(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管に外周面に沿って装着されるとともに、前記配管の外周面に沿って装着された状態で、該配管の周方向に回転可能なリング状体と、
前記リング状体の一部に設けられ、該リング状体のリング軸方向に沿ってレーザ光を照射する照射手段と、を備え、
前記リング状体は、
回転軸が前記リング軸方向に沿って延在し、該リング軸回りに複数配置されたローラと、
これらのローラのうち、前記リング軸回りに互いに隣接するものを連結する連結部材と、を備え、
前記連結部材のうち少なくとも１つは、連結する前記リング軸回りに隣り合うローラを互いに接近させる方向の引張力を付与する張力付与部材であることを特徴とするレーザ照射装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザ照射装置と、
前記レーザ照射装置が装着された前記配管に対し、当該配管の軸線方向に沿って離間した他の配管に着脱可能に装着されるレーザ照射的と、を備えていることを特徴とする配管位置調整装置。
【請求項３】
請求項２に記載の配管方向調整装置を用い、互いに離間した二つの配管の位置を調整する方法であって、
一方の前記配管の外周面に沿って前記レーザ照射装置を装着するとともに、他方の前記配管に前記レーザ照射的を装着する工程と、
前記レーザ照射装置を、一方の前記配管の外周面に沿って、該配管の軸線を中心として周方向に回転させる工程と、
前記照射手段から前記レーザ照射的にレーザ光を照射する工程と、
前記レーザ光を照射することにより前記レーザ照射的に映し出されたビームスポットの位置に基づき、一方の前記配管と他方の前記配管の位置関係を調整する工程と、を備えることを特徴とする配管位置調整方法。
【請求項４】
前記レーザ光を照射する工程では、前記レーザ照射装置を、一方の前記配管の外周面に沿って周方向に回転させて、その周方向の複数個所において前記レーザ光を照射し、
一方の前記配管と他方の前記配管の位置関係を調整する工程では、それぞれの前記箇所における前記ビームスポットの位置に基づき、一方の前記配管と他方の前記配管の位置関係を調整することを特徴とする請求項３に記載の配管位置調整方法。
【請求項５】
一方の前記配管と他方の前記配管の位置関係を調整する工程では、前記レーザ光を照射することにより前記レーザ照射的に映し出されたビームスポットの位置に基づき、一方の前記配管に対する他方の前記配管の位置ズレ量を算出し、算出された位置ズレ量に基づき、一方の前記配管と他方の前記配管の位置関係を調整することを特徴とする請求項３または４に記載の配管位置調整方法。
【請求項６】
請求項３から５いずれか１項に記載の配管位置調整方法を有するパイプラインの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パイプライン等を構成する配管部材どうしを接続するときに用いるのに適したレーザ照射装置、配管位置調整装置、配管位置調整方法およびパイプラインの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
パイプライン等を構成する配管部材どうしを接続するに際し、既設の配管部材（以下、これを既設配管部材と称する）と、この既設配管部材に新たに接続する配管部材（以下、これを新設配管部材と称する）とを位置合わせする必要がある。
このため、例えば、既設配管部材にレーザ照射装置を設け、新設配管部材に取り付けたターゲットにレーザ照射装置からレーザ光を照射し、ターゲットに映し出されるレーザスポットをターゲットの検出点に位置合わせすることで、既設配管部材と新設配管部材とを位置合わせする手法が提案されている（特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−７７８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
既設配管部材と新設配管部材とを位置合わせするには、レーザ照射装置が照射するレーザ光を既設配管部材の軸線に平行に設置する必要がある。しかも、既設配管部材に新設配管部材を接続することでパイプライン等を延伸していくので、レーザ照射装置は、先端の既設配管部材に順次付け替えていく必要がある。
しかし、配管部材は単なる円筒状であり、その軸線にレーザ照射装置が照射するレーザ光を平行に設置するための基準がない。したがって、レーザ光照射部材を配管部材の軸線に平行に設置するのが困難であり、特許文献１に記載の手法は実現性が低い。
【０００５】
また、パイプライン等の一端側と他端側からそれぞれ配管部材を延伸していき、一端側と他端側の中間部で双方の配管部材どうしを接続する場合、最後に接続する配管部材よりも少なくとも数本前の配管部材を接続するときから、双方の配管部材どうしの位置を合わせておく必要がある。これは、双方の配管部材の位置が大きくずれていた場合、１本のみの配管部材のみではその位置修正を図るのが困難であるからである。このような場合、双方の配管部材どうしは数ｍ〜数十ｍ離れている。
特許文献１に記載の技術は、既設配管部材に対し新設配管部材を直接接続する場合を対象としているのであり、上記のように、数ｍ〜数十ｍ離れた配管部材どうしの位置合わせを想定しているものではない。さらに、特許文献１に記載の技術を用いて数ｍ〜数十ｍ離れた配管部材どうしの位置あわせしようとすると、配管部材の軸線に対してレーザ照射装置を高精度に設置する必要があるが、前記したようにそれは困難となっている。
【０００６】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、レーザ照射装置が照射するレーザ光を配管部材の軸線に平行となるよう容易かつ確実に設置して、既設配管部材と新設配管部材との位置合わせを行うことのできるレーザ照射装置、配管位置調整装置、配管位置調整方法およびパイプラインの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
請求項１に係るレーザ照射装置は、配管に外周面に沿って装着されるとともに、配管の外周面に沿って装着された状態で、該配管の周方向に回転可能なリング状体と、リング状体の一部に設けられ、該リング状体のリング軸方向に沿ってレーザ光を照射する照射手段と、を備え、リング状体は、回転軸がリング軸方向に沿って延在し、該リング軸回りに複数配置されたローラと、これらのローラのうち、前記リング軸回りに互いに隣接するものを連結する連結部材と、を備え、連結部材のうち少なくとも１つは、連結する前記リング軸回りに隣り合うローラを互いに接近させる方向の引張力を付与する張力付与部材であることを特徴とする。
このようなレーザ照射装置は、連結部材のうち少なくとも１つが、連結するリング軸回りに隣り合うローラを互いに接近させる方向の引張力を付与する張力付与部材であるので、リング状体を配管の周方向に回転させると、張力付与部材の引張力により張力付与部材の両側のローラを接近させようとするため、リング状体が配管の軸線に直交する面内に位置するようになる。
また、リング状体を配管の外周面に沿って、配管の軸線を中心として周方向に回転させることで、配管の周方向の複数個所で照射手段からレーザ光を照射することができる。
【０００８】
また、請求項２に係る配管位置調整装置は、前記レーザ照射装置と、レーザ照射装置が装着された配管に対し、当該配管の軸線方向に沿って離間した他の配管に着脱可能に装着されるレーザ照射的と、を備えていることを特徴とする。
このような配管位置調整装置によれば、レーザ照射装置が装着された配管から、この配管の軸線方向に沿って離間した位置の他の配管のレーザ照射的に向けてレーザ光を照射することで、レーザ照射装置が装着された配管と、レーザ照射的が装着された他の配管との位置合わせを行うことができる。
【０００９】
本発明の請求項３に係る配管位置調整方法は、前記配管方向調整装置を用い、互いに離間した二つの配管の位置を調整する方法であって、一方の配管の外周面に沿ってレーザ照射装置を装着するとともに、他方の配管にレーザ照射的を装着する工程と、レーザ照射装置を、一方の配管の外周面に沿って、該配管の軸線を中心として周方向に回転させる工程と、照射手段からレーザ照射的にレーザ光を照射する工程と、レーザ光を照射することによりレーザ照射的に映し出されたビームスポットの位置に基づき、一方の配管と他方の配管の位置関係を調整する工程と、を備えることを特徴とする配管位置調整方法とすることもできる。
このような配管位置調整方法によれば、リング状体を配管の周方向に回転させると、リング状体が配管の軸線に直交する面内に位置するようになるので、照射手段からのレーザ光の照射方向を配管の軸線方向に平行に設置できる。そして、その照射手段からレーザ光をレーザ照射的に照射して一方の配管と他方の配管の位置関係を調整することで、高精度な調整が行える。
【００１０】
ここで、請求項４に係る配管位置調整方法においては、レーザ光を照射する工程では、レーザ照射装置を、一方の配管の外周面に沿って周方向に回転させて、その周方向の複数個所においてレーザ光を照射し、一方の配管と他方の配管の位置関係を調整する工程では、それぞれの箇所におけるビームスポットの位置に基づき、一方の配管と他方の配管の位置関係を調整する。
このように、周方向複数個所でビームスポットの位置を計測することで、一方の配管と他方の配管の位置関係を容易かつ高精度に調整できる。
【００１１】
また、請求項５に係る配管位置調整方法においては、一方の配管と他方の配管の位置関係を調整する工程では、レーザ光を照射することによりレーザ照射的に映し出されたビームスポットの位置に基づき、一方の配管に対する他方の配管の位置ズレ量を算出し、算出された位置ズレ量に基づき、一方の配管と他方の配管の位置関係を調整する。
これにより、トライアンドエラーを繰り返すことなく一方の配管と他方の配管の位置関係を調整できる。
【００１２】
また、請求項６に係るパイプラインの製造方法は、前記配管位置調整方法を有する。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係るレーザ照射装置によれば、リング状体を配管の周方向に回転させると、張力付与部材の引張力により、張力付与部材の両側のローラを接近させようとするため、レーザ照射装置が照射するレーザ光を配管部材の軸線に平行となるよう、リング状体を配管の軸線に直交する面内に容易かつ確実に位置させることができる。
また、リング状体を配管の外周面に沿って、配管の軸線を中心として周方向に回転させることで、配管の周方向の複数個所で照射手段からレーザ光を照射することができる。このレーザ照射装置が装着された配管から、この配管の軸線方向に沿って離間した位置の他の配管に向けてレーザ光を照射することで、レーザ照射装置が装着された配管と、他の配管との位置合わせを高精度に行うことができる。
【００１４】
請求項２に係る配管位置調整装置によれば、レーザ照射装置が装着された配管から、この配管の軸線方向に沿って離間した位置の他の配管のレーザ照射的に向けてレーザ光を照射することで、レーザ照射装置が装着された配管と、レーザ照射的が装着された他の配管との位置合わせを、容易かつ確実に、しかも高精度で行うことができる。
【００１５】
請求項３に係る配管位置調整方法によれば、リング状体を配管の周方向に回転させると、リング状体が配管の軸線に直交する面内に位置するようになるので、照射手段からのレーザ光の照射方向を配管の軸線方向に平行に設置でき、配管の位置合わせを容易かつ確実に行うことができる。
【００１６】
請求項４に係る配管位置調整方法によれば、周方向複数個所でビームスポットの位置を計測することで、配管の位置あわせを容易に行うことができる。
【００１７】
請求項５に係る配管位置調整方法によれば、算出された位置ズレ量に基づいて、トライアンドエラーを繰り返すことなく、一方の配管と他方の配管の位置関係をダイレクトに調整することができる。
【００１８】
請求項６に係るパイプラインの製造方法によれば、前記配管位置調整方法を有するので、配管の位置合わせを容易かつ確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る配管位置調整方法を説明するための図である。
【図２】図１に示すレーザ照射装置を、配管の軸線に直交する断面から見た図である。
【図３】ベース台車の平面図および断面図である。
【図４】ベース台車を、シャフトの軸線方向に沿った断面で見た図である。
【図５】レーザ照射装置を構成するリング状体を伸ばした状態の図である。
【図６】レーザ照射装置を周方向に回転させながら位置調整を行う状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照し、本発明の一実施形態に係るレーザ照射装置、配管位置調整装置、配管位置調整方法を説明する。
図１は、パイプライン１００を構成する配管部材１０の接続方法を示すための図である。
図１に示すように、パイプライン１００の一端側から延伸してきた一端側パイプライン１００Ａの先端部に位置する既設配管部材１０Ａに対し、パイプライン１００の他端側から延伸してきた他端側パイプライン（図示無し）の先端部に新設配管部材１０Ｂを接続しようとしている。
このとき、既設配管部材１０Ａと新設配管部材１０Ｂのいずれか一方にはレーザ照射装置２０を設け、他方には照射板（レーザ照射的）３０を設ける。
【００２１】
図２に示すように、レーザ照射装置２０は、全体として環状のリング状体２１を主体とし、該リング状体２１に、レーザポインタ（照射手段）２２が設けられた構成となっている。そしてレーザ照射装置２０は、配管部材１０（図１の例では既設配管部材１０Ａ）の外周部を取り囲むように装着されている。
リング状体２１は、レーザポインタ２２を保持するベース台車（連結部材）２３と、ベース台車２３の両端にそれぞれ複数が連結されたローラリンク部材２４とを備えている。
【００２２】
図３、図４に示すように、レーザポインタ２２は、例えばその外殻が円柱状をなしており、その軸線に沿った方向にレーザビームＢを照射するレーザ光源を内蔵している。
ベース台車２３は、ベース板２３ａと、ベース板２３ａ上に設けられ、レーザポインタ２２をクランプするクランププレート２５ａ、２５ｂと、ベース板２３ａにブラケット２６を介してリング状体２１のリング軸方向に平行に保持されたシャフト２７と、シャフト２７の両端にベアリング２８ａを介して回転自在に支持されたローラ２８と、を有している。これにより、ベース台車２３は、ローラ２８が回転することにより、既設配管部材１０Ａの外周面に沿って走行移動可能となっている。
また、クランププレート２５ａ、２５ｂは、レーザポインタ２２を、その光軸方向がシャフト２７と平行となるように保持するようになっている。
【００２３】
図５に示すように、ローラリンク部材２４は、一対のジョイントプレート（連結部材）２９と、ジョイントプレート２９の一端に保持されたシャフト２７と、シャフト２７の両端にベアリング２８ａを介して回転自在に支持されたローラ２８と、を有している。そして、ジョイントプレート２９の他端は、ベース台車２３、あるいは他のローラリンク部材２４のシャフト２７に連結されている。また、一つのシャフト２７に連結されて互いに隣接するジョイントプレート２９、２９の間には、リング状のカラー２９ａが介在させられている。
このように、ベース台車２３に複数のローラリンク部材２４が連結されることで、それぞれ両端にローラ２８を有したシャフト２７が、ベース板２３ａ、ジョイントプレート２９によりチェーン状に連結されることとなる。
【００２４】
ベース台車２３の一端側から複数が直列に接続されたローラリンク部材２４の端部２４ａと、ベース台車２３の他端側から複数が直列に接続されたローラリンク部材２４の端部２４ｂとは、張力付与部材（連結部材）２５により連結されている。これにより、リング状体２１が全体でリング状をなしている。この張力付与部材２５は、一方のローラリンク部材２４の端部２４ａと他方のローラリンク部材２４の端部２４ｂとを接近させる方向に引張力を付与する。
【００２５】
なお張力付与部材２５としては、弾性材料、具体的には、ゴム系材料やスプリング等を用いることができる。張力付与部材２５は、環状として、一方のローラリンク部材２４の端部２４ａと他方のローラリンク部材２４の端部２４ｂとに巻き回すようにしても良い。また、張力付与部材２５は、帯状とし、ローラリンク部材２４のジョイントプレート２９と同様、一対の張力付与部材２５により、一方のローラリンク部材２４の端部２４ａと他方のローラリンク部材２４の端部２４ｂとを連結するようにしても良い。
【００２６】
図１に示すように、照射板３０は、円環状をなしており、その内径部３０ａが新設配管部材１０Ｂの外周面に接するように取り付けられる。
【００２７】
さて、上記したようなレーザ照射装置２０を用いて既設配管部材１０Ａと新設配管部材１０Ｂとの芯合わせを行い、パイプライン１００を製造するには、まず、レーザ照射装置２０を、既設配管部材１０Ａおよび新設配管部材１０Ｂのいずれか一方に装着する。ここでは、レーザ照射装置２０を、既設配管部材１０Ａに装着する。このとき、装着に際しては、張力付与部材２５を伸ばし、環状のレーザ照射装置２０を広げることで、レーザ照射装置２０を既設配管部材１０Ａの外周面に容易に装着できる。
そして、装着後は、張力付与部材２５がその弾力により元の状態に復帰しようとして収縮することで、レーザ照射装置２０を構成するベース台車２３、ローラリンク部材２４のローラ２８が既設配管部材１０Ａの外周面に密着する。この状態で、レーザ照射装置２０は、既設配管部材１０Ａの外周面に沿ってその周方向に回転可能となる。
一方、既設配管部材１０Ａおよび新設配管部材１０Ｂの他方に照射板３０を取り付ける。
【００２８】
次いで、図６に示すように、レーザ照射装置２０を、既設配管部材１０Ａの外周面に沿って、周方向に回転させる。すると、環状のレーザ照射装置２０が既設配管部材１０Ａの軸線に直交する面に対して斜めに位置していたとしても、レーザ照射装置２０を周方向にしばらく回転走行させている間に、張力付与部材２５が収縮しようとする力により、張力付与部材２５がもっとも短くなる状態、つまり環状のレーザ照射装置２０が既設配管部材１０Ａの軸線に直交する面内に位置する状態に落ち着く。この状態で、レーザポインタ２２は、その照射光軸が、既設配管部材１０Ａの軸線に平行となる。
ここで、レーザ照射装置２０を回転させる回数については、ベース台車２３、ローラリンク部材２４のローラ２８と既設配管部材１０Ａとの間の摩擦力、張力付与部材２５の発揮する引張力によって異なるので、ここでは特に限定する意図はない。
【００２９】
図１、図６に示すように、この後は、レーザポインタ２２からレーザビームＢを照射する。すると、新設配管部材１０Ｂに取り付けた照射板３０にレーザビームＢが照射された部分に点状のビームスポットが映し出される。
そこで、照射板３０に映し出されたビームスポットと、新設配管部材１０Ｂの外周面との間隔Ｇを、スケール等の適宜計測手段により計測する。
【００３０】
次いで、レーザ照射装置２０を周方向に一定角度（例えば９０°）回転させる。そして、その位置において、上記と同様にレーザポインタ２２からレーザビームＢを放射し、照射板３０に映し出されたビームスポットと新設配管部材１０Ｂの外周面との間隔Ｇを計測する。
【００３１】
しかる後、レーザ照射装置２０の一定角度の回転と、レーザポインタ２２からのレーザビームＢ照射および間隔Ｇの計測とを順次繰り返していく。
【００３２】
そして、照射板３０の全周にわたって、周方向に間隔を隔てた複数個所で、上記の間隔Ｇの計測を完了したら、既設配管部材１０Ａの軸線に対する新設配管部材１０Ｂの軸線のズレ量を算出する。
これには、周方向複数個所で計測した間隔Ｇの位置から、新設配管部材１０Ｂの軸線位置を算出し、既設配管部材１０Ａの軸線に対する、当該軸線に直交する面内での位置ずれ寸法を算出すればよい。
【００３３】
そして、その算出結果に基づき、新設配管部材１０Ｂの位置や向きを適宜手段で調整する。このとき、前記算出結果だけでなく、該算出結果とともに、例えば予め測定しておいた既設配管部材１０Ａと新設配管部材１０Ｂとの間の距離なども考慮して、新設配管部材１０Ｂの位置や向きを調整してもよい。
その後、新設配管部材１０Ｂを他端側パイプライン１００Ｂの先端部にボルト、溶接等の連結手段により連結する。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態に係るレーザ照射装置２０によれば、レーザ照射装置２０は環状であり、そのリング軸回りの一部に張力付与部材２５を備えているので、レーザ照射装置２０を既設配管部材１０Ａの外周部に装着するときには、張力付与部材２５を伸ばすのみで、これを容易に装着することができる。
しかも、装着後、レーザ照射装置２０を周方向に回転させることで、環状のレーザ照射装置２０が既設配管部材１０Ａの軸線に直交する面内に位置するようになる。これにより、レーザポインタ２２が既設配管部材１０Ａの軸線に平行な状態となるため、レーザポインタ２２の照射方向の位置決めが容易に行える。
このようにして、レーザ照射装置２０を既設配管部材１０Ａの軸線を基準として容易かつ高精度に設置することができ、既設配管部材１０Ａと新設配管部材１０Ｂとの位置合わせを容易に行うことができる。
【００３５】
さらに、レーザ照射装置２０を回転させることで、新設配管部材１０Ｂの周方向複数個所においてレーザポインタ２２からレーザビームＢを放射し、照射板３０に映し出されたビームスポットと新設配管部材１０Ｂの外周面との間隔Ｇを計測するようにした。これにより、既設配管部材１０Ａに対する新設配管部材１０Ｂの位置ずれ量を容易に把握することができる。
【００３６】
なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、新設配管部材１０Ｂの周方向複数個所において、照射板３０に映し出されたビームスポットと新設配管部材１０Ｂの外周面との間隔Ｇに基づき、既設配管部材１０Ａに対する新設配管部材１０Ｂの位置ずれ量を算出するようにしたが、これに限るものではない。すなわち、例えば、照射板３０上に映し出されたビームスポットと新設配管部材１０Ｂの外周面との間隔Ｇが、周方向の複数個所においてほぼ均等となるように新設配管部材１０Ｂの位置を調整するようにしても良い。すなわち、上下方向、左右方向のそれぞれにおいて、両側の間隔Ｇが均等となるように新設配管部材１０Ｂの位置を調整するのである。ただしこの場合、調整後に改めてレーザビーム照射による位置確認が必要であるため、トライアンドエラーの作業となる。
また、このような場合、照射板３０に、基準となる円弧を描いておき、周方向複数個所の各照射位置において、この円弧にビームスポットの位置を合わせるように新設配管部材１０Ｂの位置を調整しても良い。
【００３７】
上記実施形態では、レーザ照射装置２０を既設配管部材１０Ａに設け、新設配管部材１０Ｂに照射板３０を設けるようにしたが、これに限らず、レーザ照射装置２０を新設配管部材１０Ｂに設け、照射板３０を既設配管部材１０Ａに設けてもよい。
【００３８】
さらに、照射板３０でレーザビームＢを反射するようにし、その反射光をレーザポインタ２２側で受光することで、既設配管部材１０Ａと新設配管部材１０Ｂとの間隔Ｌを把握するようにしても良い。
【００３９】
また前記実施形態では、複数のローラ２８のうち、リング軸回りに互いに隣接するもののうちの１組が、張力付与部材２５により連結されているものとしたが、これに限られず、２組以上が張力付与部材２５により連結されていても良い。この場合、例えばローラリンク部材２４に代えて、張力付与部材２５を設けること等が可能である。
【００４０】
その他、本発明の主旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１０   配管部材（配管）
１０Ａ 既設配管部材
１０Ｂ 新設配管部材
２０   レーザ照射装置
２１   リング状体
２２   レーザポインタ（照射手段）
２３   ベース台車（連結部材）
２３ａ ベース板
２４   ローラリンク部材
２４ａ 端部
２４ｂ 端部
２５   張力付与部材（連結部材）
２５ａ クランププレート
２６   ブラケット
２７   シャフト
２８   ローラ
２８ａ ベアリング
２９   ジョイントプレート（連結部材）
２９ａ カラー
３０   照射板（レーザ照射的）
３０ａ 内径部
１００ パイプライン
１００Ａ       一端側パイプライン
１００Ｂ       他端側パイプライン
【図１】
0005667919.tif 000002
【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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