6100 MEMS Inclinómeter Probe
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1. The World Leader in Vibrating Wire Technology 48 Spencer Street Lebanon NH 03766 USA Tel 603 448 1562 Fax 603 448 3216 E mail geokonOgeokon com htip www geokon com Manual de Instrucciones Modelo 6100 Sonda de Inclin metro MEMS No se puede reproducir ninguna parte de este manual de instrucciones por ning n medio sin el consentimiento por escrito de Geokon Inc Se cree que la informaci n aqu contenida es exacta y confiable Sin embargo Geokon Inc no asume ninguna responsabilidad y gt El por errores omisiones o interpretaci n equivocada Esta informaci n est sujeta a cambios sin notificaci n Copyright O 2005 2010 2012 por Geokon Inc Doc Rev B 06 12 Declaraci n de Garant a Geokon Inc garantiza que sus productos est n libres de defectos en cuanto a materiales y mano de obra bajo uso normal y operaci n por un periodo de 13 meses a partir de la fecha de compra En caso que la unidad no funcionara correctamente debe regresarse a la f brica para evaluaci n con flete pre pagado Despu s que Geokon la haya examinado si se encuentra que la unidad est defectuosa ser reparada o reemplazada sin cargo alguno Sin embargo la GARANTIA es NULA si la unidad muestra evidencia de haber sido manipulada o muestra evidencia de que se da como resultado de excesiva corrosi n o corriente calor humedad o vibraci n especificaci n inapropiada aplicaci n equivocada mal uso u ot2. o serio que requiere reparaciones costosas Con un manejo cuidadoso y adecuado mantenimiento la sonda tendr una larga ida y dar un servicio excelente 11 8 Especificaciones Modelo No 6100 1M Sonda M trica 6100 1E Sonda Inglesa Notas 1 Rango Escala m xima La sonda produce cuatro voltios a una inclinaci n de 30 de la vertical Se hace referencia a estos par metros como una escala m xima La operaci n m s all de esta inclinaci n no es posible 2 Resoluci n La resoluci n que se muestra en la tabla anterior es cierta solamente en el rango de 5 de la vertical M s all se reduce la resoluci n por un factor igual a 1 coseno del ngulo de la vertical Por ejemplo la resoluci n 0 grados de la vertical es 10 3 arcosegundos y la resoluci n 15 grados de la vertical es 10 3 x 1 0 966 10 7 arcosegundos Las cifras dadas asumen que la consola de lectura puede detectar un cambio de salida de 0 0005 VCD 3 Repetibilidad La cifra que se muestra aplica al uso de una sola sonda usada repetidamente sobre un per odo de tiempo corto en un solo barreno 4 Exactitud total del sistema En la pr ctica la exactitud del sistema est controlada principalmente por la precisi n con la que se puede posicionar el inclin metro exactamente a la misma profundidad en la tuber a gu a de un sondeo a otro sondeo Los factores tales como basuras en la tuber a gu a o da o a la misma tambi n tienen su efecto La
3. corrosi n como resultante 6 3 Los montajes de las ruedas se deben mantener secos cuando est n almacenados Se deben mantener libres de tierra usando una pistola de aire comprimido para quitar el polvo Despu s de cada sondeo roc e los muelles pivotes y ejes con aceite ligero 10 6 4 Si la compensaci n cero cambia debido al tiempo en uso rudo uso esto no afectar la calidad o exactitud de las lecturas debido a que la compensaci n se quita tomando dos conjuntos de lecturas en las direcciones A y A Sin embargo si la compensaci n a cero cambia en m s de 5000 d gitos entonces se debe regresar la sonda a la f brica para reparaci n La compensaci n se puede fijar a cero en cualquier momento usando el software dentro de la consola de lectura GK 603 y Model GK 604 Ver p gina 33 del manual GK 603 p gina 10 de la consola GK 604 6 5 Una buena pr ctica es tener una parte de la tuber a gu a del inclin metro sujeta permanentemente a una estructura inm vil fija en el laboratorio Esta tuber a gu a se usa como una verificaci n peri dica sobre la calibraci n de la sonda Colocar la sonda en la tuber a gu a debe dar una lectura que no cambia con el tiempo 7 Conclusi n La sonda del inclin metro es un instrumento de precisi n altamente sensible y se debe manejar con cuidado en todo momento Si se ha ca do la sonda o se golpeara duro contra el fondo de la tuber a gu a el aceler metro puede sufrir un da
4. exactitud indicada asume que los sondeos se llevan a cabo en un periodo de tiempo de una manera adecuada y que la tuber a gu a est dentro del rango de 5 grados de inclinaci n respecto de la vertical 5 Dimensiones La sonda est dise ada para uso en todos los tama os de cubiertas hasta de 85 mm de di metro interno ID 3 34pulg El di metro de la rueda es de 30 mm El conector del cable a ade 150 mm a la longitud de la sonda
5. las pins queden alineadas con los enchufes antes de empujar para unir las dos mitades Algunos operadores evitan el posible desgaste del conector al conectar y desconectar repetidamente dejando el cable conectado permanentemente a la sonda Este procedimiento es recomendado cuando la sonda est sujeta a un uso continuo Como se mencion anteriormente el conector en la sonda tiene una rondana localizada en la cara superior Esta rondana evita que entre agua al conector sta es una consideraci n muy importante cuando la sonda est funcionando bajo el agua Es vital que esta rondana se mantenga limpia y libre de cortes muescas o peladuras Siempre verifique la rondana antes de hacer la conexi n Una ligera aplicaci n peri dica de lubricante prolongar la vida de esta junta Se proporcionan cinco rondanas de repuesto en cada nueva sonda Es importante tambi n asegurarse de que la superficie plana en la cara del conector del cable la superficie que hace contacto con la junta t rica est limpia y libre de raspaduras El procedimiento para la conexi n del cable es como sigue a Verifique ambos conectores para ver si est n libres de tierra humedad da o b Alinie las pins con los enchufes y suavemente haga coincidir las dos mitades Evite a toda costa torcer y friccionar las dos mitades de los conectores Apriete la tuerca de presi n con cabeza moleteada en la mitad del cable de los conectores Apriete con los dedos ha
6. sonda y del cable del inclin metro Mayores detalles de la operaci n del sistema de la consola de lectura se pueden encontrar en el manual del modelo GK 604 se podr n encontrar mayores detalles de la consola de lectura y para la instalaci n de la tuber a gu a en el manual de instalaci n del Modelo 6400 Modelo 6500 Cable lt Housing Wheel Assembly Bottom Cushion Figura 1 Sistema del Inclin metro 2 Teor a del Inclin metro En el campo geot cnico los inclin metros se usan principalmente para medir movimientos de tierra como los que pudieran ocurrir en laderas inestables derrumbes o un movimiento lateral alrededor de excavaciones en proceso Tambi n se usan para monitorear la estabilidad de terraplenes muros de retenci n en suelos blandos la aplicaci n y desviaci n de pilotes hincados o barrenos perforados y en los asentamiento de tierra en rellenos y plantillas en tanques de almacenamiento Reference Direction A Figura 2 Cubierta del Inclin metro En todas estas situaciones es normal instalar una tuber a gu a en un barreno previamente perforado fijarlo dentro de una estructura de concreto o enterrarla debajo de una presa o instalaciones similares La tuber a gu a del inclin metro tiene cuatro ranuras ortogonales Figura 2 dise adas para adaptar las ruedas de la sonda de un inclin metro port til Figura 3 Esta sonda suspendida en el extremo de un cabl
7. a baja aberturas o corto circuitos en el cable o sonda etc n de cuidado al posicionar las ruedas para que no est n en la misma parte de la tuber a gu a cubierta de un estudio a otro n las ruedas en la parte superior de la junta de la tuber a gu a por lo que la lectura es inestable simplemente err nea El an lisis de Suma de Comprobaci n se efect a a adiendo las lecturas A A y las lecturas B B Cuando se ha efectuado esto la parte de la lectura debido a la inclinaci n se elimina dejando solamente un valor que es equivalente a dos veces la compensaci n a cero del transductor del inclin metro Ver el Manual de la Consola de Lectura GK 604 para mayor informaci n sobre el an lisis de Suma de Comprobaci n y para una descripci n m s detallada del proceso de la toma de lecturas con el uso de la consola de lectura Para mayores detalles concernientes a la instalaci n de la tuber a gu a del inclin metro consulte el manual para la tuber a gu a del Inclin metro Modelo 6400 6 Modelo 6500 3 Sonda del Inclin metro La Figura 3 muestra las partes componentes de la sonda del inclin metro Una carcasa cil ndrica de acero inoxidable contiene uno sonda uniaxial o dos sonda biaxial aceler metros MEMS En cada extremo de esta carcasa se encuentra un montaje que contienen pares de ruedas con carga por muelles acondicionado con cojinetes de rodillos sellados y dise ados para ajustarse
8. a las ranuras est ndar de la carcasa de un inclin metro En la base de la sonda hay un coj n amortiguador de hule dise ado para reducir los choques por carga en el aceler metro en caso que la sonda caiga en una superficie s lida Este ltimo punto es muy importante Los aceler metros son capaces de soportar cierta cantidad de manejo rudo choques lt 2000g aunque al permitir que la sonda caiga contra superficies duras puede da ar permanentemente el aceler metro lo que requerir a reparaciones de f brica costosas Por lo tanto es importante manejar la sonda con cuidado en todo momento En la secci n 6 4 se proporcionan discusiones adicionales sobre este t pico En la parte superior de la sonda hay un aditamento que contiene el conector del cable En modelos posteriores de la sonda el aditamento del cable es desprendible s lo en f brica para facilitar el reemplazo del conector en caso que se da e El conector es Bendix de 6 pines el cual en modelos posteriores tiene un revestimiento de acero inoxidable y est sellado herm ticamente aislamiento de vidrio Se proporciona una tapa rosca para proteger el conector cuando no est conectado al cable El aditamento del cable tambi n tiene una rondana dise ada para sellar el conector en el cable y de esta manera hacer la conexi n a prueba de agua 4 Cable del Inclin metro El cable del inclin metro est dise ado para ser resistente El cable tiene un hilo central trenzado d
9. e Kevlar con una resistencia a la fractura de 350 kgm lo que evita con efectividad que el cable se alargue y permita un fuerte jal n en el inclin metro si llegara a atorarse en la tuber a gu a Se debe notar que este hilo de Kevlar est firmemente adherido al conector del cable inferior para que el cable no se pueda jalar del conector El cable tambi n est dise ado para servir como un marcador de profundidad y tiene marcadores de aluminio embebidos en la funda de poliuretano en intervalos iguales a la distancia entre las ruedas de la sonda del inclin metro 0 5 metros o 2 pies Se proporciona una tapa rosca para proteger el conector del cable cuando no est en uso El conector del cable superior es un conector Lemo que se enchufa la unidad de interfase independiente o montada en carrete del sistema de la consola de lectura GK 604 5 Instrucciones de Operaci n 5 1 Conectando el cable a la sonda Una manera frecuente de da ar al sistema del inclin metro es el acoplamiento descuidado del cable a la sonda Existen chavetas y chaveteros en el revestimiento de las dos mitades coincidentes dise ados para evitar que las pinzas de conexi n se da en Pero con el uso repetido las chavetas y chaveteros se pueden desgastar y permitir un mal alineamiento de las pinzas y enchufes Al forzar la uni n de las dos mitades del conector se doblar n o romper n las pins Por consiguiente siempre se debe tener gran cuidado en asegurarse de que
10. e conectado a un dispositivo de lectura se usa para examinar la inclinaci n de la tuber a gu a con respecto a la vertical u horizontal y de esta manera detectar los cambios en inclinaci n provocados por movimientos de tierra La propia sonda contiene dos sensores MEMS Sensores Micro Electromec nicos aceler metros los cuales se flexionan cuando act an por la fuerza de gravedad esto cambia su capacitancia y su voltaje de salida Debido que el voltaje de salida es proporcional al seno del ngulo de inclinaci n la salida tambi n es proporcional a la desviaci n horizontal del barreno la desviaci n vertical de un barreno horizontal Para obtener un estudio completo de la tierra a lo largo de la tuber a gu a de un inclin metro instalado es necesario tomar una serie de mediciones de la inclinaci n a lo largo de la tuber a gu a T picamente una sonda de un inclin metro tiene dos juegos de ruedas separadas por una distancia de 2 pies sistema Ingl s o 5 metros sistema M trico El sondeo de lt Cable Fitting la tuber a gu a comenzar a bajando la sonda al fondo de la misma para tomar lecturas Se ir n tomando lecturas con la sonda a intervalos de 2 pies sistema Ingl s o 5 metros sistema M trico hasta que se llegue a la parte superior de la tuber a gu a Al conjunto de lecturas generadas se le llama lecturas de acuerdo a las marcas en el cable un espaciado de 2 p
11. e o que se pegue muy fuerte contra en el fondo de la tuber a gu a Las inspecciones posteriores de la tuber a gu a del inclin metro cuando se comparan con las lecturas originales revelar n los cambios de inclinaci n de la tuber a gu a y los lugares en los que se est n efectuando estos cambios Un estudio del cambio de inclinaci n L sin se lleva cabo mejor calculando la compensaci n horizontal de las ruedas superiores con relaci n a las inferiores sobre el intervalo de lectura L del estudio usualmente las ruedas base de la sonda 2 pies para sistemas Ingleses 5 metros para sistemas M tricos En cada posici n del inclin metro las dos lecturas tomadas en cada eje A A y B B se restan dejando una medida de Este valor se multiplica por el intervalo de lectura L y el factor apropiado para producir la deflexi n horizontal en unidades de ingenier a pulgadas para sistema Ingl s cent metros o mil metros para M trico Estas compensaciones se comparan con las del estudio original y despu s las diferencias acumuladas para producir un perfil de deflexi n como se muestra en la Figura 4 XL sin Casing Alignment a 1 exaggerated Lsino Reading Interval gt L 0 Figura 4 Descripci n del An lisis del Inclin metro i Deflection Change Cuando todas estas deflexiones incrementales y q b horizontales se acumulan y trazan comenzando en la Bo
12. ies sistema Ingl s o 5 metros sistema M trico facilitan el proceso continuaci n se retira la sonda de la cubierta se gira A 180 se vuelve a colocar en la tuber a gu a se baja la sonda hasta el fondo del barreno y se obtiene un Wheel Assembly Bottom Cushion segundo conjunto de lecturas el conjunto A en lo que se levanta la sonda al intervalo de lectura Figura 3 Sonda del Inclin metro Las sondas de los inclin metros usualmente contienen dos aceler metros con sus ejes orientados 90 uno del otro El eje A est en l nea con las ruedas Figura 3 con el eje B en direcci n ortogonal Por consiguiente durante el estudio en lo que se obtienen las lecturas A A tambi n se registran las lecturas B Durante la reducci n de datos estos dos conjuntos de lecturas A A y B B se combinan restando un conjunto de lecturas del otro de tal manera que el efecto de cualquier compensaci n a del equilibrio de fuerzas del aceler metro se elimina completamente Esta compensaci n a cero es la lectura obtenida de la sonda del inclin metro cuando cuelga verticalmente Idealmente la compensaci n o deflexi n ser a cero pero usualmente es cero y esta compensaci n a cero puede cambiar durante la vida de la sonda debido al desplazamiento del transductor por desgaste y da o de las ruedas o m s probablemente debido a una sacudida del transductor ocasionado al caers
13. itiva de voltaje con la inclinaci n en aumento 5 3 4 Baje cuidadosamente la sonda al fondo de la tuber a gu a No permita que la sonda caiga libremente al fondo y no permita que el cable se deslice entre sus manos Se tiene la tentaci n de hacer esto para acelerar las cosas pero se corre el riesgo muy grave de permitir que la sonda golpee duro contra en el fondo de la tuber a gu a y da e el aceler metro que se encuentra dentro de la sonda Una buena pr ctica es colocar un acolchado suave en el fondo de la tuber a gu a para evitar toda posibilidad de da o por choque a la sonda 5 3 5 Si cuenta con una polea en la parte superior de la tuber a g a y es de las dimensiones del cable de forma tal que permita detener el cable levante la sonda hasta que la marca del cable m s cercana y descanselo justo alrededor de las mand bulas del montaje de poleas o si la polea no se usa hasta que el marcador del cable m s cercano descanse en la parte superior de la tuber a gu a Asegure el cable con las mand bulas y tome una primera lectura siguiente las instrucciones del manual de la consola de lectura 5 3 6 De el tiempo suficiente para que la sonda logre la estabilidad de la temperatura Observe la lectura de la consola hasta que se muestre estabilidad en las lecturas Tome la primera lectura siguiendo las indicaciones de su manual GK 603 GK 604 5 3 7 Levante la sonda hasta que el siguiente marcador del cable descanse j
14. que puedan aparecer ni asume responsabilidad alguna por da os o p rdidas que resulten del uso de los productos de acuerdo con la informaci n contenida en el manual o software INDICE P gina 1 INTRODUCCI N dal Figura 1 El Sistema de inclin metro 2 TEORIA DEL INCLIN METRO 3 SONDA DEL INCLINOMETRO 4 CABLE DEL INCLIN METRO 5 INSTRUCCIONES DE MANEJO 5 1 CONECTANDO EL CABLE A LA SONDA 5 2 CARRETE DE CABLE u 2 dci EJECUCION DEL ESTUDIO aio 6 MANTENIMIENTO u ul uu ii AR AA 9 7 CONLUSION caida aid 10 8 ESPECIFICACIONES ui A 11 ANA E A a 11 AAA 11 HEROES AAA 11 11 LISTA de FIGURAS TABLAS y ECUACIONES FIGURA 1 SISTEMA DEL INCLINOMETRO FIGURA 2 TUBER A GU A DEL INCLINOMETRO FIGURA 3 SONDA DEL INCLINOMETRO FIGURA 4 DESCRIPCION DEL SONDEO 1 Introducci n La Figura 1 muestra las partes componentes del sistema del inclin metro La sonda est dise ada para ser usada conjuntamente con un cable especial conectado a una consola de lectura y con una tuber a gu a Este manual describe el uso y mantenimiento de la
15. ras condiciones operativas fuera del control de Geokon No est n garantizados los componentes que se desgasten o se da en por mal uso Esto incluye fusibles y bater as Geokon manufactura instrumentos cient ficos cuyo uso inapropiado es potencialmente peligroso Los instrumentos deber n ser instalados y usados solamente por personal calificado No se ofrecen otras garant as aparte de las declaradas No hay otras garant as expresas o impl citas incluyendo a manera enunciativa pero no limitativa las garant as impl citas de comerciabilidad e idoneidad para un prop sito particular Geokon Inc no es responsable por da os o p rdidas ocasionadas a otros equipos ya sean directos indirectos incidentales especiales o consecuenciales que el comprador pueda sufrir como resultado de la instalaci n o uso del producto El nico recurso del comprador por cualquier incumplimiento de este convenio por parte de Geokon Inc o por cualquier violaci n de cualquier garant a por parte de Geokon Inc no exceder el precio de compra pagado por el comprador a Geokon Inc por la unidad o unidades o del equipo afectado directamente por dicha violaci n Bajo ninguna circunstancia Geokon reembolsar al reclamante las p rdidas incurridas al retirar y o reinstalar el equipo Se han tomado todas las precauciones en cuanto a exactitud en la preparaci n de manuales y o software sin embargo Geokon Inc no asume responsabilidad alguna por omisiones o errores
16. rehole Top parte inferior del barreno el resultado neto es producir A Zone of Movement l LY trazo del cambio en la deflexi n horizontal entre el tiempo del estudio inicial y el tiempo de cualquier estudio posterior Ver Figura 5 El trazo de esta deflexi n nos va a mostrar a qu profundidad est ocurriendo el movimiento y su magnitud Borehole Bottom Figura 4 Trazo que muestra las deflexiones en un barreno Otros m todos de an lisis pero generalmente a aden poca comprensi n al global de la situaci n Por ejemplo usando un solo conjunto de datos se puede crear un perfil del barreno Tambi n se puede trazar el cambio real en la lectura inclinaci n en cada incremento de profundidad de la medici n Un trazado de esta naturaleza revela las profundidades a las cuales est ocurriendo el movimiento aunque esta informaci n se puede obtener del cambio en la curva de deflexi n con poca dificultad Otro an lisis es la Suma de Comprobaci n o Comprobaci n del Instrumento el cual se puede usar para medir la calidad de los datos del an lisis La calidad de los datos se puede ver afectada por cualquiera o por todas las siguientes causas n Saltar o duplicar una lectura n No permitir tiempo suficiente para que el inclin metro descanse antes de tomar la siguiente lectura n funcionamiento de la sonda cable o instrumento de lectura Esto puede ser el resultado de un golpe humedad bater
17. s profundos con tuber as gu as donde el cable llega a ser muy pesado para manejarlo manualmente se usan carretes motorizados con engranajes de anillos deslizantes Cuando no se usan carretes el operador frecuentemente usa una caja o con tapa abierta de madera o cart n para enrollar ligeramente el cable y de esta forma lo pueda desenrollar f cilmente sin enredarlo durante el sondeo 5 3 Efectuando el sondeo Para detalles adicionales de c mo configurar la sonda le sugerimos ver tambi n el manual de instrucciones de la Consola de Lectura GK 604 5 3 1 Si una polea de ensamble la va a ocupar aseg rela en la parte superior de la tuber a gu a del inclin metro apuntando sta en la direcci n A la direcci n A normalmente se selecciona como la direcci n del movimiento anticipado La direcci n A se debe marcar en la tuber a gu a 5 3 2 Si el cable est conectado a la interfase montada dentro del carrete donde se enrolla el cable Modelo GK 604 3 desenrolle el cable lo suficiente para que la sonda llegue al fondo de la tuber a gu a Si no se usa el carrete conecte el cable a la intertfase Modelo GK 604 4 y siga use el MENU para configurar la sonda MEMS Ver instrucciones del modelo GK 604 5 3 3 Oriente la sonda para que el eje superior de las ruedas de la misma se encuentre en la ranura de la tuber a gu a se localice en la ranura denominada Esto nos debe asegurar que la direcci n A corresponda a una salida pos
18. sta donde pueda y despu s usando una llave en las partes planas de la tuerca de presi n y sosteniendo la abrazadera del cable apriete suavemente lo suficiente para comprimir la rondana y hacer que las dos superficies met licas hagan contacto Nota es mejor dejar que la sonda cuelgue libre en lo que aprieta el conector evitando torcer las mitades del conector No apriete de m s solo un poco m s del apriete con los dedos es todo lo que se necesita El apretar de m s puede torcer el conector y da ar los pins d Mantenga las dos tapas protectoras en un lugar seguro y siempre vuelva a colocarlas en los conectores cuando el cable est desconectado de la sonda 5 2 Carrete del Cable Las partes de repuesto o cables de reemplazo se suministran en carretes de madera Para usarse con la consola de lectura GK 604 existen dos opciones a para aquellos usuarios que no dessen utilizar el carrete el cable se conectar directamente a la unidad de interfase Modelo 604 4 para aquellos que prefieran un cable con su carrete el cable se conectar la interfase montada en el carrete Modelo GK 604 3 que se integra a la unidad de lectura GK 604 1 Los carretes de cable con manivelas manuales tambi n est n disponibles con un costo adicional Los rollos son tiles para guardar el cable ordenadamente cuando no est n en uso Cuando se usan los rollos es normal desenrollar lo suficiente el cable antes de comenzar un sondeo Para barreno
19. usto alrededor de las mand bulas Espero dos segundos y tome una lectura Repita este proceso hasta que la sonda llegue a la parte superior de la tuber a gu a Es vital que la sonda est estacionaria en cada lectura y que se permita que pase tiempo suficiente dos segundos para que la sonda se asiente antes de tomar una lectura 5 3 8 Retire la sonda de la tuber a gu a gire 180 hasta que la rueda superior est en la direcci n A y despu s baje la sonda una vez m s hasta el fondo de la tuber a gu a Avance a la posici n 2 de la consola de lectura GK 603 9 GK 604 ver las instrucciones de la GK 604 y repita los procedimientos citados en secci n 5 3 7 5 3 9 Cuando el sondeo se haya terminado guarde los datos en un archivo Limpie seque la sonda Re instale el tap n del conector de la sonda y sta gu rdela en su malet n El cable debe de limpiarse y enrollarse 6 Mantenimiento La sonda del inclin metro es una unidad totalmente sellada y como tal no se requieren ajustes en el campo 6 1 El mantenimiento de la arandela o rondana en el conector requiere que se mantenga limpia y libre de cortes y muescas Se recomienda engrasarla peri dicamente con lubricante Una rondana gastada o da ada se debe reemplazar con una nueva se proporcional cinco rondanas con cada sonda nueva 6 2 Aseg rese que los conectores est n completamente secos antes de colocar las tapas protectoras De lo contrario podr a presentarse
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