JP3713262B2 - Double pipe drilling equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、トンネルを掘削する際に、トンネルの天井等を囲む表面の岩壁を削孔するのに用いられる二重管方式削孔用ドリル装置に関し、更に詳細に述べると、削孔と同時に打設される埋設管(アウターパイプ)内を延びるインナロッドの先端に取り付けられる削孔ヘッドを備えた二重管方式削孔用ドリル装置の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
この種のドリル装置は、一般に、アウターパイプ(埋設管)内に挿入されたインナロッドの先端に取り付けられてアウターパイプの先端から露出する削孔ユニットを備えており、この削孔ユニットをインナーロッドを介して削岩機によって操作して地中を削孔しつつアウターパイプとインナロッドとを地中に押し込み、削孔終了後に、インナロッドをアウターロッドから抜き出して回収し、アウターロッドを地中に埋設するようにしている(特許文献1参照)。
【0003】
従来技術のドリル装置において、削孔ユニット(ドリルユニット)は、岩壁の中央孔を穿孔する削孔ビット(センタードリル)とこの中央孔を拡径するリングビット(サイドドリル)とから成っており、削孔ビットは、穿孔内に取り残されるべきリングビットから取り外自在にしてこのリングビットに組み付けられている。また、この削孔ユニットのリングビットは、アウターパイプに接続され、削孔ビットは、インナロッドに接続され、インナロッドは、削岩機に接続されている。
【0004】
しかし、この従来技術のドリル装置は、削孔ユニットの削孔ビットとリングビットとを別々に製造し、これらを取り外し自在に組み合わせるので、削孔ビットとリングビットとを組み付ける作業と削孔ビットとアウターパイプとを接続するための接続部の組み付け作業とを必要し、作業性が低い欠点があった。
【0005】
また、削孔ビットとリングビットとは別体であるので、削孔ユニットの製造が複雑で高価となる上に、これらのビット間の機械的強度が低い欠点があった。
【0006】
特に、この従来技術において、リングビットは、削孔ビットにバヨネット方式で結合されているが、削孔ビットの掘削打撃力は、削孔ビットの外周とリングビットの内周とのバヨネット方式によって相互に噛み合う部分を介してリングビットに伝達されるので、伝達部分の面積が小さく、掘削打撃力の伝達効率が低く、従って、掘削効率が低く、単位時間当たりの掘削速度が低い欠点があった。
【0007】
【特許文献】
特表平8−504904号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、削孔ユニットを高い強度で容易に製造することができ、従って削孔作業を効率よく、精度よく行うことができるのに適合した二重管方式削孔用ドリル装置を提供することにある。
【0009】
本発明が解決しようとする他の課題は、削孔ユニットに大きな伝達面積で面で掘削打撃力を伝達して高い掘削速度で掘削することができ二重管方式削孔用ドリル装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題解決手段は、削孔内に埋め込まれるアウターパイプに囲まれて削岩機のシャンクロッドに接続されたインナロッドの先端に取り付けられた削孔ユニットから成り、アウターパイプとインナロッドとを削岩機によって操作して削孔ユニットによって地中を削孔しつつアウターパイプをインナロッドと共に地中に押し込むようにした二重管方式削孔用ドリル置において、削孔ユニットは、中央孔を穿孔する削孔ビット部とこの中央孔を拡径するリングビット部との冠状の一体物から成っており、この削孔ユニットをインナロッドに取り外し自在に接続する削孔ユニット接続手段を備えていることを特徴とする二重管方式削孔用ドリル装置を提供することにある。
【0011】
本発明の課題解決手段において、削孔ユニット接続手段は、インナロッドの先端に接続されるビットアダプタを含み、このビットアダプタは、削孔ユニット内への差込・回転動作でこの削孔ユニットのアダプタ結合部に結合される削孔ユニット結合部を有するものとすることができる。
【0012】
また、この削孔ユニット接続手段は、ビットアダプタに相互に回転自在に嵌合されたケーシングシューを更に含み、このケーシングシューは、アウターパイプに溶接などによって接続され、且つ削孔ユニットのリングビット部の内周に抜け止めされるが回転自在となるように結合するリングビット結合部を有するものとすることができる。
【0013】
ビットアダプタの削孔ユニット結合部は、削孔ユニットの内端に係合すべき結合ヘッドを有し、削孔ユニットのアダプタ結合部は、この結合ヘッドが通過すべき縦溝と削孔ユニットの結合ヘッドと噛み合うべき噛み合い部とから成っているのが好ましい。
【0014】
このように、二重管方式削孔用ドリル装置が削孔ビット部とリングビット部とが一体である削孔ユニットを備えていると、削孔ビットとリングビットとを一回の鋳造(又は切削加工)で製造することができるので、削孔ユニットの製造が容易で安価となり、また削孔ビットとリングビットとの間の機械的強度が高く、削孔作業を確実に行うことができる。
【0015】
ビットアダプタは、その結合ヘッドの上端面と削孔ユニットの内端面との接触部分を介して掘削打撃力を削孔ユニットに伝達するので、インナロッドからビットアダプタに伝達される掘削打撃力は、この結合ヘッドと削孔ユニットとの大きな接触面積で削孔ユニット(削孔ビット部とリングビット部との一体物)に伝達され、従って削孔ユニット全体が受ける掘削打撃力は高く、掘削速度を向上することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に述べると、本発明に係わる二重管方式削孔用ドリル装置10は、図1及び図2に示すように、トンネル1等を掘削する際に予め坑内の奧の地盤を補強する目的で地山2を先受けするために切羽3の上縁3aに沿ってその上方の地山部分2aに斜めにアウターパイプ(埋設管)12を打設するのに用いられる。
【0017】
図2に示すように、複数のアウターパイプ12がトンネル1の天井に沿って並べて打設される。各アウターパイプ12は、図1に示すように、数mの長さの複数の鋼管製のパイプユニット12A1、12A2、12A3、−−−等を順次継ぎ足して所定の長さとされる。
【0018】
アウターパイプ12を切羽3の前方に埋設するために、図1に示すように、削岩機14のシャンクロッド14Sに接続されてアウターパイプ12の中に挿入される中空のインナロッド16が用いられる。このインナロッド16は、図1に示すように、複数の単位ロッド16A1、16A2、16A3、−−−等をカップリング18を介して順次連結して形成される。削岩機14のシャンクロッド14Sは、シャンクロッド連結カップリング20を介してインナロッド16の後端に連結される。
【0019】
本発明の二重管方式削孔用取ドリル装置10は、インナロッド16の先端に取り付けられた削孔ユニット22とこの削孔ユニット22をインナロッド16に取り外し自在に接続する削孔ユニット接続手段24とを備えている。
【0020】
削孔ユニット22は、図3及び図4に示すように、相互に一体に形成された削孔ビット部26とリングビット部28との冠状の一体物から成っている。この冠状の一体物である削孔ユニット22は、鋼鉄を鋳造して作られるのが好ましいが、切削加工によって作ることもできる。削孔ビット部26とリングビット部28とは、その先端面に露出するように埋め込まれた超硬チップ26T、28Tを有する。削孔ビット部26は、地山2の岩壁に中央孔2bを穿孔する機能を有し、また、リングビット部28は、この中央孔2bを拡径する機能を有する。
【0021】
削孔ユニット接続手段24は、インナロッド16の先端の雄ねじが結合される雌ねじ結合部30Tを有するビットアダプタ30を含み、このビットアダプタ30は、冠状削孔ユニット22内に差込・回転動作でこの冠状削孔ユニットに結合する削孔ユニット結合部32を有する。また、削孔ユニット22は、このビットアダプタ30に対応してその削孔ユニット結合部32が差し込まれこの削孔ユニット結合部32との相対的な回転によってビットアダプタ30が結合されるアダプタ結合部33を有する。
【0022】
更に詳細に述べると、ビットアダプタ30の削孔ユニット結合部32は、削孔ユニット22内に入り込んで削孔ユニット22に結合される結合ヘッド32Hを含み、この結合ヘッド32Hは、その下方に、後に述べる削孔ユニット22の2つの弧状突条(雄型噛み合い部)が係入して噛み合う2つの弧状凹部(雌型噛み合い部)32Rを有する。なお、このビットアダプタ30は、その外面に2つの縦溝30Gを有し(図7及び図8参照)、これらの縦溝30Gは、削孔ユニット22に差し込む際に削孔ユニット22の後に述べる弧状突条を逃げる機能と掘削時に発生するスライムをアウターパイプ12に誘導する機能とを有する。縦溝30Gの下端は、雌ねじ結合部の手前で終わっており、アウターパイプ12にスライムを導く傾斜面を有する(図3及びず4参照)。
【0023】
一方、削孔ユニット22のビット結合部33は、リングビット部28に対応する内周にビットアダプタ30の結合ヘッド32Hが通過することができる2つの誘導溝33Gとこれらの誘導溝33Gの間に設けられて結合ヘッド32Hを抜け止めするようにその下方の弧状凹部(雌型噛み合い部)32Rに係入して結合ヘッド32Hに噛み合う2つの弧状突条(雄型噛み合い部)33Pとから成っている。
【0024】
インナロッド16にねじ結合されたビットアダプタ30は、その結合ヘッド32Hを縦溝30Gが削孔ユニット22の弧状突条33Pに相対するようにして削孔ユニット22内に差込み、次いでインナロッド16と共にビットアダプタ30を削孔ユニット22に対して相対的に(掘削時の回転方向と同じ方向に)回転して削孔ユニット22の弧状突条33Pとビットアダプタ30の弧状凹部32Rとを噛み合わせる。従って、ビットアダプタ30は、削孔ユニット22に結合部32、33を介してバヨネット式に結合されることが解る。
【0025】
特に、注目すべきことは、削孔ユニット22は、その内部上端面にビットアダプタ30の結合ヘッド32Hの上端面が係合することである。掘削時の打撃力は、インナロッド16からビットアダプタ30の結合ヘッド32Hの上端面を経て削孔ユニット22の内端面に伝達され、一方、回転力は、ビットアダプタ30の弧状突条32Pと削孔ユニット22の弧状凹部33Rの壁との噛み合いによって伝達される。
【0026】
削孔ユニット接続手段24は、図1及び図2に示すように、ビットアダプタ32に相互に回転自在に嵌合されたケーシングシュー34を更に含み、このケーシングシュー34は、アウターパイプ12の先端傾斜面12Cに対応する反対傾斜面34Cを有し、これらの傾斜面12Cと34Cとの間で形成される開先部分を溶接してアウターパイプ12に接続される。図3において符号Wは、ケーシングシュー34とアウターパイプ12との間の溶接部を示す。
【0027】
ケーシングシュー34は、削孔ユニット22のリングビット部28の内周に抜け止めされるが回転自在となるように結合するリングビット結合部36を有する。このリングビット結合部36は、ケーシングシュー34の外周に形成された断面略半円状の環状溝38とこの環状溝38に係入されてリングビット部28の下端内鍔28Fによって抜け止めされる柔軟性のワイヤ結合部材40とから成っている。このワイヤ結合部材40は、リングビット部28の外面に開口してその内部空間に貫通するワイヤ貫通孔28Hから差し込まれてリングビット部28内に差し込まれたケーシングシュー34の環状溝38内に係入される。
【0028】
ビットアダプタ30とケーシングシュー34とは、その相対する面に相互に係合する肩部30S、34Sをそれぞれ有し、これらの肩部30S、34Sは、ビットアダプタ30が削孔ユニット22に結合された状態で相互に係合してインナロッド16からの押し込み力をケーシングシュー34を介してアウターパイプ12に伝達してアウターパイプ12を押し込むようにしている。
【0029】
図3乃至図6に示すように、削孔ユニット22は、削孔ビット部26に設けられインナロッド16の内部からビットアダプタ30の中空部30Hに圧送される削孔水を中央孔2bを穿孔すべき岩壁に噴射して土を砕くように導く二股状に分岐した導水孔42を有する。また、削孔ユニット22は、この導水孔42の2つの出口に接近して設けられ削孔水によって砕かれて生ずるスライムを逆流するための2つの逆流孔44を有する。これらの逆流孔44は、ビットアダプタ30の2つの縦溝30G(図7及び図8参照)を介してアウターパイプ12に連通しているので、スライムは、このアウターパイプ12内を逆流して排出される。
【0030】
このようにして、インナロッド16の先端に取り付けられた削孔ユニット22は、図1に示すように、削岩機14のシャンクロッド14Sからインナロッド16を介して打撃力と回転力とを受けると共に、インナロッド16内を圧送される圧力水が削孔ユニット22の導水孔42から噴出してアウターパイプ12の先端開口より前方の地山部分2aを削孔し、また、アウターパイプ12は、図1に示すように、インナロッド16に接続されたビットアダプタ30からケーシングシュー34を介して押し込み力を受けるので、削孔ユニット22による削孔(穿孔)につれて前進する。
【0031】
アウターパイプ12が所定の長さで地山2に打設された後、インナロッド16の先端のビットアダプタ30を削孔ユニット22のアウターパイプ12から引き抜いてインナロッド16をこのビットアダプタ30と共に回収する。従って、削孔ユニット22の一体の削孔ビット部26とリングビット部28とケーシングシュー34とは、地中に取り残されたままとなる。なお、削孔ユニット22内に差し込まれるビットアダプタ30は、削孔ユニット22から外されて回収されるので、地中に取り残される材料を最小限にして材料費の無駄を少なくすることができることが解る。
【0032】
その後、図示しないシリカレジン等の注入材を注入する注入機にホースを介して接続された注入管をアウターパイプ12の中に引き入れ、注入材をアウターパイプ12内に充填し、またその一部をアウターパイプ12の図示しない多数の吐出孔を通してアウターパイプ12のまわりに漏出し、この内外の注入材を硬化して切羽3の前方の地山部分2aを先受けする。
【0033】
なお、上記実施の形態では、ビットアダプタ30Hは、2つの縦溝30Gを有し、またその削孔ユニット結合部32は、2つの弧状凹部32Rを有し、それに伴って削孔ユニット22のアダプタ結合部33は、2つの弧状突部33Pを有するが、これらの数は、3つ又はそれ以上であってもよい。
【0034】
【発明の効果】
本発明によれば、上記のように、削孔ユニットが中央孔を穿孔する削孔ビット部とこの削孔ビットによって穿孔された中央孔を拡径するリングビット部とが一体となっているので、削孔ビットとリングビットとは、鋳造の如き一回の加工で製造することができるため、削孔ユニットの製造が容易となり、従って削孔ビットが地中に取り残されても全体的に安価となり、また削孔ビット部とリングビット部との間の機械的強度が高く、大きな衝撃を受ける削孔ユニットを破壊することなく、削孔作業を確実に行うことができる。
【0035】
特に、ビットアダプタは、その結合ヘッドの上端面と削孔ユニットの内端面との接触部分を介して打撃力を削孔ユニットに伝達するので、インナロッドからビットアダプタに伝達される打撃力は、この結合ヘッドと削孔ユニットとの大きな接触面積で削孔ユニット(削孔ビット部とリングビット部との一体物)に伝達され、従って削孔ユニット全体が受ける打撃力は高く、掘削速度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のドリル装置を用いて地中を掘削しながら1つのアウターパイプ(埋設管)を埋設している状態を説明する概略側断面図である。
【図2】図1の状態を正面から説明する概略正断面図である。
【図3】本発明のドリル装置の要部の拡大縦断面図である。
【図4】図3のドリル装置に用いられる削孔ユニットの分解状態の縦断面図である。
【図5】図3の削孔ユニットの正面図である。
【図6】図3の削孔ユニットの背面図である。
【図7】図4のVII−VII線断面図である。
【図8】図4のVIII−VIII線断面図である。
【符号の説明】
1 トンネル
2 地山
2a 地山部分
2b 削孔部分
3 切羽
4 支保工
10 ドリル装置
12 アウターパイプ(埋設管)
12A1 パイプユニット
12A2 パイプユニット
12A3 パイプユニット
12C 傾斜面
14 削岩機
14S シャンクロッド
16 中空のインナロッド
16A 単位ロッド
18 カップリング
20 シャンクロッド連結カップリング
22 削孔ユニット
24 削孔ユニット接続手段
26 削孔ビット部
26T 超硬チップ
28 リングビット部
28H ワイヤ貫通孔
28T 超硬チップ
30 ビットアダプタ
30H 中空孔
30T 雌ねじ結合部
30G 縦溝
30S 肩部
32 削孔ユニット結合部
32H 結合ヘッド
32R 弧状凹部(雌型噛み合い部)
33 ビットアダプタ結合部
33G 誘導溝
33P 弧状突条(雄型噛み合い部)
34 ケーシングシュー
34C 反対傾斜面
34S 肩部
36 リングビット結合部
38 環状溝
40 ワイヤ結合部材
42 二股状の導水孔
44 逆流孔
W 溶接部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a double-pipe type drilling device used for drilling a rock wall on the surface surrounding a tunnel ceiling or the like when excavating a tunnel, for example. At the same time, the present invention relates to an improvement of a double-pipe type drilling device having a drilling head attached to the tip of an inner rod extending through an embedded pipe (outer pipe).
[0002]
[Prior art]
This type of drilling device is generally provided with a drilling unit that is attached to the tip of an inner rod inserted into an outer pipe (buried pipe) and exposed from the tip of the outer pipe, and this drilling unit is connected to the inner rod. The outer pipe and the inner rod are pushed into the ground while drilling in the ground by operating with a rock drilling machine, and after the drilling is finished, the inner rod is extracted from the outer rod and collected, and the outer rod is grounded (See Patent Document 1).
[0003]
In the drilling device of the prior art, the drilling unit (drill unit) consists of a drill bit (center drill) for drilling the central hole of the rock wall and a ring bit (side drill) for expanding the central hole. The drill bit is assembled to the ring bit so as to be removable from the ring bit to be left in the drill hole. Moreover, the ring bit of this drilling unit is connected to an outer pipe, the drilling bit is connected to an inner rod, and the inner rod is connected to a rock drill.
[0004]
However, this prior art drilling device manufactures the drilling bit and the ring bit of the drilling unit separately and detachably combines them, so that the work of assembling the drilling bit and the ring bit and the drilling bit Assembling work of the connecting portion for connecting the outer pipe is required, and there is a drawback that workability is low.
[0005]
Further, since the drilling bit and the ring bit are separate bodies, the manufacture of the drilling unit is complicated and expensive, and the mechanical strength between these bits is low.
[0006]
In particular, in this prior art, the ring bit is coupled to the drilling bit by a bayonet method, but the drilling impact force of the drilling bit is mutually determined by the bayonet method of the outer periphery of the drilling bit and the inner periphery of the ring bit. Therefore, the area of the transmission portion is small, the transmission efficiency of the excavation striking force is low, and therefore the excavation efficiency is low and the excavation speed per unit time is low.
[0007]
[Patent Literature]
Japanese National Patent Publication No. 8-504904
[Problems to be solved by the invention]
The problem to be solved by the present invention is for a double-pipe type drilling adapted to be able to easily manufacture a drilling unit with high strength and therefore to perform drilling work efficiently and accurately. To provide a drilling device.
[0009]
Another problem to be solved by the present invention is to provide a double-pipe type drilling device capable of drilling at a high drilling speed by transmitting a drilling striking force on a surface with a large transmission area to the drilling unit. There is.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The problem solving means of the present invention comprises a drilling unit attached to the tip of an inner rod surrounded by an outer pipe embedded in a drilling hole and connected to a shank rod of a rock drill, and the outer pipe, the inner rod, in a double-tube type boring drill location where the to push the outer pipe while drilling the ground by drilling unit is operated by the rock drill into the ground together with the inner rod, drilling unit, the central bore A drill bit unit for drilling a hole and a ring bit part for expanding the diameter of the central hole, and a drill unit connecting means for detachably connecting the drill unit to the inner rod. Another object of the present invention is to provide a double pipe type drilling device for drilling.
[0011]
In the problem-solving means of the present invention, the drilling unit connecting means includes a bit adapter connected to the tip of the inner rod, and the bit adapter is inserted into the drilling unit and rotated to rotate the drilling unit. A drilling unit coupling portion coupled to the adapter coupling portion may be included.
[0012]
The drilling unit connecting means further includes a casing shoe that is rotatably fitted to the bit adapter. The casing shoe is connected to the outer pipe by welding or the like, and the ring bit portion of the drilling unit. It is possible to have a ring bit coupling portion that is secured to the inner periphery but coupled so as to be rotatable.
[0013]
The drilling unit coupling portion of the bit adapter has a coupling head to be engaged with the inner end of the drilling unit, and the adapter coupling portion of the drilling unit has a vertical groove to be passed by the coupling head and the drilling unit. It preferably consists of a meshing part to be meshed with the coupling head.
[0014]
Thus, when the drilling device for double-pipe type drilling is provided with a drilling unit in which the drilling bit part and the ring bit part are integrated, the drilling bit and the ring bit are cast once (or Therefore, the drilling unit can be manufactured easily and inexpensively, and the mechanical strength between the drill bit and the ring bit is high, so that the drilling operation can be performed reliably.
[0015]
Since the bit adapter transmits the drilling striking force to the drilling unit through the contact portion between the upper end surface of the coupling head and the inner end surface of the drilling unit, the drilling striking force transmitted from the inner rod to the bit adapter is A large contact area between the coupling head and the drilling unit is transmitted to the drilling unit (an integrated body of the drilling bit part and the ring bit part). Can be improved.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. A double-pipe
[0017]
As shown in FIG. 2, a plurality of
[0018]
In order to embed the
[0019]
The double-pipe
[0020]
As shown in FIGS. 3 and 4, the
[0021]
The drilling unit connecting means 24 includes a
[0022]
More specifically, the drilling
[0023]
On the other hand, the
[0024]
The
[0025]
In particular, it should be noted that the upper end surface of the
[0026]
As shown in FIGS. 1 and 2, the drilling unit connecting means 24 further includes a
[0027]
The
[0028]
The
[0029]
As shown in FIGS. 3 to 6, the
[0030]
In this way, the
[0031]
After the
[0032]
Thereafter, an injection pipe connected to an injection machine for injecting an injection material such as silica resin (not shown) through a hose is drawn into the
[0033]
In the above embodiment, the
[0034]
【The invention's effect】
According to the present invention, as described above, the drilling bit part in which the drilling unit drills the central hole and the ring bit part that expands the central hole drilled by the drilling bit are integrated. Since the drill bit and ring bit can be manufactured by a single process such as casting, the drilling unit can be manufactured easily, and therefore, even if the drill bit is left in the ground, it is generally inexpensive. In addition, the mechanical strength between the drilling bit portion and the ring bit portion is high, and the drilling operation can be performed reliably without destroying the drilling unit that receives a large impact.
[0035]
In particular, since the bit adapter transmits a striking force to the drilling unit through the contact portion between the upper end surface of the coupling head and the inner end surface of the drilling unit, the striking force transmitted from the inner rod to the bit adapter is A large contact area between the coupling head and the drilling unit is transmitted to the drilling unit (an integrated body of the drilling bit part and the ring bit part). Therefore, the impact force received by the entire drilling unit is high and the drilling speed is improved. can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional side view illustrating a state in which one outer pipe (buried pipe) is buried while excavating the ground using the drill device of the present invention.
FIG. 2 is a schematic front sectional view for explaining the state of FIG. 1 from the front.
FIG. 3 is an enlarged longitudinal sectional view of a main part of the drill device of the present invention.
4 is a longitudinal sectional view of an exploded state of a drilling unit used in the drill device of FIG. 3;
FIG. 5 is a front view of the hole drilling unit of FIG. 3;
6 is a rear view of the hole drilling unit of FIG. 3;
7 is a cross-sectional view taken along line VII-VII in FIG.
8 is a cross-sectional view taken along line VIII-VIII in FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Tunnel 2 Ground mountain 2a Ground mountain part 2b Drilling hole part 3
12A1 Pipe unit 12A2 Pipe unit 12A3 Pipe unit
12C inclined
30T female
33 Bit
34 Casing shoe
34C opposite slope
W weld
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