(57)【要約】【課題】拘束部材の剛性を向上させるとともに、拘束部材を軽量化することができ、さらに、組み立て時の作業効率を高めることができる座屈拘束ブレースを提供する。【解決手段】構造物の振動を減衰させるための座屈拘束ブレース１であって、振動エネルギーを吸収する鋼製の芯材１０と、芯材１０の座屈を防止する鋼製の拘束部材２０と、を備えている。芯材１０の両端部には、構造物に取り付けられる取付部１２が形成され、芯材１０の両側に二本の拘束部材２０，２０が配置されている。拘束部材２０は、芯材１０に沿って延びている平板部２１と、平板部２１の外面２１ａに突出し、軸方向に延びている一枚の板状の壁部２２と、を備え、拘束部材２０の軸断面がＴ形状である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物の振動を減衰させるための座屈拘束ブレースであって、
振動エネルギーを吸収する鋼製の芯材と、
前記芯材の座屈を防止する鋼製の拘束部材と、を備え、
前記芯材の両端部には、前記構造物に取り付けられる取付部が形成され、
前記芯材の両側に二本の前記拘束部材が配置されており、
前記拘束部材のそれぞれは、
前記芯材に沿って延びている平板部と、
前記平板部の外面に突出し、前記平板部の軸方向に延びている一枚の板状の壁部と、を備え、
前記拘束部材の軸断面がＴ形状であることを特徴とする座屈拘束ブレース。
【請求項２】
前記拘束部材がＴ形鋼によって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の座屈拘束ブレース。
【請求項３】
前記芯材は、板状に形成され、前記拘束部材の前記平板部に対向して平行に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の座屈拘束ブレース。
【請求項４】
一方の前記取付部は、前記拘束部材に対して固定され、
他方の前記取付部は、前記拘束部材に対して軸方向に移動自在に連結されており、
前記拘束部材には、軸方向に延びている長穴が形成され、
前記長穴に挿通された固定部材が他方の前記取付部に固定されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の座屈拘束ブレース。
【請求項５】
前記両拘束部材の間に一方の前記取付部が配置されており、
前記拘束部材を介して、一方の前記取付部が前記構造物に取り付けられることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の座屈拘束ブレース。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物の振動を減衰させるための座屈拘束ブレースに関する。
【背景技術】
【０００２】
建物や橋梁などの構造物に生じた振動を減衰させるために、構造物に組み込まれる鋼製の座屈拘束ブレースとしては、芯材と、芯材の両側に配置された二本の拘束部材と、を備え、芯材の両端部を構造物に取り付けるものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
前記した座屈拘束ブレースでは、構造物が振動したときに、芯材が伸縮して振動エネルギーを吸収することで、構造物の振動を減衰させることができる。
また、前記した座屈拘束ブレースでは、芯材の両側に配置された両拘束部材によって、芯材の撓みが規制されているため、芯材が大きく撓んで座屈するのを防ぐことができる。
【０００４】
また、座屈拘束ブレースとしては、軸断面が十字形状の芯材の両側に、二本のＬ形鋼をそれぞれ配置し、二本のＬ形鋼を組み合わせた拘束部材を二つ使用しているものがある（例えば、特許文献２参照）。このような座屈拘束ブレースでは、芯材の側面から横板が突出しているため、その横板を二本のＬ形鋼で挟み込む必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−００４１７４号公報
【特許文献２】特許第４６６９３２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記した従来の座屈拘束ブレースの拘束部材では、拘束部材の外面に壁部が突出しているため、拘束部材の曲げ剛性を高めることができるが、二本のＬ形鋼を多数のボルトによって連結しているため、部品点数が多くなる。したがって、従来の座屈拘束ブレースでは、拘束部材の重量が増加するとともに、組み立て作業が煩雑になるという問題がある。
【０００７】
本発明は、外面に壁部が突出している拘束部材を軽量化することができ、さらに、組み立て時の作業効率を高めることができる座屈拘束ブレースを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため、本発明に係る座屈拘束ブレースは、構造物の振動を減衰させるための座屈拘束ブレースであって、振動エネルギーを吸収する鋼製の芯材と、前記芯材の座屈を防止する鋼製の拘束部材と、を備えている。前記芯材の両端部には、前記構造物に取り付けられる取付部が形成され、前記芯材の両側に二本の前記拘束部材が配置されている。前記拘束部材のそれぞれは、前記芯材に沿って延びている平板部と、前記平板部の外面に突出し、前記平板部の軸方向に延びている一枚の板状の壁部と、を備え、前記拘束部材の軸断面がＴ形状である。
【０００９】
本発明に係る座屈拘束ブレースでは、拘束部材の平板部の中央部に壁部が突出しているため、芯材からの押圧力に対して、拘束部材の曲げ剛性を効果的に高めることができる。これにより、芯材の座屈を確実に防ぐことができる。
また、拘束部材が単独の部材であり、複数の部材を連結して一本の拘束部材を形成する場合に比べて、部品点数を大幅に低減することができる。これにより、拘束部材を軽量化することができる。また、座屈拘束ブレースを組み立てるときの作業効率を高めることができる。
【００１０】
前記した座屈拘束ブレースにおいて、前記拘束部材をＴ形鋼によって形成することが好ましい。この構成では、平板部と壁部とが一体成形されるため、拘束部材の曲げ剛性を確実に高めることができる。また、既製のＴ形鋼を用いることで、拘束部材の製造コストを低減することができる。
【００１１】
前記した座屈拘束ブレースにおいて、前記芯材を板状に形成し、前記拘束部材の前記平板部に対向して平行に配置することが好ましい。このように、芯材を板状に形成することで、芯材の側方に配置される拘束部材を分割する必要がないため、拘束部材を軽量化することができる。
【００１２】
前記した座屈拘束ブレースにおいて、一方の前記取付部は、前記拘束部材に対して固定され、他方の前記取付部は、前記拘束部材に対して軸方向に移動自在に連結されている。前記拘束部材には、軸方向に延びている長穴が形成され、前記長穴に挿通された固定部材が他方の前記取付部に固定されている。
【００１３】
この構成では、取付部に引張力が作用して、芯材が伸長すると、他方の取付部が拘束部材に対して軸方向に移動し、固定部材が長穴内を移動する。そして、固定部材が長穴の端部に当接すると、引張力が他方の取付部から固定部材を介して拘束部材に作用する。このように、本発明の座屈拘束ブレースでは、芯材に作用した引張力を拘束部材によって受けることもできるため、芯材の破損を防ぐとともに、座屈拘束ブレースの耐力を高めることができる。
【００１４】
前記した座屈拘束ブレースにおいて、前記両拘束部材の間に一方の前記取付部を配置し、前記拘束部材を介して、一方の前記取付部を前記構造物に取り付けた場合には、座屈拘束ブレースを安定して構造物に取り付けることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る座屈拘束ブレースでは、外面に壁部が突出している拘束部材を軽量化させることができる。また、本発明の座屈拘束ブレースは、組み立て時の作業効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る座屈拘束ブレースを示した斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る座屈拘束ブレースを示した分解斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係る座屈拘束ブレースを示した側面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る座屈拘束ブレースを示した図で、（ａ）は図３のＩ−Ｉ断面図、（ｂ）は図３のII−II断面図、（ｃ）は図３のIII−III断面図、である。
【図５】本発明の実施形態に係る座屈拘束ブレースを建物に組み込んだ状態を示した側面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る座屈拘束ブレースの変形例を示した図で、（ａ）は取付部に二枚のリブ板を形成した構成の分解斜視図、（ｂ）は側面図である。
【図７】本発明の実施形態に係る座屈拘束ブレースの変形例を示した図で、後側の取付部を両拘束部材の間に配置した構成の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施形態では、図５に示すように、建物１００に組み込まれる座屈拘束ブレース１について説明する。
なお、以下の説明において、座屈拘束ブレース１の上下前後左右の各方向は、本実施形態の座屈拘束ブレース１の構造を説明する上で便宜上設定したものであり、座屈拘束ブレース１の構造や使用形態を限定するものではない。
【００１８】
［座屈拘束ブレースの全体構成］
本実施形態の座屈拘束ブレース１は、図５に示すように、例えば、建物１００の梁１１０と柱１２０との間に斜めに架設されることで用いられる。
座屈拘束ブレース１は、地震や強風などの要因により、建物１００が振動したときに、芯材１０が伸縮して振動エネルギーを吸収することで、建物１００の振動を減衰させることができるものである。
【００１９】
この座屈拘束ブレース１は、図１に示すように、芯材１０と、芯材１０の左右両側に配置された二本の拘束部材２０，２０と、芯材１０の上下両側に配置された二本のスペーサ３０，３０（図３参照）と、を備えている。
【００２０】
［芯材の構成］
芯材１０は、図２に示すように、前後方向に延びている鋼板である。芯材１０は、前後方向（軸方向）に伸縮することで、振動エネルギーを吸収することができる。
芯材１０は、弾性域と降伏域とを有する材料を用いて形成されており、その材質や各部の寸法は、芯材１０に要求される振動吸収性能に応じて適宜に設定される。
例えば、芯材１０としては、ＳＳ４００等の圧延鋼材、ＳＵＳ３０４等のステンレス鋼材およびステンレス鋼帯、Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ合金等の合金鋼鋼材、Ｓ３５Ｃ等の炭素鋼鋼材、ＬＶ２２５等の低降伏点鋼材などを用いることができる。
【００２１】
芯材１０は、前後方向に延びている板状の芯材本体１１と、芯材本体１１の前後の端部に連続して形成された取付部１２，１２と、を備えている。芯材１０は、芯材本体１１と取付部１２，１２とが一体成形された単独の部材である。
芯材本体１１は、両平面が左右に配置されており、上下方向の幅が一定に形成されている。
【００２２】
取付部１２は、建物１００（図５参照）に取り付けられる板状の部位である。取付部１２は、芯材本体１１よりも上下方向に拡幅されている（図３参照）。前側の取付部１２と後側の取付部１２とは、ここでは前後対称な形状に形成されている。
【００２３】
取付部１２の上部には、図３に示すように、複数の取付穴１２ａが前後方向に並設されている。また、取付部１２の下部にも、複数の取付穴１２ａが前後方向に並設されている。この取付穴１２ａは、建物１００（図５参照）の取付穴に連通する貫通穴である。
【００２４】
前側の取付部１２の後端部（芯材本体１１側の端部）には、上下の第一連結穴１３ａ，１３ａが形成されている。第一連結穴１３ａは、後記する拘束部材２０の平板部２１の第一連結穴２３に連通する貫通穴である（図４（ａ）参照）。
後側の取付部１２の前端部（芯材本体１１側の端部）には、上下の第二連結穴１３ｂ，１３ｂが形成されている。第二連結穴１３ｂは、後記する拘束部材２０の平板部２１の第二連結穴２４に連通する貫通穴である（図４（ｃ）参照）。
【００２５】
また、取付部１２の両側面には、それぞれ一枚のリブ板１４が突出している。リブ板１４は、取付部１２の上下方向（幅方向）の中央部に配置され、前後方向に延びている。このリブ板１４の基端部（芯材本体１１側の端部）には、芯材本体１１側に向かうに連れて取付部１２の側面に近づくように傾斜している傾斜部が形成されている。
【００２６】
［スペーサの構成］
上下のスペーサ３０，３０は、図３に示すように、芯材本体１１の上側または下側に配置されている。スペーサ３０は、前後方向に延びている直線状の鋼材であり、軸断面が四角形に形成されている。スペーサ３０の左右方向の幅は、図４（ｂ）に示すように、芯材本体１１の左右方向の幅と同じか僅かに大きく形成されている。
スペーサ３０には、図２に示すように、複数の挿通穴３１が前後方向に並設されている。挿通穴３１は、後記する拘束部材２０の第三連結穴２５に連通する貫通穴である。
【００２７】
［拘束部材の構成］
拘束部材２０は、図１に示すように、芯材１０の左右方向への撓みを規制することで、芯材１０の座屈を防ぐものである。
左右の拘束部材２０，２０は、芯材１０の左側または右側に配置される鋼材である。拘束部材２０は、芯材１０の側面に沿って前後方向に延びている。
本実施形態の座屈拘束ブレース１では、芯材本体１１全体が両拘束部材２０，２０の間に配置されている。さらに、取付部１２と芯材本体１１との境界部も両拘束部材２０，２０の間に配置されている。
なお、左右の拘束部材２０，２０は左右対称な形状であるため、以下の説明では、左側の拘束部材２０について詳細に説明し、右側の拘束部材２０については説明を省略する。
【００２８】
拘束部材２０の材質や各部の寸法は、拘束部材２０に要求される耐力に応じて適宜に設定される。本実施形態の拘束部材２０は、既製のＴ形鋼（ＣＴ形鋼）によって形成されている。
拘束部材２０は、芯材１０の座屈を防ぐことができる曲げ剛性を有するとともに、芯材１０が所定量以上に伸長したときに、芯材１０に作用した引張力を受けることができる引張剛性を有している。
例えば、拘束部材２０としては、ＳＳ４００等の圧延鋼材やＳＵＳ３０４等のステンレス鋼材、Ｓ３５Ｃ等の炭素鋼鋼材などを用いることができる。
【００２９】
左側の拘束部材２０は、芯材１０の側面に沿って配置される板状の平板部２１と、平板部２１の外面２１ａに突出した壁部２２と、を備えている。壁部２２は、平板部２１の軸方向に延びている一枚の板状の部位である。そして、拘束部材２０は、軸断面がＴ形状に形成されている（図４（ｂ）参照）。
【００３０】
平板部２１は、図２に示すように、両平面が左右に配置され、上下方向の幅が一定に形成されている。平板部２１の内面は、芯材１０の側面および上下のスペーサ３０，３０の側面に対向して平行に配置されている。
【００３１】
平板部２１の前後方向の長さは、図３に示すように、芯材本体１１の前後方向の長さよりも大きく形成されている。
平板部２１の前縁部は、前側の取付部１２のリブ板１４の後端部と第一連結穴１３ａとの間に配置されている。
平板部２１の後縁部は、後側の取付部１２のリブ板１４の前端部と第二連結穴１３ｂとの間に配置されている。
【００３２】
平板部２１の前端部には、図３に示すように、上下の第一連結穴２３，２３が形成されている。第一連結穴２３は、前側の取付部１２の第一連結穴１３ａに連通する貫通穴である（図４（ａ）参照）。第一連結穴２３は、前後方向（軸方向）に延びている長円形の長穴である。
平板部２１の後端部には、上下の第二連結穴２４，２４が形成されている。第二連結穴２４は、後側の取付部１２の第二連結穴１３ｂに連通する円形の貫通穴である（図４（ｃ）参照）。
平板部２１の上部には、複数の第三連結穴２５が前後方向に並設されている。また、平板部２１の下部には、複数の第三連結穴２５が前後方向に並設されている。第三連結穴２５は、スペーサ３０の挿通穴３１に連通する円形の貫通穴である（図４（ｂ）参照）。
【００３３】
壁部２２は、図４（ａ）に示すように、平板部２１の外面２１ａに対して垂直に突出している。壁部２２は、平板部２１の上下方向（幅方向）の中央部に配置されている。
壁部２２は、前後方向（軸方向）に延びており、平板部２１の前縁部から後縁部に亘って形成されている。
壁部２２は、左右方向の幅が一定に形成されている。壁部２２の左右方向の大きさは限定されるものではなく、拘束部材２０に要求される剛性に応じて適宜に設定される。
【００３４】
［芯材と拘束部材との連結構造］
本実施形態の座屈拘束ブレース１では、図４（ｂ）に示すように、スペーサ３０の挿通穴３１に、左右の拘束部材２０，２０の第三連結穴２５，２５が連通している。
そして、挿通穴３１および両第三連結穴２５，２５に挿通させたボルトＢにナットＮが螺合されている。このようにして、左右の拘束部材２０，２０の上部同士がスペーサ３０を介して連結されるとともに、左右の拘束部材２０，２０の下部同士がスペーサ３０を介して連結されている。
【００３５】
また、本実施形態の座屈拘束ブレース１では、図４（ｃ）に示すように、芯材１０の第二連結穴１３ｂに、左右の拘束部材２０，２０の第二連結穴２４，２４が連通している。
そして、第二連結穴１３ｂおよび両第二連結穴２４，２４に挿通させたボルトＢにナットＮが螺合されている。このようにして、左右の拘束部材２０，２０の後端部が芯材１０の後側の取付部１２に固定されている。
【００３６】
また、本実施形態の座屈拘束ブレース１では、図４（ａ）に示すように、芯材１０の第一連結穴１３ａに、左右の拘束部材２０，２０の第一連結穴２３，２３が連通している。
そして、第一連結穴１３ａおよび両第一連結穴２３，２３に挿通させたボルトＢにナットＮが螺合されている。このようにして、左右の拘束部材２０，２０の前端部が芯材１０の前側の取付部１２に連結されている。
【００３７】
図３に示すように、長穴である第一連結穴２３に挿通させたボルトＢの軸部を円形の第一連結穴１３ａに挿通している。これにより、ボルトＢは、拘束部材２０の第一連結穴２３に対して移動自在で、前側の取付部１２の第一連結穴１３ａに対しては固定される。
このように、前側の取付部１２は、左右の拘束部材２０，２０に対して前後方向（軸方向）に移動自在に連結されている。
そして、芯材１０の両取付部１２，１２に引張力が作用したときに、両拘束部材２０，２０に対して前側の取付部１２が前後方向に移動し、芯材１０の芯材本体１１が前後方向に伸縮することができる。
【００３８】
［座屈拘束ブレースの作用効果］
本実施形態の座屈拘束ブレース１は、図５に示すように、芯材１０の一方の取付部１２を梁１１０のブラケットにボルトを用いて取り付けるとともに、芯材１０の他方の取付部１２を柱１２０のブラケットにボルトを用いて取り付けている。このようにして、座屈拘束ブレース１は、梁１１０と柱１２０との間に斜めに架設される。
【００３９】
本実施形態の座屈拘束ブレース１では、建物１００が振動し、梁１１０と柱１２０との間隔が変動したときに、梁１１０および柱１２０の変動に追従して芯材１０の芯材本体１１が伸縮する。これにより、芯材１０が振動エネルギーを吸収するため、建物１００の振動を減衰させることができる。
【００４０】
本実施形態の座屈拘束ブレース１では、芯材１０の左右両側に配置された二本の拘束部材２０，２０によって、芯材１０の左右方向への撓みが規制されているため、芯材１０が大きく撓んで座屈するのを防ぐことができる。
【００４１】
また、本実施形態の座屈拘束ブレース１では、図４（ｂ）に示すように、拘束部材２０の平板部２１の中央部に壁部２２が突出しているため、芯材１０からの押圧力に対して、拘束部材２０の曲げ剛性を効果的に高めることができる。したがって、拘束部材２０によって芯材１０の座屈を確実に防ぐことができる。
【００４２】
また、本実施形態の座屈拘束ブレース１では、図３に示す両取付部１２，１２に引張力が作用して、芯材本体１１が伸長すると、前側の取付部１２が拘束部材２０に対して前方に向けて移動する。このとき、前側の取付部１２に固定されたボルトＢが、拘束部材２０の第一連結穴２３内を前方に向けて移動する。そして、ボルトＢが第一連結穴１３ａの前端部に当接すると、引張力が前側の取付部１２からボルトＢを介して拘束部材２０に作用する。
このように、本実施形態の座屈拘束ブレース１では、芯材１０に作用した引張力が大きくなり、芯材１０の伸長が大きくなる場合には、その引張力を両拘束部材２０，２０（図１参照）によって受けることができるため、芯材１０の破損を防ぐとともに、座屈拘束ブレース１の耐力を高めることができる。
【００４３】
また、本実施形態の座屈拘束ブレース１では、図２に示すように、芯材１０が板状であるため、芯材１０の側方に配置される拘束部材２０を分割する必要がない。したがって、拘束部材２０を単独の部材によって構成することができるため、部品点数を大幅に低減することができる。これにより、拘束部材２０を軽量化することができる。また、座屈拘束ブレース１を組み立てるときの作業効率を高めることができる。
【００４４】
また、本実施形態の座屈拘束ブレース１では、拘束部材２０がＴ形鋼によって形成されており、平板部２１と壁部２２とが一体成形されるため、拘束部材２０の曲げ剛性を確実に高めることができる。また、既製のＴ形鋼を用いることで、拘束部材２０の製造コストを低減することができる。
【００４５】
［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更が可能である。
例えば、本実施形態の座屈拘束ブレース１では、図１に示すように、芯材１０の取付部１２の側面に一枚のリブ板１４が形成されているが、図６（ａ）および（ｂ）に示すように、取付部１２の側面に二枚のリブ板１４，１４を形成してもよい。
また、拘束部材２０の縁部にリブ板１４が入り込む凹部２１ｂを形成することで、リブ板１４を前後方向に延ばすことができる。
なお、取付部１２に形成するリブ板１４の数は限定されるものではなく、三枚以上のリブ板１４を設けてもよい。また、取付部１２にリブ板１４を形成しなくてもよい。
【００４６】
本実施形態の座屈拘束ブレース１では、図１に示すように、両拘束部材２０，２０の後端部から芯材１０の後側の取付部１２が突出しているが、図７に示すように、後側の取付部１２を両拘束部材２０，２０の間に配置してもよい。
この構成では、拘束部材２０に取付部１２の取付穴１２ａ（図２参照）に連通する取付穴２１ｃを形成し、拘束部材２０および取付部１２の取付穴１２ａ，２１ｃに挿通させたボルトによって、拘束部材２０および取付部１２が構造物に取り付けられる。このように、拘束部材２０を介して、後側の取付部１２を構造物に取り付けることで、座屈拘束ブレース１を安定して構造物に取り付けることができる。
【００４７】
本実施形態の座屈拘束ブレース１では、図４（ａ）に示すように、第一連結穴２３に挿通させたボルトＢを取付部１２に固定しているが、取付部１２に固定される固定部材は、ボルトＢに限定されるものではなく、ピンなどの固定部材を第一連結穴２３に挿通して取付部１２に固定してもよい。
【００４８】
本実施形態では、図５に示すように、建物１００に組み込まれる座屈拘束ブレース１について説明しているが、本発明の座屈拘束ブレースは、橋梁などの各種の構造物に適用可能である。そして、各種の構造物の構造に応じて、座屈拘束ブレースの向きや長さ、取付部の形状が適宜に設定される。さらに、構造物に組み込まれる座屈拘束ブレースの数も限定されるものではなく、構造物の耐震性能に応じて適宜に設定される。
【符号の説明】
【００４９】
１      座屈拘束ブレース
１０    芯材
１１    芯材本体
１２    取付部
１３    連結穴
１４    リブ板
２０    拘束部材
２１    平板部
２２    壁部
２３    第一連結穴
２４    第二連結穴
２５    第三連結穴
３０    スペーサ
３１    挿通穴
１００  建物
１１０  梁
１２０  柱
Ｂ      ボルト
Ｎ      ナット
【図１】
2018145676.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2018145676.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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