JP2587948B2 - 電気浸透現象を利用した地盤珪化固結工法 - Google Patents
電気浸透現象を利用した地盤珪化固結工法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は電気浸透現象を利用して軟弱地盤を珪化法に
よって固化改良する地盤固結工法に関するものである。
よって固化改良する地盤固結工法に関するものである。
(従来の技術) 従来は珪化法を用いて地盤を固結することは非常に難
かしく、実際に使用されず、その改良方法としては目的
の地盤に不規則に多数の注入管(主としてボーリング・
ロッド)を地中に打設して、これを注入管としてそれぞ
れ別個に離れた個所から注入ポンプまたは空気圧によっ
て珪酸ナトリュム溶液と塩化カルシュム溶液を異った位
置の注入管から全く別個に地盤中に注入した後に、地中
において偶然に両液が会合した場合はその部分だけが化
学反応を起す方法か、または地下水流を利用して別個の
位置の注入管から注入された両溶液は地下水流中で会合
して化学反応を起すなど非常に不確定な利用方法が多
く、土の中に浸透して両溶液が化学反応を起すことは期
待されなかった。故に主として漏水防止などの水流を利
用する方法に用いられていた。
かしく、実際に使用されず、その改良方法としては目的
の地盤に不規則に多数の注入管(主としてボーリング・
ロッド)を地中に打設して、これを注入管としてそれぞ
れ別個に離れた個所から注入ポンプまたは空気圧によっ
て珪酸ナトリュム溶液と塩化カルシュム溶液を異った位
置の注入管から全く別個に地盤中に注入した後に、地中
において偶然に両液が会合した場合はその部分だけが化
学反応を起す方法か、または地下水流を利用して別個の
位置の注入管から注入された両溶液は地下水流中で会合
して化学反応を起すなど非常に不確定な利用方法が多
く、土の中に浸透して両溶液が化学反応を起すことは期
待されなかった。故に主として漏水防止などの水流を利
用する方法に用いられていた。
そしてその原因は珪酸ナトリュム溶液と塩化カルシュ
ム溶液とは接触すると瞬間に凝結する無機の反応物質で
あり、またその地中に注入する方法も注入ポンプあるい
は空気圧などを用いるために、その注入方向に方向性が
無いために予期しない方向に単独に流失して公害の原因
ともなった。また電気浸透現象を応用する場合でも陽極
の注入孔から塩化カルシュム溶液を、陰極の注入孔から
珪酸ナトリュム溶液をそれぞれ別個に地中に注入させ
て、両極の中間で会合させて反応を起させる方法が考え
られて来た。即ち両液を同一の陽極の有孔注入管かち注
入することは従来では考えられなかった。
ム溶液とは接触すると瞬間に凝結する無機の反応物質で
あり、またその地中に注入する方法も注入ポンプあるい
は空気圧などを用いるために、その注入方向に方向性が
無いために予期しない方向に単独に流失して公害の原因
ともなった。また電気浸透現象を応用する場合でも陽極
の注入孔から塩化カルシュム溶液を、陰極の注入孔から
珪酸ナトリュム溶液をそれぞれ別個に地中に注入させ
て、両極の中間で会合させて反応を起させる方法が考え
られて来た。即ち両液を同一の陽極の有孔注入管かち注
入することは従来では考えられなかった。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明は従来のこの珪酸ナトリュム溶液と塩化カルシ
ュム溶液とを陽極側の同一の有孔注入管から注入するこ
とが不可能であった点を全くその発想を変えて、陽極側
の同一の有孔注入管から珪酸ナトリュム溶液と塩化カル
シュム溶液を地中に電気浸透現象を利用して、一定の方
向性を持って両液を同一の方向に浸透させながら、化学
反応を完全に生じさせる方法で前述のような問題点を解
決しようとするものである。
ュム溶液とを陽極側の同一の有孔注入管から注入するこ
とが不可能であった点を全くその発想を変えて、陽極側
の同一の有孔注入管から珪酸ナトリュム溶液と塩化カル
シュム溶液を地中に電気浸透現象を利用して、一定の方
向性を持って両液を同一の方向に浸透させながら、化学
反応を完全に生じさせる方法で前述のような問題点を解
決しようとするものである。
(問題点を解決するための手段) 本発明では地盤改良を目的とする地点の土質3の透水
係数に基準を置いて、その係数に適応した有孔注入管
1、2の設置間隔で、互いに対向するように設置して、
一方を陽極側として用いる有孔注入管1であり、対向す
る列は陰極として用いる有孔注入管2である。
係数に基準を置いて、その係数に適応した有孔注入管
1、2の設置間隔で、互いに対向するように設置して、
一方を陽極側として用いる有孔注入管1であり、対向す
る列は陰極として用いる有孔注入管2である。
この陽極側の有孔注入管1には陽極を、陰極側の有孔
注入管2には陰極を、同一の電源Eからそれぞれに直流
電圧を負荷して、陽極側の有孔注入管1と陰極側の有孔
注入管2との間に電位傾度を生ぜせしめる。これによっ
て、こ両極の間の地盤中3には電気浸透現象が生じ、全
て液相の状態のものは陽極側から陰極側に移動する。
注入管2には陰極を、同一の電源Eからそれぞれに直流
電圧を負荷して、陽極側の有孔注入管1と陰極側の有孔
注入管2との間に電位傾度を生ぜせしめる。これによっ
て、こ両極の間の地盤中3には電気浸透現象が生じ、全
て液相の状態のものは陽極側から陰極側に移動する。
この現象を利用して陽極側の有孔注入管1の開口部10
から最初に珪酸ナトリュム溶液の20°B〜35°Bの
ものを有孔注入管1の1本当りの計画量の1/2を注ぎ入
れる。この際の注入圧力は自然圧で単に注ぎ込むに過ぎ
ない。自然圧で地上の開口部10から注ぎ込まれた珪酸ナ
トリュム溶液は電気浸透現象によって有孔注入管1の管
周に貫孔している小孔8から地中3に浸透し、土粒子の
表面に付着したり、または土粒子間の間隙に充満しなが
ら陰極側の有孔注入管2の方向に向かって徐々に浸透す
る。
から最初に珪酸ナトリュム溶液の20°B〜35°Bの
ものを有孔注入管1の1本当りの計画量の1/2を注ぎ入
れる。この際の注入圧力は自然圧で単に注ぎ込むに過ぎ
ない。自然圧で地上の開口部10から注ぎ込まれた珪酸ナ
トリュム溶液は電気浸透現象によって有孔注入管1の管
周に貫孔している小孔8から地中3に浸透し、土粒子の
表面に付着したり、または土粒子間の間隙に充満しなが
ら陰極側の有孔注入管2の方向に向かって徐々に浸透す
る。
注入中はこの通電は継続して行う。計画量の1/2の注
入が終了したら約5分後に、陽極側、陰極側の通電を一
時停止して、この陽極側の注入を行った有孔注入管1の
管内を洗滌する。洗滌の限界は地表部の溢流口12から排
水する洗滌水のpHがpH=7になったらこの洗滌を停止す
ると同時に、再び以前の陽極側の有孔注入管1を陽極と
して、これに対向する有孔注入管2を陰極とすることは
停止前と同様で、また同様の方法で陽極の有孔注入管1
の開口部10から塩化カルシュム溶液の6°B〜15°B
の濃度の溶液を計画量の1/2を注ぎ入れる。
入が終了したら約5分後に、陽極側、陰極側の通電を一
時停止して、この陽極側の注入を行った有孔注入管1の
管内を洗滌する。洗滌の限界は地表部の溢流口12から排
水する洗滌水のpHがpH=7になったらこの洗滌を停止す
ると同時に、再び以前の陽極側の有孔注入管1を陽極と
して、これに対向する有孔注入管2を陰極とすることは
停止前と同様で、また同様の方法で陽極の有孔注入管1
の開口部10から塩化カルシュム溶液の6°B〜15°B
の濃度の溶液を計画量の1/2を注ぎ入れる。
第一次に注入された珪酸ナトリュム溶液は前述のよう
に電気浸透現象によって両極間の地中3の土粒子に付着
したり、土粒子の間隙に充満して居り、更に第二次に注
入された塩化カルシュム溶液は再度地中3に作用する電
気浸透現象によって、第一次に注入された珪酸ナトリュ
ム溶液の浸透によって比導電率の良くなった同一の浸透
経路を陽極側から陰極側に向かって浸透しながら、珪酸
ナトリュム溶液と化学反応を起し、土粒子と一緒に急速
に固結する。
に電気浸透現象によって両極間の地中3の土粒子に付着
したり、土粒子の間隙に充満して居り、更に第二次に注
入された塩化カルシュム溶液は再度地中3に作用する電
気浸透現象によって、第一次に注入された珪酸ナトリュ
ム溶液の浸透によって比導電率の良くなった同一の浸透
経路を陽極側から陰極側に向かって浸透しながら、珪酸
ナトリュム溶液と化学反応を起し、土粒子と一緒に急速
に固結する。
化学反応を起こして土粒子と一緒に固結した処は、電
流の抵抗が高まり、即ち電流が通り難くなり、未反応の
部分に電気浸透現象は、より活動的に作用する。
流の抵抗が高まり、即ち電流が通り難くなり、未反応の
部分に電気浸透現象は、より活動的に作用する。
この現象のために陽極側と陰極側との間の地盤中3に
均等に浸透して、固結する。
均等に浸透して、固結する。
珪酸ナトリュム溶液と塩化カルシュム溶液との化学反
応は通常次の化学式で表されている。
応は通常次の化学式で表されている。
注入溶液(珪酸ナトリュム溶液と塩化カルシュム溶
液)の注入が完了した後もなお4日〜14日間は電流を通
電しておく。これは上式のnS1O2・(m−1)H2O中の反
応後の余剰水の脱水に非常に役立ち、凝結から固結の時
間を短縮出来る。
液)の注入が完了した後もなお4日〜14日間は電流を通
電しておく。これは上式のnS1O2・(m−1)H2O中の反
応後の余剰水の脱水に非常に役立ち、凝結から固結の時
間を短縮出来る。
これらの諸条件が終了すると電気抵抗は注入当初の値
の15%〜20%増大する。そしてこの抵抗値の上昇によっ
て地中3の固結の状態の確認が出来る。
の15%〜20%増大する。そしてこの抵抗値の上昇によっ
て地中3の固結の状態の確認が出来る。
(実施例) 本発明を第1図〜第4図に示す実施例によって、詳細
に説明する。
に説明する。
陽極側の有孔注入管1、陰極側の有孔注入管2は共に
鉄製が効率が良く、その内径は52mm程度のものが最も使
用上有利である。この有孔注入管1、2の管周には貫通
小孔8、9が第4図に表されているように一定の角度を
隔て、削孔されている。この小孔8、9、の数は有孔注
入管1、2の有孔部分の単位長さ1.00m当り80孔〜100孔
位が最も有効である。
鉄製が効率が良く、その内径は52mm程度のものが最も使
用上有利である。この有孔注入管1、2の管周には貫通
小孔8、9が第4図に表されているように一定の角度を
隔て、削孔されている。この小孔8、9、の数は有孔注
入管1、2の有孔部分の単位長さ1.00m当り80孔〜100孔
位が最も有効である。
この有孔注入管1は陽極側に、有孔注入管2は陰極側
にそれぞれ電極兼用として、改良を目的とする地盤3の
土質の透水係数に適応して、対向する陽極側と陰極側に
0.50m〜1.50mの対向距離で地中3に貫入設置する。この
電極兼用の有孔注入管1、2の地盤3への貫入設置は、
その地盤3の標準貫入試験値NがN>20の場合はボーリ
ング・マシンで予め削孔して、その削孔孔を利用して設
置するプレ・ボーリング方式によるか、またはハンド・
オーガーのスパイラルのものを利用するのが効率的であ
る。
にそれぞれ電極兼用として、改良を目的とする地盤3の
土質の透水係数に適応して、対向する陽極側と陰極側に
0.50m〜1.50mの対向距離で地中3に貫入設置する。この
電極兼用の有孔注入管1、2の地盤3への貫入設置は、
その地盤3の標準貫入試験値NがN>20の場合はボーリ
ング・マシンで予め削孔して、その削孔孔を利用して設
置するプレ・ボーリング方式によるか、またはハンド・
オーガーのスパイラルのものを利用するのが効率的であ
る。
N<20の場合は貫入振動器を用い、この管1、2の先
端の尖部14.15を利用して振動・打撃で設置する。
端の尖部14.15を利用して振動・打撃で設置する。
これらの有孔注入管1、2の設置後は電源Eに接続し
た陽極側、陰極側の電線に有孔注入管1、2の地上部分
にある電線接続留金具6、7にそれぞれ陽極側、陰極極
側の電線から枝線4、5で有孔注入管1、2に並列接続
をする。電線の接続が完了すれば電源Eから、陽極側有
孔注入管1と陰極側有孔注入管2との対向間隔に対して
単位当り0.15〜V/cm〜1.00V/cmの範囲で直流電圧を負荷
する。
た陽極側、陰極側の電線に有孔注入管1、2の地上部分
にある電線接続留金具6、7にそれぞれ陽極側、陰極極
側の電線から枝線4、5で有孔注入管1、2に並列接続
をする。電線の接続が完了すれば電源Eから、陽極側有
孔注入管1と陰極側有孔注入管2との対向間隔に対して
単位当り0.15〜V/cm〜1.00V/cmの範囲で直流電圧を負荷
する。
直流電圧を負荷することによって、陽極側有孔注入管
1と陰極側有孔注入管2との間の地中3には当然電位傾
度によって電気浸透現象が生じる。
1と陰極側有孔注入管2との間の地中3には当然電位傾
度によって電気浸透現象が生じる。
この時点で陽極側有孔注入管1の地上の開口部10から
最初に20°B〜35°Bの珪酸ナトリュム溶液を注ぎ
入れる。この時に注入量は全体の改良固結に必要な量に
対する有孔注入管1本当りの量の1/2とする。即ち最初
の珪酸ナトリュム溶液と次に用いる塩化カルシュム溶液
の量の和が1本当りの有孔注入管1の分担量とする。
最初に20°B〜35°Bの珪酸ナトリュム溶液を注ぎ
入れる。この時に注入量は全体の改良固結に必要な量に
対する有孔注入管1本当りの量の1/2とする。即ち最初
の珪酸ナトリュム溶液と次に用いる塩化カルシュム溶液
の量の和が1本当りの有孔注入管1の分担量とする。
この珪酸ナトリュム溶液の所要量を陽極側有孔注入管
1に注ぎ入れると、この有孔注入管1の管周に貫孔して
いる小孔8から電気浸透現象の作用している地中3に流
れ出して、陰極側有孔注入管2の方向に浸透する。
1に注ぎ入れると、この有孔注入管1の管周に貫孔して
いる小孔8から電気浸透現象の作用している地中3に流
れ出して、陰極側有孔注入管2の方向に浸透する。
溶液の計画量の注ぎ入れの完了5分後に通電を一時停
止して、この陽極側有孔注入管1の管内を洗滌する。こ
れは次にこの管に注ぎ入れる塩化カルシュム溶液との急
速な反応によって有孔注入管1の管周の小孔の閉塞する
ことを防ぐためである。洗滌の完全なことの検証は、洗
滌する場合、地表の溢流口12から洗滌水が溢流する。こ
の溢流水のpHを測定してその程度を観察する。
止して、この陽極側有孔注入管1の管内を洗滌する。こ
れは次にこの管に注ぎ入れる塩化カルシュム溶液との急
速な反応によって有孔注入管1の管周の小孔の閉塞する
ことを防ぐためである。洗滌の完全なことの検証は、洗
滌する場合、地表の溢流口12から洗滌水が溢流する。こ
の溢流水のpHを測定してその程度を観察する。
洗滌が完了したことを確認したら、再度同一の電圧を
かけながら管1の開口部10から塩化カルシュム溶液の6
°B〜15°Bの溶液を注入計画量の1/2の量を注ぎ
入れる。この塩化カルシュム溶液も有孔注入管1の小孔
8から電気浸透現象が働いているために地中3に浸透し
て行く。先に地中3に浸透し、土粒子の表面、間隙など
にある珪酸ナトリュム溶液とこの新しく浸透してゆく塩
化カルシュム溶液は、浸透しながら前述の珪酸ゲル、水
酸化カルシュム、塩化ナトリュム、珪酸カルシュムを生
じながら、電気浸透現象で浸透するためにこれらの化学
生成物は容易に浸透し、陰極側の有孔注入管2の方向に
向かって反応を起こしながら浸透する。
かけながら管1の開口部10から塩化カルシュム溶液の6
°B〜15°Bの溶液を注入計画量の1/2の量を注ぎ
入れる。この塩化カルシュム溶液も有孔注入管1の小孔
8から電気浸透現象が働いているために地中3に浸透し
て行く。先に地中3に浸透し、土粒子の表面、間隙など
にある珪酸ナトリュム溶液とこの新しく浸透してゆく塩
化カルシュム溶液は、浸透しながら前述の珪酸ゲル、水
酸化カルシュム、塩化ナトリュム、珪酸カルシュムを生
じながら、電気浸透現象で浸透するためにこれらの化学
生成物は容易に浸透し、陰極側の有孔注入管2の方向に
向かって反応を起こしながら浸透する。
この際に化学反応によって生成されたCaO・SiO2(珪
酸カルシュム)は不溶性であり(Ca(OH)2(水酸化カルシ
ュム)は難溶性である。
酸カルシュム)は不溶性であり(Ca(OH)2(水酸化カルシ
ュム)は難溶性である。
(発明の効果) 本発明は電気浸透現象を利用して珪酸ナトリュム溶液
と塩化カルシュム溶液を電極を兼ねた同一の陽極側の有
孔注入管1から陰極側の電極兼用有孔注入管2の間の限
られた範囲、距離に均一に浸透させるために、予め改良
固結を目的とする±3の透水係数(k)を測定してそれ
に基づいて陽極側の有孔注入管1と陰極側の有孔注入管
2の間隔を決定して設置する。このために電気浸透係数
(Ke)と土の透水係数(k)、電位傾度(Xo)が因子と
なって従来の工法に比べて次の諸点において優れてい
る。
と塩化カルシュム溶液を電極を兼ねた同一の陽極側の有
孔注入管1から陰極側の電極兼用有孔注入管2の間の限
られた範囲、距離に均一に浸透させるために、予め改良
固結を目的とする±3の透水係数(k)を測定してそれ
に基づいて陽極側の有孔注入管1と陰極側の有孔注入管
2の間隔を決定して設置する。このために電気浸透係数
(Ke)と土の透水係数(k)、電位傾度(Xo)が因子と
なって従来の工法に比べて次の諸点において優れてい
る。
1)同一の陽極有孔注入管1から珪酸ナトリュム溶液と
塩化カルシュム溶液を注入ポンプなどの注入圧を用いな
いで同一の方向に土中3を方向性を持たせて浸透させる
こと。
塩化カルシュム溶液を注入ポンプなどの注入圧を用いな
いで同一の方向に土中3を方向性を持たせて浸透させる
こと。
2)浸透は均一に浸透する。
3)電気浸透現象を利用して浸透を行うので、電極兼用
の有孔注入管1、2に囲まれた範囲に限定して溶液は浸
透現象を起す。
の有孔注入管1、2に囲まれた範囲に限定して溶液は浸
透現象を起す。
4)電気浸透現象の発生のための直流電圧は極めて低く
0.15V/cm〜100V/cmの範囲の電位傾度が最も適正であ
る。
0.15V/cm〜100V/cmの範囲の電位傾度が最も適正であ
る。
5)土粒子の有効径によって珪酸ナトリュム溶液の濃
度、塩化カルシュム溶液の濃度を決めるので、土の粒径
による浸透の範囲の制約は無い。
度、塩化カルシュム溶液の濃度を決めるので、土の粒径
による浸透の範囲の制約は無い。
6)地下水面以下でも電気浸透現象によって陰極側の有
孔注入管2の管内に集水するので、これを排水処理すれ
ば地下水位の影響はない。
孔注入管2の管内に集水するので、これを排水処理すれ
ば地下水位の影響はない。
7)本発明者は本発明の効果を確認するために、土質別
に実験を行った。その実験結果の一部を第5図に示す。
これらの一連の実験結果から判断すると (a)砂質土においての粘着力(c)の増加が著しい (b)土の一軸圧縮強度(qu)の増加が大きい。
に実験を行った。その実験結果の一部を第5図に示す。
これらの一連の実験結果から判断すると (a)砂質土においての粘着力(c)の増加が著しい (b)土の一軸圧縮強度(qu)の増加が大きい。
(C)透水係数(k)の低下は非常に著しい。
第1図は本発明の実施例を示す一部断面正面図、第2図
は第1図の平面図、第3図は本発明に用いる電極を兼ね
た有孔注入管の拡大した一部断面正面図、第4図は第3
図のA-A′線断面図、第5図は本発明の実験結果を示す
表図である。 1……陽極兼用有孔注入管 2……陰極兼用有孔注入管 3……地中、4……陽極側接続電線 5……陰極側接続電線 6……陽極側電線接続留金具 7……陰極側電線接続留金具 8、9……小孔 10……陽極側有孔注入管開口部 11……陰極側有孔注入管開口部 12、13……洗滌溢流口 14、15……電極管兼用有孔注入管先端尖部
は第1図の平面図、第3図は本発明に用いる電極を兼ね
た有孔注入管の拡大した一部断面正面図、第4図は第3
図のA-A′線断面図、第5図は本発明の実験結果を示す
表図である。 1……陽極兼用有孔注入管 2……陰極兼用有孔注入管 3……地中、4……陽極側接続電線 5……陰極側接続電線 6……陽極側電線接続留金具 7……陰極側電線接続留金具 8、9……小孔 10……陽極側有孔注入管開口部 11……陰極側有孔注入管開口部 12、13……洗滌溢流口 14、15……電極管兼用有孔注入管先端尖部
Claims (1)
- 【請求項1】軟弱地盤の改良固結を目的とする場合にそ
の地点の土質の透水係数を基準とした設置間隔で対向し
て、地中に貫入設置された有孔注入管の一方を陽極とし
て、それに対向する有孔注入管を陰極として、同一の電
源から直流電圧を負荷して、この陽極側の有孔注入管と
陰極側として作用させる有孔注入管との間の地盤に電気
浸透現象を生じさせて、陽極側の有孔注入管に20°B
〜35°Bの範囲の珪酸ナトリュム溶液を注ぎ入れ、そ
の終了時に同一の管内を洗滌した後に、6°B〜15°
Bの範囲の塩化カルシュム溶液を再び同一の有孔注入
管に注ぎ入れて電気浸透現象を利用して、方向性を持っ
て均一に土中に浸透させる地盤固結工法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20949887A JP2587948B2 (ja) | 1987-08-24 | 1987-08-24 | 電気浸透現象を利用した地盤珪化固結工法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20949887A JP2587948B2 (ja) | 1987-08-24 | 1987-08-24 | 電気浸透現象を利用した地盤珪化固結工法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6452906A JPS6452906A (en) | 1989-03-01 |
JP2587948B2 true JP2587948B2 (ja) | 1997-03-05 |
Family
ID=16573802
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP20949887A Expired - Fee Related JP2587948B2 (ja) | 1987-08-24 | 1987-08-24 | 電気浸透現象を利用した地盤珪化固結工法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2587948B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0814102B2 (ja) * | 1991-03-27 | 1996-02-14 | 英治 清水 | 軟弱な砂地盤の液状化防止工法 |
US5616235A (en) * | 1996-06-03 | 1997-04-01 | Board Of Supervisors Of Louisiana State University And Agricultural And Mechanical College | Electrochemical stabilization of soils and other porous media |
CN111576389B (zh) * | 2020-04-20 | 2021-07-23 | 浙江大学 | 一种基于“电极移动”的自下而上分级电渗排水深厚软基处理方法及装置 |
CN111560944A (zh) * | 2020-04-20 | 2020-08-21 | 浙江大学 | 基于气压劈裂技术的“电极移动”电渗排水固结处理方法及装置 |
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1987
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