張志剛 武發(fā)德 葉明起 李淑芳 羅君強 墨淑敏
(1北新集團建材股份有限公司,北京 102208;2北京有色金屬研究總院,北京 100088)
安全生產(chǎn)工作事關(guān)人民群眾生命財產(chǎn)安全,事關(guān)行業(yè)發(fā)展和社會穩(wěn)定的大局,系統(tǒng)、全面地分析機械傷害事故的成因及對策,對于搞好安全生產(chǎn)管理工作非常必要。本文從人的失誤、機械故障、環(huán)境因素三個方面來分析機械傷害事故的原因,以機械的全壽命周期即機械的設(shè)計及制造、機械的使用及機械的后期管理為主線[1],運用系統(tǒng)安全理論、人機工程學等知識,系統(tǒng)、全面地分析機械傷害事故的原因及對策。
機械傷害:指機械設(shè)備運動或靜止部件、工具、加工件直接與人體接觸引起的擠壓、碰撞、沖擊、剪切、卷入、絞繞、甩出、切割、切斷、刺扎等傷害。不包括車輛傷害、起重傷害。機械傷害大致可以分為8類:
1)擠壓傷害。這種傷害是在兩個零部件之間產(chǎn)生的,其中一個或兩個是運動零部件,這時人體或人體的某部分被夾進兩個部件的接觸處。
2)碰撞和沖擊傷害。這種傷害是比較重的往復運動部件撞人,傷害程度與運動部件的質(zhì)量和運動速度的乘積即部件的動量有關(guān),如果動量比較大,則造成沖擊傷害。
3)剪切傷害。兩個具有銳利邊刃的部件,在一個或兩個部件運動時,能產(chǎn)生剪刀作用。當兩者靠近而人的四肢伸入時,刀刃能將四肢切斷。
4)卷入傷害。引起這類傷害的主要危害是相互配合的運動副,兩個做相對回轉(zhuǎn)運動的輥子之間的夾口引發(fā)的引入或卷入,將人的四肢卷進運轉(zhuǎn)中的咬入點。
5)卷繞和絞纏的傷害。引起這類傷害的是做回轉(zhuǎn)運動的機械部件。如軸類零部件,回轉(zhuǎn)件上的突出形狀,旋轉(zhuǎn)運動的機械部件的開口部分。
6)甩出物打擊的傷害。由于發(fā)生斷裂、松動、脫落或彈性位能等機械能釋放,使失控物件飛甩或反彈對人造成傷害。
7)切割和刺扎的傷害。切削刀具的鋒刃、零件表面的毛刺、工件或廢屑的鋒利飛邊等,無論物體的狀態(tài)是運動還是靜止的,這些由于形狀產(chǎn)生的危險都會構(gòu)成潛在的危險。
8)切斷的傷害。當人體伸入兩個接觸部件中間時,人的肢體可能被切斷。其中一個是運動部件或兩個都是運動部件都能造成切斷傷害。
操作失誤的主要原因:機械產(chǎn)生的噪聲使操作者的知覺和聽覺麻痹,導致不易判斷或判斷錯誤;依據(jù)錯誤或不完整的信息操縱或控制機械造成失誤;機械的顯示器、指示信號等顯示失誤使操作者誤操作。
控制與操縱系統(tǒng)的識別性、標準化不良而使操作者產(chǎn)生操作失誤;時間緊迫致使沒有充分考慮而處理問題;準備不充分,因倉促而導致操作失誤;缺乏對動機械危險性的認識而產(chǎn)生操作失誤;技術(shù)不熟練,操作方法不當;作業(yè)程序不當,監(jiān)督檢查不夠,違章作業(yè);人為的使機器處于不安全狀態(tài),如取下安全罩、切除聯(lián)鎖裝置等。走捷徑、圖方便、忽略安全程序。如不盤車、不置換分析等。
誤入危險區(qū)的主要原因:操作機器的變化,如改變操作條件或改進安全裝置;圖省事、走捷徑的心理,對熟悉的機器,會有意省掉某些程序而誤入危險區(qū);條件反射下忘記危險區(qū);單調(diào)的操作使操作者疲勞而誤入危險區(qū);由于身體或環(huán)境影響造成視覺或聽覺失誤而誤入危險區(qū);錯誤的思維和記憶,尤其是對機器及操作不熟悉的新工人容易誤入危險區(qū);指揮者錯誤指揮,操作者未能抵制而誤入危險區(qū);信息溝通不良而誤入危險區(qū)。
機械的不安全狀態(tài),如機器的安全防護設(shè)施不完善,通風、防毒、防塵、照明、防震、防噪聲以及微氣候環(huán)境等均能誘發(fā)機械傷害事故。動機械所造成的傷害事故的危險源常常存在于下列部位:
1)旋轉(zhuǎn)的機件具有將人體或物體從外部卷入的危險;機床的卡盤、鉆頭、銑刀等,傳動部件和旋轉(zhuǎn)軸的突出部分有鉤掛衣袖、褲腿、長發(fā)等而將人卷入的危險;風翅、葉輪有絞碾的危險;相對接觸而旋轉(zhuǎn)的滾筒有使人被卷入的危險。
2)作直線往復運動的部位存在著撞傷和擠傷的危險。沖壓、剪切、鍛壓等機械的模具、錘頭、刀口等部位存在著撞壓、剪切的危險。機械的搖擺部位也存在著撞擊的危險。如:曲軸和曲柄。
3)機械的控制點、操縱點、檢查點、取樣點、送料過程等也都存在著不同的潛在危險因素。
4)機械在加工機件時,機件成為機械系統(tǒng)的一部分,也存在發(fā)生機械傷害的因素。如加工較長的鋼棒時,因為該棒伸出車床長度較大,在高速旋轉(zhuǎn)下,該鋼棒被甩彎,打在了正在旁邊作業(yè)的其他員工,該員工頭部被連擊數(shù)次,頭骨碎裂,當場死亡。 上面這個例子,就是因為機械系統(tǒng)的組成發(fā)生變化,沒有專門的安全措施和防護裝置而引發(fā)的傷害事故。
不適宜的光環(huán)境。當機械作業(yè)區(qū)域處于不適宜的光環(huán)境之中時,容易引發(fā)機械傷害。合適的照明,能提高近視力和遠視力。當照明不足時,因反復努力辨認,易使視覺疲勞,工作不能持久。視覺疲勞還會引起視力下降、眼球發(fā)脹、頭痛以及其他疾病而影響健康,并會引起工作失誤和造成傷害。人眼在眩光狀況下,會因瞳孔縮小而降低視網(wǎng)膜上的照度,并在大腦皮層細胞間產(chǎn)生相互作用,使視覺模糊,造成不舒適的視覺條件,進而導致視覺疲勞。視覺疲勞是產(chǎn)生機械傷害事故和影響工效的主要原因。
不適宜的色彩環(huán)境。色彩可以引起人的情緒性反應,也影響人的行為。色彩的生理作用主要表現(xiàn)在對視覺疲勞的影響。由于人眼對明度和彩度的分辨力差,在選擇色彩對比時,常以色調(diào)對比為主[2]。對引起眼睛疲勞而言,藍、紫色最甚。色彩對人體其他機能和生理過程也有影響。例如,紅色色調(diào)會使人的各種器官機能興奮和不穩(wěn)定,有促使血壓升高及脈搏加快的作用;雜亂而刺目的色彩會損傷人的健康和正常的心理情緒。機械設(shè)備所處的不適宜的色彩環(huán)境,容易引起人的不良情緒性反應以及視力疲勞等,也是引發(fā)機械傷害的一個重要原因。
不適宜的微氣候環(huán)境。微氣候環(huán)境由溫度、濕度、風速和熱輻射四個要素組成。1)不適宜的溫度。對人的工作效率有影響的低溫,通常是在10℃以下。低溫對人體最普遍的傷害是凍傷。2)不適宜的濕度。空氣相對濕度對人體的熱平衡和溫熱感有重大作用。例如:高溫高濕時,人體散熱更加困難;低溫高濕下人會感到更加陰冷。3)不適宜的風速。在室內(nèi),即使溫度適宜,由于空氣流動速度小,也會有沉悶感;但當風速過大時,又容易使人體感覺頭皮發(fā)麻等身體不適癥狀。4)不適宜的熱輻射。熱量從人體向物體輻射時,稱為負輻射。人體對負輻射不很敏感,往往一時感覺不到,會因負輻射散失大量熱量而受涼。機械設(shè)備所處的不適宜的微氣候環(huán)境,容易引起人的身體不適等,是引發(fā)機械傷害的一個重要原因。
4.1.1 本質(zhì)安全措施
1)采用本質(zhì)安全技術(shù)。通過避免銳邊、尖角和凸出部分,運用安全距離的原則,限制有關(guān)因素的物理量,使用本質(zhì)安全工藝過程和動力源等技術(shù)實現(xiàn)本質(zhì)安全。
2)限制機械應力。機械選用的材料性能數(shù)據(jù)、設(shè)計規(guī)程、計算方法和試驗規(guī)則,都應該符合機械設(shè)計與制造的專業(yè)標準或規(guī)范的要求,使零件的機械應力不超過許用值,保證安全系數(shù),以防止由于零件應力過大而被破壞或失效,避免故障或事故的發(fā)生。
3)材料和物質(zhì)的安全性。用以制造機器的材料、燃料和加工材料在使用期間不得危及頻繁接觸人員的安全或健康。
4)履行安全人機工程學原則。在機械設(shè)計中,通過合理分配人機功能、適應人體特性、人機界面設(shè)計、作業(yè)空間的布置、色視覺傳達等方面履行安全人機工程學原則,提高機器的操作性能和可靠性,使操作者的體力消耗和心理壓力盡量降到最低,從而減小操作差錯[2]。
5)設(shè)計控制系統(tǒng)的安全原則。控制系統(tǒng)的設(shè)計應考慮各種作業(yè)的操作模式或采用故障顯示裝置,使操作者可以安全進行干預的措施,并遵循以下原則和方法:①機構(gòu)啟動及變速的實現(xiàn)方式。②重新啟動的原則。③零部件的可靠性。④定向失效模式。⑤關(guān)鍵件的加倍(或冗余)。⑥自動監(jiān)控。⑦可重編程序控制系統(tǒng)中安全功能的保護。⑧有關(guān)手動控制的原則。⑨特定操作的控制模式。
6)防止氣動和液壓系統(tǒng)的危險。當采用氣動、液壓、熱能等裝置的機械時,必須通過設(shè)計來避免與這些能量形式有關(guān)的各種潛在危險。如:所有元件(尤其是管子和軟管)及其連接應密封,要針對各種有害的外部影響加以防護,不因泄漏或元件失效而導致流體噴射。
7)預防電的危險。電的安全是機械安全的重要組成部分,機器中電氣部分應符合有關(guān)電氣安全標準的要求,預防電的危險尤其應注意防止電擊、短路、過載和靜電。
8)采用機械化和自動化技術(shù)。機械化和自動化技術(shù)可以使人的操作崗位遠離危險或有害現(xiàn)場,從而減少工傷事故。例如:裝卸機械化可通過工件的送進滑道、手動分度工作臺等措施實現(xiàn);搬運的自動化可通過采用工業(yè)機器人、機械手、自動送料裝置等實現(xiàn)。
9)調(diào)整、維修的安全。在設(shè)計機器時,應盡量考慮將一些易損而需經(jīng)常更換的零部件設(shè)計得便于拆裝和更換;提供安全接近或站立措施;機器的調(diào)整、潤滑、一般維修等操作點配置在危險區(qū)外,這樣可減少操作者進入危險區(qū)的需要,從而減小操作者面臨危險的概率。
4.1.2 安全防護措施
安全防護是通過采用安全裝置、防護裝置或其他手段,對一些機械危險進行預防的安全技術(shù)措施,其目的是防止機器在運行時產(chǎn)生各種對人員的接觸傷害。安全防護的重點是機械的傳動部分、操作區(qū)、高處作業(yè)區(qū)、機械的其他運動部分、移動機械的移動區(qū)域,以及某些機器由于特殊危險形式需要采取的特殊防護等。在充分了解安全防護裝置的基本要求及設(shè)置原則的情況下,可以進行安全防護裝置的選擇。采用何種手段防護,應根據(jù)對具體機器進行風險評價的結(jié)果來決定。
1)機械正常運行期間操作者不需要進入危險區(qū)的場合。應優(yōu)先考慮選用固定式防護裝置,包括進料、取料裝置,輔助工作臺,適當高度的柵欄及通道防護裝量等。
2)機械正常運轉(zhuǎn)時需要進入危險區(qū)的場合。當操作者需要進入危險區(qū)的次數(shù)較多、經(jīng)常開啟固定防護裝置會帶來不便時,可考慮采用聯(lián)鎖裝置、自動停機裝置、可調(diào)防護裝置、自動關(guān)閉防護裝置、雙手操縱裝置、可控防護裝置等。
3)對非運行狀態(tài)等其他作業(yè)期間需進入危險區(qū)的場合。對于機器的設(shè)定、示教、過程轉(zhuǎn)換、查找故障、清理或維修等作業(yè),防護裝置必須移開或拆除,或安全裝置功能受到抑制,可采用手動控制模式、止-動操縱裝置或雙手操縱裝置、點動-有限運動操縱裝置等。有些情況下,可能需要幾個安全防護裝置聯(lián)合使用。
4.1.3 操縱器的設(shè)計必須附合人機工程學原則
操縱器是人體和設(shè)備接觸最頻繁的部位,操縱(控制)器的設(shè)計必須滿足安全人機學要求,因而對機械操縱器設(shè)計時的安全人機學要求進行單獨討論非常必要。
操縱器的設(shè)計應考慮到功能、準確性、速度和力的要求,與人體運動器官的運動特性相適應,與操作任務要求相適應;同時,還應考慮由于采用個人防護裝備(如防護鞋、手套等)帶來的約束。操縱裝置應滿足以下安全人機學要求:1)操縱器的表面特征;2)操縱力和行程;3)操縱器的布置;4)操縱器的功能;5)操縱方向與系統(tǒng)過程的協(xié)調(diào);6)防止附加風險。例如:設(shè)有多個擋位的控制機構(gòu),應有可靠的定位措施,防止操作越位、意外觸碰移位、因振動等原因自行移動;雙手操作式的操縱器應保證安全距離,防止單手操作的可能。
4.1.4 設(shè)置機械故障診斷裝置
為機械設(shè)備配置必要的機械故障診斷裝置,以便識別、預測和監(jiān)視機械運動狀態(tài),從而有效預防機械故障及機械傷害事故的發(fā)生。
機械設(shè)備在使用階段對于機械傷害的預防及對策,從前期管理(選型、采購)、過程管理(驗收、安裝、使用、維修、保養(yǎng))、特殊情況管理(改造、租賃、轉(zhuǎn)讓)三個方面展開[2][3]。
4.2.1 前期管理(選型、采購)
添置一款機械設(shè)備之前,一定要進行選型,包括了解機械設(shè)備的性能,機械設(shè)計與制造時本質(zhì)安全技術(shù)措施的落實情況,安全防護裝置的配備情況,人員操作時的安全防護技術(shù)要求等等,同時要綜合考慮擬購設(shè)備的體積與擬安裝空間的對應關(guān)系?,F(xiàn)場實地考察機械設(shè)備時,可以操縱操縱器,感覺一下操縱器的設(shè)計是否符合安全人機學的要求。把可能影響安全的因素提前了解清楚,并且趨利避害,選購合適的機械設(shè)備,最大程度地購置安全系數(shù)較高的機械,合理使用資金,為防止由質(zhì)量方面造成機械傷害打下堅實的基礎(chǔ)。
4.2.2 過程管理(驗收、安裝、使用、維修、保養(yǎng))
1)驗收
設(shè)備到場時要驗收,除了按照一般性驗收要求驗收外,在安全方面尤其要注意:安全技術(shù)資料必須齊全,安全防護裝置及隨帶的安全防護器具必須實物和清單一一對應。
2)安裝
(1)合理的布局。機械設(shè)備安裝時,要按設(shè)備安裝時的土建要求做好基礎(chǔ),把設(shè)備安裝到位。首先要考慮設(shè)備的空間布局,考慮其與周圍其他設(shè)備或物體的安全距離,以免工作時相互干擾而引發(fā)機械傷害。 如果設(shè)備布局不合理或錯誤,操作者空間窄小,當工件、材料等飛出時,容易造成人員的傷害,造成意外事故。為此,應該滿足大、中、小型設(shè)備間距和操作空間的規(guī)定。
(2)合適的光環(huán)境和色彩環(huán)境。生產(chǎn)場所采光是生產(chǎn)必須的條件,如果采光不良,長期作業(yè),容易使操作者眼睛疲勞,視力下降,產(chǎn)生誤操作,或發(fā)生意外傷亡事故;同時合理采光對提高生產(chǎn)效率和保證產(chǎn)品質(zhì)量有直接的影響。色彩的心理、生理作用和習慣好惡,造成色彩對工效和情緒的特殊作用。因此在車間布局以及色視覺傳達設(shè)計中,要合理地運用色彩對人的情緒及行為的影響特性,來達到預防或減少機械傷害事故的發(fā)生。
(3)規(guī)范的通道和良好的地面。通道包括廠區(qū)主干道和車間安全通道。通道的一般要求:通道標記應醒目,畫出邊沿標記,轉(zhuǎn)彎處不能形成直角;通道路面應平整,無臺階、坑、溝;道路土建施工應有警示牌或護欄,夜間要有紅燈警示;危險地段需設(shè)置限速牌、指示牌和警示牌;各種通道必須有合適的寬度;生產(chǎn)場所地面平坦、清潔是確保物料流動、人員通行和操作安全的必備條件。
(4)適宜的微氣候環(huán)境。一般認為,溫度在21±3℃是舒適的溫度。舒適的濕度,一般為40%-60%。關(guān)于舒適的風速,據(jù)測定,在室外的舒適溫度范圍內(nèi),一般氣流速度為0.15M/S時,人即可感到空氣新鮮;在工作人數(shù)不多的房間里,空氣流動的最佳速度為0.3M/S。溫度、濕度、風速和熱輻射對人體的影響有時可以相互替代,某一條件的變化對人體的影響,可由另一條件的變化所補償[2]。例如,人體受熱輻射所獲得的熱量可以被低氣溫抵消,當氣溫增高時,若氣流速度加大,會使人體散熱增加,從而使人并不感到酷熱難耐。
3)使用、維護、保養(yǎng)
1)建立安全管理體系。在機械設(shè)備的使用過程中必須加強安全管理,推行職業(yè)健康安全管理體系,應該做好兩方面的工作:一是對人的管理,二是對組織與技術(shù)的管理。安全管理注重人的因素,強調(diào)對人的正確管理。這就要求在安全管理的工作中對勞動生產(chǎn)過程中的人的心理活動規(guī)律,以及他們在貫徹勞動保護和安全生產(chǎn)過程中的行為規(guī)范與行為模式等問題進行必要的分析和深入研究,層層落實安全生產(chǎn)責任制,針對機械傷害可能發(fā)生的原因,全面逐項的對危險源進行辯識,評價其危險程度。根據(jù)實際情況制定危險控制計劃和預防措施,這樣就形成了自我約束、自我激勵的良性循環(huán),預防機械傷害。
2)進行機械設(shè)備綜合管理。機械設(shè)備的綜合管理,包括合理裝備、擇優(yōu)選購、正確使用、精心維護、科學檢修等等;認真把握管理中的每一個環(huán)節(jié)才能把機械傷害降到最低限度。機械設(shè)備只有通過人的操作才能發(fā)揮作用,操作工人是機械的直接使用者,對于機械情況最為熟悉,管好、用好、避免機械傷害的目標是通過他們來實現(xiàn)的。因此,管好、用好、維修好機械,防止造成機械傷害不是安全管理部門少數(shù)專業(yè)人員所能解決的,還必須發(fā)揮使用者的管理作用,使專業(yè)管理建立在群眾管理的基礎(chǔ)上,才能收到良好的效果。
3)搞好安全教育培訓。安全教育是安全管理的核心,實踐證明,如果一個企業(yè)重視安全宣傳教育工作,增強企業(yè)領(lǐng)導的安全責任感,提高領(lǐng)導的安全知識水平和干部的管理水平,加強對工人的安全知識、技能和態(tài)度教育,就一定能大幅度減少傷害事故,安全意識與人們行為的高度融合大大降低了傷害事故發(fā)生的頻率。此外,反復深入地對機械操作人員和現(xiàn)場人員進行安全生產(chǎn)教育及思想教育,養(yǎng)成認真仔細的工作作風,克服冒險蠻干、急于求成、不講究方式方法的錯誤思想,是搞好安全生產(chǎn)的一項重要工作,也是避免機械傷害的一項重要措施。做好防范措施,使多發(fā)期的機械傷害降到最低。
4)充實知識,積極探索安全管理的新方向。隨著科學技術(shù)的發(fā)展,機械設(shè)備更新?lián)Q代相當迅速,操作技術(shù)應隨著機械技術(shù)的變革而更新,所以,在管理方面必須開展有針對性的機械設(shè)備的安全管理方法和安全操作技術(shù)的探索和研究;在對機械操作人員的培訓中,應把新舊技術(shù)的不同要求、條件和訓練的方式等進行仔細地辨識和對比,使作業(yè)人員領(lǐng)悟操作的精髓所在;操作人員應針對每種機械,認真領(lǐng)會要點,把學到的理論知識融入到實際的操作中,達到理論與實踐的有機結(jié)合,絕不違章。這樣,告別傳統(tǒng)的機械設(shè)備安全管理模式,步入現(xiàn)代管理的新時代,機械傷害的頻次就能大大降低。
5)在機械的使用過程中,充分利用機械故障診斷系統(tǒng),通過有效的人機互動來及早的預防機械故障及機械傷害事故的發(fā)生。另外機械在使用過程中定期檢查、按需修理,做好維護保養(yǎng),及時修復存在隱患的部位,杜絕機械帶病作業(yè)。在維修方面應改變過去只注重機械功能的修理,而不考慮機械安全性能恢復的惡習。
4.2.3 特殊情況管理(改造、租賃、轉(zhuǎn)讓)
對于設(shè)備的改造、租賃、轉(zhuǎn)讓必須遵守相關(guān)的法律法規(guī)。
對于修復或改造的機械設(shè)備必須經(jīng)過嚴格的檢查、驗收,技術(shù)性能和安全性能必須都達到設(shè)計的要求才能使用。對于租賃來的設(shè)備,出租方必須有合法的資質(zhì)。進入施工現(xiàn)場的機械設(shè)備必須經(jīng)過施工企業(yè)的嚴格驗收,按規(guī)范進行安裝,安裝完畢檢查合格后方可使用。對于塔機等特種設(shè)備的安裝必須由有安、拆資質(zhì)的隊伍進行,現(xiàn)場機械的安裝必須充分考慮工作空間、環(huán)境安全,保證操作者能夠安全而有效地工作。對于設(shè)備的轉(zhuǎn)讓,轉(zhuǎn)讓方應該如實向被轉(zhuǎn)讓方交代設(shè)備的真實狀況,尤其是不能隱瞞設(shè)備的安全隱患等等。
對于機械現(xiàn)狀已達到報廢條件的必須做報廢處理,不得轉(zhuǎn)讓,對于被列為淘汰產(chǎn)品之列的機械設(shè)備監(jiān)護使用,該報廢的及時報廢。
應該報廢的設(shè)備,已經(jīng)喪失了工作的機械可靠性(可靠性是指機器或其零部件在規(guī)定的使用條件下和使用期限內(nèi),執(zhí)行規(guī)定功能而不出現(xiàn)故障的能力),此時機械設(shè)備已經(jīng)處于全壽命周期的終結(jié)階段[1]。顯然,此時機械設(shè)備已經(jīng)超出了規(guī)定的使用條件和規(guī)定期限,執(zhí)行功能是否會出現(xiàn)故障已經(jīng)不可預料,這就造成設(shè)備故障率高,維修成本大,易發(fā)生安全事故。這個時候,我們要及時地引進新設(shè)備,淘汰舊設(shè)備,不能抱絲毫僥幸心理去繼續(xù)使用。為此,需制定以下機械設(shè)備淘汰與報廢的技術(shù)標準:1)到設(shè)備使用年限,折舊已提足,技術(shù)性能已達不到國家規(guī)定和安全操作規(guī)程要求的。2)因事故等原因設(shè)備主要結(jié)構(gòu)性能損壞嚴重,無修復可能或修復費用超過更新設(shè)備價60%的。3)能耗高,效率低,污染嚴重,經(jīng)濟效益差,技術(shù)改造又不經(jīng)濟的。4)國家和有關(guān)部門規(guī)定淘汰的。5)自制非標準專用設(shè)備,無繼續(xù)使用價值的。對于達到以上任一報廢條件的機械要堅決報廢。避免因使用這些已經(jīng)喪失機械可靠性的設(shè)備而導致機械傷害事故的發(fā)生。
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