JP6441011B2 - Steel structure - Google Patents
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Description
この発明は、物流倉庫、工場等の建築物における柱、梁等の固定構造体に対して一端が接合される鉄骨の接合構造に関する。 The present invention relates to a joining structure of steel frames in which one end is joined to a fixed structure such as a column or a beam in a building such as a distribution warehouse or a factory.
図8、図9に示すように、物流倉庫、工場等の建築物20には、商品や原材料等の搬入・搬出用の開口部21の上方に長大な庇22が設けられていることが多い。この種の庇22は、例えば、柱23に固定した複数の大梁1を屋外側に突出して設け、各大梁1間に複数の小梁2を設け、これら大梁1および小梁2の下側に折板等からなる庇材24が取り付けられる。大梁1および小梁2の下側に庇材24を取り付けるのは、庇材24の止水等を考慮して、大梁1の先端を引っ張り上げておく吊り材25を、庇材24を貫通させずに設けるためである。
As shown in FIGS. 8 and 9, a
このような長大な庇22は、連続配置されている小梁2が日射による温度上昇で伸長し、大梁1との接合部に多大な力がかかることで、大梁1と小梁2とを接合する部位の鉄骨、ボルト、ガセットプレート等に変形や損傷等が生じる可能性がある。特に、大梁1および小梁2の下側に庇材24が取り付けられている場合、小梁2が日射を直接受けるため、温度上昇が著しく、上記変形や損傷がより顕著となる。
Such a
一般に、物流倉庫、工場等の建築物20では、柱、梁等の鉄骨の接合に高力ボルト(HTB)が用いられている。庇22における大梁1と小梁2との接合部についても同様である。高力ボルトによる接合は接合強度が強いので、小梁2が日射による温度上昇で伸長しても、大梁1と小梁2間で長孔からなるボルト孔に沿ってすべりが発生せず、可動ジョイントとして機能しないことがある。この場合、庇22の全体における各大梁1間の同じ並びの小梁2が、あたかも1本の連続した梁であるかのような挙動を示し、全体で大きな伸びとなる。例えば、晴天時には、100mの庇22で30mm程度伸びる。このため、大梁1と小梁2とを接合する部位の鉄骨、ボルト、ガセットプレート等の変形や損傷が避けられない。
Generally, in
なお、庇22における大梁1と小梁2の接合に、高力ボルトではなく中ボルトを使用するようにすれば、常に可動ジョイントとして機能させることができるが、同じ作業現場で高力ボルトと中ボルトを使い分けるのは、現場の混乱を招く原因となるので現実的ではない。また、庇22を長手方向に複数の部分に分割すれば、小梁2の伸びを分散させて、大梁1と小梁2とを接合する部位の鉄骨、ボルト、ガセットプレート等に与える影響を低減させることができるが、この場合、各分割部で2本の大梁1が必要となって、庇22の部材点数が多くなり、コスト増を招くことになる。
In addition, if a medium bolt is used instead of a high-strength bolt for joining the
特許文献1,2に、火災等による梁の熱膨張に起因して架構が大きく変形するのを防止するために、隣合う躯体区画に隙間を設け、両躯体区画を伸縮可能なジョイントプレートで連結することで、両躯体区画の梁の熱的伸びを吸収する建築の耐火構造が開示されている。しかし、この構造は、隣合う2つの躯体区画間の熱的伸びを吸収するが、熱的伸びの方向に垂直な方向、例えば鉛直方向の剛性は確保されない。なお、大梁と柱との間の接合部についても、上記と同様の課題がある。
In
この発明の目的は、鉄骨が温度変化により伸縮しても、その伸縮を吸収することができ、かつ前記鉄骨の長手方向に垂直な方向の剛性および接合耐力も確保することができる鉄骨の接合構造を提供することである。 An object of the present invention is to provide a steel structure that can absorb the expansion and contraction even when the steel frame expands and contracts due to a temperature change, and can secure rigidity and bonding strength in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the steel frame. Is to provide.
この発明の鉄骨の接合構造の基本構成は、固定構造体に鉄骨の一端を接合する接合構造であって、前記固定構造体に鉄骨接合用の接合金物が設けられ、この接合金物は、前記固定構造体に所定方向に間隔を開けて配置された一対の垂直板と、両垂直板の前記鉄骨側の先端縁間に設けられ前記固定構造体とは直接には非接合である変形許容板とでなり、前記鉄骨の一端が前記変形許容板に接合される。
例えば、前記固定構造体の前記鉄骨が接合される部材は鉄骨製の梁または柱であり、前記鉄骨は梁である。この場合、前記所定方向は、固定構造体の構成部材である梁または柱の長手方向となる。
The basic structure of the steel joint structure of the present invention is a joint structure in which one end of a steel frame is joined to a fixed structure, and a steel joint is provided on the fixed structure, and the metal joint is fixed to the fixed structure. A pair of vertical plates arranged at intervals in the structure in a predetermined direction, and a deformation-permissible plate provided between the steel plate side end edges of both vertical plates and not directly joined to the fixed structure; And one end of the steel frame is joined to the deformation allowing plate.
For example, the member to which the steel frame of the fixed structure is joined is a steel beam or column, and the steel frame is a beam. In this case, the predetermined direction is a longitudinal direction of a beam or a column which is a constituent member of the fixed structure.
この構成によると、鉄骨の一端が変形許容板に接合されているため、鉄骨が温度変化により長手方向に伸縮すると、接合金物の変形許容板が鉄骨の長手方向に曲げ変形することで鉄骨の伸縮を吸収する。自重や風によって鉄骨に作用するこの鉄骨の長手方向に垂直な方向のせん断力は、接合金物の変形許容板および一対の垂直板を介して固定構造体に伝達する。また、せん断力が一対の垂直板に均等に伝達されるため、大きなせん断耐力が得られる。 According to this configuration, since one end of the steel frame is joined to the deformation allowance plate, when the steel frame expands and contracts in the longitudinal direction due to temperature change, the deformation allowance plate of the joint hardware bends and deforms in the longitudinal direction of the steel frame to expand and contract the steel frame. To absorb. The shearing force in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the steel frame acting on the steel frame due to its own weight or wind is transmitted to the fixed structure through the deformation-allowing plate and the pair of vertical plates of the joint metal. Further, since the shear force is evenly transmitted to the pair of vertical plates, a large shear strength can be obtained.
前記基本構成において、前記接合金物の前記変形許容板は、前記所定方向となる幅方向の中間位置から前記鉄骨の長手方向に突出する立姿勢の中央接合板を有し、前記鉄骨は前記中央接合板に接合されているのが良い。
この場合、鉄骨の一端を、変形許容板における所定方向の中間位置に無理なく接合することができる。
In the basic configuration , the deformation-permitting plate of the metal joint has a central joint plate in a standing posture projecting in the longitudinal direction of the steel frame from an intermediate position in the width direction that is the predetermined direction, and the steel frame is the central joint It is good that it is joined to the board.
In this case, one end of the steel frame can be reasonably joined to the intermediate position in the predetermined direction on the deformation allowing plate.
この発明は、前記基本構成において、前記接合金物の前記変形許容板は、前記接合金物の前記変形許容板は、前記鉄骨を挟んだ両側に剛性低下用の切抜孔を有している。
変形許容板が剛性低下用の切抜孔を有すると、鉄骨の伸縮に対して変形許容板が鉄骨の長手方向に曲げ変形し易くなる。また、剛性低下用の切抜孔が鉄骨を挟んだ両側に位置していると、面外方向(変形許容板の表裏面と直交する方向)の剛性、すなわち変形許容板の曲げ変形し易さが鉄骨を挟んだ両側で同程度となる。
This invention, in the basic configuration, the deformable plate of the joining hardware, the deformable plate of the joining hardware is that has a cut-out hole for reduced rigidity on both sides of the steel.
If the deformation-permitting plate has a cutout hole for reducing rigidity, the deformation-permitting plate is easily bent and deformed in the longitudinal direction of the steel frame with respect to the expansion and contraction of the steel frame. Further, if the cutout holes for lowering rigidity are located on both sides of the steel frame, the rigidity in the out-of-plane direction (direction perpendicular to the front and back surfaces of the deformation-permitting plate), that is, the deformation-permitting plate can be easily bent and deformed. It is the same level on both sides of the steel frame.
この発明の第1の鉄骨の接合構造は、前記基本構成において、前記変形許容板に前記切抜孔を設け、前記接合金物の前記変形許容板のうちの前記切抜孔を除いた部分である、隣合う前記切抜孔間の部分、および前記切抜孔と前記変形許容板の外周縁との間の部分がトラス構造を成すようにする。
変形許容板のうちの切抜孔を除いた部分をトラス構造とすることで、面外方向の剛性を調整しつつ、大きなせん断耐力を確保したまま面内方向(変形許容板の表裏面と平行な方向)にせん断力を伝達することができる。
Junction structure of the first steel of the invention, in the basic configuration, the deformable the cut-out hole set only to plate, which is the portion excluding the cut-out hole of the deformable plate of the joining hardware, portion between adjacent said cut-out hole, and a portion between the outer peripheral edge of the deformable plate and the cut-out holes you to form a truss structure.
By making the truss structure the part of the permissible plate excluding the cutout hole, adjusting the out-of-plane rigidity, while maintaining a large shear strength, the in-plane direction (parallel to the front and back surfaces of the permissible plate) Direction).
この発明の第2の鉄骨の接合構造は、前記基本構成において、前記変形許容板に前記切抜孔を設け、前記鉄骨の一端が前記変形許容板の前記所定方向の中央に接合され、前記鉄骨の長手方向は前記変形許容板に対して垂直であり、前記鉄骨を挟んで両側に位置する前記切抜孔は、斜辺が対向するように形成された2つの直角三角形であって、前記鉄骨を挟んで対称形に形成されている。
鉄骨の一端が変形許容板の前記所定方向の中央に接合され、鉄骨の長手方向は変形許容板に対して垂直であるため、変形許容板の曲げ変形が鉄骨を挟んで対称に生じる。このため、鉄骨の一端が変形許容板の偏った箇所に接合させている場合と比べて、大きな曲げ変形量が得られる。また、切抜孔を上記直角三角形の形状および配置とすると、面外方向の剛性を効果的に落としつつ、面内方向の大きなせん断耐力を確保したトラス構造を実現できる。
Bonding structure of the second steel of this invention, in the basic configuration, the deformable plate to the cut-out hole set only the one end of the steel is joined to a center of the predetermined direction of the deformable plate, the steel The longitudinal direction is perpendicular to the deformation-permitting plate, and the cutout holes located on both sides of the steel frame are two right-angled triangles formed so that the hypotenuses face each other, and sandwich the steel frame in that is formed symmetrically.
Since one end of the steel frame is joined to the center in the predetermined direction of the deformation allowance plate and the longitudinal direction of the steel frame is perpendicular to the deformation allowance plate, bending deformation of the deformation allowance plate occurs symmetrically across the steel frame. For this reason, a large amount of bending deformation can be obtained as compared with the case where one end of the steel frame is joined to a portion where the deformation permissible plate is biased. Further, when the cutout hole has the shape and arrangement of the right triangle, it is possible to realize a truss structure that secures a large shear strength in the in-plane direction while effectively reducing the rigidity in the out-of-plane direction.
この発明の鉄骨の接合構造は、固定構造体に鉄骨の一端を接合する接合構造であって、前記固定構造体に鉄骨接合用の接合金物が設けられ、この接合金物は、前記固定構造体に所定方向に間隔を開けて配置された一対の垂直板と、両垂直板の前記鉄骨側の先端縁間に設けられ前記固定構造体とは直接には非接合である変形許容板とでなり、前記鉄骨の一端が前記変形許容板に接合されるため、鉄骨が温度変化により伸縮しても、その伸縮を吸収することができ、かつ前記鉄骨の長手方向に垂直な方向の剛性および接合耐力も確保することができる The structure for joining steel frames according to the present invention is a joining structure for joining one end of a steel frame to a fixed structure, and a metal fitting for joining steel frames is provided on the fixed structure, and the metal fitting is attached to the fixed structure. A pair of vertical plates arranged at intervals in a predetermined direction, and a deformation-permissible plate that is provided between the tip edges on the steel frame side of both vertical plates and is not directly joined to the fixed structure, Since one end of the steel frame is joined to the deformation allowing plate, even if the steel frame expands and contracts due to temperature change, the expansion and contraction can be absorbed, and the rigidity and joint strength in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the steel frame Can be secured
この発明の一実施形態を図1〜図5と共に説明する。
この鉄骨の接合構造は、例えば図8、図9に示すような物流倉庫、工場等の建築物20の庇22における、庇材24を支持する大梁1と小梁2との接合箇所に適用される。大梁1は柱23に固定されて屋外側に突出して設けられている。小梁2は、一対の大梁1間に両端をそれぞれ接合して設けられている。大梁1は請求項で言う「固定構造体」の一部となる構成部材であり、小梁2は請求項でいう「鉄骨」である。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
This steel-framed joint structure is applied, for example, to a joint between the
図1はこの発明の一実施形態にかかる鉄骨の接合構造の一部省略正面図、一部破断平面図、および側面図、図2は同接合構造の分解斜視図である。固定構造体の構成部材である大梁1はH形鋼等からなり、ウェブ部1aを鉛直方向に向けて設置されている。鉄骨である小梁2は、例えば大梁1よりもサイズが小さいH形鋼等からなり、ウェブ部2aを鉛直方向に向けて設置され、一端が大梁1に突き当てられている。図1(A)では、小梁2の図示が省略され、図1(B)では大梁1の一部を破断して示している。
FIG. 1 is a partially omitted front view, a partially broken plan view, and a side view of a steel joint structure according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an exploded perspective view of the joint structure. The
大梁1と小梁2との接合には、接合金物3が用いられる。接合金物3は、所定方向に間隔を開けて配置されて所定方向に対して垂直な一対の垂直板4と、両垂直板4の小梁2側の先端縁間に亘って設けられた変形許容板5と、この変形許容板5の所定方向の中間位置から前記垂直板4の位置する側とは反対側に突出する中央接合板6とでなる。変形許容板5は、大梁1とは直接には非接合である。これら垂直板4、変形許容板5、および中央接合板6はいずれも鋼板からなる。ここで、「所定方向」とは、大梁1と小梁2を接合した状態における大梁1の長手方向のことである。大梁1と小梁2との接合状態において、変形許容板5は、小梁2の長手方向に対し垂直な姿勢となる。
A joining
一対の垂直板4と変形許容板5は、図3(A)のように溶接により互いに固定してもよく、図3(B)のように、アングル材7を介して互いに固定してもよい。図の例では、垂直板4にアングル材7が予め溶接により固定されており、施工現場でアングル材7と変形許容板5とを高力ボルト8により互いに固定する。図3(A),(B)のいずれについても、変形許容板5と中央接合板6とは溶接により固定されている。図3(A)の構成は現場作業が少なくて済む利点があり、図3(B)の構成は嵩張らずに運搬に好都合であるという利点がある。
The pair of
変形許容板5には、複数の剛性低下用の切抜孔10A〜10Dが設けられている。切抜孔10A〜10Dは、中央接合板6が接合されている箇所の両側にそれぞれ2つずつ設けられている。つまり、後述するように中央接合板6に小梁2の一端を固定した状態において、小梁2の左側に切抜孔10A,10Bが位置し、右側に切抜孔10C,10Dが位置する。各切抜孔10A〜10Dは直角三角形であり、左側の切抜孔10A,10Bは右下がりに傾斜した斜辺が対向するように形成され、右側の切抜孔10C,10Dは左下がりに傾斜した斜辺が対向するように形成されている。また、片側の切抜孔10A,10Bともう片側の切抜孔10C,10Dとは、小梁2を挟んで対称形に形成されている。
The
上記切抜孔10A〜10Dが設けられた変形許容板5は、切抜孔10A〜10Dと変形許容板5の外周縁との間の部分、換言すると外周縁に沿う部分5a,5b,5c,5d、および隣合う切抜孔10A〜10D間の部分5e,5f,5gで構成される。切抜孔10A,10B間の部分5eおよび切抜孔10C,10D間の部分5gは互いに傾斜方向が異なる斜め方向を向き、切抜孔10A,10C間の部分5fは前記長手方向に対し垂直な方向(具体的には鉛直方向)を向いている。
The deformation
この構成を模式化して示すと、図5のようなトラス構造を成す。このトラス構造は、切抜孔10A〜10D(図1)を設けたことにより、面外方向(変形許容板5の表裏面と直交する方向)の曲げに対しては剛性が小さいが、面内方向(変形許容板5の表裏面と平行な方向)のせん断力に対しては剛性が大きい構造である。特に、この例のように切抜孔10A〜10Dを直角三角形として、鉛直方向を向く前記部分5fを形成することにより、面外方向の剛性を効果的に落としつつ、大きなせん断耐力(具体的には鉛直方向の剛性)を確保したトラス構造を実現できる。切抜孔10A〜10Dの大きさおよび配置を変えることで、面外方向の剛性を調整することができる。
When this configuration is schematically shown, a truss structure as shown in FIG. 5 is formed. Although this truss structure is provided with the cutout holes 10A to 10D (FIG. 1), it has low rigidity with respect to bending in the out-of-plane direction (direction orthogonal to the front and back surfaces of the deformation-permitting plate 5). The structure has a large rigidity against a shearing force (in a direction parallel to the front and back surfaces of the deformation-permitting plate 5). In particular, by forming the cutout holes 10A to 10D as right triangles and forming the
接合金物3は、一対の垂直板4の各基端縁を大梁1のウェブ部1aに溶接により固定し、かつ一対の垂直板4の各上下端縁を大梁1の上下のフランジ部1bにそれぞれ溶接により固定することで、大梁1に固定される。この状態で、変形許容板5は大梁1のフランジ部1bの外端よりも外側に位置している。そして、中央接合板6に、小梁2のウェブ部2aが高力ボルト11により固定される。
The metal joint 3 fixes the base end edges of the pair of
また、大梁1のウェブ部1aを挟んで接合金物3の一対の垂直板4と反対側に、補強垂直板12が固定される。補強垂直板12は、垂直板4と同様に、基端縁を大梁1のウェブ部1aに溶接により固定し、かつ上下端縁を大梁1の上下のフランジ部1bにそれぞれ溶接により固定することで、大梁1に固定される。
A reinforcing
この鉄骨の接合構造の作用を図4と共に説明する。
日射等により小梁2が温度上昇して長手方向に伸びると、接合金物3の変形許容板5に対して押し出し力F1が作用する。これにより、変形許容板5が想像線で示すように小梁2の長手方向(変形許容板5の面外方向)に曲げ変形することで、小梁2の伸び変形を吸収する。変形許容板5に切抜孔10A〜10Dを設けて曲げ剛性を低下させているので、変形許容板5が曲げ変形し易い。変形許容板5を大梁1のフランジ部1bの外端よりも外側に位置させてあるので、変形許容板5が曲げ変形してもフランジ部1bと干渉しない。なお、寒冷時等に小梁2が収縮した場合には、変形許容板5が想像線とは逆向きに曲げ変形する。
The effect | action of the joining structure of this steel frame is demonstrated with FIG.
When the
自重や風により小梁2に作用する鉛直方向のせん断力F2は、接合金物3の変形許容板5および一対の垂直板4を介して大梁1に伝達される。変形許容板5に関しては、主に斜めの部分5e,5gにせん断力F2に対する反力P3が作用する。小梁2の一端が、変形許容板5における大梁1の長手方向の中間に接合されて、変形許容板5の曲げ変形が小梁2を挟んで対称に生じるため、小梁2の一端が変形許容板5の偏った箇所に接合させている場合と比べて、大きな曲げ変形量が得られる。また、せん断力が一対の垂直板4に均等に伝達されるため、大きなせん断耐力が得られる。
A vertical shearing force F <b> 2 acting on the
上述したように、この鉄骨の接合構造は、小梁2が温度変化等により伸縮しても、その伸縮を吸収することができ、かつ小梁2の長手方向に垂直な方向、例えば鉛直方向の剛性も確保することができるため、日射による温度変化の影響を受け易い物流倉庫、工場等の長大な庇22に適用することで、大梁1と小梁2とを接合する部位の鉄骨の変形、ボルトの破断、ガセットプレートの破断等を防止することができる。
As described above, this steel frame joining structure can absorb the expansion and contraction even if the
この実施形態は、固定構造体の鉄骨が接合される部材が大梁1であり、鉄骨が小梁2である例を示しているが、固定構造体の鉄骨が接合される部材が鉄骨製の柱であり、鉄骨が大梁等の梁であってもよい。また、固定構造体の鉄骨が接続される部材は、例えば基礎や壁等であってもよく、鉄骨は、固定構造体に一端が接合されるものであれば梁以外の鉄骨であってもよい。なお、変形許容板5は、図6に示すトラス構造であってもよい。
In this embodiment, the member to which the steel frame of the fixed structure is joined is the
また、この実施形態の接合金物3は、変形許容板5に設けられる切抜孔10A〜10Dが直角三角形であるが、それ以外の形状であっても良い。例えば、図7のように切抜孔10A〜10Dを円形としても良い。この場合も、変形許容板5はトラス構造となる。
Moreover, although the cutout holes 10A-10D provided in the deformation |
1…大梁(固定構造体の一部)
2…小梁(鉄骨)
3…接続金物
4…垂直板
5…変形許容板
6…中央接合板
10A〜10D…切抜孔
1 ... Large beam (part of fixed structure)
2 ... Small beam (steel frame)
3 ...
Claims (4)
前記固定構造体に鉄骨接合用の接合金物が設けられ、
この接合金物は、前記固定構造体に所定方向に間隔を開けて配置された一対の垂直板と、両垂直板の前記鉄骨側の先端縁間に設けられ前記固定構造体とは直接には非接合である変形許容板とでなり、
前記鉄骨の一端が前記変形許容板に接合され、
前記接合金物の前記変形許容板は、前記鉄骨を挟んだ両側に剛性低下用の切抜孔を有し、前記接合金物の前記変形許容板のうちの前記切抜孔を除いた部分である、隣合う前記切抜孔間の部分、および前記切抜孔と前記変形許容板の外周縁との間の部分がトラス構造を成す鉄骨の接合構造。 A joining structure for joining one end of a steel frame to a fixed structure,
A metal fitting for joining steel frames is provided on the fixed structure,
The metal fitting is provided between a pair of vertical plates arranged on the fixed structure with a gap in a predetermined direction and between the vertical edges of the vertical plates of the two vertical plates, and is not directly connected to the fixed structure. It consists of a deformable plate that is a joint,
One end of the steel frame is joined to the deformation allowing plate ,
The deformation allowance plate of the metal joint has adjacently lowering cutout holes for reducing rigidity on both sides of the steel frame, and is a portion excluding the cutout hole of the deformation allowance plate of the metal joint. A steel frame joining structure in which a portion between the cutout holes and a portion between the cutout holes and the outer peripheral edge of the deformation-permitting plate form a truss structure.
前記固定構造体に鉄骨接合用の接合金物が設けられ、
この接合金物は、前記固定構造体に所定方向に間隔を開けて配置された一対の垂直板と、両垂直板の前記鉄骨側の先端縁間に設けられ前記固定構造体とは直接には非接合である変形許容板とでなり、
前記鉄骨の一端が前記変形許容板に接合され、
前記接合金物の前記変形許容板は、前記鉄骨を挟んだ両側に剛性低下用の切抜孔を有し、前記鉄骨の一端が前記変形許容板の前記所定方向の中央に接合され、前記鉄骨の長手方向は前記変形許容板に対して垂直であり、前記鉄骨を挟んで両側に位置する前記切抜孔は、斜辺が対向するように形成された2つの直角三角形であって、前記鉄骨を挟んで対称形に形成されている鉄骨の接合構造。 A joining structure for joining one end of a steel frame to a fixed structure,
A metal fitting for joining steel frames is provided on the fixed structure,
The metal fitting is provided between a pair of vertical plates arranged on the fixed structure with a gap in a predetermined direction and between the vertical edges of the vertical plates of the two vertical plates, and is not directly connected to the fixed structure. It consists of a deformable plate that is a joint,
One end of the steel frame is joined to the deformation allowing plate,
The deformation allowance plate of the joint metal has cutout holes for lowering rigidity on both sides of the steel frame, and one end of the steel frame is joined to the center of the deformation allowance plate in the predetermined direction. The direction is perpendicular to the deformation-permitting plate, and the cutout holes located on both sides of the steel frame are two right-angled triangles formed so that the hypotenuses face each other, and symmetrical with respect to the steel frame Steel structure that is formed into a shape.
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