CN115233855B - 一种工程结构减震装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑工程技术领域，特别涉及一种工程结构减震装置，包括本体，所述本体由底座、顶座和减震尼龙垫构成，所述减震尼龙垫设于所述底座与所述顶座之间；所述底座的中部开设有主插孔，所述顶座的底部设有主插柱，所述底座的上表面均匀阵列设有多个安装槽，所述安装槽内部滑动连接有缓冲件；所述底座的外侧边缘设有多对电磁板，所述顶座的外侧边缘设有与所述电磁板位置相对应的多对磁性板，所述电磁板上设有垂直向上的导向支杆，所述导向支杆靠近所述主插孔的一侧设有压力传感器；本发明在水平方向上进行缓冲减震，能够大大缩小结构整体的高度，并且抗震系数自适应调节性能强，抗震缓冲稳定高效，各部件之间相互配合，支撑平稳性强。

Description

一种工程结构减震装置

技术领域

本发明涉及建筑工程技术领域，特别涉及一种工程结构减震装置。

背景技术

减隔震技术是大幅提高建筑安全性、防止震动破坏的有效途径，随着建筑工程减隔震技术研究不断深入，减隔震技术工程应用逐年递增，但在工程实际设计及实施过程中仍然存在有待解决或进一步完善的问题。

现有的建筑隔震支座的减震结构大都采用单一的减震弹簧或者减震尼龙垫进行缓冲，这些减震结构通常只能起到轴向上的缓冲，缓冲效果单一不理想。

为了需要提高缓冲性能，需要延长减震弹簧或减震尼龙垫的纵向高度，从而导致建筑隔震支座需要设计呈较高的高度，而建筑隔震支座作为建筑基座，过高的高度尺寸难以保证建筑隔震支座的稳定性。

并且现有的减震装置在减震过程中，抗震系数无法发生调节，进而造成抗震缓冲承受范围小，适应性差，弹性减震效果差。

而当装置到达最大的抗震系数时，装置长时间受到压力作用会造成内部弹性结构损坏，且自身不具备反向的支撑力，无法实现弹性支撑和硬性支撑的自适应切换，其支撑稳定性差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工程结构减震装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种工程结构减震装置，包括本体，所述本体由底座、顶座和减震尼龙垫构成，所述减震尼龙垫设于所述底座与所述顶座之间；

所述底座的中部开设有主插孔，所述顶座的底部设有主插柱，所述底座的上表面均匀阵列设有多个安装槽，所述安装槽内部滑动连接有缓冲件；

所述底座的外侧边缘设有多对电磁板，所述顶座的外侧边缘设有与所述电磁板位置相对应的多对磁性板，所述电磁板上设有垂直向上的导向支杆，所述导向支杆靠近所述主插孔的一侧设有压力传感器，所述压力传感器用以检测所述导向支杆受到所述减震尼龙垫外端部的压力值；

所述减震尼龙垫的外环面设有圆弧形内凹环面，所述圆弧形内凹环面的中心环面且正对导向支杆的端部设有距离传感器，所述距离传感器用以检测当所述减震尼龙垫受到压缩时，所述圆弧形内凹环面的外端部与所述导向支杆之间的距离值；

所述底座外壁且对应每个所述安装槽的位置均设有电控螺母组件，所述电控螺母组件的内部螺接有调节丝杆，所述电控螺母组件包括驱动电机和转动螺母，所述驱动电机的端部与所述底座的侧壁固定连接，所述驱动电机的输出端外表面设有齿轮，所述安装槽的外端部通过轴承设有转动螺母，所述转动螺母的外表面设有齿环，所述齿环与所述齿轮相互啮合。

优选的，所述磁性板内部设有导向滑套，所述导向支杆沿所述导向滑套中部贯穿，所述导向滑套内部设有高耐磨内衬套，所述高耐磨内衬套与所述导向支杆配合滑接。

优选的，所述缓冲件由伸缩杆件和连接弹簧构成，所述伸缩杆件的伸缩方向与底座的径向一致，所述连接弹簧套设于所述伸缩杆件外部，所述连接弹簧两端分别与所述伸缩杆件的两端连接，所述缓冲件的内端连接有减震连杆，所述顶座的下表面且对应每个所述减震连杆的位置设有铰接耳座，所述减震连杆的另一端与相对应位置的所述铰接耳座连接。

优选的，多个所述安装槽沿所述底座的中心呈环形阵列设置，所述安装槽的两侧内壁均设有导向肋条，所述导向肋条的导向与所述底座的径向一致，所述缓冲件两端均设有滑座，所述滑座分别与同侧的所述导向肋条配合滑接。

优选的，所述调节丝杆的轴向与所述底座的径向一致，所述调节丝杆与所述缓冲件相互面对的端面相接触。

优选的，所述转动螺母的内部与所述调节丝杆的外表面螺纹连接，所述电控螺母组件的外表面设有保护罩。

优选的，所述底座的上表面设有若干个定位凸块，所述减震尼龙垫的下表面且对应所述定位凸块的位置开设有定位凹孔，且所述定位凸块配合插设于所述定位凹孔中。

优选的，所述主插柱配合插设于所述主插孔中，所述主插柱外部套设有支撑弹簧，所述支撑弹簧的上下端分别与所述底座的上表面以及所述顶座的下表面相抵触。

优选的，所述减震尼龙垫的圆弧形内凹环面设有波浪式环槽，所述减震尼龙垫对应所述主插柱和所述支撑弹簧的位置开设有供其配合的通孔，所述减震尼龙垫对应每个所述缓冲件的位置均开设有预留槽口。

优选的，所述底座的一侧设有控制器，所述控制器电性控制各电器元件。

本发明的技术效果和优点：

1.本发明在底座与顶座之间设有减震尼龙垫和支撑弹簧，由支撑弹簧与减震尼龙垫进行纵向方向的缓冲减震，通过多组缓冲件在水平方向上进行缓冲减震，能够大大缩小结构整体的高度。

2.本发明通过电控螺母组件对调节丝杆进行调节，使调节丝杆的内端与缓冲件外端相抵触，从而可达到调节缓冲件的抗震系数。

3.本发明中减震尼龙垫的外环面设为圆弧形内凹环面，该结构使得减震尼龙垫的圆弧形内凹环面具有优良的张力性能，在减震尼龙垫被压缩发生形变时避免减震尼龙垫的外环面突出破裂，有效提高减震尼龙垫的使用寿命。

4.本发明通过缓冲件、电磁板和磁性板等部件相互配合，适应性强，抗震系数和支撑性调节性强，且抗震缓冲稳定高效，各部件之间相互配合，支撑平稳性强，并且在装置达到最大抗震系数后进行反向硬性支撑力，结构强度高，结构稳定性好。

附图说明

图1为本发明的立体结构整体示意图；

图2为本发明的立体结构爆炸图；

图3为本发明中底座的立体结构局部剖视图；

图4为图3中A处的放大图；

图5为本发明中顶座的立体结构示意图；

图6为本发明中减震尼龙垫的立体结构示意图；

图7为图6中B处的放大图；

图8为本发明结构的正剖视图；

图9为本发明电控螺母组件俯视剖视示意图；

图10为图9中C处放大示意图；

图11为本发明电控螺母组件正视剖视示意图。

图中：1、本体；2、底座；201、电磁板；202、主插孔；2021、支撑弹簧；203、安装槽；2031、导向肋条；204、缓冲件；2041、滑座；205、减震连杆；206、电控螺母组件；2061、调节丝杆；207、定位凸块；208、压力传感器；209、驱动电机；2010、齿轮；2011、导向支杆；2012、转动螺母；2013、齿环；2014、保护罩；2015、轴承；3、顶座；301、磁性板；3011、导向滑套；3012、高耐磨内衬套；302、主插柱；303、铰接耳座；4、减震尼龙垫；401、预留槽口；402、定位凹孔；403、圆弧形内凹环面；5、控制器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了如图1-11所示的一种工程结构减震装置，包括本体1，本体1由底座2、顶座3和减震尼龙垫4构成，底座2的底部一侧设有控制器5，控制器5电性控制各电器元件，底座2的外侧边缘设有多对电磁板201，顶座3的外侧边缘设有与电磁板201位置相对应的多对磁性板301，电磁板201的顶部与磁性板301的底部磁性相同，因此当电磁板201通电时，借助电磁板201对磁性板301的磁斥力会对磁性板301施加向上的作用力，底座2的中部开设有主插孔202，顶座3的底部设有主插柱302。

电磁板201上设有垂直向上的导向支杆2011，磁性板301上设有导向滑套3011，且导向支杆2011沿导向滑套3011中部贯穿，导向支杆2011和导向滑套3011配合用于底座2与顶座3之间的初步定位，导向滑套3011内部设有高耐磨内衬套3012，且高耐磨内衬套3012与导向支杆2011配合滑接，进而降低了导向支杆2011与导向滑套3011之间的磨损，且导向滑套3011为可更换组件，降低维修维护成本，导向支杆2011靠近主插孔202的一侧设有压力传感器208，压力传感器208用以检测导向支杆2011受到减震尼龙垫4外端部的压力值，进而提高顶座3在受到较大的压力值情况下的反向抵抗性能。

主插柱302配合插设于主插孔202中，进一步对底座2与顶座3之间的结构连接进行限位，主插柱302外部套设有支撑弹簧2021，且支撑弹簧2021的上下端分别与底座2的上表面以及顶座3的下表面相抵触，减震尼龙垫4设于底座2与顶座3之间，由支撑弹簧2021与减震尼龙垫4进行纵向方向的缓冲减震。

底座2的上表面均匀阵列设有多个安装槽203，且多个安装槽203沿底座2的中心呈环形阵列设置，安装槽203内部设有缓冲件204，缓冲件204的内端连接有减震连杆205，顶座3的下表面且对应每个减震连杆205的位置设有铰接耳座303，且减震连杆205的另一端与相对应位置的铰接耳座303连接，缓冲件204由伸缩杆件和连接弹簧构成，缓冲件204中伸缩杆件的伸缩方向与底座2的径向一致，连接弹簧套设于伸缩杆件外部，且连接弹簧两端分别与伸缩杆件的两端连接，在顶座3受力下压时，通过减震连杆205对缓冲件204进行顶压，缓冲件204沿底座2的径向方向被压缩，通过多组缓冲件204在水平方向上进行缓冲减震，能够大大缩小结构整体的高度。

安装槽203的两侧内壁均设有导向肋条2031，导向肋条2031的导向与底座2的径向一致，缓冲件204两端的两侧均设有滑座2041，且缓冲件204两端所设的滑座2041分别与同侧的导向肋条2031配合滑接，在缓冲件204沿底座2径向发生伸缩形变时对缓冲件204进行结构导向，保证缓冲件204的结构稳定性，底座2外壁且对应每个安装槽203的位置均设有电控螺母组件206，沿电控螺母组件206的外端螺接有调节丝杆2061，调节丝杆2061的轴向与底座2的径向一致，调节丝杆2061与缓冲件204相互面对的端面相接触。

电控螺母组件206包括驱动电机209和转动螺母2012，驱动电机209的端部与底座2的侧壁固定连接，驱动电机209的输出端外表面设有齿轮2010，安装槽203的外端部通过轴承2015设有转动螺母2012，转动螺母2012的外表面设有齿环2013，齿环2013与齿轮2010相互啮合，则当驱动电机209启动且输出端带动齿轮2010转动时，齿轮2010与齿环2013啮合带动转动螺母2012在安装槽203的端部转动，转动螺母2012的内部与调节丝杆2061的外表面螺纹连接，转动螺母2012转动时内部与调节丝杆2061螺纹连接进而带动调节丝杆2061横向移动，并对缓冲件204的抗震系数进行调节，电控螺母组件206的外表面设有保护罩2014，保护罩2014对电控螺母组件206进行包裹保护，避免其受到外界环境中的杂质灰尘等污染。

减震尼龙垫4对应主插柱302和支撑弹簧2021的位置开设有供其配合的通孔，减震尼龙垫4对应每个缓冲件204的位置均开设有预留槽口401，避免减震连杆205在缓冲牵引过程中与减震尼龙垫4发生结构冲突，底座2的上表面设有若干个定位凸块207，减震尼龙垫4的下表面且对应定位凸块207的位置开设有定位凹孔402，且定位凸块207配合插设于定位凹孔402中，用于起到底座2与减震尼龙垫4之间的结构定位，避免减震尼龙垫4发生偏移。

减震尼龙垫4的外环面设为圆弧形内凹环面403，且减震尼龙垫4的圆弧形内凹环面403设有波浪式环槽，波浪式环槽的设置使得减震尼龙垫4的圆弧形内凹环面403具有优良的张力性能，在减震尼龙垫4被压缩发生形变时避免减震尼龙垫4的外环面突出破裂，有效提高减震尼龙垫4的使用寿命，圆弧形内凹环面403的中心环面且正对导向支杆2011的端部设有距离传感器，而通过距离传感器检测当减震尼龙垫4受到压缩时，其圆弧形内凹环面403的外端部与导向支杆2011之间的距离值，并通过该距离值对缓冲件204的抗震系数进行调节，进而提高装置的抗震缓冲性能。

使用时，本发明在底座2与顶座3之间设有减震尼龙垫4和支撑弹簧2021，由支撑弹簧2021与减震尼龙垫4进行纵向方向的缓冲减震，同时在顶座3受力下压时，通过减震连杆205对缓冲件204进行下压，缓冲件204沿底座2的径向方向被压缩，通过多组缓冲件204在水平方向上进行缓冲减震，能够大大缩小结构整体的高度。

本发明通过电控螺母组件206对调节丝杆2061进行转动，使调节丝杆2061的内端与缓冲件204外端相抵触并带动缓冲件204在安装槽203内发生移动，从而可达到调节缓冲件204的抗震系数。

本发明中减震尼龙垫4的外环面设为圆弧形内凹环面403，且减震尼龙垫4的圆弧形内凹环面403设有波浪式环槽，该结构使得减震尼龙垫4的圆弧形内凹环面403具有优良的张力性能，在减震尼龙垫4被压缩发生形变时，避免减震尼龙垫4的外环面突出破裂，有效提高减震尼龙垫4的使用寿命。

具体使用时，初始状态下电控螺母组件206与调节丝杆2061相匹配，且缓冲件204位于安装槽203靠近主插柱302端，缓冲件204的弹性伸缩量一定，则此时缓冲件204和减震连杆205对顶座3的支撑缓冲抗震系数最低，当顶座3受到压力并向下移动挤压减震尼龙垫4时，借助减震尼龙垫4对顶座3进行弹性支撑，减震尼龙垫4受到挤压时周侧面的圆弧形内凹环面403向外侧发生张力形变，对应的距离传感器检测到的圆弧形内凹环面403外端部与导向支杆2011之间的距离值减小，当距离传感器检测到的距离值小于所设的最小距离预设值时，控制器5控制多组电控螺母组件206均启动并通过与调节丝杆2061的螺纹连接带动调节丝杆2061横向移动，通过丝杆螺母原理调节丝杆2061的端部向远离主插柱302端移动，则调节丝杆2061移动时带动缓冲件204向远离主插柱302端移动，缓冲件204移动时其通过减震连杆205对顶座3的弹性抗震系数增大，进而提高顶座3向下移动时的弹性收缩距离，并对顶座3的震动下压进行自适应调节。

需要注意的是，电控螺母组件206通过调节丝杆2061带动缓冲件204横向移动的距离值具备阶段性，即电控螺母组件206启动并通过调节丝杆2061带动缓冲件204横向移动的距离发生等值阶段性变化，而当缓冲件204向远离主插柱302端阶段性移动时，减震尼龙垫4受到顶座3向下的挤压时周侧面的圆弧形内凹环面403向外侧突出时与导向支杆2011的距离值不同，对应的距离传感器检测到的距离值不同，因此当电控螺母组件206通过调节丝杆2061带动缓冲件204向远离主插柱302端阶段性移动时，距离传感器所设的最小距离预设值对应发生变化，而当距离传感器检测到的距离值达到该位置下的缓冲件204所设的最小距离预设值时，控制器5控制电控螺母组件206启动并通过调节丝杆2061带动缓冲件204向远离主插柱302端移动至下一阶段，对应的下一阶段的距离传感器所设的最小距离预设值对应减小，进而做到最佳的自适应调节和控制，满足顶座3在受到挤压向下移动不同距离时，底部的减震尼龙垫4和缓冲件204均对顶座3进行最佳的支撑减震。

而当顶座3顶部的压力消失，顶座3对减震尼龙垫4施加的向下的压力减小时，借助减震尼龙垫4自身的弹性性能，圆弧形内凹环面403在弹力的作用下向靠近主插柱302端发生收缩凹陷，距离传感器检测到的距离值不断增大，而当距离传感器检测到的距离值达到该位置的缓冲件204所设的最大距离预设值时，说明此时缓冲件204的抗震系数过大，则控制器5控制电控螺母组件206反向启动，电控螺母组件206通过调节丝杆2061带动缓冲件204向靠近主插柱302端移动并到达上一阶段，进而减小其抗震系数，进一步的提高其对顶座3的支撑稳定性，该过程有效的实现自适应调节抗震系数，做到支撑性和弹性抗震性的合理调控。

进一步的，在实际使用时，当顶座3一侧受到挤压，则顶座3的一侧向下挤压减震尼龙垫4时，减震尼龙垫4的距离传感器检测到的距离值减小且到达所设的最小距离预设值，而其余多处距离传感器检测到的距离值未发生变化或者增大时，则仅靠调节缓冲件204对该倾斜的压力进行缓冲支撑时会造成顶座3倾斜角度过大，并最终造成缓冲件204的结构破损，此时控制器5控制与距离传感器检测到的距离值减小端对应的电磁板201通电，电磁板201通电时借助与磁性板301的磁斥力对磁性板301施加支撑力，进而通过磁性板301对顶座3进行支撑，避免顶座3在该侧的倾斜角度过大时造成其结构的损坏。

而当顶座3受到的压力进一步增大，则顶座3向下对减震尼龙垫4的挤压力不断增大，减震尼龙垫4的周侧面的多组距离传感器检测到的距离值不断减小，控制器5控制电控螺母组件206通过调节丝杆2061带动缓冲件204向远离主插柱302端移动的距离不断增大且到达最大值时，减震尼龙垫4继续受到顶座3的挤压其圆弧形内凹环面403与导向支杆2011相互弹性挤压，借助导向支杆2011不仅可以对圆弧形内凹环面403施加反向阻挡力，进而对减震尼龙垫4进行限位挤压保护，提高减震尼龙垫4对顶座3的弹性支撑力，同时压力传感器208检测到的压力值不断增大，当压力传感器208检测到的压力值大于所设的压力预设值时，说明此时顶座3对减震尼龙垫4的挤压程度已经到达减震尼龙垫4的最大程度能力，且该装置的抗震系数已到达最大值，无法进一步的进行弹性收缩，如果不能对顶座3进行协助支撑，则会造成减震尼龙垫4和缓冲件204的损坏。

此时控制器5控制多组电磁板201启动，电磁板201借助与磁性板301的磁斥力对磁性板301施加向上的作用力，且多组磁性板301受到向上的磁斥力均相等，则磁性板301与顶座3相配合并对顶座3顶部的压力进行支撑，且由原本的弹性支撑变为硬性支撑，进而对内部的缓冲件204进行协助支撑保护，提高装置的安全性和支撑性。

当完成支撑且顶座3顶部的压力逐渐减小，顶座3对减震尼龙垫4的压力减小，压力传感器208检测到的压力值小于所设的压力预设值，控制器5控制电磁板201断电，磁性板301和顶座3失去向上的磁斥力，则顶座3重新恢复至借助减震尼龙垫4和缓冲件204进行弹性支撑，并重复上述过程对抗震系数进行调节。

该装置适应性强，抗震系数和支撑性调节性强，且抗震缓冲稳定高效，各部件之间相互配合，支撑平稳性强，并且在装置达到最大抗震系数后提高其反向支撑力，结构强度高，结构稳定性好。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种工程结构减震装置，包括本体，其特征在于：所述本体由底座、顶座和减震尼龙垫构成，所述减震尼龙垫设于所述底座与所述顶座之间；

所述底座的中部开设有主插孔，所述顶座的底部设有主插柱，所述底座的上表面均匀阵列设有多个安装槽，所述安装槽内部滑动连接有缓冲件；

所述底座的外侧边缘设有多对电磁板，所述顶座的外侧边缘设有与所述电磁板位置相对应的多对磁性板，所述电磁板上设有垂直向上的导向支杆，所述导向支杆靠近所述主插孔的一侧设有压力传感器，所述压力传感器用以检测所述导向支杆受到所述减震尼龙垫外端部的压力值；

所述减震尼龙垫的外环面设有圆弧形内凹环面，所述圆弧形内凹环面的中心环面且正对导向支杆的端部设有距离传感器，所述距离传感器用以检测当所述减震尼龙垫受到压缩时，所述圆弧形内凹环面的外端部与所述导向支杆之间的距离值；

所述底座外壁且对应每个所述安装槽的位置均设有电控螺母组件，所述电控螺母组件的内部螺接有调节丝杆，所述电控螺母组件包括驱动电机和转动螺母，所述驱动电机的端部与所述底座的侧壁固定连接，所述驱动电机的输出端外表面设有齿轮，所述安装槽的外端部通过轴承设有转动螺母，所述转动螺母的外表面设有齿环，所述齿环与所述齿轮相互啮合。

2.根据权利要求1所述的一种工程结构减震装置，其特征在于：所述磁性板内部设有导向滑套，所述导向支杆沿所述导向滑套中部贯穿，所述导向滑套内部设有高耐磨内衬套，所述高耐磨内衬套与所述导向支杆配合滑接。

3.根据权利要求1所述的一种工程结构减震装置，其特征在于：所述缓冲件由伸缩杆件和连接弹簧构成，所述伸缩杆件的伸缩方向与底座的径向一致，所述连接弹簧套设于所述伸缩杆件外部，所述连接弹簧两端分别与所述伸缩杆件的两端连接，所述缓冲件的内端连接有减震连杆，所述顶座的下表面且对应每个所述减震连杆的位置设有铰接耳座，所述减震连杆的另一端与相对应位置的所述铰接耳座连接。

4.根据权利要求1所述的一种工程结构减震装置，其特征在于：多个所述安装槽沿所述底座的中心呈环形阵列设置，所述安装槽的两侧内壁均设有导向肋条，所述导向肋条的导向与所述底座的径向一致，所述缓冲件两端均设有滑座，所述滑座分别与同侧的所述导向肋条配合滑接。

5.根据权利要求1所述的一种工程结构减震装置，其特征在于：所述调节丝杆的轴向与所述底座的径向一致，所述调节丝杆与所述缓冲件相互面对的端面相接触。

6.根据权利要求1所述的一种工程结构减震装置，其特征在于：所述转动螺母的内部与所述调节丝杆的外表面螺纹连接，所述电控螺母组件的外表面设有保护罩。

7.根据权利要求1所述的一种工程结构减震装置，其特征在于：所述底座的上表面设有若干个定位凸块，所述减震尼龙垫的下表面且对应所述定位凸块的位置开设有定位凹孔，且所述定位凸块配合插设于所述定位凹孔中。

8.根据权利要求1所述的一种工程结构减震装置，其特征在于：所述主插柱配合插设于所述主插孔中，所述主插柱外部套设有支撑弹簧，所述支撑弹簧的上下端分别与所述底座的上表面以及所述顶座的下表面相抵触。

9.根据权利要求8所述的一种工程结构减震装置，其特征在于：所述减震尼龙垫的圆弧形内凹环面设有波浪式环槽，所述减震尼龙垫对应所述主插柱和所述支撑弹簧的位置开设有供其配合的通孔，所述减震尼龙垫对应每个所述缓冲件的位置均开设有预留槽口。

10.根据权利要求1所述的一种工程结构减震装置，其特征在于：所述底座的一侧设有控制器，所述控制器电性控制各电器元件。

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