JP7066944B2 - Structure - Google Patents
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Description
本発明は、構造物に関する。 The present invention relates to a structure.
外周柱に対する外壁の取付構造を簡単にするために、外周柱には免震装置を設置せずに、内柱にのみ免震装置を設置する制震構造が知られている(例えば、特許文献1参照)。 In order to simplify the attachment structure of the outer wall to the outer pillar, a seismic isolation structure in which the seismic isolation device is installed only on the inner pillar without installing the seismic isolation device on the outer pillar is known (for example, patent documents). See 1).
また、線路の上(上空)に構築される構造物が知られている(例えば、特許文献2参照)。 Further, a structure constructed on (above) a railroad track is known (see, for example, Patent Document 2).
ところで、構造物の基礎の施工には、手間がかかる。そこで、構造物を免震化することにより、地震時に基礎が負担する負担地震力(負担水平力)を低減し、基礎を縮減することが考えられる。 By the way, it takes time and effort to construct the foundation of the structure. Therefore, it is conceivable to reduce the burden seismic force (burden horizontal force) borne by the foundation in the event of an earthquake and reduce the foundation by seismically isolating the structure.
しかしながら、構造物を免震化すると、地震時の構造物の水平変位が大きくなる。この場合、例えば、構造物の周囲に大きなクリアランスが必要となる。 However, if the structure is seismically isolated, the horizontal displacement of the structure at the time of an earthquake becomes large. In this case, for example, a large clearance is required around the structure.
本発明は、上記の事実を考慮し、地震時における構造物の水平変位を小さくしつつ、基礎の施工の手間を軽減することを目的とする。 In consideration of the above facts, it is an object of the present invention to reduce the horizontal displacement of the structure at the time of an earthquake and to reduce the labor of foundation construction.
第1態様に係る構造物は、第一柱を支持する第一基礎部と、前記第一基礎部から分離され、第二柱を支持する第二基礎部と、前記第一柱及び前記第二柱の上に配置され、前記第一柱に接合されるとともに、前記第二柱に免震部材を介して支持される上部構造体と、を備える。 The structure according to the first aspect has a first foundation portion that supports the first pillar, a second foundation portion that is separated from the first foundation portion and supports the second pillar, and the first pillar and the second pillar. It is provided with a superstructure which is arranged on a pillar, is joined to the first pillar, and is supported by the second pillar via a seismic isolation member.
第1態様に係る構造物によれば、第一基礎部は、第一柱を支持する。また、第二基礎部は、第一基礎部から分離され、第二柱を支持する。これらの第一柱及び第二柱の上には、上部構造体が配置される。 According to the structure according to the first aspect , the first foundation portion supports the first pillar. In addition, the second foundation is separated from the first foundation and supports the second pillar. A superstructure is placed on these first and second columns.
ここで、上部構造体は、第二柱に免震部材を介して支持される。これにより、地震時に、第二基礎部に対して上部構造体が水平方向に相対変位する。そのため、地震時に、上部構造体から第二柱を介して第二基礎部に伝達される地震力(水平力)が低減される。この結果、第二基礎部の負担地震力が、第一基礎部の負担地震力よりも小さくなる。したがって、第二基礎部を縮減することができるため、第二基礎部の施工の手間が軽減される。 Here, the superstructure is supported by the second column via a seismic isolation member. As a result, during an earthquake, the superstructure is displaced relative to the second foundation in the horizontal direction. Therefore, in the event of an earthquake, the seismic force (horizontal force) transmitted from the superstructure to the second foundation via the second column is reduced. As a result, the seismic force borne by the second foundation is smaller than the seismic force borne by the first foundation. Therefore, since the second foundation portion can be reduced, the labor of constructing the second foundation portion is reduced.
一方、上部構造体は、第一柱に接合される。これにより、上部構造体が免震部材を介して第一柱及び第二柱に支持される場合と比較して、地震時における上部構造体の水平変位が小さくなる。したがって、上部構造体に周囲に設けるクリアランスを小さくすることができる。 On the other hand, the superstructure is joined to the first column. As a result, the horizontal displacement of the superstructure at the time of an earthquake is small as compared with the case where the superstructure is supported by the first pillar and the second pillar via the seismic isolation member. Therefore, the clearance provided around the superstructure can be reduced.
このように本発明では、地震時における構造物の水平変位を小さくしつつ、基礎の施工の手間を軽減することができる。 As described above, in the present invention, it is possible to reduce the labor of foundation construction while reducing the horizontal displacement of the structure at the time of an earthquake.
第2態様に係る構造物は、第1態様に係る構造物において、前記免震部材は、減衰材を有する。 The structure according to the second aspect is the structure according to the first aspect, and the seismic isolation member has a damping material.
第2態様に係る構造物によれば、免震部材は、減衰材を有する。これにより、地震時に、上部構造体から免震部材に伝達される地震力が減衰材によって減衰される。そのため、第二基礎部の負担地震力がさらに低減される。したがって、第二基礎部をさらに縮減することができるため、第二基礎部の施工の手間がより軽減される。 According to the structure according to the second aspect , the seismic isolation member has a damping material. As a result, in the event of an earthquake, the seismic force transmitted from the superstructure to the seismic isolation member is damped by the damping material. Therefore, the seismic force burdened by the second foundation is further reduced. Therefore, since the second foundation portion can be further reduced, the labor of constructing the second foundation portion is further reduced.
第3態様に係る構造物は、第2態様に係る構造物において、前記支持架構の固有周期は、前記第一柱、前記上部構造体、及び前記免震部材を含む構造体の固有周期よりも短い。 In the structure according to the third aspect, in the structure according to the second aspect, the natural period of the support frame is larger than the natural period of the structure including the first pillar, the upper structure, and the seismic isolation member. short.
第3態様に係る構造物によれば、水平部材は、複数の第二柱を連結する。これにより、上部構造体を支持する支持架構が構成される。この支持架構の固有周期は、第一柱、上部構造体、及び免震部材を含む構造体の固有周期よりも短い。 According to the structure according to the third aspect , the horizontal member connects a plurality of second columns. This constitutes a support frame that supports the superstructure. The natural period of this support frame is shorter than the natural period of the structure including the first column, the superstructure, and the seismic isolation member.
これにより、地震時に、支持架構と構造体とが異なる周期で揺れるため、構造体と支持架構との相対変位が大きくなる。この結果、減衰材の変形量が大きくなり、減衰材が発生する減衰力も大きくなる。これにより、第二基礎部の負担地震力がさらに低減される。したがって、第二基礎部をさらに縮減することができるため、第二基礎部の施工の手間がより軽減される。 As a result, during an earthquake, the support frame and the structure sway at different cycles, so the relative displacement between the structure and the support frame increases. As a result, the amount of deformation of the damping material increases, and the damping force generated by the damping material also increases. As a result, the seismic force burdened by the second foundation is further reduced. Therefore, since the second foundation portion can be further reduced, the labor of constructing the second foundation portion is further reduced.
第4態様に係る構造物は、第1態様~第3態様の何れか1つに係る構造物において、前記上部構造体は、既存施設の上に配置される。 The structure according to the fourth aspect is the structure according to any one of the first aspect to the third aspect , and the superstructure is arranged on the existing facility.
第4態様に係る構造物によれば、上部構造体は、既存施設の上に配置される。 According to the structure according to the fourth aspect , the superstructure is arranged on the existing facility.
ここで、既存施設の上に上部構造体を構築する場合、例えば、既存施設の稼働時間によって、一日の基礎部の施工時間(工事時間)が制限される可能性がある。このような場合に、本発明は特に有効である。つまり、第二基礎部の負担地震力を低減し、第二基礎部を縮減することにより、基礎の工期を短くすることができる。 Here, when the superstructure is constructed on the existing facility, for example, the construction time (construction time) of the foundation portion in one day may be limited by the operating time of the existing facility. In such cases, the present invention is particularly effective. That is, the construction period of the foundation can be shortened by reducing the seismic force burdened by the second foundation and reducing the second foundation.
以上説明したように、本発明に係る構造物によれば、地震時における構造物の水平変位を小さくしつつ、基礎の施工の手間を軽減することができる。 As described above, according to the structure according to the present invention, it is possible to reduce the labor of construction of the foundation while reducing the horizontal displacement of the structure at the time of an earthquake.
以下、図面を参照しながら、一実施形態に係る構造物について説明する。 Hereinafter, the structure according to the embodiment will be described with reference to the drawings.
(構造物)
図1には、本実施形態に係る構造物10が示されている。構造物10は、既存施設20の下又は周囲に設けられる基礎30と、既存施設20の上に配置され、第一柱42を介して基礎30に支持される上部構造体40と、基礎30に対して上部構造体40を支持する支持架構50とを備えている。
(Structure)
FIG. 1 shows the
(既存施設)
既存施設20は、一例として、鉄道の駅22を含んでいる。駅22は、鉄道車両24が走行する複数の線路26と、鉄道車両24が停車する複数のプラットホーム28とを有している。複数の線路26は、地盤G上に敷設されている。また、複数の線路26は、並走されており、平面視にて構造物10を横切っている。また、各線路26の脇には、プラットホーム28が配置されている。
(Existing facility)
The existing
複数のプラットホーム28は、線路26に沿って配置されている。これらの線路26及びプラットホーム28の上に、後述する上部構造体40が配置されている。なお、線路26は、一本でも良いし、プラットホーム28も1つでも良い。
The plurality of
(基礎)
基礎30は、杭基礎とされている。この基礎30は、複数の第一杭32及び複数の第二杭34を有している。第一杭32及び第二杭34は、線路26の脇で、かつ、プラットホーム28の下の地盤Gに設けられている。また、第一杭32及び第二杭34は、例えば、コンクリート杭とされている。さらに、第一杭32と第二杭34とは、基礎スラブや基礎梁等を介して連結されておらず、互いに独立して設けられている。
(Basic)
The
なお、第一杭32及び第二杭34の構造や配置、本数は、適宜変更可能である。したがって、第一杭32及び第二杭34は、例えば、プラットホーム28の下ではなく、プラットホーム28の脇に配置されても良い。また、第一杭32は、第一基礎部の一例であり、第二杭34は、第二基礎部の一例である。
The structure, arrangement, and number of the
複数の第一杭32は、構造物10の外周部に配置されている。各第一杭32の上には、第一柱42が立てられている。一方、複数の第二杭34は、構造物10の内部に配置されている。各第二杭34の上には、第二柱52が立てられている。つまり、構造物10では、一柱一杭構造が採用されている。これらの第一柱42及び第二柱52は、線路26の上方(上空)に配置された上部構造体40を支持しており、上部構造体40の下に鉄道車両24が走行可能な走行空間(既存施設用空間)44を形成している。
The plurality of
(上部構造体)
上部構造体40は、線路26の上空に設けられる線路上空構造体(既存施設上空構造体)とされている。この上部構造体40は、複数階(複数層)からなり、複数の柱46,47と、柱46,47に架設される梁48と、梁48に支持される図示しないスラブ等を有している。また、上部構造体40は、例えば、複数のプラットホーム28間の移動経路等を有している。
(Superstructure)
The
上部構造体40の外周部は、複数の第一柱42を介して複数の第一杭32に支持されている。この上部構造体40の外周部(柱46又は梁48)と第一柱42とは、例えば、剛接合又はピン接合されており、水平方向に相対変位不能とされている。
The outer peripheral portion of the
(免震部材)
上部構造体40の内部は、免震部材60を介して複数の第二柱52の柱頭部に連結されており、これらの第二柱52を介して複数の第二杭34に支持されている。この免震部材60は、上部構造体40の内部(柱47又は梁48)と第二柱52とを水平方向に相対変位可能に連結するとともに、第二柱52に対して上部構造体40の鉛直荷重を支持している。この免震部材60によって、地震時に、上部構造体40から第二柱52に伝達される地震力(水平力)Fが低減されている。
(Seismic isolation member)
The inside of the
免震部材60は、第二柱52に対して上部構造体40を水平方向に変位可能に支持するものであり、例えば、免震装置や制振装置が用いられる。この免震装置としては、例えば、積層ゴム支承や滑り支承(球面滑り支承を含む)、転がり支承等が挙げられる。また、制振装置としては、例えば、減衰ゴムや粘弾性体、摩擦材等が挙げられる。さらに、免震部材60としては、例えば、鉛等のプラグ入り積層ゴム支承や弾性滑り支承のように、減衰材を有する免震装置を用いることも、水平方向に変位可能に支持するものであれば金属部材を用いることも可能である。
The
(支持架構)
隣り合う一対の第二柱52の柱頭部には、梁54が架設されている。これにより、一対の第二柱52と梁54とによって支持架構(ラーメン架構)50が構成されている。この支持架構50は、免震部材60を介して上部構造体40を支持している。また、支持架構50は、第一柱42とは構造的に縁が切られている。
(Support frame)
なお、本実施形態では、支持架構50が線路26と交差するように配置されているが、支持架構50は、線路26に沿って配置(線路26と略平行に配置)されても良い。また、梁54は、水平部材の一例である。
In the present embodiment, the
ここで、構造物10を、支持架構50と、それ以外の構造体12とに区分すると、支持架構50は、構造体12よりも剛性(水平剛性)が高く、その固有周期が構造体12の固有周期よりも短くされている。なお、構造体12とは、第一柱42、免震部材60、及び上部構造体40を含むものである。
Here, when the
(作用)
次に、本実施形態の作用について説明する。
(Action)
Next, the operation of this embodiment will be described.
図1に示されるように、本実施形態に係る構造物10によれば、第一杭32は、第一柱42を支持している。また、第二杭34は、第一杭32から分離されており、第二柱52を支持している。さらに、第一柱42及び第二柱52の上には上部構造体40が配置されており、これらの第一柱42及び第二柱52によって、上部構造体40が既存施設20の上方(上空)で支持されている。
As shown in FIG. 1, according to the
ここで、既存施設20の上に上部構造体40を構築(施工)する場合、例えば、既存施設20の稼働時間、すなわち駅22の営業時間等によって、一日の基礎30(第一柱42及び第二柱52)の施工時間(工事時間)が制限される可能性がある。
Here, when constructing (constructing) the
この対策として、例えば、上部構造体40を免震化することにより、地震時に第一杭32及び第二杭34が負担する負担地震力(負担水平力)を低減することが考えられる。この場合、例えば、第一杭32及び第二杭34の杭径を小さくすることができるため、第一杭32及び第二杭34の施工の手間が軽減される。
As a countermeasure for this, for example, it is conceivable to reduce the burden seismic force (burden horizontal force) borne by the
しかしながら、上部構造体40を免震化すると、地震時の上部構造体40の水平変位が大きくなり、例えば、上部構造体40の周囲に大きなクリアランスが必要となる。また、例えば、プラットホーム28と上部構造体40とに亘る階段やエレベータ等の動線部分にもクリアランスが必要となる。さらに、上部構造体40の水平変位(大変形)に対応したエキスパンジョイントが必要となるため、コストが嵩む可能性がある。
However, if the
この対策として本実施形態に係る構造物10では、上部構造体40が免震部材60を介して第二柱52に支持されている。これにより、地震時に、第二杭34に対して上部構造体40が水平方向に相対変位する。そのため、上部構造体40から第二柱52を介して第二杭34に伝達される地震力(水平力)Fが低減される。この結果、第二杭34の負担地震力が、第一杭32の負担地震力よりも小さくなる。したがって、例えば、第二杭34の杭径を小さくすることができるため、第二杭34の施工の手間が軽減される。
As a countermeasure, in the
一方、上部構造体40と第一柱42とは、水平方向に相対変位不能に接合されている。これにより、上部構造体40が免震部材を介して第一柱42に支持される場合と比較して、地震時における上部構造体40の水平変位が小さくなる。したがって、例えば、上部構造体40に周囲に設けるクリアランス等を小さくすることができる。
On the other hand, the
このように本実施形態によれば、地震時における上部構造体40の水平変位を小さくしつつ、第二杭34の施工の手間を軽減することができる。したがって、既存施設20の上方に配置される上部構造体40用の基礎30を、効率的に施工することができる。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to reduce the labor of constructing the
さらに、比較例を用いてより具体的に説明すると、図2には、耐震構造物100が示されている。この耐震構造物100では、上部構造体40と、全ての第一柱42とが水平方向に相対変位不能に接合されている。一方、図3には、免震構造物110が示されている。この免震構造物110では、上部構造体40と、全ての第二柱52とが免震部材60を介して水平方向に相対変位可能に連結されている。
Further, more specifically, using a comparative example, FIG. 2 shows the
また、図4(A)及び図4(B)には、本実施形態に係る構造物10、比較例に係る耐震構造物100及び免震構造物110について、地震時に上部構造体40に発生する加速度及び変位(水平変位)の一例がそれぞれ示されている。
Further, in FIGS. 4A and 4B, the
なお、図4(A)及び図4(B)におけるグラフP40は、本実施形態に係る構造物10の上部構造体40のグラフであり、グラフP50は、本実施形態に係る構造物10の支持架構50のグラフである。また、グラフTは、比較例に係る耐震構造物100のグラフであり、グラフMは、比較例に係る免震構造物110のグラフである。
The graph P40 in FIGS. 4A and 4B is a graph of the
また、図5(A)及び図5(B)には、本実施形態に係る構造物10、比較例に係る耐震構造物100及び免震構造物110について、杭に発生するせん断力及びせん断係数の一例が示されている。
Further, in FIGS. 5 (A) and 5 (B), the shear force and the shear coefficient generated in the pile of the
なお、グラフPは、本実施形態に係る構造物10の第二杭34のグラフである。また、グラフTは、比較例に係る耐震構造物100の第一杭32のグラフである。さらに、グラフMは、比較例に係る免震構造物110の第二杭34のグラフである。
The graph P is a graph of the
図4(A)に示されるように、本実施形態に係る構造物10では、地震時に上部構造体40に発生する加速度(グラフP40)が、比較例に係る耐震構造物100(グラフT)よりも小さくなっている。また、図4(B)に示されるように、本実施形態に係る構造物10では、地震時に上部構造体40に発生する変位(グラフP40)が、比較例に係る耐震構造物100(グラフT)及び免震構造物110(グラフM)よりも小さくなっている。
As shown in FIG. 4A, in the
また、図5(A)及び図5(B)に示されるように、本実施形態に係る構造物10では、地震時に第二杭34に発生するせん断力及びせん断力係数(グラフP)が、比較例に係る耐震構造物100(グラフT)よりも小さくなっている。
Further, as shown in FIGS. 5 (A) and 5 (B), in the
以上のことから、本実施形態に係る構造物10では、地震時において、比較例に係る免震構造物110よりも上部構造体40の水平変位を小さくしつつ、比較例に係る耐震構造物100の第一杭32よりも、第二杭34が負担する負担地震力を低減可能であることが分かる。
From the above, in the
また、免震部材60として、例えば、プラグ入り積層ゴム支承のように、減衰材を有する免震部材を用いることにより、上部構造体40から免震部材60に伝達される地震力Fがプラグ(減衰材)の変形によって減衰される。これにより、第二杭34の負担地震力がさらに低減される。したがって、第二杭34を縮減することができるため、第二杭34の施工の手間がさらに軽減される。
Further, by using a seismic isolation member having a damping material as the
さらに、隣り合う一対の第二柱52は、水平部材としての梁54によって連結されており、これにより、上部構造体40を支持する支持架構50が構成されている。この支持架構50と上部構造体40との相対変位に伴って、免震部材60の減衰材が減衰力を発生する。
Further, the pair of adjacent
ここで、支持架構50は、構造体12よりも高剛性とされており、その固有周期が構造体12の固有周期よりも短くされている。これにより、地震時に、構造体12と支持架構50とが異なる周期で揺れるため、構造体12と支持架構50との相対変位が大きくなる。この結果、免震部材60の減衰材の変形量が大きくなるため、減衰材が発生する減衰力も大きくなる。
Here, the
特に、第一柱42の設置階、すなわち構造体12の一階は、鉄道車両24の走行空間44とされており、構造体12の上層階よりも階高が高くなっている。そのため、構造体12の一階は、構造体12の上層階よりも剛性(水平剛性)が低く、構造体12は、ソフトファーストストーリー構造となっている。つまり、構造物10は、地震時における構造体12と支持架構50との相対変位が大きくなり易い構造となっている。したがって、免震部材60の減衰材が発生する減衰力が大きくなるため、第二杭34の負担地震力がさらに低減される。
In particular, the installation floor of the
(変形例)
次に、上記実施形態の変形例について説明する。
(Modification example)
Next, a modified example of the above embodiment will be described.
上記実施形態では、複数の第二柱52がそれぞれ独立して設けられるが、上記実施形態はこれに限らない。複数の第二杭34は、第一杭32から分離されていれば良く、例えば、図6に示されるように、基礎スラブ70や図示しない基礎梁等を介して連結されても良い。この場合、基礎スラブ70等が第二基礎部の一例となる。なお、図6では、既存施設20の図示が省略されている。これと同様に、後述する図7~図9についても、既存施設20の図示が省略されている。
In the above embodiment, the plurality of
また、図示を省略するが、複数の第一柱42は、第一基礎部としての基礎スラブや基礎梁等を介して連結されても良い。また、第一基礎部及び第二基礎部は、杭基礎に限らず、直接基礎であっても良い。
Further, although not shown, the plurality of
また、上記実施形態では、第二杭34を新設したが、例えば、図7(A)及び図7(B)に示されるように、既存の第二杭34に支持された既存の支持架構50の上に、免震部材60を介して上部構造体40を新設しても良い。また、図示を省略するが、既存の第二杭34の上に、支持架構50及び上部構造体40を新設しても良い。
Further, in the above embodiment, the
また、上記実施形態では、支持架構50が上部構造体40の内部を支持するが、例えば、図8に示されるように、支持架構50は、上部構造体40の外周部を支持しても良い。
Further, in the above embodiment, the
また、上記実施形態では、隣り合う第二柱52が水平部材としての梁54を介して連結されるが、隣り合う第二柱52は、水平部材としてのスラブを介して連結されても良い。さらに、隣り合う第二柱52は、水平部材によって連結されなくても良い。また、第二柱52は、少なくとも一本あれば良い。
Further, in the above embodiment, the adjacent
また、図9に示されるように、第一柱42及び第二柱52に支持される上部構造体は、複数の構造物80に亘る人工地盤90であっても良い。
Further, as shown in FIG. 9, the superstructure supported by the
また、上記実施形態では、既存施設20が駅22を含むが、上記実施形態はこれに限らない。既存施設としては、例えば、道路や設備、構造物等であって良い。
Further, in the above embodiment, the existing
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、一実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。 Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to such an embodiment, and one embodiment and various modifications may be used in combination as appropriate. Of course, it can be carried out in various embodiments as long as it does not deviate.
10 構造物
12 構造体
32 第一杭
34 第二杭
40 上部構造体
42 第一柱
50 支持架構
52 第二柱
54 梁(水平部材)
60 免震部材
90 人工地盤(上部構造体)
10
60
Claims (4)
前記第一杭の上に立てられた第一柱と、
前記第一杭よりも杭径が小さい第二杭を有し、前記第一基礎部から分離された第二基礎部と、
前記第二杭の上に立てられた第二柱と、
前記第一柱及び前記第二柱の上に配置され、前記第一柱に接合されるとともに、前記第二柱に免震部材を介して支持される上部構造体と、
を備える構造物。 The first foundation with the first pile and
The first pillar erected on the first stake and
A second foundation portion having a second pile having a smaller pile diameter than the first pile and separated from the first foundation portion,
The second pillar erected on the second pile and
An upper structure arranged on the first column and the second column, joined to the first column, and supported by the second column via a seismic isolation member.
Structure with.
請求項1に記載の構造物。 The seismic isolation member has a damping material.
The structure according to claim 1.
前記支持架構の固有周期は、前記第一柱、前記上部構造体、及び前記免震部材を含む構造体の固有周期よりも短い、
請求項2に記載の構造物。 A horizontal member for connecting a plurality of the second pillars and forming a support frame for supporting the superstructure is provided.
The natural period of the support frame is shorter than the natural period of the structure including the first column, the superstructure, and the seismic isolation member.
The structure according to claim 2.
前記上部構造体は、前記既存施設の上に配置され、前記免震部材を介して前記第二柱に支持される、
請求項1~請求項3の何れか1項に記載の構造物。 The second pile is placed under or beside the existing facility and
The superstructure is placed on the existing facility and supported by the second column via the seismic isolation member.
The structure according to any one of claims 1 to 3.
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