JP2022007456A - 既設水中構造物の仮締切工法及び既設水中構造物の仮締切構造 - Google Patents

Abstract

【課題】周囲を取り囲んで締め切ることが困難な既設水中構造物にも適用することができるとともに、仮締め切りにかかる時間が短く、かつ、容易に施工できる既設水中構造物の仮締切工法及び仮締切構造を提供する。【解決手段】既設水中構造物の一部を仮締切部材で締め切ってその内部を排水してドライエリアを構築する既設水中構造物の仮締切工法において、既設水中構造物に所定間隔をあけて縦方向に２列のアンカーを設置するアンカー設置工程と、アンカー設置工程で設置した２列のアンカーに、ガイド用のスリットを形成する左右一対の定規材を、スリット分の間隔をあけて接合して設置する定規材設置工程と、仮締切部材の水平方向の端部にレール材を取り付けるレール取付工程と、を備え、レール材をスリット内で摺動させて仮締切部材を所定の深さまで圧入した後、定規材の一方と仮締切部材を接合して固定する仮締切部材固定工程を行う。【選択図】図３

Description

本発明は、既設水中構造物の仮締切工法及び既設水中構造物の仮締切構造に関し、詳しくは、連続壁など周囲を一周して取り囲んで締め切ることができない既設水中構造物の仮締切工法及び既設水中構造物の仮締切構造に関する。

従来、基礎など既設構造物の下部が周囲の水位より下方に存在する既設水中構造物を点検、補修、又は補強する場合は、水中の地盤に台船上や陸上から鋼矢板や鋼管矢板などの仮締切部材を打ち込んで周囲を取り囲み、締め切った内部の水を排水して点検又は補修・補強工事を行っていた。

例えば、特許文献１には、鋼管矢板１０（１０ａ，１０ｂ）を打設して井筒を形成する鋼管矢板打設工工程に、鋼管矢板１０（１０ａ，１０ｂ）を連結して構成された複数の周壁部構成部材を地中に打設して井筒を構成する周壁部Ｓを形成する周壁部形成工程と、周壁部形成工程に前後して、又は並行して、鋼管矢板１０及びヤットコ杭２０を連結して構成された複数の隔壁部構成部材を地中に打設して、周壁部Ｓ内を区画する隔壁部Ｗを形成する隔壁部形成工程とを含み、井筒内を掘削する井筒内掘削工程に前後して、又は並行して、隔壁部構成部材を構成するヤットコ杭２０を撤去するヤットコ杭撤去工程を備えている仮締切兼用鋼管矢板基礎の施工方法が開示されている（特許文献１の特許請求の範囲の請求項１、明細書の段落［００２７］～［００４５］、図面の図１～図６等参照）。

しかし、特許文献１に記載の仮締切兼用鋼管矢板基礎の施工方法は、鋼管矢板をバイブロハンマー等で地盤に打ち込んだ上、コンクリートを打設する必要があり、施工に時間がかかりすぎるという問題があった。

また、特許文献２には、本願出願人が提案したが既設水中構造物の仮締切り工法が開示されている。特許文献２に記載の既設水中構造物の仮締切り工法は、締切り仮設体１を水中地盤に圧入する際に既設水中構造物から反力を得るための反力ブラケット３を既設水中構造物の上部に設置する反力ブラケット設置工程と、反力ブラケット３で既設水中構造物から反力を得つつ、圧入ジャッキ４により締切り仮設体１を水中地盤に圧入するとともに、締切り仮設体１の内側の水中地盤を掘削する締切り仮設体圧入・掘削工程と、を有し、締切り仮設体１に当接する先端にローラ部材８ａ’又は摺接部材を有するガイドブラケット８’により、締切り仮設体１をガイドしながら下降させるものである（特許文献２の特許請求の範囲の請求項１、明細書の段落［００２７］～［００５５］、図面の図５～図２１等参照）。

しかし、特許文献２に記載の既設水中構造物の仮締切り工法は、取水塔や橋台の側面にコンクリート製の護岸壁などが並列する既設水中構造物では、既設構造物の周囲を隙間なく仮締切部材で取り囲むことができず、締め切ってドライエリアを構築することが困難であるという問題があった。

一方、特許文献３には、止水板１の両端部及び下部に密閉用の止水材２を設け、この止水材２を設けた止水板１を水門の躯体コンクリート面１７に当接させ、この当接させた止水板１を、一端を水門の躯体コンクリート１５に止着した圧接用金具８によって、躯体コンクリート面１７に圧接させて水門の水中の戸溝部１８を締め切り、次に戸溝部１８内の排水を行い、その後戸溝部１８内の点検若しくは補修を行う水門の戸溝部の仮締切工法が開示されている（特許文献３の特許請求の範囲の請求項１、明細書の第２頁左下欄の第７行～右下欄第１５行目、図面の第１図，第２図等参照）。

しかし、特許文献３に記載の水門の戸溝部の仮締切工法も、仮締切を行うことができたとしても非常に時間がかかるだけでなく、水門の戸溝部だけにしか適用できないという問題があった。

特開２０１５－１８７３３０号公報 特開２０１６－１４２９０号公報 特開昭６２－２４４９０８号公報

そこで、本発明は、前述した問題に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、周囲を一周して取り囲んで締め切ることが困難な既設水中構造物にも適用することができるとともに、短時間で容易に仮締め切ることができる既設水中構造物の仮締切工法及び既設水中構造物の仮締切構造を提供することにある。

請求項１に係る既設水中構造物の仮締切工法は、既設水中構造物の一部を仮締切部材で締め切ってその内部を排水してドライエリアを構築する既設水中構造物の仮締切工法であって、既設水中構造物に所定間隔をあけて縦方向に２列のアンカーを設置するアンカー設置工程と、前記アンカー設置工程で設置した前記２列のアンカーに、ガイド用のスリットを形成する左右一対の定規材を、前記スリット分の間隔をあけて接合して設置する定規材設置工程と、仮締切部材の水平方向の端部にレール材を取り付けるレール取付工程と、を備え、前記レール材を前記スリット内で摺動させて前記仮締切部材を所定の深さまで圧入した後、前記定規材の一方と前記仮締切部材を接合して固定する仮締切部材固定工程を行うことを特徴とする。

請求項２に係る既設水中構造物の仮締切工法は、請求項１に係る既設水中構造物の仮締切工法において、前記仮締切部材固定工程では、山形鋼を用いて止水用のゴムパッキンを介して前記定規材の一方と前記仮締切部材を接合することを特徴とする。

請求項３に係る既設水中構造物の仮締切工法は、請求項１又は２に係る既設水中構造物の仮締切工法において、前記定規材設置工程では、前記左右一対の定規材の内側の定規材と前記既設水中構造物との間に止水用のゴムパッキンを介装することを特徴とする。

請求項４に係る既設水中構造物の仮締切構造は、既設水中構造物の一部を一時的に締め切ってドライエリアを構築する既設水中構造物の仮締切構造であって、既設水中構造物に所定間隔をあけて縦方向に２列のアンカーで固定された定規材と、仮締切部材の水平方向の端部に取り付けられたレール材と、を備え、前記定規材の一方と前記仮締切部材とが接続鋼材を介して接合されていることを特徴とする。

請求項５に係る既設水中構造物の仮締切構造は、請求項４に係る既設水中構造物の仮締切構造において、前記左右一対の定規材の内側の定規材と前記既設水中構造物、前記内側の定規材と前記接続鋼材、及び前記接続鋼材と前記仮締切部材とが、それぞれ止水用のゴムパッキンを介してボルト接合されていることを特徴とする。

請求項１～３に係る発明によれば、周囲を一周して取り囲んで締め切ることが困難な既設水中構造物であっても、既設水中構造物の一部を仮締切部材で取り囲んで調査、補修、補強のためのドライエリアを構築することが可能となる。また、請求項１～３に係る発明によれば、既設水中構造物に定規材を固定し、それを利用して仮締切部材を所定深さまで圧入するので、短時間で容易に仮締め切りの作業を完了させることができる。

特に、請求項２に係る発明によれば、スリットやレール材と定規材の隙間から水が仮締切構造の内部に浸入してくることを防止することができる。

特に、請求項３に係る発明によれば、定規材と既設水中構造物との間から水が仮締切構造の内部に浸入してくることを防止することができる。

請求項４，５に係る発明によれば、周囲を一周して取り囲んで締め切ることができない既設水中構造物であっても、既設水中構造物の一部を仮締切部材で取り囲んで調査、補修、補強のためのドライエリアを構築することが可能となる。

特に、請求項５に係る発明によれば、スリットやレール材と定規材の隙間や定規材と既設水中構造物との間から水が仮締切構造の内部に浸入してくることを防止することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る既設水中構造物の仮締切構造の下段３段分を示す平面図である。 図２は、同上の既設水中構造物の仮締切構造を示す鉛直断面図である。 図３は、図１のＡ部を拡大した部分拡大図である。 図４は、本発明の実施形態に係る既設水中構造物の仮締切工法のアンカー設置工程を示す工程説明図である。 図５は、本発明の実施形態に係る既設水中構造物の仮締切工法の定規材設置工程を示す工程説明図である。 図６は、本発明の実施形態に係る既設水中構造物の仮締切工法のレール取付工程を示す工程説明図である。 図７は、本発明の実施形態に係る既設水中構造物の仮締切工法の圧入工程を示す工程説明図である。 図８は、本発明の実施形態に係る既設水中構造物の仮締切工法の仮締切部材固定工程を示す工程説明図である。

以下、本発明に係る既設水中構造物の仮締切工法及び既設水中構造物の仮締切構造の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

［既設水中構造物の仮締切構造］
先ず、図１～図３を用いて、本発明の実施形態に係る既設水中構造物の仮締切構造１（以下単に仮締切構造１ともいう。）について説明する。既設水中構造物１０としてダムの取水塔を例示し、その取水ゲート付近のコンクリート壁と仮締切部材を当接して取水ゲート付近にドライエリアを構築する場合を例示して説明する。図１は、本発明の実施形態に係る仮締切構造１の下段３段分を示す平面図であり、図２は、その鉛直断面図である。

仮締切構造１は、図１，図２に示すように、平面視円弧状の仮締切部材である鋼製パネル２を基体とする平面視Ｃ字状の構造体であり、ダムの取水塔である既設水中構造物１０に当接させて一時的に締め切って内部を排水することによりドライエリアを構築する機能を有している。

仮締切構造１は、仮締切部材である複数段の鋼製パネル２と、これらの鋼製パネル２同士を水平方向に接続して水圧に対抗する腹起し材３と、腹起し材３の側面に長手方向の端部が当接して腹起し材３の曲げ応力を低減する切梁４など、から構成されている。また、切梁４の長手方向の既設水中構造物１０側の端部には、長さ調整手段としてキリンジャッキ５が設けられている。なお、このキリンジャッキ５は、図１，図２に示すように、滑らないように噛まし鋼材６介して設置されている。

（仮締切部材）
鋼製パネル２は、厚さ９ｍｍの鋼板からなるスキンプレートと、スキンプレート同士を鉛直方向に接続する溝形鋼材（C-250×90×9×13）からなる鉛直継手と、これらを支持する主桁及び横桁など、から構成されている。

（腹起し材、切梁、噛まし鋼材）
腹起し材３、切梁４、及び噛まし鋼材６は、いずれもＨ形鋼から構成されている。本実施形態に係る腹起し材３、切梁４、及び噛まし鋼材６は、H-300×300×10×15のＨ形鋼が採用されている。勿論、こられの鋼材の材質、寸法等は、例示に過ぎず、作用する水圧等から構造計算によって適宜定められるものである。

＜既設水中構造物との接続部分＞
次に、図３を用いて、本発明の特徴部分である仮締切構造１の既設水中構造物１０との接続部分の構成について詳細に説明する。図３は、図１のＡ部を拡大した部分拡大図である。

（定規材）
図３に示すように、仮締切構造１と既設水中構造物１０との接続部分には、外側定規材７ａと内側定規材７ｂからなる縦方向に沿った左右一対の定規材７が、所定間隔をあけてアンカー８で既設水中構造物１０に固定されている。なお、左右一対の定規材７である外側定規材７ａと内側定規材７ｂとの間の間隔が、後述のレール材１１を挿通するガイド用のスリット７’分の間隔となっている。

図３に示す右側の外側定規材７ａは、厚さ１２ｍｍの３枚の鋼板から組み立てられた水平断面Ｚ字状の鋼材である。また、図３に示す左側の内側定規材７ｂは、厚さ１２ｍｍの３枚の鋼板から水平断面Ｚ字状の中央の鋼材が既設水中構造物１０から離れる方向に突出した変形Ｆ字状に組み立てられるとともに、突出した鋼材に山形鋼７ｃ（L-150×150×12）が溶接されている。なお、内側とは、仮締切構造１で締め切って水を抜きドライエリアを構築する側を指し、外側とは、水を抜かない側を指している（以下同じ）。

（ゴムパッキン）
また、図３に示すように、内側定規材７ｂと既設水中構造物１０との間には、クロロプレンゴム（ＣＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）などのゴム材からなる厚さ１５ｍｍの止水用のゴムパッキン９が介装されている。但し、水を抜かない外側にあるため、外側定規材７ａと既設水中構造物１０との間には、ゴムパッキン９は設けられていない。

（アンカー）
アンカー８は、既設水中構造物１０に形成された孔ｈ１にＭ２４ボルトが挿通されたケミカルアンカー（登録商標）であり、鉛直方向に２本（２列）ずつ略１ｍ毎に設けられている。

（レール材）
前述の仮締切構造１の平面視Ｃ字状の開口端（図１参照）となる鋼製パネル２の水平方向の端部には、鋼製パネル２の圧入方向をガイドするＨ形鋼（H-200×200×8×12）からなるレール材１１がボルト接合されている。

（接続鋼材：接続アングル）
また、開口端となる鋼製パネル２の鉛直継手と前述の内側定規材７ｂの山形鋼７ｃとは、山形鋼７ｃと同材の山形鋼（L-150×150×12）からなる接続アングル１２（接続鋼材）を介してボルト接合されている。このため、鋼製パネル２を所定深さにおいて内側定規材７ｂに接続アングル１２を介して鋼製パネル２をボルト接合して内側から固定可能となっている。

なお、この接続アングル１２と内側定規材７ｂの山形鋼７ｃとの間には、ゴムパッキン９と同様のゴム材からなる止水用のゴムパッキン１３が介装され、接続アングル１２と鋼製パネル２との間にも、同様のゴム材からなる止水用のゴムパッキン１４が介装されている。このため、スリット７’やレール材１１と定規材７の隙間から仮締切構造１の内部に水が浸入してくることを防止することができる。

［既設水中構造物の仮締切工法］
次に、図４～図８を用いて、本発明の実施形態に係る既設水中構造物の仮締切工法について説明する。前述と同様に、既設水中構造物１０としてダムの取水塔を例示し、その取水ゲート付近に前述の仮締切構造１を構築する場合を例示して説明する。

（アンカー設置工程）
図４に示すように、本実施形態に係る既設水中構造物の仮締切工法では、既設水中構造物１０の取水ゲート付近のコンクリート壁に前述のアンカー８を設置するアンカー設置工程を行う。図４は、本実施形態に係る既設水中構造物の仮締切工法のアンカー設置工程を示す工程説明図である。

具体的には、本工程では、電動工具等の削孔手段を用いてＭ２４のボルト径に応じた直径の孔ｈ１を既設水中構造物１０のコンクリート壁に縦方向に１ｍピッチで左右所定間隔（図示形態では、３８０ｍｍ程度）をあけて２列穿孔する。そして、穿孔した孔ｈ１にケミカルアンカー（登録商標）の薬剤カプセルを挿入してＭ２４のボルトを押し込みカプセルが割れて薬剤が硬化することでＭ２４ボルトが既設水中構造物１０にケミカルアンカー（登録商標）として固定されてアンカー８が設置される。勿論、設置するボルトの径や設置間隔等は、設置する仮締切構造１の構造計算に応じて適宜選定、変更可能であり、ケミカルアンカー（登録商標）ではなく、機械的なアンカーとすることもできる。

（定規材設置工程）
次に、図５に示すように、本実施形態に係る既設水中構造物の仮締切工法では、前記アンカー設置工程で設置したアンカー８に左右一対の定規材７（外側定規材７ａ及び内側定規材７ｂ）を接合して設置する定規材設置工程を行う。図５は、本実施形態に係る既設水中構造物の仮締切工法の定規材設置工程を示す工程説明図である。

具体的には、本工程では、既設水中構造物１０のコンクリート壁から突出するアンカー８の外側のＭ２４ボルトに外側定規材７ａをＭ２４のナットでボルト接合し、アンカー８の内側のＭ２４ボルトに内側定規材７ｂをボルト接合する。このとき、前述のように、アンカー８が所定間隔をあけて固定されているので、外側定規材７ａと内側定規材７ｂとの間に、スリット７’分の間隔が形成される。

なお、内側定規材７ｂを接合する際には、内側定規材７ｂと既設水中構造物１０との間に前述のゴムパッキン９を介装して接合する。また、左右一対の定規材７（外側定規材７ａ及び内側定規材７ｂ）には、それぞれＭ２４ボルトを挿通する位置調整可能な長孔からなるボルト孔を予め削孔しておくことが好ましい。

（レール取付工程）
次に、図６に示すように、本実施形態に係る既設水中構造物の仮締切工法では、仮締切部材である鋼製パネル２の水平方向の一端に前述のレール材１１を取り付けるレール取付工程を行う。図６は、本実施形態に係る既設水中構造物の仮締切工法のレール取付工程を示す工程説明図である。

具体的には、本工程では、平面視Ｃ字状の開口端となる鋼製パネル２のスキンプレート同士を鉛直方向に接続する鉛直継手に、レール材１１のＨ形鋼をＭ２２の継手ボルトでボルト接合する。

なお、本工程は、定規材設置工程と前後して別工程で行ってもよいことは云うまでもない。特に、これらの工程は、前後関係がなくそれぞれ別個に行うことが可能だからである。

（圧入工程）
次に、図７に示すように、本実施形態に係る既設水中構造物の仮締切工法では、前記工程で端部にレール材１１が接合された最下段の鋼製パネル２を所定の深さまで圧入する圧入工程を行う。

具体的には、本工程では、定規材設置工程で設置した外側定規材７ａと内側定規材７ｂとの間のスリット７’にレール材１１のＨ形鋼のウェブを挿通して一対の定規材７内でレール材１１を摺動させることで鋼製パネル２の圧入方向をガイドして圧入する。

このように、既設水中構造物１０に固定した一対の定規材７及びレール材１１で協働して鋼製パネル２を所定深さまでガイドしつつ圧入して設置する。このため、本工程は、従来の仮締切部材を設置する際に、台船上や遠い陸上からクレーン等を用いて吊り降ろして設置するような不安定な状態で設置するのと比べて仮締切部材を格段に容易に短時間で所定の位置に設置することが可能となっている。

（仮締切部材固定工程）
次に、図８の破線で示すように、本実施形態に係る既設水中構造物の仮締切工法では、前記圧入工程で所定深さまで圧入した鋼製パネル２と、一対の定規材７のうち一方の内側定規材７ｂを、ボルト接合して固定する仮締切部材固定工程を行う。

具体的には、本工程では、接続アングル１２と前述の内側定規材７ｂの山形鋼７ｃをボルト接合する。このとき、内側定規材７ｂから内側に突出した山形鋼７ｃの一辺と、鉛直継手のフランジから内側に突出した接続アングル１２の山形鋼の一辺とを接合するため、鋼製パネル２の内側から容易にボルト接合が可能となっている。

なお、接続アングル１２と山形鋼７ｃとの間には、前述のゴムパッキン１３を介装した状態でボルト接合する。これらの隙間から水が仮締切構造１の内部に浸入してくることを防止するためである。

また、接続アングル１２を鋼製パネル２の鉛直継手のフランジにボルト接合する。このとき、鉛直継手に削孔するボルト孔ｈ２は、圧入工程後に現地で削孔する。鋼製パネル２の建付誤差を吸収するためである。

なお、接続アングル１２と鋼製パネル２の鉛直継手のフランジとの間にも、前述のゴムパッキン１４を介装した状態でボルト接合する。これらの隙間から水が仮締切構造１の内部に浸入してくることを防止するためである。

次に、本実施形態に係る既設水中構造物の仮締切工法では、前述の圧入工程と仮締切部材固定工程とを繰り返し、仮締切部材である鋼製パネル２を必要な段数設置する。このとき、各段毎に必要な前述の腹起し材３、切梁４、キリンジャッキ５、噛まし鋼材６等を設置して行き、仮締切構造１を構築する。

その上、仮締切構造１内の水を排水し、ドライエリアを構築し、必要な点検又は補修・補強工事を行い、それらが完了した後、仮締切構造１を解体・撤去する。

以上説明した本実施形態に係る既設水中構造物の仮締切工法及び仮締切構造１によれば、ダムの取水塔のような長く連なった連続壁を有するため、周囲を一周して取り囲んで締め切ることが困難な既設水中構造物１０であっても、既設水中構造物１０の一部である取水ゲート付近を仮締切部材である鋼製パネル２で取り囲んでドライエリアを構築することが可能となる。

また、仮締切工法及び仮締切構造１によれば、既設水中構造物１０のコンクリート壁を利用して一対の定規材７を固定し、その一対の定規材７を利用して鋼製パネル２を所定深さまで圧入するので、短時間で容易に鋼製パネル２の設置作業を完了させることができる。

その上、仮締切工法及び仮締切構造１によれば、ゴムパッキン９，１３，１４を介装させてボルト接合するので、乾式接合で短時間で接合できるとともに、スリット７’やレール材１１と定規材７の隙間や定規材７と既設水中構造物１０との間から水が仮締切構造１の内部に浸入してくることを防止することができる。

以上、本発明の実施形態に係る既設水中構造物の仮締切構造及び本発明の実施形態に係る既設水中構造物仮締切工法及びについて詳細に説明したが、前述した又は図示した実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたって具体化した一実施形態を示したものに過ぎない。よって、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。

１０：既設水中構造物
１：仮締切構造
２：鋼製パネル（仮締切部材）
３：腹起し材
４：切梁
５：キリンジャッキ
６：噛まし鋼材
７：（一対の）定規材
７ａ：外側定規材（定規材）
７ｂ：内側定規材（定規材）
７ｃ：山形鋼（内側定規材）
８：アンカー
９，１３，１４：ゴムパッキン
１１：レール材
１２：接続アングル（接続鋼材）
ｈ１：孔
ｈ２：ボルト孔

Claims (5)

1. 既設水中構造物の一部を仮締切部材で締め切ってその内部を排水してドライエリアを構築する既設水中構造物の仮締切工法であって、
   既設水中構造物に所定間隔をあけて縦方向に２列のアンカーを設置するアンカー設置工程と、
   前記アンカー設置工程で設置した前記２列のアンカーに、ガイド用のスリットを形成する左右一対の定規材を、前記スリット分の間隔をあけて接合して設置する定規材設置工程と、
   仮締切部材の水平方向の端部にレール材を取り付けるレール取付工程と、を備え、
   前記レール材を前記スリット内で摺動させて前記仮締切部材を所定の深さまで圧入した後、前記定規材の一方と前記仮締切部材を接合して固定する仮締切部材固定工程を行うこと
   を特徴とする既設水中構造物の仮締切工法。
2. 前記仮締切部材固定工程では、山形鋼を用いて止水用のゴムパッキンを介して前記定規材の一方と前記仮締切部材を接合すること
   を特徴とする請求項１に記載の既設水中構造物の仮締切工法。
3. 前記定規材設置工程では、前記左右一対の定規材の内側の定規材と前記既設水中構造物との間に止水用のゴムパッキンを介装すること
   を特徴とする請求項１又は２に記載の既設水中構造物の仮締切工法。
4. 既設水中構造物の一部を一時的に締め切ってドライエリアを構築する既設水中構造物の仮締切構造であって、
   既設水中構造物に所定間隔をあけて縦方向に２列のアンカーで固定された定規材と、
   仮締切部材の水平方向の端部に取り付けられたレール材と、を備え、
   前記定規材の一方と前記仮締切部材とが接続鋼材を介して接合されていること
   を特徴とする既設水中構造物の仮締切構造。
5. 前記左右一対の定規材の内側の定規材と前記既設水中構造物、前記内側の定規材と前記接続鋼材、及び前記接続鋼材と前記仮締切部材とが、それぞれ止水用のゴムパッキンを介してボルト接合されていること
   を特徴とする請求項４に記載の既設水中構造物の仮締切構造。

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