DE2013094A1 - Stahlbaukörper für vorgefertigte GebSude - Google Patents

Description

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j Asenbrrg 3:-Postfach 1704 I

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) · Lüdenscheid, 18. März 1970-3 I

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jAnmelderin: Firma Yawata Iron & Steel Co., Ltd.,

j No. 8-2, 1-chome, Marunouchi, Chiyoda-ku,

j Tokio, Japan .

und

Firma Ninon Architects. Engineers & Consultant
Incorp., No. 11-39, 1-chome,. Akasaka,
Minato-ku, Tokio, Japan

Stahlbaukörper für .vorgefertigte Gebäude

j Die Erfindung betrifft einen Stahlbaukörper für vorgefertigte

I Gebäude.

] Der Stahlbaukörper soll vorgefertigte Gebäude mit Wanden, ! I Böden und Decken aufnehmen können. Solche vorgefertigten
j Gebäude werden im folgenden als Blockeinheiten bezeichnet und
!dienen zum Wohnen oder sich Aufhalten. Die Blockeinheiten
sollen in horizontaler Richtung in den Stahlbaukörper einge-

I schoben oder herausgezogen werden können. . j

j Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Stahlbau-. i körpers mit eingerahmten Ausschnitten, die an die Blockeinheiten angepaßt sind. Die Raumbereiche können wie Grundstücke
Verwertung finden, sie können öffentliche Einrichtungen,
Verkehrseinrichtungen sowie Zusatzeinrichtungen aufnehmen»
In weiterer Zielsetzung will die Erfindung einen starren und '
feuersicheren Stahlbaukörper bereitstellen, der eine Standardisierung der Bauteile ermöglicht und sowohl Me fabrik-

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ftÄD ORIGINAL

- 2 —

mäßige Herstellung als auch die Arbeit an der Baustelle erleichtert, damit zeitliche und kostenmäßige Eisparungen in großem Umfang erzielt werden. In weiterer Zielsetzung schlägt die Erfindung einen Skelettbau vor, der für einen Einbau und eine Herausnahme der Blockeinheiten zum Wohnen und dgl. ge-

• eignet ist.

' Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß

' Säulen-Träger-Einheiten aus je zwei in Tiefenrichtung im Abstand voneinander befindlichen Stahlsäulen, aus einem die

ι Säulen verbindenden Stahlträger sowie zwei jeweils auf den voneinander abgewandten Seiten der Stahlsäulen in Verlängerung

; des Stahlträgers angeordneten Stützträgern in vertikaler Ausrichtung mit einander-zugewandten Breitseiten auf einem Fundament angeordnet sind, daß Querbalken jeweils zwei einander

• gegenüberstehende Stahlsäulen der Säulen-Träger-Einheiten

^; miteinander verbinden, wobei die Querbalken zusammen mit den ; Stahlsäulen und Stahlträgern eine Vielzahl von Haumbereichen , umrahmen, und daß Umgangplatten auf den Stützträgern sitzen.

Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen erläutert, in denen darstellen:

Fig. 1 einen schematisierten Horizontalschnitt durch einen Stahlbaukörper nach der Erfindung, der beilweise mit Blockeinheiten gefüllt ist, Fig. 2 eine Stirnansicht des Stahlbaukörpers nach

Fig. 3 einen Vertikalschnitt nach der Linie III-III

in Fig. 1,
Fig. 4 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht

der Stahlkonstruktion zur Umrahmung eines Kaumbereichs innerhalb des Stahlbaukörpers, Fig. 5 einen Horizontalschnitt durch eine Stahlsäule

nach der Linie V-V in Fig. 2, Fig. 6 einen Vertikalschnitt durch einen Stahlträger

nach der Linie VI-VI in Fig. 1,

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Fig.. 7 einen Vertikalsclmitt zur Erläuterung der Verbindung der Stahlsäulen,

Fig. 8 einen Horizontals'chnitt nach der Linie VIII-VIII in Fig. 2 zur Erläuterung der gegenseitigen Verbindung von Stahlsäulen, Stahlträgern und Querbalken,

Fig. 9 einen Vertikalschnitt nach der Linie IX-IX in Fig. 8,

Fig. 10 einen vertikalen Ausschnitt mit einer Blockeinheit die in den Stahlbaukörper aufgenommen ist,

Fig. 11 eine schematisierte Seitenansicht zur Erläuterung des Einsetzens einer Blockeinheit in den Stahlbaukörper nach Fig. 3 und

Flg. 12 einen Vertikalschnitt zur Erläuterung einer möglichen Befestigung einer ausgerichteten Blockeinheit.

^; Stahlsäulen 1 bestehen jeweils aus H-Formstahl 5» der mit einem : feuersicheren Betonüberzug 6 an allen Stellen mit Ausnahme der j Verbindungsabschnitte versehen ist. Zur Verbindung mit anderen Stahlsäulen· 1 sind Endstoßabschnitte 2 vorgesehen, zur Verbindung mit Querbalken 3 Stoßflächen 2¹, zur Verbindung mit einem Stahlträger 4 ein Anschlußbereich und zur. Verbindung mit einem Umgangplatten-Stützträger 7 ebenfalls ein Anschlußbereich. Säulen-Träger-Einheiten A bestehen jeweils aus zwei j Stahlsäulen 1, die in Tief einrichtung des Baukörpers im Abj stand voneinander angeordnet sind, wobei die Flächen der Mittelgurte von H-Formstahlabschnitten 5 einander zugewandt sind, ferner einem Stahlträger 4, dessen beide Enden mit den beiden Stahlsäulen verbunden sind,und zwei Umgangplatten-Stützträgern 7, die jeweils mit einem Ende in Verlängerung mit dem Stahlträger 4 an die beiden Stahlsäulen angesetzt sind.

Die Querbalken 3 und die Stahlträger 4 sowie die Stützträger" 7 sind jeweils aus einem H-Formstahlteil 8 mit einem feuer- . sicheren Betonüberzug 9 in solcher Weise hergestellt,, daß

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I die oberere Seitenflanschflache 9 des H-Formstahlteils 8 frei-

liegt, während beide Seitenfläche und die untere Seitenflansch-ίfläche abgedeckt sind. Der H-Formstahlteil 8 des Querbalkens j ist an beiden Endteilen 11 freigelassen, damit er mit den ' Stahlsäulen 1 verbunden werden kann. Die feuersicheren Betonüberzüge der Stahlsäulen 1, der Querbalken 3> der Stahlträger j 4 und der Stützträger 7 werden in dem Fabrikationsbetrieb j auf die H-Formstahlteile aufgebracht. Dann werden die überj zogenen Bauteile zur Baustelle gebracht.

' Die Aufrichtung des Stahlbaukörpers beginnt mit der Nebeneinj anderstellung einer Vielzahl von Säulen-Träger-Einheiten A ! auf einem Fundament, jeweils mit gegeneinander weisenden ; Breitseiten. Darauf werden Querbalken 3 jeweils mit beiden ! Stirnenden an in Querrichtung benachbarte Stahlsäulen 1 ange-'setzt, wozu Spannbolzen 12 hoher Festigkeit, Schweißverbin-' düngen oder dgl. benutzt werden. Jeweils die Oberseite eines iQuerbalkens 3 wird höher als die Oberfläche der Stahlträger j 4 und der Stützträger 7 gelegt. Dann werden auf die Stahlsäulen 1 jeweils weitere Gruppen von Säulen-Träger-Einheiten A aufgesetzt. Die Oberenden der unteren Stahlsäulen 1 werden mit den Fußenden der darüber liegenden Stahlsäulen mit Hilfe von Spannbolzen oder durch Schweißen verbunden. Die oberen Stahlsäulen 1 werden in gleicher Weise wie die unteren Stahlsäulen durch Querbalken 3 miteinander verlascht. Diese Arbeitsgänge wiederholen sich, bis der jeweilige Stahlbaukörper mit der j entsprechenden Ausdehnung und Stockwerkshöhe fertiggestellt ist. I Der Stahlbaukörper wird zusätzlich mit Zwischenquerbalken 3' bestückt, die jeweils in Querrichtung zwischen benachbarten Stahlträgern4 und mit beiden Enden an denselben befestigt sind. Außerdem kann der Stahlbaukörper durch geneigte Streben 14 ι ausgesteift werden, die in vertikaler Richtung benachbarte i Stahlträger 4 nach Fig. 3 miteinander verbinden. In anderer

Weise ist eine Verstärkung des Stahlbaukörpers durch Anordnung j von Streben zwischen den Stahlsäulen 1 und den Stahlträgern 4 j in solcher Weise möglich, daß jeweils 4 Streben innerhalb eines

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Rechteckrahmens aus zwei Stahlsäulen 1 und zwei Stahlträgern Steinen Rhombus bilden, dessen vier Seiten jeweils in Diagonalenrichtung des Rechteckrahmens verlaufen und die Seitenmitten desselben miteinander verbinden. Selbstverständlich sind die Zwischenquerbalken 3' in gleicher Weise wie die Querbalken 3 ausgebildet. Nämlich jeder Zwischenquerbalken 3' besteht aus einem H-Formstahlteil mit einem feuersicheren Betonüberzug 10,

! wobei die obere Seitenflanschf lache 9.' und beide Stirnteile ί
11' freigelassen sind. Die Streben 14 bestehen jeweils aus

j einem H-Formstahlteil mit einem feuersicheren Betonüberzug 16, wobei die Endteile 15 nicht überzogen sind. Die Rahmenöffnung, j die durch zwei in vertikaler Richtung benachbarte "Querbalken j 3 und durch zwei Stahlsäulen 1 begrenzt ist, wird zum Einbau der Blockeinheiten benötigt und kann daher nicht mit Streben belegt werden. Daher bilden die Stahlsäulen 1 und Querbalken einen starren Baukörper ohne zusätzliche Streben.

Nachdem der Stahlbaukörper errichtet ist, werden die nichtabgedeckten Stoßabschnitte bzw. Stoßflächen 2, 11, 11' und 15 der H-Formstahlteile mit feuersicheren Betonüberzügen 17* 18, 19 und 20 versehen, die bereits vorgefertigt sind.

Nach Fig. 2 können die innerhalb des Stahlbaukörpers durch die Stahlsäulen 1, die Querbalken 3 und die Stahlträger 4 begrenzten, eingerahmten Raumbereiche für Blockeinheiten, Verkehrsflächen, Grünflächen und andere öffentliche oder private Bedürfnisse benutzt werden. Die Wohnblockeinheit 22, die in einen eingerahmten Raumbereich 21 eingebaut werden soll, wird vom Boden angehoben und in horizontaler Richtung senkrecht zu dem Querbalken 3 in den Raumbereich eingeschoben. Die eingefügte Blockeinheit wird an .den vorderen und hinteren Querbalken 3 befestigt, die Wohnblockeinheitt 2 nimmt verschiedene Einrichtungen auf und besitzt feuersichere Außenwände mit den erforderlichen Fenstern, Türen usw.. Nach Fig. 10 besteht bspw. der Bodenteil 23 der Blockeinheit aus einer Tragplatte die beidseitig von feuersicheren Betonüberzügen 25 be-

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I -⁶-

I deckt ist. Der untere Überzug berührt die obere Seitenflansch-

I '

i fläche 9 der Querbalken 3 und dient damit als Feuerschutz für
! diese Seitenflarischflächen 9·

¹ Wenn der Raumbereich 21 innerhalb des Rahmenwerks als öffent-
^: liehe Verkehrsfläche benutzt wird, oder durch mindestens eine !

■ Blockeinheit 22 belegt ist, wo ein Raumbereich als Privatbereich! frei bleibt, werden eine entsprechende Anzahl von Bodenplatten ■ 26 fest über die Querbalken 3 gelegt, welche aus Tragplatten

■ mit leichtgewichtigen Betonüberzügen oder aus Bodenplatten

• inform von verstärkten Betonteilen bestehen. Diese Bodenplat- ^: ten reichen von dem vorderen Querbalken 3 bis zu dem hinteren,
so daß auch ein.:Feuerschutz für die oberen Seitenflansch- ^: flächen 9 der Querbalken 3 erzielt wird, gerade wie durch Ein- ; bau einer Blockeinheit. Mit diesen Bodenplatten kann die Raum-

I fläche als öffentliche Verkehrsfläche oder als eine Privatfläche für Grünanlagen benutzt werden. Wenn die Fugen der
' Bodenplatten auf den Oberflächen der Querbalken 3 liegen, ; ^! bleiben dort schmale Spalte. Die Spalten können jedoch mit
I Mörtel oder Zement ausgefüllt' werden. Außerdem werden Umgang-
: platten 27 aus Stahlbeton auf den Umgangplatten-Stütz trägern
!befestigt, deren Seitenflanschflachen 9 mit feuersicheren Überzügen ausgestattet sind.

Im Rahmen des dargestellten Ausführungsbeispiels können die

Stahlträger 4, die tiefer als die Querbalken liegen, mit der' j

• Unterseite der Bodenplatten oder der Blockeinheiten nicht in ! Berührung kommen. Deshalb werden auf den obereren Seiten- !

'■ flanschflächen der Stahlträger bereits von Anfang an feuer- ; ! sichere überzugsplatten angeordnet. Der H-Formstahl der

Stahlsäulen kann durch Stahlrohre, Gußeisenrohre oder eine ι ! andere Stahlausformung ersetzt werden, während der H-Formstahl ! j der' Stahlträger und Querbalken durch einen Stahlwerkstoff er- {

'setzt werden kann, der durch Vereinigung von zwei rinnenj förmigen Stahlstücken in Parallelanordnung gebildet ist. Man
; kann auch ein anderes feuersicheres Überzugsmaterial anstelle

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— 7 — ■ ^;

von Beton benutzen. Wenn die Blockeinheit 22 genügend feuer- :

= sicher ist, braucht die Feuersicherheit des otahlbaukörpe'rs j

nicht weiter berücksichtigt zu werden. Daneben ist es zweck- j

mäßig, einen Stahlbaukörper vorzusehen, der eine Feuersicher- '■ heit hat, die die übrigen Konstruktionserfordernisse erfüllt.

Indem die Breite einer Blockeinheit 22 als ein ganzzahliges ' Vielfaches der Breite einer Bodenplatte 26 gewählt wird, kann j man die Anzahl der Blockeinheiten, die innerhalb, eines Raumbereichs 21 eingebaut werden können und die Flächengröße ent- ^!

^! sprechend abstufen. Wenn keine Blockeinheit oder Bodenplatte j in einem Raumbereich eingebaut wird, ist dort ein Durchgang

. vorhanden, durch den der Raumbereich mit dem daruntergelegenen , Raumbereich 21 in Verbindung steht. Dieser Durchgang kann zur

iEinrichtung einer Treppe, eines Aufzuges oder dgl. ausgenutzt

I ,

' werden. .. :

In Fig. 9 stellen die gestrichelten Linien Nuten 28 und 29....
in einer Seitenfläche eines feuersicheren Überzugs 6 der
Stahlsäule 1 und in der Unterseite des feuersicheren Überzugs
6 des Stahlträgers 4 dar. Wenn ein Raumbereich 21 nicht mit
einer Blockeinheit, sondern mit Bodenplatten zur Benutzung als
Gemeinschaftsbereich belegt ist, kann man die Nuten 28 und 29
zur Anbringung einer leicht einzubauenden Trennwand ausnutzen.

j Der Einbau einer Blockeinheit 22 in einen Stahlbaukörper er-
! folgt durch Anheben der Blockeinheit 22 in die gewünschte

Stockwerkshöhe. Hierzu kann ein Kran oder eine andere Ein- " · j richtung dienen* die auf dem Dach des Stahlbaukörpers unteri gebracht ist. Man kann auch einen Selbstfahraufzug benutzen.
^] Nach Fig. 11, die die Verwendung eines beweglichen Kranes er-

j I

I läutert, sitzt die Blockeinheit 22 auf einer Palette 31, die :

I mit Stützrollen 30 ausgestattet ist. Nachdem die Blockeinheit ^l

! 22 angehoben ist, wird die Stirnseite 'der Palette 31 mit der j

Umgangplatte 27 fest verbunden. Die Blockeinheit .22 wird auf -

J den Stützrollen 30 bewegt> damit sie über Querbalken 3 und 3¹ ;

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BAD

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!gleitet, bis die Blockeinheit 22 die in strichpunktierten
!Linien eingezeichnete Stellung erreicht. Anstelle eines
.gleitenden Schiebens über die Querbalken 3 und 3' kann man
ldie Blockeinheit 22 auch mit Hilfe von Rollen 32 bewegen, die ; j zuvor auf die Umgangplatte 27 aufgebracht sind, sowie durch

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!Stützrollen 33 auf den Querbalken 3 und 3'·

iWenn notwendig kann sodann eine Hebevorrichtung zwischen die

! Blockeinheit 22 und die Umgangplatte 27 eingefügt werden. \ ! L'it der Hebevorrichtung läßt sich die Blockeinheit 22 etwas

; anheben und ausrichten, worauf eine Befestigung auf den ^uer- < !balken 3 und 3¹ erfolgt. Wenn eine genaue Horizontierung

I wichtig ist, werden Beilagstücke entsprechender Dicke zwischen ■ j die Bodenplatte der Blockeinheit 22 und die Oberseite der

j Querbalken 3 oder 3¹ in entsprechendem Maße eingelegt. ₍ ι

i Fig. 12 zeigt eine mögliche Befestigung der Blockeinheit 22
J an dem Querbalken 3. Ein an dem Querbalken 3 befestigter Trag-'^: schenkel 34- und ein L-förmiger Winkel 351 der an der Boden-
! flache der Blockeinheit 22 befestigt ist, werden durch eine
I Schraube 36 und eine kutter 37 miteinander verbunden, so daß

! die Blockeinheit 22 an dem Querbalken 3 festgelegt ist.

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Da der Stahlbaukörper nach der Erfindung in der beschriebenen
vVei.se aufgebaut ist, werden dadurch offene Kaumbereiche für [

verschiedene Verwendungen bereitgestellt. Es ist sehr leicht,
I eine Blockeinheit in einen Kaumbereich innerhalb des Stahl- ι baukörpers einzustellen, sowie eine Blockeinheit aus diesem ' Raumbereich zu entfernen. Der Stahlbaukörper ist sowohl hinsichtlich seiner statischen Festigkeit als auch seiner Feuer- ^: sicherheit überragend. Der Stahlbaukörper hat einen sehr einfachen Aufbau, er verwendet vorgefertigte Bauteile. Infolge- \ dessen ist die erforderliche Bauzeit sehr kurz, was die I

Kosten entsprechend verringert. j

Die Ausrichtung der Mittelgurte der beiden in Tiefenrichtung j

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BAD ORfGfNAL

^!des Baukörpers im Abstand befindlichen H-Stahlsäulen mit ein- j

* ander gegenüberliegenden' Breitseiten dient zur Vergrößerung ,

j der Festigkeit in Querrichtung, wogegen die Säulen-Träger- ·

!Einheiten durch Streben ausgesteift werden. Mit einer solchen [

I Quersteifigkeit und einer Verstärkung in Tiefenrichtung des ,

'Bauwerks wird die Richtungseigenschaft von H-Formstahl in | Vorteilhafter Weise für den Stahlbaukörper ausgenutzt, damit !derselbe ohne solche Streben genügend fest ist, die das Einfügen' > - !

i der Blockeinheiten stören würden. Infolgedessen braucht man die I j Raumbereiche inform von Rahmenausschnitten auch nicht wegen ' } einer otrebenanordnung verbreitern. Die Festigkeit des Stahl- 1 baukörpers in Tiefenrichtung ist durch die Streben genügend j groß, die den Raum zwischen je zwei vertikal miteinander ver- -! bundenen Säulen-Träger-Einheiten einnehmen, ohne daß dadurch j das horizontale Einschieben der Blockeinheiten gestört wird. Da außerdem die Stahlsäulen, Stahlträger und Querbalken mit feuersicheren überzügen "bedeckt sind, braucht man keine Ausnehmungen und Aufnahmen auf der Gebäudeaußenseite für Betonverkleidungen oder einen anderen feuersicheren Stoff vorsehen. Infolgedessen macht die Anwendung von feuersicher überzogenen Stahlteilen eine leichte und schnelle Errichtung eines feuersicheren Stahlbaukörpers möglich. Außerdem lassen sich die unbeschichteten Oberflächen der Stahlträger und Querbalken leicht mit hoher Genauigkeit nivellieren. Andere Teile können unmittelbar auf den Stahlträgern und Querbalken befestigt werden, so daß diese Teile fest mit dem Baukörper verbunden werden können. Zusätzlich ist zu bemerken, daß eine Blockeinheit sehr leicht in den Baukörper eingefügt und wieder daraus entfernt werden kann, da die Stirnseite der Palette zur Aufnahme der -Blockeinheit an eine 'Umgangplatte angesetzt werden kann, die sich in Tiefenrichtung des Baukörpers erstreckt, wobei der .Stirnteil der Palette aus dem Tragteil, der auf der Oberfläche der Umgangplatte aufsitzt und dem Anschlagteil besteht, der an die Seitenfläche der Umgangplatte anstößt.

009347/10QS

Claims (1)

1. - ίο -

   Patentansprüche

   1.JStahlbaukörper für vorgefertige Gebäude, dadurch gekenn- ; eichneb, daß Säulen-Träger-Einheiten aus je zwei in Tiefen- j ,richtung im Abstand voneinander befindlichen Stahlsäulen (1),
   •aus einem die Säulen verbindenden Stahlträger (4) sowie zwei j !jeweils auf den voneinander abgewandben Seiten der StahlsäuLen
   ₍in Verlängerung des Sbahlbrägers angeordneben Sbützträgern
   '(7) in vertikaler Ausrichtung mit einander zugewandten Breit- ; !seiten auf einem Fundament angeordnet sind, daß Querbalken ' fe -(3) jeweils zwei einander gegenüberstehende Stahlsäulen der ^; iSäulen-Träger-Einheiten miteinander verbinden, wobei die
   ^Querbalken zusammen mit den Stahlsäulen und Stahlträgern eine ; !Vielzahl von Raumbereichen umrahmen, und daß Umgangpiatten : !(27) auf Stützträgern (7) sitzen.

   j2. Stahibaukörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, .

   !daß die Stahlsäulen (1) ein Η-Profil haben und daß die Mittel- '

   j gurte (5) der in Tiefenrichtung einander gegenübers teilenden :

   jStahlsäulen, die durch Stahlträger miteinander verbunden sind, ■ !mit ihrer Fläche einander gegenüberstehen.

   3. Stahlbaukörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzelch- j neb, daß die Säulen-Träger-Einheiten durch Sbreben (14) aus- i ,gesteift sind.

   4. Stahlbaukörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch

   gekennzeichnet, daß Zwischenquerbalken (3¹) in Querrichtung
   ian den Stahlträgern (14) befestigt sind. j

   5. Stahlbaukörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch i gekennzeichnet, daß die Umgangplatten-Stützträger (7) unter-

   jhalb der Höhe der Querbalken (3) ausgerichtet sind. ]

   009847/1003

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