(57)【要約】      （修正有）【課題】  伏越し管きょ内を流れる水に含まれる空気をより確実に収集することのできる管路内の排気構造を提供する。【解決手段】  上流側の高い位置に設けられた上流側管路１２と、下流側の上流側管路１２よりも低い位置に設けられた下流側管路１４と、上流側管路１２及び下流側管路１４に連結されて下方に延びる上下流側伏越し室２０、２２及び上下流側伏越し室２０、２２の下端同士を連結する伏越し管きょを２４有する伏越し管路１６とを含み、伏越し管きょ２４内の頂部に配設され、伏越し管きょ２４内を流れる水内に含まれる空気を収集する、複数の空気収集孔を前記伏越し管きょ２４の軸方向に沿って有する空気収集管４４と、空気収集管４４に接続され、一端が大気に開放された空気排出管４６とを有し、空気収集管４４は、伏越し管きょ２４の内壁上面との間に間隙Ｇを残し、空気収集孔は、伏越し管きょ２４の内壁上面と対向する上面で前記間隙Ｇに臨ませる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上流側の高い位置に設けられた上流側管路と、下流側の前記上流側管路よりも低い位置に設けられた下流側管路と、前記上流側管路及び下流側管路に連結されて下方に延びる上下流側伏越し室及び前記上下流側伏越し室の下端同士を連結する伏越し管きょを有する伏越し管路とを含み、上流側から下流側へと水頭差により地下通水可能にされた管路において、前記伏越し管きょ内の頂部に配設され、前記伏越し管きょ内を流れる水内に含まれる空気を収集する、水が通過しにくい複数の空気収集孔を前記伏越し管きょの軸方向に沿って有する空気収集管と、前記空気収集管に接続され、一端が大気に開放された空気排出管とを有し、前記伏越し管きょ内を流れる水内に含まれる空気を大気に放出する管路内の排気構造であって、
前記空気収集管は、前記伏越し管きょの内壁上面との間に間隙を残して配設され、
前記空気収集孔は、前記伏越し管きょの内壁上面と対向する上面で前記間隙に臨ませて設けられることを特徴とする管路内の排気構造。
【請求項２】
請求項１において、
前記伏越し管きょは、断面円形とされ、
前記空気収集管は、前記上面が前記伏越し管きょの内壁上面の曲率に対応した曲率として形成されていることを特徴とする管路内の排気構造。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記空気収集管は、前記伏越し管きょ内の前記上流側伏越し室付近に下流側端部が開口した状態で配設され、
前記空気収集管の開口端から距離を置いて前記伏越し管きょの内壁上面に、前記伏越し管きょ内を流れる水内に含まれる空気を前記伏越し管きょの頂部に捕捉する空気捕捉壁を前記伏越し管きょの軸方向と交差させて設けたことを特徴とする管路内の排気構造。
【請求項４】
請求項３において、
前記空気収集管は、前記伏越し管きょ内の前記下流側伏越し室付近にも配設され、
前記上流側の空気収集管及び下流側の空気収集管の少なくとも一方の両端間における途中位置の前記伏越し管きょの内壁上面に、前記伏越し管きょ内を流れる水内に含まれる空気を前記伏越し管きょの頂部に捕捉する空気捕捉壁を前記伏越し管きょの軸方向と交差させて設けたことを特徴とする管路内の排気構造。
【請求項５】
請求項３または４において、
前記空気捕捉壁は、前記伏越し管きょ内の前記空気収集管下端位置より上方の全領域にわたって取り付けられていることを特徴とする管路内の排気構造。
【請求項６】
上流側の高い位置に設けられた上流側管路から下流側の前記上流側管路よりも低い位置に設けられた下流側管路へと、伏越し管きょを有する伏越し管路を介して、水頭差により地下通水可能にされた管路内の排気方法であって、
前記伏越し管きょ内の頂部に前記伏越し管きょ内壁面との間に間隙を残して配設した、水が通過しにくい複数の空気収集孔を前記伏越し管きょの内壁上面と対向する上面で前記間隙の臨ませて前記伏越し管きょの軸方向に沿って有する空気収集管にて、前記伏越し管きょ内を流れる水内に含まれる空気を収集する工程と、
前記空気収集管により収集した空気を空気排出管にて大気に放出する工程とを含むことを特徴とする管路内の排気方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水頭差により地下通水可能にされた管路内の排気構造及び排気方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、河川、水路、鉄道及び移設が不可能な地下埋設物等の障害物の下に地下水路を通過させる場合に、逆サイホンの圧力管として伏越しと称される管路を形成することが知られている。
【０００３】
このような伏越しの構造は、障害物の両側に垂直な伏越し室を設け、これらを水平または下流に向かって下り勾配の伏越し管きょで結ぶ上流側及び下流側の水頭差により上流側から下流側へと水を流すようにしている。
【０００４】
ところで、このような伏越し管路内を流れる水には、上流側管路と上流側伏越し室水面との落差によって空気を抱え込み、水流と水圧の作用で圧縮された空気が混入しており、このような圧縮された空気が水の流れとともに伏越し管きょ内を上流側から下流側へと流れ、下流側の出口で水の流れが上昇する際に水の流れよりも早く、空気が膨張しながら急浮上して下流側の水の流れを乱すこととなる。
【０００５】
特に、下流側に隣接してポンプ室等の施設が併設されている場合、水の流れに乱れがあると、その施設に悪影響を与える恐れがある。
【０００６】
例えば、ポンプ室がある場合、水の流れの乱れによって、ポンプに偏心荷重がかかり振動して弊害が生じたり、規定量の揚水ができなくなったり、あるいはポンプがキャビテーションを起こしたりするおそれがある。
【０００７】
また、上昇空気の量が多くなると、マンホールの蓋が飛ばされて水の噴出現象により付近に浸水被害が発生することもある。
【０００８】
これは、空気の吹き上げ、あるいは、空気の吹き上げとともに水が吹き上げ、そこにマンホール等があると、吹き上げた空気、あるいは大量の水の吹き上げによってマンホールの蓋が飛ばされてしまうものと考えられている。
【０００９】
そのため、本願出願人は、伏越し管路を通る水に混入した空気が下流側の水の流れを乱すのを防止して下流側の施設に悪影響を及ぼすのを防止するとともに、下流側の空気あるいは水の噴出によってマンホールの蓋等が飛び、水の噴出現象による付近の浸水被害の発生を防止できる管路内の排気構造及び排気方法を先に提供した。
【特許文献１】特開２００３−２５３７３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
この管路内の排気構造及び排気方法は、上流側の伏越し室と下流側の伏越し室とを結ぶ伏越し管きょ内の頂部に、伏越し管きょの軸方向に沿って空気収集手段を設け、この空気収集手段により収集した空気を空気排出管により大気に放出するようにしている。
【００１１】
本発明の目的は、伏越し管きょ内を流れる水に含まれる空気をより確実に収集することのできる管路内の排気構造及び排気方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するため、本発明の管路内の排気構造は、上流側の高い位置に設けられた上流側管路と、下流側の前記上流側管路よりも低い位置に設けられた下流側管路と、前記上流側管路及び下流側管路に連結されて下方に延びる上下流側伏越し室及び前記上下流側伏越し室の下端同士を連結する伏越し管きょを有する伏越し管路とを含み、上流側から下流側へと水頭差により地下通水可能にされた管路において、前記伏越し管きょ内の頂部に配設され、前記伏越し管きょ内を流れる水内に含まれる空気を収集する、水が通過しにくい複数の空気収集孔を前記伏越し管きょの軸方向に沿って有する空気収集管と、前記空気収集管に接続され、一端が大気に開放された空気排出管とを有し、前記伏越し管きょ内を流れる水内に含まれる空気を大気に放出する管路内の排気構造であって、
前記空気収集管は、前記伏越し管きょの内壁上面との間に間隙を残して配設され、
前記空気収集孔は、前記伏越し管きょの内壁上面と対向する上面で前記間隙に臨ませて設けられることを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、伏越し管きょ内の水に含まれる圧縮空気は伏越し管きょ内を上昇するため、伏越し管きょ内の頂部に形成した伏越し管きょの内壁上面と空気収集管上面との間の間隙に集め、この間隙に集まった圧縮空気を空気収集管上面の空気収集孔より空気収集管内に取り入れることで、伏越し管きょ内を流れる水内に含まれる圧縮空気を効率よく確実に収集し、この空気収集管に接続された空気排出管によって収集した空気を大気に放出することで、伏越し管きょ内を流れる水内に混入した圧縮空気が下流側で急浮上して水の流れを乱すのを確実に防止することができる。
【００１４】
この場合、空気収集管内の水圧は圧縮空気よりも圧力が低く、しかも空気収集管内には水流が生じないので、圧縮空気は確実に空気収集管上部に収集されて排出されることとなる。
【００１５】
特に、下流側に隣接してポンプ室等の施設が併設されている場合、水の流れの乱れによってその施設に悪影響を与えるのを確実に防止することができる。
【００１６】
また、上昇空気の量が多くなって、空気の吹き上げあるいは空気の吹き上げとともに水が吹き上げてマンホール等の蓋が飛ばされて水の噴出現象により付近に浸水被害が発生するのも確実に防止することができる。
【００１７】
本発明においては、前記伏越し管きょは、断面円形とされ、
前記空気収集管は、前記上面が前記伏越し管きょの内壁上面の曲率に対応した曲率として形成されるようにすることができる。
【００１８】
このような構成とすることにより、空気収集管の上面が伏越し管きょの内壁上面の曲率に対応した曲率となっているため、広い範囲で伏越し管きょの頂部に間隙を形成してより多くの空気を収集することができる。
【００１９】
本発明においては、前記空気収集管は、前記伏越し管きょ内の前記上流側伏越し室付近に下流側端部が開口した状態で配設され、
前記空気収集管の開口端から距離を置いて前記伏越し管きょの内壁上面に、前記伏越し管きょ内を流れる水内に含まれる空気を前記伏越し管きょの頂部に捕捉する空気捕捉壁を前記伏越し管きょの軸方向と交差させて設けるようにすることができる。
【００２０】
このような構成とすることにより、空気収集管の開口端から距離を置いて設けた空気捕捉壁によって、伏越し管きょ内の水に含まれる空気を伏越し管きょの頂部に捕捉し、この捕捉した空気を空気収集管の開口端から効率よく確実に空気収集管内に取り入れて大気に放出することができる。
【００２１】
この場合、前記空気収集管は、前記伏越し管きょ内の前記下流側伏越し室付近にも配設され、
前記上流側の空気収集管及び下流側の空気収集管の少なくとも一方の両端間における途中位置の前記伏越し管きょの内壁上面に、前記伏越し管きょ内を流れる水内に含まれる空気を前記伏越し管きょの頂部に捕捉する空気捕捉壁を前記伏越し管きょの軸方向と交差させて設けるようにすることができる。
【００２２】
このような構成とすることにより、上流側の空気収集管及び下流側の空気収集管の少なくとも一方の両端間における途中位置に設けた空気捕捉壁によって、伏越し管きょ内の水に含まれる空気を伏越し管きょの頂部に捕捉し、この捕捉した空気収集管の空気収集孔より空気を効率よく確実に空気収集管内に取り入れて大気に放出することができる。
【００２３】
また、これらの場合、前記空気捕捉壁は、前記伏越し管きょ内の前記空気収集管下端位置より上方の全領域にわたって取り付けられるようにすることができる。
【００２４】
このような構成とすることにより、空気捕捉壁によって空気収集管下端位置より上方の全領域にわたり水に含まれる空気を捕捉することができ、効率よく、確実に空気の収集を行うことができる。
【００２５】
本発明の管路内の排気方法は、上流側の高い位置に設けられた上流側管路から下流側の前記上流側管路よりも低い位置に設けられた下流側管路へと、伏越し管きょを有する伏越し管路を介して、水頭差により地下通水可能にされた管路内の排気方法であって、
前記伏越し管きょ内の頂部に前記伏越し管きょ内壁面との間に間隙を残して配設した、水が通過しにくい複数の空気収集孔を前記伏越し管きょの内壁上面と対向する上面で前記間隙の臨ませて前記伏越し管きょの軸方向に沿って有する空気収集管にて、前記伏越し管きょ内を流れる水内に含まれる空気を収集する工程と、
前記空気収集管により収集した空気を空気排出管にて大気に放出する工程とを含むことを特徴とする。
【００２６】
本発明によれば、伏越し管路を通る水に混入した圧縮空気を効率よく、確実に収集して大気に放出することで、下流側の水の流れを乱すのを確実に防止して下流側の施設に悪影響を及ぼすのを防止することができ、しかも、下流側の空気あるいは水の噴出によってマンホール等の蓋が飛び、水の噴出現象によって付近に浸水被害が発生するのを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２８】
図１及び図２は、本発明の第１の実施の形態に係る管路内の排気構造を示す図である。
【００２９】
図１は、本実施の形態の管路内の排気構造の全体を示す断面図である。
【００３０】
この管路内の排気構造における管路１０は、例えば下水道の管路として用いられるもので、上流側管路１２と、下流側管路１４と、伏越し管路１６とを有している。
【００３１】
上流側管路１２及び下流側管路１４は、障害物１８を挟んで上流側及び下流側に配設されている。
【００３２】
また、上流側管路１２は高い位置に設けられ、下流側管路１４は上流側管路１２よりも低い位置に設けられている。
【００３３】
伏越し管路１６は、上流側管路１２に連結されて障害物１８よりも下方に延びる上流側伏越し室２０と、下流側管路１４に連結されて上流側伏越し室２０と同様に障害物１８よりも下方に延びる下流側伏越し室２２と、障害物１８の下方で、上流側伏越し室２０及び下流側伏越し室２２の下端同士を連結する断面円形（図２参照）の伏越し管きょ２４とを有する。
【００３４】
また、この伏越し管路１６内は、水２６によって満管状態とされ、上流側の水面２８と下流側の水面３０との水位差Ｈから生じる水頭差により、上流側管路１２から伏越し管路１６を経て下流側管路１４へと水２６を流すようになっている。
【００３５】
上流側伏越し室２０及び下流側伏越し室２２の上方には、地上３２までマンホール３４、３６が設けられ、このマンホール３４、３６には蓋３８、４０が設けられている。
【００３６】
さらに、伏越し管きょ２４内の頂部４２に、伏越し管きょ２４内を流れる水２６に混入されている圧縮空気を収集する空気収集管４４が伏越し管きょ２４の全長にわたって配設され、この空気収集管４４の上流側伏越し室２０及び下流側伏越し室２２側のそれぞれの端部に下端が接続され、上端がマンホール３４、３６内に大気開放状態とされた空気排出管４６を上流側伏越し室２０、下流側伏越し室２２及びマンホール３４、３６に沿って配設している。
【００３７】
空気収集管４４は、図２に示すように、伏越し管きょ２４の内壁上面２４ａにスペーサ５２を介して取り付けられ、伏越し管きょ２４の内壁上面２４ａとの間に間隙Ｇを残して配設されている。
【００３８】
また、この空気収集管４４は、上面４４ａが伏越し管きょ２４の内壁上面２４ａの曲率Ｒ１に対応した曲率Ｒ２を有する曲線形状として形成され、下面４４ｂが直線形状とされた断面略蒲鉾形状とされている。
【００３９】
この空気収集管４４の下面４４ｂの形状は、図３（Ａ）に示すように、全体が外側に膨らむ曲線形状としてもよく、あるいは、図３（Ｂ）に示すように、直線形状の略中央部に内側が凹む水溜まり部４４ｃを形成したものとしてもよく、さらには、図３（Ｃ）に示すように、全体が内側に膨らむ曲線形状としてもよい。
【００４０】
また、この空気収集管４４の伏越し管きょ２４の内壁上面２４ａと対向する上面４４ａには、図２に示すように、間隙Ｇに臨ませて空気収集孔４８が全長にわたって設けられている。
【００４１】
この空気収集孔４８は、長手方向（伏越し管きょ２４の軸方向）と交差する方向で上面４４ａ全体にわたって複数配設されると共に、長手方向にわたって所定間隔で配設された状態となっている。
【００４２】
また、この空気収集孔４８は、空気は通過させるが、水が通過しにくい寸法、形状とされている。
【００４３】
空気排出管４６は、周方向で閉塞された状態となっている。
【００４４】
そして、このような管路内の排気構造によれば、上流側の高い位置に設けられた上流側管路１２から伏越し管路１６を経て下流側管路１４側へと水２６が流れていく際に、水圧により圧縮された状態で伏越し管きょ２４内を流れる水２６内に混入した圧縮空気が伏越し管きょ２４内の頂部４２に集まることとなる。
【００４５】
この頂部４２に集まった圧縮空気は、伏越し管きょ２４の内壁上面２４ａと空気収集管４４の上面４４ａとの間に形成された間隙Ｇに入り込み、そこから空気収集管４４の間隙Ｇに臨んだ空気収集孔４８を通して空気収集管４４内に取り入れられることとなる。
【００４６】
したがって、効率よく、かつ、確実に伏越し管きょ２４内を通過する水２６内に混入する空気を収集することができる。
【００４７】
空気収集管４４内に取り入れられた空気５０は、空気収集管４４内の頂部に集まった状態となり、この空気５０は、空気排出管４６によってマンホール３４、３６内に放出されることとなる。
【００４８】
従って、伏越し管きょ２４内を流れる水２６内に混入した圧縮空気が下流側で下流側伏越し室２２内を膨張しながら急浮上するのを確実に防止することができ、下流側伏越し室２２内の水の流れを満たさずに下流側管路１４へと水を流すことができる。
【００４９】
その結果、下流側に隣接してポンプ室等の施設が併設されている場合でも、水の流れの乱れによってその施設に悪影響を与えるのを防止することができる。
【００５０】
また、上昇空気の量が多くなって、この空気の吹き上げあるいは、空気の吹き上げとともに水が吹き上げてマンホール３６等の蓋４０が飛ばされて水の噴出現象により付近に浸水被害が発生するのも防止することができる。
【００５１】
図４〜図６は、本発明の他の実施の形態に係る管路内の排気構造を示す図である。
【００５２】
この実施の形態では、図４に示すように、空気収集管７４を伏越し管きょ２４内の下流側伏越し室２２付近に配設すると共に、空気収集管７６を伏越し管きょ２４内の上流側伏越し室２０付近に配設している。
【００５３】
空気収集管７４を伏越し管きょ２４内の下流側伏越し室２２付近に配設し、この下流側の空気収集管７４下流側端部に下流側伏越し室２２に配設した空気排出管８０を接続することで、伏越し管きょ２４の全長にわたって配設する場合に比し、コストの削減を図り、かつ、伏越し管きょ２４内の下流側で確実に圧縮空気を収集して大気に開放するようにしている。
【００５４】
この空気収集管７４の空気排出管８０側と反対側の端部は閉塞された状態となっており、ここから水が侵入できないようになっている。
【００５５】
また、空気収集管７６を伏越し管きょ２４内の上流側伏越し室２０付近に配設し、この空気収集管７６に、上流側伏越し室２０に配設した空気排出管８２を接続することで、下流側伏越し室２２付近の空気収集管７４に加えて、上流側伏越し室２０付近に配設した空気収集管７６により、上流側の圧縮空気を収集して大気に開放することができるようにしている。
【００５６】
特に、この実施の形態では、上流側管路１２から上流側伏越し室２０内へと流下する水２６が滝落とし状態となっており、上流側伏越し室２０内に気泡が発生しやすく、伏越し管きょ２４内にも圧縮空気が生じやすいため、この上流側伏越し室２０付近の圧縮空気を空気収集管７６にて収集して大気に開放することで、確実に伏越し管きょ２４内に入る圧縮空気を排出して、下流側の水の流れを乱さないようにしている。
【００５７】
この空気収集管７６の空気排出管８０側と反対側の端部（下流側端部）は、図６に示すように、開口７８となっている。
【００５８】
そして、この空気収集管７６の開口７８側の端部から所定の距離Ｌを置いて、開口７８と対向させた状態で、伏越し管きょ２４の内壁上面２４ａに、伏越し管きょ２４内を流れる水内に含まれる空気を伏越し管きょ２４の頂部４２に捕捉する空気捕捉壁５４を伏越し管きょ２４の軸方向と交差させて設けている。
【００５９】
この空気捕捉壁５４は、図６に示すように、伏越し管きょ２４内の空気収集管７６下端位置より上方の全領域にわたって設けられている。
【００６０】
したがって、空気収集管７６の開口７８側の端部から距離を置いて設けた空気捕捉壁５４によって、伏越し管きょ２４内の水に含まれる空気を伏越し管きょ２４の頂部４２に捕捉し、この捕捉した空気を空気収集管４４の端部開口７８あるいは、空気収集管７６に設けた空気収集孔４８から効率よく確実に空気収集管４４内に取り入れて大気に放出することができる。
【００６１】
また、上流側の空気収集管７６及び下流側の空気収集管７４の両端間における途中位置の伏越し管きょ２４の内壁上面２４ａにも、伏越し管きょ２４内を流れる水内に含まれる空気を伏越し管きょ２４の頂部４２に捕捉する複数の空気捕捉壁５６を伏越し管きょ２４の軸方向と交差させて設けている。
【００６２】
この空気捕捉壁５６も、空気捕捉壁５４と同様に、伏越し管きょ２４内の空気収集管７６、７４下端位置より上方の全領域にわたって設けられている。
【００６３】
したがって、空気捕捉壁５４による空気の捕捉に加えて、上流側の空気収集管７６及び下流側の空気収集管７４の両端間における途中位置に設けた空気捕捉壁５６によって、伏越し管きょ２４内の水に含まれる空気を伏越し管きょ２４の頂部４２に捕捉し、この捕捉した空気収集管７６、７４の空気収集孔４８より空気を効率よく、確実に空気収集管７６、７４内に取り入れて大気に放出することができる。
【００６４】
この空気捕捉壁５６は、空気収集管７６、７４の一方のみに設けるようにしてもよく、設ける数も複数に限らず、１個でもよい。
【００６５】
また、図１に示すように、伏越し管きょ２４の全長にわたって空気収集管４４を設ける場合に、その空気収集管４４の両端間に空気捕捉壁５６を設けるようにしてもよい。
【００６６】
なお、空気収集管７６、７４は、空気収集管４４と同様の構成となっている。
【００６７】
他の構成及び作用は、前記各実施の形態と同様につき説明を省略する。
【００６８】
本発明前記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の形態に変形可能である。
【００６９】
例えば、前記実施の形態では、下水道の管路内の排気構造について説明したが、この例に限定されるものではなく、雨水、汚水等を貯留する貯留管や農業用水等の管路内の排気構造としても適用することが可能である。
【００７０】
また、空気排出管の上端はマンホール内に配設されているが、この例に限らず、マンホール外すなわち地上に配設するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る管路内の排気構造を示す断面図である。
【図２】図１の伏越し管きょ及び空気収集管の拡大断面図である。
【図３】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、それぞれ空気収集管の他の例を示す断面図である。
【図４】本発明の他の実施の形態に係る管路内の排気構造を示す断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿う部分拡大断面図である。
【図６】図４の上流側の空気収集管及び空気捕捉壁の状態を示す部分拡大断面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１０  管路
１２  上流側管路
１４  下流側管路
１６  伏越し管路
２０  上流側伏越し室
２２  下流側伏越し室
２６  水
４２  頂部
４４、７４、７６  空気収集管
４６、８０、８２  空気排出管
４８  空気収集孔
５０  空気
５４、５６  空気捕捉壁
Ｇ  間隙
【図１】
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【図２】
2006063677.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006063677.tif 000006
【図５】
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【図６】
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