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Das Verfahren der faseroptischen Dehnungsmessung bietet neben vielversprechenden Perspektiven für die experimentelle Forschung auch umfangreiche neue Möglichkeiten für die systematische Überwachung (sog. Monitoring) von Ingenieurbauwerken. Für die praxistaugliche Anwendung ist eine robuste und dennoch ausreichend sensitive Konfiguration aus Messgerät und passivem Glasfaserkabel wünschenswert. In diesem Kontext wurden am Lehrstuhl für Massivbau der Technischen Universität München (TUM) insgesamt fünf verschiedene optische Messfasern bei verschiedenen Applikationsvarianten und unter Einsatz unterschiedlicher Messgeräte an einem Spannbetonbalken analysiert. Die faseroptische Sensorik, ergänzt durch konventionelle Messtechnik, war in der Lage, elastische Dehnungen, Mikrorisse, einsetzende Rissbildung und -entwicklung sowie auch auftretende Schubrisse sicher zu detektieren.

Distributed fiber optic sensing for crack detection in concrete structures
The method of fiber optic strain measurement offers new possibilities in the systematic monitoring of engineering structures. A robust but sufficiently sensitive configuration of measuring device and passive fiber optic cable is desirable for practical application. In this context, a total of five different optical measuring fibers were analyzed at the Chair of Solid Construction at the Technical University of Munich (TUM) for different application variants using two measuring instruments on a prestressed concrete beam. The fiber-optic sensor technology, supplemented by conventional measuring technology, was able to detect elastic strain, crack formation and decisive shear cracks of the fracture condition.

Die Ermittlung lastinduzierter, anisotroper Schädigungen unter verschiedenen mehraxialen Spannungszuständen bedingt die Dehnungsmessung im Inneren kleinformatiger Probekörper. Die Wahl fiel auf quasi-kontinuierlich messende, faseroptische Sensoren ohne werksseitige Schutzummantelung. Dieser Beitrag erläutert das Messprinzip und zeigt, welche Messkonfigurationen bestehend aus Messsystem, Sensorfaser und Coatingmaterial für diese Aufgabe geeignet sind und mit welchen Hilfskonstruktionen die Positionierung der Messsensoren im Probekörper gelingt, um besonders auch im Bereich kleiner Dehnungen exakte Messwerte zu erhalten, die mindestens die gleiche Genauigkeit wie die etablierten Messsysteme Dehnmessstreifen und Photogrammetrie aufweisen. Dafür werden einaxiale Druck- und Zugversuche an Mörtelprismen ausgewertet und ein geeignetes Messkonzept für kommende mehraxiale Versuche entwickelt.

Fiber optic sensors for continuous strain measurement in concrete
The determination of load-induced, anisotropic damages under various multi-axial stress conditions requires a strain measurement inside small sized specimens. Therefore, quasi-continuous measuring fibre optic sensors without factory-set protective coating were used. This article explains the measuring principle and shows which measuring configurations are suitable for the existing measuring system in order to obtain exact values, especially in the range of small strains. Sensor fibres and coating material were varied for this purpose and it was investigated which supporting structures could be used to position the measuring sensors in the specimen. The aim was to obtain measurements with at least the same accuracy as the established strain gauge and photogrammetry measurement systems. For this purpose, uniaxial compression and tensile tests on mortar prisms are evaluated and a suitable measuring concept for future multiaxial tests is developed.

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Untersucht wurde der Einfluss der Wassersättigung auf die statische und dynamische Druckfestigkeit von Beton. Hierzu wurden zwei verschiedene Probengeometrien mit definierten Sättigungsgraden getestet. Für die dynamischen Druckfestigkeitsversuche wurde der Split-Hopkinson-Bar verwendet. Es wurde festgestellt, dass die Druckfestigkeit von Beton mit steigendem Sättigungsgrad abnimmt, sowohl im statischen als auch im dynamischen Belastungsfall. Der Betrag der Abminderung der Druckfestigkeit mit steigender Sättigung ist im statischen und dynamischen Fall gleich. So kann festgehalten werden, dass der Einfluss der Wassersättigung unabhängig von der Dehn- und Belastungsgeschwindigkeit ist. Die trockenen Proben versagten explosionsartiger mit einer erhöhten Riss- und Bruchstückanzahl im Vergleich zu den wassergesättigten Probekörpern.

The Influence of water saturation on the static and dynamic compressive strength of concrete
The influence of water saturation on the static and dynamic compressive strength of concrete was investigated. Two different specimen geometries with defined degrees of water saturation were tested. The principle of the split Hopkinson bar was used for the dynamic compressive strength tests. It was found out that the compressive strength of concrete decreases with increasing degree of saturation, both in the static and the dynamic load cases. The amount of the reduction with increasing water saturation is the same under static and dynamic loading. Thus it can be stated that the influence of the water saturation is independent of the strain and loading rate. The dry specimens failed more explosively with an increased number of cracks and fragments, compared to the water-saturated ones.

Der vorliegende Beitrag befasst sich mit den Auswirkungen von Erschütterungen auf jungen Beton. Dabei lag der Fokus auf möglichen Veränderungen der Druckfestigkeit und Wassereindringtiefe. Hierzu wurden Betonproben entweder sechs, acht oder zehn Stunden nach der Betonage mit einer definierten Frequenz und einer gleichbleibenden Schwinggeschwindigkeit erschüttert. Insgesamt wurden im Rahmen der Untersuchung drei verschiedene Frequenzen (5 Hz, 20 Hz und 35 Hz) berücksichtigt.

Influence of vibrations on young concrete
This report examines the effects of vibrations on young concrete. The focus was on possible changes in compressive strength and water penetration depth. For this purpose, concrete samples were shaken either six, eight or ten hours after concreting at a defined frequency and a constant vibration velocity. In total, three different frequencies (5 Hz, 20 Hz and 35 Hz) were considered in this investigation.

Nur eine einzige Chance gab es, im Rahmen einer Kooperation mit der Bundeswehr dem Interesse der Wissenschaft beim Ansprengen von Betonplatten nachzugehen. Neben vielen durchgeführten Fall- und Beschussversuchen im Otto-Mohr-Laboratorium in Dresden nutzten die Autoren die Gelegenheit eines Feldversuchs unter ähnlichen Bedingungen wie im Labor. Hierzu wurden der Probekörper sowie die gesamte Mess- und Versuchstechnik kurzerhand auf einen Übungsplatz der Bundeswehr transportiert. Die Bedienung des ansonsten autarken Messsystems erfolgte aus einem sicheren Bunker in 300 m Entfernung, was eine zusätzliche Herausforderung darstellte. Es wurden Lagerkräfte, Beschleunigungen und Verschiebungen gemessen. Außerdem wurden High-Speed-Aufnahmen aufgezeichnet. Die Beanspruchung erfolgte mit 0,75 kg PETN mit einem TNT-Äquivalent (TNTe) von ca. 1 kg. Im Beitrag wird die experimentelle Vorgehensweise detailliert dargelegt. Im Bewusstsein, mit dieser Beanspruchungsart Neuland zu betreten, werden Fehler offen benannt und die Methodik kritisch hinterfragt. In einem nachfolgenden Artikel wird auf die numerische Betrachtung des hier rein experimentell beschriebenen Versuchs eingegangen.

Dynamic behavior of reinforced slabs - Blast testing
There was only a single chance, within the scope of a small cooperation with the German Armed Forces, to follow the interest of science in the blasting of concrete structures. In addition to many drop tower tests which has proceeded at the Otto Mohr Laboratory in Dresden, we used the opportunity of a field test with explosive under the same experimental conditions as in the laboratory. For this purpose, the entire bearing equipment was transported to the training area and instrumented in a similar manner. The operation of the otherwise self-sufficient measuring system took place from a protected bunker from about 300 m distance which represented an additional challenge. We recorded bearing forces, accelerations, displacements and made high-speed recordings. A load of 0.75 kg PETN with a TNT equivalent of 1 kg and 50 mm distance were applied. The following sections describe the procedure in detail. In consciousness to enter new territory with this type of blast load, errors, which we had made, are openly named and the methodology critically questioned.
In a following article, the numerical consideration of the experiment described here will be considered.

Nachrichten:
“WiTraBau - Wissenstransfer im Bauwesen” auf dem Deutschen Bautechnik-Tag 2019 in Stuttgart
Digitale Bauarbeitswelt
C3-Projekt gewinnt renommierten Energy Globe World Award
VÖB Konjunkturbarometer: Die Hochbaubranche in Österreich boomt weiterhin
Abfall/Entsorgung
Bessere Orte auf weniger Fläche: Neues Handbuch für Kommunen zur Innenentwicklung erschienen
VDI-Arbeitskreis Technikgeschichte
Nachfolge im Planungsbüro - VBI legt Leitfaden in 6. Auflage vor

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On behalf of the Ministry of Transport and Maritime the China Road and Bridge Corporation Montenegro Branch (CRBC) builds the approximately 165 km long motorway between Bar and Boljare as general contractor. The first section from Mokovak to Matesevo, with a length of almost 41 km, is currently under construction. These include, among others, the tunnels Vjeternik, Mrke, Vilac, Kosman and Jabuki Kr with a total length of 15 km, which will be secured with ground support products from DSI Underground.
Im Auftrag des Ministeriums für Transport und Maritime baut die China Road and Bridge Corporation Montenegro Branch (CRBC) als Generalunternehmer die rund 165 km lange Autobahn zwischen Bar und Boljare. Derzeit wird der erste Streckenabschnitt von Mokovak bis Matesevo mit einer Länge von knapp 41 km ausgeführt. Dazu gehören unter anderem die Tunnelbauwerke Vjeternik, Mrke, Vilac, Kosman und Jabuki Kr mit einer Gesamtlänge von 15 km, die mit Stützmitteln von DSI Underground gesichert werden.

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Brenner Base Tunnel: 100 kilometres of tunnel excavated / Brenner Basistunnel: 100 Kilometer Tunnel ausgebrochen
First Breakthroughs at Sydney Metro Project / Erst Durchschläge beim Sydney Metro Project
Salini Impregilo to build hydropower plant in Australia / Erst Durchschläge beim Sydney Metro Project
CERN shaft sinking completed / CERN-Schacht fertig ausgebrochen
Start of the south exploration tunnel for the Brenner Base Tunnel / Start des südlichen Erkundungsstollens für den Brenner Basistunnel
Tunnel boring machine starts in in Mauls / Tunnelvortriebsmaschine in Mauls angefahren
Swietelsky Tunnelbau producing segments for SBT in Lower Austria / Swietelsky Tunnelbau produziert Tübbinge für SBT in Niederösterreich
The World Tunnel Congress 2019 showcases the potential of underground infrastructures / World Tunnel Congress 2019 zeigt das Potenzial unterirdischer Infrastrukturen
150 years Porr: branch leader since 1869 / 150 Jahre Porr: Branchenvorreiterin seit 1869
Call for papers - Themes for the next issues of Geomechanics and Tunnelling / Themen für die nächsten Ausgaben der “Geomechanics and Tunnelling”
Correction / Berichtigung

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In the construction of high-pressure hydropower plants, the headrace is often the decisive cost component and determines the economic feasibility of the plant. For this reason, the selection and dimensioning of the most suitable tunnelling method is of fundamental importance. This starts with the determination of a suitable layout followed by a reliable geological prediction and covers the geotechnical interpretation and identification of geotechnical requirements. This is followed by the most accurate forecast of the performance of different excavation systems and risk assessments for each estimate. Finally, the development and comparison of different construction process scenarios is required to determine the most practical and safest combination of the most suitable excavation methods. Subsequently, these individual steps are explained and a comparison is drawn with experience gained in construction practice in the implementation of numerous headraces of high-pressure hydropower plants.
Beim Bau von Hochdruck-Wasserkraftanlagen stellt der Triebwasserweg vielfach den entscheidenden Kostenanteil dar und entscheidet über die wirtschaftliche Machbarkeit der Anlage. Aus diesem Grund kommen der Auswahl und Dimensionierung der bestgeeignetsten Vortriebsverfahren eine entscheidende Bedeutung bei. Dies beginnt bei der Trassenwahl, gefolgt von einer zutreffenden geologischen Prognose und erstreckt sich über die geologisch-geotechnische Interpretation und Identifikation der Anforderungen. Danach folgt eine möglichst exakte Prognose der Machbarbarkeit und Leistungsfähigkeit unterschiedlicher Vortriebssysteme und der Risikobandbreite dieser Einschätzungen. Schließlich ist die Entwicklung und Gegenüberstellung unterschiedlicher Bauablaufszenarien erforderlich, um zur sinnvollsten und sichersten Kombination der bestgeeigneten Vortriebsmethoden zu kommen. In der Folge wird auf diese einzelnen Schritte eingegangen, und es wird ein Vergleich mit den in der Baupraxis gemachten Erfahrungen bei der Realisierung zahlreicher Triebwasserwege von Hochdruck-Wasserkraftanlagen gezogen.

The “Lower Tuxbach diversion” project includes an 8.5 km headrace tunnel to the Stillupp reservoir. Nearly in the middle, the tunnel has to pass under the Zemm valley, which is more than 200 m deeper than the weir and the reservoir. With the shallow gradient of the TBM excavation, long sections of the tunnel will then have a high internal pressure during operation (pressure > 20 bar). The TBM excavation was carried out mainly in the Ahorn gneiss of the “Tauernfenster”, which strikes perpendicular to the tunnel axis. The stability of the rock mass was regular, but in the tunnel section to the weir, many joints and smaller fault zones with non-water-resistant infilling were encountered. Considering the high internal pressure, it was decided to retain most of the originally foreseen concrete lining. In the tunnel section to the reservoir, the decision about a possible optimisation of the lining design will be made after the completion of excavation.
Das Projekt “Untere Tuxbachüberleitung” beinhaltet die Ausleitung des Tuxbachs über einen ca. 8, 5 km langen Stollen in den Speicher Stillupp. Bei etwa der Hälfte der Stollenstrecke muss das Zemmtal unterquert werden, das mehr als 200 m tiefer als die Bachfassung bzw. der Speicher liegt. Durch die Linienführung des maschinellen Vortriebs mit flacher Neigung kommen dabei im Betriebszustand längere Stollenabschnitte unter hohen Innendruck (> 20 bar). Die TBM-Vortriebe durchfahren großteils das achsparallel streichenden Ahorngneis des Tauernfensters. Die Stabilität des Gebirges ist weitgehend unproblematisch, allerdings sind im Stollenabschnitt Richtung Tux zahlreiche Klüfte bzw. Scherbahnen mit teils erosionsempfindlichen Füllungen zu beobachten. Im Hinblick auf die Innendruckbelastung wird daher in diesem Abschnitt die vorgesehene Ringbetonauskleidung großteils beibehalten. Im Stollenabschnitt Richtung Stillupp wird die Entscheidung über eine allfällige Optimierung des Auskleidungskonzepts nach Abschluss des laufenden Vortriebs getroffen.

In Memoriam Reinhold Gerstner
The Vorarlberger Illwerke AG is currently working on redesigning the headrace system to the existing Rodundwerk I. The old power water way consists of an upper pressure tunnel, a penstock, a lower pressure tunnel along with the distribution pipeline to the four turbines and a pump. The same headwater sections are being constructed with an optimized route in the immediate vicinity of the existing structure. For the optimized layout of the new headrace, system options were isolated by means of 2D analyses. The variant for construction was investigated by means of a 3D analysis and the obtained results are the basis of the definition of the lining areas and thus the dimensioning of the individual types of lining. The present contribution deals with the geological boundary conditions, the findings from the old headrace, the assumptions and the resulting layout of the redesign. Finally, the basics of the lining concept and the design results are presented.
Aktuell arbeitet die Vorarlberger Illwerke AG an der Neukonzeption des Kraftabstiegs zum Rodundwerk I. Der Altbestand besteht aus einem oberen Druckstollen, einem Schrägschacht, einem unteren Druckstollen samt der Verteilrohrleitung zu den vier Turbinen und einer Pumpe. Felsmechanisch bedingt werden dieselben Triebwasserabschnitte mit einer optimierten Trassenführung im Nahbereich des verbleibenden Altbestands errichtet. Für die optimierte Trassenführung wurden mittels 2D-Analysen ausführbare Möglichkeiten isoliert. Die zur Ausführung gelangende Variante wurde mittels einer 3D-Analyse bestätigt und deren Ergebnisse bilden die Grundlage der Festlegung der Auskleidungsbereiche und somit der Bemessung der einzelnen Auskleidungsarten. Im vorliegenden Beitrag werden einleitend die geologischen Randbedingungen und die Erkenntnisse aus dem Altbestand, die in der 2D FE-Analyse vermuteten und durch die 3D FE-Analyse bestätigten neuen Erkenntnisse und die daraus resultierende Trassenwahl erläutert. Abschließend werden aus geologischer und geotechnisch-felsmechanischer Sicht die Grundlagen des Auskleidungskonzepts vorgestellt.

Even in the 1920s were already the plans for hydropower exploitation of the upper River Inn. Since the resumption of design work, the Gemeinschaftskraftwerk Inn (GKI) project has been optimised and adapted to the latest state of the technology as well as ecological requirements. After a collaborative process involving the authorities from both countries, the start of construction could be approved in 2014. The project will build a diversion hydropower station with an annual generation of about 414 GWh in the border area of Switzerland and Austria.
Schon in den 1920er-Jahren gab es bereits erste Pläne für die Wasserkraftnutzung am Oberen Inn. Seit der Wiederaufnahme der Planung wurde das Projekt Gemeinschaftskraftwerk Inn (GKI) optimiert und an den neuesten Stand der Technik sowie an die ökologischen Ansprüche angepasst. Nach einem zweistaatlichen Behördenverfahren konnte 2014 der Startschuss für die Errichtung gegeben werden. Damit entsteht im schweizerisch-österreichischen Grenzgebiet ein Ausleitungskraftwerk mit einer Jahreserzeugung von rund 414 GWh.

The conversion of the energy supply system towards renewable technologies is indispensable for climate and environmental protection. With the predominant use of inexhaustible but fluctuating renewable energy sources, energy storage capacities and physical networks are key infrastructure for sustainable functionality. Efficient pumped-storage hydropower can meet these demands. However, suitable sites for conventional surface reservoirs are facing natural limits, and new storage capacities in ecologically sensitive mountainous valleys are increasingly difficult to license. To gap these aspects this article reflects the construction of fully underground pumped-storage hydropower plants to cover multipurpose energy storage requirements.
Thus, the surface reservoirs are substituted by underground storage caverns with less water volume required by equivalent energy storage capacity since high heads are utilized. Proximity to urban areas improves the construction and operation through various infrastructure and close connection to existing power grids, power plants and consumers. Valuable surface resources remain untouched and the closed water cycle ensures a constant storage volume and independent operation against external influences. Furthermore pumped-storage is combined with seasonal underground thermal energy storage. This system leads the well-proven hydraulic energy storage technology into a new energetic age and ensures the demand-based and cross-sectoral renewable energy supply.
Der Umbau der Energiebereitstellung mit überwiegender Nutzung erneuerbarer Energien ist auf Energiespeicher und physikalische Vernetzung der Energieinfrastruktur angewiesen. Die Speicher sind Schlüsselkomponenten, welche die Schwankungen zwischen Energiebedarf und Energieerzeugung ausgleichen. Effiziente Pumpspeicherkraftwerke erfüllen diese Anforderungen; geeignete Speicherstandorte sind jedoch nur begrenzt verfügbar. Darüber hinaus ist der Speicherausbau in ökologisch sensiblen Hochtälern immer schwieriger realisierbar.
Die für Triebwassersysteme und Krafthäuser gängige untertägige Bauweise soll auf die gesamte Kraftwerksanlage inklusive den Speicherbauwerken ausgeweitet werden. Vollständig unterirdisch errichtete, tiefliegende, nicht an natürliche Gegebenheiten gebundene Kraftwerksbauten können für sehr große Fallhöhen und gleichzeitig reduzierte Wasservolumina ausgelegt werden. Der geschlossene Wasserkreislauf gewährleistet maximale Umweltverträglichkeit und unabhängigen Betrieb gegenüber äußeren Einflüssen. Die Nähe zu urbanen Gebieten erleichtert Bauvorhaben durch vorhandene Infrastruktur und sichert die Anbindung an bestehende Energienetze. Die Kombination von Pumpspeichern mit saisonalen thermischen Energiespeichern führt die hydraulische Energiespeicherung in ein neues Zeitalter und sichert die bedarfsgerechte und sektorenübergreifende Energieversorgung.

The proposed method can be seen as an adaption of the “Seeber” concept considering developments in geomechanics, calculation methods and steel technology over the last decades. When exposed to inner pressure, the cracking condition is transgressed and steel linings will not protect the rock mass against cracking. Accordingly, the post-failure behaviour of the rock mass is an essential basis for structural design. The effects of crack water pressure on radial displacements and the width of gaps are considered. The resistant behaviour of the rock mass is determined by its minor primary principal stress. Under mountain ridges and slopes, there is no correlation between the minor stresses and the height of overburden. Obviously damage cases in concrete lined tunnels are the result of inappropriate assessment of principal stresses. A better approach is proposed based on fundamental considerations and FE calculations. Crack water pressure close to the level of the minimal principal stress will induce progressive hydraulic fracturing in the rock mass, which requires safe waterproofing sealing of the shaft. Grouting the coaxial gap in rock mass is a firm part of any design concept. In shafts sealed by membranes, the capability to bridge fissures must be proved by tests. In steel lined shafts, the usable passive resistance of rock mass is determined by the acceptable radial displacement.
Die Betrachtung des Verbundverhaltens Felsmantel-Auskleidung kann als Erweiterung des Seeber-Verfahrens durch Berücksichtigung der Entwicklungen in den letzten Jahrzehnten von Geomechanik, Berechnungsverfahren und Stählen aufgefasst werden. Bei Innendruckbelastung entstehen Radialrisse an der Laibung, sobald dort die wirksame Tangentialspannung unter Null fällt. Nach Überschreiten der Anrissbedingung können Panzerungen Radialrisse im Felsmantel und Rissweiten an der Laibung nicht verhindern. Das Post-Failure-Verhalten des Felsmantels ist wesentlicher Bestandteil des Bemessungsverfahrens. Die Wirkung des Kluftwasserdrucks auf Radialverschiebung der Laibung und Rissweite wird berücksichtigt. Die Primärspannung des Gebirges bzw. dessen im betrachteten Querschnitt kleinere Hauptnormalspannung bestimmen das Tragverhalten des Felsmantels. In Kamm- und Hanglagen besteht kein unmittelbarer Zusammenhang zwischen Überlagerungshöhe und der kleineren Hauptnormalspannung. Mit grundsätzlichen Überlegungen und Ergebnissen von FE-Parameterstudien wird ein Zugang zur Abschätzung der Gebirgsspannungen angeboten. Kluftwasserdrücke nahe der minimalen Gebirgsspannung können zu fortschreitender Kluftsprengung führen. Innendrücke, die diesem Zustand nahekommen, bedürfen somit einer verlässlich dichten Auskleidung. Die Riss-Überbrückung von Membranen muss gewährleistet sein. Für Kunststoff-Folien sind entsprechende (Versuchs-) Nachweise zu liefern.

DSI Underground support stabilize tunnel structures on the Bar-Boljare Motorway / DSI Underground-Stützmittel sichern Tunnelbauwerke auf der Autobahn Bar-Boljare
Tunnel Feuerbach: Injections in anhydrite under digital control / Tunnel Feuerbach: Injektionen im Anhydrit digital unter Kontrolle
Rockfall protection drape ensures also efficiency in Chile mine

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In Hamburg und Umgebung ist die Wilhelmsburger Reichsstraße hauptsächlich wegen ihrer Staus bekannt. Die stark befahrene Nord-Süd-Verbindung musste dringend optimiert werden. Sehr wenig tragfähiger Untergrund und der Übergang zwischen einer Brücke und der weiteren Trasse machte dies zu einer Herausforderung. Die Lösung des Problems war ein geogitterbewehrtes Lastverteilungspolster über vertikalen CMC-Säulen. Das Geogitter Secugrid® HS von NAUE bot dabei die idealen Produktvoraussetzungen. 32.000 m2 des Produktes wurden schnell, straff und faltenfrei verlegt. Der Verkehr auf der neuen Strecke wird mit 67.000 Fahrzeugen pro Tag prognostiziert (Foto: NAUE).

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