山洪溝防洪治理工程地質(zhì)條件分析與評價

張 磊

(阜新市水利勘測設(shè)計研究院。遼寧 阜新 123099)

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山洪溝防洪治理工程地質(zhì)條件分析與評價

張 磊

(阜新市水利勘測設(shè)計研究院。遼寧 阜新 123099)

葦塘河山洪溝是哈爾套鎮(zhèn)及四堡子鎮(zhèn)防災(zāi)減災(zāi)的重點(diǎn)對象，對于山洪災(zāi)害的防治，盡管縣、鄉(xiāng)兩級人民政府和當(dāng)?shù)厝罕姴扇×瞬簧俚拇胧?，收到了一定的效果，但山洪?zāi)害仍然是嚴(yán)重威脅人民生命財產(chǎn)安全的心腹之患，為此彰武縣對該河進(jìn)行重點(diǎn)治理。本文通過對該河治理工程的工程地質(zhì)條件的分析與評價，通過分析與評價，可以得出該段河道的建筑場地為可進(jìn)行建設(shè)一般場地，適宜護(hù)岸工程的修建。

河道整治；工程治理規(guī)模；工程地質(zhì)；分析與評價

1 基本概況

葦塘河為彰武縣西部主要河流繞陽河的一級支流。該河發(fā)源于彰武縣滿堂紅鎮(zhèn)二道溝村大泉眼屯附近，流經(jīng)彰武縣滿堂紅、哈爾套、豐田、雙廟、平安等鄉(xiāng)鎮(zhèn)，于雙廟鎮(zhèn)四合屯附近匯入繞陽河，總流域面積為409.33km2，河長86.31km，流域形狀為羽毛狀，全河道平均比降為1.625‰。流域境內(nèi)多為丘陵漫坡地帶，河床兩岸為平坦臺地。上游近河源處，有山崗起伏，河床質(zhì)全為砂壤土之類，洪水時下游岸壁淘刷較嚴(yán)重，河道蜿蜒曲折。葦塘河山區(qū)河流特性顯著，坡陡流急，落差集中，其水位和流量受季節(jié)性降雨影響，變化很大，每年汛期遇有暴雨，則迅速形成山洪，山洪泛濫成災(zāi)[1]。頻繁的山洪災(zāi)害給沿岸人民生命財產(chǎn)帶來極大威脅，交通、電力、通訊等設(shè)施損毀嚴(yán)重，同時山洪災(zāi)害對社會穩(wěn)定、環(huán)境等方面均產(chǎn)生不利影響，對當(dāng)?shù)厣鐣椭C、經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展極為不利。項(xiàng)目區(qū)為低山丘陵地貌，地形起伏很大，項(xiàng)目區(qū)地質(zhì)條件較差，土質(zhì)均為粉細(xì)砂、礫砂，抗沖性能較差，加上水文氣象多變，山洪災(zāi)害頻繁發(fā)生，山洪暴發(fā)時，其勢兇猛，不穩(wěn)定地質(zhì)帶可造成滑坡、泥石流等山地災(zāi)害。汛期洪水宣泄不暢，沿河兩岸抗洪能力極差，河勢不穩(wěn)定，兩岸人民生命財產(chǎn)均遭受重大損失，洪水災(zāi)害威脅著項(xiàng)目區(qū)沿河城鄉(xiāng)人民生命財產(chǎn)安全，制約該地區(qū)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展，為保護(hù)該地區(qū)人民生命財產(chǎn)安全，促使當(dāng)?shù)厣鐣?jīng)濟(jì)、環(huán)境可持續(xù)發(fā)展，必須對葦塘河山洪災(zāi)害河段進(jìn)行重點(diǎn)整治[2]。

2 工程建設(shè)規(guī)模

按照保護(hù)對象的規(guī)模、重要性和防護(hù)要求根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》SL252-2000確定彰武縣葦塘河重點(diǎn)山洪溝防洪治理工程工程規(guī)模為小型，防洪標(biāo)準(zhǔn)為10a一遇，工程建筑物級別為5級。

1)干流河岸防護(hù)。干流共治理4段，前后何家河段(樁號H0+650-樁號H0+850)、大趙家河段(樁號D0+635-樁號D0+735)、腰疙瘩蘇河段(樁號X0+600-樁號X0+980)、后疙瘩蘇河段(樁號G0+690-樁號G1+100)位于葦塘河干流，此河段屬于彎道頂沖段，且河道內(nèi)地質(zhì)條件較差，岸坡土質(zhì)均為粉細(xì)砂，抗沖性能較差，由于本河段岸坎坡度較陡，坡比為1∶0.3-1∶0.8之間，岸坎頂距現(xiàn)狀河底高度3-8m之間，鑒于本段河道抗沖性能差，護(hù)岸形式選用施工方便、抗沖能力較強(qiáng)的生態(tài)格賓網(wǎng)箱結(jié)構(gòu)。

2)支流河岸防護(hù)。支流共治理4段，位于葦塘河支流韓家溝，治理段包括樁號J0+680-樁號J0+950段，治理長度410m；樁號J1+789-樁號J2+042段，治理長度675m；樁號J2+260-樁號J2+685段，治理長度665m；樁號J3+000-樁號J3+200段，治理長度200m。支溝河道走向呈S型，彎道頂沖段居多，且河道內(nèi)地質(zhì)條件較差，岸坡土質(zhì)均為粉細(xì)砂，抗沖性能較差，鑒于本段河道抗沖性能差，前三段護(hù)岸形式選用施工方便、抗沖能力較強(qiáng)的生態(tài)格賓網(wǎng)箱結(jié)構(gòu)，樁號J3+000-樁號J3+200段，河道左岸為居民區(qū)，故此河段需重點(diǎn)防護(hù)，選用抗沖性能強(qiáng)、穩(wěn)定性高的漿砌石擋土墻結(jié)構(gòu)。

3)綠化工程。葦塘河干流石籠護(hù)岸與現(xiàn)狀岸坎之間回填5-6m，并在其頂部栽植兩排灌木、直播種草，灌木選擇適合當(dāng)?shù)厣L，并能起到穩(wěn)定岸坡，防止沖刷的作用，選擇栽植沙棘。葦塘河支流在樁號J0+680-樁號J0+950段左岸、樁號J1+900-樁號J2+042段左岸,石籠護(hù)岸與現(xiàn)狀岸坎之間回填5m，并在其頂部栽植兩排灌木、直播種草，選擇適合當(dāng)?shù)厣L，并能起到穩(wěn)定岸坡，防止沖刷的作用，灌木選擇栽植沙棘。

3 工程地質(zhì)條件分析

2016年8月阜新大地工程勘察有限責(zé)任公司對治理段河道進(jìn)行了地質(zhì)勘查，編制完成了《彰武縣葦塘河重點(diǎn)山洪溝防洪治理項(xiàng)目地質(zhì)勘察報告》。地質(zhì)勘查范圍位于彰武縣哈爾套鎮(zhèn)、四堡子鎮(zhèn)，葦塘河山洪溝治理長度約5.5km。其中：①哈爾套鎮(zhèn)東風(fēng)村前何家段、后何家段，長度1.37km，②哈爾套鎮(zhèn)富有村后疙瘩蘇段，長度0.73km，③哈爾套鎮(zhèn)東風(fēng)村大趙家段，長度0.5km，④哈爾套鎮(zhèn)富有村腰疙瘩蘇段，長度0.5km，⑤葦塘河支流韓家溝雞冠山村至韓家杖村段，長度2.4km。

3.1 區(qū)域地質(zhì)資料

3.1.1 地形地貌

葦塘河為彰武縣西部主要河流繞陽河的一級支流。該河發(fā)源于彰武縣滿堂紅鄉(xiāng)二道溝村大泉眼屯附近，流經(jīng)彰武縣滿堂紅、哈爾套、豐田、雙廟、平安等鄉(xiāng)鎮(zhèn)，于雙廟鄉(xiāng)四合屯附近匯入繞陽河，以及遼寧阜新市彰武縣平安鄉(xiāng)與雙廟鎮(zhèn)的界河，總體由北向南方蜿蜒穿流進(jìn)入工程區(qū)域。治理河道險工險段全長5.5km，河谷斷面呈不規(guī)則平緩“U”型。

3.1.2 地層巖性

區(qū)域地層由新到老簡述如為：全新統(tǒng)上部沖積層(Q4al)：主要由粉細(xì)砂、礫砂組成分布于河床及河漫灘。

3.1.3 地質(zhì)構(gòu)造

1)本區(qū)古地質(zhì)地貌為地塹型斷陷盆地。盆地內(nèi)部自下而上依次沉積為中侏羅統(tǒng)蘭旗組，下白堊統(tǒng)義縣組火山巖：下白堊統(tǒng)九佛堂組、阜新組，中白堊統(tǒng)孫家灣組的一套碎屑沉積巖。一般厚度>150m。太古界老地層只在盆地邊緣出現(xiàn)，自白堊紀(jì)以后，本區(qū)一直處于地殼上升階段，故缺失第三紀(jì)及第四紀(jì)早期，中期地層。第四紀(jì)晚期地殼呈間歇性上升趨勢，故第四紀(jì)晚期及全新世沉積地層直按覆蓋于中白堊地層之上。

2)巖土產(chǎn)狀。據(jù)臨近工程所揭露巖層資料，巖層走向?yàn)镹W-SE向，傾角較緩，小于20度。

3)據(jù)遼寧省區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造資料，擬建場地?zé)o大的活動斷層及斷裂破碎帶通過。

3.1.4 地震基本裂度

阜新市地處弱的地震活動帶，歷史上沒有大的地震記錄。1988年2月25日在阜新縣舊廟鄉(xiāng)發(fā)一過5.20級地震一次，其他阜新外圍地區(qū)如：義縣、北鎮(zhèn)、紅帽子鎮(zhèn)、福興地鄉(xiāng)一帶曾發(fā)生過輕微地震，震級3級以下，共17次。礦震時有發(fā)生。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《地震動參數(shù)區(qū)劃圖》GB18306—2001、《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011—2010的規(guī)定，阜新市抗震設(shè)防烈度為6度，一般不用進(jìn)行砂土液化判別，設(shè)計基本地震加速度值為0.05g。設(shè)計地震分組為第一組，特征周期值為0.35s。該區(qū)無活動斷層通過，地震發(fā)生頻率及震級較低，且無不良地質(zhì)現(xiàn)象分布，區(qū)域穩(wěn)定性較好。

3.2 工程地質(zhì)條件

3.2.1 水文地質(zhì)

勘察時期，干流河床內(nèi)無水，河流受大氣降水和上游支流河水補(bǔ)給，地表水儲量雨季較豐富。排泄方式為河流下游排泄。地下水類型為第四系潛水，穩(wěn)定水位埋深1.00m左右，地下水補(bǔ)給源主要為大氣降水和側(cè)向徑流[3]。

勘察時期，支流河床內(nèi)無水，河流受大氣降水和上游河水補(bǔ)給，地表水儲量雨季較豐富。排泄方式為河流下游排泄。地下水類型為第四系潛水，穩(wěn)定水位埋深1.00m左右，地下水補(bǔ)給源主要為大氣降水和側(cè)向徑流[4]。

3.2.2 工程地質(zhì)

1)葦塘河干流(哈爾套鎮(zhèn)富有村后疙瘩蘇段)鉆探揭露和室內(nèi)土工試驗(yàn)成果，本次勘察的河堤地層由第四系全新統(tǒng)由沖積粉細(xì)砂(Q4al)組成，現(xiàn)按其成因時代及物理力學(xué)性質(zhì)分層描述：①層粉細(xì)砂(Q4al)：黃色,濕—飽和,松散,均粒結(jié)構(gòu),顆粒級配不均,主要成分以長石—石英為主,次棱角狀,為沖積成因。場區(qū)普遍分布，厚度:1.70-2.10m,平均1.88m;層底標(biāo)高:133.32-135.88m,平均134.05m;層底埋深:1.70-2.10m,平均1.88m。②層粉細(xì)砂(Q4al)：灰色,飽和,稍密—中密,均粒結(jié)構(gòu),顆粒級配不均,主要成分以長石—石英為主,次棱角狀,為沖積成因。該層未穿透[5]。

2)葦塘河干流(哈爾套鎮(zhèn)富有村腰疙瘩蘇段)鉆探揭露和室內(nèi)土工試驗(yàn)成果，本次勘察的河堤地層由第四系全新統(tǒng)由沖積粉細(xì)砂(Q4al)組成，現(xiàn)按其成因時代及物理力學(xué)性質(zhì)分層描述：①層粉細(xì)砂(Q4al)：黃色,濕—飽和,松散,均粒結(jié)構(gòu),顆粒級配不均,主要成分以長石—石英為主,次棱角狀,為沖積成因。場區(qū)普遍分布，厚度:1.60-2.00m,平均1.81m;層底標(biāo)高:129.12-130.70m,平均129.78m;層底埋深:1.60-2.00m,平均1.81m。②層粉細(xì)砂(Q4al)：灰色,飽和,稍密—中密,均粒結(jié)構(gòu),顆粒級配不均,主要成分以長石—石英為主，次棱角狀,為沖積成因。該層未穿透。

3)葦塘河干流(哈爾套鎮(zhèn)東風(fēng)村大趙家段)鉆探揭露和室內(nèi)土工試驗(yàn)成果，本次勘察的河堤地層由第四系全新統(tǒng)由沖積粉細(xì)砂(Q4al)組成，現(xiàn)按其成因時代及物理力學(xué)性質(zhì)分層描述：①層粉細(xì)砂(Q4al)：棕黃色,濕—飽和,稍密—中密,均粒結(jié)構(gòu),顆粒級配不均,主要成分以長石—石英為主,次棱角狀,為沖積成因。場區(qū)普遍分布，厚度:6.40-8.20m,平均6.91m;層底標(biāo)高:115.03-118.58m,平均116.78m;層底埋深:6.40-8.20m,平均6.91m。②層強(qiáng)風(fēng)化玄武巖(k1f):棕紅色,組織結(jié)構(gòu)已大部分破壞,表層風(fēng)化嚴(yán)重,巖體破碎呈塊狀,風(fēng)化裂隙很育,礦物質(zhì)成分已顯著變化,干鉆不易鉆進(jìn)。該層未穿透。

4)葦塘河干流(哈爾套鎮(zhèn)東風(fēng)村前何家段、后何家段)鉆探揭露和室內(nèi)土工試驗(yàn)成果，本次勘察的河堤地層由第四系全新統(tǒng)由沖積粉細(xì)砂(Q4al)組成，現(xiàn)按其成因時代及物理力學(xué)性質(zhì)分層描述：①層粉細(xì)砂(Q4al)：棕黃色,濕—飽和,稍密—中密,均粒結(jié)構(gòu),顆粒級配不均,主要成分以長石—石英為主,次棱角狀,為沖積成因。場區(qū)普遍分布，厚度:0.50-5.50m,平均3.00m;層底標(biāo)高:108.86-114.58m,平均111.87m;層底埋深:0.50-5.50m,平均3.00m。②層強(qiáng)風(fēng)化玄武巖(k1f):棕紅色,組織結(jié)構(gòu)已大部分破壞,表層風(fēng)化嚴(yán)重,巖體破碎呈塊狀,風(fēng)化裂隙很育,礦物質(zhì)成分已顯著變化,干鉆不易鉆進(jìn)。該層未穿透[6]。

5)葦塘河支流(四堡子鎮(zhèn)韓家溝雞冠山子村至韓家杖子村段)鉆探揭露和室內(nèi)土工試驗(yàn)成果，本次勘察的河堤地層由第四系全新統(tǒng)由沖積礫砂(Q4al)組成，現(xiàn)按其成因時代及物理力學(xué)性質(zhì)分層描述：①層礫砂(Q4al)：棕黃色,濕—飽和,中密—密實(shí),表層呈松散狀,混粒結(jié)構(gòu),顆粒級配較均,礦物主要成分以長石—石英為主,棱角狀,含少量園礫,為沖積成因。場區(qū)普遍分布，厚度:0.80-3.60m,平均2.04m;層底標(biāo)高:182.98-207.96m,平均194.84m;層底埋深:0.80-3.60m,平均2.04m。②層強(qiáng)風(fēng)化花崗巖(k1f):黃色,表面風(fēng)化嚴(yán)重,組織結(jié)構(gòu)大部分破壞,巖體破碎呈塊狀,風(fēng)化裂隙很發(fā)育,礦物質(zhì)成分已顯著變化,巖芯鉆方可鉆進(jìn)。該層未穿透。

3.3 場地地震效應(yīng)

葦塘河干流依據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011—2010(表4.1.3)(表4.1.6)。得出如下結(jié)論：擬建場地覆蓋層厚度約5.0-15.0m,場地地基土等效剪切波速度Vse=167.00m/s，①層粉細(xì)砂為中軟土，②層強(qiáng)風(fēng)化玄武巖為巖石，建筑場地類別為Ⅱ類。屬于抗震一般地段。葦塘河支流(四堡子鎮(zhèn)韓家溝雞冠山子村至韓家杖子村段)，依據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011—2010(表4.1.3)(表4.1.6)。得出如下結(jié)論：擬建場地覆蓋層厚度約>3.00m,場地地基土等效剪切波速度Vse=223.00m/s，①層礫砂為中硬土，②層強(qiáng)風(fēng)化花崗巖為巖石，建筑場地類別為Ⅱ類。屬于抗震一般地段。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《地震動參數(shù)區(qū)劃圖》GB18306—2001、《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011—2010的規(guī)定，阜新市抗震設(shè)防烈度為6度，一般不用進(jìn)行砂土液化判別，設(shè)計基本地震加速度值為0.05g。設(shè)計地震分組為第一組，特征周期值為0.35s，場地類別為Ⅱ類[7]。

3.4 工程地質(zhì)評價

1)葦塘河干流(哈爾套鎮(zhèn)富有村后疙瘩蘇段至腰疙瘩蘇段)，本次鉆探揭露成果顯示，左右岸規(guī)劃河堤的地層巖性基本一致，場地地基結(jié)構(gòu)屬單層結(jié)構(gòu)地基土，主要為粉細(xì)砂。左右岸河堤基本上為自然河堤，均未砌護(hù)。其工程性能：①層粉細(xì)砂(Q4al)：濕—飽和，松散。滲透系數(shù)參考值K=4.052m/d，屬于強(qiáng)透水性。工程性能差。②粉細(xì)砂(Q4al):飽和，稍密—中密。滲透系數(shù)參考值K=4.052m/d，屬于強(qiáng)透水性。承載力特征值fak=150kPa，工程性能較好。

2)葦塘河干流(哈爾套鎮(zhèn)東風(fēng)村大趙家段至前何家段)，本次鉆探揭露成果顯示，左右岸規(guī)劃河堤的地層巖性基本一致，場地地基結(jié)構(gòu)屬單層結(jié)構(gòu)地基土，主要為粉細(xì)砂。左右岸河堤基本上為自然河堤，均未砌護(hù)。其工程性能：①粉細(xì)砂(Q4al):飽和，稍密—中密。滲透系數(shù)參考值K=4.052m/d，屬于強(qiáng)透水性。承載力特征值fak=150kPa，工程性能較好。②層強(qiáng)風(fēng)化玄武巖(k1f)：標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)修正平均值，平均為45擊，滲透系數(shù)參考值K=24.5m/d，弱裂隙巖，承載力特征值fak=300kPa，工程性能很好。

3)葦塘河支流(四堡子鎮(zhèn)韓家溝雞冠山子村至韓家杖子村段)，本次鉆探揭露成果顯示，左右岸規(guī)劃河堤的地層巖性基本一致，場地地基結(jié)構(gòu)屬單層結(jié)構(gòu)地基土，主要為礫砂。左右岸河堤基本上為自然河堤，均未砌護(hù)。其工程性能：①礫砂(Q4al):濕—飽和，中密—密實(shí)。滲透系數(shù)參考值K=37.53m/d，屬于強(qiáng)透水性。承載力特征值fak=200kPa，工程性能較好。②層強(qiáng)風(fēng)化花崗巖(k1f)：標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)修正平均值，平均為55擊，滲透系數(shù)參考值K=22.2m/d，，弱裂隙巖，承載力特征值fak=350kPa，工程性能很好。

3.5 岸坡穩(wěn)定性評價

本次勘察揭露左右規(guī)劃堤防堤基土主要由粉細(xì)砂、礫砂組成。葦塘河現(xiàn)有岸坡土質(zhì)以粉細(xì)砂、礫砂為主，抗沖性能差，造成水土流失形成自然河堤，沖溝發(fā)育，邊緣差次不齊，局部岸坡陡峻，在雨季或其它不利因素作用下產(chǎn)生滑坡及崩塌是主要原因[8]。兩岸迎水坡均未砌護(hù)，所以防止滑坡及崩塌的根本途徑是按規(guī)劃整治河道，采取適宜的河道疏浚和裁彎措施，對塌岸嚴(yán)重的河段，根據(jù)河勢沖刷情況和岸坡土質(zhì)等河道狀態(tài)，可采用各種形式的護(hù)岸工程，利用塊石、混凝土等材料護(hù)砌岸坡堤坡[9]。

3.6 場地水的腐蝕性評價

本次勘察在場地取了5件地下水水樣，水腐蝕性分析結(jié)果見附錄按《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021—2001(2009版))腐蝕性評價標(biāo)準(zhǔn)，場地環(huán)境類別為Ⅰ類，地下水均對混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋具微腐蝕性；在干濕交替環(huán)境下對混凝土中的鋼筋具微腐蝕性。

4 結(jié) 論

通過對治理工程地段的工程地質(zhì)條件分析與評價可以得出如下結(jié)論：

1)工程區(qū)位于葦塘河沖積一級階地、河漫灘地段，堤防地基巖性以粉細(xì)砂、礫砂為主。

2)擬建河堤回填土需分層夯實(shí)，黏性土的壓實(shí)系數(shù)≥0.91；無黏性土的相對密度≥0.60。

3)根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《地震動參數(shù)區(qū)劃圖》GB18306—2001、《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011—2010的規(guī)定，阜新市抗震設(shè)防烈度為6°，一般不用進(jìn)行砂土液化判別，設(shè)計基本地震加速度值為0.05g。設(shè)計地震分組為第一組，特征周期值為0.35s。場地類別為Ⅱ類。

4)勘探期間測得地下水位埋深1.00m左右。

[1]陳運(yùn)東.侏羅系紅層典型工程地質(zhì)問題分析[J].水利建設(shè)與管理，2015(02)：24-27.

[2]羅曉光.城市排洪河渠景觀蓄水的可行性研究[J].水利規(guī)劃與設(shè)計，2008(02)：29-31.

[3]仲楠.義縣橡膠壩蓄水分析[J].水利技術(shù)監(jiān)督，2015(02)：62-63，66.

[4]南向東，葉建新，劉麗麗.錦凌水庫庫區(qū)工程地質(zhì)問題分析與評價[J].中國水能及電氣化，2014(04)：42-44.

[5]賈愛玉.生態(tài)水利設(shè)計理念在城市河道治理美化工程中的應(yīng)用[J].水利技術(shù)監(jiān)督，2012(05)：60-62.

[6]裘江海.河岸景觀設(shè)計理念初探[J].水利規(guī)劃與設(shè)計，2004(03)：26-28.

[7]惠帥先，王培壽.河道整治規(guī)劃設(shè)計中生態(tài)理念的應(yīng)用[J].水資源開發(fā)與管理，2015(01)：37-40.

[8]劉向陽，徐愛霞，王赟.城市河道硬質(zhì)邊坡的景觀設(shè)計探討[J].水利規(guī)劃與設(shè)計，2012(01)：33-36.

[9]趙宇.黛螺頂河道治理景區(qū)工程地質(zhì)評價[J].山西水利，2012(06)：32-33.

1007-7596(2017)03-0047-04

2017-02-20

張磊(1985-)，男，遼寧阜新人，工程師，從事河道整治、山洪溝治理、節(jié)水灌溉等工作。

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