CN112502023A - 一种插槽连接的钢混组合刚构桥梁及其施工方法 - Google Patents

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CN112502023A CN202011339386.0A CN202011339386A CN112502023A CN 112502023 A CN112502023 A CN 112502023A CN 202011339386 A CN202011339386 A CN 202011339386A CN 112502023 A CN112502023 A CN 112502023A
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Abstract

本发明公开了一种插槽连接的钢混组合刚构桥梁及其施工方法,该钢混组合刚构桥梁包括若干预制主梁节段、墩柱、预制横梁节段、纵向连接段以及横向连接段,相邻节段纵桥向连接形成主梁结构,相邻主梁结构通过横向连接段连接形成桥跨结构。预制墩顶节段分为预制墩顶节段a与预制墩顶节段b,预制墩顶节段a设置在墩柱正上方,预制墩柱节段b正下方无墩柱;预制墩顶节段a设有槽孔,墩柱上方设置外露钢筋插入槽孔,向槽孔内部灌入高强混凝土浆实现预制横梁与墩柱的连接。插槽连接的钢混组合刚构桥梁构件制作、运输、施工方便,有利于充分发挥钢混组合梁的结构优势和装配化建造的优势,可实现工业化生产、分段运输、装配化施工,符合绿色发展需求。

Description

一种插槽连接的钢混组合刚构桥梁及其施工方法
技术领域
本发明涉及桥梁技术领域,特别涉及一种插槽连接的钢混组合刚构桥梁及其施工方法。
背景技术
随着城市化进程的加快,市政桥梁建设项目逐步增多,而传统的现浇施工易导致施工区域通行能力骤降,影响道路的畅通与安全,甚至时常出现交通中断,极大地影响了居民的工作生活;此外,传统现浇现场作业量大、建造效率低、整体能耗高,且扰民现象严重,装配式桥梁通过构件工业化制造、装配化施工,可显著加快施工进度、减小对既有交通的干扰,且有利于环境保护。
钢混组合梁发挥了钢材与混凝土各自的材料优势,是一种竞争力强的桥梁结构,且易将其设计为装配式构件,现场施工便捷。现阶段常用的装配式钢混组合连续梁的设计方法是将主梁设置为纵向分段构件,且需要设置大型的盖梁结构,增大了结构高度,提高了建筑成本,大大降低了美感。另外,现场通过临时墩的支承以实现节段间的拼接,临时墩的设置时间通常贯穿了桥梁施工的全过程,加大了施工对下方道路通行干扰的同时也增大了施工单位的投入。而先施工完钢梁后现场浇筑混凝土层虽然在钢梁拼接完成后撤除临时墩,但现场需要搭设大量模板,增大了现场工作量,且由于钢梁施工过程中的稳定性要求及钢梁与混凝土后结合的特性,导致了结构用钢量的增大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种插槽连接的钢混组合刚构桥梁及其施工方法,以解决上述背景技术中提出问题的至少一种。
为解决上述技术问题所采用的技术方案:
一种插槽连接的钢混组合刚构桥梁,包括若干预制主梁节段、墩柱、预制横梁节段、预制墩顶节段、纵向连接段以及横向连接段,所述预制主梁节段包括预制端部节段、预制墩顶节段和预制中梁节段,所述预制主梁节段包括钢梁、梁顶混凝土板、梁底混凝土以及若干剪力连接件,所述钢梁包括第一顶板、第一底板以及第一腹板,所述梁顶混凝土板位于所述第一顶板上方,所述梁底混凝土位于所述第一底板的负弯矩区,所述剪力连接件焊接于所述第一顶板及第一底板的负弯矩区并将所述梁顶混凝土板、所述梁底混凝土与主梁连成整体;
所述预制墩顶节段包括预制墩顶节段a与预制墩顶节段b,所述预制墩顶节段a设置在所述墩柱的正上方,所述预制墩柱节段b正下方无墩柱;
所述预制墩顶节段a包括第二顶板、第二底板、第二腹板、外伸顶板、外伸底板、外伸腹板、孔壁钢板、横向隔板、纵向隔板、孔壁钢板栓钉、第一底板栓钉以及第二底板栓钉,所述第二底板设有开孔,开孔位置所述第二腹板间设置所述孔壁钢板,所述孔壁钢板及其所述第二腹板形成槽孔,所述槽孔内部设置所述孔壁钢板栓钉,所述槽孔上方的所述第二顶板设有注浆孔,所述墩柱上方设置外露钢筋,所述外露钢筋插入所述槽孔,由所述注浆孔向所述槽孔内部灌入高强混凝土浆实现所述预制墩顶节段a与所述墩柱的连接;所述横向隔板与所述第二腹板垂直并设置多块,位于所述横向隔板与所述孔壁钢板之间的所述第二底板上方设置所述第一底板栓钉,并浇筑一定厚度的混凝土;所述纵向隔板与所述第二腹板平行设置以增强所述预制墩顶节段a的外伸板抗扭性能,并与位于所述纵向隔板与所述第二腹板之间的所述外伸底板上方设置所述第二底板栓钉,并浇筑一定厚度的混凝土以抵抗局部较大的压力;
所述预制墩顶节段b包括第二顶板、第二底板、第二腹板、外伸顶板、外伸底板、外伸腹板、横向隔板、纵向隔板、第一底板栓钉以及第二底板栓钉,位于所述横向隔板之间的所述第二底板上方设置所述第一底板栓钉,并浇筑一定厚度的混凝土;
所述预制横梁节段设置在所述预制墩顶节段a与所述预制墩顶节段b之间,由第三顶板、第三底板、第三腹板及加劲肋组成,所述第三底板与外伸底板之间、所述第三腹板与外伸腹板之间、所述第三顶板与外伸顶板之间均采用焊接连接;
所述预制墩顶节段分别与所述预制端部节段以及所述预制中梁节段焊接连接后形成主梁结构,浇筑桥面板形成桥跨结构。
进一步地,所述外伸底板、外伸腹板、第三底板、第三腹板的端部设有螺栓孔,所述第三底板与外伸底板之间以及所述第三腹板与外伸腹板之间通过连接板以及高强螺栓连接成一体,所述第三顶板与外伸顶板通过焊接连接成一体;
所述预制墩顶节段与所述预制中梁节段之间、以及所述预制端部节段与所述预制中梁节段之间的顶板相互对接且焊接固定,所述预制墩顶节段与所述预制中梁节段之间、以及所述预制端部节段与所述预制中梁节段之间的底板和腹板相互对接且通过连接板以及高强螺栓紧固连接。
进一步地,所述墩柱上方设置临时抱箍,所述临时抱箍作为所述预制墩顶节段a的施工阶段支撑。
进一步地,所述预制墩顶节段与所述预制中梁节段、以及所述预制端部节段与所述预制中梁节段对接的顶板上方均设置有两个纵向连接钢构件,所述纵向连接钢构件的一端预埋固定于所述梁顶混凝土板内,其中一个纵向连接钢构件的另一端伸向相邻顶板的上方,并与相邻顶板上方对应设置的纵向连接钢构件对接后焊接固定,另一个纵向连接钢构件的另一端与相邻顶板上对应伸出的纵向连接钢构件对接后焊接固定;所述纵向连接钢构件上设置有圆孔,所述圆孔内穿入有横向钢筋,现浇纵向连接段湿接缝以形成纵向连接段,现浇横向连接段湿接缝以形成横向连接段,进而形成桥跨结构。
进一步地,所述纵向连接钢构件为角钢,所述角钢的底部与顶板焊接固定。
一种插槽连接的钢混组合刚构桥梁的施工方法,包括以下步骤:
S1、制作所述预制墩顶节段a、所述预制墩顶节段b、所述预制端部节段、所述预制中梁节段以及所述预制横梁节段;
S2、浇筑或吊装墩柱,安装所述临时抱箍,吊装所述预制墩顶节段a,将所述墩柱的外露钢筋伸入所述预制墩顶节段a中的槽孔,在所述预制墩顶节段a、所述预制墩顶节段b、预制端部节段、预制中梁节段之间的接口下方设置临时墩,吊装所述预制墩顶节段a、所述预制墩顶节段b、预制端部节段、预制中梁节段,调整好主梁线形并进行节段的连接;
S3、于纵向连接钢构件的圆孔内穿入横向钢筋并进行其余钢筋的连接作业,先后浇筑所述纵向连接段湿接缝、所述梁底混凝土,由顶部注浆孔向所述槽孔内部灌入高强混凝土浆实现所述预制横梁与所述墩柱的连接;
S4、拆除上述临时墩;
S5、浇筑所述横向连接段湿接缝,浇筑预制墩顶节段混凝土桥面板;
S6、施工桥面及附属设施。
进一步地,步骤S1中,采用预弯原理将所述预制中梁节段制作成具有预弯预应力的组合梁结构,具体步骤为:
利用反力架固定在所述预制中梁节段两端的梁顶;
在所述预制中梁节段的底部设置千斤顶并施加顶升力,当顶升力达到预定值后置换成跨中梁底支承;
随后浇筑所述预制中梁节段顶部的梁顶混凝土板;
所述预制中梁节段顶部的梁顶混凝土板强度满足要求后进行顶升力卸载;
预弯完成。
本发明的有益效果是:通过将盖梁藏入主梁结构中,形成暗横梁结构,减小了墩柱高度、提高了美感、降低了总体造价;预制横梁内部设置槽孔,槽孔内设置剪力连接件,将墩柱的外露钢筋插入槽孔并通过高强混凝土浆实现墩柱与盖梁的刚接,利用体系优势降低了结构的用钢量,节省了造价;利用纵向连接钢构件实现节段间的连接,解决了大节段难以运输及吊装的问题,有利于充分发挥钢混组合梁的结构优势,且施工快速、便捷,可实现工业化生产、分段运输、装配化施工,有利于缩短交通干扰时间。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明:
图1为跨数为3跨时节段分段图;
图2为槽孔处侧面示意图;
图3为插槽连接的钢混组合刚构桥梁的俯视图;
图4为槽孔处横断面示意图。
具体实施方式
参照图1至图4,本发明实施例提供一种插槽连接的钢混组合刚构桥梁,该钢混组合刚构桥梁包括若干预制主梁节段、墩柱11、预制横梁节段、预制墩顶节段、纵向连接段以及横向连接段,预制主梁节段包括预制端部节段、预制墩顶节段和预制中梁节段,预制主梁节段包括钢梁21、梁顶混凝土板22、梁底混凝土23以及若干剪力连接件24,钢梁21包括第一顶板、第一底板以及第一腹板,梁顶混凝土板22位于第一顶板上方,梁底混凝土23位于第一底板的负弯矩区,剪力连接件24焊接于第一顶板及第一底板的负弯矩区并将梁顶混凝土板22、梁底混凝土23与主梁连成整体;预制墩顶节段包括预制墩顶节段a与预制墩顶节段b,预制墩顶节段a设置在墩柱11的正上方,预制墩柱11节段b正下方无墩柱11。
预制墩顶节段a包括第二顶板、第二底板、第二腹板、外伸顶板36、外伸底板38、外伸腹板37、孔壁钢板32、横向隔板33、纵向隔板34、孔壁钢板栓钉35、第一底板栓钉以及第二底板栓钉,第二底板设有开孔31,开孔31位置第二腹板间设置孔壁钢板32,孔壁钢板32及其第二腹板形成槽孔,槽孔内部设置孔壁钢板栓钉35,槽孔上方的第二顶板设有注浆孔,墩柱11上方设置外露钢筋111,外露钢筋111插入槽孔,由注浆孔向槽孔内部灌入高强混凝土浆实现预制墩顶节段a与墩柱11的连接;横向隔板33与第二腹板垂直并设置多块,位于横向隔板33与孔壁钢板32之间的第二底板上方设置第一底板栓钉,并浇筑一定厚度的混凝土;纵向隔板34与第二腹板平行设置以增强预制墩顶节段a的外伸板抗扭性能,并与位于纵向隔板34与第二腹板之间的外伸底板38上方设置第二底板栓钉,并浇筑一定厚度的混凝土以抵抗局部较大的压力;预制墩顶节段b包括第二顶板、第二底板、第二腹板、外伸顶板36、外伸底板38、外伸腹板37、横向隔板33、纵向隔板34、第一底板栓钉以及第二底板栓钉,位于横向隔板33之间的第二底板上方设置第一底板栓钉,并浇筑一定厚度的混凝土;预制横梁节段设置在预制墩顶节段a与预制墩顶节段b之间,由第三顶板、第三底板、第三腹板及加劲肋组成,第三底板与外伸底板38之间、第三腹板与外伸腹板37之间、第三顶板与外伸顶板36之间均采用焊接连接;预制墩顶节段分别与预制端部节段以及预制中梁节段焊接连接后形成主梁结构,浇筑桥面板形成桥跨结构。
在一些实施例中,外伸底板38、外伸腹板37、第三底板、第三腹板的端部设有螺栓孔,第三底板与外伸底板38之间以及第三腹板与外伸腹板37之间通过连接板以及高强螺栓连接成一体,第三顶板与外伸顶板36通过焊接连接成一体;预制墩顶节段与预制中梁节段之间、以及预制端部节段与预制中梁节段之间的顶板相互对接且焊接固定,预制墩顶节段与预制中梁节段之间、以及预制端部节段与预制中梁节段之间的底板和腹板相互对接且通过连接板以及高强螺栓紧固连接。通过螺栓连接和焊接共同实现顶板、腹板以及底板之间的固定连接,既保证了强度,也方便施工。
进一步地,墩柱11上方设置临时抱箍13,临时抱箍13作为预制墩顶节段a的施工阶段支撑。
在一些实施例中,预制墩顶节段与预制中梁节段、以及预制端部节段与预制中梁节段对接的顶板上方均设置有两个纵向连接钢构件25,纵向连接钢构件25的一端预埋固定于梁顶混凝土板22内,其中一个纵向连接钢构件25的另一端伸向相邻顶板的上方,并与相邻顶板上方对应设置的纵向连接钢构件25对接后焊接固定,另一个纵向连接钢构件25的另一端与相邻顶板上对应伸出的纵向连接钢构件25对接后焊接固定;纵向连接钢构件25上设置有圆孔,圆孔内穿入有横向钢筋,现浇纵向连接段湿接缝以形成纵向连接段,现浇横向连接段湿接缝以形成横向连接段,进而形成桥跨结构。
优选地,纵向连接钢构件25为角钢,角钢的底部与顶板焊接固定。
本实施例中,通过将盖梁藏入主梁结构中,形成暗横梁结构,减小了墩柱11高度、提高了美感、降低了总体造价;预制横梁内部设置槽孔,槽孔内设置剪力连接件24,将墩柱11外露钢筋111插入槽孔并通过高强混凝土浆实现墩柱11与盖梁的刚接,利用体系优势降低了结构的用钢量,节省了造价;插槽连接的钢混组合刚构桥梁构件制作、运输、施工方便,有利于充分发挥钢混组合梁的结构优势和装配化建造的优势,可实现工业化生产、分段运输、装配化施工,符合绿色发展需求。预制墩顶节段负弯矩区底部均设有增强结构抗扭性能的隔板及改善局部受力的栓钉与梁底混凝土23。
同时,利用纵向连接钢构件25实现节段间的连接,解决了大节段难以运输及吊装的问题,有利于充分发挥钢混组合梁的结构优势,且施工快速、便捷,可实现工业化生产、分段运输、装配化施工,有利于缩短交通干扰时间;预制主梁节段间采用节段间栓焊,避免了底板仰焊可能造成的焊接质量问题,顶板加宽,使得主梁结构的受压面积增大;配合纵向连接钢构件25与顶板焊接,焊接完成后可以拆除纵向连接段下方的临时墩12,大大减小了对下方道路的交通干扰时间;纵向连接钢构件25内设圆孔,穿入第一钢筋后浇筑混凝土,可在装配化施工的前提下有效地将预制主梁节段与梁顶混凝土板22后浇连成整体,简化了施工。此外,制作预制节段时将预制中梁节段设置为预弯结构,对于预制中梁而言可以充分利用混凝土的受压性能、减小用钢量、避免墩顶混凝土开裂。
预制主梁节段满足工程建筑模数协调,有利于工业化大规模生产,横向连接段湿接缝的宽度可调节,适用于变宽段的应用。
以下为一种插槽连接的钢混组合刚构桥梁的施工方法,包括以下步骤:
S1、制作预制墩顶节段a、预制墩顶节段b、预制端部节段、预制中梁节段以及预制横梁节段;
S2、浇筑或吊装墩柱11,安装临时抱箍13,吊装预制墩顶节段a,将墩柱11的外露钢筋111伸入预制墩顶节段a中的槽孔,在预制墩顶节段a、预制墩顶节段b、预制端部节段、预制中梁节段之间的接口下方设置临时墩12,吊装预制墩顶节段a、预制墩顶节段b、预制端部节段、预制中梁节段,调整好主梁线形并进行节段的连接;
S3、于纵向连接钢构件25的圆孔内穿入横向钢筋并进行其余钢筋的连接作业,先后浇筑纵向连接段湿接缝、梁底混凝土23,由顶部注浆孔向槽孔内部灌入高强混凝土浆实现预制横梁与墩柱11的连接;
S4、拆除上述临时墩12;
S5、浇筑横向连接段湿接缝,浇筑预制墩顶节段混凝土桥面板;
S6、施工桥面及附属设施。
作为优选,步骤S1中,采用预弯原理将预制中梁节段制作成具有预弯预应力的组合梁结构,具体步骤为:
利用反力架固定在预制中梁节段两端的梁顶;
在预制中梁节段的底部设置千斤顶并施加顶升力,当顶升力达到预定值后置换成跨中梁底支承;
随后浇筑预制中梁节段顶部的梁顶混凝土板22;
预制中梁节段顶部的梁顶混凝土板22强度满足要求后进行顶升力卸载;
预弯完成。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明,但是本发明不限于上述实施方式,在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (7)

1.一种插槽连接的钢混组合刚构桥梁,其特征在于:包括若干预制主梁节段、墩柱、预制横梁节段、预制墩顶节段、纵向连接段以及横向连接段,所述预制主梁节段包括预制端部节段、预制墩顶节段和预制中梁节段,所述预制主梁节段包括钢梁、梁顶混凝土板、梁底混凝土以及若干剪力连接件,所述钢梁包括第一顶板、第一底板以及第一腹板,所述梁顶混凝土板位于所述第一顶板上方,所述梁底混凝土位于所述第一底板的负弯矩区,所述剪力连接件焊接于所述第一顶板及第一底板的负弯矩区并将所述梁顶混凝土板、所述梁底混凝土与主梁连成整体;
所述预制墩顶节段包括预制墩顶节段a与预制墩顶节段b,所述预制墩顶节段a设置在所述墩柱的正上方,所述预制墩柱节段b正下方无墩柱;
所述预制墩顶节段a包括第二顶板、第二底板、第二腹板、外伸顶板、外伸底板、外伸腹板、孔壁钢板、横向隔板、纵向隔板、孔壁钢板栓钉、第一底板栓钉以及第二底板栓钉,所述第二底板设有开孔,开孔位置所述第二腹板间设置所述孔壁钢板,所述孔壁钢板及其所述第二腹板形成槽孔,所述槽孔内部设置所述孔壁钢板栓钉,所述槽孔上方的所述第二顶板设有注浆孔,所述墩柱上方设置外露钢筋,所述外露钢筋插入所述槽孔,由所述注浆孔向所述槽孔内部灌入高强混凝土浆实现所述预制墩顶节段a与所述墩柱的连接;所述横向隔板与所述第二腹板垂直并设置多块,位于所述横向隔板与所述孔壁钢板之间的所述第二底板上方设置所述第一底板栓钉,并浇筑一定厚度的混凝土;所述纵向隔板与所述第二腹板平行设置以增强所述预制墩顶节段a的外伸板抗扭性能,并与位于所述纵向隔板与所述第二腹板之间的所述外伸底板上方设置所述第二底板栓钉,并浇筑一定厚度的混凝土以抵抗局部较大的压力;
所述预制墩顶节段b包括第二顶板、第二底板、第二腹板、外伸顶板、外伸底板、外伸腹板、横向隔板、纵向隔板、第一底板栓钉以及第二底板栓钉,位于所述横向隔板之间的所述第二底板上方设置所述第一底板栓钉,并浇筑一定厚度的混凝土;
所述预制横梁节段设置在所述预制墩顶节段a与所述预制墩顶节段b之间,由第三顶板、第三底板、第三腹板及加劲肋组成,所述第三底板与外伸底板之间、所述第三腹板与外伸腹板之间、所述第三顶板与外伸顶板之间均采用焊接连接;
所述预制墩顶节段分别与所述预制端部节段以及所述预制中梁节段焊接连接后形成主梁结构,浇筑桥面板形成桥跨结构。
2.根据权利要求1所述的插槽连接的钢混组合刚构桥梁,其特征在于:所述外伸底板、外伸腹板、第三底板、第三腹板的端部设有螺栓孔,所述第三底板与外伸底板之间以及所述第三腹板与外伸腹板之间通过连接板以及高强螺栓连接成一体,所述第三顶板与外伸顶板通过焊接连接成一体;
所述预制墩顶节段与所述预制中梁节段之间、以及所述预制端部节段与所述预制中梁节段之间的顶板相互对接且焊接固定,所述预制墩顶节段与所述预制中梁节段之间、以及所述预制端部节段与所述预制中梁节段之间的底板和腹板相互对接且通过连接板以及高强螺栓紧固连接。
3.根据权利要求2所述的插槽连接的钢混组合刚构桥梁,其特征在于:所述墩柱上方设置临时抱箍,所述临时抱箍作为所述预制墩顶节段a的施工阶段支撑。
4.根据权利要求3所述的插槽连接的钢混组合刚构桥梁,其特征在于:所述预制墩顶节段与所述预制中梁节段、以及所述预制端部节段与所述预制中梁节段对接的顶板上方均设置有两个纵向连接钢构件,所述纵向连接钢构件的一端预埋固定于所述梁顶混凝土板内,其中一个纵向连接钢构件的另一端伸向相邻顶板的上方,并与相邻顶板上方对应设置的纵向连接钢构件对接后焊接固定,另一个纵向连接钢构件的另一端与相邻顶板上对应伸出的纵向连接钢构件对接后焊接固定;所述纵向连接钢构件上设置有圆孔,所述圆孔内穿入有横向钢筋,现浇纵向连接段湿接缝以形成纵向连接段,现浇横向连接段湿接缝以形成横向连接段,进而形成桥跨结构。
5.根据权利要求4所述的插槽连接的钢混组合刚构桥梁,其特征在于:所述纵向连接钢构件为角钢,所述角钢的底部与顶板焊接固定。
6.一种如权利要求4所述插槽连接的钢混组合刚构桥梁的施工方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、制作所述预制墩顶节段a、所述预制墩顶节段b、所述预制端部节段、所述预制中梁节段以及所述预制横梁节段;
S2、浇筑或吊装墩柱,安装所述临时抱箍,吊装所述预制墩顶节段a,将所述墩柱的外露钢筋伸入所述预制墩顶节段a中的槽孔,在所述预制墩顶节段a、所述预制墩顶节段b、预制端部节段、预制中梁节段之间的接口下方设置临时墩,吊装所述预制墩顶节段a、所述预制墩顶节段b、预制端部节段、预制中梁节段,调整好主梁线形并进行节段的连接;
S3、于纵向连接钢构件的圆孔内穿入横向钢筋并进行其余钢筋的连接作业,先后浇筑所述纵向连接段湿接缝、所述梁底混凝土,由顶部注浆孔向所述槽孔内部灌入高强混凝土浆实现所述预制横梁与所述墩柱的连接;
S4、拆除上述临时墩;
S5、浇筑所述横向连接段湿接缝,浇筑预制墩顶节段混凝土桥面板;
S6、施工桥面及附属设施。
7.根据权利要求6所述的施工方法,其特征在于:步骤S1中,采用预弯原理将所述预制中梁节段制作成具有预弯预应力的组合梁结构,具体步骤为:
利用反力架固定在所述预制中梁节段两端的梁顶;
在所述预制中梁节段的底部设置千斤顶并施加顶升力,当顶升力达到预定值后置换成跨中梁底支承;
随后浇筑所述预制中梁节段顶部的梁顶混凝土板;
所述预制中梁节段顶部的梁顶混凝土板强度满足要求后进行顶升力卸载;
预弯完成。
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