大口径開口部を有する梁の補強構造とＫ字型補強筋組立用ユニット
【課題】本発明は、大口径開口部を有する梁の補強構造に関し、コンクリートの強度に頼る設計では開口部を大口径にできなかったことが課題であって、それを解決することである。
【解決手段】開口部を有する梁の構造において、２本の斜め補強材２と水平補強材３とを該水平補強材の中央部で連結部材４を介してＫ字型に一体に連結・固定してＫ字型補強筋１とし、前記Ｋ字型補強筋を前記梁における隣接する上下面内において水平補強材を上下の梁主筋に平行にしてそれぞれ配置させ且つ２本の斜め補強材同士を対向させて一対配置させ、前記一対のＫ字型補強筋１によって前記開口部が前記２本の斜め補強材２，２同士によって囲まれ補強されることとする大口径開口部を有する梁の補強構造である。
【解決手段】開口部を有する梁の構造において、２本の斜め補強材２と水平補強材３とを該水平補強材の中央部で連結部材４を介してＫ字型に一体に連結・固定してＫ字型補強筋１とし、前記Ｋ字型補強筋を前記梁における隣接する上下面内において水平補強材を上下の梁主筋に平行にしてそれぞれ配置させ且つ２本の斜め補強材同士を対向させて一対配置させ、前記一対のＫ字型補強筋１によって前記開口部が前記２本の斜め補強材２，２同士によって囲まれ補強されることとする大口径開口部を有する梁の補強構造である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物において地下ピットの基礎梁に点検作業員が通るための、若しくは、ホテル・事務所等の施設における梁に設備ダクト及び配管を挿通させるための大口径開口部を有する梁の補強構造と、それに使用するＫ字型補強筋組立用ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄筋コンクリート造（ＲＣ）梁に開口部を設ける場合に、その開口部の口径は、通常、梁せいの１／３以下である（鉄筋コンクリート構造計算基準・同解説（日本建築学会）が、それを更に拡大すべく、梁せいの１／２まで開口させて、開口上下のせん断補強材にＵ字状に曲げた鋼板（フラットバー）を用いて溶接して補強した構造が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１７５００６号公報
【特許文献２】特開２００８−１７５００５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の大口径開口部を有する梁の補強構造においては、補強部材を現場で溶接しており、溶接の強度が熟練度により左右される。また、図４−Ａ，図−Ｂに示すように、コンクリートの強度を補強するものであり、あくまでもコンクリート自体の耐力に頼っている。よって、開口部の直径を従来と同様に梁せいの１／３程度にせざるを得ない。本発明に係る大口径開口部を有する梁の補強構造とＫ字型補強筋組立用ユニットとは、このような課題を解決するために提案されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る大口径開口部を有する梁の補強構造の上記課題を解決して目的を達成するための要旨は、開口部を有する梁の構造において、２本の斜め補強材と水平補強材とを該水平補強材の中央部で連結部材を介してＫ字型に一体に連結・固定してＫ字型補強筋とし、前記Ｋ字型補強筋を前記梁における隣接する上下面内において水平補強材を上下の梁主筋に平行にしてそれぞれ配置させ且つ２本の斜め補強材同士を対向させて一対配置させ、
前記一対のＫ字型補強筋によって前記開口部が前記２本の斜め補強材同士によって囲まれ補強されることである。
【０００６】
また、前記斜め材の先端部には、コンクリートとの付着強度を増す定着部材が設けられていること、更に、前記斜め補強材は、梁せいの中央から連結部材側において付着強度を減らす加工を施してあることを含むものである。
【０００７】
本発明に係るＫ字型補強筋組立用ユニットの要旨は、２本の斜め補強材と水平補強材とを該水平補強材の中央部で連結部材を介してＫ字型に一体に連結・固定するためのユニットであって、前記連結部材に対して前記斜め補強材を着脱自在にするとともに、前記水平補強材を２分割してそれぞれ前記連結部材に対して着脱自在にし、前記２本の斜め補強材と２分割した水平補強材と連結部材と定着部材とを一つの収納体に纏めて収めてなることである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の大口径開口部を有する梁の補強構造によれば、トラス状に固定したＫ字型補強筋が一対で上下に対向して配設されることで、梁に掛かるせん断力が斜め補強材から水平補強材に流れ、さらに梁主筋へと流れて行き、コンクリートの強度にかかわらず、鉄筋のみでせん断力が負担されるようになる。よって、開口部でのコンクリート破壊が生じることが無く、開口径を梁せいの１／３から１／２に拡大させることができる。これにより、開口径が決められている場合には、梁せいをその２倍にすれば良く、従来のように３倍にする必要がないので、梁せいを低くすることが可能となり、基礎梁等においては地盤の掘削量を減らすことができ、そのほか階高を高くしたり、梁の使用コンクリート量を減らしたりして、工期短縮及びコスト低減となると言う優れた効果を奏するものである。
【０００９】
本発明に係るＫ字型補強筋組立用ユニットによれば、全体が小さくコンパクトに収容されるので、製品としての取り扱いが容易になり、現場までの運搬や倉庫などにおける収納にも嵩張ることが無く、効率的に取り扱えるようになる。水平補強材３については、２分割して説明したが、勿論分割せずに長いままでユニットにすることは可能ではある。しかし、連結部材に固定する場合、溶接にすると現場で火花が飛んで好ましくなく、若しくはねじ込み式にすると全体が長いので手間が掛かることになる。よって、水平補強材を２分割するのが最良形態である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る大口径開口部を有する梁の補強構造に使用するＫ字型補強筋１の正面図（Ａ）と側面図（Ｂ）とである。
【図２】同本発明の大口径開口部を有する梁の補強構造を示す縦断面図（Ａ）と、Ａ−Ａ線に沿った断面図（Ｂ）と、梁６の横断面図（Ｃ）とである。
【図３】同本発明に係る大口径開口部を有する梁の補強構造の概略構成を示す縦断面図（Ａ）と、梁主筋へのせん断力の伝達させる構造を示す説明図（Ｂ）とである。
【図４−Ａ】従来例に係る開口部を有する梁の補強構造の説明図（Ａ），（Ｂ）である。
【図４−Ｂ】同従来例に係る開口部を有する梁の補強構造の説明図（Ａ），（Ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明に係る大口径開口部を有する梁の補強構造は、図１に示すように、Ｋ字型補強筋１を形成して、これを開口部の位置に上下に一対１，１設置して、図２に示すように、大口径の開口部７を補強するものである。
【実施例１】
【００１２】
本発明に係る補強構造を実施するために、まず、Ｋ型補強筋１を作成する。これは、工場若しくは建築現場のサイトにて行うものである。図１に示すように、２本の斜め補強材２，２と水平補強材３とを該水平補強材３の中央部で連結部材４を介してＫ字型に一体に連結・固定して、Ｋ字型補強筋１を形成する。前記斜め補強材２と水平補強材３とは、鋼棒、平鋼、Ｌ形鋼、山型鋼、など適宜にせん断力等を伝達できる部材であればよい。
【００１３】
前記斜め補強材２の先端部には、コンクリートとの付着強度を増す定着部材５が固定されている。この定着部材５は、例えば、ねじ込み式の貫通タイプや通常タイプのプレートナット（商標：東京鉄綱社製）である。
【００１４】
また、この斜め補強材２は、使用状態において梁せいの中央から連結部材４側の範囲ａをアンボンド加工してある。これには、シース管を嵌装させたり、テープなどを巻き付けて被覆したりするものである。このようにして、斜め補強材２に掛かる軸力を、周囲のコンクリートに頼らず、水平補強材３に力を伝達して、梁主筋８，９に伝達させるためである。
【００１５】
前記斜め補強材２と前記連結部材４との連結構造は、例えば、溶接によって固着する構造、互いにナットと雄ネジとの関係で螺着する構造、孔と係合部都で圧入による構造、等の公知の連結構造が採用される。そして、斜め補強材２と水平補強材３との角度θは、θ＝４０°〜４５°である。
【００１６】
また、前記水平補強材３と前記連結部材４との連結構造は、長い棒状の水平補強材３の中央部において、連結部材４の側面に適宜な凹部を設けておいて、この凹部に水平補強材３中央部を嵌合させ、この部分で溶接して固定する構造がある。また、連結部材４に、２本の短い水平補強材３，３を左右から側面に設けた孔に嵌合させて、溶接したり、ねじ込んだりしたりして、固定する構造でも良い。なお、水平補強材３の先端までの長さは、せん断力を梁主筋８，９に十分伝達するのに必要な長さとなり、設計事項となる。
【００１７】
このように、前記連結部材４と、斜め補強材２、２と水平補強材３，３と、定着部材５，５とを、例えば、発泡樹脂製の収納箱に収めるようにして、Ｋ字型補強筋１組立用のユニットにして、運搬・収納などすることができる。なお、前記定着部材５を予め斜め補強材２の端部に取着しておくのも良い。
【００１８】
前記Ｋ字型補強筋１を使用して、本発明に係る補強構造を説明する。図２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すように、前記上下一対のＫ字型補強筋１，１を、前記梁６における隣接する上下面内において、梁６の梁主筋８，９を配筋した後、水平補強材３を上下の梁主筋８，９に平行にしてそれぞれ配置させ、且つ、２本の斜め補強材２，２同士を対向させて配置させる。
【００１９】
前記水平補強材３，３と梁主筋８，９とは、直接的に連結しても良いし、図３（Ｂ）に示すように、力伝達用の添え筋１１とコンクリートを介して梁主筋９に伝達させるようにしても良い。この一対のＫ字型補強筋１，１を一組にして、図２（Ｃ）に示すように、合計４組の補強部材とする。そして、スターラップ１０を配筋する。これが、図３（Ａ）に示す構造となる。
【００２０】
前記一対のＫ字型補強筋１，１によって、図３（Ａ）に示すように、前記開口部７が前記２本の斜め補強材２，２，２，２同士によって囲まれ補強される。この開口部７の大きさは、梁せいＨに対して、直径φ＝Ｈ・１／２である。この梁６にせん断力が加わった際に、コンクリートに負荷が掛からないように、Ｋ字型補強筋１によって補強されてせん断耐力が確保されるので、開口部７にはひび割れが生じることがない。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明に係る大口径開口部を有する梁の補強構造は、鉄筋コンクリート造（ＲＣ造）、鉄骨鉄筋コンクリート造（ＳＲＣ造）などにおいて、開口部を設けつつ梁せいを小さくしたい場合などに広く適用することができる。
【符号の説明】
【００２２】
１ Ｋ字型補強筋、
２ 斜め補強材、
３ 水平補強材、
４ 連結部材、
５ 定着部材、
６ 梁、
７ 開口部、
８、９ 梁主筋、
１０ スターラップ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物において地下ピットの基礎梁に点検作業員が通るための、若しくは、ホテル・事務所等の施設における梁に設備ダクト及び配管を挿通させるための大口径開口部を有する梁の補強構造と、それに使用するＫ字型補強筋組立用ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄筋コンクリート造（ＲＣ）梁に開口部を設ける場合に、その開口部の口径は、通常、梁せいの１／３以下である（鉄筋コンクリート構造計算基準・同解説（日本建築学会）が、それを更に拡大すべく、梁せいの１／２まで開口させて、開口上下のせん断補強材にＵ字状に曲げた鋼板（フラットバー）を用いて溶接して補強した構造が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１７５００６号公報
【特許文献２】特開２００８−１７５００５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の大口径開口部を有する梁の補強構造においては、補強部材を現場で溶接しており、溶接の強度が熟練度により左右される。また、図４−Ａ，図−Ｂに示すように、コンクリートの強度を補強するものであり、あくまでもコンクリート自体の耐力に頼っている。よって、開口部の直径を従来と同様に梁せいの１／３程度にせざるを得ない。本発明に係る大口径開口部を有する梁の補強構造とＫ字型補強筋組立用ユニットとは、このような課題を解決するために提案されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る大口径開口部を有する梁の補強構造の上記課題を解決して目的を達成するための要旨は、開口部を有する梁の構造において、２本の斜め補強材と水平補強材とを該水平補強材の中央部で連結部材を介してＫ字型に一体に連結・固定してＫ字型補強筋とし、前記Ｋ字型補強筋を前記梁における隣接する上下面内において水平補強材を上下の梁主筋に平行にしてそれぞれ配置させ且つ２本の斜め補強材同士を対向させて一対配置させ、
前記一対のＫ字型補強筋によって前記開口部が前記２本の斜め補強材同士によって囲まれ補強されることである。
【０００６】
また、前記斜め材の先端部には、コンクリートとの付着強度を増す定着部材が設けられていること、更に、前記斜め補強材は、梁せいの中央から連結部材側において付着強度を減らす加工を施してあることを含むものである。
【０００７】
本発明に係るＫ字型補強筋組立用ユニットの要旨は、２本の斜め補強材と水平補強材とを該水平補強材の中央部で連結部材を介してＫ字型に一体に連結・固定するためのユニットであって、前記連結部材に対して前記斜め補強材を着脱自在にするとともに、前記水平補強材を２分割してそれぞれ前記連結部材に対して着脱自在にし、前記２本の斜め補強材と２分割した水平補強材と連結部材と定着部材とを一つの収納体に纏めて収めてなることである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の大口径開口部を有する梁の補強構造によれば、トラス状に固定したＫ字型補強筋が一対で上下に対向して配設されることで、梁に掛かるせん断力が斜め補強材から水平補強材に流れ、さらに梁主筋へと流れて行き、コンクリートの強度にかかわらず、鉄筋のみでせん断力が負担されるようになる。よって、開口部でのコンクリート破壊が生じることが無く、開口径を梁せいの１／３から１／２に拡大させることができる。これにより、開口径が決められている場合には、梁せいをその２倍にすれば良く、従来のように３倍にする必要がないので、梁せいを低くすることが可能となり、基礎梁等においては地盤の掘削量を減らすことができ、そのほか階高を高くしたり、梁の使用コンクリート量を減らしたりして、工期短縮及びコスト低減となると言う優れた効果を奏するものである。
【０００９】
本発明に係るＫ字型補強筋組立用ユニットによれば、全体が小さくコンパクトに収容されるので、製品としての取り扱いが容易になり、現場までの運搬や倉庫などにおける収納にも嵩張ることが無く、効率的に取り扱えるようになる。水平補強材３については、２分割して説明したが、勿論分割せずに長いままでユニットにすることは可能ではある。しかし、連結部材に固定する場合、溶接にすると現場で火花が飛んで好ましくなく、若しくはねじ込み式にすると全体が長いので手間が掛かることになる。よって、水平補強材を２分割するのが最良形態である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る大口径開口部を有する梁の補強構造に使用するＫ字型補強筋１の正面図（Ａ）と側面図（Ｂ）とである。
【図２】同本発明の大口径開口部を有する梁の補強構造を示す縦断面図（Ａ）と、Ａ−Ａ線に沿った断面図（Ｂ）と、梁６の横断面図（Ｃ）とである。
【図３】同本発明に係る大口径開口部を有する梁の補強構造の概略構成を示す縦断面図（Ａ）と、梁主筋へのせん断力の伝達させる構造を示す説明図（Ｂ）とである。
【図４−Ａ】従来例に係る開口部を有する梁の補強構造の説明図（Ａ），（Ｂ）である。
【図４−Ｂ】同従来例に係る開口部を有する梁の補強構造の説明図（Ａ），（Ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明に係る大口径開口部を有する梁の補強構造は、図１に示すように、Ｋ字型補強筋１を形成して、これを開口部の位置に上下に一対１，１設置して、図２に示すように、大口径の開口部７を補強するものである。
【実施例１】
【００１２】
本発明に係る補強構造を実施するために、まず、Ｋ型補強筋１を作成する。これは、工場若しくは建築現場のサイトにて行うものである。図１に示すように、２本の斜め補強材２，２と水平補強材３とを該水平補強材３の中央部で連結部材４を介してＫ字型に一体に連結・固定して、Ｋ字型補強筋１を形成する。前記斜め補強材２と水平補強材３とは、鋼棒、平鋼、Ｌ形鋼、山型鋼、など適宜にせん断力等を伝達できる部材であればよい。
【００１３】
前記斜め補強材２の先端部には、コンクリートとの付着強度を増す定着部材５が固定されている。この定着部材５は、例えば、ねじ込み式の貫通タイプや通常タイプのプレートナット（商標：東京鉄綱社製）である。
【００１４】
また、この斜め補強材２は、使用状態において梁せいの中央から連結部材４側の範囲ａをアンボンド加工してある。これには、シース管を嵌装させたり、テープなどを巻き付けて被覆したりするものである。このようにして、斜め補強材２に掛かる軸力を、周囲のコンクリートに頼らず、水平補強材３に力を伝達して、梁主筋８，９に伝達させるためである。
【００１５】
前記斜め補強材２と前記連結部材４との連結構造は、例えば、溶接によって固着する構造、互いにナットと雄ネジとの関係で螺着する構造、孔と係合部都で圧入による構造、等の公知の連結構造が採用される。そして、斜め補強材２と水平補強材３との角度θは、θ＝４０°〜４５°である。
【００１６】
また、前記水平補強材３と前記連結部材４との連結構造は、長い棒状の水平補強材３の中央部において、連結部材４の側面に適宜な凹部を設けておいて、この凹部に水平補強材３中央部を嵌合させ、この部分で溶接して固定する構造がある。また、連結部材４に、２本の短い水平補強材３，３を左右から側面に設けた孔に嵌合させて、溶接したり、ねじ込んだりしたりして、固定する構造でも良い。なお、水平補強材３の先端までの長さは、せん断力を梁主筋８，９に十分伝達するのに必要な長さとなり、設計事項となる。
【００１７】
このように、前記連結部材４と、斜め補強材２、２と水平補強材３，３と、定着部材５，５とを、例えば、発泡樹脂製の収納箱に収めるようにして、Ｋ字型補強筋１組立用のユニットにして、運搬・収納などすることができる。なお、前記定着部材５を予め斜め補強材２の端部に取着しておくのも良い。
【００１８】
前記Ｋ字型補強筋１を使用して、本発明に係る補強構造を説明する。図２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すように、前記上下一対のＫ字型補強筋１，１を、前記梁６における隣接する上下面内において、梁６の梁主筋８，９を配筋した後、水平補強材３を上下の梁主筋８，９に平行にしてそれぞれ配置させ、且つ、２本の斜め補強材２，２同士を対向させて配置させる。
【００１９】
前記水平補強材３，３と梁主筋８，９とは、直接的に連結しても良いし、図３（Ｂ）に示すように、力伝達用の添え筋１１とコンクリートを介して梁主筋９に伝達させるようにしても良い。この一対のＫ字型補強筋１，１を一組にして、図２（Ｃ）に示すように、合計４組の補強部材とする。そして、スターラップ１０を配筋する。これが、図３（Ａ）に示す構造となる。
【００２０】
前記一対のＫ字型補強筋１，１によって、図３（Ａ）に示すように、前記開口部７が前記２本の斜め補強材２，２，２，２同士によって囲まれ補強される。この開口部７の大きさは、梁せいＨに対して、直径φ＝Ｈ・１／２である。この梁６にせん断力が加わった際に、コンクリートに負荷が掛からないように、Ｋ字型補強筋１によって補強されてせん断耐力が確保されるので、開口部７にはひび割れが生じることがない。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明に係る大口径開口部を有する梁の補強構造は、鉄筋コンクリート造（ＲＣ造）、鉄骨鉄筋コンクリート造（ＳＲＣ造）などにおいて、開口部を設けつつ梁せいを小さくしたい場合などに広く適用することができる。
【符号の説明】
【００２２】
１ Ｋ字型補強筋、
２ 斜め補強材、
３ 水平補強材、
４ 連結部材、
５ 定着部材、
６ 梁、
７ 開口部、
８、９ 梁主筋、
１０ スターラップ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部を有する梁の構造において、
２本の斜め補強材と水平補強材とを該水平補強材の中央部で連結部材を介してＫ字型に一体に連結・固定してＫ字型補強筋とし、
前記Ｋ字型補強筋を前記梁における隣接する上下面内において水平補強材を上下の梁主筋に平行にしてそれぞれ配置させ且つ２本の斜め補強材同士を対向させて一対配置させ、
前記一対のＫ字型補強筋によって前記開口部が前記２本の斜め補強材同士によって囲まれ補強されること、
を特徴とする大口径開口部を有する梁の補強構造。
【請求項２】
斜め材の先端部には、コンクリートとの付着強度を増す定着部材が設けられていること、
を特徴とする請求項１に記載の大口径開口部を有する梁の補強構造。
【請求項３】
斜め補強材は、梁せいの中央から連結部材側において付着強度を減らす加工を施してあること、
を特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載の大口径開口部を有する梁の補強構造。
【請求項４】
２本の斜め補強材と水平補強材とを該水平補強材の中央部で連結部材を介してＫ字型に一体に連結・固定するためのユニットであって、前記連結部材に対して前記斜め補強材を着脱自在にするとともに、前記水平補強材を２分割してそれぞれ前記連結部材に対して着脱自在にし、前記２本の斜め補強材と２分割した水平補強材と連結部材と定着部材とを一つの収納体に纏めて収めて成ること、
を特徴とするＫ字型補強筋組立用ユニット。
【請求項１】
開口部を有する梁の構造において、
２本の斜め補強材と水平補強材とを該水平補強材の中央部で連結部材を介してＫ字型に一体に連結・固定してＫ字型補強筋とし、
前記Ｋ字型補強筋を前記梁における隣接する上下面内において水平補強材を上下の梁主筋に平行にしてそれぞれ配置させ且つ２本の斜め補強材同士を対向させて一対配置させ、
前記一対のＫ字型補強筋によって前記開口部が前記２本の斜め補強材同士によって囲まれ補強されること、
を特徴とする大口径開口部を有する梁の補強構造。
【請求項２】
斜め材の先端部には、コンクリートとの付着強度を増す定着部材が設けられていること、
を特徴とする請求項１に記載の大口径開口部を有する梁の補強構造。
【請求項３】
斜め補強材は、梁せいの中央から連結部材側において付着強度を減らす加工を施してあること、
を特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載の大口径開口部を有する梁の補強構造。
【請求項４】
２本の斜め補強材と水平補強材とを該水平補強材の中央部で連結部材を介してＫ字型に一体に連結・固定するためのユニットであって、前記連結部材に対して前記斜め補強材を着脱自在にするとともに、前記水平補強材を２分割してそれぞれ前記連結部材に対して着脱自在にし、前記２本の斜め補強材と２分割した水平補強材と連結部材と定着部材とを一つの収納体に纏めて収めて成ること、
を特徴とするＫ字型補強筋組立用ユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４−Ａ】
【図４−Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４−Ａ】
【図４−Ｂ】
【公開番号】特開２０１１−８０２８７（Ｐ２０１１−８０２８７Ａ）
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２３４２０７（Ｐ２００９−２３４２０７）
【出願日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【出願人】（０００１６６４３２）戸田建設株式会社 (328)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【出願人】（０００１６６４３２）戸田建設株式会社 (328)
【Ｆターム（参考）】
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