(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管矢板本管と、当該鋼管矢板本管の外面に固定される継手鋼管とを備える鋼管矢板であって、
前記継手鋼管には、当該継手鋼管の軸方向に所定間隔、かつ当該継手鋼管の外面から内部に向けて窪む窪み部と、当該継手鋼管の軸方向に延びるスリットとが形成され、
前記窪み部は、前記継手鋼管の周方向に断続して形成され、
前記スリットは、前記窪み部が形成されていない部分である未加工部のうち、前記窪み部間の軸方向に連続する平坦部に形成され、
前記平坦部は、前記継手鋼管の周方向において、前記スリットの開口端縁から前記窪み部まで所定寸法を有していることを特徴とする鋼管矢板。
【請求項２】
互いに隣り合って打設される請求項１に記載の鋼管矢板のうち、一方の前記継手鋼管と他方の前記継手鋼管との嵌合によって鋼管矢板同士を連結することを特徴とする鋼管矢板の継手構造。
【請求項３】
請求項２に記載の鋼管矢板の継手構造によって隣り合う鋼管矢板同士が連結されたことを特徴とする鋼管矢板基礎。
【請求項４】
鋼管矢板本管と、当該鋼管矢板本管の外面に固定される継手鋼管とを備える鋼管矢板を製造する製造方法であって、
前記継手鋼管の軸方向に所定間隔で、当該継手鋼管の外面から内部に向けて窪むようにロール加工、またはプレス加工により窪み部を形成しておき、
前記継手鋼管における前記窪み部以外の未加工部に対して前記軸方向にスリットを形成してから、前記継手鋼管を前記継手鋼管本管の外面に溶接することを特徴とする鋼管矢板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼管矢板、鋼管矢板の継手構造、鋼管矢板基礎、および鋼管矢板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鋼管矢板の継手構造として、隣り合う鋼管矢板の各々にスリットを有する円形継手鋼管を固定しておき、これらの継手鋼管同士を嵌合させつつ鋼管矢板を地中に連続して建て込み、継手鋼管内の土砂を掘削、洗浄した後に、継手鋼管内にモルタルを充填して鋼管矢板同士を連結する継手構造が一般的に利用されている。このような継手構造は、継手鋼管（Ｐ：パイプ）同士を互いに嵌合することからＰ（パイプ）−Ｐ（パイプ）継手（Ｐ−Ｐ継手）と呼称されている。
【０００３】
以上のような従来の継手構造では、以下のような不都合があった。
Ｐ−Ｐ継手の場合には、継手相互が嵌合した状態の嵌合継手部に３つの空間が形成されるために、継手嵌合後に狭隘な継手部の各空間で土砂掘削や洗浄、モルタル充填等の各作業を行う必要がある。このことから、継手部の確実な洗浄および密実にモルタル充填を行うことが困難であり、品質が不安定になる可能性があることから、モルタルの付着強度が十分に確保されず、継手部のせん断耐力が確実に発揮できない可能性がある。
【０００４】
そこで、このような継手構造の不都合を解消し、継手部のせん断耐力の確保を図った鋼管矢板の継手構造として、外周面に突起部を有する一方の継手鋼管と、内周面に突起部を有する他方の継手鋼管とを互いに嵌合させる継手構造が提案されている（特許文献１参照）。このような特許文献１に記載の鋼管矢板では、継手鋼管同士を嵌合させることで各継手鋼管によって囲まれる３つの空間のうちの１つの空間は、外周面に突起部を有する継手鋼管と、内周面に突起部を有する継手鋼管とで囲まれる。そして、この空間にモルタル等の充填材を充填すると、モルタルが突起部を有する継手鋼管の外周面および内周面に付着し、モルタルと継手鋼管との付着強度を高めることができる。これにより、継手鋼管同士を互いに嵌合することで構成される鋼管矢板基礎に対して、地震や土圧、水圧などにより水平方向の外力が作用した場合でも、継手部のせん断耐力を向上させることができるようになっている。
【０００５】
また、継手鋼管の外周面に軸方向に複数列連続してずれ止め部材を溶接しておき、この継手鋼管を互いに嵌合させる継手構造も提案されている（特許文献２参照）。このような特許文献２に記載の鋼管矢板では、継手鋼管同士を嵌合させた際、一方の継手鋼管のずれ止め部材は、丸鋼等の棒鋼や孔開き鋼板で形成され、一方の継手鋼管の外周面において、他方の鋼管矢板の継手鋼管の内周面に対向する位置となるように溶接されている。このため、継手鋼管同士を嵌合させると、外周面にずれ止め部材が溶接された一方の継手鋼管と、他方の継手鋼管とで囲まれる空間、および外周面にずれ止め部材が溶接された他方の継手鋼管と、一方の継手鋼管とで囲まれる空間が形成される。このような空間にモルタルを充填すると、モルタルが各継手鋼管の外周面および内周面に加えて、複数のずれ止め部材と機械的に係合するため、モルタルと継手鋼管との付着強度を高めることができる。従って、この特許文献２に記載の鋼管矢板においても、継手部のせん断耐力を向上させることができるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１６１３７５号公報
【特許文献２】特開２００８−９５４９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１、２に記載の鋼管矢板では、継手鋼管同士を嵌合させつつ鋼管矢板を打設する際、一方の継手鋼管のスリットの開口端縁が他方の継手鋼管の外周面に線接触するため、継手鋼管同士が競ってしまい、打設抵抗が増大し、施工性が低下する。
また、特許文献１に記載の鋼管矢板において、継手鋼管の外周面または内周面に突起部を形成するために、圧延ロールを用いて熱間圧延により突起付き鋼板を圧延変形した上で、突起部が外側または内側となるように造管成形しなければならない。また、特許文献２に記載の鋼管矢板では、鋼管を製造する工程内において、ずれ止め部材を継手鋼管に溶接する必要がある。このように特許文献１、２に記載の鋼管矢板では、加工の手間が増え、製造コストが増加してしまう不都合がある。
【０００８】
本発明の目的は、製造コストを削減でき、かつ施工性を向上できるとともに、継手部のせん断耐力を向上させることができる鋼管矢板、鋼管矢板の継手構造、鋼管矢板基礎、および鋼管矢板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の鋼管矢板は、鋼管矢板本管と、当該鋼管矢板本管の外面に固定される継手鋼管とを備える鋼管矢板であって、前記継手鋼管には、当該継手鋼管の軸方向に所定間隔、かつ当該継手鋼管の外面から内部に向けて窪む窪み部と、当該継手鋼管の軸方向に延びるスリットとが形成され、前記窪み部は、前記継手鋼管の周方向に断続して形成され、前記スリットは、前記窪み部が形成されていない部分である未加工部のうち、前記窪み部間の軸方向に連続する平坦部に形成され、前記平坦部は、前記継手鋼管の周方向において、前記スリットの開口端縁から前記窪み部まで所定寸法を有していることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、継手鋼管には、外面から内部に向けて窪ませて窪み部が形成されているので、前述した従来のような鋼管を製造する工程内において、突起模様を形成する工程やずれ止め部材を溶接する工程を省略でき、鋼管を製造した後に、例えば、プレス加工などの冷間加工により窪み部を形成することができる。従って、継手鋼管の加工手間を削減して、製造コストを抑制でき、鋼管矢板の製造コストを削減することができる。
さらに、窪み部は継手鋼管の軸方向に所定間隔で形成されているので、継手鋼管同士を嵌合させつつ鋼管矢板を打設する際、一方の継手鋼管の窪み部と他方の継手鋼管の外面とを点接触させることができ、また、一方の継手鋼管のスリットの開口端縁と他方の継手鋼管を内面とを点接触させることができ、線接触や面接触と比較して摩擦抵抗を低減させることができる。これにより、鋼管矢板を打設する際に、継手鋼管同士の競りを抑制できることから、打設抵抗を低減でき、施工性を向上させることができる。
そして、継手鋼管同士を嵌合させた際、各継手鋼管で囲まれた３つの空間が形成され、当該３つの空間に充填材を充填すると、充填材が窪み部、および継手鋼管の外面のうち窪み部が形成される部分にも付着するため、各継手鋼管の外面または内面と充填材とのずれを抑制でき、継手部のせん断耐力を向上させることができる。また、空間内の充填材を上下方向（長手方向）にも拘束できることから、継手鋼管同士の位置ずれ（継手鋼管同士が互いに離れる方向や互いに接近する方向の施工誤差）を抑制でき、充填材を空間内に確実に充填でき、継手部のせん断耐力をさらに向上させることができる。
【００１１】
さらに、本発明の鋼管矢板では、スリットの開口端縁から窪み部まで所定寸法を有し、軸方向に連続して平坦部が形成されているので、継手鋼管同士を嵌合させつつ鋼管矢板を打設する際、一方の継手鋼管の窪み部が他方の継手鋼管の窪み部に干渉することなく、継手鋼管同士が嵌合する。従って、一方の継手鋼管の窪み部が他方の継手鋼管の窪み部に干渉しながら継手鋼管同士が嵌合することを防止でき、継手鋼管同士をスムーズに嵌合できることから、施工性を向上させることができる。
【００１２】
本発明の鋼管矢板の継手構造は、互いに隣り合って打設される前記いずれかの鋼管矢板のうち、一方の前記継手鋼管と他方の前記継手鋼管との嵌合によって鋼管矢板同士を連結することを特徴とする。
このような構成によれば、前述したように、鋼管を製造した後に、例えば、プレス加工などの冷間加工により窪み部を形成することができ、継手鋼管の加工手間を削減して、製造コストを抑制でき、鋼管矢板の製造コストを削減することができる。さらに、窪み部は継手鋼管の軸方向に所定間隔で形成されているので、継手鋼管同士を嵌合させつつ鋼管矢板を打設する際、継手鋼管同士の競りを抑制できることから、打設抵抗を低減でき、施工性を向上させることができる。また、継手鋼管同士を嵌合させた際に形成される３つの空間に充填材を充填すると、充填材が窪み部、および継手鋼管の外面のうち窪み部が形成される部分にも付着するため、各継手鋼管の外面または内面と充填材とのずれを抑制でき、継手部のせん断耐力を向上させることができる。また、空間内の充填材を上下方向（長手方向）にも拘束できることから、継手鋼管同士の位置ずれを抑制でき、充填材を空間内に確実に充填でき、継手部のせん断耐力をさらに向上させることができる。
【００１３】
本発明の鋼管矢板基礎は、前記いずれかの鋼管矢板の継手構造によって隣り合う鋼管矢板同士が連結されたことを特徴とする。
このような構成によれば、前述したように、継手鋼管の加工手間を削減して、製造コストを抑制でき、鋼管矢板の製造コストを削減することができるとともに、継手鋼管同士の競りを抑制できることから、打設抵抗を低減でき、施工性を向上させることができる。さらに、継手鋼管内に充填した充填材が窪み部にも付着することから、各継手鋼管と充填材とのずれを抑制できるとともに、充填材を継手鋼管内に拘束できることから、継手部のせん断耐力をさらに向上させることができる。
【００１４】
本発明の鋼管矢板の製造方法は、鋼管矢板本管と、当該鋼管矢板本管の外面に固定される継手鋼管とを備える鋼管矢板を製造する製造方法であって、前記継手鋼管の軸方向に所定間隔で、当該継手鋼管の外面から内部に向けて窪むようにロール加工、またはプレス加工により窪み部を形成しておき、前記継手鋼管における前記窪み部以外の未加工部に対して前記軸方向にスリットを形成してから、前記継手鋼管を前記継手鋼管本管の外面に溶接することを特徴とする。
このような構成によれば、前述したように、鋼管を製造した後に、窪み部をロール加工や、プレス加工による冷間加工により形成することができる。従って、容易な加工で窪み部を形成でき、継手鋼管の加工手間を削減して、製造コストを抑制でき、鋼管矢板の製造コストを削減できる。
【発明の効果】
【００１５】
以上のような本発明の鋼管矢板、鋼管矢板の継手構造、鋼管矢板基礎、および鋼管矢板の製造方法によれば、継手鋼管の加工手間を削減して、製造コストを抑制でき、鋼管矢板の製造コストを削減することができる。さらに、継手鋼管同士の競りを抑制できることから、打設抵抗を低減でき、施工性を向上させることができる。また、充填材が窪み部、および継手鋼管の外面のうち窪み部が形成される部分にも付着するため、各継手鋼管の外面または内面と充填材とのずれを抑制でき、継手部のせん断耐力を向上させることができる。さらに、空間内の充填材を拘束できることから、継手鋼管同士の位置ずれを抑制でき、充填材を空間内に確実に充填でき、継手部のせん断耐力をさらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る鋼管矢板基礎を示す平面図および断面図である。
【図２】前記鋼管矢板基礎における鋼管矢板の継手構造を拡大して示す断面図である。
【図３】前記鋼管矢板の継手鋼管の固定部分を拡大して示す斜視図である。
【図４】前記継手鋼管を拡大して示す横断面図および縦断面図である。
【図５】図２に矢視Ｖ−Ｖ線で示す位置の断面図である。
【図６】前記継手構造の作用を示す断面図である。
【図７】前記継手構造の作用を示す断面図である。
【図８】本発明の変形例に係る継手鋼管を拡大して示す横断面図および縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１において、本実施形態の鋼管矢板基礎１は、河川や海岸近傍などに設けられる橋の橋脚を支持する井筒基礎であって、川底や海底の地盤Ｇに貫入される複数の鋼管矢板２を平面円形に並設するとともに、これらの鋼管矢板２同士を継手部３を介して互いに連結して構成されている。
各鋼管矢板２は、図２に示すように、それぞれ円形鋼管（例えば、直径１２００ｍｍ、軸方向の長さ３０ｍの鋼管）からなる鋼管矢板本管４（以下、単に本管４という）と、当該本管４の側面に設けられる一対の円形鋼管からなる継手鋼管５（図２では鋼管矢板２における一対の継手鋼管５のうち、一方の継手鋼管５のみを図示）とを有して構成されている。
【００１９】
継手部３は、隣り合って打設される一対の鋼管矢板２のうち、一方の鋼管矢板２Ａの継手鋼管５Ａと、他方の鋼管矢板２Ｂの継手鋼管５Ｂとが互いに嵌合するとともに、嵌合した継手鋼管５Ａ，５Ｂで構成される空間Ａ，Ｂ，Ｃにモルタル等のセメント系常温硬化性充填材６（以下、単に充填材６という）を充填することで、鋼管矢板２Ａ，２Ｂ同士を連結するように構成されている。
【００２０】
このような継手部３において、継手鋼管５Ａ，５Ｂを図２に示すように嵌合させることで、継手鋼管５Ａ，５Ｂの各内面で囲まれた位置には、充填材６が充填される充填空間Ａが形成される。また、継手鋼管５Ａの内面と継手鋼管５Ｂの外面とで囲まれた位置には、充填空間Ａに連続して充填材６が充填される充填空間Ｂが形成され、継手鋼管５Ａの外面と継手鋼管５Ｂの内面とで囲まれた位置には、充填空間Ａに連続して充填材６が充填される充填空間Ｃが形成される。
【００２１】
継手鋼管５は、図３に示すように、鋼管矢板２における本管４の外面に当該本管４の軸方向に沿って溶接されている。そして、この継手鋼管５は、図３または図４に示すように、当該継手鋼管５の軸方向に所定間隔で、かつ当該継手鋼管５の外面から内部に向けて、周方向に断続して窪む窪み部５１と、当該継手鋼管５の軸方向に延びるスリット５２とを備える。窪み部５１は、鋼管矢板２が打設された状態において、水平方向に沿うように形成されている。スリット５２は、窪み部５１が形成されていない部分である未加工部５３のうち、窪み部５１間の軸方向に連続する平坦部５４に形成されている。すなわち、継手鋼管５の周方向において、スリット５２の開口端縁から窪み部５１まで所定寸法を有する平坦部５４が形成されることとなるので、窪み部５１は、スリット５２の開口端縁まで形成されていない。
ここで、窪み部５１は、継手鋼管５の外面を挟むようにして、ロール加工や、プレス加工等の冷間加工により形成される。
【００２２】
以上の継手部３において、継手鋼管５Ａ，５Ｂ同士を嵌合させつつ鋼管矢板２を打設する際、一方の継手鋼管５Ａのスリット５２が他方の継手鋼管５Ｂのスリット５２に挿通されていく。ところで、窪み部がスリットの開口端縁まで形成されている場合では、一方の継手鋼管の窪み部が他方の継手鋼管の窪み部に干渉してしまい、継手鋼管同士をスムーズに嵌合できない場合がある。そこで、前述したように、窪み部５１はスリット５２の開口端縁まで形成されておらず、平坦部５４が窪み部５１とスリット５２の開口端縁との間において継手鋼管５の軸方向に連続して形成されているので、一方のスリット５２が他方のスリット５２に挿通される際に、一方の継手鋼管５Ａの窪み部５１が他方の継手鋼管５Ｂの窪み部５１に干渉することなく、継手鋼管５同士をスムーズに嵌合できることから、施工性を向上できる。
【００２３】
また、継手部３において、継手鋼管５Ａ，５Ｂを図２に示すように嵌合させた際、継手鋼管５Ａ，５Ｂの各窪み部５１は、図５（図２に矢視Ｖ−Ｖ線で示す断面図）に示すように、軸方向において互いにずれた位置となるように形成されている。このため、例えば、図６に示す鋼管矢板２Ａ，２Ｂ同士が互いに接近する方向に押されて打設される圧縮嵌合状態となる場合において、一方の継手鋼管５Ａの窪み部５１は他方の継手鋼管５Ｂの外面（継手鋼管５Ｂの窪み部５１が形成されていない外面）に接触し、さらに他方の継手鋼管５Ｂの窪み部５１は一方の継手鋼管５Ａの外面（継手鋼管５Ａの窪み部５１が形成されていない外面）に接触する。すなわち、窪み部５１は、継手鋼管５の軸方向において、窪み部５１が形成される所定間隔で継手鋼管５の前記外面と点接触することとなる。従って、このような圧縮嵌合状態となった場合でも、鋼管矢板２を打設する際に、継手鋼管５に窪み部５１が形成されていない場合（スリット５２の開口端縁が継手鋼管５の外面に線接触する場合や面接触する場合）に比べて、継手鋼管５同士の競りを抑制できることから、打設抵抗を低減できるようになっている。さらに、窪み部５１が継手鋼管５の外面に接触することから、前述したようにスリット５２の開口端縁が継手鋼管５の外面に線接触する場合や面接触する場合に比べて、継手鋼管５Ａ，５Ｂの間隔を確保でき、圧縮嵌合状態となった場合でも、充填空間Ｂ、Ｃのスペースを大きく確保することが可能となる。これにより、充填材６を充填空間Ａに加え、充填空間Ｂ，Ｃ内にも確実に充填でき、継手部３のせん断耐力を向上させることができる。
【００２４】
また、継手部３において、例えば、図７に示す鋼管矢板２Ａ，２Ｂ同士が互いに離れる方向に打設された引張嵌合状態となった場合でも、前述したように継手鋼管５Ａ，５Ｂの各窪み部５１は、軸方向において互いにずれた位置に形成されているので、一方の継手鋼管５Ａのスリット５２の開口端縁は、他方の継手鋼管５Ｂの窪み部５１に接触し、他方の継手鋼管５Ｂのスリット５２の開口端縁は、一方の継手鋼管５Ａの窪み部５１に接触する。すなわち、このような引張嵌合状態となった場合でも、スリット５２の開口端縁は、窪み部５１に接触するので、継手鋼管５に窪み部５１が形成されていない場合（スリット５２の開口端縁が継手鋼管５の内面に線接触する場合や面接触する場合）に比べて、継手鋼管５同士の競りを抑制できることから、打設抵抗を低減できるようになっている。さらに、前述したようにスリット５２の開口端縁が継手鋼管５の内面に線接触する場合や面接触する場合に比べて、継手鋼管５Ａ，５Ｂの間隔を確保でき、引張嵌合状態となった場合でも、充填空間Ａのスペースを大きく確保することが可能となる。これにより、充填材６を充填空間Ｂ，Ｃに加え、充填空間Ａにも確実に充填でき、継手部３のせん断耐力を向上させることができる。
【００２５】
以上の本実施形態によれば、継手鋼管５には、外面から内部に向けて窪ませて窪み部５１が形成されているので、鋼管を製造した後に、ロール加工やプレス加工などの冷間加工により窪み部５１を形成することができる。従って、継手鋼管５の加工手間を削減して、製造コストを抑制でき、鋼管矢板２の製造コストを削減することができる。
さらに、窪み部５１は継手鋼管５の軸方向に所定間隔で形成されているので、継手鋼管５同士を嵌合させつつ鋼管矢板２を打設する際、継手鋼管５同士の競りを抑制できることから、打設抵抗を低減でき、施工性を向上させることができる。
そして、継手鋼管５同士を嵌合させた際、各継手鋼管で囲まれた３つの充填空間Ａ〜Ｃが形成され、当該３つの充填空間Ａ〜Ｃに充填材６を充填すると、充填材６が窪み部５１、および継手鋼管５の外面のうち窪み部５１が形成される部分にも付着するため、各継手鋼管５の外面または内面と充填材６とのずれを抑制でき、継手部３のせん断耐力を向上させることができる。また、充填空間Ａ〜Ｃの充填材６を上下方向（長手方向）にも拘束できることから、継手鋼管５同士の位置ずれ（継手鋼管同士が互いに離れる方向や互いに接近する方向の施工誤差）を抑制でき、充填材６を充填空間Ａ〜Ｃ内に確実に充填でき、継手部３のせん断耐力をさらに向上させることができる。
【００２６】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
例えば、前記実施形態では、橋脚の基礎として用いられる鋼管矢板基礎１について説明したが、本発明における鋼管矢板基礎は、橋脚に限らず、任意の構造物を支持する基礎として利用することが可能である。また、本発明の鋼管矢板、および鋼管矢板の継手構造は、鋼管矢板基礎に限らず、土留め壁や護岸構造、地下構造物用連壁など任意の構造として利用可能であり、その用途は特に限定されるものではない。
【００２７】
前記実施形態では、窪み部５１は、鋼管矢板２が打設された状態において、水平方向に沿うように形成されていたが、図８に示すように、窪み部５１が斜め方向に沿って、外面から内部に向けて窪んで形成されていてもよい。
【００２８】
その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００２９】
１…鋼管矢板基礎、２…鋼管矢板、３…継手部、４…鋼管矢板本管、５…継手鋼管、６…充填材、５１…窪み部、５２…スリット、５３…未加工部、５４…平坦部。
【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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