時(shí)間:2021年08月16日 分類(lèi):科學(xué)技術(shù)論文 次數(shù):
摘要:泰國(guó)曼谷至呵叻高速鐵路是“一帶一路”重點(diǎn)項(xiàng)目,工程建設(shè)采用中國(guó)標(biāo)準(zhǔn),為了使工程方案與當(dāng)?shù)毓こ探ㄔO(shè)條件相適應(yīng),結(jié)合泰國(guó)的工程建設(shè)環(huán)境及施工工藝現(xiàn)狀,經(jīng)過(guò)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等綜合比選分析,該項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)跨梁體采用節(jié)段拼裝法裝配式施工。標(biāo)準(zhǔn)跨度裝配式梁體設(shè)計(jì)時(shí),除了滿(mǎn)足常規(guī)的構(gòu)造要求,重點(diǎn)注意剪力鍵的合理設(shè)置、接縫密封措施、強(qiáng)度及剛度的折減、耐久性措施等。節(jié)段拼裝簡(jiǎn)支梁抗彎強(qiáng)度折減系數(shù)采用0.95,抗剪強(qiáng)度折減系數(shù)采用0.90,抗彎剛度折減系數(shù)采用0.9。泰國(guó)高鐵工程裝配式梁體節(jié)段采用短線(xiàn)法施工,考慮平面曲線(xiàn)、豎曲線(xiàn)的影響,嚴(yán)格控制梁體線(xiàn)形。橋位處拼裝時(shí),采用規(guī)范的施工工藝流程及合理的工序,嚴(yán)格控制施工質(zhì)量。對(duì)泰國(guó)曼谷至呵叻高速鐵路的標(biāo)準(zhǔn)跨度裝配式梁體設(shè)計(jì)、施工情況進(jìn)行了詳細(xì)介紹和研究總結(jié),為今后境外項(xiàng)目以及采用裝配式標(biāo)準(zhǔn)跨梁體的項(xiàng)目提供參考。
關(guān)鍵詞:鐵路橋梁;泰國(guó)高鐵;節(jié)段拼裝法;簡(jiǎn)支梁;箱形梁;高速鐵路
1工程概況
泰國(guó)曼谷—耿奎—呵叻—廊開(kāi)和耿奎—瑪它普港鐵路是“一帶一路”重點(diǎn)項(xiàng)目,線(xiàn)路正線(xiàn)長(zhǎng)度845.2km,分四個(gè)段落、按兩期完成。一期工程(曼谷至呵叻高速鐵路工程)包括第一段曼谷—耿奎118.1km,和第三段耿奎—呵叻134.2km;二期工程包括第二段耿奎—瑪它普港238.8km,第四段呵叻—廊開(kāi)354.1km。泰國(guó)曼谷至呵叻高速鐵路工程(以下簡(jiǎn)稱(chēng)泰國(guó)高速鐵路或泰國(guó)高鐵)為新建雙線(xiàn)鐵路,采用中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)。橋梁長(zhǎng)度191.315km,其中特大橋13座,189.784km,大/中橋10座,1.531km。
鐵路論文范例: 高速鐵路客運(yùn)樞紐視頻監(jiān)控采集點(diǎn)分級(jí)布設(shè)方案研究
2標(biāo)準(zhǔn)跨度梁體施工方法選擇
2.1泰國(guó)工程建設(shè)環(huán)境及施工工藝現(xiàn)狀
(1)泰國(guó)工程建設(shè)環(huán)境泰國(guó)由于土地私有,征地非常困難,并且宗教信仰是當(dāng)?shù)孛癖娚畹闹匾糠郑婕白诮虇?wèn)題的征地拆遷更加困難。泰國(guó)工程建設(shè)中,由于結(jié)構(gòu)局部超出用地界產(chǎn)生征地問(wèn)題,而造成工程方案做較大調(diào)整的實(shí)例比較多。在泰國(guó)進(jìn)行大面積的征地更是難上加難。泰國(guó)對(duì)環(huán)保要求較高,工程施工需盡量減少對(duì)環(huán)境的影響。改變地物地貌需經(jīng)過(guò)嚴(yán)格環(huán)評(píng)審批。泰國(guó)工程建設(shè)方案的民眾參與程度較高,工程建設(shè)需考慮對(duì)民眾的影響、顧及民眾的感受。一般項(xiàng)目從方案前期到實(shí)施階段,要召開(kāi)多次大規(guī)模的民眾參與會(huì),民眾可以提出對(duì)工程建設(shè)的意見(jiàn)。
(2)泰國(guó)橋梁工程施工工藝現(xiàn)狀泰國(guó)的土建工程建設(shè)技術(shù)比較發(fā)達(dá),對(duì)于公路工程常規(guī)的簡(jiǎn)支梁,泰國(guó)多采用節(jié)段預(yù)制拼裝工藝施工,在既有梁廠(chǎng)內(nèi)完成箱梁節(jié)段的預(yù)制后,結(jié)合工程現(xiàn)場(chǎng)及梁廠(chǎng)的交通條件選擇通過(guò)公路或鐵路運(yùn)輸至工地,在工地現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)節(jié)段拼裝架橋機(jī)完成箱梁節(jié)段的拼裝及預(yù)應(yīng)力筋的張拉。
在泰國(guó),制梁場(chǎng)是固定的建筑構(gòu)件生產(chǎn)工廠(chǎng),為多個(gè)項(xiàng)目生產(chǎn)所需要的各種梁體預(yù)制節(jié)段,這不同于中國(guó)的臨時(shí)性梁場(chǎng)。制梁工廠(chǎng)一般交通較便利,有的鄰近米軌鐵路,或有專(zhuān)用線(xiàn)與米軌鐵路相連,可通過(guò)公路、鐵路運(yùn)輸梁體節(jié)段,尤其鐵路運(yùn)輸?shù)某杀据^低。為了便于梁體節(jié)段的運(yùn)輸,單個(gè)節(jié)段質(zhì)量一般不超過(guò)60t,單節(jié)段梁體長(zhǎng)度一般不超過(guò)3m。若有特殊要求的梁體節(jié)段,也可以根據(jù)施工地點(diǎn)研究相應(yīng)的運(yùn)輸方案。
2.2節(jié)段預(yù)制拼裝法與整孔預(yù)制架設(shè)法的比較
(1)技術(shù)可行性從技術(shù)可行性方面,理論上講,整孔預(yù)制架設(shè)法和節(jié)段預(yù)制拼裝法都是可行的。節(jié)段預(yù)制拼裝的施工方法對(duì)泰國(guó)當(dāng)?shù)氐某邪虂?lái)說(shuō),是成熟掌握的施工技術(shù);節(jié)段預(yù)制拼裝法梁體可以曲線(xiàn)曲做[2-3],避免了梁體曲線(xiàn)布置、橋墩橫向偏距等繁瑣工作,減少了現(xiàn)場(chǎng)施工放樣錯(cuò)誤的幾率。整孔預(yù)制架設(shè)法,梁體整孔在梁場(chǎng)預(yù)制,更容易控制施工質(zhì)量;對(duì)于泰國(guó)當(dāng)?shù)爻邪屉m然是新工藝,但可通過(guò)向中國(guó)學(xué)習(xí)來(lái)掌握,且考慮到本項(xiàng)目土建工程由中方工程師監(jiān)理,施工質(zhì)量也可有效監(jiān)督。
(2)工期可行性根據(jù)泰國(guó)高鐵項(xiàng)目一期工程的實(shí)施計(jì)劃,土建工程的工期為36個(gè)月,其中架梁工期為24個(gè)月。節(jié)段預(yù)制架設(shè)方案全線(xiàn)需設(shè)置30個(gè)架梁工作面,架梁工期約24個(gè)月。整孔箱梁預(yù)制架設(shè)方案全線(xiàn)設(shè)置10處箱梁預(yù)制場(chǎng),10套箱梁架設(shè)設(shè)備,架梁工期約22個(gè)月(不包含臨時(shí)梁場(chǎng)建設(shè)的時(shí)間)。可見(jiàn),整孔預(yù)制架設(shè)方案和節(jié)段拼裝架設(shè)方案都能滿(mǎn)足項(xiàng)目工期要求。
(3)經(jīng)濟(jì)性比較以平均單個(gè)標(biāo)段400孔32m標(biāo)準(zhǔn)跨簡(jiǎn)支箱梁的梁部概算為研究對(duì)象,從梁體結(jié)構(gòu)本身費(fèi)用、梁場(chǎng)費(fèi)用(含征地費(fèi)用)、運(yùn)輸費(fèi)用、機(jī)械設(shè)備費(fèi)用等方面綜合分析。考慮標(biāo)段內(nèi)梁體施工的綜合攤銷(xiāo)情況,考慮泰國(guó)當(dāng)?shù)氐膬r(jià)格因素。雖然標(biāo)準(zhǔn)跨梁體采用節(jié)段拼裝法施工結(jié)構(gòu)本身的費(fèi)用高于整孔預(yù)制法,但綜合考慮梁場(chǎng)、運(yùn)架費(fèi)用后,節(jié)段拼裝法經(jīng)濟(jì)性更好。
(4)其他控制因素
在高速鐵路沿線(xiàn)設(shè)置大型梁場(chǎng)[4]的征地問(wèn)題很難解決,征地是泰國(guó)工程建設(shè)控制方案的首要因素。泰國(guó)承包商沒(méi)有整孔預(yù)制架設(shè)的大型運(yùn)架設(shè)備,泰國(guó)當(dāng)?shù)匾膊簧a(chǎn),需全部從國(guó)外進(jìn)口,購(gòu)置整套設(shè)備的費(fèi)用昂貴,后期其他項(xiàng)目再使用的機(jī)會(huì)較少,無(wú)疑會(huì)大大增加企業(yè)成本。泰國(guó)承包商對(duì)節(jié)段拼裝法較熟悉,對(duì)整孔架設(shè)了解較少,本項(xiàng)目以泰國(guó)當(dāng)?shù)爻邪淌┕橹鳎杓骖櫘?dāng)?shù)爻邪痰默F(xiàn)狀條件。(5)比較結(jié)論綜合考慮以上因素,本項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)跨梁體采用裝配式施工,即節(jié)段預(yù)制拼裝法施工。
3標(biāo)準(zhǔn)跨度裝配式梁體設(shè)計(jì)
3.1梁體結(jié)構(gòu)尺寸
泰國(guó)曼谷至呵叻高速鐵路工程標(biāo)準(zhǔn)跨度簡(jiǎn)支梁為雙線(xiàn)、有砟/無(wú)砟梁體,跨度系列為20m、24m、32m、40m,對(duì)應(yīng)計(jì)算跨度分別為19.5m、23.5m、31.5m、39.3m。該工程20m梁劃分為9個(gè)節(jié)段,24m梁劃分為11個(gè)節(jié)段,32m梁劃分為13個(gè)節(jié)段,40m梁劃分為17個(gè)節(jié)段。節(jié)段長(zhǎng)度一般在2~3m,節(jié)段質(zhì)量不大于60t。 標(biāo)準(zhǔn)跨度雙線(xiàn)簡(jiǎn)支梁采用單箱單室斜腹板箱梁結(jié)構(gòu),頂板寬12.2m,懸臂長(zhǎng)3.2m,懸臂根部厚0.55m。
3.2標(biāo)準(zhǔn)跨度裝配式梁體構(gòu)造
(1)一般要求預(yù)制節(jié)段[5]縱向長(zhǎng)度應(yīng)滿(mǎn)足運(yùn)輸、架設(shè)等要求,盡量減少箱梁預(yù)制段種類(lèi),每跨箱梁梁段數(shù)采用奇數(shù)分塊,跨中不設(shè)接縫,對(duì)稱(chēng)布置。每個(gè)節(jié)段長(zhǎng)度1/2處設(shè)置頂板泄水孔,對(duì)于40m跨度梁,端節(jié)段與跨中節(jié)段應(yīng)設(shè)置30cm厚橫隔板,預(yù)留過(guò)人孔。對(duì)于曲線(xiàn)節(jié)段,其縱向長(zhǎng)度還應(yīng)考慮預(yù)制、架設(shè)設(shè)備等因素。箱內(nèi)凈空、頂板、底板及腹板厚度應(yīng)滿(mǎn)足現(xiàn)行規(guī)范要求。
為減小恒載作用下梁體上下緣應(yīng)力差,降低徐變上拱,防止恒載作用下梁體下緣壓應(yīng)力偏大,在滿(mǎn)足抗裂安全系數(shù)的前提下跨中腹板部分預(yù)應(yīng)力布置相比整孔預(yù)制梁更靠近中性軸附近。這樣的鋼束布置使得梁體下緣也有相應(yīng)空間布置剪力鍵,使得梁體剪力鍵布置在箱梁截面比較均衡。設(shè)計(jì)中通過(guò)調(diào)整預(yù)應(yīng)力起彎角度和鋼束在橫截面的上下位置,使所有鋼束的曲線(xiàn)全部布置在預(yù)制梁段內(nèi)[6],接縫位置全部以直線(xiàn)相接,方便了預(yù)應(yīng)力孔道的施工,從設(shè)計(jì)源頭保證了預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量。 預(yù)制節(jié)段之間應(yīng)采用環(huán)氧樹(shù)脂粘結(jié)劑連接[7]。
環(huán)氧樹(shù)脂接縫的合攏應(yīng)力應(yīng)保持最小0.35MPa的壓應(yīng)力直至環(huán)氧樹(shù)脂固化。每個(gè)梁段設(shè)置4個(gè)吊孔,吊裝過(guò)程應(yīng)采取措施,保證4個(gè)吊點(diǎn)受力均衡。端節(jié)段處考慮吊裝荷載局部構(gòu)造進(jìn)行加強(qiáng)。梁體安裝完畢后,應(yīng)采用補(bǔ)充收縮混凝土將頂板上的吊裝預(yù)留孔進(jìn)行封堵,并做防水處理。在梁端梁底設(shè)置U形槽口作為梁底進(jìn)人孔,并利用部分墩上空間,梁底至墩頂高度滿(mǎn)足頂梁及進(jìn)人空間要求。
(2)剪力鍵構(gòu)造為了確保箱梁預(yù)制節(jié)段拼裝時(shí)接縫密帖、拼連后橋梁線(xiàn)形、外觀滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求,節(jié)段端面之間的接縫通常采用匹配預(yù)制法,即將已預(yù)制節(jié)段的端面作為后澆筑節(jié)段的端模,循序漸進(jìn)。由于沒(méi)有非預(yù)應(yīng)力鋼筋穿過(guò)預(yù)制節(jié)段的接縫,必須設(shè)置剪力鍵構(gòu)造承受與傳遞剪力[8],達(dá)到結(jié)構(gòu)變形連續(xù),并能使節(jié)段拼裝連接方便、準(zhǔn)確。通常剪力鍵的設(shè)計(jì)需考慮以下幾個(gè)方面。
①接縫面剪力傳遞及截面剪力[9]計(jì)算的需要。②體內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼束布置與剪力鍵干擾處理。③截面尺寸大小與剪力鍵構(gòu)造匹配,混凝土鍵還需考慮骨料粒徑的大小。④節(jié)段拼裝時(shí)鑲嵌對(duì)接定位需要。剪力鍵的功能主要包括定位和提供抗剪能力兩個(gè)方面[10]。從現(xiàn)代鐵路高標(biāo)準(zhǔn)要求出發(fā),其定位功能和抗剪傳力同等重要。
本項(xiàng)目采用復(fù)合密鍵形式,即腹板采用密鍵形式,頂、底板采用疏齒形式。密鍵形式利于剪力在接縫面的均衡傳遞,個(gè)別剪力鍵的施工誤差便于修正,耐久性好且利于布置預(yù)應(yīng)力孔道。而頂、底板的剪力鍵主要起定位作用,故采用便于施工的疏鍵形式。剪力鍵的構(gòu)造與尺寸應(yīng)滿(mǎn)足如下要求。①節(jié)段拼裝梁剪力鍵應(yīng)采用多鍵系統(tǒng),并且均勻布置。
②腹板內(nèi)的剪力鍵(槽)應(yīng)在腹板全高度布置,布置范圍宜為梁高的75%;剪力鍵(槽)的橫向?qū)挾炔灰诵∮诟拱鍖挾鹊?5%。采用混凝土濕接縫的預(yù)制節(jié)段,該端面可不設(shè)剪力鍵。③頂、底板應(yīng)設(shè)置剪力鍵,可用大尺寸的剪力鍵,橫向長(zhǎng)度宜為腹板剪力鍵橫向?qū)挾鹊?倍;位于腹板與頂、底板結(jié)合區(qū)的剪力鍵(槽)的尺寸,可根據(jù)該處實(shí)際尺寸選定。④剪力鍵采用傾角45°梯形截面[11]。⑤剪力鍵高不小于2倍最大骨料粒徑且不小于32mm,一般不大于100mm。⑥剪力鍵高度與其平均寬度比取為1:2。⑦兩剪力鍵的間距取3~5倍剪力鍵(槽)高度。⑧腹板及頂、底板剪力鍵布置應(yīng)該避開(kāi)預(yù)應(yīng)力管道,且單片腹板剪力鍵最少數(shù)量不宜少于4個(gè)。
3.3標(biāo)準(zhǔn)跨度裝配式梁體耐久性設(shè)計(jì)
膠接縫節(jié)段拼裝結(jié)構(gòu)與整體澆筑結(jié)構(gòu)的根本區(qū)別在于:節(jié)段拼裝接縫處縱向普通鋼筋不連續(xù)[12]、混凝土不連續(xù)[13]、預(yù)應(yīng)力管道不連續(xù)。節(jié)段間接縫采用環(huán)氧密封膠填塞,因此濕氣、氯化物及氧氣等有可能夠進(jìn)入到體內(nèi)而引起預(yù)應(yīng)力筋腐蝕。(1)從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面對(duì)提高橋梁耐久性在橋梁設(shè)計(jì)中提高橋梁本身的承載能力,截面應(yīng)力留有富余,保證箱梁在正常使用狀態(tài)下全截面受壓[14],提高梁體抗裂安全系數(shù)[15],各項(xiàng)構(gòu)造及配筋滿(mǎn)足設(shè)計(jì)規(guī)范要求是提高橋梁耐久性的根本措施。
(2)膠的耐久性要求在節(jié)段拼裝梁中,環(huán)氧膠起著密封防水和增強(qiáng)整體結(jié)構(gòu)受力性能的作用,環(huán)氧膠[16]的耐久性至關(guān)重要。選擇產(chǎn)品性能可靠、耐久性好的膠體材料,并在現(xiàn)場(chǎng)加強(qiáng)檢測(cè),確保質(zhì)量。(3)混凝土材料的耐久性要求為保證結(jié)構(gòu)質(zhì)量、控制混凝土結(jié)構(gòu)裂縫,提高結(jié)構(gòu)耐久性,要求采用高性能混凝土,臨海或在有腐蝕性環(huán)境中的工點(diǎn)必須采用高性能海工混凝土。在滿(mǎn)足膠凝材料最低用量的前提下盡量降低硅酸鹽水泥的用量。
(4)體內(nèi)預(yù)應(yīng)力孔道密封措施膠接縫處涂刷環(huán)氧密封膠,為避免預(yù)應(yīng)力管道壓漿液從接縫處漏出和梁體擠壓時(shí)膠體進(jìn)入預(yù)應(yīng)力孔道造成孔道堵塞,需對(duì)接縫面預(yù)應(yīng)力孔道接頭采取可靠的構(gòu)造處理措施。該工程采用閉孔發(fā)泡聚乙烯材料密封墊圈[17]+涂膠方式作為預(yù)應(yīng)力孔道接縫密封方式。密封墊圈采用閉孔發(fā)泡聚乙烯材料,彈性好,壓縮量大、能與環(huán)氧樹(shù)脂膠協(xié)調(diào)變形,施工方便,涂膠采用雙面涂膠,每側(cè)涂膠厚度1~1.5mm。(5)預(yù)應(yīng)力管道的耐久性措施采用防腐性能更好、施工不宜破損的塑料波紋管成孔。
3.4標(biāo)準(zhǔn)跨度裝配式梁體設(shè)計(jì)的關(guān)鍵控制參數(shù)
(1)獨(dú)立檢算接縫面正截面抗剪強(qiáng)度,由于接縫處鋼筋和混凝土不連續(xù),接縫面布置剪力鍵,需獨(dú)立驗(yàn)算接縫面正截面抗剪強(qiáng)度。接縫面抗剪強(qiáng)度由彎起預(yù)應(yīng)力豎向分力(預(yù)剪力)、截面摩阻力、剪力鍵抗剪能力三部分組成。(2)對(duì)于節(jié)段拼裝法梁體的設(shè)計(jì)控制參數(shù),膠拼簡(jiǎn)支梁抗彎折減系數(shù)采用0.95,抗剪折減系數(shù)采用0.90,強(qiáng)度計(jì)算考慮折減后,主力工況強(qiáng)度安全系數(shù)不小于2.0,主力+附加力工況強(qiáng)度安全系數(shù)不小于1.8。
(3)考慮膠接縫對(duì)截面抗彎剛度的不利影響,折減系數(shù)取0.9。 (4)施工過(guò)程中,環(huán)氧樹(shù)脂接縫的全截面粘合壓應(yīng)力不應(yīng)小于0.3MPa。(5)梁段劃分為標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段和梁端節(jié)段,節(jié)段長(zhǎng)度取決于節(jié)段質(zhì)量以及運(yùn)輸?shù)跹b時(shí)的尺寸限制要求,泰國(guó)高鐵工程節(jié)段長(zhǎng)度不大于3m,節(jié)段質(zhì)量不大于60t。
4標(biāo)準(zhǔn)跨度裝配式梁體施工
梁體節(jié)段一般通過(guò)汽車(chē)運(yùn)至橋址現(xiàn)場(chǎng),拼裝流程[19-20]一般分為以下6個(gè)步驟。第一步,完成基礎(chǔ)、承臺(tái)和橋墩施工;運(yùn)輸梁體節(jié)段、橋架機(jī)就位并進(jìn)行穩(wěn)定性檢查。第二步,梁體節(jié)段起吊。第三步,按順序起吊節(jié)段,移動(dòng)梁體節(jié)段至橋墩,預(yù)留施工環(huán)氧樹(shù)脂空間,調(diào)整線(xiàn)形。第四步,調(diào)整并固定首節(jié)段位置,確保無(wú)移位和轉(zhuǎn)動(dòng),首階段和第二階段間涂抹環(huán)氧樹(shù)脂,并張拉臨時(shí)預(yù)應(yīng)力鋼束[21];按此方法依次實(shí)施后繼節(jié)段。第五步,張拉永久鋼束,封錨。第六步,釋放吊桿,緩慢下落梁體至設(shè)計(jì)位置,安裝支座,架設(shè)完成。移動(dòng)架橋機(jī)施工下一橋跨。
5結(jié)語(yǔ)
目前,泰國(guó)曼谷至呵叻高速鐵路工程正在如火如荼的建設(shè)中,C1標(biāo)段土建工程已經(jīng)施工完成,C2-1標(biāo)段正在架設(shè)裝配式梁體,其余標(biāo)段也在積極推進(jìn)。泰國(guó)高鐵全線(xiàn)采用裝配式標(biāo)準(zhǔn)跨梁體,是同標(biāo)準(zhǔn)鐵路工程的創(chuàng)新實(shí)踐。泰國(guó)高鐵橋梁跨度系列為20m、24m、32m、40m,節(jié)段劃分需綜合考慮運(yùn)輸條件、鋼束布置、結(jié)構(gòu)構(gòu)造等,合理布置剪力鍵,注意裝配式梁體的耐久性設(shè)計(jì)。
結(jié)合泰國(guó)高鐵工程特點(diǎn),該工程采用短線(xiàn)法匹配預(yù)制梁體節(jié)段,采用規(guī)范的施工工藝流程,嚴(yán)格控制施工質(zhì)量。工程建設(shè)的屬地化特點(diǎn)鮮明,應(yīng)結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)、工程建設(shè)環(huán)境、各方需求等綜合分析,選擇合理的施工方法。裝配式標(biāo)準(zhǔn)跨梁體具有環(huán)保性好、對(duì)交通及環(huán)境適應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn),在國(guó)家大力推行裝配式建造和綠色交通的環(huán)境下,裝配式梁體順應(yīng)時(shí)代需要,具有廣闊的應(yīng)用前景。
參考文獻(xiàn):
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作者:商耀兆