DE2816678C3 - Kabelträgersystem - Google Patents
KabelträgersystemInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Kabelträgersystem in erdbebensicherer Auslegung für Kernkraftwerke und
dergleichen, bestehend aus insbesondere I-förmig profilierten, in Kabelverlaufrichtung mit Abstand
hintereinender vertikal anzuordnenden Trägern und mehreren an diesen gehalterten, seitlich horizontal
auskragenden Tragarmen, wobei die Träger einseitig oder beidseitig an ihren Enden Haltepiatten aufweisen,
die am Bauwerk festlegbar sind, und ferner benachbarte vertikale Träger miteinander verstrebt sind.
Derartige Kabelträgersysteme sind aus dem Prospekt »Traversen-System« der Firma Pohl, Seilen 7 und 8,
bekannt.
Bei den bisher bekannten Systemen dieser Art wird der Träger beidseitig am Bauwerk befestigt, indem
Dübel erheblicher Länge, beispielsweise 200 mm, mit entsprechenden Dübelrandabständen in Dübelgruppen
in die Betondecke bzw. -boden eingesetzt werden und die Halteplatten mittels durchgesteckter Gewindebolzen
dort befestigt werden.
Es ist auch üblich, die Träger hängend anzuordnen oder kurze Ständer zu verwenden. Desweiteren kann
die Befestigung der Träger auch an anderen Tragkonstruktionen, zum Beispiel Stahlträgern, vorgenommen
werden.
bo Für erdbebensichere Auslegung im Kernkraftwerkbau
sind diese Konstruktionen aber ungeeignet. Die von Erdbeben erzeugten Kräfte verlangen nach besonders
starken und langen Sicherheitsdübeln, da die dann angreifenden hohen Kräfte, insbesondere Zugkräfte,
ι,·-, inders nicht abgefangen werden können. Der Abstand
der Dübel einer Tragplatte voneinander soll nach bestehenden Vorschriften bei Verwendung von M 12
ca. 190 mm betragen, wobei der Abstand benachbarter
Tragplatten mit vier Dübeln bei 900 mm liegt, gemäß
Gutachten der TH. Darmstadt
Desweiteren sind die Tragplatten extrem groß und stark auszulegen.
Auch werden höchste Anforderungen an die Materialgüte gestellt
All diese Forderungen sind berechtigt weil, sofern das Tragsystem durch Erdbebenschwingungen beansprucht
wird, extrem hohe Auszugskräfte auf die Dübel einwirken. Dies hat dazu geführt, daß schon Vorschläge
gemacht wurden, große Stahlplatten in die Betondecken mit einzugießen und die Tragplatten an diesen zu
befestigen.
Der dann erforderliche Planungsaufwand ist ungeheuer groß, weil schon bei der Rohbauausführung der
genaue Ort der Träger des Systems festzulegen ist und darüber hinaus äußerst exakte Anordnung der Stahlplatten
erforderlich ist damit die Träger später genau an den vorbezeichneten Stellen befestigt werden
können. Die Variabilität des Systems wird damit soweit eingeschränkt daß spätere Änderungen oder Ergänzungen
praktisch unmöglich sind.
Es sei noch bemerkt daß zum Anbringen von Dübeln der oben genannten Länge ein aufwendiges Eisensuchen
im Beton vorgenommen werden muß.
Der gleiche Aufwand der bei Kabelträgersystemen im Kernkraftwerkbau betrieben werden muß, ist auch für
Lüftungsverlegung und Rohrleitungen vorgeschrieben.
Die an jeder Befestigungsstelle unterschiedlichen Belastungszustände müssen berechnet und durch m
entsprechende Auslegung des Systems berücksichtigt werden.
Vor Verlegung der einzelnen Kabel auf die Kabeltragarme werden noch gitter- oder leiterartige
Kabelbahnen aufgelegt, um eine gleichmäßige Auflage Jr>
der Kabel zu erreichen, die Betriebswärme derselben abzuführen und das Auswechseln von Kabeln zu
erleichtern.
Die vorbeschriebene Entwicklung führt aber zu einer nicht mehr handhabbaren Dimensionierung und einer
untragbaren Planungs- und Ingenieurbelastung.
Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, ein Kabelträgersystem der eingangs bezeichneten Art
zu schaffen, das mit geringem Planungs- und Ingenieuraufwand zu einer geeigneten erdbebensicheren Auslegung
führt. Dabei seil das System aus einer möglichst geringen Anzahl rinfacher Bausteine zusammengestellt
sein.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die miteinander verstrebten Träger eine 5«
steife Elementarzelle des Tragwerkes bilden und die Halteplatten unter Zwischenschaltung von allseitig
wirksamen Federelementen und gleichgerichtet wirkenden Dämpfungselementen bauwerkseitig angebunden
sind.
Diese Erkenntnis beruht im Gegensatz zum Stand der Technik darauf, daß nicht die Befestigungselemente zur
Aufnahme der geforderten Kräfte entsprechend groß dimensioniert werden sollen, sondern die Kräfte in den
Lagerpunkten möglichst gering (.ehalten und auf das t>r>
statisch notwendige Maß reduziert werden müssen.
Dabei muß insbesondere die Übertragung von Momenten vermieden werden.
Um diese Wirkungen zu erreichen, sollen die Federelemente nicht sehr steif sein, sondern größere t>5
Schwingungsweiten ermöglichen, so daß die Reibung zwischen den auf das Tragsystem aufgelegten Kabelmänteln
zur Vernichtung der Bewegungsenergie herangezogen wird. Als wesentliche Energievernichter sind
die Dämpfungselemente vorgesehen.
Um auch den Anforderungen bezüglich der Temperaturbedingungen im Kernkraftwerkbau gerecht zu
werden, ist vorgesehen, daß die Feder- und Dämpfungselemente mindestens im Bereich von 268° K bis 470° K
funktionsbeständig sind.
Die Ausbildung von Federelementen und Dämpfungselementen und insbesondere deren Anordnung
zwischen Halteplatte und Bauwerk ist ziemlich aufwendig, wenn Stahlfedern und dergleichen Verwendung
finden, da diese einen relativ großen Platzbedarf haben, kostenaufwendig sind und keine ausreichende Dämpfungskapazität
aufweisen.
Deshalb wird vorgeschlagen, daß als Feder- und Dämpfungselement jeweils mindestens ein Gummilager
zwischen Halteplatte und Bauwerk befestigt ist
Damit ist schon ein großer Fortschritt erzielt
Unter Beachtung der im Kernkraftbau geforderten6 Temperaturbeständigkeit ist es aber besonders vorteilhaft,
daß ein Lager aus elastomerem Werkstoff als Feder- und Dämpfungselement angeordnet ist.
Als elastomerer Werkstoff kann ein Chloropren-Kautschuk bzw. ein fluorhaltiger Kautschuk vorgesehen
sein, der insbesondere im Temperaturbereich von 268° K bis 398° K dauerbelastbar und bei 458° K eine
Stunde lang belastbar ist
Die Temperaturerfordernisse gehen üblicherweise dahin, daß die Lager im Dauerbetrieb zwischen 268° K
und 398° K (-50C und 125°C) beständig sind und bis zu
einer Stunde auch Temperaturen von 458° K (1850C)
widerstehen, ohne daß ihre Funktion ausgeschaltet wird.
Als Werkstoff wird beispielsweise ein Chloropren-Kautschuk-Typ
mit Erfolg angewandt, der zu 60% aus Chloropren-Kautschuk und bis zu 20 Füllstoffen besteht.
Die Zusammenstellung erfolgt so, daß das Lager dann den geforderten Temperaturbelastungen widersteht
Insbesondere der elastomere Werkstoff hat auch hohe Dämpfungseigenschaften, so daß das Lager eine
Dämpfungskapazität von mindestens 10% hat.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, daß an das Gummi- bzw. Elastomer-Lager an seiner mit der
Halteplatte bzw. dem Bauwerk korrespondierenden Fläche jeweils eine Stahlplatte mit nach außen
vorragenden Gewindebolzen anvulkanisiert ist
Die Federkonstante dieses Lagers bezüglich horizontaler Bewegung hängt vom Gleitmodul C, von der Höhe
des elastomeren Kissens und dessen Querschnittsfläche ab. Die Konstante für die vertikale Bewegung ist etwa
zehnmal höher und abhängig von der Relation der freien zur gebundenen Oberfläche des Kissens. Weiterhin
ist vorgesehen, daß pro Halteplatte zwei Lager angeordnet sind.
Dazu kann die Halteplatte rechteckig ausgebildet sein und an ihren Endbereichen die Lager halten.
Auch hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Lager bei 473° K eine Tragfähigkeit von 5*P/cm2 (ca.
0,5N/mm2) aufweisen.
Durch entsprechende Bemessung der Lager können die aufgebrachten Lasten gut gehalten werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, daß zur Versteifung einer Elementarzelle die benachbarter
Träger durch Flachstäbe miteinander verbunden sind.
Desweiteren kann vorgesehen sein, daß jeweils eine Vielzahl von Elementarzellen im Rasterabstand zueinander
angeordnet sind.
Dabei ist nur die jeweilige Elementarzelle verstrebt,
während die einzelnen Elementarzellen nicht miteinander verstrebt sind.
Es kann auch vorgesehen sein, daß die Träger hängend angeordnet sind.
Eine Weiterbildung wird darin gesehen, daß die Lager mittelbar unter Zwischenschaltung von Profilschienen
bauwerkseitig befestigbar sind (F i g. 9 und 10).
Eine vorteilhafte Ausbildung ist dadurch gekennzeichnet, daß die deckenseitig befestigbare Profilschiene
bzw. das Profilschienenteilstück als offenes C-Profil ausgebildet ist, an dessen dem deckenseitig befestigbaren
Schenkel gegenüberstehenden Schenkel das Lager auf der dem Profilinneren zugewandten Seite festlegbar
ist und die entsprechende Halteplatte des Trägers auf die freie, zum Profilinneren zielende Fläche des Lagers
auflegbar und dort befestigbar ist.
Dies bewirkt, daß auch die deckenseitig bzw. an der oberen Halteplatte befestigten Lager statisch lediglich
auf Druck belastet sind. Insbesondere bei hängend angeordneten Trägern ist dies besonders vorteilhaft.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, daß bei lediglich aufstehend befestigtem
Träger (F i g. 4 und 6) die Halteplatte großflächig ausgebildet und durch zwischen Halteplatte und Träger
angebrachte, insbesondere dreieckige Aussteifungen, verstärkt ist.
Weiterhin ist vorteilhaft, wenn bei den jeweils äußeren Elementarzellen eines Trägerfeldes die Träger
der letzten Zelle durch Winkelprofile versteift sind.
Zur Montageerleichterung ist es nützlich, wenn die Winkel- bzw. Flachprofile endseitig und/oder die Träger
an den entsprechenden Befestigungspunkten Löcher zur Aufnahme der hochfesten Befestigungsschrauben
aufweisen.
Die erfindungsgemäße Ausbildung hat viele Vorteile, von denen hier noch einige erläutert werden sollen.
Durch die Anordnung der elastomeren Lager werden die Befestigungsdübel bzw. Bolzen nur mit vernachlässigbar
geringen Biegemomenten belastet.
Außer statischen Kräften wirken auch bei durch Erdbeben hervorgerufenen Belastungszuständen nahezu
keine Zugkräfte auf die Dübel. Infolgedessen können die Dübel geringer dimensioniert sein, insbesondere
sind geringere Dübel- und Gruppenabstände möglich.
Die auf die Dübel wirkenden Druck- und Zugkräfte bewegen sich im Rahmen des statisch aufgebrachten.
Die Dübel werden dynamisch im wesentlichen nur durch Scherkräfte beansprucht.
Als Folge können die Bohrlochtiefen zum Dübelsetzen ebenso wie die Dübellängen abgemindert werden,
was zu erheblich geringerem Arbeitsaufwand führt, weil insbesondere das Eisensuchen im Beton stark vereinfacht
ist.
Die im Kernkraftwerkbau bisher für Kabelträgersysteme, Lüftungen und Rohrleitungen verwendeten
Halteplatten können in Fläche und Stärke kleiner gestaltet werden, wodurch bei deren Berechnung, bei
der Bauplanung und im Ingenieurwesen statisch-dynamische Vorteile erzielt werden.
Wegen des nun nur noch geringen Platzbedarfes ist eine einfachere Koordination der einzelnen Gewerke
möglich. Das nachträgliche Verschieben von Kabeltrassen bereitet keine Schwierigkeiten mehr.
Alle diese Wirkungen resultieren aus der Zwischenschaltung der elastomeren Lager, die hohe Dämpfungscharakteristik, ein Federverhalten in jeder Beanspruchungsrichtung
und eine Wärmebeständigkeit bis 473° K aufweisen, in Verbindung mit der Versteifung des
Trägersystems.
Die aufzunehmende Stoßenergie wird so praktisch ir kinetische Energie umgewandelt und durch Dämpfung
des Lagerwerkstoffes abgebaut.
Die wesentliche Forderung an das Kabelträgersystem ist, daß nach einem Erdbeben die Funktion der
elektrischen Anlage erhalten bleibt, um ein risikoloses Ausschalten des Reaktors zu ermöglichen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in det ίο Zeichnung dargestellt und im weiteren näher beschrieben.
Es zeigt
F i g. 1 eine Elementarzelle eines Kabelträgersystems in Perspektive,
Fig.2 bis 7 verschiedene Kabelträgerformen ir
Ansicht,
F i g. 8 eine Einzelheit in Perspektive,
Fig.9 und 10 zwei Varianten der Einzelheit in
Ansicht.
Das Kabelträgersystem in erdbebensicherer Auslegung für Kernkraftwerke und dergleichen besteht aus
I-förmig profilierten, in Kabeltrassenrichtung mil Abstand von 150 cm hintereinander vertikal angeordneten
Trägern 1 und mehreren an diesen gehalterten seitlich horizontal auskragenden Tragarmen 2. Letztere
können beidseitig und/oder einseitig am Träger 1 angebracht sein. Auf die Tragarme 2 sind leiterartige
Kabelträger 3 aufgelegt. Die Träger 1 weisen an einem Ende (F i g. 3,4,6, 7) oder an beiden Enden (F i g. 1, 2, 5)
Halteplatten 4 auf, die am Bauwerk befestigbar sind.
Jeweils zwei direkt benachbarte Träger 1 sind zur Bildung einer steifen Elementarzelle (Fig. 1) des
Tragwerkes miteinander über kreuzweise angeordnete Flachstäbe 5 verstrebt. Die Flachstäbe 5 sind an ihren
Kreuzungspunkten miteinander und an ihren Enden mit den Trägern 1 mittels hochfester Schrauben verbunden.
An den Halteplatten 4 sind Lager 6 aus elastomeren Werkstoffen befestigt, welche wiederum bauwerkseitig
angebracht sind. Die Lager 6 tragen auf ihrer Ober- und Unterseite anvulkanisierte Stahlplatten 7, 8. Von der
oberen Stahlplatte 8 ragt ein in einen bauwerkseitig angebrachten Dübel einsetzbarer Gewindebolzen 9 ab,
während an der unteren Platte 7 ein Bolzen 10 befestigt ist, der durch entsprechende Löcher 11 der Halteplatte 7
führbar und mittels seiner Mutter 11' dort fixierbar ist. Anstelle der Gewindebolzen 9 können in der Stahlplatte
8 auch Gewindebohrungen zur Anordnung von Befestigungsschrauben vorgesehen sein. Das das Lager
6 bildende Elastomer-Kissen ist eine allseitig wirkende Feder mit hohen Dämpfungseigenschaften. Die Zerreißfestigkeit
des Lagers 6 liegt bei 293° K bei ca. 170^/crn2.
Es ist bis mindestens 473° K hitzebeständig und geht eine gute Bindung mit Metall ein.
Um eine gute Feder- und Dämpfungswirkung zu erzielen bzw. Erdbeben-Schäden des Trägersystems zu
vermeiden, ist die Anordnung zweier Lager 6 pro Halteplatte 7 ausreichend. Der Abstand der Lager 6
voneinander ist durch die Dübelrandabstandsvorschriften vorgegeben. An sich würde auch ein einziges richtig
dimensioniertes Lager 6 ausreichen, doch wegen der Sicherheitsbestimmungen ist die Mehrfachanordnung
zwingend.
Die Kopplung einer Elementarzelle, wie sie in F i g. 1 gezeigt ist, an eine weitere erfolgt über Flachstäbe 5
oder dergleichen, so daß jeweils mehrere mit Rasterabstand voneinander angeordnete Zellen ein Kabelträgersystem
bilden.
Bei der in F i g. 1 dargestellten beidseitigen Festle-
gung der Träger 1 nimmt das untere Lager 6 im wesentlichen nur statische Druckkräfte und das obere
statische Zugkräfte auf. Dynamische Lastzustände werden von den Lagern 6 aufgenommen, wobei fast
ausschließlich Scherkräfte auf die Befestigungsbolzen 9, 10 bzw. Dübel übertragen werden.
Sind die Lager 6 lediglich unten befestigt (F i g. 4 und 7) so ist eine Versteifung im Übergang zwischen
Halteplatte 4 und Träger 1 in Form von Winkelprofilen 12 bzw. Profileisen 13 erforderlich, wobei zudem ein
größerer Lagerabstand günstig ist, wie in F i g. 4 gezeigt.
Bei Hängekonstruktion sind keine Versteifungen notwendig (F i g. 3,6).
Um auch die oberen Lager 6 statisch im wesentlichen nur mit Druckkräften zu belegen, ist die Ausbildung
gemäß Fig.9 und 10 vorgesehen. Danach ist an der
Bauwerkdecke eine oder mehrere Profilschienen 14, 15 oder dergleichen befestigt, die gemäß F i g. 9 als offenes
C-Profil ausgebildet ist. Dessen einer Schenkel ist deckenseitig angeschraubt und dessen anderer hält auf
der dem Profilinneren zugewandten Seite das Lager 6. An der Lageroberseite ist eine weitere mit der
Halteplatte 4 verbundene C-profilierte Schiene mit ihrem freien Schenkel befestigt, so daß das Lager 6 alle
Schwingungen und Stöße aufnehmen und abbauen kann.
In Fig. 10 ist die Halteplatte 4 unter Zwischenschaltung der Lager 6 in eine U-profilartige Schiene 15
eingehängt.
ίο Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele
beschränkt, sondern vielfältig variabel.
Beispiele hierfür sind die Varianten gemäß F i g. 5 und
6. Dabei ist der Träger 1 gemäß F i g. 5 durch eine endseitig angebrachte, horizontale Profil-Stütze 16 an
einer Seitenwand befestigt. Die Halteplatte 4 ist dazu
am freien Ende der Stütze 16 angebracht.
Die F i g. 6 zeigt zwei hängend angeordnete Träger 1 die über ein Tragteil 17 miteinander verbunden sind. Auf
das Tragteil 17 ist ein Kabelkanal 18 gelegt.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen
Claims (17)
1. JCabelträgersystem in erdbebensicherer Auslegung
für Kernkraftwerke und dergleichen, bestehend aus insbesondere I-förmig profilierten, in
Kabelverlaufrichtung mit Abstand hintereinander vertikal anzuordnenden Trägern und mehreren an
diesen gehalterten, seitlich horizontal auskragenden Tragarmen, wobei die Träger einseitig oder
beidseitig an ihren Enden Halteplatten aufweisen, die am Bauwerk festlegbar sind und ferner
benachbarte vertikale Träger miteinander verstrebt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die
miteinander verstrebten Träger (1) eine Steife Elementarzelle des Tragwerkes bilden und die
Haltepiatten (4) unter Zwischenschaltung von allseitig wirksamen Federelementen (6) und gleichgerichtet
wirkenden Dämpfungselementen (6) bauwerkseitig angebunden sind.
2. Kabelträgersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder- und Dämpfungselemente
(6) mindestens im Bereich von 268° K bis 470° K funktionsbeständig sind.
3. Kabelträgersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Feder- und
Dämpfungselement (6) jeweils mindestens ein Gummilager zwischen Halteplatte (4) und Bauwerk
befestigt ist.
4. Kabelträgersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lager (6) aus
elastomerem Werkstoff als Feder- und Dämpfungselement angeordnet ist.
5. Kabelträgersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als elastomerer Werkstoff ein
Chloropren-Kautschuk bzw. ein fluorhaltiger Kautschuk vorgesehen ist, der insbesondere im Temperaturbereich
von 268° K bis 398° K dauerbelastbar und bei 458° K eine Stunde lang belastbar ist.
6. Kabelträgersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager (6) eine
Dämpfung von mindestens 10% aufweisen.
7. Kabelträgersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an das Gummibzw.
Elastomer-Lager (S) an seiner mit der Halteplatte (4) bzw. dem Bauwerk korrespondierenden
Fläche jeweils eine Stahlplatte (7, 8) mit nach außen vorragenden Gewindebolzen (9,10) anvulkanisiert
ist.
8. Kabelträgersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß pro Halteplatte
(4) zwei Lager (6) angeordnet sind.
9. Kabelträgersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager (6) bei
473° K eine Tragfähigkeit von 5*p/cm2 (ca. 0,5N/mm2)
aufweisen.
10. Kabelträgersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Versteifung
einer Elementarzelle die benachbarten Träger (1) durch Flachstäbe (5) miteinander verbunden sind.
11. Kabelträgersystem nach einem der Ansprüche
1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine Vielzahl von Elementarzellen im Rasterabstand
zueinander angeordnet sind.
12. Kabelträgersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Träger (1)
hängend angeordnet sind.
13. Kabelträgersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager (6)
mittelbar unter Zwischenschaltung von Profilschienen bauwerkseitig befestigbar sind.
14. Kabelträgersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die deckenseitig
befestigbare Profilschiene bzw. das Profilschienenteüstück
als offenes C-Profil (14) ausgebildet ist, an dessen dem deckenseitig befestigbaren Schenkel
gegenüberstehenden Schenkel das Lager (6) auf der dem Profilinneren zugewandten Seite festlegbar ist
und die entsprechende Halteplatte (4) des Trägers (1) auf die freie, zum Profilinneren zielende Fläche
des Lagers (6) auflegbar und dort befestigbar ist
15. Kabelträgersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß bei lediglich
aufstehend befestigtem Träger (1) (F i g. 4 und 6) die Halteplatte (4) großflächig ausgebildet und durch
zwischen Halteplatte (4) und Träger (1) angebrachte, insbesondere dreieckige Aussteifungen (12 bzw. 13)
verstärkt ist
16. Kabelträgersystem nach einem der Ansprüche
1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß bei den jeweils äußeren Elementarzellen eines Trägerfeldes die
Träger (1) der letzten Zelle durch Winkelprofile versteift sind.
17. Kabelträgersystem nach einem der Ansprüche
1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelbzw. Fiachprofile (5) endseitig und/oder die Träger
(1) an den entsprechenden Befestigungspunkten Löcher zur Aufnahme der hochfesten Befestigungsschrauben
aufweisen.
Priority Applications (9)
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