(57)【要約】【課題】施工性に優れ、かつ、より確実に地盤内に注入材を注入することができる打込注入管および空気注入方法を提案する。【解決手段】吐出口２１が形成された注入管本体２と、吐出口２１の上側において注入管本体２に外装された拡径部３と、拡径部３の下端を注入管本体２に固定する下部固定部４と、拡径部３の上端に固定された上部固定部５とを備える打込注入管１であって、上部固定部５は、注入管本体２に対して移動可能に設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐出口が形成された注入管本体と、
前記吐出口の上側において、前記注入管本体に外装された拡径部と、
前記拡径部の上端に固定された上部固定部と、を備える打込注入管であって、
前記上部固定部は、前記注入管本体に対して移動可能に設けられていることを特徴とする、打込注入管。
【請求項２】
吐出口が形成された注入管本体と、
前記吐出口の上側において、前記注入管本体に外装された拡径部と、を備える打込注入管であって、
前記注入管本体の前記拡径部に対応する位置に通気口が形成されていて、
前記拡径部は、前記通気口から排出された流体によって膨張可能であることを特徴とする、打込注入管。
【請求項３】
請求項１に記載の打込注入管を利用した空気注入方法であって、
前記打込注入管を地盤内に打ち込む配管工程と、
前記打込注入管を引き上げる引上げ工程と、
前記打込注入管に空気を圧入して前記吐出口から空気を吐出する注入工程と、を備えていることを特徴とする、空気注入方法。
【請求項４】
請求項２に記載の打込注入管を利用した空気注入方法であって、
前記打込注入管を地盤内に打ち込む配管工程と、
前記打込注入管に空気を圧入して前記吐出口から空気を吐出する注入工程と、を備えていることを特徴とする、空気注入方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、打込注入管および空気注入方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液状化対策や土壌浄化を目的として、空気注入工法が採用される場合がある。液状化対策を目的とした空気注入工法では、地中に空気を注入して地盤内の飽和度を低下させることにより、地盤の液状化強度を増加させている。一方、土壌浄化を目的とした空気注入工法では、地中に空気を注入することにより地盤内の好気性微生物を活性化させて、地盤内の汚染物質の分解を促進させている。
【０００３】
空気注入工法として、打込施工により地中に設置した注入管（打込注入管）から空気を注入する方法がある。打込注入管は、地盤に直接打ち込むことにより配設するため、周辺地盤を必要以上に傷めることなく設置することができる。ところが、打込注入管を使用した場合であっても、打込注入管の外面と周辺地盤との間にはわずかな隙間が形成されてしまう。打込注入管と地盤との間に隙間があると、打込注入管の外面に沿って注入した空気が漏出するおそれがある。
【０００４】
注入材の漏出を防止する方法としては、例えば、特許文献１に示すように、注入ノズルの上下に気圧により外側に膨張するパッカーを有する注入管を地中に形成された注入孔内に挿入する注入工法が知られている。このような注入孔は、ケーシング削孔により形成するのが一般的である。
また、特許文献２には、ケーシングを用いて地盤に掘削孔を形成して、当該掘削孔内に注入管を設置した後、ケーシングを引き上げながら注入管と掘削孔の孔壁との間に砂を充填することで、注入管と地盤との間に隙間が形成されることを防止する注入工法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−８１９４９号公報
【特許文献２】特許第５９７１６０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ケーシング削孔による注入工法（注入孔の形成方法）は、削孔、注入管の配置、ケーシングの撤去等を行う必要があり、打込施工に比べて手間がかかる。また、ケーシング削孔による注入工法では、注入管よりも大きな径の掘削孔を形成する必要があるため、注入管の周辺地盤を乱すおそれがある。
本発明は、施工性に優れ、かつ、より確実に地盤内に注入材を注入することができる打込注入管および空気注入方法を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、第一の発明に係る打込注入管は、吐出口が形成された注入管本体と、前記吐出口の上側において、前記注入管本体に外装された拡径部と、前記拡径部の上端に固定された上部固定部とを備えるものであって、前記上部固定部は前記注入管本体に対して移動可能に設けられていることを特徴とする。
また、この打込注入管を利用した空気注入方法は、前記打込注入管を地盤内に打ち込む配管工程と、前記打込注入管を引き上げる引上げ工程と、前記打込注入管に空気を圧入して前記吐出口から空気を吐出する注入工程とを備えていることを特徴とする。
【０００８】
かかる打込注入管および空気注入方法によれば、打込注入管を引き上げることで下部固定部と上部固定部との間隔が狭まるため、拡径部が変形（たわんだり、折れ曲がる等の変形）して拡径した状態となる。拡径部が拡径された状態で、打込注入管をさらに引き上げると、拡径部の上部付近に周辺地盤（土砂）が集められ、打込注入管と地盤との隙間が塞がれる。すなわち、拡径部が拡径すると、拡径部および土砂によって打込注入管と地盤との隙間が塞がれるため、吐出口から吐出された空気（注入材）の漏出を防止あるいは低減することができる。
【０００９】
第二の発明に係る打込注入管は、吐出口が形成された注入管本体と、前記吐出口の上側において前記注入管本体に外装された拡径部とを備えるものであって、前記注入管本体の前記拡径部に対応する位置に通気口が形成されていて、前記拡径部は前記通気口から排出された流体によって膨張可能であることを特徴とする。
また、この打込注入管を利用した空気注入方法は、前記打込注入管を地盤内に打ち込む配管工程と、前記打込注入管に空気を圧入して前記吐出口から空気を吐出する注入工程とを備えていることを特徴とする。
【００１０】
かかる打込注入管および空気注入方法によれば、打込注入管に空気を圧入すると、吐出口から空気が排出されるとともに、通気口からも空気が排出される。拡径部は、通気口から排出された空気によって膨張するため、地盤内へ空気を注入するとともに、打込注入管と地盤との隙間を塞ぐことが可能となる。また、空気の圧入を停止すると、拡径部が縮径するため、打込注入管の回収が可能である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の打込注入管および空気注入方法によれば、簡易かつ確実に、地盤内に注入材を注入することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る打込注入管の使用状況を示す図である。
【図２】第一実施形態の打込注入管の一部を示す正面図である。
【図３】同打込注入管を利用した空気注入方法の各工程を示す断面図であって、（ａ）は打込工程、（ｂ）は引上工程、（ｃ）は注入工程である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は、拡径部の他の形態の例を示す断面図である。
【図５】第二実施形態の打込注入管の一部を示す正面図である。
【図６】同打込注入管の一部を示す拡大断面図である。
【図７】同打込注入管を利用した空気注入方法の各工程を示す断面図であって、（ａ）は打込工程、（ｂ）および（ｃ）は注入工程である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜第一実施形態＞
第一実施形態では、図１に示すように、既設構造物Ｂの基礎地盤（地盤Ｇ）の液状化対策を目的として、既設構造物Ｂの下方に空気Ａを注入する場合について説明する。なお、本実施形態の既設構造物Ｂは、いわゆる盛土であるが、既設構造物Ｂは盛土に限定されるものではなく、例えば、コンクリート構造物や建築物等であってもよい。
本実施形態では、既設構造物Ｂの側方から斜めに打ち込んだ打込注入管１を利用して、既設構造物Ｂの基礎地盤（地盤Ｇ）に対して空気Ａを注入する。なお、打込注入管１の打込む角度は限定されるものではなく、適宜決定すればよい。また、打込注入管１の向きは斜めに限定されるものではなく、例えば垂直に打ち込んでもよい。さらに、打込注入管１により注入される物質は空気Ａに限定されるものではなく、例えば、地盤改良用の固化材や、汚染浄化用の浄化剤等であってもよい。
【００１４】
本実施形態の打込注入管１は、図２に示すように、注入管本体２と、拡径部３と、下部固定部４と、上部固定部５を備えている。
注入管本体２は、複数の排気用の吐出口２１が形成された中空の鋼管である。注入管本体２の先端部２２は、下に向うに従って縮径する円錐状に形成されている。本実施形態では、スリット状（長孔）の吐出口２１が、注入管本体２の周方向に間隔をあけて複数形成されている。なお、吐出口２１の形状は限定されるものではなく、例えば円形であってもよい。また、吐出口２１の数や配置は限定されるものではなく、例えば、吐出口２１は複数段形成されていてもよい。また、先端部２２の形状は円錐に限定されるものではなく、例えば、角錐状であってもよいし、半球状であってもよい。
【００１５】
拡径部３は、吐出口２１の上側において、注入管本体２に外装されている。
拡径部３は、注入管本体２の外形よりも大きな内径を有した薄い金属製の円筒状部材により構成されている。拡径部３には、必要に応じて切り込みを入れておくことで、変形（拡径）し易くしてもよい。拡径部３の軸方向の長さ（下部固定部４と上部固定部５との間隔）は、４〜１０ｃｍ程度、好ましくは４〜５ｃｍ程度とする。なお、拡径部３の長さは限定されるものではなく、地山状況、拡径部３の材質等に応じて適宜決定すればよい。また、拡径部３を構成する材料は、上部固定部５と地盤Ｇとの摩擦力よりも小さな力によって撓むか、または座屈する材質であれば限定されるものではなく、例えば、ゴム製または樹脂製の筒状部材であってもよい。また、拡径部３は、シート材を筒状に配設したものであってもよいし、複数の短冊状の部材を筒状に並べたものであってもよい。
【００１６】
下部固定部４は、拡径部３の下部に設けられていて、拡径部３の下端を注入管本体２に固定している。本実施形態の下部固定部４は、リング状（筒状）の金属部材からなる。下部固定部４は、注入管本体２の外面に固定されている。また、下部固定部４には、拡径部３の下端部が一体に固定されている。本実施形態では、拡径部３の下端部に下部固定部４を外装した状態で、下部固定部４および拡径部３を貫通させたビスを注入管本体２に締着することにより、下部固定部４および拡径部３を注入管本体２に固定している。なお、下部固定部４の固定方法は限定されるものではなく、例えば、溶接や接着してもよい。下部固定部４を構成する材料は、打込注入管１を地盤Ｇに打ち込む際に破損することがない耐力を有するものであれば限定させるものではなく、例えば樹脂であってもよい。また、下部固定部４はリング状部材に限定されるものではなく、例えば、テープ状の材料を、注入管本体２にらせん状に巻き付けたものであってもよい。本実施形態の下部固定部４の下端は、下部固定部４の上端よりも内側に位置している。また、下部固定部４は必要に応じて設ければよく、拡径部３の下端を注入管本体２の外面に直接固定（接着、溶接等）する場合には省略してもよい。
【００１７】
上部固定部５は、拡径部３の上端部に固定されている。本実施形態の上部固定部５は、樹脂製のリング状部材であって、拡径部３の上端部に外装されている。上部固定部５を構成する材料は、打込注入管１を地盤Ｇに打ち込む際に破損することがない耐力を有するものであれば限定させるものではなく、例えば、金属であってもよい。また、上部固定部５は、拡径部３の上端部に巻き付けられたテープ状部材であってもよい。上部固定部５は、注入管本体２には固定されておらず、注入管本体２に対して移動可能に設けられている。なお、打込注入管１を地盤Ｇに打ち込む際に、上部固定部５が注入管本体２に対して必要以上に上昇することがないように（拡径部３に対して必要以上の引張力が作用しないように）、注入管本体２の上部固定部５（拡径部３）の上端に対応する位置に、突起等のストッパーが形成されていてもよい。
【００１８】
次に、本実施形態の打込注入管１を利用した空気注入方法について説明する。空気注入方法は、配管工程と、引上げ工程と、注入工程とを備えている。
配管工程は、図３（ａ）に示すように、打込注入管１を地盤Ｇ内に打ち込む工程である。打込注入管１は、バイブロ機能を併用した油圧推進、あるいはバイブロ機能のない単なる油圧推進により地盤Ｇに打ち込む。打込注入管１は、複数の管材を軸方向に連結しながら打込むことで、吐出口２１が所定の位置に到達するようにする。
【００１９】
引上げ工程は、図３（ｂ）に示すように、地盤Ｇに打ち込まれた打込注入管１を引き上げる工程である。本実施形態では、打込注入管１を引き上げる高さを、拡径部３の長さ以下とする。なお、打込注入管１を引き上げる高さは限定されるものではない。打込注入管１を引き上げると、注入管本体２とともに下部固定部４が上昇するのに対し、地盤Ｇに接している上部固定部５は地盤Ｇとの摩擦力によって移動しない。その結果、下部固定部４と上部固定部５との間隔が狭まるため、両者に固定された拡径部３が変形する。このとき、拡径部３は、外側に撓むことで見かけ上拡径した状態となる。打込注入管１を引き上げると、上部固定部５によって、拡径部３の上端が注入管本体２に対して一様に移動するため、拡径部３は略一様に拡径する。なお、拡径部３の拡径幅は限定されるものではないが、例えば１〜２ｃｍ程度とする。拡径部３が拡径すると、拡径部３が地盤Ｇに接する。拡径部３が拡径した状態（拡径部３が地盤Ｇに接した状態）で、打込注入管１をさらに引き上げられると、拡径部３の上に土砂が溜まった状態となり、打込注入管１と地盤Ｇとの隙間が塞がれた状態となる。なお、拡径部３の変形形状は、拡径部３の材質等によって変化する。例えば、図４（ａ）に示すように、拡径部３が座屈して折れ曲がる場合や、図４（ｂ）に示すように、つぶれた状態（くしゃくしゃ）になる場合もある。
【００２０】
注入工程は、図３（ｃ）に示すように、打込注入管１を利用して地盤Ｇに空気Ａを注入する工程である。注入工程では、打込注入管１の上端部に送気管（図示せず）を介してコンプレッサー（図示せず）に接続し、コンプレッサーから送気管を介して圧送された圧縮空気を打込注入管１に圧入する。打込注入管１に圧入された空気Ａは、吐出口２１から排出されることで、地盤Ｇに注入される。吐出口２１の上部では、拡径部３によって打込注入管１と地盤Ｇとの隙間が塞がれているため、吐出口２１から排出された空気Ａが打込注入管１の外面に沿って漏出することが防止あるいは低減されている。なお、打込注入管１への空気Ａの送気方法は限定されるものではない。
【００２１】
本実施形態の打込注入管１および空気注入方法によれば、ケーシング掘削を要することなく、打込注入管１を地盤Ｇに直接打ち込むため、施工性に優れている。また、ケーシング掘削に比べて、細径の管を地盤Ｇ内に挿入するため、比較的小規模の装置による施工が可能である。その結果、費用の低減化および作業スペースの省スペース化が可能である。また、打込注入管１は、比較的簡易な構成のため、製造コストが安価である。
【００２２】
打込注入管１を引き上げると、拡径部３が拡径するとともに拡径部３の上に周辺地盤（土砂）が溜まるため、拡径部３および周辺地盤によって打込注入管１と地盤Ｇとの隙間が塞がれた状態となる。打込注入管１と地盤Ｇとの隙間が塞がれると、吐出口２１から吐出された空気Ａが注入管本体２に沿って漏出することを防止あるいは低減することができる。なお、注入工程において、空気Ａを注入した際に、打込注入管１と地盤Ｇとの隙間からの空気Ａの漏出防止効果が十分ではないことが確認された場合には、打込注入管１を再度引き上げることで漏出防止効果を向上または回復させればよい。ここで、空気Ａは、漏出した場合であっても周辺環境に悪影響を及ぼす可能性が低いため、拡径部３は、空気Ａが多量に漏出することを抑えることができればよく、必ずしも空気Ａの漏出を完全に防止する必要はない。
【００２３】
＜第二実施形態＞
第二実施形態では、第一実施形態と同様に、既設構造物Ｂの基礎地盤（地盤Ｇ）の液状化対策を目的として、既設構造物Ｂの下方に空気Ａを注入する場合について説明する（図１参照）。
本実施形態の打込注入管１は、図５に示すように、注入管本体２と、拡径部３と、下部固定部４と、上部固定部５を備えている。
注入管本体２は、複数の排気用の吐出口２１が形成された中空の鋼管である。注入管本体２の先端部２２は下に向うに従って縮径する円錐状に形成されている。本実施形態では、スリット状（長孔）の吐出口２１が、注入管本体２の周方向に間隔をあけて複数形成されている。なお、吐出口２１の形状、配置、数等は限定されるものではなく、適宜決定すればよい。
また、注入管本体２には、通気口２３が形成されている。本実施形態では、吐出口２１の上方および下方において、複数の円形の通気口２３が、注入管本体２の周方向に所定の間隔をあけて複数形成されている。なお、通気口２３の形状、配置、数等は限定されるものではなく、適宜決定すればよい。例えば、通気口２３は、吐出口２１の上方のみに形成してもよい。
【００２４】
拡径部３は、吐出口２１の上側および下側において、注入管本体２に外装されている。
拡径部３は、注入管本体２の外形よりも大きな内径を有したゴム製（または樹脂製）の円筒状部材により構成されている。吐出口２１の上側および下側に配設された拡径部３は、それぞれ、環状に配設された複数の通気口２３を覆っている。拡径部３の軸方向の長さ（下部固定部４と上部固定部５との間隔）は、４〜１０ｃｍ程度、好ましくは８〜１０ｃｍ程度とする。なお、拡径部３の長さは限定されるものではない。ここで、拡径部３を構成する材料は、通気口２３から排出された空気Ａ（流体）の圧力によって膨張可能な材質であれば限定されるものではない。
【００２５】
下部固定部４は、拡径部３の下部に設けられていて、拡径部３の下端を注入管本体２に固定している。本実施形態の下部固定部４は、リング状の金属部材からなる。下部固定部４は、注入管本体２の外面に固定されている。下部固定部４には、拡径部３の下端部が一体に固定されている。図６に示すように、本実施形態の下部固定部４は、拡径部３の下端部に外装した状態で、下部固定部４および拡径部３を貫通させたビス６を注入管本体２に締着することにより固定されている。下部固定部４には、ビス６の固定個所に応じて凹部４１が形成されているため、ビス６の頭部が下部固定部４の表面から突出することはない。本実施形態の下部固定部４の下端は、下部固定部４の上端よりも内側に位置している。なお、下部固定部４を構成する材料、形状および固定方法は、打込注入管１を地盤Ｇに打ち込む際に破損や脱落することがなければ限定させるものではない。また、下部固定部４は必要に応じて設ければよく、拡径部３の下端を注入管本体２の外面に直接固定（接着、溶接等）する場合には省略してもよい。
【００２６】
上部固定部５は、図５に示すように、拡径部３の上部に設けられていて、拡径部３の上端を注入管本体２に固定している。本実施形態の上部固定部５は、リング状の金属部材からなる。上部固定部５は、注入管本体２の外面に固定されている。また、上部固定部５には、拡径部３の上端部が一体に固定されている。図６に示すように、本実施形態の上部固定部５は、拡径部３の上端部に外装した状態で、上部固定部５および拡径部３を貫通させたビス６を注入管本体２に締着することにより固定されている。上部固定部５には、ビス６の固定個所に応じて凹部５１が形成されているため、ビス６の頭部が上部固定部５の表面から突出することがない。本実施形態の上部固定部５の上端は、上部固定部５の下端よりも内側に位置している。なお、上部固定部５を構成する材料、形状および固定方法は、打込注入管１を地盤Ｇに打ち込む際に破損や脱落することがなければ限定させるものではない。また、上部固定部５は必要に応じて設ければよく、拡径部３の上端を注入管本体２の外面に直接固定（接着、溶接等）する場合には省略してもよい。
【００２７】
次に、本実施形態の打込注入管１を利用した空気注入方法について説明する。空気注入方法は、配管工程と、注入工程とを備えている。
配管工程は、図７（ａ）に示すように、打込注入管１を地盤Ｇ内に打ち込む工程である。打込注入管１は、バイブロ機能を併用した油圧推進、あるいはバイブロ機能のない単なる油圧推進により地盤Ｇに打ち込む。打込注入管１は、複数の管材を軸方向に連結しながら打込むことで、吐出口２１が所定の位置に到達するようにする。
【００２８】
注入工程は、図７（ｂ）に示すように、打込注入管１を利用して地盤Ｇに空気Ａを注入する工程である。注入工程では、打込注入管１の上端部に送気管（図示せず）を介してコンプレッサー（図示せず）を接続し、コンプレッサーから送気管を介して圧送された圧縮空気を打込注入管１に圧入する。打込注入管１に圧入された空気Ａは、吐出口２１から排出されることで、地盤Ｇに注入される。打込注入管１に空気Ａを圧入すると、通気口２３から空気Ａが排出される。また、拡径部３は、通気口２３から排出された空気Ａの圧力によって膨張する。その結果、吐出口２１の上方および下方では、拡径部３の膨張によって打込注入管１と地盤Ｇとの隙間が塞がれる。そのため、吐出口２１から排出された空気Ａが打込注入管１の外面に沿って漏出することが防止あるいは低減される。
【００２９】
本実施形態の打込注入管１および空気注入方法によれば、ケーシング掘削を要する方法に比べて、施工性および経済性に優れている。具体的には、次のような作用効果を奏する。
下部固定部４および上部固定部５はビス固定されているため、打込注入管１から着脱可能である。そのため、拡径部３の交換や、他の注入管本体２への転用も可能である。
【００３０】
拡径部３は、注入工程において打込注入管１内に圧入された空気Ａによって膨張するため、別途、拡径部３を拡径させるための装置や配管を必要としない。そのため、製造コストの低減化が可能となり、ひいては、全体工事費の低減化も可能である。拡径部３が拡径すると、打込注入管１と地盤Ｇとの隙間が塞がれるため、吐出口２１から吐出された空気Ａが注入管本体２に沿って漏出することを防止あるいは低減することができる。ここで、空気Ａは、漏出した場合であっても周辺環境に悪影響を及ぼす可能性が低いため、拡径部３は、空気Ａが多量に漏出することを抑えることができればよく、必ずしも空気Ａの漏出を完全に防止する必要はない。
【００３１】
吐出口２１の上下に拡径部３が設けられているため、吐出口２１の上下方向に空気Ａが漏出することを防止できる。そのため、所望の位置に対して空気Ａ（注入材）を注入することができる。例えば、図７（ｂ）および（ｃ）に示すように、深い軟弱層に対して空気Ａを注入した後、打込注入管１を所定長引き上げて、その上方に配設された軟弱層に空気Ａを注入した場合であっても、空気Ａの漏出を防止することができる。
【００３２】
以上、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。
前記各実施形態では、液状化対策工として、地盤Ｇに空気Ａを注入する場合について説明したが、本発明の打込注入管１および空気注入方法の使用目的は限定されるものではなく、例えば、土壌浄化を目的としていてもよい。
また、前記実施形態では、既設構造物Ｂの基礎地盤（地盤Ｇ）に空気Ａを注入する場合について説明したが、空気Ａを注入する対象地盤（地盤Ｇ）は、必ずしも既設構造物Ｂの下方の地盤（基礎地盤）である必要はない。
【００３３】
前記実施形態では、打込注入管１として、所定の位置に吐出口２１が形成されたものを使用したが、打込注入管１には多数の穴が形成されたいわゆる有孔管を使用してもよい。
前記各実施形態では、地中に配設した打込注入管１を引き上げることにおり拡径する拡径部３、または、空気Ａにより膨張する拡径部３を備える打込注入管１について説明したが、拡径部３は、打込注入管１を引き上げるとともに空気Ａを注入することにより膨張するものであってもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１    打込注入管
２    注入管本体
２１  吐出口
２２  先端部
２３  通気口
３    拡径部
４    下部固定部
４１  凹部
５    上部固定部
５１  凹部
６    ビス
Ａ    空気（注入材）
Ｂ    既設構造物
Ｇ    基礎地盤
【図１】
2018131843.tif 000003
【図２】
2018131843.tif 000004
【図３】
2018131843.tif 000005
【図４】
2018131843.tif 000006
【図５】
2018131843.tif 000007
【図６】
2018131843.tif 000008
【図７】
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