WO1994016197A1 - Dichtungsprofil für tunnelrohrsegmente, insbesondere für einschwimmelemente - Google Patents

Dichtungsprofil für tunnelrohrsegmente, insbesondere für einschwimmelemente Download PDF

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WO1994016197A1
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sealing
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trapezoidal
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French (fr)
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Siegfried Glang
Werner Grabe
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Phoenix Aktiengesellschaft
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D11/00—Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
    • E21D11/38—Waterproofing; Heat insulating; Soundproofing; Electric insulating
    • E21D11/385—Sealing means positioned between adjacent lining members

Definitions

  • the invention relates to a sealing arrangement consisting of pressed end walls of two components made of concrete, reinforced concrete or the like, in particular tunnel tube segments; and from a strand-shaped seal made of elastomeric material (i.e. made of rubber or rubber-like plastic) for sealing the gap between the components or tunnel tube segments, the seal having a base part which is underneath on both sides with respect to the sealing part
  • flanges Formation of flanges is widened and which is attached to one of the two end walls of the components or tunnel tube segments by means of these flanges and corresponding additional anchoring parts, while that with the base part
  • integrally connected sealing part l which is seen in cross-section from a trapezoidal shape, with reference to the base part with decreasing width while at the same time
  • Components or tunnel tube segments take over the sealing of the gap.
  • one end face is provided with a sealing frame (end seal) made of elastomeric material.
  • the last lowered section is against its already firmly installed
  • Predecessor pulled until a first seal is achieved. After the water has been pumped out of the chamber between the two end walls of the sponges, the last lowered element is pushed so strongly against its neighbors by the external water pressure that the end seal is finally compressed and thus a complete seal is achieved.
  • this object is now achieved according to the invention in that at least two, in particular at least three, strand-shaped channels are arranged within the trapezoidal sealing part.
  • FIG. 1 shows the end face or end wall of a floating element with a sealing frame (end seal);
  • Fig. 2 shows the cross section (section line A-A; Fig. 1) of
  • Sealing frame the professional body having three strand-shaped channels
  • Fig. 3 shows the cross section (section line A-A; Fig. 1) of
  • Fig. 4 shows the cross section (section line AA; Fig. 1) of
  • Sealing frame with two structuring variants of the face of the professional body Sealing frame with two structuring variants of the face of the professional body.
  • the end face (2) of the floating element (1) is equipped with two tunnel tubes with a sealing frame (3) made of elastomeric material, with the cross-section (section line A-A) of the sealing frame being discussed in more detail below using various professional structures
  • the gap (6) is sealed between the two floating elements (1, 4) made of concrete by means of the seal (7).
  • the end faces (2, 5) of these components are each covered with a metal plate (8, 9) which is anchored in the concrete.
  • the metal plate (8) carries lateral metal profiles (10) and metal strips (11), the
  • L-shaped steel rails (DE-C-31 01 332) can also be used as fasteners.
  • the seal (7) itself has a base part (13) which is widened on both sides with respect to the sealing part l (14) to form flanges (15, 16). These flanges are anchored by the metal profiles (10) and metal strips (11). On the base side (17) of the base part (13) there are five groove grooves (18, 19, 20) running in the form of a strand, the groove groove (18) arranged in the area of the longitudinal center plane X being at least 30% wider and / or deeper than that on the side thereof arranged groove grooves (19, 20).
  • the sealing part l (14) which is integrally connected to the base part l (13) is of a trapezoidal shape when viewed in cross section, in relation to the base part l (13) with decreasing
  • Fig. 3 now shows a seal (27), the base part l (28) with that of the seal (7; Fig. 2) is identical in shape.
  • the channels running in the form of a strand are arranged completely differently.
  • the channels are distributed within the entire cross-sectional area of the trapezoidal sealing part (29), in relation to the longitudinal plane X below essentially mirror-symmetrical arrangement, the structural principle being explained in more detail below.
  • the total of eight channels are arranged in three rows (rows I, II, III) in relation to the longitudinal median plane X, in such a way that the central channels (33, 34; row II) are located within the area of the longitudinal plane X, between this longitudinal plane and the two
  • the channels here are also essentially of circular cross-sectional shape, the two channels (37, 40) located in the area of the end face (32) of the trapezoidal sealing part (29) having a smaller diameter than the six channels (33, 34) arranged underneath , 35, 36, 38, 39).
  • FIG. 4 now shows two structural variants of the end face (42) of the seal (41), reference being made to FIG. 3 with regard to the arrangement of the channels.
  • a single groove (43) is present in the middle of the end face of the sealing part, specifically in the area of the longitudinal center plane X.
  • An expedient alternative is then the end face (42) with several
  • the end seal according to the invention can also be used to seal the joints of other components with an equivalent arrangement. principle, where at the same time similarly high demands are made with regard to sealing performance.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dichtanordnung, bestehend aus: gegeneinander gepreßten Stirnwänden von zwei Bauteilen aus Beton, Stahlbeton oder dergleichen, insbesondere von Tunnelrohrsegmenten; sowie aus einer strangförmigen Dichtung (27) aus elastomerem Werkstoff zum Abdichten des Spaltes zwischen den Bauteilen bzw. Tunnelrohrsegmenten, wobei die Dichtung einen Basisteil (28) besitzt, der bezogen auf den Dichtteil (29) beidseitig unter Bildung von Flanschen verbreitert ist und der mittels dieser Flansche und entsprechender zusätzlicher Verankerungsteile an einer der beiden Stirnwände der Bauteile bzw. Tunnelrohrsegmente befestigt ist, während der mit dem Basisteil einstückig verbundene Dichtteil, der im Querschnitt gesehen von trapezförmiger Gestalt ist, und zwar bezogen auf den Basisteil mit abnehmender Breite unter gleichzeitiger Verjüngung der Seitenflanken (30, 31), beim Zusammenpressen der Bauteile bzw. Tunnelrohrsegmente das Abdichten des Spaltes übernimmt. Das Wesentliche der Erfindung besteht nun darin, daß innerhalb des trapezförmigen Dichtteiles (29) wenigstens zwei, insbesondere wenigstens drei strangförmig verlaufende Kanäle (33 bis 40; Reihen I, II, III) angeordnet sind.

Description

Dichtungsprofil für Tunnelrohrsegmente, insbesondere für
Einschwimmelemente
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Dichtanordnung, bestehend aus gegeneinander gepreßten Stirnwänden von zwei Bauteilen aus Beton, Stahlbeton oder dergleichen, insbesondere von Tunnelrohrsegmenten; sowie aus einer strangförmigen Dichtung aus elastomerern Werkstoff (d.h. aus Gummi oder gummiähnlichem Kunststoff) zum Abdichten des Spaltes zwischen den Bauteilen bzw. Tunnelrohrsegmenten, wobei die Dichtung einen Basisteil besitzt, der bezogen auf den Dichtteil beidseitig unter
Bildung von Flanschen verbreitert ist und der mittels dieser Flansche und entsprechender zusätzlicher Verankerungstei le an einer der beiden Stirnwände der Bauteile bzw. Tunnelrohrsegmente befestigt ist, während der mit dem Basisteil
einstückig verbundene Dichttei l, der im Querschnitt gesehen von trapezförmiger Gestalt ist, und zwar bezogen auf den Basisteil mit abnehmender Breite unter gleichzeitiger
Verjüngung der Seitenflanken, beim Zusammenpressen der
Bauteile bzw. Tunnelrohrsegmente das Abdichten des Spaltes übernimmt.
Dichtanordnungen der oben beschriebenen Art sind für die verschiedensten Einsatzzwecke bekannt, wobei im folgenden insbesondere auf den Anwendungsbereich im Tunnelbau, wobei die Tunnelrohrsegmente wiederum insbesondere Einschwimmelemente sind, näher eingegangen wird (DE-C-31 01 332).
Zur Abdichtung des Spaltes zwischen zwei Einschwimmelementen wird je eine Stirnseite mit einem Dichtrahmen (Stirndichtung) aus elastomerem Werkstoff versehen. Das zuletzt abgesenkte Teilstück wird gegen seinen bereits fest montierten
Vorgänger gezogen, bis eine erste Abdichtung erreicht ist. Nachdem dann das Wasser aus der Kammer zwischen den beiden Stirnwänden der Schwlmmstucke gepumpt worden ist, wird das zuletzt abgesenkte Element durch den äußeren Wasserdruck so stark gegen seinen Nachbarn geschoben, daß die Stirndichtung ihre endgültige Zusammenpressung erfahrt und somit eine vollständige Abdichtung zustande kommt.
Da im Rahmen des weltweiten Tunnelbaus immer größere
Anforderungen an Elastomerdichtungen gestellt werden, insbesondere auch unter dem Gesichtspunkt zuverlässiger Abdichtung in Erdbebengebieten (z.B. Japan), besteht die Aufgabe darin, eine hochwirksame Dichtung bereit zu stellen, die selbst unter extremen Bedingungen einsatzfahig ist, und zwar über einen langen Zeitraum hinweg (100 Jahre).
Gemäß Kennzeichen des Anspruchs 1 wird nun diese Aufgabe erfindungsgemaß dadurch gelost, daß innerhalb des trapezförmigen Dichttei les wenigstens zwei, insbesondere wenigstens drei strangformig verlaufende Kanäle angeordnet sind.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den
Ansprüchen 2 bis 20 genannt.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausfuhrungsbei spielen unter Bezugnahme auf schematische Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 die Stirnseite bzw. Stirnwand eines Einschwimmelementes mit Dichtrahmen (Stirndichtung);
Fig. 2 den Querschnitt (Schnittlinie A-A; Fig. 1) des
Dichtrahmens, wobei der ProfiIkörper drei strangformig verlaufende Kanäle besitzt;
Fig. 3 den Querschnitt (Schnittlinie A-A; Fig. 1) des
Dichtrahmens, wobei der ProfiIkörper acht strangformig verlaufende Kanäle aufweist; Fig. 4 den Querschnitt (Schnittlinie A-A; Fig. 1) des
Dichtrahmens mit zwei Strukturierungsvarianten der Stirnflache des Profi Ikörpers.
Dabei stellen die Fig. 2 bis 4 den Spannungslosen (d.h.
unbelasteten) Zustand der Dichtungen dar.
Nach Fig. 1 ist die Stirnseite (2) des Einschwimmelementes (1) mit zwei Tunnelröhren mit einem Dichtrahmen (3) aus elastomerem Werkstoff ausgestattet, wobei nun im folgenden auf den Querschnitt (Schnittlinie A-A) des Dichtrahmens anhand verschiedener ProfiIstrukturen näher eingegangen wird
Nach Fig. 2 erfolgt die Abdichtung des Spaltes (6) zwischen den beiden Einschwimmelementen (1, 4) aus Beton mittels der Dichtung (7). Die Stirnseiten (2, 5) dieser Bauelemente sind jeweils mit einer Metallplatte (8, 9) belegt, die im Beton verankert ist. Die Metallplatte (8) tragt dabei seitliche MetalIprofile (10) und Metallstreifen (11), wobei die
Metallprofile und Metal Istreifen mittels einer Schraube (12) miteinander verbunden sind. Als Befestigungsmittel können auch L-forrmge StahIschienen (DE-C-31 01 332) zum Einsatz kommen.
Die Dichtung (7) selbst besitzt einen Basisteil (13), der bezogen auf den Dichttei l (14) beidseitig unter Bildung von Flanschen (15, 16) verbreitert ist. Diese Flansche werden dabei von den Metallprofllen (10) und MetalIstreifen (11) verankernd umfaßt. An der Grundseite (17) des Basisteiles (13) sind fünf strangformig verlaufende Rillennuten (18, 19, 20) vorhanden, wobei die im Bereich der Langsmittelebene X angeordnete Rillennut (18) wenigstens 30 % breiter und/oder tiefer ist als die seitlich davon angeordneten Rillennuten (19, 20).
Der mit dem Basistei l (13) einstuckig verbundene Dichttei l (14) ist im Querschnitt gesehen von trapezförmiger Gestalt, und zwar bezogen auf den Basistei l (13) mit abnehmender
Breite unter gl ei chzei t iger Verjüngung der Seitenflanken
(21, 22). Diese Sei tenf lanken des trapezförmigen Dichttei les verlaufen winkelgleich, d.h. spiegelsymmetrisch bezogen auf die Längsmittelebene X. Die Stirnflache (23) des Dichtteiles ist e b e n f l ä c h i g ausgebi ldet. In der Mitte des trapezförmigen Dichtteiles (14), und zwar im Bereich der Längsmittelebene X, sind drei strangförmig verlaufende Kanäle (24, 25, 26) vorhanden, die direkt übereinander angeordnet und im wesentlichen von kreisförmiger Querschnittsgestalt sind. Dabei besitzt der sich im Bereich der Stirnfläche (23) befindende Kanal (26) einen geringeren Durchmesser als die beiden darunter angeordneten Kanäle (24, 25).
Hinsichtlich der Dichtung (7) wie auch der Dichtungen (27;
Fig. 3) und (41; Fig. 4) gelten zweckmäßigerweise folgende Parameter:
Mindestbreite a des Basisteiles 300 mm
Mindeststarke b der Flansche: 50 mm
Mindestabstufung der Flansche: 40 mm
Mindesthohe d des Dichtteiles: 250 mm
Winkel α der Seitenflanken: 5 bis 15°
(bezogen auf Längsmittelebene X)
Harte in Shore A der Dichtung: 50 bis 80°
Fig. 3 zeigt nun eine Dichtung (27), wobei deren Basistei l (28) mit dem der Dichtung (7; Fig. 2) formidentisch ist. Auch die Umrisse des trapezförmigen Dichtteiles (29), nämlich die Seitenflanken (30, 31) und die Stirnflache (32), sind gleich. Dagegen sind die strangformig verlaufenden Kanäle völlig anders angeordnet. Im Gegensatz zu der Dichtung (7; Fig. 2) sind hier die Kanäle innerhalb der gesamten Querschnittsflache des trapezförmigen Dichttei les (29) vertei lt vorhanden, und zwar bezogen auf die Langsmlttelebene X unter im wesentlichen spiegelsymmetrischer Anordnung, wobei das Strukturpinzip im folgenden naher erläutert wird.
Die insgesamt acht Kanäle sind bezogen auf die Langsmittelebene X dreireihig (Reihen I, II, III) angeordnet, und zwar derart, daß sich die mittigen Kanäle (33, 34; Reihe II) innerhalb des Bereiches der Längsmillelebene X befinden, wahrend zwischen dieser Längsmillelebene und den beiden
Seitenflanken (30, 31) jeweils die seitlichen Kanäle (35, 36, 37; Reihe I) bzw. (38, 39, 40; Reihe III) vorhanden sind, wobei die mittigen Kanäle (Reihe II) in einem Abstand e versetzt zu den seitlichen Kanälen (Reihen I, III) angeordnet sind. Hinsichtlich der Anzahl (m, n) der Kanäle gelten dabei folgende Parameter:
mittig angeordnete Kanäle (Reihe II): m = 2
seitlich angeordnete Kanäle (Reihe I bzw. III): n = m + 1 = 3
Die Kanäle sind auch hier im wesentlichen von kreisförmiger Querschnittsgestalt, wobei die sich im Bereich der Stirnflache (32) des trapezförmigen Dichttei les (29) befindenden zwei Kanäle (37, 40) einen geringeren Durchmesser besitzen als die darunter angeordneten sechs Kanäle (33, 34, 35, 36, 38, 39).
Fig. 4 zeigt nun zwei Strukturlerungsvarianten der Stirnflache (42) der Dichtung (41), wobei hinsichtlich der Anordnung der Kanäle auf die Fig. 3 verwiesen wird. Nach der einen Variante ist in der Mitte der Stirnflache des Dichtteiles, und zwar im Bereich der Längsmittelebene X, eine einzige Ri llennut (43) vorhanden. Eine zweckmäßige Alternative besteht dann, die Stirnfläche (42) mit mehreren
Verzahnungen (44; gestrichelte Linienführung) zu versehen.
Auch wenn die Dichtanordnung schwerpunktmäßig am Beispiel der Spaltabdichtung von Einschwlmmelementen erläutert wurde, so ist die erfindungsgemäße Stirndichtung auch zum Abdichten der Fugen anderer Bauteile mit äquivalentem Anordnungs- prinzip, wo zugleich ähnlich hohe Anforderungen hinsichtlich der Dichtleistung gestellt werden, verwendbar.

Claims

A n s p r ü c h e
1. Dichtanordnung, bestehend aus
- gegeneinander gepreßten Stirnwänden (2, 5) von zwei Bauteilen aus Beton, Stahlbeton oder dergleichen, insbesondere von Tunnelrohrsegmenten (1, 4); sowie aus
- einer strangförmigen Dichtung (3, 7, 27, 41) aus
elastomerem Werkstoff zum Abdichten des Spaltes (6) zwischen den Bautei len bzw. Tunnelrohrsegmenten, wobei die Dichtung einen Basisteil (13, 28) besitzt, der bezogen auf den Dichttei l (14, 29) beidseitig unter Bildung von Flanschen (15, 16) verbreitert ist und der mittels dieser Flansche und entsprechender zusätzlicher Verankerungsteile (8, 10, 11, 12) an einer der beiden Stirnwände (2) der Bautei le bzw. Tunnelrohrsegmente (1) befestigt ist, während der mit dem Basisteil einstückig verbundene Dichttei l, der im Querschnitt gesehen von trapezförmiger Gestalt ist, und zwar bezogen auf den Basisteil mit abnehmender Breite unter gleichzeitiger Verjüngung der Seitenflanken (21, 22, 30, 31), beim Zusammenpressen der Bauteile bzw. Tunnelrohrsegmente das Abdichten des Spaltes übernimmt;
dadurch gekennzeichnet, daß
- innerhalb des trapezförmigen Dichtteiles (14, 29)
wenigstens zwei, insbesondere wenigstens drei strangformig verlaufende Kanäle (24 bis 26; 33 bis 40) angeordnet sind.
2. Dichtanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Grundseite (17) des Basistei les (13, 28) wenigstens drei offene oder geschlossene, strangformig verlaufende Ri llennuten (18, 19, 20) vorhanden sind, wobei die im Bereich der Längsmittelebene X angeordnete Ri llennut (18) breiter und/oder tiefer ist als die seitlich davon angeordneten Rillennuten (19, 20), die im wesentlichen spiegelsymmetrisch zu der mittigen Rillennut (18) verlaufen.
3. Dichtanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mittig angeordnete Ri llennut (18) wenigstens 30 % breiter und/oder tiefer ist als die seitlich davon angeordneten Ri llennuten (19, 20).
4. Dichtanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Basisteil (13, 28) eine Mindestbreite a von 300 mm aufweist.
5. Dichtanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Flansche (15, 16) des Basistei les eine Mindeststärke b von 50 mm aufweisen.
6. Dichtanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Flansche (15, 16) eine Mindestabstufung c von 40 mm aufweisen.
7. Dichtanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der trapezförmige Dichtteil (14, 29) eine Mindesthöhe d von 250 mm aufweist.
8. Dichtanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der trapezförmige Dichtteil (14, 29) eine Stirnfläche (23, 32, 42) besitzt, die - bezogen auf die Längsmittelebene X - im wesentlichen von spiegelsymmetrischer Gestalt ist.
9. Dichtanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche (23, 32) ebenflächig oder konkav ausgebildet ist.
10. Dichtanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche (42) Rillennuten oder Verzahnungen (44) aufweist.
11. Dichtanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mitte der Stirnfläche (42) des trapezförmigen Dichttei les, und zwar im Bereich der Längsmittelebene X, eine einzige Rillennut (43) angeordnet ist.
12. Dichtanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflanken (21, 22, 30, 31) des trapezförmigen Dichttei les winkelgleich, d.h.
spiegelsymmetrisch bezogen auf die Längsmittelebene X verlaufen.
13. Dichtanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflanken (21, 22, 30, 31) des trapezförmigen Dichttei les in einem Winkel α von
5º bis 15º verlaufen, und zwar bezogen auf die Längsmittelebene X .
14. Dichtanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ausschließlich in der Mitte des trapezförmigen Dichtteiles (14), und zwar im Bereich der Längsmittelebene X, Kanäle (24, 25, 26) vorhanden sind, die direkt übereinander angeordnet sind.
15. Dichtanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (33 bis 40) innerhalb der gesamten Querschnittsfläche des trapezförmigen Dichttei les (29) verteilt vorhanden sind, und zwar bezogen auf die Längsmittelebene X unter im wesentlichen spiegelsymmetrischer Anordnung.
16. Dichtanordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle bezogen auf die Längsmittelebene X dreireihig (Reihen I, II, III) angeordnet sind, und zwar derart, daß sich die mittigen Kanäle (33, 34; Reihe II) innnerhalb des Bereiches der Längsmittelebene X befinden, während zwischen dieser Längsmittelebene und den beiden Seitenflanken (30, 31) jewei ls die seitlichen Kanäle
(35, 36, 37; Reihe I) bzw. (38, 39, 40; Reihe III) vorhanden sind, wobei die mittigen Kanäle (Reihe II) in einem Abstand e versetzt zu den seitlichen Kanälen
(Reihe I, III) angeordnet sind.
17. Dichtanordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß hinsichtlich der Anzahl (m, n) der Kanäle folgende Parameter gelten:
mittig angeordnete Kanäle (Reihe II): m (insbesondere m = 2) seitlich angeordnete Kanäle (Reihen I bzw. III): n = m + 1
18. D i c ht anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (24 bis 26; 33 bis 40) im wesentlichen von kreisförmiger Querschnittsgestalt sind.
19. Dichtanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (26, 37, 40), die sich im Bereich der Stirnfläche (23, 32, 42) des trapezförmigen Dichtteiles befinden, einen geringeren Durchmesser haben als die darunter angeordneten Kanäle.
20. Dichtanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung eine Harte in Shore A von 50° bis 80° besitzt.
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