JP2010133095A - 起伏ゲート式防波堤の扉体係留装置 - Google Patents

Abstract

【課題】扉体に荷重が作用しても、係留ロープに作用する荷重を軽減する。
【解決手段】空気室１２ｂの浮力により、幅方向に複数組の扉体ブロックを並設した扉体１２が起立する起伏ゲート式防波堤１１の扉体１２を係留する装置である。収納部１４に格納状態の扉体１２の裏面１２ｃと相対する部分に転向滑車２２を設置する。格納状態にある扉体１２の裏面１２ｃに取り付けたゲート係留部２１と相対する位置に一端部に回動支点２３ａを有するフック２３を設置する。ロッド２５ａの先端部に動滑車２６を取り付けたフック着脱用シリンダ２５を備える。係留ロープ２４の一端側をフック２３の中間部に取り付け、他端側は転向滑車２２、動滑車２６及び固定滑車２８を介して水面上に引き出し、伸縮装置２７に接続する。
【効果】扉体の倒伏時、風波浪による比較的周期の長い波が作用しても、係留ロープに作用する荷重を効果的に軽減できる。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば高潮対策として港湾に設置される起伏ゲート式防波堤の扉体を係留する装置に関するものである。

前記の起伏ゲート式防波堤として、浮力によって扉体の起伏を行うものがある（例えば特許文献１）。この起伏ゲート式防波堤では、扉体１の空気室１ａに給気しつつ、空気室１ａ内の海水を排水することで、扉体１を浮上させるので、図１０に示すように、空気室１ａに給気・排水を行うための給気装置２（蓄圧タンク２ａとコンプレッサ２ｂ）が必要である。なお、図１０中の２ｃは給気弁、２ｄは排気弁を示す。
特開２００３−２２７１２５号公報

しかしながら、前記起伏ゲート式防波堤の場合、停電時も必要な圧縮空気を供給できるよう、常に蓄圧タンクに圧縮空気を蓄えておく必要がある。また、扉体の空気室には海水が充満しており、扉体の重量により格納位置に着床しているので、蓄圧タンクの圧力、扉体の転倒モーメント（扉体先端部の重量）及び傾斜角を常時監視しておく必要がある。但し、この場合も、腐食等により空気室に孔が開いてしまうような異常については検出できない。さらに、堆積物等により扉体の重量が増加した場合は、浮上操作または浚渫等のメンテナンスを行う必要がある等、維持管理の負担が大きい。

また、例えば地震発生時に津波警報が発令されて防波堤を起立させる場合には、浮上指令に基づいて給気弁を開操作して空気室の排水・給気を行うので、防波堤の起立に時間がかかり、津波の侵入の遮断に間に合わない場合がある。

そこで、出願人は、起伏ゲート式防波堤において、格納状態にある扉体の裏面と相対する部分に転向ガイドを設置し、一端側を扉体の裏面に取り付けた係留ロープの他端側を、前記転向ガイドを介して水面上に引き出し、固定装置で固定するものを提案した（特願２００８−１５８４２７号）。

この起伏ゲート式防波堤では、係留ロープを切断して係留を解除するだけで、扉体を起立させることができるという効果を有するものである。

しかしながら、扉体倒伏時、風波浪による波力の影響が大きく、比較的周期の長い波が扉体に作用すると、係留ロープに比較的大きな荷重が繰り返し作用することになる。また、係留ロープの伸びを係留ロープの張力で監視するので、ロープの伸び具合を判断できない場合がある。

本発明が解決しようとする問題点は、浮力により扉体を浮上させる起伏ゲート式防波堤の扉体を係留ロープで係留して扉体を動揺させないように固定した場合、比較的周期の長い波による扉体の動揺を抑えることになり、係留ロープに比較的大きな荷重が繰り返し作用するという点である。また、係留ロープの伸びを係留ロープの張力で監視する場合、ロープの伸び具合を判断できない場合があるという点である。

本発明の起伏ゲート式防波堤の扉体係留装置は、
空気室の浮力により、幅方向に複数組の扉体ブロックを並設した扉体が起立する起伏ゲート式防波堤の前記扉体を、係留索部材によって係留する装置であって、
水中の収納部に前記扉体を格納した状態の、扉体の裏面と相対する部分に設置された係留索部材の転向ガイドと、
格納した状態にある前記扉体の裏面に取り付けたゲート係留部と相対する位置に設置された一端部に回動支点を有するフックと、
ロッドの先端部に滑車を取り付けたフック着脱用シリンダと、
一端側が前記フックの中間部に取り付けられ、他端側は、前記転向ガイドと、前記フック着脱用シリンダのロッドの先端部に取り付けた動滑車、及び固定滑車を介して水面上に引き出される係留索部材と、
この水面上に引き出された係留索部材の他端側に接続し、係留索部材に作用する張力の増減に伴って伸縮する伸縮装置を備えたことを最も主要な特徴としている。

本発明の扉体係留装置では、係留索部材の他端側に、係留索部材に作用する張力の増減に伴って伸縮する伸縮装置を接続するので、格納時、扉体に比較的周期の長い波が作用しても、扉体の動揺を許容して係留索部材に作用する荷重を軽減できる。

本発明において、伸縮装置を、扉体の上下方向の動揺に追従する強ばねと、前記フックのロックを検知する弱バネを直列状に設けたものとすれば、扉体裏面のゲート係留部にフックを係合させた後の弱ばねの縮み具合により、係留索部材の伸びを検知できる。また、扉体の開度（角度）を正確に把握できるので、係留索部材に伸びが発生した場合の長さ調整も容易に行うことができる。

また、本発明において、フック着脱用シリンダのロッドの進展により滑車を鉛直方向に上下移動させて、扉体を起立させるようにした場合、扉体の浮上に際し、係留索部材を切断する必要がない。

本発明では、係留索部材の他端側に、係留索部材に作用する張力の増減に伴って伸縮する伸縮装置を接続するので、扉体の倒伏時、風波浪による比較的周期の長い波が作用しても、扉体の動揺を許容して係留索部材に作用する荷重を効果的に軽減することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、添付図面を用いて詳細に説明する。
図１及び図２は本発明の起伏ゲート式防波堤の各種の状態を説明する概略図、図３〜図７は本発明の起伏ゲート式防波堤の扉体係留装置における係留動作を説明する概略図、図８は伸縮装置のばねの調整について説明する図である。

図１及び図２において、１１は本発明の扉体係留装置を設置する起伏ゲート式防波堤であり、例えば、扉体１２と、この扉体１２の起立時に扉体１２が転倒しないように、港湾Ｒの外側に設けられた複数のテンションロッド１３を備えた構成である。

前記扉体１２は、複数組の扉体ブロックを幅方向に並設したもので、隣接した扉体ブロック同士をロープで連結している。そして、扉体１２は、基端側の回転軸１２ａを、例えば港湾Ｒの底部に設けた収納部１４の基台１４ａに、軸受１５によって回転自在に枢支することで、前記回転軸１２ａを支点として扉体１２が起伏するものを示している。

一方、前記テンションロッド１３は、例えばその中間の連結部１３ａで二つに折れ曲がるように形成されている。そして、扉体１２の起立時に上端側に位置する一方端部１３ｂは前記扉体１２の上部に、前記起立時に下端側に位置する他方端部１３ｃは、扉体１２が倒伏する側の前記回転軸１２ａから所定の距離だけ離れた位置に、それぞれ回転が自在なように枢支されている。

前記扉体１２の例えば頂部側には空気室１２ｂが設けられ、図示省略した給気装置であるレシーバタンクとコンプレッサにより、前記空気室１２ｂに給気することによって、扉体１２の浮上に必要な浮力を得るように構成されている。なお、１６は前記給気装置から送られる空気の給気管を示す。

本発明の係留装置は、前記構成の起伏ゲート式防波堤１１の扉体１２の裏面に、貫通孔部２１ａを設けたゲート係留部２１を取り付けている。このゲート係留部２１は、必ずしも全ての扉体ブロックに取り付ける必要はない。

一方、前記扉体１２を水中で格納する収納部１４における、図２（ｂ）に示す格納状態にある扉体１２の裏面１２ｃと相対する部分には、図３〜図７に示すように、転向ガイドとしての例えば転向滑車２２を設置している。

また、前記収納部１４における、前記扉体１２の裏面に取り付けられたゲート係留部２１と相対する位置には、棒状のフック２３を設置している。このフック２３は、一端部に回動支点２３ａを有し、この回動支点２３ａを中心に他端側が回動することで、扉体１２の格納時、ゲート係留部２１の貫通孔部２１ａに係合するようになっている。前記転向滑車２２及びフック２３の一端は、共に取り付け部材を介して収納部１４に回転が自在なように支持されている。

そして、一端側を前記フック２３の中間部に取り付けた、係留索部材としての例えば係留ロープ２４の他端側を、前記転向滑車２２及びフック着脱用シリンダ２５のロッド２５ａの先端部に取り付けた動滑車２６、及び固定滑車２８を介して水面上に引き出し、伸縮装置２７に接続している。

この伸縮装置２７は、係留ロープ２４に作用する張力の増減に伴って伸縮するもので、例えば扉体１２の上下方向の動揺に追従する、大きなばね定数の強ばね２７ａと、前記フック２３のロックを検知する、小さなばね定数の弱ばね２７ｂを直列状に配置した構成である。係留ロープ２４の他端側は、強ばね２７ａの上端側に接続している。

また、フック着脱用シリンダ２５は、ロッド２５ａの進退により動滑車２６を鉛直方向に上下移動させるように配置されており、このロッド２５ａの進展によりフック２３が外れ、扉体１２を浮上（起立）させるようになっている。扉体１２の倒伏はロッド２５ａの後退に関係なく、自重によって倒伏する。ロッド２５ａの後退は、後述するように、扉体１２の倒伏後に調整として行う。

図１及び図２の例では、引き波時に、図２（ａ）に示す浮上状態にある扉体１２が所定の角度まで倒伏した場合に、扉体１２を支持するストッパ装置１７を設けている。このストッパ装置１７は、前記テンションロッド１３の他方端部１３ｃより扉体１２の若干回転軸１２ａ側で、基端側が回転自在に枢支され、先端側はこの基端を中心として自身の浮力によって起立揺動する支持ロッド１７ａを有している。

そして、支持ロッド１７ａがガイド１７ｂによって位置決めされる位置まで起立する際は、起立するのに従って、支持ロッド１７ａの中間に先端が枢支された固定ロッド１７ｃの基端が支持ロッド１７ａの基端側に移動してくる。

支持ロッド１７ａがガイド１７ｂによる位置決め位置まで起立すると、固定ロッド１７ｃの基端は、支持ロッド１７ａの起立と共に、起立状態から倒伏してくる固定フック１７ｄに係合して、支持ロッド１７ａの倒伏を防止する。

なお、この固定フック１７ｄは、支持ロッド１７ａの倒伏時には、起立して固定ロッド１７ｃの基端の係合を解除するようになっている。この固定フック１７ｄの起立動作と前記倒伏動作は、例えば一端側を支持ロッド１７ａに固定し、中間部を固定フック１７ｄの基端側に捲き回した係留ロープ１８ａの他端を固定した動滑車に巻き回した係留ロープ１８ｂを、支持ロッド１７ａの起伏動作に追従してウインチにより繰り出しや巻き取りすることにより行われる。

上記構成を有する起伏ゲート式防波堤１１における本発明の扉体係留装置の動作を、起伏ゲート式防波堤１１が起立している状態から格納する場合について、図３〜図７を用いて説明する。

〔扉体１２が浮上（起立）状態の場合（図３参照）〕
扉体１２が起立している状態では、フック着脱用シリンダ２５のロッド２５ａは１００％進展して、フック２３と扉体１２に設けたゲート係留部２１の貫通孔部２１ａとの係合は解除されている。この場合、伸縮装置２７を構成する強ばね２７ａは全体が伸びた状態に、弱ばね２７ｂは全体が縮んだ状態となっている。

〔扉体１２の倒伏操作時（図４〜図７参照）〕
扉体１２の倒伏に際し、先ず、倒伏してきた扉体１２のゲート係留部２１にフック２３の他端部が接触可能な位置となるまで、フック着脱用シリンダ２５のロッド２５ａを退入させる。

次に、扉体１２の上端部に設けた排気弁（図示せず）を開放して、空気室１２ｂ内の空気を排気しつつ、空気室１２ｂ内に海水を入れて扉体１２を倒伏させる。なお、図１に示したストッパ装置１７を設けている場合は、この扉体１２の倒伏に連動してウインチを作動して係留ロープ１８ｂを巻き取り、支持ロッド１７ａを倒伏させる。

この扉体１２の倒伏時には、扉体１２が起立している場合と同様、伸縮装置２７を構成する強ばね２７ａは全体が伸びた状態に、弱ばね２７ｂは全体が縮んだ状態となっている（図４参照）。

扉体１２の倒伏が進み、ゲート係留部２１がフック２３に接触し、フック２３を押し下げた場合（図５参照）、伸縮装置２７を構成する強ばね２７ａは全体が伸びた状態のままであるが、弱ばね２７ｂはフック２３を押し下げに伴って伸びてくる。なお、この状態では、フック着脱用シリンダ２５は作動させない。

フック着脱用シリンダ２５を作動させないまま、扉体１２の倒伏が進むと、これに伴ってフック２３は一端側の回動支点２３ａを中心として他端側が回動する。そして、扉体１２が受け台１９に接触すると、フック２３がゲート係留部２１の貫通孔部２１ａ内に挿入して係合する。

この場合、伸縮装置２７を構成する強ばね２７ａは全体が伸びた状態のままであるが、弱ばね２７ｂはフック２３を押し下げに伴って伸びて全体が伸びた状態になり、フック２３がゲート係留部２１の貫通孔部２１ａ内に挿入して係合すると、少し縮む。この弱ばね２７ｂの縮みによりフック２３がゲート係留部２１の貫通孔部２１ａに係合したことを検知する（図６参照）。

その際、フック２３がゲート係留部２１の貫通孔部２１ａ内に係合する時の弱ばね２７ｂが初期設定（起伏ゲート式防波堤を新設した時に測定した長さ）より伸びていれば、係留ロープ２４が伸びていると判断し、その伸びの長さを測定する。

係合を検知した後は、扉体１２が通常の格納状態になるよう、以下のように調整する（図７参照）。

先ず、経年変化により係留ロープ２４が伸びた場合は、その伸びの長さ分だけ、装置全体をジャッキアップすることにより補正を行うか、またはシリンダストロークを調整することにより補正を行う。

次に、空気室１２ｂ内の海水を排水してから、排気弁を閉める。続いて給気管１６及び給気口を介して空気室１２ｂに空気を供給して、扉体１２の倒伏状態を保持する。それと同時にフック着脱用シリンダ２５のロッド２５ａを後退させて棒状のフック２３を水平に位置させる。

この場合、伸縮装置２７の強ばね２７ａの上端部は標準ラインに合わせており（図８（ｂ）参照）、弱ばね２７ｂは全体が縮んでいる状態とする。なお、経年変化により係留ロープ２４が伸びた場合の標準ラインは、伸びた分だけ補正されている。

つまり、本発明の扉体係留装置の場合、基本的には初期設定により調整しているが、経年による変化分は、扉体１２を格納する際の着床位置を検知して係留ロープ２４の長さの調整を実施する。なお、経年変化による弱ばね２７ｂの伸びが交換推奨値に達したら、係留ロープ２４を交換する。

伸縮装置２７の調整が終了したら、短時間での起立を可能とするために、この状態で、扉体１２の浮上に必要な浮力を得るまで、扉体１２の空気室１２ｂに空気を供給しておく。なお、空気室１２ｂへの圧縮空気の供給は、例えば空気室１２ｂの開口部の直下に給気口がくるように配置された給気管１６を介して行う。

なお、図１、図２に示したストッパ装置１７を設けている場合は、支持ロッド１７ａは扉体１２によって倒伏状態に押さえ込まれており、この状態で、係留ロープ１８ｂの巻き取り及び繰り出すウインチのブレーキを開放する。

また、点検時には、ストッパ装置１７の支持ロッド１７ａの傾斜を確認し、確認時に扉体１２の裏面側のスペースを利用してストッパ装置１７の動作確認を行う。

このような扉体１２の格納状態にあっては、風波浪による比較的周期の長い波力が扉体に作用しても、強ばね２７ａが扉体１２の動揺を許容して係留ロープ２４に作用する荷重を効果的に軽減する。

〔扉体１２の浮上（起立）操作時〕
例えば地震の発生により津波警報が発令されて浮上指令が出た時には、フック着脱用シリンダ２５のロッド２５ａを所定のストロークだけ進展させる。所定のストロークは、フック２３と貫通孔部２１ａとの係合状態からフック２３と貫通孔部２１ａとの係合が外れるまでとする。これにより、フック２３が回動自在な状態になり、予め供給されている圧縮空気による空気室１２ｂの浮力により、扉体１２が浮上する。この浮上に伴ってフック２３とゲート係留部２１の貫通孔部２１ａとの係合が解除される。

なお、図１、図２に示したストッパ装置１７を設けている場合は、扉体１２の浮上に連動して係留ロープ１８ｂが繰り出され、支持ロッド１７ａが浮上する。浮上した支持ロッド１７ａは、ガイド１７ｂによって位置決めされ、固定フック１７ｄによって倒れ込みが防止される。

浮力によって通常水位まで浮上した扉体１２は、港湾Ｒの外側から津波がきた場合には、津波の押波の力によって、図１に示すように、扉体１２は垂直に起立し、津波が港湾Ｒの内側に侵入するのを防止する。

一方、引き波がきて扉体１２が倒伏しようとしても、図１に示したストッパ装置１７を設けている場合は、扉体１２が所定の角度まで倒伏すると、図２（ａ）に示すように、支持ロッド１７ａによって支持される。

このように、本発明の扉体係留装置では、係留ロープ２４の他端側に、係留ロープ２４に作用する張力の増減に伴って伸縮する伸縮装置２７を接続することで、扉体１２の格納時に比較的周期の長い波が作用しても、係留ロープ２４に作用する荷重を軽減できる。

また、扉体１２の裏面１２ｃのゲート係留部２１にフック２３を係合させた後の弱ばね２７ｂの縮み具合により、係留ロープ２４の伸びを検知することもできる。さらに、扉体１２の開度（角度）を正確に把握できるので、係留ロープ２４に伸びが発生した場合の長さ調整も容易に行うことができる。

また、フック着脱用シリンダ２５のロッド２５ａの進退により滑車２６を鉛直方向に上下移動させて、扉体１２を起立又は倒伏させるので、扉体１２の浮上に際し、係留ロープ２４を切断する必要もない。また、潜水士が扉体１２のロックの確認をする必要もなく、安全である。

本発明は、前記の例に限るものではなく、各請求項に記載の技術的思想の範疇であれば、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。

例えば係留索部材は、図３〜図７に示したような係留ロープ２４に限らず、図９に示したような、係留ロープ２５と複数（図９では３本）のロッド３０ａ〜３０ｃで構成したものでも良い。

図９に示したものは、係留ロープ２４のみで伸縮装置２７とフック２３を連結せず、係留ロープ２４の一端側は、前記動滑車２６と転向ガイドの間に位置させたものである。そして、この係留ロープ２４の一端とフック２３の中間部を３本のロッド３０ａ〜３０ｃで連結するに際し、転向ガイドとして転向滑車に換えて２個の三角プレート３１を採用してフック着脱用シリンダ２５のロッド２５ａの進展時の方向を変えている。

つまり、三角プレート３１の１つの頂角部３１ａを基台１４ａに回転自在に取り付け、残りの２つの頂角部にそれぞれのリンク部３２ａ〜３２ｄを介してそれぞれのロッド３０ａ〜３０ｃの端部を回転自在に連結する。

このようにすることで、ロッド２５ａの進展を、ロッド３０ａ、リンク部３２ａ、三角プレート３１、リンク部３２ｂ、ロッド３０ｂ、リンク部３２ｃ、三角プレート３１、リンク部３２ｄ、ロッド３０ｃの順に伝え、フック２３の他端側を回動させる。なお、図９中の３３ａはロッド３０ａ〜３０ｃとリンク部３２ａ〜３２ｄを回転自在に連結する支点、３３ｂは三角プレート３１とリンク部３２ａ〜３２ｄを回転自在に連結する支点を示す。

また、図示省略したが、係留ロープ２４に換えてチェーンや鎖を使用しても良い。このうちチェーンを使用する場合は、転向ガイドとしてスプロケットを使用すればよい。また、鎖を使用する場合は、転向ガイドとして転向滑車を使用できる。

係留部材としてこれらのロープ以外のものを使用した場合、経年変化によるロープの交換作業による負担が減少する。

本発明は、津波や高潮対策として港湾に設置するだけでなく、河川に設置することも可能である。また、船舶が航行する河川や港では、水深が浅くなるのを防止するためにピットを設け、このピットに基台を配置することも可能である。

本発明の起伏ゲート式防波堤の押波時に起立した状態を説明する概略図である。 （ａ）は本発明の起伏ゲート式防波堤の引波時の状態を説明する概略図、（ｂ）は同じく格納時の状態を説明する概略図である。 本発明の起伏ゲート式防波堤の扉体係留装置における係留動作を説明する概略図で、扉体が浮上（起立）している状態を示した図である。 本発明の起伏ゲート式防波堤の扉体係留装置における係留動作を説明する概略図で、扉体が浮上（起立）から倒伏へ移行する状態を示した図である。 本発明の起伏ゲート式防波堤の扉体係留装置における係留動作を説明する概略図で、扉体がフックに接触した状態を示した図である。 本発明の起伏ゲート式防波堤の扉体係留装置における係留動作を説明する概略図で、扉体が受け台に接触した状態を示した図である。 本発明の起伏ゲート式防波堤の扉体係留装置における係留動作を説明する概略図で、扉体を通常の倒伏状態にするための調整時を示した図である。 （ａ）（ｂ）は伸縮装置のばねの調整について説明する図である。 係留索部材と転向ガイドの他の例を説明する図である。 従来の起伏ゲート式防波堤の動作を説明する概略図で、（ａ）は格納時、（ｂ）は浮上操作時、（ｃ）は倒伏時を示す図である。

符号の説明

１１ 起伏ゲート式防波堤
１２ 扉体
１２ａ 回転軸
１２ｂ 空気室
１２ｃ 裏面
１４ 収納部
１５ 軸受
１６ 給気管
２１ ゲート係留部
２１ａ 貫通孔部
２２ 転向滑車
２３ フック
２３ａ 回動支点
２４ 係留ロープ（係留索部材）
２５ フック着脱用シリンダ
２５ａ ロッド
２６ 動滑車
２７ 伸縮装置
２７ａ 強ばね
２７ｂ 弱ばね
２８ 固定滑車

Claims (5)

1. 空気室の浮力により、幅方向に複数組の扉体ブロックを並設した扉体が起立する起伏ゲート式防波堤の前記扉体を、係留索部材によって係留する装置であって、
   水中の収納部に前記扉体を格納した状態の、扉体の裏面と相対する部分に設置された係留索部材の転向ガイドと、
   格納した状態にある前記扉体の裏面に取り付けたゲート係留部と相対する位置に設置された一端部に回動支点を有するフックと、
   ロッドの先端部に動滑車を取り付けたフック着脱用シリンダと、
   一端側が前記フックの中間部に取り付けられ、他端側は、前記転向ガイドと、前記フック着脱用シリンダのロッドの先端部に取り付けた動滑車、及び固定滑車を介して水面上に引き出される係留索部材と、
   この水面上に引き出された係留索部材の他端側に接続し、係留索部材に作用する張力の増減に伴って伸縮する伸縮装置を備えたことを特徴とする起伏ゲート式防波堤の扉体係留装置。
2. 前記伸縮装置は、扉体の上下方向の動揺に追従する強ばねと、前記フックのロックを検知する弱ばねを直列状に設けたものであることを特徴とする請求項１に記載の起伏ゲート式防波堤の扉体係留装置。
3. 前記フック着脱用シリンダは、ロッドの進展により滑車を鉛直方向に上下移動させて、扉体を起立させるものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の起伏ゲート式防波堤の扉体係留装置。
4. 前記係留索部材は、係留ロープであることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の起伏ゲート式防波堤の扉体係留装置。
5. 前記係留索部材は、
   他端側が伸縮装置に接続され、一端側が前記動滑車と前記転向ガイドの間に位置する係留ロープと、
   この係留ロープの一端側に他端側が連結され、一端側が前記フックの中間部に接続された複数個が連結されたロッドで構成されたものであることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の起伏ゲート式防波堤の扉体係留装置。

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