JP2013243936A - 地下灌漑用部材およびそれを用いた地下灌漑システム - Google Patents

Abstract

【構成】 地下灌漑用部材１０は、遮水部１２および透水部１４を含み、地中に埋設されて使用される。遮水部１２は、遮水性を有する材質によって上側開口の溝状に形成される。透水部１４は、透水性を有する材質によって形成され、その両側縁部が遮水部１２と一体化されて、遮水部１２の内面側に長手方向に延びる通水空間２６を形成する。
【効果】 通水空間を形成する透水部に対する根の巻き付きを防止できるので、耕運時や植物の収穫時などに、巻き付いた根ごと地下灌漑用部材が引き抜かれて地下灌漑システムが破損してしまうことを防止できる。
【選択図】 図２

Description

この発明は地下灌漑用部材およびそれを用いた地下灌漑システムに関し、特にたとえば、地下から水を供給して土壌の水分量を適切に保つ地下灌漑システムに用いられる、地下灌漑用部材およびそれを用いた地下灌漑システムに関する。

従来、畑地などの灌水には、地表に這わせた孔あきホースやスプリンクラ等を用いて、地表面から土壌に水を供給する地表灌水が一般的に用いられている。ここで、地表灌水によって土壌に供給された水は、土壌表面や植物表面も潤すことになるが、これらの水の多くは表面蒸発してしまうだけであるので、水の無駄遣いが生じる。また、土壌のぬかるみによって作業に支障が出たり、泥跳ねや土壌表面におけるクラスト（土膜）形成などの不具合を招いたりしてしまう。さらに、ハウス栽培の場合には、土壌表面から蒸発した水分によってハウス内の湿度が過剰に高くなり、植物の病気発生の原因となる場合もある。

これに対して、地下から水を供給する地下灌漑では、供給した水が土壌表面から蒸発することがほとんど無いので、水の無駄遣いを低減でき、水資源を効率的に利用できる。また、土壌がぬかるんだり、ハウス内の湿度が過度に上昇したりする等の地表灌水に起因する不具合も生じない。このため、近年では、各種の地下灌漑システムが提案されている。

たとえば、特許文献１には、従来の地下灌漑システムが開示される。この地下灌漑システムでは、上側開口の容器状に形成された遮水部材を耕作地などの地中に埋設し、遮水部材の内部に水を供給して重力水状態の土壌部を形成する。そして、重力水状態の土壌部から毛細管現象によって植物根圏の土壌に水を供給するようにしている。一例として、上側に開口を設けた横管状（横長の容器状）の遮水部材が用いられ、この遮水部材内には、その端部まで適切に水を供給するための水路（通水空間）を形成する有孔管や導水部などの給水部材が配設される。
特開２０１０−２９０７２号公報 [Ａ０１Ｇ ２５／００]

しかしながら、特許文献１の技術では、遮水部材と有孔管とが別体であったり、遮水部材に導水部が一体化される場合でも、導水部の下端部に長手方向に延びる間隙が形成されたりしているため、植物の根が伸びた際には、有孔管や導水部の周囲に根が回り込んで巻き付く状態となってしまう場合がある。有孔管や導水部に根が巻き付いた状態で、耕運機などを用いて耕作地を耕すと、巻き付いた根ごと有孔管や導水部が引き抜かれてしまい、地下灌漑システムが損傷してしまう恐れがある。

それゆえに、この発明の主たる目的は、新規な、地下灌漑用部材およびそれを用いた地下灌漑システムを提供することである。

この発明の他の目的は、根の巻き付きを防止できる、地下灌漑用部材およびそれを用いた地下灌漑システムを提供することである。

この発明のさらに他の目的は、施工を簡略化できる、地下灌漑用部材およびそれを用いた地下灌漑システムを提供することである。

この発明は、上記の課題を解決するために、以下の構成を採用した。なお、括弧内の参照符号および補足説明などは、本発明の理解を助けるために後述する実施の形態との対応関係を示したものであって、この発明を何ら限定するものではない。

第１の発明は、地中に埋設されて使用される地下灌漑用部材であって、遮水性を有し、上側開口の溝状に埋設される遮水部、および透水性を有し、両側縁部が遮水部と一体化されて、遮水部の内面側に長手方向に延びる通水空間を形成する透水部を備える、地下灌漑用部材である。

第１の発明では、地下灌漑用部材（１０，１００）は、地下から水を供給して土壌の水分量を適切に保つ地下灌漑システム（５０，１０４）に用いられる部材であり、地中に埋設されて使用される。地下灌漑用部材は、遮水部（１２）および透水部（１４）を含む。遮水部は、土壌に供給する水を地中で保持しておくための遮水性を有する部分であり、上側開口の溝状に埋設される。透水部は、遮水部内への水の供給および遮水部内の余剰水の排水を行う通水空間（２６）を遮水部の内面側に形成するための部分であり、その両側縁部が遮水部と一体化されている。透水部は、透水性を有する、つまり水が無加圧で通過する微細な孔を有している。

このような地下灌漑用部材を用いた地下灌漑システムでは、透水部内（通水空間）を通って遮水部内に供給された水が、保水土壌部（５４，１０６）を形成する。そして、保水土壌部に保持した水を毛細管現象によって上側の土壌に浸透させることにより、植物の根圏（作土層）を適切な水分量に保つ。

ここで、生育した植物の根（７０）が保水土壌部および透水部の位置まで伸びてきた場合でも、透水部の両側縁部が遮水部と一体化されているので、透水部の周方向への根の伸長は、遮水部によって阻止される。このため、透水部の周囲に根が回り込んで互いに絡まり合う状態となることが防止される。

第１の発明によれば、通水空間を形成する透水部に対する根の巻き付きを防止できるので、耕運時や植物の収穫時などに、巻き付いた根ごと地下灌漑用部材が引き抜かれて地下灌漑システムが破損してしまうことを防止できる。

また、遮水部と通水空間を形成する透水部とが予め一体的に形成されるので、遮水部材と有孔管とを別々に施工する場合と比較して、施工手間が簡略化される。また、部材コストも低減できる。

第２の発明は、第１の発明に従属し、透水部内に設けられ、通水空間の閉塞を防止する空間保持部を備える。

第２の発明では、透水部（１４）の内部には、空間保持部（１６）が設けられる。実施例では、平板状の基部（３４）に対して複数の突起部（３６）が形成されたエンボスシート（３２）が空間保持部として用いられる。この場合、突起部が内側から透水部を支持することにより、土圧などによる通水空間の閉塞が防止される。

第２の発明によれば、通水空間の閉塞を確実に防止できる。

第３の発明は、第１または第２の発明に従属し、複数の透水部を備える。

第３の発明では、遮水部（１２）が形成する溝内には、複数の透水部が設けられる。たとえば、遮水部の側板（２２）のそれぞれに対して、透水部が設けられる。

第３の発明によれば、複数の透水部を遮水部に設けておく、つまり予備の透水部を有することによって、１つの透水部が灌水部や集水部として機能しなくなってしまった場合でも、代わりに他の透水部を利用することができる。したがって、地下灌漑用部材の寿命を延ばすことができる。

第４の発明は、第１ないし第３のいずれかの発明に従属し、透水部は、遮水部の底面よりも高い位置に設けられる。

第４の発明では、透水部（１４）は、たとえば、遮水部（１２）の側板（２２）上部や底板（２０）の底上げ部（７６）などに設けられる。これにより、地下灌漑用部材（１０）を埋設したときには、遮水部内の透水部（通水空間２６）より下側の空間に一定の厚みの土の層が形成される。

第４の発明によれば、地下灌漑用部材を傾斜させて埋設しても、水を一時的に保持する保水土壌部（５４）が遮水部内に適切に形成される。

第５の発明は、第１ないし第３のいずれかの発明に従属し、透水部は、遮水部の底面に設けられる。

第５の発明では、透水部（１４）は、遮水部（１２）の底面（内面側の最下面）に設けられる。このような地下灌漑用部材（１００）は、水平（略水平を含む）に埋設され、水位管理器（１０８）を利用することによって、水を一時的に保持する保水土壌部（１０６）を遮水部内に形成する。

第６の発明は、地中に埋設されて使用される地下灌漑用部材であって、遮水性および可撓性を有するシート状に形成される遮水部、および透水性を有し、両側縁部が遮水部と一体化されて、遮水部の一方面に長手方向に延びる通水空間を形成する透水部を備え、耕作地への施工時において、一方面が内面側となるように遮水部が上側開口の溝状に変形されて埋設される、地下灌漑用部材である。

第６の発明では、地下灌漑用部材（１０，１００）は、地下から水を供給して土壌の水分量を適切に保つ地下灌漑システム（５０，１０４）に用いられる部材であり、地中に埋設されて使用される。地下灌漑用部材は、遮水部（１２）および透水部（１４）を含む。遮水部は、土壌に供給する水を地中で保持しておくための遮水性を有する部分であり、製造工場においては、たとえば平らなシート状に形成される。そして、施工現場において、上側開口の溝形に折り曲げて埋設することにより、土圧によってその形状を保持する。一方、透水部は、遮水部内への水の供給および遮水部内の余剰水の排水を行う通水空間（２６）を遮水部の内面側に形成するための部分であり、その両側縁部が遮水部と一体化されている。透水部は、透水性を有する、つまり水が無加圧で通過する微細な孔を有している。

第６の発明によれば、遮水部が可撓性を有するシート状に形成されるので、ドラム等に対して地下灌漑用部材をロール状に巻き付けることが容易となり、地下灌漑用部材の搬送および保管などが容易となる。

また、第１の発明と同様に、通水空間を形成する透水部に対する根の巻き付きを防止できるので、耕運時や植物の収穫時などに、巻き付いた根ごと地下灌漑用部材が引き抜かれて地下灌漑システムが破損してしまうことを防止できる。さらに、遮水部と通水空間を形成する透水部とが予め一体的に形成されるので、遮水部材と有孔管とを別々に施工する場合と比較して、施工手間が簡略化され、部材コストも低減できる。

第７の発明は、第６の発明に従属し、その全体が可撓性を有するように形成されて、施工前はロール状に巻回されて保持され、施工時にロール状態から引き出されて埋設される。

第７の発明では、地下灌漑用部材（１０）の全体、たとえば遮水部（１２）、透水部（１４）および空間保持部（１６）のそれぞれが可撓性を有するように形成され、地下灌漑用部材は、施工前はロール状に巻回されて保持される。そして、施工時にロール状態から引き出されて埋設される。

第８の発明は、第１ないし第７のいずれかの発明に従属し、透水部は、布製である。

第８の発明では、透水部（１４）は、不織布および織布などの布によって形成される。

第９の発明は、第１ないし第８のいずれかの発明に従属し、透水部は、防根性を有する。

第９の発明では、透水部（１４）は、透水性を有すると共に、防根性も有している。つまり、水は無加圧で通過するが植物の根よりは小さい微細な孔を有している。

第９の発明によれば、通水空間を形成する透水部が防根性を有するので、根による透水部の孔の詰まりが防止され、透水部から遮水部内への水の供給を適切に行うことができる。

第１０の発明は、土壌に対して地下から水を供給する地下灌漑システムであって、遮水性を有し、上側開口の溝状に形成される遮水部と、透水性を有し、両側縁部が遮水部と一体化されて、遮水部の内面側に長手方向に延びる通水空間を形成する透水部とを含み、地中に埋設される地下灌漑用部材、および透水部と接続され、通水空間に対して水を供給する給水部材を備える、地下灌漑システムである。

第１０の発明では、地下灌漑システム（５０）は、地下灌漑用部材（１０）および給水部材（５８，６０）を備え、地下から水を供給して土壌の水分量を適切に保つ。地下灌漑用部材は、遮水部（１２）および透水部（１４）を含み、地中に埋設されて使用される。遮水部は、土壌に供給する水を地中で保持しておくための遮水性を有する部分であり、上側開口の溝状に形成される。透水部は、遮水部内への水の供給および遮水部内の余剰水の排水を行う通水空間（２６）を遮水部の内面側に形成するための部分であり、その両側縁部が遮水部と一体化されている。透水部は、透水性を有する、つまり水が無加圧で通過する微細な孔を有している。また、給水部材は、地下灌漑用部材の透水部と接続され、通水空間に対して水を供給する。

このような地下灌漑システムでは、透水部内（通水空間）を通って遮水部内に供給された水が、保水土壌部（５４）を形成する。そして、保水土壌部に保持した水を毛細管現象によって上側の土壌に浸透させることにより、植物の根圏（作土層）を適切な水分量に保つ。

ここで、生育した植物の根（７０）が保水土壌部および透水部の位置まで伸びてきても、地下灌漑用部材では、通水空間を形成する透水部の両側縁部が遮水部と一体化されているので、透水部の周方向への根の伸長は、遮水部によって阻止される。このため、透水部の周囲に根が回り込んで互いに絡まり合う状態となることが防止される。

第１０の発明によれば、通水空間を形成する透水部に対する根の巻き付きを防止できるので、耕運時や植物の収穫時などに、巻き付いた根ごと地下灌漑用部材が引き抜かれて地下灌漑システムが破損してしまうことを防止できる。また、遮水部と通水空間を形成する透水部とが予め一体的に形成されるので、遮水部材と有孔管とを別々に施工する場合と比較して、施工手間が簡略化され、部材コストも低減できる。

第１１の発明は、土壌に対して地下から水を供給する地下灌漑システムであって、遮水性を有し、上側開口の溝状に形成される遮水部、透水性を有し、両側縁部が遮水部と一体化されて、遮水部の内面側に長手方向に延びる通水空間を形成する透水部とを含み、地中に水平に埋設される地下灌漑用部材、透水部と接続され、通水空間に対して水を供給する給水部材、および遮水部内の重力水の水位を所定水位に保つ水位管理器を備える、地下灌漑システムである。

第１１の発明では、地下灌漑システム（１０４）は、地下灌漑用部材（１００）、給水部材（５８，６０）および水位管理器（１０８）を備え、地下から水を供給して土壌の水分量を適切に保つ。地下灌漑用部材は、遮水部（１２）および透水部（１４）を含み、地中に水平（略水平を含む）に埋設されて使用される。遮水部は、土壌に供給する水を地中で保持しておくための遮水性を有する部分であり、上側開口の溝状に形成される。透水部は、遮水部内への水の供給および遮水部内の余剰水の排水を行う通水空間（２６）を遮水部の内面側に形成するための部分であり、その両側縁部が遮水部と一体化されている。透水部は、透水性を有する、つまり水が無加圧で通過する微細な孔を有している。また、給水部材は、地下灌漑用部材の透水部と接続され、通水空間に対して水を供給する。水位管理器は、実施例では、第１配水管（５８）に設けられ、第１配水管から透水部内への水の供給を調整する。

このような地下灌漑システムでは、透水部内（通水空間）を通って遮水部内に供給された水が、遮水部内に重力水状態の保水土壌部（１０６）を形成し、この保水土壌部の水位（１１４）は水位管理器によって一定に保たれる。そして、保水土壌部に保持した水を毛細管現象によって上側の土壌に浸透させることにより、植物の根圏（作土層）を適切な水分量に保つ。

第１１の発明によれば、第１０の発明と同様に、通水空間を形成する透水部に対する根の巻き付きを防止できるので、耕運時や植物の収穫時などに、巻き付いた根ごと地下灌漑用部材が引き抜かれて地下灌漑システムが破損してしまうことを防止できる。また、遮水部と通水空間を形成する透水部とが予め一体的に形成されるので、遮水部材と有孔管とを別々に施工する場合と比較して、施工手間が簡略化され、部材コストも低減できる。

この発明によれば、通水空間を形成する透水部に対する根の巻き付きを防止できるので、耕運時や植物の収穫時などに、巻き付いた根ごと地下灌漑用部材が引き抜かれて地下灌漑システムが破損してしまうことを防止できる。

また、遮水部と通水空間を形成する透水部とが予め一体的に形成されるので、遮水部材と有孔管とを別々に施工する場合と比較して、施工手間が簡略化される。また、部材コストも低減できる。

この発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点は、図面を参照して行う後述の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。

この発明の地下灌漑用部材の一実施例の外観を示す図解図である。 図１の地下灌漑用部材を横方向に切断した断面を示す断面図である。 図１の地下灌漑用部材が備える空間保持部の一例を示す図解図である。 図１の地下灌漑用部材の形成方法の一例を説明するための図解図であり、（Ａ）は製造時における地下灌漑用部材の断面を示し、（Ｂ）は施工時における地下灌漑用部材の断面を示す。 図１の地下灌漑用部材を用いた地下灌漑システムの一例を示す概略平面図である。 図１の地下灌漑用部材を用いた地下灌漑システムの一例を示す概略側面図である。 図１の地下灌漑用部材を用いた地下灌漑システムの一例を示す概略断面図である。 植物の根が地下灌漑用部材の位置まで伸びてきたときの様子を示す図解図である。 地下灌漑用部材を埋設した地中に障害物があったときの様子を示す図解図である。 この発明の地下灌漑用部材の他の実施例を示す断面図である。 この発明の地下灌漑用部材のさらに他の実施例を示す断面図である。 この発明の地下灌漑用部材のさらに他の実施例を示す断面図である。 この発明の地下灌漑用部材のさらに他の実施例を示す断面図である。 この発明の地下灌漑用部材のさらに他の実施例を示す断面図である。 この発明の地下灌漑用部材のさらに他の実施例を示す断面図であり、（Ａ）は地下灌漑用部材を横方向に切断した断面を示し、（Ｂ）は地下灌漑用部材を長手方向に切断した断面を示す。 この発明の地下灌漑用部材のさらに他の実施例を示す断面図である。 この発明の地下灌漑用部材のさらに他の実施例を示す断面図である。 図１７に示す地下灌漑用部材を用いた地下灌漑システムの一例を示す概略側面図である。

図１−図３を参照して、この発明の一実施例である地下灌漑用部材（以下、単に「部材」と言う。）１０は、地下から水を供給して土壌の水分量を適切に保つ地下灌漑システムに用いられる部材である。部材１０は、遮水部１２および透水部１４を含み、地中に埋設されて使用される。

遮水部１２は、土壌に供給する水を地中で保持しておくための遮水性を有する部分であり、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレンおよびポリエチレン等の合成樹脂などによって、上側開口の溝状に形成される。この実施例では、遮水部１２は、可撓性を有する長尺の遮水シートによって、矩形平板状の底板２０と、底板２０の両側端からやや外側に傾斜して立ち上がる側板２２とを有する細長い溝状に形成される。遮水部１２の大きさは、地下灌漑システムの規模（耕作地の面積）や栽培する植物の種類などに応じて適宜設定されるが、その長さは、たとえば数ｍ−数百ｍである。また、遮水部１２の幅は、たとえば、下端側（底板２０）で１２０ｍｍであり、その上端側（開口２４）で３００ｍｍである。また、遮水部１２の高さ（側板２２の高さ或いは溝の深さ）は、たとえば１５０ｍｍである。

透水部１４は、遮水部１２内への水の供給および遮水部１２内の余剰水の排水を行う通水空間２６を遮水部１２の内面側に形成するための部分であり、ポリエステル、ポリプロピレンおよびポリエチレン等の合成樹脂などによって、遮水部１２の内面に対して一体的に形成される。透水部１４は、防根性および透水性を有する、つまり植物の根よりは小さい（根が入り込むことはできない）が水は無加圧で通過する微細な孔を有している。この実施例では、可撓性を有する長尺の防根透水シートの両側縁部を遮水部１２の側板２２の内面側上部に融着または接着することによって、両側縁部２８が遮水部１２と一体化された、遮水部１２の長手方向の全長に亘って延びる断面円弧状の透水部１４を形成している。透水部１４の下端は、遮水部１２の底面（内面側最下面）３０よりも、たとえば５０−１００ｍｍ高い位置に設けられる。なお、防根透水シートとしては、不織布や織布などの布製の市販品（たとえば、東洋紡スペシャルティズトレーディング株式会社製の防根透水シートＢＫＳ０８１２や、ユニチカ株式会社製の防根用透水性不織布−ラブシート２０７０４ＦＬＤなど）を利用可能である。

また、透水部１４の内部、つまり通水空間２６には、透水部１４の形状を保持して通水空間２６の閉塞を防止するための空間保持部１６が設けられる。この実施例では、透水部１４内に挿通したエンボスシート３２を空間保持部１６として用いている。図３に示すように、エンボスシート３２は、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレンおよびポリエチレン等の合成樹脂などによって形成され、可撓性を有する平板状の基部３４に対して複数の突起部３６が形成された形状を有している。エンボスシート３２は、可撓性は有するが、突起部３６が土圧などの外力に耐え得る強度を有するものである。

ただし、空間保持部１６は、土圧などの外力による通水空間２６の閉塞を防止することができるものであれば特に限定されない。たとえば、捲縮をつけた合成樹脂製の繊維を透水部１４内に充填するようにし、この繊維を空間保持部１６として利用するようにしてもよいし、管壁に複数の貫通孔が形成された合成樹脂製の有孔管、或いはスプリング（コイル）状のものを透水部１４内に挿通するようにし、この有孔管やスプリング状のものを空間保持部１６として利用するようにしてもよい。また、遮水部１２自体にエンボス加工を施して、透水部１４内に突出する突起部を形成し、この突起部を空間保持部１６として利用するようにしてもよい。さらに、透水部１４自体に土圧などの外力に耐え得る強度を持たせ、自身でその形状を保持できるように防根保持部１４を形成することもできる。この場合は、空間保持部１６を必ずしも設ける必要はない。

また、この実施例では、遮水部１２、透水部１４および空間保持部１６のそれぞれが可撓性を有するように形成されているが、可撓性は必ずしも有する必要はない。ただし、部材１０の各部分１２，１４，１６が可撓性を有する、つまり部材１０が可撓性を有することにより、ドラム等に対して巻き付けることが可能となるので、長尺部材としての供給が可能となる。したがって、たとえば広い耕作地に部材１０を適用する場合にも、部材１０同士を施工現場で接続して長尺化する必要がなくなるので、施工手間を簡略化できる。

また、遮水部１２は、予め溝形の形状を保持できるように形成することもできるが、耕作地への施工時に、遮水部１２を上側開口の溝状に変形して埋設するようにすることもできる。たとえば、製造工場においては、図４(Ａ)に示すように遮水部１２を平らなシート状に形成しておく。そして、施工現場において、遮水部１２の外面形状に沿う溝を耕作地に掘削した後、その耕作地の溝に対して、図４(Ｂ)に示すように遮水部１２を上側開口の溝形に折り曲げて埋設することにより、土圧によって遮水部１２の所望形状を保持するようにしてもよい。このことは、後述の他の実施例の部材１０，１００においても同様である。遮水部１２を平らなシート状に形成する場合には、ドラム等に対して部材１０をロール状に巻回して保持することが容易となり、施工時にロール状態から引き出して埋設するようにすればよいので、部材１０の搬送および保管などが容易となる。

このような部材１０は、上述のように地下灌漑システムに用いられる。以下、図５−７を参照して、部材１０を用いた地下灌漑システムの一例である地下灌漑システム５０について説明する。

図５−７に示すように、地下灌漑システム５０は、傾斜を有する耕作地（傾斜地）５２に適用されて、地下から水を供給して土壌中の水分を植物の生育にとって適切な状態に保つシステムであり、地中に埋設される部材１０を含む。詳細は後述するが、地下灌漑システム５０では、通水空間２６を通って遮水部１２内に供給された水が、毛管水状態または重力水状態の保水土壌部５４を遮水部１２内に形成する。そして、保水土壌部５４に保持した水を毛細管現象によって上側の土壌に浸透させることにより、植物の根圏（作土層）を適切な水分量に保つ。

部材１０は、耕作地５２の傾斜に沿って畝立てされた畝５６ごとに、その長手方向が植物の根圏に沿うように地中に傾斜して埋設され、遮水部１２の内部には、土が充填される。なお、図５では、耕作地５２に４つの部材１０を等間隔に並べて配置しているが、これは単なる例示であり、部材１０の配置個数や配置態様などは、耕作地５２の広さ等に応じて適宜変更され得る。また、部材１０を畝５６ごとに配置する必要もなく、複数の畝５６がある耕作地５２では、２−３本の畝５６に１つの割合で部材１０を配置してもよい。たとえば、隣り合う部材１０同士の間隔は、５００−２０００ｍｍが好ましく、部材１０の上端から地表面までの距離（埋設深さ）は、１００ｍｍ−８００ｍｍが好ましい。

部材１０の透水部１４の上流側端部は、第１配水管５８を介して、部材１０よりも傾斜上側に配置された給水源に接続される。また、遮水部１２の上流側端部は、板状の封止部材（図示せず）等によって適宜封止される。第１配水管５８は、給水源から供給された水を透水部１４まで送る管路であり、複数の直管、可撓管および継手などを適宜連結して形成される。給水源は、耕作地５２に供給するための水を貯留する給水タンク６０を含む。給水タンク６０は、たとえば地上に設置され、農業用水配管などと接続されて、農業用水配管などから送られてくる水をその内部に水を貯留する。つまり、この地下灌漑システム５０では、第１配水管５８および給水タンク６０が通水空間２６に対して水を供給する給水部材として機能する。

一方、透水部１４の下流側端部は、第２配水管６２を介して、部材１０よりも傾斜下側に配置された貯水タンク６４に接続される。また、遮水部１２の下流側端部は、板状の封止部材（図示せず）等によって適宜封止される。第２配水管６２は、透水部１４から送られてきた余剰水を貯水タンク６４まで送る管路であり、複数の直管、可撓管および継手などを適宜連結して形成される。貯水タンク６４は、たとえば地中に設置され、第２配水管６２から送られてくる余剰水をその内部に貯留する。

図示は省略するが、貯水タンク６４内に貯水した水は、適宜再利用することが可能である。たとえば、ソーラー型循環ポンプなどを設けて、貯水タンク６４内の水を給水タンク６０に戻すようにしたり、作業員がタンクローリー車等で貯水タンク６４内の水を運搬して、給水タンク６０に戻すようにしたりすることによって、再利用するとよい。また、たとえば、耕作地５２よりも傾斜下側の耕作地に適用した別の地下灌漑システムの給水タンクに対して貯水タンク６４を接続し、貯水タンク６４内の水を別システムの給水に再利用することもできる。このように貯水タンク６４内の水を再利用することで、水の無駄使いを低減できる。

このような地下灌漑システム５０では、灌漑時には、第１配水管５８などに設けられたバルブを手動で開け閉めすることによって、給水タンク６０に貯留された水が第１配水管５８を介して透水部１４内に供給される。ただし、電磁弁やタイマ等を利用して、所定の時間帯に自動的に水が供給されるようにしてもよいし、栽培作物の生理的状況や環境状況をモニタリングして水分を補給するようにしてもよい。また、給水タンク６０からの取水量を適宜調整して、水が常時供給されるようにしてもよい。

第１配水管５８から透水部１４（通水空間２６）内に流れ込んだ水は、透水部１４の上流側部分から順に、透水部１４に形成される微細な孔を通って遮水部１２内に供給される。また、上流側部分で遮水部１２内に供給されなかった水は、透水部１４内を通って下流側に順次搬送されて、搬送先の透水部１４の微細な孔から遮水部１２内に順次供給される。さらに、遮水部１２内に供給されずに透水部１４の下流側端部まで到達した水は、余剰水として排水され、第２配水管６２を介して貯水タンク６４に貯留される。

一方、透水部１４から遮水部１２内に供給された水は、主として重力水となって遮水部１２内の土中を下方に移動していくが、遮水部１２によってその移動を阻止されて、重力水または毛管水として遮水部１２内に留まる。これにより、遮水部１２内に、重力水状態または毛管水状態の保水土壌部５４が形成される。その後、保水土壌部５４の水は、その上側の土壌に毛細管現象によって徐々に浸透していき、植物の根圏（作土層）に毛管水状態の土壌部６６を形成する。

なお、透水部１４内の水は、遮水部１２内に上流側から順次供給されるが、透水部１４内の通水空間２６は、遮水部１２内の土中の空隙よりも通水抵抗が小さいため、水の一部は透水部１４内を通って適切に下流側にも搬送される。また、保水土壌部５４の水位６８が遮水部１２内の水位に達すると、透水部１４内から遮水部１２内への水の移動は止まるので、定常状態においては、保水土壌部５４の水位６８は、透水部１４内の水位とほぼ同じ一定の水位に保たれる。すなわち、給水タンク６０からの給水が行われているときには、保水土壌部５４の水位、つまり遮水部１２内で保持される水の量は、遮水部１２の全長に亘ってほぼ一定に保たれるので、その上側の土壌（土壌部６６）の毛管水の量も一定に保たれる。

また、部材１０は傾斜させて埋設されるので、保水土壌部５４の水は、遮水部１２内を徐々に下流側に移動することになるが、この移動速度は、土の抵抗があるため遅い。このため、給水タンク６０からの給水の停止後も、保水土壌部５４の水は、遮水部１２内に一定時間保持され、その間に上側の土壌に毛管水として吸い上げられる。したがって、上側の土壌部６６の毛管水の量は、給水の停止後も長時間に亘って一定に保たれる。なお、遮水部１２内を下流側に移動する水により、下流側部分で保水土壌部５４の水位が通水空間２６の下端の位置よりも高くなった場合は、遮水部１２内から透水部１４内に水が移動する。透水部１４内に移動した水は、余剰水として貯水タンク６４に運ばれて貯留されるので、水の無駄使いは発生しない。

上述のように、地下灌漑システム５０では、土壌に供給する水を遮水部１２内で保持しておき、そこから毛細管現象によって上側の土壌に供給するようにしている。そして、遮水部１２内で保持される水の量は、その全長に亘ってほぼ一定に保たれるので、上側の土壌に対する水の供給が一部に偏ることなく、植物の根圏に対して略均等に灌水できる。また、水位管理器を用いる必要がないので、システムが簡略化され、コストも削減できる。

また、地下灌漑システム５０では、降雨時には、地中に浸透した雨水が遮水部１２によって受け止められ、遮水部１２内に貯留される。そして、遮水部１２内の水位が通水空間２６の下端を超えると、遮水部１２内の水は、透水部１４の微細な孔を通って透水部１４内に流入する。透水部１４内に流入した水は、透水部１４内を通って余剰水として排水され、第２配水管６２を介して貯水タンク６４に貯留される。つまり、透水部１４内の通水空間２６は、土壌に供給する水を遮水部１２の全長に亘って搬送する給水路として用いられると共に、土壌または遮水部１２内に発生した余剰水を集めて排水する排水路として用いられる。換言すれば、部材１０は、地中から土壌に対して水を供給する灌水部材として機能すると共に、雨水を集水する集水部材としても機能すると言える。地下灌漑システム５０によれば、雨水を集水して再利用することもできるので、水資源を効率的に利用できる。

ここで、このような地下灌漑システム５０を用いて植物を栽培すると、植物の根圏の土壌の水分量が適切に保たれるので、植物は大きく成長する。図８に示すように、植物の根７０は、水分が豊富に存在する場所を目指して伸びる傾向にあるので、生育した植物の根７０が保水土壌部５４および透水部１４の位置まで伸びてくる場合がある。このような場合でも、部材１０では、通水空間２６を形成する透水部１４の両側縁部２８が遮水部１２と一体化されている、つまり透水部１４の周囲に回り込む経路の一部が遮水部１２によって分断されているので、透水部１４の周方向への根７０の伸長は、遮水部１２によって阻止される。このため、透水部１４（通水空間２６）の全周に根が回り込んで互いに絡まり合う状態となることがない。また、部材１０では、透水部１４が防根機能を有するので、根による透水部１４の孔の詰まりも生じない。

この実施例の部材１０によれば、通水空間２６を形成する遮水部１２が透水部１４の周方向への根の伸長を阻止する機能を発揮するので、透水部１４に対する根の巻き付きを防止できる。したがって、耕運時や植物の収穫時などに、巻き付いた根ごと部材１０が引き抜かれて、地下灌漑システム５０が破損してしまうことを防止できる。また、透水部１４が防根機能を有するので、根による透水部１４の孔の詰まりが防止され、透水部１４から遮水部１２内への水の供給を適切に行うことができる。

また、部材１０では、遮水部１２と通水空間２６を形成する透水部１４とが一体的に形成されるので、遮水部材と有孔管とを別々に施工する従来の地下灌漑システムと比較して、施工手間が簡略化される。また、部材コストも低減できる。

さらに、部材１０では、可撓性を有する遮水シートによって遮水部１２を形成し、透水部１４を遮水部１２の内面側上部に設けている。このため、図９に示すように、耕作地の土中の一部に岩盤７２や埋設管７４などの障害物がある場合でも、透水部１４に影響を与えることなく遮水部１２が変形するだけで障害物を回避でき、透水部１４の架空設置が可能となる。したがって、透水部１４（通水空間２６）を一定の勾配で配置することが容易となる。また、深掘削による障害物の取り除き等の地盤改良が不要となる。

なお、上述の地下灌漑システム５０では、その長手方向が耕作地５２の傾斜に沿うように部材１０を埋設しているが、これに限定されない。たとえば、その長手方向が耕作地５２の傾斜方向からずれるように部材１０を配置してもよいし、耕作地５２の勾配よりも大きいまたは小さい勾配で傾斜させて部材１０を埋設するようにしてもよい。また、部材１０は、基本的には耕作地５２の地中に所定勾配で傾斜させて埋設されるが、水平（略水平を含む）に埋設することもできる。つまり、耕作地５２の傾斜に直交する方向に沿って部材１０を水平に埋設することもできるし、傾斜地ではなく、平坦な耕作地（水平地）に適用される地下灌漑システムに部材１０を用いることもできる。

また、部材１０は、基本的には直線状に配置されるが、蛇行するように配置してもよい。さらに、耕作地５２全体に万遍なく部材１０を配置することによって、耕作地５２の作土層全体を毛管水状態の土壌部６６とすることもできるし、耕作地５２の一部の範囲に部材１０を配置することによって、耕作地５２の作土層の一部の範囲のみ、つまり耕作者が望む範囲のみを毛管水状態の土壌部６６とすることもできる。

また、上述の地下灌漑システム５０では、遮水部１２内に土を充填するようにしたが、遮水部１２内、好ましくは透水部１４の下端よりも下側の空間には、土よりも保水性の高い材料を充填するようにしてもよい。土よりも保水性の高い材料としては、たとえば、ポリアクリル酸ナトリウムなどの高吸水性高分子からなる汎用の保水材や、そのような保水材と土とを混合した混合物を用いるとよい。このように、遮水部１２内に土よりも保水性の高い材料を充填することにより、部材１０を傾斜させて設置しても、保水土壌部５４の水の下流方向への移動がより遅くなる。したがって、遮水部１２内で保持される水の量がその全長に亘ってほぼ一定に保たれ、上側の土壌部６６に対する水の供給が一部に偏ることなく、植物の根圏に対してより均等に灌水できる。

また、遮水部１２内に充填する材料を、下層から順に、礫層、砂層、およびシルト層を形成するというように複層状態にして、上側の土壌に対して毛管水が移動し易いようにすることもできる。

また、上述の地下灌漑システム５０では、土壌に水のみを供給するようにしているが、たとえば給水タンク６０内の水に肥料を溶かして、水とともに肥料を部材１０から土壌（作物）に供給するようにしてもよい。

さらに、上述の地下灌漑システム５０では、部材１０の上流側に給水タンク６０を設け、下流側に貯水タンク６４を設けるようにしたが、給水タンク６０および貯水タンク６４は、必ずしも設ける必要はない。たとえば、給水タンク６０を設けることなく、農業用配水管などに第１配水管５８を直接接続するようにしてもよい。

また、貯水タンク６４の代わりに、部材１０の下流側にため池などを形成しておき、このため池を貯水部として利用してもよい。さらに、貯水タンク６４やため池などの貯水部を設けることなく、透水部１４の下流側端部を排水管に接続し、この排水管を介して下水処理施設などへ余剰水を排出するようにしてもよい。また、第２配水管６２や貯水タンク６４を設けることなく、透水部１４の下流側端部から土壌に余剰水を排水し、そのまま余剰水を地下深くに浸透させるようにしてもよい。余剰水を排水する場合には、水資源を有効利用できるという効果は小さくなるが、部材コストや維持管理コストなどのコストを削減できる。

続いて、各図を適宜参照して、この発明の他の実施例について説明する。なお、上述の実施例と同様の部分については、同じ参照番号を用い、その説明を省略或いは簡略化する。

上述の実施例では、側板２２がやや外側に傾斜して立ち上がる断面台形状に遮水部１２を形成しているが、これに限定される必要はない。遮水部１２は、上側開口の溝状に形成され、地中で水を保持できる形状であれば、適宜の形状を適用可能である。たとえば、側板２２が底板２０から垂直に立ち上がる断面矩形状に遮水部１２を形成することもできるし、遮水部１２を半円筒状に形成することもできる。ただし、遮水部１２の上側の開口２４の幅を広げるようにすれば、その分だけ土壌に浸み込んだ雨水の集水能力が増すので、水資源をより効率的に利用することが可能になる。

また、透水部１４の微細な孔は、基本的には透水部１４の全面に万遍なく一様に形成されるものであるが、必ずしもこれに限定される必要はなく、たとえば、長手方向の一定間隔ごと、または不規則的に微細な孔が形成されない範囲があってもよい。

また、上述の実施例では、透水部１４を遮水部１２の側板２２の内面側上部に設けているが、これに限定されず、透水部１２の位置は、遮水部１２の内面側であれば任意に変更可能である。さらに、透水部１４の形状は、通水空間２６を形成できる形状であれば、特に限定されない。

たとえば、図１０に示すように、透水部１４を遮水部１２の側板２２の内面側最上部よりも低い位置に設けることもできる。

また、たとえば、図１１に示すように、遮水部１２の底板２０の中央部に対して断面台形状の底上げ部７６を形成し、その底上げ部７６の上面（つまり遮水部１２の内面）に透水部１４を設けることもできる。なお、図１１に示す実施例の場合には、底上げ部７６の両側に２つの土壌部５４が形成されることになる。

また、たとえば、図１２に示すように、遮水部１２の側板２２上部に対して外側に突出する溝部７８を形成し、その溝部７８を覆うように透水部１４を設けることもできる。この場合にも、遮水部１２の内面と一体に設けられた透水部１４が通水空間２６を形成している。

さらに、上述の実施例では、遮水部１２に対して１つの透水部１４（通水空間２６）を設けているが、これに限定されず、遮水部１２に対して複数の透水部１４を設けることもできる。たとえば、図１３に示すように、遮水部１２の側板２２のそれぞれに透水部１４を設けることもできる。また、図示は省略するが、図１１に示す実施例のような遮水部１２の場合には、底上げ部７６に透水部１４を設けると共に、側板２２のそれぞれに透水部１４を設けるようにしてもよい。このように複数の透水部１４を設ける場合には、たとえば、第１配水管５８は、１つの透水部１４に接続される。そして、供給される水に含まれる不純物や土壌中の泥成分などが原因となって、通水空間２６や透水部１４の微細な孔が詰まる等してしまい、使用中の透水部１４が灌水部や集水部として機能しなくなってしまったときに、第１配水管５８を残りの透水部１４に接続し直すようにするとよい。このように、複数の透水部１４を遮水部１２に設けておく、つまり予備の透水部１４を有することによって、部材１０の寿命を延ばすことができる。

また、図１４に示すように、遮水部１２の側縁部に鍔部８０を設けるようにしてもよい。鍔部８０は、合成樹脂などの遮水性を有する材質によって形成され、遮水部１２の全長に亘るように側板２２の上端から鍔状に外側に延びる。遮水部１２（土壌部５４）内の水は、その上側の土壌に毛細管現象によって吸い上げられて、遮水部１２の上部およびその周辺の土壌へと浸透していくが、遮水部１２に鍔部８０を設けておくことによって、鍔部８０がその下方の土壌への毛管水の浸透を遮断する。つまり、下方に向かって浸透していく毛管水の量を低減させるので、毛管水は横方向ないし上方向に浸透していくことになる。これによって、使用する水の量を低減させつつ、横方向に広範囲に広がる毛管水状態の土壌部６６を形成することができるようになる。また、降雨時には、鍔部８０が地中に浸透した雨水を受け止めて遮水部１２内に導くこともできるので、雨水をより効率的に集水することが可能になる。

さらに、図１５に示すように、遮水部１２には、遮水部１２の内面側底部の空間を区画する複数の仕切部８２を設けるようにしてもよい。仕切部８２は、たとえば、合成樹脂などの遮水性を有する材質によって形成され、遮水部１２の長手方向の所定間隔ごとに、遮水部１２の内面から突出する平板状に形成される。隣り合う仕切部８２の間隔は、耕作地５２の勾配に応じて適宜設定されるが、たとえば１ｍとされ、その高さは、たとえば透水部１４の下端位置までの高さとされる。このような仕切部８２を設けることにより、保水土壌部５４の水の下流方向への移動がより抑制されるので、遮水部１２内で保持される水の量がその全長に亘ってほぼ一定に保たれる。したがって、上側の土壌部６６に対する水の供給が一部に偏ることなく、植物の根圏に対してより均等に灌水できる。なお、仕切部８２は、必ずしも遮水部１２の内面から突出させるように形成する必要はなく、たとえば、遮水部１２の長手方向の所定間隔ごとに、遮水部１２の底板２０および側板２２下部を上側に湾曲させて仕切部８２を形成することもできる。

また、図１６に示すように、遮水部１２を上側開口の複数の溝を有するように形成し、それら溝のそれぞれに透水部１４を設けるようにすることもできる。つまり、上側開口の溝状とは、１つの溝を有するものに限定されるものではなく、複数の溝を有するものも含まれる。たとえば、遮水部１２は、幅方向に凹凸を繰り返す波形状に形成される。この場合、遮水部１２の溝（凹部）のそれぞれに、保水土壌部５４が形成されることになる。もちろん、図１および図１０−１５に示した部材１０の遮水部１２の側縁部同士を適宜連結して１つの部材１０とすることもできる。

なお、上述の各実施例では、透水部１４を遮水部１２の側板２２の内面側上部や底板２０の底上げ部７６などに設けている。つまり、遮水部１２の底面（内面側の最下面）より高い位置に透水部１４を設けている。これは、遮水部１２内の透水部１４（通水空間２６）より下側の空間に一定の厚みの土の層を形成するためである。これによって、部材１０を傾斜させて埋設しても、水を一時的に保持する保水土壌部５４が遮水部１２内に適切に形成される。

しかし、図１７に示す部材１００のように、水平（略水平を含む）に埋設されるものであれば、遮水部１２の底面（底板２２の上面）に対して透水部１４を設けることもできる。

このような部材１００は、図１８に示すように、たとえば平坦な耕作地（水平地）１０２に適用される地下灌漑システム１０４に用いられる。この地下灌漑システム１０４では、通水空間２６を通って遮水部１２内に供給された水が、重力水状態の保水土壌部１０６を遮水部１２内に形成する。そして、保水土壌部１０６に保持した水を毛細管現象によって上側の土壌に浸透させることにより、植物の根圏を適切な水分量に保つ。

具体的には、部材１００は、たとえば、その長手方向が植物の根圏に沿うように地中に水平に埋設され、遮水部１２の内部には、土が充填される。部材１０の透水部１４の上流側端部は、第１配水管５８を介して、地上に配置された給水タンク６０に接続される。また、遮水部１２の上流側端部と、遮水部１２および透水部１４の下流側端部とは、板状の封止部材（図示せず）等によって適宜封止される。

さらに、第１配水管５８には、遮水部１２内に形成される保水土壌部１０６の水位を調整するための水位管理器１０８が設けられる。水位管理器１０８は、貯水機能を有する縦管１１０、および縦管１１０の内部に収容される管理器本体１１２を含み、縦管１０８内の水位に応じて水の供給を調整するものである。この地下灌漑システム１０４では、水位管理器１０８は、第１配水管５８から透水部１４内への水の供給を調整することによって、遮水部１２内に形成される重力水状態の保水土壌部１０６の水位１１４を一定に保つ。水位管理器１０８としては、公知の水位管理器を適宜使用することができ、たとえば、管理器本体１１２として、本願出願人が先に出願した特開２００８−２４０９３４号において提案したものを好適に用いることができる。

このような地下灌漑システム１０４では、灌漑時には、第１配水管５８などに設けられたバルブは常に開状態とされる。給水タンク６０から第１配水管５８を介して透水部１４（通水空間２６）内に流れ込んだ水は、透水部１４内を通って下流側に順次搬送されると共に、透水部１４に形成される微細な孔を通って遮水部１２内に供給される。遮水部１２内に供給された水は、その内部の土中に浸透していき、重力水となって遮水部１２内に留まり、重力水状態の保水土壌部１０６を形成する。この保水土壌部１０６の重力水の水位１１４、すなわち遮水部１２内の重力水の水位は、水位管理器１０８の縦管１１０内の水位と連動しており、縦管１１０内の水位が所定の水位設定値になると、第１配水管５８から透水部１４内への給水が停止される。また、遮水部１２内の水が上層の土壌に吸い上げられて、重力水の水位１１４が低下すると、その分だけ第１配水管５８から透水部１４内への給水が行われる。つまり、遮水部１２内の重力水の水位１１４は、水位管理器１０８によって、その全長に亘って一定に保たれる。保水土壌部１０６（遮水部１２）に保持された水は、その上側の土壌に毛細管現象によって徐々に浸透していき、植物の根圏（作土層）に毛管水状態の土壌部６６を形成する。

図１７に示す部材１００においても、図１に示す部材１０と同様に、通水空間２６を形成する遮水部１２が透水部１４の周方向への根の伸長を阻止する機能を発揮するので、透水部１４に対する根の絡まりを防止できる。したがって、耕運時や植物の収穫時などに、絡まった根ごと部材１００が引き抜かれて、地下灌漑システム１０４が破損してしまうことを防止できる。また、透水部１４が防根機能を有するので、透水部１４の根による詰まりが防止され、透水部１４から遮水部１２内への水の供給を適切に行うことができる。また、遮水部１２と通水空間２６を形成する透水部１４とが一体的に形成されるので、施工手間が簡略化され、部材コストも低減できる。

なお、上述の各実施例では、透水部１４は、防根性および透水性を有する、つまり植物の根よりは小さいが水は無加圧で通過する微細な孔を有するように形成しているが、透水部１４は、少なくとも透水性を有していればよく、防根性を必ずしも有する必要はない。

また、上で挙げた寸法や配置態様などに関する具体的数値は、いずれも単なる一例であり、製品の仕様および適用する耕作地の面積、土壌成分および気候条件などに応じて、適宜変更可能である。

１０，１００ …地下灌漑用部材
１２ …遮水部
１４ …透水部
１６ …空間保持部
２６ …通水空間
５０，１０４ …地下灌漑システム
５４，１０６ …保水土壌部
５８，６０ …給水部材（第１配水管，給水タンク）
１０８ …水位管理器

Claims (11)

1. 地中に埋設されて使用される地下灌漑用部材であって、
   遮水性を有し、上側開口の溝状に埋設される遮水部、および
   透水性を有し、両側縁部が前記遮水部と一体化されて、前記遮水部の内面側に長手方向に延びる通水空間を形成する透水部を備える、地下灌漑用部材。
2. 前記透水部内に設けられ、前記通水空間の閉塞を防止する空間保持部を備える、請求項１記載の地下灌漑用部材。
3. 複数の前記透水部を備える、請求項１または２記載の地下灌漑用部材。
4. 前記透水部は、前記遮水部の底面よりも高い位置に設けられる、請求項１ないし３のいずれかに記載の地下灌漑用部材。
5. 前記透水部は、前記遮水部の底面に設けられる、請求項１ないし３のいずれかに記載の地下灌漑用部材。
6. 地中に埋設されて使用される地下灌漑用部材であって、
   遮水性および可撓性を有するシート状に形成される遮水部、および
   透水性を有し、両側縁部が前記遮水部と一体化されて、前記遮水部の一方面に長手方向に延びる通水空間を形成する透水部を備え、
   耕作地への施工時において、前記一方面が内面側となるように、前記遮水部が上側開口の溝状に変形されて埋設される、地下灌漑用部材。
7. その全体が可撓性を有するように形成されて、施工前はロール状に巻回されて保持され、
   施工時にロール状態から引き出されて埋設される、請求項６記載の地下灌漑用部材。
8. 前記透水部は、布製である、請求項１ないし７のいずれかに記載の地下灌漑用部材。
9. 前記透水部は、防根性を有する、請求項１ないし８のいずれかに記載の地下灌漑用部材。
10. 土壌に対して地下から水を供給する地下灌漑システムであって、
    遮水性を有し、上側開口の溝状に形成される遮水部と、透水性を有し、両側縁部が前記遮水部と一体化されて、前記遮水部の内面側に長手方向に延びる通水空間を形成する透水部とを含み、地中に埋設される地下灌漑用部材、および
    前記透水部と接続され、前記通水空間に対して水を供給する給水部材を備える、地下灌漑システム。
11. 土壌に対して地下から水を供給する地下灌漑システムであって、
    遮水性を有し、上側開口の溝状に形成される遮水部と、透水性を有し、両側縁部が前記遮水部と一体化されて、前記遮水部の内面側に長手方向に延びる通水空間を形成する透水部とを含み、地中に水平に埋設される地下灌漑用部材、
    前記透水部と接続され、前記通水空間に対して水を供給する給水部材、および
    前記遮水部内の重力水の水位を所定水位に保つ水位管理器を備える、地下灌漑システム。

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