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  • 2022-04-24 发布

农田水利课程设计报告样板

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《农田水利学》课程设计马青河灌区灌排系统规划设计设计单位:西南大学XXXX级水文与水资源工程《农田水利学》课程设计设计人员:李雅、唐丽萍、王一珣设计时间:二○一六年六月nn马青河灌区灌溉系统规划设计1灌区开发缘由1.1基本情况1.1.1地理位置灌区位于界荣山以南,马清河以北,(20m等高线以下的)总面积约12万亩。气候温和,无霜期长,适宜于农作物生长。年平均气温16.5℃,多年平均蒸发量1065mm,多年平均降水量1112mm,马清河灌区地形图见附图。灌区人口总数约8万,劳动力1.9万。申溪以西属兴隆乡,以东属大胜乡。根据农业规划,界荣山上以林、牧、副业为主,马头山以林为主,20m等高线以下则以大田作物为主,种植稻、麦、棉、豆等作物。1.1.2土壤条件灌区上游土质属中壤,下游龙尾河一带属轻砂壤土。地下水埋深一般为4~5m,土壤及地下水的PH值属中性,无盐碱化威胁。界荣山、龙尾山等属土质丘陵,表土属中粘壤土,地表5~6m以下为岩层,申溪及吴家沟等沟溪均有岩石露头,马头山陈村以南至马清河边岩石遍布地表。吴家沟等沟溪纵坡较大,下切较深,一般为7~8m,上游宽50~60m,下游宽70~90m,遇暴雨时易暴发洪水,近年来已在各沟、溪上游修建多处小型水库,山洪已基本得到控制,对灌区无威胁。1.1.3水源条件马清河灌区为马清河流域规划的组成部分。根据规划要求,已在兴隆峪上游20km处(图外)建大型水库一座,坝顶高程50.2m,正常水位43.0m,兴利库容1.2×108m3,总库容2.3×108m3。马清河灌区拟在该水库下游断面处修建拦河坝式取水枢纽,引取水库水发电则利用尾水进行灌溉。断面处河底高程30m,砂、卵石覆盖层厚2.5m,下为基岩,河道比降1/100,河底宽82m,河面宽120m。水库所供之水水质良好,含沙量极微,水量亦能完全满足灌区用水要求。1.1.4气象条件根据当地气象站资料,设计的中等干旱年(相当于1972年)4~11月水面蒸发量(80cm口径蒸发皿)及降水量见表1及表2。表1设计年蒸发量统计n月份4567蒸发量(mm)97.5118.0143.7174.9月份891011蒸发量(mm)196.5144.7101.175.6表2设计年降水量统计日月份4567891017.64.6212.717.418.533.41.97.3492.055.31.210.864.87.92.878.628.582.5919.1103.6112.52.1121.96.4137.52.31412.11.91.91510.0166.04.13.532.81724.5181.3191.6204.312.611.5211.818.5222.110.649.22.53.6231.410.74.52435.47.4256.2261.5271.1281.53.729307.7n313.6月计72.9198.5107.339.825.037.3103.51.1.1种植计划及灌溉经验灌区以种植水稻为主,兼有少量旱作物,各种作物种植比例见表3。表3作物种植比例作物旱稻中稻双季晚稻棉花种植比例(%)50305020根据该地区灌溉试验站观测资料,设计年(1972)早稻及棉花的基本观测数据如表4及表5所示;中稻及晚稻的丰产灌溉制度列于表6。表4早稻试验基本数据生育阶段复苗分蘖前分蘖后孕穗抽穗乳熟黄熟全生育期起止日期(日/月)25/4~4/55/5~14/515/5~1/62/6~16/617/6~30/61/7~11/712/7~20/725/4~20/7天数101018151411987模比系数(%)78182521138100田间允许水层深(mm)10-30-5010-40-8020-50-9020-50-10020-50-9010-40-50湿润渗透强度(mm/d)1.31.31.31.31.31.31.3注:全生育期需水系数a=1.0。表5棉花试验基本数据生育阶段幼苗期现蕾期开花结铃期吐絮期全生育期起止日期(日/月)21/4~16/617/6~28/729/7~26/827/8~6/1121/4~6/11模比系数(%)18302428100地下水补给量占作物需水量的(%)10202225计划湿润层深(m)0.4~0.50.5~0.60.6~0.70.7注:计划产量120kg;需水系数k=2.67m3/kg;土壤空隙率为48%(占土体的%,为体积含水率);土壤适宜含水率上限为70%,下限为35%(占孔隙体积百分数);田间最大持水率为70%(占孔隙体积百分数);播种之前计划层(0.4m)内平均含水率为40%(占孔隙体积百分数)。增加计划湿润层的平均含水率可按50%(占孔隙体积百分数)计。n1.1灌区开发的必要性和可行性灌区开发的必要性分析:(1)从作物需水要求来说:该灌区灌溉面积近12万亩,地形相对平坦,适宜农作物的生长,其种植的作物包括有早稻,中稻,双季晚稻和棉花。都是相对来说耗水的经济作物,种植比例为50:30:30:20.多年平均蒸发量和降雨量基本持平,现有的自然条件不能满足作物的需水要求。(2)就目前的灌溉与排水来水,在灌区有两条河流,但都是流量比较小的河流且分布不均匀,无法满足整个灌区的灌水要求,因此修建灌水渠系系统十分必要。灌区开发的可行性分析:就灌区开发的有利条件来说,该灌区位于河流冲击所形成的平原地带,其正南方有马清河通过,而在马清河上游有一兴利库容1.2*1380m,总库容2.3*1380m的水库,取水水源方便、水质良好,符合灌溉的基本条件。其次引取水库发电则利用尾水进行灌溉,既充分考虑了资源充分利用,又兼顾经济效益综上所述,该地域修建灌溉系统,实际上必要,技术上可行,同时能实现经济效益,社会效益,生态效益的统一2灌溉制度2.1早稻灌溉制度求得各个阶段的水面蒸发量:用月蒸发量/每个月的天数*阶段数阶段需水量由以水面蒸发为参数的需水系数法,将各阶段水面蒸发量乘以各阶段需水系数得到各阶段的作物需水量。表6早稻逐日耗水量计算表生育期复苗分蘖前分蘖后孕穗抽穗乳熟黄熟全生育期起止月日25/4~4/55/5~14/515/5~1/62/6~16/617/6~30/61/7~11/712/7~20/725/4~20/7天数101018151411987阶段水面蒸发量(mm)34.738.169.571.967.162.150.8394.2阶段需水系数1111111 阶段需水量(mm)27.631.571.098.682.851.231.5394.2阶段渗透量(mm)131323.419.518.214.311.7113.1n阶段耗水量(mm)40.644.594.4118.1101.065.543.2507.3翌日耗水量(mm)4.064.455.247.877.215.964.80 表7马清河灌区1972年早稻生育期灌溉制度计算表(mm)日期生育期设计淹灌水层逐日耗水量逐日降雨淹灌水层变化灌水量排水量月日4241025复苗10-30-504.05925.9420264.05921.88274.05917.82284.0591.515.26294.05911.20304.05927.1420514.05923.0824.05919.0234.0593.418.3744.05992.050.0056.315分蘖前10-40-804.4541.246.7464.4547.950.1974.45428.574.2484.45469.7894.45465.33104.45460.87114.4542.558.92124.4546.460.87134.45456.41144.45451.9615分蘖后20-50-905.24246.72165.2426.047.48175.24224.566.73185.24261.49195.24256.25205.24251.01215.24245.77225.24210.651.12235.24210.756.58245.24251.34255.24246.10265.24240.86275.2421.136.71285.2423.735.17295.24229.93305.24224.69n315.24219.45615.24244.20302孕穗20-50-1007.87017.453.7337.8701.947.7647.87039.8957.87032.0267.87024.1577.87016.2887.87048.414097.87040.54107.87032.67117.87024.80127.87046.9330137.87039.06147.8701.933.09157.87025.22167.87047.353017抽穗20-50-907.21340.14187.21332.93197.21325.71207.21348.5030217.21341.29227.21349.283.28237.21376.06247.21335.490.0014.25257.21382.79267.2131.577.07277.21369.86287.21362.65297.21355.44307.21348.2271乳熟10-40-505.95942.2625.95936.3035.95930.3545.95924.3955.95918.4365.95912.4775.95936.513085.95930.5595.95924.59105.95918.63115.95912.6812黄熟湿润4.8047.87n134.8043.07144.80418.2620154.80410.023.46164.8044.122.76174.80417.95184.80413.15194.8048.34204.8043.54合计校核验算:h始+∑P-∑d+∑M-∑WC=h末则:10+250+321.4-507.3-70.56=3.54mm与7月6日淹灌水层相同,计算无误。例如:起始日4月24日末层水深10mm(泡田后建立的田面水层),则25日末水深为:h2=10+0+0-4.059=5.94mm4月25日:小于蓄水下限,应进行灌水,灌水量按照灌水上限控制,即在4月26日灌水20mm,水层为25.94mm。4月26日:h2=25.94+0+0-4.059=21.88mm5月4日:18.37+0+92-4.059=116.32mm,超过蓄水上限,应排水56.31mm使水层保持在50mm。如此进行计算,即可求得生育期灌溉制度成果表如图七所示。表8早稻灌溉制度表灌水次数灌水日期灌水定额mmm3/亩14/252013.324/302013.336/13020.046/84026.756/123020.066/163020.076/203020.087/73020.097/142013.3合计250166.751.1棉花灌溉制度计划产量120kg;需水系数k=2.67m3/kg。n棉花的总需水量:ET=2.67*120=320.4m3按照各生育阶段需水规律,以一定比例进行分配,即ETi=1/100*KiET计划湿润层增加的水量WTi=667(H1-H2)nθ;式中,θ——增加的土层中的平均含水率,以占孔隙率的百分数计,取为50%;H1——为计划时段初计划湿润层深度,H2——计划时段末计划湿润层深度,m;n——土壤孔隙率,以占土壤体积百分数计,取为48%求得各个阶段的计划湿润层增加的水量;计算地下水补给量;阶段净耗水量(ET-Wt-K)等于作物田间需水量(ET)减去计划湿润层增加的水量(Wt)减去地下水补给量(K)。求得土壤计划湿润层储水量后填入表9。有效降雨量P0=αP,α——降雨入渗系数,其值与一次降雨量、降雨强度、降雨延续时间、土壤性质、地面覆盖及地形等因素有关。当旬内有接连两天或两天以上的降雨时,看做一次降雨,将其累加,如不是则为一次降雨。一般认为当一次降雨小于5mm时,α为0;当一次降雨在5~50mm时,α为0.9;降雨大于50mm时,α为0.75.由此可得入渗的有效降雨量根据水量平衡方程Wt-W0=Wr+P0+K+M-ET求得作物实际储水量。填入表10表9棉花耗水量计算成果表生育阶段幼苗期现蕾期开花结铃期吐絮期全生育期起止日期(日/月)21/4~16/617/6~28/729/7~26/827/8~6/1121/4~6/11天数57422972200模比系数(%)18302428100地下水补给量占作物需水量的(%)10202225计划湿润层深(m)0.4~0.50.5~0.60.6~0.70.7需水量(m3/亩)57.67296.12076.89689.712320.400需水量累积(m3/亩)57.672153.792230.688320.400地下水补给量(m3/亩)5.76719.22416.91722.428计划湿润层深加大而获得的水量(m3/亩)12.80612.80612.8060.000累加(m3/亩)12.80625.61338.41938.419阶段净耗水量(m3/亩)39.09864.09047.17267.284逐日耗水量(m3/亩)0.6861.5261.6270.935土壤计划湿润层储水量(m3/亩)112.056134.467156.878156.878n表10棉花灌溉计算表日期生育期允许储水量逐日降雨量(mm)逐日降雨量(降雨量入渗累计(净耗水累计(实际储水量(灌水量排水量月日/亩)/亩)/亩)/亩)4204.32.8680.0051.22621幼苗期78.9-140.91.81.2010.000.686140.54090222.11.4010.00139.854231.40.9340.00139.168240.00138.482250.00137.796260.00137.110270.00136.424281.51.0010.00135.738290.0000.00135.052300.0000.00134.366510.0000.00133.68020.0000.00132.99433.42.2680.00132.30849261.36469.00130.6227051.20.80069.00129.93767.95.26976.11136.361728.519.010101.76131.3253080.000101.76130.63990.000101.76129.953100.000101.76129.267112.51.668101.76128.581126.44.269107.52133.655130.000107.52132.969140.000107.52132.283150.000107.52131.5971664.002112.92136.3111724.516.342134.97117.67540180.000134.97116.989190.000134.97116.303200.000134.97115.617210.000134.97114.9322210.67.070144.51123.7862310.77.137154.14132.730240.000154.14132.044250.000154.14131.358260.000154.14130.672271.10.734154.14129.986283.72.468154.14129.300n290.000154.14128.614300.000154.14127.928310.000154.14127.242610.000154.14126.556217.411.606169.80131.5301031.91.267169.80130.84440.000169.80130.15850.000169.80129.47360.000169.80128.78770.000169.80128.10180.000169.80127.41590.000169.80126.729100.000169.80126.043110.000169.80125.357120.000169.80124.671130.000169.80123.985141.91.267169.80123.299150.000169.80122.613160.000169.80121.92717现蕾期98.6-169.00.000169.801.526120.401180.000169.80118.875190.000169.80117.349200.000169.80115.823210.000169.80114.2972249.232.816214.08157.052230.000214.08155.5262435.423.612245.94155.86030250.000245.94154.334261.51.001245.94152.808270.000245.94151.282280.000245.94149.756290.000245.94148.230300.000245.94146.704310.000245.94145.178710.000245.94143.65220.000245.94142.12630.000245.94140.60040.000245.94139.07450.000245.94137.54860.000245.94136.02270.000245.94134.49680.000245.94132.97190.000245.94131.445n100.000245.94129.919110.000245.94128.393120.000245.94126.867130.000245.94125.34114106.670254.94132.815154.12.735254.94131.289160.000254.94129.763170.000254.94128.237180.000254.94126.711190.000254.94125.185200.000254.94123.659212.51.668254.94122.133224.53.002254.94120.607237.44.936261.60125.741240.000261.60124.215250.000261.60122.689260.000261.60121.164270.000261.60119.638280.000261.60118.11229开花结铃期118.3-197.27.75.136268.531.627123.415303.62.401268.53121.788310.000268.53120.162810.000268.53118.53520.000268.53186.9087030.000268.53185.282410.87.204278.25193.37550.000278.25191.74960.000278.25190.12270.000278.25188.49580.000278.25186.86990.000278.25185.242100.000278.25183.615110.000278.25181.989120.000278.25180.362130.000278.25178.735140.000278.25177.109150.000278.25175.482 16 0.000278.25173.856   17 0.000278.25172.229   181.61.067278.25170.602   1912.68.404289.59180.316   20 0.000289.59178.689   21 0.000289.59177.062  n 22 0.000289.59175.436   23 0.000289.59173.809   24 0.000289.59172.182   25 0.000289.59170.556   26 0.000289.59168.929   27吐絮期138.1-197.2 0.000289.590.935167.995   28 0.000289.59167.060   29 0.000289.59166.126   30 0.000289.59165.191   31 0.000289.59164.257  91 0.000289.59163.322   27.34.869296.16168.958   3 0.000296.16168.023   4 0.000296.16167.089   5 0.000296.16166.154   6 0.000296.16165.220   7 0.000296.16164.285   8 0.000296.16163.351   9 0.000296.16162.416   102.11.401296.16161.482   11 0.000296.16160.547   122.31.534296.16159.613   13 0.000296.16158.678   14 0.000296.16157.744   153.52.335296.16156.809   16 0.000296.16155.875   17 0.000296.16154.940   18 0.000296.16154.006   19 0.000296.16153.071   2018.512.340312.81168.787   213.62.401312.81167.852   22 0.000312.81166.918   23 0.000312.81165.983   24 0.000312.81165.049   25 0.000312.81164.114   26 0.000312.81163.180   27 0.000312.81162.245   28 0.000312.81161.311   29 0.000312.81160.376   304.63.068312.81159.442  10118.512.340329.46175.157   2 0.000329.46174.223   3 0.000329.46173.288  n 4 0.000329.46172.354   52.81.868329.46171.419   6 0.000329.46170.485   72.51.668329.46169.550   819.112.740346.65185.806   93.62.401346.65184.871   10 0.000346.65183.937   11 0.000346.65183.002   12 0.000346.65182.068   131.91.267346.65181.133   14 0.000346.65180.199   1532.821.878376.17188.784 20 16 0.000376.17187.850   17 0.000376.17186.915   18 0.000376.17185.981   1911.57.671386.52195.396   20 0.000386.52194.462   21 0.000386.52193.527   22 0.000386.52192.593   23 0.000386.52191.658   246.24.135392.10196.304   25 0.000392.10195.369   26 0.000392.10194.435   27 0.000392.10193.500   28 0.000392.10192.566   29 0.000392.10191.631   30 0.000392.10190.697   31 0.000392.10189.762  111 0.000392.10188.828   2 0.000392.10187.893   3 0.000392.10186.959   4 0.000392.10186.024   5 0.000392.10185.090   6 0.000392.10184.155  表11棉花灌溉制度计算成果表灌水次数灌水日期灌水定额mmm3/亩14.219060.0328.027046.69合计160106.72n1灌水率图1.1灌水延续时间采用的一次灌水延续时间如下:早、中稻泡田8~12昼夜;双季晚稻泡田5~7昼夜;各类水稻生育内一次灌水的延续时间3~5昼夜。棉花生育期内一次灌水延续时间5~10昼夜。1.2计算灌水率表12灌水率计算表作物作物所占面积(%)灌水次数灌水定额(灌水时间(日/月)灌水延续时间(d)灌水率[/亩)/(s×万亩)]早稻33.33113.344/25412.865213.344/30412.865320.016/1419.298426.686/8425.730520.016/12419.298620.016/16419.298720.016/20419.298820.017/7419.298913.347/14412.865中稻201757/51017.3612255/26424.1103254/6424.11042510/6424.1105306/20428.9326302/7428.9327308/7428.9328307/14428.9329307/22428.93210257/29424.110112010/8419.288双季晚稻33.331707/19645.0062157/27414.4663251/8424.1104207/8419.28852512/8424.1106308/23428.9327308/27428.9328308/31428.932n9306/9428.932103012/9428.93211309/19428.93212209/30419.288棉花13.34160.034/21811.586246.698/2822.5141.1灌水率图与设计率灌水率图修正原则:1.在修正灌水率图时,要以不影响作物需水要求为原则,尽量不要改变主要作物关键用水期的各次灌水时间,若必须调整移动,以往前移动为主,前后移动不超过三天2.调整其它各次灌水时,要使修正后的灌水率图比较均匀,连续。3.为了减少输水损失,并使渠道工作制度比较平稳,在调整时不应使灌水率数值相差悬殊。一般最小灌水率不应小于最大灌水率的40%。初始灌水率图:修正后灌水率图:n1灌排渠系与渠系建筑物规划布置1.1水源与取水口选择灌区的水源主要是以马清河为灌溉水源。马清河上游,水位较高,河岸坚硬,河槽较稳定,还有一座水库水质良好,含沙量极微。灌区上游土质属于中壤,下游一带是轻砂壤土。地下水埋深一般为4-5米,土壤及地下水的PH值属于中性,无盐碱化危害。取水口宜区在凹岸中点偏下游,取水口在这里可以利用横向环流作用,时主流接近取水口,加大进流量,有效防止泥沙淤积渠口和进入渠道,避免水直接冲击渠道,有利于渠道的保护。1.2渠首枢纽的位置及形式渠首是为了满足农田的灌溉、水力发电、工业以及生活用水等的需要,在河道的适宜地点建造的由几个建筑物共同组成的水利枢纽,称之为取水枢纽,因其位于引水渠道之首,所以又称为渠首。如无坝引水中的渠首进水闸,提水取水中的渠首水泵站等1.3各级渠道和排水沟布置本灌区灌溉渠道分为干渠,支渠,斗渠,农渠四级固定渠道,本灌区属于小坡度地区。一支布置在整个灌区的西面,与等高线成一定的角度,二三四支与一支大体平行,第四支渠灌溉面积适中,可以作为典型支渠,该支渠有4条斗渠,斗渠长3908.97m。每条斗渠有6条农渠,长880.32mn1.1渠系建筑物布置渠系建筑物是指与渠道配套的水闸、涵洞、桥梁、渡槽、倒虹吸、跌水、陡坡等建筑物1.2确定工作制度为了使各用水单位受益均衡,避免因水量过分集中而造成灌水组织和生产安排的困难,干支渠采用续灌,为了缩短各条渠道的输水时间,加大输水流量,减少输水损失水量,有利于农业耕作和灌水工作的配合,提高灌水工作效率,斗渠,农渠采用轮灌。且进行集中编组,斗渠农渠各分为两组。干渠和四条支渠为续灌,斗渠和支渠实行轮灌,第一支渠中同时工作的斗渠为3条,每一条斗渠内同时工作的农渠为3条;第二支渠中内同时工作的斗渠分别为2条和3条,每一条斗渠内同时工作的农渠为3条;第三支渠中同时工作的斗渠为2条,每一条斗渠内同时工作的农渠为1条和2条;第四支渠中同时工作的斗渠为2条,每一条斗渠内同时工作的农渠为3条;其中将第四支渠作为典型支渠1.3设计流量推算支渠长度及灌溉面积设计流量推算由于该灌区以大田作物为主,实行水稻和棉花轮作,因降雨较多,棉花一般不需要灌溉太多,主要灌溉作物为水稻,设计灌水模数为q设=35m3/(s.亩)n1.1.1典型支渠设计流量1.推算典型支渠及所属斗渠、支渠的设计流量(2)计算农渠的设计流量第四支渠的田间净流量为:Q4支田净=A4设×q设=35×12.25=147(m3/s)因为斗渠农渠分两组轮灌,同时工作的斗渠有两条,同时工作的农渠有三条,所以,农渠的田间净流量为:Q农田净=Q支田净n××k=1472×3=24.5(m3/s)取田间水利用系数为0.95,则农渠的净流量为:Q农净=Q农田净ηf=24.50.95=25.789(m3/s)1.1.2其它支渠设计流量n1.1.1干渠设计流量设计流量n不同渠道设计流量成果表1.1.1其它参数表13加大流量加大系数选择依据设计流量(m3/s)<11—55—1010—30>30加大系数j1.3—1.301.30—1.251.25—1.201.20—1.151.15—1.10表14不同渠道设计流量成果表类型第一支渠第二支渠第三支渠第四支渠设计流量(m3/s)135.32390.21567.661157.877最小流量(m3/s)54362763加大流量(m3/s)148.85599.23774.428173.664n1设计水位推算1.1选择参考点选择支渠四斗渠三农渠三中点为设计水位参考点;水位推算原理:进水口高程+参考点地面高程+灌水深度+渠道的沿程水头损失+渠系建筑物的局部水头损失。表15渠系建筑物水头损失最小数值表渠别控制面积(万亩)进水闸节制闸渡槽倒虹吸公路桥干渠10-400.1-0.20.10.150.40.05支渠1.0-2.00.1-0.10.070.070.30.03斗渠0.3-0.40.05-0.150.050.050.20农渠0.051.2设计水位n1.1确定引水方式有坝引水2渠道横断面设计2.1干渠断面设计干渠的设计采用经济实用断面干渠的偏离系数拟定为1.01,糙率为0.025,比降为0.00015,支渠的边坡比为1.25 底宽b边坡m水深h糙率n比降i面积A湿周P水力半径R谢才系数C流量Q流速VOA4.21.51.30.02251/500088.890.943.674.680.59AB3.21.51.30.02251/50006.77.890.8543.253.770.56BC2.41.51.20.02251/50005.246.730.7542.362.610.52CD1.151.51.10.02251/50003.085.120.640.821.420.45            2.2典型支渠断面设计 底宽b边坡m水深h糙率n比降i面积A湿周P水力半径R谢才系数C流量Q流速VOA4.21.51.30.02251/500088.890.943.674.680.59AB3.21.51.30.02251/50006.77.890.8543.253.770.56nBC2.41.51.20.02251/50005.246.730.7542.362.610.52CD1.151.51.10.02251/50003.085.120.640.821.420.45            1.1典型斗、农渠断面设计采用水力最优断面,水力最优断面具有工程量最小的优点,小型渠道和石方渠道可以采用;大型渠道采用宽浅断面。 底宽b边坡m水深h糙率n比降i面积A湿周P水力半径R谢才系数C流量Q流速V斗渠0.51.50.760.02251/30001.253.250.438.150.60.48农渠0.31.50.450.02251/20000.431.90.2535.280.140.332渠道纵断面设计n1结论与建议1.1结论1.2建议

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