JP6550942B2 - セグメントの荷卸方法及びセグメント荷卸装置 - Google Patents

Description

本発明は、シールド機の後部に連結された後方設備に対して搬送されるセグメントを荷卸しする、セグメントの荷卸方法及びセグメント荷卸装置に関する。

シールド機により地盤を掘削し、掘削内周面にセグメントを順次組み立てて周方向に接続しながら掘削の進行方向に連結することで覆工体を構築すると共に、その形成した覆工体から推進反力を得てシールド機により掘進作業を進めるシールド工法が知られている。

具体的に、シールド工法では、シールド機の外殻体の内部でセグメントの組立て作業を行うため、セグメントをシールドトンネルの坑内を経てシールド機の後方に連結された後方設備まで搬送供給する必要がある。既構築の覆工体内に運び込まれたセグメントは搬送台車に積載され、当該既構築の覆工体内に敷設されたレール上に沿って前方に位置する後方設備まで搬入されるようになっている。このとき、後方設備まで搬送されたセグメントは、後方設備に設けられたホイスト式クレーン等によって吊り上げられることで荷卸される。このように荷卸しされたセグメントは、テルハ（ホイスト式クレーン）等によって、シールド機の後端部に設けられたセグメント組立機であるエレクターへと供給され、当該エレクターによって筒状の覆工体として組み立てられる。

ここで、後方設備とはシールド機の付帯設備を搭載するものであり、エレクターに供給するためのセグメントを保持（一時的に保管）する仮置き場を備えている。この仮置き場には、搬送されたセグメントを仮受する仮受装置が備えられている。この仮受装置は、例えばホイスト式クレーンからなり、前述の如く仮置き場まで搬送されたセグメントを吊り上げて荷卸するものである。また、後方設備は、油圧ポンプ、油圧タンク等の油圧ユニット関係の機器、トランス等の電源関係の機器、油圧バルブ、操作盤、動力盤等の種々の機器を搭載して移送する後続台車や、中継ポンプ等を備えている。

特開平０８−３１２２９６号公報

ところで、近年、工期の短縮化を図るべく、切羽の掘削すなわち掘進とエレクターによるセグメントの組立とを同時に行うシールド機（所謂、同時掘進シールド）が用いられる傾向にあり、これに伴って、シールド機の掘進と同時にセグメントの荷卸しを行う必要が生じている。

それに対して、特許文献１には、シールド機の後方にホイストビームと一体的に前進する位置決め台車を連結し、該位置決め台車と搬送台車とをシールド機の掘進に伴って一体的に前進させる追従手段を設け、シールド機の掘進に伴って前進するホイストまたは仮受フォークと、搬送台車上のセグメントとの相対的な位置を固定することで、シールド機の掘進と同時にセグメントの荷卸しを可能にすることが記載されている。

ところが、特許文献１に記載された搬送台車は、バンパーにリミットスイッチ等の追従手段が設けられ、当該バンパーが後方設備としての位置決め台車のフレームに設けられた位置決め金具に当接することでシールド機に牽引される位置決め台車の走行に追随して前進するようになっている。または、バンパーと位置決め台車のフレームとに電磁石を設けて磁気的に接続・離間を行うことで、搬送台車を位置決め台車の走行に追随させて前進させるようにしている。そのため、搬送台車を位置決め台車の走行に追随させるための追従手段の構成が複雑となると共に、精度よく位置決めするための制御が必要となり、位置決め作業が煩雑となる問題があった。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたもので、シールド機が掘進移動しているときでも後方設備と搬送車との位置関係を相対的に静止した状態とすることができ、よって高精度な位置決めを容易とすることで、セグメントの荷卸作業の安全性を確保しつつ、作業効率の向上を図ることを目的とする。

以上の課題を解決するべく、本発明に係るセグメントの荷卸方法は、シールド機の後方に配置され該シールド機の掘進移動に伴って前進する後方設備と、該後方設備に設けられ搬送車上のセグメントを仮受けする仮受装置と、を備えるセグメント荷卸装置を用いたセグメントの荷卸方法であって、前記後方設備に対して前記シールド機もしくは前記仮受装置を、前記シールド機の掘進移動に追随して伸長許可状態に設定可能なリリーフバルブを備える、前記シールド機の掘進方向に伸縮する連結部材で連結し、前記セグメントの荷卸作業の開始時に、前記連結部材を伸長許可状態に設定して、前記シールド機の掘進移動に追随して前記連結部材を伸長させる、ことを特徴とする。

また、本発明に係るセグメント荷卸装置は、
シールド機内に供給されるべくセグメントを搬送してきた搬送車から、前記セグメントを荷卸しするセグメント荷卸装置であって、
前記シールド機の後方に配置される後方設備と、
前記後方設備に設けられ、前記搬送車上の前記セグメントを仮受する仮受装置と、を備え、
前記後方設備に対して前記仮受装置が、前記シールド機の掘進方向に伸縮可能な連結部材によって連結されることを特徴とする。

本発明によれば、シールド機が掘進移動していても、連結部材を伸長させ、仮受装置をシールド機が掘進移動する前の位置で停止した状態に保持できる。これにより、搬送車に対して後方設備の仮受装置を相対的に静止させた状態とすることができる。かくして、高精度な位置決めを容易とすることで、セグメントの荷卸し（仮受）作業の安全性を確保しつつ、作業効率の向上を図ることができる。

このとき、前記連結部材は、油圧ジャッキからなることが好ましい。
これにより、シールド機の掘進方向に追随して伸縮自在な連結部材を、簡単な構成で実現できる。

本発明によれば、シールド機が掘進移動しているときでも後方設備と搬送車との位置関係を相対的に静止した状態とすることができ、よって高精度な位置決めを容易とすることで、セグメントの荷卸作業の安全性を確保しつつ、作業効率の向上を図ることができる。

第１実施形態におけるセグメント荷卸装置を示し、シールド機の掘進移動前の状態を示すシールドトンネルの縦断面図である。 図１をＡ−Ａ方向から見て示す部分的断面図である。 油圧ジャッキを示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図である。 第１実施形態におけるセグメント荷卸装置を示し、シールド機の掘進移動後であって連結部材が伸びた状態を示すシールドトンネルの縦断面図である。 図４をＢ−Ｂ方向から見て示す部分的断面図である。 第１実施形態におけるセグメント荷卸装置を示し、シールド機の掘進移動後であって連結部材が縮んだ状態を示すシールドトンネルの縦断面図である。 図６をＣ−Ｃ方向から見て示す部分的断面図である。 第２実施形態におけるセグメント荷卸装置を示し、シールド機の掘進移動前の状態を示すシールドトンネルの縦断面図である。 後方設備とアンローダ装置との連結状態を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 第２実施形態におけるセグメント荷卸装置を示し、シールド機の掘進移動後であって連結部材が伸びた状態を示すシールドトンネルの縦断面図である。 第２実施形態におけるセグメント荷卸装置を示し、シールド機の掘進移動後であって連結部材が縮んだ状態を示すシールドトンネルの縦断面図である。

以下、本発明に係るセグメントの荷卸方法及びセグメント荷卸装置の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は、請求の範囲および明細書全体から読み取ることのできる発明の要旨または思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うセグメント荷卸装置もまた本発明の技術思想に含まれる。また、以下の説明において、後部および後方とは、シールド機の掘進方向前方とは反対側の部位，方向を示すものとする。

まず、シールド工法について説明する。図１に示すように、かかるシールド工法においてシールドトンネル１は、シールド機２により地盤を掘削しつつ、スクリューコンベア３により搬出される掘削土を排土用コンベア（不図示）で送り出すと共に、シールド機２の後部に備えられたセグメント組立機としてのエレクター４によってセグメント５を順次組み立て、それを周方向に接続しながら掘進の進行方向に連結して掘削内周面を覆う筒状の覆工体６を形成することにより構築される。

このシールド工法において、シールド機２は、筒状のマシン本体２ａと、推進ジャッキ２ｂとを有している。マシン本体２ａの先端には多数のカッタービット（掘削ビット）２ｃが立設されてなり、回転駆動されるカッター面板２ｄが設けられ、このカッター面板２ｄの背面側にチャンバ２ｅが画成されている。チャンバ２ｅには、掘削土砂の排出用のスクリューコンベア３が連通接続されている。具体的に、シールド機２は、カッター面板２ｄを回転させながらこれに対向する地山の切羽（不図示）を切り崩し、その掘削土をカッター面板２ｄ後方のチャンバ２ｅ内に取り込む。そして、チャンバ２ｅの下部に設けたスクリューコンベア３により掘削土を後方に搬送排出しながら前進（掘進移動）する。
＜第１実施形態＞

図１，図４，図６に示すように、本発明の第１実施形態に係るセグメント荷卸装置１０は、搬送されるセグメント５を荷卸しするもので、シールド機２の後部に連結された後方設備１１を備えている。この後方設備１１には、セグメント５を搬送する搬送車１２から当該セグメント５を仮受する仮受装置としてのアンローダ装置１３が設けられている。

具体的に後方設備１１は、図２に示すように、シールド機２（図１）の掘進方向に直交するトンネル幅方向に所定の間隔を空けて一対で設けられる矩形状の枠体１１ａ，１１ａからなり、シールド機２の後方のエレクター４近傍に配置されている。かかる後方設備１１には、下方の端面１１ｂにローラ１１ｃを回転自在に保持する脚部１１ｄが設けられている。後方設備１１は、ローラ１１ｃが既構築の覆工体６内面に沿って回転することで、シールド機２の掘進に伴ってシールドトンネル１の坑内を移動するようになっている。また、これら枠体１１ａ，１１ａは、トンネル幅方向に延設される梁部１１ｅによって、前記所定の間隔を保持するように連結されている。このとき、これら枠体１１ａ，１１ａ間の間隔は、搬送車１２の車幅（より詳細には、搬送車１２に積載されるセグメント５のトンネル幅方向の寸法）に対応して設定されることが好ましい。

また、後方設備１１は、トンネル幅方向に一対で設けられる枠体１１ａ，１１ａ間の対向する側面に設けられたアンローダ装置１３がエレクター４に対して供給されるセグメント５を仮受することで、このセグメント５を保持（一時的に保管）する。つまり、後方設備１１はセグメント５を一時的に保管する仮置き場として機能する。

シールド機２と後方設備１１との間には、アンローダ装置１３によって仮受されたセグメント５をエレクター４へと供給するための供給装置が設けられている。なお、供給装置は、一端がシールド機の後部に連結され、他端が後方設備へと延設されるホイストビームと、当該ホイストビームに沿ってスライド自在に設けられるホイストと、を備えるホイスト式クレーン装置によって構成される一般的な構造であるため、ここでは便宜上、図示省略するものとする。

図２，図５，図７等に示すように、後方設備１１にはシールド機２の付帯設備（例えば油圧ポンプ、油圧タンク等の油圧ユニット関係の機器、トランス等の電源関係の機器、油圧バルブ、操作盤、動力盤等の種々の機器を搭載して移送する後続台車や、中継ポンプ（いずれも図示省略）等）が搭載されている。

搬送車１２は、この場合タイヤ１２ａによって走行する車両からなり、不図示の坑口から搬入されたセグメント５を荷台１２ｂに積載してシールドトンネル１の坑内を経てシールド機２の後方設備１１まで搬送する。

アンローダ装置１３は、シールド機２の掘進方向およびトンネル幅方向に、それぞれ所定の間隔で設けられた４つで１組のアーム１３ａと、これらアーム１３ａのうち掘進方向の一対のアーム１３ａ，１３ａを垂直方向に移動可能に支持するスライダ１３ｂと、これらを駆動するアクチュエータ１３ｃとを備えている。そして、スライダ１３ｂやアクチュエータ１３ｃが、枠体１１ａにおいて垂直方向に立設された柱部１１ｆに取り付けられている。なお、図１，図４，図６では掘進方向に隣接する一対のアーム１３ａ，１３ａを、図２，図５，図７ではトンネル幅方向に対向した一対のアーム１３ａ，１３ａを示している。

各アーム１３ａは先端が鉤状のフックとなっており、シールド機２の掘進方向に隣接する一対のアーム１３ａ，１３ａは、それぞれトンネル幅方向に対峙した反対側の一対のアーム１３ａ，１３ａと対向するように配置されている。そして、アンローダ装置１３は、これら４つのアーム１３ａのフックにより、搬送車１２上の複数積み重ねられたセグメント５をその下方の四隅に引っ掛けるようにして吊り上げるようになっている（図２，図５，図７参照）。

搬送車１２によって搬送されたセグメント５を、後方設備１１のアンローダ装置１３によって仮受する荷卸作業時には、これら搬送車１２上のセグメント５とアンローダ装置１３のアーム１３ａ（先端のフック）とが正確に位置決めされなくてはならない。このとき、後方設備１１はシールド機２の掘進移動に伴って前進している。

そこで、本実施形態のセグメント荷卸装置１０の場合、シールド機２と後方設備１１との間に、シールド機２の掘進方向に追随して伸縮自在な連結部材である油圧ジャッキ１４を備え、これらシールド機２と後方設備１１を油圧ジャッキ１４によって連結している。

具体的に油圧ジャッキ１４は、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、一方の端部１４ａが後方設備１１の枠体１１ａ（図１等参照）に溶接等で固定される固定部１５ａに取り付けられ、他方の端部１４ｂがエレクター４（図１等参照）に溶接等で固定される固定部１５ａに取り付けられる。油圧ジャッキ１４の各端部１４ａ，１４ｂには、それぞれ貫通孔１４ｃが設けられている。また、各固定部１５ａはコ字状をなし、対向する面にそれぞれ貫通孔１５ｃが設けられている。そして、油圧ジャッキ１４の各端部１４ａ，１４ｂの貫通孔１４ｃと、各固定部１５ａの貫通孔１５ｃとにピン１５ｂを挿通することでピン結合されている。これにより、各固定部１５ａに対して油圧ジャッキ１４の各端部１４ａ，１４ｂがピン１５ｂを軸としてトンネル幅方向への回動が可能なように取り付けられるため、シールドトンネル１がカーブを有する場合、シールド機２に連結された後方設備１１が当該カーブに沿って移動可能となっている。

次に、セグメント５の荷卸作業について説明する。まず、図１および図２に示すように、荷卸作業開始前の状態においては、シールド機２と後方設備１１とを連結する油圧ジャッキ１４のリリーフバルブ（図示省略）を閉じた伸長禁止状態とし、後方設備１１をシールド機２の掘進移動に追随して前進させる。以下、このときのシールド機２と後方設備１１との位置関係を初期の位置関係と称す。

そして、後方設備１１に対して搬送車１２が進入してセグメント５の荷卸作業を開始すると、図４および図５に示すように、油圧ジャッキ１４のリリーフバルブ（図示省略）を開き伸長許可状態とする。すると、油圧ジャッキ１４はシールド機２の掘進移動に追随して伸長する。これにより、後方設備１１はシールド機２が掘進移動する前の位置のまま停止した状態となり、搬送車１２に対して後方設備１１が相対的に静止した状態となる。

この後、セグメント５の荷卸作業が終了すると、図６および図７に示すように、油圧ジャッキ１４を縮ませてシールド機２と後方設備１１との位置を前述の初期の位置関係に戻し、再び油圧ジャッキ１４のリリーフバルブ（図示省略）を閉じた伸長禁止状態とする。これにより、後方設備１１を再びシールド機２の掘進移動に追随して前進させる。このとき、積載していた全てのセグメント５の荷卸しが済んだ空の搬送車１２は、後方設備１１から離脱し、次に搬送するセグメント５を積載するべく再び坑口に向けて戻っていく。

以上、説明したように、本実施形態のセグメント荷卸装置１０によれば、シールド機２と後方設備１１とが、シールド機２の掘進移動に追随して伸縮自在な油圧ジャッキ１４によって連結されるので、シールド機２が掘進移動していても、油圧ジャッキ１４を伸長させ、後方設備１１をシールド機２が掘進移動する前の位置で停止した状態に保持できる。これにより、搬送車１２に対して後方設備１１を相対的に静止させた状態とすることができる。かくして、高精度な位置決めを容易とすることで、セグメント５の荷卸作業の安全性を確保しつつ、作業効率の向上を図ることができる。

このとき、セグメント５を搬送する搬送車１２としては、シールドトンネル１の坑内に敷設されたレール上を走行する台車を適用することも可能である。但し、搬送車１２を、タイヤで走行する車両で構成することにより、シールドトンネル１の坑内にレールを敷設する煩わしさを解消することができる上、搬送車１２における走行の自由度を増すことができる。

また、連結部材として油圧ジャッキ１４を適用することで、シールド機２の掘進方向に追随して伸縮自在な連結部材を、簡単な構成で実現できる。
＜第２実施形態＞

図１との対応部分に同一符号を付した図８に示すように、本発明の第２実施形態に係るセグメント荷卸装置２０は、シールド機２と後方設備１１との間に設けられた油圧ジャッキ１４に替えて固定式の連結部１６が設けられ、後方設備１１とアンローダ装置１３との間に前述の油圧ジャッキ１４と同様の油圧ジャッキ２１が設けられる点を除き、前述した第１実施形態のセグメント荷卸装置１０とほぼ同様に構成されている。なお、図１０は図４と、図１１は図６とそれぞれ対応する部分に同一符号を付して示している。そのため、ここでは便宜上、重複した説明は割愛するものとする。

本実施形態におけるセグメント荷卸装置２０の場合、アンローダ装置１３が、シールド機２の掘進方向に追随して伸縮自在な連結部材である油圧ジャッキ２１を介して後方設備１１に連結されている。また、後方設備１１はシールド機２（より具体的には、シールド機２の後方のエレクター４）に対し、伸縮することのない固定式の連結部１６によって連結されている。

具体的に、本実施形態の後方設備１１では、一対の枠体１１ａ，１１ａ間の対向する側面において、図９（ａ）および（ｂ）に示すように、それぞれ垂直方向に配置された前述の掘進方向に隣接する柱部１１ｆ，１１ｆ間にコ字状等のレール１７が架設されている。このレール１７には、アンローダ装置１３におけるスライダ１３ｂの背面に設けられた凸部１３ｄが、当該レール１７に沿ってスライド可能なように係合する。また、レール１７が架設された柱部１１ｆ，１１ｆのうち、シールド機２の掘進方向前方側の柱部１１ｆと、アンローダ装置１３との間には油圧ジャッキ２１が設けられている。このとき、油圧ジャッキ２１の一方の端部が柱部１１ｆに固定され、他方の端部がアンローダ装置１３に固定されている。従って、油圧ジャッキ２１がシールド機２の掘進方向に追随して伸縮することに応じて、アンローダ装置１３がレール１７に沿ってスライド可能となっている。なお、図８，１０，１１においては、便宜上、レール１７の図示を割愛している。

次に、セグメント５の荷卸作業について説明する。まず、図８に示すように、荷卸作業開始前の状態においては、後方設備１１とアンローダ装置１３とを連結する油圧ジャッキ２１のリリーフバルブ（図示省略）を閉じた伸長禁止状態とし、後方設備１１に対するアンローダ装置１３の位置をシールド機２の掘進移動に追随させる。以下、このときの後方設備１１とアンローダ装置１３との位置関係を初期の位置関係と称す。

そして、シールド機２が掘進移動中に、後方設備１１に対して搬送車１２が進入してセグメント５の荷卸作業を開始すると、図１０に示すように、シールド機２の掘進スピードに合わせて油圧ジャッキ２を伸長させる。すると、アンローダ装置１３がレール１７に沿ってスライドする。
このとき、アンローダ装置１３から下方のトンネル坑内の床面（すなわち、トンネルインバード）へと延在する不図示の突っ張り棒などを当該アンローダ装置１３に取り付けても良い。その場合には、油圧ジャッキ２１のリリーフバルブ（図示省略）を開き伸長許可状態とすることで、ジャッキ２１がシールド機２の掘進移動に追随して伸長すると共に、アンローダ装置１３がレール１７に沿ってスライドする。
このようにすることで、後方設備１１に対するアンローダ装置１３の位置が、シールド機２の掘進移動する前の位置のまま停止した状態となり、搬送車１２に対するアンローダ装置１３の位置が相対的に静止した状態となる。

この後、セグメント５の荷卸作業が終了すると、図１１に示すように、油圧ジャッキ２１を縮ませて後方設備１１とアンローダ装置１３との位置を前述の初期の位置関係に戻し、再び油圧ジャッキ２１のリリーフバルブ（図示省略）を閉じた伸長禁止状態とする。これにより、後方設備１１に対するアンローダ装置１３の位置を、再びシールド機２の掘進移動に追随させる。このとき、積載していた全てのセグメント５の荷卸しが済んだ空の搬送車１２は、後方設備１１から離脱し、次に搬送するセグメント５を積載するべく再び坑口に向けて戻っていく。

以上、説明したように、本実施形態のセグメント荷卸装置２０によれば、アンローダ装置１３が、シールド機２の掘進移動に追随して伸縮自在な油圧ジャッキ２１によって後方設備１１に連結されるので、シールド機２が掘進移動していても、油圧ジャッキ２１を伸長させ、後方設備１１に対するアンローダ装置１３の位置をシールド機２が掘進移動する前の位置で停止した状態に保持できる。これにより、搬送車１２に対して後方設備１１のアンローダ装置１３を相対的に静止させた状態とすることができる。かくして、高精度な位置決めを容易とすることで、セグメントの荷卸作業の安全性を確保しつつ、作業効率の向上を図ることができる。

このとき、連結部材として、油圧ジャッキ２１を適用することで、シールド機２の掘進方向に追随して伸縮自在な連結部材を、簡単な構成で実現できる。

なお、上述した第１および第２実施形態では、シールド機２と後方設備１１または後方設備１１とアンローダ装置１３との間に設けられ、これらを連結する連結部材として、油圧ジャッキ１４，２１を適用する場合について述べたが、一例であってこれに限らず、連結部材としては、シールド機２の掘進方向に追随して伸縮自在な連結部材であれば、例えば、ウインチを適用しても良く、この他種々のものを広く適用することができる。

また、上述した第１および第２実施形態では、後方設備１１の仮受装置としてアンローダ装置１３を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、仮受装置としてはこの他種々のクレーン装置を適用することができる。

さらに、上述した第１および第２実施形態では、不図示の供給装置が、一端がシールド機２の後部に連結され、他端が後方設備１１へと延設されるホイストビームと、当該ホイストビームに沿ってスライド自在に設けられるホイストと、を備えて構成される場合について述べたが、本発明はこれに限らず、供給装置としてはこの他種々のクレーン装置を適用することができる。

１…シールドトンネル， ２…シールド機， ３…スクリューコンベア， ４…エレクター（セグメント組立機）， ５…セグメント， ６…覆工体， １０…セグメント荷卸装置， １１…後方設備， １１ａ…枠体， １１ｂ…端面， １１ｃ…ローラ， １１ｄ…脚部， １１ｅ…梁部， １１ｆ…柱部， １２…搬送車， １３…アンローダ装置（仮受装置）， １３ａ…アーム， １３ｂ…スライダ， １３ｃ…アクチュエータ， １３ｄ…凸部， １４…油圧ジャッキ（連結部材）， １７…レール， ２０…セグメント荷卸装置， ２１…油圧ジャッキ（連結部材）

Claims (3)

1. シールド機の後方に配置され該シールド機の掘進移動に伴って前進する後方設備と、該後方設備に設けられ搬送車上のセグメントを仮受けする仮受装置と、を備えるセグメント荷卸装置を用いたセグメントの荷卸方法であって、
   前記後方設備に対して前記シールド機もしくは前記仮受装置を、前記シールド機の掘進移動に追随して伸長許可状態に設定可能なリリーフバルブを備える、前記シールド機の掘進方向に伸縮する連結部材で連結し、
   前記セグメントの荷卸作業の開始時に、前記連結部材を伸長許可状態に設定して、前記シールド機の掘進移動に追随して前記連結部材を伸長させる、
   ことを特徴とするセグメントの荷卸方法。
2. シールド機内に供給されるべくセグメントを搬送してきた搬送車から、前記セグメントを荷卸しするセグメント荷卸装置であって、
   前記シールド機の後方に配置される後方設備と、
   前記後方設備に設けられ、前記搬送車上の前記セグメントを仮受する仮受装置と、を備え、
   前記後方設備に対して前記仮受装置が、前記シールド機の掘進方向に伸縮可能な連結部材によって連結される
   ことを特徴とするセグメント荷卸装置。
3. 前記連結部材は、油圧ジャッキからなる
   ことを特徴とする請求項２に記載のセグメント荷卸装置。

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