，會(huì)采取不同的加固方法對(duì)混凝土進(jìn)行加固，常用的方法有粘貼聚合物加固技術(shù)、增大截面加固技術(shù)、置換混凝土及植筋加固技術(shù)、外包型鋼加固技術(shù)等等。

1.1粘貼聚合物加固技術(shù)

采用這項(xiàng)技術(shù)對(duì)混凝土加固時(shí)，所采用的纖維布主要有玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料以及芳綸纖維增強(qiáng)復(fù)合材料[1]。在實(shí)際施工中使用最多的就是碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，其性能最佳，強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、耐腐蝕性能優(yōu)異，而且不會(huì)對(duì)構(gòu)件的尺寸和外觀造成影響，能夠最大程度地提升混凝土構(gòu)件的承載能力。當(dāng)然這種加固方法也存在一些缺陷，如因?yàn)椴牧系脑?，其受力具有方向性，且加固過程中所用的結(jié)構(gòu)膠很容易受到溫度的影響，溫度過高時(shí)會(huì)失去效用。此外，使用該加固方法后，無法準(zhǔn)確評(píng)估由于認(rèn)為破壞等問題造成的該材料的損失。這種加固方法主要適用于原構(gòu)件或結(jié)構(gòu)基本沒有損壞的情況，只需要加強(qiáng)其活荷載，也可以用來提升建筑的抗震能力。

1.2增大截面加固技術(shù)

這種加固技術(shù)也成為外包混凝土加固法，主要是以增加加固截面和配筋的面積來實(shí)現(xiàn)加固的目的。這種加固方法在柱、梁、板、屋架等結(jié)構(gòu)的加固中使用的較多。根據(jù)施工條件和加固對(duì)象的尺寸，該方法的工作模式可以分為單側(cè)、雙側(cè)、三側(cè)、四側(cè)全包。根據(jù)施工的要求和目的，該方法的工作模式可以分為加配筋為主、增加斷面為主或者二者結(jié)合的方式。增大截面加固法的優(yōu)點(diǎn)在于其專業(yè)要求較低，操作簡便。但是該加固方法的工作量較大，工序較多，且養(yǎng)護(hù)時(shí)間長，會(huì)加大結(jié)構(gòu)自身的質(zhì)量，同時(shí)減少了建筑使用面積。

1.3置換混凝土及植筋加固技術(shù)

這種加固技術(shù)首先要對(duì)承重的構(gòu)件進(jìn)行鑒定，然后去除存在缺陷的部分，對(duì)損壞的混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行修復(fù)，以優(yōu)質(zhì)的混凝土進(jìn)行替代。在施工過程中為了保證其粘接作用，需要在新舊連接處使用植筋的方法進(jìn)行連接[2]。

1.4外包型鋼加固技術(shù)

外包型鋼加固技術(shù)的有點(diǎn)在于工作量小，施工難度較低，在不增大截面尺寸的情況下提升混凝土結(jié)構(gòu)的承載能力可以用這種加固方法。該方法分為干包加固和濕包加固，干包加固就是通過外包型鋼直接加固，不在混凝土構(gòu)件和外包鋼之間進(jìn)行粘接操作，必要時(shí)可以用水泥砂漿作為填充。濕包加固需要用到乳膠水泥粘貼法或者環(huán)氧樹脂化學(xué)灌漿法進(jìn)行粘結(jié)，使外包鋼和構(gòu)件成為一個(gè)整體，使其整體受力[3]。對(duì)比這兩種加固方法，濕包加固后構(gòu)件的承載能力更高，但是其所耗費(fèi)的成本也相對(duì)較高。

2環(huán)氧樹脂膠泥

環(huán)氧樹脂膠泥是將氯丁橡膠乳液和聚丙烯酸酯加入到環(huán)氧樹脂改性膠乳中，與各種乳化劑、合成橡膠、改性膠乳等組成的高聚物乳膠[4]。環(huán)氧樹脂膠是對(duì)環(huán)氧樹脂進(jìn)行改性或者再加工，制成的各項(xiàng)性能符合特定需求的膠乳。一般還需要搭配環(huán)氧樹脂固化劑才能夠使用，否則無法固化;同時(shí)，還要在充分混合均勻后才能完全固化。通常環(huán)氧樹脂膠被稱為主劑或者A膠，而所使用的固化劑被稱為硬化劑（固化劑）或者B膠。

2.1環(huán)氧樹脂膠分類

環(huán)氧樹脂膠主要分為環(huán)氧樹脂硬膠和環(huán)氧樹脂軟膠。

環(huán)氧樹脂硬膠是一種液型的，雙組分的硬性膠，呈無色透明狀，主要用在金屬標(biāo)牌，也可以制作各種水晶瓶蓋、水晶紐扣、水晶工藝品等等裝飾品。

環(huán)氧樹脂軟膠也是一種液型的，雙組分的軟性自干型軟膠，呈無色透明狀，具有一定的彈性，在其表面劃擦，其能夠自行恢復(fù)原狀。主要用在紙張、滌綸、塑料等標(biāo)牌裝飾。

2.2環(huán)氧樹脂膠特性

環(huán)氧樹脂膠的基本特性有：雙組分膠水，必須A膠和B膠混合使用，具有很強(qiáng)的通用性，能夠填充較大的孔隙。室溫下即可固化，既可以用專用設(shè)備（如A、B膠槍）進(jìn)行混膠，也可以手工進(jìn)行混膠。適用的溫度范圍為-50～150 ℃，防油、防水性能優(yōu)異;同時(shí)，還能夠耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿，適用與各種環(huán)境。保存時(shí)要放置在沒有陽光照射的陰涼的地方。

2.3環(huán)氧樹脂膠的適用范圍

環(huán)氧樹脂膠泥可以用于水工建筑物過流面的抗氣蝕、抗沖磨損及抗凍融保護(hù)，此外，如果被破壞了還可以用環(huán)氧樹脂膠泥進(jìn)行修復(fù);環(huán)氧樹脂膠泥還可以用來對(duì)混凝土建筑物進(jìn)行加固與補(bǔ)強(qiáng)，以及缺陷修補(bǔ)處理。當(dāng)建筑物的柱、梁、樁承臺(tái)等結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫時(shí)，也可以使用環(huán)氧膠泥進(jìn)行修復(fù)，同時(shí)環(huán)氧樹脂膠泥還能夠?qū)炷两ㄖ锉砻娴穆┒础⒎涓C、露筋等損壞進(jìn)行修補(bǔ);鋼結(jié)構(gòu)和混凝土的粘接也可以使用環(huán)氧樹脂膠泥來進(jìn)行粘接，同時(shí)還可以用于粘碳纖維加固和粘鋼加固時(shí)做底層找平;也能夠用來修補(bǔ)公路、飛機(jī)跑道、隧道、橋梁等工程的磨損破壞;還可以用在石油、化工、碼頭、工廠等金屬或者混凝土構(gòu)件的抗酸堿鹽腐蝕，在耐酸堿地面、污水處理池、FRP防腐等化工領(lǐng)域應(yīng)用也廣泛[5];環(huán)氧樹脂膠泥還可以用于水電站、地下管道、壩基等接口的修補(bǔ)加固及密封防腐。環(huán)氧樹脂膠泥憑借其優(yōu)異的性能在各個(gè)領(lǐng)域都有很高的使用價(jià)值。

2.4環(huán)氧樹脂膠的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：由于環(huán)氧樹脂中存在活性大的環(huán)氧基和多種極性基團(tuán)，因此它和玻璃、金屬、水泥、塑料、木材等多種極性材料的表面具有很強(qiáng)的粘接力。此外，因?yàn)榄h(huán)氧固化物的內(nèi)聚強(qiáng)度很大，因而環(huán)氧樹脂膠泥與各種極性材料表面的粘接強(qiáng)度很高;環(huán)氧樹脂膠在固化的過程中基本上沒有低分子揮發(fā)物的產(chǎn)生，這就導(dǎo)致固化后膠層的體積收縮很小，大概1%～2%，其固化收縮率是所有熱固性樹脂中最小的品種之一。尤其是加入特定填料后，其收縮率可以下降到0.2%以下，此外，環(huán)氧樹脂固化物的膨脹系數(shù)也非常小，所以其內(nèi)應(yīng)力較小，不會(huì)對(duì)粘接強(qiáng)度產(chǎn)生較大的影響，同時(shí)其蠕變較小，膠層能夠保持良好的尺寸穩(wěn)定性;另外，可用于制備膠泥的環(huán)氧樹脂、改性劑、固化劑等產(chǎn)品的品種很多，只要采取合理的配方設(shè)計(jì)，就能夠制備出滿足各種使用需求的膠粘劑，其還與諸如樹脂、橡膠、單體等有機(jī)物，或者諸如各種填料等無機(jī)物間具有良好的反應(yīng)性和相容性，可以較為容易地進(jìn)行各種改性來提高膠層的性能，例如交聯(lián)、共聚、填充、共混等等;環(huán)氧樹脂膠還具有良好的

耐腐蝕性能和介電性能，可以耐鹽、堿、酸、各種溶劑等不同介質(zhì)的腐蝕，其節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度為16～35 kV/mm，體積電阻率為1 013～1 016 Ω·cm;環(huán)氧樹脂膠泥的制備原料容易獲得，且產(chǎn)地多、產(chǎn)量大，配置簡易，能夠大規(guī)模的應(yīng)用。

缺點(diǎn)：環(huán)氧樹脂膠對(duì)極性較小的材料的粘接力較小，例如聚丙烯、聚乙烯、氟塑料等等，針對(duì)極性較小的材料，在進(jìn)行粘接時(shí)需要對(duì)材料表面進(jìn)行活化處理;此外，如果環(huán)氧樹脂膠沒有經(jīng)過增韌處理，其固化物通常都較脆，抗沖擊、抗開裂、抗剝離性能較差[6];在配置環(huán)氧樹脂膠泥時(shí)，其原材料如固化劑、活性稀釋劑等有一定的刺激性和毒性，所以在設(shè)計(jì)配方時(shí)要盡可能不使用這類原料，在使用時(shí)也要保持良好的通風(fēng)和一定的安全防護(hù)。

3環(huán)氧膠泥在鋼結(jié)構(gòu)和混凝土粘接中的應(yīng)用

在采用環(huán)氧膠泥對(duì)鋼結(jié)構(gòu)和混凝土進(jìn)行粘接時(shí)，首要也是最關(guān)鍵的工序之一就是對(duì)構(gòu)件的表面進(jìn)行表面處理[7]。

對(duì)混凝土構(gòu)件粘接面進(jìn)行表面處理時(shí)，應(yīng)該先判斷混凝土表面的堅(jiān)實(shí)程度、新舊程度以及干濕程度，然后根據(jù)實(shí)際情況采取合適的處理方法對(duì)其表面進(jìn)行處理。具體的有以下幾種情況：第1種，混凝土表面很舊、很臟，應(yīng)該先用硬毛刷蘸取適量的洗滌劑，將表面的油垢污物刷除，再用清水沖洗干凈，接著打磨混凝土的粘接面，去除2～3 mm厚的表層，使其露出新的表面;最后使用無油壓縮空氣吹出表面的粉粒，如果經(jīng)過處理后粘接面有較為嚴(yán)重的凹、凸不平現(xiàn)象，則可用樹脂砂漿進(jìn)行修補(bǔ)。在進(jìn)行粘接操作之前用丙酮擦拭粘接面，使其表面保持干凈。第2種，混凝土表面不是很臟很舊，這種情況可以直接打磨粘接面，去除1～2 mm表層，同樣使用壓縮空氣將其表面的粉粒吹除掉，也可以使用清水沖洗干凈，最后用丙酮將放置干燥的粘接面擦拭干凈。第3種，混凝土構(gòu)件的濕度較高，或者其齡期小于3個(gè)月，由于在潮濕的基層上環(huán)氧膠泥的粘接強(qiáng)度會(huì)大大降低，所以除了要進(jìn)行上述操作外，還要對(duì)混凝土表面進(jìn)行人工干燥處理。第4種，對(duì)于新制混凝土，需要先用鋼絲刷把混凝土表面的松散浮渣去除，然后進(jìn)行打磨、去除浮漿和粉粒，最后用丙酮將粘接面擦拭干凈。

在對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行表面處理時(shí)，先判斷其表面的銹蝕程度，處理方法主要有以下兩種情況：第1種，鋼結(jié)構(gòu)表面銹蝕嚴(yán)重，那么需要使用合適的鹽酸將其浸泡20 min左右，使其銹層徹底脫落，然后用石灰水沖洗，以此來中和掉酸離子，最后用平砂輪在其表面打磨出紋路。第2種，如果鋼結(jié)構(gòu)的表面沒有生銹或者只有輕微的銹蝕，則可以用平砂輪、砂布或者噴砂等對(duì)其表面進(jìn)行打磨，直到其表面出現(xiàn)金屬光澤為止，注意打磨時(shí)盡可能使打磨紋路與鋼結(jié)構(gòu)表面的受力方向垂直，且粗糙程度盡可能大，最后用丙酮將粘接面擦拭干凈[8]。

在對(duì)混凝土和鋼結(jié)構(gòu)的粘接面進(jìn)行表面處理后，還有一個(gè)必不可少的步驟，就是要對(duì)構(gòu)件進(jìn)行適量的卸荷，以減輕應(yīng)力、應(yīng)變滯后的現(xiàn)象。

完成以上步驟后，就要根據(jù)施工的要求配置合適的環(huán)氧膠泥。因?yàn)槭┕すに嚫鞑幌嗤?，所以膠泥通常情況下都是現(xiàn)場試配試驗(yàn)，同時(shí)要根據(jù)氣溫條件、施工工藝、操作時(shí)間等對(duì)所使用的固化劑的計(jì)量進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。配置環(huán)氧膠泥的重要步驟：第1步，首先要做好配膠前的準(zhǔn)備，即準(zhǔn)備好需要用到的干凈容器、秤、干棉紗、丙酮、攪拌器、抹刀等用具，在使用原料前要分別將A膠和B膠充分的上、下攪拌。第2步，稱量，以質(zhì)量比為2∶1的配比將A膠和B膠固化。配膠的量不宜過多，且每次都需要稱量，隨配隨用，每次配膠不應(yīng)超過5 kg，不然會(huì)出現(xiàn)攪拌不均勻的情況，而且會(huì)造成不必要的浪費(fèi);此外，配好的膠要在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間內(nèi)使用完，通常情況下冬天在70 min左右，夏天在45 min左右。第3步，攪拌，根據(jù)所要求的配比將稱量好的A膠和B膠導(dǎo)入干凈的容器，使用塑料攪拌器或者手工沿著一個(gè)方向進(jìn)行攪拌，直到混合物的色澤完全均勻。

粘貼：用抹刀將配置好的環(huán)氧膠泥同時(shí)均勻涂抹到經(jīng)過表面處理后的鋼板粘接面和混凝土粘接面上，涂抹時(shí)先取少量的膠泥涂抹在粘接面上，并來回刮抹幾遍，這樣能夠使膠泥充分的滲透、浸潤、擴(kuò)散、粘附到構(gòu)件的粘接面上;然后繼續(xù)涂抹膠泥直至達(dá)到所需要的厚度，一般情況下為1～3 mm，涂抹時(shí)注意邊緣涂薄一點(diǎn)，中間涂厚一點(diǎn)，最后將鋼板粘貼到預(yù)定的位置上[9]。將鋼板粘貼好后，用鐵錘輕輕的敲擊粘貼面，沒有出現(xiàn)空洞聲就表示已經(jīng)粘貼密實(shí)，如果有空洞聲則需要將鋼板剝下來，補(bǔ)膠后重新粘貼。

固定加壓：混凝土和鋼板粘接后，立即用支撐、卡具、膨脹螺栓等將其固定，同時(shí)要加以適當(dāng)?shù)膲毫?，到膠泥剛好從粘接面的邊緣基礎(chǔ)即可。膨脹螺栓也可以作為鋼構(gòu)件的永久附加錨固定措施，需要在涂膠前就將埋孔洞鉆好。

固化：當(dāng)混凝土與鋼結(jié)構(gòu)粘接好后應(yīng)該立即固定，環(huán)氧膠泥能夠在常溫接觸壓力下固化;同時(shí)，在固化期間要確保沒有相對(duì)滑動(dòng)。在25 ℃條件下固化時(shí)，只需要1 d就可以拆除支撐或者夾具，3 d就可以受力使用，固化時(shí)間為隨著溫度的降低而相應(yīng)延長。當(dāng)溫度在低于5 ℃的環(huán)境中時(shí)，可以采用碘鎢燈或者紅外線燈加熱，以此來縮短固化時(shí)間。

當(dāng)以上的步驟都完成后，需要檢驗(yàn)粘接質(zhì)量。首先觀察其外觀，檢查粘接面邊緣溢出來的膠泥的硬化程度和色澤，確定粘接質(zhì)量沒有問題后，即可對(duì)其進(jìn)行防腐處理，在鋼板的表面外包或者粘接一層鋼絲網(wǎng)，或者涂抹刮膠后點(diǎn)粘一層豆石，條件允許的話可以在抹灰時(shí)在其表面涂上一層混凝土界面劑。

根據(jù)相關(guān)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表明，混凝土結(jié)構(gòu)經(jīng)過粘鋼技術(shù)加固后的承載能力除了與鋼板的厚度有關(guān)，另一個(gè)重要因素就是所使用的膠粘劑的性能。最后發(fā)現(xiàn)在雖有的膠粘劑中，環(huán)氧樹脂膠泥是使用效果最好的膠粘劑之一，其原料易得，制備簡易，粘接強(qiáng)度高，耐酸、堿、鹽腐蝕性能優(yōu)異，可以應(yīng)用到各種特殊的環(huán)境中，是一種十分優(yōu)良的膠粘劑。

4結(jié)語

環(huán)氧膠泥憑借其優(yōu)良的抗?jié)B性、耐久性、粘接

性、密實(shí)性以及防水、防腐蝕性能，廣泛地應(yīng)用于民用和工業(yè)建筑領(lǐng)域，主要用于混凝土、水池、建筑內(nèi)外墻、壩基等的防滲、[JP3]防水、防腐、防潮以及修復(fù)。本文主要研究了其在鋼結(jié)構(gòu)和混凝土粘接中的應(yīng)用，在進(jìn)行粘接工藝時(shí)最關(guān)鍵步驟之一就是粘接構(gòu)件粘接面的表面處理，只有進(jìn)行了適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚?，才不?huì)影響環(huán)氧膠泥的粘接強(qiáng)度，后續(xù)的粘接工序才能順利進(jìn)行。

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