ＰＣ構造物のＰＣケーブル破断箇所検知工法
【目的】本発明は、従来、困難な検知作業であると認識されてきた、鋼製シース内におけるＰＣケーブルの破断箇所を非破壊で検知でき、通常の供用下にあるＰＣ構造物に対し広く適用できるなど多くの利点を有したＰＣ構造物のＰＣケーブル破断箇所の非破壊検知工法を提供することを目的とする。
【構成】既設ＰＣ構造物内の鋼製シース埋設箇所を探索し、探索された鋼製シースの埋設箇所に沿って既設ＰＣ構造物面に複数の音センサを設置し、複数の音センサは、既設ＰＣ構造物供用により載置された重量物の重みで生ずる破断したＰＣケーブルの変動に伴う摩擦音を検知し、それぞれの音センサが摩擦音を検知した検知時刻の差異ならびに前記音センサの設置位置に基づき摩擦音の発生位置を割り出すことで、前記既設構造物内のＰＣケーブル破断箇所を検知できる、ことを特徴とする。
【構成】既設ＰＣ構造物内の鋼製シース埋設箇所を探索し、探索された鋼製シースの埋設箇所に沿って既設ＰＣ構造物面に複数の音センサを設置し、複数の音センサは、既設ＰＣ構造物供用により載置された重量物の重みで生ずる破断したＰＣケーブルの変動に伴う摩擦音を検知し、それぞれの音センサが摩擦音を検知した検知時刻の差異ならびに前記音センサの設置位置に基づき摩擦音の発生位置を割り出すことで、前記既設構造物内のＰＣケーブル破断箇所を検知できる、ことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば、ＰＣケーブル破断に付随する摩擦音などのＡＥ音を検知することにより、ポストテンション方式のＰＣ構造物内に配設されたＰＣケーブルの破断箇所を検知するいわゆるＡＥ法によるポストテンション方式ＰＣ構造物のＰＣケーブル破断箇所検知工法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ポストテンション方式のＰＣ構造物では、配設された鋼製シース内のグラウト不足やブリーディングにより、局部的に前記鋼製シース内のＰＣケーブルが腐食してしまい、最悪の場合には、前記ＰＣケーブルが破断してしまうとのおそれがあった。
ＰＣケーブルの破断は、最終的にはＰＣ構造物にとって致命的となる可能性があるが、前記鋼製シース内のＰＣケーブル破断箇所を供用下において非破壊で検知できる技術は現在のところ確立していないのが実情である。
【０００３】
ここで、鋼製シース内におけるＰＣケーブル破断箇所を検知する手法として考えられるのは、ＰＣ構造物の応力やひずみを測定すること、すなわち、荷重など外力作用下において、その変形の程度によって応力分布の状態および強さなどを計測し、もってＰＣケーブルの破断箇所を検知する手法、あるいは、ＰＣ構造物に放射線を照射し、透過した放射線の強さの変化から欠陥の状態などを計測し、もってＰＣケーブルの破断箇所を検知する手法、さらには、ＰＣ構造物に超音波を発信し、当該超音波が伝わる際の音響的性質を利用して、内部欠陥、材質などの違いを探査し、もってＰＣケーブルの破断箇所を検知する手法、また、電磁波が電気的特性の異なる物質との境界面で反射し戻る時間を測定し、当該測定時間から、ＰＣ構造物における内部欠陥の位置を推定し、該位置をＰＣケーブルの破断箇所とする手法などが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１―１３３０９７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
施工不良などにより鋼製シース内にグラウトが部分的にしか充填されていないことがあり、かかる場合には、前記鋼製シース内に空隙部が形成されることがある。そして、当該空隙部が存在すると、該空隙部においてＰＣケーブルが破断しやすいとの恐れが指摘されている。
【０００６】
しかし、前記空隙部でＰＣケーブルが破断すると、破断したＰＣケーブルは、グラウトが充分充填されている箇所において再びその定着がなされるものとなり、この場合におけるＰＣケーブル破断の剛性低下は比較的小さく、もってその変形による破断箇所の検知は極めて難しい。
よって、ＰＣ構造物の応力やひずみを測定し、これによりＰＣケーブルの破断箇所を検知するのはあまり現実的ではないといえる。
また、前述した放射線を使用する検知法は、躯体コンクリートによる減衰の影響が大きく、また透過可能な躯体厚さが限られるため、土木構造物では現実的ではない。
【０００７】
さらに、電磁波を使用しての検知法は、ＰＣケーブルを覆う鋼製シースで反射されるため、鋼製シース内のＰＣケーブルを調査することは困難である。
さらに、超音波や弾性波を使用しての検知法の場合、仮に充填モルタルの不具合箇所が把握できたとしても、どの箇所でＰＣケーブルが破断にまで至っているかまで特定することはできない。
【０００８】
このように、現状において、ＰＣケーブルの破断箇所を検知することは困難であり、ＰＣケーブルの破断箇所検知を放置した場合でもほとんど予兆がないため、最悪の場合には、ＰＣ構造物全体の崩落に至るまでＰＣケーブルの破断箇所が認識し得ないとの課題があった。
【０００９】
かくして、本発明は前記従来の課題を解決するために創案されたものであり、従来、困難な検知作業であると認識されてきた、鋼製シース内におけるＰＣケーブルの破断箇所を非破壊で検知でき、もってＰＣ構造物の安全性管理の水準を格段に向上させることができ、しかも、通常の交通車両の通行または検査を目的とした重量車両の載荷に伴って揺動、変動するＰＣケーブルにつき、それが再定着された脆弱なグラウト界面を破砕するときに発生する摩擦音の検知を前提としているため、通常の供用下にあるＰＣ構造物に対し広く適用できるなど多くの利点を有したＰＣ構造物のＰＣケーブル破断箇所の非破壊検知工法を提供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、
ポストテンション方式で構築され、使用されたシースは鋼製シースである既設ＰＣ構造物内のＰＣケーブル破断箇所を、前記既設ＰＣ構造物供用中に検知できるＰＣケーブル破断箇所検知工法であり、
前記既設ＰＣ構造物内の鋼製シース埋設箇所を探索し、探索された鋼製シースの埋設箇所に沿って前記既設ＰＣ構造物面に複数の音センサを設置し、
前記複数の音センサは、前記既設ＰＣ構造物供用により載置された重量物の重みで生ずる破断したＰＣケーブルの変動に伴う摩擦音を検知し、
それぞれの音センサが前記摩擦音を検知した検知時刻の差異ならびに前記音センサの設置位置に基づき摩擦音の発生位置を割り出すことで、前記既設構造物内のＰＣケーブル破断箇所を検知できる、
ことを特徴とし、
または、
ポストテンション方式で構築され、使用されたシースは鋼製シースである既設ＰＣ構造物内のＰＣケーブル破断箇所を、前記既設ＰＣ構造物供用中に検知できるＰＣケーブル破断箇所検知工法であり、
前記既設ＰＣ構造物内の鋼製シース埋設箇所を探索し、探索された鋼製シースの埋設箇所に沿って前記既設ＰＣ構造物面に複数のＡＥセンサを設置し、
前記複数のＡＥセンサは、前記既設ＰＣ構造物供用により載置された重量物の重みで生ずる破断したＰＣケーブルの変動に伴う摩擦音を検知し、
それぞれのＡＥセンサが検知した検知時刻の差異ならびに前記ＡＥセンサの設置位置に基づき摩擦音の発生位置を割り出すことで、前記既設構造物内のＰＣケーブル破断箇所を検知できる、
ことを特徴とし、
または、
ポストテンション方式で構築され、使用されたシースは鋼製シースである既設ＰＣ構造物内のＰＣケーブル破断箇所を、前記既設ＰＣ構造物供用中に検知できるＰＣケーブル破断箇所検知工法であり、
前記既設ＰＣ構造物内の鋼製シース埋設箇所を前記既設ＰＣ構造物の設計図面あるいは電磁波レーダーによる検知で探索し、探索された鋼製シースの埋設箇所に沿って前記既設ＰＣ構造物面に複数のＡＥセンサを設置し、
前記複数のＡＥセンサは、前記既設ＰＣ構造物供用により載置された重量物の重みで生ずる破断したＰＣケーブルの変動に伴う摩擦音を検知し、
それぞれのＡＥセンサの検知時刻の差異ならびに設置位置に基づき摩擦音の発生位置を割り出すことで、前記既設構造物内のＰＣケーブル破断箇所を検知できる、
ことを特徴とし、
または、
前記それぞれのＡＥセンサからの検知音に基づき、前記既設構造物内のＰＣケーブル破断箇所を検知するには、前記それぞれのＡＥセンサが検知した検知音の到達時刻の差異ならびに前記それぞれのＡＥセンサの設置位置から既設構造物内のＰＣケーブル破断箇所より発生する前記摩擦音の位置を求め、ＰＣケーブル破断箇所を検知する、
ことを特徴とし、
または、
前記供用中の既設構造物は、既設高速道路であり、該高速道路上に載置されてなる重量物は、走行する交通車両である、
ことを特徴とし、
または、
複数のＡＥセンサによる検知を連続的に行い、連続的に取得した前記摩擦音からの情報と、検知された摩擦音の変化から、ＰＣケーブル破断に伴う既設ＰＣ構造物の状況把握が行える、
ことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によるＰＣ構造物のＰＣケーブル破断箇所検知工法によれば、従来、困難な作業であると認識されてきた、鋼製シース内におけるＰＣケーブルの破断箇所検知につき、破断したＰＣケーブルが脆弱なグラウト界面を破砕する際に発生する摩擦音を計測し、これを分析することで容易になしえ、もってＰＣ構造物の安全性管理の水準を格段に向上させることができ、しかも、交通車両の通行など重量物の載荷に伴う破砕摩擦音の検知を前提にしているため、通常の供用下にあるＰＣ構造物に対して広く適用できるとの優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図の（ａ）、（ｂ）は、本発明の概略構成を説明する概略構成説明図（その１）である。
【図２】本発明の概略構成を説明する概略構成説明図（その２）である。
【図３】図の（ａ）、（ｂ）は、本発明の概略構成を説明する概略構成説明図（その３）である。
【図４】図の（ａ）、（ｂ）は、本発明の概略構成を説明する概略構成説明図（その４）である。
【図５】本発明によるシステムの構成を説明する説明図（その１）である。
【図６】本発明によるシステムの構成を説明する説明図（その２）である。
【符号の説明】
【００１３】
１ 高速道路
２ 橋桁
３ ＰＣケーブル
４ 鋼製シース
５ ＡＥセンサ
６ 交通車両
７ 切替器
８ ＡＥ音
９ 受信部
１０ 距離計測部
１１ 角度計側部
１２ ＡＥ音発生箇所特定部
１３ ＡＥ音発生箇所
１４ ＡＥ音派生箇所表示部
１５ 送信部
１６ 制御部
１７ 記憶部
１８ 表示部
１９ 入力部
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を図に示す実施例に基づいて説明する。
【実施例】
【００１５】
本発明は、ポストテンション方式で構築され、使用されたシースは鋼製シース４である既設のＰＣ構造物内において配設されたＰＣケーブル３の破断箇所を、前記既設ＰＣ構造物供用中においても検知できるＰＣケーブル破断箇所検知工法に関している。
【００１６】
図１は、本発明をＰＣ構造物として構築された高速道路１に適用した実施例の概略図であり、図1から理解されるように、既設ＰＣ構造物たる高速道路１の橋桁２の内部にはＰＣケーブル３が緊張状態で収納設置された鋼製シース４がその長手方向に延出して埋設されている。
【００１７】
ここで、既設のＰＣ構造物である高速道路１について、例えば橋桁２のいずれの位置に鋼製シース４にシールドされたＰＣケーブル３が埋設されているか、その埋設位置を探索し、外部から直ちに判断することは困難である。よって、まず、いずれの箇所に鋼製シース４にシールドされたＰＣケーブル３が複数箇所に埋設されているかを探索し、確認しなければならない。
【００１８】
まず、はじめに、既設のＰＣ構造物内においてＰＣケーブル３が敷設されている箇所がいずれにあるか特定できなければ、確実な検知を行うためのＡＥセンサ５の設置位置が確定できず、正確にＰＣケーブル３の破断箇所を検知するのは困難だからである。
【００１９】
ここで、この探索、確認作業について、いかなる方法による探索、確認であるかは何ら限定されるものではないが、例えば、既設ＰＣ構造物である高速道路１の当初の設計図面を取得し、該設計図面により埋設されたＰＣケーブル３の設置箇所の全容を確認するか、あるいは電磁波レーダーなど探索装置によって既設ＰＣ構造物である高速道路１の表面側を照射して探索し、これにより鋼製シース４内に収納されたＰＣケーブル３の設置箇所の全容を探索して検知し確認することなどが考えられる。
【００２０】
前記のようにしてＰＣケーブル３が緊張して配設された鋼製シース４の埋設箇所を探索して確認した後、破断箇所を検知すべき前記鋼製シース４の埋設箇所に沿って前記既設ＰＣ構造物である高速道路１の表面に複数のＡＥセンサ５を設置するのである（図２参照）。
【００２１】
ここで、複数のＡＥセンサ５・・・の設置方法であるが、図２から理解されるように、例えば高速道路１の橋桁２内部において、例えばその長手方向一端側から他端側に向かい緩やかな略Ｕ字状の曲線をなして埋設、設置されている鋼製シース４であれば、その延出方向にあわせ、前記橋桁２表面の長手方向に向かって所定の間隔を空けて複数個設置していくものとされる。
【００２２】
ところで、本発明では、前記高速道路１につき、ＰＣケーブル３の破断箇所を検知したいときに、前記高速道路１を通常通り使用していてもかまわないものであり、該高速道路１の走行路には重量のある交通車両６が例えば頻繁に走行していてもかまわないし、また前記の供用が前提となってＡＥセンサ５が機能する。
なお、検知を目的として、意識的に重量ある交通車両など走行させ、供用化の状態を作り出してもかまわない。
【００２３】
このような高速道路１の供用状態において、前記高速道路１の内部に配設された鋼製シース４内でＰＣケーブル３の破断があったときには、前記既設の高速道路１上を走行する交通車両６などの重量物の重みでＰＣケーブル３の破断に伴ういわゆるグラウトの破砕摩擦音が発生するものとなる。
【００２４】
繰り返すが、この摩擦音は、ＰＣケーブル３の破断による破断音ではなく、破断後、ＰＣケーブル３はグラウト充填部内で再定着されるが、その再定着部で破断したＰＣケーブル３が揺動、変動し、これに伴いグラウトが破砕する。そのときの破砕摩擦音なのである。
すると、前記のように設置された複数のＡＥセンサ５は、このＰＣケーブル３の破断に伴うグラウトの破砕摩擦音を検知し、いずれの箇所でＰＣケーブル３が切断しているかを検知するものとなる。
【００２５】
すなわち、前記複数のＡＥセンサ５・・・が前記ＰＣケーブル３の破断によるグラウトの破砕摩擦音を検知し、検知したグラウトの破砕摩擦音であるそれぞれのＡＥ音８の到達速度の差、換言すればそれぞれのＡＥセンサ５・・・が検知する検知時刻の差並びにそれぞれのＡＥセンサ５・・・の設置位置などから、前記グラウトの破砕摩擦音の発生位置を割り出すのである。
【００２６】
これにより、既設構造物である高速道路１における橋桁２のＰＣケーブル３の破断箇所がおのおの求められることになる。
そして、本実施例では、複数のＡＥセンサ５・・・から割り出された摩擦音発生箇所により、ＰＣケーブル３の破断箇所が一次元的に特定され、検知されるものとなる。
【００２７】
次に、図３は本発明の第２実施例であり、この実施例では、複数のＡＥセンサ５・・・を、例えば長手方向一端側から他端側に向かい緩やかな略Ｕ字状の曲線をなして埋設、設置されている鋼製シース４の長手方向に沿って所定の間隔を空けて配設するのであるが、これを図３から理解されるように、曲線を描く前記鋼製シース４の上側および下側に向かい間隔をあけて複数列、平行になるよう設置していくものとする。
【００２８】
このように設置することにより、複数個のＡＥセンサ５・・・が平面的に広がりをもって設置されるものとなり、各々のＡＥセンサ５・・・からの前記各情報によりＰＣケーブル３の破断箇所と予想される破砕摩擦音発生箇所が割り出されてＰＣケーブル３の破断箇所がさらに二次元的に詳細に特定されて検知できるものとなる。
【００２９】
さらに、図４は本発明の第3実施例を示す。
この第3実施例では、図３から理解されるように厚みを有する橋桁２の両側面に複数のＡＥセンサ５・・・を平面的に設置したものである。
このように複数のＡＥセンサ５・・・を、いわゆる三次元的に奥行きを有して設置したことになり、それぞれ三次元的に設置したＡＥセンサ５・・・が検知した破砕摩擦音であるＡＥ音８から、前記複数のＡＥセンサ５・・・がＡＥ音８を検知した検知時刻の差並びにＡＥセンサの設置位置などにより、三次元的に破砕摩擦音発生箇所を割り出し、すなわちＰＣケーブル３の破断断箇所を、いずれの厚み部分にあるかまで詳細に検知することができる。
【００３０】
このように、本実施例によれば、厚みを有する橋桁２の、二次元方向のみならず、いずれの厚み部分に設置された鋼製シース４内に設置されたＰＣケーブル３の破断箇所があるかが、いわゆる三次元的に詳細に特定できて検知できるものとなるのである。
【００３１】
図４、図５はこの検知工法を使用して、連続的にＰＣケーブル３の破断状態を検知し、ＰＣ構造物、例えば高速道路１の状況把握が連続的にできてその安全管理が連続的に行える本発明のシステム構成を説明したものである。
【００３２】
各ＡＥセンサ５・・・で検知された、いわゆるＡＥ音８により、各ＡＥセンサ５・・・からＡＥ音８発生箇所までの距離や、場合によっては前記した角度が各々計測されることすでに述べた。ここで、本システムでは、各ＡＥセンサ５・・・からＡＥ音８が連続的に受信でき、計測できるように構成されており、もってＡＥ音８発生箇所を連続的に特定、検知、監視できるものとされている。しかも、破砕摩擦音の大小の変化をＡＥ音８の大きさの変化として、捉えることができ、これらを連続的に検知することができる。
【００３３】
よって、これらの情報を基礎に、直ちにＰＣ構造物、例えば高速道路１の供用を停止すべきか、あるいは直ちに補強工事に入らねばならないか、あるいはＰＣ構造物の使用停止まで若干未だ余裕があるかなどの状態を検知、監視できるものとなる。
【００３４】
図４において、複数のＡＥセンサ５・・・から取得されたＡＥ音発生箇所１３からの各々のＡＥ音８は、切替器７を介して受信部９に受信される。受信部９で受信されたＡＥ音８の情報は距離計測部１０に導入されて、ＡＥ音８を検知した各々のＡＥセンサ５から検知時刻の差並びにＡＥセンサの設置位置などからＡＥ音発生箇所１３までの各々の距離が計測される。
【００３５】
そして、前記ＡＥ音発生箇所１３を挟んだ二カ所のＡＥセンサ５、５からの情報からは一次元的な大まかな前記ＡＥ音発生箇所１３がＡＥ音発生箇所１３特定部１２により特定されるものとなる。
【００３６】
なお、符号１１は、角度計測部であり、該角度計測部１１により、ＡＥ音発生箇所１３を囲むようにして配置され、その設置箇所があらかじめ確認された複数のＡＥセンサ５・・・により、ＡＥセンサ５とＡＥ音発生箇所１３を結ぶ線、各々隣り合うＡＥセンサ５、５とＡＥ音発生箇所１３を結ぶ線および各々隣り合うＡＥセンサとを結ぶ線により構成される各三角形の角度が計測される。
【００３７】
そして、前記距離計測部１０で計測された前記距離とこの角度計測部１１で計測された各々の角度の値により、ＡＥ音発生箇所特定部１２により、ＡＥ音発生箇所１３が演算されてその動きが監視され、ＡＥ音発生箇所表示部１４により連続的にその動きが表示されるものとなる。
【００３８】
図５は、本発明のシステム構成を示したもので、本システムは、一般的なコンピュータにより構成してかまわない。
【００３９】
該コンピュータには、受信部９のほか送信部１５、ＣＰＵなどによる制御部１６、ハードディスクなどで構成された記憶部１７、液晶ディスプレイなどの表示部１８さらにはキーボードなどで構成された入力部１９を含んで構成されている。前記説明した距離計測部１０，角度計測部１１、ＡＥ音発生箇所特定部１２などの動作は制御部１６により行われ、ＡＥ音発生箇所表示部１４などの動作は表示部１８によって行われる。
【００４０】
また、ＡＥ音発生箇所特定などの情報は記憶部１７に保存される。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば、ＰＣケーブル破断に付随する摩擦音などのＡＥ音を検知することにより、ポストテンション方式のＰＣ構造物内に配設されたＰＣケーブルの破断箇所を検知するいわゆるＡＥ法によるポストテンション方式ＰＣ構造物のＰＣケーブル破断箇所検知工法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ポストテンション方式のＰＣ構造物では、配設された鋼製シース内のグラウト不足やブリーディングにより、局部的に前記鋼製シース内のＰＣケーブルが腐食してしまい、最悪の場合には、前記ＰＣケーブルが破断してしまうとのおそれがあった。
ＰＣケーブルの破断は、最終的にはＰＣ構造物にとって致命的となる可能性があるが、前記鋼製シース内のＰＣケーブル破断箇所を供用下において非破壊で検知できる技術は現在のところ確立していないのが実情である。
【０００３】
ここで、鋼製シース内におけるＰＣケーブル破断箇所を検知する手法として考えられるのは、ＰＣ構造物の応力やひずみを測定すること、すなわち、荷重など外力作用下において、その変形の程度によって応力分布の状態および強さなどを計測し、もってＰＣケーブルの破断箇所を検知する手法、あるいは、ＰＣ構造物に放射線を照射し、透過した放射線の強さの変化から欠陥の状態などを計測し、もってＰＣケーブルの破断箇所を検知する手法、さらには、ＰＣ構造物に超音波を発信し、当該超音波が伝わる際の音響的性質を利用して、内部欠陥、材質などの違いを探査し、もってＰＣケーブルの破断箇所を検知する手法、また、電磁波が電気的特性の異なる物質との境界面で反射し戻る時間を測定し、当該測定時間から、ＰＣ構造物における内部欠陥の位置を推定し、該位置をＰＣケーブルの破断箇所とする手法などが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１―１３３０９７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
施工不良などにより鋼製シース内にグラウトが部分的にしか充填されていないことがあり、かかる場合には、前記鋼製シース内に空隙部が形成されることがある。そして、当該空隙部が存在すると、該空隙部においてＰＣケーブルが破断しやすいとの恐れが指摘されている。
【０００６】
しかし、前記空隙部でＰＣケーブルが破断すると、破断したＰＣケーブルは、グラウトが充分充填されている箇所において再びその定着がなされるものとなり、この場合におけるＰＣケーブル破断の剛性低下は比較的小さく、もってその変形による破断箇所の検知は極めて難しい。
よって、ＰＣ構造物の応力やひずみを測定し、これによりＰＣケーブルの破断箇所を検知するのはあまり現実的ではないといえる。
また、前述した放射線を使用する検知法は、躯体コンクリートによる減衰の影響が大きく、また透過可能な躯体厚さが限られるため、土木構造物では現実的ではない。
【０００７】
さらに、電磁波を使用しての検知法は、ＰＣケーブルを覆う鋼製シースで反射されるため、鋼製シース内のＰＣケーブルを調査することは困難である。
さらに、超音波や弾性波を使用しての検知法の場合、仮に充填モルタルの不具合箇所が把握できたとしても、どの箇所でＰＣケーブルが破断にまで至っているかまで特定することはできない。
【０００８】
このように、現状において、ＰＣケーブルの破断箇所を検知することは困難であり、ＰＣケーブルの破断箇所検知を放置した場合でもほとんど予兆がないため、最悪の場合には、ＰＣ構造物全体の崩落に至るまでＰＣケーブルの破断箇所が認識し得ないとの課題があった。
【０００９】
かくして、本発明は前記従来の課題を解決するために創案されたものであり、従来、困難な検知作業であると認識されてきた、鋼製シース内におけるＰＣケーブルの破断箇所を非破壊で検知でき、もってＰＣ構造物の安全性管理の水準を格段に向上させることができ、しかも、通常の交通車両の通行または検査を目的とした重量車両の載荷に伴って揺動、変動するＰＣケーブルにつき、それが再定着された脆弱なグラウト界面を破砕するときに発生する摩擦音の検知を前提としているため、通常の供用下にあるＰＣ構造物に対し広く適用できるなど多くの利点を有したＰＣ構造物のＰＣケーブル破断箇所の非破壊検知工法を提供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、
ポストテンション方式で構築され、使用されたシースは鋼製シースである既設ＰＣ構造物内のＰＣケーブル破断箇所を、前記既設ＰＣ構造物供用中に検知できるＰＣケーブル破断箇所検知工法であり、
前記既設ＰＣ構造物内の鋼製シース埋設箇所を探索し、探索された鋼製シースの埋設箇所に沿って前記既設ＰＣ構造物面に複数の音センサを設置し、
前記複数の音センサは、前記既設ＰＣ構造物供用により載置された重量物の重みで生ずる破断したＰＣケーブルの変動に伴う摩擦音を検知し、
それぞれの音センサが前記摩擦音を検知した検知時刻の差異ならびに前記音センサの設置位置に基づき摩擦音の発生位置を割り出すことで、前記既設構造物内のＰＣケーブル破断箇所を検知できる、
ことを特徴とし、
または、
ポストテンション方式で構築され、使用されたシースは鋼製シースである既設ＰＣ構造物内のＰＣケーブル破断箇所を、前記既設ＰＣ構造物供用中に検知できるＰＣケーブル破断箇所検知工法であり、
前記既設ＰＣ構造物内の鋼製シース埋設箇所を探索し、探索された鋼製シースの埋設箇所に沿って前記既設ＰＣ構造物面に複数のＡＥセンサを設置し、
前記複数のＡＥセンサは、前記既設ＰＣ構造物供用により載置された重量物の重みで生ずる破断したＰＣケーブルの変動に伴う摩擦音を検知し、
それぞれのＡＥセンサが検知した検知時刻の差異ならびに前記ＡＥセンサの設置位置に基づき摩擦音の発生位置を割り出すことで、前記既設構造物内のＰＣケーブル破断箇所を検知できる、
ことを特徴とし、
または、
ポストテンション方式で構築され、使用されたシースは鋼製シースである既設ＰＣ構造物内のＰＣケーブル破断箇所を、前記既設ＰＣ構造物供用中に検知できるＰＣケーブル破断箇所検知工法であり、
前記既設ＰＣ構造物内の鋼製シース埋設箇所を前記既設ＰＣ構造物の設計図面あるいは電磁波レーダーによる検知で探索し、探索された鋼製シースの埋設箇所に沿って前記既設ＰＣ構造物面に複数のＡＥセンサを設置し、
前記複数のＡＥセンサは、前記既設ＰＣ構造物供用により載置された重量物の重みで生ずる破断したＰＣケーブルの変動に伴う摩擦音を検知し、
それぞれのＡＥセンサの検知時刻の差異ならびに設置位置に基づき摩擦音の発生位置を割り出すことで、前記既設構造物内のＰＣケーブル破断箇所を検知できる、
ことを特徴とし、
または、
前記それぞれのＡＥセンサからの検知音に基づき、前記既設構造物内のＰＣケーブル破断箇所を検知するには、前記それぞれのＡＥセンサが検知した検知音の到達時刻の差異ならびに前記それぞれのＡＥセンサの設置位置から既設構造物内のＰＣケーブル破断箇所より発生する前記摩擦音の位置を求め、ＰＣケーブル破断箇所を検知する、
ことを特徴とし、
または、
前記供用中の既設構造物は、既設高速道路であり、該高速道路上に載置されてなる重量物は、走行する交通車両である、
ことを特徴とし、
または、
複数のＡＥセンサによる検知を連続的に行い、連続的に取得した前記摩擦音からの情報と、検知された摩擦音の変化から、ＰＣケーブル破断に伴う既設ＰＣ構造物の状況把握が行える、
ことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によるＰＣ構造物のＰＣケーブル破断箇所検知工法によれば、従来、困難な作業であると認識されてきた、鋼製シース内におけるＰＣケーブルの破断箇所検知につき、破断したＰＣケーブルが脆弱なグラウト界面を破砕する際に発生する摩擦音を計測し、これを分析することで容易になしえ、もってＰＣ構造物の安全性管理の水準を格段に向上させることができ、しかも、交通車両の通行など重量物の載荷に伴う破砕摩擦音の検知を前提にしているため、通常の供用下にあるＰＣ構造物に対して広く適用できるとの優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図の（ａ）、（ｂ）は、本発明の概略構成を説明する概略構成説明図（その１）である。
【図２】本発明の概略構成を説明する概略構成説明図（その２）である。
【図３】図の（ａ）、（ｂ）は、本発明の概略構成を説明する概略構成説明図（その３）である。
【図４】図の（ａ）、（ｂ）は、本発明の概略構成を説明する概略構成説明図（その４）である。
【図５】本発明によるシステムの構成を説明する説明図（その１）である。
【図６】本発明によるシステムの構成を説明する説明図（その２）である。
【符号の説明】
【００１３】
１ 高速道路
２ 橋桁
３ ＰＣケーブル
４ 鋼製シース
５ ＡＥセンサ
６ 交通車両
７ 切替器
８ ＡＥ音
９ 受信部
１０ 距離計測部
１１ 角度計側部
１２ ＡＥ音発生箇所特定部
１３ ＡＥ音発生箇所
１４ ＡＥ音派生箇所表示部
１５ 送信部
１６ 制御部
１７ 記憶部
１８ 表示部
１９ 入力部
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を図に示す実施例に基づいて説明する。
【実施例】
【００１５】
本発明は、ポストテンション方式で構築され、使用されたシースは鋼製シース４である既設のＰＣ構造物内において配設されたＰＣケーブル３の破断箇所を、前記既設ＰＣ構造物供用中においても検知できるＰＣケーブル破断箇所検知工法に関している。
【００１６】
図１は、本発明をＰＣ構造物として構築された高速道路１に適用した実施例の概略図であり、図1から理解されるように、既設ＰＣ構造物たる高速道路１の橋桁２の内部にはＰＣケーブル３が緊張状態で収納設置された鋼製シース４がその長手方向に延出して埋設されている。
【００１７】
ここで、既設のＰＣ構造物である高速道路１について、例えば橋桁２のいずれの位置に鋼製シース４にシールドされたＰＣケーブル３が埋設されているか、その埋設位置を探索し、外部から直ちに判断することは困難である。よって、まず、いずれの箇所に鋼製シース４にシールドされたＰＣケーブル３が複数箇所に埋設されているかを探索し、確認しなければならない。
【００１８】
まず、はじめに、既設のＰＣ構造物内においてＰＣケーブル３が敷設されている箇所がいずれにあるか特定できなければ、確実な検知を行うためのＡＥセンサ５の設置位置が確定できず、正確にＰＣケーブル３の破断箇所を検知するのは困難だからである。
【００１９】
ここで、この探索、確認作業について、いかなる方法による探索、確認であるかは何ら限定されるものではないが、例えば、既設ＰＣ構造物である高速道路１の当初の設計図面を取得し、該設計図面により埋設されたＰＣケーブル３の設置箇所の全容を確認するか、あるいは電磁波レーダーなど探索装置によって既設ＰＣ構造物である高速道路１の表面側を照射して探索し、これにより鋼製シース４内に収納されたＰＣケーブル３の設置箇所の全容を探索して検知し確認することなどが考えられる。
【００２０】
前記のようにしてＰＣケーブル３が緊張して配設された鋼製シース４の埋設箇所を探索して確認した後、破断箇所を検知すべき前記鋼製シース４の埋設箇所に沿って前記既設ＰＣ構造物である高速道路１の表面に複数のＡＥセンサ５を設置するのである（図２参照）。
【００２１】
ここで、複数のＡＥセンサ５・・・の設置方法であるが、図２から理解されるように、例えば高速道路１の橋桁２内部において、例えばその長手方向一端側から他端側に向かい緩やかな略Ｕ字状の曲線をなして埋設、設置されている鋼製シース４であれば、その延出方向にあわせ、前記橋桁２表面の長手方向に向かって所定の間隔を空けて複数個設置していくものとされる。
【００２２】
ところで、本発明では、前記高速道路１につき、ＰＣケーブル３の破断箇所を検知したいときに、前記高速道路１を通常通り使用していてもかまわないものであり、該高速道路１の走行路には重量のある交通車両６が例えば頻繁に走行していてもかまわないし、また前記の供用が前提となってＡＥセンサ５が機能する。
なお、検知を目的として、意識的に重量ある交通車両など走行させ、供用化の状態を作り出してもかまわない。
【００２３】
このような高速道路１の供用状態において、前記高速道路１の内部に配設された鋼製シース４内でＰＣケーブル３の破断があったときには、前記既設の高速道路１上を走行する交通車両６などの重量物の重みでＰＣケーブル３の破断に伴ういわゆるグラウトの破砕摩擦音が発生するものとなる。
【００２４】
繰り返すが、この摩擦音は、ＰＣケーブル３の破断による破断音ではなく、破断後、ＰＣケーブル３はグラウト充填部内で再定着されるが、その再定着部で破断したＰＣケーブル３が揺動、変動し、これに伴いグラウトが破砕する。そのときの破砕摩擦音なのである。
すると、前記のように設置された複数のＡＥセンサ５は、このＰＣケーブル３の破断に伴うグラウトの破砕摩擦音を検知し、いずれの箇所でＰＣケーブル３が切断しているかを検知するものとなる。
【００２５】
すなわち、前記複数のＡＥセンサ５・・・が前記ＰＣケーブル３の破断によるグラウトの破砕摩擦音を検知し、検知したグラウトの破砕摩擦音であるそれぞれのＡＥ音８の到達速度の差、換言すればそれぞれのＡＥセンサ５・・・が検知する検知時刻の差並びにそれぞれのＡＥセンサ５・・・の設置位置などから、前記グラウトの破砕摩擦音の発生位置を割り出すのである。
【００２６】
これにより、既設構造物である高速道路１における橋桁２のＰＣケーブル３の破断箇所がおのおの求められることになる。
そして、本実施例では、複数のＡＥセンサ５・・・から割り出された摩擦音発生箇所により、ＰＣケーブル３の破断箇所が一次元的に特定され、検知されるものとなる。
【００２７】
次に、図３は本発明の第２実施例であり、この実施例では、複数のＡＥセンサ５・・・を、例えば長手方向一端側から他端側に向かい緩やかな略Ｕ字状の曲線をなして埋設、設置されている鋼製シース４の長手方向に沿って所定の間隔を空けて配設するのであるが、これを図３から理解されるように、曲線を描く前記鋼製シース４の上側および下側に向かい間隔をあけて複数列、平行になるよう設置していくものとする。
【００２８】
このように設置することにより、複数個のＡＥセンサ５・・・が平面的に広がりをもって設置されるものとなり、各々のＡＥセンサ５・・・からの前記各情報によりＰＣケーブル３の破断箇所と予想される破砕摩擦音発生箇所が割り出されてＰＣケーブル３の破断箇所がさらに二次元的に詳細に特定されて検知できるものとなる。
【００２９】
さらに、図４は本発明の第3実施例を示す。
この第3実施例では、図３から理解されるように厚みを有する橋桁２の両側面に複数のＡＥセンサ５・・・を平面的に設置したものである。
このように複数のＡＥセンサ５・・・を、いわゆる三次元的に奥行きを有して設置したことになり、それぞれ三次元的に設置したＡＥセンサ５・・・が検知した破砕摩擦音であるＡＥ音８から、前記複数のＡＥセンサ５・・・がＡＥ音８を検知した検知時刻の差並びにＡＥセンサの設置位置などにより、三次元的に破砕摩擦音発生箇所を割り出し、すなわちＰＣケーブル３の破断断箇所を、いずれの厚み部分にあるかまで詳細に検知することができる。
【００３０】
このように、本実施例によれば、厚みを有する橋桁２の、二次元方向のみならず、いずれの厚み部分に設置された鋼製シース４内に設置されたＰＣケーブル３の破断箇所があるかが、いわゆる三次元的に詳細に特定できて検知できるものとなるのである。
【００３１】
図４、図５はこの検知工法を使用して、連続的にＰＣケーブル３の破断状態を検知し、ＰＣ構造物、例えば高速道路１の状況把握が連続的にできてその安全管理が連続的に行える本発明のシステム構成を説明したものである。
【００３２】
各ＡＥセンサ５・・・で検知された、いわゆるＡＥ音８により、各ＡＥセンサ５・・・からＡＥ音８発生箇所までの距離や、場合によっては前記した角度が各々計測されることすでに述べた。ここで、本システムでは、各ＡＥセンサ５・・・からＡＥ音８が連続的に受信でき、計測できるように構成されており、もってＡＥ音８発生箇所を連続的に特定、検知、監視できるものとされている。しかも、破砕摩擦音の大小の変化をＡＥ音８の大きさの変化として、捉えることができ、これらを連続的に検知することができる。
【００３３】
よって、これらの情報を基礎に、直ちにＰＣ構造物、例えば高速道路１の供用を停止すべきか、あるいは直ちに補強工事に入らねばならないか、あるいはＰＣ構造物の使用停止まで若干未だ余裕があるかなどの状態を検知、監視できるものとなる。
【００３４】
図４において、複数のＡＥセンサ５・・・から取得されたＡＥ音発生箇所１３からの各々のＡＥ音８は、切替器７を介して受信部９に受信される。受信部９で受信されたＡＥ音８の情報は距離計測部１０に導入されて、ＡＥ音８を検知した各々のＡＥセンサ５から検知時刻の差並びにＡＥセンサの設置位置などからＡＥ音発生箇所１３までの各々の距離が計測される。
【００３５】
そして、前記ＡＥ音発生箇所１３を挟んだ二カ所のＡＥセンサ５、５からの情報からは一次元的な大まかな前記ＡＥ音発生箇所１３がＡＥ音発生箇所１３特定部１２により特定されるものとなる。
【００３６】
なお、符号１１は、角度計測部であり、該角度計測部１１により、ＡＥ音発生箇所１３を囲むようにして配置され、その設置箇所があらかじめ確認された複数のＡＥセンサ５・・・により、ＡＥセンサ５とＡＥ音発生箇所１３を結ぶ線、各々隣り合うＡＥセンサ５、５とＡＥ音発生箇所１３を結ぶ線および各々隣り合うＡＥセンサとを結ぶ線により構成される各三角形の角度が計測される。
【００３７】
そして、前記距離計測部１０で計測された前記距離とこの角度計測部１１で計測された各々の角度の値により、ＡＥ音発生箇所特定部１２により、ＡＥ音発生箇所１３が演算されてその動きが監視され、ＡＥ音発生箇所表示部１４により連続的にその動きが表示されるものとなる。
【００３８】
図５は、本発明のシステム構成を示したもので、本システムは、一般的なコンピュータにより構成してかまわない。
【００３９】
該コンピュータには、受信部９のほか送信部１５、ＣＰＵなどによる制御部１６、ハードディスクなどで構成された記憶部１７、液晶ディスプレイなどの表示部１８さらにはキーボードなどで構成された入力部１９を含んで構成されている。前記説明した距離計測部１０，角度計測部１１、ＡＥ音発生箇所特定部１２などの動作は制御部１６により行われ、ＡＥ音発生箇所表示部１４などの動作は表示部１８によって行われる。
【００４０】
また、ＡＥ音発生箇所特定などの情報は記憶部１７に保存される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポストテンション方式で構築され、使用されたシースは鋼製シースである既設ＰＣ構造物内のＰＣケーブル破断箇所を、前記既設ＰＣ構造物供用中に検知できるＰＣケーブル破断箇所検知工法であり、
前記既設ＰＣ構造物内の鋼製シース埋設箇所を探索し、探索された鋼製シースの埋設箇所に沿って前記既設ＰＣ構造物面に複数の音センサを設置し、
前記複数の音センサは、前記既設ＰＣ構造物供用により載置された重量物の重みで生ずる破断したＰＣケーブルの変動に伴う摩擦音を検知し、
それぞれの音センサが前記摩擦音を検知した検知時刻の差異ならびに前記音センサの設置位置に基づき摩擦音の発生位置を割り出すことで、前記既設構造物内のＰＣケーブル破断箇所を検知できる、
ことを特徴とするＰＣケーブル破断箇所検知工法。
【請求項２】
ポストテンション方式で構築され、使用されたシースは鋼製シースである既設ＰＣ構造物内のＰＣケーブル破断箇所を、前記既設ＰＣ構造物供用中に検知できるＰＣケーブル破断箇所検知工法であり、
前記既設ＰＣ構造物内の鋼製シース埋設箇所を探索し、探索された鋼製シースの埋設箇所に沿って前記既設ＰＣ構造物面に複数のＡＥセンサを設置し、
前記複数のＡＥセンサは、前記既設ＰＣ構造物供用により載置された重量物の重みで生ずる破断したＰＣケーブルの変動に伴う摩擦音を検知し、
それぞれのＡＥセンサが検知した検知時刻の差異ならびに前記ＡＥセンサの設置位置に基づき摩擦音の発生位置を割り出すことで、前記既設構造物内のＰＣケーブル破断箇所を検知できる、
ことを特徴とするＰＣケーブル破断箇所検知工法。
【請求項３】
ポストテンション方式で構築され、使用されたシースは鋼製シースである既設ＰＣ構造物内のＰＣケーブル破断箇所を、前記既設ＰＣ構造物供用中に検知できるＰＣケーブル破断箇所検知工法であり、
前記既設ＰＣ構造物内の鋼製シース埋設箇所を前記既設ＰＣ構造物の設計図面あるいは電磁波レーダーによる検知で探索し、探索された鋼製シースの埋設箇所に沿って前記既設ＰＣ構造物面に複数のＡＥセンサを設置し、
前記複数のＡＥセンサは、前記既設ＰＣ構造物供用により載置された重量物の重みで生ずる破断したＰＣケーブルの変動に伴う摩擦音を検知し、
それぞれのＡＥセンサの検知時刻の差異ならびに設置位置に基づき摩擦音の発生位置を割り出すことで、前記既設構造物内のＰＣケーブル破断箇所を検知できる、
ことを特徴とするＰＣケーブル破断箇所検知工法。
【請求項４】
前記それぞれのＡＥセンサからの検知音に基づき、前記既設構造物内のＰＣケーブル破断箇所を検知するには、前記それぞれのＡＥセンサが検知した検知音の到達時刻の差異ならびに前記それぞれのＡＥセンサの設置位置から既設構造物内のＰＣケーブル破断箇所より発生する前記摩擦音の位置を求め、ＰＣケーブル破断箇所を検知する、
ことを特徴とする請求項２または請求項３記載のＰＣケーブル破断箇所検知工法。
【請求項５】
前記供用中の既設構造物は、既設高速道路であり、該高速道路上に載置されてなる重量物は、走行する交通車両である、
ことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３または請求項４記載のＰＣケーブル破断箇所検知工法。
【請求項６】
請求項２乃至請求項４に記載された複数のＡＥセンサによる検知を連続的に行い、連続的に取得した前記摩擦音からの情報と、検知された摩擦音の変化から、ＰＣケーブル破断に伴う既設ＰＣ構造物の状況把握が行える、
ことを特徴とする既設ＰＣ構造物の状況検知工法。
【請求項１】
ポストテンション方式で構築され、使用されたシースは鋼製シースである既設ＰＣ構造物内のＰＣケーブル破断箇所を、前記既設ＰＣ構造物供用中に検知できるＰＣケーブル破断箇所検知工法であり、
前記既設ＰＣ構造物内の鋼製シース埋設箇所を探索し、探索された鋼製シースの埋設箇所に沿って前記既設ＰＣ構造物面に複数の音センサを設置し、
前記複数の音センサは、前記既設ＰＣ構造物供用により載置された重量物の重みで生ずる破断したＰＣケーブルの変動に伴う摩擦音を検知し、
それぞれの音センサが前記摩擦音を検知した検知時刻の差異ならびに前記音センサの設置位置に基づき摩擦音の発生位置を割り出すことで、前記既設構造物内のＰＣケーブル破断箇所を検知できる、
ことを特徴とするＰＣケーブル破断箇所検知工法。
【請求項２】
ポストテンション方式で構築され、使用されたシースは鋼製シースである既設ＰＣ構造物内のＰＣケーブル破断箇所を、前記既設ＰＣ構造物供用中に検知できるＰＣケーブル破断箇所検知工法であり、
前記既設ＰＣ構造物内の鋼製シース埋設箇所を探索し、探索された鋼製シースの埋設箇所に沿って前記既設ＰＣ構造物面に複数のＡＥセンサを設置し、
前記複数のＡＥセンサは、前記既設ＰＣ構造物供用により載置された重量物の重みで生ずる破断したＰＣケーブルの変動に伴う摩擦音を検知し、
それぞれのＡＥセンサが検知した検知時刻の差異ならびに前記ＡＥセンサの設置位置に基づき摩擦音の発生位置を割り出すことで、前記既設構造物内のＰＣケーブル破断箇所を検知できる、
ことを特徴とするＰＣケーブル破断箇所検知工法。
【請求項３】
ポストテンション方式で構築され、使用されたシースは鋼製シースである既設ＰＣ構造物内のＰＣケーブル破断箇所を、前記既設ＰＣ構造物供用中に検知できるＰＣケーブル破断箇所検知工法であり、
前記既設ＰＣ構造物内の鋼製シース埋設箇所を前記既設ＰＣ構造物の設計図面あるいは電磁波レーダーによる検知で探索し、探索された鋼製シースの埋設箇所に沿って前記既設ＰＣ構造物面に複数のＡＥセンサを設置し、
前記複数のＡＥセンサは、前記既設ＰＣ構造物供用により載置された重量物の重みで生ずる破断したＰＣケーブルの変動に伴う摩擦音を検知し、
それぞれのＡＥセンサの検知時刻の差異ならびに設置位置に基づき摩擦音の発生位置を割り出すことで、前記既設構造物内のＰＣケーブル破断箇所を検知できる、
ことを特徴とするＰＣケーブル破断箇所検知工法。
【請求項４】
前記それぞれのＡＥセンサからの検知音に基づき、前記既設構造物内のＰＣケーブル破断箇所を検知するには、前記それぞれのＡＥセンサが検知した検知音の到達時刻の差異ならびに前記それぞれのＡＥセンサの設置位置から既設構造物内のＰＣケーブル破断箇所より発生する前記摩擦音の位置を求め、ＰＣケーブル破断箇所を検知する、
ことを特徴とする請求項２または請求項３記載のＰＣケーブル破断箇所検知工法。
【請求項５】
前記供用中の既設構造物は、既設高速道路であり、該高速道路上に載置されてなる重量物は、走行する交通車両である、
ことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３または請求項４記載のＰＣケーブル破断箇所検知工法。
【請求項６】
請求項２乃至請求項４に記載された複数のＡＥセンサによる検知を連続的に行い、連続的に取得した前記摩擦音からの情報と、検知された摩擦音の変化から、ＰＣケーブル破断に伴う既設ＰＣ構造物の状況把握が行える、
ことを特徴とする既設ＰＣ構造物の状況検知工法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−２５１３９１（Ｐ２０１２−２５１３９１Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２６３４０（Ｐ２０１１−１２６３４０）
【出願日】平成２３年６月６日（２０１１．６．６）
【出願人】（０００２３５５４３）飛島建設株式会社 (132)
【出願人】（５０４１３２２７２）国立大学法人京都大学 (1,269)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月６日（２０１１．６．６）
【出願人】（０００２３５５４３）飛島建設株式会社 (132)
【出願人】（５０４１３２２７２）国立大学法人京都大学 (1,269)
【Ｆターム（参考）】
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