CN110524687A - 一种沉管隧道内模系统及施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及沉管隧道施工技术领域，特别涉及一种沉管隧道内模系统，通过设置内侧模板和用于支撑内侧模板的内侧模板支撑，内侧模板支撑包括固定部和活动部，活动部铰接在固定部，内侧模板包括能够构成整体结构的上部模板和中部模板，固定部外侧设置有上部模板，活动部外侧设置有中部模板；浇筑的混凝土凝固成沉管节段后，通过驱动活动部旋转使中部模板与沉管节段脱离；固定部设置在带升降机构的固定架上，通过驱动升降机构降下使上部模板与沉管节段脱离。用这种结构替换传统的人工拆模，在第一节沉管节段完成后，对后续相同形状的沉管节段不需要对模板支撑拆卸重新组装，解决了沉管混凝土浇筑中内侧模板不能伸缩脱模的问题，缩短了施工时间和成本。

Description

一种沉管隧道内模系统及施工方法
技术领域
本发明涉及沉管隧道施工技术领域，特别涉及一种沉管隧道内模系统，以及一种沉管隧道内模施工方法。
背景技术
沉管隧道是将隧道管段分段预制，每段两端设置临时止水头部，然后浮运至隧道轴线处，沉放在预先挖好的地槽(基槽)内，完成管段间的水下连接，移去临时止水头部，回填基槽保护沉管，铺设隧道内部设施，从而形成一个完整的水下通道。
现有的沉管预制混凝土浇筑分为沉管分层分段预制混凝土浇筑和沉管全断面分段预制混凝土浇筑。
其中，混凝土模板浇筑早期多使用小型木模板，为便于人力组装，一般每块木模板面积在1平方米左右,工效低,木材损耗大,已逐渐被淘汰。随着施工机械化程度的提高，尺寸较大的大模板逐步发展。如中国湖南镇水电站工程采用了6m×9m大型钢、木、混凝土混合模板,以起重机吊装，工效提高8倍。也有的使用钢筋混凝土模板或混凝土重力式模板，作为坝体的一部分,不再拆除,并可起到表面保护作用。1980年中国为了节约木材，推广以钢模板代替木模板，应用定型组合钢模板，以钢悬臂梁或钢悬臂桁架支撑，可提高工效。
现有的沉管全断面分段预制混凝土浇筑通常采用外侧模板加内侧模板的结构，而现有用于设置内侧模板的固定架的内部结构通过采用固定连接，这种结构组成的模板，在完成浇筑后脱模时，必须人工操作一件一件拆卸组成模板的固定连接件和组成结构，其中内侧模板可分为上模板和侧模板，组成结构包括固定上模板的第一固定架，固定侧模板的第二固定架，以及使整个内侧模板固定在设定高度的第三固定架，同时，沉管隧道一般包括有几个相同的管节，相同管节所用的模板是相同的，这种固定连接组成的模板结构拆卸完又需要重新组装。因此现有的缺陷如下：
(1)固定连接的第一固定架、第二固定架和第三固定架均不能够进行伸缩脱模，导致了脱模难的问题。
(2)固定连接结构还需要专门制定一套拆卸工艺流程去指导进行拆卸。
(3)固定连接组成的模板结构拆卸完又需要重新组装，这种结构一方面增加了劳动力，另一方面反复拆卸组装模板浪费时间，增加了施工总时间。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所存在的沉管混凝土浇筑中内侧模板不能伸缩进行脱模，导致的内侧模板需要人工拆卸的问题，造成的劳动成本增加和施工时间增加的问题，提供一种能够伸缩进行脱模的沉管隧道内模系统。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种沉管隧道内模系统，包括内侧模板支撑和内侧模板，所述内侧模板支撑包括固定部和活动部，所述活动部铰接在所述固定部上；所述内侧模板包括能够构成整体结构的上部模板和中部模板，所述固定部外侧设置有上部模板，所述活动部外侧设置有中部模板；
所述固定部设置在带升降机构的固定架上，所述固定架设置在浇筑基础上。
通过设置内侧模板支撑和内侧模板，通过内侧模板支撑来支撑内侧模板，其中，所述内侧模板支撑包括固定部和活动部，所述活动部铰接在固定部，所述内侧模板包括能够构成整体结构的上部模板和中部模板，所述固定部外侧设置有上部模板，所述活动部外侧设置有中部模板；浇筑的混凝土凝固成沉管节段后，通过驱动所述活动部相对所述固定部进行旋转运动，从而使中部模板与沉管节段脱离；所述固定部设置在带升降机构的固定架上，所述固定架设置在浇筑基础上，工作时，通过驱动升降机构降下使上部模板与沉管节段脱离，从而实现内侧模板与沉管节段脱离。用这种机动结构替换传统的人工拆模，在第一节沉管节段完成后，对后续相同形状的沉管节段不需要对模板支撑拆卸重新组装，解决了沉管混凝土浇筑中内侧模板不能伸缩进行脱模，导致的内侧模板需要人工拆卸的问题，造成的劳动成本增加和施工时间增加的问题，缩短了施工时间和劳动成本。
优选的，所述固定架上还设置有内侧模板微调机构，通过所述内侧模板微调机构调整所述内侧模板沿沉管截面长度方向的位置。
优选的，所述升降机构包括支腿，所述内侧模板微调机构包括底架和调整杆，所述支腿通过所述底架支撑在浇筑基础上，所述调整杆一端设置在所述底架的端部，另一端设置在所述支腿上。
优选的，所述活动部和固定部之间设置有伸缩件，通过驱动所述伸缩件伸缩能够实现所述活动部的旋转运动。
优选的，所述伸缩件包括第一伸缩件和第二伸缩件，所述第一伸缩件一端设置在所述固定架的上部，另一端设置在所述活动部的上部，所述第二伸缩件的一端设置在所述固定架的下部，另一端设置在所述活动部的下部。
优选的，所述伸缩件包括第四伸缩件，内侧模板支撑包括与所述活动部铰接的下倒角部，所述下倒角部上设置有下部模板，所述中部模板与下部模板能够构成整体结构，所述下倒角部通过所述第四伸缩件连接在所述固定架上，通过所述第四伸缩件的伸缩能够实现所述下部模板相对于所述中部模板的旋转运动。
优选的，所述伸缩件还包括第五伸缩件，所述下部模板和活动部之间设置有所述第五伸缩件，通过所述第五伸缩件的伸缩能够实现所述下部模板相对于所述中部模板的旋转运动。
优选的，所述升降机构包括第六伸缩件，通过所述第六伸缩件的伸缩能够调节所述固定架的升降高度。
优选的，所述第一伸缩件、第二伸缩件、第四伸缩件、第五伸缩件和第六伸缩件均包括机械自锁式液压油缸。
采用机械自锁式液压油缸而非其他的自锁式液压油缸，能够解决在液压漏油或者停电时，因伸缩件收缩带来对施工的影响或对操作人员的人身安全威胁问题，该机械自锁式液压油缸的使用效果等同于使不可伸缩的机械杆件能够进行伸缩，但又不会带来其他自锁式液压油缸的漏油等情况造成的伸缩件伸缩的问题，机械自锁式液压油缸解决了传统液压油缸在液压发生漏油或者停电时，因伸缩件收缩带来使连接在伸缩件上的部件发生移动，而对施工造成影响，以及该收缩对操作人员带来的人身安全影响问题。
一种沉管隧道内模施工方法，应用所述的沉管隧道内模系统，包括如下步骤：
步骤一、将带升降机构的固定架停放好位置，将带上部模板的固定部设置在固定架上，把带下部模板的下倒角部铰接在活动部上，将带中部模板的活动部铰接在固定部上并安装伸缩件；
步骤二、通过升降机构调整内侧模板的高度，通过内侧模板微调机构横移调整内侧模板的位置；
步骤三、将中部模板旋转，直至上部模板和中部模板构成整体结构时停止顶升；同时将下部模板旋转，直至下部模板旋转到与中部模板构成整体结构；
步骤四、检查沉管隧道内模系统上的所有螺栓锁紧。
通过第一步将带升降机构的固定架停放好位置，把带下部模板的下倒角部铰接在活动部上，将带中部模板的活动部铰接在固定部上并安装伸缩件，将设置带中部模板的活动部设置在固定部上并安装伸缩件，则内侧模板中的上部模板、中部模板和下部模板安装完毕，通过第二步将升降机构升起，通过升降机构支撑内侧模板和内侧模板支撑，通过升降机构调整内侧模板的高度，通过内侧模板微调机构横移调整内侧模板的位置，通过第三步将中部模板旋转，直至上部模板和中部模板构成整体结构时停止顶升，同时将下部模板旋转，直至下部模板旋转到与中部模板构成整体结构，通过第四步检查所有螺栓锁紧确保作业安全；通过设置四步具体的施工操作方法，填补了采用机械结构的模板支撑沉管隧道内侧模板系统施工没有规范作业流程的空白，为设置模板支撑的沉管隧道内侧模板施工方法提供技术指导，规范化沉管隧道内侧模板施工作业流程。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、通过设置内侧模板支撑和内侧模板，通过内侧模板支撑来支撑内侧模板，其中，所述内侧模板支撑包括固定部和活动部，所述活动部铰接在固定部，所述内侧模板包括能够构成整体结构的上部模板和中部模板，所述固定部外侧设置有上部模板，所述活动部外侧设置有中部模板；浇筑的混凝土凝固成沉管节段后，通过驱动所述活动部相对所述固定部进行旋转运动，从而使中部模板与沉管节段脱离；所述固定部设置在带升降机构的固定架上，所述固定架设置在浇筑基础上，工作时，通过驱动升降机构降下使上部模板与沉管节段脱离，从而实现内侧模板与沉管节段脱离。用这种机动结构替换传统的人工拆模，在第一节沉管节段完成后，对后续相同形状的沉管节段不需要对模板支撑拆卸重新组装，解决了沉管混凝土浇筑中内侧模板不能伸缩进行脱模，导致的内侧模板需要人工拆卸的问题，造成的劳动成本增加和施工时间增加的问题，缩短了施工时间和劳动成本。
2、采用机械自锁式液压油缸而非其他的自锁式液压油缸，能够解决在液压漏油或者停电时，因伸缩件收缩带来对施工的影响或对操作人员的人身安全威胁问题，该机械自锁式液压油缸的使用效果等同于使不可伸缩的机械杆件能够进行伸缩，但又不会带来其他自锁式液压油缸的漏油等情况造成的伸缩件伸缩的问题，机械自锁式液压油缸解决了传统液压油缸在液压发生漏油或者停电时，因伸缩件收缩带来使连接在伸缩件上的部件发生移动，而对施工造成影响，以及该收缩对操作人员带来的人身安全影响问题。
3、通过第一步将带升降机构的固定架停放好位置，把带下部模板的下倒角部铰接在活动部上，将带中部模板的活动部铰接在固定部上并安装伸缩件，将设置带中部模板的活动部设置在固定部上并安装伸缩件，则内侧模板中的上部模板、中部模板和下部模板安装完毕，通过第二步将中部模板旋转，直至上部模板和中部模板构成整体结构时停止顶升，同时将下部模板旋转，直至下部模板旋转到与中部模板构成整体结构，通过第三步将升降机构升起，通过升降机构支撑内侧模板和内侧模板支撑，通过升降机构调整内侧模板的高度，通过内侧模板微调机构横移调整内侧模板的位置，通过第四步检查所有螺栓锁紧确保作业安全；通过设置四步具体的施工操作方法，填补了采用机械结构的模板支撑沉管隧道内侧模板系统施工没有规范作业流程的空白，为设置模板支撑的沉管隧道内侧模板施工方法提供技术指导，规范化沉管隧道内侧模板施工作业流程。
附图说明：
图1是沉管隧道内模系统和外侧模板的结构示意图；
图2是沉管隧道内模系统和外侧模板的侧视图；
图3是沉管隧道内模系统的主视图；
图4为拆卸了伸缩件的活动部和固定部连接图；
图5是固定架、升降机构和内侧模板微调机构的连接关系示意图；
图6是图3中的A区域的局部放大图；
图7是图3中的B区域的局部放大图；
图8是图3中的C区域的局部放大图；
图9是图3中的D区域的局部放大图；
图10是图4中的E区域的局部放大图；
图11是图4中的F区域的局部放大图。
图中标记：1-内侧模板支撑，2-内侧模板，3-固定架，4-升降机构，5-内侧模板微调机构，6-沉管节段，7-外侧模板，101-固定部，102-活动部，103-伸缩件，1031-第一伸缩件，1032-第二伸缩件，1033-第三伸缩件，1034-第四伸缩件，1035-第五伸缩件，104-下倒角部，201-上部模板，202-中部模板，203-下部模板，401-第六伸缩件，402-支腿，501-底架，502-调整杆。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例
如图1所示，图1是沉管隧道内模系统和外侧模板7的结构示意图，双车道沉管隧道的制作，需要将沉管分节段浇筑，最后再通过施工连接在一起，其中，每一个沉管节段6需要设置两个外侧模板7和两个内侧模板2，其中外侧模板7通过沉管隧道外模系统去支撑，内侧模板2通过沉管隧道内模系统去支撑；
该沉管隧道内模系统包括内侧模板支撑1和用内侧模板支撑1安装的内侧模板2，内侧模板支撑1上还设置有固定架3，通过在固定架3下方设置升降机构4，以及内侧模板支撑1的收缩进行脱模。
如图2所示，用于设置内侧模板2的固定架3设置在外侧模板7中，通过两端的升降机构4进行设置，升降机构4下方还设置有内侧模板微调机构5。
如图3和图9所示，图3是工作状态下的内模系统，图9是图3中的D区域的局部放大图，沉管隧道内模系统包括内侧模板支撑1和内侧模板2，所述内侧模板支撑1包括固定部101和活动部102，所述活动部102铰接在所述固定部101上；所述内侧模板2包括能够构成整体结构的上部模板201和中部模板202，所述固定部101外侧设置有上部模板201，所述活动部102外侧设置有中部模板202；内侧模板2包括与所述中部模板202铰接的下部模板203，所述中部模板202与下部模板203能够构成整体结构；
所述固定部101设置在带升降机构4的固定架3上，所述固定架3设置在浇筑基础上。
活动部102和固定部101之间设置有伸缩件103，通过驱动所述伸缩件103伸缩能够实现所述活动部102的旋转运动。
在外侧模板7设置好后，在外侧模板7内通过两端支撑的方式安装好内侧模板2，之后进行沉管节段6混凝土浇筑，浇筑完成后，进行模板的脱模，即将模板和凝固后的沉管节段6进行脱离。
(1)中部模板202的脱模
其中，伸缩件103包括第一伸缩件1031和第二伸缩件1032，所述第一伸缩件1031一端设置在所述固定架3的上部，另一端设置在所述活动部102的上部，所述第二伸缩件1032的一端设置在所述固定架3的下部，另一端设置在所述活动部102的下部；
伸缩件103包括第三伸缩件1033，第三伸缩件1033的一端与第二伸缩件1032在固定架3上的连接位置相同，第三伸缩件1033的另一端设置在活动部102的中部；
通过第一伸缩件1031、第二伸缩件1032和第三伸缩件1033之间的收缩和伸长实现内侧模板2中的中部模板202相对于上部模板201进行旋转运动，实现中部模板202与沉管节段6脱离。
(2)下部模板203的脱模
伸缩件103包括第四伸缩件1034，所述下部模板203通过所述第四伸缩件1034连接在所述固定架3上，通过所述第四伸缩件1034的伸缩能够实现所述下部模板203相对于所述中部模板202的旋转运动；
伸缩件103还包括第五伸缩件1035，所述下部模板203和活动部102之间设置有所述第五伸缩件1035，通过所述第五伸缩件1035的伸缩能够实现所述下部模板203相对于所述中部模板202的旋转运动。
通过第四伸缩件1034和第五伸缩件1035之间的收缩和伸长实现内侧模板2中的下部模板203相对于中部模板202进行旋转运动，实现下部模板203与沉管节段6脱离。
(3)上部模板201的脱模
升降机构4包括第六伸缩件401，通过所述第六伸缩件401的伸缩能够调节所述固定架3的升降高度，通过驱动第六伸缩件401进行收缩，实现上部模板201与沉管节段6的脱离。
其中第一伸缩件1031、第二伸缩件1032、第三伸缩件1033、第四伸缩件1034、第五伸缩件1035和第六伸缩件401均包括机械自锁式液压油缸或气缸。
其中，第二伸缩件1032、第三伸缩件1033和第四伸缩件1034还可以用纯机械的机械杆件替换。
机械自锁的方式能够防止液压漏油或者停电时，因伸缩件103收缩带来对施工的影响。
工作时，先进行下部模板203的脱模，防止中部模板202脱模时，下部模板203对中部模板202的旋转进行干涉，再进行中部模板202的脱模，最后进行上部模板201脱模，则脱模完成。
如图4所示，图4是拆卸了伸缩件103的活动部102和固定部101连接图；从图4可以看出拆卸了伸缩件103或者伸缩件103收缩之后，活动部102相对固定部101旋转运动后的连接关系、以及下倒角部104相对于活动部102旋转运动后的连接关系，其中活动部102相对固定部101的旋转运动即中部模板202相对于上部模板201的旋转运动，下倒角部104相对于活动部102的旋转运动即下部模板203相对于中部模板202的旋转运动。
如图5所示，图5是固定架3、升降机构4和内侧模板微调机构5的连接关系示意图
固定架3下方设置有内侧模板微调机构5，通过所述内侧模板微调机构5调整所述内侧模板2沿沉管截面长度方向的位置；
升降机构4包括支腿402，所述内侧模板微调机构5包括底架501和调整杆502，所述支腿402通过所述底架501支撑在浇筑基础上，所述调整杆502一端设置在所述底架501的端部，另一端设置在所述支腿402上；
所述调整杆502采用气缸或者活塞式液压油缸。
如图6和图10所示，图6是图3中的A区域的局部放大图，图10是图4中的E区域的局部放大图；
上部模板201通过工字钢固定在固定部101上，中部模板202通过工字钢固定在活动部102上，固定部101和活动部102之间的旋转运动即从图6到图10的结构变化；上部模板201和中部模板202能够构成整体结构。
如图7所示，图7是图3中的B区域的局部放大图，第一伸缩件1031一端固定在固定架3的上部，另一端固定在活动架的上部。
如图8和图11所示，图8是图3中的C区域的局部放大图，图11是图4中的F区域的局部放大图；中部模板202通过工字钢固定在活动部102上，下部模板203通过工字钢固定在下倒角部104，活动部102和下倒角部104之间的旋转运动即从图8到图11的结构变化；中部模板202和下部模板203能够构成整体结构。
浇筑基础包括沉管浇筑区或模板安装区的承重部位，模板安装区为拼装内侧模板2以及内侧模板支撑1、外侧模板7以及外侧模板支撑的区域。
实施例2
一种沉管隧道内模施工方法，包括如下步骤：
步骤一、将带升降机构4的固定架3停放好位置，将带上部模板201的固定部101设置在固定架3上，把带下部模板203的下倒角部104铰接在活动部102上，将带中部模板202的活动部102铰接在固定部101上并安装伸缩件103；
步骤二、通过升降机构4调整内侧模板2的高度，通过内侧模板微调机构5横移调整内侧模板2的位置；
步骤三、将中部模板202旋转，直至上部模板201和中部模板202构成整体结构时停止顶升；同时将下部模板203旋转，直至下部模板203旋转到与中部模板202构成整体结构；
步骤四、检查沉管隧道内模系统上的所有螺栓锁紧。
其中，该施工方法应用了如实施例1所述的沉管隧道内模系统，实施步骤一前，先将上部模板201通过工字钢固定在固定部101，将中部模板202通过工字钢固定在活动部102，将下部模板203通过工字钢固定在下倒角部104；通过步骤一将带下倒角部104的活动部102铰接在固定部101上，固定部101的两端均设置一个带下倒角部104的活动部102并安装伸缩件103，通过步骤二升起升降机构4调整内侧模板2的高度，通过调整内侧模板微调机构5调整内侧模板2沿沉管节段6横截面的长度方向进行移动微调长度方向位置，通过步骤三将活动部102和下倒角部104通过伸缩件103旋转支撑起，使上部模板201、中部模板202和下部模板203形成整体模板结构，通过步骤四检查沉管隧道内模系统上的所有螺栓锁紧确保作业安全。

Claims (10)

1.一种沉管隧道内模系统，其特征在于，包括内侧模板支撑(1)和内侧模板(2)，所述内侧模板支撑(1)包括固定部(101)和活动部(102)，所述活动部(102)铰接在所述固定部(101)上；所述内侧模板(2)包括能够构成整体结构的上部模板(201)和中部模板(202)，所述固定部(101)外侧设置有上部模板(201)，所述活动部(102)外侧设置有中部模板(202)；
所述固定部(101)设置在带升降机构(4)的固定架(3)上，所述固定架(3)设置在浇筑基础上。
2.根据权利要求1所述的沉管隧道内模系统，其特征在于，所述固定架(3)上还设置有内侧模板微调机构(5)，通过所述内侧模板微调机构(5)调整所述内侧模板(2)沿沉管截面长度方向的位置。
3.根据权利要求2所述的沉管隧道内模系统，其特征在于，所述升降机构(4)包括支腿(402)，所述内侧模板微调机构(5)包括底架(501)和调整杆(502)，所述支腿(402)通过所述底架(501)支撑在浇筑基础上，所述调整杆(502)一端设置在所述底架(501)的端部，另一端设置在所述支腿(402)上。
4.根据权利要求3所述的沉管隧道内模系统，其特征在于，所述活动部(102)和固定部(101)之间设置有伸缩件(103)，通过驱动所述伸缩件(103)伸缩能够实现所述活动部(102)的旋转运动。
5.根据权利要求4所述的沉管隧道内模系统，其特征在于，所述伸缩件(103)包括第一伸缩件(1031)和第二伸缩件(1032)，所述第一伸缩件(1031)一端设置在所述固定架(3)的上部，另一端设置在所述活动部(102)的上部，所述第二伸缩件(1032)的一端设置在所述固定架(3)的下部，另一端设置在所述活动部(102)的下部。
6.根据权利要求5所述的沉管隧道内模系统，其特征在于，所述伸缩件(103)包括第四伸缩件(1034)，内侧模板支撑(1)包括与所述活动部(102)铰接的下倒角部(104)，所述下倒角部(104)上设置有下部模板(203)，所述中部模板(202)与下部模板(203)能够构成整体结构，所述下倒角部(104)通过所述第四伸缩件(1034)连接在所述固定架(3)上，通过所述第四伸缩件(1034)的伸缩能够实现所述下部模板(203)相对于所述中部模板(202)的旋转运动。
7.根据权利要求6所述的沉管隧道内模系统，其特征在于，所述伸缩件(103)还包括第五伸缩件(1035)，所述下部模板(203)和活动部(102)之间设置有所述第五伸缩件(1035)，通过所述第五伸缩件(1035)的伸缩能够实现所述下部模板(203)相对于所述中部模板(202)的旋转运动。
8.根据权利要求7所述的沉管隧道内模系统，其特征在于，所述升降机构(4)包括第六伸缩件(401)，通过所述第六伸缩件(401)的伸缩能够调节所述固定架(3)的升降高度。
9.根据权利要求8所述的沉管隧道内模系统，其特征在于，所述第一伸缩件(1031)、第二伸缩件(1032)、第四伸缩件(1034)、第五伸缩件(1035)和第六伸缩件(401)均包括机械自锁式液压油缸。
10.一种沉管隧道内模施工方法，其特征在于，应用如权利要求1-9任一所述的沉管隧道内模系统，包括如下步骤：
步骤一、将带升降机构(4)的固定架(3)停放好位置，将带上部模板(201)的固定部(101)设置在固定架(3)上，把带下部模板(203)的下倒角部(104)铰接在活动部(102)上，将带中部模板(202)的活动部(102)铰接在固定部(101)上并安装伸缩件(103)；
步骤二、通过升降机构(4)调整内侧模板(2)的高度，通过内侧模板微调机构(5)横移调整内侧模板(2)的位置；
步骤三、将中部模板(202)旋转，直至上部模板(201)和中部模板(202)构成整体结构时停止顶升；同时将下部模板(203)旋转，直至下部模板(203)旋转到与中部模板(202)构成整体结构；
步骤四、检查沉管隧道内模系统上的所有螺栓锁紧。
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