CN111636403A - 一种适用于河塘底软土快速固结排水装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种适用于河塘底软土快速固结排水装置，属于地基处理领域。其包括过滤机构，包括多个排水板、第一过滤结构、多个透水性沙袋、真空管网、多个第二过滤结构以及第三过滤结构；第一过滤结构铺设在待加固土体表面上；多个排水板的底端间隔地穿过第一过滤结构，并固定插设在待加固土体中；多个透水性沙袋间隔地铺设在第一过滤结构上，并分别处于多个排水板的间隔中；真空管网安装在多个透水性沙袋的间隔中，且真空管网上间隔地开设有多个渗水口，每个渗水口的表面上均包裹有第二过滤结构；多个透水性沙袋上铺设有第三过滤结构；密封机构围设在过滤机构四周；真空抽水机构连接于真空管网。该装置实施工序简单，环保节能。

Description

一种适用于河塘底软土快速固结排水装置

技术领域

本申请涉及地基处理领域，尤其涉及一种适用于河塘底软土快速固结排水装置。

背景技术

真空预压技术引入我国以来，该方法得到大量的理论研究和工程上的实践，真空预压法属于绿色施工技术，对比换填法、强夯法等避免了大型施工机械的使用，绿色环保，避免了噪音污染的产生；其对比高压喷射注浆法具有减少水土污染的优势；对比堆载预压更加清洁易控。虽然真空预压具有明显的技术优势，但真空预用砂量较大，且砂子不易再回收利用；软土平整时机械设备开展困难，施工难度较大；真空系统密封困难，易产生漏气、真空度损失等缺陷。

发明内容

本申请的目的之一在于提供一种适用于河塘底软土快速固结排水装置，旨在改善现有的土体加固施工难度较大的问题。

本申请的技术方案是：

一种适用于河塘底软土快速固结排水装置，包括：

过滤机构，包括多个排水板、第一过滤结构、多个透水性沙袋、真空管网、多个第二过滤结构以及第三过滤结构；所述第一过滤结构铺设在待加固土体表面上；多个所述排水板的底端间隔地穿过所述第一过滤结构，并固定插设在待加固土体中；多个所述透水性沙袋间隔地铺设在所述第一过滤结构上，并分别处于多个所述排水板的间隔中；所述真空管网安装在多个所述透水性沙袋的间隔中，且所述真空管网上间隔地开设有多个渗水口，每个所述渗水口的表面上均包裹有所述第二过滤结构；多个所述透水性沙袋上铺设有所述第三过滤结构；

密封机构，包括密封墙体和多层密封膜，所述密封墙体围设在所述过滤机构四周，多层所述密封膜铺设在所述第三过滤结构的上表面上，且周侧埋设在所述密封墙体中；

真空抽水机构，包括真空泵、真空安全仓、两个水气置换仓以及多个真空主管线路；多个所述真空主管线路的一端分别间隔地连接于所述真空管网，另一端分别通过进水电动阀门连接于所述每个所述水气置换仓，每个所述水气置换仓的底部均安装有出水管；所述真空安全仓的两侧分别通过仓间真空电动阀门连接有所述水气置换仓，且所述真空安全仓的顶部通过真空抽气阀门连接于所述真空泵。

作为本申请的一种技术方案，所述第一过滤结构、所述第二过滤结构以及所述第三过滤结构均包括无纺土工布。

作为本申请的一种技术方案，所述真空管网由多个横向真空管和多个纵向真空管连接呈网格状结构；多个所述横向真空管之间平行间隔设置，且处于多个所述透水性沙袋的间隔中，每个所述横向真空管上均间隔地开设有多个所述渗水口；多个所述纵向真空管之间平行间隔设置，且处于多个所述透水性沙袋的间隔中，每个所述纵向真空管上均间隔地开设有多个所述渗水口。

作为本申请的一种技术方案，所述真空主管线路包括第一真空输送管和第二真空输送管；多个所述横向真空管的一端上均安装有真空管阀，另一端分别间隔地连接于所述第一真空输送管的一端上，且所述第一真空输送管的另一端通过所述进水电动阀门连接于所述水气置换仓；多个所述纵向真空管的一端上均安装有真空管阀，另一端分别间隔地连接于所述第二真空输送管的一端上，且所述第二真空输送管的另一端通过所述进水电动阀门连接于另一个所述水气置换仓。

作为本申请的一种技术方案，多个所述透水性沙袋之间通过尼龙绑扎绳连接，所述真空管网通过尼龙绑扎绳绑扎在多个所述透水性沙袋之间。

作为本申请的一种技术方案，所述真空管网由多个钢丝网骨架塑料复合管、不锈钢波纹管或PE管连接而成。

作为本申请的一种技术方案，所述密封墙体的材质包括低透水性粘土材质，且上部设置有砖砌筑蓄水围堰。

作为本申请的一种技术方案，所述水气置换仓的顶部安装有泄压阀。

作为本申请的一种技术方案，所述进水电动阀门处于所述水气置换仓上部，所述仓间真空电动阀门处于所述进水电动阀门的上方。

作为本申请的一种技术方案，相邻的所述渗水口之间的间距为10cm。

本申请的有益效果：

本申请的适用于河塘底软土快速固结排水装置，针对中小面积地基进行软土加固，尤其适用于河底、池塘底部等的土体加固。其先是将待加固的土体表面进行清理，铺设第一过滤结构的无纺土工布，打设塑料排水板，并布置真空管网及透水性沙袋，然后在透水性沙袋上再铺设一层无纺土工布，再在其上铺设三层聚乙烯密封膜，同时在该密封膜的四周设置粘土密封墙体，密封膜的四周边角埋入密封墙体中，密封墙体的顶部砌筑蓄水围堰，并在密封膜上覆水；同时，将真空管网的一端连入水气置换仓，系统所有阀门均为电动控制，通过传感器感应水气置换仓内的水量，水气置换仓内水量未达到预定高度之前，处于水气置换仓底部的出水管上的出水电动阀关闭，其他阀门开启，在真空负压的作用下待加固土体中的水通过真空管网被抽进水气置换仓内进行储存；在水量即将达到预定高度时，传感器感应，除泄压阀、出水电动阀外其他阀门都进行关闭，当泄压阀打开后，水气置换仓内卸掉真空，水泵将水气置换仓内的水抽到沉淀池中进行过滤并二次利用。该装置主要利用真空预压原理，实施工序简单，避免大型施工器械的使用，从而实现节能环保的效果。其所有结构或材料均可重复利用，绿色环保，能够最大限度地实现节材节能。同时，本装置的软土固结排水系统最终将水排放至沉淀池中，经过过滤后，可用于车辆清洗、植被灌溉，路面喷淋等，实现节水。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的适用于河塘底软土快速固结排水装置结构示意图；

图2为本申请实施例提供的过滤机构结构示意图；

图3为本申请实施例提供的过滤机构与密封机构连接结构示意图；

图4为本申请实施例提供的真空抽水机构结构示意图；

图5为本申请实施例提供的真空管网与真空主管线路连接示意图；

图6为本申请实施例提供的横向真空管结构示意图。

图标：1-适用于河塘底软土快速固结排水装置；2-过滤机构；3-排水板；4-第三过滤结构；5-透水性沙袋；6-真空管网；7-密封机构；8-密封墙体；9-密封膜；10-真空抽水机构；11-真空泵；12-真空安全仓；13-水气置换仓；14-真空主管线路；15-出水管；16-进水电动阀门；17-仓间真空电动阀门；18-真空抽气阀门；19-横向真空管；20-纵向真空管；21-第一真空输送管；22-第二真空输送管；23-真空管阀；24-泄压阀。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和展示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例：

请参照图1，配合参照图2至图6，本申请提供一种适用于河塘底软土快速固结排水装置1，其主要针对中小面积地基进行软土加固，尤其适用于河底、池塘底部等的土体加固。

该装置主要包括过滤机构2、密封机构7以及真空抽水机构10，密封机构7设置在过滤机构2的四周，用于给过滤机构2创造一个密封的真空环境，过滤机构2用于将待加固土体中的水进行过滤并排出，真空抽水机构10与过滤机构2连接，用于给过滤机构2的内部创造一个真空环境，进而将待加固土体中的水抽出，从而对土体进行加固。

进一步地，过滤机构2主要包括多个排水板3、第一过滤结构、多个透水性沙袋5、真空管网6、多个第二过滤结构以及第三过滤结构4；首先将第一过滤结构铺设在待加固土体表面上；多个排水板3之间平行且间隔均匀地设置，多个排水板3的底端间隔地穿过第一过滤结构，并分别固定插设在待加固土体中；同时，多个透水性沙袋5间隔地铺设在第一过滤结构上，并分别处于多个排水板3的间隔中，通过第一过滤结构将透水性沙袋5与待加固土体之间隔离开来，防止待加固土体中的污泥质等进入到透水性沙袋5中；真空管网6安装在多个透水性沙袋5的间隔中，且真空管网6上每隔一段距离便间隔地开设有一个渗水口，每个渗水口的外表面上均包裹有第二过滤结构，通过该第二过滤结构将通过渗水口进入到真空管网6内部的污泥水中的大颗粒等杂质进行过滤掉；多个透水性沙袋5上铺设有第三过滤结构4，通过该第三过滤结构4将透水性沙袋5上部的大颗粒杂质进行初步过滤掉，防止其进入到真空管网6中。

需要说明的是，在本实施例中，第一过滤结构、第二过滤结构以及第三过滤结构4均可以采用无纺土工布进行过滤；在其他的实施例中，其也可以采用其他材质的过滤结构进行过滤，并不仅仅局限于本实施例中的材质结构。

真空管网6由多个横向真空管19和多个纵向真空管20连接呈网格状结构；其中，多个横向真空管19之间平行间隔设置，且处于多个透水性沙袋5的间隔中，每个横向真空管19上均间隔地开设有多个渗水口，在每个渗水口的外表面上均包裹有无纺土工布，用于对进入到横向真空管19内的水中的大颗粒杂质进行过滤；多个纵向真空管20之间平行间隔设置，且处于多个透水性沙袋5的间隔中，每个纵向真空管20上均间隔地开设有多个渗水口，在每个渗水口的外表面上均包裹有无纺土工布，用于对进入到纵向真空管20内的水中的大颗粒杂质进行过滤。

需要说明的是，在本实施例中，多个透水性沙袋5之间通过尼龙绑扎绳进行绑扎固定，真空管网6的多个横向真空管19和多个纵向真空管20之间通过尼龙绑扎绳绑扎在多个透水性沙袋5之间。

需要说明的是，在本实施例中，多个横向真空管19和多个纵向真空管20均可以采用钢丝网骨架塑料复合管、不锈钢波纹管或PE管连接而成。

此外，在过滤机构2的四周设置有密封机构7，该密封机构7用于将过滤机构2密封起来，为其创造一个密闭的真空环境。其主要包括密封墙体8和多层密封膜9，密封墙体8的材质可以采用低透水性的粘土材质，密封墙体8围设在待加固土体上的多个排水板3的四周，且上部设置有砖砌筑蓄水围堰；同时，多层密封膜9依次由下至上的铺设在第三过滤结构4的上表面上，且密封膜9的周侧埋设在密封墙体8中。

进一步地，真空抽水机构10包括真空泵11、真空安全仓12、两个水气置换仓13以及多个真空主管线路14；真空主管线路14包括第一真空输送管21和第二真空输送管22；多个横向真空管19的一端上均安装有真空管阀23，另一端分别间隔地连接于第一真空输送管21的一端上，且第一真空输送管21的另一端通过进水电动阀门16连接于其中一个水气置换仓13；多个纵向真空管20的一端上均安装有真空管阀23，另一端分别间隔地连接于第二真空输送管22的一端上，且第二真空输送管22的另一端通过进水电动阀门16连接于另一个水气置换仓13。同时，在每个水气置换仓13的底部均安装有出水电动阀门，该出水电动阀门连接于处于水气置换仓13底部的出水管15；真空安全仓12的两侧分别通过仓间真空电动阀门17连接于水气置换仓13，两个水气置换仓13分别与真空安全仓12相平行设置，且真空安全仓12的顶部通过真空抽气阀门18连接于真空泵11，在真空安全仓12的底部安装有出水电动阀门，该出水电动阀门连接于处于真空安全仓12底部的出水管15，每个出水管15均连接于抽水泵。同时，在每个水气置换仓13的顶部安装有泄压阀24。

需要说明的是，在本实施例中，进水电动阀门16处于水气置换仓13上部，仓间真空电动阀门17处于进水电动阀门16的上方。

需要说明的是，在本实施例中，相邻的渗水口之间的间距为10cm。

需要说明的是，在本实施例中，整个系统的所有阀门均为电动感应控制。进水电动阀门16设置在水气置换仓13的2/3高度处，出水电动阀设置在水气置换仓13以及真空安全仓12的底部。在水气置换仓13与真空安全仓12间设置仓间电动真空阀门，仓间电动真空阀门的高度为进水电动阀门16上部的20cm处。

同时，在真空安全仓12与两个水气置换仓13间设有仓间电动真空阀门，仓间电动真空阀门为水气置换仓13进行真空传递作用，也是系统安全阀门，水量在未达到预定高度前，出水电动阀门及泄压阀24均呈关闭状态，

本系统的真空安全仓12为真空设备保护装置，当感应不及时或仓间真空电动阀门17出现故障时，从待加固土体中抽出的水流入真空安全仓12内，真空安全仓12内的水量达到一定高度触发警报系统，所有阀门关闭，真空泵11停止作业。触发警报后，及时检查感应装置及所有阀门，更换损坏部件，开启真空安全仓12内的出水电动阀门，排掉仓内水体。

本申请的适用于河塘底软土快速固结排水装置1的施工方法为：

(1)清理待加固土体表面的尖锐物体，对待加固土体表面的凸起处进行平整后，铺设一层第一过滤结构的无纺土工布，该土工布起到对进入到真空管网6中的水的进行过滤及对真空管网6进行隔离保护的作用。

(2)打设塑料排水板3至待加固土体中的预定深度，作为土体纵向排水部件，排水板3的底端穿第一过滤结构的无纺土工布下方，同时，将排水板3位于第一过滤结构的无纺土工布的上方预留15～20cm长。

(3)在铺设第一过滤结构的无纺土工布的上表面上铺设多个间隔设置的透水性沙袋5，透水性沙袋5的袋体为透水材料，透水性沙袋5间横纵向之间通过尼龙绳进行相互捆扎连接，将其整体作为土体横向的排水部件，提高透水性沙袋5的整体性。

(4)铺设纵横向的多个横向真空管19和多个纵向真空管20，多个横向真空管19和多个纵向真空管20的材质为钢丝网骨架塑料复合管、不锈钢波纹管或者PE管等；在每个横向真空管19或者每个纵向真空管20上每隔10cm处就开设一个沿其周向方向进行设置的“一”字渗水口，在渗水口的外表面上包裹无纺土工布，将其进行包扎并绑紧，该无纺土工布可过滤大体积颗粒并起到管线保护的作用。真空管网6网通过尼龙绳绑扎固定于透水性沙袋5的下方间隙中或透水性沙袋5之间的绑扎间隙处。多个横向真空管19和多个纵向真空管20铺设后形成网状结构，每个横向真空管19之间的间距为1m，每个纵向真空管20之间的间距为1m。

(5)将预留的排水板3顶端部搭设在透水性沙袋5的上表面上，在透水性沙袋5上铺设一层无纺土工布，该无纺土工布将透水性沙袋5和待铺设的多层密封膜9隔开，从而对密封膜9起到保护作用。

(6)在待加固土体的四周设置2m深的粘土密封墙体8，粘土密封墙体8的材料为低透水性性粘土，再在透水性沙袋5上的无纺土工布的上表面上再铺设三层聚乙烯密封膜9，同时，该密封膜9的四周埋于粘土密封墙体8中，埋入深度为1.5m。

(7)在粘土密封墙体8的上部设置砖砌筑蓄水围堰，砖砌筑蓄水围堰的高度为1.5m，围堰区域内蓄水，一方面对密封膜9起到抗风化、保护作用，另一方面利于保证密封膜9的密封性。

(8)在多个横向真空管19和多个纵向真空管20的出膜口处采用有效密封措施，保证整体密闭性。

(9)在多个横向真空管19和多个纵向真空管20的一端通过安装真空管阀23进行封闭，在其另一端通过三通连接件接入真空主线路，真空主线路的第一真空输送管21和第二真空输送管22的另一端分别接入两个水气置换仓13的进水电动阀门16处。

(10)检查各装置情况，开启真空泵11进行试抽，开启后检查整体是否存在漏气现象，若存在漏气现象，则需要及时采取密封胶封堵措施。

(11)检查完毕后，正式开启真空泵11，在真空泵11的作用下，土体中的水不断被抽至两个水气置换仓13内，在真空作用下，水气置换仓13内水量未达到预定高度之前，处于水气置换仓13底部的出水管15上的出水电动阀关闭，其他阀门开启，在真空负压的作用下待加固土体中的水通过真空管网6被抽进水气置换仓13内进行储存；水量高度即将达到仓间电动真空阀门的高度时，仓间电动真空阀门内部的感应装置启动，进水电动阀门16、真空抽气阀门18以及仓间电动真空阀门先关闭，泄压阀24和出水电动阀门再开启，水气置换仓13内水体在大气压和抽水泵的作用下通过出水管15被排至沉淀池中，将其进行过滤并二次利用。通过传感器感应水气置换仓13内的水量，；在水量即将达到预定高度时，传感器感应，除泄压阀24、出水电动阀外其他阀门都进行关闭，当泄压阀24打开后，水气置换仓13内卸掉真空，水泵将水气置换仓13内的水抽到沉淀池中进行过滤并二次利用。

由此可知，该装置主要利用真空预压原理，实施工序简单，避免大型施工器械的使用，从而实现节能环保的效果。其所有结构或材料均可重复利用，绿色环保，能够最大限度地实现节材节能。同时，本装置的软土固结排水系统最终将水排放至沉淀池中，经过过滤后，可用于车辆清洗、植被灌溉，路面喷淋等，实现节水。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于河塘底软土快速固结排水装置，其特征在于，包括：

过滤机构，包括多个排水板、第一过滤结构、多个透水性沙袋、真空管网、多个第二过滤结构以及第三过滤结构；所述第一过滤结构铺设在待加固土体表面上；多个所述排水板的底端间隔地穿过所述第一过滤结构，并固定插设在待加固土体中；多个所述透水性沙袋间隔地铺设在所述第一过滤结构上，并分别处于多个所述排水板的间隔中；所述真空管网安装在多个所述透水性沙袋的间隔中，且所述真空管网上间隔地开设有多个渗水口，每个所述渗水口的表面上均包裹有所述第二过滤结构；多个所述透水性沙袋上铺设有所述第三过滤结构；

密封机构，包括密封墙体和多层密封膜，所述密封墙体围设在所述过滤机构四周，多层所述密封膜铺设在所述第三过滤结构的上表面上，且周侧埋设在所述密封墙体中；

真空抽水机构，包括真空泵、真空安全仓、两个水气置换仓以及多个真空主管线路；多个所述真空主管线路的一端分别间隔地连接于所述真空管网，另一端分别通过进水电动阀门连接于所述每个所述水气置换仓，每个所述水气置换仓的底部均安装有出水管；所述真空安全仓的两侧分别通过仓间真空电动阀门连接有所述水气置换仓，且所述真空安全仓的顶部通过真空抽气阀门连接于所述真空泵。

2.根据权利要求1所述的适用于河塘底软土快速固结排水装置，其特征在于，所述第一过滤结构、所述第二过滤结构以及所述第三过滤结构均包括无纺土工布。

3.根据权利要求1所述的适用于河塘底软土快速固结排水装置，其特征在于，所述真空管网由多个横向真空管和多个纵向真空管连接呈网格状结构；多个所述横向真空管之间平行间隔设置，且处于多个所述透水性沙袋的间隔中，每个所述横向真空管上均间隔地开设有多个所述渗水口；多个所述纵向真空管之间平行间隔设置，且处于多个所述透水性沙袋的间隔中，每个所述纵向真空管上均间隔地开设有多个所述渗水口。

4.根据权利要求3所述的适用于河塘底软土快速固结排水装置，其特征在于，所述真空主管线路包括第一真空输送管和第二真空输送管；多个所述横向真空管的一端上均安装有真空管阀，另一端分别间隔地连接于所述第一真空输送管的一端上，且所述第一真空输送管的另一端通过所述进水电动阀门连接于所述水气置换仓；多个所述纵向真空管的一端上均安装有真空管阀，另一端分别间隔地连接于所述第二真空输送管的一端上，且所述第二真空输送管的另一端通过所述进水电动阀门连接于另一个所述水气置换仓。

5.根据权利要求1所述的适用于河塘底软土快速固结排水装置，其特征在于，多个所述透水性沙袋之间通过尼龙绑扎绳连接，所述真空管网通过尼龙绑扎绳绑扎在多个所述透水性沙袋之间。

6.根据权利要求1所述的适用于河塘底软土快速固结排水装置，其特征在于，所述真空管网由多个钢丝网骨架塑料复合管、不锈钢波纹管或PE管连接而成。

7.根据权利要求1所述的适用于河塘底软土快速固结排水装置，其特征在于，所述密封墙体的材质包括低透水性粘土材质，且上部设置有砖砌筑蓄水围堰。

8.根据权利要求1所述的适用于河塘底软土快速固结排水装置，其特征在于，所述水气置换仓的顶部安装有泄压阀。

9.根据权利要求1所述的适用于河塘底软土快速固结排水装置，其特征在于，所述进水电动阀门处于所述水气置换仓上部，所述仓间真空电动阀门处于所述进水电动阀门的上方。

10.根据权利要求3所述的适用于河塘底软土快速固结排水装置，其特征在于，相邻的所述渗水口之间的间距为10cm。

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