JP5659188B2 - 補強土支持層及び構造物の背面地盤の補強構造 - Google Patents
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Description
これらの段差やひび割れを最小限にとどめる手段として、構造物と盛土部との間に踏掛版を設置することが知られている。
特許文献1には、鉄筋コンクリート製の踏掛版が開示されていて、その設置形態には現場でコンクリートを打設して構築する場合とプレキャスト版を敷設する場合の二種類がある。
特許文献2には、ハニカム構造を呈する補強材とアスファルトとを組み合せたアスファルト混合物層で構成した踏掛版が開示されている。
特許文献3には、複数の鉄筋を交差して形成した鉄筋メッシュ踏掛版が開示されている。
<1>特許文献1〜3に記載の各種素材からなる踏掛版は、踏掛版の真上に位置する舗装道路の変形抑制機能を有するものの、踏掛版の下方に位置する構造物の背面地盤の沈下そのものを抑止する機能を有していなかった。
そのため、構造物の背面地盤の沈下量が大きくなると、踏掛版による段差防止機能や路面のひび割れ防止機能が損なわれる場合がある。
<2>大量の鉄筋を使用する特許文献1に記載の踏掛版や、ハニカム構造を呈する補強材を用いる特許文献2に記載の踏掛版にあっては、資材コストが嵩む問題にくわえて、工期が長くかかるといった問題がある。
<3>特許文献1に記載のように、踏掛版を鉄筋コンクリートで硬質に形成すると、盛土部の沈下変形に追従できず踏掛版の下方に空洞を生じ易い。空洞の発生状況を外部から把握できないために道路としての安全性を保障できないといった問題がある。
さらに、踏掛版を複数のプレキャスト版の連結構造体で構成した場合には、プレキャスト版のヒンジ結合部分に曲げ剛性を期待できないため、ヒンジ結合部分に対応した路面位置にひび割れが生じ易いといった問題もある。
<4>特許文献2に記載したアスファルト製の踏掛版は、水平に敷設したハニカム構造の補強材によりアスファルト層の水平移動を抑止できるものの、鉛直変位を抑止することができない。
そのため、舗装層に対する鉛直方向の変形耐力が小さく、踏掛版が変形し易く境界部に段差を生じ易い。
<5>特許文献3に記載の鉄筋メッシュ踏掛版では、車両の走行を可能とするスパンに亘ってスロープ状に保持できるだけの曲げ剛性を確保することが困難である。
<6>踏掛版の設置が義務付けられていない昭和40年以前の構造物においては、段差やひび割れが発生した箇所をオーバーレイ(維持補修)による修復を繰り返して対処しているが不経済である。
<7>東日本大震災時において、踏掛版が設置してあったにも拘わらず境界部に大きな段差を生じて、緊急車両の走行が不能に陥った現場が少なくない。
この反省から、大規模地震時においても、車両の走行を確保できる地盤沈下対策技術の提案が求められている。
さらに本発明の他の目的は、簡易な資材を使用して資材コストと施工コストを低減できる、補強土支持層及び構造物の背面地盤の補強構造を提供することにある。
さらに本発明は、構造物の背面に隣接した背面地盤を補強しつつ、舗装層を支持する補強土支持層であって、盛土層に水平に埋設した複数組の一枚もので連続した折返挟持シートと、前記折返挟持シートの水平にのびる上下挟持シートの間に位置する複数の盛土層と、前記盛土層を挟持するように前記上下挟持シートの間を縫合する縫合体と、前記折返挟持シートの折返部を構造物の背面に連結したジョイント装置とを有し、前記ジョイント装置は構造物の背面に固定した台座と、台座の前面と対向して配置し、折返挟持シートの折返部を内側から摺動自在に支持する湾曲ガイドと、湾曲ガイドを構造物の背面に固定するための固定手段とを具備し、前記ジョイント装置を介して構造物の背面地盤に間隔を隔てて多段的に敷設した前記複数組の折返挟持シートの上下挟持シート間を前記縫合体で縫合し、前記湾曲ガイドのガイド面に、前記折返挟持シートの折返部を摺動自在に巻き掛けて前記折返挟持シートを構造物の背面に連結したことを特徴とする。
本発明は、構造物の背面地盤に隣接した背面地盤を補強しつつ、舗装層を支持する構造物の背面地盤の補強構造であって、構造物の背面に設けたジョイント装置を介して連続した一枚ものの折返挟持シートの折返部を構造物の背面に連結し、前記ジョイント装置は構造物の背面に固定した台座と、台座の前面と対向して配置し、折返挟持シートの折返部を内側から摺動自在に支持する湾曲ガイドと、湾曲ガイドを構造物の背面に固定するための固定手段とを具備し、前記折返挟持シートの折返部を前記湾曲ガイドのガイド面に、摺動自在に巻き掛け、盛土層に連続した一枚ものの折返挟持シートの水平にのびる上下挟持シートを敷設し、前記盛土層を挟持するように前記上下挟持シートの間を縫合体で縫合して補強土支持層を構築し、前記補強土支持層に舗装層を支持させたことを特徴とする。
さらに本発明は、構造物の背面地盤に隣接した背面地盤を補強しつつ、舗装層を支持する構造物の背面地盤の補強構造であって、構造物の背面に設けたジョイント装置を介して、複数組の一枚もので連続した折返挟持シートの折返部を構造物の背面に間隔を隔てて多段的に連結し、前記ジョイント装置は構造物の背面に固定した台座と、台座の前面と対向して配置し、折返挟持シートの折返部を内側から摺動自在に支持する湾曲ガイドと、湾曲ガイドを構造物の背面に固定するための固定手段とを具備し、前記折返挟持シートの折返部を前記湾曲ガイドのガイド面に、摺動自在に巻き掛け、階層的に形成した複数の盛土層の間に連続した一枚ものの折返挟持シートの水平にのびる上下挟持シートを敷設し、前記した複数の盛土層を挟持するように前記上下挟持シートの間を縫合体で縫合して補強土支持層を構築し、前記補強土支持層に舗装層を支持させたことを特徴とする。
<1>構造物の背面に形成した補強土支持層が、構造物に隣接した背面地盤そのものを補強しつつ、構造物および背面地盤の境界部における段差防止作用をより確実なものにすることができる。
<2>狭持シートと縫合体とにより盛土層を水平方向および鉛直方向に拘束補強した補強土支持層は、車両を通過させるためのスパンに亘ってスロープ状に保持できるだけの曲げ剛性を容易に確保することができる。
<3>一枚もので連続した折返挟持シートと、折返挟持シートを縫合する縫合体と、構造物の背面に連結したジョイント装置を使用して、構造物の背面盛土に補強土支持層を容易に構築することができる。
したがって、大量の鉄筋を使用したり、ハニカム構造を呈する補強材を用いたりする従来の踏掛版と比較して、資材コストを大幅と施工コストを大幅に低減できて経済的な施工が可能となる。
<4>ジョイント装置の湾曲ガイドに対して一枚ものの折返挟持シートを摺動自在に巻き掛けている。
そのため、折返挟持シートの一部に作用した張力(引張力)を、折返挟持シートの全長に亘って均等に分散して伝達できて、折返挟持シートの破断を確実に防止できる。
<5>一台のジョイント装置を介して、折返挟持シートを構成する上下二枚の挟持シートを同時に構造物に連結できるため、挟持シートを一枚単位で固定する場合と比べて、挟持シートの連結を簡略化できる。
<6>中断用の盛土層を形成するにあたり、下段用の折返挟持シートを構成する上挟持シートと、上段用の折返挟持シートを構成する下挟持シートを兼用できるので、中段専用の折返挟持シートの敷設を省略できる。
<1>構造物の背面地盤の補強構造
図1,2に構造物10に隣接した地盤の補強構造の一例を示す。
構造物10は例えば橋台、ボックスカルバート等の公知の構造物を含み、その背面は補強土支持層20と隣接している。本例では構造物10が橋台である場合について説明する。
図1において、構造物10の背面の支持地盤21上には踏掛版として機能する補強土支持層20が形成してある。
本例ではジョイント装置30を介して補強土支持層20の一端が構造物10の背面に連結してある。
補強土支持層20の上位には公知の路盤22が位置し、路盤22の上位には舗装層23が位置していて、補強土支持層20が路盤22と舗装層23とを支持している。
補強土支持層20はその中央部を折り返して複数の盛土層24〜26中に水平に埋設した帯状の折返挟持シート40と、折返挟持シート40の水平にのびる上下の挟持シート41,42の間を縫合して複数の盛土層24〜26を挟持する縫合体44と、折返挟持シート40の折返部43を構造物10の背面に連結するジョイント装置30とを用いて形成する。
以下、各部材について詳説する。
折返挟持シート40は複数の盛土層24〜26を補強するための帯状の補強材で、シート中央を折り返して形成した折返部43と、折返部43から連続して形成した上下の挟持シート41,42とを有する。
折返挟持シート40の素材としては、引張強度が大きく可撓性を有する公知の樹脂ネット(ジオグリッド、ジオテキスタイル等)や公知のシート状物を使用できる。
折返挟持シート40は構造物10の背面の複数の盛土層24〜26の間に互いに間隔を隔てて多段的に敷設してある。
ジョイント装置30を介して折返挟持シート40の折返部43が構造物10の背面に摺動自在に連結してあり、水平にのびる上下の挟持シート41,42は複数の盛土層24〜26に敷設してある。
一枚の連続した折返挟持シート40を湾曲ガイド32に巻き掛けて使用するのは、ひとつのジョイント装置30で以て上下二枚の挟持シート41,42を一緒に構造物10に連結するためと、折返挟持シート40のせん断破壊を防止して連結するためである。
一般にジオグリッドに代表される樹脂製ネットは、その優れた引張耐力により盛土の補強材として知られているが、せん断に対して弱い性質を有する。
そのため、樹脂製ネットを他の構造物に固定するには、樹脂製ネットの端部にその横断方向に沿って配置した帯状の連結金具と樹脂製ネットとの間をボルト、ナットを締結して一体に連結する手法が採られていた。
そのため、従来の固定手段で樹脂製ネットの端部を固定すると、張力(引張力)が作用したときに、固定部に応力が集中して樹脂製ネットがせん断破壊を生じ易い。
本例では、このような樹脂製ネットに作用する張力(引張力)を均等に分散するために、ジョイント装置30の湾曲ガイド32に対して摺動可能に巻き掛けた。
ジョイント装置30の湾曲ガイド32に対して折返挟持シート40を摺動自在に支持することで、折返挟持シート40の全長に亘って張力(引張力)を均等に分散して伝達することが可能となる。
折返挟持シート40はその折返部43をジョイント装置30の湾曲ガイド32に摺動を許容するように巻き掛けてある。
折返挟持シート40の目合いが小さいと、折返部43に貫通したアンカーボルト11が網目に引っ掛って折返挟持シート40の摺動許容範囲が短い区間に制限されてしまう。そこで、折返挟持シート40を貫通するアンカーボルト11の貫通箇所に、予め摺動方向に沿って長い開口を形成しておくと、折返挟持シート40の摺動許容範囲を広げることが可能となる。
縫合体44は、多段的に配置した複数の折返挟持シート40を構成する挟持シート41,42の間を縦方向に向けて縫合するものであり、樹脂、繊維、鋼線等の可撓性と非伸縮性を有する素材からなるロープ材、棒材または公知のアンカー材を使用できる。
図2に一部を破断したジョイント装置30の斜視図を示し、図3にジョイント装置30の断面図を示す。
図2に示すように、台座31は折返挟持シート40の折返部43が構造物10の背面への近づき過ぎを防止するスペーサ機能と、ジョイント装置30と構造物10の背面との間の隙間を通じて盛土等が落下するのを防止する隙間封鎖機能を併有する部材で、その前面31aは窪んだ円弧面として形成してある。
尚、ボルト孔31bと凹部31cを横向きの長穴に形成しておくと、アンカーボルト11の設置誤差の影響を受けずに固定できる。
湾曲ガイド32はアンカーボルト11から反力を得て折返挟持シート40の折返部43を支持する部材で、折返部43との接触面が円弧形のガイド面33として形成してある。
折返挟持シート40の上下の挟持シート41,42の敷設間隔は、湾曲ガイド32の直径(高さ)による求められる。したがって、湾曲ガイド32の直径は上下の挟持シート41,42の敷設間隔に合わせて適宜選択する。
半筒34は断面C字形を呈する部材であり、鋼材または樹脂で形成する。
半筒34の外周には湾曲したガイド面33を形成していて、その中心部には複数のボルト孔34aを形成している(図3)。
補強部材35は断面半円形を呈する半筒34の補強部材であり、その中心部にはボルト孔35aを有している。
補強部材35のボルト孔35aにアンカーボルト11を挿通し、アンカーボルト11の露出端に第2ナット13を螺着することで、補強部材35を半筒34とともにアンカーボルト11に固定することができる。
尚、補強部材35は半筒34と別体に形成することの他に一体に形成してもよい。
折返挟持シート40のせん断破壊を回避するために、湾曲ガイド32のガイド面33の曲率は、上下の挟持シート41,42の敷設間隔に合わせてある。
ガイド面33の最小曲率は、折返挟持シート40がせん断破壊する曲率より大きな曲率に設定してあればよい。
本例におけるジョイント装置30の固定手段は、構造物10の背面に植設したアンカーボルト11と、アンカーボルト11に螺着する第1および第2ナット12,13とにより構成する。
つぎに補強土支持層20の施工方法について説明する。
本発明は構造物10の背面地盤の補修用途だけでなく新設用途としても適用が可能である。
図4に構造物10の背面地盤を掘削して露出した構造物10の背面の縦断面図を示す。
構造物10の露出した背面に上下に間隔を隔てて複数のアンカーボルト11を多段的に設ける。本例では上下二段にアンカーボルト11を植設した形態を示す。
本発明では、一台のジョイント装置30で以て上下二枚の挟持シート41,42を同時に構造物10に連結できるため、挟持シートを一枚単位で固定する場合と比べて、アンカーボルト11の設置本数を半減できる。
図5に示すように、下段のアンカーボルト11に台座31を取り付け、台座31の前面31aから突出するアンカーボルト11に折返挟持シート40の中央部を貫通し、さらに湾曲ガイド32を挿通し、補強部材35から突出するアンカーボルト11の露出端に第2ナット13を螺着して、下段の折返挟持シート40をジョイント装置30の湾曲ガイド32に摺動自在に巻き掛ける。
下段用の折返挟持シート40を構成する下挟持シート42は支持地盤21に沿って水平に敷設し、上挟持シート41は盛土作業の邪魔にならないように片寄せしておく。
下段の折返挟持シート40を構成する下挟持シート42の上面に盛土材を層状に敷きならして転圧して下段盛土層24を形成する。
盛土材としては、砕石や砂利等の単粒材の他に、土砂、砂、再生骨材等を使用することができる。
ジョイント装置30が隠れる高さまで下段盛土層24を形成したら、下段の盛土層24の上面に上挟持シート41を水平に敷設する。
下段の折返挟持シート40を構成する上挟持シート41の上面に盛土材を層状に敷きならし、その後転圧して中段盛土層25を構築する。
上段のアンカーボルト11に台座31を取り付け、台座31の前面31aから突出するアンカーボルト11に折返挟持シート40の中央部を貫通し、さらに湾曲ガイド32を挿通し、補強部材35から突出するアンカーボルト11の露出端に第2ナット13を螺着して、上段用の折返挟持シート40をジョイント装置30の湾曲ガイド32に摺動自在に巻き掛ける。
上段用の折返挟持シート40を構成する下挟持シート42を中段盛土層25の上面に沿って水平に敷設する。
上段用の折返挟持シート40を構成する下挟持シート42の上面に盛土材を層状に敷きならして転圧して上段盛土層26を構築する。
次に、上段用の折返挟持シート40を構成する上挟持シート41側から縫合体44を鉛直方向へ向けて貫通して、これら複数組の折返挟持シート40を構成する各上下挟持シート41,42の間を連結する。
複数の縫合体44で複数組の折返挟持シート40を構成する上下挟持シート41,42の間を縫合することで、各上下挟持シート41,42間に位置する複数の盛土層24〜26を水平方向および鉛直方向に拘束補強した一体構造の補強土支持層20を構築する(図6)。
補強土支持層20の全体層厚(高さ)は、路盤22の載荷重等を考慮して適宜選択する。
補強土支持層20の上面に砕石などの粒状路盤材料を敷きならして転圧して路盤22を構築し、さらに路盤22の上面にアスファルト混合物からなる基層23aと表層23bとよりなる舗装層23を構築して工事を完了する。
図示した路盤22や舗装層23は一例であり、公知の道路舗装の構造を適用できる。
要は舗装層23を支持し得るように、舗装層23の下方に補強土支持層20が位置していればよい。
補強土支持層20は構造物10の背面地盤の一部を構成する土塊構造物であり、複数の盛土層24〜26を水平方向および鉛直方向に拘束補強したものであるから、補強土支持層20そのものが沈下変形を生じ難く、コンクリートの剛性に近い曲げ剛性を発揮する。
したがって、補強土支持層20は、車両の走行に必要なスパンに亘って舗装層23の下面を支持できるから舗装層23の段差やひび割れを効果的に抑止できる。
さらに、各左端を構造物10に固定した複数の折返挟持シート40を構成する上下挟持シート41,42が引張力に対して抵抗する。
したがって、補強土支持層20は舗装層23を通じて作用する載荷重を広範囲に分散して支持でき、また補強土支持層20は圧縮力と引張力に対しても高い耐力を有するので、圧縮力に対して変形し難く、また曲げ変形に対しても高い耐力を発揮する。
このように本発明に係る補強土支持層20は、構造物10の背面地盤そのものを補強し得るので、補強土支持層20および上位の舗装層23の沈下と変形を効果的に抑止できる。
図3を参照して上記した折返挟持シート40による荷重分散作用について詳しく説明する。
図3において、上段用の折返挟持シート40を構成する上下挟持シート41,42間には上段盛土層26が位置しているとともに、上下挟持シート41,42間を図示しない縫合体が縫合している。
本発明では、ジョイント装置30の湾曲ガイド32に対して一枚ものの折返挟持シート40を摺動自在に巻き掛けている。
そのため、上挟持シート41に引張力が作用すると、上挟持シート41が摺動して、上挟持シート41に作用する引張力を、折返部43を通じて下位の下挟持シート41へ分散して支持することができる。
なお、湾曲ガイド32の湾曲したガイド面33は、折返挟持シート40を折り返した時に折返挟持シート40がせん断破壊しない曲率に設定されている。
以降に他の実施例について説明するが、その説明に際し、前記した実施例と同一の部位は同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。
本例に係る補強土支持層20は中央部を折り返して盛土層中に水平に埋設した一組の折返挟持シート40と、折返挟持シート40の水平にのびる上下の挟持シート41,42の間を縫合して盛土層27を挟持する複数の縫合体44と、折返挟持シート40の折返部43を構造物10の背面に連結するジョイント装置30とにより構成したものである。
本例でも、一組のジョイント装置30の湾曲ガイド32に対して折返挟持シート40を摺動自在に巻き掛けて、荷重の分散伝達をし得るようになっている。
殊に本例にあっては、構造物10の背面地盤の掘削量を減らして補強土支持層20の層厚を薄くして設置する場合に、経済的な施工が可能となる。
図8に他の実施例に係る補強土支持層20を示す。
本例に係る補強土支持層20は、中央部を折り返して盛土層中に水平に埋設した一組の折返挟持シート40と、折返挟持シート40の水平にのびる上下の挟持シート41,42の間を縫合して盛土層27を挟持する複数の縫合体44と、折返挟持シート40の折返部43を構造物10の背面に連結する上下二組のジョイント装置30とにより構成したものである。
本例では、上下二組のジョイント装置30,30の湾曲ガイド33,33に跨って折返挟持シート40を摺動自在に巻き掛けることで、荷重の分散伝達をし得るようになっている。
またジョイント装置30の台座31の前面32が折返挟持シート40と干渉しない形状になっている。
本例にあっては、折返挟持シート40の敷設枚数を減らしつつ、補強土支持層20の全体層厚(高さ)を大きくして設置する場合に、経済的な施工が可能となる。
また本例では構造物10の背面に間隔を隔てて複数組の折返挟持シート40を連結して補強土支持層20を形成することも可能である。
11・・・・・アンカーボルト
20・・・・・補強土支持層
22・・・・・路盤
23・・・・・舗装層
24・・・・・下段盛土層
25・・・・・中段盛土層
26・・・・・上段盛土層
30・・・・・ジョイント装置
31・・・・・台座
32・・・・・湾曲ガイド
33・・・・・ガイド面
35・・・・・補強部材
40・・・・・折返挟持シート
41・・・・・上挟持シート
42・・・・・下挟持シート
43・・・・・折返部
44・・・・・縫合体
Claims (4)
- 構造物の背面に隣接した背面地盤を補強しつつ、舗装層を支持する補強土支持層であって、
盛土層に水平に埋設した連続した一枚ものの折返挟持シートと、
前記折返挟持シートの水平にのびる上下挟持シートの間に位置する盛土層と、
前記盛土層を挟持するように前記上下挟持シートの間を縫合する縫合体と、
前記折返挟持シートの折返部を構造物の背面に連結したジョイント装置とを有し、
前記ジョイント装置は構造物の背面に固定した台座と、台座の前面と対向して配置し、折返挟持シートの折返部を内側から摺動自在に支持する湾曲ガイドと、湾曲ガイドを構造物の背面に固定するための固定手段とを具備し、
前記ジョイント装置を介して構造物の背面地盤に敷設した前記折返挟持シートの上下挟持シート間を前記縫合体で縫合し、
前記湾曲ガイドのガイド面に、前記折返挟持シートの折返部を巻き掛けて前記折返挟持シートを構造物の背面に連結したことを特徴とする、
補強土支持層。 - 構造物の背面に隣接した背面地盤を補強しつつ、舗装層を支持する補強土支持層であって、
盛土層に水平に埋設した複数組の連続した一枚ものの折返挟持シートと、
前記折返挟持シートの水平にのびる上下挟持シートの間に位置する複数の盛土層と、
前記盛土層を挟持するように前記上下挟持シートの間を縫合する縫合体と、
前記折返挟持シートの折返部を構造物の背面に連結したジョイント装置とを有し、
前記ジョイント装置は構造物の背面に固定した台座と、台座の前面と対向して配置し、折返挟持シートの折返部を内側から摺動自在に支持する湾曲ガイドと、湾曲ガイドを構造物の背面に固定するための固定手段とを具備し、
前記ジョイント装置を介して構造物の背面地盤に間隔を隔てて多段的に敷設した前記複数組の折返挟持シートの上下挟持シート間を前記縫合体で縫合し、
前記湾曲ガイドのガイド面に、前記折返挟持シートの折返部を巻き掛けて前記折返挟持シートを構造物の背面に連結したことを特徴とする、
補強土支持層。 - 構造物の背面に隣接した背面地盤を補強しつつ、舗装層を支持する構造物の背面地盤の補強構造であって、
構造物の背面に設けたジョイント装置を介して連続した一枚ものの折返挟持シートの折返部を構造物の背面に連結し、
前記ジョイント装置は構造物の背面に固定した台座と、台座の前面と対向して配置し、折返挟持シートの折返部を内側から摺動自在に支持する湾曲ガイドと、湾曲ガイドを構造物の背面に固定するための固定手段とを具備し、
前記折返挟持シートの折返部を前記湾曲ガイドのガイド面に巻き掛け、
盛土層に連続した一枚ものの折返挟持シートの水平にのびる上下挟持シートを敷設し、
前記盛土層を挟持するように前記上下挟持シートの間を縫合体で縫合して補強土支持層を構築し、
前記補強土支持層に舗装層を支持させたことを特徴とする、
構造物の背面地盤の補強構造。 - 構造物の背面に隣接した背面地盤を補強しつつ、舗装層を支持する構造物の背面地盤の補強構造であって、
構造物の背面に設けたジョイント装置を介して、複数組の一枚もので連続した折返挟持シートの折返部を構造物の背面に間隔を隔てて多段的に連結し、
前記ジョイント装置は構造物の背面に固定した台座と、台座の前面と対向して配置し、折返挟持シートの折返部を内側から摺動自在に支持する湾曲ガイドと、湾曲ガイドを構造物の背面に固定するための固定手段とを具備し、
前記折返挟持シートの折返部を前記湾曲ガイドのガイド面に、摺動自在に巻き掛け、
階層的に形成した複数の盛土層の間に連続した一枚ものの折返挟持シートの水平にのびる上下挟持シートを敷設し、
前記した複数の盛土層を挟持するように前記上下挟持シートの間を縫合体で縫合して補強土支持層を構築し、
前記補強土支持層に舗装層を支持させたことを特徴とする、
構造物の背面地盤の補強構造。
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