JP2006231156A - 廃棄物最終処分場の覆土構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来に比べて効率良く施工でき、表層を被覆土層としてシートを敷設するだけの簡単な構造で通気性と防水性を確実なものにでき、このシートに通水機能をさらに付与することで下部廃棄物層への雨水の浸透量を制御でき、安定した覆土を得ることのできる廃棄物最終処分場の覆土構造を提供する。
【解決手段】 廃棄物層１と、粗粒土層２とその上層の細粒土層４とからなる被覆土層との間に、通気性防水シート３を勾配をもたせて敷設するとともに、この通気性防水シート３に通水及び通気用の開口部２２を点在させ、該開口部２２の縁を上方に立ち上げて筒状部２１とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、廃棄物最終処分場の覆土構造に関するものである。

廃棄物最終処分場においては、埋め立てられた廃棄物が適切に分解し、安定化するように図る必要があり、かつ、廃棄物の飛散防止と腐敗防止などのために埋め立てた廃棄物が表層に露出しないように廃棄物の表面に最終的に覆土等の表層を形成するようにしている。この表層を形成する最終覆土工法としては、一般の土砂などによる覆土工法または遮水シートやアスファルトなどの遮水基材を用いたキャッピング工法が選択的に用いられている。

前記覆土工法には、従来、例えば、地盤材料のみによるキャピラリーバリア効果を利用する構造がある。これは、上層に砂等の細粒土、下層に礫等の粗粒土の２層構造として、保水性の差異すなわちｐＦ値の差異（ｐＦ値；細粒土＞粗粒土）および勾配を設けることで、上層の細粒土の保水力が限界高さまでは側方排水を促進させ、廃棄物層への浸透量を制御するものである。

しかしながら、このような地盤材料のみによるキャピラリーバリア構造においては、一定の降雨強度以内ではバリア効果が保たれるが、降雨強度が一定の値を超過すると、下部砂層へ浸透が開始され、降雨量（降雨強度）が増すほど下部への浸透率（降雨強度に対する下部への浸透量の比）も大きくなり、かつその相関関係もバラツキが大きいため、この構造を用いて廃棄物層への浸透量を制御することは容易ではない。

一方、前記覆土工法と併せて、遮水シートやアスファルトなどの遮水基材を用いたキャッピング工法を行う技術が、以下の特許文献において開示されている。
特開２００１−１７９３３号公報

これは図８に示すように、埋設廃棄物１０の埋め立て領域の底部に動水勾配を付すとともに埋設廃棄物の下部領域を遮水層２０で覆い、その外周面に透水層１６を設けて、当該透水層１６の内部もしくは外部に前記動水勾配に沿う導水路１２を形成する。前記埋設廃棄物１０の上表面に前記導水路１２に至る動水勾配を付して遮水層２０Ａで覆い、前記遮水層２０Ａの上層に保水性（ｐＦ値）の小さい粗粒層２４を設け、当該粗粒層の上層に保水性（ｐＦ値）の大きい細粒層２６を設けて表土２８で覆ったものである。

これによれば、埋設廃棄物１０に浸透する降雨量を大幅に減少させることが出来、廃棄物に雨水が浸透して有害物質により汚染された水が大量に発生することを防止できる。しかし、廃棄物を早期に安定化させるためには、適度の水と空気の循環による廃棄物の分解促進が必要であるところ、前記特許文献１の廃棄物埋設構造においては、遮水層２０Ａによる側方への排水効率が大きく、通常の降雨強度(１０ｍｍ／ｈ程度)では雨水は廃棄物層へほとんど浸透せず、廃棄物層に適度な水分量を供給することが出来ない。

ここで、廃棄物層に適度な水分量を供給する技術として、幾つかの技術が以下の特許文献において開示されている。
特許第３３５４９２０号公報 特開平２００４−７３９０７号公報 特開平２００４−７３９０８号公報

特許文献２において開示されている廃棄物最終処分場の最終覆土工法では、廃棄物最終処分場の埋立地に埋め立てた廃棄物の表面に最終的に覆土等の表層を形成するに際し、この表層を透水性を有する部分と、遮水性または難透水性を有する部分とが混在するように形成するようにしている。

具体的には、透水性を有する部分と、遮水性または難透水性を有する部分とを、帯状に交互に形成するとともに、全ての遮水性または難透水性を有する部分を傾斜面に形成し、かつ、その下縁にそって排水施設を設け、遮水性または難透水性を有する部分に降った雨水を地表水として埋立地外に排水するようにしたものであり、透水性を有する部分と遮水性または難透水性を有する部分の比率を、降雨量に応じて可変にできるようにしている。

また、特許文献３に記載の技術は、廃棄物処分場において、埋立完了した廃棄物の上面を覆う所定厚み、かつ所定透水係数の浸透調節層と、浸透調節層上に設置された雨水貯留槽と、貯留槽上を覆う最終覆土層とを備え、貯留槽の底面には適宜開口率で小孔を形成し、降雨により覆土層を通過して貯留槽内に一時貯留された雨水が小孔および浸透調節層を通じて順次所定水量で廃棄物内に浸透させるようにしたものである。

また、特許文献４に記載の技術は、廃棄物処分場において、埋立完了した廃棄物の上面に、処分場の中央から周縁に至るにつれて傾斜する勾配の最終覆土を施し、覆土上を遮水シートで覆うとともに、遮水シートに所定の開口率で複数のスリットないし小孔を開け、該スリットないし小孔を通じて遮水シート上に降り注ぐ降雨の一部を覆土を通じて廃棄物内に浸透させるものである。

しかし、特許文献２に記載の技術は、覆土工法とキャッピング工法との異なる工法で同時に、または交互に施工することになり、施工性がよくない。しかも、遮水性または難透水性を有する部分だけを傾斜面に形成するものであるため、さらに施工性のよくないものになっている。

また、特許文献３、４に記載の技術は、廃棄物への雨水の浸透量を調節できるものではあるが、特許文献３に記載の技術はそのための構造として貯留槽の設置を必要とし、設備全体が大掛かりなものになる。特許文献３に記載の技術は、遮水シートを敷設するだけですむが、覆土構造として遮水シートが最上層になり、露出するため、そのままでは埋立地を緑化して公園などとして利用することができない。

このような問題に対して、雨水の浸透量を調節できるとともに、施工性が良く、設備全体が大掛かりなものとなることなく、覆土構造として遮水シートが最上層に露出しない技術として、以下の特許文献に記載の技術が存在する。
特願２００４−０１８１２６ 特願２００４−２０１２３９

特許文献５に記載の技術は、図９に示すように、廃棄物１１の上に敷設する下層覆土材１５上に、全面に多数の凹部１８と凸部１３をスポット的に設け、凸部１３の頂部に雨水浸透・発生ガス排気のための開口１７を形成したシート９を敷設し、更にその上面に上層覆土材１９を敷設して転圧し、シート９の凹凸を上下の覆土層内に食い込ませるものである。なお、図中８はシート９の凹凸を重ね合わせた継ぎ目であり、７は上層覆土材１９を覆う表層材である。

これによれば、雨水は凸部の頂部に設けた開口から浸透するから、雨水浸透調整機能および発生ガス排出機能を確保できるとともに、シートの敷設に際しては覆土表面を畝状に形成するなどの手間を要せず、シートを容易に敷設できて施工性が良い。

また、特許文献６に記載の技術は、図１０に示すように、廃棄物層１の上に勾配をもたせて形成する粗粒土層（礫層）２と、この粗粒土層２の上に敷設されて、点在する複数の小孔５により形成される通水部を設けた通気性防水シート３と、この通気性防水シート３の上に形成される細粒土層（砂層）４とで構成する。また、小孔５には、開口縁に鉛直な立ち上がり部６を形成する。

これにより、キャピラリーバリア機能を備えたシートに通水機能が付与されることになり、基本的な機能である防水性と通気性を確保することができる。また、細粒土層４内の鉛直浸透水のみを小孔５の開口内に浸入させて下方に浸透させることができ、また、通気性防水シート３表面を流れる水は立ち上がり部６の存在により小孔５から下方に浸透することが阻止されるから、小孔５の開口部の面積のみで下方への浸透量を確実に制御できる。そして通気性防水シート３の敷設に際しては覆土表面を畝状に形成するなどの手間を要せず、通気性防水シート３を容易に敷設できて施工性が良い。

しかし、特許文献５または特許文献６の技術においては、シートを被覆土層間に配置するため、廃棄物を埋め立てた後、被覆土を敷設し、その上からシートを敷設した後に再び被覆土を敷設することとなり、施工時に被覆土の敷設工程が２回に分断されて行われることとなるため、工程数削減について更に検討する余地があると言える。

また、施工の際の現地発生土を分級して使用する場合には、廃棄物の埋め立ての後、現地発生土の分級作業を終えてからでないと被覆土及びシートの敷設ができないため、作業効率について改善の余地があると言える。

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、従来に比べて効率良く施工でき、表層を被覆土層としてシートを敷設するだけの簡単な構造で通気性と防水性を確実なものにでき、このシートに通水機能をさらに付与することで下部廃棄物層への雨水の浸透量を制御でき、安定した覆土を得ることのできる廃棄物最終処分場の覆土構造を提供することにある。

前記目的を達成するため、請求項１記載の本発明は、廃棄物層と被覆土層との間に、遮水シートを勾配をもたせて敷設するとともに、この遮水シートに通水及び通気用の開口部を点在させ、該開口部の位置を遮水シート面よりも高く形成したことを要旨とするものである。

請求項１記載の本発明によれば、遮水シートを勾配をもたせて敷設するとともに、この遮水シートに通水及び通気用の開口部を点在させ、該開口部の位置を遮水シート面よりも高く形成したから、降雨時には開口部に鉛直に流入する雨水のみが下方の廃棄物層に浸透し、その他の雨水は筒状部に遮られることにより開口部に流入することなく、遮水シートの勾配に従って側方に排水される。すなわち、開口部の面積によって、廃棄物層に浸透する雨水の量を制御することが出来る。

また、この遮水シートを、廃棄物層と被覆土層との間に敷設するようにしたから、廃棄物を埋め立てて遮水シートを敷設した後に被覆土層を敷設する工程を１工程で済ませることができ、被覆土層として分級した現地発生土を使用する場合であっても、廃棄物の埋め立て後、遮水シートの敷設中に分級を行うことが出来、分級作業が終わるまで施工作業を中断する必要が無い。よって、廃棄物層に浸透する雨水の量を制御可能とした上で、従来に比べ作業効率良く施工することができる。

なお、遮水シートは表層に位置せず、表層を被覆土層とすることから、覆土構造をそのまま緑化して公園などとして利用することも可能である。

請求項２記載の本発明は、開口部は縁を上方に立ち上げて筒状部とすることを要旨とするものである。

請求項２記載の本発明によれば、前記作用に加えて、開口部の位置を遮水シート面よりも高く形成するのに簡単で確実な方法を提供するものであり、エンボスとする場合に比べて、その高さ位置を開口部径および周囲の高さを変えずに自由に設定できる。

請求項３記載の本発明は、被覆土層は、遮水シートの直上に位置する粗粒土層と、粗粒土層の直上に位置する細粒土層とを設け、粗粒土層と細粒土層との境界に勾配を持たせることを要旨とするものである。

請求項３記載の本発明によれば、筒状部を設けた遮水シートによる雨量調節機能に加えて、粗粒土層と細粒土層との保水性の差異によるキャピラリーバリア効果が加わり、廃棄物層に浸透する雨量の制御をより一層確実なものとすることができる。すなわち、粗粒土層と細粒土層とのキャピラリーバリア構造単体では、降雨強度が一定の値を超過すると、下部の粗粒土層へ浸透が開始されてしまい、廃棄物層への浸透量を制御することは困難であるが、筒状部を設けた遮水シートによる雨量調節機能が加わることにより、降雨強度にかかわらず、廃棄物層への雨水の浸透量を一定に保つことが出来る。

そしてこのような相乗効果を得るために、更に別途遮水シートを追加するなど、人工材料からなる別部材を必要としないから、従来に比べて自然環境に悪影響を及ぼすことも無い。なお、粗粒土としては例えば礫を、細粒土としては例えば砂を使用することができる。

請求項４記載の本発明は、粗粒土層と細粒土層との境界を、筒状部上端よりも上側に位置付けることを要旨とするものである。

請求項４記載の本発明によれば、粗粒土層と細粒土層との境界が筒状部上端よりも上側に位置するから、降雨の際にはまず、粗粒土層と細粒土層との保水性の差異によるキャピラリーバリア効果により、粗粒土層に流入する雨量が制限され、その後更に筒状部に流入する雨水のみが廃棄物層に浸透することとなり、粗粒土層と細粒土層との保水性の差異によるキャピラリーバリア効果と、筒状部を設けた遮水シートによる雨量調節機能とを、いずれも充分に発揮させることが出来る。

請求項５記載の本発明は、筒状部の高さを、遮水シートの直上に位置する１層目の被覆土層の高さの２／３以上とすることを要旨とするものである。

請求項５記載の本発明によれば、筒状部の高さを、遮水シートの直上に位置する１層目の被覆土層の高さの２／３以上とすることで、雨水の廃棄物層への浸透率を安定させることができる。これは、遮水シートの直上に位置する１層目の被覆土層に雨水が浸透した際、その層の下部に雨水が滞留した場合であっても、筒状部の上端はその層の２／３以上の高さの上部に位置して、滞留した雨水が筒状部に流入しにくくなるためと考えられる。

請求項６記載の本発明は、筒状部の高さを４ｃｍ以上とすることを要旨とするものである。

請求項６記載の本発明によれば、筒状部の高さを４ｃｍ以上としたから、雨量が多く遮水シート上に雨水が滞留するような場合であっても、滞留した雨水は充分な高さを有する筒状部の上部からは容易に流入することができず、雨量調節機能を維持することが出来る。

以上述べたように、本発明の廃棄物最終処分場の覆土構造は、従来に比べて効率良く施工でき、表層を被覆土層としてシートを敷設するだけの簡単な構造で通気性と防水性を確実なものにでき、このシートに通水機能をさらに付与することで下部廃棄物層への雨水の浸透量を制御でき、安定した覆土を得ることのできるものである。

以下、図面について本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は本発明の廃棄物最終処分場における覆土構造の第１実施形態を示す縦断正面図である。図１に示すように、本実施形態の廃棄物最終処分場における覆土構造は、廃棄物層１を勾配を持たせて埋め立て、その直上に、遮水シートとしての通気性防水シート３を敷設し、その上に更に、下層の粗粒土層２と上層の細粒土層４とからなる被覆土層を、廃棄物層１及び通気性防水シート３と同様に勾配を持たせて敷設してなる。また、粗粒土として礫を、細粒土として砂を使用する。

通気性防水シート３は、通水及び通気用の開口部２２を千鳥状に配置して点在させ、該開口部２２の位置を遮水シート面よりも高く形成するため、開口部２２の縁を上方に立ち上げることにより筒状部２１を設ける。通気性防水シート３の全面積に対する開口部２２の面積の割合は、５％程度とする。

なお、開口部２２の位置を遮水シート面よりも高く形成するには前記筒状部２１を設けることの他にエンボス加工により台形山状にすることなどが考えられる。

前記筒状部２１による場合は、筒状部２１の高さは例えば４ｃｍとし、粗粒土層２の厚みを６ｃｍとする。すなわち、粗粒土層２と細粒土層４との境界を、筒状部２１の上端よりも上側に位置付けるようにする。

これにより、降雨時に細粒土層４と粗粒土層２との境界で、キャピラリーバリア効果により雨水が勾配に沿って側方に排水され、粗粒土層２に流入する雨量が表層である細粒土層４上に降り注ぐ雨量よりも減少する。

一方、雨量が多い場合には、降雨強度が一定の値を超過すると、下層である粗粒土層２へ浸透が開始されるが、筒状部２１の開口部２２に鉛直に流入する雨水のみが通気性防水シート３下方の廃棄物層１に浸透し、その他の雨水は図２にも示すように、筒状部２１に遮られることにより、開口部２２に流入することなく通気性防水シート３の勾配に従って側方に排水される。すなわち、開口部２２の面積によって、廃棄物層１に浸透する雨水の量を制御することが出来る。

図３は、本発明の廃棄物最終処分場における覆土構造の第２実施形態を示す縦断正面図である。本実施例も前記第１実施例同様に、廃棄物層１を勾配を持たせて埋め立て、その直上に、筒状部２１を備える遮水シートとしての通気性防水シート３を敷設し、その上に更に、粗粒土層２を敷設するが、粗粒土層２の厚みを筒状部２１の高さと略同等にし、筒状部２１の上端に覆い被せるようにして、金網２３を敷設する。そしてこの金網２３を粗粒土層２との境界として、その上に表層となる細粒土層４を敷設する。

この構成によっても、金網２３によって仕切られる細粒土層４と粗粒土層２との境界によりキャピラリーバリア効果が発揮され、通常の降雨時にはこの境界の勾配に沿って雨水を側方に排水するとともに、降雨量が多いときには、このキャピラリーバリア構造だけでは制御しきれず粗粒土層２に流入する雨水を、筒状部２１を設ける通気性防水シート３によりコントロールする。

次に、第１実施例の覆土構造と、他の覆土構造とについて、降雨時の廃棄物層への雨水の浸透を排除する排除率を比較した実験結果について図７を参照して説明する。なお、比較実験を行った覆土構造は、以下の５つのタイプの覆土構造である。

１つめの覆土構造は図４に示すように、廃棄物層１の上に金網２３を挟んで細粒土層４を６ｃｍの厚さに敷設し、その上に粗粒土層２を敷設した後、更にその上に細粒土層４を敷設したものである。すなわち、通気性防水シート３を使用せず、被覆土層を３層構造としたものであり、図７のグラフにおいて▲印（シート無 砂（６ｃｍ））で示す。

２つめの覆土構造は図５に示すように、直径７ｃｍの穴２５を設けた通気性防水シート３を廃棄物層１の上に敷設して、その上に細粒土層４のみを６ｃｍの厚さに敷設して被覆土層としたものであり、図７のグラフにおいて×印（シート有（直径７ｃｍの穴）砂（６ｃｍ））で示す。

３つめの覆土構造は図６に示すように、開口部２２の縁を立ち上げて高さ２ｃｍの筒状部２１を設けた通気性防水シート３を廃棄物層１の上に敷設して、その上に細粒土層４のみを６ｃｍの厚さに敷設して被覆土層としたものであり、図７のグラフにおいて□印（シート＋筒（２ｃｍ）砂（６ｃｍ））で示す。

また、４つめの覆土構造及び５つめの覆土構造は前記３つめの覆土構造と同様に、筒状部２１を設けた通気性防水シート３を廃棄物層１の上に敷設し、その上に細粒土層４のみを６ｃｍの厚さに敷設して構成するが、４つめの覆土構造については筒状部２１の高さを４ｃｍとして図７のグラフにおいて◆印（シート＋筒（４ｃｍ）砂（６ｃｍ））で示す。また、５つめの覆土構造については筒状部２１の高さを６ｃｍとして図７のグラフにおいて△印（シート＋筒（６ｃｍ）砂（６ｃｍ））で示す。

以上、５つのタイプの覆土構造と、第１実施例の覆土構造とについて、降水量と雨水の排除率との関係について調べた結果は、図７に示す通りとなった。なお、第１実施例の覆土構造における雨水の排除率は、●印（シート＋筒（４ｃｍ）礫（６ｃｍ））で示す。

まず、降水量が２０ｍｍ／ｈ以下の場合には、いずれのタイプの覆土構造においても、排除率を９５％以上に保っている。しかし、降水量が２０ｍｍ／ｈを超えてからは、１つめの覆土構造、２つめの覆土構造及び３つめの覆土構造においては急激に排除率が下がり、降水量が３０ｍｍ／ｈに達した段階で排除率は８５％以下にまで落ちた。なお、４〜６つめの覆土構造においては、降水量が３０ｍｍ／ｈに達した段階ででも、排除率を８５％以上に保つことができた。

この４〜６つめの覆土構造は、いずれも筒状部２の高さが、通気性防水シート３の直上に位置する１層目の被覆土層の高さの２／３以上であるという点で共通している。なお、通気性防水シート３の直上に位置する１層目の被覆土層とは、４つめ及び５つめの覆土構造においては細粒土層４であり、６つめの覆土構造においては粗粒土層２である。また、４つめ及び６つめの覆土構造では、筒状部２の高さは４ｃｍであり、５つめの覆土構造では、筒状部２の高さは６ｃｍであり、いずれも４ｃｍ以上の高さを有する。

以上より、降水量が３０ｍｍ／ｈ以上に達しても雨水の排除率を８５％以上に保つためには、筒状部２１を設ける遮水シートとしての通気性防水シート３を廃棄物層１の上に敷設してその上に被覆土層を敷設するとともに、筒状部２１の高さを４ｃｍ以上とすること、若しくは、筒状部２の高さを、通気性防水シート３の直上に位置する１層目の被覆土層の高さの２／３以上とすることが必要であることが分かる。

これは、筒状部２の高さを４ｃｍ以上とすることで、雨量が多く通気性防水シート３上に雨水が滞留するような場合であっても、滞留した雨水は充分な高さを有する筒状部２の上部からは容易に流入することができず、雨量調節機能を維持することが出来るためと考えられる。

また、筒状部２の高さを、通気性防水シート３の直上に位置する１層目の被覆土層の高さの２／３以上とすることで、雨水の廃棄物層１への浸透率を安定させることができるのは、通気性防水シート３の直上に位置する１層目の被覆土層に雨水が浸透した際、その層の下部に雨水が滞留した場合であっても、筒状部２の上端はその層の２／３以上の高さの上部に位置するため、滞留した雨水が筒状部に流入しにくくなるものと考えられる。

更に降水量が多くなると、２つめの覆土構造及び３つめの覆土構造においても雨水の排除率が下がってしまうが、第１実施例の覆土構造においては、降水量が６０ｍｍ／ｈ近くにまで達しても、雨水の排除率を３％程度に保つことが出来た。これは、細粒土層４と粗粒土層２との境界におけるキャピラリーバリア効果と、筒状部２１を設けた通気性防水シート３による雨量調節機能との相乗効果によるものと考えられる。

本発明の廃棄物最終処分場における覆土構造の第１実施形態を示す縦断正面図である。 第１実施形態の要部である通気性防水シートの平面図である。 本発明の廃棄物最終処分場における覆土構造の第２実施形態を示す縦断正面図である。 他のタイプの覆土構造の第１例を示す縦断正面図である。 他のタイプの覆土構造の第２例を示す縦断正面図である。 他のタイプの覆土構造の第３例を示す縦断正面図である。 各覆土構造における雨水の浸透の排除率と降水量との関係を示すグラフである。 従来の廃棄物最終処分場における覆土構造の第１例を示す縦断正面図である。 従来の廃棄物最終処分場における覆土構造の第２例を示す縦断正面図である。 従来の廃棄物最終処分場における覆土構造の第３例を示す縦断正面図である。

符号の説明

１ 廃棄物層 ２ 粗粒土層
３ 通気性防水シート ４ 細粒土層
５ 小孔 ６ 立ち上がり部
７ 表層材 ８ 継ぎ目部
９ シート １０、１１ 廃棄物
１２ 導水路 １３ 凸部
１４ 集水池 １５ 下層覆土材
１６ 透水層 １７ 開口
１８ 凹部 １９ 上層覆土材
２０、２０Ａ 遮水層 ２１ 筒状部
２２ 開口部 ２３ 金網
２４ 粗粒層 ２５ 穴
２６ 細粒層 ２８ 表土

Claims (6)

1. 廃棄物層と被覆土層との間に、遮水シートを勾配をもたせて敷設するとともに、この遮水シートに通水及び通気用の開口部を点在させ、該開口部の位置を遮水シート面よりも高く形成したことを特徴とする廃棄物最終処分場の覆土構造。
2. 開口部は縁を上方に立ち上げて筒状部とする請求項１記載の廃棄物最終処分場の覆土構造。
3. 被覆土層は、遮水シートの直上に位置する粗粒土層と、粗粒土層の直上に位置する細粒土層とを設け、粗粒土層と細粒土層との境界に勾配を持たせる請求項１または請求項２記載の廃棄物最終処分場の覆土構造。
4. 粗粒土層と細粒土層との境界を、筒状部上端よりも上側に位置付ける請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の廃棄物最終処分場の覆土構造。
5. 筒状部の高さを、遮水シートの直上に位置する１層目の被覆土層の高さの２／３以上とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の廃棄物最終処分場の覆土構造。
6. 筒状部の高さを４ｃｍ以上とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の廃棄物最終処分場の覆土構造。

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