KR101212240B1 - 리모델링 구조물의 지하 하향 증축 구조 및 공법 - Google Patents

리모델링 구조물의 지하 하향 증축 구조 및 공법 Download PDF

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이대용
강민석
빙창민
이은주
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현대산업개발 주식회사
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Abstract

본 발명은 리모델링 구조물의 지하 공간을 증축할 때, 기존기둥의 보강범위 및 신설기둥의 설치공간범위를 최소화하여 공간의 효율성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 보강파일 및 기존기초의 철거시점의 단축으로 인한 시공성을 개선하여 품질을 향상시켜 사용자로 하여금 신뢰성을 향상시킬 수 있는 리모델링 구조물의 지하 증축 구조 및 공법에 관한 것이다.

Description

리모델링 구조물의 지하 하향 증축 구조 및 공법{Structure for underground downward extension of structural remodeling and methode thereof}
본 발명은 아파트나 오피스 빌딩과 같은 구조물에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 리모델링 구조물의 지하 공간을 하향 증축할 때, 기존기둥의 보강범위 및 신설기둥의 설치공간범위를 최소화하여 공간의 효율성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 보강파일 및 기존기초의 철거시점의 단축으로 인한 시공성을 개선할 수 있는 리모델링 구조물의 지하 하향 증축 구조 및 공법에 관한 것이다.
일반적으로 준공된 건축물 즉, 아파트, 오피스 빌딩과 같은 구조물은 주로 지하에 주차층을 형성하여 주차공간을 확보하나, 충분한 주차공간을 확보하지 못할 경우, 새로운 부지를 구입하여 주차공간을 확보하는 방법이 있으나, 이는 매우 비경제적인 문제점이 있었다.
이의 대체 방안으로 구조물 하부의 지하층을 하향 증축하는 방법이 있으나, 구조물 자체의 중량이 무겁기 때문에 하부 지반을 굴착하여 지하층을 형성하여 주차공간을 확보할 경우, 구조물을 지지하는 기반이 약해져 붕괴위험성이 매우 높기 때문에 일단 완공된 구조물 하부에는 추가적인 지하층의 하향 증축이 매우 곤란한 문제점이 있었다.
상기의 문제점을 해결하기 위하여 근래에는, 대한민국 등록특허 제0807507호로 기존 기초 하부 굴토 공법이 등록된 바 있다.
선 등록된 특허는, 기존기초에 추가말뚝을 박아 기둥의 하중을 지지토록 하고, 기존기초 하부를 굴토하는 과정에서 기존의 말뚝과 추가말뚝을 타이빔으로 설치한 상태에서 굴토가 완료되면, 하부기초를 설치하고, 설치된 하부기초와 기초기초를 앵커로 연결된 하,상부서포트로 고정하며, 상기 하,상부서포트에 기둥띠를 부착한 상태에서 하,상부서포트 주위에 콘크리트를 타설하여 하부기둥을 완성한 후, 추가말뚝과 기존말뚝을 절단하게 된다.
그러나 선 등록된 특허는, 기존구조물의 보강범위가 넓어 공간의 효율성이 떨어짐과 아울러 신설기둥 콘크리트 양생기간 동안 보강파일을 해체할 수 없어 공기가 늘어남과 아울러 공사비용이 증가하는 문제점이 있었다.
이에 상술한 바와 같은 종래의 제반결함을 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은, 리모델링 구조물의 지하 공간을 하향 증축할 때, 기존기둥의 보강범위 및 신설기둥의 설치공간범위를 최소화하여 공간의 효율성을 높일 수 있는 리모델링 구조물의 지하 하향 증축 구조 및 공법을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 보강파일 위치에 대한 윙플레이트의 설치가 용이하여 작업성이 용이함은 물론 작업능률의 향상으로 작업시간이 감소되어 공기를 단축시킬 수 있는 리모델링 구조물의 지하 하향 증축 구조 및 공법을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 보강파일 및 기존기초의 철거시점의 단축으로 인한 시공성을 개선할 수 있는 리모델링 구조물의 지하 하향 증축 구조 및 공법을 제공함에 있다.
본 발명 리모델링 구조물의 지하 하향 증축 구조는,
기존기둥 둘레의 기존기초에 방사상으로 천공되는 천공홀과;
상기 천공홀을 통해 기존기초 하부의 지반에 단위파일이 삽입 및 연결되어 구조물을 지지하는 보강파일과;
상기 보강파일과 기존기둥을 연결하여 지지하는 지지부를 포함하여 구성되며,
상기 지지부는,
상기 기존기둥 벽면에 고정판의 통공과 동일 선상으로 관통되거나 요입되도록 형성된 설치공과;
상기 설치공에 설치되는 설치부재와;
상기 설치부재에 통공이 결합되어 돌출되도록 기존기둥의 벽면에 밀착되는 고정판과;
상기 고정판의 통공으로 돌출된 설치부재에 체결되어 고정하는 체결부재와;
상기 고정판과 보강파일 및 상기 고정판과 보강파일에 결합된 캡을 연결하는 윙플레이트를 포함하여 구비되는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명 리모델링 구조물의 지하 하향 증축 공법은,
기존기둥 둘레의 기존기초에 방사상으로 천공홀을 형성하는 단계와;
상기 천공홀을 통해 기존기초 하부의 지반에 단위파일을 삽입 및 연결하여 보강파일을 설치하는 단계와;
상기 보강파일과 기존기둥을 연결하여 구조물을 지지할 수 있도록 기존기둥에 지지부를 고정하는 단계와;
상기 기존기둥에 지지부가 고정되면, 기존기초를 철거하고, 신설슬래브를 형성하는 단계와;
상기 신설슬래브 하부의 지반을 굴토하면서 보강파일을 타이빔으로 보강하는 단계와;
상기 지반의 굴토가 완료되면, 신설기초를 형성하는 단계와;
상기 보강파일을 보강한 타이빔을 분리한 상태에서 상기 신설기초와 신설슬래브 사이에 기존기둥과 동일선상으로 기둥철근을 설치한 후, 지지부를 해체하는 단계와;
상기 지지부가 해체된 기둥철근을 거푸집으로 감싸고, 콘크리트를 타설 및 양생한 후, 거푸집을 해체하여 신설기둥을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 의하면, 리모델링 구조물의 지하 공간을 하향 증축할 때, 기존기둥의 보강범위 및 신설기둥의 설치공간범위를 최소화하여 공간의 효율성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 보강파일 및 기존기초의 철거시점의 단축으로 인한 시공성을 개선하여 품질을 향상시켜 사용자로 하여금 신뢰성을 향상시킬 수 있는 이점을 가질 수 있는 것이다.
또한, 본 발명에 의하면, 보강파일 위치에 대한 윙플레이트의 설치가 용이하여 작업성이 용이함은 물론 작업능률의 향상으로 작업시간이 감소되어 공기를 단축시킴으로 공사비용 절감에 따른 경제성을 향상시킬 수 있는 이점을 가질 수 있는 것이다.
도 1은 본 발명 지지부의 사시도
도 2는 도 1의 평면구성도
도 3은 본 발명 지지부의 또 다른 실시예 평면구성도
도 4는 본 발명 지지부의 또 다른 실시예 평면구성도
도 5는 본 발명 지지부의 또 다른 실시예 평면구성도
도 6은 본 발명 지지부의 또 다른 실시예 평면구성도
도 7은 본 발명의 설치상태도
도 8은 도 7의 측단면도
도 9는 본 발명 지지부의 다른 실시예 설치부재를 나타낸 단면도
도 10은 본 발명 지지부의 윙플레이트 안착턱을 보강파일에 고정시킨 상태의 단면도
도 11은 본 발명 지지부의 윙플레이트 수용홈을 보강파일에 고정시킨 상태의 단면도
도 12 내지 도 20은 본 발명의 시공과정도
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명을 설명한다. 도 1은 본 발명 지지부의 사시도이고, 도 2는 도 1의 평면구성도이다.
본 발명 리모델링 구조물의 지하 하향 증축 구조(100)는, 기존기둥(10) 둘레의 기존기초(20)에 방사상으로 천공되는 천공홀(110)이 구성되고, 상기 천공홀(110)을 통해 기존기초(20) 하부의 지반에 단위파일(121)이 삽입 및 연결되어 구조물을 지지하는 보강파일(120)이 구성되며, 상기 보강파일(120)과 기존기둥(10)을 연결하여 지지하는 지지부(130)를 포함하여 구성되는 것으로, 이를 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
상기 지지부(130)는, 상기 기존기둥(10) 벽면에 고정판(133)의 통공(133')과 동일 선상으로 관통되거나 요입되도록 형성된 설치공(131)이 구비되고, 상기 설치공(131)에 설치되는 설치부재(132)가 구비되며, 상기 설치부재(132)에 통공(133')이 결합되면서 기존기둥(10)의 벽면에 밀착되는 고정판(133)이 구비되고, 상기 고정판(133)의 통공(133')으로 돌출된 설치부재(132)에 체결되어 고정하는 체결부재(134)가 구비되며, 상기 고정판(133)과 보강파일(120) 및 상기 고정판(133)과 보강파일(120)에 결합된 캡(136)을 연결하는 윙플레이트(135)를 포함하여 구비된다.
상기 설치부재(132)는, 고정볼트 및 앵커볼트 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
상기 윙플레이트(135)는, 판체(135a)가 구비되고, 상기 판체(135a)의 하단부에 보강파일(120) 및 보강파일(120)에 결합된 캡(136)에 장착되도록 형성되는 장착부(135b)를 포함하여 구비된다.
상기 장착부(135b)는, 상기 보강파일(120) 및 보강파일(120)에 결합된 캡(136)의 상단부에 안착되는 안착턱 및 상기 보강파일(120) 및 보강파일(120)에 결합된 캡(136)의 상단부를 수용하는 수용홈 중 어느 하나이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 윙플레이트(135)와 고정판(133)을 연결하여 보강하는 수직보강플레이트(137)를 더 포함하여 구비된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 고정판(133)과 천공홀(110)에 삽입된 보강파일(120) 및 보강파일(120)에 결합된 캡(136)과 윙플레이트(135)를 연결하여 보강하는 수직보강플레이트(137')를 더 포함하여 구비된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 설치공(131)에 삽입된 보강파일(120) 및 보강파일(120)에 결합된 캡(136)을 연결하여 보강하는 연결보강플레이트(138)를 더 포함하여 구비된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 윙플레이트(135)의 저면과 고정판(133)을 연결하여 보강하는 수평보강플레이트(139)를 더 포함하여 구비된다.
다음은 상기와 같이 구성된 본 발명의 시공과정을 설명한다.
먼저, 지하 2층인 구조물을 지하 3층으로 하향 증축하기 위해서는, 도 7 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 기존기둥(10) 둘레의 지하 2층인 기존기초(20)에 천공홀(110)을 형성하는데, 상기 천공홀(110)은 기존기둥(10)을 중심으로 기존기초(20)에 방사상으로 형성됨이 바람직하다.
상기 기존기초(20)에 방사상으로 형성된 천공홀(110) 상부로 굴착장비(미도시)에 의해 단위파일(121)을 이동시킨 상태에서 상기 굴착장비(미도시)의 작동으로 단위파일(121)이 회전되면서 천공홀(110)을 통해 기존기초(20) 하부의 지반에 매설되도록 하는데, 상기 단위파일(121)의 상단부는 천공홀(110) 보다 높게 위치하여야 하고, 상기 단위파일(121)의 상단부에 굴착장비에 내장된 다른 단위파일(121')을 연결하는 과정을 반복하면서 천공홀(110) 하부의 지반에 보강파일(120)을 형성한다.
여기서, 상기 단위파일(121)은 지하층의 층고가 높지 않기 때문에 1m 정도의 길이를 갖는 것이 바람직하고, 상기 단위파일(121)의 상단부와 단위파일(121')의 하단부는 나사체결방식이나 돌기결합방식의 통상적인 방법으로 결합되어 일체로 회전할 수 있는 것이다.
상기의 과정으로 기존기초(20)에 천공된 천공홀(110)을 통해 기존기초(20) 하부의 지반에 보강파일(120)이 형성되면, 상기 보강파일(120)과 기존기둥(10)을 연결하여 구조물을 지지하는 지지부(130)를 형성한다.
상기 지지부(130)는, 상기 기존기둥(10) 벽면에 고정판(133)의 통공(133')과 동일 선상으로 설치공(131)을 형성하는데, 상기 설치공(131)은, 기존기둥(10)을 관통하거나 요입되도록 형성하고, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 설치공(131)에 고정볼트 및 앵커볼트의 설치부재(132)를 설치한 후, 상기 설치부재(132)와 고정판(133)의 통공(133')을 동일 선상으로 위치시킨 상태에서 고정판(133)을 기존기둥(10)의 벽면에 밀착시킨다.
이때, 상기 고정판(133)의 통공(133')으로 설치부재(132)가 돌출됨과 동시에 상기 설치부재(132)에 체결부재(134)를 체결하여 고정한다.
또한, 상기 고정판(133)과 보강파일(120) 및 상기 보강파일(120) 상단부에 결합된 캡(136)과 보강파일(120)과 고정판(133)을 윙플레이트(135)로 연결하는데, 상기 윙플레이트(135)는 판체(135a)의 하단부에 형성된 장착부(135b)를 보강파일(120) 및 보강파일(120)에 결합된 캡(136)에 안착시킨 후, 상기 고정판(133)과 윙플레이트(135) 및 보강파일(120)과 윙플레이트(135)를 용접으로 고정시킨다.
여기서, 상기 장착부(135b)는, 도 10에 도시된 바와 같이, 보강파일(120) 및 보강파일(120)에 결합된 캡(136)에 안착되도록 판체(135a)의 하단부에 안착턱을 형성하거나 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 보강파일(120) 및 보강파일(120)에 결합된 캡(136)의 상단부를 수용할 수 있도록 판체(135a)의 하단부에 수용홈을 형성할 수 있다.
상기 정착부(135b)가 보강파일(120) 및 보강파일(120)에 결합된 캡(136)에 안착된 상태에서 윙플레이트(135)와 고정판(133) 및 상기 윙플레이트(135)와 보강파일(120) 또는 보강파일(120)에 결합된 캡(136)을 보다 용이하게 고정시킬 수 있는 것이다.
또한, 상기 윙플레이트(135)와 고정판(133)을 수직보강플레이트(137)로 연결하여 보강할 수 있고, 상기 고정판(133)과 천공홀(110)에 삽입된 보강파일(120) 및 보강파일(120)에 결합된 캡(136)과 윙플레이트(135)를 수직보강플레이트(137')로 연결하여 보강할 수도 있다.
또한, 상기 설치공(110)에 삽입된 보강파일(120) 및 보강파일(120)에 결합된 캡(136)을 연결보강플레이트(138)로 연결하여 보강할 수 있으며, 상기 윙플레이트(135) 저면과 고정판(133) 및 윙플레이트(135)와 고정판(133)과 수직보강플레이트(137) 및 윙플레이트(135)와 고정판(133)과 수직보강플레이트(137') 및 고정판(133)과 연결보강플레이트(138)를 수평보강플레이트(139)로 연결하여 보강할 수 있는 것이다.
상기의 과정으로 지지부(130)가 기존기둥(10) 및 보강파일(120)을 연결하여 지지하면, 도 12 내지 도 15에 도시된 바와 같이, 기존기초(20)를 철거하고, 신설슬래브(30)를 형성하는데, 상기 신설슬래브(30)는, 기존기초(20)의 철거 후, 나타나는 지반에 거푸집을 설치하거나 비닐과 같은 차단막을 안착시켜 콘크리트를 타설 및 양생하여 형성하며, 상기 거푸집이나 차단막은 타설되는 콘크리트와 지반이 섞이지 않도록 하는 것이다.
상기 신설슬래브(30)가 형성되면, 도 16 내지 도 17에 도시된 바와 같이, 신설슬래브(30) 하부의 지반을 굴토하면서 나타나는 보강파일(120)을 타이빔(120')으로 연결하여 보강하고, 굴토된 지반을 균일하게 고른 상태에서 콘크리트를 타설 및 양생하여 신설기초(40)를 형성한 후, 상기 보강파일(120)을 보강한 타이빔(120')을 분리한 상태에서 도 18에 도시된 바와 같이, 상기 신설기초(40)와 신설슬래브(30) 사이에 기존기둥(10)과 동일한 수직선상으로 H-빔의 기둥철근(130')을 설치한다.
상기 기둥철근(130')이 기존기둥(10)과 동일 선상으로 신설기초(40)와 신설슬래브(30) 사이에 설치되면, 도 19 내지 도 20에 도시된 바와 같이, 지지부(130) 및 보강파일(120)을 해체한 후, 상기 기둥철근(130')을 거푸집으로 감싸는데, 상기 거푸집은 신설기초(40)와 신설슬래브(30) 사이에서 기둥철근(130')을 감싸도록 설치되며, 상기 거푸집에 콘크리트를 타설 및 양생하고, 거푸집을 해체하면서 형성되는 신설기둥(50)이 구조물을 지지할 수 있도록 하는 것이다.
여기서, 상기 지지부(130)의 설치공(131)에는 별도의 몰탈을 투입하여 마감할 수 있는 것이다.
이상과 같이 본 발명은, 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 일실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 발명의 청구범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
100: 증축 구조 110: 천공홀
120: 보강파일 130: 지지부
131: 설치공 132: 설치부재
133: 고정판 134: 체결부재
135: 윙플레이트 136: 캡
137: 수직보강플레이트 138: 연결보강플레이트
139: 수평보강플레이트

Claims (14)

  1. 기존기둥 둘레의 기존기초에 방사상으로 천공되는 천공홀과;
    상기 천공홀을 통해 기존기초 하부의 지반에 단위파일이 삽입 및 연결되어 구조물을 지지하는 보강파일과;
    상기 보강파일과 기존기둥을 연결하여 지지하는 지지부를 포함하여 구성되며,
    상기 지지부는,
    상기 기존기둥 벽면에 고정판의 통공과 동일 선상으로 관통되거나 요입되도록 형성된 설치공과;
    상기 설치공에 설치되는 설치부재와;
    상기 설치부재에 통공이 결합되어 돌출되도록 기존기둥의 벽면에 밀착되는 고정판과;
    상기 고정판의 통공으로 돌출된 설치부재에 체결되어 고정하는 체결부재와;
    상기 고정판과 보강파일 및 상기 고정판과 보강파일에 결합된 캡을 연결하는 윙플레이트와;
    상기 윙플레이트와 고정판을 연결하여 보강하는 수직보강플레이트를 포함하여 구비되는 것을 특징으로 하는 리모델링 구조물의 지하 하향 증축 구조.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 설치부재는, 고정볼트 및 앵커볼트 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 리모델링 구조물의 지하 하향 증축 구조.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 윙플레이트는,
    판체와;
    상기 판체의 하단부에 보강파일 및 보강파일에 결합된 캡에 장착되도록 형성되는 장착부를 포함하여 구비되는 것을 특징으로 하는 리모델링 구조물의 지하 하향 증축 구조.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 장착부는, 상기 보강파일 및 보강파일에 결합된 캡의 상단부에 안착되는 안착턱인 것을 특징으로 하는 리모델링 구조물의 지하 하향 증축 구조.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 장착부는, 상기 보강파일 및 보강파일에 결합된 캡의 상단부를 수용하는 수용홈인 것을 특징으로 하는 리모델링 구조물의 지하 하향 증축 구조.
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 천공홀에 삽입된 보강파일 및 보강파일에 결합된 캡과 윙플레이트를 연결하여 보강하는 수직보강플레이트를 더 포함하여 구비되는 것을 특징으로 하는 리모델링 구조물의 지하 하향 증축 구조.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 고정판과 설치공에 삽입된 보강파일 및 보강파일에 결합된 캡을 연결하여 보강하는 연결보강플레이트를 더 포함하여 구비되는 것을 특징으로 하는 리모델링 구조물의 지하 하향 증축 구조.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 윙플레이트의 저면과 고정판을 연결하여 보강하는 수평보강플레이트를 더 포함하여 구비되는 것을 특징으로 하는 리모델링 구조물의 지하 하향 증축 구조.
  10. 기존기둥 둘레의 기존기초에 방사상으로 천공홀을 형성하는 단계와;
    상기 천공홀을 통해 기존기초 하부의 지반에 단위파일을 삽입 및 연결하여 보강파일을 설치하는 단계와;
    상기 보강파일과 기존기둥을 연결하여 구조물을 지지할 수 있도록 기존기둥에 지지부를 고정하는 단계와;
    상기 기존기둥에 지지부가 고정되면, 기존기초를 철거하고, 신설슬래브를 형성하는 단계와;
    상기 신설슬래브 하부의 지반을 굴토하면서 보강파일을 타이빔으로 보강하는 단계와;
    상기 지반의 굴토가 완료되면, 신설기초를 형성하는 단계와;
    상기 보강파일을 보강한 타이빔을 분리한 상태에서 상기 신설기초와 신설슬래브 사이에 기존기둥과 동일선상으로 기둥철근을 설치한 후, 지지부를 해체하는 단계와;
    상기 지지부가 해체된 기둥철근을 거푸집으로 감싸고, 콘크리트를 타설 및 양생한 후, 거푸집을 해체하여 신설기둥을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지며,
    상기 지지부를 고정하는 단계는,
    상기 기존기둥 벽면에 고정판의 통공과 동일 선상으로 설치공을 형성하는 단계와;
    상기 설치공에 설치부재를 설치하는 단계와;
    상기 설치부재에 통공이 결합되어 돌출되도록 기존기둥의 벽면에 고정판을 밀착시키는 단계와;
    상기 고정판의 통공으로 돌출된 설치부재에 체결부재를 체결하여 고정하는 단계와;
    상기 고정판과 보강파일 및 상기 고정판과 보강파일에 결합된 캡을 윙플레이트로 연결하는 단계와;
    상기 윙플레이트와 고정판을 수직보강플레이트로 연결하여 보강하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리모델링 구조물의 지하 하향 증축 공법.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 천공홀에 삽입된 보강파일 및 보강파일에 결합된 캡을 연결보강플레이트로 연결하여 보강하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리모델링 구조물의 지하 하향 증축 공법.
  14. 청구항 10에 있어서,
    상기 윙플레이트의 저면과 고정판을 수평보강플레이트로 연결하여 보강하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리모델링 구조물의 지하 하향 증축 공법.
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