CN113090036A - 一种钢结构网架整体吊装施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢结构网架整体吊装施工方法，包括施工准备→放线定位→搁置下弦球→调整下弦球标高→组装下弦→组装上弦、腹杆→检查→校正→验收→提升→空中补杆→验收等步骤。本发明的的钢网架拼装时通过建立准确的方格网的形式确定各个节点的位置坐标，提高了网架结构拼装、安装的精准度，采用由中间向四周扩展拼装、地面拼装再整体提升的方式，提高了施工的效率。

Description

一种钢结构网架整体吊装施工方法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，尤其涉及一种钢结构网架整体吊装施工方法。

背景技术

随着当代科学技术水平的提高，形式多样的空间结构体系越来越多的应用于现实生活中，特别是空间网架结构的使用日趋广泛。在对于网架结构的提升过程中，通常是采用在一球体的表面焊接多个用于提升的刚性杆件的刚性提升吊点结构，但采用这种结构在提升网络结构时网架结构受力不均，从而容易在网络结构受力较大的部分产生形变，从而影响网架结构的施工质量；同时刚性结构的提升吊点需要较多的刚性杆件材料，从而具有较大的重量和较高的生产成本。随着空间网架结构跨度的不断增加，网架结构拼装、安装的精度和准确度要求也越来越高，如何在保证安全的前提下提高网架结构提升全过程的效率，是网架结构能否快速发展的重要因素。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种钢结构网架整体吊装施工方法，包括以下步骤：

S1、施工准备：仔细审阅图纸，确定网架的平面和高程的相对定位关系，建立平面和高程控制网点；

S2、放线定位：根据控制点及主轴线点，采用点位测设的方法在施工作业区外围空地上分别测设四个控制点组成矩形，在控制点上架设仪器观测边长和水平角，经平差计算，得到四个控制点；然后复测控制点，得到四个控制点的精确坐标，建立准确的方格网；

S3、网架拼装：采用三维空间坐标来确定网架节点的位置，三维空间坐标即节点的X、Y、Z坐标，采用高精度全站仪对每个支座节点进行测量定位；网架采用4台25T汽车吊地面拼装，网架由空心球、杆件构成，以空心球为支点，由中间向四周同步焊接拼装，得到双层网架；

S4、网架焊接：网架部分节点为焊接球，均在地面焊接完成后随着网架提升就位；

S5、网架提升：通过提升系统对网架进行整体同步提升，提升系统包括电动葫芦、集成控制箱与集成显示器，电动葫芦直接承受荷载并有自锁装置防止滑链，电动葫芦通过集成控制线与控制箱相连，控制箱再与集成显示器相连；提升具体步骤为：

S51、试吊：开启控制柜电源，使网架同步提升200-300mm，停止起吊，认真检查提升架、基础、吊具、索具是否存在异常现象；

S52、正式起吊：确认无误后方可正式起吊；开启控制柜的总开关使网架上升1米，检查网架是否同步上升；

S53、确认同步后再次起吊将网架提升至设计高度；

S6、网架平移：网架提升到预定标高后水平移动至混凝土柱顶；移位时需在钢柱底对角方向设置第一电动葫芦和第二电动葫芦，第一电动葫芦和第二电动葫芦上的倒链与网架底层边缘焊接球连接用于提供水平拉力，具体步骤为：

S61、网架提升到指定标高点，提前将网架支座放置于柱顶但并未焊接；

S62、网架提升到指定标高点后将倒链与网架底层边缘焊接球连接以提供水平拉力；

S63、拉紧倒链使网架向支座方向移动，同时保持钢丝绳长度不变，通过电动葫芦缓慢放松钢丝绳使钢丝绳伸长，第一电动葫芦缓缓松弛，第二电动葫芦缓缓张紧以保持网架平移过程中水平；

S64、网架平移至支座正上方；

S65、通过电动葫芦同时缓慢放松钢丝绳，网架水平移动完成，再焊接支座；

S7、验收。

优选的，所述网架拼装的具体步骤为：

(1)网架拼装放线；

(2)砌筑定位砖；

(3)拼装下弦球；

(4)拼装下弦杆；

(5)拼装上弦球与腹杆；

(6)由中间向四周扩展拼装其它上弦球、上弦杆和腹杆。

优选的，所述网架拼装尺寸控制方法包括以下步骤：

A.画出球定位线，临时支座安装完成后将下弦球及上弦球的中心线放样至地面，作为拼装下弦及上弦球的控制线；

B.球对角线尺寸检查；

C.拼装上弦球；

D.利用地面控制线复核上弦球位置，同时利用钢尺复核上弦球的高度h；

E.采用同样方法拼装球并利用地面控制线复核球的中心线，同时利用钢尺复核球的高度。

优选的，所述网架拼装过程中下弦的组装应从中心开始，扩展组装纵横轴，高强螺栓及时紧固，随时校正网架拼装尺寸，认为无误时方能从中心向四周展开，紧固后网架单元其要求对角线允许误差为±3mm，下弦节点偏移为2mm，整体纵横的偏差值不得大于±2mm。

优选的，所述网架采用现场焊接的方式进行拼装，具体步骤为：下弦杆(球)→斜腹杆(球)→竖腹杆(球)→上弦杆(球)，按照由中心向四周，中间向两边扩散的顺序焊接。

优选的，所述网架焊接时，水平杆件环形焊缝是以钢管的垂直中心将环形焊口分成两个对称的两个半圆形焊口，按照仰—立—平的焊接顺序，各进行仰—立—平焊，在仰焊及平焊处形成两个接头，保证焊透。

优选的，所述网架拼装和提升时，将网架划分为若干单元进行拼装和提升。

优选的，所述单元网架提升到位后补装区段间件，由于是高空操作，在网架上弦与下弦设置行走通道方便操作人员行走与安装，同时在分段口下方设置控制线并架设全站仪对补杆阶段进行动态控制。

优选的，所述网架在提升过程中吊点同步性的测量控制方法为：在进行网架提升前，将每个提升吊点处的焊接节点的中心高程，标注在相近的柱侧面，同时在每个提升点处，以焊接节点中心为起始点挂盘尺，对每个提升点的高度增值予以直观反映，同时与提升操作界面上的各点提升值相对比，确保网架提升的同步性。

优选的，所述网架在提升过程中进行挠度监控的方法为：架设全站仪于任意位置，直接照准节点底部的反射贴片中心得出某一时间段对应的三维坐标并做好记录，间隔一段时间再进行一次观测，比较屡次观测坐标值。

本发明的有益效果：

本发明的的钢网架拼装时通过建立准确的方格网的形式确定各个节点的位置坐标，提高了网架结构拼装、安装的精准度，采用由中间向四周扩展拼装、地面拼装再整体提升的方式，提高了施工的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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它的附图，其中：

图1是本发明的施工流程图；

图2是三维空间基本测量定位放样流程图；

图3是集成控制系统示意图；

图4是网架拼装尺寸控制方法；

图5是网架拼装尺寸控制方法；

图6是网架拼装尺寸控制方法；

图7是网架拼装尺寸控制方法；

图8是网架拼装尺寸控制方法；

图9是网架拼装步骤；

图10是网架拼装步骤；

图11是网架拼装步骤；

图12是网架拼装步骤；

图13是网架拼装步骤；

图14是网架拼装步骤；

图15是焊接工艺流程；

图16是焊接工艺流程；

图17是网架提升图；

图18是网架提升图；

图19是网架提升图；

图20是网架平移图；

图21是网架平移步骤图；

图22是网架平移步骤图；

图23是网架平移步骤图；

图24是网架平移步骤图；

图25是网架平移步骤图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明技术方案作进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

实施例一

本工程网架形式：正放四角锥螺栓球与焊接球混装节点网架。平面尺寸240x240m；局部小间尺寸24×24m网架支承形式:下弦多柱点支承。网架厚度2.2m.支座标高+10.000m。

如图1所示，本发明提出了一种钢结构网架整体吊装施工方法，包括以下步骤：

S1、施工准备：仔细审阅图纸，确定网架的平面和高程的相对定位关系，建立平面和高程控制网点；本实施例的工程由主体结构、维护结构组成，主体结构为：钢网架；围护结构由檩条和压型钢板组成；施工时将钢网架共分4个区，每个区划分为二个施工单元进行拼装和提升；

S2、放线定位：根据控制点及主轴线点，采用点位测设的方法在施工作业区外围空地上分别测设四个控制点组成矩形，在控制点上架设仪器观测边长和水平角，经平差计算，得到四个控制点；然后复测控制点，得到四个控制点的精确坐标，再建立准确的方格网；根据测量规范要求，当跨度距大于24m时，量边精度为1/30000，测角中误差为+3.5”，因此，测量采取往返观测，角度测量3测回测定，在方格网的四条基线上，可根据现场实际情况，加密方格网。

测控仪器为全站仪、经纬仪和水准仪；全站仪用于布设测量控制网和三维坐标放样，水准仪用于标高测量控制，经纬仪用于角度测量，50m钢卷尺用于高程的竖向传递。

引测步骤：

1.先用水准仪根据固定水准点，在各向上引测处准确地测出相同的起始标高线(一般测+1.000m标高线)，投放到砼柱或测量平台上。

2.用钢尺沿竖直方向，由各处的起始标高线向上直接量取控制节点的安装标高。

3.将水准仪安置到测量平台上，校测由下面传递上来的各水平线，误差应在5mm以内，在标高抄平时，应后视两条水平线以作校核。

4.测设水平线时，采用直接调整水准仪的仪器高度，使后视的视线正对准水平线，前视时直接用红铅笔标出视线标点。这样能提高精度1-2mm。

5.测设标高或水平线时，尽量做到前后视距等长。

6.由固定水准点向上量距时，所用钢尺应经过计量检定，量高差时尺身应垂直并用标准拉力，同时要进行尺长和温度改正。

S3、网架拼装：采用三维空间坐标来确定网架节点的位置，三维空间坐标即节点的X、Y、Z坐标，采用高精度全站仪对每个支座节点进行测量定位；网架采用4台25T汽车吊地面拼装，网架由空心球、杆件构成，以空心球为支点，由中间向四周同步焊接拼装，得到双层网架；三维空间基本测量定位放样流程见图2；

进一步的，所述网架拼装尺寸控制方法包括以下步骤：

A.画出球定位线，临时支座安装完成后将下弦球8及上弦球9的中心线放样至地面，作为拼装下弦及上弦球的控制线，参见图4；

B.球对角线尺寸检查，参见图5；

C.拼装上弦球9，参见图6；

D.利用地面控制线复核上弦球位置，同时利用钢尺复核上弦球9的高度h，参见图7；

E.采用同样方法拼装球并利用地面控制线复核球的中心线，同时利用钢尺复核球的高度，参见图8。

所述网架拼装的具体步骤为：

(1)网架拼装放线，参见图9；

(2)砌筑定位砖，参见图10；

(3)拼装下弦球，参见图11；

(4)拼装下弦杆，参见图12；

(5)拼装上弦球与腹杆，参见图13；

(6)由中间向四周扩展拼装其它上弦球、上弦杆和腹杆，参见图14。

S4、网架焊接：网架部分节点为焊接球，均在地面焊接完成后随着网架提升就位；网架采用现场拼装后进行焊接，焊接引起的变形和应力消除是本项目的施工质量控制重点。

施焊前，焊条须经350℃×1h烘焙，并置于保温筒中备用。

焊工施焊时必须带保温筒，焊接过程中必须盖好保温筒盖，严禁焊条外露受潮。如发现焊条受潮，须立即烘干(焊条烘干次数不宜超过2次)。焊接工艺流程见图15。

S5、网架提升：通过提升系统对网架进行整体同步提升，提升系统包括电动葫芦、集成控制箱6与集成显示器7，参见图3，电动葫芦上设有手动控制器1、集成控制线2、提升受力倒链3、转动电机4、挂钩5。电动葫芦直接承受荷载并有自锁装置防止滑链，电动葫芦通过集成控制线与控制箱相连，控制箱再与集成显示器相连；集成显示器能显示各吊点提升速度与钢丝绳内力数值，同时可以设置允许速度与允许内力，若实际受力超过允许值时，系统将报警，以保证安全。

网架安装措施：提升采用同步提升，提升过程中都是同步上升，网架处于平稳上升。但考虑到风力对施工的影响，在提升前网架四面用8根钢丝绳固紧、拉紧；随着网架同步上升，下面8根钢丝绳同步、交替放松，直到网架就位；确保网架提升过程中考虑到劲风的影响。

1.为了减小网架在拼装过程中的积累误差，网架下弦的组装从中心开始，扩展组装纵横轴，随时校正尺寸，认为无误时方能从中心向四周展开，其要求对角线(小单元)允许误差为±3mm，下弦节点偏移为2mm，整体纵横的偏差值不得大于±2mm。

2.腹杆和上弦杆的紧固应在下弦全部组装结束后，经测量无超差的基础上进行组装紧固，其方法从中心开始组装，随时检查纵横轴线的几何尺寸，并进行校正，然后向四周组装紧固；整体下弦组装结束后对几何尺寸进行检查，必要时应用经纬仪校正同时用水平仪抄出各点高低差进行调整，并作好记录。

3.每榀下弦节点、中间节点、上弦节点紧固后，均应用水准仪、钢卷尺测量高低度、水平度、几何尺寸、挠度、做到每榀合格，整体合格；为了便于施工，提高工程进度，下弦组装前其腹杆和上弦杆可根据图纸对号入座，搬运到位。

4.腹杆和上弦杆的组装应在下弦全部组装结束后，经测量无超差的基础上进行组装，其方法从中心开始组装，随时检查纵横轴线的几何尺寸，并进行校正，然后向四周组装。

5.网架组装时的点焊以三点为宜，管径大的以四点为宜，点焊时不得随意在杆件与节点的结合处以外的地方引弧。

网架提升具体步骤为：

S51、试吊：开启控制柜电源，使网架同步提升200-300mm，停止起吊，认真检查提升架、基础、吊具、索具是否存在异常现象；参见图17；

S52、正式起吊：确认无误后方可正式起吊；开启控制柜的总开关使网架上升1米，检查网架是否同步上升；参见图18；

S53、确认同步后再次起吊将网架提升至设计高度；参见图19；

S6、网架平移：网架提升到预定标高后水平移动至混凝土柱顶；移动位移约0.6m；移位时需在钢柱底对角方向设置第一电动葫芦10和第二电动葫芦11，第一电动葫芦10和第二电动葫芦11上的倒链与网架底层边缘焊接球连接用于提供水平拉力，参见图20，具体步骤为：

S61、网架提升到指定标高点，提前将网架支座放置于柱顶但并未焊接，参见图21；

S62、网架提升到指定标高点后将倒链与网架底层边缘焊接球连接以提供水平拉力，参见图22；

S63、拉紧倒链使网架向支座方向移动，同时保持钢丝绳F2长度不变，通过电动葫芦缓慢放松钢丝绳F1使钢丝绳F1伸长，第一电动葫芦缓缓松弛，第二电动葫芦缓缓张紧以保持网架平移过程中水平，参见图23；

S64、网架平移至支座正上方，参见图24；

S65、通过电动葫芦同时缓慢放松钢丝绳F1与钢丝绳F2，网架水平移动完成，再焊接支座，参见图25。

S7、验收。

优选的，所述网架采用现场焊接的方式进行拼装，具体步骤为：下弦杆(球)→斜腹杆(球)→竖腹杆(球)→上弦杆(球)，按照由中心向四周，中间向两边扩散的顺序焊接。水平杆件环形焊缝是以钢管的垂直中心将环形焊口分成两个对称的两个半圆形焊口，按照仰—立—平的焊接顺序，各进行仰—立—平焊，在仰焊及平焊处形成两个接头，要保证焊透。

为了防止仰焊与平焊部位出现弧坑、接头缺陷，要求仰焊采用压低电弧的顶弧焊施焊。接头处弧坑必须填满才能熄弧，焊至定位焊处，应减缓焊条前移速度，使接头处充分熔透。焊另一半圆时应注意使接头处充分熔合(约10mm长)，这样避免未焊透等缺陷，而且接头成型美观。从立焊向平焊接头处焊接时，应选用适中的电流强度，注意调整焊接角度，应前倾并保持顶弧焊稍作横向摆动，到接头处绝不可立即灭弧，而应压低电弧打穿根部接头并来回摆动，以延长停留时间，保证充分熔合，熄弧前，填满弧坑。第一层焊缝打底焊是焊接质量的关键，一定要焊透而且与定位焊处充分熔合，每层经检查无焊接缺陷清理干净后开始焊下一层。第二层、第三层—运条方法基本相同，主要在焊缝搭接10-15mm处，使接头平缓过渡，保证焊缝尺寸。焊缝宽度不小于焊缝坡口边缘2mm，焊缝高度为4-6mm。

进一步的，所述网架拼装和提升时，将网架划分为若干单元进行拼装和提升。具体的，本工程钢网架共分4个区，每个区划分为二个施工单元进行拼装和提升，单元划分见图16。根据网架分块模型设置吊点，安放提升架位置并计算所需提升架数量，每组提升架顶端配4只10吨电动葫芦，提升架高度18m。

进一步的，所述单元网架提升到位后补装区段间件，由于是高空操作，在网架上弦与下弦设置行走通道方便操作人员行走与安装，同时在分段口下方设置控制线并架设全站仪对补杆阶段进行动态控制。

进一步的，所述网架在提升过程中吊点同步性的测量控制方法为：在进行网架提升前，将每个提升吊点处的焊接节点的中心高程，标注在相近的柱侧面，同时在每个提升点处，以焊接节点中心为起始点挂盘尺，对每个提升点的高度增值予以直观反映，同时与提升操作界面上的各点提升值相对比，确保网架提升的同步性。

所述网架在提升过程中进行挠度监控的方法为：架设全站仪于任意位置，直接照准节点底部的反射贴片中心得出某一时间段对应的三维坐标并做好记录，间隔一段时间再进行一次观测，比较屡次观测坐标值。

网架平移提升架抗倾覆验算：网架平移过程中对提升架产生水平推力，对底部产生水平剪力，提升架炒洋葱缆风绳固定，形成稳定体系，以此工作条件进行验算，具体步骤略，经验算，最大变形0.426mm，满足要求，最大应力比0.328小于1，满足要求。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种钢结构网架整体吊装施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、施工准备：仔细审阅图纸，确定网架的平面和高程的相对定位关系，建立平面和高程控制网点；

S2、放线定位：根据控制点及主轴线点，采用点位测设的方法在施工作业区外围空地上分别测设四个控制点组成矩形，在控制点上架设仪器观测边长和水平角，经平差计算，得到四个控制点；然后复测控制点，得到四个控制点的精确坐标，建立准确的方格网；

S3、网架拼装：采用三维空间坐标来确定网架节点的位置，三维空间坐标即节点的X、Y、Z坐标，采用高精度全站仪对每个支座节点进行测量定位；网架采用4台25T汽车吊地面拼装，网架由空心球、杆件构成，以空心球为支点，由中间向四周同步焊接拼装，得到双层网架；

S4、网架焊接：网架部分节点为焊接球，均在地面焊接完成后随着网架提升就位；

S5、网架提升：通过提升系统对网架进行整体同步提升，提升系统包括电动葫芦、集成控制箱与集成显示器，电动葫芦直接承受荷载并有自锁装置防止滑链，电动葫芦通过集成控制线与控制箱相连，控制箱再与集成显示器相连；提升具体步骤为：

S51、试吊：开启控制柜电源，使网架同步提升200-300mm，停止起吊，认真检查提升架、基础、吊具、索具是否存在异常现象；

S52、正式起吊：确认无误后方可正式起吊；开启控制柜的总开关使网架上升1米，检查网架是否同步上升；

S53、确认同步后再次起吊将网架提升至设计高度；

S6、网架平移：网架提升到预定标高后水平移动至混凝土柱顶；移位时需在钢柱底对角方向设置第一电动葫芦和第二电动葫芦，第一电动葫芦和第二电动葫芦上的倒链与网架底层边缘焊接球连接用于提供水平拉力，具体步骤为：

S61、网架提升到指定标高点，提前将网架支座放置于柱顶但并未焊接；

S62、网架提升到指定标高点后将倒链与网架底层边缘焊接球连接以提供水平拉力；

S63、拉紧倒链使网架向支座方向移动，同时保持钢丝绳长度不变，通过电动葫芦缓慢放松钢丝绳使钢丝绳伸长，第一电动葫芦缓缓松弛，第二电动葫芦缓缓张紧以保持网架平移过程中水平；

S64、网架平移至支座正上方；

S65、通过电动葫芦同时缓慢放松钢丝绳，网架水平移动完成，再焊接支座；

S7、验收。

2.根据权利要求1所述的钢结构网架整体吊装施工方法，其特征在于，所述网架拼装的具体步骤为：

(1)网架拼装放线；

(2)砌筑定位砖；

(3)拼装下弦球；

(4)拼装下弦杆；

(5)拼装上弦球与腹杆；

(6)由中间向四周扩展拼装其它上弦球、上弦杆和腹杆。

3.根据权利要求1所述的钢结构网架整体吊装施工方法，其特征在于，所述网架拼装尺寸控制方法包括以下步骤：

A.画出球定位线，临时支座安装完成后将下弦球及上弦球的中心线放样至地面，作为拼装下弦及上弦球的控制线；

B.球对角线尺寸检查；

C.拼装上弦球；

D.利用地面控制线复核上弦球位置，同时利用钢尺复核上弦球的高度h；

E.采用同样方法拼装球并利用地面控制线复核球的中心线，同时利用钢尺复核球的高度。

4.根据权利要求3所述的钢结构网架整体吊装施工方法，其特征在于，所述网架拼装过程中下弦的组装应从中心开始，扩展组装纵横轴，高强螺栓及时紧固，随时校正网架拼装尺寸，认为无误时方能从中心向四周展开，紧固后网架单元其要求对角线允许误差为±3mm，下弦节点偏移为2mm，整体纵横的偏差值不得大于±2mm。

5.根据权利要求1所述的钢结构网架整体吊装施工方法，其特征在于，所述网架采用现场焊接的方式进行拼装，具体步骤为：下弦杆(球)→斜腹杆(球)→竖腹杆(球)→上弦杆(球)，按照由中心向四周，中间向两边扩散的顺序焊接。

6.根据权利要求5所述的钢结构网架整体吊装施工方法，其特征在于，所述网架焊接时，水平杆件环形焊缝是以钢管的垂直中心将环形焊口分成两个对称的两个半圆形焊口，按照仰—立—平的焊接顺序，各进行仰—立—平焊，在仰焊及平焊处形成两个接头，保证焊透。

7.根据权利要求1-6任一项所述的钢结构网架整体吊装施工方法，其特征在于，所述网架拼装和提升时，将网架划分为若干单元进行拼装和提升。

8.根据权利要求7所述的钢结构网架整体吊装施工方法，其特征在于，所述单元网架提升到位后补装区段间件，由于是高空操作，在网架上弦与下弦设置行走通道方便操作人员行走与安装，同时在分段口下方设置控制线并架设全站仪对补杆阶段进行动态控制。

9.根据权利要求8所述的钢结构网架整体吊装施工方法，其特征在于，所述网架在提升过程中吊点同步性的测量控制方法为：在进行网架提升前，将每个提升吊点处的焊接节点的中心高程标注在相近的柱侧面，同时在每个提升点处，以焊接节点中心为起始点挂盘尺，对每个提升点的高度增值予以直观反映，同时与提升操作界面上的各点提升值相对比，确保网架提升的同步性。

10.根据权利要求9所述的钢结构网架整体吊装施工方法，其特征在于，所述网架在提升过程中进行挠度监控的方法为：架设全站仪于任意位置，直接照准节点底部的反射贴片中心得出某一时间段对应的三维坐标并做好记录，间隔一段时间再进行一次观测，比较屡次观测坐标值。

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