(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向の引張荷重及び圧縮荷重が作用したときに伸縮するように塑性変形可能な鋼材から成るブレース芯材と、長手方向の圧縮荷重を受けた前記ブレース芯材が座屈するのを防止するべく前記ブレース芯材を囲繞して前記ブレース芯材を補剛する座屈拘束用の補剛材とを備えた座屈拘束ブレースにおいて、
（Ａ）前記ブレース芯材を構成する前記鋼材は一定断面を有する形鋼であり、
（Ｂ）前記補剛材は、
前記形鋼の長手方向中間部分をその内部に収容し、前記形鋼の両端部分がその両端から延出する鋼製の外套管と、
前記形鋼の前記長手方向中間部分に当接して前記形鋼に沿って延在する少なくとも１枚の内挿板と、
前記形鋼と該形鋼に当接した前記内挿板とから成るアセンブリの外側面と前記外套管の内側面との間に画成された空間に充填された、補剛材として機能し得る剛性を有する充填材とを備えており、
（Ｃ）前記形鋼と該形鋼に当接した前記内挿板とから成る前記アセンブリの内部に、前記充填材が充填されない非充填空間が画成されており、
（Ｄ）前記形鋼は、その外側面の一部がアンボンド材を介して前記内挿板及び前記充填材に臨んでいる、
ことを特徴とする座屈拘束ブレース。
【請求項２】
前記形鋼の全長のうちの前記補剛材の内部から前記補剛材の外部へ移行する部分に、前記形鋼に沿って延在する鋼製の補強プレートが接合されており、それによって当該部分が前記形鋼に長手方向の荷重が作用しても塑性変形することのない非塑性化部分とされていることを特徴とする請求項１記載の座屈拘束ブレース。
【請求項３】
前記形鋼の全長のうちの前記非塑性化部分の長さが調節されることで、前記形鋼の全長のうちの前記形鋼に長手方向の荷重が作用したときに塑性変形する部分である塑性化部分の長さが調節されることを特徴とする請求項２記載の座屈拘束ブレース。
【請求項４】
前記形鋼の全長のうちの前記非塑性化部分は、前記形鋼に長手方向の荷重が作用したときの座屈が前記補強プレートにより防止されていることを特徴とする請求項２記載の座屈拘束ブレース。
【請求項５】
前記補強プレートの少なくとも一部分が前記非充填空間の中に位置していることを特徴とする請求項２乃至４の何れか１項記載の座屈拘束ブレース。
【請求項６】
前記形鋼は、Ｈ形鋼、Ｉ形鋼、Ｔ形鋼、Ｚ形鋼、山形鋼、及び溝形鋼から成る部類中から選択された形鋼であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項記載の座屈拘束ブレース。
【請求項７】
前記形鋼はＨ形鋼であり、前記少なくとも１枚の内挿板は、前記Ｈ形鋼の一方のフランジの一方のエッジと他方のフランジの一方のエッジとに当接する断面コ字形の第１内挿板と、前記Ｈ形鋼の一方のフランジの他方のエッジと他方のフランジの他方のエッジとに当接する断面コ字形の第２内挿板とから成り、それら第１及び第２内挿板によって、前記Ｈ形鋼のウェブの両側に前記非充填空間が画成されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項記載の座屈拘束ブレース。
【請求項８】
前記補剛材の端部に補強材を接合し、それによって、前記形鋼の全長のうちの前記非塑性化部分から前記補剛材の端部への応力伝達を可能としたことを特徴とする請求項２記載の座屈拘束ブレース。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は座屈拘束ブレースに関する。
【背景技術】
【０００２】
座屈拘束ブレースは制振ダンパの一種であり、建築構造物の骨組にブレースとして組込まれ、地震等によってその骨組に大きな変形が生じたときに振動エネルギを吸収するものである。座屈拘束ブレースは１９８０年代後半から開発され、現在では様々な構成のものが広く使用されている。座屈拘束ブレースは、長手方向の引張荷重及び圧縮荷重を受けて伸縮するように塑性変形する鋼材から成るブレース芯材と、長手方向の圧縮荷重を受けたブレース芯材が座屈するのを防止するべくブレース芯材の長手方向中間部分を囲繞してブレース芯材を補剛する座屈拘束用の補剛材とを備えている。補剛材としては、ブレース芯材の側面ないし側縁に相対滑り可能に当接する鋼管等の鋼材で構成した補剛材も用いられており、また、ブレース芯材を収容する鋼管とこの鋼管の中に充填したコンクリートやモルタルなどの硬化性充填材とで構成され、硬化した充填材の表面がブレース芯材の表面にアンボンド状態で当接するようにした補剛材も用いられている。座屈拘束ブレースを開示した先行技術文献としては、例えば以下に示す特許文献１、特許文献２などがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２９１７０４
【特許文献２】特開２００８−００２１３３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
鋼管の中にモルタルなどを充填して構成した補剛材は、良好な座屈拘束性能を有しており、また、ブレース芯材及び／または鋼管の寸法誤差を充填材により吸収できるメリットがあるが、モルタルなどの充填材が大重量であるため、座屈拘束ブレースの重量が大きくなるという短所がある。一方、ブレース芯材の側面ないし側縁に相対滑り可能に当接する鋼管等で構成された補剛材は、軽量であるものの、ブレース芯材とその補剛材との間の隙間を数ｍｍ以下の高い精度で仕上げる必要があるため、製作に手間がかかり製作コストが嵩むという問題がある。
【０００５】
本発明は上記課題を解決するべくなされたものであり、本発明の目的は、軽量であってしかも低コストで容易に製作することのできる座屈拘束ブレースを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る座屈拘束ブレースは、長手方向の引張荷重及び圧縮荷重が作用したときに伸縮するように塑性変形可能な鋼材から成るブレース芯材と、長手方向の圧縮荷重を受けた前記ブレース芯材が座屈するのを防止するべく前記ブレース芯材を囲繞して前記ブレース芯材を補剛する座屈拘束用の補剛材とを備えた座屈拘束ブレースにおいて、（Ａ）前記ブレース芯材を構成する前記鋼材は一定断面を有する形鋼であり、（Ｂ）前記補剛材は、前記形鋼の長手方向中間部分をその内部に収容し、前記形鋼の両端部分がその両端から延出する鋼製の外套管と、前記形鋼の前記長手方向中間部分に当接して前記形鋼に沿って延在する少なくとも１枚の内挿板と、前記形鋼と該形鋼に当接した前記内挿板とから成るアセンブリの外側面と前記外套管の内側面との間に画成された空間に充填された、補剛材として機能し得る剛性を有する充填材とを備えており、（Ｃ）前記形鋼と該形鋼に当接した前記内挿板とから成る前記アセンブリの内部に、前記充填材が充填されない非充填空間が画成されており、（Ｄ）前記形鋼は、その外側面の一部がアンボンド材を介して前記内挿板及び前記充填材に臨んでいることを特徴とする。
【０００７】
前記形鋼の全長のうちの前記補剛材の内部から前記補剛材の外部へ移行する部分に、前記形鋼に沿って延在する鋼製の補強プレートが接合されており、それによって当該部分が前記形鋼に長手方向の荷重が作用しても塑性変形することのない非塑性化部分とされているようにするとよい。また、前記形鋼の全長のうちの前記非塑性化部分の長さが調節されることで、前記形鋼の全長のうちの前記形鋼に長手方向の荷重が作用したときに塑性変形する部分である塑性化部分の長さが調節されるようにするとよい。また、前記補強プレートの少なくとも一部分が前記非充填空間の中に位置しているようにするとよい。
【０００９】
前記形鋼は、Ｈ形鋼、Ｉ形鋼、Ｔ形鋼、Ｚ形鋼、山形鋼、及び溝形鋼から成る部類中から選択された形鋼とするとよい。
【００１０】
また、前記形鋼はＨ形鋼とし、前記少なくとも１枚の内挿板は、前記Ｈ形鋼の一方のフランジの一方のエッジと他方のフランジの一方のエッジとに当接する断面コ字形の第１内挿板と、前記Ｈ形鋼の一方のフランジの他方のエッジと他方のフランジの他方のエッジとに当接する断面コ字形の第２内挿板とから成るものとし、そして、それら第１及び第２内挿板によって、前記Ｈ形鋼のウェブの両側に前記非充填空間が画成されているようにするのもよい。また、前記補剛材の端部に補強材を接合し、それによって、前記形鋼の全長のうちの前記非塑性化部分から前記補剛材の端部への応力伝達を可能とするのもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る座屈拘束ブレースによれば、ブレース芯材を形鋼で構成し、補剛材を外套管と、内挿板と、充填材とで構成し、そして、ブレース芯材を構成する形鋼とその形鋼に当接した内挿板とから成るアセンブリの外側面と外套管の内側面との間に画成される空間に充填材を充填する一方で、ブレース芯材を構成する形鋼とその形鋼に当接した内挿板とから成るアセンブリの内部に、充填材が充填されない非充填空間が画成されるようにしているため、軽量であってしかも低コストで容易に製作することのできる座屈拘束ブレースが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（Ａ）は本発明の実施の形態に係る座屈拘束ブレースの断面側面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿った横断面図、そして（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線に沿った横断面図である。
【図２】図１の座屈拘束ブレースの変更例に係る座屈拘束ブレースを示した図であり、（Ａ）及び（Ｂ）は、夫々、図１の（Ｂ）及び（Ｃ）に対応した横断面図である。
【図３】（Ａ）及び（Ｂ）は、座屈拘束ブレースの補剛材の端部に設けることのできる補強材の具体例を示した図である。
【図４】（Ａ）及び（Ｂ）は、図１の座屈拘束ブレースの様々な変更例に係る座屈拘束ブレースの横断面図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｄ）は、図１の座屈拘束ブレースの様々な変更例に係る座屈拘束ブレースの横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１の（Ａ）〜（Ｃ）に本発明の実施の形態に係る座屈拘束ブレース１０を示した。この座屈拘束ブレース１０は制振ダンパの一種であり、建築構造物の骨組にブレースとして組込まれ、地震等によってその骨組に大きな変形が生じたときに振動エネルギを吸収するものである。
【００１４】
座屈拘束ブレース１０はブレース芯材１２を備えており、このブレース芯材１２は長手方向の引張荷重及び圧縮荷重が作用したときに伸縮するように塑性変形可能な細長い鋼材から成り、その鋼材としては、例えば低降伏点鋼などをはじめとする様々な種類の鋼材が用いられ、このブレース芯材１２が組成変形することで振動エネルギが吸収される。本発明においては、ブレース芯材１２を構成する鋼材として、一定断面を有する形鋼を用いるようにしており、特に図１に示した実施の形態では、その形鋼としてＨ形鋼が用いられている。このＨ形鋼はビルト材であってもよく、ロール材であってもよい。
【００１５】
座屈拘束ブレース１０は更に補剛材１４を備えており、この補剛材１４は、長手方向の圧縮荷重を受けたブレース芯材１２が座屈するのを防止するべくブレース芯材１２の長手方向中間部分を囲繞してブレース芯材１２を補剛する座屈拘束用の補剛材である。本発明においては、この補剛材１４を、鋼製の外套管１６と、少なくとも１枚の内挿板１８と、充填材２０とを備えた構成のものとしている。特に図１に示した実施の形態では、外套管１６として丸形鋼管が用いられており、内挿板１８として一対の断面コ字形の鋼板（第１内挿板１８−１及び第２内挿板１８−２）が用いられており、また充填材２０としてモルタルが用いられている。
【００１６】
外套管１６は、その内部に、ブレース芯材１２を構成するＨ形鋼の長手方向中間部分を収容しており、このＨ形鋼１２の両端部分が外套管１６の両端から延出している。この座屈拘束ブレース１０を建築構造物に装備する際には、ブレース芯材１２の両端を例えばガセットプレート（不図示）などを介して建築構造物の骨組の柱と梁とに夫々連結するなどして、その取付けが行われる。
【００１７】
内挿板１８（第１内挿板１８−１及び第２内挿板１８−２）は、ブレース芯材１２を構成するＨ形鋼の長手方向中間部分に当接しており、このＨ形鋼１２に沿って延在し、またこのＨ形鋼１２の長手方向中間部分に亘って延在している。より詳しくは、断面コ字形の第１内挿板１８−１は、Ｈ形鋼１２の一方のフランジ（図中の上側フランジ）の一方のエッジ（図中の左側エッジ）と他方のフランジ（図中の下側フランジ）の一方のエッジ（図中の左側エッジ）とに当接しており、同じく断面コ字形の第２内挿板１８−２は、Ｈ形鋼１２の一方のフランジの他方のエッジ（図中の右側エッジ）と他方のフランジの他方のエッジ（図中の右側エッジ）とに当接している。尚、内挿板１８（第１内挿板１８−１及び第２内挿板１８−２）とＨ形鋼１２のフランジとは、互いに当接しているだけであって、互いに接合されてはおらず、即ち互いにアンボンド状態とされている。そのため、Ｈ形鋼１２が長手方向の引張荷重及び圧縮荷重を受けて伸縮するときには、Ｈ形鋼１２のフランジのエッジと内挿板１８（第１内挿板１８−１及び第２内挿板１８−２）との当接部では相対摺動が発生する。
【００１８】
図１の（Ｂ）及び（Ｃ）に示したように、ブレース心材１２を構成するＨ形鋼とこのＨ形鋼に当接した一対の内挿板１８−１及び１８−２とから成るアセンブリの外側面（外周面）と、外套管１６の内側面（内周面）との間に、空間が画成されており、モルタル２０はこの空間に充填されている。尚、この空間に充填する充填材はモルタルに限られず、補剛材として機能し得る剛性を有する様々な充填材を用いることができ、例えばコンクリートを用いるようにしてもよく、また、樹脂材料などを用いるようにしてもよい。
【００１９】
ブレース芯材１２を構成しているＨ形鋼は、その外表面の一部（上側フランジの上面の幅方向中央領域、及び、下側フランジの下面の幅方向中央領域）が内挿板１８で覆われておらず、その部分の表面にはアンボンド材２２が設けられており、従って、内挿板１８で覆われていない当該部分はアンボンド材２２を介して充填材であるモルタル２０に臨んでいる。アンボンド材２２を設ける方法としては、例えば、粘着テープの形態のアンボンドテープを当該部分に貼着する方法、アンボンド塗料を当該部分に塗布する方法、それに、薄い鋼板をアンボンド材として当該部分に当接させる方法などがあり、更にその他の方法を用いることも可能である。以上の構成によれば、ブレース芯材１２を構成するＨ形鋼は、内挿板１８とアンボンド材２２とによって、充填材であるモルタル２０に対して完全にアンボンド状態とされている。
【００２０】
更に、ブレース芯材１２を構成しているＨ形鋼とこのＨ形鋼に当接した内挿板１８（内挿板１８−１及び１８−２）とから成るアセンブリの内部に、充填材が充填されない非充填空間２４−１及び２４−２が画成されており、かかる非充填空間は、ブレース芯材１２を構成しているＨ形鋼のウェブの両側に位置している。
【００２１】
また、図１の（Ａ）及び（Ｃ）に示したように、ブレース芯材１２を構成しているＨ形鋼には、その全長のうちの、補剛材１４の内部から補剛材１４の外部へ移行する部分Ａ０に、このＨ形鋼１２に沿って延在する複数の鋼製の補強プレート２６が接合されており、それによって当該部分Ａ０が、Ｈ形鋼１２に長手方向の荷重が作用しても塑性変形することのない非塑性化部分とされている。それら補強プレート２６の各々は、その少なくとも一部分が非充填空間２４−１、２４−２の中に位置している。また、それら補強プレート２６の各々は、Ｈ形鋼１２の上側フランジと下側フランジとに亘って溶接されている。
【００２２】
このようにＨ形鋼１２は、その全長のうち、補強プレート２６が接合されて補強された２箇所の補強部分Ａ０が非塑性化部分とされており、それら非塑性化部分Ａ０の間の中間部分Ａ１がＨ形鋼１２に長手方向の荷重が作用したときに塑性変形する塑性化部分とされている。この構成によれば、Ｈ形鋼１２に接合する補強プレート２６の長さを適宜設定して非塑性化部分Ａ０の長さを調節することによって、塑性化部分Ａ１の長さを調節することができる。また、非塑性化部分Ａ０は、Ｈ形鋼１２に長手方向の荷重が作用したときの座屈が補強プレート２６により防止されている。即ち、非塑性化部分Ａ０のうち、補剛材１４の外部へ突出している部分は、補剛材１４では補剛されておらず、その代わりに補強プレート２６で補剛されている。
【００２３】
図２の（Ａ）及び（Ｂ）は、図１の座屈拘束ブレースの変更例に係る座屈拘束ブレースを示した図であり、（Ａ）及び（Ｂ）は、夫々、図１の（Ｂ）及び（Ｃ）に対応した横断面図である。図１の座屈拘束ブレースでは、ブレース芯材を構成しているＨ形鋼の外表面のうち、内装板で覆われていない部分（上側フランジの上面の幅方向中央領域、及び、下側フランジの下面の幅方向中央領域）の表面にアンボンド材が設けられ、当該部分がアンボンド材を介して充填材であるモルタルに臨んでいたのに対して、図２の座屈拘束ブレース１０では、ブレース材を構成しているＨ形鋼１２の外表面のうち、上側フランジの上面全域及び左右両側縁、並びに、下側フランジの下面全域及び左右両側縁の表面にアンボンド材２２が設けられ、当該部分がアンボンド材２２を介して内挿板１８及び充填材２２に臨んでいる。図１の座屈拘束ブレースと相違しているのはこのアンボンド材２２が設けられている領域だけであり、その他の点では同一構成であるため、図２の（Ａ）及び（Ｂ）では、図１の座屈拘束ブレースの構成要素に対応する構成要素には同一の参照符号を付してあり、それら構成要についての説明は省略する。使用するアンボンド材２２の種類によっては、図１の座屈拘束ブレースよりも、図２の座屈拘束ブレースの方が低コストで製造できることがある。
【００２４】
また、補剛材１４の端部を補強材によって補強するのもよい。図２の（Ａ）及び（Ｂ）に、図１の座屈拘束ブレース１０の補剛材１４の端部に設けることのできる補強材の２つの具体例を示した。図２の（Ａ）に示した補強材２８は、外套管１６の口縁部の外周に接合されたフランジ状の鋼板から成る補強材である。この形態の補強材２８は、並設した複数の座屈拘束ブレースの夫々の補剛材の端部を共通する補強材で補強するのにも適している。図２の（Ｂ）に示した補強材３０は、外套管１６の口縁部の外周に嵌装して接合された厚肉の鋼管から成る補強材である。上で説明したように、ブレース芯材を構成するＨ形鋼１２に補強プレート２６を接合して補強する場合には、それによって形成されるＨ形鋼１２の非塑性化部分Ａ０の剛性が大きいことから、その非塑性化部分Ａ０から補剛材１４の端部へ大きな曲げモーメントが作用するようになるため、補剛材１４の端部にこのような補強材２８、３０を接合することで、非塑性化部分Ａ０から補剛材１４の端部への応力伝達を可能にしておくことが好ましい。
【００２５】
図１に示した実施の形態に係る座屈拘束ブレース１０には、様々な変更を加えることが可能である。図４の（Ａ）及び（Ｂ）、並びに、図５の（Ａ）〜（Ｄ）は、そのような変更を加えた変更例に係る座屈拘束ブレースを示した横断面図である。
【００２６】
図４の（Ａ）に示した変更例に係る座屈拘束ブレース１０は、外套管１６として、丸形鋼管に替えて角形鋼管を用いたものであり、その他の点に関しては図１に示した座屈拘束ブレース１０と同一構成である。また、図４の（Ｂ）に示した変更例に係る座屈拘束ブレース１０は、外套管１６として、ロール材の鋼管ではなく、ビルト材の角形鋼管を用いたものである。ブレース芯材１２を構成するＨ形鋼は、その外側面の全領域が一対の内挿板１８−１、１８−２で覆われており、アンボンド材は用いられていない。その他の点に関しては図１に示した座屈拘束ブレース１０と同一構成である。
【００２７】
図５の（Ａ）及び（Ｂ）に示した変更例に係る座屈拘束ブレース１０は、ブレース芯材１２を構成する形鋼として、Ｈ形鋼に替えて溝形鋼を用いたものであり、（Ａ）に示した変更例では、溝形鋼の外側面のうち内挿版１８で覆われていない部分だけにアンボンド材２２が設けられ、（Ｂ）に示した変更例では、内挿版１８に接する部分にもアンボンド材２２が設けられている。図５の（Ｃ）に示した変更例に係る座屈拘束ブレース１０は、ブレース芯材１２を構成する形鋼として、Ｈ形鋼に替えて山形鋼を用いたものである。図５の（Ｄ）に示した変更例に係る座屈拘束ブレース１０は、ブレース芯材１２を２本の山形鋼で構成し、それら山形鋼の各々に内挿板１８を当接させたものである。
【００２８】
図５の（Ａ）〜（Ｄ）の夫々の変更例に係る座屈拘束ブレース１０においても、外套管１６はブレース芯材１２を構成する形鋼の長手方向中間部分をその内部に収容しており、その形鋼の両端部分が外套管１６の両端から延出するようにしてある。また、内挿板１８は、ブレース芯材１２を構成する形鋼の長手方向中間部分に当接しており、その形鋼に沿って延在し、その形鋼の長手方向中間部分に亘って延在している。また更に、ブレース心材１２を構成する形鋼とその形鋼に当接した内挿板とから成るアセンブリの外側面と、外套管の内側面との間に空間が画成されており、その空間に充填材２０が充填されることで補剛材が構成されている。この充填材２０は、補剛材として機能し得る剛性を備えたものである。また、ブレース芯材１２を構成している形鋼は、その外表面の一部が内挿板１８で覆われておらず、その部分の表面にはアンボンド材２２が設けられており、従って、当該部分はアンボンド材２２を介して充填材２０に臨んでいる。また、ブレース芯材１２を構成する形鋼とこの形鋼に当接した内挿板１８とから成るアセンブリの内部に、充填材が充填されない非充填空間２４が画成されている。
【００２９】
更に、図５の（Ａ）〜（Ｄ）の夫々の変更例に係る座屈拘束ブレース１０においても、図１の実施の形態と同様に、ブレース芯材１２を構成する形鋼の全長のうち、外套管１６と充填材２０とで構成される補剛材の内部から、この補剛材の外部へ移行する部分に、形鋼１２に沿って延在する鋼製の補強プレートを接合して補強することで、当該部分を非塑性化部分とするのもよく、また、補剛材の端部（外套管１６の端部）を補強材によって補強するのもよい。
【００３０】
以上の変更例の説明から明らかなように、本発明においては、ブレース芯材を構成する形鋼として様々な形鋼を用いることができ、特に、Ｈ形鋼、Ｉ形鋼、Ｔ形鋼、Ｚ形鋼、山形鋼、及び溝形鋼などは、本発明を実施する上で好適に用いることのできる形鋼である。
【００３１】
以上から明らかなように、本発明に係る座屈拘束ブレースによれば、ブレース芯材を形鋼で構成し、補剛材を外套管と、内挿板と、充填材とで構成し、そして、ブレース芯材を構成する形鋼とその形鋼に当接した内挿板とから成るアセンブリの外側面と外套管の内側面との間に画成される空間に充填材を充填する一方で、ブレース芯材を構成する形鋼とその形鋼に当接した内挿板とから成るアセンブリの内部に、充填材が充填されない非充填空間が画成されるようにしている。そのため、軽量であってしかも低コストで容易に製作することのできる座屈拘束ブレースが得られる。
【符号の説明】
【００３２】
１０  座屈拘束ブレース
１２、１２−１、１２−２  ブレース芯材
１４  補剛材
１６  外套管
１８、１８−１、１８−２  内挿板
２０  充填材
２２  アンボンド材
２４、２４−１、２４−２  非充填空間
２６  補強プレート
２８  補強プレート
３０  補強プレート
【図１】
0005805430.tif 000002
【図２】
0005805430.tif 000003
【図３】
0005805430.tif 000004
【図４】
0005805430.tif 000005
【図５】
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