JP4044483B2 - ガセットプレートを用いた構造物の接合構造および建築物 - Google Patents

ガセットプレートを用いた構造物の接合構造および建築物 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガセットプレートを用いた構造物の接合構造および建築物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
建築物における柱梁の接合部やトラス構造の格点部等において、構造部材や制振ブレースなどの斜材は、ガセットプレートを介して斜材に対して所定の角度で交差する軸力部材に接合される。この接合部構造においては、斜材に圧縮力がかかったときガセットプレートが面外座屈や面外変形しない構造とされており、その数例を図7、図8によって説明する。
【0003】
図7(a)、(b)と(c)、(d)および、図8(a)、(b)と(c)、(d)は、従来例1、2、3、4を示し、各図には、ガセットプレート1に、スプライスプレート2を用いて、構造部材や制振ブレースなどの斜材3の十字状断面の接合端部4を結合した接合部構造が示されている。以下、順に説明する。
【0004】
図7(a)、(b)に示す従来例1において、ガセットプレート1の直角の2辺の一方の垂直辺には、柱またはトラス構造の一方の軸力部材(図示せず)を取付けるための鉛直接合片5が設けられ、水平下辺には梁またはトラス構造の他方の軸力部材(図示せず)を取付けるための水平接合片6が設けられている。また、ガセットプレート1の垂直辺の上端から上部辺7が先方に伸び、水平下辺の先端から垂直立上り辺8が上方に伸び、上部水平辺7と垂直立上り辺8は傾斜接合端面10を介して接続している。
【0005】
また、ガセットプレート1の両側面に補剛リブプレート11を溶接12にて両外側に突出させて設け断面十字状補剛部が構成されている。この断面十字状補剛部の先端位置の傾斜接合端面10に構造部材や制振ブレースなどの斜材3の断面十字の接合端部4が突き合わされる。
【0006】
そして、長方形の平鋼板からなるスプライスプレート2の一端側を補剛リブプレート11を挟んでガセットプレート1の両側面に当てがって、それぞれの当接面をボルト13で接合する。また、スプライスプレート2の他端側を斜材3の断面十字の接合端部4の各翼片の両側面に当てがい、それぞれの当接面をボルト13で接合する。
【0007】
従来例1では、前記の構成によりスプライスプレート2を介してガセットプレート1に斜材3の接合端部4が接合される。
【0008】
図7(b)、(c)に示す従来例2においては、従来例1の構成に加えて、ガセットプレート1の上部水平片7と垂直立上り片8にそれぞれ補剛リブ14、15が溶接されている。
【0009】
図8(a)、(b)に従来例3を示し、図8(c)、(d)に従来例4を示す。図8(c)、(d)に示す従来例4において、ガセットプレート1の両側面に溶接12で固着する補剛リブプレート11の下端が、鉛直接合片5に当たるまで伸長して設けられている点が従来例1と相異する。他の構成は、従来例1同じである。
【0010】
その他の従来技術として、特許3290007号公報(特許文献1)、特開2003−34984号公報(特許文献2)がある。
【0011】
【特許文献1】
特許3290007号公報
【特許文献2】
特開2003−34984号公報
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
図7、図8に示す従来技術1〜4は、斜材3に圧縮力が作用したときに、ガセットプレート1が面外座屈または面外変形することがないように、ガセットプレート1の両側面に補剛リブプレート11を溶接してあるが、その溶接作業に手間がかかりコストアップにつながる。また、耐震補強等で既存構造物のガセットプレートに補剛リブ等で補強する場合、補剛リブ取り付けのための作業が必要となる。また、現場溶接で補剛リブを取り付ける場合には、(1)コストアップにつながり、(2)作業時の天候に左右される、(3)取り付け位置によっては上向き溶接となり、溶接品質が低下する。
【0013】
このように従来のガセットプレート1に必ず補剛リブプレート11を溶接しているのは、従来のスプライスプレート2が単に長方形の平鋼板であり、板厚方向の強度が不十分でガセットプレート1の座屈強度向上に殆ど寄与しないからであり、その強度不足を補剛リブプレート11の溶接で補っているのが現状である。
【0014】
図7(c)に示すように、ガセットプレート1の上部水平片7と垂直立上り片8に補剛リブ14、15を溶接すれば、ガセットプレート1の座屈強度は向上するが補剛リブ14、15の溶接のため前記と同様に溶接作業に手間取り、コストアップや品質低下の問題が避けられない。
【0015】
また、図8(a)のように、平鋼板からなるスプライスプレート11のガセットプレート1への進入が浅い場合は、ガセットプレート1の面外座屈強度は一層弱くなる。また、図8(b)のように、補剛リブプレート11の下端を鉛直接合片5に当たるまで伸長して設ける場合は、ガセットプレート1の面外座屈強度は向上するが、補剛リブプレート11の溶接作業に伴う問題は依然として残っている。
【0016】
従来技術の問題点を整理すると次のとおりである。
【0017】
(1)従来構造では、ガセットプレートに面外座屈防止用のリブプレートが付いてない場合は、構造部材や制振ブレース等の斜材3に圧縮力がかかった時に、ガセットプレートが面外に座屈する。このためガセットプレートには面外変形及び面外座屈を防止する補剛リブプレート11が必ず溶接されている。
【0018】
(2)十字の補剛リブプレート付きガセットプレート1において、補剛リブプレート11の組込み長さが短い場合は、同様に面外に座屈する。
【0019】
(3)ガセットプレート1には溶接部をなくしたいが、従来構造では、補剛リブプレート11が必ず必要であるから、そのための溶接が必要である。よってコストアップになる。また、耐震補強等で既存構造物のガセットプレートに補剛リブ等で補強する場合、補剛リブ取り付けのための作業が必要となる。現場溶接で補剛リブを取り付ける場合には、(1)コストアップにつながり、(2)作業時の天候に左右される、(3)取り付け位置によっては上向き溶接となり、溶接品質が低下する。
【0020】
本発明は、前記の問題を解決したガセットプレートを用いた構造物の接合構造および、建築物を提供することを目的とする。
【0021】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本発明は次のように構成する。
【0022】
第1の発明は、ガセットプレートの2辺が、柱梁やトラス枠などの互いに交差する2つの軸力部材に固定され、両軸力部材で挟まれた内側から伸びる構造部材や制振ブレースからなる斜材の断面十字状の端部が、前記ガセットプレートの接合端面に突き合される接合構造において、L型形鋼またはリブ付きスプライスプレートからなる断面L形の複数の連結部材の一端側は、板状のガセットプレートにおける垂直立ち上がり辺の上端と下部水平辺の先端とを結ぶ傾斜線よりもガセットプレートの基端側の角部に近づくように伸長して設けられて、ガセットプレートに面外座屈耐力を付与するに足りる長さまで、該ガセットプレートの角部に向けて伸長され、かつ前記各連結部材をガセットプレートの両側面にそれぞれ対をなして配置される一方の連結部材は角部に向かって近づくように伸長して設けられた長い連結部材とされ、他方の連結部材は、前記長い連結部材よりも短いと共に前記傾斜線を超えて伸長する度合いが少ない連結部材とされると共に、各連結部材における直角の一辺をそれぞれガセットプレートの側面に当接して、断面L形の複数の連結部材の一端側を、ガセットプレートにボルト接合すると共に、前記各連結部材の他端側における直角部を、それぞれ斜材の断面十字状の接合端部の直角隅部に当てがい、各連結部材の他端側を前記斜材の断面十字状の端部にボルト接合したことを特徴とする。
【0023】
第2の発明は、第1の発明において、ガセットプレートの垂直立上り辺と上部傾斜辺の一方または両方に補剛リブを設けたことを特徴とする。
【0024】
第3の発明は、第1または第2の発明において、前記L型形鋼またはリブ付きスプライスプレートからなる断面L形の連結部材は一対をなし、それぞれの一側面が前記ガセットプレートの両側面を挟んで設けられその当接部がボルト接合されると共に、対をなす一方の連結部材の端部がガセットプレートの角部により長く延長していることを特徴とする。
【0025】
第4の発明は、第1〜第3の何れかの発明において、ガセットプレートに設けられるボルト孔は平行な2列のボルト孔であり、断面L形の連結部材は、90度の等角度間隔をおいて4本配置されていることを特徴とする。
【0026】
第5の発明は、第1〜第4の何れかの発明におけるガセットプレートの2辺が柱梁やトラス枠などの互いに交差する2つの軸力部材にボルト接合されていることを特徴とする。
【0027】
第6の発明は、第1〜第5の何れかの発明における構造物の接合構造により建築物を構築してなることを特徴とする。
【0028】
【作用】
本発明は、ガセットプレートと斜材の接合端部を結合する部材を、L型形鋼またはリブ付きスプライスプレートからなる連結部材で構成し、かつ全ボルト接合方式としたので、従来のような補剛リブプレートの溶接がなくても、斜材に圧縮が作用した場合のガセットプレートの面外座屈、面外変形を防止できる。
【0029】
したがって、ガセットプレートに補剛リブ等を取り付けなくても、L型またはリブ付きスプライスプレートにより接合するだけで、ガセットプレートの補強となり面外座屈を防止でき、かつ構造部材との接合が可能となる。また、ガセットプレートの製作作業が容易になり、かつ低コスト化になる。
【0030】
耐震補強等で既存構造物のガセットプレートに補剛リブ等で補強する場合、L型またはリブ付きスプライスプレートにより接合すれば、補剛リブを取り付ける必要がなく、ガセットプレートの補強及び接合が可能となる。したがって、(1)低コスト化、(2)作業の容易化、(3)現場溶接の場合は、作業時の天候に左右されないこと、(4)現場溶接の場合は、溶接がなくなるため、上向き溶接もなくなり、接合部の品質が向上する。また、ガセットプレートに補剛リブプレートが既に溶接してある既存の建物を耐震補強とする場合、従来の平鋼板のスプライスプレートだけではまだ強度が不足し、さらに補剛リブプレートを追加溶接するなどの手間のかかる作業が必要となるが、本発明に係る連結部材を用いた接合構造を適用することで、低コストで既存の建物を耐震補強を図ることができる。
【0031】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
【0032】
図1、図2は、実施形態1〜3を示し、各図には、ガセットプレート21に、従来のスプライスプレートに代わる所定長のL型形鋼またはリブ付きスプライスプレートからなる連結部材22を用いて、構造部材や制振ブレースなどの斜材3の接合端部4を結合した接合部構造が示されている。以下、順に説明する。
【0033】
図1(a)と図2(a)に示す実施形態1において、ガセットプレート21の直角の2辺において、垂直な辺には柱またはトラス構造の一方の軸力部材(何れも図示せず)を取付けるための鉛直接合片5が設けられ、水平下辺には梁またはトラス構造の他方の軸力部材(何れも図示せず)を取付けるための水平接合片6が設けられている。また、ガセットプレート21の垂直辺の上端から所定の角度傾斜した上部傾斜辺17が伸び、水平辺の先端から垂直立上り辺18が上方に伸び、上部傾斜辺17と垂直立上り辺18は傾斜接合端面30を介して交わっている。
【0034】
ガセットプレート21の傾斜接合端面30には、45°の斜め上方向から伸びる構造部材や制振ブレースなどの斜材3の断面十字の接合端部4が突き合わされる。
【0035】
そして図1(a)、図2(a)に示すように、L型形鋼またはリブ付きスプライスプレートからなる、断面L形の連結部材22の下部側の直角の一片をガセットプレート21の両側面に当接し、その当接部に複数のボルト13を締結することで、連結部材22の下部をガセットプレート21の両側面にボルト接合する連結部材22の間は少し間隔をあけて設けられている。また、連結部材22の上部側は、ガセットプレート21における傾斜接合端面30から上方に所定長突出している。
【0036】
そして、斜材3の断面十字の接合端部4をガセットプレート21における傾斜接合端面30に突き合わせ、その直角隅部にガセットプレート21の両側面に配設した各連結部材22の上部側における直角部を当てがい、その当接部を複数のボルト13で締結することで、連結部材22の上半部を斜材3の断面十字の接合端部4にボルト接合する。
【0037】
連結部材22の下端は、ガセットプレート21に面外座屈耐力を付与するに足りる長さまで、該ガセットプレート21の角部23に向けて伸長させている。具体的には、ガセットプレート21における、鉛直接合片5(垂直立上り辺)の上端と、水平接合片6(下部水平辺)の先端とを結ぶ傾斜線24よりもガセットプレート21の角部23に向かってできる限り近づくように設けるのが望ましい。図示例の場合、ガセットプレート21の両側面に対をなして設けられる上部側に位置する連結部材22は、鉛直接合片5に早くぶつかる関係で傾斜線24を越えて伸長する度合が少ない短い連結部材とされ、下側に位置する連結部材22は、傾斜線24を越えて角部23に近づくように伸長して設けられ、前記短い連結部材よりも長い連結部材とされている。
【0038】
実施形態1では、連結部材22はL型形鋼またはリブ付きスプライスプレートからなり、直角片を有していて剛性に富むので、従来のように該ガセットプレート21に補剛リブプレートを溶接しなくとも、斜材3の圧縮力により面外座屈や面外変形することがない。それに加え、連結部材22を面外座屈耐力を付与するに足りる長さに設けることで、ガセットプレート21の座屈荷重が一層大きくなり、斜材3に作用する大きな圧縮力に耐えることができる。
【0039】
図1(b)、図2(b)は実施形態2を示し、ガセットプレート21の垂直立上り辺18に、所定の高さの補剛リブ15を溶接した点が、実施形態1と相異する。他の構成は実施形態1と同様である。また、図1(c)、図2(c)は実施形態3を示す。実施形態3は、実施形態2の構成に加えて、ガセットプレート21の上部傾斜辺17にも補剛リブ14を溶接した点が当該実施形態2と相異し、他の構成は実施形態2と同様である。
【0040】
実施形態2、3のように、ガセットプレート21の垂直立上り辺18と上部傾斜辺17に補剛リブ15、14を設けることで、実施形態1よりもさらにガセットプレート21の座屈強度が向上する。
【0041】
実施形態1〜3では、構造部材や制振ブレースなどの斜材3の断面十字の接合端部4を示したが、これに限らず一状断面の接合端部の場合も本発明を適用でき、所期の作用効果を奏する。
【0042】
図3には、実施形態1に係る接合構造を、箱形断面の柱31とH形鋼の梁32と制振ブレース(斜材)3からなる鉄骨架構に実施した例が示されている。図4、図5には、図3における接合部構造の詳細が示されている。
【0043】
制振ブレース材3は、柱31と梁32の斜め上下に位置する接合部にわたって傾斜配置され、当該制振ブレース材3の端部が制振ブレース材3から梁32への鉛直・水平力伝達機構33を介して、柱31と梁32に結合されている。梁32には床構造34への水平力伝達機構35が設けられている。
【0044】
制振ブレース材3は心材36を鋼管または鋼管コンクリートまたは、鉄筋コンクリートのいずれかの座屈拘束材で座屈補剛し、制振機能を持たせた制振ブレース(例えば、特許第2533935号公報)で構成されていて、心材の接合端部4は十字断面に構成されている。
【0045】
各部材の組立て手順を説明する。柱31の一側面31aにガセットプレート21付きの梁32当接し、その当接部をボルト接合する。すなわち、上下2つのガセットプレート21の鉛直接合片5と水平接合片6を柱31の一側面31aおよび、梁32の上下のフランジ43に当てがい、この鉛直と水平の接合部片5、6のボルト挿通孔42に固定ボルト13を挿通し、ナットを締結することで、ガセットプレート21と柱31と梁32をボルト接合する。
【0046】
次に、制振ブレース材3を組むが、この場合、十字断面の心材の接合端部4をガセットプレート21の傾斜接合端面30に当接したうえ、斜め上下方向に直線位置する両部材に跨って、かつ両部材を挟んで、L型形鋼またはリブ付きスプライスプレートからなり、直角片を有していて剛性に富む連結部材22を配設する。つづいて、制振ブレース3の心材の接合端部4と連結部材22およびガセットプレート21と連結部材22とのそれぞれの接合部におけるボルト挿通孔にボルト13を挿通し、ナットを締結してこの3部材を結合一体化する。これにより、制振ブレース材3から柱31および梁32への鉛直および水平力伝達機構33が構築される。
【0047】
このようにして、鉛直・水平力伝達機構33を介して、柱31と梁32と制振ブレース材(斜材)3を組んだ後、梁32の上フランジ43の上面が埋るように床構造34のコンクリートを打設することで、シアコネクタ44が床コンクリート中に埋設されて梁2から床構造34への水平力伝達機構35が構築される。
【0048】
鉛直・水平力伝達機構33を介して、柱31と梁32と制振ブレース材3と床構造34が構築された耐震構造において、制振ブレース材3に材軸方向の力が作用したときの鉛直方向成分と水平方向成分は、ガセットプレート21および、これと柱31と梁32を結合する固定ボルト13を介して、柱31、梁32に鉛直方向および水平方向の力として伝達される。
【0049】
図4、図5において、本発明に係るL型形鋼またはリブ付きスプライスプレートからなる連結部材22を用いてガセットプレート21と斜材(制振ブレース)3の接合端部4をボルト接合する構成としたので、ガセットプレート21には従来の補剛リブプレートを溶接しなくとも、斜材3に圧縮力が作用してもその面外座屈や面外変形をなくすことができる。
【0050】
図6(a)、(b)は既存の建物を耐震補強する参考形態3を示す。同図において、既存のガセットプレート1の直角な2辺は柱31と梁32に溶接12にて取付けられていて、ガセットプレート1の両側面には補剛リブプレート11が溶接されている。前記の接合部を耐震補強するには、本発明に係るL型形鋼またはリブ付きスプライスプレートからなる断面L形の連結部材22の下端側の直角2辺を既存のガセットプレート1と補剛リブプレート11が交わる直角部に当てがい、その当接部をボルト13で接合する。さらに、連結部材22の上端側の直角2辺を制振ブレース3の接合端部4における直角部に当てがってその当接部をボルト13で接合する。それにより既存のガセットプレート1に追加的に補剛リブプレートなどを現場溶接しなくとも、当該既存のガセットプレート1を補強でき、簡潔な作業かつ低コストで既存の建物を耐震補強できる。
【0051】
さらに参考発明は、図9に示すように、例えば屋根に用いられるトラス部材37の端部が6辺方向から集まり接合されるガセットプレート1において、L型またはリブ付きスプライスプレートからなる断面L形の連結部材22を使って、該ガセットプレート1と連結部材22を接合する場合などに適用できる。
【0052】
なお、各実施形態で示した構成を適宜設計変更して実施すること、および実施形態に係る接合構造を実施した建築物や鉄塔など各種の構築物は、本発明の範囲に含まれる。
【0053】
【発明の効果】
本発明によると、板状のガセットプレートと斜材の断面十字状の端部との接合端部を結合する部材を、L型形鋼またはリブ付きスプライスプレートからなる断面L形の連結部材で構成し、かつ、断面L形の連結部材とガセットプレートおよび斜材の間は全ボルト接合としたので、極めて簡潔な連結構造にてガセットプレートを補強できて、従来の補剛リブプレートがなくとも、ガセットプレートは面外座屈、面外変形しにくくなる。したがって、ガセットプレートに補剛リブプレートを溶接する必要がなく、低コスト化が実現され、溶接不良による品質低下などの問題も回避できる。また、補剛リブプレートが付いている場合でも、リブプレートが短いと、ガセットプレートは座屈するが、本発明では、短いリブプレートを組合わせて構成した場合も、面外座屈も防止できる。
【0054】
また、耐震補強では、ガセットプレートにリブプレートがない場合、ガセットプレートの面外座屈を防ぐために、既存のガセットプレートに補剛リブプレートを現場溶接等で取付ける必要があったが、本発明では、ガセットプレートに面外座屈を防止するためのリブプレートを取付ける必要がなくなり、この点でも低コスト化が実現される。さらに、断面L形の連結部材をガセットプレートが十分な座屈耐力を有する長さまで延長して設けることにより、スプライスプレートの面外座屈荷重を一層大きくできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)、(b)、(c)は、実施形態1、2、3に係るガセットプレートと構造物の接合構造の側面図である。
【図2】(a)、(b)、(c)は、実施形態1、2、3に係るガセットプレートの斜視図である。
【図3】 本発明の実施形態1に係る接合構造を用いたトラス架構の側面図である。
【図4】 図3におけるA部の分解斜視図である。
【図5】(a)は、図2におけるA部の拡大図、(b)、(c)は、図(a)のB−B、C−C断面図である。
【図6】(a)、(b)は、参考形態3に係る既存ガセットプレートの本発明による耐震補強構造の側面図と、H−H断面図である。
【図7】(a)、(c)は、それぞれ従来例1、2に係るガセットプレートと構造物の接合構造の側面図、(b)、(d)は、同図(a)、(c)におけるD−D断面図とE−E断面図である。
【図8】(a)、(c)は、それぞれ従来例3、4に係るガセットプレートを用いた構造物の接合構造の側面図、(b)、(d)は、それぞれ同図(a)、(c)におけるF−F断面図とG−G断面図である。
【図9】 参考発明の接合構造を屋根トラス部材とガセットプレートの接合に用いた例の平面図である。
【符号の説明】
1 ガセットプレート
2 スプライスプレート
3 斜材
4 接合端部
5 鉛直接合片
6 水平接合片
7 上部水平片
8 垂直立上り辺
10 傾斜接合端縁
11 補剛リブプレート
12 溶接
13 ボルト
14 補剛リブ
15 補剛リブ
17 上部傾斜辺
18 垂直立上り辺
21 ガセットプレート
22 連結部材
24 傾斜線
29 鉛直力伝達機構
30 傾斜接合端面
31 柱
31a 柱の一側面
32 梁
33 水平力伝達機構
34 床構造
35 水平力伝達機構
36 心材
37 トラス部材
40 梁ウエブ
42 ボルト挿通孔
43 上、下フランジ
44 シアコネクタ

Claims (6)

  1. ガセットプレートの2辺が、柱梁やトラス枠などの互いに交差する2つの軸力部材に固定され、両軸力部材で挟まれた内側から伸びる構造部材や制振ブレースからなる斜材の断面十字状の端部が、前記ガセットプレートの接合端面に突き合される接合構造において、L型形鋼またはリブ付きスプライスプレートからなる断面L形の複数の連結部材の一端側は、板状のガセットプレートにおける垂直立ち上がり辺の上端と下部水平辺の先端とを結ぶ傾斜線よりもガセットプレートの基端側の角部に近づくように伸長して設けられて、ガセットプレートに面外座屈耐力を付与するに足りる長さまで、該ガセットプレートの角部に向けて伸長され、かつ前記各連結部材をガセットプレートの両側面にそれぞれ対をなして配置される一方の連結部材は角部に向かって近づくように伸長して設けられた長い連結部材とされ、他方の連結部材は、前記長い連結部材よりも短いと共に前記傾斜線を超えて伸長する度合いが少ない短い連結部材とされると共に、各連結部材における直角の一辺をそれぞれガセットプレートの側面に当接して、断面L形の複数の連結部材の一端側を、ガセットプレートにボルト接合すると共に、前記各連結部材の他端側における直角部を、それぞれ斜材の断面十字状の接合端部の直角隅部に当てがい、各連結部材の他端側を前記斜材の断面十字状の端部にボルト接合したことを特徴とするガセットプレートを用いた構造物の接合構造。
  2. ガセットプレートの垂直立上り辺と上部傾斜辺の一方または両方に補剛リブを設けたことを特徴とする請求項1記載のガセットプレートを用いた構造物の接合構造。
  3. 前記L型形鋼またはリブ付きスプライスプレートからなる断面L形の連結部材は一対をなし、それぞれの一側面が前記ガセットプレートの両側面を挟んで設けられその当接部がボルト接合されると共に、対をなす一方の連結部材の端部がガセットプレートの角部により長く延長していることを特徴とする請求項1または2記載のガセットプレートを用いた構造物の接合構造。
  4. ガセットプレートに設けられるボルト孔は平行な2列のボルト孔であり、断面L形の連結部材は、90度の等角度間隔をおいて4本配置されていることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項記載のガセットプレートを用いた構造物の接合構造。
  5. 前記ガセットプレートの2辺が柱梁やトラス枠などの互いに交差する2つの軸力部材にボルト接合されていることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項記載のガセットプレートを用いた構造物の接合構造。
  6. 請求項1〜5の何れか1項記載の構造物の接合構造により構築してなる建築物。
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