Optimización de Cimentaciones Superficiales

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Optimización de cimentaciones superficiales aisladas en suelso cohesivos friccionales

Optimización de cimentaciones superficiales aisladas en suelso cohesivos friccionales

Chagoyén, Negrín, Cabrera, López, Padrón (2009) presentan la optimización de costo mínimo de cimientos rectangulares aislados en suelos friccionales y cohesivos, auxiliados de una hoja de cálculo en Mathcad, a partir de cargas típicas de naves industriales, aplicando un nivel de conocimientos actualizados en el diseño geotécnico y estructural de cimientos. Limitados en el tipo de carga (naves industriales), de suelos, aunque la hoja de cálculo es válida para el análisis de otros sistemas de carga; además no considera el aumento de los lados de la base en caso de no cumplir las restricciones de deformación, ni la evaluación nuevamente si la cimentación entra en etapa lineal o si es necesario hallar el asentamiento no lineal, en caso de que el asentamiento final sea mayor que el admisible. Las recomendaciones acerca de la rectangularidad tienen más que todo un carácter orientativo para el proyectista. Exponen que las variables de diseño más influyentes son: la excentricidad inicial, la profundidad de cimentación, las dimensiones de la cimentación (B y L) y su relación (rectangularidad), el peralto del plato y las propiedades físico- mecánicas de los suelos de la base. Las restricciones que más deciden en el proceso de optimización son los límites impuestos a las rectangularidades de diseño y las relacionadas con el diseño por estabilidad, las cuales condicionan el resto de las restricciones, para las condiciones ingeniero-geológicas estudiadas y la no limitación del estado tensional del suelo al comportamiento lineal durante el cálculo de los asentamientos.

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Diseño automatizado de cimentaciones superficiales con MATLAB

Diseño automatizado de cimentaciones superficiales con MATLAB

independiente también, comenta en (Rodríguez, 2010) la autora que juntos integran los resultados de análisis de la superestructura para el diseño de la subestructura, y que se pueden diseñar con su ayuda cimentaciones aisladas, combinadas, corridas, pilotes, octogonales y balsas. Usa los criterios de capacidad de carga del suelo, resistencia a cortante y a flexión (se considera que el concreto no asume ningún cortante), resistencia a compresión y flexión del pedestal. Usa la modelación por elementos finitos, pero no son parámetros de entrada algunas características físico-mecánicas del suelo, la capacidad de carga debe ser calculada con anterioridad y ser introducida en el acápite del diseño, se utiliza sólo un factor de seguridad, en el diseño geotécnico no se considera el chequeo al deslizamiento, ni los asentamientos, lo mismo absolutos que relativos, la profundidad de cimentación debe ser introducida. La optimización que dice realizar es respecto a los requerimientos de acero. El diseño es según 5 códigos (para el concreto), a elección del usuario, ACI 318-2005, BS 8110, IS 456-2000 son algunos de ellos.

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Determinación de factores de resistencia para cimentaciones superficiales y profundas a nivel local

Determinación de factores de resistencia para cimentaciones superficiales y profundas a nivel local

En la ciudad de Bogotá no se cuenta con factores de resistencia a nivel local; factores determinados para las condiciones de exploración, ensayos y características propias de los suelos existentes en la ciudad, por tal razón en aspectos geotécnicos no se suelen incluir los factores de resistencia en los diseños geotécnicos. Por otra parte la normatividad aplicable para el país es la norma (NSR-10) en lo referente a edificaciones, la cual para aspectos geotécnicos no presenta factores de resistencia sino factores de seguridad directos (factor de seguridad aplicado a los parámetros del suelo) e indirectos (factor de seguridad global). En el año 2015 se adoptó en Colombia el Código Colombiano de Puentes (CCP-14) el cual presenta los factores de carga y resistencia establecidos en la norma AASHTO (2012), en Colombia el uso de este es limitado al diseño y construcción de puentes. Dados los avances a nivel internacional y la inclusión de análisis de confiabilidad en toda clase de diseños ingenieriles es importante contar con mejores aproximaciones en los factores utilizados para la optimización de los diseños por ello se ve la necesidad de contar con factores de resistencia a nivel local.

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Diseño óptimo de cimentaciones superficiales rectangulares : formulación = Rectangular shallow foundations optimal design : formulation

Diseño óptimo de cimentaciones superficiales rectangulares : formulación = Rectangular shallow foundations optimal design : formulation

Del análisis de la literatura consultada se puede inferir que algunas de las variables no ejercen influencia signi- ficativa durante el proceso de optimización. Entre ellas señalamos a la calidad del acero y del hormigón (Negrín, 1988). De esta manera el problema queda reducido esencialmente a las cargas, los valores de excentricidad, las propiedades del suelo y la profundidad de cimenta- ción. Los valores de momento y carga axial no ofrecen resultados que se diferencian significativamente, sino que es la excentricidad inicial e 0 la que mayor influencia ejerce en el proceso, por lo que queda determinado que las tres variables restantes son las fundamentales, según Quevedo, Lima y Bien Tran Quoc (1983).

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Interfaz en MATLAB para el diseño de cimentaciones superficiales

Interfaz en MATLAB para el diseño de cimentaciones superficiales

STAAD.foundation es un apéndice del STAAD.pro, pero puede ser usado de forma independiente también, en (Rodríguez, 2010), comentan la autora que juntos integran los resultados de análisis de la superestructura para el diseño de la subestructura, y que se pueden diseñar con su ayuda cimentaciones aisladas, combinadas, corridas, pilotes, octogonales y balsas. Usa los criterios de capacidad de carga del suelo, resistencia a cortante y a flexión (se considera que el concreto no asume ningún cortante), resistencia a compresión y flexión del pedestal. Emplea la modelación por elementos finitos, pero no son parámetros de entrada algunas características físico-mecánicas del suelo: la capacidad de carga debe ser calculada con anterioridad y ser introducida en el acápite del diseño; se utiliza solo un factor de seguridad; en el Diseño Geotécnico no se considera el chequeo al deslizamiento, ni los asentamientos, lo mismo absolutos que relativos; la profundidad de cimentación debe ser introducida. La optimización que dice realizar es respecto a los requerimientos de acero. El diseño es según 5 códigos (para el concreto), a elección del usuario, ACI 318- 2005, BS 8110, IS 456- 2000 son algunos de ellos.

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Diseño estructural de cimentaciones superficiales

Diseño estructural de cimentaciones superficiales

El sistema DECS tiene como objetivo fundamental el diseño estructural de cimentaciones superficiales, sometidas a Cargas Axiales, Momentos Flectores y/o Fuerzas Horizontales en uno o dos planos de acción, en sus distintas combinaciones de cargas. Todo esto a partir de una metodología racional y basada en los principios fundamentales de diseño establecido en la norma para el diseño estructural de cimentaciones superficiales aprobadas por el CONCEH y vigente en nuestro país. Se ofrecen también un máximo de facilidades de entrada, salida, validación de datos, etc. que se brindan dentro de un ambiente de trabajo con grandes facilidades para el proyectista.

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Diseño Geotécnico Automatizado de Cimentaciones Superficiales por estados límites  Empleando métodos no lineales

Diseño Geotécnico Automatizado de Cimentaciones Superficiales por estados límites Empleando métodos no lineales

El diseño geotécnico de las cimentaciones superficiales ha sido objeto de estudio para muchos investigadores, los cuales han desarrollado varios métodos de diseño con el objetivo de obtener resultados más cercanos a la realidad. A través del tiempo y con el desarrollo de la geotecnia, los métodos de diseño según su orden de aparición son: el Método de los Esfuerzos Admisibles, el Método del Factor de Seguridad Global, y el Método de los Estados Límites. A continuación, se hará un análisis de forma breve sobre cada uno de ellos. (Quevedo Sotolongo, González Cueto, & Dao Duc, Manual de Diseño Geotécnico de Cimentaciones Superficiales., 2012).

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Determinación del coeficiente Ҩ para el diseño geotécnico de cimentaciones superficiales en Cuba

Determinación del coeficiente Ҩ para el diseño geotécnico de cimentaciones superficiales en Cuba

En los diseños geotécnicos las mayores incertidumbres usualmente están dadas en el lado de la resistencia en la ecuación de equilibrio y se asocia a esto los valores de los parámetros geotécnicos y el modelo de cálculo. En el lado de la resistencia la aplicación de los factores parciales a los parámetros geotécnicos o a la resistencia depende: a) del tipo de estructura y b) del código y el acercamiento adoptado. Si las mayores incertidumbres están asociadas con los parámetros geotécnicos, lo más lógico es aplicarle los factores parciales a ellos. Esta es la situación en la que hay problemas de estabilidad de taludes, y en este caso normalmente se le aplican los factores parciales a los parámetros geotécnicos. En las cimentaciones con pilas es diferentes, porque a las incertidumbres producidas por los parámetros geotécnicos se le suman las incertidumbres que provocan el comportamiento de la pila y del modelo de cálculo disponible para describir este comportamiento. Por lo tanto en la mayoría de los códigos que emplean el método de los estados límites para el diseño de pilas, los factores parciales son aplicados a la resistencia de la pila y no a los parámetros geotécnicos.

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Modelación de la capacidad de carga de cimentaciones superficiales apoyados en suelos no homogéneos

Modelación de la capacidad de carga de cimentaciones superficiales apoyados en suelos no homogéneos

Para concluir con el procedimiento de ajuste de los modelos utilizados para el estudio de fenómenos asociados a las cimentaciones superficiales, faltaría el análisis de la influencia de la densidad de malla en los resultados del modelo. Este punto es muy importante porque al final conduce a propuestas de mallas, las cuales generan resultados confiables, además de racionalizar los cálculos, aspecto que incide favorablemente en un rendimiento computacional adecuado. (Simanca 1999; Ibáñez 2001; Broche 2005). La densidad de la malla, es un factor de alta influencia dentro del modelo, ya que representa la relación entre resultados lógicos y tiempos de proceso aceptables. Para la calibración se llevó a cabo una serie de pruebas similares a las anteriores en las que se varió la densidad de malla del área cimentada de 5 formas distintas, B/40, B/20, B/16, B/10, B/5. Para un cimiento como el considerado hasta ahora esto representa elementos de 0.025, 0.05, 0.0625, 0.1 y 0.2m. A continuación se muestran los resultados de dichas pruebas.

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Programa para diseño de cimentaciones superficiales

Programa para diseño de cimentaciones superficiales

En construcciones comunes, la carga sobre una cimentación corrida o columna se transmite verticalmente a la placa, la cual, a su vez, es sostenida por la presión hacia arriba del suelo sobre el cual descansa. Si la carga es simétrica con respecto al área de contacto, la presión de contacto se supone uniformemente distribuida (ver Figura 5a); Para cimentaciones que colocadas sobre suelos granulares gruesos, la presión aumenta en el centro de la cimentación y disminuye hacia el perímetro (ver Figura 5b), a causa de que los granos individuales de este tipo de suelos están relativamente sueltos, de manera que el suelo localizado en las cercanías del perímetro puede movilizarse hacia afuera en la dirección de menores esfuerzos en el suelo. En cambio, para suelos arcillosos las presiones son mayores cerca del borde que en el centro de la cimentación, puesto que en este tipo de suelos la carga produce una resistencia al cortante alrededor del perímetro, la cual se agrega a la presión hacia arriba (ver Figura 5c).

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Determinación de la capacidad de carga en cimentaciones superficiales sobre bases estratificadas en suelos friccionales

Determinación de la capacidad de carga en cimentaciones superficiales sobre bases estratificadas en suelos friccionales

El modelo geométrico es una representación limitada de las principales características geométricas del problema real. El terreno se simplifica a un espacio acotado de dimensiones finitas colocando una serie de condiciones de borde en el perímetro exterior del modelo. Los asentamientos de la cimentaciones son sensibles al tamaño del subdominio establecido para el modelo numérico, por lo que la profundidad y el ancho del subdominio deben ser lo suficientemente grandes para que los efectos de la condiciones de borde no tengan influencia en los resultados del problema de estudio. En el caso de este trabajo se simplificó el dominio a la cuarta parte de sus dimensiones buscando un menor costo computacional. Para la calibración del modelo con carga vertical centrada se tomó como base los estudios realizados en los trabajos de diploma de Carlos Mario Domínguez, Luis Enrique Gálvez Herrera y Lissett Martínez Pérez ya que se proponen geometrías similares, sobre todo en este último, dicho esto no se consideró preciso realizar tantas iteraciones con el fin de calibrar el ancho y la profundidad, siendo solo necesario comprobar que las dimensiones propuestas por los autores ya mencionados garanticen que, entre otros parámetros, la falla por capacidad de carga quede comprendida en el espacio limitado por las dimensiones óptimas.

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Aplicación de la teoría de seguridad al diseño de cimentaciones en arenas: Chequeo de linealidad.

Aplicación de la teoría de seguridad al diseño de cimentaciones en arenas: Chequeo de linealidad.

científico al establecimiento de la seguridad requerida en el diseño, surge el MEL. Dentro del diseño estructural su generalización en la práctica se remonta al inicio de la segunda mitad del siglo XX (Allen, 1991; Keldish, 1951), y en la actualidad prácticamente es el único método de diseño utilizado. En 1962 apareció la primera normativa en Rusia de diseño de cimentaciones por estados límites (SNIP II-B.I.62 1962) y posteriormente se ha introducido con éxito en los países de más desarrollo dentro de la geotecnia como Dinamarca, Canadá, Estados Unidos, Australia y los países asiáticos. (Meyerhof, 1970; Day, 1997; Green, 1989, 1991, 1993; Manoliu, 1993; Orr, 1999; Ovesen, 1981, 1991, 1993; SNIP 1984). Los Estados Límites se definen como las condiciones bajo las cuales una estructura o parte de ella no puede llegar a cumplir las funciones para las cuales fue proyectada. En ninguna circunstancia una estructura, o parte de ella, deberá llegar a la falla para satisfacer uno de los criterios de diseño, de ocurrir esto se dirá que la estructura ha llegado a su estado límite.

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Modelación del comportamiento tenso deformacional de cimentaciones superficiales sobre suelos parcialmente saturados

Modelación del comportamiento tenso deformacional de cimentaciones superficiales sobre suelos parcialmente saturados

El estudio del comportamiento geotécnico de los suelos se ha desarrollado considerando que los suelos se encuentran secos o saturados. De las formaciones geológicas del planeta, gran parte están formadas por suelos parcialmente saturados, (Fredlund & Rahardjo, 1993),(Fredlund, 2002) y (Barrera y Garnica, 2002), existiendo problemas geotécnicos importantes donde el estudio de la saturación parcial es fundamental, como es el caso de los expansivos, los colapsables y los residuales, debido a que estos experimentan cambios de volúmenes ante la presencia de humedad, ya sea natural o provocada por el hombre, lo cual causa deformaciones y variaciones de la resistencia de los mismos. De igual forma el comportamiento deformacional de los suelos parcialmente saturados se diferencia del de los suelos saturados, teniendo influencia en la determinación de las deformaciones de las bases de las cimentaciones. Por tanto, es preciso conocer el comportamiento de los suelos parcialmente saturados para prevenir cualquier tipo de problemas que puedan ocurrir.

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Métodos analíticos y numéricos aplicados al diseño de cimentaciones superficiales considerando su interacción con el suelo

Métodos analíticos y numéricos aplicados al diseño de cimentaciones superficiales considerando su interacción con el suelo

Con ayuda de esta técnica se estudiará el comportamiento simulado del problema estático de cimientos superficiales de concreto sometido a la presión ejercida por el elemento, y a su vez soportada por un suelo de propiedades definidas. Dentro del proceso de simulación se tiene en cuenta la distribución de la carga, las condiciones de contorno, la interacción con la base y el apoyo de la base sobre el terreno, haciendo posible construir un modelo más aproximado y consecuente con el sistema estudiado y de este modo realizar un análisis más robusto, completo y acertado en relación al sistema que se quiere representar. Las leyes constitutivas que se incorporan son parte de la información importante que se asimilan en este proceso. Igualmente, mediante la integración con un sistema de seguimiento in situ apropiado, este tipo de modelamientos puede brindar una herramienta de prevención y control más eficientes que los que tradicionalmente se utilizan de tal modo que se permita corroborar y retroalimentar los modelos computacionales y en la medida de lo posible desarrollar un esquema de estudio, caracterización y prevención de fallas para este tipo de estructuras.

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Optimización de cimientos superficiales en suelos friccionales

Optimización de cimientos superficiales en suelos friccionales

Diplomante: Luis Alberto López Rojas. 11 están relacionados con el diseño de vigas, columnas, estructuras metálicas pero en el campo de las cimentaciones no se ha investigado mucho en cuanto a criterios de optimización sobre todo en el diseño geotécnico, sobre este aspecto se puede citar el articulo de G. Quevedo y R. Lima que posee la limitante de que se realizó teniendo en cuenta el esfuerzo admisible de resistencia del suelo que era lo que estaba establecido por las normas vigentes en ese momento. También se pueden citar los trabajos de Sixto R. Alejo (1988, 1996) que demuestra técnica y científicamente la sustitución de la forma geométrica tradicional de las cimentaciones y aplica una nueva concepción que resulta confiable, durable y más económica. Este investigador ha hecho una modelación del subsistema dual cimentación–suelo novedosa, a partir de tipologías ingeniosas que aprovechan al máximo la capacidad del suelo. El modelo propuesto por el autor está aplicado en obras nacionales de ingeniería que han demostrado con marcada eficiencia la validez de los estudios. Esta nueva concepción en el diseño de la cimentación para las edificaciones incluye un ahorro de hasta un 30% del consumo material frente al costo de la cimentación tradicional. Este ultimo trabajo no es exactamente de optimización pero si establece una valoración económica de la tipología de cimentación mas racional para los casos estudiados.

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Aplicación del método de los estados límites al Diseño Geotécnico de Cimentaciones Superficiales bajo condiciones de Angola

Aplicación del método de los estados límites al Diseño Geotécnico de Cimentaciones Superficiales bajo condiciones de Angola

Las cimentaciones superficiales se les conocen también como cimentaciones directas, por cuanto en ellas los elementos verticales de la superestructura se prolonga hasta el terreno de cimentación, descansando directamente sobre él, mediante el ensanchamiento de su sección transversal con la finalidad de reducir el esfuerzo unitario que se transmite al suelo. En resumen, las cimentaciones superficiales reparten las cargas de la estructura en un plano de apoyo horizontal, es decir las cargas actuantes se transmiten al suelo a través de la base del cimiento. De una manera general podemos decir que, son aquellas que tienen una razón de profundidad de empotramiento y ancho aproximadamente menor que cuatro metros. A este grupo pertenecen las cimentaciones superficiales aisladas, las cimentaciones superficiales combinadas, las cimentaciones superficiales conectadas, etc. (Torre, 2001).

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Patologías en Cimentaciones Superficiales Generados por el Agua y Rellenos Contaminados en la Zona de Salcedo - Puno

Patologías en Cimentaciones Superficiales Generados por el Agua y Rellenos Contaminados en la Zona de Salcedo - Puno

En la actualidad se ha efectuado diferentes obras de gran envergadura, como la Av. Costanera, la urbanización de Salcedo, la Urbanización Chejoña, terminal terrestre, entre otros. Los rellenos efectuados por lo general se efectúa con residuos de la construcción y demoliciones (RCD), que contiene residuos de concreto, yeso, residuos asfálticos, etc; material que se deja y se extiende sin la compactación adecuada. Tomando en consideración estos inconvenientes; los rellenos que se efectúan en las condiciones antes referidas, deben relajarse con el empleo de suelos adecuados, seleccionados y compactados adecuadamente. En el caso del sector de Salcedo de la ciudad de Puno, se tiene lotizado y construido la mayoría de lotes; y en ellos viene aflorando diversos inconvenientes, como la incidencia de la contaminación de suelos y agua en las estructuras de cimentaciones; por otro lado se ha manifestado fenómeno de asentamientos originando grietas y fisuras en las cimentaciones; finalmente todo ello se ha podido controlar, con un adecuado diseño de cimentaciones y las estructuras de cimentaciones se ha podido proteger con diversas tecnologías existentes; todo este inconveniente será evaluado en el desarrollo del presente trabajo a fin de arribar a conclusiones, que facilite enfrentar ante situaciones similares, que puedan suscitarse. En conclusión las patologías y/o enfermedades que puedan atacar a las estructuras de cimentaciones, en casos de construir sobre rellenos artificiales en la actualidad son controlables a fin de que no generen inconvenientes posteriores, sobre todo que atente contra la durabilidad de las viviendas.

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Estudio del comportamiento deformacional de suelos parcialmente saturados  Caso de estudio Instituto Pedagógico Félix Varela

Estudio del comportamiento deformacional de suelos parcialmente saturados Caso de estudio Instituto Pedagógico Félix Varela

El comportamiento geotécnico de los suelos se ha estudiado cuando estos se encuentran secos o saturados. Sin embargo de las formaciones geológicas del planeta, gran parte están formadas por suelos parcialmente saturados, (Fredlund & Rahardjo, 1993),(Fredlund, 2002) y (Barrera y Garnica, 2002), existiendo problemas geotécnicos importantes donde el estudio de la saturación parcial es fundamental, como es el caso de los expansivos, los colapsables y los residuales. Estos tipos de suelos experimentan cambios de volúmenes ante la presencia de humedad, ya sea natural o provocada por el hombre, lo cual causa deformaciones y variaciones de la resistencia de estos. De igual forma el comportamiento deformacional de los suelos parcialmente saturados se diferencia del de los suelos saturados, teniendo gran influencia en la determinación de las deformaciones de las bases de las cimentaciones.

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Software de aplicación para el análisis y diseño estructural de cimentaciones superficiales

Software de aplicación para el análisis y diseño estructural de cimentaciones superficiales

El presente proyecto, identifica la necesidad de realizar la codificación de un software aplicativo para el análisis y diseño estructural de cimentaciones superficiales con la función de calcular variables (acero de refuerzo y dimensiones de zapatas) establecidas por el Reglamento Colombiano Sismo Resistente NSR-10 obteniendo diseños confiables; debido a que en la actualidad los aplicativos que existen en su mayoría son de uso comercial, es decir, ejecutados usualmente en el ámbito laboral que requieren de conocimientos profundos y especializados en diseño de estructuras.

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Manual de Diseño  Geotécnico de cimentaciones superficiales

Manual de Diseño Geotécnico de cimentaciones superficiales

Lo expuesto anteriormente es algo que se aplicó en la práctica sin ningún tipo de complicación, en Cuba, por largo tiempo; por lo que al parecer, con el empleo de estos coeficientes se garantiza el trabajo de la base en la zona de linealidad entre las deformaciones y las tensiones. Ahora, lo que realmente era necesario cuestionarse, si es racional obligar a la base de la cimentación a trabajar sin sobrepasar los límites de la zona de linealidad tanto para el criterio de deformación, como para el de estabilidad; y el tiempo demostró que este método, similar al enunciado anteriormente, no era el más adecuado y racional para el diseño de las Cimentaciones Superficiales (Lima, 1986).

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