SCHEDA TECNICA DEL LIBRO
Apertura vani in pareti portanti in zona sismica + Elementi strutturali negli edifici in muratura + Statica e consolidamento degli edifici storici + Lezioni di Statica
Claudio Ciavattini - Salvatore Sbacchis - Filippo Cucco
DESCRIZIONE
Progetto degli interventi di rinforzo e consolidamento
II edizione aggiornata alla Circolare 2 febbraio 2009, n. 617 (Istruzioni per l’applicazione delle nuove norme tecniche per le costruzioni)
Il volume è rivolto ai tecnici progettisti che si occupano di interventi sul patrimonio edilizio esistente, anche sottoposto a vincolo storico-artistico.
Si tratta del problema che nasce in occasione di progetti di ristrutturazione o di riorganizzazioni funzionali di edifici in muratura, che prevedono una diversa distribuzione interna degli ambienti con conseguente modifica delle aperture interne e/o esterne nei muri portanti (spostamento di vani porte, nuove aperture di vani porte o finestre ecc.).
L’indebolimento (in termini sia di resistenza che di rigidezza alle azioni sismiche orizzontali) causato alla struttura da queste nuove aperture deve essere colmato attraverso la progettazione di adeguate opere di rinforzo e/o consolidamento delle strutture stesse in modo da ripristinare le condizioni iniziali ante intervento.
Si impone quindi una valutazione analitica che dimostri, nel caso del miglioramento sismico, un aumento del coefficiente di sicurezza, in particolare nei confronti delle azioni orizzontali; ciò non si ottiene sempre perseguendo il fine del massimo rinforzo. Infatti, un eccessivo aumento della rigidezza di alcune pareti rispetto ad altre (ad esempio per effetto di rinforzo mediante lastre di placcaggio in c.a.), può provocare, in maniera sostanziale, una variazione del comportamento globale del piano e quindi dell’edificio, con conseguente nascita di azioni impreviste (ad esempio effetti torcenti a causa dell’allontanamento del baricentro delle masse da quello delle rigidezze).
Nel testo vengono presi a riferimento i contenuti delle recenti norme in materia che, a partire dall’O.P.C.M. n. 3274/2003 fino ad arrivare al decreto ministeriale 14 gennaio 2008 e alla relativa circolare 2 febbraio 2009, n. 617/CSLLPP, hanno colmato un “silenzio” normativo in materia durato oltre venti anni.
Il testo si propone quindi come una guida operativa per i progettisti e il software allegato consente di accedere alle seguenti utility:
– Esempio di relazione illustrativa sulle metodologie di calcolo e di verifica adottate;
– Foglio di calcolo per la verifica di aperture in pareti portanti;
– Esempio numerico di calcolo.
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Teoria e pratica sul calcolo e la verifica degli elementi strutturali nella muratura
CD-Rom con esempi applicativi incluso
Il palazzo, il baglio, la torre saracena, il casolare, il mulino, la masseria, sono solo alcuni dei tipi di costruzioni in muratura che rappresentano uno spaccato, unico, di un modo di vivere e di costruire caduto in disuso subito dopo l’avvento nel dopoguerra del cemento armato.
Attraversando le splendide campagne e i bei paesini dell’entroterra siciliano non possiamo fare a meno di ammirarne le superbe costruzioni tipiche mediterranee in muratura che ne costeggiano le stradine e che perfettamente si inseriscono in un susseguirsi di paesaggi immersi nella natura.
I tempi rapidi, le forme inconsuete, le sezioni esili del cemento armato hanno reso superata la “pietra” facendo dimenticare del tutto il suo fascino “naturalistico”, relegandolo a un materiale d’altri tempi.
L’urbanistica e la sua attenzione particolare verso i centri storici sta riaccendendo l’interesse verso le costruzioni in muratura. Legati alla muratura, dal punto di vista dell’archeologia industriale, erano il mondo delle cave di pietra, degli scalpellini, dei decoratori, falegnami, marmisti, produttori di ceramiche e opere in cotto. Un modo di costruire questo, in definitiva, oggi del tutto o quasi scomparso e sicuramente è scomparso nei grossi centri, nelle città, soprattutto dove il cemento armato e l’acciaio ne hanno ormai preso prepotentemente il posto.
Recuperare questo modo di costruire è ormai pressocché impossibile per via della scomparsa di maestranze specializzate, delle cave che fornivano le materie prime, e anche per i regolamenti e le norme legate all’elemento muratura che scoraggiano gli investimenti verso l’uso del “mattone” e che incoraggiano invece quei materiali più “rapidi e redditizzi” quali il calcestruzzo e l’acciaio.
Il modellare la muratura è stato, è, e sarà un lavoro di pazienza, di tempi lunghi.
I grandi archi del periodo Romano, le grandi costruzioni del Gotico, gli scaloni del Barocco, gli architravi, le capriate, i solai a cassettone, non venivano risolti, come spesso la tecnica moderna consiglia, con un semplice e brutale getto di cemento armato.
Rivedere questo modo di costruire, il come funzionava, permetterà di riappropriarsi dell’architettura “romantica” dei conventi e delle basiliche, dell’architettura pre-industriale.
Questo paziente lavoro, è un omaggio a un’arte del costruire, quello della muratura; un contributo dedicato a quanti trovandosi di fronte a un manufatto in muratura vogliono penetrarne il complesso meccanismo “statico” e apprezzarne le arditezze costruttive.
Nel passato, infatti, sia per la costruzione che per il restauro degli edifici in muratura, gli aspetti statici erano se non del tutto, in gran parte ignorati, a vantaggio di una “maniera” di costruire basata più sull’esperienza che dal frutto di una attenta e scrupolosa analisi del comportamento “scientifico” della struttura.
Il progettista moderno, così come il restauratore di monumenti è venuto così a trovarsi privo di tutta una letteratura a riguardo con le ovvie difficoltà di chi dovrà reinventarsi il meccanismo statico.
Di recente, con l’interesse crescente verso il recupero dei centri storici, si assiste a un interesse altrettanto crescente verso lo studio scientifico del comportamento statico degli elementi strutturali degli edifici in muratura. È auspi¬cabile, allora, che la muratura riacquisti in futuro una sua più giusta e decorosa collocazione fra i già più affermati e moderni materiali da costruzione.
Il presente testo, tramite anche numerose applicazioni, percorre i temi legati alla muratura evidenziandone soprattutto i problemi del calcolo e la verifica degli elementi strutturali propri dell’organismo strutturale in muratura.
Il CD-ROM allegato, utilizzabile in ambiente Microsoft Windows® e Macintosh®, consente l’installazione dei più significativi esempi applicativi relativi al calcolo e alla verifica delle strutture in muratura riportati nel volume. I files degli esempi applicativi, completi delle indicazioni di calcolo, guidano l’utente all’inserimento dei propri dati input per generare un’applicazione personalizzata. L’utilizzo degli esempi applicativi richiede la pre-installazione di Acrobat Reader® e Microsoft Excel® a cura dell’utente.
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Prima della rivoluzione industriale la moderna dicotomia struttura-forma era quasi inesistente: essendo l'una l'alter ego dell'altra; la separazione delle carriere di architetto e di ingegnere ha creato due figure dotate di diversa sensibilità e competenza. Si è creata una forbice tra l'aspetto storico critico-compositivo e quello tecnico-scientifico. Gli architetti maggiormente orientati al primo, gli ingegneri al secondo. Da tempo, di fatto, è venuta fuori una nuova dicotomia, priva, però, di qualunque fondamento, tra restauro e consolidamento strutturale: l’uno incanalato all’interno di regole comportamentali tratte dalle varie Carte messe a punto nel corso del tempo – quasi sempre, a dire il vero, disattese –; l’altro, invece, orientato ad approntare provvedimenti per far stare in piedi il tutto, spesso trascurando le interazioni materia-tempo ed i relativi effetti collaterali e, di frequente, dominato dall’uso acritico dei nuovi materiali imposti dal mercato.
Questo libro è il frutto di 7 anni di insegnamento – come docente a contratto presso la Facoltà di Architettura dell’Università di Palermo – di materie quali Statica e stabilità delle costruzioni murarie e monumentali e Consolidamento degli edifici storici.
Ci si è sforzati di riportare il consolidamento degli edifici storici all’interno della Teoria del Restauro e, nell’intento di dare alla materia dignità scientifica e completezza, di distillare da varie discipline: Tecnologia dell’Architettura, Storia dell’Architettura, Statica, Scienza delle Costruzioni, Geotecnica etc. tutti quei concetti che possono contribuire a formare la spina dorsale della materia.
Il testo, dopo una breve nota introduttiva sull’evoluzione storica dei sistemi costruttivi, passa allo studio delle caratteristiche fisico-meccaniche dei materiali e richiama, nella forma più discorsiva possibile, quei concetti di Statica dei corpi rigidi e di Scienza delle Costruzioni che si ritengono propedeutici ad una migliore comprensione dei fenomeni. Dopo lo studio dei sistemi costruttivi elementari (menhir, dolmen, archi, volte, pareti murarie), viene definito un approccio metodologico atto a definire quei parametri fondamentali che devono sempre informare un qualunque progetto di restauro strutturale.
Ed è proprio attraverso la lente critica, che scaturisce dalla definizione di tali parametri, che nell’ultima parte, vengono affrontati i vari interventi di consolidamento.
Come strumento di analisi, per mostrare i più nascosti aspetti comportamentali delle strutture murarie, viene usata una sofisticata e modernissima tecnica di analisi strutturale quale è il Metodo degli Elementi di Contorno (MEC). Tale metodologia, attraverso una rappresentazione grafica suggestiva ed immediata, consente di dare uno sguardo indiscreto agli stati di sofferenza intima della materia e di capire visivamente come si incanala il flusso tensionale all’interno di un corpo e come esso possa essere variamente influenzato da tutta una serie di fattori quali: variazioni di rigidezza e di temperatura, presenza di soluzioni di continuità, di forature, di cedimenti vincolari etc.
Al volume è allegato un CD-ROM che contiene una presentazione multimediale ed il dimostrativo del programma Karnak.sGbem. Il demo ha tutte le funzionalità del programma completo, in esso sono state disabilitate soltanto le uscite e la possibilità di registrare su disco le strutture create.
All’interno della cartella esempi (anch’essa nel CD) sono contenute tutte le strutture che nel libro, a titolo di esempio, sono state calcolate con il MEC. Esse possono essere lette e ricalcolate ed in tal caso sarà possibile vedere a colori quelle mappature delle tensioni principali di trazione e compressione che sono, invece, in scala di grigi nel volume.
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L’avvento dei personal computer ha mutato le consuetudini di lavoro di parecchie categorie professionali consentendo di svolgere le proprie attività in modo più rapido ed efficiente.
Tra i maggiori beneficiari di ciò sono quegli ingegneri ed architetti che si occupano di analisi delle strutture: lunghe e noiosissime sedute di bruto calcolo numerico sono state soppiantate da pochi secondi di uso dell’elaboratore.
Tutto ciò, però, anziché dare più spazio all’aspetto intuitivo dei fenomeni fisici ha, di fatto, operato un appiattimento culturale elevando il mezzo da strumento ad artefice.
Come un ottimo word processor non fa di ogni utente un letterato, così, un software di analisi strutturale non fa di un tecnico un esperto di strutture.
I vetero-laureati, spesso, rimpiangono i bei tempi andati in cui il calcolo manuale, depurato della sua parte arida, dava loro un approccio più diretto, consentendo una migliore e più profonda comprensione dei fenomeni.
Il seguente volume, facendo uso, a volte, di un linguaggio ai limiti dell’ortodossia e trattando, ove occorre, anche di quegli aspetti elementari di algebra, geometria, analisi e trigonometria che sono utili al fine degli sviluppi applicativi, si sforza di essere uno strumento adeguato per quegli studenti e professionisti, che vogliono raggiungere, o riconquistare, quantomeno, quel livello essenziale di conoscenze che sia d’aiuto alla comprensione dei concetti che stanno alla base della Meccanica delle strutture.
Al volume è allegato un CD-ROM con due programmi in ambiente Microsoft Windows, uno di analisi strutturale, l’altro di geometria delle masse. Una sorta di eserciziario infinito, che mira a fornire agli studenti, almeno ai più volenterosi ed inclini allo studio, uno strumento idoneo per impratichirsi nel calcolo di reazioni, diagrammi delle caratteristiche della sollecitazione, momenti statici, momenti d’inerzia, noccioli vari ed ellissi d’inerzia
II edizione aggiornata alla Circolare 2 febbraio 2009, n. 617 (Istruzioni per l’applicazione delle nuove norme tecniche per le costruzioni)
Il volume è rivolto ai tecnici progettisti che si occupano di interventi sul patrimonio edilizio esistente, anche sottoposto a vincolo storico-artistico.
Si tratta del problema che nasce in occasione di progetti di ristrutturazione o di riorganizzazioni funzionali di edifici in muratura, che prevedono una diversa distribuzione interna degli ambienti con conseguente modifica delle aperture interne e/o esterne nei muri portanti (spostamento di vani porte, nuove aperture di vani porte o finestre ecc.).
L’indebolimento (in termini sia di resistenza che di rigidezza alle azioni sismiche orizzontali) causato alla struttura da queste nuove aperture deve essere colmato attraverso la progettazione di adeguate opere di rinforzo e/o consolidamento delle strutture stesse in modo da ripristinare le condizioni iniziali ante intervento.
Si impone quindi una valutazione analitica che dimostri, nel caso del miglioramento sismico, un aumento del coefficiente di sicurezza, in particolare nei confronti delle azioni orizzontali; ciò non si ottiene sempre perseguendo il fine del massimo rinforzo. Infatti, un eccessivo aumento della rigidezza di alcune pareti rispetto ad altre (ad esempio per effetto di rinforzo mediante lastre di placcaggio in c.a.), può provocare, in maniera sostanziale, una variazione del comportamento globale del piano e quindi dell’edificio, con conseguente nascita di azioni impreviste (ad esempio effetti torcenti a causa dell’allontanamento del baricentro delle masse da quello delle rigidezze).
Nel testo vengono presi a riferimento i contenuti delle recenti norme in materia che, a partire dall’O.P.C.M. n. 3274/2003 fino ad arrivare al decreto ministeriale 14 gennaio 2008 e alla relativa circolare 2 febbraio 2009, n. 617/CSLLPP, hanno colmato un “silenzio” normativo in materia durato oltre venti anni.
Il testo si propone quindi come una guida operativa per i progettisti e il software allegato consente di accedere alle seguenti utility:
– Esempio di relazione illustrativa sulle metodologie di calcolo e di verifica adottate;
– Foglio di calcolo per la verifica di aperture in pareti portanti;
– Esempio numerico di calcolo.
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Teoria e pratica sul calcolo e la verifica degli elementi strutturali nella muratura
CD-Rom con esempi applicativi incluso
Il palazzo, il baglio, la torre saracena, il casolare, il mulino, la masseria, sono solo alcuni dei tipi di costruzioni in muratura che rappresentano uno spaccato, unico, di un modo di vivere e di costruire caduto in disuso subito dopo l’avvento nel dopoguerra del cemento armato.
Attraversando le splendide campagne e i bei paesini dell’entroterra siciliano non possiamo fare a meno di ammirarne le superbe costruzioni tipiche mediterranee in muratura che ne costeggiano le stradine e che perfettamente si inseriscono in un susseguirsi di paesaggi immersi nella natura.
I tempi rapidi, le forme inconsuete, le sezioni esili del cemento armato hanno reso superata la “pietra” facendo dimenticare del tutto il suo fascino “naturalistico”, relegandolo a un materiale d’altri tempi.
L’urbanistica e la sua attenzione particolare verso i centri storici sta riaccendendo l’interesse verso le costruzioni in muratura. Legati alla muratura, dal punto di vista dell’archeologia industriale, erano il mondo delle cave di pietra, degli scalpellini, dei decoratori, falegnami, marmisti, produttori di ceramiche e opere in cotto. Un modo di costruire questo, in definitiva, oggi del tutto o quasi scomparso e sicuramente è scomparso nei grossi centri, nelle città, soprattutto dove il cemento armato e l’acciaio ne hanno ormai preso prepotentemente il posto.
Recuperare questo modo di costruire è ormai pressocché impossibile per via della scomparsa di maestranze specializzate, delle cave che fornivano le materie prime, e anche per i regolamenti e le norme legate all’elemento muratura che scoraggiano gli investimenti verso l’uso del “mattone” e che incoraggiano invece quei materiali più “rapidi e redditizzi” quali il calcestruzzo e l’acciaio.
Il modellare la muratura è stato, è, e sarà un lavoro di pazienza, di tempi lunghi.
I grandi archi del periodo Romano, le grandi costruzioni del Gotico, gli scaloni del Barocco, gli architravi, le capriate, i solai a cassettone, non venivano risolti, come spesso la tecnica moderna consiglia, con un semplice e brutale getto di cemento armato.
Rivedere questo modo di costruire, il come funzionava, permetterà di riappropriarsi dell’architettura “romantica” dei conventi e delle basiliche, dell’architettura pre-industriale.
Questo paziente lavoro, è un omaggio a un’arte del costruire, quello della muratura; un contributo dedicato a quanti trovandosi di fronte a un manufatto in muratura vogliono penetrarne il complesso meccanismo “statico” e apprezzarne le arditezze costruttive.
Nel passato, infatti, sia per la costruzione che per il restauro degli edifici in muratura, gli aspetti statici erano se non del tutto, in gran parte ignorati, a vantaggio di una “maniera” di costruire basata più sull’esperienza che dal frutto di una attenta e scrupolosa analisi del comportamento “scientifico” della struttura.
Il progettista moderno, così come il restauratore di monumenti è venuto così a trovarsi privo di tutta una letteratura a riguardo con le ovvie difficoltà di chi dovrà reinventarsi il meccanismo statico.
Di recente, con l’interesse crescente verso il recupero dei centri storici, si assiste a un interesse altrettanto crescente verso lo studio scientifico del comportamento statico degli elementi strutturali degli edifici in muratura. È auspi¬cabile, allora, che la muratura riacquisti in futuro una sua più giusta e decorosa collocazione fra i già più affermati e moderni materiali da costruzione.
Il presente testo, tramite anche numerose applicazioni, percorre i temi legati alla muratura evidenziandone soprattutto i problemi del calcolo e la verifica degli elementi strutturali propri dell’organismo strutturale in muratura.
Il CD-ROM allegato, utilizzabile in ambiente Microsoft Windows® e Macintosh®, consente l’installazione dei più significativi esempi applicativi relativi al calcolo e alla verifica delle strutture in muratura riportati nel volume. I files degli esempi applicativi, completi delle indicazioni di calcolo, guidano l’utente all’inserimento dei propri dati input per generare un’applicazione personalizzata. L’utilizzo degli esempi applicativi richiede la pre-installazione di Acrobat Reader® e Microsoft Excel® a cura dell’utente.
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Prima della rivoluzione industriale la moderna dicotomia struttura-forma era quasi inesistente: essendo l'una l'alter ego dell'altra; la separazione delle carriere di architetto e di ingegnere ha creato due figure dotate di diversa sensibilità e competenza. Si è creata una forbice tra l'aspetto storico critico-compositivo e quello tecnico-scientifico. Gli architetti maggiormente orientati al primo, gli ingegneri al secondo. Da tempo, di fatto, è venuta fuori una nuova dicotomia, priva, però, di qualunque fondamento, tra restauro e consolidamento strutturale: l’uno incanalato all’interno di regole comportamentali tratte dalle varie Carte messe a punto nel corso del tempo – quasi sempre, a dire il vero, disattese –; l’altro, invece, orientato ad approntare provvedimenti per far stare in piedi il tutto, spesso trascurando le interazioni materia-tempo ed i relativi effetti collaterali e, di frequente, dominato dall’uso acritico dei nuovi materiali imposti dal mercato.
Questo libro è il frutto di 7 anni di insegnamento – come docente a contratto presso la Facoltà di Architettura dell’Università di Palermo – di materie quali Statica e stabilità delle costruzioni murarie e monumentali e Consolidamento degli edifici storici.
Ci si è sforzati di riportare il consolidamento degli edifici storici all’interno della Teoria del Restauro e, nell’intento di dare alla materia dignità scientifica e completezza, di distillare da varie discipline: Tecnologia dell’Architettura, Storia dell’Architettura, Statica, Scienza delle Costruzioni, Geotecnica etc. tutti quei concetti che possono contribuire a formare la spina dorsale della materia.
Il testo, dopo una breve nota introduttiva sull’evoluzione storica dei sistemi costruttivi, passa allo studio delle caratteristiche fisico-meccaniche dei materiali e richiama, nella forma più discorsiva possibile, quei concetti di Statica dei corpi rigidi e di Scienza delle Costruzioni che si ritengono propedeutici ad una migliore comprensione dei fenomeni. Dopo lo studio dei sistemi costruttivi elementari (menhir, dolmen, archi, volte, pareti murarie), viene definito un approccio metodologico atto a definire quei parametri fondamentali che devono sempre informare un qualunque progetto di restauro strutturale.
Ed è proprio attraverso la lente critica, che scaturisce dalla definizione di tali parametri, che nell’ultima parte, vengono affrontati i vari interventi di consolidamento.
Come strumento di analisi, per mostrare i più nascosti aspetti comportamentali delle strutture murarie, viene usata una sofisticata e modernissima tecnica di analisi strutturale quale è il Metodo degli Elementi di Contorno (MEC). Tale metodologia, attraverso una rappresentazione grafica suggestiva ed immediata, consente di dare uno sguardo indiscreto agli stati di sofferenza intima della materia e di capire visivamente come si incanala il flusso tensionale all’interno di un corpo e come esso possa essere variamente influenzato da tutta una serie di fattori quali: variazioni di rigidezza e di temperatura, presenza di soluzioni di continuità, di forature, di cedimenti vincolari etc.
Al volume è allegato un CD-ROM che contiene una presentazione multimediale ed il dimostrativo del programma Karnak.sGbem. Il demo ha tutte le funzionalità del programma completo, in esso sono state disabilitate soltanto le uscite e la possibilità di registrare su disco le strutture create.
All’interno della cartella esempi (anch’essa nel CD) sono contenute tutte le strutture che nel libro, a titolo di esempio, sono state calcolate con il MEC. Esse possono essere lette e ricalcolate ed in tal caso sarà possibile vedere a colori quelle mappature delle tensioni principali di trazione e compressione che sono, invece, in scala di grigi nel volume.
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L’avvento dei personal computer ha mutato le consuetudini di lavoro di parecchie categorie professionali consentendo di svolgere le proprie attività in modo più rapido ed efficiente.
Tra i maggiori beneficiari di ciò sono quegli ingegneri ed architetti che si occupano di analisi delle strutture: lunghe e noiosissime sedute di bruto calcolo numerico sono state soppiantate da pochi secondi di uso dell’elaboratore.
Tutto ciò, però, anziché dare più spazio all’aspetto intuitivo dei fenomeni fisici ha, di fatto, operato un appiattimento culturale elevando il mezzo da strumento ad artefice.
Come un ottimo word processor non fa di ogni utente un letterato, così, un software di analisi strutturale non fa di un tecnico un esperto di strutture.
I vetero-laureati, spesso, rimpiangono i bei tempi andati in cui il calcolo manuale, depurato della sua parte arida, dava loro un approccio più diretto, consentendo una migliore e più profonda comprensione dei fenomeni.
Il seguente volume, facendo uso, a volte, di un linguaggio ai limiti dell’ortodossia e trattando, ove occorre, anche di quegli aspetti elementari di algebra, geometria, analisi e trigonometria che sono utili al fine degli sviluppi applicativi, si sforza di essere uno strumento adeguato per quegli studenti e professionisti, che vogliono raggiungere, o riconquistare, quantomeno, quel livello essenziale di conoscenze che sia d’aiuto alla comprensione dei concetti che stanno alla base della Meccanica delle strutture.
Al volume è allegato un CD-ROM con due programmi in ambiente Microsoft Windows, uno di analisi strutturale, l’altro di geometria delle masse. Una sorta di eserciziario infinito, che mira a fornire agli studenti, almeno ai più volenterosi ed inclini allo studio, uno strumento idoneo per impratichirsi nel calcolo di reazioni, diagrammi delle caratteristiche della sollecitazione, momenti statici, momenti d’inerzia, noccioli vari ed ellissi d’inerzia
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