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JP5015100B2 - Cutter head for propulsion machine - Google Patents

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JP5015100B2
JP5015100B2 JP2008230945A JP2008230945A JP5015100B2 JP 5015100 B2 JP5015100 B2 JP 5015100B2 JP 2008230945 A JP2008230945 A JP 2008230945A JP 2008230945 A JP2008230945 A JP 2008230945A JP 5015100 B2 JP5015100 B2 JP 5015100B2
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  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

Description

本発明は、上下水道管を埋設したり、既設の埋設管の改修をする推進機に用いられるカッターヘッドに係り、特に、地質や掘削対象物の性質に応じたビットを使用して、効率よい推進を行えるようにした推進機用カッターヘッドに関する。   The present invention relates to a cutter head used in a propulsion device that embeds a water and sewage pipe or repairs an existing buried pipe, and in particular, uses a bit according to the geology and the nature of an excavation object, and is efficient. The present invention relates to a cutter head for a propulsion device that can perform propulsion.

地表を開削することなく上・下水道管や電線管等の管を地中に埋設する工法には、管埋設用の推進機が従来より利用されている。推進機は、地表から掘削したピット内に設置される。推進機からはスクリューが延び、このスクリューの先端に設けられたカッタヘッドにより水平方向に地盤を掘削し、掘削した土砂はスクリューが挿通される先導管内のケーシングを通じてピットから地上へ搬出される。かくして先導管に順次埋設管を継ぎ足しながら、埋設管は地中に推進される。   In the construction method of burying pipes such as water and sewer pipes and electric pipes without excavating the ground surface, a propulsion device for pipe burying has been used conventionally. The propulsion device is installed in a pit excavated from the surface. A screw extends from the propulsion unit, and the ground is excavated in the horizontal direction by a cutter head provided at the tip of the screw, and the excavated earth and sand are carried out from the pit to the ground through a casing in a tip conduit through which the screw is inserted. Thus, the buried pipe is propelled into the ground while sequentially adding the buried pipe to the leading conduit.

また、古くなったヒューム管等を新しい管に改築する埋設改築工法にも、同じように推進機を用いた掘削が行われる。   In addition, excavation using a propulsion machine is performed in the same manner as the buried reconstruction method in which an old fume pipe is replaced with a new pipe.

従来の推進機で用いるカッタヘッドには、図7に示す構造のカッタヘッドが用いられていた。スクリュー10の先端には、ビット2を有するカッタヘッド3の面板4が取り付けられている。この面板4の背面には止水コーン5が取り付けられている。止水コーン5と先導管6の先端の刃口7のテーパー状内周面8との間にクリアランスCが設けられており、カッタヘッド3はこのクリアランスC部分で回転中心が保たれて回動するようになっている。   A cutter head having a structure shown in FIG. 7 has been used as a cutter head used in a conventional propulsion device. A face plate 4 of a cutter head 3 having a bit 2 is attached to the tip of the screw 10. A water stop cone 5 is attached to the back surface of the face plate 4. A clearance C is provided between the water stop cone 5 and the tapered inner peripheral surface 8 of the blade edge 7 at the tip of the leading conduit 6. It is supposed to be.

しかるに、このカッタヘッド3では、面板4の外周と刃ロ7の内周面8とのクリアランスCだけでカッタヘッド3の回転中心を保証するものであるから、カッタヘッド3の回転中心が一定せず、ふらついてきわめて不安定な回転となり、良好な掘削ができないと同時に掘削面の方向修正が効きにくいという問題点があった。   However, in this cutter head 3, the center of rotation of the cutter head 3 is guaranteed only by the clearance C between the outer periphery of the face plate 4 and the inner peripheral surface 8 of the blade b 7. However, the rotation was unstable and the rotation was extremely unstable, and there was a problem that the excavation surface direction was difficult to be corrected at the same time as good excavation was not possible.

そこで、かかる問題を解決するために、本出願人は、掘削孔の最外周部を掘削する最外周掘削ビットを刃ロの先端にベアリングを介して回転可能に支持するとともに、先端にカッタヘッドを取り付けたスクリューコンベアを軸方向に可動に支持するようにしたカッタヘッドを提案している(特許文献1)
特開2001−295584号公報
Therefore, in order to solve such a problem, the present applicant supports an outermost peripheral excavation bit for excavating the outermost peripheral portion of the excavation hole rotatably at the tip of the blade b via a bearing, and a cutter head at the tip. A cutter head is proposed in which an attached screw conveyor is movably supported in the axial direction (Patent Document 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-295584

埋設管を地中に推進する場合、地質にはさまざまなバラエティがあり、軟質、硬質の違いだけでなく、地質によっては推進進路上に大きな礫が存在する場合があるというように、様々である。また、地質の違いだけでなく、既設埋設管の改築工事にみられるように、しばしば、ヒューム管のコンクリート部分と鉄製カラー部分を交互に掘削しなければならないことがある。   When underground pipes are propelled underground, there are various varieties of geology, not only the difference between soft and hard, but also depending on the geology, there may be large gravel on the propulsion path. . In addition to the difference in geology, it is often necessary to excavate the concrete part of the fume pipe and the iron collar part alternately, as seen in the renovation work of the existing buried pipe.

このように掘削の条件には、地質の違い、対象物の材料の違いなど様々であるが、従来は、難掘の地層あるいは掘削対象の方に、カッタービットを合わせて掘削していた。このため、カッタビットの特性を十分に生かすことができず、カッタビットの早期摩耗や損傷などの不具合が生じていた。   As described above, there are various excavation conditions such as a difference in geology and a difference in material of an object. Conventionally, excavation is performed by combining a cutter bit with a difficult formation or an excavation target. For this reason, the characteristics of the cutter bit cannot be fully utilized, and problems such as early wear and damage of the cutter bit have occurred.

この点、上記特開2001−295584号公報に係るカッタヘッドは、要するに、最外周部分のビットと、内周部分のビットを相対的に前記に移動可能にした構成になっているが、予想される異なる地層や対象物が異なる場合の掘削には対応することはできなかった。   In this respect, the cutter head according to the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-295584 has a configuration in which the outermost peripheral bit and the inner peripheral bit are relatively movable as described above. It was not possible to cope with excavation when different strata and objects were different.

そこで、本発明の目的は、前記従来技術の有する問題点を解消し、埋設管の推進経路に、硬軟異なる性質の地層や、硬軟異なる材料の掘削対象物が存在することが予想される場合に、地層や掘削対象物の性質によりカッタビットを選択し、掘削効率を上げ、カッタビットの寿命を延ばすことを可能にする推進機用カッターヘッドを提供することにある。   Therefore, the object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and in the case where it is expected that there are strata having different properties of hardness and softness and materials to be excavated of different materials in the propulsion path of the buried pipe. Another object of the present invention is to provide a cutter head for a propulsion unit that can select a cutter bit according to the nature of a formation or an object to be excavated, increase excavation efficiency, and extend the life of the cutter bit.

前記の目的を達成するために、本発明は、先導管に挿通されるスクリューの先端に取り付けられたカッタヘッドにより地盤を掘削しながら地中に埋設管を推進するための推進機に用いられるカッタヘッドにおいて、第1のカッタービットが前面に取り付けられ、前記先導管先端の刃口にベアリングを介して回転自在に取り付けられた第1の面板と、 第2のカッタビットが前面に取り付けられ、前記スクリューの先端部と連結されて前記スクリューとともに軸方向に可動な第2の面板と、を具備し、前記第1の面板と前記第2の面板は、両者を組み合わせることで円形の面板前面を構成し、前記第1面板は、一対の半月形の面板前面を形成し、前記第2円板は、前記半月形の面板前面の間に整合的に嵌合する一定の幅の矩形面板前面を形成し、前記第1のカッタービットによる掘削範囲と前記第2のカッタービットによる掘削範囲が重なり合うことを特徴としている。 To achieve the above object, the present invention is used for propulsion unit for propelling the buried pipe in the ground while excavating the ground by attached cutters head to the tip of the screw to be inserted into the lead pipe in cutters head, the first cutter bit is attached to the front, the first face plate mounted rotatably via a bearing on the destination conduit tip of the cutting edge, mounting the second cutters bits to the front A second face plate coupled to the tip of the screw and movable in the axial direction together with the screw, the first face plate and the second face plate being a circular face plate by combining both A rectangular face plate having a constant width that forms a front face, the first face plate forms a pair of half-moon shaped face plate front faces, and the second disc fits between the front faces of the half-moon shaped face plates. Shape the front And the excavation range by the first cutter bit and the excavation range by the second cutter bit overlap each other.

本発明では、前記第1カッタービットと、第2カッタービットは、それそれ掘削特性の異なるカッタービットからなることが好ましい。   In the present invention, the first cutter bit and the second cutter bit are preferably made of cutter bits having different excavation characteristics.

本発明によれば、設管の推進経路に、硬軟異なる性質の地層や、硬軟異なる材料の掘削対象物が存在することが予想される場合に、地層や掘削対象物の性質にカッタビットを選択し、掘削効率を上げ、カッタビットの寿命を延ばすことができる。   According to the present invention, when it is anticipated that a stratum having different properties of softness and softness and materials to be excavated exist in the propulsion path of the pipe installation, a cutter bit is selected for the properties of the formation and the work to be excavated. As a result, the drilling efficiency can be increased and the life of the cutter bit can be extended.

以下、本発明による推進機用カッターヘッドの一実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
図1は本発明によるカッタヘッドの一実施形態の正面を示し、図2は、図1のA−A断面を示す。図3は、図1のB−B断面を示す。
Hereinafter, an embodiment of a cutter head for a propulsion device according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows a front view of an embodiment of a cutter head according to the present invention, and FIG. 2 shows a cross section taken along line AA of FIG. FIG. 3 shows a BB cross section of FIG.

図示しない推進機から延びる先導管6の内部には、その軸方向にケーシング6aが配設されている。この先導管6の先端の刃口7には、ベアリング11を介して第1の面板12が回転自在に取り付けられている。   A casing 6a is disposed in the axial direction of the front conduit 6 extending from a propulsion device (not shown). A first face plate 12 is rotatably attached to a blade edge 7 at the distal end of the tip conduit 6 via a bearing 11.

また、ケーシング6aにはスクリュー10が図示しない後方の駆動手段により回転駆動および所定の距離にわたって前後動自在に挿通され、このスクリュー10の先端には、第2の面板14の中心がスクリュー10と同軸に固着されている。   Further, the screw 10 is inserted into the casing 6a so as to be rotationally driven by a rear driving means (not shown) and movable back and forth over a predetermined distance, and the center of the second face plate 14 is coaxial with the screw 10 at the tip of the screw 10. It is fixed to.

第1の面板12の前面には、第1カッタービット15が4つ直線状に配列して固着されている。同様に、第2の面板14の前面には、第2カッタービット16が5つ直線配列で固着されている。この第1カッタービット15の配列と、第2カッタービット16の配列は、回転中心で交差し、第1カッタービット15による掘削範囲と第2カッタービット16による掘削範囲は重なり合うようになっている。なお、第1カッタービット15と、第2カッタービット16は、例えば前者は礫などを対象とする硬い地質用、後者は軟質の地質用というように、それぞれ掘削特性の異なるカッタービットが用いられている。   Four first cutter bits 15 are linearly arranged and fixed to the front surface of the first face plate 12. Similarly, five second cutter bits 16 are fixed to the front surface of the second face plate 14 in a linear array. The arrangement of the first cutter bit 15 and the arrangement of the second cutter bit 16 intersect at the rotation center, and the excavation range by the first cutter bit 15 and the excavation range by the second cutter bit 16 overlap each other. For the first cutter bit 15 and the second cutter bit 16, cutter bits having different excavation characteristics are used, for example, the former is for hard geology for gravel and the latter is for soft geology. Yes.

この実施形態によるカッターヘッドでは、第1の面板12と第2の面板14は、組み合わされると、面板前面は全体として円形になっている。このうち、第1面板12は、一対の半円形の面板前面12a、12bを構成している。これに対して、第2面板14の方は、半円形の前面面板12a、12bの間に整合的に嵌合する一定の幅の矩形面板前面を構成している。   In the cutter head according to this embodiment, when the first face plate 12 and the second face plate 14 are combined, the front face of the face plate is generally circular. Of these, the first face plate 12 constitutes a pair of semicircular face plate front faces 12a and 12b. On the other hand, the second face plate 14 constitutes a rectangular face plate front face having a certain width that fits between the semicircular face face plates 12a and 12b in a consistent manner.

図2に示すように、第1面板12の背面には、ベアリング11によって支持された円環状のボス部17が形成されている。第1面板12は、半円形の前面面板12a、12bとボス部17とが一体になっている。   As shown in FIG. 2, an annular boss portion 17 supported by the bearing 11 is formed on the back surface of the first face plate 12. As for the 1st face plate 12, semicircular front face plates 12a and 12b and boss part 17 are united.

第2面板14の背面には伝達キー18が形成されており、この伝達キー18は、第1面板12のボス部17と嵌合可能になっている。そして、第2面板14の伝達キー18が第1面板12のボス部17に嵌合している状態では、スクリュー10といっしょに第2面板14が回転すると、この回転は第1面板12に伝達される。   A transmission key 18 is formed on the back surface of the second face plate 14, and the transmission key 18 can be fitted to the boss portion 17 of the first face plate 12. When the transmission key 18 of the second face plate 14 is fitted to the boss portion 17 of the first face plate 12, when the second face plate 14 rotates together with the screw 10, this rotation is transmitted to the first face plate 12. Is done.

本実施形態による推進機用カッターヘッドは、以上のように構成されるものであり、次に、その作用並びに効果について説明する。
まず、図4は、図1のA−B断面において、第1面板12と第2面板14はほぼ同一平面にある状態での断面を示す。
本実施形態のカッターヘッドでは、スクリュー10とともに第2面板14を軸方向に前進後退させることができる。図4に示すように、第1面板12と第2面板14がほぼ同一平面上にあると、掘削した土砂はスクリュー10側へは進入しない。
The cutter head for a propulsion device according to the present embodiment is configured as described above. Next, the operation and effect thereof will be described.
First, FIG. 4 shows a cross section in a state where the first face plate 12 and the second face plate 14 are substantially in the same plane in the cross section AB of FIG.
In the cutter head of this embodiment, the second face plate 14 can be moved forward and backward in the axial direction together with the screw 10. As shown in FIG. 4, when the first face plate 12 and the second face plate 14 are substantially on the same plane, the excavated earth and sand do not enter the screw 10 side.

次に、図5は、図1のA−B断面において、第1面板12と第2面板14が互い違いになっていて、かつ第2面板14の方が第1面板12よりも突出している状態での断面を示す。   Next, FIG. 5 shows a state in which the first face plate 12 and the second face plate 14 are staggered and the second face plate 14 protrudes from the first face plate 12 in the AB cross section of FIG. A cross-section at is shown.

この状態で、スクリュー10が回転すると、第2面板14の第2カッタービット16は先行して地盤を掘削する。この掘削時には、第1面板12の第1カッタービット15は、第2面板14から回転トルクを伝達されて回転し、その第1カッタービット15は、第2カッタービット16に遅れて地盤を掘削する。砕かれた土砂は、第1面板12と第2面板14の間にできる開ロ部Aを通じてスクリュー10に取り込まれ、ケーシング6a内を後方へ搬送されて地上へ搬出される。   When the screw 10 rotates in this state, the second cutter bit 16 of the second face plate 14 excavates the ground in advance. At the time of this excavation, the first cutter bit 15 of the first face plate 12 is rotated by the rotational torque transmitted from the second face plate 14, and the first cutter bit 15 excavates the ground behind the second cutter bit 16. . The crushed earth and sand are taken into the screw 10 through the opening portion A formed between the first face plate 12 and the second face plate 14, are transported backward in the casing 6a, and are carried out to the ground.

そこで、例えば、推進進路上に比較的大きな礫があることが予想される場合、本実施形態のカッターヘッドによれば、第1カッタービット15としては比較的軟質地盤用のビットを取り付け、第2カッタービット16としては礫層の掘削に適した硬質地盤用のビットを取り付ければよい。   Therefore, for example, when it is expected that there is a relatively large gravel on the propulsion path, according to the cutter head of the present embodiment, a bit for relatively soft ground is attached as the first cutter bit 15, and the second The cutter bit 16 may be a hard ground bit suitable for excavation of gravel layers.

このように異なるカッタービットを用いることで、礫の掘削に適した第2カッタービット16をより前方へ突出させた状態として、カッタービット16のみによる先行掘削を行なえば、礫を含む地盤の掘削を効率よく行なうことができる。そして、同じ掘削範囲にある礫以外の土砂は、第1面板14の第1カッタービット15で掘削できるので、軟質地盤用のカッタビット15を破損させることもなく、いずれのカッタビット15、16の寿命を延ばすことができる。   By using different cutter bits in this manner, the second cutter bit 16 suitable for excavation of gravel is projected further forward, and if excavation with only the cutter bit 16 is performed, excavation of the ground containing gravel is possible. It can be performed efficiently. And since the earth and sand other than gravel in the same excavation range can be excavated by the first cutter bit 15 of the first face plate 14, the cutter bit 15 for soft ground is not damaged, and any of the cutter bits 15, 16 Life can be extended.

最後に、図6は、図1のA−B断面において、第1面板12と第2面板14が互い違いになっていて、かつ第1面板12の方が第2面板14よりも突出している状態での断面を示す。   Finally, FIG. 6 shows a state in which the first face plate 12 and the second face plate 14 are staggered and the first face plate 12 protrudes more than the second face plate 14 in the AB cross section of FIG. A cross-section at is shown.

既設の埋設管が老朽化したヒューム管の場合には、ヒューム管の継手部には、接続のための鉄製カラーが入っていることがある。このようなヒューム管を砕きながら掘削をするには、以下のように対応する。   In the case where the existing buried pipe is an aged fume pipe, the joint portion of the fume pipe may contain an iron collar for connection. To excavate while crushing such a fume tube, the following measures are taken.

第1面板12には、コンクリート材料の破砕に適した第1カッタービット15を取り付け、第2面板14には、金属材料でも破砕可能な第2カッタービット16を取り付ける。   A first cutter bit 15 suitable for crushing concrete material is attached to the first face plate 12, and a second cutter bit 16 capable of being crushed by a metal material is attached to the second face plate.

そして、ヒューム管のコンクリート部分は、図6に示すように、第1面板12を突出させることで、コンクリートの破砕に適した第1カッタービット15で破砕する。その後遅れて、第2面板14の第2カッタービット16は、鉄製カラーを粉砕することができる。   And the concrete part of a fume pipe | tube is crushed with the 1st cutter bit 15 suitable for crushing of concrete by making the 1st face plate 12 protrude, as shown in FIG. Thereafter, the second cutter bit 16 of the second face plate 14 can grind the iron collar.

このようにコンクリートと鉄というように、全く異なるものが掘削対象となる場合でも、カッタービットを破損させることなく効率良く掘削を進めることができる。また、第1面板12を先行させて掘削する場合には、第1面板12がベアリング11により回転中心を保持されているので、修正効果が良くなる利点もある。   Thus, even when completely different objects such as concrete and iron are to be excavated, it is possible to efficiently excavate without damaging the cutter bit. Further, when excavating the first face plate 12 in advance, the first face plate 12 is held at the center of rotation by the bearing 11, so there is an advantage that the correction effect is improved.

なお、図5並びに図6のいずれの場合でも、スクリューコンベア10の軸方向への進退移動量を調整することにより、第1面板12と第2面板の間の土砂取り込み開口部Aの開度を調整することができ、掘削土砂の取り込み量を制御することができる。なお、本実施形態では、土砂取り込み開口部Aは、第1面板12と第2面板14の位置差による隙間から形成されているが、あらかじめ第1面板12または第2面板14に土砂取り込み開口部Aを設ける構成としてもよい。   In both cases of FIGS. 5 and 6, the degree of opening of the earth taking-in opening A between the first face plate 12 and the second face plate is adjusted by adjusting the amount of movement of the screw conveyor 10 in the axial direction. The amount of excavated sediment can be controlled. In the present embodiment, the earth and sand intake opening A is formed by a gap due to a positional difference between the first face plate 12 and the second face plate 14, but the earth and sand intake opening is formed in the first face plate 12 or the second face plate 14 in advance. It is good also as a structure which provides A.

また粘土質の地盤掘削時にスクリュー10に粘性士が付着した場合には、スクリュー10を前後勤させて振動を与えることにより剥離させることができる。   In addition, when a viscous person adheres to the screw 10 during excavation of clayey ground, it can be peeled off by applying vibration by moving the screw 10 back and forth.

以上、本発明に係る推進機用カッターヘッドについて、好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は、上述の実施形態で説明した礫を含む地層を掘削する場合や、ヒューム管の掘削に限定されないことはもちろんであり、地盤の条件に応じて第1カッタービット15、第2カッタービットを任意に組み合わせることができる。   As described above, the propulsion machine cutter head according to the present invention has been described with reference to a preferred embodiment, but the present invention is suitable for excavating a formation containing gravel described in the above-described embodiment or for excavating a fume tube. Of course, the first cutter bit 15 and the second cutter bit can be arbitrarily combined depending on the ground conditions.

本発明による推進機用カッターヘッドの一実施形態を示す正面図である。It is a front view which shows one Embodiment of the cutter head for propulsion machines by this invention. 図1におけるA−A断面図である。It is AA sectional drawing in FIG. 図1におけるB−B断面図である。It is BB sectional drawing in FIG. 図1におけるA−B断面図である。It is AB sectional drawing in FIG. 図1におけるA−B断面において、第2面板が先行している状態の断面図である。It is sectional drawing of the state which the 2nd face plate precedes in the AB cross section in FIG. 図1におけるA−B断面において、第1面板が先行している状態の断面図である。It is sectional drawing of the state which the 1st face plate precedes in the AB cross section in FIG. 従来の推進機用カッターヘッドを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the conventional cutter head for propulsion machines.

符号の説明Explanation of symbols

6 先導管
6a ケーシング
7 刃口
10 スクリュー
11 ベアリング
12 第1の面板
14 第2の面板
15 第1のカッタービット
16 第2のカッタービット
6 Leading pipe 6a Casing 7 Cutting edge 10 Screw 11 Bearing 12 First face plate 14 Second face plate 15 First cutter bit 16 Second cutter bit

Claims (2)

先導管に挿通されるスクリューの先端に取り付けられたカッタヘッドにより地盤を掘削しながら地中に埋設管を推進するための推進機に用いられるカッタヘッドにおいて、
第1のカッタービットが前面に取り付けられ、前記先導管先端の刃口にベアリングを介して回転自在に取り付けられた第1の面板と、
第2のカッタビットが前面に取り付けられ、前記スクリューの先端部と連結されて前記スクリューとともに軸方向に可動な第2の面板と、を具備し、
前記第1の面板と前記第2の面板は、両者を組み合わせることで円形の面板前面を構成し、前記第1面板は、一対の半月形の面板前面を形成し、前記第2円板は、前記半月形の面板前面の間に整合的に嵌合する一定の幅の矩形面板前面を形成し、前記第1のカッタービットによる掘削範囲と前記第2のカッタービットによる掘削範囲が重なり合うことを特徴とする推進機用カッターヘッド。
In cutters head used for propulsion unit for propelling the buried pipe in the ground while excavating the ground by Cutter head attached to the tip of the screw to be inserted into lead tubes,
A first face plate having a first cutter bit attached to the front face and rotatably attached to a blade edge at the tip of the leading conduit via a bearing;
Second cutters bit is attached to the front, is connected to the tip of the screw anda movable second face plate in the axial direction together with the screw,
The first face plate and the second face plate are combined to form a circular face plate front surface, the first face plate forms a pair of meniscus face plate front surfaces, and the second disk is A rectangular face plate front face having a constant width is formed between the front faces of the half-moon face plates, and the excavation area by the first cutter bit and the excavation area by the second cutter bit overlap each other. Cutter head for propulsion machine.
前記第1カッタービットと、第2カッタービットは、それぞれ掘削特性の異なるカッタービットからなることを特徴とする請求項1に記載の推進機用カッターヘッド。   2. The propulsion unit cutter head according to claim 1, wherein the first cutter bit and the second cutter bit are made of cutter bits having different excavation characteristics.
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