JP4370443B2 - 低熱ポルトランドセメント用凝結促進剤及び凝結促進方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低熱ポルトランドセメント用凝結促進剤及び低熱ポルトランドセメントの凝結促進方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ダム以外にも長大橋の橋脚や橋台、原子力発電所のベースマット、ＬＮＧタンクの底板や側壁等のマスコンクリート構造物が盛んに構築されている。マスコンクリートではセメントの水和熱に起因する温度ひび割れが生じやすく、施工において特別の配慮が必要となるが、水和発熱量の小さな低熱ポルトランドセメントの使用はコンクリートの温度上昇を小さくするのに極めて有効な方法である。
【０００３】
また、建設現場における作業の省力化やコンクリート構造物の高層化に伴う鉄筋の過密化からコンクリートの施工性の改善が望まれている。振動締め固めをせずに型枠に打設できる高流動コンクリートに用いるセメントとしては流動性の観点から低熱ポルトランドセメントが適している。
【０００４】
更にコンクリート構造物の高層化に伴いコンクリートの高強度化が必要となったが、高強度コンクリートでは単位セメント量が多いため普通ポルトランドセメントを用いた場合、水和発熱による温度ひび割れや長期強度の伸びの低下等の問題が生じることから、ここでも低熱ポルトランドセメントの使用が望まれる。
【０００５】
以上のことから、低熱ポルトランドセメントは、今後ますます需要が増すと考えられる。
【０００６】
このようにマスコンクリート及び高流動・高強度コンクリート用のセメントとして有用な低熱ポルトランドセメントであるが、普通ポルトランドセメントに比し、凝結の始発時間が著しく遅く、また凝結の終結時間に長時間を要するという欠点がある。凝結時間の遅れはコンクリート構造物の施工時間に大きく影響を及ぼし、工期短縮を妨げるものである。
【０００７】
また、低熱ポルトランドセメントの水和促進剤としてロダン塩や亜硝酸塩を主成分とするものが市販されており、低熱ポルトランドセメントにこれらの促進剤を添加することにより凝結の始発時間や終結時間をある程度短縮することは可能であるが、普通ポルトランドセメントの凝結始発時間や凝結終結時間に比べると依然として長く、未だ実用的ではない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、低熱ポルトランドセメントの特性を損なうことなく、凝結の始発時間及び終結時間を、普通ポルトランドセメントと同等又はそれ以上に短縮することができる低熱ポルトランドセメント用凝結促進剤を提供することを課題とする。
【０００９】
本発明は、低熱ポルトランドセメントの凝結促進方法を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、低熱ポルトランドセメント中に十分な量の半水石膏が含まれている場合、普通ポルトランドセメントに対しては典型的な水和遅延剤であるオキシカルボン酸及び／又はその塩を所定量添加することにより、低熱ポルトランドセメントの凝結始発時間及び凝結終結時間が著しく短縮されることを見い出した。本発明は、斯かる知見に基づき完成されたものである。
【００１１】
本発明によれば、オキシカルボン酸及びその塩からなる群より選ばれた少なくとも１種を主成分とする低熱ポルトランドセメント用凝結促進剤が提供される。
【００１２】
本発明によれば、セメント中に半水石膏をＳＯ3量換算で少なくとも０．５重量％含有する低熱ポルトランドセメントに、オキシカルボン酸及びその塩からなる群より選ばれた少なくとも１種を主成分とする低熱ポルトランドセメント用凝結促進剤を０．０１〜０．５重量％添加することを特徴とする低熱ポルトランドセメントの凝結促進方法が提供される。
【００１３】
本発明の凝結促進剤を使用すると、低熱ポルトランドセメントの凝結始発時間及び凝結終結時間を、普通ポルトランドセメントのそれらに比し、同等又はそれ以上に短縮することができる
しかも本発明凝結促進剤の使用量は僅かで済むので、本発明凝結促進剤の使用によっても、低熱ポルトランドセメントの特性を損なうことない。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の凝結促進剤は、オキシカルボン酸及びその塩からなる群より選ばれた少なくとも１種を主成分とするものである。
【００１５】
オキシカルボン酸及びその塩としては、普通ポルトランドセメント用の水和遅延剤として使用されるオキシカルボン酸及びその塩を広く用いることができる。
【００１６】
このようなオキシカルボン酸としては、例えばクエン酸、グルコン酸、酒石酸、グリコール酸、乳酸、ヒドロアクリル酸、α−オキシ酪酸、グリセリン酸、タルトロン酸、リンゴ酸等の脂肪族オキシ酸、サリチル酸、ｍ−オキシ安息香酸、ｐ−オキシ安息香酸、没食子酸、マンデル酸、トロパ酸等の芳香族オキシ酸等を挙げることができる。これらの中でも、クエン酸及びグルコン酸が好適である。
【００１７】
また、オキシカルボン酸の塩としては、例えばオキシカルボン酸のアルカリ金属塩（具体的にはナトリウム塩、カリウム塩、リチウム塩等）、アルカリ土類金属塩（具体的にはカルシウム塩、バリウム塩、マグネシウム塩等）等を、好ましくはアルカリ金属塩を挙げることができる。オキシカルボン酸の塩としては、クエン酸塩及びグルコン酸塩が好ましく、具体的にはクエン酸ナトリウム、グルコン酸ナトリウム等を挙げることができる。
【００１８】
本発明の凝結促進剤には、上記オキシカルボン酸及びその塩が１種単独で又は２種以上混合して含有されていてもよい。
【００１９】
本発明では、オキシカルボン酸及びその塩からなる群より選ばれた少なくとも１種をそのまま凝結促進剤として使用してもよいし、水に溶解して使用してもよい。水に溶解して使用する場合、その溶液中のオキシカルボン酸等の濃度は通常１〜５０重量％程度にするのがよい。
【００２０】
本発明の凝結促進剤を用いて低熱ポルトランドセメントの凝結を促進させるに当たっては、低熱ポルトランドセメントに本発明の凝結促進剤（オキシカルボン酸及びその塩からなる群より選ばれた少なくとも１種）を通常０．０１〜０．５重量％、好ましくは０．０５〜０．２重量％添加するのがよい。
【００２１】
低熱ポルトランドセメントに対する本発明凝結促進剤の添加量が０．０１重量％より極端に少なすぎる場合や、また０．５重量％より極端に多すぎる場合には、本発明凝結促進剤が凝結促進剤としてではなく、凝結遅延剤として作用してしまう場合があるため、好ましくない。
【００２２】
本発明では、低熱ポルトランドセメントと水との混練に先だって本発明凝結促進剤を水又は低熱ポルトランドセメントに、好ましくは水に添加しておくのが望ましい。水と低熱ポルトランドセメントの混練後に本発明凝結促進剤を添加した場合には、本発明の凝結促進効果が得られないばかりでなく、逆に凝結の遅延を引き起こす場合があるので好ましくない。
【００２３】
本発明の凝結促進剤が適用される低熱ポルトランドセメントには、セメント中に十分な量の半水石膏が存在していることが必須である。半水石膏量は、ＳＯ3量換算で０．５重量％以上含有されていることが必要であるが、半水石膏が多量に含有されている場合には練り合わせ直後に偽凝結を起こすため、通常ＳＯ3量換算で３重量％、好ましくは２重量％以下であるのが望ましい。
【００２４】
本発明では、低熱ポルトランドセメント中において、半水石膏の他に、二水石膏、無水石膏が含まれていても問題はない。低熱ポルトランドセメント中に半水石膏が含まれている限り、本発明の効果が発現される。
【００２５】
本発明で用いられる低熱ポルトランドセメントは、ＪＩＳ Ｒ ５２１０−１９９７に規定されているポルトランドセメントである。斯かる低熱ポルトランドセメントは、普通ポルトランドセメントに比し、鉱物組成のＣ3ＡやＣ3Ｓが少なく、Ｃ2Ｓの多いセメントである。本発明で用いられる低熱ポルトランドセメントは、上記条件を満たしていれば鉱物組成、粉末度等はＪＩＳの規格内で自由であり、特に制限されない。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の凝結促進剤を使用すると、低熱ポルトランドセメントの凝結始発時間及び凝結終結時間を、普通ポルトランドセメントのそれらに比し、同等又はそれ以上に短縮することができる。
【００２７】
しかも本発明凝結促進剤の使用によっても、低熱ポルトランドセメントの特性を損なうことない。
【００２８】
【実施例】
以下に実施例を掲げて本発明をより一層具体的に説明する。ＪＩＳ Ｒ ５２０１に準じて凝結試験を行い、セメント混練物の凝結始発時間及び凝結終結時間を測定した。尚、以下の実施例１〜２及び比較例１〜６においては、凝結促進剤は、セメントと混練する水に予め溶解しておき、この溶液をセメントに添加、混練した。
【００２９】
実施例１
半水石膏をＳＯ3量換算で２重量％含む低熱ポルトランドセメントに、クエン酸を０．１重量％添加、混練し、セメント混練物とした。
【００３０】
実施例２
半水石膏をＳＯ3量換算で２重量％含む低熱ポルトランドセメントに、グルコン酸を０．１重量％添加、混練し、セメント混練物とした。
【００３１】
比較例１
半水石膏をＳＯ3量換算で２重量％含む低熱ポルトランドセメントに、市販の凝結促進剤（商品名：キャニー３０、日産化学工業（株）製）を１．０重量％添加、混練し、セメント混練物とした。
【００３２】
比較例２
半水石膏をＳＯ3量換算で２重量％含む低熱ポルトランドセメントに、凝結促進剤を添加せずに水と混練し、セメント混練物とした。
【００３３】
比較例３
半水石膏をＳＯ3量換算で２重量％含む普通ポルトランドセメントに、クエン酸を０．１重量％添加、混練し、セメント混練物とした。
【００３４】
比較例４
半水石膏をＳＯ3量換算で２重量％含む普通ポルトランドセメントに、グルコン酸を０．１重量％添加、混練し、セメント混練物とした。
【００３５】
比較例５
半水石膏をＳＯ3量換算で２重量％含む普通ポルトランドセメントに、市販の凝結促進剤（商品名：キャニー３０、日産化学工業（株）製）を１．０重量％添加、混練し、セメント混練物とした。
【００３６】
比較例６
半水石膏をＳＯ3量換算で２重量％含む普通ポルトランドセメントに、凝結促進剤を添加せずに水と混練し、セメント混練物とした。
【００３７】
試験例
ＪＩＳ Ｒ ５２０１に準じて凝結試験を行い、上記実施例１〜２及び比較例１〜６のセメント混練物の凝結始発時間及び凝結終結時間を測定した。結果を表１に示す。
【００３８】
【表１】
【００３９】
低熱ポルトランドセメント単独（比較例２）では、凝結始発時間及び凝結終結時間は普通ポルトランドセメント単独（比較例６）に比較して著しく遅く、市販の凝結促進剤を添加しても凝結時間始発時間及び凝結終結は短縮されるものの、依然普通ポルトランドセメントに追いつくには至っていない（比較例１）。
【００４０】
これに対して、本発明によれば、市販凝結促進剤の１／１０の添加量で凝結始発時間及び凝結終結時間を普通ポルトランドセメントよりも短縮することができる（実施例１〜２及び比較例６）。
【００４１】
尚、普通ポルトランドセメントに対しては、クエン酸やグルコン酸は遅延剤として作用する（比較例３及び比較例４）。
【００４２】
また、本発明では、低熱ポルトランドセメントの鉱物組成や粉末度は変化させていないので、低熱ポルトランドセメントの有している特性を損なうことはない。
【発明の属する技術分野】
本発明は、低熱ポルトランドセメント用凝結促進剤及び低熱ポルトランドセメントの凝結促進方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ダム以外にも長大橋の橋脚や橋台、原子力発電所のベースマット、ＬＮＧタンクの底板や側壁等のマスコンクリート構造物が盛んに構築されている。マスコンクリートではセメントの水和熱に起因する温度ひび割れが生じやすく、施工において特別の配慮が必要となるが、水和発熱量の小さな低熱ポルトランドセメントの使用はコンクリートの温度上昇を小さくするのに極めて有効な方法である。
【０００３】
また、建設現場における作業の省力化やコンクリート構造物の高層化に伴う鉄筋の過密化からコンクリートの施工性の改善が望まれている。振動締め固めをせずに型枠に打設できる高流動コンクリートに用いるセメントとしては流動性の観点から低熱ポルトランドセメントが適している。
【０００４】
更にコンクリート構造物の高層化に伴いコンクリートの高強度化が必要となったが、高強度コンクリートでは単位セメント量が多いため普通ポルトランドセメントを用いた場合、水和発熱による温度ひび割れや長期強度の伸びの低下等の問題が生じることから、ここでも低熱ポルトランドセメントの使用が望まれる。
【０００５】
以上のことから、低熱ポルトランドセメントは、今後ますます需要が増すと考えられる。
【０００６】
このようにマスコンクリート及び高流動・高強度コンクリート用のセメントとして有用な低熱ポルトランドセメントであるが、普通ポルトランドセメントに比し、凝結の始発時間が著しく遅く、また凝結の終結時間に長時間を要するという欠点がある。凝結時間の遅れはコンクリート構造物の施工時間に大きく影響を及ぼし、工期短縮を妨げるものである。
【０００７】
また、低熱ポルトランドセメントの水和促進剤としてロダン塩や亜硝酸塩を主成分とするものが市販されており、低熱ポルトランドセメントにこれらの促進剤を添加することにより凝結の始発時間や終結時間をある程度短縮することは可能であるが、普通ポルトランドセメントの凝結始発時間や凝結終結時間に比べると依然として長く、未だ実用的ではない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、低熱ポルトランドセメントの特性を損なうことなく、凝結の始発時間及び終結時間を、普通ポルトランドセメントと同等又はそれ以上に短縮することができる低熱ポルトランドセメント用凝結促進剤を提供することを課題とする。
【０００９】
本発明は、低熱ポルトランドセメントの凝結促進方法を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、低熱ポルトランドセメント中に十分な量の半水石膏が含まれている場合、普通ポルトランドセメントに対しては典型的な水和遅延剤であるオキシカルボン酸及び／又はその塩を所定量添加することにより、低熱ポルトランドセメントの凝結始発時間及び凝結終結時間が著しく短縮されることを見い出した。本発明は、斯かる知見に基づき完成されたものである。
【００１１】
本発明によれば、オキシカルボン酸及びその塩からなる群より選ばれた少なくとも１種を主成分とする低熱ポルトランドセメント用凝結促進剤が提供される。
【００１２】
本発明によれば、セメント中に半水石膏をＳＯ3量換算で少なくとも０．５重量％含有する低熱ポルトランドセメントに、オキシカルボン酸及びその塩からなる群より選ばれた少なくとも１種を主成分とする低熱ポルトランドセメント用凝結促進剤を０．０１〜０．５重量％添加することを特徴とする低熱ポルトランドセメントの凝結促進方法が提供される。
【００１３】
本発明の凝結促進剤を使用すると、低熱ポルトランドセメントの凝結始発時間及び凝結終結時間を、普通ポルトランドセメントのそれらに比し、同等又はそれ以上に短縮することができる
しかも本発明凝結促進剤の使用量は僅かで済むので、本発明凝結促進剤の使用によっても、低熱ポルトランドセメントの特性を損なうことない。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の凝結促進剤は、オキシカルボン酸及びその塩からなる群より選ばれた少なくとも１種を主成分とするものである。
【００１５】
オキシカルボン酸及びその塩としては、普通ポルトランドセメント用の水和遅延剤として使用されるオキシカルボン酸及びその塩を広く用いることができる。
【００１６】
このようなオキシカルボン酸としては、例えばクエン酸、グルコン酸、酒石酸、グリコール酸、乳酸、ヒドロアクリル酸、α−オキシ酪酸、グリセリン酸、タルトロン酸、リンゴ酸等の脂肪族オキシ酸、サリチル酸、ｍ−オキシ安息香酸、ｐ−オキシ安息香酸、没食子酸、マンデル酸、トロパ酸等の芳香族オキシ酸等を挙げることができる。これらの中でも、クエン酸及びグルコン酸が好適である。
【００１７】
また、オキシカルボン酸の塩としては、例えばオキシカルボン酸のアルカリ金属塩（具体的にはナトリウム塩、カリウム塩、リチウム塩等）、アルカリ土類金属塩（具体的にはカルシウム塩、バリウム塩、マグネシウム塩等）等を、好ましくはアルカリ金属塩を挙げることができる。オキシカルボン酸の塩としては、クエン酸塩及びグルコン酸塩が好ましく、具体的にはクエン酸ナトリウム、グルコン酸ナトリウム等を挙げることができる。
【００１８】
本発明の凝結促進剤には、上記オキシカルボン酸及びその塩が１種単独で又は２種以上混合して含有されていてもよい。
【００１９】
本発明では、オキシカルボン酸及びその塩からなる群より選ばれた少なくとも１種をそのまま凝結促進剤として使用してもよいし、水に溶解して使用してもよい。水に溶解して使用する場合、その溶液中のオキシカルボン酸等の濃度は通常１〜５０重量％程度にするのがよい。
【００２０】
本発明の凝結促進剤を用いて低熱ポルトランドセメントの凝結を促進させるに当たっては、低熱ポルトランドセメントに本発明の凝結促進剤（オキシカルボン酸及びその塩からなる群より選ばれた少なくとも１種）を通常０．０１〜０．５重量％、好ましくは０．０５〜０．２重量％添加するのがよい。
【００２１】
低熱ポルトランドセメントに対する本発明凝結促進剤の添加量が０．０１重量％より極端に少なすぎる場合や、また０．５重量％より極端に多すぎる場合には、本発明凝結促進剤が凝結促進剤としてではなく、凝結遅延剤として作用してしまう場合があるため、好ましくない。
【００２２】
本発明では、低熱ポルトランドセメントと水との混練に先だって本発明凝結促進剤を水又は低熱ポルトランドセメントに、好ましくは水に添加しておくのが望ましい。水と低熱ポルトランドセメントの混練後に本発明凝結促進剤を添加した場合には、本発明の凝結促進効果が得られないばかりでなく、逆に凝結の遅延を引き起こす場合があるので好ましくない。
【００２３】
本発明の凝結促進剤が適用される低熱ポルトランドセメントには、セメント中に十分な量の半水石膏が存在していることが必須である。半水石膏量は、ＳＯ3量換算で０．５重量％以上含有されていることが必要であるが、半水石膏が多量に含有されている場合には練り合わせ直後に偽凝結を起こすため、通常ＳＯ3量換算で３重量％、好ましくは２重量％以下であるのが望ましい。
【００２４】
本発明では、低熱ポルトランドセメント中において、半水石膏の他に、二水石膏、無水石膏が含まれていても問題はない。低熱ポルトランドセメント中に半水石膏が含まれている限り、本発明の効果が発現される。
【００２５】
本発明で用いられる低熱ポルトランドセメントは、ＪＩＳ Ｒ ５２１０−１９９７に規定されているポルトランドセメントである。斯かる低熱ポルトランドセメントは、普通ポルトランドセメントに比し、鉱物組成のＣ3ＡやＣ3Ｓが少なく、Ｃ2Ｓの多いセメントである。本発明で用いられる低熱ポルトランドセメントは、上記条件を満たしていれば鉱物組成、粉末度等はＪＩＳの規格内で自由であり、特に制限されない。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の凝結促進剤を使用すると、低熱ポルトランドセメントの凝結始発時間及び凝結終結時間を、普通ポルトランドセメントのそれらに比し、同等又はそれ以上に短縮することができる。
【００２７】
しかも本発明凝結促進剤の使用によっても、低熱ポルトランドセメントの特性を損なうことない。
【００２８】
【実施例】
以下に実施例を掲げて本発明をより一層具体的に説明する。ＪＩＳ Ｒ ５２０１に準じて凝結試験を行い、セメント混練物の凝結始発時間及び凝結終結時間を測定した。尚、以下の実施例１〜２及び比較例１〜６においては、凝結促進剤は、セメントと混練する水に予め溶解しておき、この溶液をセメントに添加、混練した。
【００２９】
実施例１
半水石膏をＳＯ3量換算で２重量％含む低熱ポルトランドセメントに、クエン酸を０．１重量％添加、混練し、セメント混練物とした。
【００３０】
実施例２
半水石膏をＳＯ3量換算で２重量％含む低熱ポルトランドセメントに、グルコン酸を０．１重量％添加、混練し、セメント混練物とした。
【００３１】
比較例１
半水石膏をＳＯ3量換算で２重量％含む低熱ポルトランドセメントに、市販の凝結促進剤（商品名：キャニー３０、日産化学工業（株）製）を１．０重量％添加、混練し、セメント混練物とした。
【００３２】
比較例２
半水石膏をＳＯ3量換算で２重量％含む低熱ポルトランドセメントに、凝結促進剤を添加せずに水と混練し、セメント混練物とした。
【００３３】
比較例３
半水石膏をＳＯ3量換算で２重量％含む普通ポルトランドセメントに、クエン酸を０．１重量％添加、混練し、セメント混練物とした。
【００３４】
比較例４
半水石膏をＳＯ3量換算で２重量％含む普通ポルトランドセメントに、グルコン酸を０．１重量％添加、混練し、セメント混練物とした。
【００３５】
比較例５
半水石膏をＳＯ3量換算で２重量％含む普通ポルトランドセメントに、市販の凝結促進剤（商品名：キャニー３０、日産化学工業（株）製）を１．０重量％添加、混練し、セメント混練物とした。
【００３６】
比較例６
半水石膏をＳＯ3量換算で２重量％含む普通ポルトランドセメントに、凝結促進剤を添加せずに水と混練し、セメント混練物とした。
【００３７】
試験例
ＪＩＳ Ｒ ５２０１に準じて凝結試験を行い、上記実施例１〜２及び比較例１〜６のセメント混練物の凝結始発時間及び凝結終結時間を測定した。結果を表１に示す。
【００３８】
【表１】
低熱ポルトランドセメント単独（比較例２）では、凝結始発時間及び凝結終結時間は普通ポルトランドセメント単独（比較例６）に比較して著しく遅く、市販の凝結促進剤を添加しても凝結時間始発時間及び凝結終結は短縮されるものの、依然普通ポルトランドセメントに追いつくには至っていない（比較例１）。
【００４０】
これに対して、本発明によれば、市販凝結促進剤の１／１０の添加量で凝結始発時間及び凝結終結時間を普通ポルトランドセメントよりも短縮することができる（実施例１〜２及び比較例６）。
【００４１】
尚、普通ポルトランドセメントに対しては、クエン酸やグルコン酸は遅延剤として作用する（比較例３及び比較例４）。
【００４２】
また、本発明では、低熱ポルトランドセメントの鉱物組成や粉末度は変化させていないので、低熱ポルトランドセメントの有している特性を損なうことはない。
Claims (2)
- セメント中に半水石膏をＳＯ 3 量換算で少なくとも０．５重量％含有する低熱ポルトランドセメント用の凝結促進剤であって、
オキシカルボン酸及びその塩からなる群より選ばれた少なくとも１種を主成分とする、凝結促進剤。 - オキシカルボン酸がクエン酸又はグルコン酸であり、オキシカルボン酸の塩がクエン酸ナトリウム又はグルコン酸ナトリウムである請求項１に記載の凝結促進剤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34336099A JP4370443B2 (ja) | 1999-12-02 | 1999-12-02 | 低熱ポルトランドセメント用凝結促進剤及び凝結促進方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34336099A JP4370443B2 (ja) | 1999-12-02 | 1999-12-02 | 低熱ポルトランドセメント用凝結促進剤及び凝結促進方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001158651A JP2001158651A (ja) | 2001-06-12 |
| JP4370443B2 true JP4370443B2 (ja) | 2009-11-25 |
Family
ID=18360926
Family Applications (1)
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