JP4558456B2 - Caisson structure - Google Patents
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Description
本発明は、ケーソンの構造に関するものである。
The present invention relates to a caisson structure.
ケーソンaとは図6に示すように、周囲にコンクリート製の壁面bを設けた底無しの容器である。
そして周囲を壁面bで保護した状態でその底の地盤cを掘削すると、自重によってケーソンaは沈下する。
その沈下量に応じてケーソンaの上部にコンクリートの追加壁面dを打ち継いでさらに底部cを掘削して沈下を促す。
こうして沈下と打ち継ぎを繰り返して、地中深くにコンクリート製の容器を沈めて、例えばビルの地下部分や橋梁の橋脚の基礎などを構築する。
And if the ground c of the bottom is excavated in the state which protected the circumference | surroundings by the wall surface b, the caisson a will sink by dead weight.
Depending on the amount of subsidence, the additional wall surface d of concrete is passed over the upper part of the caisson a, and the bottom part c is further excavated to promote subsidence.
In this way, subsidence and piercing are repeated, and concrete containers are submerged deeply into the ground, for example, building the underground part of buildings and foundations of bridge piers.
前記した従来のケーソンの構造にあっては、次のような問題点がある。
<イ> ケーソンaは、一辺が数十メートルの巨大なコンクリート製の容器であり、壁面bの厚さも数十センチもあるから、均等に沈下させることが難しい。
<ロ> ケーソンaの内部に置いたショベル系掘削機eによって、ケーソン壁面bの真下を掘削してケーソンの壁面bの下の抵抗を減らして沈下させる工法である。そのために、掘削機eを操作する作業員の経験にたよって掘削量を調整し、沈下量を調整することになる。
<ハ> 壁面bの真下の掘削が過剰であったり、壁面bの外側の摩擦が大きすぎると均等な沈下が行えず、ケーソンが不均衡な姿勢になって沈下する可能性がある。
<ニ> あるいは沈下が不足している壁面bの真下を掘削しすぎると、急激な沈下が起こってケーソンaが傾き危険な状態にもなったり、あるいはそれ以降の沈下が困難な状況にもなりかねない。
<ホ> そのような理由から上記の特許文献のように、ケーソンの姿勢制御方法や、過沈下防止の装置が多数提案されている。
The conventional caisson structure described above has the following problems.
<A> The caisson a is a huge concrete container with a side of several tens of meters, and the wall surface b has a thickness of several tens of centimeters, so it is difficult to sink uniformly.
<B> A construction method in which an excavator excavator e placed inside the caisson a excavates just below the caisson wall surface b to reduce the resistance below the caisson wall surface b and sink. Therefore, the amount of excavation is adjusted according to the experience of the operator who operates the excavator e, and the amount of settlement is adjusted.
<C> Excessive excavation directly below the wall surface b or excessive friction on the outside of the wall surface b may prevent uniform sinking, and the caisson may sink in an unbalanced posture.
<D> Or, if you dig too much under the wall b where subsidence is insufficient, sudden subsidence will occur and the caisson a will be in a dangerous state, or it will be difficult to subsidize thereafter. It might be.
<E> For this reason, a number of caisson attitude control methods and over-sink prevention devices have been proposed as in the above-mentioned patent document.
上記のような従来の装置の課題を解決した本発明のケーソンの構造は、周囲を壁面で囲んだ、中空の多角形の筒体であるケーソンにおいて、その壁面の直下の位置に、螺旋状の刃が、壁面の底面に沿って往復移動する回転刃を設置し、多角形の隅部には、鉛直の回転軸の下端に水平方向に向けて設けた水平羽根からなる水平回転刃を設置し、検知ロープと、このロープを時間当たり一定量だけ送り出すドラムと、ロープの緊張度を測定する測定器とによって沈下量の制御部を構成し、この制御部はケーソンの複数の箇所に配置して各制御部からの信号は一定の関連する範囲の回転刃の駆動源に入力するように構成し、ある制御部の検知ロープが緊張した場合には、関連する範囲の回転刃の回転駆動を停止し、検知ロープがゆるんだ場合には、関連する範囲の回転刃の回転駆動を継続するように構成したケーソンの構造を特徴としたものである。
The caisson structure of the present invention that solves the problems of the conventional apparatus as described above is a caisson that is a hollow polygonal cylinder surrounded by a wall surface, and is formed in a spiral shape at a position immediately below the wall surface. The blade is installed with a rotary blade that reciprocates along the bottom surface of the wall, and a horizontal rotary blade consisting of horizontal blades installed horizontally at the lower end of the vertical rotary shaft is installed at the polygonal corner. The detection rope, the drum that feeds this rope by a certain amount per hour, and the measuring instrument that measures the tension of the rope constitute a subsidence control unit, and this control unit is arranged at multiple points of the caisson. The signal from each control unit is configured to be input to the drive source of the rotary blade in a certain related range, and when the detection rope of a certain control unit is tensioned, the rotary drive of the rotary blade in the related range is stopped. If the detection rope is loose, Configuration structure of caisson to continue the rotation driving of the rotary blade in a range of communication is obtained by it said.
本発明のケーソンの構造は以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
<イ> 周囲の壁面の真下を、作業員の勘にたよるのではなく、往復する掘削装置によって自動的に掘削することができる。
<ロ> したがって、作業員の勘に頼るのではなく、壁面の真下を往復移動する掘削機の回転速度や移動速度を調整することによって、自動的に掘削量の管理を行うことができる。
<ハ> ケーソンの壁面の真下を掘削する掘削量は、ケーソンの沈下量に応じて自動的に調整することができるので、作業員の勘に頼らず、安全に沈下させることができる。
<ニ> 地盤が柔軟で、ケーソンの過剰な沈下が発生する可能性があれば、各所に設けた水平掘削刃の回転を止めて抵抗体として作用させることができるので、過剰な沈下を阻止することができる。
Since the structure of the caisson of the present invention is as described above, the following effects can be obtained.
<I> The drilling device that reciprocates can be automatically excavated directly under the surrounding wall, not depending on the operator's intuition.
<B> Therefore, the amount of excavation can be automatically managed by adjusting the rotational speed and the moving speed of the excavator that reciprocates below the wall surface, instead of relying on the intuition of the worker.
<C> Since the amount of excavation directly under the wall of the caisson can be automatically adjusted according to the amount of caisson subsidence, it is possible to sink safely without relying on the intuition of workers.
<D> If the ground is flexible and there is a possibility of excessive caisson settlement, the horizontal excavation blades provided at various locations can stop rotating and act as resistors, thus preventing excessive settlement. be able to.
以下図面を参照しながら本発明のケーソンの構造の実施例を説明する。 Embodiments of the caisson structure of the present invention will be described below with reference to the drawings.
<1>全体の構成
本発明のケーソン本体は、一般にコンクリート製であって、周囲を壁面2で囲んだ、中空の多角形の筒体である。
ケーソン1の壁面2の真下には、往復回転刃3を、壁面2が交差する隅部には、水平回転刃4を備えている。
さらにケーソン1の沈下量を検知して、検知量に応じた信号を発信する制御部5を備えている。
この制御部5からの信号によって、往復回転刃3と水平回転刃4の回転を行わせたり,あるいは停止させる。
<1> Overall Configuration The caisson body of the present invention is a hollow polygonal cylinder generally made of concrete and surrounded by a
A reciprocating
Furthermore, the
Depending on the signal from the
<2>往復回転刃(図2)
往復回転刃3は、数十センチの厚さのある壁面2の底に設けてある。
この往復回転刃3は、複数本の螺旋状の螺旋刃31によって構成する。
この往復回転刃3の回転軸32は水平に、かつケーソン1の内部から外側に向けた方向、すなわちケーソン1の壁面2を横断する方向に設けてある。
さらに往復回転刃3は、回転しつつ、ケーソン1の壁面2の底面に沿って往復移動する。
そのためにはケーソン1の壁面2の底面に設けたラック33に、往復回転刃3側のピニオン34を噛み合わせる構成を採用すればよい。
こうして、往復回転刃3の水平回転軸32の回転、および往復回転刃3の底面に沿った往復移動によって、壁面2の真下の土砂を連続して掘削することができる。
さらに往復回転刃3の刃が螺旋状に設けてあることから、掘削した土砂は壁面2の真下からケーソン1の内部に向けて排出される。
前記したように従来のケーソン1であれば、ケーソン1の内部に配置したショベル系掘削機によってケーソン1の内部から壁面2の真下を掘削する工法を採用していた。しかし本発明の構成であれば、壁面2の真下に設置して、往復動する掘削機を使用し、連続して掘削することができるので、一定の時間内に、計画した土量を正確に掘削させることができる。
<2> Reciprocating rotary blade (Fig. 2)
The reciprocating
The reciprocating
The rotary shaft 32 of the reciprocating
Further, the reciprocating
For that purpose, a configuration in which the
Thus, the earth and sand immediately below the
Further, since the blades of the reciprocating
As described above, the conventional caisson 1 employs a construction method in which a shovel excavator disposed inside the caisson 1 excavates directly below the
<3>水平回転刃(図3)
水平回転刃4は壁面2の交わる隅部に設けた掘削用の刃である。
この水平回転刃4は、鉛直軸41とその下端に水平方向に放射方向に向けて設けた複数枚の水平羽根42から構成する。
この鉛直軸にモータの回転を伝えることによって水平羽根42を回転してその下の土砂を掘削する。
水平回転刃4の水平羽根42には一定の水平投影面積があるから、鉛直軸を停止することによって、水平羽根42がケーソン1の沈下に対する抵抗となる。
すなわち、ケーソン1の急激な沈下が予想される場合には、鉛直軸の回転を停止して水平羽根42による抵抗を得ることができる。
この水平羽根42の「水平」とは、「鉛直」に対する意味であり、羽根のすべてが完全に水平面であっては掘削ができないから、実際には一部を、あるいは全体を多少傾斜させてある。
<3> Horizontal rotating blade (Fig. 3)
The horizontal
The horizontal
By transmitting the rotation of the motor to the vertical shaft, the
Since the
That is, when the caisson 1 is expected to suddenly sink, the vertical axis can be stopped and the resistance by the
The “horizontal” of the
<4>沈下量の制御部5
ケーソン1の沈下量を検知するための制御部5は、たとえば検知ロープ51と、送り出しドラム52と緊張検知器53によって構成する。
この制御部5は、ケーソン1の複数個所に設置する。
各制御部5には担当する回転刃3、4を決めておき、制御部5からの信号は、関連する範囲の回転刃3、4の駆動源に入力するように構成する。
このように各制御部5ごとに、その信号によって関連する一定の範囲の回転刃3、4の駆動や停止を行うことができるように構成する。
<4> Settling
The
The
Each
As described above, each
<5>検知ロープ51
検知ロープ51は、その一端をケーソン1に固定する。
そしてその他端は後述する送り出しドラム52に巻き取る。
検知ロープ51はその中間を、ケーソン1の地上高よりも高い位置にある第1シーブ54と、低い位置にある第2シーブ55とを通し、その他端を送り出しドラム52へ巻き取る。
この第1シーブ54、第2シーブ55は、ケーソン1の沈下とは独立した地盤上に設置してあるからケーソン1の沈下の影響を受けない。
<5>
One end of the
The other end is wound up on a
The
Since the
<6>送り出しドラム52
送り出しドラム52は、サーボモーター56の回転によって回転する。
したがって送り出しドラム52は、サーボモーター56の回転数に応じて、検知ロープ51を設定時間当たり一定量だけ送り出すことができる。
この送り出しドラム52もまた、ケーソン1の沈下とは独立した地盤に設置してあるからケーソン1の沈下の影響を受けない。
<6>
The
Therefore, the
Since the
<7>緊張検知器
緊張検知器53は、検知ロープ51の緊張程度を測定する装置である。
緊張の程度を測定するために、検知ロープ51の第一シーブ54と第二シーブ55との間に検知用のローラー53aを一定の圧力によって圧しつけておく。この押し付け状態が初期の設定値となる。
この緊張検知器53は、例えばケーソン1の隅部など、複数の位置に配置しておく。
するとケーソン1の複数の個所においてその周辺の沈下状態を検知することができる。
なお緊張検知器53は上記のような構成に限らず、検知ロープ51をシーブに巻きつけ、このシーブに加わる重量を直接測定する方法など、公知の方法を採用することができる。
<7> Tension Detector The
In order to measure the degree of tension, a
The
Then, the surrounding subsidence states can be detected at a plurality of locations of the caisson 1.
The
<8>ロープの送り出しと沈下量
検知ロープ51は、初期に設定した量(例えば毎分80ミリ)で送り出しドラム52からケーソン1側に送り出される。
それを模式図で表すと図4の中央の図のようになる。
すなわち、検知用のローラー53aに一定の重量を与えておき、このローラー53aを検知ロープ51に押し付ける。
こうして検知ロープ51の送り出し量とケーソンの沈下量が等しいときに、検知ロープ51に一定の圧力を加えておく。
もし検知ロープの送り出し量よりもケーソン1の沈下量が大きい場合には検知ロープ51が緊張する。
するとロープの初期の設定状態よりも直線状態に近づき、加圧状態の検知ローラー53aを、押し付け圧力に反して初期の状態から図では左側に押し出すことになる。(図4の左図)
したがって検知ローラー53aの、初期の設定状態からの押し戻し状態を検知すれば、ケーソン1の沈下量は、設定してあるドラム52からの一定の送り出し量よりも大きいことが分かり、これはケーソン1が沈下しすぎている状態であることを知ることができる。
反対に沈下量が、検知ロープ51の送り出しドラム52からの送り出し量よりも小さい場合は検知ロープ51が緩む。
すると検知ローラー53aは図において左側へ押し出されるから、ケーソン1の沈下が不足状態であることを知ることができる。(図4の右図)
<8> Sending out rope and sinking amount The detecting
This is schematically shown in the center of FIG.
That is, a certain weight is given to the
In this way, when the feed amount of the
If the sinking amount of the caisson 1 is larger than the feed amount of the detection rope, the
Then, it approaches a linear state rather than the initial set state of the rope, and the
Therefore, if the
On the contrary, when the sinking amount is smaller than the feed amount of the
Then, since the
<9>ケーソン1の沈下
次に実際のケーソン1の沈下について説明する。
基本的な沈下工程は従来のケーソン1と同様である。
すなわち中央部分が開放され、周囲を壁面2で包囲したコンクリート製の容器を(ケーソン1)を、予備掘削した溝の内部に設置する。
そしてケーソン1の内部の地盤は、内部に設置したショベル系掘削機などによって掘削するが、この掘削は通常の地表面の掘削と同じである。
地下水はポンプでくみ上げる。
場合によっては水中掘削機を使用し、地上からの遠隔操作によって水中掘削を行う。
あるいは途中に床を作ってその下に圧縮空気を供給して圧気下で掘削を行う。
壁面2の直下の地盤は、壁面2の底部に取りつけた往復回転刃3の回転と往復駆動によって掘削し、往復回転刃3の及ばない隅部においては水平回転刃4によって掘削し、掘削土砂はケーソン1の内部に排出する。
壁面2の直下の地盤が消滅すれば、ケーソン1は自重によって徐々に沈下をはじめる。
ケーソン1が沈下すると、地上部分の高さが不足してしまうから、従来と同様に地上部分に鉄筋を配置して型枠を組み、その中にコンクリートを打設して地上部分を延長する。
ケーソン1の上部の延長によってケーソン1の自重が増加するから、その重量が沈下重量となる。
なお,沈下重量が不足する場合には、壁面2と土との間に石鹸水のような滑材を流し込んだり、追加荷重を搭載したり、あるいはアンカーに反力を取って沈下を促進させるなど、公知の技術を利用することもできる。
<9> Subsidence of Caisson 1 Next, actual subsidence of caisson 1 will be described.
The basic settlement process is the same as that of the conventional caisson 1.
That is, a concrete container (caisson 1) having a central portion opened and surrounded by a
The ground inside the caisson 1 is excavated by an excavator excavator or the like installed therein, and this excavation is the same as normal excavation of the ground surface.
The groundwater is pumped up.
In some cases, an underwater excavator is used to perform underwater excavation by remote control from the ground.
Alternatively, a floor is made in the middle and compressed air is supplied underneath for excavation under pressurized air.
The ground directly under the
If the ground directly under the
If the caisson 1 sinks, the height of the ground portion will be insufficient. Therefore, as in the conventional case, the reinforcing bars are arranged on the ground portion to form a formwork, and concrete is placed therein to extend the ground portion.
Since the weight of the caisson 1 increases due to the extension of the upper part of the caisson 1, its weight becomes the sinking weight.
In addition, when the sinking weight is insufficient, a lubricant such as soapy water is poured between the
<10>ケーソン1の沈下量の調整
次にケーソン1の沈下量を調整する構成を説明する。
この調整は基本的には沈下量の制御部5からの信号を、往復回転刃3、および水平回転刃4を駆動するモータに入力することによって行う。
前記したように、制御部5は図5に示すように複数箇所に設置してあり、各制御部5が担当する往復回転刃3、水平回転刃4を決めておく。
したがってある制御部5が検知した信号は、担当範囲だけの回転刃3、4の駆動モータに入力して、掘削を継続させ、あるいは中止させる。
<10> Adjustment of sinking amount of caisson 1 Next, a configuration for adjusting the sinking amount of caisson 1 will be described.
This adjustment is basically performed by inputting a signal from the subsidence
As described above, the
Therefore, a signal detected by a
<11>過剰沈下の場合
ある検知ロープ51の緊張の程度が、初期の設定量よりも大きい場合には、その検知ロープ51の付近では、部分的に地盤が弱いなど理由で、ケーソン1は予定量よりも大きく沈下している。
したがって、緊張検知器53によって検知ロープ51の緊張の程度が大きい状態が検知されたときには(図4の左図)、そのロープ付近のケーソン1の掘削を停止しなければならない。
そこでその制御部5に担当させている範囲の往復回転刃3、水平回転刃4のモーターに信号を出して、その駆動を停止させ、掘削を中断させる。
特に水平回転刃4の回転を停止することによって、平面寸法の大きい水平回転刃4が大きな抵抗となって急激な沈下を阻止する。
ただし担当範囲以外の回転刃3、4の駆動には影響を与えない。
<11> In case of excessive subsidence When the degree of tension of a
Therefore, when the
Therefore, a signal is output to the motors of the
In particular, by stopping the rotation of the
However, it does not affect the driving of the
<12>沈下不足の場合
ある検知ロープ51の緊張の程度が小さい場合には、その検知ロープ51の付近ではケーソン1は予定量よりも沈下が遅れている。
したがって、緊張検知器53によって検知ロープ51の緩みの程度が検知されたときには(図4の右図)、そのロープ付近のケーソン1の掘削を継続させなければならない。
そこでその制御部5に担当させている範囲の往復回転刃3、水平回転刃4の駆動は停止せずに継続させる。
<12> Insufficient subsidence When the degree of tension of a
Therefore, when the degree of looseness of the
Therefore, the driving of the
<13>適正沈下の場合
ロープの緊張状態が初期の設定の範囲であれば、ケーソン1の沈下量がロープの送り出し量とほぼ等しいことを示している。(図4の中央図)
その場合には制御部5からの信号によって各駆動源は回転を続け、掘削を継続する。
<13> In the case of proper settlement If the tension state of the rope is in the range of the initial setting, it indicates that the sinking amount of the caisson 1 is substantially equal to the feeding amount of the rope. (Center view of Fig. 4)
In this case, each drive source continues to rotate and continues excavation by a signal from the
<14>沈下の停滞
壁面2の直下に岩などが存在している場合など、一定時間以上、沈下が進まない場合がある。
そのときにあまり長時間、掘削を継続すると回転刃3、4が磨耗、破損してしまう。
その場合には一定時間以上、検知ロープ51の緊張が発生しないことになる。このように一定時間以上、ケーソン1の沈下が生じないことが判明したらブザー、光などの警報器を介して周囲に知らせるように構成する。
ケーソン1の壁面2で囲まれた内部の底面を掘削するために、壁面2の直下を掘削する回転刃3、4とは別にショベル系の掘削機などが用意してあるから、その掘削機によって、該当する付近の壁面2の直下の岩などの障害物を掘削して撤去する。
<14> Stagnation of subsidence In some cases, such as when rocks exist directly under
At that time, if the excavation is continued for a long time, the
In that case, the tension of the
In order to excavate the bottom surface inside the
<15>ケーソン1の均一の沈下
以上のように、複数の制御部5の付近で、掘削と停止を繰り返しつつ、調整を続けてケーソン1の沈下を行う。
したがって深い基礎を構築する場合のように、ケーソン1を地中深く沈下させる場合にも正確な姿勢を保たせた状態で、最後まで均一な沈下を行うことができる。
<15> Uniform subsidence of caisson 1 As described above, the caisson 1 is subsidized by continuing the adjustment while repeating excavation and stopping near the plurality of
Therefore, even when the caisson 1 is submerged deeply in the ground as in the case of constructing a deep foundation, it is possible to perform uniform subsidence to the end while maintaining an accurate posture.
1:ケーソン
2:壁面
3:往復回転刃
4:水平回転刃
5:制御部
51:検知ロープ
53a:検知用ローラ
1: Caisson
2: Wall surface
3: Reciprocating rotary blade
4: Horizontal rotary blade
5: Control unit
51: Detection rope
53a: detection roller
Claims (4)
その壁面の直下の位置に、
螺旋状の刃が、壁面の底面に沿って往復移動する回転刃を設置し、
多角形の隅部には、鉛直の回転軸の下端に水平方向に向けて設けた水平羽根からなる水平回転刃を設置し、
検知ロープと、このロープを時間当たり一定量だけ送り出すドラムと、ロープの緊張度を測定する測定器とによって沈下量の制御部を構成し、
この制御部はケーソンの複数の箇所に配置して各制御部からの信号は一定の関連する範囲の上記各回転刃の駆動源に入力するように構成し、
ある制御部の検知ロープが初期の状態よりも一定量以上、緊張した場合には、関連する範囲の回転刃の回転駆動を停止し、
検知ロープが緊張していない場合には、関連する範囲の回転刃の回転駆動を継続するように構成した、
ケーソンの構造。
In the caisson that is a hollow polygonal cylinder surrounded by a wall,
In the position directly below the wall,
A spiral blade installed a rotary blade that reciprocates along the bottom of the wall,
At the corner of the polygon, install a horizontal rotary blade consisting of horizontal blades oriented horizontally at the lower end of the vertical rotation axis,
A detection rope, a drum that feeds this rope by a fixed amount per hour, and a measuring device that measures the tension of the rope constitute a subsidence control unit,
This control unit is arranged at a plurality of locations of the caisson, and a signal from each control unit is configured to be input to the drive source of each rotary blade in a certain related range,
When the detection rope of a certain control unit is more than a certain amount of tension than the initial state, the rotation of the rotary blade in the related range is stopped,
When the detection rope is not tense, it is configured to continue the rotational drive of the rotary blade in the related range.
Caisson structure.
その回転軸を水平に、かつケーソンの壁面の横断方向に設けてあり、
回転軸の回転、および回転軸の底面に沿った往復移動によって、底面の下の土砂を掘削して、ケーソンの内部に排出するよう構成した、
請求項1記載のケーソンの構造。
A rotary blade that reciprocates along the bottom of the wall
The rotation axis is set horizontally and in the transverse direction of the wall of the caisson,
By rotating the rotating shaft and reciprocating along the bottom surface of the rotating shaft, the earth and sand below the bottom surface is excavated and discharged into the caisson.
The caisson structure according to claim 1.
鉛直の回転軸の下端に水平方向に向けて設けた羽根からなる水平回転刃を設置し、
鉛直軸の回転によって、羽根の下の土砂を掘削し、
鉛直軸の停止によって、羽根がケーソンの沈下に対する抵抗となるように構成した、
請求項1記載のケーソンの構造。
The rotary blade installed at the corner of the polygon
Installed a horizontal rotary blade consisting of blades oriented in the horizontal direction at the lower end of the vertical rotary shaft,
By rotating the vertical axis, excavate the sediment under the blade,
Configured so that the vane is resistant to caisson settlement by stopping the vertical axis,
The caisson structure according to claim 1.
検知ロープの送り出しドラムからの送り出し量よりも沈下量が大きい場合には検知ロープの緊張状態を検知し、
検知ロープの送り出しドラムからの送り出し量よりも沈下量が小さい場合には検知ロープの緩み状態を検知して行う、
請求項1記載の、ケーソンの構造。
The control unit that detects the amount of settlement by measuring the tension of the rope,
If the sinking amount is larger than the feed amount of the detection rope from the delivery drum, the tension state of the detection rope is detected,
When the sinking amount is smaller than the feed amount of the detection rope from the delivery drum, it is performed by detecting the loose state of the detection rope.
The caisson structure according to claim 1.
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