ES2631732T3 - Método de fijación puntual de una membrana de impermeabilización a obras hidráulicas - Google Patents
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Abstract
Un método de fijación de una membrana de impermeabilización y protección (13) de lámina de material plástico elásticamente flexible y extensible sobre un área superficial (11, 12) a cubrir de una estructura hidráulica (10) mediante dispositivos de fijación mecánicos (14, 15 , 16), que comprende las etapas de: a) proporcionar una pluralidad de dispositivos de fijación puntual (14, 15, 16) que comprenden cada uno parte de anclaje puntual (18, 23, 32, 40) conformada para penetrar en la estructura hidráulica (10) o en el terreno subyacente (37) y una parte de fijación de membrana (22, 23', 35', 40') que se extiende desde la parte de anclaje (18, 23, 32, 40) del dispositivo de fijación (14, 15, 16); b) hacer que la parte de anclaje (18, 23, 35, 40) penetre en la estructura hidráulica (10) o en el terreno (37); c) colocar la membrana protectora (13) sobre el área superficial (11, 12) que va a cubrirse con la parte de fijación de membrana (22, 23', 35', 40') de los dispositivos de fijación (14, 15, 16) que se extienden a través de agujeros respectivos en la membrana (13); caracterizado por: d) definir una pluralidad de posiciones de anclaje puntual para la membrana protectora (13) mediante dispositivos de fijación individuales (14, 15, 16); 20 e) posicionar juntas anulares (27, 28) y placas de bloqueo (25, 26) con una superficie de fricción anular, para proporcionar una superficie de contacto anular de fricción y sellado en un lado de la membrana (13); y f) anclar la membrana (13) a los dispositivos de fijación puntual individuales (14, 15, 16) presionando de forma estanca la propia membrana (13) contra el área superficial (11, 12) a cubrir en un estado estirado, para transmitir y distribuir cualquier fuerza y tensión que actúe sobre la membrana (13), a los dispositivos 25 de fijación puntual individuales (14, 15, 16) ya la estructura hidráulica (10) o al terreno (37) a través de las juntas anulares (27, 28) y placas de bloqueo (25, 26).
Description
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DESCRIPCION
Metodo de fijacion puntual de una membrana de impermeabilizacion a obras hidraulicas
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
[0001] La presente invencion se refiere a revestimientos impermeabilizantes para obras hidraulicas, tales como canales, tuneles, presas y similares, por una membrana impermeabilizante y protectora de material de resina sintetica, o material plastico en termino general, usualmente denominado “geomembrana”, y en particular se refiere a un metodo y a un sistema de fijacion puntual adecuado para transmitir a dichas obras hidraulicas o al suelo las fuerzas y tensiones que actuan sobre la membrana provocadas por el flujo de fluido.
[0002] De acuerdo con otro objeto de la invencion, se han proporcionado un metodo y un sistema de fijacion para una membrana protectora de impermeabilizacion de construccion sencilla y coste relativamente bajo, en comparacion con sistemas de fijacion convencionales, y adecuados para soportar y transmitir a la estructura de obra hidraulica y/o al suelo, por el mismo sistema puntual anti-anclaje, las fuerzas generadas por filtracion de fluido causada por roturas accidentales de membrana y/o por la accion del viento, sin danar la membrana protectora y los puntos de fijacion puntual.
[0003] De acuerdo con un objeto adicional de la invencion, se ha proporcionado un sistema de fijacion puntual que comprende un sistema adecuado de proteccion y seguridad a lo largo de los bordes superiores de paredes laterales de un canal o de una obra hidraulica en general.
BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION
[0004] Los objetos antes mencionados pueden obtenerse por un metodo de fijacion puntual de acuerdo con la reivindicacion 1.
[0005] En particular, segun una primera solucion de la invencion, se ha proporcionado un metodo para fijar una membrana protectora impermeable de material plastico sobre un area superficial a cubrir de una estructura hidraulica mediante dispositivos de fijacion mecanicos, que comprende las etapas de :
proporcionar una pluralidad de dispositivos de fijacion puntual que comprendiendo cada uno una parte de anclaje puntual conformada para penetrar en la estructura hidraulica o el suelo subyacente y una parte de fijacion de membrana que se extiende desde la parte de anclaje del dispositivo de fijacion; hacer que la parte de anclaje penetre en la estructura hidraulica o en el suelo,
colocar la membrana protectora sobre el area superficial a cubrir, con la parte de fijacion de la membrana de los dispositivos de fijacion extendiendose a traves de agujeros respectivos en la membrana; definir una pluralidad de posiciones de anclaje puntuals para la membrana protectora por medio de los dispositivos de fijacion individuales;
colocar juntas anulares y placas de bloqueo con una superficie de friccion anular, para proporcionar una superficie de contacto anular de friccion y sellado en un lado de la membrana; y
anclar la membrana a los dispositivos de fijacion puntual individuales presionando de forma estanca la propia membrana contra el area superficial a cubrir, en un estado estirado para transmitir y distribuir cualquier fuerza o tension que actue sobre la membrana a los dispositivos individuales de fijacion puntual y a la estructura hidraulica o al suelo a traves de las juntas anulares y las placas de bloqueo.
No es parte de la invencion un sistema de fijacion que pueda proveerse para fijar una membrana protectora impermeabilizante de material plastico, adecuada para cubrir areas superficiales de obras hidraulicas por el metodo mencionado anteriormente, caracterizado por:
una pluralidad de dispositivos de fijacion puntual dispuestos sobre un area superficial de la estructura hidraulica a cubrir;
comprendiendo cada dispositivo de fijacion puntual un elemento de anclaje conformado para penetrar en la estructura de hormigon de la obra hidraulica y/o en el suelo, y una parte de fijacion de membrana que se extiende desde dicho elemento de anclaje;
medios de estanqueidad acoplables con la parte de fijacion de la membrana de los elementos de bloqueo, conformados y posicionados para proporcionar una zona de contacto anular de friccion y sellado sobre al menos un lado de la membrana y compresion de la propia membrana contra el area superficial de la estructura hidraulica.
BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS
[0006] Las anteriores y otras caracterfsticas del metodo de anclaje puntual se explicaran mas claramente mediante la siguiente descripcion relacionada con algunos ejemplos, con referencia a los dibujos en los que:
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Fig. 1 es una vista en seccion transversal de un canal, en el que la membrana protectora esta fijada mediante un sistema de fijacion puntual
Fig. 2 es una vista superior de una longitud de canal de la Fig. 1;
Fig. 3 muestra, como ejemplo, un primer dispositivo puntual de fijacion de una membrana a lo largo de los bordes superiores del canal;
Fig. 4 muestra un segundo dispositivo puntual de fijacion, a lo largo de los lados de orilla del canal;
Fig. 5 muestra una tercera realizacion del dispositivo de fijacion puntual;
Fig. 6 muestra una cuarta realizacion para fijar una membrana a la base inferior de un canal.
DESCRIPCION DE LA INVENCION
[0007] Como es bien conocido, en el pasado se han utilizado diversas soluciones para fijar, por simple accion de friccion, una membrana protectora de material plastico contra un area superficial de una obra hidraulica a proteger, por ejemplo una superficie de presa en contacto con agua; se describe un sistema de fijacion de este tipo, p. ej., en US-A- 5.143.480. Ademas, el documento EP-A-0775781 describe un sistema de proteccion de canal, en el que se fijan laminas de material sintetico mediante simples pasadores introducidos en el hormigon a lo largo de los bordes perifericos de un canal y en el que la membrana protectora se mantiene adherida a la superficie del canal por la unica presion del agua, proporcionando medios de lastrado en el lado inferior.
[0008] Otros dispositivos de fijacion se describen p. ej. en los documentos US-A-4.129.007 y US-A-4.915.542.
[0009] El documento EP 1 767 704 A1 describe un metodo para tensar una membrana de impermeabilizacion sobre una pared de presa o sistemas hidraulicos similares con las caracterfsticas del preambulo de la reivindicacion 1.
[0010] En el pasado, estos sistemas de fijacion han mostrado algunos problemas causados por infiltracion de agua bajo la membrana protectora, debido a cortes y/o roturas causados en la propia membrana protectora; otras causas de rotura comprenden el abombamiento en la membrana debido a presiones negativas generadas por la accion del viento. En todos los casos se produjeron roturas peligrosas y posibles desgarros de la membrana en las posiciones de anclaje, ya que dichos sistemas de fijacion sufren para transmitir eficazmente a la obra hidraulica y/o al suelo subyacente las tensiones provocadas por la fuerza del agua y/o del viento, sin danar la integridad de la membrana protectora y la accion de sellado en las zonas de anclaje.
[0011] Ademas la estructura compleja de algunos sistemas de fijacion utilizados anteriormente, provocaba una colocacion protectora diffcil y antieconomica de la membrana protectora debido a la necesidad de operar con maquinas y equipos grandes y pesados.
[0012] Durante la colocacion de una membrana protectora de material plastico sobre obras hidraulicas utilizando sistemas de fijacion convencionales, debe considerarse ademas que, para proyectar e instalar estos sistemas en condiciones hidrostaticas, no es necesario considerar las tensiones de la membrana protectora. Por el contrario, en aplicaciones hidrodinamicas, es esencial establecer un sistema de fijacion correcto de la membrana protectora, para mantener el mejor rendimiento del sistema tambien en caso de danos ocurridos en la membrana.
[0013] La presente invencion tiene por objeto proporcionar un metodo para resolver los problemas encontrados en metodos de fijacion convencionales que se utilizaron hasta hoy, para aplicacion en condiciones hidrostaticas e hidrodinamicas de obras hidraulicas y para anclar una membrana protectora a una estructura de hormigon de una obra hidraulica , o al suelo, asegurando una distribucion apropiada de fuerzas y tensiones que actuan sobre la propia membrana protectora.
[0014] En particular, en el ejemplo de la figura 1, se muestra una vista en seccion transversal de un canal 10 que tiene lados de orilla 11 de hormigon y un fondo 12 hecho por tierra o por placas delgadas de hormigon.
[0015] La referencia 13 en la figura 1 se refiere a una membrana protectora de material plastico tanto para los lados de orilla 11 como para el fondo 12 del canal, adecuadamente fijados para soportar y transmitir las fuerzas y tensiones que actuan sobre la propia membrana protectora 13 a los diversos puntos de fijacion.
[0016] La membrana protectora 13 es una lamina de material plastico elasticamente flexible y extensible, comunmente conocida como "geomembrana", proporcionada, por ejemplo, conectando o soldando muchas hojas de plastico, p. ej. de polivinilcloruro (PVC), o polietileno de alta densidad (HDPE), polipropileno (PP) o poliolefinas termicas (TPO).
[0017] Dependiendo de las caracterfsticas de la obra hidraulica y del material plastico de la membrana protectora, y de las condiciones hidraulicas, es necesario realizar una seleccion adecuada del sistema de fijacion que debe ser adecuado para distribuir y transmitir las fuerzas y/o las tensiones que actuan sobre la membrana protectora 13 al terreno y/ oa la estructura de hormigon de la obra, y que, al mismo tiempo, sea economico y facil de instalar.
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[0018] Sobre la base de algunos ensayos, se observo que se pueden obtener buenos resultados utilizando un sistema de anclaje en puntos establecidos, de tipo puntual, es decir utilizando dispositivos especiales de fijacion colocados en puntos de un area superficial a cubrir, en detalle sobre los lados de orilla 11 y sobre el fondo 12 del canal 10, mostrados en el ejemplo de las figuras 1 y 2.
[0019] Como sera evidente a partir de las figuras mencionadas anteriormente, se ha utilizado un sistema de fijacion integrado que comprende una pluralidad de dispositivos de fijacion puntual tanto en los laterales de orilla de hormigon como en el fondo 12; estando alineados los diversos dispositivos de fijacion en la direccion longitudinal del canal, a lo largo de lfneas de anclaje paralelas.
[0020] Con mejores detalles, el sistema comprende una serie de dispositivos de fijacion puntual 14 para la membrana protectora 13, dispuestos a lo largo de los bordes superiores de los lados de orilla 11 del canal, p. ej. del tipo mostrado en la figura 3. Ademas, el sistema comprende dos o mas conjuntos de dispositivos de fijacion puntual 15 distribuidos a lo largo de los dos lados de orilla del canal, p. ej. del tipo mostrado en la figura 4 o 5, y uno o mas conjuntos de dispositivos de fijacion puntual 16 distribuidos adecuadamente sobre el fondo 12 del canal.
[0021] En el caso mostrado en las figuras 1 y 2, mientras que los dispositivos de fijacion puntual 14 y 15 estan conformados y dispuestos para transmitir las fuerzas directamente a los lados de orilla de hormigon 11 del canal, en el caso del fondo de canal 12, como se muestra en el ejemplo de la figura 6, los dispositivos de fijacion puntual 16 estan conformados y dispuestos para transmitir directamente las fuerzas al suelo subyacente.
[0022] Las figuras 1 y 2 muestran ademas la presencia de una rejilla metalica de seguridad 17 que tiene mallas anchas, fijadas a lo largo de los bordes superiores; se pueden disponer contrapesos adecuados, no mostrados, a lo largo del borde inferior de la rejilla 17, que coopera para retener la membrana protectora 13 y proporcionar unos medios de seguridad adecuados a los que una persona caida accidentalmente en el canal puede agarrarse para volver a subir y evitar ser arrastrada por el flujo de agua.
[0023] Ademas, la figura 1 muestra que en el caso de rotura de la membrana impermeabilizante y protectora 13, p. ej. en el caso de un corte transversal a lo largo de la lfnea 1-1 en la figura 2, o un corte orientado de manera diferente, la presion del agua que se infiltra bajo la membrana tendera a abombar la propia membrana, como se muestra esquematicamente mediante la referencia 13', en la figura 1, aplicando fuerzas orientadas en direcciones diferentes que tendran tendencia a desgarrar mas y romper la membrana en algunos dispositivos de anclaje puntual 15 y/o 16.
[0024] : Los dispositivos de fijacion puntual 15 y 16 estan conformados para satisfacer exigencias especfficas:
una primera exigencia de garantizar un buen sellado hidraulico de los puntos de fijacion de la membrana; y una segunda exigencia de resistir las tensiones, distribuyendolas adecuadamente sobre la estructura de obra hidraulica y/o sobre el suelo subyacente.
[0025] Lo anterior puede obtenerse de acuerdo con los dispositivos de fijacion 15 y 16 para proporcionar un amplio contacto anular y superficies de sellado alrededor de los orificios de la membrana 13 atravesados por los dispositivos de fijacion; esto ademas se puede obtener conformando o utilizando los dispositivos de fijacion puntual de manera adecuada para ofrecer un anclaje seguro a la estructura de obra hidraulica, o un anclaje profundo a tierra.
[0026] Dependiendo de las caracterfsticas mecanicas de la membrana 13, de su espesor y del caudal hidraulico, es tan importante definir un correcto plan de conjunto como un espacio recfproco entre los diversos dispositivos de fijacion. Por ejemplo, los canales impermeabilizados por las membranas protectoras 13 que tienen un espesor mfnimo de unos 2 mm, con bajo modulo de elasticidad inferior a 25 N/mm2, tanto en direccion transversal como longitudinal, segun norma DIN EN ISO 527-1/3, y con un flujo de agua con una velocidad de unos 6 m/s o menos, se han obtenido buenos resultados proporcionando espacios entre los dispositivos de fijacion con una longitud comprendida entre 0,5 y 3 m.
[0027] Algunos tipos de dispositivos de fijacion se muestran en los ejemplos de figuras de 3 a 6; en particular el ejemplo de la figura 3 se refiere a los dispositivos de fijacion 14 utilizados en los bordes laterales de las membranas 13. El dispositivo 14 incluye un perno 18 que tiene alas extensibles 18' anclado en un taladro en el lado de orilla de hormigon
11, extendiendose finalmente tambien en el terreno subyacente de acuerdo con la fuerza de anclaje requerida. En este caso, el borde de la membrana 13 esta sujeto y empujado hermeticamente contra la superficie 19 del lado de orilla del canal 11, o mas en general contra un area superficial de obra hidraulica, utilizando medios de bloqueo proporcionados por una barra de seccion plana 20, una junta anular de estanqueidad 21 situada entre el borde de la membrana 13 y la superficie subyacente 19 y un perno 22 atornillado en el extremo superior del perno de anclaje 18. Como se muestra en el detalle ampliado en la figura 3, las dimensiones de la barra de seccion plana 20 y la junta de estanqueidad 21 son adecuadas para suministrar un area superficial de sellado anular amplia alrededor del orificio 13 por ejemplo tres o mas veces mayor que el orificio 13 de la propia membrana para aplicar una fuerte fuerza de friccion sobre uno o ambos lados de la propia membrana 13.
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[0028] La figura 4 muestra un detalle ampliado de un segundo dispositivo de fijacion 15 del tipo qufmico, apto para anclar la membrana a una superficie de hormigon de una obra hidraulica; el dispositivo, de forma bien conocida, comprende un elemento de anclaje en forma de un perno 23 que se extiende dentro de una vaina 24 que contiene una mezcla de resina que se configura qufmicamente en un agujero hecho en la pared de hormigon 11.
[0029] El perno 23, ademas de representar el elemento de anclaje, tiene su parte superior 23' extendida hacia arriba para permitir una fijacion hermetica de la membrana 13. En este caso, la membrana 13 esta fijada de manera estanca mediante un dispositivo de sellado que comprende una placa metalica inferior 25, una placa metalica superior 26 y dos juntas anulares 27, 28 en lados opuestos de la membrana 13; una eventual barra metalica 31 que tiene una seccion en forma de U, se extiende longitudinalmente y se fija entre dispositivos de anclaje 15 alineados en la direccion longitudinal del canal, para distribuir las tensiones y fuerzas a dos o mas dispositivos de fijacion contiguos. El conjunto de placas de bloqueo, de juntas anulares de estanqueidad y de barra metalica esta presionado hermeticamente contra una capa de drenaje de agua 30 de material textil, dispuesta entre la membrana 13 y la superficie 19, por una tuerca 29 atornillada sobre el extremo sobresaliente 23' del perno de anclaje 23.
[0030] Tambien en este caso el conjunto de placas de bloqueo 25, 26 y juntas de estanqueidad 27 y 28 es adecuado para proveer una amplia superficie de contacto anular en ambos lados de la membrana 13 apropiada para asegurar la estanqueidad al agua, la fuerza de friccion y la accion de bloqueo mecanico por el teton 23 necesarias, aptas para transmitir las fuerzas aplicadas a la membrana 13, sin danar esta ultima, a todos los dispositivos de fijacion.
[0031] Finalmente, la figura 4 muestra la posibilidad de cubrir los diversos dispositivos de fijacion, alineados a lo largo del canal con una banda de proteccion 13' del mismo material plastico de la membrana 13, soldada en los bordes laterales, puenteando la barra de seccion metalica 31.
[0032] La figura 5 muestra otra realizacion posible del dispositivo de anclaje 15, siempre apto para ser anclado a una pared de hormigon de obra hidraulica. El dispositivo 15 en la figura 5 comprende un elemento tubular 32 que tiene aletas externas, montado en un orificio 33 mayor que el elemento 32; el elemento tubular con aletas 32 se embebe entonces en un mortero de cemento 34, que puede ser vertido o inyectado a traves del mismo elemento tubular 32, o por otro metodo.
[0033] Tambien en este caso, un perno 35 atornillado en el elemento tubular 32 proporciona una parte de anclaje 35 que se extiende desde el elemento tubular 32 hacia el exterior para anclar la membrana 13; en este caso la parte de anclaje 35' comprendida por un perno atornillado en el elemento tubular 32. En la figura 5 se han utilizado los mismos numeros de referencia de la figura 4 para mostrar partes similares o equivalentes.
[0034] Por el contrario, la figura 6 muestra el uso de un dispositivo de fijacion para un anclaje profundo directamente en el suelo, cuando la superficie 29 del terreno esta hecha por grava o cuando el espesor del hormigon es extremadamente reducido. En el caso de la figura 6, el dispositivo de fijacion comprende un elemento de anclaje conformado 36 articulado a un tirante 40 y profundidad deseada, en el suelo 37; el elemento de anclaje 36 esta articulado en 38 a un elemento de horquilla 39 en el extremo delantero del tirante 40 cuyo extremo trasero 40' se extiende hacia arriba a traves de un orificio en la membrana protectora 13; el tirante 40 puede ser proporcionado por una varilla de metal o por un cable. De nuevo, los componentes de sellado del dispositivo de anclaje provistos para cerrar hermeticamente la membrana 13 han sido indicados por los mismos numeros de referencia de las figuras precedentes.
[0035] En las posiciones de los diversos puntos de fijacion de la membrana 13 se proporciona un dispositivo de fijacion puntual 15 y/o 16, cuyos elementos de anclaje 23, 32 o 36 se encajan en la pared de hormigon y/o en el suelo a una profundidad prefijada, con una parte de fijacion de la membrana 23', 35 o 40' sobresaliendo parcialmente hacia afuera. La membrana protectora 13, provista de agujeros pasantes adecuados para el elemento de fijacion, se coloca sobre la superficie a recubrir, despues de haber posicionado las placas 25 y las juntas inferiores 27. Luego se colocan las juntas superiores 28, las placas 26 y las barras metalicas 31, bloqueando todo el conjunto por la tuerca 29. De esta manera, la membrana 13 esta bloqueada de manera estanca en los dos lados entre las superficies de contacto de las juntas bloqueadas entre las dos placas; adicionalmente, la membrana 13 es estirada y empujada elasticamente contra la superficie 19 de suelo y/o de pared de hormigon; de esta manera es posible distribuir y transmitir al suelo y/o a la estructura hidraulica todas las fuerzas y tensiones que actuan sobre la membrana por medio de los diversos dispositivos de fijacion puntual.
[0036] Se entendera que lo que se ha descrito y mostrado en los dibujos adjuntos se ha proporcionado con fines ilustrativos solamente de algunas realizaciones preferidas y que el metodo de fijacion puntual de acuerdo con la presente invencion se puede aplicar de cualquier manera para fijar una proteccion de cualquier obra hidraulica, sin apartarse de las reivindicaciones.
Claims (2)
- 51015202530Reivindicaciones1. Un metodo de fijacion de una membrana de impermeabilizacion y proteccion (13) de lamina de material plastico elasticamente flexible y extensible sobre un area superficial (11, 12) a cubrir de una estructura hidraulica (10) mediante dispositivos de fijacion mecanicos (14, 15 , 16), que comprende las etapas de:a) proporcionar una pluralidad de dispositivos de fijacion puntual (14, 15, 16) que comprenden cada uno parte de anclaje puntual (18, 23, 32, 40) conformada para penetrar en la estructura hidraulica (10) o en el terreno subyacente (37) y una parte de fijacion de membrana (22, 23, 35', 40') que se extiende desde la parte de anclaje (18, 23, 32, 40) del dispositivo de fijacion (14, 15, 16);b) hacer que la parte de anclaje (18, 23, 35, 40) penetre en la estructura hidraulica (10) o en el terreno(37);c) colocar la membrana protectora (13) sobre el area superficial (11, 12) que va a cubrirse con la parte de fijacion de membrana (22, 23', 35', 40') de los dispositivos de fijacion (14, 15, 16) que se extienden a traves de agujeros respectivos en la membrana (13);caracterizado por:d) definir una pluralidad de posiciones de anclaje puntual para la membrana protectora (13) mediante dispositivos de fijacion individuales (14, 15, 16);e) posicionar juntas anulares (27, 28) y placas de bloqueo (25, 26) con una superficie de friccion anular, para proporcionar una superficie de contacto anular de friccion y sellado en un lado de la membrana (13); yf) anclar la membrana (13) a los dispositivos de fijacion puntual individuales (14, 15, 16) presionando de forma estanca la propia membrana (13) contra el area superficial (11, 12) a cubrir en un estado estirado, para transmitir y distribuir cualquier fuerza y tension que actue sobre la membrana (13), a los dispositivos de fijacion puntual individuales (14, 15, 16) ya la estructura hidraulica (10) o al terreno (37) a traves de las juntas anulares (27, 28) y placas de bloqueo (25, 26).
- 2. El metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por conectar al menos parte de los dispositivos de fijacion puntual (14, 15, 16) con un elemento de barra de seccion (31).
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