JP6406090B2 - 白濁現象の発生を防止し得る陸上土木の施工方法 - Google Patents
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Description
この発明は、降雨時等に水酸化カルシウムを溶出して白濁現象の発生原因となる土木資材を陸上で利用する際に、白濁現象の発生を未然に防止し得る陸上土木の施工方法に関するものである。
陸上での土木工事等の際に重機や車両の走行性を改善するために設けられる仮設道路や、一時的な駐車場、資材置場、林道等においては、しばしば厚さが数十cm程度の簡易舗装が行われることがあり、また、土地の嵩上げとして盛土が行われることがある。そして、このような比較的簡便な陸上土木工事においては、砂利等の土木資材を単に敷き詰めただけで、表面が被覆されることなく、土木資材がそのまま外気に露出されたままにされることが多々ある。
一方、このような簡易舗装や嵩上げ盛土等の用途に用いられる土木資材としては岩石を破砕して得られる砕石、山砂等の天然資源や、建設副産物等として発生するコンクリート塊やアスファルトコンクリート塊を破砕して得られる再生砕石、製鉄所から副生する鉄鋼スラグ等のリサイクル材料がある。そして、天然資源については、良質な材料の枯渇や自然保護意識の高まり等により、簡易舗装や嵩上げ盛土等の用途にはリサイクル材料の利用が推進されている。
しかしながら、リサイクル材料には、例えば鉄鋼スラグや再生砕石等のようにカルシウム成分を含むものが多く、このような土木資材を陸上現場で簡易舗装や嵩上げ盛土等の陸上土木に表面を被覆無しで使用すると、降雨時や防塵目的の散水時にこれら土木資材中に含まれるカルシウム成分が水酸化カルシウム〔Ca(OH)2〕として溶け出し、この水酸化カルシウム成分を含む溶出水が簡易舗装や嵩上げ盛土等の法尻あるいは表面で乾燥し、その乾燥過程で溶出水中の水酸化カルシウムが大気中の炭酸ガスと反応して炭酸カルシウム(CaCO3)を生成し、この生成した炭酸カルシウムが簡易舗装や嵩上げ盛土等の法尻あるいは表面に白色物質として析出することがある。そして、この炭酸カルシウムは、それ自体は人体に無害なものではあるが、簡易舗装や嵩上げ盛土等の法尻あるいは表面に白色物質として析出すると、視覚上異常な現象として受け止められることがあり、時として所有者や周辺住民からのクレーム等のトラブルの原因にもなる。
そこで、従来においては、降雨時等に水酸化カルシウムを溶出して白濁現象の発生原因となるような鉄鋼スラグ等の土木資材を表面被覆無しの陸上土木の施工に用いる場合にはアルカリの溶出が封じ込められるような配慮が行われており、例えば鉄鋼スラグを有効利用しようとする試みについては、含まれているフリーライム(f-CaO)に着目して粘土の強度改質を目的とする粘土改質材として利用すること（特許文献１）や、堤体に用いられる二重矢板壁の中詰め材として利用すること（特許文献２）等の提案が行われており、また、路盤材等として使用する場合には中和処理により白濁の発生を防止できること（特許文献３）も知られている。
本発明者らは、降雨時等に水酸化カルシウムを溶出して白濁現象の発生原因となる鉄鋼スラグや再生砕石等の土木資材を用いて、陸上現場で表面被覆無しの簡易舗装や嵩上げ盛土等の陸上土木の施工を行うに際し、白濁現象が発生するか否かを事前に簡単な判定試験で検討することができるようにし、その判定試験の結果が白濁現象の発生がないとの判定である場合に陸上土木の施工を実施するようにすれば、敢えて中和処理等のコストの掛かる処理を行うことなく白濁現象の発生を防止しながら、安心して土木資材を用いた陸上土木の施工が可能になると考え、種々の検討を行った。
従って、本発明は、降雨時等に水酸化カルシウムを溶出して白濁現象の発生原因となる鉄鋼スラグや再生砕石等の土木資材を用いて、陸上現場で表面被覆無しの簡易舗装や嵩上げ盛土等の陸上土木の施工を行うに際し、事前に白濁現象が発生するか否かを判定し、安心して陸上土木の施工を行うことができる陸上土木の施工方法を提供することにある。
本発明者らは、かかる観点で鋭意検討を進めた結果、以下の事実を突き止め、本発明を完成した。
すなわち、陸上現場で使用する土木資材については、この土木資材からの溶出水のｐＨ値がｐＨ≦１１．５の溶出水ｐＨ条件を満たす場合には、陸上現場の表層土の如何にかかわらず白濁現象が発生しないこと、そして、陸上現場については、この陸上現場の表層土について、「表層土の浸透能測定法」で測定される最終浸透強度(Ｉc-min：mm/hr)がＩc-min≧６０mm/hrの浸透能条件を満たす場合には、土木資材の溶出水ｐＨ値がｐＨ≦１１．５の溶出水ｐＨ条件を満たすか否かにかかわらず白濁現象が発生しないことをそれぞれ突き止め、本発明を完成した。
すなわち、陸上現場で使用する土木資材については、この土木資材からの溶出水のｐＨ値がｐＨ≦１１．５の溶出水ｐＨ条件を満たす場合には、陸上現場の表層土の如何にかかわらず白濁現象が発生しないこと、そして、陸上現場については、この陸上現場の表層土について、「表層土の浸透能測定法」で測定される最終浸透強度(Ｉc-min：mm/hr)がＩc-min≧６０mm/hrの浸透能条件を満たす場合には、土木資材の溶出水ｐＨ値がｐＨ≦１１．５の溶出水ｐＨ条件を満たすか否かにかかわらず白濁現象が発生しないことをそれぞれ突き止め、本発明を完成した。
すなわち、本発明の要旨とするところは、以下の通りである。
(1) 水酸化カルシウムを溶出して白濁現象の発生原因となる土木資材を陸上の現場で利用するに際し、
前記陸上現場の表層土について下記の表層土の浸透能測定法により最終浸透強度(Ｉc-min：mm/hr)を測定し、この表層土が最終浸透強度条件のＩc-min≧６０mm/hrを満たす場合には、前記土木資材からの溶出水のｐＨ値が１１．５以上の土木資材を選んで施工することを特徴とする、白濁現象の発生を防止し得る陸上土木の施工方法。
〔表層土の浸透能測定法〕
陸上現場の表層土に両端開口状の筒体(内径ｘ:cmφ)を、その下端部を地中に埋設させて立設し、次いで、この筒体の上端開口部から所定量(ｙ:cm3)の水を注入し、この注入された水の全てが地中に浸透するまでの浸透時間(Ｔ:sec)を測定し、この測定された浸透時間の結果から下記式（１）に従って浸透強度(Ｉc)を求める浸透強度測定を複数回繰り返して実施し、
Ｉc(mm/hr)＝[ｙ/{(x/2)2×π×Ｔ}]×10×3600…（１）
この繰り返して行う複数回の浸透強度測定において、測定され求められる値が一定になった際の浸透強度の測定値を最終浸透強度(Ｉc-min：mm/hr)とする表層土の浸透能測定法。
(2) 前記土木資材が鉄鋼スラグであることを特徴とする前記(1)に記載の陸上土木の施工方法。
(3) 陸上現場で実施する陸上土木が簡易舗装又は嵩上げ盛土である前記(1)又は(2)に記載の陸上土木の施工方法。
(1) 水酸化カルシウムを溶出して白濁現象の発生原因となる土木資材を陸上の現場で利用するに際し、
前記陸上現場の表層土について下記の表層土の浸透能測定法により最終浸透強度(Ｉc-min：mm/hr)を測定し、この表層土が最終浸透強度条件のＩc-min≧６０mm/hrを満たす場合には、前記土木資材からの溶出水のｐＨ値が１１．５以上の土木資材を選んで施工することを特徴とする、白濁現象の発生を防止し得る陸上土木の施工方法。
〔表層土の浸透能測定法〕
陸上現場の表層土に両端開口状の筒体(内径ｘ:cmφ)を、その下端部を地中に埋設させて立設し、次いで、この筒体の上端開口部から所定量(ｙ:cm3)の水を注入し、この注入された水の全てが地中に浸透するまでの浸透時間(Ｔ:sec)を測定し、この測定された浸透時間の結果から下記式（１）に従って浸透強度(Ｉc)を求める浸透強度測定を複数回繰り返して実施し、
Ｉc(mm/hr)＝[ｙ/{(x/2)2×π×Ｔ}]×10×3600…（１）
この繰り返して行う複数回の浸透強度測定において、測定され求められる値が一定になった際の浸透強度の測定値を最終浸透強度(Ｉc-min：mm/hr)とする表層土の浸透能測定法。
(2) 前記土木資材が鉄鋼スラグであることを特徴とする前記(1)に記載の陸上土木の施工方法。
(3) 陸上現場で実施する陸上土木が簡易舗装又は嵩上げ盛土である前記(1)又は(2)に記載の陸上土木の施工方法。
本発明の陸上土木の施工方法によれば、降雨時等に水酸化カルシウムを溶出して白濁現象の発生原因となる鉄鋼スラグや再生砕石等の土木資材を用いて、陸上現場で表面被覆無しの簡易舗装や嵩上げ盛土等の陸上土木の施工を行うに際し、事前に白濁現象が発生するか否かを判定し、中和処理等の処理を行うことなく安心して陸上土木の施工を行うことができる。
以下、本発明を実施するための実施の形態について詳細に説明する。
本発明は、水酸化カルシウムを溶出して白濁現象の発生原因となる土木資材（以下、「アルカリ資材」ということがある。）を使用し、陸上現場で土木施工を行うに際し、施工した場合に白濁現象が発生するか否かを下記の簡単な判定試験で事前に検討する。
本発明は、水酸化カルシウムを溶出して白濁現象の発生原因となる土木資材（以下、「アルカリ資材」ということがある。）を使用し、陸上現場で土木施工を行うに際し、施工した場合に白濁現象が発生するか否かを下記の簡単な判定試験で事前に検討する。
〔アルカリ資材からの溶出水のｐＨ値判定試験〕
陸上現場で使用するアルカリ資材について、例えば地盤工学会基準JGS0211-2000「土懸濁液のpH試験法」に準じてアルカリ資材からの溶出水のｐＨ値がｐＨ≦１１．５の溶出水ｐＨ条件を満たすか否かを調べる。
このｐＨ値判定試験の結果、アルカリ資材が上記の溶出水ｐＨ条件（ｐＨ≦１１．５）を満たす場合には、陸上現場の表層土の如何にかかわらず、このアルカリ資材を表面被覆無しにそのまま陸上土木の用途に用いても白濁現象が発生しないと判定する。また、アルカリ資材が上記の溶出水ｐＨ条件（ｐＨ≦１１．５）を満たさない場合には、以下の陸上現場における表層土の浸透能判定試験又は粒度判定試験の結果をみて陸上土木に使用するか否かを決定する。
陸上現場で使用するアルカリ資材について、例えば地盤工学会基準JGS0211-2000「土懸濁液のpH試験法」に準じてアルカリ資材からの溶出水のｐＨ値がｐＨ≦１１．５の溶出水ｐＨ条件を満たすか否かを調べる。
このｐＨ値判定試験の結果、アルカリ資材が上記の溶出水ｐＨ条件（ｐＨ≦１１．５）を満たす場合には、陸上現場の表層土の如何にかかわらず、このアルカリ資材を表面被覆無しにそのまま陸上土木の用途に用いても白濁現象が発生しないと判定する。また、アルカリ資材が上記の溶出水ｐＨ条件（ｐＨ≦１１．５）を満たさない場合には、以下の陸上現場における表層土の浸透能判定試験又は粒度判定試験の結果をみて陸上土木に使用するか否かを決定する。
〔陸上現場における表層土の浸透能判定試験〕
陸上現場の表層土について、下記に示す「表層土の浸透能測定法」で測定され、算出される最終浸透強度(Ｉc-min：mm/hr)を求め、この最終浸透強度(Ｉc-min：mm/hr)がＩc-min≧６０mm/hrの浸透能条件を満たす場合には、使用するアルカリ資材の溶出水ｐＨ値が上記の溶出水ｐＨ条件（ｐＨ≦１１．５）を満たすか否かにかかわらず、陸上現場でアルカリ資材を用いても白濁現象が発生しないと判定する。
陸上現場の表層土について、下記に示す「表層土の浸透能測定法」で測定され、算出される最終浸透強度(Ｉc-min：mm/hr)を求め、この最終浸透強度(Ｉc-min：mm/hr)がＩc-min≧６０mm/hrの浸透能条件を満たす場合には、使用するアルカリ資材の溶出水ｐＨ値が上記の溶出水ｐＨ条件（ｐＨ≦１１．５）を満たすか否かにかかわらず、陸上現場でアルカリ資材を用いても白濁現象が発生しないと判定する。
ここで、浸透能判定試験で実施する「表層土の浸透能測定法」は、上記の通りであり、具体的には、例えば、内径ｘが１０cmφであって長さが１０cm程度あるいはそれ以上の塩化ビニル製、アクリル製等の両端開口状のパイプを使用し、このパイプをその下端部４〜５cm程度を陸上現場の測定点に差し込んで立設する。次に、このパイプの中に１００cm3の水を入れ、この水が地中に全て浸透するまでの浸透時間(Ｔ:sec)を測定し、測定された浸透時間を前記式（１）に代入し、浸透強度Ｉc(mm/hr)＝[１００/{(10/２)2×π×Ｔ}]×１０×３６００を求め、この浸透強度Ｉc(mm/hr)測定を複数回繰り返し実施し、測定され求められる値が一定になった際の浸透強度の測定値を最終浸透強度(Ｉc-min：mm/hr)として求め、この最終浸透強度(Ｉc-min：mm/hr)が上記の浸透能条件を満たすか否かを判定する。なお、上述の浸透能判定試験を実施する前に、予め陸上現場に散水をして表層土を湿らせておくことにより、より短時間で最終浸透強度(Ｉc-min：mm/hr)を求めることができる。
本発明において、使用し得るアルカリ資材としては、例えば、高炉水砕スラグ、高炉徐冷スラグや、転炉系、電炉系等の製鋼スラグを始めとして、コンクリート構造物を解体した際に発生する建設副産物としてのコンクリート塊等を破砕処理機で破砕し、必要によりふるい分けして得られる再生砕石や、軟弱な土にセメント、石灰等を混合して固化させ、その後に解砕して得られる再生砕石等が例示される。
上述した本発明の各判定試験のいずれかにおいて、白濁現象を発生させることなく施工が可能であると判断された場合には、従来と同様に陸上で表面被覆無しで施工することができる。そして、本発明が適用される陸上現場での土木施工については、本発明の効果が顕著に発現することから、例えば、工事現場等に設けられる仮設道路、一時的な利用に供される駐車場や資材置場、林道等において行われ、表面がアスファルト等の表層材で被覆されることのないような簡易舗装や嵩上げ盛土等において好適に適用される。
以下、試験例、及び実施例に基づいて、本発明を具体的に説明する。
〔試験例１：溶出水のｐＨ値判定試験について〕
製鋼スラグを純水に浸漬してｐＨ１２．４９の溶出水（pH12.49原液）を作製した。
次に、このpH12.49原液の一部を５倍に希釈してｐＨ１１．８３の希釈溶出水（pH11.83希釈液）を作製すると共に、１０倍に希釈してｐＨ１１．５５の希釈溶出水（pH11.55希釈液）を作製した。
このようにして作製した３種の溶出水（pH12.49原液、pH11.83希釈液、及びpH11.55希釈液）について、図１に示すように、それぞれシャーレに３cm3づつ採取し、室内で乾燥させて各溶出水の作成直後のｐＨ値と白濁現象との関係を調べた。
〔試験例１：溶出水のｐＨ値判定試験について〕
製鋼スラグを純水に浸漬してｐＨ１２．４９の溶出水（pH12.49原液）を作製した。
次に、このpH12.49原液の一部を５倍に希釈してｐＨ１１．８３の希釈溶出水（pH11.83希釈液）を作製すると共に、１０倍に希釈してｐＨ１１．５５の希釈溶出水（pH11.55希釈液）を作製した。
このようにして作製した３種の溶出水（pH12.49原液、pH11.83希釈液、及びpH11.55希釈液）について、図１に示すように、それぞれシャーレに３cm3づつ採取し、室内で乾燥させて各溶出水の作成直後のｐＨ値と白濁現象との関係を調べた。
この試験例１において、pH12.49原液及びpH11.83希釈液の場合には、乾燥により水分が蒸発した後に、目視によりシャーレ表面に白濁析出物が観察されたのに対して、pH11.55希釈液の場合には、目視によりシャーレ表面に白濁析出物がほとんど確認されなかった。
この結果、溶出水ｐＨが１１．５程度迄であれば、陸上現場の表層土の如何にかかわらず、白濁現象が発生しないことが判明した。これは、ｐＨが高いほど溶出水中に溶解しているカルシウム濃度が高く、大気中の炭酸ガスとの反応により析出する炭酸カルシウムの量が多いことによる。実際の現場では、ｐＨが高いほど溶出水中に溶解しているカルシウム濃度が高く大気中の炭酸ガスとの反応速度が速いため、舗装部の法尻から側方の地表面に流下する過程で溶解度の低い炭酸カルシウムが素早く析出し、法尻近傍で白濁析出物が高い濃度で析出する。
この結果、溶出水ｐＨが１１．５程度迄であれば、陸上現場の表層土の如何にかかわらず、白濁現象が発生しないことが判明した。これは、ｐＨが高いほど溶出水中に溶解しているカルシウム濃度が高く、大気中の炭酸ガスとの反応により析出する炭酸カルシウムの量が多いことによる。実際の現場では、ｐＨが高いほど溶出水中に溶解しているカルシウム濃度が高く大気中の炭酸ガスとの反応速度が速いため、舗装部の法尻から側方の地表面に流下する過程で溶解度の低い炭酸カルシウムが素早く析出し、法尻近傍で白濁析出物が高い濃度で析出する。
〔試験例２：表層土の浸透能判定試験について〕
山砂と腐植土とを用い、表１に示す割合で混合し、表１に示す浸透強度を有する試験No.1〜試験No.6の人工表層土を作製した。
また、図２に示すような、内径７５mmφの両端開口状の筒体(2)の下端に水透過性のフィルター(3)を設けられた浸透能判定用の試験具(1)を準備した。
山砂と腐植土とを用い、表１に示す割合で混合し、表１に示す浸透強度を有する試験No.1〜試験No.6の人工表層土を作製した。
また、図２に示すような、内径７５mmφの両端開口状の筒体(2)の下端に水透過性のフィルター(3)を設けられた浸透能判定用の試験具(1)を準備した。
次に、図２に示すように、この試験具(1)内に上で作製した試験No.1〜試験No.6の人工表層土(4)２４０〜３００gを充填し、最初に試験例１のｐＨ値判定試験の際に作製したpH12.49原液からなる溶出水(5)１００cm3を試験具１内の人工表層土(4)の上から注水し、この試験具１内の人工表層土(4)を通過してくる透過水(6)を試験具１の下方で受け止めて回収し、この透過水(6)を廃棄した。このようなpH12.49原液からなる溶出水(5)１００cm3を試験具(1)内の人工表層土(4)の上から溶出水(5)として注水すると共に回収した透過水(6)を廃棄する溶出水の通過操作を合計で２５回繰り返し、試験具(1)内の人工表層土(4)の表面に白濁現象が発生するまでの浸透強度と溶出水の通過操作における通過回数との関係を調べた。
結果を図３に示す。
結果を図３に示す。
この図３に示す結果から明らかなように、陸上現場の表層土の浸透強度(Ｉc：mm/hr)がＩc≧６０mm/hrの浸透能条件を満たす場合には、使用するアルカリ資材の溶出水ｐＨ値の如何にかかわらず、白濁現象が発生しないことが判明した。
〔実施例１：溶出水ｐＨ条件（ｐＨ≦１１．５）〕
浸透強度が約６０mm/hrの浸透性地盤及びこの表層土上に浸透強度０mm/hrの不透水性表層地盤を模擬するため、遮水シートを敷設した人工表層地盤上に、アルカリ資材として、何らの処理も行っていない製鋼スラグ（未処理スラグ）、又は、炭酸化によりｐＨを１１．５程度に調整した製鋼スラグ（炭酸化スラグ）を用い、平面寸法約２m×２m及び厚さ約０．３mの試験盛土を築造し、４年間の白濁発生状況を調査した。
浸透強度が約６０mm/hrの浸透性地盤及びこの表層土上に浸透強度０mm/hrの不透水性表層地盤を模擬するため、遮水シートを敷設した人工表層地盤上に、アルカリ資材として、何らの処理も行っていない製鋼スラグ（未処理スラグ）、又は、炭酸化によりｐＨを１１．５程度に調整した製鋼スラグ（炭酸化スラグ）を用い、平面寸法約２m×２m及び厚さ約０．３mの試験盛土を築造し、４年間の白濁発生状況を調査した。
その結果、浸透強度が約６０mm/hrの浸透性地盤上では、アルカリ資材として用いた未処理スラグ及び炭酸化スラグの何れの場合も白濁現象が発生しなかった。一方、浸透強度０mm/hrの不透水性表層地盤を模擬する遮水シートを敷設した仮想の表層地盤上においては、アルカリ資材として未処理スラグを用いた場合に試験盛土近傍に白濁現象が発生したのに対して、アルカリ資材として炭酸化スラグを用いた場合には試験盛土で白濁現象が殆ど発生しておらず、ｐＨ≦１１．５のアルカリ資材を用いることにより、地盤の浸透性に関わらず白濁現象が発生しないことを確認した。
〔実施例２：表層土の浸透能条件(最終浸透強度Ｉc≧６０mm/hr)〕
表２に示す用途の陸上現場（暫定的な地名）において、上記の「表層土の浸透能測定法」による浸透能判定試験を実施し、各地名の陸上現場において表２に示す最終浸透強度(Ｉc-min：mm/hr)の結果を得た。
また、これらの地名の陸上現場において、溶出水ｐＨ値が１２．３〜１２．５である鉄鋼スラグを用いて厚さ３０〜５０cm程度の現場舗装にて白濁現象が発生するか否かを調べた。
結果を表２に示す。
表２に示す用途の陸上現場（暫定的な地名）において、上記の「表層土の浸透能測定法」による浸透能判定試験を実施し、各地名の陸上現場において表２に示す最終浸透強度(Ｉc-min：mm/hr)の結果を得た。
また、これらの地名の陸上現場において、溶出水ｐＨ値が１２．３〜１２．５である鉄鋼スラグを用いて厚さ３０〜５０cm程度の現場舗装にて白濁現象が発生するか否かを調べた。
結果を表２に示す。
この表２の結果から明らかなように、陸上現場の表層土が浸透能条件〔最終浸透強度Ｉc≧６０mm/hr〕の条件を満たせば、使用するアルカリ資材の溶出水ｐＨ値が１２以上であっても、白濁現象の発生がないことを確認した。
１…浸透能判定用の試験具、２…両端開口状の筒体、３…水透過性のフィルター、４…人工表層土、５…溶出水、６…透過水。
Claims (3)
- 水酸化カルシウムを溶出して白濁現象の発生原因となる土木資材を陸上の現場で利用するに際し、
前記陸上現場の表層土について下記の表層土の浸透能測定法により最終浸透強度(Ｉc-min：mm/hr)を測定し、この表層土が最終浸透強度条件のＩc-min≧６０mm/hrを満たす場合には、前記土木資材からの溶出水のｐＨ値が１１．５以上の土木資材を選んで施工することを特徴とする、白濁現象の発生を防止し得る陸上土木の施工方法。
〔表層土の浸透能測定法〕
陸上現場の表層土に両端開口状の筒体(内径ｘ:cmφ)を、その下端部を地中に埋設させて立設し、次いで、この筒体の上端開口部から所定量(ｙ:cm3)の水を注入し、この注入された水の全てが地中に浸透するまでの浸透時間(Ｔ:sec)を測定し、この測定された浸透時間の結果から下記式（１）に従って浸透強度(Ｉc)を求める浸透強度測定を複数回繰り返して実施し、
Ｉc(mm/hr)＝[ｙ/{(x/2)2×π×Ｔ}]×10×3600…（１）
この繰り返して行う複数回の浸透強度測定において、測定され求められる値が一定になった際の浸透強度の測定値を最終浸透強度(Ｉc-min：mm/hr)とする表層土の浸透能測定法。 - 前記土木資材が鉄鋼スラグであることを特徴とする請求項１に記載の陸上土木の施工方法。
- 陸上現場で実施する陸上土木が簡易舗装又は嵩上げ盛土である請求項１又は２に記載の陸上土木の施工方法。
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| JP2016183525A (ja) | 2016-10-20 |
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