Soutenance mémoire
Les tranchées drainantes
Souvent localisées le long des bâtiments ou des voiries, les tranchées drainantes gèrent les eaux provenant de ces surfaces. Linéaires et constituées de matériaux de stockage temporaire des eaux de pluie, elles ralentissent l’écoulement de celles-ci et écrêtent leurs volumes. Elles permettent aussi l’infiltration des eaux vers les couches inférieures du sol.
Ces tranchées s’intègrent parfaitement dans différents types d’aménagement urbain et sont très souvent utilisées dans des parcelles privées pour récupérer les eaux issues des gouttières de toitures.
La tranchée comporte généralement trois couches :
Une couche supérieure de faible épaisseur en pavé poreux, galets ou gazon
Une couche principale de 1 à 2 m mètre en galets recouverte de sable
Une membrane géotextile inférieure pour limiter la migration des particules polluantes dans le sol.
Les noues
La noue est le terme utilisé pour désigner un fossé de profondeur et largeur plus petite. Elle est très souvent rencontrée dans les projets d’aménagement urbain et présente un grand intérêt paysager. Elle s’entretient comme un jardin ou un espace vert et peut résulter d’un relief naturel ou être créée par l’homme dans le cadre d’une lutte contre le ruissellement. Cet ouvrage peut être engazonné et comporter des plantations.
Les toitures végétalisées stockantes
Ce terme désigne toute toiture recouverte d’une couche de végétation destinées à absorber les eaux pluviales en amont de la chaine de ruissellement. Elle répond au besoin de compenser les effets de l’urbanisation et de l’imperméabilisation trop rapide des espaces. La notion de toits végétalisés est de plus en plus utilisée dans de nombreux projets de bâtiments écologiques et rentre dans la cinquième cible (gestion des eaux) du concept HQE (haute qualité environnementale).Cette technique trouve ses origines les toits en graminées des cabanes scandinaves. Depuis plusieurs siècles ces toits servent d’isolation contre le froid en hiver et gardent les pièces fraiches en été.
Elles sont toutes basées sur une même technique :
Un support de croissance pour les différentes espèces plantées
Une membrane infiltrante permettant la pénétration de l’eau
Une couche drainante qui récupère l’eau infiltrée
Une barrière anti racine
Une couche imperméable pour protéger le toit inférieur
Partie Bâtiment
Sur la partie bâtiment un toit stockant, une noue paysagère et un bassin d’infiltration à ciel ouvert sont mis en place.
Le toit vert permet un stockage temporaire de quelques centimètres d’eau de pluie.
Un dispositif d’évacuation constitué d’ogive centrale à filtre permet de diriger les eaux vers le bassin d’infiltration. Ce système d’évacuation comprend notamment une canalisation de rejet et des regards de branchement. Sur ce projet, la grande surface disponible (environs 3000m de toiture) nous donne un volume à gérer de 147m, ce qui correspond à une épaisseur de la structure végétale de 5cm. Le bassin de rétention lui récupère le surplus d’eau provenant du toit ainsi que celle tombant directement sur son emprise. On obtient après calculs des volumes de rétention de 520 m3 pour le bassin, 35m3 pour la noue et 200m3 pour la structure poreuse (annexe11).
Chiffrage du projet
Nous allons enfin procédé au chiffrage du projet. Les prix attribués à chaque technique prennent en compte son installation, la fourniture de l’ensemble des matériaux utilisés, l’entretien de l’ouvrage ainsi que le volume de terre dégagé pour sa réalisation.
Ces chiffres ne sont donnés qu’à titre indicatif en effet les prix sont très variables et dépendent entre autre des matériaux utilisés et de la qualité d’entretien souhaitée. Le tableau qui suit reprend pour chaque installation ou opération effectuée les quantités et coûts dégagés pour sa réalisation.
Le coût d’investissement
Après l’étude menée sur la salle des fêtes de Corbeil, on peut affirmer que les techniques alternatives sont moins onéreuses que les techniques classiques. Les résultats pour l’assainissement d’un terrain de 1.2 ha sont :
• 135 483 euros pour les techniques alternatives
• 396 505 euros pour le système classique
Soit plus de trois fois moins chère. Cette différence de coût peut s’expliquer d’une part par le nombre important d’installations à mettre en place pour un assainissement classique (regards de visite, séparateur hydrocarbure, ouvrage limiteur de débit, regards à grille). Ces installations importantes pour le suivi et l’entretien des ouvrages réalisés correspondent à près de 30% du prix total de l’assainissement classique. D’autre part les techniques alternatives utilisées ne nécessitent pas un grand investissement en termes d’installations.
Le coût d’entretien
La mise en œuvre de techniques alternatives nécessite un entretien annuel régulier.
Ces espaces ouverts (noues, bassins d’infiltration, toit stockant) s’ils sont abandonnés en plus de ne plus remplir correctement leur fonction, peuvent se transformer rapidement en décharge à ciel ouvert. Un accent particulier doit donc être mis sur leur entretien. Le réseau classique enterré quant à lui ne génère pas de gène visuelle en cas de mauvais entretien.
Deux à trois visites par an peuvent suffire pour assurer la pérennité de l’ouvrage. Ceci induit donc un coût d’entretien échelonné dans le temps plus faible.
L’emprise au sol
Tout aménageur est avant tout un investisseur et espère tirer profit le plus possible de l’ouvrage qu’il conçoit. Dans ce projet de salle des fêtes , la mise en place du système de gestion des eaux de pluie par l’utilisation de techniques alternatives nous a contraint à allouer des espaces initialement prévus au stationnement de véhicules à l’implantation de noues infiltrantes. Quarante six places de stationnement ont ainsi été supprimées du parking de la salle des fêtes. Les techniques classiques enterrées ne consomment pas d’espace potentiellement aménageable et sont donc intéressantes pour un profit à long terme.
Les contraintes techniques de réalisation
Ce point aborde les contraintes qu’il à fallu gérer pour mettre en œuvre les deux méthodes de gestion des eaux. Le système classique ne nous a pas présenté de grandes contraintes techniques. La principale difficulté est la réalisation du plan de nivellement du projet. Ce nivellement doit permettre de diriger les eaux vers l’exutoire (branchement au réseau public) et induit des volumes de déblais et remblais à considérer. Le système basé sur les techniques alternatives pour sa part n’aurait pas été possible en prenant en compte le coefficient d’infiltration réel du sol du site (10-7 m/s). L’infiltration de la totalité des eaux du projet n’a pu se faire qu’en considérant un coefficient de perméabilité de 10 -6 m/s.
L’aspect environnemental
D’un point de vue environnemental, l’utilisation de techniques alternatives sur ce projet permet de traiter les eaux pluviales à la parcelle et soulage ainsi les infrastructures de collecte et de traitement présentes sur l’agglomération Seine-Essonnes. De plus, la gestion en surface par des noues et bassins ouverts contribue à faire pénétrer la nature dans la ville en dynamisant les espaces publics. L’approche classique elle ne présente pas un grand intérêt environnemental. Les eaux sont juste évacuées loin de la zone d’étude.
Conclusion
Ces différentes analyses nous amènent à conclure qu’on ne pourrait choisir de façon rigide l’une ou l’autre des deux méthodes de gestion des eaux pluviales. Les décideurs (maitres d’œuvres, maitres d’ouvrages, etc.) doivent prendre en compte non seulement les contraintes liées au projet (coûts d’investissement et d’entretien) mais également celles liées à la réalisation des techniques (hydraulique, topographie, géologie).
Cependant la mise en place des techniques alternatives jouit d’un avantage réel en termes de coût (généralement pas très important) mais aussi de protection et valorisation de l’environnement. Par contre, fort est de constater que ces techniques sont encore peu utilisées par le grand public.
Pourquoi ces techniques sont encore peu utilisées ?
Plusieurs raisons peuvent expliquer la réticence de certains aménageurs sur l’utilisation de techniques alternatives. Une enquête menée en 2010 par Nicolas Lutz ingénieur en génie civil (annexe 12) permet de déceler les raisons de leur absence.
Cette étude souligne tout d’abord un problème d’information vis-à-vis des techniques alternatives. En effet sur les quatre techniques proposées, une seule est connue de plus de la moitié des participants. Cette méconnaissance contraste avec l’acceptation de celles-ci. Ici, 94% des sondés sont favorables à leur utilisation. Ces questions mettent en exergue le besoin d’une politique publique axée sur une meilleure information. D’autre part 79% des acteurs de l’aménagement urbain (architectes, paysagistes etc.) pensent que les documents d’urbanisme ne prennent pas suffisamment en compte ses techniques.
En plus des questions relatives à l’information, on note de nombreux à priori concernant l’évolution de leur fonctionnement dans le temps et leur entretien. Ces questions se posent notamment à cause d’une absence de concertation entre les différents acteurs de projets qui n’ont pas forcément l’habitude de travailler ensemble. Certaines techniques alternatives s’adaptent le plus souvent à des opérations urbaines plus qu’elles ne s’y imposent. On trouve de nombreuses ZAC comprenant des noues ponctuelles créées sans tenir compte de leur intégration dans le paysage global de l’agglomération. Le projet de salle des fêtes que nous avons réalisé est une parfaite illustration de cette approche où le choix des techniques ne repose sur aucune concertation et où aucun enjeux environnemental n’a été pris en compte.
La gestion intégrée des eaux pluviales se propose de lever toutes ses craintes en intégrant les techniques alternatives dans une démarche globale en amont de projets d’aménagement urbain. Elle vise à interconnecter les aspects techniques, environnementaux et réglementaires en impliquant l’ensemble des acteurs de l’aménagement.
Pour une intégration des techniques alternatives en amont de projets d’aménagement urbain
Comme nous venons de le voir de nombreux ouvrages de gestion des eaux pluviales intégrée à la parcelle peuvent être mis en œuvre et permettent de résoudre assez bien les différents problèmes liés au ruissellement des eaux. Cependant ces ouvrages ne rentrent très souvent qu’en cours de réalisation de projets d’aménagement urbain et ne permettent pas de prendre en compte l’ensemble des enjeux de l’aménagement mis en place. Nous verrons dans cette partie comment une approche intégrée peut être mise en œuvre à travers différentes actions et verrons grâce à la ZAC des Linandes, un exemple d’application de cette approche.
Qu’est ce qu’une gestion intégrée des eaux de pluie ?
L’approche intégrée consiste à lier la démarche de prévention des risques au projet à réaliser et à procéder aux allés et retours permettant à l’aménagement urbain de se bâtir autour de choix et à partir d’outils techniques de gestion des eaux pluviales.
S’agissant des eaux de pluie, la gestion intégrée se construit tout d’abord à travers une relation forte à l’hydrographie naturelle du site. En effet la présence d’eau en milieu urbain fera toujours craindre à court ou à long terme une catastrophe naturelle importante, le risque hydraulique ici ne sera donc jamais nul. L’approche intégrée préconise la conception de projets d’assainissement ayant une volonté d’accompagner le mieux possible le réseau hydrographique dans son écoulement naturel.
Cette gestion reprend également les principes de base d’une approche environnementale de l’urbanisme préconisée par les ADEME (agences de l’environnement et de la maitrise de l’énergie), à savoir :
Une analyse des enjeux environnementaux : en effectuant divers diagnostics de la zone d’étude afin d’éviter d’éventuels désastres tels que les inondations, les saturations de réseaux et fuites d’eau.
Une définition claire des objectifs de l’aménagement réalisé
Des échanges réguliers entre les différents acteurs du projet
Un suivi perpétuel des installations effectuées : Afin d’assurer la bonne appropriation des équipements par les habitants de la zone aménagée.
Cette approche intégrée donne enfin un rôle primordial aux collectivités à travers leurs compétences en matière de développement durable. La personne publique agit ici en amont en structurant les objectifs environnementaux des politiques sectorielles (lotissements, ZAC, habitations). Elle peut ainsi modifier les documents de planification du territoire (SCoT, PLU, RNU, schémas directeurs d’assainissement, Agenda 21, etc.) et s’assurer du respect par les maitres d’ouvrages publics et privés des préconisations mentionnées sur ces documents.
Une démocratie participative est également préconisée en donnant la parole aux habitants du site dont les informations peuvent se révéler très importantes. Des actions de sensibilisation et de pédagogie sur les techniques alternatives retenues seront aussi menées à fin de faire prendre conscience sur la nécessité du recours à de telles pratiques.
Dans cette partie nous verront comment une gestion intégrée des eaux pluviales est possible et quels en sont les avantages. Pour cela nous allons tout d’abord présenter les différents acteurs d’un projet d’aménagement urbain et plus précisément le rôle de chaque intervenant dans l’assainissement en EP. Nous verrons ensuite comment la question des eaux de pluie peut être intégrée juridiquement et techniquement afin d’agir durablement et terminerons cette partie par un exemple concret de mise en œuvre d’une gestion intégrée de la ressource en eau de pluie.
Les contraintes géologiques et hydrologiques
L’un des procédés utilisés lors de la mise en œuvre de techniques alternatives de gestion des eaux pluviales est l’infiltration. L’absence de nappe souterraine ou encore la présence d’une nappe subaffleurante peut conduire à des situations imprévues. D’autre part les caractéristiques géotechniques des différents sols en présence peuvent limiter voir interdire le recours à l’infiltration. En effet, un sous sol à dominance argileuse sera moins propice à de l’infiltration qu’un sous sol de grave sableuse. Les informations obtenues de cartes géologiques et d’études géotechniques spécifiques déterminerons donc l’emplacement des futurs ouvrages d’infiltration.
L’hydrographie et le risque d’inondation
Il convient de repérer tous les points d’eau et cours d’eau s’écoulant à proximité de la zone d’étude afin de conserver l’harmonie hydrique du site. Mettre en œuvre une gestion des eaux sur site peut fortement influer l’écoulement d’un cours d’eau si la quantité d’eau retenue est suffisamment importante. Les projets situés près des zones humides, des trames vertes et bleues qui constituent une continuité écologique devront tenir compte de ces espaces afin de garantir l’équilibre des différents systèmes. D’autre part, une évaluation de la sensibilité du site vis-à-vis du patrimoine naturel (ZNIEFF, site Natura 2000 etc.), doit être effectuée. En effet, les choix de techniques d’aménagement devront prendre en compte ce patrimoine afin d’éviter par exemple une infiltration des eaux de pluie dans un périmètre de protection de captage d’eau potable destinée à la consommation.
La phase de diagnostic doit également évaluer le risque d’inondation du site. Les constructions situées près du rivage ou des berges d’un cours d’eau peuvent se trouver immergées en cas de hausse du niveau des eaux. Les communes à risque d’inondation disposent très souvent de PPRI, avec des cartes qui renseignent sur les zones à risque. Ces cartes doivent être consultées lors de l’état des lieux du site afin de proposer un aménagement qui limiterait au maximum les conséquences d’une inondation.
Les activités humaines rencontrées
Les projets d’aménagement urbain s’intègrent dans un environnement humain où diverses activités existent déjà. Ces activités doivent être prises en compte en phase de diagnostic pour évaluer l’influence du projet sur celles-ci.
L’infiltration des eaux pluviales sera à proscrire dans des zones fortement industrialisées. Dans ces zones où le taux de pollution des eaux collectées est très élevé,un traitement spécifique doit être effectué avec des dispositifs de filtration et de décantation convenables.
Les zones cultivées quant à elles peuvent modifier le cycle de l’eau et avoir une incidence importante sur le régime hydraulique du bassin versant. Un projet de bassin de rétention situé en aval d’une zone à forte activité agricole devra tenir compte de la quantité d’eau retenue par les plantes cultivées.
D’autre part il convient de recueillir des données sur les pratiques et habitudes des populations (lieu de baignade, pratique de la pêche, implantation de puits forage etc.).
L’aménagement mis en place devra tenir compte de ces zones vulnérables.
Les installations situées à proximité peuvent aussi poser la question de la nécessité du recours aux techniques alternatives. En effet, sur des projets situés près d’une station de traitement des eaux de pluie, on privilégiera plutôt un raccordement au réseau d’assainissement.
Cette phase de diagnostic est très importante et constitue l’une des étapes majeures du projet. Le recensement et la bonne interprétation de toutes les contraintes présentes sur la zone d’étude permettent de garantir un bon suivi et d’aborder sereinement la réalisation des ouvrages.
Etude préalable à l’aménagement du site
Dans cette phase les diagnostics recensés seront détaillés de façon plus précise. Une première orientation s’affranchissant des contraintes sera proposée. Deux étapes peuvent être définies ici :
Spécifier et détailler les contraintes du site
Les contraintes physiques et humaines sont ramenées au site de l’étude et quantifiées. Chaque acteur du projet pourra affecter un coefficient aux différentes contraintes rencontrées et ainsi faire un premier bilan de l’impact de celles-ci sur l’orientation qu’il envisage. La contrainte de perméabilité du sol sera par exemple détaillée et complétée d’une étude géotechnique et un sondage du sol. En fonction des résultats obtenus cette contrainte sera classée dans un tableau comprenant la localisation des différents sols perméables sur le site, la composition de ces sols, leurs coefficients de ruissellement et les avantages ou inconvénients du recours à l’infiltration.
Confronter les différentes orientations
Les acteurs du projet (maitre d’ouvrage, maitre d’œuvre, architecte, paysagiste etc.) doivent croiser leurs contraintes détaillées et rechercher une conciliation pertinente qui satisfait au maximum aux difficultés recensées. Durant cette phase il est possible de s’affranchir de certaines contraintes si leur impact est minime sur le projet. Le croisement des différentes contraintes et atouts du site abouti à une synthèse finale qui sera la base du choix de la technique alternative à mettre en place. Certaines communautés urbaines proposent à cet effet des guides de gestion des eaux de pluie permettant au public de choisir une technique alternative partant de plusieurs critères.
Le dimensionnement de chaque bassin se fait en utilisant les coefficients de Montana de la station météo d’Eaubonne (la plus proche du site). On obtient après calculs différents volumes d’eau à stocker dans les ouvrages. L’annexe 15 de ce rapport reprend les éléments de détermination du volume à stocker et du temps de vidange de chaque bassin. Pour une pluie centennale les résultats sont les suivants.
Les études effectuées sont ensuite transmises au paysagiste qui aménage le projet (boisement, iles, passerelles, végétation adaptée etc.) pour qu’il puisse concevoir des espaces agréables intégrés à l’environnement et un chiffrage final du projet pourra s’effectuer une fois ses travaux terminés.
Ce projet encore en étude permet d’apprécier la mise en œuvre d’une gestion intégrée à la parcelle des eaux pluviales. Les actions menées par la communauté d’agglomération de Cergy Pontoise et par la ville de Cergy en termes de développement durable en fixant des prescriptions tant au niveau du SCoT, de l’Agenda 21, du PLU ou du CCCT facilitent le travail des acteurs du projet.
Ces derniers qui effectuent régulièrement des réunions de chantier (une fois par semaine) travaillent en coordination après la spécification du travail de chacun par le maitre d’œuvre du projet.
Les aménagements intégrant la gestion des eaux par des solutions alternatives proposés ici (bassins d’infiltration) résultent d’une coordination du travail des acteurs tant au niveau technique que règlementaire. Une telle mise en œuvre assura un meilleur suivi des installations et garantira aux futurs habitants un environnement sain et bien aménagé.
Conclusion
Ce travail de fin étude avait pour objectif de monter comment peut s’effectuer une gestion intégrée des eaux de pluie dans les aménagements urbains. Cette mission avait pour principal but de proposer une solution d’intégration des techniques alternatives en amont de la réalisation des aménagements.
Après avoir fait l’inventaire des principales techniques alternatives et mis en avant les avantages de telles installations, une étude comparative entre ce mode de gestion et le mode classique de canalisations enterrées nous a permis de faire plusieurs constats. D’une part que la mise en place de techniques alternatives a un certain avantage en termes de coût d’installation mais aussi de mise en valeur de l’espace à aménager. Cependant ces techniques demandent très souvent une emprise foncière appréciable et un entretien particulier.
Ce travail nous a en outre permis de dégager une méthode de travail impliquant l’ensemble des acteurs de l’aménagement, des puissances publiques aux entreprises de réalisation des ouvrages. Ici, l’implication des puissances publiques revêt une importance capitale. Celles-ci peuvent agir d’une part sur les documents d’urbanisme (SCoT, PLU,
Agenda 21, etc.) en imposant des prescriptions de gestion intégrée à la parcelle des eaux pluviales et d’autre part par une action d’information et de sensibilisation du public sur l’importance des techniques alternatives. Cette action contribuerait à une meilleure appropriation des installations réalisées par les citoyens qui sont à plus de 90% favorables à l’utilisation de ces nouvelles techniques. Ensuite un travail de fond concernant le diagnostic de la zone d’étude doit être mené par les acteurs du projet afin de tenir compte de l’ensemble des atouts et contraintes du site. Un dialogue perpétuel et des échanges entres les différents acteurs permettraient enfin d’avancer plus sereinement lors de la réalisation des ouvrages.
Nous avons enfin vu dans ce mémoire à travers l’exemple de la ZAC des Linandes comment peut s’effectuer une gestion à la parcelle des eaux de pluie. Les dispositions prises par la CACP alliées au travail de recherche de la technique la plus adaptée au site compte tenu de ses atouts et contraintes permettent d’apporter une plus value « intégrée » à cet espace et lui confèrent une dimension environnementale de qualité.
Une évolution de ce travail de fin d’étude pourrait être d’évaluer l’intérêt et la mise en place d’une gestion intégrée des eaux de pluie dans les zones sensibles principalement celles soumises à un risque (inondation, technologique, etc.). En effet les risques et surtout le risque d’inondation posent de nombreuses questions aux concepteurs de systèmes d’assainissement. Le risque d’inondation qui touche plus de 7000 communes en France nécessite peut être la modification des PPRI (Plan de Prévention des Risques d’Inondation) qui pourraient intégrée des prescriptions liées à l’utilisation des techniques alternatives.
D’un point de vue personnel, ce TFE très intéressant m’a permis de découvrir et d’approfondir de façon considérable mes connaissances en assainissement de manière générale. Il m’a en outre fait découvrir à travers différentes rencontres et échanges l’environnement et les missions des principaux acteurs de l’aménagement urbain.
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Table des matières
Remerciements
Liste des abréviations
Table des matières
Introduction
I ETUDE DES TECHNIQUES ALTERNATIVES PAR RAPPORT AUX TECHNIQUES CLASSIQUES
I.1 LE TOUT A L’EGOUT, LE RESEAU SEPARATIF ET LEURS CONTRAINTES
I.1.1 Le tout à l’égout
I.1.2 Le réseau séparatif
I.2 LES TECHNIQUES ALTERNATIVES EN ASSAINISSEMENT DES EAUX DE PLUIE
I.2.1 Détermination du volume à stocker et à infiltrer
I.2.2 Les bassins d’infiltration
I.2.3 Les structures réservoirs-infiltrantes
I.2.4 Les tranchées drainantes
I.2.5 Les noues
I.2.6 Les toitures végétalisées stockantes
I.2.7 Coût des techniques alternatives
I.3 ETUDE COMPARATIVE ENTRE L’APPROCHE TUYAU ET LES TECHNIQUES ALTERNATIVES : SALLE DES FETES DE CORBEIL
I.3.1 Présentation du projet
I.3.2 Mise en œuvre du réseau EP
I.3.3 Mise en œuvre des techniques alternatives
I.3.4 Analyse comparative
I.3.5 Pourquoi ces techniques sont encore peu utilisées ?
II POUR UNE INTEGRATION DES TECHNIQUES ALTERNATIVES EN AMONT DE PROJETS D’AMENAGEMENT URBAIN
II.1 QU’EST CE QU’UNE GESTION INTEGREE DES EAUX DE PLUIE ?
II.2 COMMENT CELLE-CI PEUT SE METTRE EN PLACE DANS LES PROJETS URBAINS ?
II.2.1 Rappel sur les acteurs d’un projet d’aménagement urbain
II.2.2 Rôle des pouvoirs publics
II.2.2.1 Agir sur les documents d’urbanisme
II.2.2.2 Agir sur les schémas directeurs d’aménagement des services d’assainissement
II.2.2.3 Agir sur le règlement de la zone du projet d’aménagement urbain
II.2.2.4 Action d’information et de sensibilisation du public
II.2.3 Mise en œuvre opérationnelle des techniques
II.2.3.1 Diagnostic de la zone d’étude
II.2.3.2 Etude préalable à l’aménagement du site
II.3 LA ZAC DES LINANDES : UN EXEMPLE D’INTEGRATION DE TECHNIQUES ALTERNATIVES
II.3.1 Présentation du projet : Un espace ouvert de gestion des eaux
II.3.2 Actions menées par la communauté d’agglomération de Cergy pontoise
II.3.3 Mise en œuvre des techniques alternatives
Conclusion
Bibliographie
Liste des annexes
Liste des figures
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