(57)【要約】      （修正有）【課題】鉛直方向に延びる掘削孔から薬液を埋立土砂に注入した場合でも、シートを破損させることなく、材料の無駄を減らして薬液を注入する装置並びに方法を提供する。【解決手段】地盤に形成された掘削孔内に設置されて、薬液を地盤中に注入する薬液注入装置１であって、ケーシングパイプ２と、ケーシングパイプ２に対する軸線ｄの角度が０°より大きく９０°の範囲で任意の角度をなすようにしてケーシングパイプ２に回転可能に支持されたノズル３と、ノズル３を回転させる回転駆動機構４と、ノズル３に薬液を供給する薬液供給管５と、を備え、ノズル３は、軸線と交差する方向に薬液を噴射する噴射口３１を少なくとも１つ有する。【選択図】図２
2020007754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤に形成された掘削孔内に設置されて、薬液を地盤中に注入する薬液注入装置であって、
ケーシングパイプと、
前記ケーシングパイプに対する軸線の角度が０°より大きく９０°以下の範囲で任意の角度をなすようにして前記ケーシングパイプに回転可能に支持されたノズルと、
前記ノズルを回転させる回転駆動機構と、
前記ノズルに薬液を供給する薬液供給管と、を備え、
前記ノズルは、前記軸線と交差する方向に薬液を噴射する噴射口を少なくとも１つ有する、薬液注入装置。
【請求項２】
前記回転駆動機構は、
モータと、
前記モータの回転駆動力を前記ノズルに伝達する動力伝達機構と、を含む、請求項１に記載の薬液注入装置。
【請求項３】
前記動力伝達機構は、
前記ノズルと一体回転する第１ギヤと、
前記モータにより回転されかつ前記第１ギヤと噛み合う第２ギヤと、を含む、請求項２に記載の薬液注入装置。
【請求項４】
前記回転駆動機構は、
可撓性を有するフレキシブルシャフトと、
前記フレキシブルシャフトを回転させる駆動装置と、
前記フレキシブルシャフトの回転駆動力を前記ノズルに伝達する動力伝達機構と、を含む、請求項１に記載の薬液注入装置。
【請求項５】
前記動力伝達機構は、
前記ノズルと一体回転する第１ギヤと、
前記フレキシブルシャフトと一体回転しかつ前記第１ギヤと噛み合う第２ギヤと、を含む、請求項４に記載の薬液注入装置。
【請求項６】
前記薬液供給管は、可撓性を有するフレキシブルパイプを少なくとも一部に備え、
前記回転駆動機構は、
前記ノズルと一体回転可能に接続される前記フレキシブルパイプと、
前記フレキシブルパイプを回転させる駆動装置と、を含む、請求項１に記載の薬液注入装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の薬液注入装置を用いて、地盤に鉛直方向に延びるように形成された掘削孔から裏込め法面を有する構造物の前記裏込め法面に固化盤を構築する施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、裏込め法面を有する海岸構造物や港湾構造物における埋立土砂の吸出し防止のために、薬液を地盤中に注入する際に用いられる薬液注入装置、及び裏込め法面に対する固化盤の施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
海岸に設置される護岸などの海岸構造物としては、海底に構築された基礎捨石上にケーソンなどの堤状構造体を設置し、堤状構造体の背面側に裏込め材、埋立土砂を配したものが従来から知られている。この構造物は、潮流、波浪、潮汐変動、残留水頭などによって、埋立土砂が裏込め材を通って堤状構造体の前面側（海側）に流出する埋立土砂の吸出しが生じ、埋立土砂の陥没の原因となる。そこで、埋立土砂の吸出しを防止するため、堤状構造体の背面側の裏込め材と埋立土砂との間にシートを敷設することが一般に広く行われている（例えば特許文献１を参照）。
【０００３】
しかしながら、シートの経年劣化や破損に伴い、シートによる埋立土砂の吸出し防止効果が損なわれるおそれがある。その場合、埋立土砂を掘削してシート破損箇所を露出させたうえで修復したり、埋立土砂の掘削が難しい場合は、地表面から薬液注入工法を採用して破損箇所周辺を固化改良して補修することが一般的である。
【０００４】
薬液注入工法による補修方法としては、図１０に示すように、埋立土砂に鉛直方向に延びる薬液注入のための掘削孔１０１をその下端がシート１０２の近くに位置するように削孔した後、薬液注入装置１００の先端のノズルにより掘削孔１０１の下端から薬液を水平に噴射して埋立土砂に注入する方法が知られている。薬液が掘削孔１０１からシート１０２近傍の埋立土砂に浸透して硬化することで、図１１に示すように、シート１０２近傍の埋立土砂が改良・強化され、この改良体Ａにより埋立土砂の吸出しが防止される。
【０００５】
しかしながら、この図１０及び図１１に示す工法では、この改良体Ａをシート１０２の全域を覆うようにして造成するためには多くの薬液を埋立土砂に注入する必要があり、材料のロスが生じるので経済性が悪いうえ、施工時間も長くなる。また、薬液の注入時などに薬液がシート１０２の表面に直接噴射されるために、図１２に示すように、シート１０２を破損させる可能性がある。
【０００６】
上記特許文献１に記載の工法の課題に対して、図１３に示すように、埋立土砂に掘削孔１０１を、シート１０２に対して垂直をなすように斜め方向に削孔した後、薬液注入装置１００の先端のノズルにより掘削孔１０１の下端から薬液をシート１０２の表面に対して平行に噴射して埋立土砂に注入して、図１４に示すように、シート１０２の表面に沿って埋立土砂の改良体Ａを造成する工法が考えられる。
【０００７】
しかしながら、この図１３及び図１４に示す工法では、掘削孔１０１を斜めに削孔する分、掘削孔１０１の削孔長さが長くなるため、削孔作業により大きな労力を要する。そのうえ、掘削孔１０１を削孔するために埋立土砂上に設置する削孔装置の構造が複雑になるとともに、削孔装置の設置のために埋立土砂上に広大な占有スペースを必要とする。また、岸壁など供用中の港湾施設の場合、岸壁の背後地にこのような広大な占有スペースを確保できることは少ない。さらに、鉛直削孔に対して削孔精度が劣るため、シートを損傷させる可能性が高まる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−０１３４３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記課題に着目してなされたもので、埋立土砂に鉛直方向に延びるように形成された掘削孔から薬液を埋立土砂に注入した場合でも、シートを破損させることなく、材料の無駄を減らして薬液を注入することができる薬液注入装置、及び裏込め法面に対する固化盤の施工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の態様は、地盤に形成された掘削孔内に設置されて、薬液を地盤中に注入する薬液注入装置であって、本発明に係る薬液注入装置は、ケーシングパイプと、前記ケーシングパイプに対する軸線の角度が０°より大きく９０°以下の範囲で任意の角度をなすようにして前記ケーシングパイプに回転可能に支持されたノズルと、前記ノズルを回転させる回転駆動機構と、前記ノズルに薬液を供給する薬液供給管と、を備え、前記ノズルは、前記軸線と交差する方向に薬液を噴射する噴射口を少なくとも１つ有する。
【００１１】
上記構成の薬液注入装置において、好ましい実施形態は、前記回転駆動機構は、モータと、前記モータの回転駆動力を前記ノズルに伝達する動力伝達機構と、を含み、さらに好ましい実施形態は、前記動力伝達機構は、前記ノズルと一体回転する第１ギヤと、前記モータにより回転されかつ前記第１ギヤと噛み合う第２ギヤと、を含む。
【００１２】
また、上記構成の薬液注入装置において、好ましい他の実施形態は、前記回転駆動機構は、可撓性を有するフレキシブルシャフトと、前記フレキシブルシャフトを回転させる駆動装置と、前記フレキシブルシャフトの回転駆動力を前記ノズルに伝達する動力伝達機構と、を含み、さらに好ましい他の実施形態は、前記動力伝達機構は、前記ノズルと一体回転する第１ギヤと、前記フレキシブルシャフトと一体回転しかつ前記第１ギヤと噛み合う第２ギヤと、を含む。
【００１３】
また、上記構成の薬液注入装置において、好ましい他の実施形態は、前記薬液供給管は、可撓性を有するフレキシブルパイプを少なくとも一部に備え、前記回転駆動機構は、前記ノズルと一体回転可能に接続される前記フレキシブルパイプと、前記フレキシブルパイプを回転させる駆動装置と、を含む。
【００１４】
本発明の第２の態様は、上述した薬液注入装置を用いて、地盤に鉛直方向に延びるように形成された掘削孔から裏込め法面を有する構造物の前記裏込め法面に固化盤を構築する施工方法である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、地盤に鉛直方向に延びるように形成された掘削孔から薬液を地盤に注入することができるとともに、シートを破損させることなく、材料の無駄を減らして薬液を地盤に注入することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】護岸の断面図である。
【図２】第１実施形態の薬液注入装置の要部の概略構成図である。
【図３】第２実施形態の薬液注入装置の要部の概略構成図である。
【図４】第３実施形態の薬液注入装置の要部の概略構成図である。
【図５】薬液注入装置を用いた薬液注入方法の説明図である。
【図６】図５に続いて、薬液注入装置を用いた薬液注入方法の説明図である。
【図７】図６に続いて、薬液注入装置を用いた薬液注入方法の説明図である。
【図８】図７に続いて、薬液注入装置を用いた薬液注入方法の説明図である。
【図９】掘削孔毎に改良体を形成する際の方法を説明する説明図である。
【図１０】従来の薬液注入方法の説明図である。
【図１１】従来の薬液注入方法の説明図である。
【図１２】従来の薬液注入方法の説明図である。
【図１３】従来の他の薬液注入方法の説明図である。
【図１４】従来の他の薬液注入方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る薬液注入装置の実態形態について、添付図面を参照して説明する。本発明に係る薬液注入装置は、地盤に形成された掘削孔内に設置されて、地盤の改良や強化のための薬液を地盤中に注入するものである。以下の実施形態では、本発明に係る薬液注入装置を用いて、例えば護岸などの海岸構造物における埋立土砂の吸出しを防止するための薬液を地盤中に注入して、埋立土砂を改良、強化する場合を例にして説明する。
【００１８】
図１は、薬液注入装置１（図２〜図４に示す）が使用される護岸などの構造物１０を概略的に示す断面図である。構造物１０は、水底上に設置された複数の捨石からなる基礎捨石層１１と、基礎捨石層１１上に設置されたケーソンなどの堤状構造体１２と、堤状構造体１２の背面側に多数の裏込め材を積み上げてなる裏込め材層１３と、裏込め材層１３上を埋立土砂で埋め立てた埋立土砂層１４とを含み、裏込め材層１３と埋立土砂層１４との間に埋立土砂の流出を防止するためのシート１５が敷設されている。裏込め材層１３は背面側が埋立土砂層１４に向かって下り傾斜になっており、裏込め材層１３の上面及び傾斜面（裏込め法面）がシート１５により覆われている。なお、上記傾斜は、港内側は１：１．２、港外側は１：１．５とすることが多い。
【００１９】
図２〜図４は、それぞれ第１実施形態〜第３実施形態の薬液注入装置１の要部の概略構成図である。薬液注入装置１は、ケーシングパイプ２と、薬液を噴射するノズル３と、ノズル３を回転させる回転駆動機構４と、ノズル３に薬液を供給する薬液供給管５とを備えている。
【００２０】
ケーシングパイプ２は、所定の肉厚を有し、上端に開口を有する中空筒状のものであり、例えば合成樹脂製や金属製など、種々の材料で形成することができる。ケーシングパイプ２の下端には、ノズル３を回転可能に支持する取付部２０が設けられている。取付部２０には、ノズル３が挿し通される貫通孔２１が形成されており、貫通孔２１にはノズル３の外周面に当接するＯリング２２などのシール材が固定されている。取付部２０の内側面には、ノズル３を回転可能に支持するためのボールベアリングなどの軸受２３がボルトなどの固定具（図示せず）を用いて固定されている。
【００２１】
取付部２０は、本実施形態では、ケーシングパイプ２が延びる方向に対して傾斜した状態でケーシングパイプ２に設けられており、ノズル３をケーシングパイプ２に対して所定の角度で傾斜するように支持している。なお、取付部２０は、ケーシングパイプ２が延びる方向に対して真っ直ぐな状態でケーシングパイプ２に設けられることで、ノズル３をケーシングパイプ２に対して直交するように支持してもよい。つまり、ノズル３は、ケーシング２に対して交差するようにしてケーシングパイプ２に回転可能に取り付けられている。この取付部２０のケーシングパイプ２に対する設置角度は、後述するように、ノズル３の向きに応じて適宜設定される。
【００２２】
ノズル３は、例えば合成樹脂製や金属製など、種々の材料で形成することができる。ノズル３は、軸線ｄに沿って延びる薬液流路３０が内部に形成され、薬液流路３０と連通する噴射口３１が先端部に形成されている。噴射口３１は、ノズル３の半径方向に延びており、ノズル３の軸線と交差する方向に薬液を噴射する。噴射口３１は、ノズル３の先端部に１つ又は複数形成される。
【００２３】
ノズル３は、ケーシングパイプ２に対する軸線ｄの角度が鉛直方向下向きを基準方位として０°より大きく９０°以下の範囲で任意の角度をなすように設定され、ケーシングパイプ２に対して交差していれば、その向きを鉛直下向きから水平方向まで９０°の範囲内で自由に設定できる。なお、ノズル３の向きは、裏込め材層１３の傾斜面（裏込め法面）の傾斜角度に応じて設定されることが好ましく、薬液の噴射方向（噴射口３１の向き）が裏込め材層１３の傾斜面（裏込め法面）と平行又は略平行となるよう設定されることが好ましい。
【００２４】
回転駆動機構４は、ノズル３を軸線回りに回転させる。これにより、ノズル３の噴射口３１から噴射される薬液は、裏込め材層１３の傾斜面（裏込め法面）に沿って広範囲に地盤中に注入される。
【００２５】
第１実施形態では、図２に示すように、回転駆動機構４は、モータ６と、モータ６の回転駆動力をノズル３に伝達する動力伝達機構７Ａとを含む。動力伝達機構７Ａは、図示例では、ノズル３に固定されてノズル３と一体回転する第１ギヤ７０と、モータ６により回転されかつ第１ギヤ７０と噛み合う第２ギヤ７１とを含む。モータ６は、ケーシングパイプ２の周壁部の内側面に設けられた支持具２５にボルトなどの固定具（図示せず）を用いて固定されている。第２ギヤ７１は、モータ６の駆動軸に固定されて駆動軸と一体回転し、第１ギヤ７０及び第２ギヤ７１によりモータ６の回転駆動力がノズル３に伝達されてノズル３が回転する。
【００２６】
第２実施形態では、図３に示すように、回転駆動機構４は、可撓性を有するフレキシブルシャフト４０と、フレキシブルシャフト４０を回転させる駆動装置（図示せず）と、フレキシブルシャフト４０の回転駆動力をノズル３に伝達する動力伝達機構７Ｂとを含む。動力伝達機構７Ｂは、図示例では、ノズル３に固定されてノズル３と一体回転する第１ギヤ７２と、フレキシブルシャフト４０と一体回転しかつ第１ギヤ７２と噛み合う第２ギヤ７３とを含む。駆動装置は、例えばモータであり、地上に設置される。フレキシブルシャフト４０は両端に接続金具４１Ａ，４１Ｂを備えており、一方の接続金具４１Ａは、第２ギヤ７３が固定された回転軸４２に接続され、他方の接続金具４１Ｂは、例えば金属棒状の連結軸４３に接続されている。回転軸４２は、ボールベアリングなどの軸受２７に回転可能に支持されており、軸受２７は、軸受２３に固定される。連結軸４３は、地上に設置されたモータの駆動軸に接続される。モータに接続された連結軸４３を介してフレキシブルシャフト４０によりモータの回転駆動力が回転軸４２に伝達されて第２ギヤ７３が回転し、第１ギヤ７２及び第２ギヤ７３によりモータの回転駆動力がノズル３に伝達されてノズル３が回転する。なお、連結軸４３を用いることなく、１つのフレキシブルシャフト４０を又は複数のフレキシブルシャフト４０を連結して、直接、地上に設置されたモータの駆動軸に接続してもよい。フレキシブルシャフト４０は従来から公知のものを使用することができる。
【００２７】
また、第１実施形態及び第２実施形態では、図２及び図３に示すように、薬液供給管５は、例えば合成樹脂製や金属製など、種々の材料で形成することができる。薬液供給管５は、ケーシングパイプ２内に挿入される。薬液供給管５は、上端に薬液タンク（図示せず）から延びる供給ホース（図示せず）が接続される。薬液供給管５の下端は、エルボ型の管継手８及びスイベルジョイント９などの回転式管継手を介してノズル３に接続されている。
【００２８】
第３実施形態では、図４に示すように、薬液供給管５は、可撓性を有する中空のフレキシブルパイプ４４を少なくとも一部に備えている。この実施形態では、薬液供給管５は、例えば順次直列に継ぎ足すようにフレキシブルパイプ４４を連結していくことで所望の長さとされている。フレキシブルパイプ４４からなる薬液供給管５は、ケーシングパイプ２内に挿入され、上端は薬液タンク（図示せず）から延びる供給ホース（図示せず）が接続され、下端はノズル３に接続されている。また、フレキシブルパイプ４４からなる薬液供給管５は、上端において回転付与のための駆動装置（図示せず）が連結され、中途の部分において、ケーシングパイプ２の周壁部の内側面に固定されたボールベアリングなどの軸受２８により回転可能に支持されている。駆動装置は、例えば電気モータや油圧モータなどであり、地上に設置される。駆動装置の回転駆動力は、フレキシブルパイプ４４によりノズル３に伝達されてノズル３が回転する。なお、薬液注入管５は、フレキシブルパイプ４４のみで構成されている必要はなく、薬液注入管５のノズル３と接続される下端側の所定の一部分だけフレキシブルパイプ４４で構成され、上端側の残部分は金属パイプなどで構成されていてもよい。
【００２９】
次に、図５〜図８を参照して、薬液注入装置１による地盤中の薬液の注入方法について説明する。
【００３０】
まず、図５に示すように、地上に設置されたボーリングマシンなどの削孔装置（図示せず）を用いて、削孔管１６を非回転状態又は回転状態で地盤（埋立土砂層１４）に鉛直方向下向きに押し込んで削孔することで、薬液注入のための掘削孔１７を形成する。削孔は、掘削孔１７の下端がシート１５の近くに位置するまで行われる。
【００３１】
次に、図６に示すように、削孔管１６内に薬液注入装置１を挿入し、ノズル３を削孔管１６の下端付近に位置させる。
【００３２】
そして、図７に示すように、削孔管１６を上方に移動することで薬液注入装置１のノズル３を地盤中に露出させた後、回転駆動機構４を駆動してノズル３を回転させながら薬液供給管５から送られてくる薬液をノズル３の噴射口３１から噴射して地盤（埋立土砂層１４）中に注入する。これにより、ノズル３を中心としてその周りに３６０°全範囲にわたって薬液が拡散する。なお、薬液が硬化するまでに裏込め材の間隙を通じて波浪や潮汐変動による水圧や水流が生じると、薬液が逸散するおそれがあるため、薬液注入は天候が穏やかな日で、潮汐変動が少ない潮止まりの時間帯に実施することが望ましい。
【００３３】
薬液の注入が終了すると、図８に示すように、薬液注入装置１及び掘削管１６を地盤から引き抜き、所定時間の経過に伴い薬液が硬化することで、シート１５上に地盤（埋立土砂層１４）の改良体Ａがシート１５の表面に沿って形成される。改良体Ａの厚み（改良厚）ｄは、波浪などの外力や埋立土砂層上に作用する上載荷重に応じて設定されるが、改良厚ｄは裏込め法面に対して最低５０ｃｍ以上とすることが好ましい。
【００３４】
地盤（埋立土砂層１４）には、掘削孔１７が所定間隔をあけて複数形成され、掘削孔１７ごとに上述した方法で薬液の注入を行う。このとき、掘削孔１７毎に改良体Ａを、図９に示すように、隣り合う改良体Ａとの間で一部分が重複するように形成することで、継ぎ目のない盤状の固化盤Ｂを構築することができる。これにより、シート１５の表面の全域を覆うようにして地盤（埋立土砂層１４）が改良・強化され、護岸における埋立土砂の吸出しを効果的に防止することができる。
【００３５】
地盤（埋立土砂層１４）中に注入される薬液としては、例えばセメントミルクやモルタルなどの所定時間の経過によって硬化する流動性グラウト、可塑性グラウトなどの公知の薬液を用いることができる。なお、可塑性グラウトは、ゲルタイム（硬化時間）の短い瞬結型可塑性グラウトを用いることが好ましい。
【００３６】
上記構成の薬液注入装置１によると、掘削孔１７から薬液を裏込め材層１３の傾斜面（裏込め法面）の傾斜角度に合わせて、シート１５の表面に対して平行又は略平行となるよう噴射して埋立土砂層１４に注入する。そのため、薬液の注入時に薬液がシート１５の表面に直接噴射されないため、シート１５に穴が開く可能性がないうえ、適量の薬液の注入により薬液をシート１５の表面の全域にわたって養生できるので、無駄に多くの薬液を埋立土砂層１４に注入する必要がなく、材料のロスを防止することができる。
【００３７】
また、埋立土砂層１４に対して薬液注入のための掘削孔１７を鉛直方向に延びるように削孔すればよく、斜め方向に削孔する必要がない。そのため、埋立土砂層１４に対して掘削孔１７を斜め方向に削孔する場合のように、掘削孔１７の削孔長さを長くする必要がなく、削孔作業の労力を低減できるうえ、削孔装置の構造も簡易にすることができ、さらに、削孔装置を埋立土砂層１４上に設置するための占有スペースも減らすことができる。
【００３８】
さらに、斜め方向に削孔する必要がないことから、削孔の精度も向上する。
【００３９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００４０】
例えば、第１実施形態や第２実施形態において、動力伝達機構は、第１ギヤ７０，７２及び第２ギヤ７１，７３で構成されているが、プーリ及びタイミングベルトなど、モータなどの回転駆動力をノズル３に伝達できるものであれば、種々の公知の手段を用いることができる。
【００４１】
また、回転駆動機構４の具体的な構成は、第１〜第３実施形態におけるものに限定されるわけではなく、傾斜した状態のノズル３を軸線回りに回転できるものであれば、種々の公知の手段を用いることができる。
【００４２】
なお、上記の実施形態は、構造物１０として護岸を対象にしたが、これに限定されるものではなく、矢板、ケーソン、ブロック、ＰＣ部材、石材、現場打ちコンクリートなどで構築された構造物であればよく、上記の他に係留施設、桟橋、岸壁など、種々の海岸構造物や港湾構造物を対象にすることができる。
【符号の説明】
【００４３】
１    薬液注入装置
２    ケーシングパイプ
３    ノズル
４    回転駆動機構
５    薬液供給管
６    モータ
７Ａ  動力伝達機構
７Ｂ  動力伝達機構
３１  噴射口
４０  フレキシブルシャフト
４４  フレキシブルパイプ
７０  第１ギヤ
７１  第２ギヤ
７２  第１ギヤ
７３  第２ギヤ
【図１】
2020007754.tif 000003
【図２】
2020007754.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020007754.tif 000009
【図８】
2020007754.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2020007754.tif 000012
【図１１】
2020007754.tif 000013
【図１２】
2020007754.tif 000014
【図１３】
2020007754.tif 000015
【図１４】
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