(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基礎構造と上部構造との間に免震装置が設置された免震構造物であって、
前記基礎構造と上部構造の柱脚部に設けられたフーチングとに渡って引張材が設けられ、
該引張材は、前記基礎構造に埋設されたシースに挿通してＵターン状に配設され、
該引張材の両端部がそれぞれフーチングに設けられた定着部に所要の定着手段を用いて定着固定されたこと
を特徴とする免震構造物。
【請求項２】
前記引張材の両端部を定着固定する前記所要の定着手段が、定着具であること
を特徴とする請求項１に記載の免震構造物。
【請求項３】
前記引張材の両端部を定着固定させる前記定着具と共に弾性緩衝材が設けられたこと
を特徴とする請求項２に記載の免震構造物。
【請求項４】
前記引張材の両端部における前記所要の定着手段が、フーチングに埋設されたシース内にグラウトを充填し硬化させて定着固定すること
を特徴とする請求項１に記載の免震構造物。
【請求項５】
前記引張材の中間位置に、撓み部を形成してあること
を特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の免震構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、免震構造物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
免震構造物は、建物の固有周期を長くして地震入力を低減させ、地震時に建物が受ける力を小さくするものとして知られている。このような免震構造物としては、基礎構造と上部構造とを分離し、その間に免震装置と制震ダンパーを設置し、これらによって地震エネルギーを吸収するようにしたものである。免震装置として積層ゴムがよく用いられているが、この種の免震装置は、薄いゴム板と鋼板とを交互に積層して接着したものであり、水平方向には柔軟で、変形しても元の位置に戻る免震機能を有するものであるが、上下方向には硬くて上部構造の荷重を十分支持できるようになっているため、大きな引張力には対応できないのである。地震時にロッキング現象によって上部構造と下部構造との間に大きな引張力が生じた場合には、免震装置は破損され、上部構造が基礎構造から分離してしまうという問題点があった。
【０００３】
上記の問題点を解決するために、従来技術として複数の発明が開示されている。第１の従来技術として、基礎構造と縁切りした上部構造との間に免震装置が設置されるとともに、前記基礎構造と上部構造とにわたって所定の方向に傾斜したＰＣ鋼材が設けられ、該ＰＣ鋼材は、１端部が基礎構造のフーチングに固定され、他端部が、柱に接合された一方の梁の端部と他方の梁の端部とにわたって取り付けた火打ち板に固定された免震構造物である（特許文献１参照）。
【０００４】
この免震構造物によれば、基礎構造と上部構造とをＰＣ鋼材で繋ぎ合わせたので、地震による垂直荷重により上部構造が基礎構造から分離するのを妨げる。また、地震による水平荷重を免震アイソレータで減衰して上部構造の水平方向の揺れを少なくする。さらに、地震による水平荷重または地震による垂直荷重をＰＣ鋼材と免震装置とで減衰することができるとともに、これらの荷重に抵抗することができる、というものである。
【０００５】
また、公知に係る第２の従来技術としては、鋼管杭と縁切りした基礎との間に免震装置が設置され、該免震装置が杭頭部の周囲に形成された根巻コンクリートの上に設置され、該根巻コンクリートは鋼管に充填されたコンクリートが溢れ出て地面から突出した杭頭部を覆うように形成され、前記免震装置を貫通して鋼管杭と基礎とにわたって引張材が設けられた免震構造物である（特許文献２参照）。
【０００６】
この免震構造物によれば、大地震に対して免震装置の薄ゴム板の降伏を避けることができるので、免震装置を交換する必要がない。また長周期地盤振動の可能性がある地盤に建つ建物に対しても巨大地震の発生による共振を避けて制震作用が働くので、免震装置の薄ゴム板が降伏して建物が元の位置に戻らないということがなくなる。また、免震装置の上下端は、直下型地震動による上下方向衝撃波の増幅を防止することができるので、免震装置における薄ゴム板の劣化と降伏とを防ぐことができる、というものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３３３３１６３号公報
【特許文献２】特許第３９８２５８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記第１および第２の従来技術においては、地震による垂直荷重により上部構造が基礎構造から分離するのを防ぐために設けられた基礎構造と上部構造とを繋ぎ合わせたＰＣ鋼材が、いずれも交換できない構成になっているため、設計上想定以上の極大地震に遭遇してＰＣ鋼材が降伏または破断した場合には、地震後に復元することができないという問題点があり、また、免震装置の高さによって上部構造と基礎構造との間に掛け渡されたＰＣ鋼材が比較的短い場合は、引張荷重を受ける際にＰＣ鋼材の伸びが小さいので、地震の衝撃力によって急激に破断し免震装置が損傷される虞がある。さらに、第２の従来技術においては、引張材が免震装置を貫通して設けられているため、免震装置として量産品が採用できず特注品となるので、非常に高価なものとなり、免震装置の使用選択肢が大幅に減少するという問題点がある。
【０００９】
そこで、本発明は、地震による大きな引張力を受けても上部構造が基礎構造から分離しないようにし、ＰＣ鋼材の伸びを大きくして設計上想定以上の極大地震に遭遇してもＰＣ鋼材が降伏または破断しないようにすると共に、仮に、降伏または破断しても地震後にＰＣ鋼材を簡単に交換できるようにした構造物とすることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記目的を達成するための具体的手段として、基礎構造と上部構造との間に免震装置が設置された免震構造物であって、前記基礎構造と上部構造の柱脚部に設けられたフーチングとに渡って引張材が設けられ、該引張材は、前記基礎構造に埋設されたシースに挿通してＵターン状に配設され、該引張材の両端部がそれぞれフーチングに設けられた定着部に所要の定着手段を用いて定着固定されたことを特徴とする免震構造物を提供するものである。
【００１１】
この発明においては、前記引張材の両端部を定着固定する前記所要の定着手段が、定着具であること；前記引張材の両端部を定着固定させる前記定着具と共に弾性緩衝材が設けられたこと；前記引張材の両端部における前記所要の定着手段が、フーチングに埋設されたシース内にグラウトを充填し硬化させて定着固定すること；及び前記引張材の中間位置に撓み部を形成してあること、を付加的な要件として含むものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る免震構造物によれば、以下に示す通りの効果を奏する。
１．地震による引き抜き力に抵抗し、免震装置に所定以上の引張力が作用することを防止し、上部構造が基礎構造から分離するのを防げると共に、少なくとも１本の引張材をＵターン状またはＵ字状に配設することによって、従来の技術に比べて同じ引張力を受けた場合でも、長さが倍増しているため、また、引張材の両端部において、前記定着具と共に弾性緩衝材が設けられていることによって，地震エネルギーを大きく吸収し地震力による衝撃を和らげ、引張材の急激な破断による免震装置の損傷を回避することができる。
２．設計上想定以上の極大地震に遭遇して引張材の交換を必要とする場合が生じても、引張材の交換が簡単に行えるようにしたものである。
３．引張材は免震装置と分離して配設されるので、免震装置の仕様に制約がなく、量産品から自由に選択使用できるし、必要に応じて取り換えも可能である。
４．引張材の中間位置に撓み部を形成してあることによって、免震装置の許容水平変位内では引張材が免震作用を抑制することなく、上部構造を水平変位に追従させることができる。免震装置が許容水平変位を越えた時には引張材が緊張して免震装置の過大変形を抑制し損傷を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る免震構造物の要部を略示的に示した断面図である。
【図２】同実施の形態に係る免震構造物における引張材の挿通状態の要部を拡大して示した断面図である。
【図３】同引張材の配設状態における１例目の実施例を略示的に示した説明図である。
【図４】同引張材の配設状態における２例目の実施例を略示的に示した説明図である。
【図５】同引張材の配設状態における３例目の実施例を略示的に示した説明図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る免震構造物の要部を略示的に示した断面図である。
【図７】同実施の形態に係る免震構造物における他の例の弾性緩衝材の要部を拡大して示した断面図であり、（ａ）が地震力を受ける前の断面図で、（ｂ）が地震力を受けた状態の断面図である。
【図８】同実施の形態に係る免震構造物における更に他の例の弾性緩衝材の要部を拡大して示した断面図であり、（ａ）が地震力を受ける前の断面図で、（ｂ）が地震力を受けた状態の断面図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係る免震構造物の要部を略示的に示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明を図示の複数の実施の形態に基づいて詳しく説明する。まず、図１〜５に示した第１の実施の形態に係る免震構造物について説明する。図１において、免震構造物は、基本的に基礎構造１と上部構造２との間に免震装置３が配置されると共に、地震による大きな引張力を受けても上部構造２が基礎構造１から分離しないように、基礎構造１と上部構造２とを繋ぐＰＣ鋼材からなる引張材４が配設されている。
【００１５】
基礎構造１は、例えば、杭５の頭部にキャピタル６が一体的に形成されると共に、該キャピタル６内に前記引張材４を挿通するための鋼管またはＰＥ管からなるＵ字状のシース７を埋設して一体的に設けられ、該シース７の両端部はキャピタル６の上面においてラッパ管状に処理された開口部８に臨ませてある。また、キャピタル６には、隣接するキャピタルとの繋ぎ材（繋ぎ梁ともいう）９が設けられると共に、基礎構造１の周囲を囲うように地下外壁１０が一連に設けられている。
【００１６】
上部構造２は、その最下部の構造として、ＰＣ柱１１の柱脚部１１ａが台座ブロック１２を介して立設状態に取り付けられたフーチング１３と、隣接するフーチング間に構築された梁１４と、該梁１４の上部に設けられたスラブ１５とからなり、前記フーチング１３内に、前記基礎構造１のキャピタル６に設けた開口部８と対応する位置に、それぞれ垂直方向に前記引張材４を挿通するための鋼管またはＰＥ管からなるシース１６を埋設して一体的に取り付け、該シース１６の下端側はラッパ管状に処理された開口部１７に形成し、上端部側は箱抜きの定着部１８に形成してある。
【００１７】
また、柱脚部１１ａをフーチング１３に取り付ける場合に、フーチング１３に予め埋設されたＰＣ鋼棒１９をカプラー２０で上部構造のＰＣ柱１１のＰＣ鋼棒２１と繋ぎ、ＰＣ圧着接合工法によってＰＣ柱１１がフーチング１３と一体化される。この場合に、施工誤差を吸収するために、フーチング１３と台座ブロック１２との間に目地モルタル２２を充填する。なお、図示では、建物の外周に位置するものを一例として示すので、地震時に水平方向に揺動するため、柱脚部１１ａのフーチング１３の外周面と、周囲の地下外壁１０と、犬走り２３とにより囲われた部分に水平可動空間２４が形成される。また、上部構造２として全体を図示していないが、各階層は、例えば、アゴ付のＰＣ柱１１間にＰＣ梁が掛け渡され、柱と梁がＰＣ鋼材で緊張定着されている。
【００１８】
このように構成された基礎構造１と上部構造２との間に免震装置３が配置され、さらに、地震による大きな引張力を受けても上部構造２が基礎構造１から分離しないように引張材４が配設されるのであるが、該引張材４は、基礎構造１に設けられたＵ字状のシース７に挿通し、その両端部はフーチング１３に設けられたシース１６に挿通して定着部１８に臨ませ、該定着部１８において、所要の定着手段、例えば、支圧板２５と定着具２６とによって定着固定される。このように引張材４をＵ字状に配設することで全体の長さが長くなり、その分伸びる長さも長くなる。
また、免震装置３の許容水平変形を保証するために、引張材４の中間位置、例えば、基礎構造１と上部構造２との間の空間位置に臨む部分に撓み部４ａを形成しておき、免震装置３により基礎構造１に対して上部構造２が水平方向に変位可能にするため、常時においては引張材４を撓み部４ａによって弛んだ状態で配設し、引張材４の長さはその弛みを見込んで定めることが望ましい。
【００１９】
つまり、地震時に免震装置３による基礎構造１に対する上部構造２の許容水平変位の所要長さに合わせて、基礎構造１と上部構造２との間に配設する引張材４に余裕として撓み部４ａの弛みを設けて、引張材４の長さを長くして対応することにより、免震装置３の免震作用を抑制することなく、上部構造２の許容水平変位に追従させることができる。そして、許容水平変位を超えた場合に、変位で弛みの長さを使い切ってから、はじめて引張材４によりそれ以上の変位が抑制され、基礎構造１と上部構造２との間に生じた所定以上の引張力に抵抗することになるのである。また、基礎構造１と上部構造２とに設けたシース７、１６の対向する開口部８、１７において、基礎構造１に対する上部構造２が大きく水平変位して強い引張力が引張材４に掛かった場合に、引張材４がシース７、１６の端部の角部に当接して応力集中により破断または損傷しないように、ラッパ状端部処理を施して大きなＲ面取り加工をしてある。
【００２０】
シース７、１６に挿通して使用される引張材４は、図２に示したように、複数のアンボンドＰＣ鋼より線２７からなるＰＣケーブルである。アンボンドＰＣ鋼より線２７は、従来と同じように、ＰＣ鋼より線に予めポリエチレン樹脂をシース２８として被覆し（ＰＥ被覆という）、ＰＣ鋼より線２７とＰＥ被覆２８との間にグリースまたはワックス等の充填材を塗布したものである。使用されるＰＣ鋼より線２７については、防錆性能に優れたもの、例えば、商品名：ＳＣストランドで、各素線毎に個別に樹脂皮膜を形成したＰＣ鋼より線を用いることが好ましい。
【００２１】
また、基礎構造１と上部構造２との間に配設される引張材４の本数と位置については、例えば、図３〜図５の説明図に示した実施例の通りである。
まず、１例目として、フーチング１３を上から見て、図３にＸ、Ｙ軸方向に２本の引張材４を配設する例を示し、２例目として、図４にフーチング１３のコーナー部から対角線状に２本の引張材４を配設する例を示し、さらに、３例目として、フーチング１３を上から見て、図５にＸ、Ｙ軸方向に井桁状に複数本（６本）の引張材４を配設する例を示してある。いずれの実施例においても、引張材４としてＰＣケーブルを使用するため、水平方向において、ＰＣケーブルの可撓性によりあらゆる方向への変位にも追従することが可能であるので、余裕として見込んだ撓み部４ａの弛みが伸びる長さ範囲内では、免震装置３によって基礎構造１に対する上部構造２の水平方向の許容変位までは抑制しない。なお、引張材４の配設例については、図示の実施例に限定されることなく、上下構造の形状等によってバランス良く配設するのであり、実際の設計条件によって引張材４の本数や位置関係を自由に変更することができる。
【００２２】
次に、第２の実施の形態に係る免震構造物について図６〜図８について説明する。
この免震構造物は、前記第１実施例の免震構造と、異なる点は、引張材４の設置に対して弾性緩衝材を配設した構成だけで、他の構成部分は実質的に同一であるので、同一符号を付してその詳細についての説明は重複するので省略する。
即ち、Ｕ字状に挿通して配設した引張材４の両端部をフーチング１３に設けられた定着部１８において定着固定する際に、支圧板２５と定着具２６との間に、例えば、ゴムや軟質ウレタン材等の弾性緩衝材２９を介在させて定着具２６によって定着固定される。
【００２３】
この場合の弾性緩衝材２９としては、比較的厚みのある平板状のものが使用されるが、その他に、例えば、１例として図７（ａ）（ｂ）に示したように、弾性緩衝材２９の断面において、一部に山形の切欠部２９ａを設けた変形しやすい形状に形成し、通常時には、（ａ）に示されたように切欠部２９ａにより所定の間隔をもって維持され、地震時には、（ｂ）に示されたように、切欠部２９ａが先に変形して衝撃を緩和し、弾性緩衝材２９の山形がつぶれて間隔がなくなってから平板状の断面と同様に全体が変形してエネルギーを吸収するのである。
【００２４】
また、２例目として、図８（ａ）（ｂ）に示したように、弾性緩衝材２９の断面において、中央部下方に山形の突出部２９ｂを設け、その突出部２９ｂの周囲に空間部が生ずるように形成し、通常時には、（ａ）に示されたように山形の突出部２９ｂにより所定の間隔をもって維持され、地震時には、（ｂ）に示されたように、山形の突出部２９ｂが先に押しつぶされて変形することで衝撃を緩和し、弾性緩衝材２９の山形がつぶれて周囲の空間部がなくなってから平板状の断面と同様に全体が変形してエネルギーを吸収するのである。
【００２５】
いずれにしても、Ｕ字状に配設した引張材４の両端部を定着固定する際に、所定の隙間が確保できる弾性緩衝材２９を介在させて定着固定することにより、引張材４に設けた弛みと合わせて、免震装置３により基礎構造１に対して上部構造２が水平方向の許容変位について抑制しないように設定できるのである。つまり、引張材４に撓み部４ａの弛みを設けて水平方向の変位に追従することができるようにすることと相俟って、さらに、地震力の衝撃を弾性緩衝材２９の変形で緩和しながら追従させることになるので、免震装置３への衝撃荷重を防ぐことができ、免震装置３の損傷防止を一層高めることができる。
【００２６】
前記第１及び第２の実施の形態に係る免震構造物において、設計上想定以上の極大地震に遭遇して引張材４が破損された場合でも、地震後に引張材４を簡単に交換して元通りの機能を発揮させることができるのである。引張材４の交換方法としては、基礎構造１と上部構造２との間に露出している引張材４の１箇所を切断し、フーチング１３の上面から引張材４を引き抜いて撤去し、新たな同種の引張材を既存のシース７、１６に挿通させ、定着部１８で新たな定着具を用いて定着固定することで、簡単に交換が完了するので、施工が極めて簡単であり低コストで行えるのである。
【００２７】
さらに、第３の実施の形態に係る免震構造物について図９を用いて説明する。
この免震構造物は、前記第１実施例の免震構造と、異なる点は、引張材４の設置において定着手段としての定着部及び定着具をなくした構成だけで、他の構成部分は実質的に同一であるので、同一符号を付してその詳細についての説明は重複するので省略する。
即ち、基礎構造１と上部構造２とを繋ぐために、シース７、１６に挿通してＵ字状に配設した引張材４は、その両端部の定着手段として、フーチング１３に設けられたシース１６内で定着固定するものであって、シース１６内に挿通する引張材４の両端部、即ち、固定端部４ｂは、アンボンドＰＣ鋼より線２７のＰＥ被膜２８を除去してＰＣ鋼より線２７を剥き出しにし、該ＰＣ鋼より線２７に複数のスペーサー３０を所要間隔で取り付けて束ね、上部構造２のフーチング１３に埋設されたシース１６内に挿通させると共に、シース１６と挿通したＰＣ鋼より線２７との間に隙間が生じないようにシース１６内に全面的にグラウト３１を注入充填して硬化させることにより、引張材４の両端部は定着具を使用せずにフーチング１３のシース１６内に固定されるのである。要するに、引張材４の両端部を固定するための箱抜き定着部の形成や高価な定着具を使用しないで、工費を軽減することができる構成に特徴がある。
【００２８】
この実施の形態に係る免震構造物においても、予め引張材４に撓み部４ａを設けて余裕を持たせておけば、例えば、震度６程度までの地震では引張材４を交換する必要がないので、メンテナンス性を向上させることができる。但し、万が一、震度６を超える極大地震に遭遇して引張材４が降伏または破断した場合に、引張材４の交換方法としては、基礎構造１と上部構造２と間に露出している引張材４を切断し、基礎構造１のシース７内の引張材４を引き抜いて撤去し、フーチング１３のシース１６の位置に合わせてコア抜き工事を行い元の引張材４を除去して孔を開け、新たな同種の引張材を同様に配設して固定端部４ｂにスペーサー３０を取り付け、前記同様にグラウト３１を充填して硬化させることにより、新たな引張材を元の状態に固定することができるのである。
【００２９】
以上、複数の実施の形態について図示して説明したが、これに限定されるものではなく、あくまでも本発明の主旨に逸脱しない範囲で種々の変更が可能なものである。例えば、基礎構造１としては、杭構造ではなく直接基礎としても良いし、また、柱については、ＰＣ柱に限定されることなく、ＲＣ柱や鉄骨柱、ＣＦＴ柱等としても良いことは、当然のことである。
【００３０】
また、前記いずれの実施の形態については、発明の本質に係わる部分だけを図示して説明したが、従来から当然のこととして行っている技術は、図示して説明するまでもなく当然のこととして採用できるのである。例えば、基礎構造１及び上部構造２には配筋状況を省略してあるが、それぞれ適切に配筋されることはいうまでもないことである。また、上部構造２についても図示を省略したが、前記したように、例えば、アゴ付のＰＣ柱１１間にＰＣ梁が掛け渡され、柱と梁がＰＣ鋼材で緊張定着されている。さらに、定着具２６として，図示したものの他に、例えば、複数のＰＣ鋼より線を纏めて結束する結束ヘッドとナットが螺合して結束される結束定着具、つまり、マルチタイプ定着具を使用したも良いし、他の定着方法を用いても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明に係る免震構造物は、基礎構造１と上部構造２との間に免震装置３が設置された免震構造物であって、前記基礎構造１と上部構造２の柱脚部１１ａに設けられたフーチング１３とに渡って引張材４が設けられ、該引張材４は、前記基礎構造１に埋設されたシース７に挿通してＵターン状に配設され、該引張材４の両端部がそれぞれフーチング１３に設けられた定着部１８に定着具２６を用いて定着固定される構成にしたことにより、少なくとも１本の引張材４をＵターン状またはＵ字状に配設することによって、従来の技術に比べて同じ引張力を受けた場合でも、長さが倍増しているため、また、引張材４の両端部において、前記定着具２６と共に弾性緩衝材２９が設けられていることによって，地震エネルギーを大きく吸収し地震力による衝撃を和らげ、引張材４の急激な破断による免震装置３の損傷を回避することができるので、大地震に遭遇しても構造物として免震機能を失わずに維持できるのであり、この種の免震構造物において広く利用できる。
【符号の説明】
【００３２】
１  基礎構造
２  上部構造
３  免震装置
４  引張材
４ａ  撓み部
４ｂ  固定端部（両端部）
５  杭
６  キャピタル
７、１６  シース
８、１７  開口部
９  繋ぎ材
１０  地下外壁
１１  ＰＣ柱
１１ａ  柱脚部
１２  台座ブロック
１３  フーチング
１４  梁
１５  スラブ
１８  定着部
１９  ＰＣ鋼棒
２０  カプラー
２１  ＰＣ鋼棒
２２  目地モルタル
２３  犬走り
２４  水平可動空間
２５  支圧板
２６  定着具
２７  ＰＣ鋼より線
２８  ＰＥ被覆
２９  弾性緩衝材
２９ａ  山形の切欠部
２９ｂ  山形の突出部
３０  スペーサー
３１  グラウト
【要約】      （修正有）【課題】地震による大きな引張力を受けても上部構造が基礎構造から分離しないようにした免震構造物を提供する。【解決手段】基礎構造１と上部構造２との間に免震装置３が設置された免震構造物であって、基礎構造１と上部構造２の柱脚部１１ａに設けられたフーチング１３とに渡って引張材４が設けられ、引張材４は、基礎構造１に埋設されたシース７、１６に挿通してＵターン状に配設され、引張材４の両端部がそれぞれフーチング１３に設けられた定着部１８に定着具２６を用いて定着固定された構成とする。【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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