(57)【要約】【課題】橋軸方向の端部が下部構造の側面から張り出した部分に支持される上部構造を下部構造に支持させる上で、上部構造に橋軸方向に直交等する方向の水平力が作用したときに、捩りモーメントの作用による変形に対する安定性を高める。【解決手段】下部構造９の、対向する下部構造９側を向いた側面９１に重なって接合されるベースプレート２と、ベースプレート２の表面に突設され、対向する下部構造９側へ張り出し、上部構造１０を直接、もしくは間接的に支持する張出部材４から支持装置１を構成し、張出部材４を軸方向の全長に亘り、閉鎖断面形状に形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
橋梁の下部構造の、対向する下部構造側を向いた側面から橋軸方向へ張り出し、上部構造の橋軸方向の端部を支持する支持装置であり、
前記下部構造の前記側面に重なって接合されるベースプレートと、このベースプレートの表面に突設され、前記対向する下部構造側へ張り出し、前記上部構造を直接、もしくは間接的に支持する張出部材とを備え、
前記張出部材は軸方向の全長に亘り、閉鎖断面をなしていることを特徴とする橋梁上部構造の支持装置。
【請求項２】
前記張出部材の、前記対向する下部構造側の端面、もしくは端部に閉塞板が接合され、この下部構造側の端面、もしくは端部が閉塞されていることを特徴とする請求項１に記載の橋梁上部構造の支持装置。
【請求項３】
前記ベースプレートの面積は前記張出部材の軸に直交する方向の断面積より大きく、前記ベースプレートを前記下部構造の前記側面に固定する定着材は前記張出部材の外周側に配置されていることを特徴とする請求項１、もしくは請求項２に記載の橋梁上部構造の支持装置。
【請求項４】
前記張出部材の上部に前記上部構造を受ける支持部材が固定されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の橋梁上部構造の支持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は橋軸方向の端部が下部構造の側面から張り出した部分に支持される上部構造を下部構造に支持させる橋梁上部構造の支持装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
橋梁の上部構造の橋軸方向端部を下部構造の、対向する下部構造側を向いた側面から張り出した部分に支持させる場合、上部構造の端部は下部構造の側面に突設されたブラケットに支持される形になる（特許文献１〜３参照）。
【０００３】
ブラケットは下部構造の側面から張り出した部分で上部構造を支持する役目を果たすため、主には上部構造の自重による曲げモーメントを負担しながら、下部構造に伝達できればよい。この主たる機能が発揮されるよう、ブラケットは基本的に下部構造の側面にアンカーボルトによって固定されるベースプレートと、ベースプレートの表面に突設される、鉛直方向と水平方向を向いた２方向のプレートから構成される（特許文献１〜３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１１５６３９号公報（段落００２２〜００２５、図１、図２）
【特許文献３】特開２０１０−１５９５６８号公報（段落００２９〜００３０、図３）
【特許文献２】特開２０１４−９１９７９号公報（段落００４７〜００６２、図４、図５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ブラケットは上部構造に橋軸方向の水平力が作用したときにも、その水平力を負担しながら２方向のプレートとアンカーボルトを通じて下部構造に伝達することができる。しかしながら、上部構造に橋軸方向に直交等、交差する方向の水平力が作用したときの、橋軸方向に平行な軸の回りに生じる捩りモーメントに対しては十分な抵抗力を保有していない可能性がある。
【０００６】
例えばブラケットが上記のように鉛直方向と水平方向の２方向を向くプレートからなる場合（特許文献１〜３）、ブラケットは開放断面形状であることで、橋軸方向の回りの捩りモーメントに対する捩り剛性が乏しいため、捩りモーメントの作用方向に変形する可能性がある。
【０００７】
本発明は上記背景より、上部構造に橋軸方向に直交等する方向の水平力が作用したときの捩りモーメントによる変形に対する安定性の高い橋梁上部構造の支持装置を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明の橋梁上部構造の支持装置は、橋梁の下部構造の、対向する下部構造側を向いた側面から橋軸方向へ張り出し、上部構造の橋軸方向の端部を支持する支持装置であり、
前記下部構造の前記側面に重なって接合されるベースプレートと、このベースプレートの表面に突設され、前記対向する下部構造側へ張り出し、前記上部構造を直接、もしくは間接的に支持する張出部材とを備え、
前記張出部材は軸方向の全長に亘り、閉鎖断面をなしていることを構成要件とする。
【０００９】
「下部構造の、対向する下部構造側を向いた側面」とは、図１に示すように下部構造９の側面の内、橋軸方向に対向する（隣接する）下部構造９側を向いた側面９１を指す。下部構造９には橋脚と橋台が含まれる。下部構造９の側面９１は鉛直面をなす場合と鉛直面に対して傾斜する場合がある。上部構造１０の橋軸方向の端部が下部構造９の側面９１から張り出した張出部材３に支持されれば、上部構造１０の形態（種類）は問われない。図面では上部構造１０が水管橋の水管１０１である場合の例を示しているが、上部構造１０は橋桁の場合もある。
【００１０】
「張出部材が軸方向の全長に亘り、閉鎖断面をなしている」とは、張出部材４の軸方向全長の、軸（材軸）に直交する方向の断面が閉鎖した形状をしていることを言い、張出部材４の軸方向各部の断面形状は問われない。張出部材４の軸方向は主に橋軸方向である。
【００１１】
張出部材４の断面形状は上部構造１０を直接、支持する上では図示するような箱形（方形）断面であることが適切であるが、必ずしもその必要はなく、張出部材４の上部に、上部構造１０を受ける支持部材６が固定されることもあるため（請求項４）、円形、もしくは楕円、または多角形断面であることもある。張出部材４の軸に直交する方向の断面積が軸方向に一定である必要もなく、平等強さの梁のようにベースプレート２側から先端側へかけて断面積が次第に減少する形状に形成されることもある。
【００１２】
張出部材４が軸方向の全長に亘り、閉鎖断面形状であることで、軸の回りの捩りモーメントに対する捩り剛性が開放断面形状の場合より高まるため、張出部材４の上に載る上部構造１０の端部に上部構造１０の軸方向（橋軸方向）に直交等、交差する方向に水平力が作用し、張出部材４に軸の回りに捩りモーメントが作用したときの抵抗力が開放断面形状の場合より上昇する。
【００１３】
只、張出部材４の先端部である対向する下部構造９側の端面が開放し、閉じていない場合には、端面が捩り変形に対して拘束されていないために、端面の捩り剛性が低い状態にあり、張出部材４が軸回りに捩りモーメントを受けたときに端面付近が捩り変形を生じ易い。
【００１４】
そこで、張出部材４の、対向する下部構造９側の端面に閉塞板５を重ねるか、端部の内周側に閉塞板５を配置して接合し、張出部材４の端面、または端部を閉塞させれば（請求項２）、張出部材４端面の、捩り変形に対する拘束効果が高まる。この結果、張出部材４端面の捩り剛性を開放している場合より上昇させることができるため、捩りモーメントによる張出部材４の端面付近の捩り変形を抑制することが可能になる。閉塞板５は主に溶接により張出部材４の端面、または端部に一体化する。
【００１５】
張出部材４が捩りモーメントを受けたとき、捩りモーメントは張出部材４が突設されたベースプレート２を下部構造９に固定するアンカーボルトやアンカー等の定着材３が負担し、下部構造９に伝達する。定着材３は張出部材４に作用する捩りモーメントに対し、軸に直交する方向のせん断力を負担することにより抵抗する。定着材３は張出部材４の軸の周囲に分散して配置されることで、複数本の定着材３がせん断力を分担しながら、捩りモーメントを下部構造９に伝達する。
【００１６】
このとき、張出部材４の軸に関して点対称の位置にある２本の定着材３、３が対になるようにせん断力を負担することにより捩りモーメントに抵抗するが、この抵抗力は張出部材４の軸からの距離（腕の長さ）が大きい程、大きいため、張出部材４の軸から定着材３の軸までの距離をより大きく確保することが有効である。
【００１７】
そこで、ベースプレート２の面積を張出部材４の軸に直交する方向の断面積より大きくし、ベースプレート２を下部構造９の側面９１に固定する定着材３を張出部材４の外周側に配置すれば（請求項３）、張出部材４の軸から定着材３の軸までの距離をより拡大することが可能になる。「ベースプレート２の面積」は張出部材４の軸方向にベースプレート２を見たときの面積を言う。張出部材４の周囲には２本以上の定着材３が分散して配置されるが、張出部材４の軸に関して対称位置の２本の定着材３、３が対になるように抵抗する。
【００１８】
この場合、ベースプレート２の面積が張出部材４の断面積より大きいことで、図３に示すようにベースプレート２の面積が張出部材４の断面積内に納まる場合より定着材３の設置本数を増やすことができるため、捩りモーメントに対する定着材３全体での抵抗力を増大させることが可能になる。このことは、張出部材４に作用する軸回りの捩りモーメントが一定であれば、ベースプレート２の面積が張出部材４の断面積内に納まる場合との対比では１本当たりの定着材３の捩りモーメントに対する抵抗力としてのせん断力の負担が低下することでもあるため、定着材３のせん断抵抗力を決める断面積を小さくする、すなわち定着材３の寸法（サイズ）を小さく抑えることも可能になる。
【００１９】
張出部材が特許文献１〜３のように２方向を向いたプレートからなり、開放断面である場合、ベースプレートは張出部材の下部構造側の端面を覆う面積を持てばよいことから、ベースプレートの面積を張出部材の断面積より大きくしようとする理由付けがない。結果的にアンカーボルトは張出部材の断面内に配置されることになるため、張出部材の軸からアンカーボルトの軸までの距離は大きくならない。
【００２０】
これに対し、本発明では張出部材４が閉鎖断面であることから、ベースプレート２の面積を張出部材４の断面積以下にすることは、ベースプレート２に張出部材４を接合（固定）した状態では定着材３を下部構造９に挿入することができないことを意味するため、張出部材４が閉鎖断面であることの形態上の理由からも、ベースプレート２の面積を張出部材４の断面積より大きくすることが合理的である。
【００２１】
この形態上の理由から、本発明ではベースプレート２の面積を張出部材４の断面積より大きくできる自由さがあり、ベースプレート２の面積を張出部材４の断面積より大きくすることで、定着材３を張出部材４の断面の外側に配置することができる。この結果、アンカーボルトが張出部材４の断面内に配置される場合より張出部材４の軸から定着材３の軸までの距離（腕の長さ）をより大きく確保することができ、捩りモーメントに抵抗する腕の長さが大きくなるため、捩りモーメントに対する抵抗力が大きくなる。
【００２２】
張出部材４の上側には上部構造１０の端部が直接、もしくは間接的に載置され、支持されるが、張出部材４が箱形断面でないような場合、または箱形断面である場合も含め、張出部材４の上部には図１に示すように上部構造１０を受けるための支持部材６が固定されることが適切である（請求項４）。上部構造１０が上記のように図示するような水管橋の水管１０１である場合、上部構造１０の橋軸方向の端部は水管１０１の端部である。
【００２３】
この場合、張出部材４の上部に支持部材６が固定されることで、張出部材４の断面形状、または張出部材４上部の形状に無関係に上部構造１０の支持に適した形状の支持部材６を配置することができる。この結果、上部構造１０の支持のために張出部材４の断面形状が制約を受ける必要がなくなるため、上部構造１０に作用する水平力に起因し、張出部材４に生じる捩りモーメントに抵抗することに適した、あるいは有利な断面形状に張出部材４を形成することが可能になる。この場合、張出部材４は必ずしも箱形断面形状に形成される必要がないため、上記したように箱形以外の断面形状にも形成し易くなる。
【発明の効果】
【００２４】
下部構造の側面に接合されるベースプレートの表面に突設され、上部構造を支持する張出部材が軸方向の全長に亘り、閉鎖断面をなすため、張出部材の軸の回りの捩りモーメントに対する捩り剛性を開放断面形状の場合より高めることができる。この結果、張出部材の上に載る上部構造の端部に上部構造の軸方向に直交等する方向に水平力が作用し、張出部材に軸の回りに捩りモーメントが作用したときの抵抗力が開放断面形状の場合より上昇させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】下部構造の側面に接合されたベースプレートに固定された張出部材が上部構造を支持している状況を示した、上部構造の幅方向に見た縦断面図であり、図２のａ−ａ線断面図である。
【図２】図１のｂ−ｂ線矢視図である。
【図３】図１のｃ−ｃ線断面図である。
【図４】図１のｄ−ｄ線断面図である。
【図５】（ａ）は図１に示す受け部材の内、接続材を示した立面図、（ｂ）は（ａ）のｘ−ｘ線断面図である。
【図６】（ａ）は図１に示す受け部材の内、固定材を示した（ｂ）のｙ−ｙ線断面図、（ｂ）は（ａ）の底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１、図２は橋梁の下部構造９の、対向する下部構造９側を向いた側面９１から橋軸方向へ張り出し、上部構造１０の橋軸方向の端部を支持する支持装置１の構成例を示す。支持装置１は下部構造９の側面９１に重なって接合されるベースプレート２と、ベースプレート２の表面に突設され、対向する下部構造９１側へ張り出し、上部構造１０を直接、もしくは間接的に支持する張出部材４とを備え、張出部材４は軸方向の全長に亘り、閉鎖断面をなしている。
【００２７】
図面では橋梁が水管橋の場合の例を示しているが、上部構造１０の橋軸方向の端部が下部構造９の側面９１から張り出した部分に支持される形態であれば、橋梁（上部構造１０）の形態は問われない。また下部構造９と上部構造１０は新設で構築される場合と、既設の場合があり、既設の場合、下部構造９の側面９１に固定されていた既設の張出部材は撤去され、新たに張出部材４が設置される。橋梁が水管橋の場合、上部構造１０は水管１０１である。
【００２８】
ベースプレート２は表面に張出部材４の下部構造９側の端部が突き合わせられ、接合されたときに、少なくとも張出部材４の端部を閉塞できるだけの平面積を持ち、張出部材４が接合された状態で張出部材４の断面との干渉がない位置に配置されるアンカーボルト、アンカー等の定着材３が下部構造９に定着されることにより下部構造９に固定される。下部構造９が既設の場合、定着材３は既設のアンカーが挿入されていた箇所を利用できる場合以外、新たに形成された削孔９２内に挿入され、接着剤やモルタル等の充填材によって下部構造９に定着される。
【００２９】
張出部材４は軸方向の全長に亘り、閉鎖断面形状をすればよく、軸に直交する断面の断面形状は問われず、軸方向の全長に亘って一様断面である必要もないが、図面では張出部材４が下部構造９の側面９１から張り出した状態での上部構造１０の支持のし易さから、張出部材４を箱形断面形状に形成している。
【００３０】
この場合、張出部材４は幅と高さを自由に決められるよう、基本的に鉛直方向を向き、水平方向に距離を置いて対向する鉛直プレート４１、４１と、鉛直プレート４１の鉛直方向両端部に一体化し、鉛直方向に距離を置いて対向する水平プレート４２、４２から箱形に組み立てられる。但し、張出部材４が箱形の形状をする場合、２方向のプレートは必ずしも鉛直方向と水平方向を向くとは限らない。
【００３１】
また対向する鉛直プレート４１、４１間、または水平プレート４２、４２間に中間のプレートがいずれかに平行に補助的に配置されることもある。張出部材４が箱形の断面形状をする場合、張出部材４には角形鋼管が使用されることもある。箱形以外の断面形状をする場合、張出部材４には（円形）鋼管等が、または複数の形鋼が組み合わせられた鋼材等使用されることもある。
【００３２】
鉛直プレート４１、４１は主に上部構造１０の鉛直荷重によるせん断力を、水平プレート４２、４２は主に上部構造１０の鉛直荷重による曲げモーメントを負担するが、互いに接合されて閉鎖断面形状の張出部材４を構成することで、上部構造１０に橋軸方向に直交等、交差する方向の水平力が作用したときの、張出部材４の軸の回りに生じる捩りモーメントに抵抗する。
【００３３】
鉛直プレート４１、４１と水平プレート４２、４２のベースプレート２側の端面は共に、ベースプレート２の表面に溶接等により接合され、互いに直交等、交差する鉛直プレート４１、４１と水平プレート４２、４２も溶接等により互いに接合される。図面では上部構造１０としての水管１０１を上方から押さえ込むように保持しながら、張出部材４に支持させる保持材８の脚部８１が軸方向の幅方向に並列して形成されることに対応し、張出部材４の幅である水平プレート４２の幅を張出部材４の高さである鉛直プレート４１の幅より大きくしているが、水平プレート４２と鉛直プレート４１の幅は任意である。「溶接等により」とは、各プレート４１、４２がベースプレート２に鋼材とボルトを介して接合される場合がある意味である。
【００３４】
張出部材４の先端側である、対向する下部構造９側の端部が開放した状態のままでは、張出部材４に作用する捩りモーメントを受けたときに、開放した先端側の拘束がないために捩り変形を起こす可能性がある。このことから、開放した先端部分の捩り変形を生じにくくする目的で、張出部材４の先端側の端面に図１、図２に示すように閉塞板５を張出部材４の軸方向に重ねるか、先端側の端部の内周面に密着（内接）するように配置し、接合することにより張出部材４の端面、または端部が閉塞させられる。閉塞板５は開放している場合の張出部材４の先端側の端面、または端部を閉塞することで、鉛直プレート４１と水平プレート４２の端部を変形に対して拘束し、張出部材４の先端部分の捩り剛性を高める働きをする。
【００３５】
ベースプレート２には張出部材４のベースプレート２側の端面全体が突き当たった状態で張出部材４が接合されればよい。張出部材４はベースプレート２側の端面から先端側の端面までの全長に亘って閉鎖断面形状をするから、ベースプレート２は張出部材４のベースプレート２側の端面を閉塞しながら、張出部材４に接合されることになる。但し、張出部材４が閉鎖断面形状であるから、ベースプレート２の面積が張出部材４の根本側（ベースプレート２側）の端面の断面積と同等程度であれば、張出部材４がベースプレート２に接合された（一体化した）状態では定着材３を用いてベースプレート２を下部構造９に接合することができない。
【００３６】
この関係で、ベースプレート２を下部構造９に先行して接合した後にベースプレート２に張出部材４を接合する場合以外、ベースプレート２は図１、図３、図４に示すように張出部材４の根本側の、軸に直交する方向の断面積より大きい面積が与えられ、ベースプレート２の、張出部材４の外周面から張り出した帯状部分にアンカーボルト等の定着材３が配置される。
【００３７】
図面では張出部材４が２枚の鉛直プレート４１と２枚の水平プレート４２から組み立てられ、軸方向の全長に亘って一様断面に形成されていることから、ベースプレート２は張出部材４の外周面からベースプレート２の縁（外周）までに少なくとも定着材３を挿通させることができるだけの距離（突出幅）を確保できる面積を持つ。このベースプレート２の、張出部材４の外周面から突出し、張出部材４を周回する帯状部分に、複数本の定着材３が張出部材４に作用する捩りモーメントを分担できるよう、張出部材４を周回して定着材３が配置される。ベースプレート２の、張出部材４を周回する帯状部分の幅が、定着材３を挿通させるための挿通孔を形成可能な大きさを持つ。
【００３８】
張出部材４に作用する捩りモーメントは張出部材４の外周に位置する複数本の定着材３を張出部材４の軸の回りに回転させようとするから、定着材３は捩りモーメントに対しては軸に直交する方向のせん断力を負担することにより抵抗する。
【００３９】
ベースプレート２の、定着材３の配置位置以外の部分には、張出部材４が上部構造の鉛直荷重を受けることにより張出部材４とベースプレート２に作用する曲げモーメントによる曲げ変形に対する補剛のために、必要によりリブプレート２１が突設される。
【００４０】
張出部材４の上には上部構造１０の軸方向の端部が直接、もしくは間接的に載り、張出部材４に支持されるため、図面では上部構造１０を直接、もしくは間接的に受けるための支持部材６を張出部材４の上面に載置し、溶接等により固定している。上記のように図面では水管１０１を保持する保持材８の脚部８１を受ける必要から、支持部材６に、上部構造１０の幅方向に２本の脚部８１、８１を支持可能な幅を持たせている。張出部材４が図示するように箱形断面の場合、支持部材６は上部の水平プレート４２の上面に重なって接合されるため、支持部材６の安定性を確保し易い。「上部構造１０の幅方向」は主に橋軸直角方向であるが、橋軸に垂直な方向でないこともある。
【００４１】
支持部材６の形態も任意であるが、図面では図１、図２に示すように張出部材４の上側の水平プレート４２上に水平２方向を向いて配置され、水平プレート４２に接合等により一体化する鉛直プレート６１とその上に固定され、後述の受け部材７を支持する水平プレート６２から支持部材６を組み立てている。図面ではまた、張出部材４を構成する一部の鉛直プレート４１を支持部材６側へ延長（連続）させ、その鉛直プレート４１を支持部材６の鉛直プレート６１として兼用している。
【００４２】
支持部材６の上には保持材８の脚部８１を直接、受ける受け部材７、７が上部構造１０の幅方向に並列して配置され、固定される。図面では図１、図２に示すように水平プレート６２の上に受け部材７を配置し、受け部材７の内、後述の固定材７２を水平プレート６２にボルトにより接合している。
【００４３】
受け部材７は保持材８が上部構造１０としての水管１０１を保持している状態で、水管１０１に生じる熱による軸方向の伸縮に追従可能な構造をしている。具体的には受け部材７は図５、図６に示すように例えば保持材８の脚部８１に接続、または接合（固定）される接続材７１と、支持部材６に固定されながら、接続材７１を水管１０１の軸方向に相対移動自在に支持する固定材７２から構成される。
【００４４】
この場合、接続材７１の底面（下面）が固定材７２の上面に摩擦係数の小さい四フッ化エチレン樹脂、ＭＣナイロン等の低摩擦材７３を介して接触することにより、互いの接触面には水管１０１の鉛直荷重が圧力として作用しながらも、接続材７１が固定材７２に対して相対移動可能になっている。低摩擦材７３は図５−（ａ）に示すように接続材７１の底面と固定材７２の上面の少なくともいずれか一方に貼着、埋設等により露出した状態で固定される。
【００４５】
接続材７１の底面には図１、図２に示すように接続材７１の、固定材７２に対する相対移動時に固定材７２に沿って移動するためのガイドとなる案内部７１ａが一体化し、固定材７２側へ張り出しており、図６に示すように案内部７１ａが固定材７２に厚さ方向に貫通して形成された長孔状の案内溝７２ａを挿通する。案内溝７２ａは固定材７２を厚さ方向に貫通するため、底面側は開放し、案内溝７２ａは支持部材６の上面には接触しない。
【００４６】
案内部７１ａが案内溝７２ａを挿通し、接続材７１の底面が固定材７２の上面に接触したとき、案内部７１ａの底面は支持部材６の上面には接触せずに浮いた状態になる。案内部７１ａの下部には接続材７１が固定材７２から浮き上がろうとするときに案内溝７２ａから抜け出さないよう、案内溝７２ａの周囲に底面側から係止し得る係止部７１ｂが形成される。
【符号の説明】
【００４７】
１……支持装置、
２……ベースプレート、２１……リブプレート、３……定着材、
４……張出部材、４１……鉛直プレート、４２……水平プレート、
５……閉塞板、
６……支持部材、６１……鉛直プレート、６２……水平プレート、
７……受け部材、７１……接続材、７１ａ……案内部、７１ｂ……係止部、７２……固定材、７２ａ……案内溝、７３……低摩擦材、
８……保持材、８１……脚部、
９……下部構造、９１……側面、９２……削孔、
１０……上部構造、１０１……水管。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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