JP4808320B2 - 鋼管杭と定着鉄筋との位置調整可能な結合構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、環状の鋼製ブラケットを備えた鋼管杭と定着鉄筋との位置調整可能な機械的な結合構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地中へ打込んで埋設する鋼管杭において、杭頭部と基礎（梁）との接合のための鋼管杭と定着鉄筋の結合構造としては、図１１，図１２に示す構造が知られている。
【０００３】
この従来例では、鋼管杭１を地中へ打込み、地中から上方に突出している杭頭部の外周側面および内周側面に、複数の定着鉄筋２０の下端部が直接当てがわれ、現場での溶接で固着されている。また、この杭頭部と定着鉄筋２０はコンクリート基礎（フーチング）１９中に埋設される。
【０００４】
前記の結合構造において、鋼管杭１の杭頭部の径が１２００φの場合、この杭頭部の外周にＤ３８の定着鉄筋を４０本を超える多数本を直接溶接することで所定の強度を達成している。このように多数本の定着鉄筋２０を必要とするのは、地震時にその水平力により鋼管杭１に曲げモーメントと軸力が作用するとき、鋼管杭１に引張力と圧縮力が働き、鋼管杭１に直接溶接される前記定着鉄筋２０にも、引張力と圧縮力が作用するので、これをバランスさせるため、その圧縮力用の定着鉄筋２０のほかに引張力用の定着鉄筋２０が必要なためである。
【０００５】
また、前記の結合構造において、図１１，図１２に示すように、杭頭部の外周に溶接される定着鉄筋２０は、間隔をおいて円形に配置されているので、多数の定着鉄筋２０の内のあるものは、コンクリート基礎（地中梁またはフーチング）１９内に格子状またはメッシュ状に編まれて配筋される基礎鉄筋２１の網目（メッシュ状基準線交点）からずれて、その鉄筋２１と干渉する（ぶつかる）ため、配筋作業に手間取り作業が円滑にいかないという問題がある。
【０００６】
このように鋼管杭１に定着鉄筋２０を直接溶接により固定する場合は、多数本の定着鉄筋２０を鋼管杭１に固定して、地震時等にコンクリート基礎２２に作用する上向き力を、定着鉄筋２０を介して鋼管杭１に伝達するようにしており、この場合に、鋼管杭１に直接固定した場合の抵抗モーメントは、鋼管杭１中心からの半径距離と、定着鉄筋２０の抵抗力との積（モーメント）になるため、設計上は、できるだけ鋼管杭１から半径方向外側に離れた位置に設置するのが有利となる。この点で、前記の場合は、剛性が比較的低く、また鋼管杭１と定着鉄筋２０の一体性が確保されない場合が多い。
【０００７】
このように、鋼管杭１の半径方向外側に離れた位置に定着鉄筋２０を設置した形態として、特開平３−５４７３６号公報に記載の鉄筋接続具付の鋼管杭が知られている。
【０００８】
前記特開平３−５４７３６号公報の場合は、図１３（ａ），（ｂ）に示すように、鋼管杭１の外周面に周方向にほぼ等角度間隔を置いて、垂直板状の鋼製ブラケット２３を溶接により固定し、かつ鋼製ブラケット２３の先端部に、雌ねじ付カプラーからなる鉄筋接続具２４を溶接により固定して、鉄筋接続具２４付の鋼管杭１に構成し、この鉄筋接続具付の鋼管杭１を地中に打設し、その鉄筋接続具２４における雌ねじ部２５に、定着鉄筋２０の下端部雄ねじ部２０ａを直接ねじ接合した構造のものが知られている。
【０００９】
しかしこの構造形式の場合は、各鋼製ブラケット２３の先端部に雌ねじ付カプラーからなる鉄筋接続具２４を溶接により予め固定している形態であるので、多数の鋼製ブラケット２３を密に溶接により鋼管杭１に取り付けることが煩雑な溶接作業になると共に、鋼製ブラケット２３を密に鋼管杭１に取り付けることは困難である。また定着鉄筋２０の取り付け位置が、位置固定形式であり、鉄筋コンクリート製フーチングまたは鉄筋コンクリート製地中梁におけるメッシュ状に配筋される基礎鉄筋２１の配筋作業においては、図１２に示す多数本の前後方向の主鉄筋２１ａおよび左右方向の主鉄筋２１ｂが配筋されるため、密に鋼製ブラケット２３を取り付けた場合では、定着鉄筋２０と、縦鉄筋２１ａまたは横鉄筋２１ｂとが干渉した場合に、これを現場作業上で回避する適当な手段がないため、いずれかの鉄筋を曲げ配置せざるを得ないという問題があり、配筋作業が円滑にできず、煩雑になる恐れがある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
前述のとおりであって、従来の鋼管の杭頭部構造には、次の欠点があった。
▲１▼定着鉄筋を杭頭部外周部に直接溶接する構造では、定着鉄筋の配置が密になり、その溶接作業及び検査に手間がかかる。
▲２▼従来の杭頭部の剛性は一体性が確保されていないことが多いので、杭頭固定して計算した値よりも、実際の地震時などの杭頭の変形が大きく破壊する場合もある。
▲３▼さらに、鋼管杭１に鋼製ブラケットに位置固定方式で、定着鉄筋が固定される形式は、現場作業上の自由度が低く、鋼製ブラケットを密に配置した場合は、各定着鉄筋が基礎鉄筋と干渉した場合に、鉄筋の曲げ配置以外の簡易な処理手段がなく、鉄筋の組立に手間取り、作業が円滑に行かない。
▲４▼前述のように、▲１▼〜▲３▼の要因により、鋼管杭と定着鉄筋との結合構造鋼管杭の構築施工に手間取り、施工コストが嵩むという問題があった。
本発明は、前記の欠点を解決した鋼管杭と定着鉄筋との位置調整可能な機械的な結合構造を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本発明に係る鋼管杭と定着鉄筋との位置調整可能な結合構造は、次のように構成する。
第１の発明は、鋼管杭の上部にブラケットを介して定着鉄筋の下部が固定される鋼管杭と定着鉄筋との結合構造において、鋼管杭１の杭頭部外周面２に、周方向に間隔を置くと共に、かつ周方向に長い縦孔からなる多数の長孔３を有する環状の鋼製ブラケット４が溶接により固定され、前記ブラケット４の長孔３に周方向に位置調整可能に挿通されると共に前記鋼製ブラケットの下側に配置されるボルト頭部を備えた又は雌ねじ部材を装着した固定用雄ねじ部材と、前記定着鉄筋６の下部に圧着固定された継ぎ手スリーブの雌ねじ部との螺合により、定着鉄筋６の下部が前記鋼製ブラケット４の周方向に位置調整可能に固定されていることを特徴とする。
【００１２】
第２の発明は、請求項１に記載の鋼管杭と定着鉄筋との位置調整可能な結合構造において、定着鉄筋６の下部に、雌ねじ部７を有する継ぎ手スリ−ブ８が固定され、前記継ぎ手スリ−ブ８に、中間部に回動工具係合部１０を有する中継雄ねじ部材１１の上部雄ねじ部が螺合連結され、前記中継雄ねじ部材１１における下部雄ねじ部が前記鋼製ブラケット４の長孔３に挿通され、かつ前記鋼製ブラケット４の下側に配置される雌ねじ部材９に螺合緊締されて、前記定着鉄筋６は鋼製ブラケット４に固定されていることを特徴とする。
【００１３】
第３の発明は、請求項１に記載の鋼管杭と定着鉄筋との位置調整可能な結合構造において、定着鉄筋６の下部に、雌ねじ部７を有する継ぎ手スリ−ブ８が固定され、前記継ぎ手スリ−ブ８に螺合連結されると共に、前記鋼製ブラケット４の長孔３に挿通され、かつ前記鋼製ブラケット４の下側に配置される回動工具係合部１０を有する雄ねじ部材１２により、前記定着鉄筋６はブラケット４に固定されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明によると、杭頭部径より大きな環状の鋼製ブラケットを鋼管杭１の杭頭部外周に溶接することにより、従来より少ない数の定着鉄筋で、従来と同等以上の地震時耐力を付与でき、しかも定着鉄筋の取り付け位置を、環状の鋼製ブラケットの周方向に位置調整自在に構成されているので、杭頭と基礎との接合部を簡略化でき、現場での作業性を高めることができる。
【００１５】
また本発明において、杭頭部より立ち上がる定着鉄筋を、メッシュ状に配筋される基礎鉄筋との干渉を避ける配置に設けることにより、基礎鉄筋との干渉を避ける手間が省けるので、作業性が向上する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図を参照して説明する。
図１〜図５、図８および図９は、本発明の第１実施形態を示したものであって、鋼管杭１の上部外周面に、予め工場等において、環状の鋼製ブラケット４の内周側が溶接Ｗにより固定され、その鋼製ブラケット４には、鋼管杭１の中心軸線と同一中心点を有する円形の軌跡上に中心を有する縦孔からなる多数の長孔３が鋼製ブラケット４の周方向に間隔をおいて多数設けられている。前記各長孔３に、下部雄ねじ軸部が遊嵌状態で挿通される中継用としての固定用雄ねじ部材５が、鋼製環状ブラケット４の上側に間隔をおいて多数装着されている。前記長孔３は、環状の鋼製ブラケット４の周方向に長く設定されている。
【００１７】
前記長孔３の周方向の長さは、地中梁またはフーチング等における主筋となる基礎鉄筋２１との干渉する場合でも、その基礎鉄筋２１を避ける目的であるため、ほぼ基礎鉄筋２１の直径程度、位置調整できれば十分である。前記長孔３の半径方向の幅Ｌは、後記の中継用としての固定用雄ねじ部材５の直径よりも大きく設定され、図示例は、Ｄ３８の鉄筋の場合を示し、Ｌ＝４５ｍｍと、固定用雄ねじ部材５の軸部直径より７ｍｍほど大きく設定されている。したがって、固定用雄ねじ部材５を平面的に、鋼管杭１の周方向［図５（ｂ）におけるＡ方向］および半径方向［図５（ｂ）におけるＢ方向］に移動させることにより、自動的に前後方向および左右方向を含めて位置調整することになり、これにねじ接合される定着鉄筋６の位置調整を自動的に行なって、フーチングまたは地中梁１９における基礎鉄筋（前後方向または左右方向に配置される主筋）２１との干渉を回避することができる。
【００１８】
前記鋼製環状の鋼製ブラケット４の上面には、周方向に隣り合う長孔３の間において、周方向に等角度間隔をおいて多数の鋼製補強用縦リブ１３が放射状に配置されて、その補強用縦リブ１３の下部が、前記鋼製ブラケット４の上面に溶接ｗにより固定されていると共に、前記補強用縦リブ１３の一側部が、鋼管杭１の外周面に溶接ｗにより固定されている。
【００１９】
このように、定着鉄筋固定用の鋼製ブラケット４を固定したブラケット付きの鋼管杭１が、予め工場において製作され、現場に搬送して基礎地盤２７に打設される。図１はこの状態で打設された鋼管杭１に、定着鉄筋６を固定した状態を示したものである。
【００２０】
前記定着鉄筋６は、異形鋼棒からなる鉄筋本体６ａの下部に、下部外面に回動工具係合部１６を有すると共に、内側に継ぎ手となる鋼製筒状雌ねじ部７を備えた継ぎ手付きスリーブ８の上部側が所定長さ嵌合された状態で、圧着固定されて、雌ねじ継ぎ手付きの定着鉄筋６とされている。なお、前記鉄筋本体６ａの上端部は円弧状に湾曲されて、かぎ部が形成されている。
【００２１】
前記定着鉄筋６の下部に、上部に右雄ねじ軸部１４を有すると共に、下部に左雄ねじ軸部１５を有し、かつ中間部に回動工具係合部１０を有する中継雄ねじ部材１１からなる固定用雄ねじ部材５における前記右雄ねじ軸部１４が、定着鉄筋６における雌ねじ部７に螺合連結されるとともに、中継となる前記固定用雄ねじ部材５における下部左雄ねじ軸部１５が、前記鋼製ブラケット４における長孔３内に遊嵌状態で挿通されるとともに、前記長孔３の下側に配置された座金１７に挿通されると共に、雌ねじ部材９に螺合連結され、かつ手動または電動式トルクレンチにより所定の設定トルクで緊締された状態で、前記定着鉄筋６は鋼製ブラケット４に定着されている。
【００２２】
前記の定着鉄筋６を鋼製ブラケット４に定着するにあたり、中継用である固定用雄ねじ部材５は、長孔３内において、周方向に位置調整をした状態で取り付けることができるので、図８および図９に示すように、鉄筋コンクリート製フーチングまたは地中梁１９における基礎鉄筋（下部側の縦主筋または横主筋）２１を配置した後の状態で、定着鉄筋６および固定用雄ねじ部材５並びに雌ねじ部材９を配置して、所定のトルクで、定着鉄筋６を鋼製ブラケット４に定着させることができる。なお、定着鉄筋６と雌ねじ部材９を固定用雄ねじ部材５に螺合させ、回転しないように保持した状態で、固定用雄ねじ部材５における回動工具係合部１０を回動させると、定着鉄筋６と雌ねじ部材９を鋼製ブラケット４に接近する方向に引き寄せて、鋼製ブラケット４に緊締させることができる。また図中、符号２６は、鋼管杭１内に充填されるコンクリートである。
【００２３】
また鋼製ブラケット付き鋼管杭１を地盤に打設後、フーチングまたは地中梁１９における基礎鉄筋（下側の縦主筋または横主筋）２１を配筋しながら、順次定着鉄筋６を配設することもでき、あるいは定着鉄筋６を前記実施形態において使用の部品により、仮固定した状態で、基礎鉄筋（下側の縦主筋または横主筋）２１を配筋しながら、定着鉄筋６の位置調整を行い、その後、所定のトルク（例えばＤ３８の場合は、５７０Ｎ・ｍ）で定着鉄筋６を固定するようにしてもよい。このように定着鉄筋６の本締めする時期は、施工方法により、適宜決めることができる。
【００２４】
前記の長孔３の周方向の長さＨとしては、中継用で固定用雄ねじ部材５の直径の２倍弱程度、鋼管杭１の周方向に移動可能であれば、フーチングまたは地中梁１９における下部主筋（縦主筋または横主筋）等の基礎鉄筋２１に干渉する場合でも、容易に鋼管杭１の周方向に移動させて、これらの基礎鉄筋２１に干渉しないように定着鉄筋６を回避しながら、鋼製ブラケット４に所定のトルクで定着することができる。
【００２５】
図４は前記第１実施形態の他の例を示す平面図を示すものであって、定着鉄筋６の直径Ｄを、Ｄ３８ｍｍとしたものを、鋼製ブラケット４の周方向に３６本、間隔をおいて配置した場合が示されている。このように、定着鉄筋６の取り付け本数を少なくしても、従来と同等以上の鋼管杭１と定着鉄筋６およびフーチングまたは地中梁１９の結合部の剛性を確保することができる。なお、定着鉄筋６の固定構造は、前記実施形態１と同じである。このように本発明の場合は、図４に示すように、定着鉄筋６の本数を比較的少なく配置しても、従来と同等以上の鋼管杭１と定着鉄筋６およびフーチングまたは地中梁１９の結合部の剛性を確保することができ、また図１から図４に示すように、鋼製ブラケット４を適宜選定することにより、定着鉄筋６を密に配置する構成とすることもでき、現場溶接による溶接接合と異なり、機械的なねじ接合であるので、現場施工の自由度および施工効率を高めることができる。
【００２６】
図６および図７は、前記第１実施形態の中継用としての中継用雄ねじ部材１１と、鋼製ブラケット４の下側に配置される雌ねじ部材９に代えて、１本の雄ねじ部材１２からなる固定用雄ねじ部材５に置き換えた本発明の第２実施形態を示すものであって、この実施形態の場合は、鋼製ブラケット４の下側から六角ボルトからなる雄ねじ部材１２の軸部が挿通され、その雄ねじ部材１２が、定着鉄筋６における継ぎ手スリーブ８の雌ねじ部７に螺合緊締されて、定着鉄筋６が鋼製ブラケット４に前記と同様に所定のトルクで緊締固定され、定着鉄筋６と鋼製ブラケット４との間と、鋼製ブラケット４と雄ねじ部材１２との間に、座金１７が配置されているが、その他の構成は、前記第１実施形態の場合と同様であるので、同一の部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００２７】
この実施形態の場合には、前記実施形態の固定用雄ねじ部材５と、ブラケット下側の雌ねじ部材９を、一つの雄ねじ部材１２により固定できる点で、部品点数および、構造が簡素化されており、施工性を高めることができ、施工コストを低減させることができる。
【００２８】
なお、前記鋼管杭１が、その下端部に回転翼を有する回転杭の場合は、鋼製環状のブラケット４を鋼管杭１の杭頭部に工場で取付、加工でき、現場で鋼管杭１を回転させながら地中に埋設できる。また定着鉄筋６の定着にあたり、杭頭部周辺の地盤を少し掘削して定着すると、その定着作業が円滑に行える。
【００２９】
第１，２実施形態の鋼管杭と定着鉄筋の結合構造において、鋼管杭１の径が１２００φに対し、鋼製ブラケットは３０ｍｍ厚で、かつ外径が１５００φに設定されている。従って、前記の外径差により鋼製ブラケット４は、鋼管杭１の外周より１５０ｍｍ幅で外方に突出しており、定着鉄筋６は、この突出した鋼製ブラケット４の上面に定着されている。また、長孔３の中心は、鋼管外径から外側に１００ｍｍ離れた位置に設定され、直径４５ｍｍで円周方向７０ｍｍの長円形に形成されている。
【００３０】
また、本発明の鋼管杭と定着鉄筋との位置調整自在な結合構造によると、例えば、１２００φの鋼管杭１において、杭頭部から外方に突出した鋼製ブラケット４の上面にＳＤ３９の定着鉄筋６を、図示のように、３６本または４５本配設することが可能であり、また定着鉄筋６の軸部直径の大きいものを使用することもできる。
【００３１】
本発明を実施する場合、前記鋼製ブラケット４としては、図示を省略するが、分割型の半円弧状鋼製ブラケットを複数相互に溶接により固定して、環状の鋼製ブラケット４を構成するようにしてもよい。この場合に、２分割等の複数分割の鋼製ブラケットを工場において、相互に溶接により固定したものを使用したり、あるいは、複数分割の円弧状ブラケットにより、環状の鋼製ブラケット４を構成するようにしてもよい。
【００３２】
また本発明の場合は、定着鉄筋６が、鋼管杭１における半径方向外側に配置されているため、定着鉄筋６の本数を低減しても、従来と同様な抵抗力を作用させることができる。また、従来よりも定着鉄筋６の軸径を大きなものを使用すると、位置調整が可能な高剛性の鋼管杭１と定着鉄筋６の結合構造とすることができる。
【００３３】
本発明を実施する場合、前記鋼製ブラケット４の下側に配置される雌ねじ部材９としては、袋ナットまたは座付きのナットを使用するようにしてもよい。
【００３４】
【発明の効果】
本発明に係る鋼管杭と定着鉄筋の位置調整自在な結合構造によると、鋼管杭に固定の環状の鋼製ブラケトから立ち上がる定着鉄筋は、主にブラケット周方向に雄ねじ部材を移動させることにより、平面的に前後方向または左右方向あるいは周方向に雄ねじ部材を移動させることになり、これにより、定着鉄筋も同様に位置調整自在に取り付けられることになるので、定着鉄筋を容易に周方向に移動させて、メッシュ状に配筋される基礎鉄筋、基礎梁鉄筋、床鉄筋等の基礎鉄筋との干渉を容易に避けられるよう位置調整可能に配置できるので、従来のこれら各種の基礎鉄筋との干渉を容易に避けることができ、そのため現場作業性が著しく向上し、これらが相俟って奏される本発明のトータル効果として、鋼管杭と定着鉄筋ならびに基礎鉄筋の構築の施工を迅速かつ容易に行うことができ、施工コストを低減できる。
【００３５】
また本発明に係る鋼管杭と定着鉄筋との機械的な結合構造によると、杭頭定着鉄筋を減らしてもなお従来と同じ耐力を保持できるので、基礎配筋が配筋しやすくなる。また現場での取合い（接合）を少なくできる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る鋼管杭頭部の側断面図である。
【図２】（Ａ）は図１のＡ部分の拡大図、（Ｂ）は（Ａ）の断面図である。
【図３】図１に示す杭頭部の平面図である。
【図４】第１実施形態の他の例を示す一部横断平面図である。
【図５】図３または図４に示す杭頭部、特に図３のＢの部分拡大図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る鋼管杭頭部の側断面図である。
【図７】（ａ）は図６のＣ部分の部分拡大図、（ｂ）は（ａ）の断面図である。
【図８】本発明の杭頭部と地中梁等の基礎鉄筋との配置状態（取り合い状態）を示す平面説明図である。
【図９】図８に示す杭頭部と地中梁等の基礎鉄筋との配置状態（取り合い状態）を示す側断面説明図である。
【図１０】本発明で使用する鋼管杭を示す平面図である。
【図１１】従来の多数の定着鉄筋を鋼管杭に直接定着した第１例を示す縦断側面図である。
【図１２】図１１の平面図であり、多数本の定着鉄筋とメッシュ状に配筋される基礎鉄筋との取り合い状態を示す平面図である。
【図１３】（ａ）は従来の鋼管杭頭部構造を示す平面図、（ｂ）はその縦断正面図である。
【符号の説明】
１ 鋼管杭
２ 杭頭部外周面
３ 長円形縦孔
４ 環状の鋼製ブラケット
５ 固定用雄ねじ部材
６ 定着鉄筋
６ａ 鉄筋本体
７ 雌ねじ部
８ 継ぎ手付きスリーブ
９ 雌ねじ部材（下側）
１０ 回動工具係合部
１１ 中継雄ねじ部材
１２ 雄ねじ部材
１３ 補強用縦リブ
１４ 右雄ねじ軸部
１５ 左雄ねじ軸部
１６ 回動工具係合部
１７ 座金
１９ 地中梁またはフーチング
２０ 定着鉄筋
２０ａ 雄ねじ部
２１ 基礎鉄筋
２２ コンクリート基礎
２３ 鋼製ブラケット
２４ 鉄筋接続具
２５ 雌ねじ部
２６ 充填コンクリート
２７ 基礎地盤
Ｗ 溶接
Ｌ 長孔の半径方向の幅

Claims (3)

1. 鋼管杭の上部にブラケットを介して定着鉄筋の下部が固定される鋼管杭と定着鉄筋との結合構造において、鋼管杭の杭頭部外周面に、周方向に間隔を置くと共に、かつ周方向に長い縦孔からなる多数の長孔を有する環状の鋼製ブラケットが溶接により固定され、前記鋼製ブラケットの長孔に周方向に位置調整可能に挿通されると共に前記鋼製ブラケットの下側に配置されるボルト頭部を備えた又は雌ねじ部材を装着した固定用雄ねじ部材と、前記定着鉄筋の下部に圧着固定された継ぎ手スリーブの雌ねじ部との螺合により、定着鉄筋の下部が前記鋼製ブラケットの周方向に位置調整可能に固定されていることを特徴とする鋼管杭と定着鉄筋との位置調整可能な結合構造。
2. 定着鉄筋の下部に、雌ねじ部を有する継ぎ手スリーブが固定され、前記継ぎ手スリ−ブに、中間部に回動工具係合部を有する中継雄ねじ部材の上部雄ねじ部が螺合連結され、前記中継雄ねじ部材における下部雄ねじ部が前記鋼製ブラケットの長孔に挿通されると共に、前記鋼製ブラケットの下側に配置される雌ねじ部材に螺合緊締されて、前記定着鉄筋は鋼製ブラケットに固定されていることを特徴とする請求項１に記載の鋼管杭と定着鉄筋との位置調整可能な結合構造。
3. 定着鉄筋の下部に、雌ねじ部を有する継ぎ手スリ−ブが固定され、前記継ぎ手スリ−ブに螺合されると共に、前記鋼製ブラケットの長孔に挿通され、かつ前記鋼製ブラケットの下側に配置される回動工具係合部を有する雄ねじ部材により、前記定着鉄筋は前記鋼製ブラケットに固定されていることを特徴とする請求項１に記載の鋼管杭と定着鉄筋との位置調整可能な結合構造。

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