JP2003103113A - 揚水した地下水に含まれる砂の除去装置 - Google Patents
揚水した地下水に含まれる砂の除去装置Info
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Abstract
簡単な構成で揚水した地下水の流れを阻害することな
く、揚水した地下水に含まれる砂を除去して回収でき
る。 【解決手段】 地下水を揚水して流す一連の流路1の途
中に砂分離ボックス2を配置する。砂分離ボックス2内
の上部に揚水した地下水が流入する流入部3と、流入部
3に隙間4を介して対向する排水部5とを設ける。排水
部5の流入部3との対向面に網6を張設した排水用開口
7を形成すると共に該網6を張設した排水用開口7を下
に行くほど流入部3から遠ざかるように傾斜させる。砂
分離ボックス2内の下部に沈砂部8を設ける。沈砂部8
の下部に開閉手段9を有する砂排出部10を設ける。
Description
地盤を掘削したり、あるいは特定の場所の地盤改良など
を行う際に地下水位を低下させるために地下水を揚水
し、この揚水した地下水に含まれる砂などを分離するた
めの技術に関するものである。
に揚水して再び地盤中に返送したり、あるいは、揚水し
た地下水を下水に排水したり、あるいは、揚水した地下
水を他の用途に使用することが行われている。地下水を
揚水した場合、地下水に砂が含まれた状態で揚水される
ことになり、例えば、この揚水した地下水を再び地盤に
返送する場合、砂が含まれたままの状態では地盤に返送
する際に地盤に目詰まりを生じさせて揚水した地下水の
返送がスムーズにできなくなるという問題があり、ま
た、揚水した地下水を下水に排水する場合には砂を含ん
だまま排水することで下水に砂による悪影響を与える可
能性があるという問題が生じ、更にまた、揚水した地下
水を他の用途に使用する場合には砂を含んでいることが
地下水の使用に当たっての支障となるという問題があっ
た。
槽を設け、揚水した地下水をいったん沈砂用水槽に溜
め、沈砂用水槽において砂を沈殿させ、このようにして
砂を沈殿分離した後の地下水を地盤に返送したり、ある
いは下水に排水したり、あるいは他の用途に使用してい
た。
させて分離するための沈砂用水槽を地上に形成する従来
例においては、揚水した地下水をいったん沈砂用水槽に
溜めて地下水中に含まれる砂を自然沈殿させて分離する
ものであるから砂の分離に時間がかかり、また、地上に
大規模な沈砂用水槽を形成する必要があり、広いスペー
スが必要であると共にコストも高くなるという問題があ
る。また、沈砂用水槽の底に溜まった砂を除去して回収
するにはバキューム装置あるいはその他の特別な砂除去
回収手段が必要であり、沈殿した砂の除去回収が面倒
で、コストがかかるという問題がある。
みてなされたものであり、従来のように地上に大規模な
沈砂用水槽を設けることなく簡単な構成で揚水した地下
水の流れを阻害することなく、揚水した地下水に含まれ
る砂を除去して回収できる揚水した地下水に含まれる砂
の除去装置を提供することを課題とするものである。
に本発明に係る揚水した地下水に含まれる砂の除去装置
は、地下水を揚水して流す一連の流路1の途中に砂分離
ボックス2を配置し、砂分離ボックス2内の上部に揚水
した地下水が流入する流入部3と、流入部3に隙間4を
介して対向する排水部5とを設け、排水部5の流入部3
との対向面に網6を張設した排水用開口7を形成すると
共に該網6を張設した排水用開口7を下に行くほど流入
部3から遠ざかるように傾斜させ、砂分離ボックス2内
の下部に沈砂部8を設け、沈砂部8の下部に開閉手段9
を有する砂排出部10を設けて成ることを特徴とするも
のである。
下水を一連の流路1で流す途中において、流入部3から
勢いよく流入した揚水した地下水が流入部3から遠ざか
る程下となるように傾斜した排水用開口7に張設した網
6を通過して排水部5から排水されるに当たり、揚水さ
れた地下水中に含まれる砂が傾斜した排水用開口7に張
設した網6に当たり、網6に当たった砂が水流により傾
斜した網6に沿って斜め下方に流されながら下方に落下
し、砂分離ボックス2内の下部の沈砂部8に溜められ、
このようにして砂が分離された地下水は傾斜した網6の
網目を通過して排水部5から排出される。ここで、排水
用開口7を垂直としてこの垂直な排水用開口7に垂直に
網6を張設することも考えられるが、この場合、水流に
のって網6に当たった砂は水流で網6に押し付けられる
状態となって網6を目詰まりさせてしまうという問題が
ある。しかしながら上記のように網6が傾斜しているこ
とで、網6に当たった砂は水流で網6に沿って斜め下方
に流されながら落下することになり、網6が目詰まりせ
ず、砂を分離した地下水が支障なく網6を通して流れる
ことができるものである。砂分離ボックス2内の下部の
沈砂部8に溜められた砂は開閉手段9を開いて砂排出部
10から排出することで簡単に回収することができる。
また、上記傾斜した網6により地下水中に含まれる溶解
鉄分のフロックも分離除去することができる。
排出する流路1の途中に砂分離ボックス2を配置するこ
とが好ましい。このような構成とすることで、砂分離ボ
ックス2で砂を分離して砂を含まない状態で一連の流路
1を通じて地下水を再び地盤12中に排出することがで
きて、地盤12の目詰まりを防止しながらスムーズに地
下水を地盤12に返送することができるものであり、ま
た、揚水した地下水に含まれる溶解鉄分のフロックも網
6に当たって分離されるため、地盤12に返送する地下
水中に含まれる溶解鉄分の量を減らすことができ、溶解
鉄分が酸化粒状物となって生成することで地盤が目詰ま
りするのを防止してよりスムーズに地下水を地盤12に
返送することができることになる。
た排水用開口7との間に流入部3から遠ざかる程下とな
るように傾斜させた第2の網11を配置することが好ま
しい。このような構成とすることで、第2の網11にお
いても砂、溶解鉄分のフロックを分離できるものであ
る。
とすると共に下部を逆円錐形状とすることが好ましい。
このように円筒形状、逆円錐形状とすることで圧力に対
して強い構造にでき、これにより揚水した地下水を加圧
状態で砂分離ボックス2内に流入させても問題がない構
造にできるものである。
を設けることも好ましい。振動装置60により網6を振
動させることで網6に付着した付着物を落下させること
ができて目詰まりを防止できることになる。
施形態に基づいて説明する。
いは特定の場所の地盤改良などを行うに当たっては、図
4に示すように、通常地下工事のために地盤を掘削した
り、あるいは特定の場所の地盤改良などを行う場所の地
盤12(特定の地盤12aという)の周囲に地下止水壁
やシートパイル等の地下仕切り13を形成し、この地下
仕切り13によって掘削したり、あるいは地盤改良を行
う特定の地盤12aと、この特定の地盤12a以外の地
盤12(以下他の場所の地盤12bという)とを地下に
おいて仕切り、上記特定の地盤12aと別の場所の地盤
12bとの間で地下において地下水が相互に流れないよ
うに遮断する。
止水壁やシートパイル等の地下仕切り13を形成した
後、特定の地盤12aを掘削したり、地盤改良を行うも
のであるが、この特定の地盤12aを掘削したり、地盤
改良を行うに当たり、特定の地盤12aの地下水を揚水
して地下水位を下げ、掘削すべき地盤12aの土砂をド
ライ化して掘削を容易にすると共に掘削した土砂の処分
を容易にし、また、地盤改良に当たっても地下水位を低
下させて目的とする特定の地盤12aの含水率を低下さ
せることで簡単に地盤改良が行えるものである。
あり、図4にはその一例を示しており、以下図4に示す
実施形態に基づいて説明するが、本発明においては揚水
方法に特に限定はない。
改良などを行う特定の地盤12aに揚水用ケーシング管
14を埋設する。揚水用ケーシング管14の下端部には
地下水流入部15が設けてある。地下水流入部15は図
5に示すように揚水用ケーシング管14の下端部に連通
接続した上下方向に長い内筒16と、内筒16の外周を
隙間17を介して囲む上下方向に長いストレーナ筒20
とで構成してあり、地下水流入部15の下端部には砂溜
まり部18が設けてある。また、砂溜まり部18の底に
は底蓋が設けてある。
り、特定の地盤12aと揚水用ケーシング管14との間
には必要に応じて砂利等が充填されたフィルター層37
を設けるように揚水用ケーシング管14を埋設してもよ
い。ストレーナ筒20は例えば外形が円筒状のものであ
って、その外周に所定の間隔で隙間を形成するように鋼
線が巻かれたものからなり、該隙間から地下水を内部に
流入させることができるようになっている。揚水用ケー
シング管14の下端部に連通接続した内筒16は鋼管等
の非透水性のものから出来ていて、内筒16の下端部に
上記ストレーナ筒20から流入した地下水を内部に取り
入れるための集水孔21が複数設けてある。
が流入するに当たっては、上下方向に長いストレーナ筒
20の上下方向の全長からストレーナ筒20と内筒16
との間の隙間17に流入し、更に隙間17に流入した地
下水は内筒16の下端部の集水孔21からのみ内筒16
内に流入するものであるが、この場合、地下水位がスト
レーナ筒20上端部よりも下方に位置したとしても、集
水孔21よりも上に位置していれば、ストレーナ筒20
からストレーナ筒20と内筒16との間の隙間17に進
入した空気は、内筒16の内側に進入することができ
ず、該隙間17の上部に集まることになる。このよう
に、本実施形態においては上下方向に長い内筒16の外
周を囲む上下方向に長いストレーナ筒20、内筒16の
下端部に設けた集水孔21、内筒16とストレーナ筒2
0との間の上下方向に長い隙間17により地下水位の低
下により揚水用ケーシング管14内にエアが流れ込むの
を防止するためのエア流入防止手段が構成している。
る部分には水中ポンプよりなる揚水ポンプ22が設けて
あり、揚水ポンプ22には地下水を揚水して流す一連の
流路1の一部を構成する揚水管23の下端部が接続して
ある。揚水管23は揚水用ケーシング管14内に挿通し
てあり、揚水管23の上部が揚水用ケーシング管14の
上端部開口を閉塞する上蓋24を貫挿して地上25に導
出してある。揚水用ケーシング管14の上端部開口を閉
塞する上蓋24には更に減圧用管路26の端部が接続し
てあり、この減圧用管路26は地上25に設置した真空
ポンプのようなバキューム手段27に接続してある。
流す一連の流路1の途中には後述する砂分離ボックス2
が配置してある。
地盤12aの地下水を揚水し一連の流路1を経て別の地
盤12bに返送する例が示してあり、一端部に揚水ポン
プ22を備えた揚水管23と返送管28とを砂分離ボッ
クス2を介して連通接続することで揚水してから再び返
送するための一連の流路1が構成してある。
盤12bに返送用ケーシング管30が埋設してあり、こ
の返送用ケーシング管30の下部には地下水返送部31
が設けてある。地下水返送部31は図6に示すように返
送用ケーシング管30の下端部に連通接続した内筒管3
2と、内筒管32の外周を隙間34を介して囲むストレ
ーナ筒管33とで構成してあり、内筒管32には返送孔
35が設けてあり、地下水返送部31の下端部には砂溜
まり部36が設けてある。内筒管32、ストレーナ筒管
33、砂溜まり部36の構成は前述の揚水用ケーシング
管14に設けた地下水流入部15の内筒16、ストレー
ナ筒20、砂溜まり部18と同じ構成とすることができ
るが、返送孔35は内筒管32の下端部にのみ複数設け
てもよく、あるいは内筒管32の上下方向の複数箇所に
それぞれ複数設けるようにしてもよい。
別の地盤12bと返送用ケーシング管30との間には必
要に応じて砂利等が充填されたフィルター層37を設け
るように返送用ケーシング管30を埋設してもよい。ま
た、別の地盤12bの返送用ケーシング管30の下端部
外周部分(つまり地下水返送部31のストレーナ筒管3
3のすぐ上の外周部分)には不透水層38を形成しても
よく、この不透水層38はストレーナ筒管33よりも径
が大きくて不透水層38の外周部がストレーナ筒管33
の外周部よりも外側方に突出するように形成するのがよ
い。これによりストレーナ筒管33の上端部付近から返
送用ケーシング管30に沿って返送する水が地上側に向
けて上昇して流れるのを防止することができるようにな
っている。
蓋39により閉塞してあり、この上蓋39に返送管28
の一端部が取付けてあって返送管28の一端部の開口部
が返送用ケーシング管30内に連通開口している。
に設ける砂分離ボックス2は図1,図2に示すような構
成となっている。すなわち、砂分離ボックス2内の上部
の一側部には流入部3が設けてあり、砂分離ボックス2
内の上部の他側部には排水部5が設けてあり、流入部3
と排水部5とが隙間4を介して対向している。流入部3
には揚水管23の一端部が接続してあり、排水部5には
返送管28の一端部が接続してある。排水部5の流入部
3との対向面に網6を張設した排水用開口7を形成して
あり、この網6を張設した排水用開口7は図1に示すよ
うに側面視において下にいく程流入部3から遠ざかるよ
うに傾斜している。砂分離ボックス2内の下部は下方に
行くほど水平断面積が小さくなるような形状をした沈砂
部8が設けてあり、沈砂部8の下部に開閉手段9を有す
る砂排出部10を設けてある。砂分離ボックス2の砂排
出部10の下方には沈砂搬出バケット50が設けてあ
り、沈砂搬出バケット50の上部には排水孔部51が設
けてある。
は、特定の地盤12aの地下水を揚水し、揚水した地下
水を特定の地盤12aとは地下止水壁やシートパイル等
の地下仕切り10で仕切った別の地盤1bに返送するに
当たり、バキューム手段27で揚水用ケーシング管14
内を減圧すると、地盤12aの地下水がストレーナ筒2
0から隙間17を経て集水孔21から内筒16内に流入
して内筒16の下部に集水される。この場合、地下水と
共にストレーナ筒20から流入した空気は隙間17の上
部に移行し、地下水のみが集水孔21から内筒16内に
流入する。このようにして効果的に特定の地盤12aの
地下水を揚水用ケーシング管14の下端部に設けた地下
水流入部15の内筒16内に集水し、この内筒16に集
水された特定の地盤12aの地下水を揚水ポンプ22で
揚水する。
管23を流れて流入部3から砂分離ボックス2内に勢い
良く流入する。流入部3から砂分離ボックス2内に勢い
良く流入した揚水された地下水は排水部5に張設した網
6に当たる。ところで、上記のようにして集水されて揚
水された地下水には砂が含まれており(特に、バキュー
ム手段27により減圧することで強制的に地下水を集水
する場合には地下水と共に砂が吸い込まれて地下水中に
砂が多く含まれる)、上記のように網6に加圧された地
下水が勢い良く当たると、地下水は網目を通過するが地
下水に含まれている砂は網6に当たる。ここで、上記の
ように網6が傾斜させてあるので、流入部3から勢い良
く流入した揚水された地下水は排水用開口7に張設した
網6に対して直角に当たることなく、傾斜して当たるこ
とになって傾斜した網6に沿って下に落下し、地下水中
に含まれる砂が網6に水の勢いで押し付けられて目詰ま
りすることがないようになっている。
部5の流入部3との対向面に網6を張設した排水用開口
7は上記のように下に行くほど流入部3から遠ざかるよ
うに傾斜していることに加え図2に示すように平面視に
おいて中央部が最も流入部3側に近く、両側端側に行く
ほど流入部3から遠ざかるように傾斜させてもよいもの
であり、このようにすることで、よりいっそう地下水中
に含まれる砂が網6に水の勢いで押し付けられて目詰ま
りすることがないものである。
落下した砂は沈砂部8に溜まることになる。
地下水は加圧されたまま返送管28から返送用ケーシン
グ管30内に供給される。返送用ケーシング管30内に
供給された地下水は加圧されているため、返送用ケーシ
ング管30の下端部に設けた地下水返送部31から別の
地盤12b内に加圧浸透していくことで返送されるもの
である。すなわち、(内筒管32→返送孔35→隙間3
4→ストレーナ筒管33の鋼線間の隙間→別の地盤12
b)という流れで返送されるものである。
1の途中に設けた上記砂分離ボックス2は外気に対して
密閉された構造となっており、上記特定の地盤12aの
地下水の揚水、揚水した地下水を別の地盤12bに返送
するという一連の揚水・返送は一連の密閉流路1に地下
水を流して連続的に行われるものであって、したがっ
て、一旦地上において大気開放型の沈砂用水槽に地下水
を溜めるものに比べて、揚水した地下水の処理時間が短
いものである。しかも、上記一連の揚水・返送に当たっ
て、一連の流路1が大気から遮断した密閉流路として形
成してあるので、揚水用ケーシング管14から地下水を
揚水して返送用ケーシング管30を介して地盤12中に
返送するまでの間中水が大気に触れないものである。こ
のため、地下水中に含まれる溶解鉄分が大気に接して酸
化して酸化粒状物が生成するという現象が生じないもの
であり、別の地盤12bに返送する際に酸化粒状物によ
り地盤1bが目詰まりすることがなく、スムーズに地下
水を地中に返送できるものである。また、上記傾斜した
網6により地下水中に含まれる溶解鉄分のフロックも分
離除去することができるので、より確実の溶解鉄分によ
る地盤12bが目詰まりを防止して返送がよりスムーズ
に行えるようにできるものである。
3と排水部5の網6を張設した排水用開口7との間に流
入部3から遠ざかる程下となるように傾斜させた第2の
網11を配置するようにしてもよく、この場合には第2
の網11でも砂を分離できて砂の分離効率がよりいっそ
うよくなる。また、溶解鉄分のフロックも第2の網11
で除去することも可能となるものである。
を開いて砂排出部10から砂を排出して沈砂搬出バケッ
ト50に排出するようになっている。この場合、分離ボ
ックス2内の水圧により開閉手段9を開くと水圧により
スムーズに排出されるものである。排出された砂は沈砂
搬出バケット50に流れ込む。このとき沈砂搬出バケッ
ト50には砂だけでなく水を流れ込むが、沈砂搬出バケ
ット50に流れた水は排水孔部51から排水されること
になる。
水した地下水を地盤12bに返送する例として説明した
が、図7のように砂分離ボックス2の排水部5に排水管
55を接続して一端部に揚水ポンプ22を備えた揚水管
23と排水管55とを砂分離ボックス2を介して連通接
続することで一連の流路1を構成するようにしてもよ
く、この場合、排水管55から排水する地下水を直接下
水に排水したり、あるいは排水管55から排水する地下
水を他の用途に使用する。この際、配水管55から排水
される地下水は上記のように網6により砂が除去してあ
るので、揚水した地下水を下水に排水しても砂を含んで
いないので下水に砂による悪影響を与えることがなく、
更にまた、揚水した地下水を他の用途に使用する場合に
は砂を含んでいないので使用に当たっての支障とならな
いものである。
てあり、砂分離ボックス2の上部を円筒形状とすると共
に下部を逆円錐形状としてもよいものである。このよう
に円筒形状、逆円錐形状とすることで圧力に対して強い
構造にでき、これにより揚水した地下水を加圧状態で砂
分離ボックス2内に流入させても問題がないものであ
る。
の流路1の途中に中間加圧ポンプを設けて、揚水ポンプ
で揚水されて加圧された状態で流路1を流れる地下水を
中間加圧ポンプにより更に加圧して砂分離ボックス2の
流入部3から勢い良く流入させるようにしてもよく、こ
の場合にはより効果的に砂の分離が行われることにな
る。
が示してある。本実施形態においてはいずれも、基本的
構成は前述の各実施形態と同じであるが、網6を振動す
るための振動装置60を設けた点が異なる。添付図面に
示す実施形態においては砂分離ボックス2に振動装置6
0を設けたものであり、振動装置60を振動させること
で砂分離ボックス2を介して網6振動を伝えて網6に付
着した付着物を落下させ、網6の目詰まりをよりいっそ
う確実に防止するようになっている。
明にあっては、地下水を揚水して流す一連の流路の途中
に砂分離ボックスを配置し、砂分離ボックス内の上部に
揚水した地下水が流入する流入部と、流入部に隙間を介
して対向する排水部とを設け、排水部の流入部との対向
面に網を張設した排水用開口を形成すると共に該網を張
設した排水用開口を下に行くほど流入部から遠ざかるよ
うに傾斜させ、砂分離ボックス内の下部に沈砂部を設け
てあるので、砂を含んだ揚水した地下水が傾斜した網を
通過する際に傾斜した網に砂や溶解した鉄分のフロック
が当たって水流により傾斜した網に沿って流れて下方に
落下し、これにより従来のように地上に大規模な沈砂用
水槽を設けることなく簡単でコンパクトな構成で揚水し
た地下水の一連の流れを阻害することなく、揚水した地
下水に含まれる砂や溶解した鉄分のフロックを除去でき
るものであり、また、沈砂部の下部に開閉手段を有する
砂排出部を設けてあるので、傾斜した網で分離されて沈
砂部に溜まった砂は開閉手段を開くことで一連の流路の
途中に設けた砂分離ボックスから簡単に排出して回収す
ることができ、この場合、砂分離ボックス内の水圧を利
用して開閉手段を開くと水圧により砂を排出するように
することもでき、砂の排出がスムーズに行えるものであ
る。
は、上記請求項1記載の発明の効果に加えて、地下水を
揚水して再び地盤中に返送する一連の流路の途中に砂分
離ボックスを配置してあるので、地下水を揚水して再び
地盤中に返送する一連の流路の流れを阻害することなく
揚水した地下水中に含まれる砂を除去できて、返送に当
たって地盤を砂で目詰まりさせることがなくて、スムー
ズに地下水を地盤中に返送できるものである。
記請求項1又は請求項2記載の発明の効果に加えて、流
入部と排水部の網を張設した排水用開口との間に流入部
から遠ざかる程下となるように傾斜させた第2の網を配
置するので、第2の網においても砂、溶解鉄分のフロッ
クを分離でき、揚水した地下水の一連の流れを阻害する
ことなくより効果的に揚水した地下水中から砂や溶解し
た鉄分のフロックを分離できるものである。
記請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の発明の効果
に加えて、砂分離ボックスの上部を円筒形状とすると共
に下部を逆円錐形状とするので、圧力に対して強い構造
にでき、これにより揚水した地下水を加圧状態で砂分離
ボックス内に流入させても問題がない構造にできるもの
である。
記請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の発明の効果
に加えて、網を振動するための振動装置を設けてあるの
で、振動装置により網を振動させて網に付着した付着物
を落下させることができて目詰まりを確実に防止できる
ものである。
面図である。
面図である。
ある。
実施形態の側面断面図である。
実施形態の側面断面図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 地下水を揚水して流す一連の流路の途中
に砂分離ボックスを配置し、砂分離ボックス内の上部に
揚水した地下水が流入する流入部と、流入部に隙間を介
して対向する排水部とを設け、排水部の流入部との対向
面に網を張設した排水用開口を形成すると共に該網を張
設した排水用開口を下に行くほど流入部から遠ざかるよ
うに傾斜させ、砂分離ボックス内の下部に沈砂部を設
け、沈砂部の下部に開閉手段を有する砂排出部を設けて
成ることを特徴とする揚水した地下水に含まれる砂の除
去装置。 - 【請求項2】 地下水を揚水して再び地盤中に返送する
一連の流路の途中に砂分離ボックスを配置して成ること
を特徴とする請求項1記載の揚水した地下水に含まれる
砂の除去装置。 - 【請求項3】 流入部と排水部の網を張設した排水用開
口との間に流入部から遠ざかる程下となるように傾斜さ
せた第2の網を配置して成ることを特徴とする請求項1
又は請求項2記載の揚水した地下水に含まれる砂の除去
装置。 - 【請求項4】 砂分離ボックスの上部を円筒形状とする
と共に下部を逆円錐形状として成ることを特徴とする請
求項1乃至請求項3のいずれかに記載の揚水した地下水
に含まれる砂の除去装置。 - 【請求項5】 網を振動するための振動装置を設けて成
ることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに
記載の揚水した地下水に含まれる砂の除去装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001302459A JP3523628B2 (ja) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | 揚水した地下水に含まれる砂の除去装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001302459A JP3523628B2 (ja) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | 揚水した地下水に含まれる砂の除去装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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