Mini Projet Pont

Mini projet Conception des ponts

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Remerciements On tient de prime-abord à remercier infiniment notre professeur M.Rguig, qui a accepté de nous accueillir au sein de sa direction, et qui a eu l’amabilité de nous orienter dans notre travail et de nous fournir les informations nécessaires à la bonne réalisation dudit travail. Nos remerciements concernent également l’ensemble du personnel d’EMSI Bouregreg. De même, on tient à remercier le corps professoral et administratif de notre prestigieuse école pour l’enseignement de qualité fourni par les professeurs. Par la même occasion, on tient aussi à remercier l’ensemble des personnes qui ont répondu favorablement à nos sollicitations pour nous aider et nous orienter.

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Sommaire Introduction ................................................................................................................................ 5 1.

Présentation du projet ..................................................................................................... 6

2.

Classification du pont ..................................................................................................... 7

3.

Contraintes Appliqués .................................................................................................... 8

4.

Choix des variables potentiels ........................................................................................ 8

5.

Etude détaillée de chaque variante ............................................................................... 13 Pont dalle armée PSI DA ....................................................................................... 13 Ponts dalles précontrainte de type PSI DP, Dalle pleine poussée .......................... 15

6.

Choix de la variante adéquate ...................................................................................... 17

7.

Type de fondations ....................................................................................................... 18

8.

Type de culées .............................................................................................................. 18

9.

Types de piles ............................................................................................................... 18

10.

Equipements .............................................................................................................. 18

Conclusion ................................................................................................................................ 20 Bibliographie ............................................................................................................................ 21 Webographie ............................................................................................................................ 22

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Liste des figures Figure 1:Profil en Travers ..................................................................................................................................... 6 Figure 2:Profil en long .......................................................................................................................................... 6 Figure 3:Coupes type d'un pont dalle ................................................................................................................. 13 Figure 4:Chantier de construction d'un PSI DP ................................................................................................ 15 Figure 5: Coupe transversale d’une dalle à larges encorbellements.................................................................. 16 Figure 6:Vue longitudinale ................................................................................................................................. 16 Figure 7:Vue de dessus ........................................................................................................................................ 16

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Liste des tableaux Tableau 1:Guides de Conception et Programmes de calcul ................................................................................. 9 Tableau 2:Ouvrages construits sur cintres au sol 1 ............................................................................................ 10 Tableau 3:Ouvrages construits sur cintres au sol 2 ............................................................................................ 10 Tableau 4: Ouvrages à Poutres Préfabriquées .................................................................................................... 11 Tableau 5:Ponts à structure métallique ou mixte ............................................................................................... 11

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Introduction Dans le cadre de la formation d’ingénieur en génie civil que nous recevons au sein de l’EMSI, la partie réservée aux mini projets reste d’une très grande importance et s’avère complémentaire aux cours théoriques au cours de l’année. En effet, le mini projet, qui nécessite la mise en pratique de nos connaissances théoriques, est le meilleur moyen d’adaptation au travail en groupe, consolider les attitudes, renforcer les comportements développés au cours de la formation, et permettre un contact plus instructif et

plus concret avec le monde du travail. L’objectif principal de notre projet est d’être capable de réaliser la partie pré dimensionnement qui consiste de déterminer les variantes potentielles d’un projet donné, de justifier la variable à retenir selon les données présentés, ainsi que de proposer des équipements adéquat à notre choix. Pour ce faire, nous allons effectuer l’étude et l’analyse des différentes types et méthodes de réalisation, en se basant sur la formation et conseils de notre professeur, et d’extraire

les

principales actions et les différents variables qui influencent le projet.

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1. Présentation du projet Ce projet concerne la construction d’un pont avec une longueur de 58m et une largeur du tablier de 9.3m. La zone dans laquelle se situe ce projet présente une bonne géotechnique et à cet effet on devait présenter les variables potentiels adéquates à ce projet en fonction de contraintes présentées.

Figure 1:Profil en Travers

Figure 2:Profil en long

Données :       

Travées : 12m, 17 m, 17m, 12m ; Longeur total = 58m ; Largeur Roulable (LR): 7m ; Longueur du trottoir gauche : 0.3m ; Longueur du trottoir droite : 2m ; Gabarit : 6m ; Géotechnique : Bonne.

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2. Classification du pont Les ponts sont rangés en 3 classes : (en fonction de leurs largeurs rouables et de leur destination) 1. Ponts de première classe :   

Ponts supportant des chaussées de LR≥7m Ponts supportant des bretelles d’accès à de telles chaussées Ponts de LR<7m, mais qui sont désignés par le CPS.

2. Ponts de deuxième classe : 

Ponts supportant des chaussées à 2 voies avec : 5.5m
3. Ponts de troisième classe :  Ponts supportant des chaussées à 1 ou 2 voies avec : LR≤5.5m

Le nombre de voies de circulation est :

𝐿𝑎𝑟𝑔𝑒𝑢𝑟 𝑐ℎ𝑎𝑟𝑔𝑒𝑎𝑏𝑙𝑒 3

= 2 𝑉𝑜𝑖𝑒𝑠

Donc notre pont est de première classe .

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3. Contraintes Appliqués Le pont, dans sa conception, doit respecter plusieurs obligations :  Obstacle à traverser : vallée (car la géotechnique est bonne donc ce n’est pas une cour d'eau) et possiblement une autoroute au-dessous du pont;  Accès difficile pour les engins lors des travaux ;  Portée maximale de 17m. 4. Choix des variables potentiels A l’aide des documents ci-dessous (les ponts types de SETRA) et en fonctions des contraintes du projet, la sélection va se faire selon les ponts types de SETRA comme suit :

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Mini projet Conception des ponts Structure type Portique de type PIPO

Cadre de type PICF Portique double de type POD

Pont dalle en béton armé de hauteur constante de type PSIDA Pont dalle en béton précontraint de hauteur constante de type PSIDP Pont à poutrelles enrobées

Pont à poutrelles ajoutées précontraintes (PSIPAP)

Pont à poutres précontraintes de type VIPP

Pont à poutres précontraintes de type PRAD

Piles et palées

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Guide Programme de calcul Ponts cadre et portiques- Programme PIPOEL du guide de conception [72] SETRA complété par le programme MRBEL pour les ouvrages très biais Ponts cadres et portiques- Programme PICFEL du Guide de conception [72] SETRA Ponts cadres et portiques- Programme PODCCBA du Guide de conception [72] SETRA Et dossier pilote POD 76 [73] Ponts-dalles-Guide de Programme PSIDAEL du conception [76] SETRA complété par MRBEL pour les ouvrages biais Ponts-dalles-Guide de Programme PSIDPEL du conception [76] SETRA complété par MRBEL pour les ouvrages biais Ponts-routes à tablier en Programmes PSIDAEL et poutrelles enrobées-Guide PSIPAP du SETRA de conception et de calcul [78] Guide de conception et Programmes PSIDAEL et guide de calcul des ponts à PSIPAP du SETRA poutrelles ajoutées précontraintes [79] Ponts à poutres Programme VIPPEL du préfabriquées précontraintes SETRA par post-tension-VIPPGuide de conception [80] Ponts à poutres Programme PRADEL en préfabriquées précontraintes développement au SETRA par adhérence-PRAD-Guide de conception [81] Dossier pilote piles et palées Pas de programme de calcul 74[83]

Tableau 1:Guides de Conception et Programmes de calcul

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Mini projet Conception des ponts TYPE D’OUVRAGE

GAMME DE PORTEE Min

domaine privilégié

8m

2 à 10 m 10 à 20 m

Max

ELANCEMENT sur pile

4GC1 OBSERVATIONS

α

A la clé

Ouvrages en béton armé

Cadre PICF Portiques PIPO-POD

Pont dalle armée 7m PSIDA 7m 6m

12 m

épaisseur du tablier épaisseur du tablier

Travées peu disymétriques pour POD Travée isostatique 2travées continues >0,6 0,6 à 0,85 ≥3 travées continues

8 à 15 m 8 à 15 m 8 à 18 m

Tableau 2:Ouvrages construits sur cintres au sol 1

dalles pleines

14m

14 à 20 m

dalles à larges 15m encorbellements

18 à 25 m

dalle poussée

10 à 20 m

pleine

Ponts dalles précontraintes de type PSIDP travée isostatique 1∕22 à 1∕25 25 m 2 travées continues 1∕28 ≥3 travées continues 1∕ 33 30 m travée isostatique 1∕22 à 1∕25 2 travées continues 1∕ 25 ≥3 travées continues 1∕28 25 m 1∕23 Surcoût 10 à 15%

nervures étroites

Pont en dalle nervurée de hauteur constante (≥ 2 nervures) 25 à 30 m 35 m 1∕ 25 2 travées continues 1∕ 30 ≥3 travées continues 25 à 30 m 35 m 1∕15 à 1∕20 2 travées continues 1∕17 à 1∕22 ≥3 travées continues Pont en dalle nervurée de hauteur variable (≥ 2 nervures) 35 à 45 m 50 m 1∕20 1∕30 2 travées continues 1∕24 1∕42 ≥3 travées continues 35 à 45 m 50 m 1∕18 1∕35

Pont à béquilles PSBQ

Pont à béquilles 20 à 40 50 m 1∕23 à 1∕33 m 1∕28 1∕38

nervures larges nervures étroites

nervures larges

à Trois travées portée en tête de béquilles

>0,6 0,6 à 0,85 >0,6 0,6 à 0,85 0,65 à 0,70

0,6 à 0,9 0,6 à 0,9

0,6 à 0,9 0,6 à 0,9

0,55 à 0,70 <0,60 avec contre-béquilles

Tableau 3:Ouvrages construits sur cintres au sol 2

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Mini projet Conception des ponts Type d’ouvrage

Gamme de portée

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ELANCEMENT OBSERVATIONS Poutre+hourdis

Min PRADPrétension VIPP tension

Domaine max privilégé 10m 15à25m 30m 1/18à1/20 1/23à1/25

α

post- 30m 35à45m

Travées isostatiques Travées continues

Portées égales si possible Portées égales si possible

50m 1/16à1/18-1/20

Tableau 4: Ouvrages à Poutres Préfabriquées

TYPE D’OUVRAGE

GAMME DE PORTEE Min

Poutrelle enrobées

PSIPAP

Tablier 30m bipoutre mixte isostatique Tablier 30m bipoutre mixte continu Tablier 30m bipoutre mixte continu

Domaine privilégi é 8 à 25m 10 à 30m

Max

<28m <36m

ELANCEMEN T métal-seul Sur A la clé pil e 1/33(S275) 1/40(S355) 1/38(S275) 1/45(S355)

1/38 1/38

OBSERVATIONS

Travées isostatiques Travées isostatiques Travées continues Travées continues Travées isostatiques Travées continues

α

0.70à0.80 0.70à0.80

0.70à0.80

50à80m

90m

1/22à1/25

Travées isostatiques

50à80m

110m

1/28

3 travées ou plus de 0.65à0.80 hauteur constante

50à80m

110m

1/25à 1/30

1/25à 1/40

Hauteur variable

0.65à0.80

Tableau 5:Ponts à structure métallique ou mixte

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Selon ces documents, on retrouve : 1. Pont dalle armée PSI DA :  Gamme de portée minimale = 6m et maximale = 20m ;  Domaine privilégié : 8 à 18 m ;  Observation : ≥ 3 travées continues ;  0.6<α<0.85 2. Ponts dalles précontrainte de type PSI DP, Dalle pleine poussée :  Gamme de portée maximale = 25m ;  Domaine privilégié : 10 à 20 m ;  0.65<α<0.7 Vu qu’on a des portées de 12 et de 17 m et : 𝛼=

𝑙𝑜𝑛𝑔𝑢𝑒𝑢𝑟 𝑡𝑟𝑎𝑣é𝑒 𝑑𝑒 𝑟𝑖𝑣𝑒 12 = ≈ 0.7 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑢𝑒𝑢𝑟 𝑡𝑟𝑎𝑣é𝑒 𝑎𝑑𝑗𝑎𝑐𝑒𝑛𝑡𝑒 17

Aussi, les autres types ne sont pas retenus à cause de leurs portées. De plus, les ponts métalliques et les ponts mixtes présentent l’inconvénient de la nécessité d’un entretien régulier. Pour le choix du pont à béquilles, la contrainte qui se pose est la difficulté d’exécution. Les ponts suspendus sont surtout utilisés pour de grandes portées. On retient donc ces deux variables : PSI

DA et PSI DP.

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5. Etude détaillée de chaque variante Pont dalle armée PSI DA Les passages Supérieurs ou Inférieurs en Dalle Armée (PSI DA) sont constitués d’une dalle d’épaisseur constante en béton armé.

Dalle rectangulaire

Dalle avec encorbellement

Dalle trapézoïdale Figure 3:Coupes type d'un pont dalle

Ces ouvrages sont coulés sur cintres. Ils peuvent être constitués de 2, 3 ou 4 travées selon les caractéristiques de la voie à franchir et le biais de franchissement. La solution à trois travées permet, dans le cas de franchissement routier ou autoroutier, de supprimer l’appui intermédiaire sur le terre -plein central. Domaine d’emploi  Pour les passages supérieurs d’autoroutes ;  Pour les franchissements des petites cours d’eau ;  Petites portées : entre 6m et 15m pour une seule travée et jusqu’à 20m pour plusieurs travées. Conception générale  Dalle rectangulaire ;  Dalle avec encorbellements latéraux (très courante). Elle permet l’allégement du tablier, et le rend plus esthétiques.

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Règles de pré-dimensionnement  Elancement :  1/20 pour une travée indépendante.  1/26 pour 2 travées  1/28 pour 3 travées (notre cas)  Balancement optimal : 0.8  Pour la dalle à encorbellement latéraux :  Largeur de la nervure : ≥ à a moitié de la largeur du tablier  Epaisseur de l’encorbellement : 25cm à l’extrémité libre.

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Ponts dalles précontrainte de type PSI DP, Dalle pleine poussée Les ponts-dalles constituent le type d'ouvrage le plus répandu et le plus construit au monde, puisqu'ils représentent près de la moitié de la surface totale des ponts construits ces dernières années.

Figure 4:Chantier de construction d'un PSI DP

Les ponts-dalles sont construits par coulage en place, s'adaptent à toute difficulté d'implantation. Le projeteur est ainsi libre dans sa conception des formes. Description générale de la structure Les ponts dalles sont constitués d’une dalle pleine précontrainte longitudinalement et armée transversalement, de hauteur constante, à travée unique ou à plusieurs travées continues sur appuis simples. La section transversale comprend généralement des encorbellements. Les ouvrages sont coulés sur cintre. Dans certains cas particuliers, ils peuvent être mis en place par poussage (notre cas). Ils peuvent être constitués de 2, 3 ou 4 travées, selon les caractéristiques de la voie à franchir et le biais de franchissement.

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Figure 5: Coupe transversale d’une dalle à larges encorbellements

Figure 6:Vue longitudinale

Figure 7:Vue de dessus

Domaine d’emploi Les ponts-dalles constituent une solution viable pour le franchissement des brèches de longueur variant de 15 m à 60 m avec des portées unitaires maximales de vingt-cinq mètres environ. Il s'agit donc d'un type d'ouvrage très fréquemment utilisé pour les passages supérieurs ou inférieurs autoroutiers et, à un moindre degré, pour les franchissements des petites cours d’eau, certains pont rail, tranchées couvertes et passerelles pour piétons.

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Conception générale  Dalle rectangulaire ;  Dalle avec encorbellements latéraux (très courante). Elle permet l’allégement du tablier, et le rend plus esthétiques. Règles de pré-dimensionnement  Elancement :  1/25 pour une travée indépendante.  1/28 pour 2 travées  1/33 pour 3 travées (notre cas)  Balancement optimal : 0.65 à 0.85  Pour la dalle à encorbellement latéraux :  Largeur de la nervure : ≥ à a moitié de la largeur du tablier  Epaisseur de l’encorbellement : 25cm à l’extrémité libre. 6. Choix de la variante adéquate Les ponts dalles présentent plusieurs avantages (construction rustique, grande réserve de sécurité), et le PSI DP en particulier permet :  éviter la retombée des poutres ;  a une minceur et légèreté relativement supérieure à celles du PSI DA ;  une limite de résistance du tablier très supérieure à celle d’un PSI DA du même poids ;  de grandes portées. La préfabrication permet de diminuer le délai d’exécution de l’ouvrage, puisqu’il est possible de rendre indépendant la fabrication de la dalle du reste du chantier. Cependant, il présentes aussi de nombreux inconvénients notamment :.  La nécessité d’une main d’œuvre qualifiée pour l’exécution de la précontrainte et en même temps la vérification de la pose des gaines et câbles et pour la mise en tension des câbles ;  L’obligation d’attendre que la mise en tension soit faite pour pouvoir décoffrer ;  Nécessité d’un matériel de mise en place de la dalle très coûteux surtout qu’on o une dalle pleine poussée ;  Augmentation du coût de logistique : elle nécessite l’occupation d’une aire de stockage et de fabrication suffisamment vaste.  Normes qualitatives et de sécurité sévères à respecter Le PSI DA présente aussi ses avantages comme le coût vu que le PSI DA est plus faible qui celui de PSI DP avec dalle pleine poussée qui a un surcoût de 10 à 15%. L’analyse des informations données nous a permis d’opter pour un pont de type PSI DA, vu les inconvénients du PSI DP et le fait que la hauteur du gabarit de 6 m nous permet d’avoir un peu de retombé même-si c’est peu probable vu qu’on a des portées relativement faibles. Il faut noter que des données supplémentaires concernant le type de trafic (pour d’avoir une idée sur les actions sur les ponts) peuvent influencer ce choix.

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7. Type de fondations Vu qu’on a une bonne géotechnique , on a choisi d’utiliser des semelles (des fondations profondes ne sont pas nécessaires dans notre cas). 8. Type de culées Les types de culées sont :     

Culées enterrées Culées en tête de déblai Culées à mur de front Culées en tête de remblai Culée creuse

On a choisi culée enterrée (bonne géotechnique). 9. Types de piles Les types de piles classiques sont :  Piles à colonnes multiples  Piles à voiles multiples  Piles à voiles simple  Piles Marteaux On opte pour des piles à voiles simples. 10. Equipements Etanchéité et couche de roulement Les chapes d’étanchéité sont réalisées pour éviter l’infiltration des eaux pour risque de corrosion des armatures des tabliers. On peut utiliser plusieurs types d’étanchéité notamment :  Mélange d’asphalte et bitume (circulation faible)  Chape épaisse en asphalte coulé  Feuilles préfabriquées Il faut prendre des précautions pour s’assurer de l’imperméabilité de la chape. On opte pour une chape épaisse en asphalte coulé et une couche de roulement en béton bitumineux de 4 cm d’épaisseur.

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Dispositifs de retenue : Il existe trois types :  Garde-corps : Pour protéger essentiellement les piétons et ne résiste pas le choc de véhicule  Glissières de sécurité : Destinées à retenir les véhicules légers. Il existe des glissières souples (en métal) et des glissières rigides (en béton).  Barrières de sécurité: Destinées à retenir les véhicules lourds (Barrières en métal et en béton). En assumant que notre pont est destiné pour une autoroute (interdite aux piétons), et vu qu’on a assez d’espace, on a opté pour des barrières de sécurité. Joints de chaussée Les joints de chaussée sont des joints de dilatation des tabliers des ponts. Ils assurent le continuité de la chaussée de circulation et ils existent toujours aux extrémités des tablier. Les joints de chaussée sont des points faibles. Ils facilitent l’infiltration des eaux et réduissent la rigidité. Ils causent aussi l’endommagement par fatigue. Il faut donc limiter le nombre de joints. Il existe des gammes très larges de joints. Selon le trafic :  < 1000 véhicules lourds/ jour :joint léger ;  1000 et < 3000 joint semi lourd ;  3000 joint lourd. L’ouverture d’un joint est en fonction de la dilatation du tablier. Connaitre le type de trafic est donc nécessaire pour le choix de cet équipement. Appareils d’appui Ce sont des éléments porteurs dans les ponts. Ils transmettent les efforts des tabliers aux appuis et permettent les rotations des tabliers. Il existe trois types:  Appareils d’appui métallique (pour les grands ponts métalliques) ;  Appareils d’appui en élastomère fretté (Très répandus pour les ponts courants) ;  Appareils d’appui à pot (pour supporter de grandes charges). Les appareils d’appui doivent être régulièrement changés (notamment les appareils d’appui en élastomère frettés). On a opté pour les appareils d’appui en élastomère fretté. Autres équipements  Éclairage des ponts ;  Canalisations diverses (fourreaux placés dans les trottoirs).

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Conclusion Le rôle d’un ingénieur en génie civil consiste à mener à bien la réalisation d’un projet en partant des objectifs assignés à partir de la problématique de ce travail. Ceci implique la maîtrise des plusieurs connaissances techniques. La réalisation de ce projet a enrichit nos connaissances concernant le domaine

des ouvrages d’art notamment : classification et

équipements des ponts, démarche de conception d’un pont et projet de définition d’un pont courant. En somme, ce mini projet nous a été d'un grand apport de point de vue formation aussi bien sur le plan purement technique que sur le plan des qualités humaines et personnelles. Il nous a permis d’apprendre l’importance du travail en groupe ainsi que la concrétisation de tout ce que nous avions appris au niveau du pré dimensionnement dans le module Conception des ponts. Familiarisées avec ce domaine,

nous avions pu développer notre sens de

responsabilité, d'initiative et de réflexion.

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Bibliographie Ponts-dalles – Guide de conception Ponts-dalles – Guide de conception Article « Ponts en béton précontraint » par Freyssinet, E SETRA : Stratégie de maintenance des ouvrages d'art par valorisation d'un patrimoine CEREMA CHAMOA – PSIDP Chaîne Algorithmique Modulaire Ouvrages d’Art Programme de calcul des ouvrages de type PSDP Ponts dalles : guide de conception par le ministère de l’équipement du logement des transports et de la mer direction des ponts- juillet 1989 Le béton précontraint aux colonies par EJ. Devroey

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Webographie http://www.cours-genie-civil.com/wp-content/uploads/Cules_de_pont_en_terre_arme.pdf https://fr.vbook.pub.com/document/368783802/Choix-Des-Culees https://fr.wikipedia.org/wiki/Classification_des_ponts#Ponts_%C3%A0_poutres_en_b%C3% A9ton_arm%C3%A9 http://www.cspi.qc.ca/jg/isabellegiuliani/wp-content/uploads/sites/66/2016/09/Avantages-etinconv%25C3%25A9nients-de-types-de-ponts.pdf

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