1-7--独柱柔性墩超宽连续刚构节段预制拼装施工工法(中

2020-05-24 10:01:14

独柱柔性墩超宽连续刚构节段 预制拼装施工工法

中铁大桥局集团有限公司 杨晖 2020年1月31日

独柱柔性墩超宽连续刚构节段预制拼装施工工法

汇报内容

1、工法产生背景 2、工法特点 3、工艺原理 4、关键技术创新点与施工工艺操作要点 5、工程应用情况 6、社会经济效益

2020/1/31

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1.1 工程背景

60Km

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1、工法产生背景

嘉绍大桥是嘉兴至绍 兴跨江公路通道跨越天然 屏障钱塘江河口段的一座 特大型桥梁,是跨越钱塘 江的关键性工程。大桥桥 位东距杭州湾跨海大桥约 50km,西距杭州下沙大 桥(钱江六桥)约60km。

嘉绍大桥全长为 10.137km,概算总投资 63.5亿元。

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1、工法产生背景

嘉绍大桥VII标段为共5Km长的北岸水中区引桥上部结构施 工。其中除北副航道桥外 ,其余部分均为单桩独柱、连续刚构 体系的节段预制拼装箱梁,其孔跨布置形式为:7×(5×70)m+ 5×(5×70)m+(6×70)m。

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1、工法产生背景

1.2 技术背景 1)桥址位于世界三大著名强涌 潮区域之一的钱塘江河口尖山起潮 河段,江道宽浅,滩涂广大;潮强 流急,河床冲淤剧烈,施工条件极 其恶劣。 2)桥址区域无法进驻大型吊装 、运输船舶,无通航条件,直接影 响到桥梁结构及施工方案的制定。 3)连续刚构桥采用短线法节段 预制结合墩梁固结的施工技术为国 内首次使用,无案例借鉴。

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1、工法产生背景

1.3 技术水平

桥址位于钱塘江口,无通航条件,大型施工船机设备无法 进驻施工现场,采取节段预制、梁上运梁的方式进行拼装架设 ;利用架桥机在进行“T”构及边跨拼装同时,尚需用架桥机 同步完成墩顶块的自架拼装施工,与国内类似桥梁施工比较, 该桥施工方法对现场施工条件依赖性小、环境适应性更强、适 用面更广。

桥梁主体下部采取单桩独柱、上部采取连续刚构的结构形 式,采用短线法节段预制结合墩梁固结的施工技术为国内首次 使用。

综上所述,本工法总体施工技术达到国内领先水平。

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独柱柔性墩超宽连续刚构节段预制拼装施工工法

汇报内容

1、工法产生背景 2、工法特点 3、工艺原理 4、关键技术创新点与施工工艺操作要点 5、工程应用情况 6、社会经济效益

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2、工法特点

2.1 质量、安全方面

1)节段梁短线匹配预制将大规模现场作业转换成工厂化、 标准化场内流水作业,施工质量可控性强。

2)匹配预制、架设工艺复杂,预应力管道、预埋件、匹配 面的质量控制要求高;

3)采用单桩独柱、连续刚构的结构体系,墩梁固结工艺复 杂、墩身高度高且刚度小,节段梁拼装线形控制难度高;

4)节段梁拼装过程中多点、多工序同步施工,工序繁琐, 施工环节重多且节奏紧凑,工程规模为国内同类桥梁中最大, 对施工组织能力、施工质量控制、安全风险控制均要求极高。

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2、工法特点

2.2 工期、进度方面

1)短线法预制周期短、占地小,节段梁的预制可与下部结构 平行作业,大大缩短了建桥工期。

2)采取提前安装横向连接钢桁梁临时替代横系梁的措施,加 快了总体施工进度,实现横系梁快速同步跟进。

3)0#块三维空间调整机构,实现了0#块在墩顶的快速、精确 对位,使墩梁固结周期由10天缩短至7天。

4)合拢段快速锁定施工技术使合拢施工周期至少缩短0.5天。 2.3 节约成本、经济效益方面

本工法在施工过程中,结合现场实际情况,不断优化施工工 艺提高施工工效,缩短施工周期,节省了大量人工及机械租赁费 用,取得了良好的经济效益。共计约节约投入2675万。

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1、工法产生背景 2、工法特点 3、工艺原理 4、关键技术创新点与施工工艺操作要点 5、工程应用情况 6、社会经济效益

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3、工艺原理

短线法预制、架设是将上部箱梁根据“T”构及边跨形式划 分成若干节段,按照两两匹配的原则,利用已浇梁段及可调模板 系统,逐节完成所有节段梁的预制;在桥位处用架桥机根据 “T”构或边跨形式进行对称悬拼或悬挂拼装施工,将所有节段 梁在墩顶原位“复原”形成桥梁整体结构。

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汇报内容

1、工法产生背景 2、工法特点 3、工艺原理 4、关键技术创新点与施工工艺操作要点 5、工程应用情况 6、社会经济效益

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4、关键技术创新点与施工工艺操作要点

4.1 关键技术创新点

4.1.1 连续刚构桥墩顶0#块短 线法预制、架桥机拼装及墩梁固 结施工技术

1) 0#块构造优化措施 ⑴将墩顶横隔墙厚度减小20cm即 隔墙在梁段每端各缩进10cm。

缩进10cm

缩进10cm

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4、关键技术创新点与施工工艺操作要点

(2)将底板小系梁向墩中 线缩进30cm。

预留钢筋与系梁 最小间距5cm

A—A(优化前)

A—A(优化后)

移动30cm

移动30cm

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4、关键技术创新点与施工工艺操作要点

⑶在0#块底板对应的1#块底板 部位设置10cm湿接缝。

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4、关键技术创新点与施工工艺操作要点

⑷在梁面开设二次混凝土浇筑孔、洞。

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4、关键技术创新点与施工工艺操作要点

2)快易收口网模板的设计、施工技术 墩顶块内模采用快易收口网模板。

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4、关键技术创新点与施工工艺操作要点

3)横隔墙二次现浇混凝土预埋构件快速施工技术 将大部分钢筋后场绑扎,0#块吊装到位后再补齐剩余钢筋;

体内束波纹管后场安装,现场精确定位;体外预应力管道后场精 确放样、固定。

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4、关键技术创新点与施工工艺操作要点

4) 设计了一套三维空间调整机构:在0#块底板系梁顶面预 埋锚板,在架设前将顶梁与锚板焊接牢固,0#架设时,通过布 置在墩旁托架上的三向千斤顶竖向顶升或平面移动顶梁实现0# 块三维空间位置的调整。

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4、关键技术创新点与施工工艺操作要点

5)0#块竖向变形控制技术 在顶面设置两根反力梁,根据箱梁变形及后浇混凝土荷载,每

根反力梁两端各用1根Φ32mm精轧螺纹钢筋利用吊点孔将梁体 反提,精轧螺纹钢筋预拉40t反力。

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4、关键技术创新点与施工工艺操作要点

4.1.2 合拢段快速锁定技术 原设计利用劲性杆件将湿接缝两侧梁段锁定的传统合拢锁定

方式,操作较困难,需小型吊装机具配合,且施工周期较长。

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原设计合拢锁定布置图

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4、关键技术创新点与施工工艺操作要点

利用合拢段宽度小的特点研究的合拢段快速锁定施工技术: 通过在湿接缝位置抄垫特制钢楔块,并利用梁段上安装的胶拼 用临时预应力张拉锚座,将合拢段两侧梁段对拉预定大小的临 时锁定力。

快速合拢合拢锁定布置图

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特制钢楔块

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4、关键技术创新点与施工工艺操作要点

4.1.3 横系梁同步施工替代方案及横系梁快速跟进施工技术 1)由于两幅桥架设施工不同步、墩顶作业空间不足、桥梁总

体施工周期不允许等原因,横系梁与墩顶0#块施工无法同步。 利用抱箍及钢管桁架在两幅桥间设置一个临时连接构件替代横系 梁横系梁。

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4、关键技术创新点与施工工艺操作要点

2)后续横系梁施工时,利用贝雷梁、组合横梁、竖向φ32 精轧螺纹钢筋吊杆、型钢底模平台设计一种可移动施工吊挂平 台及模板系统。

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4、关键技术创新点与施工工艺操作要点

4.1.4 架桥机过孔施工控制技术 鉴于下部结构墩高身柔的受力特点,受架桥机顶推过孔的影响:

⑴墩顶块位移过大,进而极大影响拼装线形。⑵墩身因顶推力影 响,结构受力安全无法保障。

故采取钢绞线对拉装置,以减小墩顶位移,确保线形及受力安 全。

千斤顶

千斤顶

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4、关键技术创新点与施工工艺操作要点

1)钢绞线对拉装置构造

⑴已成联部分对拉装置构造

由梁段上安装的临时预应力锚座、3孔扁锚锚具及钢绞线构

成。

1/2 横断面布置图

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4、关键技术创新点与施工工艺操作要点

⑵架桥机拼装阶段对拉装置构造 由分别焊接于钢护筒和托架上的钢锚座以及3孔扁锚锚具、 钢绞线构成。

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4、关键技术创新点与施工工艺操作要点

4.2 解决技术难题

1) 0#块构造优化措施 ⑴将墩顶横隔墙厚度减小20cm,解决了利用0#块匹配无法 进行1#块预制的问题。 ⑵将底板小系梁向墩中线缩进30cm,确保了墩身预埋钢筋在 0#块内的锚固质量。 ⑶在0#块底板对应的1#块底板部位设置10cm湿接缝,解决 了墩梁固结二次浇筑后无法与1#块底板匹配的难题。 ⑷在梁面开设二次混凝土浇筑孔、洞,解决了横隔墙砼振捣 困难的问题,确保了墩梁固结混凝土施工质量。 2)快易收口网模板的设计、施工技术大大减少了二次砼浇筑 面处理工作量,提高了新老混凝土接合质量。

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4、关键技术创新点与施工工艺操作要点

3)横隔墙二次现浇混凝土预埋构件快速施工技术,极大的提

高了0#块现场墩梁固结施工效率,缩短了墩顶块施工周期。

4)0#块三维空间调整机构的应用成功解决了因墩顶空间小等

原因,0#块无法按照常规方式在梁底布置千斤顶进行空间调整

的问题,实现了0#块快速、精确对位。 5) 0#块竖向变形控制技术,解决了0#块墩顶二次混凝土浇

筑时因变形而造成与1#块匹配困难的问题。 6)合拢段快速锁定技术成功解决了原设计合拢段锁定方案操

作困难,施工周期长等问题,实现了快速合拢。 7)横系梁同步施工替代方案及横系梁快速跟进施工技术解决

了横系梁无法同步施工的问题,实现了横系梁快速跟进施工。 8)单桩独柱墩架桥机过孔施工控制技术,有效控制了架桥机

纵移过孔时墩顶水平位移及水平力,确保了结构安全。

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4、关键技术创新点与施工工艺操作要点

4.3 施工工艺操作要点 4.3.1 节段箱梁预制 侧模、端模首次安装→吊入底板→匹配梁段定位→胎模上绑 扎钢筋、波纹管、预埋件安装→模板打磨、刷油→钢筋骨架 吊装入模→入内模→砼浇筑、养护→拆模、将匹配梁提至存 梁区→新浇梁段拖至匹配梁位置→进行下一循环施工 。

模板首次安装

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匹配梁就位

模板

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4、关键技术创新点与施工工艺操作要点

4.3.2 节段箱梁架设 1)节段箱梁拼装工法 ⑴墩顶块及T构悬拼

⑵首边跨架设

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4、关键技术创新点与施工工艺操作要点

⑶架桥机纵移过孔

⑷其他T构架设及合拢

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4、关键技术创新点与施工工艺操作要点

⑸过渡墩22#块架设及一联最后一个T构架设

⑹末边跨架设

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4、关键技术创新点与施工工艺操作要点

2)0#块架设 ⑴架前准备:①墩顶凿毛;②焊接支 撑横梁③检查剪力槽,安装墩旁托架。 ④在托架上布置三向千斤顶及螺旋顶。 ⑵0#块架设调位:采用三向千斤顶 及螺旋顶对其进行精确定位,用螺旋 顶支顶,并在底板与墩身间抄垫保险。 ⑶0#块底板横肋底部与墩身间预留 3~5cm缝隙,采用支座灌浆料填充 密实,设置反拉装置。 ④安装钢筋、体内外预应力管道、模 板后二次浇筑。

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4、关键技术创新点与施工工艺操作要点

3)22#块架设 ⑴架前准备:垫石凿毛,安装支 座,支座与垫石间灌浆,支座临 时锁定。 ⑵墩顶布置:在墩顶浇筑砼临时 支座,设置三向千斤顶及螺旋顶。 ⑶调位:采用三向千斤顶精确调 位,调整好位置后用螺旋顶支顶。 ⑷支座及混凝土临时支座灌浆。 ⑸安装钢筋、体内外预应力管道、 模板后二次浇筑。 ⑹在墩顶提前预埋精轧螺纹钢筋, 将墩顶块锚固于墩顶临时支座及 永久支座上。

调位装置支布座置临图时锁定 竖向锚固布置图

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4、关键技术创新点与施工工艺操作要点

⑺为保证架梁及过孔时两个22#块整体稳定和结构安全,过 渡墩顶两相邻22#块采用对拉的措施:先安装22#块件的8个钢 支撑,再安装8根对拉φ32精轧螺纹筋,每根张拉40t。。

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过渡墩梁段横向锚固布置

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4、关键技术创新点与施工工艺操作要点

4)T构悬拼施工 ⑴悬拼准备工作:检查预应力

孔道、匹配面,安装临时预应力 锚座。

⑵梁段起吊预拼装,满足线形 控制要求后即行胶拼作业,张拉 临时预应力,胶拼面压力不小于 0.3Mpa。

⑶环氧胶固化后张拉永久预应 力,采集梁面测控数据,交监控 单位出具下个节段拼装指令。

⑷重复上述过程至完成10对节 段箱梁拼装 。

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4、关键技术创新点与施工工艺操作要点

5)边跨悬挂施工 ⑴按照21#~12#块的顺序悬挂所 有边跨梁段。 ⑵采集10、22#块测量数据,出具 21#块拼装指令。 ⑶精调21#块并临时锁定。 ⑷21#块转换到架桥机主桁吊挂。 ⑸采集21#块测控数据并出具20# 块拼装指令,进行20#块精调、胶拼 及吊挂转换。 ⑹重复上述步骤逐段完成19#~ 12#块胶拼,最后将12#与10#块锁 定。 ⑺通过计算,确定吊杆卸载步骤使 吊杆逐渐退出工作。

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4、关键技术创新点与施工工艺操作要点

6)合拢段施工 ⑴中跨合拢锁定施工 ①合拢梁段吊装; ②在湿接缝位置抄垫可调节垫块; ③安装构件N,张拉竖向精轧螺纹; ④在构件N与吊具之间抄垫密实,将合拢段放置于构件N上。

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4、关键技术创新点与施工工艺操作要点

⑤穿预应力钢绞线; ⑥安装湿接缝外模板,浇筑混凝土; ⑦湿接头混凝土达到一定强度后,拆除可调节垫块,并灌 注可调节垫块处空隙; ⑧当湿接缝混凝土强度满足要求后进行合拢预应力的张拉; ⑨解除临时预应力锁定、拆模,合拢测量,进行数据复核;

⑵边跨合拢锁定施工 边跨湿接缝与悬臂合拢湿接缝施工方法基本类似。

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4、关键技术创新点与施工工艺操作要点

7)架桥机过孔位移控制方案 ⑴已成联桥梁的对拉方案

已成联桥部分均采用6-φ15.24钢绞线对拉,针对墩身高度 不同,采取30t或20t预拉力。

走行方式:始终用后中支腿顶推。

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4、关键技术创新点与施工工艺操作要点

⑵架桥机拼装阶段的对拉方案 在B57~58#墩间采用12-φ15.24钢绞线对拉50t,在B56~

57#及B58~59#墩间用6-φ15.24钢绞线斜向预拉54t。 走行方式:后中支腿顶推至前支腿距前中支腿66.15m后换

由前中支腿顶推到位。

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4、关键技术创新点与施工工艺操作要点

8)横系梁施工 ⑴墩旁搭设施工平台,履带吊机安装临时钢管桁架。

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4、关键技术创新点与施工工艺操作要点

⑵横系梁滞后架桥机3~4跨后在桥面进行施工。采用钢底 模、钢侧模、上翼缘采用木模,桥面采用贝雷架主梁吊挂。

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4、关键技术创新点与施工工艺操作要点

⑶现浇吊挂平台、模板免拆快速跟进 将两幅桥间的上、下吊挂扁担梁加长并配合吊杆拆、装,实 现现浇吊挂平台的免拆跨越已浇筑的横系梁快速跟进施工。

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4、关键技术创新点与施工工艺操作要点

⑷现浇吊挂平台走行时用风缆钢丝绳将底模与支架连接,防 止底模在走行时倾覆,支架走行应缓慢、平稳。

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汇报内容

1、工法产生背景 2、工法特点 3、工艺原理 4、关键技术创新点与施工工艺操作要点 5、工程应用情况 6、社会经济效益

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5、工程应用情况

“独柱柔性墩超宽连续刚构节段预制拼装施工工法”已成 功应用于嘉绍大桥北岸水中区引桥施工,目前工程已完工, 工法及各项关键技术实施效果良好。

该项施工技术在嘉绍大桥的应用,是钱塘江口强涌潮水域 桥梁工程建设的成功典范,为钱塘江水域桥梁施工提供了借 鉴,基于该项施工技术对于恶劣施工条件的适应性,对于今 后类似桥下不具备运输、吊装施工条件的连续刚构或连续梁 桥施工,提供了一条很好的设计、施工思路,同时,该项目 在施工中针对单桩独柱高墩刚度小对施工精度、施工风险造 成的巨大影响而采取的一系列应对措施,对于今后类似结构 特点的桥梁施工也具有极好的借鉴作用,具有广阔的推广前 景。

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6.1 直接经济效益

6、社会经济效益

本工法在施工过程中,结合现场实际情况,不断优化施工工艺, 解决了多项施工难题,提高施工工效,缩短施工周期,节省了大 量人工及机械租赁费用,取得了良好的经济效益。共计约节约投 入2675万。

1)设计了0#块三维空间调整机构,使墩梁固结周期由10天缩 短至7天。综合投入约节约1060万元。

2)采取提前安装横向连接钢桁梁临时替代横系梁的措施,横系 梁可滞后3~4跨施工,消除了横系梁同步施工占用的时间对总施 工周期的影响,后续横系梁施工利用免拆、快速现浇施工用吊挂 平台及模板系统,实现横系梁快速同步跟进,降低了施工成本。 约节约成本1000万元。

3)合拢段快速锁定施工技术使合拢施工周期至少缩短0.5天。 约节约成本615万元。

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6.2 社会效益

6、社会经济效益

“独柱柔性墩超宽连续刚构节段预制拼装施工工法”实施过程 中在满足施工工期、施工质量的同时,得到了监理、业主、交 通部有关领导的一致肯定和社会各界同行的广泛好评

建设指挥部网站对北岸水中区引桥合龙报道

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中国网对北岸水中区引桥合龙报道

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6、社会经济效益

2011年10月22日全国桥梁学术会议期间接受了国内200多位 专家的参观、考察,且受到了专家们的一致肯定和好评。通过 实践证明了短线匹配预制、架桥机悬拼架设施工等技术在连续 刚构桥应用的可行性,对以后同类型桥梁、施工条件类似的桥 梁的建设具有很高的参考价值,具有不可估量的技术及社会效 益。

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考察团合影

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汇报完毕 谢谢大家!

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