(57)【要約】【課題】層崩壊を適切に防止することができる建物の倒壊防止構造を提供する。【解決手段】ブロック状の補強部材１１が上下に複数積層された積層体１０Ａと、最上段の補強部材１１の上面部１２および立上面部４２からなる第一面と、上階の梁３に設けられた板状部材２０の下面からなる第二面と、第一面および第二面の双方と隙間を介して設けられた可動部材３０と、立上面部４２と可動部材３０の垂下面部３２との間に設けられる減衰部材５０と、を備え、上階の梁３が下降した際に、板状部材２０の下面と可動部材３０の水平面部３１とが当接し、上階からの荷重が減衰部材５０を介して積層体１０Ａに伝達される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定階の上下に位置する水平部材の間に設けられて当該階の層崩壊を防止するための建物の倒壊防止構造であって、
ブロック状の補強部材が上下に複数積層されるとともに下側の水平部材に固定された積層体と、
前記積層体の最上段の補強部材に設けられた第一面と、
上側の水平部材の下部に設けられた第二面と、
前記第一面および前記第二面の双方と隙間を介して設けられた可動部材と、
前記第一面および前記第二面のいずれか一方と前記可動部材とを接続する弾性部材と、を備え、
前記所定階の鉛直部材の変形に伴って前記上側の水平部材が下降した際に、前記第一面および前記第二面の他方と前記可動部材とが当接し、前記上側の水平部材からの荷重が前記弾性部材を介して前記積層体に伝達されることを特徴とする建物の倒壊防止構造。
【請求項２】
前記上側の水平部材がさらに下降した際に、前記第一面および前記第二面の一方と前記可動部材とが当接し、前記上側の水平部材からの荷重が前記弾性部材を介さずに前記積層体に直接伝達されることを特徴とする請求項１に記載の建物の倒壊防止構造。
【請求項３】
前記上側の水平部材の下部には、前記積層体との水平方向の相対変位を所定量以下に規制する規制部材が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の建物の倒壊防止構造。
【請求項４】
前記第一面は、前記積層体の最上段の補強部材の上面と、この上面から鉛直に立ち上がる立上面と、の互いに交差する二つの面を有して構成され、
前記第二面は、前記上側の水平部材の下部に設けられた板状部材の下面で構成され、
前記可動部材は、前記板状部材の下面に所定の隙間を介して対向する水平面部と、この水平面部の端縁から垂下されて鉛直に延びる垂下面部と、を有して形成され、
前記弾性部材は、前記立上面と前記垂下面部との間に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の建物の倒壊防止構造。
【請求項５】
前記弾性部材は、粘弾性材料から構成された減衰部材であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の建物の倒壊防止構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物の倒壊防止構造に係り、特に、建物が想定を超える大地震等を受けた際の層崩壊を防止するための建物の倒壊防止構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、建物の倒壊防止構造として、複数の箱状体（補強部材）を積層した積層体を梁下に吊り下げるとともに、積層体の最下部と基礎との間に摺動部を設けることで、ピロティ階の柱が破壊した場合でも上階の荷重を積層体で支持可能とした倒壊防止構造が本件出願人により提案されている（例えば、特許文献１参照）。この倒壊防止構造では、上階の梁下から吊り下げた積層体の最下部と基礎との間に設けられた摺動部によって、地震時等に生じる上階と基礎との水平方向の相対変位（層間変位）を吸収するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１２２１５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、建物に地震等の水平力が作用すると、柱に曲げ・せん断変形および軸変形が生じることから、水平方向の層間変位とともに階高が小さくなる上下方向の相対変位が生じる。そのような上下方向の相対変位に対して、特許文献１に記載された従来の倒壊防止構造では、摺動部に軸力（鉛直力）が作用することで摺動抵抗が発生してしまい、摺動が阻害される可能性がある。このような摺動抵抗が発生すると、積層体に横力が作用して補強部材が変形することが予想され、柱が破壊した際の層崩壊を適切に防止するための鉛直方向の軸耐力が低下する可能性がある。
【０００５】
本発明は、層崩壊を適切に防止することができる建物の倒壊防止構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の建物の倒壊防止構造は、所定階の上下に位置する水平部材の間に設けられて当該階の層崩壊を防止するための建物の倒壊防止構造であって、ブロック状の補強部材が上下に複数積層されるとともに下側の水平部材に固定された積層体と、前記積層体の最上段の補強部材に設けられた第一面と、上側の水平部材の下部に設けられた第二面と、前記第一面および前記第二面の双方と隙間を介して設けられた可動部材と、前記第一面および前記第二面のいずれか一方と前記可動部材とを接続する弾性部材と、を備え、前記所定階の鉛直部材の変形に伴って前記上側の水平部材が下降した際に、前記第一面および前記第二面の他方と前記可動部材とが当接し、前記上側の水平部材からの荷重が前記弾性部材を介して前記積層体に伝達されることを特徴とする。
【０００７】
以上の本発明によれば、積層体の最上段の補強部材に設けられた第一面と、上側の水平部材の下部に設けられた第二面と、の双方と隙間を介して設けられた可動部材が第一面および第二面のいずれか一方と弾性部材を介して接続され、鉛直部材の破損に伴って上側の水平部材が下降した際に、第一面および第二面の他方と可動部材とが当接し、上側の水平部材からの荷重が弾性部材を介して積層体に伝達されるようになっている。従って、建物に地震等の水平力が作用した際に鉛直部材の変形によって階高が小さくなる上下方向の相対変位が生じたとしても、この変位を第一面および第二面の他方と可動部材との隙間によって吸収することができる。
【０００８】
さらに、第一面および第二面の他方と可動部材とが当接するまで上側の水平部材が下降した場合であっても、上側の水平部材からの荷重が弾性部材を介して積層体に伝達されることで、衝撃を弾性部材によって吸収することができ、積層体に作用する横力を低減して補強部材の変形を抑制することができる。従って、積層体の鉛直方向の軸耐力を適切に維持することができ、層崩壊を防止して倒壊防止効果を高めることができる。
【０００９】
ここで、本発明の倒壊防止構造を適用する建物としては、その用途（住宅、店舗、商業ビル、工場、倉庫など）や、規模（建築面積、容積、階数など）、構造種別（木造、鉄骨造、鉄筋コンクリート造など）、構造形式（軸組構造、ラーメン構造、壁式構造など）は、いずれも限定されず、各種の建物に対して本発明の補強構造を適用することができる。また、本発明において、鉛直部材とは、柱や壁等の鉛直方向に延びて設けられる部材を意味し、水平部材とは、梁や床、基礎等の水平方向に延びて設けられる部材を意味するが、ここでの鉛直方向や水平方向としては、多少の傾きを有した方向をも含むものである。
【００１０】
この際、前記上側の水平部材がさらに下降した際に、前記第一面および前記第二面の一方と前記可動部材とが当接し、前記上側の水平部材からの荷重が前記弾性部材を介さずに前記積層体に直接伝達されることが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、上側の水平部材がさらに下降した際に、第一面および第二面の一方と可動部材とが当接し、上側の水平部材からの荷重が弾性部材を介さずに積層体に直接伝達されることで、鉛直部材の破壊による上階からの荷重を積層体によって確実に支持することができる。
【００１２】
さらに、前記上側の水平部材の下部には、前記積層体との水平方向の相対変位を所定量以下に規制する規制部材が設けられていることが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、規制部材によって上側の水平部材と積層体との水平方向の相対変位を所定量以下に規制することで、第一面と可動部材とあるいは第二面と可動部材とが水平方向に大きくずれてしまうことを防止し、上側の水平部材からの荷重を積層体に確実に伝達することができる。
【００１４】
また、前記第一面は、前記積層体の最上段の補強部材の上面と、この上面から鉛直に立ち上がる立上面と、の互いに交差する二つの面を有して構成され、前記第二面は、前記上側の水平部材の下部に設けられた板状部材の下面で構成され、前記可動部材は、前記板状部材の下面に所定の隙間を介して対向する水平面部と、この水平面部の端縁から垂下されて鉛直に延びる垂下面部と、を有して形成され、前記弾性部材は、前記立上面と前記垂下面部との間に設けられていることが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、第一面が補強部材の上面と立上面とを有し、可動部材が水平面部と垂下面部とを有して形成され、立上面と垂下面部との間に弾性部材が設けられていることで、弾性部材が立上面および垂下面部に平行な鉛直面に沿って設けられることとなり、上側の水平部材の下降に伴う立上面と垂下面部との相対変位を弾性部材のせん断変形によって吸収することができる。また、第二面が板状部材の下面で構成され、この板状部材の下面と可動部材の水平面部とが隙間を介して対向することで、水平部材の下降を隙間で吸収することができるとともに、さらに水平部材が下降した際に板状部材の下面と可動部材の水平面部とを確実に当接させて、上階の荷重を積層体に伝達することができる。
【００１６】
また、前記弾性部材は、粘弾性材料から構成された減衰部材であることが好ましい。
【００１７】
この構成によれば、弾性部材が減衰部材から構成されることで、上側の水平部材からの荷重が作用した際に、その衝撃を減衰部材によってより確実に吸収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第一実施形態に係る建物の倒壊防止構造を示す側面図である。
【図２】前記倒壊防止構造を拡大して示す断面図である。
【図３】前記倒壊防止構造を拡大して示す断面図である。
【図４】前記倒壊防止構造の動作を示す断面図である。
【図５】本発明の第二実施形態に係る建物の倒壊防止構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の第一実施形態に係る建物の倒壊防止構造を、図１〜図４に基づいて説明する。本実施形態の倒壊防止構造１０を適用した建物１は、例えば、鉄筋コンクリート造の既存建物であって、鉛直部材としての柱２と、水平部材としての上下の梁３，４と、を備えた純ラーメン構造の建物である。
【００２０】
倒壊防止構造１０は、上下に積層された複数の補強部材１１からなる積層体１０Ａを備えている。補強部材１１は、幅、高さ及び奥行きの各寸法が略同一の正方形状であり、上面部１２、下面部１３、および左右の側面部１４，１５を有し、正面側および背面側が開口して形成されている。積層体１０Ａは、例えば、補強部材１１が横方向に三列並設されるとともに高さ方向に八段積層されて構成され、上下左右に隣り合う補強部材１１同士が締結部材（ボルトおよびナット）１７で連結されている。積層体１０Ａにおける最下段の３つの補強部材１１は、下側の梁４に埋設されたアンカーボルト５を介して固定されている。
【００２１】
さらに、倒壊防止構造１０は、上側の梁３の下面にアンカーボルト６および無収縮モルタル７を介して固定された板状部材２０と、この板状部材２０の下方に設けられた可動部材３０と、最上段の補強部材１１の上面部１２に固定された一対の固定部材４０と、可動部材３０と固定部材４０との間に設けられた弾性部材としての減衰部材５０と、を備えて構成されている。
【００２２】
板状部材２０は、上側の梁３の下面に沿って略水平に延びて設けられた長方形状の鋼板であって、その四辺には、下方に延びる矩形筒状の規制部材２１が溶接によって固定されている。この規制部材２１は、積層体１０Ａの平面寸法よりもひとまわり大きな内径を有した筒状に形成され、この規制部材２１の内部に可動部材３０、固定部材４０および減衰部材５０が所定のクリアランスを有して位置するようになっている。
【００２３】
可動部材３０は、板状部材２０の下面に所定の隙間を介して対向する水平面部３１と、この水平面部３１の前後両端縁から垂下されて鉛直に延びる一対の垂下面部３２と、を有した断面逆Ｕ形の溝形鋼から構成されている。この可動部材３０の長さ寸法は、積層体１０Ａの左右方向の寸法、すなわち三列分の補強部材１１の幅寸法と略同一とされ、可動部材３０の幅寸法は、積層体１０Ａの前後方向の寸法、すなわち１つの補強部材１１の奥行寸法と略同一とされている。
【００２４】
一対の固定部材４０は、それぞれ最上段の補強部材１１の上面部１３に固定される固定面部４１と、固定面部４１から鉛直に立ち上がる立上面部（立上面）４２と、を有した断面Ｌ字形の山形鋼から構成されている。一対の立上面部４２は、それぞれ可動部材３０の垂下面部３２の内側に隙間を介して位置し、この隙間に減衰部材５０が設けられている。
【００２５】
減衰部材５０は、粘弾性材料からシート状または板状に成形され、鉛直面と平行に設けられている。この減衰部材５０は、自身の粘着力によって可動部材３０の垂下面部３２と固定部材４０の立上面部４２とに接着されている。
【００２６】
可動部材３０の垂下面部３２の下端縁と、最上段の補強部材１１の上面部１２と、の間には隙間が形成され、可動部材３０の水平面部３１の下面と、固定部材４０の立上面部４２の上端縁と、の間には隙間が形成されている。これらの隙間は、可動部材３０が下降した際に減衰部材５０が上下方向にせん断変形するためのクリアランスであり、このクリアランスを確保するために、可動部材３０の水平面部３１と、最上段の補強部材１１の上面部１２と、の間には、減衰部材５０のクリープによる下降を防止する板バネ１８が設けられている。
【００２７】
このような本実施形態の倒壊防止構造１０において、積層体１０Ａにおける最上段の補強部材１１の上面部１２および固定部材４０の立上面部４２によって第一面が構成され、板状部材２０の下面によって第二面が構成されている。そして、第一面である固定部材４０の立上面部４２と、可動部材３０の垂下面部３２と、の間に弾性部材である減衰部材５０が設けられている。また、後述するように、第二面である板状部材２０の下面と、可動部材３０の水平面部３１と、が当接可能に設けられ、さらに、第一面である最上段の補強部材１１の上面部１２と、可動部材３０の垂下面部３２の下端縁と、が当接可能に設けられている。
【００２８】
以上の倒壊防止構造１０の施工手順としては、先ず、上側の梁３にアンカーボルト６を埋め込み、このアンカーボルト６によって板状部材２０を固定し、板状部材２０と梁３の下面との間に無収縮モルタル７を充填する。次に、下側の梁４にアンカーボルト５を埋め込み、このアンカーボルト５によって最下段の３つの補強部材１１を固定するとともに、補強部材１１同士を締結部材１７で連結する。その後、補強部材１１を互いに締結部材１７で連結しながら積層して積層体１０Ａを構築する。
【００２９】
次に、可動部材３０の一対の垂下面部３２にそれぞれ減衰部材５０によって固定部材４０を接着し、可動部材３０と一対の固定部材４０および減衰部材５０とを組み立てる。このように組み立てた可動部材３０と一対の固定部材４０および減衰部材５０を積層体１０Ａの最上段の補強部材１１に載置するとともに、板バネ１８を取り付け、一対の固定部材４０の固定面部４１と補強部材１１の上面部１２とを固定する。以上により、倒壊防止構造１０の施工が完了する。
【００３０】
このような倒壊防止構造１０の施工手順によれば、複数の補強部材１１を上下に積層することで、個々の補強部材１１のサイズを小型化するとともに、モジュール化により形状や寸法を共通化することができる。従って、建物１の構造形式や各部の寸法（上下の梁３，４間の寸法等）に対して、共通の補強部材１１を用いることができ、補強部材１１の製作コストや設置コストを抑制することができる。さらに、補強部材１１が全体矩形中空状に形成されているので、補強部材１１自体を軽量化することができるとともに、積み重ねて搬送したり適宜な個数ずつを建物に搬入したりなど、搬送や搬入、設置の作業を容易に実施することができる。また、補強部材１１の中空部を利用して柱２や梁３，４への固定作業、及び補強部材１１同士の連結作業を実施できることで、作業を容易に行うことができて施工性を向上させることができる。
【００３１】
次に、倒壊防止構造１０の作用について図４に基づいて説明する。地震等の水平力が建物１に入力した場合、上下の梁３，４間に水平方向の相対変位（層間変位）が生じる。入力する水平力が比較的小さい場合には、上階の梁３と一体的に移動する板状部材２０および規制部材２１と、下階の梁４と略一体的に移動する積層体１０Ａ、可動部材３０、固定部材４０および減衰部材５０と、に相対変位が生じる。ここで、規制部材２１と可動部材３０との間にクリアランスが設けられているため、これらが接触することなく、従って、上下階で倒壊防止構造１０を介した荷重の伝達は行われない。また、規制部材２１によって板状部材２０と可動部材３０および固定部材４０との水平方向の相対変位が所定量以下に規制されることで、板状部材２０と積層体１０Ａとが水平方向に大きくずれてしまうことが防止できる。
【００３２】
入力する水平力が大きくなると、柱２及び梁３，４に生じる曲げ・せん断変形も大きくなり、上下の梁３，４間の寸法（梁下寸法）が小さくなり、板状部材２０と可動部材３０との間に上下方向の相対変位が生じ、これらが互いに接近する。このような変形が大きくなると、図４（Ａ）に示すように、板状部材２０と可動部材３０の水平面部３１とが接触し、上階の荷重が板状部材２０から可動部材３０に伝達されることになる。可動部材３０に伝達された荷重は、減衰部材５０を介して固定部材４０および積層体１０Ａに伝達されることになる。この際、減衰部材５０がせん断変形することで、エネルギー吸収による減衰力を発揮することができ、荷重が伝達される際の衝撃が緩和されるようになっている。
【００３３】
入力する水平力がさらに大きくなって柱２にせん断破壊や圧壊が生じると、上下の梁３，４間の相対変位が極端に大きくなって梁下寸法が小さくなり、板状部材２０が可動部材３０に載置される。このように上階の荷重が可動部材３０に大きく作用すると、図４（Ｂ）に示すように、減衰部材５０のせん断変形が大きくなって可動部材３０の垂下面部３２の下端縁が積層体１０Ａの最上段の補強部材１１に接触する。すなわち、上階からの荷重が減衰部材５０を介さずに、板状部材２０から可動部材３０および積層体１０Ａに直接的に伝達されることになる。従って、破壊された柱２の支持力が低下して上階の荷重を支持し切れなくなったとしても、積層体１０Ａによって荷重を支持することができ、層崩壊が防止できるようになっている。
【００３４】
次に、本発明の第二実施形態の建物の倒壊防止構造について、図５を参照して説明する。図５に示す倒壊防止構造１０は、前記実施形態と同様の補強部材１１を積層した積層体１０Ａと、板状部材２０、可動部材３０、固定部材４０および減衰部材５０と、を備えて構成されている。一対の固定部材４０は、固定面部４１が板状部材２０にアンカーボルト６によって固定され、立上面部４２が板状部材２０から下方に延びて設けられている。可動部材３０は、水平面部３１が最上段の補強部材１１の上面部１２に隙間を介して対向し、垂下面部３２が上方に延びて設けられ、この垂下面部３２と固定部材４０の立上面部４２との間に減衰部材５０が設けられている。また、可動部材３０の水平面部３１と最上段の補強部材１１の上面部１２との間には、減衰部材５０のクリープによる下降を防止するスペーサ１９が設けられている。
【００３５】
このような倒壊防止構造１０において、積層体１０Ａにおける最上段の補強部材１１の上面部１２によって第一面が構成され、板状部材２０の下面および固定部材４０の立上面部４２によって第二面が構成されている。そして、第二面である固定部材４０の立上面部４２と、可動部材３０の垂下面部３２と、の間に弾性部材である減衰部材５０が設けられている。また、第一面である最上段の補強部材１１の上面部１２と、可動部材３０の水平面部３１と、が当接可能に設けられ、さらに、第二面である板状部材２０の下面と、可動部材３０の垂下面部３２の上端縁と、が当接可能に設けられている。
【００３６】
倒壊防止構造１０の作用として、水平力によって上下の梁３，４間に水平方向の相対変位（層間変位）が生じると、上階の梁３と一体的に移動する板状部材２０、規制部材２１、可動部材３０、固定部材４０および減衰部材５０と、下階の梁４と略一体的に移動する積層体１０Ａと、に相対変位が生じる。ここで、規制部材２１と積層体１０Ａとの間にクリアランスが設けられているため、これらが接触することなく、従って、上下階で倒壊防止構造１０を介した荷重の伝達は行われない。
【００３７】
入力する水平力が大きくなって上下の梁３，４間の寸法（梁下寸法）が小さくなると、可動部材３０と最上段の補強部材１１の上面部１２とが互いに接近し、図５（Ｂ）に示すように、スペーサ１９が潰れて、可動部材３０の水平面部３１と補強部材１１の上面部１２とが接触する。これにより、上階の荷重が固定部材４０から減衰部材５０を介して可動部材３０に伝達され、可動部材３０から積層体１０Ａに伝達されることになる。この際、減衰部材５０がせん断変形することで、エネルギー吸収による減衰力を発揮することができ、荷重が伝達される際の衝撃が緩和されるようになっている。
【００３８】
入力する水平力がさらに大きくなって柱２にせん断破壊や圧壊が生じると、梁下寸法が小さくなり、図５（Ｃ）に示すように、減衰部材５０のせん断変形が大きくなって板状部材２０の下面と、可動部材３０の垂下面部３２の上端縁と、が当接する。すなわち、上階からの荷重が減衰部材５０を介さずに、板状部材２０から可動部材３０および積層体１０Ａに直接的に伝達されることになる。従って、破壊された柱２の支持力が低下して上階の荷重を支持し切れなくなったとしても、積層体１０Ａによって荷重を支持することができ、層崩壊が防止できるようになっている。
【００３９】
なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００４０】
前記実施形態では、鉄筋コンクリート造であって純ラーメン構造の既存建物に倒壊防止構造１０を適用する場合を例示したが、本発明の倒壊防止構造は、既存建物に限らず、新築の建物にも適用可能である。また、本発明の倒壊防止構造は、純ラーメン構造の建物に限らず、壁式構造やブレース構造の建物に適用することもできる。さらに、建物の構造種別としては、鉄筋コンクリート造に限らず、鉄骨造や鉄骨鉄筋コンクリート造、木造など、特に限定されるものではない。
【００４１】
また、前記実施形態では、補強部材１１として、幅、高さ及び奥行きの各寸法が略同一の正方形状であり、上面部１２、下面部１３、および左右の側面部１４，１５を有し、正面側および背面側が開口して形成されたものを例示したが、これに限らず、任意の形態の補強部材が利用可能である。さらに、補強部材としては、前記実施形態のように鋼製のものに限らず、樹脂製やコンクリート製、セラミックス製など、その素材は特に限定されない。また、積層体１０Ａにおける補強部材１１の列数や段数は、前記実施形態に限らず、建物の階高等に応じて適宜に設定すればよい。
【００４２】
また、前記実施形態では、弾性部材として、粘弾性材料からなる減衰部材５０を用いたが、これに限らず、ゴムや軟質樹脂などの材料から構成されたものであってもよい。また、弾性部材は、可動部材３０の垂下面部３２と固定部材４０の立上面部４２との間に鉛直面に沿って設けられていたが、これに限らず、水平面に沿って設けられていてもよいし、鉛直面および水平面と傾斜した面に沿って設けられていてもよい。さらに、弾性部材は、そのせん断変形によって荷重を伝達するものに限らず、伸縮や圧縮変形によって荷重を伝達するものでもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１      建物
２      柱（鉛直部材）
３，４  梁（水平部材）
１０    倒壊防止構造
１０Ａ  積層体
１１    補強部材
１２    上面部
２０    板状部材（第二面）
３０    可動部材
３１    水平面部
３２    垂下面部
４０    固定部材
４２    立上面部（立上面）
５０    減衰部材（弾性部材）
【図１】
2018076735.tif 000003
【図２】
2018076735.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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