JP2006274718A - エキスパンションジョイント構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 地震によって破損する部材を有さないようにする。
【解決手段】 通常時においては、水平方向に弾性変位可能な弾性部材１１が、地盤３に形成された段差鉛直面３１ａと免震建物２の張り出し部２１の端面２１ａとの間に圧縮された状態で配置されている。地震時において、段差鉛直面３１ａと端面２１ａとの距離が通常時より大きくなったときであっても、弾性部材１１が段差鉛直面３１ａ及び端面２１ａと接触している。段差鉛直面３１ａと端面２１ａとの距離が通常時よりも短くなったとき、段差鉛直面３１ａと端面２１ａとにより弾性部材１１が通常時よりさらに圧縮される。
【選択図】 図３

Description

本発明は、免震構造を有する建物である免震建物と、この免震建物から水平方向に離隔しつつ免震建物に対向した非免震物とを接続するエキスパンションジョイント構造に関する。

免震構造を有する建物である免震建物と、免震建物から水平方向に離隔しつつ免震建物に対向した非免震物とを接続するためにエキスパンションジョイントが用いられることがある。エキスパンションジョイントとしては、非免震物に形成された段落ち部に設置された複数のジョイント主体から成る弾性部材と、各ジョイント主体に支持された複数の天板と、免震建物と非免震物とを接続すると共に複数の天板の上面に設置されたゴム製の表装シートとを有するものが知られている（特許文献１参照）。弾性部材は、免震建物の一部である張り出し部の端面と非免震物に形成された段落ち部の縦壁面との間に配置されており、地震により免震建物の張り出し部が弾性部材を圧縮する方向に変位することによって弾性部材が圧縮されて弾性変位する。複数の天板は、その一方端部が揺動自在に支持されており、弾性部材が圧縮されるに伴って、天板の他方端部が隣接する天板の一方端部の上面に乗り上げる。これにより、各天板が弾性体のジョイント主体の動きに追従する。表装シートは、張り出し部の変位に伴って伸縮するため、常に免震建物と非免震物とを接続している。

特開２００１−４９７４７号公報（図１、図２）

特許文献１の技術によると、地震時において、張り出し部が非免震物から離れるように変位すると、弾性部材と張り出し部との間に空間が形成される。このとき、この空間を覆っている表装シート上に荷重が加えられると、表装シートの一部が下方に向かって撓み、弾性部材と張り出し部との間に入り込む。この状態で、張り出し部が非免震物に接近するように変位すると、表装シートの一部が、弾性部材と張り出し部とに挟まれて破損することがある。

本発明の主たる目的は、地震によって破損する部材を有さないエキスパンションジョイント構造を提供することである。

課題を解決するための手段および発明の効果

本発明のエキスパンションジョイント構造は、免震建物と前記免震建物から水平方向に離隔しつつ前記免震建物に対向した非免震物との間に配置されており、水平方向に弾性変位可能である弾性部材を備えている。そして、前記弾性部材が、前記免震建物及び前記非免震物の一方に支持されている。通常時においては、前記弾性部材が圧縮されつつ前記免震建物及び前記非免震物の両方と接触しており、地震時においては、前記弾性部材が前記通常時よりもさらに圧縮されつつ前記免震建物及び前記非免震物の両方と接触している状態と、前記弾性部材が弾性変位方向に関して通常時以上且つ自然長以下の長さ範囲内にあって前記免震建物及び前記非免震物の両方と接触している状態とを取る。

本発明によると、通常時及び地震時のいずれにおいても、弾性部材が常に免震建物及び非免震物に接しているため、免震建物と弾性部材との間及び弾性部材と非免震物との間に空間が形成されない。これにより、地震時において、弾性部材と免震建物又は非免震物とに挟持されることによって破損する部材がなくなる。

本発明においては、前記弾性部材が、上方に開口した間隙が形成されるように前記弾性変位方向に配列された複数の弾性部品を含んでおり、それぞれが前記弾性部品に固定されており、前記弾性部材の弾性変位に応じて互いのオーバーラップ率が変化するように前記弾性部材上において前記弾性変位方向に配列された硬質の複数の天板をさらに備えており、通常時においては、前記複数の天板が前記弾性変位方向に関して前記弾性部材の全域を被覆していることが好ましい。これによると、天板が弾性部材を被覆する表装材を兼ねることができるため、従来のようにゴム製の表装シートを用いる必要がなくなる。ゴム製の表装シートは黒以外の色に着色されにくいため意匠性を高めるのは難しいが、天板は硬質の板部材であればよく、様々な材質を選定することが可能であり、表面に所望の凹凸を形成したり、着色したりすることが容易となる。これにより、エキスパンションジョイントの意匠性を高くすることができる。また、通常時において、弾性部品によって形成された間隙に異物が入り込むのを防止することができる。

このとき、地震時において、前記弾性部材が弾性変位方向に関して通常時以上且つ自然長以下の長さ範囲内にあるとき、前記複数の天板が前記弾性変位方向に関して前記弾性部材の全域を被覆していることがより好ましい。これによると、地震時においても、弾性部品によって形成された間隙に異物が入り込むのを簡単な構成で防止することができる。

また、本発明においては、前記弾性部材は、上方に開口した間隙が形成されるように前記弾性変位方向に配列された複数の弾性部品を含んでおり、前記弾性変位方向に関して前記弾性部材の全域を被覆するように前記免震建物と前記非免震物とに固定された弾性を有する表装シートをさらに備えていることが好ましい。これによると、弾性部品によって形成された間隙に異物が入り込むのを防止することができる。

このとき、それぞれが前記弾性部品に固定されており、前記弾性部材の弾性変位に応じて互いのオーバーラップ率が変化するように前記弾性部材上において前記弾性変位方向に配列された硬質の複数の天板をさらに備えており、通常時においては、前記複数の天板が前記弾性変位方向に関して前記弾性部材の全域を被覆していることがより好ましい。これによると、表装シートが複数の天板に支持されるため、表装シートに荷重が加えられたときに表装シートが撓みにくくなる。

以下、本発明の好適な一実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るエキスパンションジョイント構造を示した断面図である。図２は、図１に示す矢印IIから見た図である。なお、図１及び図２は、通常時におけるエキスパンションジョイント構造を示している。

図１及び図２に示すように、エキスパンションジョイント１は、免震建物２と免震建物２に対向する地盤３とを接続するものである。免震建物２は、免震建物２に免震機能を付与するための免震装置３０を有している。また、免震建物２は、地盤３に向かって突出している張り出し部２１を有している。地盤３における、張り出し部２１の端面２１ａと水平方向に離隔しつつ対向している領域には、段差鉛直面３１ａ及び段差水平面３１ｂが形成されている。

エキスパンションジョイント１について図３及び図４をさらに参照しつつ詳細に説明する。図３は、図１に示すエキスパンションジョイント１の拡大断面図である。図４は、エキスパンションジョイント１の斜視図である。図３及び図４に示すように、エキスパンションジョイント１は、弾性部材１１と、多数の天板１５とを有している。弾性部材１１は、免震建物２と地盤３との離隔方向に弾性変位可能なものであり、通常時において、弾性変位方向に自然長に対して約１／２圧縮された状態で張り出し部２１の端面２１ａと地盤３の段差鉛直面３１ａとの間に配置されるように、段差水平面３１ｂに支持されている。通常時においては、弾性部材１１の一方の端部が張り出し部２１の端面２１ａと接しており、他方の端部が段差鉛直面３１ａに接している。また、弾性部材１１は、弾性変位方向及び弾性変位方向に直交する方向にマトリックス状に配列された多数の弾性部品１２を含んでいる。なお、図２及び図４においては天板１５の一部が省略されている。また、図４においては、弾性部材が圧縮されておらず自然長となっているときのエキスパンションジョイント１が示されている。

弾性部品１２について図５を参照しつつ説明する。図５は弾性部品１２の斜視図である。図５に示すように、弾性部品１２は、支持板１３と２つの弾性変形板１４とを有している。支持板１３は、短手方向全域が平面方向に凸となっている凸部１３ａが長手方向に２つ配列されている波形の板部材である。このように支持板１３を波形にすることによって支持板１３の短手方向に関する耐荷重が大きくなっている。また、支持板１３の凸部１３ａが凸となっている方向の反対面における、凸部１３ａの長手方向の両側に形成されている平面領域が接触部１３ｂとなっている。弾性変形板１４は矩形状の板部材であり、その長手方向中央が凸部１３ａの先端中央に固定されている。また、弾性変形板１４の凸部１３ａの反対面における長手方向両端部が接触部１４ａとなっている。接触部１４ａが押圧されることにより、弾性変形板１４が長手方向に湾曲するように弾性変形する（図中矢印参照）。

図４に示すように、多数の弾性部品１２は、弾性変形板１４の接触部１４ａと、弾性変位方向に隣接する弾性部品１２が有する支持板１３の接触部１３ｂとが接するように配列されている。このように配列された多数の弾性部品１２においては、弾性変位方向に直交する方向に関して、接触部１４ａと接触部１３ｂとから成る接触領域と、接触領域以外の非接触領域とが交互に形成されている。そして、弾性部材１１においては、非接触領域に画定されて上方に開口した間隙が多数形成されている。

弾性部材１１が弾性変位方向に圧縮されると、支持板１３の接触部１３ｂが、弾性変位方向に隣接する弾性部品１２が有する弾性変形板１４の接触部１４ａを押圧する。これにより、弾性変形板１４は、その長手方向が湾曲するように弾性変形する。このとき、支持板１３の凸部１３ａの先端が弾性変位方向に隣接する弾性部材１１の凸部１３ａの内側に入り込むように変位するため、弾性部材１１の弾性変位方向の長さが短くなる。

複数の天板１５は、それぞれが各弾性部品１２に独立して固定されているものであり、複数の弾性部品１２に対応するように弾性部材１１上において弾性変位方向及び弾性変位方向に直交する方向にマトリックス状に配列されている。天板１５について、図６をさらに参照しつつ詳細に説明する。図６は、弾性部材１１が圧縮された通常時における天板１５の側面部分拡大図である。図６に示すように、天板１５は、板部材１５ａと支持部材１５ｂとを有している。板部材１５ａは、一方向に延在していると共に平面視において矩形状を有する硬質の金属板であり、固定されている各弾性部品１２の上面を覆うように、短手方向が弾性部材１１の弾性方向に沿うように配置されている。このとき、板部材１５ａが弾性部品１２により下方から支持されている。また、板部材１５ａの短手方向中央には板厚と同程度の高さを有する段差が形成されており、側面から見たときの、段差を基準とする下方部分が固定部４１、上方部分が表装部４２となっている。

支持部材１５ｂは、水平方向に延在した軸を中心に揺動自在なヒンジ機構を有するものであり、一方端部が弾性部品１２の支持板１３に固定されていると共に、他方端部が板部材１５ａの固定部４１の下面に固定されている。これにより、板部材１５ａが水平方向に延在した軸を中心に揺動自在となっている。また、板部材１５ａが水平になっているとき、表装部４２の下面が、弾性方向に隣接する他の板部材１５ａの固定部４１の上面とほぼ同程度の高さを有している。

通常時においては、弾性部材１１が圧縮されているため、弾性変位方向に隣接する天板１５同士の距離が短くなっている。これにより、板部材１５ａの固定部４１の上方に弾性方向に隣接する他の板部材１５ａの表装部４２が入り込んで、表層部４２が固定部４１を被覆している。言い換えれば、弾性変位方向に隣接する板部材１５ａ同士が約１／２オーバーラップしている。このとき、複数の板部材１５ａが弾性変位方向に関して弾性部材１１の上面の全域を被覆している。そして、板部材１５ａは、表装部４２の上面が表面に表れる表装材となっている。

次に、地震時におけるエキスパンションジョイント１の動作について図７及び図８を参照しつつ説明する。図７は、地震により、免震建物２が地盤３から水平方向に離隔するように変位したときのエキスパンションジョイント１の動作を示す図である。図８は、地震により、免震建物２が地盤３に水平方向に接近するように変位したときのエキスパンションジョイント１の動作を示す図である。

図７に示すように、地震により、免震建物２が地盤３から水平方向に離隔するように変位したときは、免震建物２の張り出し部２１と、地盤３の段差鉛直面３１ａとの間の水平方向に沿った距離が通常時よりも大きくなる（図中矢印参照）。このとき、自然長に対して約１／２圧縮されていた弾性部材１１が、張り出し部２１の端面２１ａの変位に追従して弾性変位方向に伸びるため、張り出し部２１の端面２１ａと弾性部材１１の端部とが接触している。そして、弾性部材１１が伸びるに伴って、弾性変位方向に関する弾性部品１２同士の距離が長くなる。これにより、各弾性部品１２に固定された天板１５同士の距離が長くなる。したがって、板部材１５ａの固定部４１と弾性方向に隣接する他の板部材１５ａの表装部４２とのオーバーラップ率が小さくなる。弾性部材１１の長さが許容限界以内であるときは、複数の板部材１５ａが弾性変位方向に関して弾性部材１１の上面の全域を被覆する。なお、本実施の形態においては、弾性部材１１が自然長となっているときが許容限界となっている。

図８に示すように、地震により、免震建物２が地盤３に水平方向に接近するように変位したときは、免震建物２の張り出し部２１と、地盤３の段差鉛直面３１ａとの間の水平方向に沿った距離が短くなる（図中矢印参照）。これにより、弾性部材１１が、段差鉛直面３１ａと張り出し部２１の端面２１ａとに挟持されつつ弾性変位方向に通常時（自然長に対して約１／２圧縮）よりさらに圧縮される。なお、図８においては、自然長に対して約１／３に圧縮された状態を示している。このとき、弾性変形板１４がさらに湾曲して弾性変位方向に関する弾性部品１２同士の距離がさらに縮まる。また、弾性変位方向に関する弾性部品１２同士の距離がさらに縮まることによって、各弾性部品１２に固定された天板１５同士の距離がさらに縮まる。板部材１５ａが支持部材１５ｂにより水平方向に伸びた軸を中心に揺動自在となっているため、板部材１５ａの張り出し部２１に近い方の端部が弾性変位方向に隣接する他の板部材１５ａ上に乗り上げてオーバーラップ率が大きくなる。このように、板部材１５ａは、弾性部材１１の弾性変位に応じて互いのオーバーラップ率が変化する。

以上説明したように、本実施の形態のエキスパンションジョイント１の構造によると、通常時及び地震時のいずれにおいても、弾性部材１１が常に張り出し部２１及び地盤３に接しているため、張り出し部２１と弾性部材１１との間及び弾性部材１１と地盤３との間に空間が形成されない。これにより、張り出し部２１と弾性部材１１との間及び弾性部材１１と地盤３との間に異物が入り込むのを防止することができる。したがって、弾性部材１１と異物とが干渉して弾性部材１１が十分な弾性性能を発揮できなくなったり破損したりすることがなくなる。

また、天板１５の板部材１５ａが弾性部材１１を被覆していると共に表装材を兼ねているため、従来のようにゴム製の表装シートを用いる必要がなくなる。ゴム製の表装シートは黒以外の色に着色されにくいため意匠性を高めるのが難しい。板部材１５ａは硬質のものであればよく様々な材質を選定することが可能である。このため、板部材１５ａの上面に所望の凹凸を形成したり、着色したりすることが容易となる。これにより、エキスパンションジョイント１の意匠性を高くすることができる。また、通常時において、弾性部品１２によって形成された間隙に異物が入り込むのを防止することができる。

さらに、地震時において、免震建物２の張り出し部２１と、地盤３の段差鉛直面３１ａとの間の水平方向に沿った距離が通常時よりも大きくなるときも、天板１５の板部材１５ａが弾性部材１１を被覆している。これにより、地震時においても、弾性部品１２によって形成された間隙に異物が入り込むのを防止することができる。

次に、本実施の形態の変形例について図９〜図１１を参照しつつ説明する。図９は、エキスパンションジョイント１の変形例であるエキスパンションジョイント１’の通常時における拡大断面図である。図１０は、地震により、免震建物２が地盤３から水平方向に離隔するように変位したときのエキスパンションジョイント１’の動作を示す図である。図１１は、地震により、免震建物２が地盤３に水平方向に接近するように変位したときのエキスパンションジョイント１’の動作を示す図である。

図９に示すように、エキスパンションジョイント１’は、弾性部材１１と、表装シート１７とを有している。弾性部材１１は、免震建物２と地盤３との離隔方向に弾性変位可能なものであり、通常時において、弾性変位方向に自然長に対して約１／２圧縮された状態で張り出し部２１の端面２１ａと地盤３の段差鉛直面３１ａとの間に配置されるように、段差水平面３１ｂに支持されている。通常時においては、弾性部材１１の一方の端部が張り出し部２１の端面２１ａと接しており、他方の端部が段差鉛直面３１ａに接している。弾性部材１１の詳細については説明を省略する。

表装シート１７は、ゴム製の弾性を有するシート部材であり、その一方端部が地盤３に固定されていると共に、他方端部が張り出し部２１に固定されている。このとき、表装シート１７は自然長となっている。これにより、表装シート１７が、弾性変位方向に関する弾性部材１１の全域を被覆している。

図１０に示すように、地震により、免震建物２が地盤３から水平方向に離隔するように変位したときは、免震建物２の張り出し部２１と、地盤３の段差鉛直面３１ａとの間の水平方向に沿った距離が通常時よりも大きくなる（図中矢印参照）。このとき、自然長に対して約１／２圧縮されていた弾性部材１１が、張り出し部２１の端面２１ａの変位に追従して弾性変位方向に伸びるため、張り出し部２１の端面２１ａと弾性部材１１の端部とが接触している。また、張り出し部２１に固定されている表装シート１７が、張り出し部２１の変位に伴って弾性変位方向に通常時よりも伸びる。

図１１に示すように、地震により、免震建物２が地盤３に水平方向に接近するように変位したときは、免震建物２の張り出し部２１と、地盤３の段差鉛直面３１ａとの間の水平方向に沿った距離が通常時よりも短くなる（図中矢印参照）。これにより、弾性部材１１が、段差鉛直面３１ａと張り出し部２１の端面２１ａとに挟持されつつ弾性変位方向に通常時（自然長に対して約１／２圧縮）よりさらに圧縮される。なお、図１１においては、自然長に対して約１／３に圧縮された状態を示している。このとき、表装シート１７は中央付近が上方に向かって凸となるように湾曲する。すなわち、表装シート１７の長さが弾性変位方向に関して通常時より短くなっている。

これによると、表装シート１７が通常時及び地震時のいずれにおいても弾性部材１１を被覆しているため、弾性部品１２に形成された間隙に異物が入り込むのを簡単な構成で防止することができる。

以上、本発明の好適な一実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。例えば、上述の実施の形態では、弾性部材１１が地盤３の段差水平面３ｂに支持される構成であるが、地盤が張り出し部を有しており、免震建物が段差水平面を含む段部を有していれば、弾性部材１１が免震建物の段差水平面に支持されていてもよい。

また、上述の実施の形態においては、天板１５が、通常時及び地震時において弾性部材１１を被覆する構成であるが、天板１５は、少なくとも通常時において弾性部材１１を被覆するように構成されていればよい。例えば、通常時において、弾性変位方向に隣接した天板同士の間において板部材同士のオーバーラップ率が１／２より小さくなるように構成されてもよいし、互いにオーバーラップしないように構成されてもよい。

さらに、上述の実施の形態においては、天板１５と弾性部品１２とが対になるように固定される構成であるが、天板が、弾性変位方向に直交する方向に隣接する複数の弾性部品１２に固定されてもよいし、弾性変位方向に隣接する複数の弾性部品１２の所定数おきに天板が固定されてもよい。

さらに、上述の実施の形態においては、弾性部材１１が、多数の弾性部品１２を備えることによって弾性変位可能な構成となっているが、このような構成に限定されるものではなく、弾性部材は他の構成により弾性変位可能となっていてもよい。例えば、弾性部品の形状が異なっていてもよいし、ゴムなどの弾性材を備える構成でもよい。

加えて、上述の実施の形態においては、エキスパンションジョイント１、１’が弾性部材１１を被覆する天板１５又は表装シート１７を有する構成であるが、エキスパンションジョイントは天板１５及び表装シート１７をいずれも有していなくてよい。

さらに、上述の実施の形態において、エキスパンションジョイント１の弾性部材１１上には、複数の天板１５のみが配置されており、エキスパンションジョイント１’の弾性部材１１上には、表装シート１７のみが配置される構成であるが、図１２に示すように、弾性部材１１上に複数の天板１５が配置され、さらに複数の天板１５上に表装シート１７が配置される構成であってもよい。これによると、表装シート１７が複数の天板１５に支持されるため、表装シート１７に荷重が加えられたときに表装シート１７が撓みにくくなる。

また、上述の実施の形態においては、エキスパンションジョイント１が、免震建物２と地盤３とを接続する構成であるが、免震建物２と非免震物である他の建物とを接続する構成であってもよい。

本発明の一実施の形態に係るエキスパンションジョイント構造を示した断面図である。 図１に示す矢印IIから見た図である。 図１に示すエキスパンションジョイントの拡大断面図である。 図１に示すエキスパンションジョイントの斜視図である。 図４に示す弾性部品の斜視図である。 図４に示す天板の側面部分拡大図である。 図１に示す免震建物が地盤から水平方向に離隔するように変位したときのエキスパンションジョイントの動作を示す図である。 図１に示す免震建物が地盤に水平方向に接近するように変位したときのエキスパンションジョイントの動作を示す図である。 エキスパンションジョイントの変形例の通常時における拡大断面図である。 図９に示す免震建物が地盤から水平方向に離隔するように変位したときのエキスパンションジョイントの動作を示す図である。 図９に示す免震建物が地盤に水平方向に接近するように変位したときのエキスパンションジョイントの動作を示す図である。 エキスパンションジョイントのさらなる変形例の通常時における拡大断面図である。

符号の説明

１ エキスパンションジョイント
２ 免震建物
３ 地盤
１１ 弾性部材
１２ 弾性部品
１３ａ 凸部
１３ｂ 接触部
１３ 支持板
１４ 弾性変形板
１４ａ 接触部
１５ 天板
１５ａ 板部材
１５ｂ 支持部材
１７ 表装シート
２１ 張り出し部
２１ａ 端面
３１ａ 段差鉛直面
３１ｂ 段差水平面

Claims (5)

1. 免震建物と前記免震建物から水平方向に離隔しつつ前記免震建物に対向した非免震物との間に配置されており、水平方向に弾性変位可能である弾性部材を備えており、
   前記弾性部材が、前記免震建物及び前記非免震物の一方に支持されており、
   通常時においては、前記弾性部材が圧縮されつつ前記免震建物及び前記非免震物の両方と接触しており、
   地震時においては、前記弾性部材が前記通常時よりもさらに圧縮されつつ前記免震建物及び前記非免震物の両方と接触している状態と、前記弾性部材が弾性変位方向に関して通常時以上且つ自然長以下の長さ範囲内にあって前記免震建物及び前記非免震物の両方と接触している状態とを取ることを特徴とするエキスパンションジョイント構造。
2. 前記弾性部材は、上方に開口した間隙が形成されるように前記弾性変位方向に配列された複数の弾性部品を含んでおり、
   それぞれが前記弾性部品に固定されており、前記弾性部材の弾性変位に応じて互いのオーバーラップ率が変化するように前記弾性部材上において前記弾性変位方向に配列された硬質の複数の天板をさらに備えており、
   通常時においては、前記複数の天板が前記弾性変位方向に関して前記弾性部材の全域を被覆していることを特徴とする請求項１に記載のエキスパンションジョイント構造。
3. 地震時において、前記弾性部材が弾性変位方向に関して通常時以上且つ自然長以下の長さ範囲内にあるとき、前記複数の天板が前記弾性変位方向に関して前記弾性部材の全域を被覆していることを特徴とする請求項２に記載のエキスパンションジョイント構造。
4. 前記弾性部材は、上方に開口した間隙が形成されるように前記弾性変位方向に配列された複数の弾性部品を含んでおり、
   前記弾性変位方向に関して前記弾性部材の全域を被覆するように前記免震建物と前記非免震物とに固定された弾性を有する表装シートをさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載のエキスパンションジョイント構造。
5. それぞれが前記弾性部品に固定されており、前記弾性部材の弾性変位に応じて互いのオーバーラップ率が変化するように前記弾性部材上において前記弾性変位方向に配列された硬質の複数の天板をさらに備えており、
   通常時においては、前記複数の天板が前記弾性変位方向に関して前記弾性部材の全域を被覆していることを特徴とする請求項４に記載のエキスパンションジョイント構造。

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