KR101511172B1 - Cft 합성기둥과 rc 와이드 보의 접합부 구조 - Google Patents

Cft 합성기둥과 rc 와이드 보의 접합부 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 CFT 기둥과 철근콘크리트가 결합된 CFT 합성기둥이 RC 와이드 보와 결합되는 접합부에서 상기 CFT 합성기둥의 기둥 배근과 콘크리트 타설을 용이하게 하는 CFT 합성기둥과 RC 와이드 보의 접합부 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 제공되는 본 발명의 의 CFT 기둥(310)과 철근콘크리트가 결합된 CFT 합성기둥(300)과 RC(Reinfocement Concrete, 철근콘크리트) 와이드 보(301)의 접합부는 상기 RC 와이드 보(301)의 길이방향으로 상기 CFT 기둥(310)의 양 측면에 ㄷ자형상 가이드 철판(317)이 대향되게 용접접합되고,
상기 ㄷ자형상 가이드 철판(317)으로 형성된 개구부에는 기둥 주근(318)이 소정 간격으로 배근되며, 상기 CFT 기둥(310)의 양 측면에서 외측으로 소정 거리 이격되어 다웰(311) 철근이 소정 간격으로 배근되고, 상기 CFT 합성기둥(300)은 상기 CFT 기둥(310)과 ㄷ자형상 가이드 철판(317)에서 각각 외측으로 소정 거리 이격되어 사각형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

CFT 합성기둥과 RC 와이드 보의 접합부 구조{A joint structure of a CFT composite column and RC wide girder}
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본 발명은 지하구조물을 역타공법으로 시공 시 상기 CFT 기둥에 철근콘크리트가 보강된 CFT 합성기둥이 RC(Reinforced Concrete, 철근콘크리트) 와이드 보와 결합되는 접합부에서 기둥 배근과 콘크리트 타설을 용이하게 하는 CFT 합성기둥과 RC 와이드 보의 접합부 구조에 관한 것이다.
일반적으로 역타공법으로 지하 구조물을 축조하는 경우, 기둥부재는 강성과 시공성이 우수한 CFT(Concrete Filled steel Tube, 콘크리트 충전 강관) 기둥이 많이 사용되고 있으며, 종래기술인 특허 10-1194594호는 도 1a, 1b에 도시된 바와 같이, 지중에 소정 깊이로 천공홀을 형성하고 토사층의 공벽 붕괴를 방지하기 위하여 토사층에는 케이싱(120)을 설치한다.
암반층에 굴착된 천공홀에는 기초 콘크리트(140)를 타설하고, 지상에서 상기 기초 콘크리트의 부력 등에 대응하기 위해 내부에 콘크리트(C)가 충전되고 상부에 전단연결재(131)가 매립되어 정착된 하부 CFT 기둥(130)과 상부 중공강관기둥(110)을 용접하여 일체로 제작된 하부 충전형 CFT 기둥(100)을 수직도를 유지하면서 굳지 않은 상기 기초 콘크리트에 매립한 후, 기초 콘크리트를 양생시켜 상기 하부 충전형 CFT 기둥(100)을 고정한다.
상기 하부 충전형 CFT 기둥(100)이 기초 콘크리트(140)에 고정된 후, 지상에서 상기 상부 중공강관기둥(110)에 도 2에 도시된 트레미관(150) 등을 사용하여 콘크리트를 충전함으로써 CFT 기둥의 시공이 완료된다.
그러나 기초 콘크리트의 부력 등을 고려하여 하부 충전형 CFT 기둥을 제작하는 것이 번거롭고, 또한 하부 충전형 CFT 기둥이 기초 콘크리트에 고정된 후, 콘크리트 재료분리, 미충전 등을 방지하기 위하여 지상에서 트레미관을 이용하여 상부 중공강관기둥의 바닥부근까지 배치한 후, 트레미관을 상향시키면서 콘크리트를 단계적으로 타설하므로, 콘크리트 타설시간이 많이 소요되고, 트레미관을 분해하여 길이를 짧게 만들어주는 작업을 여러번 수행해야 하므로 시공성이 저하되는 문제점이 있게 된다.
또한 종래기술의 역타공법에서 CFT 기둥과 RC 와이드 보를 접합하는 경우, CFT 기둥(310)과 철근콘크리트가 결합된 CFT 합성기둥(300)과 RC 와이드 보(301)의 접합부는 도 7a, 7b에 도시된 바와 같이, 상기 CFT 합성기둥(300)은 중공강관 내부에 콘크리트가 충전된 CFT 기둥(310) 표면에 전단연결재(312)가 소정 간격으로 접합되고, 상기 CFT 기둥 표면에서 소정 거리 이격되어 다웰(311, dowel) 철근이 배근되며,
상기 RC 와이드 보(301)는 보 주근(315)을 배근하고, 상기 CFT 합성기둥(300)의 기둥 콘크리트 타설을 위해 상기 CFT 합성기둥(300)의 기둥 경계선에서 소정 거리 이격하여 충전파이프(314)를 설치한 후, 상기 충전파이프를 통해 기둥 콘크리트를 타설하여 CFT 합성기둥(300)이 완료된다.
그러나 상기 CFT 기둥(310)과 철근콘크리트가 결합된 CFT 합성기둥(300)과 RC 와이드 보(301)의 접합부는 기둥 콘크리트 타설을 위해 상기 RC 와이드 보에 충전파이프를 설치해야 하며, 상기 충전파이프에 의한 콘크리트 타설이 용이하지 않고, 기둥 주근과 연결하기 위해 다웰 철근(311)을 배근해야 하며, CFT 합성기둥(300)과 RC 와이드 보(301)의 접합부인 상기 RC 와이드 보의 저면에는 역타조인트가 발생되는 문제점이 있게 된다.
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본 발명은 CFT 기둥과 철근콘크리트가 결합된 CFT 합성기둥이 RC 와이드 보와 결합되는 접합부에서 상기 CFT 합성기둥의 기둥 배근과 콘크리트 타설을 용이하게 하는 CFT 합성기둥과 RC 와이드 보의 접합부 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
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상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 CFT 기둥(310)과 철근콘크리트가 결합된 CFT 합성기둥(300)과 RC(Reinfocement Concrete, 철근콘크리트) 와이드 보(301)의 접합부는 상기 RC 와이드 보(301)의 길이방향으로 상기 CFT 기둥(310)의 양 측면에 ㄷ자형상 가이드 철판(317)이 대향되게 용접접합되고,
상기 ㄷ자형상 가이드 철판(317)으로 형성된 개구부에는 기둥 주근(318)이 소정 간격으로 배근되며, 상기 CFT 기둥(310)의 양 측면에서 외측으로 소정 거리 이격되어 다웰(311) 철근이 소정 간격으로 배근되고, 1개층의 기둥 콘크리트 타설 시 상기 개구부는 콘크리트 투입구로 사용되어 상기 RC 와이드 보(301) 저면까지 기둥 콘크리트가 타설되며, 상기 CFT 합성기둥(300)은 상기 CFT 기둥(310)과 ㄷ자형상 가이드 철판(317)에서 각각 외측으로 소정 거리 이격되어 사각형상으로 형성되는 것을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
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상기와 같은 본 발명은 CFT 기둥과 철근콘크리트가 결합된 CFT 합성기둥이 RC 와이드 보와 결합되는 접합부에서 상기 CFT 기둥에 접합된 가이드 철판을 통해 기둥 배근과 콘크리트 타설이 용이하며, 상기 가이드 철판에 의해 형성된 개구부는 기둥 콘크리트 타설 시 순타조인트가 형성되어 구조물의 보수, 보강에 유리한 기술적 효과가 있다.
도 1(a)는 종래기술인 CFT 기둥을 설치하는 과정을 나타내는 공정도
도 1(b)는 종래기술인 CFT 기둥의 단면도
도 2는 종래기술인 CFT 기둥의 콘크리트를 타설하는 과정을 나타내는 공정도
도 3은 본 발명의 일실시예인 분절 CFT 기둥의 단면도
도 4(a)는 도 3의 A - A' 단면도
도 4(b)는 본 발명의 일실시예인 분절 CFT 기둥의 사시도
도 4(c)는 본 발명의 분절 CFT 기둥을 연결한 CFT 기둥의 단면도
도 5(a)는 본 발명의 분절 CFT 기둥이 연결된 접합부를 나타내는 측면도
도 5(b)는 본 발명의 분절 CFT 기둥 접합부에 커버플레이트가 설치된 측면도
도 6은 본 발명의 CFT 합성기둥과 RC 와이드 보가 배치된 평면도
도 7(a)는 종래기술인 CFT 합성기둥과 RC 와이드 보의 접합부를 나타내는 평면도
도 7(b)는 도 7(a)의 단면도
도 8(a)는 본 발명의 다른 실시예인 CFT 합성기둥과 RC 와이드 보의 접합부를 나타내는 평면도
도 8(b)는 도 8(a)의 단면도
도 9(a)는 본 발명의 다른 실시예인 CFT 합성기둥과 RC 와이드 보의 접합부를 나타내는 평면도
도 9(b)는 도 9(a)의 단면도
도 10은 본 발명의 CFT 기둥에 가이드 철판이 접합된 것을 나타내는 사시도
도 11은 본 발명의 다른 실시예인 CFT 합성기둥과 RC 와이드 보의 접합부를 나타내는 사시도
본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 일실시예의 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 일실시예인 분절 CFT 기둥의 단면도이며, 도 4(a)는 도 3의 A - A' 단면도이고, 도 4(b)는 본 발명의 일실시예인 분절 CFT 기둥의 사시도이며, 도 4(c)는 본 발명의 분절 CFT 기둥을 연결한 CFT 기둥의 단면도이다.
도 3에서 기초 콘크리트에 매입되는 분절 CFT 기둥 1(200)은 중공강관(220) 내부에 차단판(230)이 설치되고, 상기 차단판(230)에 삽입되어 콘크리트를 주입하는 충전파이프(240)가 설치되며, 상기 충전파이프(240)의 수직도를 유지하기 위해 상기 중공강관(220) 내부에 한 쌍의 고정철판(250)이 설치된다.
상기 중공강관(220)은 상부는 개방되며 하부는 폐쇄되어 소정 길이로 형성되며, 상부의 일측 철판은 하부에 주입구가, 상부에 숨구멍이 형성되도록 반원형 홈부(222)가 소정 간격으로 형성된다.
도 4a에서 상기 차단판(230)은 상기 중공강관(220) 상단에서 소정 깊이에 사각형상으로 형성되되, 네 모서리에 부채꼴 형상의 개구부(231)가 형성되며, 중앙에는 충전파이프(240)가 삽입 가능하도록 원형의 개구부(232)가 형성되어 상기 중공강관(220) 내측에 용접접합된다.
상기 충전파이프(240)는 상기 차단판(230)의 중앙에 형성된 원형의 개구부(232)에 삽입되며, 상부는 상기 중공강관(220) 상부로 돌출되고, 하부는 상기 중공강관 하부에서 소정 거리 이격되도록 소정 길이로 형성된다.
상기 충전파이프(240)에 의해 상기 중공강관(220)의 차단판(230)까지 콘크리트(C)가 주입되며, 도 4b에서 상기 중공강관(220) 하부의 대향되는 측부 외측에는 소정 간격으로 다수의 전단연결재(221)가 설치되어 기초 콘크리트와 일체로 결합되고, 상기 중공강관(220)의 내부에는 상기 충전파이프(240)를 고정하도록 한 쌍의 고정철판(250)이 상기 충전파이프(240)의 외측에 설치되며, 상기 중공강관(220)의 내측에 용접접합되어 고정된다.
기초 콘크리트 상부에 지하 구조체의 중간 기둥부재로 설치되는 분절 CFT 기둥 2(210)는 상,하부의 일측 철판에 반원형 홈부(222)가 소정 간격으로 형성된 중공강관(220) 내부에 차단판(230)이 설치되고, 상기 차단판(230)에 삽입되어 콘크리트를 주입하는 충전파이프(240)가 설치되며, 상기 충전파이프(240)의 수직도를 유지하기 위해 상기 중공강관(220) 내부에 한 쌍의 고정철판(250)이 설치된다.
상기 중공강관(220)은 상부는 개방되며 하부는 하단으로부터 소정 깊이에서 폐쇄되어 소정 길이로 형성되며, 상,하부의 일측 철판은 각각 하부에 주입구가, 상부에 숨구멍이 형성되도록 반원형 홈부(222)가 소정 간격으로 형성된다.
상기 차단판(230)은 상기 중공강관(220) 상단에서 소정 깊이에 사각형상으로 형성되되, 네 모서리에 부채꼴 형상의 개구부(231)가 형성되며, 중앙에는 충전파이프(240)가 삽입 가능하도록 원형의 개구부(232)가 형성되어 상기 중공강관(220) 내측에 용접접합된다.
상기 충전파이프(240)는 상기 차단판(230)의 중앙에 형성된 원형의 개구부(232)에 삽입되며, 상부는 상기 중공강관(220) 상부로 돌출되고, 하부는 상기 중공강관 하부에서 소정 거리 이격되도록 소정 길이로 형성된다.
상기 충전파이프(240)에 의해 상기 중공강관(220)의 차단판(230)까지 콘크리트(C)가 주입되며, 상기 중공강관(220)의 내부에는 상기 충전파이프(240)를 고정하도록 한 쌍의 고정철판(250)이 상기 충전파이프(240)의 외측에 설치되며, 상기 중공강관(220)의 내측에 용접접합되어 고정된다.
지하 구조체의 최상부에 설치되는 분절 CFT 기둥 3(211)은 하부의 일측 철판에 반원형 홈부(222)가 소정 간격으로 형성된 중공강관(220) 내부에 차단판(230)이 설치되고, 상기 차단판(230)에 삽입되어 콘크리트를 주입하는 충전파이프(240)가 설치되며, 상기 충전파이프(240)의 수직도를 유지하기 위해 상기 중공강관(220) 내부에 한 쌍의 고정철판(250)이 설치된다.
상기 중공강관(220)은 상부는 개방되며 하부는 하단으로부터 소정 깊이에서 폐쇄되어 소정 길이로 형성되며, 하부의 일측 철판은 하부에 주입구가, 상부에 숨구멍이 형성되도록 반원형 홈부(222)가 소정 간격으로 형성된다.
상기 차단판(230)은 상기 중공강관(220) 상단에서 소정 깊이에 사각형상으로 형성되되, 네 모서리에 부채꼴 형상의 개구부(231)가 형성되며, 중앙에는 충전파이프(240)가 삽입 가능하도록 원형의 개구부(232)가 형성되어 상기 중공강관(220) 내측에 용접접합된다.
상기 충전파이프(240)는 상기 차단판(230)의 중앙에 형성된 원형의 개구부(232)에 삽입되며, 상부는 상기 중공강관(220) 상부로 돌출되고, 하부는 상기 중공강관 하부에서 소정 거리 이격되도록 소정 길이로 형성된다.
상기 충전파이프(240)에 의해 상기 중공강관(220)의 차단판(230)까지 콘크리트(C)가 주입되며, 상기 중공강관(220)의 내부에는 상기 충전파이프(240)를 고정하도록 한 쌍의 고정철판(250)이 상기 충전파이프(240)의 외측에 설치되며, 상기 중공강관(220)의 내측에 용접접합되어 고정된다.
상기 분절 CFT 기둥 1, 2, 3의 중공강관은 사각형상이나 원형 등으로 형성되어 사용하는 것이 가능하며, 차단판은 상기 중공강관의 형상에 따라 사각형상이나 원형 등으로 형성되어 사용될 수 있다.
지하 구조체의 기둥부재를 축조하기 위해 기초 콘크리트에 설치하는 CFT 기둥(260)은 도 3, 도 4(c)에 도시된 바와 같이, 기둥부재의 최하부에 상기 분절 CFT 기둥 1(200)을 설치하고, 상기 분절 CFT 기둥 1(200) 상부에 상기 분절 CFT 기둥 2(210)를 하나 이상 연속되도록 설치하며, 최상부에 상기 분절 CFT 기둥 3(211)를 설치한 후, 상기 분절 CFT 기둥들의 접합부를 용접접합하여 일체화한다.
도 5(a)는 본 발명의 분절 CFT 기둥이 연결된 접합부를 나타내는 측면도이며, 도 5(b)는 본 발명의 분절 CFT 기둥 접합부에 커버플레이트가 설치된 측면도로, 상기 분절 CFT 기둥들이 접합된 CFT 기둥(260)은 상기 분절 CFT 기둥의 접합부에 형성된 원형홈(223)에 무수축모르타르를 주입하며, 상기 분절 CFT 기둥 접합부 내부에 무수축모르타르가 충전되면, 상기 원형홈(223)이 폐쇄되도록 상기 분절 CFT 기둥 접합부 일측을 커버플레이트(224)로 용접접합함으로써 완성된다.
도 6은 본 발명의 CFT 합성기둥과 RC 와이드 보가 배치된 평면도이며, 도 8(a)는 본 발명의 다른 실시예인 CFT 합성기둥과 RC 와이드 보의 접합부를 나타내는 평면도이며, 도 8(b)는 도 8(a)의 단면도이다.
CFT 기둥(310)과 철근콘크리트가 결합된 CFT 합성기둥(300)과 RC 와이드 보(301)의 접합부에서, 상기 RC 와이드 보(301)의 길이방향으로 상기 CFT 기둥(310)의 양 측면에는 ㄷ자형상 가이드 철판(317)이 대향되게 용접접합된다.
상기 CFT 기둥(310)과 ㄷ자형상 가이드 철판(317)의 표면에는 전단연결재(312)가 소정 간격으로 접합되어 RC 와이드 보(301)와 일체로 결합되고, 상기 CFT 기둥(310)의 양 측면에서 외측으로 소정 거리 이격되어 다웰(311, dowel) 철근이 소정 간격으로 배근되며, ㄷ자형상 가이드 철판(317)에 의해 형성된 개구부에는 기둥 주근(318)이 소정 간격으로 배근된다.
1개층의 기둥 콘크리트 타설 시 상기 ㄷ자형상 가이드 철판(317)으로 형성된 개구부는 콘크리트 투입구로 사용되어 상기 RC 와이드 보(301) 저면까지 기둥 콘크리트가 타설되며, 상기 CFT 합성기둥(300)은 기둥 경계선(316)이 상기 CFT 기둥(310)과 ㄷ자형상 가이드 철판(317)에서 각각 외측으로 소정 거리 이격되어 사각형상으로 형성된다.
도 9(a)는 본 발명의 다른 실시예인 CFT 합성기둥과 RC 와이드 보의 접합부를 나타내는 평면도이며, 도 9(b)는 도 9(a)의 단면도로, CFT 기둥(310)과 철근콘크리트가 결합된 CFT 합성기둥(300)과 RC 와이드 보(301)의 접합부에서, 상기 RC 와이드 보(301)의 길이방향으로 상기 CFT 기둥(310)의 양 측면에는 ㄷ자형상 가이드 철판(317)이 대향되게 용접접합된다.
상기 CFT 기둥(310)과 ㄷ자형상 가이드 철판(317)의 표면에는 전단연결재(312)가 소정 간격으로 접합되어 RC 와이드 보(301)와 일체로 결합되고, 상기 CFT 합성기둥(300)은 상기 CFT 기둥(310)의 양 측면에서 소정 거리 이격되어 다웰(311, dowel) 철근이 소정 간격으로 배근되며, 상기 ㄷ자형상 가이드 철판(317)으로 형성된 개구부에 기둥 주근(318)이 소정 간격으로 배근된다.
1개층의 기둥 콘크리트 타설 시 상기 ㄷ자형상 가이드 철판(317)으로 형성된 개구부는 콘크리트 투입구로 사용되어 상기 RC 와이드 보(301) 저면까지 기둥 콘크리트가 타설되며, 상기 CFT 합성기둥(300)의 기둥 경계선(316)은 상기 ㄷ자형상 가이드 철판(317)의 RC 와이드 보(301) 길이방향 단부에서 각각 내측으로 소정 거리 이격되고, 상기 CFT 기둥(310)의 양 측면에서 각각 외측으로 소정 거리 이격되어 사각형상으로 형성되며, 상기 CFT 합성기둥(300)의 상부에는 상기 RC 와이드 보(301)를 지지하기 위한 헌치(319, haunch)가 형성된다.
100 : 하부 충전형 CFT 기둥 110 : 상부 중공강관기둥
120 ; 케이싱 130 : 하부 CFT 기둥
140 : 기초 콘크리트 150 : 트레미관
200 ; 분절 CFT 기둥 1 210 : 분절 CFT 기둥 2
211 : 분절 CFT 기둥 3 220 : 중공강관
131, 221 : 전단연결재 222 : 반원형 홈부
223 : 원형홈 230 : 차단판
231, 232 : 개구부 240 : 충전파이프
250 : 고정철판 260, 310 : CFT 기둥
300 : CFT 합성기둥 301 : RC 와이드 보
311 : 다웰(dowel)철근 312 : 전단연결재
313 : 스터럽근 314 : 충전파이프
315 : 보 주근 316 : 기둥 경계선
317 : ㄷ자형상 가이드(guide) 철판 318 : 기둥 주근
319 : 헌치(haunch) C : 콘크리트

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  7. CFT 기둥(310)과 철근콘크리트가 결합된 CFT 합성기둥(300)과 RC 와이드 보(301)의 접합부에서,
    상기 RC 와이드 보(301)의 길이방향으로 상기 CFT 기둥(310)의 양 측면에는 ㄷ자형상 가이드 철판(317)이 대향되게 용접접합되고,
    상기 ㄷ자형상 가이드 철판(317)으로 형성된 개구부에는 기둥 주근(318)이 소정 간격으로 배근되며, 상기 CFT 기둥(310)의 양 측면에서 소정 거리 이격되어 다웰(311) 철근이 소정 간격으로 배근되고,
    1개층의 기둥 콘크리트 타설 시 상기 개구부는 콘크리트 투입구로 사용되어 상기 RC 와이드 보(301)의 저면까지 기둥 콘크리트가 타설되며, 상기 CFT 합성기둥(300)은 상기 CFT 기둥(310)과 ㄷ자형상 가이드 철판(317)에서 각각 외측으로 소정 거리 이격되어 사각형상으로 형성되는 것을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 CFT 합성기둥과 RC 와이드 보의 접합부 구조.
  8. CFT 기둥(310)과 철근콘크리트가 결합된 CFT 합성기둥(300)과 RC 와이드 보(301)의 접합부에서,
    상기 RC 와이드 보(301)의 길이방향으로 상기 CFT 기둥(310)의 양 측면에는 ㄷ자형상 가이드 철판(317)이 대향되게 용접접합되고,
    상기 ㄷ자형상 가이드 철판(317)으로 형성된 개구부에는 기둥 주근(318)이 소정 간격으로 배근되며, 상기 CFT 기둥(310)의 양 측면에서 소정 거리 이격되어 다웰(311) 철근이 소정 간격으로 배근되고,
    1개층의 기둥 콘크리트 타설 시 상기 개구부는 콘크리트 투입구로 사용되어 상기 RC 와이드 보(301)의 저면까지 기둥 콘크리트가 타설되며, 상기 CFT 합성기둥(300)은 상기 ㄷ자형상 가이드 철판(317)의 RC 와이드 보 길이방향 단부에서 각각 내측으로 소정 거리 이격되고, 상기 CFT 기둥(310)의 양 측면에서 각각 외측으로 소정 거리 이격되어 사각형상으로 형성되며,
    상기 CFT 합성기둥(300)의 상부에는 상기 RC 와이드 보(301)를 지지하기 위한 헌치(319)가 형성되는 것을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 CFT 합성기둥과 RC 와이드 보의 접합부 구조.
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