(57)【要約】【課題】端部にもプレストレスを導入でき、かつプレストレス導入装置がコンクリート部分の外部に露出しないプレストレストコンクリート部材及びそのプレストレスの導入方法を提供する。【解決手段】プレストレストコンクリート部材（１）は、コンクリート部分（３）に埋設されたプレストレス導入装置（８）を有する。コンクリート部分（３）は、鉄筋（４）を埋設するとともに穴部（６）が形成された本体部（５）と、穴部（６）を充填する後埋め部（７）とを有する。プレストレス導入装置（８）は、１対の支圧板（９，９）と、それぞれ一端側が対応する支圧板（９）に取り付けられ、他端側が互いに連結部材（１１）に逆ねじで螺合する１対のＰＣ鋼棒（１０，１０）とを有する。連結部材（１１）を回転させて、１対のＰＣ鋼棒（１０，１０）を圧縮することにより、本体部（５）にプレストレスが導入される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄筋コンクリート部材へのプレストレス導入方法であって
少なくとも１つの開口を備える穴部を有し、かつ少なくとも１つの方向の両側が固定されたコンクリート部分の本体部を構築するステップと、
前記少なくとも１つの方向に向かって互いに対向する１対の支圧板、及び、前記少なくとも１つの方向と平行にかつ互いの軸線方向が一致するように配置され、それぞれ一端側が対応する前記支圧板に取り付けられ、他端側が互いに連結部材によって連結された１対の長尺材を有して、前記穴部内に配置されたプレストレス導入装置に対して、１対の前記支圧板が前記穴部の内側面を支圧するべく１対の前記長尺材に軸線方向に圧縮力を負荷するプレストレス導入ステップと
を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
１対の前記長尺材の前記他端側は、互いに逆ねじとなるねじ山が形成されて前記連結部材に螺合しており、
前記プレストレス導入ステップは、１対の前記長尺材の前記他端側が互いに離れるように前記連結部材を前記軸線方向周りに回転させることを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
プレストレストコンクリート部材であって、
少なくとも１つの方向の両側が固定されるとともに、穴部が形成された本体部及び前記穴部を充填する後埋め部を有するコンクリート部分と、
前記穴部内に配置されたプレストレス導入装置とを有し、
前記プレストレス導入装置は、
前記少なくとも１つの方向に向かって互いに対向するように前記コンクリート部分内に埋設された１対の支圧板と、
前記少なくとも１つの方向と平行をなし、かつ互いの軸線方向が一致するように配置され、それぞれ一端側が対応する前記支圧板に取り付けられ、他端側が互いに連結部材によって連結された１対の長尺材とを有し、
前記支圧板が前記本体部を支圧するように前記長尺材が前記軸線方向に圧縮されていることによって、プレストレスが付与されていることを特徴とするプレストレストコンクリート部材。
【請求項４】
１対の前記支圧板の間の部分は、設計用曲げモーメントの絶対値が極小となる１つの区間を含むことを特徴とする請求項３に記載のプレストレストコンクリート部材。
【請求項５】
前記穴部は、設計用曲げモーメントの絶対値が極小となる２つの区間に跨る管路を有し、
１対の前記長尺材の一方は、前記管路に挿通されていることを特徴とする請求項３に記載のプレストレストコンクリート部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、プレストレストコンクリート部材及びそのプレストレス導入方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリート部材にプレストレスを導入する方法として、プレテンション方式とポストテンション方式とがある。プレテンション方式は、ジャッキ等を用いてＰＣ鋼材を緊張させた状態でコンクリートを打設し、ＰＣ鋼材にコンクリートが付着することによってコンクリートにプレストレスを導入する方式である。ポストテンション方式は、コンクリートの打設後にプレストレスを導入する方式であって、コンクリート中に埋設されたシースにＰＣ鋼材を挿入しジャッキ等を用いて緊張させた後、シースにグラウトを注入し、ＰＣ鋼材の両端に固定された定着具がコンクリートに圧接することによってコンクリートにプレストレスを導入する方式である。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ポストテンション方式であって、ねじ山が設けられたＰＣ鋼棒の一端側がコンクリートから突出しており、その一端側にナットを締め付けることにより、ＰＣ鋼棒を緊張してコンクリートにプレストレスを導入する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−６３８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
プレテンション方式では、ＰＣ鋼材にコンクリートが付着することによりプレストレスが導入されるため、定着端近傍でのプレストレスの効果が低かった。また、プレキャストコンクリート部材にプレテンション方式によってプレストレスを導入する場合、緊張装置が必要であり、さらに、早期にプレストレスを導入するための養生等が必要であった。
【０００６】
ポストテンション方式では、ＰＣ鋼材の端部に取り付けられた定着具が、コンクリート部分の外部に配置されるため、部材の接合部等のおさまりに影響を与えていた。また、ジャッキ等を用いてＰＣ鋼材を緊張する必要があった。特許文献１に記載の方法では、ＰＣ鋼棒の端部に設けられたねじ山とナットとを用いてＰＣ鋼材を緊張するため、コンクリート部分の外部に配置される部材が小さく、かつＰＣ鋼材を緊張するための工具もレンチ等の小型で取り扱いの容易な工具を使用することができた。しかし、ＰＣ鋼棒の端部及びナットがコンクリート部分の外部に存在するため、部材の接合部等のおさまりへの影響があった。
【０００７】
このような問題を鑑み、本発明は、端部にもプレストレスを導入でき、プレストレス導入装置がコンクリート部分の外部に露出せず、プレストレストコンクリート部材及びそのプレストレスの導入方法を提供することを目的とする。本発明の少なくともいくつかの実施形態では、上記目的に加えて、取り扱いの容易な工具でプレストレスを導入できるプレストレスの導入方法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】
【０００８】
本発明の少なくともいくつかの実施形態に係る鉄筋コンクリート部材へのプレストレス導入方法は、少なくとも１つの開口を備える穴部（６）を有し、かつ少なくとも１つの方向の両側が固定されたコンクリート部分（３）の本体部（５）を構築するステップと、前記少なくとも１つの方向に向かって互いに対向する１対の支圧板（９，９）、及び、前記少なくとも１つの方向と平行にかつ互いの軸線方向が一致するように配置され、それぞれ一端側が対応する前記支圧板に取り付けられ、他端側が互いに連結部材（１１）によって連結された１対の長尺材（１０，１０）を有して、前記穴部内に配置されたプレストレス導入装置（８）に対して、１対の前記支圧板が前記穴部の内側面を支圧するべく１対の前記長尺材に軸線方向に圧縮力を負荷するプレストレス導入ステップとを有することを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、プレストレス導入装置がコンクリート部分内に埋設されてコンクリート部分の外部に露出せず、コンクリート部分に埋設された長尺材を圧縮することによりプレストレスを導入するため、端部にもプレストレスを導入できる。
【００１０】
本発明の少なくともいくつかの実施形態に係るプレストレス導入方法は、上記構成において、１対の前記長尺材の前記他端側は、互いに逆ねじとなるねじ山が形成されて前記連結部材に螺合しており、前記プレストレス導入ステップは、１対の前記長尺材の前記他端側が互いに離れるように前記連結部材を前記軸線方向周りに回転させることを含むことを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、レンチ等の取り扱いの容易な工具で連結部材を軸線方向周りに回転させることでプレストレスを導入できる。
【００１２】
本発明の少なくともいくつかの実施形態に係るプレストレストコンクリート部材（１，２１）は、少なくとも１つの方向の両側が固定されるとともに、穴部（６）が形成された本体部（５）及び前記穴部を充填する後埋め部（７）を有するコンクリート部分（３）と、前記穴部内に配置されたプレストレス導入装置（８）とを有し、前記プレストレス導入装置は、前記少なくとも１つの方向に向かって互いに対向するように前記コンクリート部分内に埋設された１対の支圧板（９，９）と、前記少なくとも１つの方向と平行をなし、かつ互いの軸線方向が一致するように配置され、それぞれ一端側が対応する前記支圧板に取り付けられ、他端側が互いに連結部材（１１）によって連結された１対の長尺材（１０，１０）とを有し、前記支圧板が前記本体部を支圧するように前記長尺材が前記軸線方向に圧縮されていることによって、プレストレスが付与されていることを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、プレストレス導入装置がコンクリート部分内に埋設されてコンクリート部分の外部に露出せず、コンクリート部分に埋設された長尺材を圧縮することによりプレストレスを導入するため、端部にもプレストレスを導入できる。
【００１４】
本発明の少なくともいくつかの実施形態に係るプレストレストコンクリート部材（１，２１）は、上記構成において、１対の前記支圧板の間の部分は、設計用曲げモーメントの絶対値が極小となる１つの区間を含むことを特徴とする。また、本発明の少なくともいくつかの実施形態に係るプレストレストコンクリート部材（１）は、上記構成において、前記穴部は、設計用曲げモーメントの絶対値が極小となる２つの区間に跨る管路（６ｂ）を有し、１対の前記長尺材の一方は、前記管路に挿通されていることを特徴とする。
【００１５】
１対の長尺材を圧縮することによってコンクリートに部分的に引張力が加わるが、この構成によれば、引張力によるプレストレストコンクリート部材の全体に対する耐力への影響を小さくできる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、端部にもプレストレスを導入でき、プレストレス導入装置がコンクリート部分の外部に露出しないプレストレストコンクリート部材及びそのプレストレスの導入方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態に係るプレストレストコンクリート部材の平面図
【図２】第１実施形態に係るプレストレストコンクリート部材の正面図
【図３】第１実施形態に係るプレストレストコンクリート部材の曲げモーメント図
【図４】第１実施形態におけるプレストレス導入装置の平面図
【図５】第１実施形態におけるＰＣ鋼棒の支圧板への固定手段を示す説明図
【図６】第１実施形態におけるプレストレス導入装置の近傍の配筋図
【図７】第１実施形態に係るプレストレストコンクリート部材の構築手順を示すフローチャート
【図８】第１実施形態の第１変形例に係るプレストレストコンクリート部材の平面図
【図９】第１実施形態の第２変形例に係るプレストレストコンクリート部材の平面図
【図１０】第２実施形態に係るプレストレストコンクリート部材の正面図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１及び図２は、第１実施形態に係るプレストレストコンクリート部材１（以下、「ＰＣ部材１」と記す）を示す。
【００１９】
ＰＣ部材１はスラブを構成し、その両端部が１対の梁２，２に固定されている。１対の梁２，２から圧縮力を受けるように、ＰＣ部材１にプレストレスが導入される。以下、プレストレスが付与される方向をプレストレス付与方向と言い、プレストレス付与方向及びＰＣ部材１の厚さ方向に直交する方向をプレストレス直交方向と言う。
【００２０】
ＰＣ部材１のコンクリート部分３は、スラブ筋４（図６参照）を埋設する本体部５と、本体部５に設けられた穴部６を埋めるグラウト又はコンクリートからなる後埋め部７とを有する。
【００２１】
穴部６は、プレストレス付与方向において設計用曲げモーメントの絶対値が極小となる区間を含む位置に設けられる。図３は、プレストレス付与方向に沿ったＰＣ部材１の曲げモーメント図である。図３に示すように、プレストレス付与方向において、ＰＣ部材１には曲げモーメントが０となる点が２つあり、その近傍の領域を符号Ａで示している。図１に示すように、穴部６は、ＰＣ部材１のコンクリート部分３の曲げモーメントが０となる点の近傍領域Ａのそれぞれに、プレストレス直交方向に沿って複数配置される。また、図２に示すように、穴部６は、上方が開口されており、後埋め部７にグラウト又はコンクリートを打設する際に型枠が不要となるように、下方が有底であることが好ましい。
【００２２】
各々の穴部６には、プレストレス導入装置８が取り付けられている。図４に示すように、プレストレス導入装置８は、互いに対向する１対の支圧板９，９と、それぞれ一端側が対応する支圧板９に取り付けられた１対のＰＣ鋼棒１０，１０と、１対のＰＣ鋼棒１０，１０の他端側を互いに連結するカプラー等の連結部材１１とを有する。また、プレストレス導入装置８は、ＰＣ鋼棒１０の支圧板９に対する変位を防止するためのナット１２を有することが好ましい。
【００２３】
１対の支圧板９，９は、１対の梁２，２の延在方向に直交する方向であるプレストレス付与方向に、互いに対向している。１対の支圧板９，９は、それぞれ、ＰＣ部材１の厚さ方向の中央に位置し（図２参照）、その外側の主面が穴部６の側面に当接するように本体部５に固定されている。１対の支圧板９，９の外側の主面にスタッド（図示せず）を設け、本体部５への固定を強化してもよい。
【００２４】
１対のＰＣ鋼棒１０，１０には、互いに逆ねじとなるねじ山が形成されている。図５に示すように、各々の支圧板９には、対応するＰＣ鋼棒１０に螺合するねじ溝が設けられた貫通孔１３が形成されている。図４に示すように、各々のＰＣ鋼棒１０は、その一端側において対応する支圧板９及びその支圧板９の内側に当接しているナット１２に螺合することにより支圧板９に固定されている。各々のＰＣ鋼棒１０の他端側は、１対の支圧板９，９の内側に位置し、ＰＣ鋼棒１０の軸線方向はプレストレス付与方向に一致する。
【００２５】
連結部材１１は、互いに逆ねじの１対のＰＣ鋼棒１０，１０の他端側に対応するように、左右両側で互いに逆向きとなるねじ溝が設けられている。１対のＰＣ鋼棒１０，１０の他端側がそれぞれ連結部材１１に螺合することにより、１対のＰＣ鋼棒１０，１０が互いに連結される。連結部材１１の軸線方向は１対のＰＣ鋼棒１０，１０の軸線方向に一致する。連結部材１１を軸線回りの一方に回転させると、１対のＰＣ鋼棒１０，１０の他端側が互いに離間するように変位する。この時、１対のＰＣ鋼棒１０，１０は、それぞれ、対応する支圧板９に固定されているため、軸線回りに回転しない。そのため、１対のＰＣ鋼棒１０，１０はそれぞれ軸線方向に圧縮される。連結部材１１を軸線回りに回転させるための工具としてレンチ等を使用できる。なお、開口幅の狭い穴部６内でも工具が連結部材１１に係合しやすくなるように、連結部材１１は、１２角形等の角数の多い多角形の筒形状としてもよい。
【００２６】
図６の配筋図に示すようにスラブ筋４の一部は穴部６によって分断される。分断されたスラブ筋４を補強するため、穴部６の周囲には、穴部補強筋１４が配筋される。穴部補強筋１４は、スラブ筋４と平行な第１穴部補強筋１４ａと、平面視でスラブ筋４に対して傾いた第２穴部補強筋１４ｂとを有する。第１穴部補強筋１４ａは、分断されたスラブ筋の本数分だけ配筋される。第２穴部補強筋１４ｂは、穴部６を菱形で囲うようにシングル配筋であれば４本、ダブル配筋であれば８本配筋される。
【００２７】
図７に示すフローチャート及び図１〜図６を参照して、ＰＣ部材１の構築手順について説明する。まず、スラブ筋４及び穴部補強筋１４を配筋して、プレストレス導入装置８を所定の位置に配置し、型枠を設置する（ＳＴ１）。次に、本体部５のコンクリートを打設する（ＳＴ２）。この時、本体部５は、１対の梁２，２と一体に打設されるため、１対の梁２，２に固定される。次に、レンチ等の工具を穴部６の開口された上部から差し込み、連結部材１１をその軸線回りの一方に回転させ、ＰＣ鋼棒１０をその軸線方向に圧縮する（ＳＴ３）。この時、ＰＣ鋼棒１０に固定された支圧板９が穴部６の側面に圧接するため、図１及び図２の矢印で示すように、左側の梁２と左側のプレストレス導入装置８の左側の支圧板９との間、左側のプレストレス導入装置８の右側の支圧板９と右側のプレストレス導入装置８の左側の支圧板９との間、及び、右側のプレストレス導入装置８の右側の支圧板９と右側の梁２との間でコンクリートが圧縮されるようにプレストレスが導入される。最後に、プレストレス導入装置８を埋設するように穴部６に後埋め部７のグラウト又はコンクリートを打設することによって、ＰＣ部材１が構築される。後埋め部７のグラウト又はコンクリートを打設する前に、穴部６にひび割れ防止のためのメッシュ筋（図示せず）を配置することが好ましい。なお、プレストレス導入装置８を所定の位置への配置は、本体部５のコンクリートの打設後でもよい。
【００２８】
このようなＰＣ部材１及びそのプレストレスの導入方法は、ひび割れ防止等に寄与する軽微なプレストレスを導入するのに好適である。
【００２９】
ＰＣ鋼棒１０を緊張するのではなく、圧縮することでプレストレスが導入される。そのため、プレストレス導入装置８をコンクリート部分３内に埋設しておさまりをよくすることと、ＰＣ部材１の端部にもプレストレスが導入することとが両立できる。また、連結部材１１はレンチ等の取り扱いの容易な工具で回転させることができるため、容易に連結部材１１を軸線回りに回転させて、プレストレスを導入することができる。プレストレスによって、コンクリート部分３の乾燥収縮によるひび割れが防止される。また、曲げひび割れの防止にも有効である。
【００３０】
また、スラブを構成するＰＣ部材１の本体部５は、現場打ち構造に代えて、プレキャストコンクリート構造でもよく、ハーフプレキャストコンクリート構造でもよい。これらの場合、プレストレス導入装置８をプレキャストコンクリート工場で配置しておくことが好ましい。プレストレスの導入は建設現場で行うため、工場出荷時のプレキャスト部材は、クレーンでの吊り作業及び運搬作業等を考慮した強度発現を確認できればよく、プレストレスの導入に必要な強度の発現を待つ必要がない。
【００３１】
プレストレス付与方向におけるプレストレス導入装置８が設置された区間では、ＰＣ鋼棒１０，１０が圧縮されているためコンクリートに引張力が加わる。しかし、この区間は曲げモーメントが０となる点の近傍領域Ａであるため、この引張力のＰＣ部材１の耐力に対する影響は小さい。
【００３２】
図８は、第１実施形態の第１変形例に係るＰＣ部材１を示す。第１変形例に係るＰＣ部材１では、２つある曲げモーメントが０となる点の近傍領域Ａの内、一方にのみ穴部６が設けられ、そこにプレストレス導入装置８が取り付けられている。従って、コンクリート部分３の両端が１対の梁２，２に固定された状態で１対のＰＣ鋼棒１０，１０を圧縮すると、図８の矢印で示すように、左側の梁２とプレストレス導入装置８の左側の支圧板９との間、及びプレストレス導入装置８の右側の支圧板９と右側の梁２との間でコンクリートが圧縮されるようにプレストレスが導入され、プレストレス導入装置８が配置された側の曲げモーメントが０となる点の近傍領域Ａのコンクリートに引張力が加わる。
【００３３】
図９は、第１実施形態の第２変形例に係るＰＣ部材１を示す。第２変形例に係るＰＣ部材１の穴部６は、２つある曲げモーメントが０となる点の近傍領域Ａのそれぞれに設けられた１対の開口６ａ，６ｃと、１対の開口６ａ，６ｃに連通するようにシースによって形成された管路６ｂとを有する。１対の開口６ａ，６ｃは、それぞれ、連結部材１１の操作や後埋め部７のグラウト又はコンクリートの充填状態を確認するため上方が開放されており、後埋め部７のグラウト又はコンクリートを打設する際に型枠が不要となるように下方が有底である。
【００３４】
１対の支圧板９，９の一方は、図面左側の開口６ａの左側の側面に当接し、他方は図面右側の開口６ｃの右側の側面に当接するように固定される。連結部材１１は、図面左側の開口６ａ内に位置する。連結部材１１で連結された１対のＰＣ鋼棒１０，１０は、図面左側の支圧板９に取り付けられた比較的短い第１ＰＣ鋼棒１０ａと、管路６ｂに挿通されて図面右側の支圧板９に取り付けられた比較的長い第２ＰＣ鋼棒１０ｂとからなる。第２変形例では、管路６ｂに第２ＰＣ鋼棒１０ｂを挿通させるため、プレストレス導入装置８は、本体部５のコンクリート打設前に設置される。
【００３５】
図９の矢印で示すように、左側の梁２とプレストレス導入装置８の左側の支圧板９との間、及びプレストレス導入装置８の右側の支圧板９と右側の梁２との間でコンクリートが圧縮されるようにプレストレスが導入され、２つの曲げモーメントが０となる点の近傍領域Ａの間の区間を含め、１対の支圧板９，９の間のコンクリートに引張力が加わる。
【００３６】
なお、第２変形例では、連結部材１１が配置されない側（図面右側）の開口６ａは、上方が閉鎖された中空部に代えてもよい。
【００３７】
次に、図１０を参照して、第２実施形態に係るＰＣ部材２１を説明する。説明に当たって、第１の実施形態と共通する構成は、その説明を省略し同一の符号を付す。ＰＣ部材２１は、建物の壁を構成し、概ね、第１実施形態のＰＣ部材１を主面が水平方向を向くように起こした構成となる。ＰＣ部材２１は、左右両端部が１対の柱２２，２２に固定され、上下の両端部が１対の梁２，２に固定されている。１対の柱２２，２２の対向方向がプレストレス付与方向である。
【００３８】
コンクリート部分３には、設計用曲げモーメントが極小となる領域の一部に、壁厚方向の少なくとも一方が開放された穴部６が設けられている。穴部６には、プレストレス導入装置８が配置され、後埋め部７のグラウト又はコンクリートが充填されている。
【００３９】
第２実施形態に係るＰＣ部材２１は、第１実施形態に係るＰＣ部材１と同様の作用効果を有し、収縮ひび割れの防止に好適である。
【００４０】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。穴部をプレストレス直交方向に延在する溝状にし、１つの溝に複数のプレストレス導入装置を配置してもよい。ＰＣ鋼棒に代えて、所定の圧縮力に耐える長尺材を用いてもよく、例えば、１対の長尺材及び連結部材として、ターンバックルを用いてもよい。ＰＣ部材の４つの辺が梁や柱によって固定されていれば、厚さ方向に直交するどの方向でもＰＣ部材の両側が固定されていることになるため、１対の支圧板の対向方向を梁や柱の延在方向に対して傾斜させて、斜め方向にプレストレスを導入してもよい。本発明のＰＣ部材は、床や壁ではなく、梁に適用してもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１，２１：ＰＣ部材（プレストレストコンクリート部材）
３：コンクリート部分
４：鉄筋
５：本体部
６：穴部
６ａ：開口、６ｂ：管路
７：後埋め部
８：プレストレス導入装置
９：支圧板
１０：ＰＣ鋼棒（長尺材）
１０ａ：第１ＰＣ鋼棒、１０ｂ：第２ＰＣ鋼棒
１１：連結部材
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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