JP4107259B2 - 鉄骨小梁の接合構造 - Google Patents

Description

本発明は、鉄骨小梁の接合構造に関する。

従来より、鉄骨造の大梁と小梁を備える架構は、例えば特許文献１に示すように、所定の離間間隔をもって平行に配される複数の大梁各々のウェブで小梁との取り合い位置に小梁受け部材を設け、隣り合う大梁を連結するように該小梁受け部材に小梁を載置し、大梁を挟んで隣り合う小梁の上フランジどうしを連結して構成する等、小梁が単純梁として機能するよう備えられている。
特開２００２−３５６９１３公報

これら単純梁として架構を構成している小梁は、スラブコンクリートの打設等、鉛直方向の荷重を作用されるとたわみやすく、また活荷重や地震等の影響を受け易く微振動等が生じやすい。このような現象に対応すべく、鉄骨造の架構を構築するにあたり大梁を挟んで隣り合う小梁を連結して連梁とする構成が考案されている。

しかし、大梁を挟んで隣り合う小梁どうしを連結して連梁とする構成の多くは、小梁を構成するウェブ及び下フランジの端面が大梁のウェブ面に当接する大きさに小梁の上フランジを切り欠いた上で、小梁の上フランジと大梁の上フランジ、小梁を構成するウェブ及び下フランジの端面と大梁のウェブ面を突合わせて溶接する構成や、大梁のウェブで小梁のウェブとの取り合い位置にスチフナー状の取り合い部材を溶接するとともに、両者の上フランジを同一平面に配置した際に、小梁の下フランジが大梁の下フランジに当接するよう小梁に鉛直ハンチを設けて、大梁と小梁を突合わせ溶接する等、その加工が煩雑であり、また多大な作業時間を要するとともにコスト高になる。このため、架構に振動条件等の特殊条件がない場合には、大梁を挟んで隣り合う小梁を連梁とする構成が採用されることは少ない。

上記事情に鑑み、本発明は、鉄骨大梁を挟んで隣り合う鉄骨小梁どうしを簡略な構成で安価に連梁とすることのできる鉄骨小梁の連結構造を提供することを目的としている。

請求項１記載の鉄骨小梁の連結構造は、所定の離間間隔を持って平行に配される複数の鉄骨大梁どうしを連結するように配置され、該鉄骨大梁の延在方向と直交する同一軸線上に位置する、前記大梁を挟んで隣り合う複数の鉄骨小梁どうしを連結する鉄骨小梁の連結構造であって、前記鉄骨大梁のウェブには前記鉄骨小梁との取り合い位置に、前記鉄骨大梁の上下フランジ及びウェブで囲まれた領域を塞ぐように、板状に成形されるウェブ取り合い部材が、前記鉄骨大梁のウェブに直交して設置されるとともに、前記鉄骨小梁が、ウェブと前記ウェブ取り合い部材、及び上フランジと前記鉄骨大梁の上フランジとをそれぞれ同一平面上に位置するよう配置され、前記鉄骨小梁のウェブと前記ウェブ取り合い部材が、両者に跨って配されるスプライスプレート及び締結手段を介して締結されており、前記鉄骨大梁を挟んで隣り合う鉄骨小梁の上フランジどうしが、両者に跨って配されるスプライスプレート及び締結手段を介して締結され、下フランジどうしが、前記大梁のウェブ及びこれを挟んで対をなして配置され、水平方向の押圧力を生じる圧縮材を介したメタルタッチにより接合されることを特徴としている。

請求項２記載の鉄骨小梁の連結構造は、前記ウェブ取り合い部材の両面各々に、前記鉄骨大梁のウェブと当接し、前記鉄骨小梁の下フランジと同一平面を形成する板状のフランジ取り合い部材が設置されており、前記鉄骨小梁の下フランジどうしが、前記鉄骨大梁のウェブに加えて前記フランジ取り合い部材を挟んで配置される対をなす圧縮材を介してメタルタッチで接合されることを特徴としている。

請求項３記載の鉄骨小梁の連結構造は、前記圧縮材が、前記鉄骨大梁のウェブと前記鉄骨小梁の下フランジの端面各々に面どうしで接する側端面を有する形状に成形され、下端面を前記鉄骨大梁のウェブ及び前記鉄骨小梁の下フランジの下面の各々に両者が向かい合うように突出して設置された対をなす圧縮材支持部材に支持されることを特徴としている。

請求項１に記載の鉄骨小梁の連結構造によれば、前記鉄骨大梁を挟んで隣り合う鉄骨小梁の上フランジどうしが、両者に跨って配されるスプライスプレート及び締結手段を介して締結され、下フランジどうしが、前記鉄骨大梁のウェブとこれを挟んで配置される対をなす圧縮材を介したメタルタッチにより接合される。

これにより、一体の鉄骨小梁に鉛直荷重が作用した場合、前記小梁の端部近傍で上フランジに常時生じる軸線方向の引張力は、前記スプライスプレートと締結手段を介して、また、下フランジに生じる軸線方向の圧縮力は、前記鉄骨大梁のウェブ及び圧縮材を介したメタルタッチで、それぞれ隣り合う鉄骨小梁にスムーズに伝達されるため、鉄骨大梁を挟んで隣り合う鉄骨小梁を簡略な構成で連梁として機能させることが可能となる。

これに伴い、隣り合う鉄骨大梁を連結する単純梁として機能していた場合と比較して、鉛直荷重が作用した際のたわみを大幅に解消できるとともに、活荷重や地震等の影響を受けた場合にもこれら鉄骨大梁及び鉄骨小梁上に構築される床の振動性能を大きく改善することが可能となる。

また、前記圧縮材が、水平方向に押圧力を生じるから、前記鉄骨小梁に鉛直荷重が作用していない場合であっても、隣り合う鉄骨小梁の下フランジどうしを、前記鉄骨大梁のウェブ及びこれを挟んで配置される対をなす圧縮材を介したメタルタッチにより接合するため、溶接や接着等の固定手段を用いる必要がなく、作業性が良いとともにコストを大幅に低減することが可能となる。

請求項２に記載の鉄骨小梁の連結構造によれば、前記ウェブ取り合い部材の両面各々にフランジ取り合い部材が設置され、前記鉄骨大梁を挟んで隣り合う鉄骨小梁の下フランジどうしが、前記鉄骨大梁のウェブ及び前記フランジ取り合い部材と、これらを挟んで配置される対をなす圧縮材を介してメタルタッチで接合されるから、圧縮材の縮小化または短小化を図ることができるため、簡略な構成で効率よく水平方向の押圧力を作用させて隣り合う鉄骨小梁の下フランジどうしを確実にメタルタッチで接合することが可能となる。

請求項３に記載の鉄骨小梁の連結構造によれば、前記圧縮材が、下端面を前記鉄骨小梁の下フランジの下面及び前記鉄骨大梁のウェブの各々に互いを向かい合わせて突出して設置した対をなす圧縮材支持部材に支持されるから、前記鉄骨小梁に活荷重が作用したり、熱応力が作用して鉄骨小梁に伸び縮み等の現象が生じ、前記圧縮材の押圧力を回避する方向へ下フランジが挙動した際にも、前記圧縮材の落下する現象を防止することが可能となる。

本発明の鉄骨小梁の連結構造を図１から図３に示す。本発明は、大梁を挟んで隣り合う複数の鉄骨小梁どうしを、鉛直荷重が作用した際に引張力を生じる上フランジの端部は両者に跨って配置されるスプライスプレート及び締結手段を介して締結し、圧縮力が生じる下フランジの端部は大梁のウェブとこれを挟んで配置される対をなす圧縮材を介したメタルタッチで接合することにより連梁として機能させ、鉄骨小梁を単純梁として機能させる場合と比較してたわみや振動性能を向上させるものである。

（第１の実施の形態）
鉄骨造の架構には、鉄骨大梁と該鉄骨大梁と比較して梁成の小さい鉄骨小梁が備えられており、図１に示すように、前記鉄骨大梁１には、鉄骨小梁２がこれと直交する方向に延在して取り合い、該鉄骨小梁２は、鉄骨大梁１を挟んで隣り合って２体が配置され、両者は鉄骨大梁１の延在方向と直交する同一軸上に位置している。

なお、本実施の形態では、一体の鉄骨大梁１とこれに取り合う２体の鉄骨小梁のみを示したが、前記鉄骨大梁１は、所定の離間間隔をもって複数が平行に配されており、前記鉄骨小梁２は、これら隣り合う鉄骨大梁１どうしを連結するように配置されるもので、前記鉄骨大梁１を挟んで前記鉄骨小梁２が隣り合う構成は、鉄骨大梁１の延在方向と直交する同一軸上に複数が連続して形成されている。

前記鉄骨小梁２は、上フランジ２ｂが前記鉄骨大梁１の上フランジ１ｂと同一平面を形成する高さ位置に配置されているとともに、ウェブ２ａは、前記鉄骨大梁１のウェブ１ａに備えられているウェブ取り合い部材３と同一平面を形成するように配置されている。

該ウェブ取り合い部材３は、前記鉄骨大梁１のウェブ１ａの両面で前記鉄骨小梁２との取り合い位置に対をなして備えられており、鉄骨大梁１の上下フランジ１ｂ、１ｃ及びウェブ１ａで囲われる領域と同様の平面視形状を有する板状の鋼板により構成されている。これらは、鉄骨大梁１のウェブ１ａに直交し、鉄骨大梁１の上下フランジ１ｂ、１ｃ及びウェブ１ａで囲われる領域を塞ぐようにスチフナー状に配されて、溶接等の固着手段を介して固着されている。

また、該ウェブ取り合い部材３には、その両面にフランジ取り合い部材４が備えられている。該フランジ取り合い部材４は、前記鉄骨小梁２の下フランジ２ｃと同一平面を形成する板状の鋼板によりなり、前記鉄骨大梁１のウェブ１ａに端面が面どうしで当接している。

このような構成の鉄骨大梁１及び鉄骨小梁２は、鉄骨小梁２のウェブ２ａの両面各々に、スプライスプレート５が前記鉄骨大梁１に備えられたウェブ取り合い部材３と跨るようにして配置されており、該スプライスプレート５とウェブ２ａ、及びスプライスプレート５とウェブ取り合い部材３とが締結手段６を介して締結されて、両者は接合されている。

また、前記鉄骨大梁１を挟んで隣り合う鉄骨小梁２の上フランジ２ｂには、スプライスプレート５が両者を跨ぐようにして配置されており、該スプライスプレート５と上フランジ２ｂとが高力ボルト等の締結手段６を介して締結され、鉄骨大梁１を挟んで隣り合う鉄骨小梁２の上フランジ２ｂも接合されている。

一方で、鉄骨小梁２の下フランジ２ｃと前記フランジ取り合い部材４との間には、圧縮材７が嵌合されており、両者は該圧縮材７を介してメタルタッチで接合されている。圧縮材７は、外力が作用しても変形することのない硬質な鋼材等によりなり、鉄骨小梁２の下フランジ２ｃと前記フランジ取り合い部材４との間に嵌合されることで、両者に水平方向の押圧力を作用する大きさに成形されている。

これら鉄骨小梁２の下フランジ２ｃとフランジ取り合い部材４を圧縮材７を介してメタルタッチで接合した構成が、前記鉄骨大梁１のウェブ１ａを介して連続していることから、前記鉄骨大梁１を挟んで隣り合う鉄骨小梁２の下フランジ２ｃは、前記鉄骨大梁１のウェブ１ａ、この両面各々に対をなして当接する前記フランジ取り合い部材４及びこれらを挟んで配置されている対をなす前記圧縮材７を介してメタルタッチで接合された構成となるものである。

このように、鉄骨大梁１を挟んで隣り合う鉄骨小梁２の上フランジ２ｂと下フランジ２ｃとで異なる接合構造を用いる構成は、前記鉄骨小梁２にスラブコンクリートの打設やフォークリフトの載荷等鉛直方向の荷重が作用した際に、上フランジ２ａの端部に軸線方向の引張力、下フランジ２ａの端部に圧縮力が作用することを考慮したものである。

つまり、前記鉄骨大梁１を挟んで隣り合う一方の鉄骨小梁２の上フランジ２ｂの端部に生じる引張力は、前記スプライスプレート５及び締結手段６を介してスムーズに他方の鉄骨小梁２の上フランジ２ｂに伝達される。
また、前記鉄骨大梁１を挟んで隣り合う一方の鉄骨小梁２の下フランジ２ｃの端部に生じる圧縮力は、前記鉄骨大梁１のウェブ１ａ、これに当接する前記フランジ取り合い部材４及びこれらを挟んで配置されている対をなす前記圧縮材７を介してスムーズに他方の鉄骨小梁２の下フランジ２ｃに伝達されるものである。

このように、鉄骨大梁１を挟んで隣り合う鉄骨小梁２は、単純梁としてではなく、両者が一体となった連梁として機能することとなる。これにより、鉄骨小梁２に鉛直荷重が作用した際にも、単純梁として機能する場合と比較してそのをたわみ量を大幅に低減することができ、これに伴いその上面に敷設されることなる図示しない床の振動性能を大きく改善することができるものである。

なお、本実施の形態において、鉄骨大梁１を挟んで隣り合う鉄骨小梁２の下フランジ２ｃどうしの接合に、前記フランジ取り合い部材４を用いる構成は、鉄骨小梁２の下フランジ２と鉄骨大梁１のウェブ１ａとの間に設置される前記圧縮材７の形状を短小化もしくは縮小化することを目的としたものである。
これは、両者間に該圧縮材７を嵌合することにより生じる水平方向の押圧力をより効率よく発生させることができるだけでなく、例えば、前記鉄骨小梁２に活荷重が作用したり、熱応力が作用して鉄骨小梁２に伸び縮み等の現象が生じて、下フランジ２ｃが前記圧縮材７から作用される押圧力を回避するような方向へ挙動した際にも、圧縮材７が設置されている空間の拡大変動を小さくして前記圧縮材７が落下すること現象を抑制しようとするものである。

また、図１に示すように、該圧縮材７に楔状の部材を用いることで、上述するような現象により圧縮材７を設置した空間が拡大した際にも、楔状の圧縮材７は自身でその水平レベルを下方に下げて、フランジ取り合い部材４と鉄骨小梁２の下フランジ２ｃとの間に常に嵌合し、鉄骨小梁２の下フランジ２ｃに軸線方向の押圧力を作用させることができる構成となっている。

しかし、圧縮材７の形状は必ずしもこれにこだわるものではなく、前記フランジ取り合い部材４と鉄骨小梁２の下フランジ２ｃとの間の隙間より略大きい断面を有し、両者に対して水平方向に押圧力を作用させることのできる構成であれば、例えば、図２に示すように、圧縮材７に板状に成形した鋼板を複数枚用いて、これらを重ね合わせて配置しても良い。

このような複数の鋼板を重ね合わせた構成を有する圧縮材７は、その枚数を前記フランジ取り合い部材４と鉄骨小梁２の下フランジ２ｃとの間に生じている隙間に併せて適宜調整することができるとともに、鉄骨大梁１を挟んで隣り合う鉄骨小梁２の下フランジ２に作用させたい押圧力の大きさも自在に調整できるため、その汎用性は高い。なお、複数の鋼板を重ね合わせた構成を有する圧縮材７は、圧縮材７を設置した空間が拡大した際にも落下することのないよう拡径頭部を設けることが好ましく、本実施の形態では圧縮材７が断面視鈎型となるように頭部を設けている。

（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、鉄骨大梁１を挟んで隣り合う鉄骨小梁２の下フランジ２ｃどうしを前記鉄骨大梁１のウェブ１ａ、これに当接する前記フランジ取り合い部材４及びこれらを挟んで配置されている対をなす前記圧縮材７を介したメタルタッチで接合する構成を示したが、メタルタッチで接合する構成は必ずしもこれにこだわるものではない。
第２の実施の形態では、フランジ取り合い部材４を用いることなく、鉄骨大梁１を挟んで隣り合う鉄骨小梁２の下フランジ２ｃどうしを、鉄骨大梁１のウェブ１ａ及びこれを挟んで配置される対をなす前記圧縮材７を介したメタルタッチで接合する構成を示す。

本実施の形態において、鉄骨大梁１、及びこれを挟んで隣り合う鉄骨小梁２は、第１の実施の形態で用いたものと同様であり、鉄骨小梁２は、上フランジ２ｂが前記鉄骨大梁１の上フランジ１ｂと同一平面を形成する高さ位置に配置されているとともに、ウェブ２ａは、前記鉄骨大梁１のウェブ１ａに備えられているウェブ取り合い部材３と同一平面を形成するように配置されている。

図３に示すように、前記鉄骨大梁１のウェブ取り合い部材３には、前記フランジ取り合い部材４が配置されておらず、前記鉄骨小梁２の下フランジ２ｃと、前記鉄骨大梁１のウェブ１ａとの間に圧縮材７を嵌合されて、メタルタッチで接合されている。
前記圧縮材７は、少なくとも前記鉄骨小梁２の下フランジ２ｃの端面及び前記鉄骨大梁１のウェブ１ａ各々に面どうしで当接できる側端面を有する鋼材により成形される。

なお、前記鉄骨小梁２の下フランジ２ｃの端面及び前記鉄骨大梁１のウェブ１ａ各々に面どうしで当接できる側端面どうしの距離は、前記鉄骨小梁２の下フランジ２ｃの端面と前記鉄骨大梁１のウェブ１ａとの距離と比較して略長く形成されている。これは、鉄骨小梁２に鉛直方向の外力が作用していない場合であっても、鉄骨小梁２の下フランジ２ｃ及び前記鉄骨大梁１のウェブ１ａに、前記圧縮材７から鉄骨小梁２の軸線方向の押圧力を作用させるためである。

本実施の形態において前記圧縮材７は、前記鉄骨小梁２の下フランジ２ｃと同様の板厚を有する鋼板により構成しているが、必ずしもこれにこだわるものではなく、前記鉄骨小梁２の下フランジ２ｃの端面及び前記鉄骨大梁１のウェブ１ａ各々に面どうしで当接できる側端面を有していれば、例えば長方体等、何れの形状に成形しても良い。
ところで、これら前記鉄骨小梁２の下フランジ２ｃと、前記鉄骨大梁１のウェブ１ａとの間に圧縮材７を設置する場合には、図３に示すように、圧縮材７を圧縮材支持部材９で支持している。

該圧縮材支持部材９は、上端面を前記圧縮材７の下端面と接してこれを支持するものであり、前記鉄骨小梁２の下フランジ２ｃの下端面、及びこれと同一水平レベルに位置する鉄骨大梁１のウェブ１ａの各々にに互いが向かい合って突出するように対をなして配されて、溶接等の固着手段を用いて固着されている。
このような圧縮材支持部材９を用いる構成は、前記鉄骨小梁２にフォークリフトの繰り返し荷重等の活荷重が作用したり、熱応力が作用して鉄骨小梁２に伸び縮み等の現象が生じ、下フランジ２ｃが前記圧縮材７より作用される押圧力を回避する方向へ挙動した際にも前記圧縮材７が落下することが無く、安定した精度で前記鉄骨大梁１を挟んで隣り合う鉄骨小梁２を簡略な構成で連梁とすることができるものである。

上述する第１の実施の形態及び第２の実施の形態によれば、鉄骨小梁２の連結構造は、前記鉄骨大梁１を挟んで隣り合う鉄骨小梁２の上フランジ２ｂどうしが、両者に跨って配されるスプライスプレート５及び締結手段６を介して締結され、下フランジ２ｃどうしが、前記鉄骨大梁１のウェブ１ａ及びフランジ取り合い部材４と、これらを挟んで配置される対をなす圧縮材７を介したメタルタッチで接合される。

これにより、一体の鉄骨小梁２に鉛直荷重が作用した場合、前記小梁２の端部近傍で、上フランジ２ｂに常時生じる軸線方向の引張力は、前記スプライスプレート５と締結手段６を介して、また、下フランジ２ｃに生じる軸線方向の圧縮力は、前記鉄骨大梁１のウェブ１ａ及び圧縮材７を介したメタルタッチで、それぞれ隣り合う鉄骨小梁２にスムーズに伝達されるため、鉄骨大梁１を挟んで隣り合う鉄骨小梁２を簡略な構成で連梁として機能させることが可能となる。

これに伴い、鉄骨小梁２を隣り合う鉄骨大梁１を連結する単純梁として機能させていた場合と比較して、鉛直荷重が作用した際のたわみを大幅に解消できるとともに、活荷重や地震等の影響を受けた場合にもこれら鉄骨大梁１及び鉄骨小梁２上に構築される床の振動性能を大きく改善することが可能となる。

また、前記圧縮材７が、水平方向に押圧力を生じるから、前記鉄骨小梁２に鉛直荷重が作用していない場合であっても、隣り合う鉄骨小梁２の下フランジ２ｃどうしを、前記鉄骨大梁１のウェブ１ａ及びこれを挟んで配置される対をなす圧縮材７を介したメタルタッチにより接合するため、溶接や接着等の固定手段を用いる必要がなく、作業性が良いとともにコストを大幅に低減することが可能となる。

一方で、前記フランジ取り合い部材４を用いることなく前記圧縮材７を、鉄骨大梁１のウェブ１ａと鉄骨小梁２の下フランジ２ｃの間に嵌合し、隣り合う鉄骨小梁２の下フランジ２ｃどうしを、鉄骨大梁１のウェブ１ａとこれを挟んで配置される対をなす圧縮材７を介してメタルタッチで接合する場合であっても、前記鉄骨大梁１のウェブ１ｃ及び前記鉄骨小梁２の下フランジ２ｃの下面に各々が向かい合うように突出して設置された対をなす圧縮材支持部材９に支持されるから、前記鉄骨小梁２に活荷重が作用したり、熱応力が作用して鉄骨小梁２に伸び縮み等の現象が生じて、下フランジ２ｃが前記圧縮材７より作用される押圧力を回避する方向へ挙動した際にも前記圧縮材７が落下することが無く、安定した精度で前記鉄骨大梁１を挟んで隣り合う鉄骨小梁２ｃを簡略な構成で連梁として機能させることが可能となる。

本発明に係る鉄骨小梁の接合構造の第１の実施の形態を示す図である。 本発明に係る鉄骨小梁の接合構造の第１の実施の形態の他の事例を示す図である。 本発明に係る鉄骨小梁の接合構造の第２の実施の形態を示す図である。

符号の説明

１ 鉄骨大梁
２ 鉄骨小梁
３ ウェブ取合い部材
４ フランジ取合い部材
５ スプライスプレート
６ 締結手段
７ 圧縮材
９ 圧縮材支持部材

Claims (3)

1. 所定の離間間隔を持って平行に配される複数の鉄骨大梁どうしを連結するように配置され、該鉄骨大梁の延在方向と直交する同一軸線上に位置する、前記大梁を挟んで隣り合う複数の鉄骨小梁どうしを連結する鉄骨小梁の連結構造であって、
   前記鉄骨大梁のウェブには前記鉄骨小梁との取り合い位置に、前記鉄骨大梁の上下フランジ及びウェブで囲まれた領域を塞ぐように、板状に成形されるウェブ取り合い部材が、前記鉄骨大梁のウェブに直交して設置されるとともに、前記鉄骨小梁が、ウェブと前記ウェブ取り合い部材、及び上フランジと前記鉄骨大梁の上フランジとをそれぞれ同一平面上に位置するよう配置され、前記鉄骨小梁のウェブと前記ウェブ取り合い部材が、両者に跨って配されるスプライスプレート及び締結手段を介して締結されており、
   前記鉄骨大梁を挟んで隣り合う鉄骨小梁の上フランジどうしが、両者に跨って配されるスプライスプレート及び締結手段を介して締結され、
   下フランジどうしが、前記大梁のウェブ及びこれを挟んで対をなして配置され、水平方向の押圧力を生じる圧縮材を介したメタルタッチにより接合されることを特徴とする鉄骨小梁の連結構造。
2. 請求項１に記載の鉄骨小梁の連結構造において、
   前記ウェブ取り合い部材の両面各々に、前記鉄骨大梁のウェブと当接し、前記鉄骨小梁の下フランジと同一平面を形成する板状のフランジ取り合い部材が設置されており、
   前記鉄骨小梁の下フランジどうしが、前記鉄骨大梁のウェブに加えて前記フランジ取り合い部材を挟んで配置される対をなす圧縮材を介してメタルタッチで接合されることを特徴とする梁の接合構造。
3. 請求項１に記載の鉄骨小梁の接合構造において、
   前記圧縮材が、前記鉄骨大梁のウェブと前記鉄骨小梁の下フランジの端面各々に面どうしで接する側端面を有する形状に成形され、
   下端面を前記鉄骨大梁のウェブ及び前記鉄骨小梁の下フランジの下面の各々に両者が向かい合うように突出して設置された対をなす圧縮材支持部材に支持されることを特徴とする鉄骨小梁の接合構造。
   
   
   

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