JP2006342518A - Insulation coating structure of frozen ground surface, and insulation coating method for frozen ground surface - Google Patents
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Description
本発明は、凍結地盤表面に施される凍結地盤表面の断熱被覆構造および凍結地盤表面の断熱被覆方法に関する。 The present invention relates to a heat insulating coating structure on a frozen ground surface applied to the surface of a frozen ground and a heat insulating coating method on the frozen ground surface.
近年、道路トンネルにおいてシールド工法により施工する本線シールドトンネルとランプシールドトンネルどうしの分岐合流部を施工するトンネル工法(SR−J工法)が提案されている。このSR−J工法は、まず、本線シールドトンネルよりもランプシールドトンネルを先行掘進し、ランプシールドトンネルが分岐合流部の施工予定位置に少なくとも達するまで掘進して停止し、その先端部付近からルーフシールド機を発進させることにより、分岐合流部の延長方向に沿う多数のルーフシールドトンネルを分岐合流部の外側にその輪郭に沿って密に配列した状態で施工することにより、分岐合流部を取り囲むシールドルーフ先受工を構築する。そして、前記ルーフシールドトンネルの内側からその周囲地山を凍結させてルーフシールドトンネル間に凍結ゾーンを形成する。また、前記ルーフシールドトンネルの施工と並行して本線シールドトンネルを掘進してシールドルーフ先受工の内側を通過させる。その後、ルーフシールドトンネルの両端部からその内側地山に凍結管を挿入して、シールドルーフ先受工の両端部内側の地盤を凍結させて凍結ゾーンを形成する。しかる後に、シールドルーフ先受工および凍結ゾーンの内側において本線シールドトンネルを拡幅してその拡幅部にランプシールドトンネルの先端部を接合するとともに分岐合流部の覆工壁を施工する。 In recent years, a tunnel construction method (SR-J construction method) has been proposed in which a branching junction between a main shield tunnel and a lamp shield tunnel constructed by a shield construction method in a road tunnel is constructed. In this SR-J method, first, the lamp shield tunnel is advanced ahead of the main line shield tunnel, and is stopped until the lamp shield tunnel reaches at least the planned construction position of the branch junction, and the roof shield starts from the vicinity of the tip. Shield roof that surrounds the branch junction by constructing a number of roof shield tunnels along the extension direction of the branch junction by placing the machine in a state of being closely arranged along the outline of the branch junction Build a pre-construction. Then, the surrounding ground is frozen from the inside of the roof shield tunnel to form a freezing zone between the roof shield tunnels. In parallel with the construction of the roof shield tunnel, the main shield tunnel is dug to pass through the inside of the shield roof tip receiver. Thereafter, freeze tubes are inserted into the inner ground from both ends of the roof shield tunnel, and the ground inside both ends of the shield roof tip receiver is frozen to form a freezing zone. After that, the main shield tunnel is widened inside the shield roof tip receiving and freezing zone, the tip of the lamp shield tunnel is joined to the widened portion, and the lining wall of the branching junction is constructed.
上記したSR−J工法によるトンネル工事においては、凍結ゾーンの地盤の表面は、凍結によって固結されて自立性が高くなっているが、凍結された地盤表面の自立性を長期的に維持するために、支保構造が形成される。この支保構造は、通常のNATM(New Austrian Tunneling Method)工法による場合と同様に、鋼製支保工と吹付けコンクリートとから構成され、拡幅された地盤の表面に吹付けコンクリートが直接吹き付けられる。 In the tunnel construction by the SR-J method described above, the surface of the ground in the freezing zone is consolidated by freezing and becomes more independent, but in order to maintain the independence of the frozen ground surface for a long period of time. In addition, a support structure is formed. This support structure is composed of a steel support and shotcrete, as in the case of a normal NATM (New Austrian Tunneling Method) method, and the shotcrete is directly sprayed on the surface of the widened ground.
また、近年では、地盤を凍結させる際の凍結効果を向上させるべく、地盤表面に断熱材を設置する工法が提案されている。この工法は、地下にトンネルを掘削し、この掘削トンネルの内部より周囲の地盤に凍結管を貫入させるとともに、地盤表面にポリウレタンフォーム等の極低温で可撓性を有する断熱材を設置した後、トンネル内に水を注入して充填し、その後、凍結管を介して低温ガス(冷媒)をトンネル周囲の地盤に循環させて地盤を凍結させる工法である(例えば、特許文献1参照。)。
しかしながら、上記した支保構造によって地盤表面の自立性を維持させる工法では、シールドルーフ先受工の両端部内側の地盤は凍結されて−15℃程度の凍土となっているため、この凍土からなる地盤に直接吹き付けられた吹付けコンクリートが固まらず、支保効果を発揮することができない場合がある。また、掘削されたトンネルは、掘削開始から約3年間、支保工と吹付けコンクリートとからなる支保構造によって支持された状態であるため、吹付けコンクリートの劣化やひび割れの発生等の問題がある。また、吹付けコンクリートにひび割れが発生すると、凍結地盤の温度が局所的に高くなり、強度および変形係数の低下によって掘削トンネルの天端面の沈下量が増加し、凍結地盤が崩壊する虞がある。つまり、上記した支保構造によると、吹付けコンクリートの固化不良や劣化、ひび割れによって、地盤を適当に支持できない場合があり、トンネル内周面の変位を低減させる効果についての確実性が低いという問題が存在する。
また、掘進作業は複数の区間に分割して行い、各施工段階で支保工の建て込みと吹付けコンクリートの吹付け作業を行うことになるため、工期が長くなるという問題が存在する。
さらに、工事期間中における凍結地盤表面の融解を阻止して当該地盤の自立性を維持するため、上述した凍結管による凍結運転を継続的に行う必要があり、コストが高くなるという問題が存在する。
However, in the method of maintaining the independence of the ground surface by the support structure described above, the ground inside the both ends of the shield roof tip receiver is frozen and becomes frozen soil of about -15 ° C. The sprayed concrete sprayed directly onto the surface may not solidify and may not be able to exert its support effect. Further, since the excavated tunnel is supported by a support structure composed of a support work and shotcrete for about three years from the start of excavation, there are problems such as deterioration of the shotcrete and occurrence of cracks. In addition, when cracks occur in shotcrete, the temperature of the frozen ground locally increases, and the amount of settlement on the top face of the excavation tunnel increases due to a decrease in strength and deformation coefficient, which may cause the frozen ground to collapse. In other words, according to the support structure described above, the ground may not be properly supported due to poor solidification or deterioration of the shotcrete, and cracks, and there is a problem that the reliability of the effect of reducing the displacement of the inner peripheral surface of the tunnel is low. Exists.
In addition, the excavation work is divided into a plurality of sections, and support work is built and spray concrete is sprayed at each construction stage, so there is a problem that the construction period becomes long.
Furthermore, in order to prevent melting of the frozen ground surface during the construction period and maintain the independence of the ground, it is necessary to continuously perform the freezing operation using the above-mentioned freezing pipe, and there is a problem that costs increase. .
また、上記した従来の地盤表面の凍結方法では、地盤表面に断熱材を設置した後、当該地盤を凍結させる方法であり、凍結させる前の地盤表面の自立性を維持させるべく、トンネルを掘削した後、鋼製支保工や吹付けコンクリート等からなる支保構造が必要になるため、複数の区間に分割して掘進作業が行われ、各施工段階で支保工の建て込みと吹付けコンクリートの吹付け作業を行うことになり、工期が長くなるという問題が存在する。 In addition, the conventional ground surface freezing method described above is a method of freezing the ground after installing a heat insulating material on the ground surface, and a tunnel was excavated to maintain the independence of the ground surface before freezing. Later, since a support structure made of steel support or shotcrete is required, excavation work is carried out by dividing it into multiple sections. There is a problem that the work period becomes longer and the construction period becomes longer.
本発明は、上記した従来の問題が考慮されたものであり、鋼製支保工や吹付けコンクリートからなる支保構造を用いずに、凍結地盤の表面の自立性を長期に維持させることで、工期が長くなることがなく、地中に形成された空洞の断面形状の変形を低コスト且つ確実に低減させることができる凍結地盤表面の断熱被覆構造および凍結地盤表面の断熱被覆方法を提供することを目的とする。 The present invention takes the above-described conventional problems into consideration, and maintains the self-supporting property of the surface of the frozen ground for a long period without using a support structure made of steel support or shotcrete. It is possible to provide a heat insulation coating structure on a frozen ground surface and a method for heat insulation coating on a frozen ground surface that can reduce the deformation of the cross-sectional shape of the cavity formed in the ground at low cost and with certainty. Objective.
請求項1記載の凍結地盤表面の断熱被覆構造に係る発明は、地中空洞の周囲に形成された凍結地盤の表面に、自己の保水により凍結地盤表面に凍着する凍着材を介して、断熱材が貼り付けられていることを特徴としている。
The invention related to the heat insulating coating structure on the frozen ground surface according to
請求項2記載の凍結地盤表面の断熱被覆方法に係る発明は、地中空洞の周囲に形成された凍結地盤の表面に、保水性を有する凍着材に保水させて凍結地盤表面に凍着させることで、凍着材を介して、断熱材を貼り付けることを特徴としている。
In the invention relating to the heat insulating coating method for the frozen ground surface according to
上記した特徴により、凍着材の水が低温の凍結地盤によって直ぐに凍ることで、凍着材は凍結地盤の表面に対して付着性能を発揮する。この凍着材によって断熱材が凍結地盤の表面に適当に貼着される。また、凍結地盤の表面に貼着された断熱材によって、凍結された地盤表面の融解が阻止されて凍結状態が維持される。 Due to the above-described characteristics, the water of the freezing material immediately freezes on the frozen ground at a low temperature, so that the freezing material exhibits the adhesion performance to the surface of the frozen ground. The heat insulating material is appropriately attached to the surface of the frozen ground by this freezing material. In addition, the heat insulating material adhered to the surface of the frozen ground prevents melting of the frozen ground surface and maintains the frozen state.
請求項3記載の発明は、請求項1記載の凍結地盤表面の断熱被覆方法において、断熱材に凍着材を予め付設させておくことを特徴としている。
The invention described in
このような特徴により、凍着材が付設された断熱材を凍結地盤表面に押し当てるだけで、凍結地盤表面に断熱被覆層が形成される。 With such a feature, a heat insulating coating layer is formed on the frozen ground surface only by pressing the heat insulating material provided with the freezing material against the frozen ground surface.
本発明に係る凍結地盤表面の断熱被覆構造および凍結地盤表面の断熱被覆方法によれば、
凍結地盤の表面に対して付着性能を発揮する凍着材によって断熱材が凍結地盤の表面に適当に貼着され、この断熱材によって、凍結された地盤表面の融解が阻止されて凍結状態が維持されるため、凍結地盤の表面の自立性を長期に亘って維持させることができる。これによって、鋼製支保工や吹付けコンクリートからなる支保構造が省略可能となり、地中に形成された空洞の断面形状の変形を確実に低減させることができ、さらに、コストダウンを図ることができるとともに工期の短縮を図ることができる。
According to the heat insulation coating structure of the frozen ground surface and the heat insulation coating method of the frozen ground surface according to the present invention,
A heat insulating material is properly attached to the surface of the frozen ground by a freezing material that exhibits adhesion performance to the surface of the frozen ground, and this heat insulating material prevents the frozen ground surface from melting and maintains the frozen state. Therefore, the free standing of the surface of the frozen ground can be maintained for a long time. As a result, a support structure made of steel support work or shotcrete can be omitted, deformation of the cross-sectional shape of the cavity formed in the ground can be reliably reduced, and cost can be further reduced. At the same time, the construction period can be shortened.
また、凍着材の表面に予め断熱材を付設させておくことで、凍着材および断熱材を別々に設置する場合に比べて、空洞内における作業が簡略化され、これによって、工期の短縮を図ることができる。 In addition, by pre-installing a heat insulating material on the surface of the freezing material, the work inside the cavity is simplified compared to the case where the freezing material and the heat insulating material are installed separately, thereby shortening the construction period. Can be achieved.
以下、本発明に係る凍結地盤表面の断熱被覆構造および凍結地盤表面の断熱被覆方法の実施の形態について、図面に基いて説明する。なお、本実施の形態では、道路トンネルでシールド工法により施工する本線シールドトンネル1とランプシールドトンネル2どうしの分岐合流部を施工する場合を例にして説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a heat insulating covering structure on a frozen ground surface and a heat insulating covering method on a frozen ground surface according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the present embodiment, a case where a branching junction between the
まず、地中に形成された空洞の周囲に凍結地盤を形成する工程について説明する。なお、図1は分岐合流部を築造するトンネル工法の概要を表した斜視図であり、図2は分岐合流部全体を表した平面図であり、図3(a)は凍結地盤を形成する方法を表す図2に示すA−A間の断面図であり、図3(b)は凍結地盤を形成する方法を表す図2に示すB−B間の断面図である。 First, the process of forming the frozen ground around the cavity formed in the ground will be described. 1 is a perspective view showing an outline of a tunneling method for constructing a branch / merging portion, FIG. 2 is a plan view showing the entire branch / merging portion, and FIG. 3 (a) is a method for forming a frozen ground. 2 is a cross-sectional view taken along the line A-A shown in FIG. 2, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line BB shown in FIG. 2 showing a method for forming a frozen ground.
図1に示すように、まず、本線シールドトンネル1よりもランプシールドトンネル2を先行掘進し、図2に示すように、ランプシールドトンネル2が分岐合流部の施工予定位置に少なくとも達するまで掘進して停止させる。そして、ランプシールドトンネル2の先端部付近の側壁部から図1に示すルーフシールド機5を発進させ、分岐合流部の施工予定位置の外側に分岐合流部の延長方向に沿う複数(図示例では20本)のルーフシールドトンネル6…を掘削する。これらルーフシールドトンネル6…は、分岐合流部の輪郭に沿って所定間隔で配列した状態で施工し、それら複数のルーフシールドトンネル6…の全体によって上記のシールドルーフ先受工3を構成する。
As shown in FIG. 1, first, the
一方、上記のようなシールドルーフ先受工3の施工と並行して本線シールドトンネル1を掘進し、本線シールドトンネル1をシールドルーフ先受工3の内側を通過させる。
また、図3(a)、図3(b)に示すように、ルーフシールドトンネル6…内に複数の凍結管7…をそれぞれ設置し、これら複数の凍結管7…により各ルーフシールドトンネル6…の周囲地山を凍結させ、各ルーフシールドトンネル6,6間に凍結地盤8…をそれぞれ形成する。
また、本線シールドトンネル1がシールドルーフ先受工3の内側を通過した後に、図3(a)、図3(b)に示すように、ルーフシールドトンネル6の両端部からその内側地山に複数のボーリングを行って、各ボーリング孔に凍結管9をそれぞれ挿入し、図2に示すシールドルーフ先受工3の両端部に位置する凍結範囲10の地山を凍結させ、凍結地盤11を形成する。
以上の工程により、分岐合流部の施工予定位置は、シールドルーフ先受工3および凍結地盤8,11により取り囲まれてその外側の地山と隔絶された状態となる。
On the other hand, the
3 (a) and 3 (b), a plurality of
In addition, after the main
Through the above steps, the planned construction position of the branching / merging portion is surrounded by the shield roof
次に、シールドルーフ先受工3および凍結地盤8,11により取り囲まれた本線シールドトンネル1を拡幅させる工程を行う。図4(a)は本線シールドトンネル1を拡幅させた状態を表す図2に示すA−A間の断面図であり、図4(b)は本線シールドトンネル1を拡幅させた状態を表す図2に示すB−B間の断面図である。
Next, a step of widening the
図4(a),図4(b)に示すように、シールドルーフ先受工3の内側において、例えば本線シールドトンネル1の拡幅側の側壁の一部を撤去し、そこからバックホー等の掘削機械を搬入し、その掘削機械によって分岐合流部の拡幅部分を上方から下方に向かって掘削するとともに本線シールドトンネル1の側壁の不要部分を撤去することによって、本線シールドトンネル1を拡幅させて大断面の空洞12が形成される。この空洞12の壁面は、全体的或いは部分的に凍結されており、凍結地盤8,11からなる空洞12の壁面(凍結地盤表面13)は自立された状態になっている。
As shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), for example, a part of the wide side wall of the
次に、上記した凍結地盤表面13に施される断熱被覆構造について説明する。なお、図5は、断熱被覆構造を表した拡大断面図である。
Next, the heat insulation coating structure applied to the above
図5に示すように、凍結地盤表面13に施される断熱被覆構造は、凍結地盤表面13に凍着材14を介して断熱材15が貼り付けられた構成からなっている。凍着材14および断熱材15は、それぞれ空洞12の内周面に沿って設置される平面状の部材であり、凍着材14は凍結地盤表面13に貼着され、この凍着材14の内側面(表面)に断熱材15が積層された構成となっている。
As shown in FIG. 5, the heat insulating covering structure applied to the
凍着材14は、凍結地盤表面13に当接させたときに、自己で保水している水が凍ることによって凍結地盤表面13に凍着されるものである。材質としては、合成樹脂や合成繊維、天然材料等、自己保水性があれば特にこだわるものではなく、形状としては、織布状、不織布状、スポンジ状であり、比較的薄いシート状のものが好適に使用される。この凍着材14の断熱材15への貼り付けでは、断熱材15の全面にするか或いは一部にするか、その貼り付け形態は、使用する現場の状況等に応じて適宜、使い分ければよい。
断熱材15としては、断熱性の他に可撓性のある平面状の部材が使用され、例えば、グラスウールやロックウール、発泡ポリウレタン、発泡ポリスチレン等が使用できるが、将来的に、断熱材15の内側に後述する覆工4が施工されて凍結地盤8,11の凍結状態が解除されたときに、断熱材15が潰れると地山が緩む虞があることを鑑みて、好ましくは、比較的に硬くて潰れ難い発泡ポリウレタン、発泡ポリスチレン等の断熱性合成樹脂発泡体が使用される。なお、断熱材15として、発泡ポリウレタン、発泡ポリスチレン等の断熱性合成樹脂発泡体を使用する場合は、その厚さが3〜4cm程度のものが使用され、グラスウールやロックウールを使用する場合は、その厚さが10cm程度のものが使用される。
When the freezing
As the
次に、上記した構成からなる断熱被覆構造を凍結地盤表面13に施工する断熱被覆方法について説明する。
Next, the heat insulation coating method which constructs the heat insulation coating structure which consists of an above-described structure on the
まず、断熱材15の表面に予め凍着材14を構成するシート材17(本実施の形態ではシート状の不織布とした)を付設させた断熱パネル16(被覆材)を成形する。具体的には、シート材17を2m角程度に切り分け、このシート材17を広げてその上に発泡ポリウレタン、発泡ポリスチレン等の断熱性合成樹脂発泡体(断熱材15)を上記所定の厚さに吹き付けることで、断熱パネル16を成形する。なお、この工程を現場で行って断熱パネル16を現場で成形させてもよく、或いは上記工程を工場で行って、成形された断熱パネル16を現場に搬入してもよい。また、断熱材15を成形品として、接着或いは溶着でシート材17を断熱材15に貼り付けるようにしてもよい。
First, a heat insulating panel 16 (covering material) in which a sheet material 17 (in this embodiment, a sheet-like non-woven fabric) constituting the freezing
次に、上記した断熱パネル16のシート材17側の面を水湿ししてシート材17に水を十分に含ませて保水させた後、当該シート材17側の面を凍結地盤表面13側にして該凍結地盤表面13に付着させた状態で、断熱パネル16を凍結地盤表面13に押し当てる。
上記した方法により、断熱パネル16を凍結地盤表面13に隙間無く貼着させることで、凍結地盤表面13に断熱被覆構造が設置される。
Next, the surface on the
By the above-described method, the
上記した断熱被覆構造が設置された後、図4に示すように、断熱被覆構造の内側に空洞12の内周面に沿って断面形状横長楕円状の覆工4を周知の工法によって施工する。
After the above-described heat insulation coating structure is installed, as shown in FIG. 4, a covering 4 having a cross-sectional shape that is horizontally long and elliptical is applied along the inner peripheral surface of the
上記した構成からなる凍結地盤表面13の断熱被覆構造および凍結地盤表面13の断熱被覆方法によれば、シート材17の水が低温の凍結地盤によって直ぐに凍ることで、凍着材14は凍結地盤表面13に対して付着性能を発揮する。凍結地盤表面13に対して付着性能を発揮する凍着材14によって断熱材15が凍結地盤表面13に適当に貼着され、この断熱材15によって、凍結地盤表面13の融解が阻止されて凍結状態が維持される。このため、凍結地盤表面13の自立性を長期に亘って維持させることができるとともに、例えばコンクリート造の覆工4を打設するときに掘削面側の温度が低下しないので、覆工4の品質を向上させることができる。
According to the heat insulating covering structure of the
また、空洞12の断面形状の変形を解析すると、上記した断熱被覆構造のみを設置して支保構造を省略した場合における空洞12の天端面沈下量の増加は、従来の支保構造を設置する場合と比較して10%程度であるという結果が得られており、上記した断熱被覆構造を設置した場合は、鋼製支保工や吹付けコンクリートからなる支保構造を省略することができる。これによって、固化不良や劣化、ひび割れの虞がある吹付けコンクリートによって空洞12の内側を支持する必要がなく、地中に形成された空洞12の断面形状の変形を確実に低減させることができる。また、凍結地盤表面13は断熱材15で覆われた構成となるため、凍結地盤表面13の融解を阻止するために行う継続的な冷凍運転が不要となり、コストの低減を図ることができる。さらに、鋼製支保工や吹付けコンクリートからなる支保構造の組み立て作業がなくなるため、施工サイクルが大幅に短くなり、工期を1/2〜1/3程度まで短縮することができる。
Further, when the deformation of the cross-sectional shape of the
なお、断熱パネル16は軽量であるため、凍着材14の全面が凍結地盤表面13に密着していなくても、凍結地盤表面13から剥がれ落ちることはなく、例え天井面であっても剥れ落ちることはない。
In addition, since the
また、シート材17の表面に予め断熱材15を付設させておき、シート材17が付設された断熱材15のシート材17側の面を水湿しした後、シート材17側の面を凍結地盤表面13側にして、シート材17が付設された断熱材15を凍結地盤表面13に押し当てるため、凍着材14および断熱材15を別々に設置する場合に比べて、空洞12内における作業が簡略化される。これによって、工期の短縮を図ることができる。
Further, a
以上、本発明に係る凍結地盤表面の断熱被覆構造および凍結地盤表面の断熱被覆方法の実施の形態について説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記した実施の形態では、トンネルの分岐合流部の空洞12における凍結地盤表面13の断熱被覆構造および断熱被覆方法について説明したが、本発明は、立坑やトンネル、坑道、地下貯蔵施設等の大地下空間の壁面に適用してもよい。
As described above, the embodiment of the heat insulating coating structure on the frozen ground surface and the method of heat insulating coating on the frozen ground surface according to the present invention has been described, but the present invention is not limited to the above-described embodiment, and departs from the gist thereof. It is possible to change appropriately within the range not to be. For example, in the above-described embodiment, the heat insulating covering structure and the heat insulating covering method of the
また、上記した実施の形態では、断熱被覆構造を施工する際、シート材17の表面に予め断熱材15を付設させて断熱パネル16を成形しておき、この断熱パネル16のシート材17側の面を水湿しした後、シート材17側の面を凍結地盤表面13側にして、シート材17が付設された断熱材15を凍結地盤表面13に押し当てているが、本発明は、パネル状の被覆材(シート材の表面に予め断熱材を付設させたもの)でなくてもよく、たとえば帯状の被覆材を凍結地盤表面に押し当てる構成であってもよい。さらに、本発明に係る請求項1記載の断熱被覆構造や請求項2記載の断熱被覆方法は、凍着材を凍結地盤の表面に貼り付けた後、その凍着材の表面に断熱材を吹き付け、或いは貼着させることで断熱被覆構造を形成してもよい。
Moreover, in above-mentioned embodiment, when constructing a heat insulation coating structure, the
12 空洞
13 凍結地盤表面
14 凍着材
15 断熱材
17 シート材
12
Claims (3)
断熱材に凍着材を予め付設させておくことを特徴とする凍結地盤表面の断熱被覆方法。 In the heat insulation coating method of the frozen ground surface of Claim 1,
A method for heat insulating coating of a frozen ground surface, wherein a freeze-fitting material is attached to the heat insulating material in advance.
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