JP2020133111A - 土留壁及びその構築方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】水路の両護岸において、簡易且つ安価な構造で背面土砂の流出を防止することが可能な土留壁及びその構築方法を提供する。【解決手段】水路の両護岸に壁体として連続的に構築される土留壁であって、前記水路を挟んで対向する両護岸のそれぞれに、当該護岸の高さ方向に沿って設置される2本の側面鋼材と、前記水路の底部に設置される底鋼材と、を接合して構成されるU字型フレームと、前記水路の長さ方向に所定の間隔で複数設置された前記U字型フレームにおいて、互いに隣接するU字型フレーム間に前記側面鋼材をガイドとして挿入される複数のコンクリート矢板部材と、を備え、前記コンクリート矢板部材は、高さ方向において前記底鋼材よりも下方まで地盤に埋設される。【選択図】図1

Description

本発明は、コンクリート矢板部材を用い、水路の両護岸の土留めを行うための土留壁及びその構築方法に関する。
小規模な溝掘削作業を伴う水路工事等においては、水路内作業などにおける土砂崩壊に伴う労働災害を防止するため、溝(水路)内での作業に先行して両護岸に土留壁を設置するのが一般的である。このような水路等の護岸に土留壁を設置するに際しては、自立矢板によって土留壁を構成するために根入れ部の施工に補助工法等が求められる。
土留壁の設置技術の一例として、例えば特許文献1には、矢板として鉄板を用い、鉄板と、当該鉄板を挿入するための土留め用柱枠(H形鋼)とを組み合わせて土留壁を構築する技術が開示されている。また、例えば特許文献2には、杭本体及び支持部材と擁壁パネルを用いて擁壁(土留壁)を構成し、圧入のみに依らずに杭本体の貫入を行う技術が開示されている。
特開平11−190024号公報 特開2012−7465号公報
しかしながら、上記特許文献1に記載されているような、土留壁の設置に関し、例えば標準貫入試験値(N)が20以上であるような硬質地盤に自立矢板を用いる場合、根入れ部の施工に大掛かりな補助工法等が必要となり、施工の煩雑化やコスト増が問題となる。一方で、例えば標準貫入試験値(N)が20未満であるような軟弱地盤に自立矢板を用いる場合、地盤の水平抵抗が小さいため、根入れ部の施工時に構造安定に必要な根入れ長が長大になり、自立矢板として設計が成立しない恐れがある。
また、上記特許文献1、2に代表される既存の土留壁構造においては、背面の土砂が降雨時や地下水位の変動等により水路底面から吸い出されたり、流出したりする恐れがあるため、壁体の崩壊やトレンチ(地下構造物)の埋没が懸念される。即ち、既存の土留壁では、施工効率や安全性に改善の余地があり、より簡易且つ安価で効率的な工法の確立が求められているのが実情である。
そこで本発明者らは、水路の両護岸の土留を行うにあたり、既存の壁体に比べ、簡易且つ安価な構造で背面土砂の流出を防止することが可能な土留壁を構築することが可能な壁体構造について鋭意検討を行った。
上記事情に鑑み、本発明の目的は、水路の両護岸において、簡易且つ安価な構造で背面土砂の流出を防止することが可能な土留壁及びその構築方法を提供することにある。
前記の目的を達成するため、本発明によれば、水路の両護岸に壁体として連続的に構築される土留壁であって、前記水路を挟んで対向する両護岸のそれぞれに、当該護岸の高さ方向に沿って設置される2本の側面鋼材と、前記水路の底部に設置される底鋼材と、を接合して構成されるU字型フレームと、前記水路の長さ方向に所定の間隔で複数設置された前記U字型フレームにおいて、互いに隣接するU字型フレーム間に前記側面鋼材をガイドとして挿入される複数のコンクリート矢板部材と、を備え、前記コンクリート矢板部材は、高さ方向において前記底鋼材よりも下方まで地盤に埋設されることを特徴とする、土留壁が提供される。
前記側面鋼材はH形鋼であり、前記コンクリート矢板部材は、隣接する前記U字型フレーム間に挿入される際に前記H形鋼のフランジ部の内側に位置するように、当該コンクリート矢板部材の一方の幅方向端部に延びた第1の突出部、及び、当該コンクリート矢板部材の他方の幅方向端部に延びた第2の突出部と、前記水路側に露出した前記H形鋼のフランジ部の外側全体を覆うように、当該コンクリート矢板部材の他方の幅方向端部に延びた第3の突出部と、を有しても良い。
前記コンクリート矢板部材において、高さ方向で前記底鋼材よりも下方まで地盤に埋設される部分には、隣接する前記コンクリート矢板部材間に生じる隙間を閉塞させるシール部材を備えても良い。
隣接する前記コンクリート矢板部材間において、当該コンクリート矢板部材同士の隣接部分の地盤側には、当該隣接部分を覆うカバー部材が設置されても良い。
また、本発明によれば、上記記載の土留壁の構築方法であって、前記水路の両護岸の高さに合わせて設計された2本の側面鋼材と、前記水路の幅に合わせて設計された底鋼材と、を予め接合して前記U字型フレームを作成し、作成された前記U字型フレームを前記水路の長手方向に所定の間隔だけ離間させて複数設置し、互いに隣接する前記U字型フレーム間に前記コンクリート矢板部材を挿入及び埋設させて壁体としての土留壁を構築することを特徴とする、土留壁の構築方法が提供される。
本発明によれば、水路の両護岸において、簡易且つ安価な構造で背面土砂の流出を防止することが可能な土留壁及びその構築方法が提供される。
本発明の実施の形態に係る土留壁を構築する護岸の概略図である。 コンクリート矢板部材の幅端部形状に関する概略説明図である。 土留壁の構築方法を示す概略説明図である。 本発明の第1の変形例に係る土留壁の概略断面図である。 本発明の第2の変形例に係る土留壁の概略説明図である。 本発明の第3の変形例に係る土留壁の概略説明図である。 本発明の第4の変形例に係る土留壁の概略説明図である。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する場合がある。また、本明細書においては、水路を流れる水等の流体物については、説明や図示の簡略化のために省略する場合がある。
(本発明の実施の形態に係る土留壁の構成)
図1は本発明の実施の形態に係る土留壁1を構築する護岸の概略図であり、(a)は側面断面図、(b)は平面図である。図1に示すように、水路10の両側の護岸15(15a、15b)には、当該護岸15の高さ方向(図中上下方向)に沿って一対の側面鋼材20(20a、20b)が対向して設置される。また、図1(b)に示すように、一対の側面鋼材20は、護岸15の延伸方向(水路10の長さ方向)に沿って所定の間隔、例えば図示のように一定の間隔L1でもって複数対設置される。なお、側面鋼材20は、例えばH形鋼であり、護岸15の高さ(水路10の深さ)に合わせた長さに設計される。
また、水路10の底部には、対向する一対の側面鋼材20(20a、20b)の間を接続するように底鋼材25が設置される。図1(b)のように、底鋼材25は、護岸15の延伸方向に沿って複数対設置される側面鋼材20において、対向するそれぞれの側面鋼材20の下端部同士を連結するように設置される。側面鋼材20と底鋼材25の連結は例えば溶接によって行われる。なお、底鋼材25は、例えばH形鋼であり、水路10の幅に合わせた長さに設計される。ここで、本明細書では、2本の側面鋼材20と底鋼材25によって構成される略U字型形状のフレーム状部材をU字型フレーム30とする。
また、図1(b)に示すように、水路10長手方向において、互いに隣接するU字型フレーム30同士の間には、側面鋼材20をガイドとしてコンクリート矢板部材35が挿入される。側面鋼材20がH形鋼である場合には、当該H形鋼のフランジ部とウェブ部によって形成される溝部をガイドとしてコンクリート矢板部材35は挿入され、これら各部材により壁体、即ち、土留壁1を構成している。この場合、コンクリート矢板部材35の幅方向端部は上記溝部に合わせた形状に造形されることが望ましい。
また、図1(a)に示すように、コンクリート矢板部材35の幅端部形状はその高さ方向(水路10深さ方向)に応じて異なっており、当該コンクリート矢板部材35は側面鋼材20の下方において水路10の底面よりも深い位置まで地盤内に埋設することが可能な構成となっている。なお、コンクリート矢板部材35は、プレキャストコンクリート部材でも良く、例えば一枚の矢板部材として構成されても良く、あるいは、複数の矢板部材を上下方向(水路高さ方向)に積み重ねて構成されても良い。
図2は、コンクリート矢板部材35の幅端部形状に関する概略説明図であり、図1におけるA−A断面、B−B断面、C−C断面における概略形状をそれぞれ(a)〜(c)に示したものである。即ち、図2において、(a)のA−A断面は水路10の底面より上方の高さ、(b)のB−B断面は水路10の底面高さ、(c)のC−C断面は水路10の底面より下方の高さでの態様を示している。なお、図2では、説明のため、壁体を構成する2枚のコンクリート矢板部材35に注視して図示している。
コンクリート矢板部材35は、互いに隣接するU字型フレーム30同士の間に側面鋼材20をガイドとして挿入される際に、側面鋼材20がH形鋼である場合のフランジ部内側に位置するように延びる第1の突出部35a及び第2の突出部35bと、水路10側に露出したフランジ部の外側全体を覆うように延びる第3の突出部35cとを有する。即ち、コンクリート矢板部材35の幅方向の一方の端部には上記第1の突出部35aが形成され、他方の端部には上記第2の突出部35b及び第3の突出部35cが形成されている。但し、上述したようにコンクリート矢板部材35の幅端部形状はその高さ方向(水路10深さ方向)に応じて異なっており、一部高さ方向位置では第3の突出部35cに代わり後述する切欠き部36が形成される。
図2(a)に示すように、コンクリート矢板部材35は、水路10の底面より上方高さで側面鋼材20をガイドとして水路10内部を閉塞するような状態で挿入され、壁体を構成している。一方、図2(b)に示すように、水路10の底面高さでは、コンクリート矢板部材35は側面鋼材20及び底鋼材25を除いた位置において地盤内に埋設されている。更には、図2(c)に示すように、水路10の底面より下方の高さでは、水路10の底面高さと同じ態様・構成でコンクリート矢板部材35が埋設されているが、側面鋼材20及び底鋼材25は設置されていないため、隣接するコンクリート矢板部材35同士の間には所定の幅の隙間38が生じる。
即ち、図2(b)に示すように、コンクリート矢板部材35において底鋼材25の位置より下方に埋設される部位には、底鋼材25の幅L2に応じた幅長さの切欠き部36が形成されている。水路10の底面高さでは、切欠き部36に側面鋼材20及び底鋼材25が配置されているため閉塞状態となっているのに対し、水路10の底面より下方の高さでは、切欠き部36に何ら部材が配置されていないために開放状態となり、図2(c)に示すような隙間38が形成される構成となっている。
(本発明の実施の形態に係る土留壁の構築方法)
次に、図1、2を参照して上述した構成の土留壁1の構築方法について説明する。図3は土留壁1の構築方法を示す概略説明図であり、構築過程を側面図として図示したものである。
先ず、図3(a)に示すように、側面鋼材20及び底鋼材25からなるU字型フレーム30を予め例えばボルトもしくは溶接といった接合方法を用いて作成しておく。この時、U字型フレーム30を構成する側面鋼材20及び底鋼材25の寸法は、施工対象水路の寸法に基き設計される。具体的には、側面鋼材20の長さT1は施工対象水路の深さに合わせて設計され、底鋼材25の長さT2は施工対象水路の幅に合わせて設計される。
そして、図3(b)に示すように、施工対象である水路10にU字型フレーム30を設置する。U字型フレーム30の設置は、例えばクレーン等によって施工対象のU字型フレーム30を吊り下げ、所定の位置に降ろすことで行われても良い。通常、U字型フレーム30は複数作成され、図1(b)に示すように、U字型フレーム30は、水路10の長手方向に所定の間隔だけ離間させて複数設置される。
次いで、図3(c)に示すように、U字型フレーム30(主に側面鋼材20)をガイドとしてコンクリート矢板部材35が挿入、埋設される。図1を参照して上述したように、コンクリート矢板部材35は互いに隣接するU字型フレーム30同士の間において挿入、埋設される。図2に示すように、コンクリート矢板部材35には切欠き部36が形成されており、コンクリート矢板部材35の一部は水路10の底面より下方の高さ位置まで地盤に埋設させることができる。図3(c)に示すコンクリート矢板部材35において水路底面より深く埋設させる範囲T3の長さは、地盤の種類や硬度、水路水位等によって好適に設計され、例えば、施工後の水路10に流れる水の水位(背面水位)T4と同じに設計しても良い。
以上、図3を参照して説明したように、複数のU字型フレーム30とコンクリート矢板部材35を設置することで水路10の両側に護岸15に沿った壁体が構成され、本実施の形態に係る土留壁1が構築される。
(作用効果)
以上、図1〜図3を参照したように構築される本実施の形態に係る土留壁1によれば、事前に予めU字型フレーム30を作成しておき、施工対象となる水路10に対し施工時に当該U字型フレーム30を設置するといった方法を採っている。そして設置されたU字型フレーム30をガイドとしてコンクリート矢板部材35を挿入、埋設している。このような壁体構造や構築方法を採ることで、簡易且つ安価な構造でもって土留壁1の施工を行うことができる。
また、本実施の形態に係る土留壁1では、コンクリート矢板部材35において所定の高さ以下まで埋設される部位には切欠き部36を形成させ、コンクリート矢板部材35の一部を水路10の底面より下方の高さにまで埋設させて、水路10の底面より下方にまでコンクリート矢板部材35による壁体を構築するといった構成を採っている。このような構成により、土留壁1の背面土砂が降雨時や地下水位の変動等により水路底面から吸い出されたり、流出したりするのを防止することが可能となり、安全性の向上を図ることができる。
以上、本発明の実施の形態の一例を説明したが、本発明は図示の形態に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変形例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
(本発明の第1の変形例)
上記実施の形態では、図1〜図3を参照して土留壁1の構成について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、本発明の第1の変形例として、水路形状に合わせてU字型フレーム30の形状を変えることが考えられる。
図4は本発明の第1の変形例に係る土留壁1aの概略断面図である。なお、図4では、上記実施の形態において図1〜図3を参照して説明した各部材等と共通の機能構成を有する構成要素については同一の符号を付してその説明は省略する場合がある。図4に示すように、水路10の護岸15が傾斜し、上方に向かうにつれて水路幅が大きくなるような場合には、側面鋼材20を底鋼材25に対して傾斜した状態で接合させて略U字型フレーム30aを作成すれば良い。
このように、水路形状に合わせた略U字型フレーム30aを作成し、それを用いて土留壁1aを構築することで、どのような水路形状であっても土留壁1aの背面土砂が降雨時や地下水位の変動等により水路底面から吸い出されたり、流出したりするのを防止することができる。
(本発明の第2の変形例)
また、上記実施の形態に係る土留壁1では、図2を参照して説明したようにコンクリート矢板部材35の一部に切欠き部36が形成されている。そのため、図2(c)に示すように、底鋼材25の位置より下方の高さでは、隣接するコンクリート矢板部材35同士の間に所定の幅の隙間38が生じる。そこで、この隙間38を通じて背面土砂が水路内部に流出するのを防止するためにシール機構を設ける構成が考えられる。以下にシール機構の一例を図5を参照して説明する。
図5は本発明の第2の変形例に係る土留壁1bの概略説明図であり、壁体を構成する2枚のコンクリート矢板部材35に注視して図示したものである。なお、図5では、上記実施の形態において図2を参照して説明した各部材等と共通の機能構成を有する構成要素については同一の符号を付してその説明は省略する場合がある。
図5(a)に示すように、底鋼材25の位置より下方の高さにおいて、隣接するコンクリート矢板部材35同士の、第1の突出部35aと第2の突出部35bが対向する対向部の各対向面に、第1のシール機構40を別途設けても良い。第1のシール機構40は、第1の突出部35aと第2の突出部35bの対向部にそれぞれ根元が固定された2つ(一対)のシール部材40a、40bからなる。
また、図5(b)に示すように、底鋼材25の位置より下方の高さにおいて、隣接するコンクリート矢板部材35同士の間に形成される隙間38を閉塞させる第2のシール機構41を別途埋設しても良い。第2のシール機構41は、隣接するコンクリート矢板部材35の対向する部分にそれぞれ根元が固定された2枚(一対)のシール部材41a、41bからなる。
上記シール部材40a、40bや41a、41bは弾力復元性に優れた素材が望ましく、例えばゴムシールやワイヤブラシが好ましい。弾力復元性に優れた素材を用いることで、シール部材40aと40b、あるいは、41aと41bの先端部が突き合わされた部分では、各シール機構40、41が通常は閉塞し、必要に応じて開閉可能に構成される。即ち、土留壁構築時に隙間38を底鋼材25が通過するといった場合には、これら各シール機構40、41が強制開口し、鋼材通過後に復元するといった機能を有する。
本発明の第2の変形例によれば、図5に示すような構成のシール機構40、41を設けることで、水路10の底面より下方の高さにおいて、隣接するコンクリート矢板部材35同士の間に形成された隙間38を閉塞させることができ、土留壁背面からの土砂の流出をより効果的に防止することが可能となる。なお、上記第1のシール機構40と第2のシール機構41は各々単独で用いることもでき、両者を併用することもできる。
(本発明の第3の変形例)
また、上記実施の形態に係る土留壁1では、図1、図2に示すように、土留壁1の背面(地盤側)に側面鋼材20の一部が突出した状態となる。例えば、側面鋼材20がH形鋼である場合には、当該H形鋼のフランジ部とウェブ部によって形成される溝部をガイドとしてコンクリート矢板部材35が挿入、埋設されるが、2本のフランジ部のうち一方は地盤側に突出した状態となる。このような場合、突出している部位の腐食や劣化がその他の部位よりも進行してしまうといった恐れがある。また、上記第2の変形例でも説明したように、底鋼材25の位置より下方の高さでは、隣接するコンクリート矢板部材35同士の間に所定の幅の隙間38が形成され、隙間38を通じて背面土砂が水路内部に流出する恐れもある。
そこで、本発明の第3の変形例として、土留壁背面側(地盤側)において側面鋼材20や隙間38を覆うようなカバー部材50を設ける構成が考えられる。図6は本発明の第3の変形例に係る土留壁1cの概略説明図であり、壁体を構成する2枚のコンクリート矢板部材35に注視して図示し(a)は水路10の底面より上方の高さ、(b)は水路10の底面高さ、(c)は水路10の底面より下方の高さでの態様を示している。なお、図6では、上記実施の形態において図2を参照して説明した各部材等と共通の機能構成を有する構成要素については同一の符号を付してその説明は省略する場合がある。
図6に示すように、本発明の第3の変形例に係る土留壁1cにおいては、隣接するコンクリート矢板部材35同士の隣接部分の背面側(地盤側)に側面鋼材20や隙間38を覆うカバー部材50が設置される。このカバー部材50は、上記実施の形態で説明したように土留壁の構築を行った後、杭状のカバー部材50を圧入することによって設置される。カバー部材50の圧入は、図6(a)〜(c)のように、水路10の底面より下方の深さまで実施されることが好ましく、コンクリート矢板部材35が設置された深さまで圧入されることが好ましい。なお、カバー部材50には種々の部材が適用できるが、例えば図示のような溝型鋼が好ましい。
本発明の第3の変形例によれば、隣接するコンクリート矢板部材35同士の隣接部分の背面側(地盤側)にカバー部材50を設置することで、当該隣接部分を閉塞させることができ、土留壁背面からの土砂の流出をより効果的に防止することが可能となる。
(本発明の第4の変形例)
また、上記実施の形態に係る土留壁1では、図1、図2に示すように、側面鋼材20をガイドとしてコンクリート矢板部材35の挿入、埋設を行っているが、コンクリート矢板部材35の挿入、埋設をより精度良く効率的に実施するために、位置決め部材55をコンクリート矢板部材35に取り付ける構成が考えられる。図7は本発明の第4の変形例に係る土留壁1dの概略説明図であり、壁体を構成する2枚のコンクリート矢板部材35に注視して図示したものである。なお、図7では、上記実施の形態において図2を参照して説明した各部材等と共通の機能構成を有する構成要素については同一の符号を付してその説明は省略する場合がある。
図7に示すように、コンクリート矢板部材35の側面鋼材20に接する端部側には、第2の突出部35bに替えて、側面鋼材20をガイドとして用いる際に位置決めを行うための位置決め部材55が取り付けられている。この位置決め部材55の取り付け位置や構成は任意に設計可能であり、側面鋼材20の寸法によって適宜設計される。例えば、図示のように、側面鋼材20がH形鋼である場合には、当該H形鋼のフランジ部の厚みに合わせて、当該フランジ部を所定の位置に位置決めするように設計すれば良い。
本発明の第4の変形例によれば、側面鋼材20をガイドとしてコンクリート矢板部材35を挿入、埋設する際に、精度良く効率的に実施することが可能となる。これにより、土留壁1dが壁体としてより安定して構築され、側面鋼材20とコンクリート矢板部材35との間から土砂が流出するのを防止することができる。
なお、以上説明した上記実施の形態やその変形例では、側面鋼材20や底鋼材25としてH形鋼を用いる場合を図示・説明したが本発明はこれに限られるものではない。側面鋼材20や底鋼材25は、好適にU字型フレーム30を作成することができ、ガイドとしてコンクリート矢板部材35を挿入することができるような種々の部材であれば良く、H形鋼に加え、例えばI形鋼、T形鋼、溝型鋼等を用いることができる。
本発明は、コンクリート矢板部材を用い、水路の両護岸の土留めを行うための土留壁及びその構築方法に適用できる。
1…土留壁
10…水路
15…護岸
20…側面鋼材
25…底鋼材
30…U字型フレーム
30a…略U字型フレーム
35…コンクリート矢板部材
35a…第1の突出部
35b…第2の突出部
35c…第3の突出部
36…切欠き部
38…隙間
40…(第1の)シール機構
41…(第2の)シール機構
50…カバー部材
55…位置決め部材

Claims (5)

  1. 水路の両護岸に壁体として連続的に構築される土留壁であって、
    前記水路を挟んで対向する両護岸のそれぞれに、当該護岸の高さ方向に沿って設置される2本の側面鋼材と、前記水路の底部に設置される底鋼材と、を接合して構成されるU字型フレームと、
    前記水路の長さ方向に所定の間隔で複数設置された前記U字型フレームにおいて、互いに隣接するU字型フレーム間に前記側面鋼材をガイドとして挿入される複数のコンクリート矢板部材と、を備え、
    前記コンクリート矢板部材は、高さ方向において前記底鋼材よりも下方まで地盤に埋設されることを特徴とする、土留壁。
  2. 前記側面鋼材はH形鋼であり、
    前記コンクリート矢板部材は、隣接する前記U字型フレーム間に挿入される際に前記H形鋼のフランジ部の内側に位置するように、当該コンクリート矢板部材の一方の幅方向端部に延びた第1の突出部、及び、当該コンクリート矢板部材の他方の幅方向端部に延びた第2の突出部と、
    前記水路側に露出した前記H形鋼のフランジ部の外側全体を覆うように、当該コンクリート矢板部材の他方の幅方向端部に延びた第3の突出部と、を有することを特徴とする、請求項1に記載の土留壁。
  3. 前記コンクリート矢板部材において、高さ方向で前記底鋼材よりも下方まで地盤に埋設される部分には、隣接する前記コンクリート矢板部材間に生じる隙間を閉塞させるシール部材を備えることを特徴とする、請求項1又は2に記載の土留壁。
  4. 隣接する前記コンクリート矢板部材間において、当該コンクリート矢板部材同士の隣接部分の地盤側には、当該隣接部分を覆うカバー部材が設置されることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の土留壁。
  5. 請求項1〜4のいずれか一項に記載の土留壁の構築方法であって、
    前記水路の両護岸の高さに合わせて設計された2本の側面鋼材と、前記水路の幅に合わせて設計された底鋼材と、を予め接合して前記U字型フレームを作成し、
    作成された前記U字型フレームを前記水路の長手方向に所定の間隔だけ離間させて複数設置し、
    互いに隣接する前記U字型フレーム間に前記コンクリート矢板部材を挿入及び埋設させて壁体としての土留壁を構築することを特徴とする、土留壁の構築方法。
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