KR101150239B1 - 지반개량장치의 굴착교반로드 - Google Patents

지반개량장치의 굴착교반로드 Download PDF

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Abstract

본 발명은 지반개량장치의 굴착교반로드에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 굴착교반로드의 관입시 지반 개량재가 굴착교반로드의 하단에서 분사되도록 하고, 굴착교반로드의 인발시 지반 개량재가 굴착교반로드의 상부에서 분사되도록 함으로써, 지반 개량 효율을 향상시키는데 있다.
이를 위해 본 발명은 지반개량장치의 굴착교반로드에 있어서, 길이 방향을 따라 내부에 통공이 형성되고, 외부 표면에 볼이 결합될 수 있도록 요홈이 형성된 연결 로드; 연결 로드에 결합되고, 길이 방향을 따라 내부에 통공이 형성되며, 내부 표면에 볼이 결합되는 요홈이 형성된 교반 로드; 연결 로드의 하단으로부터 하부 방향으로 연장된 동시에, 교반 로드의 통공에 삽입되고, 길이 방향을 따라 내부에 통공이 형성된 결합 로드; 및 교반 로드에 결합되고, 길이 방향을 따라 내부에 통공이 형성된 굴착 로드를 포함하고, 결합 로드에는 굴착교반로드의 관입시 길이 방향을 따라 형성된 통공을 개방하고, 굴착교반로드의 인발시 길이 방향을 따라 형성된 통공을 폐쇄하는 통공 개폐 부재가 더 형성된 지반개량장치의 굴착교반로드를 제공한다.

Description

지반개량장치의 굴착교반로드{DRILLING AND MIXING ROD OF GROUND REFORMING DEVICE}
본 발명은 지반개량장치의 굴착교반로드에 관한 것이다.
일반적으로 연약 지반을 개량하거나 지중에 연직차수벽(흙막이)을 구축할 때에는 주로 오거 드라이브와, 상기 오거 드라이브로부터 동력을 전달받아 동력을 분배하는 기어 박스와, 상기 기어 박스의 하측에 수직 방향으로 연결되어 회전하는 다수의 굴착교반로드를 포함한다. 상기 굴착교반로드는 기어 박스에 직접 연결된 연결 로드, 상기 연결 로드에 결합되어 지반을 교반하는 교반 로드 및 상기 교반 로드에 연결되어 지반을 굴착하는 굴착 로드를 포함한다.
일반적인 지반개량장치의 설치 및 작동 구조를 간략하게 설명한다.
이동과 동력 전달이 가능한 크레인에 대략 수직 방향으로 프레임이 설치되고, 상기 프레임에는 수직 방향으로 리더가 설치된다. 또한, 상기 리더의 상단측에는 와이어 케이블에 의해 상,하 이동이 가능한 오거 드라이브가 설치된다. 물론, 상기 와이어 케이블은 상기 크레인에 설치된 윈치에 의해 권출 또는 권취되며, 상기 오거 드라이브는 상기 리더를 따라 상,하 방향으로 이동한다. 더불어, 상기 크 레인이 상기 오거 드라이브에 전원을 공급한다. 또한, 상기 오거 드라이브의 출력축에 다수의 기어들이 치합된 기어 박스가 결합되며, 상기 기어 박스에는 다수의 출력축이 구비된다. 더불어, 상기 각 출력축에 굴착교반로드가 장착된다. 이와 같이 하여, 오거 드라이브가 동작하면, 기어 박스에 구비된 다수의 출력축이 회전하게 된다. 그러면, 상기 출력축에 연결된 굴착교반로드가 회전하며 굴착 및 교반을 하게 된다. 즉, 굴착 로드가 지반을 굴착하고, 교반 로드가 굴착된 토사를 개량재와 함께 교반하게 된다.
본 발명은 굴착교반로드의 관입시 지반 개량재가 굴착교반로드의 하단에서 분사되도록 하고, 굴착교반로드의 인발시 지반 개량재가 굴착교반로드의 상부에서 분사되도록 한 지반개량장치의 굴착교반로드를 제공한다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 지반개량장치의 굴착교반로드는 지반개량장치의 굴착교반로드에 있어서, 길이 방향을 따라 내부에 통공이 형성되고, 외부 표면에 볼이 결합될 수 있도록 요홈이 형성된 연결 로드; 상기 연결 로드에 결합되고, 길이 방향을 따라 내부에 통공이 형성되며, 내부 표면에 상기 볼이 결합되는 요홈이 형성된 교반 로드; 상기 연결 로드의 하단으로부터 하부 방향으로 연장된 동시에, 상기 교반 로드의 통공에 삽입되고, 길이 방향을 따라 내부에 통공이 형성된 결합 로드; 및, 상기 교반 로드에 결합되고, 길이 방향을 따라 내부에 통공이 형성된 굴착 로드를 포함하고, 상기 결합 로드에는 상기 굴착교반로드의 관입시 길이 방향을 따라 형성된 통공을 개방하고, 상기 굴착교반로드의 인발시 길이 방향을 따라 형성된 통공을 폐쇄하는 통공 개폐 부재가 더 형성될 수 있다.
상기 통공 개폐 부재는 상기 교반 로드에 설치된 랙 기어; 상기 결합 로드의 통공에 설치된 통공 개폐 날개; 및, 상기 랙기어에 기어 결합된 동시에, 상기 결합 로드를 관통하여 상기 개폐 날개에 결합된 회전축을 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 통공 개폐 부재는 굴착교반로드의 관입시에는 결합 로드의 통공을 개방하고, 굴착교반로드의 인발시에는 결합 로드의 통공을 폐쇄할 수 있다.
상기 교반 로드 및 상기 결합 로드는 원주 방향으로 각각 통공이 형성될 수 있다.
상기 교반 로드 및 상기 결합 로드의 원주 방향 통공은 굴착교반로드의 관입시에는 서로 분리되어 폐쇄되고, 굴착교반로드의 인발시에는 서로 연결되어 개방될 수 있다.
상기 교반 로드에는 다수의 교반 날개가 형성되고, 상기 굴착 로드에는 다수의 굴착 날개가 형성될 수 있다.
본 발명은 굴착교반로드의 관입시 지반 개량재가 굴착 날개의 하부 영역에서 분사되도록 하고, 굴착교반로드의 인발시 지반 개량재가 굴착 날개의 상부 영역에서 분사되도록 함으로써, 지반 개량 효율이 더욱 향상된다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 지반개량장치의 굴착교반로드의 관입 및 인발 상태를 도시한 부분 단면도이다.
도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 지반개량장치의 굴착교반로드(100)는 연결 로드(110), 교반 로드(120), 결합 로드(130), 굴착 로드(140) 및 통공 개폐 부재(150)를 포함한다.
상기 연결 로드(110)는 길이 방향을 따라, 수직 방향으로 내부에 통공(111)이 형성되어 있다. 이러한 통공(111)을 통해서는 하부 방향으로 지반 개량재가 공급된다. 또한, 상기 연결 로드(110)의 하단 영역중 외부 표면에는 적어도 하나의 볼(113)이 결합될 수 있도록 다수의 요홈(112)이 형성되어 있다. 상기 요홈(112)은 일정 깊이를 가지며, 대략 수직 방향으로 일정 길이를 갖는다. 즉, 상기 요홈(112)의 수직 방향 길이는 적어도 상기 볼(113)의 직경보다 크다. 따라서 상기 볼(113)은 굴착교반로드(100)의 관입 및 인발시 상기 요홈(112)의 표면을 따라 소정 방향으로 회전 또는 슬라이딩한다.
상기 교반 로드(120)는 상기 연결 로드(110)에 결합된다. 실질적으로, 상기 연결 로드(110)가 상기 교반 로드(120)에 삽입된 형태를 한다. 더불어, 상기 연결 로드(110)가 결합되는 영역과 대응되는 상기 교반 로드(120)에는 내부 표면에 상기 볼(113)이 결합되는 요홈(122)이 형성되어 있다. 상기 요홈(122)은 실질적으로 상기 볼(113)의 직경과 같은 폭을 가지며, 상기 볼(113)의 반경과 같은 깊이를 갖는다. 따라서 상기 볼(113)은 굴착교반로드(100)의 관입 및 인발시 상기 요홈(122)의 내측에서만 소정 방향으로 회전 또는 슬라이딩한다. 더불어, 상기 교반 로드(120) 역시 길이 방향을 따라, 수직 방향으로 내부에 통공(121)이 형성되어 있다. 또한, 상기 교반 로드(120)는 원주 방향을 따라 적어도 하나의 통공(123)이 더 형성되어 있다. 이러한 원주 방향을 따라 형성된 통공(123)은 굴착교반로드(100)의 인발시 개량재를 대략 수평 방향으로 분사하는 역할을 한다. 더욱이, 상기 교반 로드(120)의 표면에는 대략 수평 방향으로 일정 길이 연장된 다수의 교반 날개(124)가 더 형성되어 있다. 이러한 교반 날개(124)는 토사와 개량재가 상호간 교반되도록 하는 역할을 한다.
상기 결합 로드(130)는 상기 연결 로드(110)의 하단으로부터 하부 방향으로 일정 길이 연장된 파이프 형태를 한다. 즉, 상기 결합 로드(130) 역시 길이 방향을 따라, 수직 방향으로 내부에 통공(131)이 형성되어 있다. 더불어, 상기 결합 로드(130)는 상기 연결 로드(110)와 일체로 형성되거나, 또는 별도로 형성된 후 상기 연결 로드(110)에 용접되어 고정될 수 있다. 더불어, 상기 결합 로드(130)는 상기 교반 로드(120)를 관통한다. 즉, 상기 결합 로드(130)는 상기 교반 로드(120)의 통공(121)에 결합되어 있다. 물론, 상기 결합 로드(130)와 상기 교반 로드(120) 사이에는 다수의 베어링이 개재될 수 있으며, 이러한 베어링은 상기 결합 로드(130)가 상기 교반 로드(120)의 내측에서 용이하게 승강하도록 하는 역할을 한다.
더욱이, 상기 결합 로드(130)에는 원주 방향을 따라 적어도 하나의 통공(133)이 더 형성되어 있다. 이러한 통공(133)은 굴착교반로드(100)의 인발시 상기 교반 로드(120)의 통공(123)과 연결되어, 개량재를 대략 수평 방향으로 분사하는 역할을 한다.
상기 굴착 로드(140)는 상기 결합 로드(130)를 내부에 수용하며, 상기 교반 로드(120)에 고정되어 있다. 더불어, 상기 굴착 로드(140)는 길이 방향을 따라, 대략 수직 방향으로 통공(141)이 형성되어 있다. 따라서 상기 굴착 로드(140)의 하단을 통하여, 개량재가 수직 하부 방향으로 직접 분사될 수 있다. 더욱이, 상기 굴착 로드(140)의 표면에는 대략 수평 방향으로 일정 길이 연장된 다수의 굴착 날개(144)가 더 형성될 수 있다. 이러한 굴착 날개(144)는 토사를 굴착하는 역할을 한다. 또한, 상기 굴착 로드(140)의 하단에도 적어도 하나의 굴착 비트가 더 형성될 수 있으나, 도면에는 도시되어 있지 않다.
상기 통공 개폐 부재(150)는 상기 굴착교반로드(100)의 관입시, 결합 로 드(130)의 길이 방향을 따라 형성된 통공(131)을 개방하는 역할을 하고, 상기 굴착교반로드(100)의 인발시, 결합 로드(130)의 길이 방향을 따라 형성된 통공(131)을 폐쇄하는 역할을 한다. 물론, 상기 굴착교반로드(100)의 관입시, 상기 교반 로드(120) 및 상기 결합 로드(130)의 원주 방향으로 형성된 통공(123,133)은 서로 분리되어 폐쇄된다. 더불어, 상기 굴착교반로드(100)의 인발시, 상기 교반 로드(120) 및 상기 결합 로드(130)의 원주 방향으로 형성된 통공(123,133)은 서로 연결되어 개방된다.
이러한 통공 개폐 부재(150)는 랙 기어(151), 통공 개폐 날개(152) 및 회전축(153)을 포함한다. 상기 랙 기어(151)는 상기 교반 로드(120)의 내부에 설치되어 있다. 즉, 상기 교반 로드(120)와 상기 결합 로드(130)의 사이에 빈 공간이 형성되어 있는데, 이러한 빈 공간에 상기 랙 기어(151)가 설치된다. 물론, 이러한 랙 기어(151)는 상기 교반 로드(120)에 고정된다. 상기 통공 개폐 날개(152)는 상기 결합 로드(130)의 내부 통공(131)에 회전 가능하게 설치되어 있다. 이러한 통공 개폐 날개(152)는 상기 결합 로드(130)의 내부 통공(131)을 개방하거나 또는 폐쇄하는 역할을 한다. 또한, 상기 회전축(153)은 일단이 상기 랙 기어(151)에 기어 결합되어 있고, 타단이 상기 통공 개폐 날개(152)에 결합되어 있다. 따라서 일례로 상기 결합 로드(130)가 하강하면 상기 통공 개폐 날개(152)가 상기 결합 로드(130)의 내부에 형성된 통공(131)을 개방하고, 상기 결합 로드(130)가 상승하면상기 통공 개폐 날개(152)가 상기 결합 로드(130)의 내부에 형성된 통공(131)을 폐쇄한다.
이러한 본 발명에 따른 지반개량장치의 굴착교반로드(100)의 동작을 좀 더 구체적으로 설명한다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 굴착교반로드(100)의 관입시에는 연결 로드(110)가 교반 로드(120) 및 굴착 로드(140)를 하부 방향으로 밀게 된다. 따라서 연결 로드(110)는 교반 로드(120)에 가장 깊게 결합된 형태를 한다. 더욱이, 이때 볼(113)은 연결 로드(110)에 형성된 요홈(112)의 가장 상단에 위치하게 된다.
한편, 이때 통공 개폐 부재(150)는 기본적으로 결합 로드(130)의 내부에 형성된 수직 방향의 통공(131)을 개방하는 상태로 셋팅된다. 일례로, 통공 개폐 부재(150)중 회전축(153)이 랙 기어(151)의 하단에 위치되고, 이때 통공 개폐 날개(152)는 결합 로드(130)의 통공(131)을 개방하는 상태로 셋팅된다.
따라서 굴착교반로드(100)의 관입시 개량재는 굴착 로드(140)의 하단을 통해 수직 방향으로 분사된다. 이에 따라, 그 상부에 위치된 굴착 날개(144) 및 교반 날개(124)에 의해 순차적으로 토사와 개량재가 효율적으로 교반된다.
더불어, 이때 기본적으로 결합 로드(130)에 원주 방향으로 형성된 통공(133)과, 교반 로드(120)에 원주 방향으로 형성된 통공(123)은 서로 연결되지 않은 상태로 셋팅된다. 즉, 결합 로드(130)에 원주 방향으로 형성된 통공(133)은 상기 교반 로드(120)에 의해 폐쇄된 상태가 된다. 따라서 이때 개량재는 교반 로드(120)의 수평 방향으로 분사되지 않는다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 굴착교반로드(100)의 인발시에는 연결 로드(110) 가 교반 로드(120) 및 굴착 로드(140)를 상부 방향으로 끌고 간다. 따라서 연결 로드(110)는 교반 로드(120)에 가장 얕게 결합된 형태를 한다. 더욱이, 이때 볼(113)은 연결 로드(110)에 형성된 요홈(112)의 가장 하단에 위치하게 된다.
이때 통공 개폐 부재(150)는 기본적으로 결합 로드(130)의 내부에 형성된 수직 방향의 통공(131)을 폐쇄하는 상태로 셋팅된다. 일례로, 통공 개폐 부재(150)중 회전축(153)이 랙 기어(151)의 상단에 위치되고, 이때 통공 개폐 날개(152)는 결합 로드(130)의 통공(131)을 폐쇄하는 상태로 셋팅된다. 따라서 굴착교반로드(100)의 인발시 개량재는 굴착 로드(140)의 하단을 통해 분사되지 않는다.
한편, 이때 기본적으로 결합 로드(130)에 원주 방향으로 형성된 통공(133)과, 교반 로드(120)에 원주 방향으로 형성된 통공(123)은 서로 연결된 상태로 셋팅된다. 즉, 결합 로드(130)에 원주 방향으로 형성된 통공(133)은 상기 교반 로드(120)에 의해 개방된 상태가 된다. 따라서 이때 개량재는 교반 로드(120)의 수평 방향으로 분사된다.
이에 따라, 굴착교반로드(100)의 인발시 개량재는 교반 로드(120) 및 결합 로드(130)에 수평 방향으로 형성된 통공(123,133)을 통해 대략 수평 방향으로 형성된다. 이에 따라, 그 주변에 위치된 교반 날개(124) 및 그 하단에 위치된 굴착 날개(144)에 의해 순차적으로 토사와 개량재가 교반된다.
이와 같이 하여, 본 발명은 굴착교반로드(100)의 관입시에는 굴착 로드(140)의 최하단에서 개량재가 수직 방향으로 분사되고, 굴착교반로드(100)의 인발시에는 교반 로드(120)에서 개량재가 수평 방향으로 분사됨으로써, 관입시 및 인발시 토사 와 개량재 사이의 교반이 효율적으로 수행된다. 도면중 미설명 부호 300은 개량재이다.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명에 따른 지반개량장치의 굴착교반로드(100)를 이용한 지반 개량 방법을 도시한 개략도이다.
통상적으로 지반개량장치의 교반 굴착 방법은 장비 셋팅 단계, 제1관입 주입 단계, 제2관입 주입 단계, 제1인발 주입 단계, 제2인발 주입 단계 및 작업 종료 단계를 포함한다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 상기 장비 셋팅 단계에서는, 크레인(201), 프레임(202), 리더(203), 와이어 케이블(204), 오거 드라이브(205), 기어 박스(206) 및 굴착교반로드(100)로 이루어진 장비를 셋팅한다. 물론, 상기 굴착교반로드(100)는 상술한 바와 같이 연결 로드(110), 교반 로드(120), 결합 로드(도시되지 않음), 굴착 로드(140) 및 통공 개폐 부재(도시되지 않음)로 이루어진다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 제1관입 주입 단계에서는, 와이어 케이블(204)을 서서히 권출하면서, 오거 드라이브(205)를 동작시켜, 굴착교반로드(100)가 지반에 관입되면서 굴착되도록 한다. 더불어, 이때 개량재를 주입함으로써, 굴착과 동시에 지반 개량이 수행되도록 한다. 물론, 이때 개량재는 굴착교반로드(100)중 굴착 로드(140)의 하단을 통해 분사됨으로써, 뒤따라 하강하는 굴착 날 개(144) 및 교반 날개(124)에 의해 개량재와 토사가 효율적으로 교반되도록 한다.
도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 제2관입 주입 단계에서는, 굴착교반로드(100)가 최대한 깊게 지반에 굴착될 때까지 굴착 및 교반을 하며, 개량재를 주입한다.
도 2d에 도시된 바와 같이, 상기 제1인발 주입 단계에서는, 와이어 케이블(204)을 서서히 권취하면서, 오거 드라이브(205)를 동작시켜, 굴착교반로드(100)가 지반으로부터 인발되면서 교반되도록 한다. 즉, 개량재를 지속적으로 주입함으로써, 지반과 개량재 사이의 교반 효율이 더욱 높아지도록 한다. 더욱이, 이때 개량재는 굴착교반로드(100)중 교반 로드(120)를 통해 분사됨으로써, 뒤따라 상승하는 교반 날개(124) 및 굴착 날개(144)에 의해 토사와 개량재가 더욱 효율적으로 교반되도록 한다.
도 2e에 도시된 바와 같이, 상기 제2인발 주입 단계에서는, 상기 제1인발 주입 단계에서와 같이 와이어 케이블(204)을 계속 권취하면서 상기 개량재와 토사를 지속적으로 교반한다.
도 2f에 도시된 바와 같이, 상기 작업 종료 단계에서는, 굴착교반로드(100)가 지면으로부터 완전히 인발된 경우, 와이어 케이블(204)의 권취를 중단하고 또한 오거 드라이브(205)의 동작을 정지한다. 물론, 이때 개량재의 주입도 중단한다. 도면중 미설명 부호 207은 개량재를 연결 로드(110)에 공급하기 위한 호스이다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 지반개량장치의 굴착교반로드를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 지반개량장치의 굴착교반로드의 관입 및 인발 상태를 도시한 부분 단면도이다.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명에 따른 지반개량장치의 굴착교반로드를 이용한 지반 개량 방법을 도시한 개략도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100; 지반개량장치의 굴착교반로드
110; 연결 로드 111; 통공
112; 요홈 113; 볼
120; 교반 로드 121; 통공
122; 요홈 123; 통공
124; 교반 날개
130; 결합 로드 131; 통공
133; 통공 140; 굴착 로드
141; 통공 144; 굴착 날개

Claims (6)

  1. 지반개량장치의 굴착교반로드에 있어서,
    길이 방향을 따라 내부에 통공이 형성되고, 외부 표면에 볼이 결합될 수 있도록 요홈이 형성된 연결 로드;
    상기 연결 로드에 결합되고, 길이 방향을 따라 내부에 통공이 형성되며, 내부 표면에 상기 볼이 결합되는 요홈이 형성된 교반 로드;
    상기 연결 로드의 하단으로부터 하부 방향으로 연장된 동시에, 상기 교반 로드의 통공에 삽입되고, 길이 방향을 따라 내부에 통공이 형성된 결합 로드; 및,
    상기 교반 로드에 결합되고, 길이 방향을 따라 내부에 통공이 형성된 굴착 로드를 포함하고,
    상기 결합 로드에는 상기 굴착교반로드의 관입시 길이 방향을 따라 형성된 통공을 개방하고, 상기 굴착교반로드의 인발시 길이 방향을 따라 형성된 통공을 폐쇄하는 통공 개폐 부재가 더 형성된 것을 특징으로 하는 지반개량장치의 굴착교반로드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 통공 개폐 부재는
    상기 교반 로드에 설치된 랙 기어;
    상기 결합 로드의 통공에 설치된 통공 개폐 날개; 및,
    상기 랙기어에 기어 결합된 동시에, 상기 결합 로드를 관통하여 상기 개폐 날개에 결합된 회전축을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 지반개량장치의 굴착교반로드.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 통공 개폐 부재는 굴착교반로드의 관입시에는 결합 로드의 통공을 개방하고, 굴착교반로드의 인발시에는 결합 로드의 통공을 폐쇄함을 특징으로 하는 지반개량장치의 굴착교반로드.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 교반 로드 및 상기 결합 로드는 원주 방향으로 각각 통공이 형성된 것을 특징으로 하는 지반개량장치의 굴착교반로드.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 교반 로드 및 상기 결합 로드의 원주 방향 통공은 굴착교반로드의 관입시에는 서로 분리되어 폐쇄되고, 굴착교반로드의 인발시에는 서로 연결되어 개방됨을 특징으로 하는 지반개량장치의 굴착교반로드.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 교반 로드에는 다수의 교반 날개가 형성되고,
    상기 굴착 로드에는 다수의 굴착 날개가 형성된 것을 특징으로 하는 지반개량장치의 굴착교반로드.
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