JPH07317087A - 鋼製壁と鉄筋コンクリート床版との接合構造 - Google Patents

鋼製壁と鉄筋コンクリート床版との接合構造

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JPH07317087A
JPH07317087A JP6130891A JP13089194A JPH07317087A JP H07317087 A JPH07317087 A JP H07317087A JP 6130891 A JP6130891 A JP 6130891A JP 13089194 A JP13089194 A JP 13089194A JP H07317087 A JPH07317087 A JP H07317087A
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滋樹 寺崎
Noriyuki Hirozawa
規行 広沢
Takuzo Katsura
拓造 葛
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 鉄筋コンクリート床版の端部を、コンクリー
トと鋼製壁とからなる壁部に対し強固に連結する。 【構成】 鋼製壁1とこれに一体的に固着された鉄筋コ
ンクリート壁2とにより、合成壁3を構成し、前記鋼製
壁1と鉄筋コンクリート床版4との接合部において、引
張力が作用する位置における長尺ずれ止め部材5の端部
を、前記鋼製壁1に固定し、短尺ずれ止め部材6の端部
を鋼製壁1に固定し、前記長尺ずれ止め部材5と短尺ず
れ止め部材6とを埋込むと共に、鋼製壁1を被覆するコ
ンクリート7およびスラブコンクリート8を打設し、前
記コンクリート7に配力筋9を埋設する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、開削型トンネル,下水
処理場などにおいて、鋼管矢板,鋼矢板などの鋼製壁を
仮設土留め壁と本体壁に兼用利用する場合の、鋼製壁と
鉄筋コンクリート床版との接合構造の改良に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来の鋼製壁における鉄筋コンクリート
床版との接合構造としては、例えば「第2回合成構造の
活用に関するシンポジウム講演論文集(土木学会構造工
学委員会、1989年9月)」175頁に開示されてい
るような構造が知られている。この構造は、図19ない
し図21に示すように鋼製壁22と鉄筋コンクリート床
版16との接合部は、鉄筋コンクリート床版16を、直
接、鋼管矢板壁15に固定する構造である。その接合部
の鋼管矢板13の表面には、鉄筋コンクリート床版16
の引張鉄筋位置および圧縮鉄筋位置に長尺異形鉄筋18
を鉄筋スタッド方式により固定し、その長尺異形鉄筋1
8に挟まれる区間においては、短尺異形鉄筋17を同じ
く鉄筋スタッド方式により固定する。また、接合部の鋼
管矢板13内には、中詰めコンクリート19が充填され
る。また他の接合構造として、図22および図23に示
すものも知られている(特願平5−239235号参
照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の各技術の場
合は、鋼製壁22と鉄筋コンクリート床版16との接合
構造には次のような欠点がある。 (1)前記従来の接合構造は、鋼管矢板井筒基礎の鋼管
矢板基礎と鉄筋コンクリートフーチングとの結合など、
従来、せん断力が卓越した部位に使用されてきた。これ
を、地下トンネルの壁と床版の接合部など、曲げモーメ
ントが卓越する部位に使用すると、床版の鉄筋引張力が
鋼製壁22の表面に面外力として作用する。そのため、
鋼製壁22の接合部に大きな局部変形を生じ、接合部の
回転剛性が低下するので、その結果、鉄筋コンクリート
床版16の中央部の曲げモーメントが大きくなり、鉄筋
コンクリート床版16における鉄筋量を増やすか、ある
いは接合部の回転剛性を高めるため、鋼製壁22を構成
する部材の肉厚を極端に厚くする必要があるので、鋼製
壁22の工事費が高くなる。 (2)さらに従来の壁部は、鋼製壁22のみにより構成
されているため、仮設時および完成時の断面力の大きな
方で鋼製部材の必要断面性能が決定され、そのため設計
の自由度が少ない。また例えば、鋼管矢板壁15を深い
壁に適用しようとすると、直径の大きな鋼管矢板13が
必要となり、中掘り圧入工法など、従来の経済的な施工
法が適用できないケースが生じ、そのため工事費が割高
になる。 (3)前記従来の接合構造の場合は、鋼管矢板壁15を
鋼製壁22として使用し、従来の接合構造をモーメント
が卓越する部位に使用すると、床版における鉄筋引張力
が鋼管矢板13の表面に面外力として作用するため、大
きな変形を生じるので、鋼管矢板13の中詰めコンクリ
ート19が構造上の必須要件になり、そのため、地下壁
に使用する場合は、鋼管矢板13内の土を排除し、その
替わりに鋼管矢板13内に中詰めコンクリート19を充
填する必要があるため、工事費が高くなると共に、建設
残土が多くなる。
【0004】
【課題を解決するための手段】前述の問題を有利に解決
するために、本発明の鋼製壁と鉄筋コンクリート床版と
の接合構造においては、鋼製壁とこれに一体的に固着さ
れた鉄筋コンクリート壁とにより、合成壁3を構成し、
前記鋼製壁1と鉄筋コンクリート床版4との接合部にお
いて、引張力が作用する位置における長尺ずれ止め部材
5の端部を、前記鋼製壁1に固定し、短尺ずれ止め部材
6の端部を鋼製壁1に固定し、前記長尺ずれ止め部材5
と短尺ずれ止め部材6とを埋込むと共に、鋼製壁1を被
覆するコンクリート7およびスラブコンクリート8を打
設し、前記コンクリート7に配力筋9を埋設する。
【0005】次に本発明の作用について説明する。曲げ
モーメントが、鋼製壁1と鉄筋コンクリート床版4との
接合構造部に作用すると、前記従来の技術では、作用モ
ーメントにより発生する鉄筋コンクリート床版4の引張
力および圧縮力は図24に示すように、鋼製壁1に対し
面外力として作用する。本発明の接合構造に、前記と同
様な曲げモーメントが作用すると、下記の(1)〜
(3)のように作用する。 (1)鋼製壁1の表面には、長尺ずれ止め部材5および
短尺ずれ止め部材6が充分強固に固定されており、鉄筋
コンクリート床版4の引張鉄筋は、鋼製壁1の表面に沿
って延長するように配置されて定着されているので、鉄
筋コンクリート床版4の鉄筋引張力は、図7に示すよう
に、鋼製壁1の軸方向の面内力となって伝達される。 (2)鉄筋コンクリート床版4の圧縮力は、図7に示す
ように、鋼製壁1と鉄筋コンクリート壁2との合成壁3
のうち鉄筋コンクリート壁2に面内方向の圧縮力として
伝達される。 (3)引張力が作用するずれ止め部材には、そのずれ止
めの引張力を充分に定着できるだけの長さを有する長尺
ずれ止め部材5および短尺ずれ止め部材6を使用してい
るので、鋼製壁1と鉄筋コンクリート床版4とが剥離す
ることがなく、一体として挙動する。 (4)鉄筋コンクリート壁2の厚みと同等の長さを有す
る長尺ずれ止め部材5を使用した場合は、長尺ずれ止め
部材5が接合部コンクリートの引張り補強筋として作用
する。
【0006】
【実施例】図1ないし図7は、本発明の第1実施例を示
すものであって、図7に示すような、鉄筋コンクリート
床版4の上面側が引張となるモーメントが作用した場合
の実施例である。前記鋼製壁1は、直径1000mm、
板厚12mmの中空の鋼管矢板壁21と1000mmの
厚みを有する鉄筋コンクリート壁2とにより一体化され
た合成壁3が構成され、鋼管矢板10の継手14は相互
に噛み合されて鋼管矢板壁21が構成されている。
【0007】また床版部は、厚さ2000mmの鉄筋コ
ンクリート床版4により構成され、かつその鉄筋コンク
リート床版4と接する鋼管矢板10の表面には、鉄筋コ
ンクリート床版4の上面より1700mmの範囲におい
て、直径19mm、長さ1200mmの異形鉄筋からな
る多数の長尺ずれ止め部材5が、鋼管矢板10に対しス
タッド溶接により固定されている。
【0008】長尺異形鉄筋からなる多数の長尺ずれ止め
部材5の固定する範囲より下部において、直径22m
m、長さ150mmの頭付きスタッドからなる多数の短
尺ずれ止め部材6が、スタッド溶接により鋼管矢板10
に固定されている。
【0009】鉄筋コンクリート床版4の上面に平行に配
置された引張鉄筋23は、下方に折り曲げられて鋼管矢
板10の表面に沿って所要長延長されて、鋼管矢板10
に各ずれ止め部材5,6を介して定着されている。
【0010】鉄筋コンクリート床版4の下面に平行配置
された圧縮鉄筋24は、鉄筋コンクリート壁2の圧縮鉄
筋(図示を省略した)に延長され定着される。
【0011】鋼製壁1と鉄筋コンクリート壁2および鉄
筋コンクリート床版4との境界面には、鋼製壁1の上下
方向の壁軸と直角方向にかつ壁法線方向すなわち横方向
に配力筋9を、上下方向に間隔を置いて複数本配置して
いる。各引張鉄筋23および圧縮鉄筋24はコンクリー
ト7の内面に平行に配置され、引張鉄筋23および圧縮
鉄筋24の端部は、上下方向に延長するように配置され
ている。
【0012】本発明の第1実施例の鉄筋コンクリート床
版4に接合部の許容レベルの曲げモーメントを作用さ
せ、有限要素法解析を実施したところ、(1)表1に示
す結果が得られた。表1から鉄筋コンクリート床版4の
鉛直変位は、接合部の回転剛度をコンクリート標準示法
書の剛域の設定法に従い設定したフレーム解析結果とほ
とんど一致しており、鉄筋コンクリートと同等の回転剛
性が確保できる。また(2)表2に示すように、鋼管矢
板合成壁の応力分布は、鋼管矢板10と鉄筋コンクリー
ト壁2の一体合成壁として算定した応力計算値(理論
値)とほとんど一致しており、本発明の接合構造を通じ
て、床版に作用させた力が充分合成壁に伝達できる。さ
らに、(3)表3に示すように、長尺ずれ止め部材5の
引張力作用範囲は、鉄筋コンクリート床版4の上面より
1500mm程度の範囲であり、その長尺ずれ止め部材
5に作用する引張応力は、接合部に許容レベルの曲げモ
ーメントを作用させた場合でも、長尺ずれ止め部材5の
許容引張応力の約1/2程度であるので、鉄筋コンクリ
ート床版4の上面より1700mmの範囲の鋼管矢板1
0の表面に固定した長尺ずれ止め部材5が抜け出した
り、破断したりする恐れはなく、鋼管矢板10と鉄筋コ
ンクリート床版4との接合面の一体化が確保できる。さ
らにまた、(4)前記各長尺ずれ止め部材5および短尺
ずれ止め部材6として、それぞれ異形鉄筋を使用すれ
ば、その長尺ずれ止め部材5および短尺ずれ止め部材6
がコンクリートから抜けにくくすることができる。ま
た、鋼管矢板10表面の局部応力は、表3からもわかる
ように鋼管矢板10の許容曲げ応力の約2/3程度であ
り、長尺異形鉄筋からなる長尺ずれ止め部材5に作用す
る引張力ににより、接合部分の鋼管矢板10が変形した
り、破壊する恐れはない。
【0013】前記第1実施例においては、中空の鋼管矢
板10を使用したが、その鋼管矢板10内に、土砂が詰
まっていても、あるいは中詰めコンクリート19が充填
されていてもよい。また、鋼板12を鋼管矢板10に溶
接により固定し、かつその鋼板12に、ずれ止め作用を
する長尺異形鉄筋からなる長尺ずれ止め部材5を溶接に
固定すれば、その長尺ずれ止め部材5がコンクリートか
ら抜け出すのを確実に防止することができる。
【0014】表1に前記有限要素法解析結果の内、鉄筋
コンクリート床版のたわみ量(cm)と鉄筋コンクリー
ト床版の各位置(cm)との関係を示す。
【表1】 表2に同解析結果の内、鋼管外面からの距離(cm)と
モーメントによる発生ひずみ(μ)との関係を示す。
【表2】 表3に同解析結果の内、鉄筋コンクリート床版上面から
の距離(cm)とずれ止めに作用する軸方向応力(Kgf/c
m2) との関係を示す。
【表3】
【0015】図10ないし図13は、本発明の第2実施
例に係る鋼製壁と鉄筋コンクリート床版との接合構造を
示すものであって、鉄筋コンクリート床版4の上面が引
張となる曲げモーメントが作用した場合の接合構造であ
る。
【0016】鋼製壁1としては、高さ305mmのZ型
鋼矢板からなるZ型鋼矢板25と、これに一体化された
300mmの厚みを有する鉄筋コンクリート壁2とによ
り合成壁3が構成されている。床版部は、厚さ600m
mの鉄筋コンクリート床版4により構成されている。前
記鉄筋コンクリート床版4と接する鋼矢板のフランジ2
6の表面には、鉄筋コンクリート床版4の上面より45
0mmの範囲において、直径19mm、長さ400mm
および700mmの長尺異形鉄筋からなる多数の長尺ず
れ止め部材5が、スタッド溶接により各Z型鋼矢板25
に対し、多数固定されている。また長尺異形鉄筋からな
る長尺ずれ止め部材5の固定する範囲より下では、直径
22mm、長さ150mmの頭付きスタッドからなる多
数の短尺ずれ止め部材6が配置され、各短尺ずれ止め部
材6の一端部も、鋼製壁1に固定されている。鉄筋コン
クリート床版4の上面に配置された引張鉄筋23は、折
り曲げられてZ型鋼矢板25表面に沿って延長されて定
着されている。
【0017】鉄筋コンクリート床版4の下側の圧縮鉄筋
24は、鉄筋コンクリート床版4の下側に沿って延長す
るように配置され、鉄筋コンクリート壁2における圧縮
鉄筋(図示を省略した)に延長され溶接または結束等に
より定着される。
【0018】鋼矢板壁11と鉄筋コンクリート床版4と
鉄筋コンクリート壁2の境界面には、鋼矢板壁11の上
下方向の壁軸と直角方向にかつ壁法線方向すなわち横方
向に配力筋9を複数本配置している。
【0019】図14ないし図18は、本発明の第3実施
例に係る鋼製壁と鉄筋コンクリート床版との接合構造を
示すものであって、鉄筋コンクリート床版4の上面が引
張となる曲げモーメントが作用した場合の接合構造であ
る。
【0020】鋼製壁1としては、高さ250mmのU型
鋼矢板27からなる鋼矢板壁11と250mmの厚みを
有する鉄筋コンクリート壁2とにより合成壁3が構成さ
れている。床版部は、厚さ500mmの鉄筋コンクリー
ト床版4により構成されている。前記鉄筋コンクリート
床版4と接する鋼矢板フランジ26の表面には、鉄筋コ
ンクリート床版4の上面より400mmの範囲におい
て、直径19mm、長さ400mmおよび650mmの
異形鉄筋からなる長尺ずれ止め部材5がスタッド溶接に
より、多数固定されており、長尺ずれ止め部材5の固定
部より下部においては、直径22mm、長さ150mm
の頭付きスタッドからなる短尺ずれ止め部材6がスタッ
ド溶接により、多数固定されている。
【0021】また、鉄筋コンクリート床版4と接する鋼
矢板のウェブ表面には、直径22mm、長さ150mm
の頭付きスタッドからなる短尺ずれ止め部材6がスタッ
ド溶接により、多数固定され、鉄筋コンクリート床版4
の上面に配置された引張鉄筋は、折り曲げられて、鋼矢
板の表面に沿って延長され、定着されている。
【0022】鉄筋コンクリート床版4の下側における圧
縮鉄筋は、合成壁3の鉄筋コンクリートの圧縮鉄筋に延
長され、定着されている。鋼矢板壁11と鉄筋コンクリ
ート床版4および鉄筋コンクリート壁2の境界面には、
鋼矢板壁11の上下方向の壁軸と直角方向かつ壁法線方
向すなわち横方向に配力筋9を上下方向に間隔をおいて
複数本配置している。
【0023】前記第2および第3実施例の場合も、第1
実施例の鋼管矢板10からなる鋼製壁1において、表1
〜表3に示したような作用効果と同様な効果が得られ
る。
【0024】本発明を実施するに当って、鉄筋の交叉部
を結合する手段としては、針金による結束または溶接を
採用してもよい。また長尺ずれ止め部材5としては、接
合部コンクリートの補強鉄筋と兼用するため、鉄筋直径
の20倍以上の長さの異形鉄筋を使用するのが好まし
い。また短尺ずれ止め部材6としては、鉄筋直径の20
倍未満の異形鉄筋または頭付きスタッドを使用するのが
好ましい。
【0025】本発明を実施する場合、コンクリートとの
一体化を確実にするためあるいはずれ止め部材の使用本
数を低減するために、鋼製壁1を構成する鋼管矢板10
および鋼矢板の外面に突条を一体に設けてもよい。
【0026】前記第1〜第3実施例の場合は、鉄筋コン
クリート床版4の上側の主筋が引張となる曲げモーメン
トが作用した場合を示したが、鉄筋コンクリート床版4
の下側の主筋が引張となるような場合にも、本願発明を
適用してもよい。
【0027】
【発明の効果】本発明によれば、地下壁の接合部に使用
する場合は、地下トンネルの仮設土留め壁および本体壁
兼用構造など張力が作用する位置においては、長尺ずれ
止め部材5が鋼製壁1に固定されているので、鋼製壁1
と鉄筋コンクリート床版4との一体化は充分に確保さ
れ、かつ鉄筋コンクリート床版4の引張鉄筋は、鋼製壁
1の表面に沿って延長されて定着されているので、鉄筋
コンクリート床版4の鉄筋引張力は、鋼製壁1の軸方向
の面内力となって伝達され、さらに鉄筋コンクリート床
版4の圧縮力は、鋼製壁1と鉄筋コンクリート壁2とか
ら合成壁3のうち鉄筋コンクリート壁2に、面内力とし
て伝達されるので、鋼製壁1に面外方向の無理な力がほ
とんど作用しない。その結果、曲げモーメントが卓越し
た場合においても、回転剛性の高い接合構造が提供でき
るので、接合部をピンとした従来の設計結果に比較し
て、鉄筋コンクリート床版4の鉄筋量を半減することが
でき、しかも回転剛性をあげるため、鋼製壁1の肉厚補
強が不要になり、したがって、経済的に構造物を築造す
ることができる。また合成壁3は、鋼製壁1と鉄筋コン
クリート壁2とを一体化して構成しているので、仮設時
の作用力に対して鋼製壁1の断面を選定し、完成時の作
用力に対して、鋼製壁1と鉄筋コンクリート壁2とから
なる合成壁3として、鋼製壁1の断面を選定できるの
で、自由度の高い設計を行うことができる。その結果、
鋼製壁1として鋼管矢板壁を使用する場合、中掘り圧入
工法など経済的な鋼管矢板10の施工法が適用可能な鋼
管断面を選定することができるなど、経済的な設計を行
うことができる。さらにまた、鋼製壁1として、鋼管矢
板壁21を使用する場合、鋼管矢板10の中に中詰めコ
ンクリート19が無くても、鋼管矢板壁21と鉄筋コン
クリート床版4との剛度が高い接合構造を提供できるの
で、地下トンネルの仮設土留め壁または本体壁兼用構造
など地下壁の接合部に使用する場合は、鋼管矢板10内
の土の排出作業が不要となるばかりでなく、鋼管矢板1
0内に中詰めコンクリート19を打設する必要がないの
で、工期の短縮および工費の削減がはかられるばかりで
なく、建設残土を少なくすることができる。また、鉄筋
コンクリート壁2の厚みと同等の長さを有する長尺ずれ
止め部材5を使用する場合は、長尺ずれ止め部材5が接
合部コンクリートの引張り補強筋として作用するので、
接合部コンクリートの補強鉄筋を新たに施工する必要が
なく、現場の鉄筋組立て作業が簡素化できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係る鋼製壁と鉄筋コンク
リート床版との接合構造を示す横断平面図である。
【図2】本発明の第1実施例に係る鋼製壁と鉄筋コンク
リート床版との接合構造を示す縦断側面図である。
【図3】本発明の第1実施例に係る鋼製壁と鉄筋コンク
リート床版との接合構造を示す横断平面図である。
【図4】図2のA−A線断面図である。
【図5】図2のB−B線断面図である。
【図6】本発明の第1実施例に係るコンクリート床版の
引張鉄筋の定着部を示す縦断側面図である。
【図7】本発明の第1実施例に係る鋼製壁と鉄筋コンク
リート床版との接合構造における力の作用状態を示す側
面図である。
【図8】本発明の第1実施例において採用できる長尺ず
れ止め部材の取付例を示す縦断側面図である。
【図9】図8のC−C線断面図である。
【図10】本発明の第2実施例に係る鋼製壁と鉄筋コン
クリート床版との接合構造を示す横断側面図である。
【図11】本発明の第2実施例に係る鋼製壁と鉄筋コン
クリート床版との接合構造を示す縦断側面図である。
【図12】図11のD−D線断面図である。
【図13】図10のE−E線断面図である。
【図14】本発明の第3実施例に係る鋼製壁と鉄筋コン
クリート床版との接合構造を示す横断平面図である。
【図15】本発明の第3実施例に係る鋼製壁と鉄筋コン
クリート床版との接合構造を示す縦断側面図である。
【図16】図15のF−F線断面図である。
【図17】図15のG−G線断面図である。
【図18】本発明の第3実施例に係るコンクリート床版
の引張鉄筋の定着部を示す縦断側面図である。
【図19】従来の第1例の接合構造を示す横断平面図で
ある。
【図20】従来の第1例の接合構造を示す縦断側面図で
ある。
【図21】従来の第1例の接合構造を示す縦断側面図で
ある。
【図22】従来の第2例の接合構造を示す横断平面図で
ある。
【図23】従来の第2例の接合構造を示す縦断側面図で
ある。
【図24】従来の部材に曲げモーメントが作用した状態
を示す側面図である。
【符号の説明】
1 鋼製壁 2 鉄筋コンクリート壁 3 合成壁 4 鉄筋コンクリート床版 5 長尺ずれ止め部材 6 短尺ずれ止め部材 7 コンクリート 8 スラブコンクリート 9 配力筋 10 鋼管矢板 11 鋼矢板壁 12 鋼板 14 継手 19 中詰めコンクリート 21 鋼管矢板壁 23 引張鉄筋 24 圧縮鉄筋 25 Z型鋼矢板 26 鋼矢板のフランジ 27 U型鋼矢板

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼製土留め壁を仮設壁と鋼製本体壁とに
    兼用し、鉄筋コンクリート床版の端部を前記鋼製本体壁
    に固定した接合構造において、鋼製壁1とこれに一体的
    に固着された鉄筋コンクリート壁2とにより、合成壁3
    を構成し、前記鋼製壁1と鉄筋コンクリート床版4との
    接合部において、引張力が作用する位置における長尺ず
    れ止め部材5の端部を、前記鋼製壁1に固定し、短尺ず
    れ止め部材6の端部を鋼製壁1に固定し、前記長尺ずれ
    止め部材5と短尺ずれ止め部材6とを埋込むと共に、鋼
    製壁1を被覆するコンクリート7およびスラブコンクリ
    ート8を打設し、前記コンクリート7に配力筋9を埋設
    した鋼製壁と鉄筋コンクリート床版との接合構造。
  2. 【請求項2】 鋼管矢板10を用いて鋼製壁1を構成し
    た請求項の鋼製壁と鉄筋コンクリート床版との接合構
    造。
  3. 【請求項3】 鋼製壁1を鋼矢板壁11により構成した
    請求項1の鋼製壁と鉄筋コンクリート床版との接合構
    造。
  4. 【請求項4】 長尺異形鉄筋からなる長尺ずれ止め部材
    5をスタッド溶接により鋼管矢板10の表面に固定した
    請求項1、請求項2または請求項3の鋼製壁と鉄筋コン
    クリート床版との接合構造。
  5. 【請求項5】 鋼板12を鋼管矢板10に対し溶接によ
    り固着し、前記鋼板12に長尺ずれ止め部材5の一端部
    を溶接により固着した請求項1、請求項2または請求項
    3の鋼製壁と鉄筋コンクリート床版との接合構造。
JP13089194A 1994-05-23 1994-05-23 鋼製壁と鉄筋コンクリート床版との接合構造 Expired - Fee Related JP3300162B2 (ja)

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