JPH0815442A - Measuring method of intensity of earthquake motion for control - Google Patents

Measuring method of intensity of earthquake motion for control

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JPH0815442A
JPH0815442A JP15243394A JP15243394A JPH0815442A JP H0815442 A JPH0815442 A JP H0815442A JP 15243394 A JP15243394 A JP 15243394A JP 15243394 A JP15243394 A JP 15243394A JP H0815442 A JPH0815442 A JP H0815442A
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Abstract

PURPOSE:To provide a measuring method of the intensity of an earthquake motion, in which the degree of dispersion is reduced and which has high accuracy, in a control seismograph, etc., using an SI value as the measure of the intensity of the earthquake motion. CONSTITUTION:The acceleration of an earthquake motion is input, arithmetic operation satisfying the equation of motion of one freedom-degree vibration system in a set attenuation constant and a natural period is conducted, and speed response is obtained momently. The maximum value of speed response is substituted for preset estimation formula, and an estimated SI value is acquired. The regression coefficient of a regression linear equation, using the estimated SI value as a dependent variable, and an SI value obtained from definition formula as an independent variable is acquired from the Si value obtained by the definition formula regarding a large number of earthquake records and the estimated SI value acquired by the estimation formula under the desired set conditions, and an estimated SI value obtained by inputting the acceleration of the earthquake motion as an object is corrected by correction formula employing the regression coefficient.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は制御用地震計等に利用す
る地震動強度測定方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a seismic intensity measuring method used in seismometers for control.

【0002】[0002]

【従来の技術】地震が発生した場合に、その強度に応じ
て各種のシステムを制御して、被害の拡大や二次災害の
発生を防止するための装置として制御用地震計があり、
制御用地震計は交通機関、都市ガス、電力、水道等の各
種施設等において、大地震時における自動緊急停止装置
として組み入れられている。
2. Description of the Related Art When an earthquake occurs, there is a seismometer for control as a device for controlling various systems according to the intensity of the earthquake to prevent the spread of damage and the occurrence of secondary disasters.
The seismograph for control is incorporated in various facilities such as transportation facilities, city gas, electric power, and water supply as an automatic emergency stop device at the time of a large earthquake.

【0003】このような制御用地震計においては構造物
の被害の程度と相関の高い制御を行うために、例えば特
公平4−35035号公報に示されるように、SI値を
地震動の強度の尺度として測定する方法が提案され、実
施されている。この地震動強度測定方法は、1自由度振
動系の運動方程式を満たす演算部に地震動の加速度を入
力して速度応答を時々刻々と求め、速度応答の最大値の
スペクトル、即ち速度応答スペクトルSVから地震動の
強度としてのSI値を演算するものである。具体的に
は、この方法では、演算部は減衰定数をいずれも20
%、固有周期を夫々1.5秒、2.5秒に設定して2組
構成し、これらの演算部の出力である各固有周期の速度
応答の最大値のうち、大きい方の速度応答に定数0.7
3を乗じることで近似的にSI値を求めている。
In such a control seismometer, in order to perform control having a high correlation with the degree of damage to the structure, for example, as shown in Japanese Patent Publication No. 4-35035, SI value is used as a measure of the intensity of seismic motion. A method of measuring is proposed and implemented. This seismic-motion intensity measuring method inputs the acceleration of seismic motion into an arithmetic unit that satisfies the equation of motion of a one-degree-of-freedom vibration system to obtain the speed response from moment to moment, and from the spectrum of the maximum velocity response, that is, the velocity response spectrum SV The SI value as the intensity of is calculated. Specifically, in this method, the computing unit sets the damping constant to 20
%, The natural period is set to 1.5 seconds and 2.5 seconds, respectively, and two sets are configured, and the larger one of the maximum values of the speed response of each natural cycle which is the output of these calculation units is set to the larger speed response. Constant 0.7
The SI value is approximately obtained by multiplying by 3.

【0004】このSI値は減衰定数20%の1自由度振
動系の速度応答スペクトルの固有周期0.1秒〜2.5
秒までの範囲の応答速度の平均値で定義されるものであ
り、このSI値を、地震計で得られる加速度をもとに定
義式通りに演算で求めようとすると非常に多くの演算が
必要となって実際的でない。従って、上記文献の方法で
は、速度応答スペクトルの固有周期1.5秒〜2.5秒
の平坦部を、固有周期1.5秒または2.5秒の値で代
表させることにより、0.1秒〜2.5秒までの範囲の
速度応答スペクトルを固有周期1.5秒の点で折れ曲が
る折線で近似してその平均値を求め、これをSI値とし
て推定しているのである。
This SI value is a natural period of 0.1 second to 2.5 of the velocity response spectrum of a one-degree-of-freedom vibration system with a damping constant of 20%.
It is defined by the average value of the response speed in the range up to seconds, and if this SI value is calculated according to the definition formula based on the acceleration obtained by the seismograph, it requires a great deal of calculation. Becomes impractical. Therefore, in the method of the above-mentioned document, the flat portion of the natural period of 1.5 seconds to 2.5 seconds of the velocity response spectrum is represented by the value of the natural period of 1.5 seconds or 2.5 seconds to obtain 0.1. The velocity response spectrum in the range of seconds to 2.5 seconds is approximated by a polygonal line that bends at a point with a natural period of 1.5 seconds, the average value is obtained, and this is estimated as the SI value.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明者等は上
述した方法で求めたSI値、即ち推定SI値と、定義式
により求めたSI値、即ち真のSI値との相関関係を多
数の地震記録につき鋭意調査した結果、SI値を求める
際の地震動の速度応答スペクトルの近似において着目す
る固有周期を夫々の速度応答の大きさに応じて変更する
上記文献の方法で求めた推定SI値には系統的誤差が含
まれておらず、この観点からは精度が良いとの知見を得
ると共に、上記固有周期の変更による値のばらつきへの
影響の可能性から、値のばらつきに関する改善の可能性
の知見を得た。本発明は、このような点に鑑みて創案さ
れたもので、従来の上述した方法に比較してばらつきの
程度が小さく精度の高い地震動強度測定方法を提供する
ことを目的とするものである。
Therefore, the present inventors have made many correlations between the SI value obtained by the above method, that is, the estimated SI value, and the SI value obtained by the definition formula, that is, the true SI value. As a result of diligent research on the seismic record, the estimated SI value obtained by the method of the above document in which the natural period of interest in the approximation of the velocity response spectrum of the ground motion when obtaining the SI value is changed according to the magnitude of each velocity response Does not include systematic errors, and from this point of view, we have obtained the knowledge that the accuracy is good, and there is a possibility that the variation in the value will be improved due to the possibility that the change in the natural period affects the variation in the value. I got the knowledge of. The present invention was devised in view of the above point, and it is an object of the present invention to provide a highly accurate seismic-motion intensity measuring method with a small degree of variation as compared with the above-described conventional method.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために本発明では、地震動の加速度を入力し、設定した
減衰定数と固有周期における1自由度振動系の運動方程
式を満たす演算を行って速度応答を時々刻々求め、その
最大値を予め設定した推定式に代入して推定SI値を求
める方法において、所望の設定条件において、多数の地
震記録について定義式により求めたSI値と上記推定式
により求めた推定SI値とから、推定SI値を従属変
数、定義式から求めたSI値を独立変数とする回帰一次
方程式の回帰係数を求めておき、対象とする地震動の加
速度を入力して得られた推定SI値を上記回帰係数を用
いた補正式により補正することを特徴としている。
In order to solve the above-mentioned problems, according to the present invention, the acceleration of seismic motion is input, and the calculation is performed to satisfy the set damping constant and the equation of motion of the one-degree-of-freedom vibration system in the natural period. In the method of obtaining the estimated SI value by substituting the maximum value into the preset estimation formula, the velocity response is calculated every moment, and the SI value obtained by the definition formula for a large number of earthquake records under the desired setting conditions and the above estimation formula. From the estimated SI value obtained by, the regression coefficient of the regression linear equation with the estimated SI value as the dependent variable and the SI value obtained from the definition formula as the independent variable is obtained, and the acceleration of the target earthquake motion is input and obtained. It is characterized in that the obtained estimated SI value is corrected by a correction formula using the above regression coefficient.

【0007】そして本発明では、上記方法における減衰
定数として、SI値の定義式と同様に20%とする他、
20%以外に設定することを提案する。
In the present invention, the damping constant in the above method is set to 20% as in the definition of SI value.
We suggest setting it to something other than 20%.

【0008】そして本発明は、上記の方法において固有
周期として1.5秒〜2.5秒までのいずれか1点を設
定して、この点の値により速度応答スペクトルの平坦部
を代表させ、推定式は、速度応答スペクトルを固有周期
1.5秒の点で折れ曲がる折線により近似して固有周期
0.1秒〜2.5秒の区間の速度応答の平均を求める式
とすること、そして特に固有周期を1.5秒またはその
付近の点に設定することを提案する。
In the present invention, any one point from 1.5 seconds to 2.5 seconds is set as the natural period in the above method, and the flat portion of the velocity response spectrum is represented by the value of this point. The estimation formula is a formula for approximating the velocity response spectrum by a polygonal line that bends at a point having a natural period of 1.5 seconds to obtain an average of the speed responses in a section of a natural period of 0.1 seconds to 2.5 seconds, and in particular, We propose to set the natural period to a point at or near 1.5 seconds.

【0009】また本発明では、上記の方法において固有
周期は0.1秒〜2.5秒までの複数点を選択すると共
に、推定式は、速度応答スペクトルを上記各点の値を結
ぶ折線により近似して固有周期0.1秒〜2.5秒の区
間の速度応答の平均を求める式とすることを提案する。
Further, in the present invention, a plurality of points having a natural period of 0.1 seconds to 2.5 seconds are selected in the above method, and the estimation formula is the velocity response spectrum by a polygonal line connecting the values of the respective points. It is proposed that the equation is approximated to obtain the average of the velocity responses in the section of the natural period of 0.1 seconds to 2.5 seconds.

【0010】そして本発明では、上記の方法において少
なくとも1.5秒と2.5秒の固有周期を選択するこ
と、また固有周期を1.5秒と2.5秒に1秒以下の1
点を加えた3点とすることを提案する。
In the present invention, the natural period of at least 1.5 seconds and 2.5 seconds is selected in the above method, and the natural period of 1.5 seconds and 2.5 seconds is less than 1 second.
We propose to add 3 points.

【0011】[0011]

【作用】SI値を求める際の地震動の速度応答スペクト
ルの近似において、予め設定した固有周期を変更せずに
求めた推定SI値には系統的誤差が存在し、この系統的
誤差は設定した固有周期の数が2つ以下では比較的大き
くなるが、ばらつきの程度は、設定した固有周期が1点
の場合においても、上記文献の方法で求めた推定SI値
のばらつきの程度よりも小さい。
In the approximation of the velocity response spectrum of the ground motion when obtaining the SI value, there is a systematic error in the estimated SI value obtained without changing the preset natural period. Although the number of cycles is relatively large when the number of cycles is two or less, the degree of variation is smaller than the degree of variation of the estimated SI value obtained by the method of the above document even when the set natural period is one point.

【0012】上記系統的誤差は、推定SI値を従属変
数、定義式から求めたSI値を独立変数とする回帰一次
方程式の回帰係数を用いた補正式により補正して容易に
除去することができる。
The above systematic error can be easily removed by correcting it by a correction equation using a regression coefficient of a regression linear equation in which the estimated SI value is the dependent variable and the SI value obtained from the definition equation is the independent variable. .

【0013】従ってSI値の演算に際して設定する固有
周期の数が少なくても対象とする地震に対してばらつき
の程度が小さく精度の高い地震動強度を求めることがで
き、また設定する固有周期の数を多くすることにより更
にばらつきの程度が小さくなり、更に高精度に地震度強
度を求めることができる。
Therefore, even if the number of natural periods set in the calculation of the SI value is small, it is possible to obtain highly accurate seismic intensity with a small degree of variation with respect to the target earthquake, and to set the number of natural periods to be set. By increasing the number, the degree of variation becomes smaller and the seismic intensity can be obtained with higher accuracy.

【0014】[0014]

【実施例】次に本発明を図面を参照して詳細に説明す
る。図1は本発明を適用する制御用地震計の構成を概念
的に示したもので、符号1は加速度計、2は推定SI値
演算部、3は回帰補正部、4は制御部である。推定SI
値演算部1は、加速度計1で検出した地震動の加速度
を、例えば1/100秒程度のサンプリング時間毎に入力し
て、予め設定した減衰定数と固有周期における1自由度
振動系の運動方程式を満たす演算を行って各サンプル毎
に速度応答を時々刻々と求める過程と、速度応答の最大
値を求め、この最大値を後に詳述する推定式に代入して
推定SI値を求める過程とを有しており、これらの過程
は、例えば上記文献に開示されているような各種の演算
部やフィルタ等の演算要素をハードウエア的に組み合わ
せて実現したり、マイクロコンピュータを適用した装置
等によりソフトウエア的に実現することができる。また
回帰補正部3は、後述するように推定SI値を従属変
数、真のSI値を独立変数とする回帰一次方程式の回帰
係数をデータとして保持し、推定SI値演算部1により
求めた推定SI値を回帰係数を用いた補正式により補正
する演算を行う構成で、これもマイクロコンピュータを
適用した装置等によりソフトウエア的に実現することが
できる。そして制御部4は、回帰補正部3において補正
された補正SI値に基づき、構造物に被害を及ぼす可能
性の高い地震発生時に各種のシステムを制御して自動的
に運転を停止させる等の安全措置を講ずることができ
る。このような制御の具体的方法としては、上記文献に
記載されているように、最大加速度を考慮して制御を行
う等の適宜の方法を適用することができる。
The present invention will now be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 conceptually shows the configuration of a control seismograph to which the present invention is applied. Reference numeral 1 is an accelerometer, 2 is an estimated SI value calculation unit, 3 is a regression correction unit, and 4 is a control unit. Estimated SI
The value calculation unit 1 inputs the acceleration of the seismic motion detected by the accelerometer 1 at every sampling time of, for example, about 1/100 second, and calculates a motion equation of a one-degree-of-freedom vibration system in a preset damping constant and natural period. There is a process of calculating the velocity response for each sample every moment by satisfying the calculation and a process of obtaining the maximum value of the velocity response and substituting this maximum value into an estimation formula described in detail below to obtain the estimated SI value. These steps are realized by combining various operation units such as various operation units and filters as disclosed in the above-mentioned documents in hardware, or by software such as a device to which a microcomputer is applied. Can be realized in real time. In addition, the regression correction unit 3 holds the regression coefficient of the regression linear equation having the estimated SI value as the dependent variable and the true SI value as the independent variable as data, as described later, and the estimated SI value calculation unit 1 calculates the estimated SI value. The configuration is such that a value is corrected by a correction equation using a regression coefficient, and this can also be realized in software by a device to which a microcomputer is applied. Based on the corrected SI value corrected by the regression correction unit 3, the control unit 4 controls various systems at the time of an earthquake that is likely to damage the structure and automatically stops the operation. Measures can be taken. As a specific method of such control, as described in the above-mentioned document, an appropriate method such as performing control in consideration of the maximum acceleration can be applied.

【0015】本発明は上述したとおり、設定した固有周
期を変更せずに地震動の速度応答スペクトルを近似して
SI値の推定を行うものであり、固有周期の設定方法に
関して、固有周期は1.5秒〜2.5秒までのいずれ
か1点を設定して速度応答スペクトルの平坦部を代表さ
せ、推定式は、速度応答スペクトルを固有周期1.5秒
の点で折れ曲がる折線により近似して固有周期0.1秒
〜2.5秒の区間の速度応答の平均を求める式とする方
法と、固有周期は0.1秒〜2.5秒までの複数点を
選択すると共に、推定式は、速度応答スペクトルを上記
各点を結ぶ折線により近似して固有周期0.1秒〜2.
5秒の区間の速度応答の平均を求める式とする方法とを
含むものである。次にこれらの方法を、実施例につき詳
細に説明する。
As described above, the present invention approximates the velocity response spectrum of seismic motion and estimates the SI value without changing the set natural period. The natural period is set to 1. One of the points from 5 seconds to 2.5 seconds is set to represent the flat portion of the velocity response spectrum, and the estimation formula is that the velocity response spectrum is approximated by a polygonal line that bends at a point with a natural period of 1.5 seconds. A method of obtaining an average of velocity responses in a section of a natural period of 0.1 seconds to 2.5 seconds, a plurality of natural cycles of 0.1 seconds to 2.5 seconds are selected, and an estimation formula is , The velocity response spectrum is approximated by a polygonal line connecting the above points, and a natural period of 0.1 seconds to 2.
And a method for obtaining an average of speed responses in a section of 5 seconds. Next, these methods will be described in detail with reference to examples.

【0016】まず本発明において推定SI値演算部1に
設定するSI値の推定式を、SI値の定義式と、上記文
献に係るSI値の推定式と共に以下に説明する。まず、
上述したとおりSI値は減衰定数20%の1自由度振動
系の速度応答スペクトルSVの固有周期0.1秒〜2.
5秒までの範囲の応答速度の平均値で定義されるもの
で、次式のように表わされるものである。
First, the SI value estimating equation set in the estimated SI value calculating unit 1 in the present invention will be described below together with the SI value defining equation and the SI value estimating equation according to the above-mentioned document. First,
As described above, the SI value is the natural period of 0.1 second to 2.
It is defined by the average value of the response speed in the range of up to 5 seconds, and is expressed by the following equation.

【数1】 [Equation 1]

【0017】一方、上記文献に示されているSI値の推
定方法、即ち減衰定数20%で、固有周期1.5秒、2.
5秒の1自由度振動系の速度応答の最大値のうち、大き
い方の速度応答に定数を乗じることでSI値を推定する
方法における推定SI値の推定式は次式のように表す。 SIk(20)=max[SV(2.5),SV(1.5)]×1.7/2.4 ここで、SV(1.5)とSV(2.5)は、夫々固有周期1.5秒
と2.5秒における速度応答の最大値であり、max[a.
b]は、aまたはbの大きい方の値を採用するための作
用素、SIk(20)の"20"は減衰定数として20%を採用し
ていることを強調するためのもので、以下の式でも同様
である。
On the other hand, the method of estimating the SI value shown in the above document, that is, the damping constant of 20% and the natural period of 1.5 seconds, 2.
The estimation formula of the estimated SI value in the method of estimating the SI value by multiplying the larger one of the maximum values of the velocity response of the one-degree-of-freedom vibration system for 5 seconds by a constant is expressed as the following equation. SIk (20) = max [SV (2.5), SV (1.5)] × 1.7 / 2.4 where SV (1.5) and SV (2.5) are the maximum values of the velocity response in the natural period of 1.5 seconds and 2.5 seconds, respectively. Yes, max [a.
b] is an operator for adopting the larger value of a or b, and "20" of SIk (20) is for emphasizing that 20% is adopted as the damping constant. But the same is true.

【0018】一方、本発明における上記、の方法に
より求める推定SI値は次式のように表す。但し、次式
は減衰定数20%を適用する場合である。 固有周期は0.1秒〜2.5秒までのいずれか1点を
設定する方法 SI1(20)=SV(T)×1.7/2.4 Tは設定した固有周期で、1.5秒〜2.5秒までの値
であり、例えば1.5秒の場合には次式のように表され
る。 SI1(20)=SV(1.5)×1.7/2.4 この方法では、図2に概念的に示すように速度応答スペ
クトルSVの平坦部を、固有周期Tにおける速度応答の
最大値で代表させ、速度応答スペクトルを固有周期1.
5秒の点で折れ曲がる折線により近似して固有周期0.
1秒〜2.5秒の区間の速度応答の平均を演算すること
により推定SI値を求めるものである。
On the other hand, the estimated SI value obtained by the above method of the present invention is expressed by the following equation. However, the following equation applies when a damping constant of 20% is applied. The natural cycle is a method of setting any one point from 0.1 seconds to 2.5 seconds SI 1 (20) = SV (T) × 1.7 / 2.4 T is the set natural cycle, 1.5 seconds to 2 The value is up to 5 seconds, and for example, in the case of 1.5 seconds, it is expressed by the following equation. SI 1 (20) = SV (1.5) × 1.7 / 2.4 In this method, the flat portion of the velocity response spectrum SV is represented by the maximum value of the velocity response in the natural period T as conceptually shown in FIG. The response spectrum has a natural period of 1.
It is approximated by a polygonal line that bends at a point of 5 seconds, and a natural period of 0.
The estimated SI value is obtained by calculating the average of the speed responses in the section of 1 second to 2.5 seconds.

【0019】固有周期は0.1秒〜2.5秒までの複
数点を選択して設定する方法
A method for selecting and setting a plurality of points having a natural period of 0.1 to 2.5 seconds

【数2】 上式は図3の概念図に示すように、選択して設定した複
数の固有周期の各点の値を結ぶ折線により、速度応答ス
ペクトルの固有周期0.1秒〜2.5秒の区間を近似し
て、この区間の速度応答の平均を求める一般式であり、
Tj+1の最大値は2.5(秒)である。この方法において設定
する固有周期を1.5秒と2.5秒の2点とした場合に
は、次式のように表され、図4のように示される。 SI2(20)=[SV(1.5)×0.7+{SV(1.5)+SV(2.5)}×
0.5]/2.4
[Equation 2] As shown in the conceptual diagram of FIG. 3, the above equation defines the section of the natural period of 0.1 second to 2.5 seconds of the velocity response spectrum by the polygonal line connecting the values of the points of the plurality of selected natural periods. It is a general expression that approximates and averages the velocity response in this section,
The maximum value of Tj + 1 is 2.5 (seconds). When the natural period set in this method is two points of 1.5 seconds and 2.5 seconds, it is represented by the following equation and is shown in FIG. SI 2 (20) = [SV (1.5) × 0.7 + {SV (1.5) + SV (2.5)} ×
0.5] /2.4

【0020】以上の式で表される推定SI値及び定義式
のSI値を多数の地震記録について求めた結果を以下に
示す。尚、地震記録は「地震時の緊急措置判断のための
情報に関する研究報告書」(平成3年4月、社団法人日
本ガス協会)で用いられている記録に基づき、被害との
関係が整理されている有名な地震において観測された地
震記録40例を用いている。
The results of obtaining the estimated SI value represented by the above equation and the SI value of the definition equation for a large number of earthquake records are shown below. The earthquake records are organized based on the records used in "Research Report on Information for Judgment of Emergency Measures during Earthquakes" (April 1991, Japan Gas Association) We have used 40 examples of earthquake records observed in a famous earthquake.

【0021】まず図5から図7は上述した地震記録につ
き求めた夫々SIk(20)、SI1(20)、SI2(20)を、定
義式により求めたSI値(以降、単にSI又はSI値と
表す。)と比較して示すものである。これらの図におい
ては横軸をSI値としており、従って推定SI値がSI
値と直線関係、特に勾配1の直線関係がある場合には推
定精度が良く、系統的誤差が存在しないことになる。図
5から、SIk(20)は比較的ばらつきが大きいものの、
SIとの関係を平均的に直線で近似すると、直線Lkの勾
配は略1となり、系統的誤差が含まれていないことがわ
かる。尚、以降、勾配1の直線はL0として示す。次に図
6、図7から、SI1(20)やSI2(20)は、SIとの関係
が直線関係となるものの、直線L1,L2の勾配は1とは異
なり、従って系統的誤差が含まれていることがわかる。
このため、これらの値を、そのまま推定SI値として利
用することはできない。しかしながら、値のばらつきに
ついてはSIk(20)よりも小さいことがわかる。因み
に、SI2(20)とSIk(20)を比較するために、図8に示
すように、SI2(20)/SIを横軸、SIk(20)/SIを縦
軸として表すと、前者は1.0を中心にばらついている
が、後者は略1.0を中心にばらついており、またばらつ
きの範囲は後者の方が大きいことがわかる。尚、これら
の数値的な点、及びSIi(20) (i≧3)については後述す
る。
First, FIGS. 5 to 7 show SIk (20), SI 1 (20), and SI 2 (20) obtained from the above-mentioned seismic records, and SI values obtained by the definition formula (hereinafter, simply SI or SI It is shown in comparison with the value). In these figures, the horizontal axis is the SI value, so the estimated SI value is SI
If there is a linear relationship with the value, especially with a linear relationship of gradient 1, the estimation accuracy is good and there is no systematic error. From FIG. 5, although SIk (20) has a relatively large variation,
When the relationship with SI is approximated by a straight line on average, the slope of the straight line Lk becomes approximately 1, and it can be seen that no systematic error is included. In addition, hereinafter, the straight line of the gradient 1 is shown as L 0 . 6 and 7, SI 1 (20) and SI 2 (20) have a linear relationship with SI, but the slopes of the straight lines L 1 and L 2 are different from 1, and therefore systematic. It can be seen that the error is included.
Therefore, these values cannot be directly used as the estimated SI value. However, it can be seen that the variation in value is smaller than SIk (20). Incidentally, in order to compare SI 2 (20) and SIk (20), if SI 2 (20) / SI is shown on the horizontal axis and SIk (20) / SI is shown on the vertical axis as shown in FIG. Is about 1.0, the latter is about 1.0, and the range of variation is larger in the latter. Incidentally, these numerical points and SIi (20) (i ≧ 3) will be described later.

【0022】次に回帰補正部3に設定して上記系統的誤
差を除去するための補正式を説明する。まず定義式によ
り求めたSI値に対して、SIi(20) (但し、i=k,1,2,
…)の中央値をSIiと表した場合、回帰分析により求め
た回帰一次方程式を、SIi=aSI+bとすると、S
Ii(20)の確立変数[SIi(20)]は次式で表せる。 [SIi(20)]=aSI+b+ε (但しεは残差の確
立変数) そして上記回帰一次方程式の回帰係数a,bは、最小二
乗法を適用し、多数の地震記録についてのSIi(20)と
SIiの差の二乗の和が最小となる値として求めること
ができる。逆に、上記回帰一次方程式の回帰係数a,b
が決定されれば、個々の推定SI値から系統的誤差を除
去した補正SI値siiは次式のように表せ、この式が
回帰補正部3に設定する補正式である。 sii=SIi(20)/a+b/a
Next, a correction formula for setting the regression correction unit 3 to remove the systematic error will be described. First, SIi (20) (where i = k, 1,2,
If the median of (...) is represented by SIi, and the regression linear equation obtained by the regression analysis is represented by SIi = aSI + b, S
The establishment variable [SIi (20)] of Ii (20) can be expressed by the following equation. [SIi (20)] = aSI + b + ε (where ε is a residual residual probability variable) The regression coefficients a and b of the above linear equation of regression apply the least squares method, and SIi (20) and SIi for many earthquake records It can be obtained as a value that minimizes the sum of the squares of the differences. Conversely, the regression coefficients a and b of the above linear regression equation
Is determined, the corrected SI value sii obtained by removing the systematic error from each estimated SI value can be expressed as the following expression, and this expression is a correction expression set in the regression correction unit 3. sii = SIi (20) / a + b / a

【0023】図9〜図11は、図5〜図7に示した推定
SI値、SIk(20)、SI1(20)、SI2(20)を補正式に
より補正した値、即ちsik、si1、si2を、SIと
比較して示すものである。またこれらの図には、上記残
差εの標準偏差σを記入してばらつきの程度を示してい
る。
FIGS. 9 to 11 show values obtained by correcting the estimated SI values SIk (20), SI 1 (20) and SI 2 (20) shown in FIGS. 5 to 7, that is, sik and si. 1 and si 2 are shown in comparison with SI. Further, in these figures, the standard deviation σ of the residual ε is entered to show the degree of variation.

【0024】図10、図11に示されるように、SI
1(20)、SI2(20)の系統的誤差は補正式により除去さ
れ、これらsi1、si2の、SIとの関係を平均的に直
線で近似すると、これらの直線L2′,L3′の勾配は1と
なり、直線L0と重なる。また図9に示されるように、s
ikとSIとの関係を示す直線Lk′は、補正前のSIk(2
0)と同様に直線L0と重なり、またsikとSIk(20)は、
ばらつきの程度も同様である。そしてsik、si1、s
2のばらつきの程度を示す上記標準偏差は、夫々8.79
(cm/s)、6.43(cm/s)、3.38(cm/s)であり、sikが最も
ばらつきがあることがわかる。
As shown in FIGS. 10 and 11, SI
The systematic error of 1 (20) and SI 2 (20) is removed by the correction formula, and when the relation of these si 1 and si 2 with SI is approximated by a straight line on average, these straight lines L 2 ′, L gradient of 3 'is 1, overlapping with the straight line L 0. Also, as shown in FIG.
The straight line Lk ′ indicating the relationship between ik and SI is SIk (2
Like 0), it overlaps with the straight line L 0, and sik and SIk (20) are
The degree of variation is also the same. And sik, si 1 , s
The above standard deviations showing the degree of variation of i 2 are 8.79 respectively.
(cm / s), 6.43 (cm / s) and 3.38 (cm / s), showing that sik has the most variation.

【0025】従ってこれらのことから、本発明の方法の
うち、設定する固有周期を1点とした場合でも、補正を
行うことにより、対象とする地震に対してばらつきの程
度が小さく精度の高い地震動強度を求めることができる
こと、そして固有周期を2点とし、これらの点の値によ
り速度応答スペクトルを折線近似するものでは、更にば
らつきの程度が小さく、より精度の高い地震動強度を求
めることができることがわかる。
Therefore, from the above, even if the natural period to be set in the method of the present invention is set to one point, by performing the correction, the degree of variation with respect to the target earthquake is small and the earthquake motion with high accuracy is obtained. It is possible to obtain the intensity, and if the natural period is set to 2 points and the velocity response spectrum is approximated by a line using the values of these points, it is possible to obtain a more accurate seismic intensity with less variation. Recognize.

【0026】そこで次に、SIi(20) (i≧3)についての
実施例を図12〜図15について説明する。まず図12
はSI3(20)(設定固有周期T(秒):1.0、1.5、2.5)を
補正式で補正して得られるsi3とSIとの関係を示す
ものである。また図13は、SI3(20)(設定固有周期
T(秒):0.7、1.5、2.5)を上記補正式で補正して得ら
れるsi3とSIとの関係を示すものである。また図1
4は、SI4(20)(設定固有周期T(秒):0.44、0.8、1.
5、2.5)を補正式で補正して得られるsi4とSIとの
関係を示すものである。また図15は、SI5(20)(設
定固有周期T(秒):0.44、0.8、1.5、2.0、2.5)を補正
式で補正して得られるsi5とSIとの関係を示すもの
である。
An embodiment of SIi (20) (i ≧ 3) will now be described with reference to FIGS. First, FIG.
Shows the relationship between si 3 and SI obtained by correcting SI 3 (20) (set natural period T (second): 1.0, 1.5, 2.5) by a correction formula. Further, FIG. 13 shows a relationship between si 3 and SI obtained by correcting SI 3 (20) (set natural period T (second): 0.7, 1.5, 2.5) by the above correction formula. See also FIG.
4 is SI 4 (20) (set natural period T (second): 0.44, 0.8, 1.
5 and 2.5) are corrected by the correction formula to show the relationship between si 4 and SI. Further, FIG. 15 shows a relationship between si 5 and SI obtained by correcting SI 5 (20) (set natural period T (second): 0.44, 0.8, 1.5, 2.0, 2.5) by a correction formula. .

【0027】これらの図から、設定する固有周期の数を
増加し、3点以上とすることにより、ばらつきの程度が
更に減少してSIとの相関が高くなることがわかる。そ
して図12、図13に示されるように、設定する固有周
期が同数であっても、それらの固有周期の点の位置によ
りばらつきの程度が変化することがわかる。また図1
4、図15に示されるように、設定する固有周期の数が
4、さらに5となると、SIとの相関は非常に高くなる
ため、それ以上の数の固有周期を設定することは、推定
SI値演算部2における演算の所要時間との兼ね合いで
得策でないことがわかる。しかしながら、推定SI値演
算部2における演算速度に十分な余力がある場合には、
設定する固有周期の数を更に増やしてより良い相関性を
得ることもできる。
From these figures, it can be seen that by increasing the number of set natural periods to 3 or more, the degree of variation is further reduced and the correlation with SI is increased. Then, as shown in FIGS. 12 and 13, it can be seen that even if the set number of natural periods is the same, the degree of variation varies depending on the positions of the points of those natural periods. See also FIG.
4, as shown in FIG. 15, when the number of natural periods to be set becomes 4, and further 5, the correlation with SI becomes very high. It can be seen that it is not a good idea in consideration of the time required for calculation in the value calculation unit 2. However, when the estimated SI value calculation unit 2 has sufficient spare capacity for the calculation speed,
It is also possible to further increase the number of set natural periods to obtain better correlation.

【0028】複数の固有周期を設定する場合において、
各固有周期は0.1〜2.5秒までの適宜の点に設定す
ることも可能であるが、速度応答スペクトルSVの平坦
部が1.5秒又はその近傍において始まることと、SI
値の定義式を考慮すると、設定する複数の固有周期に
は、少なくとも1.5秒と2.5秒を含ませることが好
ましい。またこれ以外の固有周期、特に1.5秒以下で
はSV値の小さい0.1秒近傍よりも、長周期側の点を
選択するのが好ましい。
In setting a plurality of natural periods,
Although it is possible to set each natural period to an appropriate point from 0.1 to 2.5 seconds, the flat part of the velocity response spectrum SV starts at or near 1.5 seconds, and SI
Considering the definition formula of the value, it is preferable that the plurality of natural periods to be set include at least 1.5 seconds and 2.5 seconds. In addition, it is preferable to select a point on the long period side other than the natural period other than the above, particularly near 1.5 seconds where the SV value is small for 1.5 seconds or less.

【0029】以上の各実施例における推定SI値のばら
つきの程度及び上記回帰一次方程式の各回帰係数a,b
の値を表1に示す。また回帰補正前及び補正後の推定S
I値のばらつきの程度と固有周期の設定数との関係を図
16に示す。但し、この表1及び図16では、ばらつき
の程度は上記標準偏差σではなく、この標準偏差σを上
記地震記録40例のSI値の平均値(μ=38cm/秒)で
割った値、即ち変動係数(σ/μ)で表している。また
図16において、×印は補正前の変動係数、■は補正後
の変動係数、□は上記文献による推定SI値の変動係数
である。
The degree of variation of the estimated SI value in each of the above embodiments and the regression coefficients a and b of the above linear regression equation
The values of are shown in Table 1. Estimated S before and after regression correction
FIG. 16 shows the relationship between the degree of variation in the I value and the set number of natural periods. However, in Table 1 and FIG. 16, the degree of variation is not the standard deviation σ, but a value obtained by dividing the standard deviation σ by the average value (μ = 38 cm / sec) of the SI values of the 40 earthquake records, that is, It is represented by the coefficient of variation (σ / μ). Further, in FIG. 16, x indicates a variation coefficient before correction, ■ indicates a variation coefficient after correction, and □ indicates a variation coefficient of the estimated SI value according to the above-mentioned document.

【表1】 [Table 1]

【0030】この表1及び図16から次のことが明らか
である。 固有周期の設定数が1点の場合は、その推定SI値の
変動係数は、上記文献に記載の方法による推定SI値の
変動係数よりも大きいが、回帰係数a,bにより補正す
ることにより、後者の変動係数よりも小さくすることが
できる。 固有周期の設定数が2点の場合は、その推定SI値の
変動係数は、上記文献に記載の方法による推定SI値の
変動係数よりも僅かに小さい程度であるが、回帰係数
a,bにより補正することにより、後者の変動係数より
も更に小さくすることができる。 固有周期の設定数が3点以上の場合は、それらの推定
SI値の変動係数は、そのままで上記文献の方法による
推定SI値の変動係数よりも非常に小さく、また回帰係
数a,bにより補正することにより、後者の変動係数よ
りも更に小さくすることができる。
The following are clear from Table 1 and FIG. When the set number of natural periods is 1, the coefficient of variation of the estimated SI value is larger than the coefficient of variation of the estimated SI value according to the method described in the above document, but by correcting with the regression coefficients a and b, It can be smaller than the latter coefficient of variation. When the number of set natural periods is two, the coefficient of variation of the estimated SI value is slightly smaller than the coefficient of variation of the estimated SI value according to the method described in the above document, but it depends on the regression coefficients a and b. By correcting, it is possible to make the coefficient of variation smaller than the latter. When the number of set natural periods is three or more, the coefficient of variation of the estimated SI value is much smaller than the coefficient of variation of the estimated SI value according to the method of the above document as it is, and is corrected by the regression coefficients a and b. By doing so, the coefficient of variation can be made smaller than the latter.

【0031】尚、図16中の破線は、推定SI値のばら
つきの基準値を求めるために導入した基準的変動係数で
あり、この基準的変動係数は、上記地震記録40例を、
夫々SI値が1となるように速度応答スペクトルを基準
化して、統計的に処理して基準化速度応答スペクトルを
求め、その平均値から求まるSI値と(平均値+標準偏
差)から求まるSI値の差をばらつきの基準とするもの
である。即ち、図17は上記地震記録40例から求めた
基準化速度応答スペクトルであり、実線は平均値、破線
は平均値±標準偏差である。夫々の基準化速度応答スペ
クトルには、これらから定義式により求めたSI値を記
入しており、基準化速度応答スペクトルの標準偏差分だ
けずれが、SI値にして約25%の変化に対応している
ことがわかる。そこで、地震記録の全てのデータが25
%だけばらついているとして算出したSI値の標準偏差
σ=10.79(cm/s)となり、平均値μ=38cm/秒から、変動
係数(σ/μ)は0.284となり、これを上記基準的変動係
数としている。
The broken line in FIG. 16 is a reference coefficient of variation introduced to obtain a reference value of the variation of the estimated SI value, and the reference coefficient of variation is the above earthquake record 40 example,
The velocity response spectrum is standardized so that each SI value becomes 1, statistically processed to obtain a standardized velocity response spectrum, and the SI value obtained from the average value and the SI value obtained from (average value + standard deviation) The difference is used as the standard of variation. That is, FIG. 17 shows the standardized velocity response spectrum obtained from the 40 earthquake record examples, the solid line is the average value, and the broken line is the average value ± standard deviation. Each standardized velocity response spectrum is filled with the SI value obtained from these by the definition formula, and the deviation by the standard deviation of the standardized velocity response spectrum corresponds to a change of about 25% in SI value. You can see that Therefore, all the data of the earthquake record is 25
The standard deviation σ of SI value calculated assuming that it varies only by% is σ = 10.79 (cm / s), and the average value μ = 38 cm / sec, the coefficient of variation (σ / μ) is 0.284. I am trying.

【0032】図18は上記基準化速度応答スペクトルの
ばらつきの標準偏差を常用対数上で表したもので、図か
ら基準化速度応答スペクトルのばらつきは固有周期1.
5秒付近で最も小さいことがわかる。このため、SI
1(20)算出における固有周期は1.5秒又はその近傍と
するのが最も精度が良くなることがわかる。
FIG. 18 shows the standard deviation of the variation of the standardized velocity response spectrum on a common logarithm. From the figure, the variation of the standardized velocity response spectrum shows that the natural period 1.
It can be seen that it is the smallest around 5 seconds. Therefore, SI
1 (20) It can be seen that the best accuracy is obtained when the natural period in the calculation is 1.5 seconds or in the vicinity thereof.

【0033】以上の説明では、設定する減衰定数はSI
値の定義式における20%を設定しているが、上述した
ように回帰係数を用いた補正式により補正する手法を用
いることにより、場合によっては20%以外の値を減衰
定数として設定することができる。
In the above description, the damping constant to be set is SI.
Although 20% in the definition formula of the value is set, a value other than 20% may be set as the damping constant in some cases by using the method of correcting by the correction formula using the regression coefficient as described above. it can.

【0034】[0034]

【発明の効果】本発明は以上のとおりであるので以下に
示すような効果がある。 固有周期1.5秒又は2.5秒の速度応答の最大値の
大きい方の値を選択して推定SI値を求める上記文献の
方法と比較して、推定SI値のばらつきを小さくするこ
とができると共に回帰補正により系統的誤差を除去する
ことにより、地震動強度を高精度に測定することができ
る。 設定する固有周期の数を1点とすることにより、SI
値の推定に要する演算時間を短縮することができる。 設定する固有周期の数を3点またはそれ以上とするこ
とにより、精度を更に高めることができる。
As described above, the present invention has the following effects. It is possible to reduce the variation in the estimated SI value as compared with the method of the above-mentioned document in which the larger one of the maximum values of the velocity response of the natural period of 1.5 seconds or 2.5 seconds is selected. In addition, the systematic error can be removed by regression correction, and the seismic intensity can be measured with high accuracy. SI is set by setting the number of natural cycles to be 1
The calculation time required to estimate the value can be shortened. The accuracy can be further improved by setting the number of natural periods to be set to 3 or more.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の方法を適用する制御用地震計の構成を
概念的に示す系統図である。
FIG. 1 is a system diagram conceptually showing the configuration of a control seismograph to which the method of the present invention is applied.

【図2】本発明の方法における速度応答スペクトルの第
1の近似方法を示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a first approximation method of a velocity response spectrum in the method of the present invention.

【図3】本発明の方法における速度応答スペクトルの第
2の近似方法を示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a second approximation method of the velocity response spectrum in the method of the present invention.

【図4】本発明の方法における速度応答スペクトルの第
3の近似方法を示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a third approximation method of the velocity response spectrum in the method of the present invention.

【図5】SIk(20)とSIとの関係を示す説明図であ
る。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a relationship between SIk (20) and SI.

【図6】SI1(20)とSIとの関係を示す説明図であ
る。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a relationship between SI 1 (20) and SI.

【図7】SI2(20)とSIとの関係を示す説明図であ
る。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a relationship between SI 2 (20) and SI.

【図8】SIk(20)とSI2(20)との関係を示す説明図で
ある。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a relationship between SIk (20) and SI 2 (20).

【図9】回帰補正したSIk(20)とSIとの関係を示す
説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a relationship between regression-corrected SIk (20) and SI.

【図10】回帰補正したSI1(20)とSIとの関係を示
す説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a relationship between regression-corrected SI 1 (20) and SI.

【図11】回帰補正したSI2(20)とSIとの関係を示
す説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing the relationship between regression-corrected SI 2 (20) and SI.

【図12】回帰補正したSI3(20)とSIとの関係を示
す説明図である。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing the relationship between regression-corrected SI 3 (20) and SI.

【図13】図12のSI3(20)とは固有周期を異ならせ
たSI3(20)を回帰補正してSIとの関係を示す説明図
である。
FIG. 13 is an explanatory diagram showing a relationship with SI 3 (20) of FIG. 12 by performing regression correction on SI 3 (20) having a different natural period.

【図14】回帰補正したSI4(20)とSIとの関係を示
す説明図である。
FIG. 14 is an explanatory diagram showing the relationship between regression-corrected SI 4 (20) and SI.

【図15】回帰補正したSI5(20)とSIとの関係を示
す説明図である。
FIG. 15 is an explanatory diagram showing the relationship between regression-corrected SI 5 (20) and SI.

【図16】回帰補正前及び補正後の推定SI値のばらつ
きの程度と固有周期の設定数との関係を示す説明図であ
る。
FIG. 16 is an explanatory diagram showing the relationship between the degree of variation in estimated SI values before and after regression correction and the set number of natural periods.

【図17】地震記録40例から求めた基準化速度応答ス
ペクトルを示す説明図である。
FIG. 17 is an explanatory diagram showing a normalized velocity response spectrum obtained from 40 earthquake record examples.

【図18】図17の基準化速度応答スペクトルのばらつ
きの標準偏差を示すものである。
FIG. 18 shows the standard deviation of variations in the normalized velocity response spectrum of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 加速度計 2 推定SI値演算部 3 回帰補正部 4 制御部 1 Accelerometer 2 Estimated SI value calculation unit 3 Regression correction unit 4 Control unit

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 地震動の加速度を入力し、設定した減衰
定数と固有周期における1自由度振動系の運動方程式を
満たす演算を行って速度応答を時々刻々求め、その最大
値を予め設定した推定式に代入して推定SI値を求める
方法において、所望の設定条件において、多数の地震記
録について定義式により求めたSI値と上記推定式によ
り求めた推定SI値とから、推定SI値を従属変数、定
義式から求めたSI値を独立変数とする回帰一次方程式
の回帰係数を求めておき、対象とする地震動の加速度を
入力して得られた推定SI値を上記回帰係数を用いた補
正式により補正することを特徴とする制御用の地震動強
度測定方法
1. An estimation formula in which a seismic motion acceleration is input, a velocity response is obtained momentarily by performing an operation satisfying a set damping constant and a motion equation of a one-degree-of-freedom vibration system in a natural period, and a maximum value thereof is set in advance. In the method of obtaining the estimated SI value by substituting into the above, in the desired setting conditions, from the SI value obtained by the definition equation for a large number of earthquake records and the estimated SI value obtained by the above estimation equation, the estimated SI value is a dependent variable, The regression coefficient of the linear regression equation with the SI value obtained from the definition formula as the independent variable is calculated in advance, and the estimated SI value obtained by inputting the acceleration of the target earthquake motion is corrected by the correction formula using the above regression coefficient. Method for measuring seismic intensity for control characterized by:
【請求項2】 減衰定数は、SI値の定義式における2
0%を設定することを特徴とする請求項1記載の制御用
の地震動強度測定方法
2. The damping constant is 2 in the defining equation of SI value.
The seismic intensity measuring method for control according to claim 1, wherein 0% is set.
【請求項3】 減衰定数は、SI値の定義式における2
0%以外を設定することを特徴とする請求項1記載の制
御用の地震動強度測定方法
3. The damping constant is 2 in the defining equation of SI value.
The method for measuring seismic intensity for control according to claim 1, wherein the value other than 0% is set.
【請求項4】 固有周期は1.5秒〜2.5秒までのい
ずれか1点を設定して、この点の値により速度応答スペ
クトルの平坦部を代表させ、推定式は、速度応答スペク
トルを固有周期1.5秒の点で折れ曲がる折線により近
似して固有周期0.1秒〜2.5秒の区間の速度応答の
平均を求める式とすることを特徴とする請求項1〜3記
載の制御用の地震動強度測定方法
4. The natural period is set to any one point from 1.5 seconds to 2.5 seconds, the flat portion of the velocity response spectrum is represented by the value of this point, and the estimation formula is the velocity response spectrum. 4. An equation for approximating a velocity curve in a section of a natural period of 0.1 seconds to 2.5 seconds by approximating a curve with a line bent at a natural cycle of 1.5 seconds to obtain an average of velocity responses. Method of seismic intensity for control of earthquake
【請求項5】 固有周期は1.5秒またはその付近の点
を設定することを特徴とする請求項4記載の制御用の地
震動強度測定方法
5. The method for measuring seismic intensity for control according to claim 4, wherein the natural period is set to a point at or near 1.5 seconds.
【請求項6】 固有周期は0.1秒〜2.5秒までの複
数点を選択すると共に、推定式は、速度応答スペクトル
を上記各点の値を結ぶ折線により近似して固有周期0.
1秒〜2.5秒の区間の速度応答の平均を求める式とす
ることを特徴とする請求項1〜3記載の制御用の地震動
強度測定方法
6. The natural period selects a plurality of points from 0.1 seconds to 2.5 seconds, and the estimation formula is that the velocity response spectrum is approximated by a polygonal line connecting the values of the respective points, and a natural period of 0.
4. The method for measuring seismic intensity for control according to claim 1, wherein the expression is an equation for averaging velocity responses in a section of 1 second to 2.5 seconds.
【請求項7】 少なくとも1.5秒と2.5秒の固有周
期を選択することを特徴とする請求項6記載の制御用の
地震動強度測定方法
7. The method for measuring seismic intensity for control according to claim 6, wherein natural periods of at least 1.5 seconds and 2.5 seconds are selected.
【請求項8】 固有周期は1.5秒と2.5秒に1秒以
下の1点を加えた3点とすることを特徴とする請求項7
記載の制御用の地震動強度測定方法
8. The natural period is set to 3 points by adding 1 point of 1 second or less to 1.5 seconds and 2.5 seconds.
Seismic intensity measurement method for control described
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Cited By (3)

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