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冶金起重機(jī)事故分析及安全檢驗(yàn)

文檔作者：郭鵬偉劉振剛王磊文檔來源：洛陽市特種設(shè)備檢測檢驗(yàn)所		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2021年09月10日
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冶金起重機(jī)事故分析及安全檢驗(yàn)
郭鵬偉劉振剛王磊
洛陽市特種設(shè)備檢測檢驗(yàn)所洛陽471000
摘要：針對冶金起重機(jī)的不安全因素、安全管理混亂、現(xiàn)場使用環(huán)境差、安全意識淡薄、人員違章操作
等問題，文中通過對一起鑄造起重機(jī)吊鉤斷裂造成落物事故原因分析，發(fā)現(xiàn)造成事故的關(guān)鍵，提出了相應(yīng)的預(yù)
防措施。
關(guān)鍵詞：鑄造起重機(jī)；事故；安全檢驗(yàn)
中圖分類號：TG231．1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1001—0785(2014)10—0105—05
Abstract：In view of unsafe factors，messy safety management，poor field service environment，weak safety aware．
ness，personnel violation，and other problems in metallurgie cranes，the paper analyzes the cause of falling accidents due to
hook breakage of the ladle crane，to figure out the key cause resulting in the accidents and provide corresponding precau．
tions．
Keywords：ladle crane；accident；safety inspection
冶金起重機(jī)在鑄鍛生產(chǎn)工藝中屬于重要的生
產(chǎn)設(shè)備，一旦發(fā)生事故將直接影響生產(chǎn)的正常進(jìn)
行。一些長期超過起重機(jī)工作級別、超負(fù)荷運(yùn)行
的起重機(jī)，其金屬結(jié)構(gòu)、機(jī)構(gòu)部件等疲勞積累已
達(dá)到一定程度，在操作、維護(hù)過程中稍有不慎，
便有可能發(fā)生故障，無法運(yùn)行 J?，F(xiàn)就在洛陽某
鍛造廠發(fā)生的一起鑄造起重機(jī)吊鉤斷裂造成落物
事故進(jìn)行分析，并提出應(yīng)對措施。
1 事故概況
事故發(fā)生在洛陽某鍛造廠鑄錠車間，該車間
北125 t鑄造起重機(jī)在出鋼水時，剛吊至爐前安全
通道上，突然發(fā)生吊鉤斷裂，鋼包墜落事故，由
于鋼包落地后未發(fā)生傾覆，所幸沒有人員傷亡
(見圖1)?，F(xiàn)場勘察情況如下：
圖1 事發(fā)后吊鉤狀
《起重運(yùn)輸機(jī)械》 2014 (1O)
1)發(fā)生事故的鑄造起重機(jī)型號為YZ125／30
×14．5—28．5 A6，主鉤125 t，副鉤30 t，起升高
度14．5 m，跨度28．5 m；
2)工作級別A6；
3)事故發(fā)生后，主鉤頸根部處斷開，鋼包墜
落，由于鋼包連同鋼水約80 t，起吊高度0．5 m，
落地后產(chǎn)生巨大的沖擊力，使地面形成一個大坑。
2 吊鉤的危險斷面
吊鉤是起重機(jī)械的重要部分，其受力狀況復(fù)
雜，除承受重物外，還要承受起升和制動時產(chǎn)生
的沖擊載荷，使用期較長的吊鉤難免產(chǎn)生裂紋。
吊鉤在使用時一旦發(fā)生裂紋，將會造成重大人身
和設(shè)備事故。GB 6067．1_2010《起重機(jī)械安全規(guī)
程》和其他有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范明確規(guī)定，吊鉤嚴(yán)禁
有裂紋 J。因此，吊鉤裂紋檢驗(yàn)是起重機(jī)械安全
技術(shù)檢驗(yàn)工作的重要內(nèi)容。
目前國內(nèi)起重吊鉤(75 t以上)使用的是板
鉤，它是由每片厚度為30 mm的成型片鉚合制成
的。在鉤口處裝有護(hù)板，通常用16 Mn軋制鋼板
制成。板鉤由l于其板片在使用中不可能同時斷裂，
所以板鉤的可靠性高，但是，板鉤的截面形狀只
能制成矩形截面，因此，鉤體的材料不能被充分
利用 。 ，
在實(shí)際工作中，如何對吊鉤進(jìn)行正確的使用
一105 —
和維護(hù)保養(yǎng)，需知吊鉤的危險斷面，根據(jù)吊鉤的
結(jié)構(gòu)和受力狀況，吊鉤有A—A、 —B和C—C 3
個危險斷面，如圖3所示。采用常規(guī)的現(xiàn)場宏觀
檢驗(yàn)方法，只能對A—A和B—B斷面進(jìn)行檢驗(yàn)，
而C—C斷面因被吊鉤軸承和橫梁組件遮蓋無法檢
驗(yàn)。C—C斷面處于橫截面突然變小的鉤頸退刀槽
處，是鉤尾軸部分承受拉應(yīng)力最大、而強(qiáng)度最弱
的截面。從國內(nèi)近幾年發(fā)生的斷鉤事故看，斷裂
口多發(fā)生在此處。另據(jù)多年來的檢驗(yàn)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，
使用期較長或使用工況不良的吊鉤，在該隱蔽部
分往往因安裝、使用原因，難免存在鉤尾螺紋腐
蝕、損傷、尾軸(光軸部分)環(huán)向磨損等缺陷。
因此，C—C斷面處的解體檢驗(yàn)是不可忽視的。
圖2 吊鉤危險斷面示意圖
3 疲勞裂紋
吊鉤在制造及使用過程中產(chǎn)生的缺陷主要有
原材料不良及鍛造工藝不當(dāng)產(chǎn)生的缺陷、消除鍛
造應(yīng)力的熱處理過程中產(chǎn)生的缺陷以及使用過程
中產(chǎn)生的疲勞裂紋。疲勞裂紋因其危害程度大可
直接造成吊鉤斷裂。它可以由工件內(nèi)部的缺陷擴(kuò)
展形成。但大多數(shù)情況下，工件表面應(yīng)力集中的
部位(如溝、槽等)在交變應(yīng)力的作用下會產(chǎn)生
疲勞裂紋 j 。吊鉤在重力下受拉伸應(yīng)力作用，其
曲變部位受傾斜拉應(yīng)力載荷，在使用過程中對其
進(jìn)行定期檢查是防止吊鉤斷裂、保證安全最有效
的措施。
疲勞裂紋的擴(kuò)展，一般可分為3個階段(見
一106 一
圖3)。
毛 耄 2)厚度／
1／
，
△ th I
l0g△
一疲勞門檻值 一最終斷裂強(qiáng)度因子
K一應(yīng)力強(qiáng)度因子幅值
圖3 da／dN—AK曲線及其微觀機(jī)制示意圖
整個擴(kuò)展過程可以近似地以S形曲線來描述：
A段為第1階段，AK小，擴(kuò)展速率低，da／
dN<10 mm／次，為非連續(xù)區(qū)，呈現(xiàn)一種結(jié)晶學(xué)
形態(tài)的斷口；
B段為第2階段，da／dN>10 mm／次，為連
續(xù)擴(kuò)展區(qū)，斷口形態(tài)以疲勞條紋為主；
c段為第3階段，da／dN>10 mm／次，為失
穩(wěn)擴(kuò)展區(qū)，斷口形態(tài)以“韌窩”、晶間斷裂或纖維
狀為主。
4 事故原因分析
從現(xiàn)場拍攝的照片可以看到，該斷鉤斷裂面
處于吊鉤頸根部的凹槽處，與軸線垂直，斷面平
齊，斷口平整光亮，具有典型的脆性斷裂口特征
(見圖4)。
1)經(jīng)現(xiàn)場檢驗(yàn)證明，本次事故主要原因是由
于該起重機(jī)吊鉤頸根部未經(jīng)過探傷，長期磨損，
產(chǎn)生疲勞裂紋造成。從圖5中可以看到，吊鉤的
斷裂部位在吊鉤頸根部的凹槽處，該處由于半徑
較小，所以是應(yīng)力最大部位。吊鉤桿在工作過程
中主要承受拉伸載荷，且是間斷性的交變載荷。
該損傷斷裂過程為：在起吊力的作用下，凹槽處
由于應(yīng)力集中引起較大應(yīng)力，隨著材料強(qiáng)度的降
低，易在該處產(chǎn)生塑性變形。塑性變形將導(dǎo)致疲
勞裂紋的萌生，隨著起吊的進(jìn)行，吊鉤桿不斷承
《起重運(yùn)輸機(jī)械》 2014 (10)
圖4 斷鉤斷裂面狀況
受交變載荷，微裂紋不斷形成并長大、連接而成
為宏觀裂紋。當(dāng)裂紋擴(kuò)展到一定尺寸時，剩余的
面積不足以承受重物的載荷，最終導(dǎo)致吊鉤整體
斷裂。
2)額定起重量125 t鑄造起重機(jī)只起吊約80 t
鋼包，這說明吊鉤斷裂不是超載引起的，而是在
吊載之前吊鉤頸根部已經(jīng)產(chǎn)生了疲勞裂紋，而沒
有被及時發(fā)現(xiàn)。
3)使用起重機(jī)的單位未健全一整套起重機(jī)安
全使用規(guī)程，經(jīng)常檢查起重機(jī)各易損部件，特別
是吊鉤這類重要安全部件。
5 吊鉤的使用及檢查要點(diǎn)
5．1 吊鉤在使用前的安全檢查
檢驗(yàn)的主要方法一般是采用目測，即用放大
鏡仔細(xì)觀察。必要時可以采用探傷檢查，危險斷
面的磨損量可以用卡尺或用卡鉗測量。
1)安裝使用前的檢查 吊鉤應(yīng)有制造廠的檢
驗(yàn)合格證明，必要時對吊鉤進(jìn)行材料化學(xué)成分檢
驗(yàn)和機(jī)械性能試驗(yàn)，使用前應(yīng)測量吊鉤的原始開
口度尺寸。
2)表面檢查通過目測、觸摸檢查吊鉤的表
面狀況。吊鉤表面應(yīng)該光潔、無毛刺、無銳角，
不得有裂紋、折疊、過燒等缺陷，吊鉤缺陷不得
焊補(bǔ)。
3)內(nèi)部缺陷檢查主要通過探傷檢查吊鉤的
內(nèi)部狀況。吊鉤不得有內(nèi)部裂紋、白點(diǎn)和影響使
用安全的任何夾雜物等缺陷，必要時應(yīng)進(jìn)行內(nèi)部
探傷檢查。
4)安全裝置有條件的特別是用于大起重量
時，應(yīng)該安裝防止吊物意外脫鉤的安全裝置。
《起重運(yùn)輸機(jī)械》 2014(10)
5)吊鉤的負(fù)荷試驗(yàn)對于新投入使用的吊鉤
及使用一段時間的吊鉤應(yīng)做負(fù)荷試驗(yàn)，以額定載
荷的1．5倍作為試驗(yàn)載荷，載荷懸掛時間不少于
10 min，卸載后不應(yīng)有永久變形。
對于使用一段時間的吊鉤，也可以做負(fù)荷試
驗(yàn)，確定使用載荷。吊鉤使用一段時間后，由于
鋼絲繩的作用，往往使吊鉤表面硬化。為防止這
種表面硬化，可每半年到一年作一次退火處理，
但需根據(jù)材質(zhì)控制溫度，否則會使吊鉤金屬晶粒
變粗，影響使用壽命。對于20號鋼制成的鍛造鉤，
退火溫度可控制在500℃ 一600℃ ，保溫后慢慢冷
卻，這樣鋼的組織不會發(fā)生變化。
5．2 吊鉤在使用中的安全檢查
吊鉤在使用中的Et常安全檢查，應(yīng)根據(jù)工作
繁重、環(huán)境惡劣的程度確定檢查周期，但不得少
于每月一次。主要檢查吊鉤有無裂紋、變形及吊
鉤螺母和防松裝置有無松動，檢查襯套、心軸、
／J,~L、耳孔及其緊固件的磨損情況。吊鉤裝配部
分每季度至少要檢修一次，并清潔潤滑。吊鉤在
使用中的日常安全檢查要點(diǎn)：
1)鉤身部分的磨損狀況；
2)鉤身表面和螺紋部分是否有裂紋破口；
3)鉤頸處螺桿部分的變形情況；
4)鉤尖處張開度擴(kuò)大易受拉伸應(yīng)力而斷裂；
5)鉤尖部扭轉(zhuǎn)變形情況；
6)板鉤襯套磨損量；
7)板鉤心軸磨損量；
8)滑輪防護(hù)罩和滑輪繩槽的磨損量；
9)吊鉤平衡軸承損壞和鉤頭螺栓螺母松緊
狀況。
5．3 吊鉤的安全檢驗(yàn)
吊鉤每年至少應(yīng)進(jìn)行一次全面安全檢驗(yàn)，對
于頻繁使用的吊鉤每季度至少進(jìn)行一次檢驗(yàn)。檢
驗(yàn)前應(yīng)用煤油洗凈鉤體，用20倍放大鏡檢查危險
斷面，不得有裂紋、塑性變形、鉚釘松動等現(xiàn)象。
檢驗(yàn)合格的吊鉤，其加工面應(yīng)涂以防銹油，非加
工面應(yīng)涂以防銹漆，并應(yīng)在低應(yīng)力區(qū)作出不易磨
掉的標(biāo)記。 ·
采用20倍放大鏡檢查危險斷面這種宏觀檢驗(yàn)
方法在某些情況不太可靠。因?yàn)槠鹬貦C(jī)吊鉤的表
面裂紋缺陷一般都很小，而正在使用的吊鉤表面
狀況很粗糙、很差，常存在氧化皮、油污、雜質(zhì)、
一107 —
毛刺或鍛壓凹’坑等缺陷，吊運(yùn)鋼水的吊鉤表面往
往還沾附有不同程度的鋼水飛濺物。在作業(yè)現(xiàn)場，
由于受檢驗(yàn)時間、條件、環(huán)境和設(shè)備使用工況的
限制，不可能將吊鉤表面的雜物清除干凈，這樣
采用宏觀方法來檢驗(yàn)微觀裂紋，顯然是不可靠的，
即使能發(fā)現(xiàn)裂紋也說明這裂紋已經(jīng)擴(kuò)展得很嚴(yán)重
了。所以，必要時應(yīng)采用解體探傷檢驗(yàn)。
5．4 吊鉤的使用要求
為防止吊鉤出現(xiàn)故障，要在使用過程中嚴(yán)禁
超負(fù)荷吊運(yùn)。在檢查過程中要注意吊鉤的開口度、
危險斷面的磨損情況，同時要定期對吊鉤進(jìn)行解
體檢驗(yàn)，吊鉤一旦發(fā)現(xiàn)裂紋要按照GB 10051—
1988有關(guān)要求及時給予報廢，堅決不能對吊鉤進(jìn)
行焊補(bǔ)。特種設(shè)備管理人員對吊鉤的檢查要按照
GB 10051-1988的要求判斷吊鉤是否能夠使用。
6 吊鉤的檢驗(yàn)方式和預(yù)防措施
6．1 吊鉤的檢驗(yàn)方法
吊鉤表面裂紋的探傷檢驗(yàn)常用2種方法：表
面著色滲透探傷和磁粉探傷。因吊鉤形狀特殊、
表面狀況差，無論采用哪一種探傷方法，要確保
其探傷靈敏度和可靠性，其技術(shù)要求是比較高的。
從事探傷工作的檢驗(yàn)人員必須是經(jīng)過專門培訓(xùn)的，
且具備較豐富的探傷實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)者。因起重吊鉤的
解體探傷檢驗(yàn)工作涉及拆裝、解體、搬運(yùn)、表面
清洗、打磨等一系列輔助工作，使得整個探傷檢
驗(yàn)工作相當(dāng)繁重，且檢驗(yàn)耗時長，探傷成本較
高 。顯然，對起重吊鉤作經(jīng)常性的解體探傷檢
驗(yàn)是不現(xiàn)實(shí)的。
磁粉探傷檢測以其檢驗(yàn)靈敏度高、能有效檢
驗(yàn)尺寸相當(dāng)?shù)拈_口缺陷、檢驗(yàn)速度快、成本低等
優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于實(shí)際吊鉤探傷工作中。采用不
同的磁粉探傷方法，所能顯示的缺陷數(shù)量和深度
是不同的。由于交流電具有集膚效應(yīng)，交流磁化
易發(fā)現(xiàn)工件表面缺陷，即對表面缺陷具有較高的
檢測靈敏度。前面談到吊鉤檢查的重點(diǎn)是疲勞裂
紋，故可采用交流縱向磁化進(jìn)行探傷。
根據(jù)在用吊鉤的檢驗(yàn)重點(diǎn)，采用線圈法和磁
軛法相結(jié)合進(jìn)行縱向磁化檢查能較好地發(fā)現(xiàn)裂紋。
線圈法可發(fā)現(xiàn)與線圈軸垂直的缺陷。吊鉤在線圈
中是否容易被磁化與吊鉤長度和直徑之比L／D有
密切關(guān)系，一般控制在3—15之間。L／D愈小，愈
一】08 一
難磁化。這是由于工件兩端產(chǎn)生的退磁場較大的
緣故，為削弱退磁場的影響，工件軸一定要與線
圈軸平行，吊鉤的頸部和螺牙部分可采用線圈法
探傷。用磁軛法檢查頸部和彎曲部位，磁軛沿平
行于軸的方向分段磁化，可以發(fā)現(xiàn)吊鉤上橫向或
呈一定角度的缺陷。
吊鉤上的疲勞裂紋多與應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)，且呈
一定角度分布，多在彎曲部位和頸根部。磁痕一
般中間粗大兩邊逐漸對稱變細(xì)。由于裂紋常比較
深，吸附的磁粉較多且集中故顯示清晰。
6．2 預(yù)防措施
1)每年一度的安全技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)時，要對冶
金起重機(jī)使用的吊鉤進(jìn)行一次解體表面探傷檢驗(yàn)，
對吊鉤進(jìn)行解體表面探傷檢驗(yàn)前，應(yīng)用煤油洗凈
鉤體，并對吊鉤危險斷面區(qū)進(jìn)行表面預(yù)處理后，
方可進(jìn)行表面探傷檢驗(yàn)。
2)探傷前必須對吊鉤進(jìn)行宏觀檢驗(yàn)，在良好
的照明條件下進(jìn)行，借助20倍放大鏡進(jìn)行檢驗(yàn)。
只有通過宏觀檢驗(yàn)未發(fā)現(xiàn)裂紋的吊鉤才進(jìn)行探傷
檢驗(yàn)。
3)表面探傷檢驗(yàn)工作必須由Ⅱ級或Ⅱ級以上
的探傷檢驗(yàn)員承擔(dān)。不論采用著色滲透探傷方法，
還是磁粉探傷方法，都必須嚴(yán)格執(zhí)行探傷工藝，
對吊鉤表面重點(diǎn)是3個危險斷面區(qū)域進(jìn)行表面預(yù)
處理。打磨時必須適度掌握，嚴(yán)禁打磨過度。在
觀察斷裂紋缺陷時，對于模棱兩可的裂紋缺陷顯
示，嚴(yán)禁主觀臆斷，必須反復(fù)驗(yàn)證，一經(jīng)查明有
裂紋缺陷，必須及時做出就地報廢處理，不準(zhǔn)單
位使用。
4)企業(yè)嚴(yán)把采購質(zhì)量關(guān)，向有資質(zhì)證明的企
業(yè)采購訂購或定制，為避免超載或發(fā)生材質(zhì)等糾
紛，嚴(yán)禁自制。購置的吊鉤必須有明顯標(biāo)識，如
額定起重量、廠標(biāo)、生產(chǎn)編號、檢驗(yàn)標(biāo)識等，以
確保安全吊運(yùn)。
5)企業(yè)應(yīng)定期對吊鉤使用狀況進(jìn)行普查，發(fā)
現(xiàn)有問題的吊鉤必須停用，對有疑問的吊鉤予以
技術(shù)分析試驗(yàn)，鑒定合格后方準(zhǔn)繼續(xù)使用。
7 結(jié)束語
通過對這起鑄造起重機(jī)事故的分析，發(fā)現(xiàn)了
導(dǎo)致事故的直接原因，并提出了預(yù)防措施。作
為起重機(jī)操作人員，除嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)規(guī)定外，還要
《起重運(yùn)輸機(jī)械》 2014 (10)
龍開口水電站帶式輸送機(jī)與汽車運(yùn)輸綜合對比
周滿山 衛(wèi)周建禮 張媛 任成功。 彭少軍 王正濤
1山東科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院 青島266590 2力博重工科技股份有限公司 泰安271000
3華能瀾滄江水電有限公司 昆明 650214
摘要：結(jié)合碳排放和污染物排放計算方法，綜合分析比較了帶式輸送機(jī)與公路運(yùn)輸?shù)墓潭ㄍ度牒瓦\(yùn)行成
本，以及對環(huán)境造成的各種氣體及揚(yáng)塵的污染量。以龍開口水電站骨料運(yùn)輸線路方案實(shí)例作對比，用具體計算
數(shù)據(jù)說明帶式輸送機(jī)在低碳、節(jié)能、減少污染方面比汽車運(yùn)輸有優(yōu)勢。
關(guān)鍵詞：帶式輸送機(jī)；汽車；碳排放；氣體污染物
中圖分類號：TH222：U492．3 2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1001—0785(2014)10—0109 一o4
Abstract：Considering the calculation methods of carbon emission and pollution discharge，the paper analyzes and
compares the fixed investment and operating costs of both the belt conveyor and road transport，and pollution load of various
gases and dusts to the environment．Comparison is made to the examples of aggregate transport route schemes for Longkaikou
hydropower station，with specific calculation data to prove that the belt conveyor has advantages in low carbon emission，en—
ergy conservation，pollution reduction，etc．，compared to vehicle transport．
Keywords：belt conveyer；ear；carbon emission；gas pollution
1 帶式輸送機(jī)與公路運(yùn)輸碳排放計算
1．1 帶式輸送機(jī)系統(tǒng)碳排放計算
帶式輸送機(jī)系統(tǒng)碳排放由設(shè)備固定投資和運(yùn)
行產(chǎn)生的碳排放構(gòu)成。
1)固定投資產(chǎn)生的碳排放計算
龍開口水電站帶式輸送機(jī)設(shè)備總質(zhì)量Q =
1 260 t，寬W=1．5 ITI，總長L =6 000 m，則固定
投資產(chǎn)生的碳排放
02=01+E】=C×Q1+100×S E
S=L1×W／4
02=01+E1=4 257 t
2)運(yùn)行產(chǎn)生的碳排放計算
龍開口水電站輸送機(jī)空載功率P =3×360
kW，滿載功率P =3×270 kW，運(yùn)行時間h=
7 000 h，空載運(yùn)行時間約占總運(yùn)行時間的5％。每
使用一度電，增加碳排放0．272 kg? ，則帶式輸
送機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生的碳排放
O3=0．272×10一。×h×(5％P1+95％P2)=1 568 t
占用的植被每年吸收的碳含量¨
鉆研起重機(jī)作業(yè)技巧，及時總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，提高
事故的防范能力。為確保冶金起重機(jī)的安全作業(yè)，
提高生產(chǎn)率，要嚴(yán)格按照《特種設(shè)備安全監(jiān)察條
例》的要求，加強(qiáng)設(shè)備管理，做好日常檢查、定
期維保以及年檢工作，并定期邀請有資質(zhì)的起重
機(jī)專業(yè)維修單位和特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)檢查指
導(dǎo)，把隱患消滅在萌芽狀態(tài)，確保起重機(jī)的安全
運(yùn)行。
參考文獻(xiàn)
[1]蘇慧．淺析橋式起重機(jī)的安全隱患與預(yù)防措施[J]
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作 者：郭鵬偉
地 址：洛陽市西工區(qū)王城大道付40號
郵 編：471000
收稿日期：2013—11—18
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