KR20090043625A - 변단면 철골보를 이용한 지하층의 슬래브 시공 방법 - Google Patents

변단면 철골보를 이용한 지하층의 슬래브 시공 방법 Download PDF

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KR20090043625A
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이호찬
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Abstract

본 발명은 (a) 지하층 구조물의 경계를 따라 흙막이벽을 설치하는 단계; (b) 기둥이 될 위치에 기둥 파일을 설치하는 단계; (c) 소정 깊이로 터파기를 수행하여 상기 흙막이벽과 기둥 파일의 상부 일부가 노출되도록 하는 단계; (d) 길이 방향으로 나란하게 형성된 상부 플랜지(32) 및 하부 플랜지(34)와, 상기 상부 및 하부 플랜지를 상호 연결하는 웨브(36)로 구성되고, 상기 하부 플랜지(34)의 폭(W2)은 상부 플랜지(32)의 폭(W1) 보다 더 큰 복수의 변단면 철골보(30)를 상기 노출된 흙막이벽과 기둥 파일 사이에 연결하는 단계; (e) 상기 변단면 철골보(30)의 하부 플랜지 위에 복수의 데크 플레이트를 거치시키는 단계; (f) 상기 데크 플레이트 위에 철근을 배근한 후, 콘크리트를 타설하고 양생하는 단계; (g) 상기 콘크리트 양생 후, 소정 깊이로 추가 터파기를 수행하여 상기 흙막이벽과 기둥 파일의 일부가 추가적으로 노출되도록 하는 단계; (h) 상기 노출된 흙막이벽과 기둥 파일 사이에 상기 복수의 변단면 철골보(30)를 연결하는 단계; (i) 상기 변단면 철골보(30)의 하부 플랜지 위에 복수의 데크 플레이트를 거치시키는 단계; 및 (j) 상기 데크 플레이트 위에 철근을 배근한 후, 콘크리트를 타설하고 양생하는 단계;를 포함하고, 상기 단계(g) 내지 (j)를 굴토마감면까지 반복적으로 수행하는 지하층의 슬래브 시공 방법이 개시된다.
슬래브 시공, 철골보, 데크 플레이트

Description

변단면 철골보를 이용한 지하층의 슬래브 시공 방법 {method for constructing underground slabs using asymmetric girder}
본 발명은 지하층의 슬래브 시공 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 변단면 철골보를 이용하여 탑-다운 공법에 의해 지하층의 슬래브를 연속적으로 시공하는 방법에 관한 것이다.
건물을 시공할 경우 여러가지 필요성에서 지하층을 구축하게 되는데, 이와 같은 지하층은 흙막이벽을 설치하고 터파기를 한 다음에 기초를 타설하고 위쪽으로 올라오면서 슬래브와 지하 외벽을 타설하는 순서로 진행되는 것이 일반적이다.
이러한 흙막이벽 시공의 예로서, H형강과 같은 파일(PILE)을 일정 간격으로 항타하고 터파기 굴착을 진행하면서 토류판을 파일 사이에 끼우는 파일 토류판 흙막이벽과, 축조 현장에서 콘크리트로 흙막이벽을 타설하는 현장 타설 콘크리트 흙막이벽(Cast In Place Pile, CIP) 등이 대표적이며, 이외에도 소일시멘트월(Soil Cement Wall, SCW), 다이아프램월(Diaphragm wall) 등이 있다.
또한, 지하구조물 축조시에 흙막이벽에 대한 토압을 지지하는 방법으로서, 소일네일(Soil nail), 타이로드(Tie rods), 어스앵커(Earth anchor) 등을 사용하는 앵커 방식과 철골 버팀대를 사용하는 스트러트 방식 등이 있다.
통상적으로, 터파기를 진행하면서 순차적으로 테두리보를 구축하고 보를 설치하는 공정을 반복적으로 되풀이 한 후에, 상기 테두리보와 보의 설치가 완료되면, 이어서 지하층에 해당하는 보에 대해 슬래브를 타설하고 동시에 밑에서부터 위로 순차적으로 지하 외벽을 타설한다.
상기 공법에서는 최하단 지하층까지 터파기가 완료된 후 슬래브와 지하 외벽을 타설하므로, 터파기 공정 중에는 보 자체가 흙막이벽에 대한 토압을 모두 지지하여야 하므로 그 구조가 취약할 수 있다. 특히, 인접구조물이 근접한 대규모 공사나 지하층의 깊이가 깊어질수록 구조상의 취약점은 더욱 문제가 될 수 있다. 아울러, 터파기와 보 설치 및 슬래브 타설이 각각 별도로 진행되므로 공기가 그만큼 길어지는 단점이 있다.
지하층 구조물의 축조에 있어서 또 하나의 과제는 층고(層高)를 줄이는 것이다. 통상적으로, 도 1에 나타난 바와 같이, H형강으로 구성된 철골보(1)와 슬래브(2)는 슬래브 구조체를 이루며, 각 층의 높이는 실내 외벽 높이와 슬래브 구조체의 높이를 더한 것이다. 따라서, 슬래브 구조체의 높이를 줄일수록 각 층의 높이를 줄일 수 있다.
그런데, 슬래브 구조체의 높이(H)를 줄이기 위해서 철골보(1)의 높이(H1) 또는 슬래브(2)의 높이(H2)를 줄이게 되면 슬래브 구조체의 지지력 또는 휨 저항력이 약해지게 되어 구조물의 안전에 영향을 주게 되는 문제점이 발생된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안된 것으로서, 변단면 철골보를 사용한 탑-다운 시공법에 의해 지하층의 흙막이 벽에 대한 토압을 효과적으로 지지하면서도 지하층 구조물의 층고를 줄일 수 있는 동시에 시공이 편리하고 경제적인 지하층의 슬래브 시공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 지하층의 슬래브 시공 방법은, (a) 지하층 구조물의 경계를 따라 흙막이벽을 설치하는 단계; (b) 기둥이 될 위치에 기둥 파일을 설치하는 단계; (c) 소정 깊이로 터파기를 수행하여 상기 흙막이벽과 기둥 파일의 상부 일부가 노출되도록 하는 단계; (d) 길이 방향으로 나란하게 형성된 상부 플랜지 및 하부 플랜지와, 상기 상부 및 하부 플랜지를 상호 연결하는 웨브로 구성되고, 상기 하부 플랜지의 폭은 상부 플랜지의 폭 보다 더 큰 복수의 변단면 철골보를 상기 노출된 흙막이벽과 기둥 파일 사이에 연결하는 단계; (e) 상기 변단면 철골보의 하부 플랜지 위에 복수의 데크 플레이트를 거치시키는 단계; (f) 상기 데크 플레이트 위에 철근을 배근한 후, 콘크리트를 타설하고 양생하는 단계; (g) 상기 콘크리트 양생 후, 소정 깊이로 추가 터파기를 수행하여 상기 흙막이벽과 기둥 파일의 일부가 추가적으로 노출되도록 하는 단계; (h) 상기 노출된 흙막이벽과 기둥 파일 사이에 상기 복수의 변단면 철골보를 연결하는 단계; (i) 상기 변단면 철골보의 하부 플랜지 위에 복수의 데크 플레이트를 거치시키는 단계; (j) 상기 데크 플레이트 위에 철근을 배근한 후, 콘크리트를 타설하고 양생하는 단계;를 포함하고, 상기 단계(g) 내지 (j)를 굴토마감면까지 반복적으로 수행한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 데크 플레이트는 길이 방향으로 보강 리브가 돌출 형성되어 있는 플레이트로 구성된다.
바람직하게, 본 발명의 방법은 상기 인접하는 데크 플레이트의 보강리브 사이에 충전재를 충전하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 데크 플레이트의 양단부 근처에는 보강 리브가 형성되지 않고, 상기 데크 플레이트는 보강 리브가 하부를 향하고 편평한 바닥이 상부를 향하도록 상기 변단면 철골보에 거치될 수 있다.
본 발명에 따른 지하층의 슬래브 시공 방법에 있어서는 변단면 철골보의 하부 플랜지 위에 데크 플레이트를 거치시키고 그 위에 슬래브를 타설하게 되므로, 슬래브 두께를 줄이지 않으면서도 슬래브 구조체 전체의 높이를 줄일 수 있으므로 층고를 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 지하층 슬래브 시공 방법에 따르면, 순차적으로 지하층을 터파기하면서 슬래브를 타설하는 탑-다운 공법에 의해 수행되므로, 공사가 용이하고 공기가 단축될 뿐만 아니라, 타설된 슬래브가 토압을 충분히 견디게 되므로 구조적으로도 안정적이다.
나아가, 종래와 같이 철골보를 지지하는 브라켓이나 동바리와 같은 시설물이 필요없고, 거푸집 설치를 위해 철골보 사이에 설치하여야 하는 H-빔을 배제시킴으로써 경제적일 뿐만 아니라 폐자재의 발생도 억제함으로써 환경친화적이다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 2에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지하층의 슬래브 시공 방법의 전체적인 공정이 개략적으로 나타나 있다.
본 발명에 따른 지하층의 슬래브 시공 방법은 대략적으로 흙막이벽 시공 단계(S100), 기둥 파일 시공 단계(S200), 1차 터파기 단계(S300), 변단면 철골보 연결 단계(S400), 데크 플레이트 설치 및 철근 배근 단계(S500), 콘크리트 타설 및 양생 단계(S600)를 거치고, 이어서 2차 터파기와 함께 후속 공정들을 반복적으로 되풀이하는 단계들로 구성된다.
도 3 내지 도 7에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지하층의 슬래브 시공 과정이 도시되어 있다.
이하 상기 도면들을 참조로 각 단계별로 구체적인 시공 과정을 살펴보기로 한다.
도 3에는 지하층을 구축하기에 앞서 시공되는 건물의 지하층 경계선을 따라 흙막이벽(10)을 시공하는 과정을 보여준다(단계 S100).
상기 흙막이벽(10)은 소일시멘트벽(SCW)이거나 또는 토류판 흙막이벽이거나, 또는 철근 골조를 포함하는 시멘트벽(CIP)일 수 있으며, 기존의 다양한 시공법에 의해 축조될 수 있다. 이러한 시공법은 이미 당업계에 잘 알려져 있으므로 더 이상의 상세한 설명은 생략하기로 한다. 도면에서 참조번호 100은 굴토마감면이다.
상기 흙막이벽(10) 시공이 끝난 후에는, 도 4에 도시된 바와 같이 지하층의 기둥이 될 위치를 중심으로 H형강으로 된 기둥 파일(20)을 설치한다(단계 S200). 상기 기둥 파일(20)은 PRD(Perocussion Rotary Method) 공법에 따라 케이싱(22)을 압입 및 천공하고, H형강을 근입 후 콘크리트를 타설함으로써 설치될 수 있다.
이어서, 상기 기둥 파일(20)의 설치가 완료되면, 도 5에 도시된 바와 같이, 소정 깊이로 1차 터파기를 수행한다(단계 S300). 여기서, 상기 1차 터파기의 깊이는 적어도 지하 1층 깊이에 해당하는 것이 바람직하지만 이것에 한정되는 것은 아니다.
상기와 같이 터파기가 진행됨에 따라 흙막이벽(10)과 기둥 파일(20)의 상부 가 점차로 노출된다.
이어서, 소정 깊이로 1차 터파기가 마무리되면, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 노출된 흙막이벽(10)과 기둥 파일(20) 사이에 복수의 변단면 철골보(30)를 연결한다(단계 S400).
본 발명에 따른 변단면 철골보(30)의 단면이 도 8에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 상기 변단면 철골보(30)는 길이 방향으로 나란하게 형성된 상부 플랜지(32) 및 하부 플랜지(34)와, 상기 상부 및 하부 플랜지를 상호 연결하는 웨브(36)로 구성된다. 본 발명에 따르면, 상기 하부 플랜지(34)의 폭(W2)은 상부 플랜지(32)의 폭(W1) 보다 더 크다. 따라서, 후술하는 바와 같이 상기 하부 플랜지(34) 위에 데크 플레이트를 거치시킬 수 있게 된다.
비록 도면에는 상세히 도시되지 않았으나 상기 변단면 철골보(30)와 흙막이 벽(10) 및 기둥 파일(20) 사이의 연결은 이미 알려진 다양한 방식으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 변단면 철골보(30)의 단부에는 결합공이 형성되고 또한 상기 흙막이벽(10)과 기둥 파일(20)에는 결합 브라켓이 형성되어, 체결부재에 의해 상기 결합 브라켓과 결합공을 상호 결합시킬 수 있다. 이러한 결합의 예는 대한민국 특허공개 제10-2006-0092038호에 개시되어 있으며, 본 명세서의 설명을 대신하는 것으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 철골보(30) 사이에 추가로 빔(beam)을 더 설치할 필요가 없는데, 이것은 후술하는 바와 같이 변단면 철골보(30)에 데크 플레이트를 직 접 거치시키면 족하기 때문이다.
이상과 같이 변단면 철골보(30)의 연결이 완료되면, 지하 1층 슬래브(BS1)를 시공하기 위해서 상기 변단면 철골보(30)에 데크 플레이트(도 9의 40)를 설치한다(단계 S500).
본 발명에 따르면, 상기 데크 플레이트(40)는 도 9에 도시된 바와 같이, 길이 방향으로 보강 리브(42)가 돌출 형성되어 있는 플레이트 형태로서 스틸과 같은 금속재 또는 콘크리트 PC로 제작된다. 상기 데크 플레이트(40)의 길이는 상기 변단면 철골보(30) 사이에 지지될 수 있을 정도로 적절하게 설정된다.
비록 본 발명의 실시예에서는 상기 데크 플레이트(40)에 보강 리브(42)가 돌출 형성되도록 예시되었으나, 데크 플레이트의 구조는 반드시 이것에 한정되는 것은 아니며 휨응력에 저항할 수 있는 임의의 구조가 채용될 수 있고 그에 따라 형상 또한 다양하게 변형될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
도 10에는 한 쌍의 변단면 철골보(30) 사이에 복수의 데크 플레이트(40)가 설치된 상태가 평면도로 도시되어 있다. 도 10에서 A-A선에 따른 단면과 B-B선에 따른 단면이 각각 도 11과 도 12에 나타나 있다.
상기 도면들에 알 수 있는 바와 같이, 상기 데크 플레이트(40)는 그 단부가 변단면 철골보(30)의 하부 플랜지(34) 위에 거치되도록 설치된다. 따라서, 데크 플레이트(40)를 설치하기 위한 별도의 브라켓이나 동바리 등의 구조물이 전혀 필요치 않다.
본 발명에 있어서는 데크 플레이트(40)가 변단면 철골보(30)의 하부 플랜 지(34) 위에 거치되기 때문에 그 만큼 슬래브 구조체의 전체 두께를 줄일 수 있는 효과가 있고 이것은 곧 층고의 감소로 이어진다. 반면에, 이러한 구조를 취하더라도 철골보(30)나 슬래브 콘크리트 자체의 두께는 변화가 없으므로 토압이나 내력을 견디기에 충분한 구조적 강성을 가진다.
비록 도면에는 도시되지 않았으나, 상기 데크 플레이트(40)에는 매립튜브가 설치되고 이 매립튜브를 통해서 상부 구조물에 행잉되도록 할 수 있다. 이러한 공법은 데크 플레이트(40)의 길이가 길어서 하중을 분산 지지할 필요가 있을 경우에 행해지는 것으로서, 대한민국 특허공개 제10-2006-0117158호에 개시된 기술을 적용할 수 있다.
상기와 같이 데크 플레이트(40)의 설치와 함께, 지하 1층 슬래브(BS1)의 적정 부하를 감안하여 그에 상응하는 철근(미도시)을 배근한다.
위와 같이, 데크 플레이트(40)와 철근의 설치가 끝나면, 이어서 도 12에 도시된 바와 같이 데크 플레이트(40) 위에 콘크리트(50)를 타설하고 양생하여 지하 1층 슬래브(BS1)를 축조한다(단계 S600). 이때, 필요하다면 데크 플레이트(40)에 의해 커버되지 못하는 부분이나 공간에는 보조 거푸집이 추가로 설치될 수 있을 것이다.
바람직하게, 변단면 철골보(30)에 나란하게 설치된 인접하는 데크 플레이트(40)의 보강리브(42) 사이의 빈 공간에는 충진 및 방진 등의 목적으로 스티로폼과 같은 충전재(45)가 충전될 수 있다. 이러한 충전재는 건축 시공 현장에서 널리 사용되는 소재 중에서 적절히 선택할 수 있으며 당업자에게 있어서 자명한 것이므 로 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 도 13에 도시된 바와 같이 양단부 근처에는 보강 리브(42')가 형성되지 않은 데크 플레이트(40')를 채용하여 슬래브를 축조할 수 있다.
이 경우에는, 도 14에 도시된 바와 같이, 데크 플레이트(40')의 보강 리브(42')가 하부를 향하는 대신 편평한 바닥이 상부를 향하도록 거치될 수 있다. 이때, 보강 리브(42')가 형성되지 않은 데크 플레이트(40')의 편평한 양단부가 변단면 철골보(30)의 하부 플랜지(34) 상에 놓여진다.
그 외, 콘크리트를 타설하고 양생하여 슬래브를 축조하는 과정은 전술한 실시예에서와 동일하며, 다만 인접하는 데크 플레이트(40')의 보강 리브(42') 사이에 충전재를 충전할 필요는 없다.
이로써, 지하 1층 슬래브(BS1)가 완성된다.
이어서, 지하 2층 또는 추가적인 지하층의 구조물을 구축하기 위해서 전술한 공정을 반복적으로 되풀이한다.
즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 추가적인 지하층 구조물 구축을 위해 2차 터파기를 수행한다. 이때, 상층부에 시공된 지하 1층 슬래브(BS1) 구조체가 토압을 지탱하게 된다.
소정 깊이로 2차 터파기가 이루어지면, 노출된 흙막이벽(10)과 기둥 파일(20)에 전술한 바와 마찬가지로 변단면 철골보(30')를 연결한다.
그런 다음, 지하 2층 슬래브(BS2)를 형성하기 위해 데크 플레이트(40)를 설 치하고 철근을 배근한다.
이어서, 상기 지하 2층 슬래브(BS2)에 해당하는 콘크리트를 부어서 타설한 후 양생한다. 이로써, 지하 2층 슬래브(BS2)가 완성된다.
이상과 같은 탑-다운 공정을 굴토마감면(100)까지 반복적으로 수행함으로써 복수의 지하층 슬래브를 얻을 수 있다.
본 발명은 아래 도면들에 의해 구체적으로 설명되지만, 이러한 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 것이므로 본 발명의 기술사상이 그 도면에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 종래 기술에 따른 슬래브 구조체의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 변단면 철골보를 이용한 지하층의 슬래브 시공 방법을 보여주는 흐름도이다.
도 3 내지 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 변단면 철골보를 이용한 지하층의 슬래브 시공 과정을 각각 단계별로 보여주는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 변단면 철골보의 구성을 보여주는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 데크 플레이트의 구성을 보여주는 사시도이다.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 변단면 철골보를 이용한 지하층의 슬래브 시공 방법에 있어서, 변단면 철골보에 데크 플레이트를 거치한 상태를 보여주는 평면도이다.
도 11은 도 10의 A-A선에 따른 단면도이다.
도 12는 도 10의 B-B선에 따른 단면도이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따른 데크 플레이트의 구성을 보여주는 사시도이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따른 변단면 철골보를 이용한 지하층의 슬래브 시공 방법에 있어서, 변단면 철골보에 데크 플레이트를 거치한 상태를 보여주는 단면도이다.

Claims (4)

  1. (a) 지하층 구조물의 경계를 따라 흙막이벽을 설치하는 단계;
    (b) 기둥이 될 위치에 기둥 파일을 설치하는 단계;
    (c) 소정 깊이로 터파기를 수행하여 상기 흙막이벽과 기둥 파일의 상부 일부가 노출되도록 하는 단계;
    (d) 길이 방향으로 나란하게 형성된 상부 플랜지(32) 및 하부 플랜지(34)와, 상기 상부 및 하부 플랜지를 상호 연결하는 웨브(36)로 구성되고, 상기 하부 플랜지(34)의 폭(W2)은 상부 플랜지(32)의 폭(W1) 보다 더 큰 복수의 변단면 철골보(30)를 상기 노출된 흙막이벽과 기둥 파일 사이에 연결하는 단계;
    (e) 상기 변단면 철골보(30)의 하부 플랜지 위에 복수의 데크 플레이트를 거치시키는 단계;
    (f) 상기 데크 플레이트 위에 철근을 배근한 후, 콘크리트를 타설하고 양생하는 단계;
    (g) 상기 콘크리트 양생 후, 소정 깊이로 추가 터파기를 수행하여 상기 흙막이벽과 기둥 파일의 일부가 추가적으로 노출되도록 하는 단계;
    (h) 상기 노출된 흙막이벽과 기둥 파일 사이에 상기 복수의 변단면 철골보(30)를 연결하는 단계;
    (i) 상기 변단면 철골보(30)의 하부 플랜지 위에 복수의 데크 플레이트를 거 치시키는 단계; 및
    (j) 상기 데크 플레이트 위에 철근을 배근한 후, 콘크리트를 타설하고 양생하는 단계;를 포함하고,
    상기 단계(g) 내지 (j)를 굴토마감면까지 반복적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 지하층의 슬래브 시공 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 데크 플레이트는 길이 방향으로 보강 리브(42)가 돌출 형성되어 있는 플레이트로 이루어진 것을 특징으로 하는 지하층의 슬래브 시공 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 인접하는 데크 플레이트(40)의 보강리브(42) 사이에 충전재(45)를 충전하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지하층의 슬래브 시공 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 데크 플레이트(40)의 양단부 근처에는 보강 리브가 형성되지 않고,
    상기 데크 플레이트는 보강 리브가 하부를 향하고 편평한 바닥이 상부를 향 하도록 상기 변단면 철골보(30)에 거치되는 것을 특징으로 하는 지하층의 슬래브 시공 방법.
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