JP4109430B2 - 遊水室を有する水域構造物 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、港湾・漁港などの水域に設置される岸壁、護岸、防波堤などの遊水室を有する水域構造物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、港湾などの水域に設ける杭式桟橋構造としては、図１１に示す構造のもの（第１従来例）が知られている。
【０００３】
この杭式桟橋構造の場合、裏込材２８を支持するＬ形土留壁２８ａに近接して杭式桟橋延長方向および延長直角方向において５〜６ｍおきに、水域構造物上部工１４を支持するための鋼管杭２１が水底地盤４に打設等の手段で配置されるため、鋼管杭２１の相互の間隔すなわちスリットの幅が大き過ぎ、そのためこの部分を通過する波のエネルギー損失は殆んどなく、Ｌ形土留壁２８ａからの反射波高が大きくなるという問題があった。
【０００４】
前記の問題を解決するため、図１２に示す水域構造物（第２従来例）が、特開平８−３５２１９号として、先に本出願人により提案されている。この水域構造物は、同図に示すように、下側に継手１、２を備えている多数の上部透過壁体構成部材３を、前記継手１、２を噛み合わせて水底地盤４に打設して、上側に通水用スリット５を有する上部透過壁体６を構成し、その上部透過壁体６から陸側に離れた位置において、鋼管矢板７からなる不透過壁体構成部材１７を水底地盤４に打設して不透過壁体８を構成し、前記上部透過壁体構成部材３と不透過壁体構成部材１７のそれぞれの頭部をコンクリート製上部工１４により連結し、前記上部透過壁体６と前記不透過壁体８との間の下部に遊水室下部層９を設け、その遊水室下部層９の前部上面を、前記各継手１、２の上端部よりも低い位置に配置し、遊水室下部層９の上部に遊水室１０を設けるものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図１２の構造によると、上部透過壁体６に設けられている通水用スリット５を通過する波のエネルギー損失による消波効果、通水用スリット５の範囲設定や、遊水室の存在による消波効率の調整などの優れた利点があるが、本発明者は研究の結果、次の点において、さらなる改良が望ましい点を見出した。
【０００６】
図１２の従来技術において、上部透過壁体構成部材３によって構成される上部透過壁体６は、主に遊水室下部層９を構成する土砂等からの主動土圧等の水平方向（部材軸直角方向）荷重に対して抵抗するものであるが、上部透過壁体構成部材３の海底地盤中への根入れ長は短いので、当該上部透過壁体構成部材３によって構成される壁体の鉛直方向（部材軸方向）荷重に対する抵抗力は小さい。このため、水域構造物上部工１４に作業用クレーンなどの重量物が載った場合の鉛直方向荷重に対しては、主に不透過壁体構成部材１７や上部透過壁体構成部材３の直背後に位置する中間杭１３によって抵抗することになるが、上部透過壁体構成部材３によっても鉛直方向荷重を十分負担させることが構造安定性や経済性の面で望ましい。
【０００７】
本発明は、前記の知見に基づいて提案されたものである。
【０００８】
また、前述の理由から図１２に示す水域構造物（第２の従来例）では、上部透過壁体６の直背後に中間杭１３が配置されている。しかし、このような配置だと、特に水平方向の挙動に関して、上部透過壁体６とその直背後に位置する中間杭１３とが互いに干渉しあうこと（横方向の群杭効果）があり、構造体の耐荷力が低下したり、挙動が複雑になるという懸念がある。このような事態（横方向の群杭効果）を回避するために、中間杭１３を上部透過壁体６から十分に離れた位置に配置することが考えられるが、上部透過壁体６の水底地盤への根入れが短いため鉛直荷重を支持するには問題がある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前述の問題を有利に解決するために、本発明の遊水室を有する水域構造物は、次のように構成する。
【００１０】
第１の発明は、少なくとも水底地盤（４）の地盤面下の所定位置から水面下の所定位置まで、第１の継手（１）及び第２の継手（２）を備えた多数の上部透過壁体構成部材（３）を前記第１の継手（１）及び第２の継手（２）を嵌合させて水底地盤（４）に打設等の手段により配置し、上側に通水用スリット５を有する上部透過壁体（６）を構成し、上部透過壁体構成部材（３）の頭部が第１の構造物延長方向連結材（３３）により連結され、前記上部透過壁体（６）から陸側に離れた位置において、不透過壁体構成部材（１７）が水底地盤（４）に打設等の手段により配置されて不透過壁体（８）が構成され、前記不透過壁体構成部材（１７）の頭部が第２の構造物延長方向連結材（３４）により連結され、前記第１の構造物延長方向連結材（３３）と前記第２の構造物延長方向連結材（３４）とが断面方向連結材（１４ａ）により連結され、前記第１の構造物延長方向連結材（３３）と前記断面方向連結材（１４ａ）との交差部を含んで第１の上方結合部（Ａ）が形成され、前記第２の構造物延長方向連結材（３４）と前記断面方向連結材（１４ａ）との交差部を含んで第２の上方結合部（Ｂ）が形成され、前記上部透過壁体（６）と前記不透過壁体（８）との間に遊水室（１０）が形成され、構造物延長方向に配置された多数の上部透過壁体構成部材（３）のうち、数本おきに配置の前記上部透過壁体構成部材（３）を部材軸方向荷重支持用壁体構成部材（３ａ）として支持地盤層（１１）まで打設等の手段により配置し、構造物延長方向に配置された多数の不透過壁体構成部材（１７）のうち、数本おきに配置の不透過壁体構成部材（１７）を部材軸方向荷重支持用壁体構成部材（１７ａ）として支持地盤層（１１）まで打設等の手段により配置し、構造物延長方向に配置された多数の中間杭（１３）のうち所定の中間杭（１３）を部材軸方向荷重支持用の中間杭（１３ａ）として支持地盤層（１１）まで打設等の手段により配置し、前記断面方向連結材（１４ａ）としての水域構造物上部工（１４）の上面の幅方向両側部で、かつ上部透過壁体構成部材（３）と不透過壁体構成部材（１７）の直上位置には、当該水域構造物上部工（１４）の延長方向にクレーンレールが敷設され、このクレーンレール上を作業用クレーンが走行可能とされている。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明において、前記上部透過壁体（６）と前記不透過壁体（８）との間に中間杭（１３）が打設等の手段で配置され、前記中間杭（１３）の頭部が少なくとも断面方向連結材（１４ａ）と連結されていることを特徴とする。
【００１２】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、 中間杭（１３）の中間部に少なくとも１個の下部筒体（２２）が外挿され、前記下部筒体（２２）には、少なくとも１本の斜材（１５）の下端部が連結され、前記斜材（１５）の上端部は、第１の上方結合部（Ａ）または第２の上方結合部（Ｂ）に連結され、前記下部筒体（２２）と前記中間杭（１３）の間の空隙部にはモルタル等の経時硬化性材料（３６）が充填されていることを特徴とする。
【００１３】
第４の発明は、第１〜第３の何れかの発明において、中間杭（１３）の所定範囲に消波用突設体（４０）が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
第５の発明は、第１〜第４の何れかの発明において、斜材（１５）の所定範囲に消波用突設体（４０）が設けられていることを特徴とする。
【００１５】
第６の発明は、第１〜第５の何れかの発明において、上部透過壁体（６）と不透過壁体（８）との間に土砂等の中詰材（３１）が配置され、遊水室下部層（９）が形成されていることを特徴とする。
【００１６】
第７の発明は、第６の発明において、遊水室下部層（９）の表面が水平面や斜面またはその組み合わせ等の任意の形状であることを特徴とする。
【００１７】
第８の発明は、第６又は第７の発明において、遊水室下部層（９）の表層に表面保護層（１２）が設置されていることを特徴とする。
【００１８】
第９の発明は、第１〜８の何れかの発明において、不透過壁体（８）の背面において、適宜高さまで裏込材（２８）が配置されていることを特徴とする。
【００１９】
第１０の発明は、第１〜９の何れかの発明において、断面方向連結材（１４ａ）が、鉄筋コンクリート製梁または鉄骨鉄筋コンクリート製梁または鉄骨製梁であることを特徴とする。
【００２０】
第１１の発明は、第１〜１０の何れかの発明において、第１の構造物延長方向連結材（３３）及び第２の構造物延長方向連結材（３４）が鉄筋コンクリート製梁または鉄骨鉄筋コンクリート製梁または鉄骨製梁であることを特徴とする。
【００２６】
本発明によると、次の主たる作用がある。
【００２７】
【作用】
水域構造物において、本来、土圧等の水平方向（部材軸直角方向）荷重に対して抵抗するのに必要な上部透過壁体構成部材３の根入れ長は、通常鉛直荷重に抵抗するのに必要な根入れ長よりも短くてすむ場合が多い。そして、クレーン荷重等の鉛直荷重に抵抗するのに必要な根入れ長が、水平方向（部材軸直角方向）荷重に対して抵抗するのに必要な上部透過壁体構成部材３の根入れ長よりも長めに必要な場合には、必要な本数の上部透過壁体構成部材３だけを長くすればよい。この点、本発明では、前記の両方の点が巧みに取入れられて構成されている。つまり、部材軸方向荷重支持用壁体構成部材３ａの海底地盤への根入れ長は長くて、支持地盤層１１にまで達しているので、各壁体構成部材３、３ａによって構成される上部透過壁体６は、主に、主動土圧等の水平方向（部材軸直角方向）荷重だけでなく、鉛直方向荷重に対しても十分に抵抗することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図を参照して説明する。
図１〜図６は、本発明の第１実施形態を示すものであって、鋼管矢板本体３０における下半部の左側および右側に、Ｔ字状の鋼製継手１とスリット２０を有する鋼製パイプからなる継手２とが、溶接により固着されて、鋼管矢板からなる多数の上部透過壁体構成部材３における各継手１、２が、相互に噛み合わされた状態で、水底地盤４に打設されて、上側に通水用スリット５を有する上部透過壁体６が構成されている。特に、本実施形態においては、前記多本数の上部透過壁体構成部材３の中、数本おきに位置する上部透過壁体構成部材３を部材軸方向荷重支持用壁体構成部材３ａとして支持地盤層１１まで打設している。
【００２９】
上側に通水用スリット５を有する前記の上部透過壁体６から陸側に離れた位置においては、裏込材２８に接して多本数の不透過壁体構成部材１７が所定間隔で支持地盤層１１まで打設され、この多本数の不透過壁体構成部材１７によって不透過壁体８が構成されている。不透過壁体構成部材１７には、鋼管矢板または鋼矢板が用いられる。また、本実施形態においては、前記多本数の不透過壁体構成部材１７の中、複数本おきに位置する不透過壁体構成部材１７を部材軸方向荷重支持用の不透過壁体構成部材１７ａとして支持地盤層１１にまで打設している。
【００３０】
また、上部透過壁体６と不透過壁体構成部材１７との間において、鋼製の中間杭１３が所定間隔で水底地盤４に打設され、かつ前記上部透過壁体６と不透過壁体構成部材１７との間に、土砂または石等の中詰材３１からなる遊水室下部層９が設けられている。その遊水室下部層９の上面は、図示のように水平面でもよいし、陸側から沖側に向かって低くなるように傾斜して設けてもよい。さらに、遊水室下部層９の上面には表面保護層１２を設けてもよい。
さらにまた、上部透過壁体６の頭部と、不透過壁体構成部材１７の頭部と中間杭１３の頭部とにわたって、水域構造物上部工１４が設けられ、前記遊水室下部層９の上面と前記水域構造物上部工１４との間に遊水室１０が設けられている。
【００３１】
多数本の中間杭１３は、これらの全てを支持地盤層１１まで打設してもよいし、または、前記多数本の中間杭１３の中、数本おきに位置する中間杭１３を部材軸方向荷重支持用の中間杭１３ａとして支持地盤層１１にまで打設してもよい。
【００３２】
また、前記水域構造物上部工１４は、所定幅でかつ所定長に連続しており、その長手方向の部位を構造物延長方向連結材（３３，３４）といい、幅方向の部位を断面方向連結材１４ａという。なお、構造物延長方向連結材３３，３４および断面方向連結材１４ａは、それぞれ鉄筋コンクリート製梁または鉄骨鉄筋コンクリート製梁または鉄骨製梁のいずれであってもよい。
【００３３】
水域構造物上部工１４の上面の幅方向両側部で、かつ上部透過壁体構成部材３と不透過壁体構成部材１７の直上位置には、当該水域構造物上部工１４の延長方向にクレーンレール２７が敷設されている。このクレーンレール２７上を作業用クレーンの車両が走行するとき、本実施形態では、部材軸方向荷重支持用壁体構成部材３ａと部材軸方向荷重支持用の不透過壁体構成部材１７ａと部材軸方向荷重支持用の中間杭１３ａとは、支持地盤層１１にまで達しているので、当該作業用クレーンの重量を十分に支持でき、水域構造物がその荷重に耐えられないという不具合がない。また、水域構造物上部工１４の海側前端部に船係止ロープ用の曲柱１８および防舷材１６が設けられている。
【００３４】
前記上部透過壁体６における継手１、２の上端部は、前記遊水室下部層９の前部すなわち沖側端部と同一または高レベルに配置され、不透過壁体８の背後には裏込材２８が配置されている。
【００３５】
前記通水用スリット５の幅をＤ１とし、かつ上部透過壁体構成部材３の配置間隔をＤ２とすると、Ｄ１／Ｄ２は約５〜３５％に設定され、好ましくは１０〜２０％である。また、中間杭１３の中間部分に外挿された下部筒体２２と不透過壁体構成部材１７の上端部とが斜材１５を介して連結されている。
【００３６】
次に斜材１５の取付例について説明する。
図７に示すように、下部筒体２２内の上部および下部の周囲に、その下部筒体２２と中間杭１３との間隔を一定以上に保つための複数（例えば４箇）のスペーサ２３を等角度間隔で固定し、前記下部筒体２２の内周面に複数のジベル１９を固着し、前記下部筒体２２における下部内周に、ゴムまたは合成樹脂系弾性材料からなるシールリング材２６を配置し、かつ、その下部筒体２２と外面に複数のジベル２５を固着した中間杭１３との間に、水中不分離性混和剤を混入したモルタル等の経時硬化性材料３６を注入充填する。
【００３７】
斜材１５の上端部と不透過壁体構成部材（鋼管矢板）１７の上端部とは、単数または複数の鋼製連結部材３７（図１に点線図示）を介して溶接により固着されると共に、上方結合部Ｂ内に埋め込まれている。
【００３８】
図８、図９は、本発明の第２実施形態を示したものである。第２実施形態の基本構造は第１実施形態と同じであるので、第１実施形態と同一の構成要素には共通の符号を付して重複説明を省略し、相違する構成についてのみ説明する。
【００３９】
第２実施形態は、中間杭１３の所定範囲または斜材１５の所定範囲に消波用突設体４０を設けて、消波効果の更なる向上を図るものである。図８ａは中間杭１３に消波用突設体４０を設けた例を示し、図８ｂは斜材１５に消波用突設体４０を設けた例を示したものである。もちろん、中間杭１３と斜材１５との両方に消波用突設体４０を設けてもよい（図示を省略する）。
【００４０】
図９は、消波用突設体４０の構造例を横断面図で示したものである。
図９ａは、鉄筋コンクリート４１により、筒状空洞４２を有する消波用突設体４０ａを構成した例である。この場合、中間杭１３または斜材１５を筒状空洞４２へ挿入し、その後、中間杭１３または斜材１５と筒状空洞４２との間にモルタルグラウト４３を充填して、消波用突設体４０ａを所定位置に配置する。
【００４１】
また図９ｂは、鋼板４４と鋼管４５により略菱形状の消波用突設体４０ｂを構成した例である。この場合、中間杭１３または斜材１５を鋼管４５へ挿入し、その後、中間杭１３または斜材１５と鋼管４５との間にモルタルグラウト４３を充填して、消波用突設体４０ｂを所定位置に配置する。
【００４２】
以上の実施形態により本発明を説明してきたが、本発明の請求の範囲はこれらの実施形態に限定されるものではない。例えば、図１０に示すように、上部透過壁体６の継手１、２を海水面付近にも設けて、通水用スリット５が水没しているような構成としてもよい。
【００４３】
【発明の効果】
本発明の水域構造物によれば、上部透過壁体６に設けられている通水用スリット５を通過する波のエネルギー損失による消波効果、通水用スリット５の範囲設定や、遊水室の存在による消波効率の調整などの優れた効果に加えて、上部透過壁体６を構成する多数本の上部透過壁体構成部材３の中、部材軸方向荷重支持用壁体構成部材３ａの海底地盤への根入れ長は長くて、支持地盤層１１にまで達しているので、上部透過壁体構成部材３、３ａによって構成される上部透過壁体６は、主に、主動土圧等の水平方向（部材軸直角方向）荷重だけでなく、鉛直方向荷重に対しても十分に抵抗することができる。また、上部透過壁体６の直背後に中間杭１３が配置されていないので、上部透過壁体６と中間杭１３が互いに干渉し合うということもない。このように、従来例における水域構造物よりも、材料面、施工面、構造面で合理的な構造物を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る遊水室を有する水域構造物を示す縦断側面図である。
【図２】図１のａ−ａ線拡大断面図である。
【図３】図１のｂ−ｂ線拡大断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態の水域構造物上部工を示す横断平面図である。
【図５】図４の部分拡大図である。
【図６】鋼管矢板本体と継手部分の構造を示す横断平面図である。
【図７】斜材の下部と中間杭との連結部を示す縦断側面図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る遊水室を有する水域構造物を示す縦断側面図であり、（ａ）は中間杭に消波用突設体を設けた例を示し、（ｂ）は斜材に消波用突設体を設けた例を示したものである。
【図９】（ａ）は鉄筋コンクリート製の消波用突設体の横断面図であり、（ｂ）は鋼板および鋼管製の消波用突設体の横断面図である。
【図１０】上部透過壁体の継手を、海水面付近にも設けた場合における遊水室を有する水域構造物を示す縦断側面図である。
【図１１】第１従来例の水域構造物を示す縦断側面図である。
【図１２】第２従来例の水域構造物を示す縦断側面図である。
【符号の説明】
１ 継手
２ 継手
３ 上部透過壁体構成部材
３ａ 部材軸方向荷重支持用壁体構成部材
４ 水底地盤
５ 通水用スリット
６ 上部透過壁体
７ 鋼管矢板
８ 不透過壁体
９ 遊水室下部層
１０ 遊水室
１１ 支持地盤層
１２ 表面保護層
１３ 中間杭
１３ａ 中間杭（部材軸方向荷重支持用）
１４ 水域構造物上部工
１４ａ 断面方向連結材
１５ 斜材
１６ 防舷材
１７ 不透過壁体構成部材
１７ａ 不透過壁体構成部材（部材軸方向荷重支持用）
１８ 曲柱
１９ ジベル
２０ スリット
２１ 鋼管杭
２２ 下部筒体
２３ スペーサ
２５ ジベル
２６ シールリング材
２７ クレーンレール
２８ 裏込材
２８ａ Ｌ形土留壁
３０ 鋼管矢板本体
３１ 中詰材
３３ 構造物延長方向連結材
３４ 構造物延長方向連結材
３６ 経時硬化性材料
３７ 鋼製連結部材
４０ 消波用突設体
４０ａ 消波用突設体
４０ｂ 消波用突設体
４１ 鉄筋コンクリート
４２ 筒状空間
４３ モルタルグラウト
４４ 鋼板
４５ 鋼管
Ａ 上方結合部
Ｂ 上方結合部

Claims (11)

1. 少なくとも水底地盤（４）の地盤面下の所定位置から水面下の所定位置まで、第１の継手（１）及び第２の継手（２）を備えた多数の上部透過壁体構成部材（３）を前記第１の継手（１）及び第２の継手（２）を嵌合させて水底地盤（４）に打設等の手段により配置し、上側に通水用スリット５を有する上部透過壁体（６）を構成し、上部透過壁体構成部材（３）の頭部が第１の構造物延長方向連結材（３３）により連結され、前記上部透過壁体（６）から陸側に離れた位置において、不透過壁体構成部材（１７）が水底地盤（４）に打設等の手段により配置されて不透過壁体（８）が構成され、前記不透過壁体構成部材（１７）の頭部が第２の構造物延長方向連結材（３４）により連結され、前記第１の構造物延長方向連結材（３３）と前記第２の構造物延長方向連結材（３４）とが断面方向連結材（１４ａ）により連結され、前記第１の構造物延長方向連結材（３３）と前記断面方向連結材（１４ａ）との交差部を含んで第１の上方結合部（Ａ）が形成され、前記第２の構造物延長方向連結材（３４）と前記断面方向連結材（１４ａ）との交差部を含んで第２の上方結合部（Ｂ）が形成され、前記上部透過壁体（６）と前記不透過壁体（８）との間に遊水室（１０）が形成され、
   構造物延長方向に配置された多数の上部透過壁体構成部材（３）のうち、数本おきに配置の前記上部透過壁体構成部材（３）を部材軸方向荷重支持用壁体構成部材（３ａ）として支持地盤層（１１）まで打設等の手段により配置し、
   構造物延長方向に配置された多数の不透過壁体構成部材（１７）のうち、数本おきに配置の不透過壁体構成部材（１７）を部材軸方向荷重支持用壁体構成部材（１７ａ）として支持地盤層（１１）まで打設等の手段により配置し、
   構造物延長方向に配置された多数の中間杭（１３）のうち所定の中間杭（１３）を部材軸方向荷重支持用の中間杭（１３ａ）として支持地盤層（１１）まで打設等の手段により配置し、
   前記断面方向連結材（１４ａ）としての水域構造物上部工（１４）の上面の幅方向両側部で、かつ上部透過壁体構成部材（３）と不透過壁体構成部材（１７）の直上位置には、当該水域構造物上部工（１４）の延長方向にクレーンレールが敷設され、このクレーンレール上を作業用クレーンが走行可能とされていることを特徴とする遊水室を有する水域構造物。
2. 前記上部透過壁体（６）と前記不透過壁体（８）との間に中間杭（１３）が打設等の手段で配置され、前記中間杭（１３）の頭部が少なくとも断面方向連結材（１４ａ）と連結されていることを特徴とする請求項１記載の遊水室を有する水域構造物。
3. 中間杭（１３）の中間部に少なくとも１個の下部筒体（２２）が外挿され、前記下部筒体（２２）には、少なくとも１本の斜材（１５）の下端部が連結され、前記斜材（１５）の上端部は、第１の上方結合部（Ａ）または第２の上方結合部（Ｂ）に連結され、前記下部筒体（２２）と前記中間杭（１３）の間の空隙部にはモルタル等の経時硬化性材料（３６）が充填されていることを特徴とする請求項１又は２記載の遊水室を有する水域構造物。
4. 中間杭（１３）の所定範囲に消波用突設体（４０）が設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の遊水室を有する水域構造物。
5. 斜材（１５）の所定範囲に消波用突設体（４０）が設けられていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の遊水室を有する水域構造物。
6. 上部透過壁体（６）と不透過壁体（８）との間に土砂等の中詰材（３１）が配置され、遊水室下部層（９）が形成されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の遊水室を有する水域構造物。
7. 遊水室下部層（９）の表面が水平面や斜面またはその組み合わせ等の任意の形状であることを特徴とする請求項６記載の遊水室を有する水域構造物。
8. 遊水室下部層（９）の表層に表面保護層（１２）が設置されていることを特徴とする請求項６又は７に記載の遊水室を有する水域構造物。
9. 不透過壁体（８）の背面において、適宜高さまで裏込材（２８）が配置されていることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の遊水室を有する水域構造物。
10. 断面方向連結材（１４ａ）が、鉄筋コンクリート製梁または鉄骨鉄筋コンクリート製梁または鉄骨製梁であることを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の遊水室を有する水域構造物。
11. 第１の構造物延長方向連結材（３３）及び第２の構造物延長方向連結材（３４）が鉄筋コンクリート製梁または鉄骨鉄筋コンクリート製梁または鉄骨製梁であることを特徴とする請求項１〜１０の何れか１項に記載の遊水室を有する水域構造物。

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