JP6929503B2 - コンクリート構造物及びその構築方法 - Google Patents

Description

本発明は、桟橋の上部工等のプレキャストコンクリート部材で構成されたコンクリート構造物及びその構築方法に関する。

桟橋の上部工等の構造物は、管杭に支持されたコンクリート製の梁部と、梁部上にコンクリート床版とによって形成されている。

従来、上部工を構成するコンクリート製の梁部は、各鋼管杭を打設した後、隣接する鋼管杭間に鉄骨の設置や鉄筋の配筋等を行うとともに、鋼管杭に支持させた支保工を利用して鋼管杭間に型枠を形成し、コンクリートを場所打ちすることによって形成するとともに、当該梁部と鋼管杭の杭頭部とを接合していた。

しかしながら、このような工法では、梁部全体を場所打ちコンクリートで形成するため、各作業を行うための作業足場や支保工の設置、鉄筋・鉄骨の配置、型枠の組立・解体、コンクリートの打設・養生等の全ての作業を海上で行わなければならず、海象・気象条件の影響が大きいとともに、工期が長期化するという問題があった。

そこで、近年では、コンクリート製の梁部を構成する複数のプレキャストコンクリート造の既製部材（以下、プレキャストコンクリート部材という）を予め陸上の工場又は製作ヤードで製造し、それを施工現場に搬送し、鋼管杭の頭部に当該プレキャストコンクリート部材を支持させた後、各プレキャストコンクリート部材間を場所打ちコンクリートからなるコンクリート連結部により連結することでコンクリート製の梁部を構築する工法が用いられている（例えば、特許文献１を参照）。

その場合、コンクリート連結部は、設置された隣り合うプレキャストコンクリート部材間に型枠設置用の支保工を仮設し、その支保工に型枠を支持させるとともに、型枠内に鉄筋・鉄骨を配設し、しかる後、型枠内に場所打ちコンクリートを打設することにより各プレキャストコンクリート部材間を連結していた。

特開２００１−２８８７２５号公報

しかしながら、上述の如き従来の技術では、コンクリート連結部を形成する際、プレキャストコンクリート部材間に足場兼用支保工を仮設し、その仮設の足場兼用支保工を用いて、型枠の組立て・解体（脱型）、鉄筋・鉄骨の配設、コンクリートの打設・養生等の一連の作業を行わなければならなかった。

この足場兼用支保工の設置から解体撤去に至るまでの一連の作業は、海上で行わなければならず、海象・気象条件の影響を受けるとともに、プレキャストコンクリート部材を使用する利点を十分に活かし切れていないという問題があった。

そこで、本発明は、このような従来の問題に鑑み、プレキャストコンクリート部材によって構成される桟橋の上部工等のコンクリート構造物の利点を活かし、工期の短縮を図ることができるコンクリート構造物及びその構築方法の提供を目的としてなされたものである。

上述の如き従来の問題を解決するための請求項1に記載の発明の特徴は、間隔をおいて隣り合うプレキャストコンクリート部材と、該プレキャストコンクリート部材間を連結するコンクリート連結部とを備える梁状のコンクリート構造物において、前記コンクリート連結部の底面部を形成する底版部と、該底版部より立ち上げた側壁部とからなるコンクリート製の型枠兼用プレキャスト外殻体を備え、該型枠兼用プレキャスト外殻体は、前記側壁部のプレキャストコンクリート部材間方向側縁より突出し、前記各プレキャストコンクリート部材の端部側面に形成された凹状の係合凹部と嵌合する支持用凸部を備え、前記コンクリート連結部は、前記支持用凸部を介して前記プレキャストコンクリート部材間に架設された前記型枠兼用プレキャスト外殻体と、該型枠兼用プレキャスト外殻体内に打設された場所打ちコンクリートとにより形成され、前記プレキャストコンクリート部材とともに梁状を成すようしたことにある。

請求項２に記載の発明の特徴は、請求項１の構成に加え、前記型枠兼用プレキャスト外殻体は、前記側壁部の下端部に底版部用張出部が支持された一対のＬ型プレキャストブロックを備え、該両Ｌ型プレキャストブロックを前記プレキャストコンクリート部材間に対向配置に挿入することにより形成されるようにしたことにある。

請求項３に記載の発明の特徴は、隣り合うプレキャストコンクリート部材間がコンクリート連結部によって連結されてなる梁状のコンクリート構造物の構築方法において、前記コンクリート連結部の底面部を形成する底版部と、該底版部より立ち上げた側壁部と、前記側壁部の側縁より突出した支持用凸部とを備えてなる型枠兼用プレキャスト外殻体を予め形成しておき、該型枠兼用プレキャスト外殻体を前記プレキャストコンクリート部材間に挿入するとともに、前記支持用凸部を前記各プレキャストコンクリート部材の端部側面に形成された凹状の係合凹部と嵌合させて前記型枠兼用プレキャスト外殻体を前記プレキャストコンクリート部材間に架設し、しかる後、前記型枠兼用プレキャスト外殻体内に場所打ちコンクリートを打設し、前記コンクリート連結部を形成し、該コンクリート連結部が前記プレキャストコンクリート部材とともに梁状を成すことにある。

請求項４に記載の発明の特徴は、請求項３の構成に加え、前記側壁部の下端部に底版部用張出部が支持された一対のＬ型プレキャストブロックを使用し、該両Ｌ型プレキャストブロックを前記プレキャストコンクリート部材間に対向配置に挿入することにより前記型枠兼用プレキャスト外殻体を形成することにある。

請求項５に記載の発明の特徴は、請求項４の構成に加え、対向する前記両側壁部の上端部間又は前記両プレキャストコンクリート部材間に架設部材を架設し、下端が前記底版部用張出部に固定された吊り支保部材の上端を前記架設部材に固定し、その状態で前記型枠兼用プレキャスト外殻体内にコンクリートを打設することにある。

本発明に係るコンクリート構造物は、請求項１に記載の構成を具備することによって、特別な支保工を設けずともプレキャストコンクリート部材間を連結するコンクリート連結部を形成することができる。また、型枠兼用プレキャスト外殻体が型枠を兼用するので、型枠の設置・撤去作業を省略することができ、工期の短縮を図ることができる。また、枠兼用プレキャスト外殻体又はそれを構成するＬ型プレキャストブロックを水平方向外側よりプレキャストコンクリート部材間に挿入し、支持用凸部を介して架設することができる。

また、本発明は、請求項２に記載の構成を具備することによって、プレキャストコンクリート部材の端面より鉄筋等が突出している場合にも、効率よく型枠兼用プレキャスト外殻体を架設することができる。

また、本発明に係るコンクリート構造物の構築方法は、請求項３に記載の構成を具備することによって、特別な支保工を設けずともプレキャストコンクリート部材間を連結するコンクリート連結部を形成することができる。また、型枠兼用プレキャスト外殻体が型枠を兼用するので、型枠の設置・撤去作業を省略することができ、工期の短縮を図ることができる。

さらに、本発明において、請求項４に記載の構成を具備することによって、プレキャストコンクリート部材の端面より鉄筋等が突出している場合にも、効率よく型枠兼用プレキャスト外殻体を架設することができる。

さらにまた、本発明において、請求項５に記載の構成を具備することによって、場所打ちコンクリートを打設した際に側壁部に作用する側圧及びそれに伴ってＬ型プレキャストブロックに作用するモーメントに対抗し、安定した状態でコンクリートを打設することができる。

本発明に係るコンクリート構造物の一例を示す側面図である。 同上のＡ−Ａ線矢視断面図である。 図１中のコンクリート連結部の状態を示す断面図である。 （ａ）は同上のＬ型プレキャストブロックを示す側面図、（ｂ）は同縦断面図である。 （ａ）は本発明に係るコンクリート構造物の構築方法におけるプレキャストコンクリート部材を設置した状態を示す側面図、（ｂ）は同Ｂ−Ｂ線矢視断面図である。 （ａ）は同上のＬ型プレキャストブロックの設置作業の状態を示す側面図、（ｂ）は同Ｂ−Ｂ線矢視断面図である。 （ａ）は同上の場所打ちコンクリートの打設作業時の状態を示す側面図、（ｂ）は同Ｂ−Ｂ線矢視断面図である。 図７における場所打ちコンクリートによって作業する側圧及びモーメントの状態を説明するための拡大断面図である。

次に、本発明に係るコンクリート構造物の実施態様を図１〜図４に示した実施例に基づいて説明する。尚、本実施例では、コンクリート構造物として桟橋上部工を構成する梁部を例に挙げて説明し、図中符号１は桟橋、符号２は水底地盤である。

この桟橋１は、図１、図２に示すように、水底地盤２に打設された複数の鋼管杭３，３…と、鋼管杭３，３…に支持されたプレキャストコンクリート部材４，４…からなる梁状のコンクリート構造物（以下、プレキャスト梁部５という）とを備え、プレキャスト梁部５上に床版部６が形成されている。

プレキャスト梁部５は、図２に示すように、複数のプレキャストコンクリート部材４，４…と、各プレキャストコンクリート部材４，４間を連結するコンクリート連結部７とを備え、格子状に形成されている。

各プレキャストコンクリート部材４，４…は、図３に示すように、少なくとも下面が開口した杭挿入部８を有するプレキャストコンクリート部材本体９と、杭挿入部８の内側に支持された鞘管１０と、鞘管１０内に突出した支承部材（図示せず）とを備え、鋼管杭３，３…の杭頭部に支承部材が支持されることにより仮支持され、嵌合された鞘管１０と杭頭部との間にグラウト等の充填材が打設されることにより杭頭部に接合されている。

プレキャストコンクリート部材本体９は、杭挿入部８を有する中心支持部９ａと、中心支持部９ａより外向きに張り出した１又は複数の梁用片持ち部９ｂ，９ｂとにより構成され、それぞれ平面視Ｌ字状、Ｔ字状又は十字状に形成されている。

そして、プレキャスト梁部５は、平面視Ｌ字状、Ｔ字状、十字状の各プレキャストコンクリート部材４，４…を組み合わせ、梁用片持ち部９ｂ，９ｂ間をコンクリート連結部７によって連結することにより、格子状に形成されている。

また、各プレキャストコンクリート部材４，４…は、内部に鉄筋１１，１１…が埋設され、この鉄筋１１，１１…の先端側が梁用片持ち部９ｂ，９ｂの端面より突出し、隣り合うプレキャストコンクリート部材４，４…の鉄筋１１，１１…が互いに連結できるようになっている。

梁用片持ち部９ｂは、図１に示すように、その端部側面に矩形凹状の係合凹部１２，１２を備えている。

この係合凹部１２，１２は、プレキャストコンクリート部材４，４間方向と交差する水平方向外側上端部に側面側及び上面側に開口した矩形凹状に形成され、後述する型枠兼用プレキャスト外殻体１３に形成された支持用凸部１４が嵌合され、支持用凸部１４を介して型枠兼用プレキャスト外殻体１３が梁用片持ち部９ｂ，９ｂ間、即ち、プレキャストコンクリート部材４，４…間に跨って架設されるようになっている。

また、係合凹部１２は、内側面部にアンカーナット１２ａ，１２ａが埋設され、支持用凸部１４をボルト止めできるようになっている。

コンクリート連結部７は、図３に示すように、コンクリート連結部７の底面部を形成する底版部１５と、底版部１５より立ち上げた側壁部１６，１６とからなるコンクリート製の型枠兼用プレキャスト外殻体１３を備え、プレキャストコンクリート部材４，４間に型枠兼用プレキャスト外殻体１３が架設され、型枠兼用プレキャスト外殻体１３内に場所打ちコンクリート１７が打設される。

型枠兼用プレキャスト外殻体１３は、一対のＬ型プレキャストブロック１８，１８により構成され、Ｌ型プレキャストブロック１８，１８を対向配置に突き合わせることによって平板状の底版部１５と、底版部１５の梁巾方向両端より立ち上がった側壁部１６，１６とが断面Ｕ字状を成している。

Ｌ型プレキャストブロック１８，１８は、陸上の工場や製作ヤード等で予め製造されたプレキャストコンクリートブロックであって、図４に示すように、コンクリート連結部７の側面を形成する側壁部１６と、側壁部１６の下端部より水平方向に張り出した底版用張出部１５ａとを備え、側壁部１６と底版用張出部１５ａとが一体となってＬ字状を成している。

このＬ型プレキャストブロック１８，１８は、プレキャストコンクリート部材４，４間に互いに対向配置に挿入することによって、コンクリート連結部７の側面部及び底面部、即ち、型枠兼用プレキャスト外殻体１３を構成し、且つ、場所打ちコンクリート１７を打設する際の型枠として機能するようになっている。

側壁部１６は、プレキャストコンクリート部材４，４間の幅に合わせて矩形状に形成され、その上端部両側に矩形状の支持用凸部１４，１４が一体に突設されている。

支持用凸部１４は、係合凹部１２の形状に整合させた矩形状に形成され、間隔を置いてボルト２２が挿通されるボルト挿通孔１４ａ，１４ａが設けられている。

底版用張出部１５ａは、底版部１５を半割にした形状に形成され、その先端部が互いに突き合わされて接合されるようになっている。

また、底版用張出部１５ａの接合端部は、互いに嵌合する段部１８ａ，１８ａが形成され、段部１８ａ，１８ａ間にパッキン等の止水材１８ｂが介在されている。

さらに、底版用張出部１５ａの上面部には、吊り支保部材１９の下端を固定するためのインサート金具２０が埋設されている。

側壁部１６及び底版用張出部１５ａには、厚み方向に間隔を置いて配設された内側鉄筋２１ａ及び外側鉄筋２１ｂとからなる鉄筋体２１を備え、この鉄筋体２１が側壁部１６及び底版用張出部１５ａの内側に一定のコンクリートかぶり部分を露出した状態で埋設されている。

内側鉄筋２１ａ及び外側鉄筋２１ｂは、それぞれ縦横に配置した鉄筋によって格子状に形成され、互いに波型鉄筋２１ｃによって連結され、この鉄筋体２１が型枠兼用プレキャスト外殻体１３と場所打ちコンクリート１７とに跨って配設されることによって、型枠兼用プレキャスト外殻体１３と場所打ちコンクリート１７とを強固に連結するようになっている。

次に、このコンクリート構造物の構築方法について図５〜図８に基づいて説明する。尚、上述の実施例と同様の構成には同一符号を付して説明する。

事前の準備として、陸上の工場又は製作ヤードにおいて、プレキャストコンクリート部材４，４…及び型枠兼用プレキャスト外殻体１３を構成するＬ型プレキャストブロック１８，１８を製作する。

尚、Ｌ型プレキャストブロック１８，１８は、プレキャストコンクリート部材４，４…の設置後に、その状態に基づいて製作してもよい。

作業現場においては、先ず、各プレキャストコンクリート部材４，４…をクレーン船等によって施工現場まで移送し、プレキャストコンクリート部材４，４…をクレーンによって吊上げ、鞘管１０を鋼管杭３，３…の杭頭部に嵌合させ、プレキャストコンクリート部材４，４…が支承部材を介して杭頭部に安定した状態で仮支持される。

そして、プレキャストコンクリート部材４，４…を杭頭部に仮支持させた状態で、鞘管１０と鋼管杭３，３…との間の隙間をグラウト等の充填材で充填し、鋼管杭３，３…の杭頭部にプレキャストコンクリート部材４，４…を接合する。

各プレキャストコンクリート部材４，４…の設置が完了したら、図５に示すように、隣り合うプレキャストコンクリート部材４，４…の各梁用片持ち部９ｂ，９ｂの端面より突出した鉄筋１１，１１…を互いに連結する。

次に、図６に示すように、一対のＬ型プレキャストブロック１８，１８をクレーン船等によって施工現場まで移送し、Ｌ型プレキャストブロック１８，１８をクレーンによって吊上げ、プレキャストコンクリート部材４，４…間に挿入し、両プレキャストコンクリート部材４，４…間に型枠兼用プレキャスト外殻体１３を架設する。

Ｌ型プレキャストブロック１８，１８は、例えば、図に示す吊り具３０を使用して吊り上げ、梁用片持ち部９ｂ，９ｂの端面から突出した鉄筋１１，１１…との干渉を回避し、梁用片持ち部９ｂ，９ｂから水平方向に距離を置いた位置で梁用片持ち部９ｂ，９ｂと同じ高さまで吊り下ろす。

そして、両Ｌ型プレキャストブロック１８，１８を対向させた状態で水平方向に移動させ、底版用張出部１５ａ、１５ａの先端部を突き合わせるとともに、支持用凸部１４を係合凹部１２，１２に嵌合させ、両プレキャストコンクリート部材４，４…間に型枠兼用プレキャスト外殻体１３が架設される。

さらに、支持用凸部１４のボルト挿通孔１４ａにボルト２２を通し、ボルト２２をアンカーナット１２ａに螺合させることによって支持用凸部１４を介して各Ｌ型プレキャストブロック１８，１８をプレキャストコンクリート部材４に固定する。

次に、図７に示すように、対向する側壁部１６，１６の上端部間に幅止め材を兼用する架設部材２４を設置し、その両端部を側壁部１６，１６の上端部に固定する。

さらに、セパレータ等の細棒状の吊り支保部材１９の下端を底版用張出部１５ａ、１５ａの上面部に埋設されたインサート金具２０に連結するとともに、上端部を架設部材２４に固定し、底版用張出部１５ａ、１５ａを架設部材２４に支持させる。

これにより型枠兼用プレキャスト外殻体１３は、プレキャストコンクリート部材４，４…間に安定した状態で架設され、この状態においては、吊り具３０を取り外してもよい。

次に、必要に応じて型枠兼用プレキャスト外殻体１３内に鉄筋を配設するとともに、型枠兼用プレキャスト外殻体１３と各プレキャストコンクリート部材４，４…との接合部に止水処理を施す。

そして、この型枠兼用プレキャスト外殻体１３内に場所打ちコンクリート１７を打設する。

その際、コンクリートの打設によって、図８に示すように、Ｌ型プレキャストブロック１８，１８の側壁部１６，１６には、外向きに側圧Ｐが作用するとともに、Ｌ型プレキャストブロック１８，１８全体に図示すモーメントＭが発生する。

これに対し、両Ｌ型プレキャストブロック１８，１８の側壁部１６，１６上端間に幅止め材兼用の架設部材２４が架設されるとともに、架設部材２４に吊り支保部材１９を介して底版用張出部１５ａ、１５ａが吊り支持されているので、打設されたコンクリートから側壁部１６，１６が受ける側圧及びそれに伴うモーメントに対抗し、特別な支保工を設けずとも安定して場所打ちコンクリート１７を打設することができる。

そして、場所打ちコンクリート１７を養生固化させることにより、型枠兼用プレキャスト外殻体１３と場所打ちコンクリート１７とを一体化させ、コンクリート連結部７を介して隣り合うプレキャストコンクリート部材４，４…間が連結される。

最後に、幅止め材兼用の架設部材２４を撤去するとともに、コンクリート連結部７の上面より突出した吊り支保部材１９の上端部を切断し、作業が完了する。

このように構成されたコンクリート構造物は、プレキャストコンクリート部材４，４…間に型枠兼用プレキャスト外殻体１３を架設し、型枠兼用プレキャスト外殻体１３内に場所打ちコンクリート１７を打設することでコンクリート連結部７を形成するので、型枠を支持させるための特別な支保工を省略することができ、また、型枠の撤去作業を必要としないので海上で効率よく作業を行うことができ、プレキャストコンクリート部材４，４…を使用した工法の利点を最大限に活かし、工期の短縮を図ることができる。

尚、上述の実施例では、各プレキャストコンクリート部材４，４…が鋼管杭３，３…に支持されている場合について説明したが、各プレキャストコンクリート部材４，４…の態様はこれに限定されない。

また、上述の実施例では、型枠兼用プレキャスト外殻体１３を一対のＬ型プレキャストブロック１８，１８によって構成した例について説明したが、型枠兼用プレキャスト外殻体の態様は、これに限定されず、例えば、型枠兼用プレキャスト外殻体を一のプレキャストコンクリートブロックによって構成してもよく、或いは、コンクリート連結部の一方の側壁部を構成する壁型プレキャストブロックと、他方の側壁部に底版部が支持されたＬ型プレキャストブロックとによって構成されてもよい。

また、上述の実施例では、吊り具３０を使用してＬ型プレキャストブロック１８，１８を吊り上げ、両プレキャストコンクリート部材４，４…間に架設させる場合について説明したが、吊り具３０を使用せずに直接Ｌ型プレキャストブロック１８，１８を吊り上げるようにしてもよい。

さらに、支持用凸部１４の態様は、上述の実施例に限定されず、例えば、側壁部１６，１６の下端より斜め上外向きに張り出したテーパ部を備え、プレキャストコンクリート部材４，４…間に型枠兼用プレキャスト外殻体１３が楔状に嵌め込まれるようにしたものであってもよい。その場合、プレキャストコンクリート部材４，４…の梁用片持ち部９ｂ，９ｂの端部には、上端より斜め下先端側に傾斜したテーパ部が設けられる。

さらにまた、上述の実施例では、吊り支保部材１９をセパレータ等の金属棒を使用し、その下端を底版用張出部１８ａに埋設されたインサート金具２０に連結した例について説明したが、吊り支保部材にワイヤーを使用し、その先端に取り付けたフックを鉄筋体２１に連結させてもよい。

１ 桟橋
２ 水底地盤
３ 鋼管杭
４ プレキャストコンクリート部材
５ コンクリート梁部
６ 床版部
７ コンクリート連結部
８ 杭挿入部
９ プレキャストコンクリート部材本体
１０ 鞘管
１１ 鉄筋
１２ 係合凹部
１３ 型枠兼用プレキャスト外殻体
１４ 支持用凸部
１５ 底版部
１６ 側壁部
１７ 場所打ちコンクリート
１８ Ｌ型プレキャストブロック
１９ 吊り支保部材
２０ インサート金具
２２ ボルト
２１ 鉄筋体
２４ 架設部材
３０ 吊り具

Claims (5)

1. 間隔をおいて隣り合うプレキャストコンクリート部材と、該プレキャストコンクリート部材間を連結するコンクリート連結部とを備える梁状のコンクリート構造物において、
   前記コンクリート連結部の底面部を形成する底版部と、該底版部より立ち上げた側壁部とからなるコンクリート製の型枠兼用プレキャスト外殻体を備え、
   該型枠兼用プレキャスト外殻体は、前記側壁部のプレキャストコンクリート部材間方向側縁より突出し、前記各プレキャストコンクリート部材の端部側面に形成された凹状の係合凹部と嵌合する支持用凸部を備え、
   前記コンクリート連結部は、前記支持用凸部を介して前記プレキャストコンクリート部材間に架設された前記型枠兼用プレキャスト外殻体と、該型枠兼用プレキャスト外殻体内に打設された場所打ちコンクリートとにより形成され、前記プレキャストコンクリート部材とともに梁状を成すようしたことを特徴とするコンクリート構造物。
2. 前記型枠兼用プレキャスト外殻体は、前記側壁部の下端部に底版部用張出部が支持された一対のＬ型プレキャストブロックを備え、該両Ｌ型プレキャストブロックを前記プレキャストコンクリート部材間に対向配置に挿入することにより形成されるようにした請求項１に記載のコンクリート構造物。
3. 隣り合うプレキャストコンクリート部材間がコンクリート連結部によって連結されてなる梁状のコンクリート構造物の構築方法において、
   前記コンクリート連結部の底面部を形成する底版部と、該底版部より立ち上げた側壁部と、前記側壁部の側縁より突出した支持用凸部とを備えてなる型枠兼用プレキャスト外殻体を予め形成しておき、該型枠兼用プレキャスト外殻体を前記プレキャストコンクリート部材間に挿入するとともに、前記支持用凸部を前記各プレキャストコンクリート部材の端部側面に形成された凹状の係合凹部と嵌合させて前記型枠兼用プレキャスト外殻体を前記プレキャストコンクリート部材間に架設し、
   しかる後、前記型枠兼用プレキャスト外殻体内に場所打ちコンクリートを打設し、前記コンクリート連結部を形成し、該コンクリート連結部が前記プレキャストコンクリート部材とともに梁状を成すことを特徴としてなるコンクリート構造物の構築方法。
4. 前記側壁部の下端部に底版部用張出部が一体に支持された一対のＬ型プレキャストブロックを使用し、
   該両Ｌ型プレキャストブロックを前記プレキャストコンクリート部材間に対向配置に挿入することにより前記型枠兼用プレキャスト外殻体を形成する請求項３に記載のコンクリート構造物の構築方法。
5. 対向する前記両側壁部の上端部間又は前記両プレキャストコンクリート部材間に架設部材を架設し、下端が前記底版部用張出部に固定された吊り支保部材の上端を前記架設部材に固定し、その状態で前記型枠兼用プレキャスト外殻体内にコンクリートを打設する請求項４に記載のコンクリート構造物の構築方法。

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