JP5855306B1 - 橋梁の点検方法 - Google Patents

Abstract

【課題】橋梁を、日照状況や天候の影響を受けることなく、安定的かつ効率的に点検できる方法を提供する。【解決手段】橋梁の主桁４及び横桁５で支持された鋼床版１上の舗装３を、点検車両で走行しながらラインスキャンカメラで撮影する。ラインスキャンカメラで撮影したラインスキャン画像に基づいて、舗装３のひび割れ又はひび割れ補修跡を検出する。ラインスキャン画像を、橋梁の図面と重ね合せ、ラインスキャン画像中のひび割れが存在する損傷位置と、図面中の部材４，５，６，７の配置位置５５，５６，５７，５８とを照らし合わせる。舗装３の損傷位置と一致する配置位置の部材が存在する場合、この部材を点検対象に設定し、近接目視や非破壊検査を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば高架橋等の橋梁の点検方法に関する。

鋼製の道路橋の上部工は、鋼床版を、鋼製桁で支持して構成されたものがある。鋼床版は、鋼板で形成されたデッキプレートと、デッキプレートの下面に設けられたリブ等の補強用の部材を有し、表面に、舗装が設置される。鋼床版は、コンクリート床版よりも軽量であると共に厚みが小さく、また、施工工期が短いため、種々の形式の道路橋に広く採用されている。

わが国の道路橋は、高度経済成長期以降に建設数が急激に増大したため、最近、老朽化が顕在する数が増大しつつある。したがって、橋梁の点検を効率的に行い、劣化を発見して補修等の対応を迅速に行うことが求められている。このような状況において、出願人は、橋梁の床版の検査の効率化を目的として、橋梁の舗装を撮影した赤外線映像に基づいて、床版の内部の異常を検出する道路検査方法を提案している。この道路検査方法では、橋梁の舗装を走行する車両から、舗装の可視光映像と赤外線映像を撮影し、これらの可視光映像と赤外線映像を照らし合わせる。赤外線映像から検出された温度分布形状が、その位置の鋼床版の内部構造の形状と一致し、かつ、可視光線映像から舗装表面の異常が検出されない場合に、内部構造に温度分布を招く異常が生じていると推定している（特許文献１参照）。

特許第５０１４４６４号

しかしながら、上記従来の道路検査方法は、赤外線映像で検出される温度分布形状が、日照状況や天候の影響を受けるので、点検精度が安定し難く、点検効率を向上し難いという問題がある。

そこで、本発明の課題は、橋梁を、日照状況や天候の影響を受けることなく、安定的かつ効率的に点検できる橋梁の点検方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の橋梁の点検方法は、鋼床版と、この鋼床版を支持する桁とを有する橋梁の点検方法であって、
上記鋼床版上に設置された舗装の損傷又は損傷補修跡を検出する舗装損傷検出工程と、
上記検出された舗装の損傷又は損傷補修跡が存在する損傷位置と、上記鋼床版又は桁を構成する部材の配置位置とを照らし合わせる照合工程と、
上記舗装の損傷位置と一致する配置位置にある上記部材を、点検対象に設定する点検位置設定工程と
を備えることを特徴としている。

上記構成によれば、舗装損傷検出工程で、橋梁の鋼床版上に設置された舗装の損傷又は損傷補修跡を検出し、照合工程で、上記検出された舗装の損傷又は損傷補修跡が存在する損傷位置と、上記鋼床版又は桁を構成する部材の配置位置とを照らし合わせる。上記舗装の損傷位置に、上記部材の配置位置が一致する場合、点検位置設定工程において、上記損傷位置と一致する配置位置にある部材を、点検対象に設定する。橋梁の鋼床版上に設置された舗装には、舗装上を走行する車両の荷重が繰り返して作用することにより、ひび割れや、ポットホールや、陥没や、わだち掘れ等の損傷が生じる。これらの損傷は、鋼床版を構成する部材や、桁を鋼製する部材の変形に起因する場合がある。このような鋼床版や桁の部材の変形は、例えばデッキプレートに生じた亀裂や、リブに生じた亀裂や、主桁又は横桁に生じた亀裂や、これらの部材を接続する溶接部分に生じた亀裂が原因である場合がある。したがって、舗装の損傷又は損傷補修跡に関する損傷位置が、鋼床版又は桁の部材の配置位置と一致すれば、この部材に、亀裂等の問題が生じている可能性が高い。したがって、点検位置設定工程で設定された部材を点検することにより、この部材に、亀裂等の損傷が発見される可能性が高い。すなわち、舗装に生じた損傷をマーカーとして利用することにより、この舗装を支持する鋼床版や桁の損傷を、効率的に発見することができる。したがって、橋梁の点検を効率的に行うことができるのである。舗装に生じた損傷や損傷補修跡は、赤外線画像を用いることなく、可視光画像や目視により容易に発見することができる。したがって、本発明の橋梁の点検方法は、従来の道路検査方法のように日照状況や天候の影響を受けることなく、安定的かつ効率的に点検を行うことができる。

本発明において、橋梁は、道路の用途に供される道路橋であるのが好ましい。また、鋼床版は、一般的に、鋼製のデッキプレートと、このデッキプレートを補強するリブを有し、上記デッキプレートの上に、直接又は間接に舗装が設置される。デッキプレートと舗装の間には、例えば鋼繊維補強コンクリート（ＳＦＲＣ；Steel Fiber Reinforced Concrete）や、接着剤等が配置されていてもよい。また、桁は、平面視において互いに実質的に直交して配置される主桁及び横桁を有してもよく、また、主桁は箱桁でもＩ桁でもよい。

一実施形態の橋梁の点検方法は、上記舗装損傷検出工程は、上記舗装を撮影した撮影画像を用いて損傷又は損傷補修跡を検出する。

上記実施形態によれば、舗装を撮影した撮影画像を用いることにより、舗装に生じた損傷や損傷補修跡を容易に検出することができる。ここで、撮影画像は、太陽光や可視光線帯域の電磁波で照らした舗装を、可視光域の撮像装置で撮影した可視光画像が好ましい。

一実施形態の橋梁の点検方法は、上記照合工程は、少なくとも上記舗装を撮影した撮影画像と、上記鋼床版又は桁の部材の配置位置を示した図面とを重ね合せて行う。

上記実施形態によれば、少なくとも舗装を撮影した撮影画像と、鋼床版又は桁の部材の配置位置を示した図面とを重ね合せることにより、舗装の撮影画像に含まれる損傷又は損傷補修跡と、鋼床版又は桁の部材の配置位置とを効果的に照らし合わせることができる。

一実施形態の橋梁の点検方法は、上記撮影画像は、上記舗装の上を走行する車両から撮影されたものである。

上記実施形態によれば、舗装の上を走行する車両から撮影された撮影画像を用いることにより、舗装の損傷又は損傷補修跡を効果的に検出することができる。また、撮影画像は、舗装の上を走行する車両から撮影されたものであるので、道路の交通に与える影響を抑えながら、舗装の撮影画像が得られる。

一実施形態の橋梁の点検方法は、上記撮影画像は、上記橋梁に設置された道路構造物の像を含み、
上記図面は、上記橋梁に設置された道路構造物の配置位置を含み、
上記照合工程は、上記撮影画像に含まれる道路構造物の像と、上記図面に含まれる道路構造物の配置位置とに基づいて、上記撮影画像と図面を重ね合せる。

上記実施形態によれば、橋梁に設置された道路構造物の像が、舗装の像と共に撮影画像に含まれる。また、橋梁に設置された道路構造物の設置位置が、鋼床版又は桁の部材の配置位置と共に図面に含まれる。照合工程において、上記撮影画像の道路構造物の像と、上記図面の道路構造物の配置位置とに基づくことにより、撮影画像と図面を正確に重ね合せることができる。したがって、撮影画像に含まれる舗装の損傷又は損傷補修跡の位置と、図面に含まれる鋼床版又は桁の部材の配置位置とを正確に照らし合わせることができる。ここで、道路構造物とは、道路に付帯して橋梁に設置される構造物を広く意味する。

一実施形態の橋梁の点検方法は、上記道路構造物は、高欄、区画線、継手、橋脚番号標、照明設備、標識設備及び排水設備の少なくとも１つである。

上記実施形態によれば、舗装と共に撮影画像に含まれ、また、鋼床版又は桁の部材と共に図面に含まれる道路構造物は、高欄、区画線、継手、橋脚番号標、照明設備、標識設備及び排水設備の少なくとも１つである。これらの道路構造物のうちの少なくとも１つを基準にすることにより、撮影画像と図面を正確に重ね合せることができる。その結果、撮影画像に含まれる舗装の損傷又は損傷補修跡の位置と、図面に含まれる鋼床版又は桁の部材の配置位置とを、正確に照らし合わせることができる。

一実施形態の橋梁の点検方法は、上記撮影画像は、上記車両からの側方視像を含む。

上記実施形態によれば、撮影画像が、舗装と共に、車両からの側方視像を含むことにより、効果的に道路構造物の像を含んだ撮影画像を得ることができる。

一実施形態の橋梁の点検方法は、上記撮影画像は、上記車両から側方を撮影してなる側方画像と関連付けられている。

上記実施形態によれば、舗装を含む撮影画像が、車両から側方を撮影してなる側方画像と関連付けられることにより、側方画像に含まれる道路構造物の像を介して、撮影画像と図面を正確に重ね合せることができる。

一実施形態の橋梁の点検方法は、上記撮影画像は、上記舗装の橋軸直角方向を主走査方向として撮像するラインスキャンカメラで撮影された画像である。

上記実施形態によれば、撮影画像として、舗装の橋軸直角方向を主走査方向として撮像するラインスキャンカメラで撮影された画像を用いることにより、比較的高精細であり、かつ、連続した舗装の画像を、容易に得ることができる。

一実施形態の橋梁の点検方法は、上記撮影画像の橋軸方向の異なる位置に存在する複数の道路構造物の像と、これらの道路構造物に関する上記図面の配置位置とに基づいて、上記撮影画像の橋軸方向の縮尺を調整する。

上記実施形態によれば、撮影画像と図面を重ね合せる際に、上記撮影画像の橋軸方向の異なる位置に存在する複数の道路構造物の像が、上記図面に含まれる上記複数の道路構造物の配置位置に一致するように、上記撮影画像の橋軸方向の縮尺を調整する。これにより、上記撮影画像と図面を正確に重ね合せることができ、上記撮影画像に含まれる損傷又は損傷補修跡と、上記図面に含まれる鋼床版又は桁の部材の配置位置とを正確に照らし合わせることができる。ここで、上記撮影画像の橋軸方向は、舗装及び鋼床版の延在方向と一致する。また、上記撮影画像が、舗装上を走行する車両に設置されたラインスキャンカメラで撮影された画像である場合、上記撮影画像の橋軸方向の縮尺の調整を、走査周期と車両の走行速度が実質的に一定の範囲内で行うのが好ましい。これにより、撮影画像の縮尺を、道路構造物に基づいて、均一かつ正確に調整することができる。

一実施形態の橋梁の点検方法は、上記撮影画像の橋軸直角方向の異なる位置に存在する複数の道路構造物の像と、これらの道路構造物に関する上記図面の配置位置とに基づいて、上記撮影画像の橋軸直角方向の縮尺を調整する。

上記実施形態によれば、撮影画像と図面を重ね合せる際に、上記撮影画像の橋軸直角方向の異なる位置に存在する複数の道路構造物の像と、上記図面に含まれる上記複数の道路構造物の配置位置とが一致するように、上記撮影画像の橋軸直角方向の縮尺を調整する。これにより、上記撮影画像と図面を正確に重ね合せることができ、上記撮影画像に含まれる損傷又は損傷補修跡と、上記図面に含まれる鋼床版又は桁の部材の配置位置とを正確に照らし合わせることができる。ここで、上記撮影画像の橋軸直角方向は、舗装及び鋼床版の延在方向に直交する方向と一致する。

一実施形態の橋梁の点検方法は、上記撮影画像を構成する複数のスキャンラインが、上記舗装が橋軸方向に等間隔おきに走査されて生成されたものである。

上記実施形態によれば、舗装の上を走行する車両に搭載されたラインスキャンカメラにより、舗装の橋軸直角方向を主走査方向として撮像された画像は、この撮影画像を構成する複数のスキャンラインが、舗装を橋軸方向に等間隔おきに走査されて生成されたものであるので、橋軸方向に歪みの無い画像が得られる。ここで、ラインスキャンカメラが舗装の走査を行ってスキャンラインを生成するタイミングは、車両の速度又は走行距離を検出し、車両が所定距離だけ走行する毎に、走査を行うようにすればよい。車両の速度又は走行距離は、例えば空間フィルタ式やレーザードップラ式の非接触走行距離計により高精度に検出することができる。これにより、正確に一定の距離毎に舗装を走査できるので、実質的に橋軸方向と一致する走行方向において、歪みの無い撮影画像が得られる。

一実施形態の橋梁の点検方法は、上記撮影画像を構成する複数のスキャンラインの配置角度を、各スキャンラインが撮影された時の上記車両の速度と加速度に基づいて算出した角度に変更することにより、上記撮影画像を調整する。

上記実施形態によれば、舗装の上を走行する車両に搭載され、舗装の橋軸直角方向を主走査方向として撮像するラインスキャンカメラで撮影された画像は、この撮影画像を構成するスキャンラインが、主走査方向の直交方向に順次配列されて形成される。したがって、ラインスキャンカメラが搭載された車両が走行した舗装が、曲線形状であっても、撮影画像のスキャンラインは副走査方向に直線状に配列されるので、撮影画像の舗装は、直線形状に表れる。ここで、撮影画像を構成する複数のスキャンラインの配置角度を、各スキャンラインが撮影された時の車両の速度と加速度に基づいて算出した角度に変更する。例えば、所定のスキャンラインが撮影された時の車両の速度と加速度から、車両の走行経路の曲率半径を求め、この曲率半径と速度に基づいて算出した角度だけ、当該スキャンラインの配置角度を変更する。これにより、撮影画像のスキャンラインを、車両が走行した経路に対応する方向に向けることができ、こうしてスキャンラインの角度が変更された撮影画像により、上記車両が走行した舗装の形状を、実際の形状に近づけて示すことができる。したがって、撮影画像を、鋼床版又は桁の部材の配置位置を示した図面と重ね合せて、撮影画像に含まれる舗装の損傷又は損傷補修跡の損傷位置と、図面に含まれる鋼床版又は桁の部材の配置位置とを正確に照合することができる。

本発明の実施形態の点検方法を適用する橋梁を示す斜視図である。 鋼床版及び桁に生じる亀裂を示す斜視図である。 鋼床版に生じる亀裂を示す断面図である。 点検車両を示す模式図である。 道路点検システムを示す模式図である。 ラインスキャンカメラの撮影範囲を示す模式図である。 ラインスキャンカメラの撮影画像を示す模式図である。 道路点検システムのディスプレイに表示される損傷検出画面を示す模式図である。 撮影画像を図面に重ね合せた様子を示す図である。 撮影画像を図面に重ね合せた部分を示す拡大図である。 車両が直線状の道路を走行しながら撮影を行う様子と撮影画像を示す模式図である。 車両が曲線状の道路を走行しながら撮影を行う様子と撮影画像を示す模式図である。 曲線状の道路の撮影画像を調整する様子を示す模式図である。

以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態の点検方法を適用する橋梁を示す斜視図である。この橋梁は道路の用途に用いられる道路橋であり、図１に示す上部工は、鋼床版１と、この鋼床版１を支持する主桁４及び横桁５で大略構成されている。この上部工は、鋼製又はコンクリート製の橋脚によって支持される。鋼床版１は、橋軸方向の両端部が図示しない橋脚によって支持されており、橋軸方向に隣合う橋脚と橋脚との間の１径間につき、１つの鋼床版１が配置されている。鋼床版１は、鋼板で形成されたデッキプレート２と、このデッキプレート２の下面に配置された補強用の横リブ６及び縦リブ７を有する。縦リブ７は、バルブプレートやＵトラフ等で形成することができる。鋼床版１のデッキプレート２の上面には、一般的にアスファルトで形成された舗装３が敷設されている。鋼床版１は、橋軸方向に延在する主桁４と、橋軸直角方向に延在する横桁５で支持されている。主桁４のウェブには、鉛直方向に延在する垂直補剛材８が設けられている。主桁４、横桁５、横リブ６及び縦リブ７は鋼で形成され、これらの部材はデッキプレート２に溶接で固定されている。

図２は、Ｕトラフを縦リブとする鋼床版１の構成部材と、鋼床版１を支持する主桁４及び横桁５に生じる疲労亀裂を示す斜視図である。図２に示すように、鋼床版を有する橋梁では、鋼床版１のデッキプレート２に、垂直補剛材８の上端が溶接された部分に沿って亀裂１１が生じる。また、横リブ６に、この横リブ６に形成されてトラフリブ７を貫通させる切欠き部の縁から延びる亀裂１２が生じる。また、トラフリブ７の上端縁とデッキプレート２の下面とを溶接する溶接部に沿って、亀裂１３が生じる。また、トラフリブ７に、横リブ６の切欠き部との間の溶接部分の近傍に、亀裂１４が生じる。また、トラフリブ７に、このトラフリブ７を構成するトラフ部材の突き合わせ溶接部分に沿って、亀裂１５が生じる。これらのデッキプレート２、横リブ６及びトラフリブ７等に生じる亀裂１１，１２，１３，１４，１５は、舗装３上を走行する車両の荷重が繰り返し作用することにより発生し、伸展する。

上記亀裂１１，１２，１３，１４，１５は、デッキプレート２の下面から目視、浸透探傷試験及び磁粉探傷試験等の点検を行うことにより、発見が可能である。しかし、一般的に、疲労亀裂は幅が小さく、また、塗膜に覆われているため、発見は容易ではない。さらに、箱桁の内側で鋼床版へ接近することは比較的容易であるが、箱桁の外側で鋼床版へ接近するためには、足場を設置する必要がある。図３は、デッキプレート２とトラフリブ７との溶接部分に生じる亀裂を示す断面図である。図３（ａ）に示すのは、トラフリブ７の上端縁とデッキプレート２の下面との間の溶接ビード１７に生じた亀裂１３である。図３（ｂ）に示すのは、溶接ビード１７の内側から進展してデッキプレート２を貫通した亀裂１８である。この亀裂１８は、トラフリブ７の外側から容易に観察することができない。このようなトラフリブ７の内側の亀裂１８は、フェイズドアレイ超音波探傷により発見が可能であるが、目視、浸透探傷試験及び磁粉探傷試験と比較して、大変な手間と時間を要する。このため、上記亀裂１８の観察は、舗装３を除去し、デッキプレート２の上側面から、目視、浸透探傷試験及び磁粉探傷試験を行って検出するのが通例である。この場合、大がかりな交通規制を伴うため、検査コストが高く、検査期間の長期化を招くとともに、道路交通への影響が大きいという不都合がある。以上のように、鋼床版の疲労亀裂の点検には多くの困難を伴うので、損傷の可能性がある全ての箇所を対象に検査を行うのは、手間と時間を要するうえに、道路利用者の利便を損なう不都合がある。そこで、実施形態の橋梁の点検方法は、舗装３の損傷又は損傷補修跡をマーカーとして利用することにより、デッキプレート２やトラフリブ７を含む鋼床版１の構成部材の損傷が疑われる箇所を、効率的に発見するものである。

図４は、実施形態の橋梁の点検方法で用いる点検車両２０を示す模式図であり、図５は、点検車両に搭載される道路点検システムＳを示す模式図である。この道路点検システムＳは、ラインスキャンカメラ２１と、速度センサ２２と、加速度センサ２３と、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信機２４と、距離センサ２５と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３１と、メモリ３２と、記憶装置３３と、通信装置３４と、入力装置３５と、出力装置３６と、読取装置３７を含んで構成されている。上記ＣＰＵ３１、メモリ３２、記憶装置３３、通信装置３４、入力装置３５、出力装置３６及び読取装置３７は、ノート型パーソナルコンピュータ（以下、ノートＰＣという）２６に内蔵されている。図４に示すように、ラインスキャンカメラ２１と、速度センサ２２と、加速度センサ２３と、ＧＰＳ受信機２４と、距離センサ２５とがノートＰＣ２６に接続されて車両に搭載され、点検車両２０を構成している。なお、点検車両２０は、舗装３の表面形状を検出する表面形状センサや、走行音を収集するマイクロフォンや、舗装３のわだち掘れを測定するわだち掘れ測定器等を備えてもよい。

ラインスキャンカメラ２１は、撮影する対象を、フォトダイオードが１列に並んで形成されたフォトダイオードアレイにより、主走査方向と、主走査方向と直角の副走査方向とに走査して、副走査方向に連続する画像を出力するものである。ラインスキャンカメラ２１は、点検車両２０の背面部分に配置されている。点検車両２０が走行しながら、背面部分に設置されたラインスキャンカメラ２１で舗装３を連続的に撮影することにより、連続した舗装３の画像を取得するように形成されている。後に詳述するように、ラインスキャンカメラ２１による撮影画像は、舗装３の表面の像と共に、点検車両２０の側方視像を含むのが好ましい。また、点検車両２０に、舗装３の表面を撮影する第１ラインスキャンカメラと、点検車両２０の側方を撮影する第２ラインスキャンカメラとを設置し、上記第１ラインスキャンカメラの撮影画像と第２ラインスキャンカメラの撮影画像とを撮影時刻で関連付けてもよい。

速度センサ２２は、道路を走行する点検車両２０の速度を検出し、検出した速度は、ラインスキャンカメラ２１の撮影画像に対応付けられて保存される。速度センサ２２は、空間フィルタ式等の非接触速度計であるのが好ましく、後述の距離センサ２５と兼用することができる。

加速度センサ２３は、道路を走行する際に点検車両２０に作用する加速度を測定するものであり、少なくとも、点検車両２０の幅方向の加速度を検出する。点検車両２０の幅方向は、車軸と平行をなす方向であり、前後方向と直角をなす方向である。また、この点検車両２０が走行する橋梁の橋軸直角方向と実質的に同じである。前後方向とは、点検車両２０の全面と背面を結ぶ方向であって、点検車両２０が水平面を走行するときの進行方向と一致する方向である。後に詳述するように、加速度センサ２３で検出された幅方向の加速度と、速度センサ２２で検出された速度に基づいて、点検車両２０の走行経路の曲率が算出される。算出された曲率に基づいて、ラインスキャンカメラ２１で撮影された撮影画像を形成するスキャンラインの角度を調整することにより、撮影画像を、実際の走行経路に近い形状に調整することができる。加速度センサ２３は、点検車両２０の幅方向の加速度のほか、前後方向と上下方向の加速度を検出してもよい。点検車両２０の上下方向は、前後方向と幅方向とで定義される平面に対して直角をなす方向であり、点検車両２０が水平面を走行するときに鉛直方向と一致する方向である。点検車両２０の上下方向の加速度に基づいて、舗装３の凹凸の程度を検知することができる。

ＧＰＳ受信機２４は、ＧＰＳ衛星から発信されたＧＰＳ信号を受信する。このＧＰＳ信号に基づいて、点検車両２０の概略の走行位置が検出される。

距離センサ２５は、点検車両２０の走行距離を検出する。距離センサ２５は、速度センサ２２と一体に形成され、例えば空間フィルタにより非接触で点検車両２０の走行速度と走行距離を測定するのが好ましい。なお、速度センサ２２とは別体の距離センサ２５を設けてもよい。

ＣＰＵ３１は、記憶装置３３に格納されたプログラムを読み出して実行し、道路点検システムＳの各機能を実現する。メモリ３２は、ＣＰＵ３１がプログラムを実行する際にデータを一時的に保存するために用いられる。記憶装置３３には、ラインスキャンカメラ２１で撮影された画像データや、速度センサ２２、加速度センサ２３、ＧＰＳ受信機２４及び距離センサ２５で収集された各種のデータや、プログラム本体が記憶される。なお、記憶装置３３は、ノートＰＣ２６に内蔵されたもののほか、ノートＰＣ２６にＵＳＢ（Universal Serial Bus）等で接続された外付けのものでもよい。

通信装置３４は、移動体通信によるインターネット回線を通じて、道路の管理施設に設置されたサーバとデータの送受信を行う。

入力装置３５は、ノートＰＣ２６のキーボードや、タッチパネル、タッチパッド及びマウス等のポインティングデバイスであり、操作者により、道路点検システムＳの動作に関する指令や設定が入力される。

出力装置３６は、ノートＰＣ２６のディスプレイであり、道路点検システムＳの操作に関するＧＵＩ（Graphical User Interface）や、速度センサ２２や加速度センサ２３で検出された検出情報や、ラインスキャンカメラ２１で撮影された撮影画像や、ＣＰＵ３１による演算結果を表示する。また、他の出力装置３６として、道路点検システムＳの走査に関する音を出力するスピーカや、種々の検出結果を紙媒体に出力するプリンタを備えてもよい。

読取装置３７は、ノートＰＣ２６で実行されて道路点検システムＳの機能を実現するためのプログラムを、ＣＤ―ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）等の記録媒体等から読み取るものである。

図６は、点検車両２０の走行中に、ラインスキャンカメラ２１で舗装３や橋梁を撮影する様子を模式的に示した平面図である。図６に示すように、点検車両２０が、矢印Ａで示すように前進方向に走行するに伴い、点検車両２０の背面に設置されたラインスキャンカメラ２１により、橋梁の舗装３の橋軸直角方向に延びる線状の撮像領域２８の様子が撮影される。撮像領域２８は、橋梁上の舗装３の表面から橋梁の側方へ亘るように設定されている。ラインスキャンカメラ２１で撮像領域２８を撮影しながら点検車両２０が走行することにより、舗装３の像と、点検車両２０の側方に位置する高欄１０等の道路構造物の像とを含んで走行方向に連続したラインスキャン画像が得られる。ラインスキャン画像は可視光画像であり、モノクロ又はカラーのいずれでもよい。点検車両２０の走行中にラインスキャンカメラ２１で撮影されたラインスキャン画像のデータは、速度センサ２２で検出された速度データと、加速度センサ２３で検出された加速度データと、ＧＰＳ受信機２４で検出された位置データと、距離センサ２５で検出された距離データに関連付けられて、記憶装置３３に保存される。

図７は、舗装３上を走行する点検車両２０からラインスキャンカメラ２１で撮影された撮影画像であるラインスキャン画像の一部を示す模式図である。図７に示すように、ラインスキャン画像４０は、橋梁の舗装３に沿って延在する細長矩形状を有し、舗装３の橋軸直角方向がラインスキャンカメラ２１による主走査方向に一致すると共に、延在方向が副走査方向と一致する。このラインスキャン画像４０には、舗装３と実質的に同一面に設置された道路構造物として、例えば、舗装３を横断する継手４１と、舗装３の側部の排水口４６と、舗装３の橋軸方向に連続する車道外側線４７と、舗装３の橋軸方向に断続的に表れる車線境界線４８の像が含まれる。また、このラインスキャン画像４０には、舗装３の側方に位置し、点検車両２０からの側方視像として、例えば、高欄１０と、高欄１０に設置され、継手４１に対応して橋梁の下部に位置する橋脚の番号を示す橋脚番号標４２と、高欄１０の上部に設置された防音壁４４と、防音壁４４の支柱４３の像が含まれる。

本実施形態の橋梁の点検方法は、まず、舗装３の損傷又は損傷補修跡を検出する舗装損傷検出工程を行う。舗装損傷検出工程では、点検対象の道路橋を走行して得たラインスキャン画像４０に基づいて、舗装３のひび割れやポットホールや陥没等の損傷、又は、これらの損傷の補修跡を検出する。図７のラインスキャン画像４０において、このような損傷として、舗装３の延在方向に延びるひび割れ５１や、舗装３の橋軸直角方向に延びるひび割れ５２を抽出できる。また、損傷補修跡として、アスファルト乳剤等で形成され、数センチメートルの幅を有して舗装３の延在方向に延びる帯状のひび割れ補修跡５３がある。これらの舗装３の損傷又は損傷補修跡は、ラインスキャン画像４０を操作者が目視することにより検出できる。

図８は、道路点検システムＳのディスプレイに表示される損傷検出画面を示す模式図である。この損傷検出画面は、記憶装置３３に格納されたプログラムがＣＰＵ３１で実行されて表示され、以下に説明する処理が行われる。図８に示すように、損傷検出画面６０には、道路の側方のラインスキャン画像を表示する側方画像表示窓６１と、舗装３のラインスキャン画像を表示する舗装画像表示窓６２と、各表示窓６１，６２に表示された画像の撮影位置を地図により表示する地図表示窓６３と、各表示窓６１，６２に表示された画像の撮影位置を橋脚番号と継手４１からの距離で表示する撮影位置表示窓６４が設定されている。

側方画像表示窓６１と舗装画像表示窓６２は、撮影時刻が同期されており、同一時刻に撮影された同一位置の画像を表示するように設定されている。側方画像表示窓６１と舗装画像表示窓６２に表示する画像は、入力装置３５、地図表示窓６３及び撮影位置表示窓６４を通じて変更可能に形成されている。例えば、入力装置３５としてのキーボードの矢印キーを押下することにより、現在表示されている画像の位置に対して、矢印キーの方向に移動した位置の画像を、表示窓６１，６２に表示することができる。また、地図表示窓６３に表示された地図の所望の位置をポインタで指定することにより、指定された位置で撮影された画像を、表示窓６１，６２に表示することができる。また、撮影位置表示窓６４に、橋脚番号と、この橋脚番号から測定された距離とを入力装置３５で入力することにより、入力された橋脚番号及び距離で特定される位置で撮影された画像を、表示窓６１，６２に表示することができる。

このように、道路測定システムＳの損傷検出画面によれば、ラインスキャンカメラ２１で撮影されたラインスキャン画像４０について、その撮影位置を、地図や、橋脚番号及び橋脚番号からの距離で特定することができる。また、地図や、橋脚番号及び橋脚番号からの距離により特定した位置のラインスキャン画像４０を、容易に読み出して表示することができる。したがって、ラインスキャン画像４０中の舗装３の損傷又は損傷補修跡を、容易に検出することができると共に、検出した損傷又は損傷補修跡の位置を容易に特定することができる。なお、舗装３の損傷又は損傷補修跡は、損傷検出画面を通してラインスキャン画像４０を操作者が視認して検出する以外に、画像認識プログラムを実行するコンピュータが、ラインスキャン画像４０に対して、色や形状に基づく画像認識処理を実行して検出してもよい。

舗装３の損傷又は損傷補修跡が検出されると、この損傷又は損傷補修跡が存在する損傷位置と、橋梁を構成する部材の配置位置とを照らし合わせる照合工程を行う。舗装３の損傷位置と、橋梁の部材の配置位置との照合は、舗装３を含むラインスキャン画像４０と、橋梁の部材の配置位置を示した図面とを重ね合せて行う。橋梁の図面は、鋼床版１の製造ブロック毎に作製され、デッキプレート２や横リブ６やトラフリブ７等の構造部材及び継手４１の配置位置が記載された製作図と、桁４，５の平面配置図と、橋梁に設置される各種の設備が記載された設備図と、舗装３に設けられる車道外側線４７や車線境界線４８等の区画線の配置位置が記載された区画線設置図と、橋脚番号標４２の配置図とを組み合わせて作製された単一の図面である。設備図は、防護設備、照明設備、標識設備、及び／又は、排水設備の配置位置が記載されている。防護設備には、橋梁の端部に設置される高欄１０や、ガードレールや、防護壁や、防音壁４４や、支柱等４３が含まれる。また、照明設備には、照明柱や、高欄照明や、ランプ等が含まれる。また、標識設備には、標識柱や、電光パネルや、標識板等が含まれる。また、排水設備には、排水口４６や、排水桝や、排水管等が含まれる。このように、道路構造物として、高欄を含む防護設備、区画線、継手４１、橋脚番号標４２、照明設備、標識設備及び排水設備等の配置位置が、橋梁の図面に記載されている。このような図面を電子化して画像を作製し、この図面の画像と、ラインスキャン画像４０とを、コンピュータの画像処理プログラムによって重ね合せる。これにより、舗装３の損傷位置と、橋梁の部材の配置位置との照合を行う。

ラインスキャン画像４０と図面の画像とを重ねる画像処理プログラムとしては、市販の写真編集プログラムやＣＡＤ（computer aided design）プログラムを用いることができる。写真編集プログラムは、読み込んだラインスキャン画像４０と図面の画像を、夫々異なるレイヤーに対応付け、各レイヤーに属する画像を互いに重複した状態で表示すると共に、各レイヤーの画像の縮尺及び位置を、レイヤー毎に独立して調整可能であるのが好ましい。また、図面の縮尺に対応し、所定の長さおきに交差したグリッドを、ラインスキャン画像４０と図面に重複して表示可能であるのが好ましい。上記グリッドにより、ラインスキャン画像４０や図面中の対象の寸法や距離を容易に把握することができる。

図９は、ラインスキャン画像４０と、橋梁の図面５０を、画像処理プログラムによって重ね合せた様子を示す図である。図９では、分かり易さのため、ラインスキャン画像４０のうち、舗装３の１車線部分を取り出して、橋梁の図面５０に重ね合せている。図面５０は、鋼床版１の構成部材の配置位置と、この鋼床版１を支持する桁５の配置位置と、道路構造物の配置位置を示している。この図面５０は、１径間分の鋼床版１に関する部材及び道路構造物の配置位置が記載されている。この図面５０にラインスキャン画像４０を重ね合せるとき、ラインスキャン画像４０中の継手４１と、鋼床版１の一方の端縁１ａとに基づいて、ラインスキャン画像４０と図面５０の橋軸方向の位置合わせを行う。また、ラインスキャン画像４０において、鋼床版１の他方の端縁１ｂに対応する位置は、舗装３の表面には現れない埋設継手である。そこで、図９には図示しないラインスキャン画像４０の側方視像に含まれる高欄１０に基づいて、鋼床版１の他方の端縁１ｂとの位置合わせを行う。すなわち、図７に示すように、鋼床版１の端部に設置された高欄１０は、１つの鋼床版１に１つ又は複数のユニットで構成されて設置されており、隣り合う鋼床版１と鋼床版１の間の境界に、高欄１０のユニットとユニットの間の境界１０ａが一致する。したがって、ラインスキャン画像４０に含まれる側方視像を探索し、高欄１０のユニットの境界１０ａを抽出して、この高欄１０のユニットの境界１０ａと、鋼床版１の他方の端縁１ｂとを位置合わせする。なお、高欄１０を探索は、ラインスキャン画像４０に関連付けられた第２ラインスキャンカメラの画像を用いてもよい。このようにして、舗装３０には現れない埋設継手であっても、ラインスキャン画像４０に含まれる側方視像や、ラインスキャン画像４０に関連付けられた側方視像を用いることにより、ラインスキャン画像４０と図面５０との位置合わせを行うことができる。以上のように、ラインスキャン画像４０中の継手４１及び高欄１０の境界１０ａと、図面５０中の鋼床版１の両方の端縁１ａ，１ｂとを位置合わせすることにより、ラインスキャン画像４０と図面５０の位置合わせと縮尺の調整を行うことができる。

ここで、ラインスキャン画像４０に含まれる区画線としての車道外側線４７や車線境界線４８の像と、図面５０に含まれる車道外側線４７や車線境界線４８の配置位置とに基づいて、ラインスキャン画像４０の幅方向の縮尺を調整してもよい。また、ラインスキャン画像４０と図面５０との位置合わせを、ラインスキャン画像４０中の継手４１及び高欄１０の境界１０ａと、図面５０中の鋼床版１の両方の端縁１ａ，１ｂとで行ったが、ラインスキャン画像４０中の排水口４６と、画像５０中の排水口４６の配置位置とで行ってもよい。このように、排水口４６等の道路構造物により、ラインスキャン画像４０と図面５０との位置合わせを行うことができる。また、複数の道路構造物により、ラインスキャン画像４０の図面５０に対する位置合わせを行うと共に、ラインスキャン画像４０の縮尺を調整してもよい。

ラインスキャン画像４０と図面５０との位置合わせと、ラインスキャン画像４０の縮尺の調整が完了すると、ラインスキャン画像４０中の舗装３の損傷位置が、図面５０中の鋼床版１の構成部材の配置位置と一致するかを確認し、損傷位置に配置位置が一致する構成部材を、点検対象に設定する点検位置設定工程を行う。詳しくは、舗装損傷検出工程で検出された損傷であるひび割れ５１とひび割れ補修跡５３について、これらの損傷位置と配置位置が一致する部材の有無を確認する。図１０は、図９の領域Ｂを拡大して示した図である。図１０において、ラインスキャン画像４０の領域Ｂの部分に符号４０ａを付し、図面５０の領域Ｂの部分に符号５０ａを付している。また、５５は主桁の配置位置を示すウェブの位置であり、５６はトラフリブの配置位置を示す溶接線であり、５７は横桁の配置位置を示すウェブの位置であり、５８は横リブの配置位置を示すウェブの位置である。図１０に示すように、ラインスキャン画像４０のひび割れ５１が、主桁の配置位置５５に沿って延在しており、主桁の配置位置５５と一致している。また、ラインスキャン画像４０のひび割れ補修跡５３が、主桁の配置位置５５、及び、トラフリブの配置位置５６と一致している。これらの損傷位置と配置位置が一致する主桁４とトラフリブ７について、損傷位置と一致する部分及びその近傍を、点検対象に設定する。

点検位置設定工程で点検対象が設定されると、点検対象の主桁４とトラフリブ７の該当箇所に対して、点検を行う。点検は、交通規制を伴わない鋼床版１の下側面からの点検を優先して行う。鋼床版１の下側面からの点検は、箱桁の内側や、箱桁の外側に設置した足場や、地上に設置した高所作業車から、目視や非破壊検査により行うことができる。これらのいずれの点検も、点検対象の箇所が設定されているので、鋼床版１の全ての部分を点検するよりも、手間とコストと時間を大幅に削減できる。また、トラフリブ７の内側に貫通亀裂１８の疑いがある場合でも、点検対象が限定されているため、フェイズドアレイ超音波探傷を適用することが可能となる。したがって、トラフリブ７の内側の貫通亀裂１８を検出するために通常行われる舗装３の除去は、不要になる可能性がある。このようにして、本実施形態によれば、主桁４とトラフリブ７のうち、舗装３のひび割れ５１とひび割れ補修跡５３の損傷位置に対応する部分について点検を行う。したがって、主桁４やトラフリブ７の全部を点検するよりも、効率を高めることができる。また、舗装３を除去して渦流探傷検査や磁粉探傷検査等を行う場合においても、検査範囲を予め特定できるので、舗装３の除去範囲を少なくでき、検査コストを削減できると共に、検査に伴う道路の規制の範囲や期間を削減できて、道路交通への影響を少なくできる。

本実施形態において、ラインスキャンカメラ２１による撮影画像であるラインスキャン画像は、点検車両２０の進行方向に対して直角方向である舗装路の橋軸直角方向が主走査方向であると共に、点検車両２０の進行方向が副走査方向である。したがって、図１１（ａ）に示すように、点検車両２０が直線状の舗装路７０を、矢印Ｃで示すように、直線状の舗装路７０に沿って走行する場合、副走査方向が直線であるため、撮影領域７１は、ラインスキャンカメラ２１による主走査領域が、直線状の副走査方向に連なって形成される。この撮影領域７１を撮影して得られるラインスキャン画像７２は、図１１（ｂ）に示されるように、各主走査領域を撮影してなるスキャンラインが、スキャンラインの直角方向に順次配列されて形成されるので、撮影領域７１と相似形である。一方、図１２（ａ）に示すように、点検車両２０が、矢印Ｄで示すように、曲線状の舗装路７５を走行する場合、副走査方向が曲線であるため、撮影領域７６は、ラインスキャンカメラ２１による主走査領域が、曲線状の副走査方向に連なって形成される。この撮影領域７６を撮影して得られるラインスキャン画像７７は、図１２（ｂ）に示されるように、各主走査領域を撮影してなるスキャンラインが、スキャンラインの直角方向に順次配列されて形成されるので、撮影領域７６とは非相似形となる。したがって、点検車両２０が曲線状の舗装路７５を走行する場合や、走行経路が車線変更等によって湾曲する場合、ラインスキャンカメラ２１による撮影画像は、橋梁の図面と一致しない。このような不都合を解消するため、本実施形態では、次のようにして、ラインスキャン画像の調整を行う。

まず、道路点検システムＳの記憶装置３３から、ラインスキャンカメラ２１の撮影画像と、速度センサ２２が検出した速度データと、加速度センサ２３が検出した加速度データを読み出す。図１３（ａ）は、曲線状の舗装路７５を走行して撮影されたラインスキャン画像７７を示す模式図であり、ラインスキャンカメラ２１による主走査方向の走査により形成され、単位画像である複数のスキャンライン７８が、スキャンライン７８の直角方向に配列されて形成されている。続いて、ラインスキャン画像７７に関連付けられた速度データ及び加速度データに基づいて、各スキャンライン７８が撮影されたときの速度ｖと、曲線状の走行経路の遠心方向、すなわち、点検車両２０の幅方向の加速度αを特定する。速度ｖと加速度αが特定されると、これらの速度ｖ（ｍ／ｓｅｃ）と加速度α（ｍ／ｓｅｃ^２）を、次式（１）に代入して、曲率半径ｒ（ｍ）を算出する。

ここで、スキャンライン７８が、点検車両２０が走行する曲線経路の微小円弧Δｓを成すとすると、この微小円弧Δｓに対応する曲線の微小中心角Δθと、曲率半径ｒ（ｍ）との間に、次式（２）が成立する。

したがって、次式（３）により、所定のスキャンライン７８が、隣接するスキャンライン７８に対してなす角度Δθを算出することができる。

ここで、微小円弧Δｓは、所定のスキャンライン７８の撮影時刻と、隣接するスキャンライン７８の撮影時刻との差分に、速度を乗じて算出できる。
上記数式（３）により求めた角度Δθだけ、隣接するスキャンライン７８に対して、所定のスキャンライン７８の配置角度を変更する。図１３（ｂ）は、隣り合うスキャンライン７８の配置角度を、Δθだけ変更した様子を示している。スキャンライン７８の配置角度を変更した場合、スキャンライン７８の相互間に生じる隙間は、補完処理により埋める一方、スキャンライン７８の相互の重複部は、必要に応じてスムージング等の処理を行うことができる。こうして、ラインスキャン画像７７を構成する全てのスキャンライン７８について、角度Δθを算出して配置角度を変更することにより、ラインスキャン画像７７を、点検車両２０の走行経路に沿った形状に調整することができる。したがって、調整されたラインスキャン画像７７は、橋梁の図面と正確に重ね合せることができるので、ラインスキャン画像７７に含まれる舗装３の損傷位置と、図面に含まれる鋼床版又は桁の部材の配置位置とを、正確に照合することができる。なお、道路線形には、直線部と円弧部との間に、緩和区間としてクロソイド部が設けられている。点検車両２０が直線部から円弧部に走行する過程で、点検車両２０の幅方向の加速度αは、直線部で０であり、クロソイド部で漸増し、円弧部で一定の値となる。したがって、式（１）の算出値が過大とならないように、代入する加速度αの値に閾値を設けるのが好ましい。

上記実施形態において、ラインスキャンカメラ２１で撮影されたラインスキャン画像４０，７２，７７は、舗装３が橋軸方向に等間隔おきに走査されて生成されたものである。このラインスキャンカメラ２１が舗装３の走査を行ってスキャンラインを生成するタイミングは、空間フィルタ式の非接触走行距離計で点検車両２０の走行距離を検知し、一定の走行距離毎に行う。例えば、非接触走行距離計により、点検車両２０が１ｍｍ走行する毎に、ラインスキャンカメラ２１が走査を１回行うように設定できる。このように、点検車両２０の走行距離に応じてラインスキャンカメラ２１が舗装３を走査することにより、実質的に橋軸方向と一致する走行方向に、歪みの無い撮影画像を得ることができる。

上記実施形態において、ラインスキャン画像のスキャンラインの配置角度の調整や、スキャンラインの配置間隔の調整や、スキャンラインカメラの走査周期の調整は、単一のスキャンライン毎に行ってもよく、また、複数のスキャンライン毎に行ってもよい。

また、上記実施形態において、舗装３の損傷は、ラインセンサを有するラインスキャンカメラ２１で撮影されたラインスキャン画像４０を用いて特定したが、エリアセンサを有するエリアカメラを用いて形成された画像を用いて特定してもよい。また、舗装３の損傷位置は、画像で特定する以外に、舗装３の存在する現地位置で検出して特定してもよい。

また、上記実施形態において、舗装３の損傷としてのひび割れ５１，５２及びひび割れ補修跡５３について、損傷位置と部材の配置位置とを照らし合わせたが、ポットホール、陥没及びわだち等の他の損傷又は損傷補修跡について、損傷位置と部材の配置位置とを照らし合わせてもよい。

本発明は、陸に設置される高架橋や、河川又は海を跨いで設置される橋梁等の種々の橋梁について適用可能である。

１ 鋼床版
２ デッキプレート
３ 舗装
４ 主桁
５ 横桁
６ 横リブ
７ トラフリブ
８ 垂直補剛材
１１，１２，１３，１４，１５，１８ 亀裂
１７ 溶接ビード
２０ 点検車両
２１ ラインスキャンカメラ
２２ 速度センサ
２３ 加速度センサ
２４ ＧＰＳ受信機
２５ 距離センサ
２６ ノートＰＣ
３１ ＣＰＵ
３２ メモリ
３３ 記憶装置
３４ 通信装置
３５ 入力装置
３６ 出力装置
３７ 読取装置
４０，７２，７７ ラインスキャン画像
５０ 橋梁の図面
５５，５６，５７，５８ 部材の配置位置
７８ スキャンライン
Ｓ 道路点検システム

Claims (12)

1. 鋼床版と、この鋼床版を支持する桁とを有する橋梁の点検方法であって、
   上記鋼床版上に設置された舗装の損傷又は損傷補修跡を検出する舗装損傷検出工程と、
   上記検出された舗装の損傷又は損傷補修跡が存在する損傷位置と、上記鋼床版又は桁を構成する部材の配置位置とを照らし合わせる照合工程と、
   上記舗装の損傷位置と一致する配置位置にある上記部材を、点検対象に設定する点検位置設定工程と
   を備え、
   上記照合工程は、少なくとも上記舗装を撮影した撮影画像と、上記鋼床版又は桁の部材の配置位置を示した図面とを重ね合せて行うことを特徴とする橋梁の点検方法。
2. 請求項１に記載の橋梁の点検方法において、
   上記舗装損傷検出工程は、上記舗装を撮影した撮影画像を用いて損傷又は損傷補修跡を検出することを特徴とする橋梁の点検方法。
3. 請求項１又は２に記載の橋梁の点検方法において、
   上記撮影画像は、上記舗装の上を走行する車両から撮影されたものであることを特徴とする橋梁の点検方法。
4. 請求項１に記載の橋梁の点検方法において、
   上記撮影画像は、上記橋梁に設置された道路構造物の像を含み、
   上記図面は、上記橋梁に設置された道路構造物の配置位置を含み、
   上記照合工程は、上記撮影画像に含まれる道路構造物の像と、上記図面に含まれる道路構造物の配置位置とに基づいて、上記撮影画像と図面を重ね合せることを特徴とする橋梁の点検方法。
5. 請求項４に記載の橋梁の点検方法において、
   上記道路構造物は、高欄、区画線、継手、橋脚番号標、照明設備、標識設備及び排水設備の少なくとも１つであることを特徴とする橋梁の点検方法。
6. 請求項３に記載の橋梁の点検方法において、
   上記撮影画像は、上記車両からの側方視像を含むことを特徴とする橋梁の点検方法。
7. 請求項３に記載の橋梁の点検方法において、
   上記撮影画像は、上記車両から側方を撮影してなる側方画像と関連付けられていることを特徴とする橋梁の点検方法。
8. 請求項３に記載の橋梁の点検方法において、
   上記撮影画像は、上記舗装の橋軸直角方向を主走査方向として撮像するラインスキャンカメラで撮影された画像であることを特徴とする橋梁の点検方法。
9. 請求項４に記載の橋梁の点検方法において、
   上記撮影画像の橋軸方向の異なる位置に存在する複数の道路構造物の像と、これらの道路構造物に関する上記図面の配置位置とに基づいて、上記撮影画像の橋軸方向の縮尺を調整することを特徴とする橋梁の点検方法。
10. 請求項４に記載の橋梁の点検方法において、
    上記撮影画像の橋軸直角方向の異なる位置に存在する複数の道路構造物の像と、これらの道路構造物に関する上記図面の配置位置とに基づいて、上記撮影画像の橋軸直角方向の縮尺を調整することを特徴とする橋梁の点検方法。
11. 請求項８に記載の橋梁の点検方法において、
    上記撮影画像を構成する複数のスキャンラインが、上記舗装が橋軸方向に等間隔おきに走査されて生成されたものであることを特徴とする橋梁の点検方法。
12. 請求項８に記載の橋梁の点検方法において、
    上記撮影画像を構成する複数のスキャンラインの配置角度を、各スキャンラインが撮影された時の上記車両の速度と加速度に基づいて算出した角度に変更することにより、上記撮影画像を調整することを特徴とする橋梁の点検方法。

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