JP4859118B2 - 既存鋼構造部材の補強工法 - Google Patents
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Description
本発明は既存鋼構造物を構成している柱や梁などの既存鋼構造部材の補強工法に関し、より詳しくは、互いに対向して延在する一対の弦材と、それら弦材間に掛け渡された複数のラチス材とを有する既存鋼構造部材を補強する工法に関する。
既存鋼構造物に補強を施すことが必要とされるのは、例えば、経年変化により強度が低下した既存鋼構造物に補強を施す場合や、耐震性能が不十分な既存鋼構造物に耐震補強を施す場合などである。また、補強が必要になる鋼構造物には、鉄骨造建物の骨組をはじめとする様々な鋼製の支持構造体などがある。
既存鋼構造物を構成している既存鋼構造部材に補強用鋼材を用いて補強する場合、補強用鋼材を既存鋼構造部材に溶接により接合する技術は既に知られている（特許文献１）。
補強用鋼材を既存鋼構造部材に溶接により接合する場合、補強用鋼材の位置合わせをして仮付け溶接を行い、次に、本溶接が行なわれる。
しかしながら、溶接作業では仮付け溶接から本溶接までの間溶接養生が必要とされ、また溶接作業は高度の技能を有する有資格者しかできないため、施工コスト及び人員配置の手間がかかり、工期の短縮化を図る上で不利があった。
特開平８−２７６８８９
既存鋼構造物を構成している既存鋼構造部材に補強用鋼材を用いて補強する場合、補強用鋼材を既存鋼構造部材に溶接により接合する技術は既に知られている（特許文献１）。
補強用鋼材を既存鋼構造部材に溶接により接合する場合、補強用鋼材の位置合わせをして仮付け溶接を行い、次に、本溶接が行なわれる。
しかしながら、溶接作業では仮付け溶接から本溶接までの間溶接養生が必要とされ、また溶接作業は高度の技能を有する有資格者しかできないため、施工コスト及び人員配置の手間がかかり、工期の短縮化を図る上で不利があった。
一方、互いに対向して延在する一対の弦材と、それら弦材間に掛け渡された複数のラチス材とを有する柱や梁などの既存鋼構造部材を補強するに際し、ラチス材のみを補強したい場合、あるいは、弦材の補強と同時にラチス材も補強したい場合が生じる。
このような場合、複数のラチス材に対してそれぞれ補強用鋼材を個別に溶接するのでは、溶接作業は上述のように仮付け溶接から本溶接までの間溶接養生が必要とされ、また溶接作業は高度の技能を有する有資格者しかできないため、施工コスト及び人員配置の手間がかかり、工期の短縮化を図る上で不利がある。
また、ボルト、ナットを用いて補強用鋼材とラチス材の多数箇所を締結することが考えられるが、この場合には、ボルトが挿通できように、ラチス材に多数のボルト挿通孔を精度を持たせて形成する必要があり、そのためラチス材への孔加工に手間取り、施工コストを削減し、工期の短縮化を図る上で不利がある。
本発明は、このような事情に鑑み成されたものであり、本発明の目的は、既存鋼構造部材を構成するラチス材を補強するに際し、有資格者による作業を減少して人員配置を迅速に行なえ、工期の短縮化、施工コストの低減化を図る上で有利な新規な補強工法を提供することにある。
このような場合、複数のラチス材に対してそれぞれ補強用鋼材を個別に溶接するのでは、溶接作業は上述のように仮付け溶接から本溶接までの間溶接養生が必要とされ、また溶接作業は高度の技能を有する有資格者しかできないため、施工コスト及び人員配置の手間がかかり、工期の短縮化を図る上で不利がある。
また、ボルト、ナットを用いて補強用鋼材とラチス材の多数箇所を締結することが考えられるが、この場合には、ボルトが挿通できように、ラチス材に多数のボルト挿通孔を精度を持たせて形成する必要があり、そのためラチス材への孔加工に手間取り、施工コストを削減し、工期の短縮化を図る上で不利がある。
本発明は、このような事情に鑑み成されたものであり、本発明の目的は、既存鋼構造部材を構成するラチス材を補強するに際し、有資格者による作業を減少して人員配置を迅速に行なえ、工期の短縮化、施工コストの低減化を図る上で有利な新規な補強工法を提供することにある。
前記目的を達成するため本発明は、既存鋼構造物を構成する既存鋼構造部材で、互いに対向して延在する一対の弦材と、それら弦材間に掛け渡された平鋼からなる複数のラチス材とを有するラチス柱またはラチス梁を補強する工法であって、前記一対の弦材間に露出する前記ラチス材の部分に対応した長さで前記ラチス材の部分の全長にわたって当て付け可能な当て付け面を有する複数の補強用鋼材を用意し、前記補強用鋼材として、２つのフランジが直交しそれらフランジのうちの一方のフランジの外面が前記当て付け面とされ、前記外面が前記当て付け面とされるフランジは前記平鋼の幅と同一のフランジ幅を有する山形鋼を用い、前記当て付け面を貫通するように前記外面が前記当て付け面とされるフランジにドリルねじまたは打ち込み鋲の挿通孔を形成し、前記平鋼の幅に前記外面が前記当て付け面とされるフランジのフランジ幅を合致させて前記各ラチス材にそれぞれ前記フランジの前記当て付け面を当て付け、前記挿通孔からドリルねじまたは打ち込み鋲を前記ラチス材に打ち込んで前記当て付け面を前記ラチス材に密接した状態で前記山形鋼のフランジを前記ラチス材に取り付けるようにしたことを特徴とする。
また、本発明は、既存鋼構造物を構成する既存鋼構造部材であって、互いに対向して延在する一対の弦材と、それら弦材間に掛け渡された平鋼からなる複数のラチス材とを有するラチス柱またはラチス梁を補強する工法であって、前記一対の弦材間に露出する前記ラチス材の部分に対応した長さで前記ラチス材の部分の全長にわたって当て付け可能な当て付け面を有する複数の補強用鋼材を用意し、前記補強用鋼材として、２つのフランジが直交しそれらフランジのうちの一方のフランジの外面が前記当て付け面とされ、前記外面が前記当て付け面とされるフランジは前記平鋼の幅と同一のフランジ幅を有する山形鋼を用い、前記当て付け面を貫通するように前記外面が前記当て付け面とされるフランジに打ち込み鋲の挿通孔を形成すると共に、前記当て付け面で前記挿通孔の周囲の前記フランジの箇所に座繰り面を形成し、前記平鋼の幅に前記外面が前記当て付け面されるフランジのフランジ幅を合致させて前記各ラチス材にそれぞれ前記フランジの前記当て付け面を当て付け、前記挿通孔から打ち込み鋲を前記ラチス材に打ち込んで前記当て付け面を前記ラチス材に密接した状態で前記山形鋼のフランジを前記ラチス材に取り付けるようにしたことを特徴とする。
また、本発明は、既存鋼構造物を構成する既存鋼構造部材であって、互いに対向して延在する一対の弦材と、それら弦材間に掛け渡された平鋼からなる複数のラチス材とを有するラチス柱またはラチス梁を補強する工法であって、前記一対の弦材間に露出する前記ラチス材の部分に対応した長さで前記ラチス材の部分の全長にわたって当て付け可能な当て付け面を有する複数の補強用鋼材を用意し、前記補強用鋼材として、２つのフランジが直交しそれらフランジのうちの一方のフランジの外面が前記当て付け面とされ、前記外面が前記当て付け面とされるフランジは前記平鋼の幅と同一のフランジ幅を有する山形鋼を用い、前記当て付け面を貫通するように前記外面が前記当て付け面とされるフランジに打ち込み鋲の挿通孔を形成すると共に、前記当て付け面で前記挿通孔の周囲の前記フランジの箇所に座繰り面を形成し、前記平鋼の幅に前記外面が前記当て付け面されるフランジのフランジ幅を合致させて前記各ラチス材にそれぞれ前記フランジの前記当て付け面を当て付け、前記挿通孔から打ち込み鋲を前記ラチス材に打ち込んで前記当て付け面を前記ラチス材に密接した状態で前記山形鋼のフランジを前記ラチス材に取り付けるようにしたことを特徴とする。
本発明によれば、柱を構成する複数のラチス材にそれぞれ補強用鋼材が取着されるので、柱の面内および面外剛性性能や断面積の向上を図ることが可能となる。
そして、ラチス材を補強するに際し、ドリルねじや打ち込み鋲を用いて複数の補強用鋼材をそれぞれラチス材に取着でき、この作業は、電動式やエア式のドライバや打鋲機などを用いて簡単に行なえるので、有資格者による作業を減少して人員配置を迅速に行なえ、工期の短縮化、施工コストの低減化を図る上で有利となる。
また、火気を使用することなくラチス材の補強を行なえ、したがって、溶接の際の火気養生は不要となり、工期の短縮化および施工コストを低減化する上で有利となる。
そして、ラチス材を補強するに際し、ドリルねじや打ち込み鋲を用いて複数の補強用鋼材をそれぞれラチス材に取着でき、この作業は、電動式やエア式のドライバや打鋲機などを用いて簡単に行なえるので、有資格者による作業を減少して人員配置を迅速に行なえ、工期の短縮化、施工コストの低減化を図る上で有利となる。
また、火気を使用することなくラチス材の補強を行なえ、したがって、溶接の際の火気養生は不要となり、工期の短縮化および施工コストを低減化する上で有利となる。
以下、本発明の実施の形態について図面にしたがって説明する。
図１は柱の正面図、図２は図１のＡＡ断面図、図３は図２のＡＡ断面図を示している。
本実施の形態では、既存鋼構造物８の屋根１０を支える柱１２に本発明が適用された場合を例にとって説明する。
既存鋼構造部材である柱（ラチス柱）１２は、互いに対向して延在する一対の弦材１４と、それら弦材１４間に掛け渡された複数のラチス材（斜材）１６とを含んで構成されている。
本実施の形態では、各弦材１４は、２つの山形鋼１４０２のフランジ１４０２Ａを対向して配置することで構成されている。
また、ラチス材１６は型鋼で構成され、本実施の形態では型鋼として平鋼が用いられている。
ラチス材１６の長手方向の両端は、各弦材１４の２つの山形鋼１４０２のフランジ１４０２Ａに挟持され、ボルト、ナットの締結により、あるいは、溶接により固定されている。
図１は柱の正面図、図２は図１のＡＡ断面図、図３は図２のＡＡ断面図を示している。
本実施の形態では、既存鋼構造物８の屋根１０を支える柱１２に本発明が適用された場合を例にとって説明する。
既存鋼構造部材である柱（ラチス柱）１２は、互いに対向して延在する一対の弦材１４と、それら弦材１４間に掛け渡された複数のラチス材（斜材）１６とを含んで構成されている。
本実施の形態では、各弦材１４は、２つの山形鋼１４０２のフランジ１４０２Ａを対向して配置することで構成されている。
また、ラチス材１６は型鋼で構成され、本実施の形態では型鋼として平鋼が用いられている。
ラチス材１６の長手方向の両端は、各弦材１４の２つの山形鋼１４０２のフランジ１４０２Ａに挟持され、ボルト、ナットの締結により、あるいは、溶接により固定されている。
本実施の形態では、このようなラチス材１６を補強するに際して、一対の弦材１４間に露出するラチス材１６の部分に対応した長さを有し、より詳細には、一対の弦材１４間に露出するラチス材１６の部分のほぼ全長にわたる長さを有し、一対の弦材１４間に露出するラチス材１６の部分のほぼ全長にわたって当て付け可能な当て付け面を有する複数の補強用鋼材２０を用意する。
補強用鋼材２０として様々な断面形状の型鋼が使用可能であり、型鋼の断面形状は、補強すべき強度や、ラチス材１６の断面形状などに応じて適宜選択される。
補強用鋼材２０として様々な断面形状の型鋼が使用可能であり、型鋼の断面形状は、補強すべき強度や、ラチス材１６の断面形状などに応じて適宜選択される。
本実施の形態では、補強用鋼材２０として山形鋼が用いられている。
山形鋼は、互いに直交するフランジ２００２を有しており、それらフランジ２００２のうちの一方のフランジ２００２の外面が当て付け面２００４とされる。
図３に示すように、外面が当て付け面２００４とされるフランジ２００２はラチス材１６を構成する平鋼の幅と同一のフランジ幅を有している。
当て付け面２００４とされるフランジ２００２には、該フランジ２００２を貫通するようにドリルねじの挿通孔をまたは打ち込み鋲２２の挿通孔２０１０を、フランジ２００２の延在方向に間隔をおいて複数形成しておく。この挿通孔２０１０のピッチは、例えば、５０〜１００ｍｍ程度である。なお、図面では、打ち込み鋲２２を用いる場合を描いている。
そして弦材１４の間に露出する各ラチス材１６の箇所に、ラチス材１６を構成する平鋼の幅に外面が当て付け面２００４されるフランジ２００２のフランジ幅を合致させてそれぞれ各補強用鋼材２０の当て付け面２００４を当て付け、ドリルねじまたは打ち込み鋲２２を挿通孔２０１０からラチス材１６に打ち込み、補強用鋼材２０をラチス材１６に取り付ける。
山形鋼は、互いに直交するフランジ２００２を有しており、それらフランジ２００２のうちの一方のフランジ２００２の外面が当て付け面２００４とされる。
図３に示すように、外面が当て付け面２００４とされるフランジ２００２はラチス材１６を構成する平鋼の幅と同一のフランジ幅を有している。
当て付け面２００４とされるフランジ２００２には、該フランジ２００２を貫通するようにドリルねじの挿通孔をまたは打ち込み鋲２２の挿通孔２０１０を、フランジ２００２の延在方向に間隔をおいて複数形成しておく。この挿通孔２０１０のピッチは、例えば、５０〜１００ｍｍ程度である。なお、図面では、打ち込み鋲２２を用いる場合を描いている。
そして弦材１４の間に露出する各ラチス材１６の箇所に、ラチス材１６を構成する平鋼の幅に外面が当て付け面２００４されるフランジ２００２のフランジ幅を合致させてそれぞれ各補強用鋼材２０の当て付け面２００４を当て付け、ドリルねじまたは打ち込み鋲２２を挿通孔２０１０からラチス材１６に打ち込み、補強用鋼材２０をラチス材１６に取り付ける。
ドリルねじは、頭部と、頭部から突出するねじ部と、ねじ部の先端から突出するドリル刃とを備え、施工時にその先端のドリル刃が鋼板にタッピング用の下孔をあけ、続いてねじ部がその下孔にタッピングして締め付けを完了するものであり、電動式やエア式のドライバを用いることでフランジ２００２の当て付け面２００４がラチス材１６の面にがたつくことなく密接した接合状態で簡単に確実に取り付けられる。
また、打ち込み鋲２２は、頭部と軸部とを有し、軸部の先端が鋭く尖った鋲であり、エア式やガス式、火薬式などの打鋲機を用いて打ち込むことにより、下孔をあけていない鋼材にも、あたかも木材に釘を打ち込むように打ち込むことができる鋲であり、ドリルねじと同様にフランジ２００２の当て付け面２００４がラチス材１６の面にがたつくことなく密接した接合状態で簡単に確実に取り付けられる。
なお、実施の形態のように、フランジ２００２にドリルねじや打ち込み鋲２２の挿通孔（下孔）２０１０を予め形成しておくと、施工効率を高める上で極めて有利となる。
また、打ち込み鋲２２は、頭部と軸部とを有し、軸部の先端が鋭く尖った鋲であり、エア式やガス式、火薬式などの打鋲機を用いて打ち込むことにより、下孔をあけていない鋼材にも、あたかも木材に釘を打ち込むように打ち込むことができる鋲であり、ドリルねじと同様にフランジ２００２の当て付け面２００４がラチス材１６の面にがたつくことなく密接した接合状態で簡単に確実に取り付けられる。
なお、実施の形態のように、フランジ２００２にドリルねじや打ち込み鋲２２の挿通孔（下孔）２０１０を予め形成しておくと、施工効率を高める上で極めて有利となる。
本実施の形態によれば、柱１２を構成する複数のラチス材１６にそれぞれ補強用鋼材２０が取着されるので、柱１２の面内および面外剛性性能や断面積の向上を図ることが可能となる。
また、ラチス材１６を補強するに際し、ドリルねじや打ち込み鋲２２を用いて複数の補強用鋼材２０をそれぞれラチス材１６に取着するようにしており、この作業は、電動式やエア式のドライバや打鋲機などを用いて簡単に行なえるので、有資格者による作業を減少して人員配置を迅速に行なえ、工期の短縮化、施工コストの低減化を図る上で有利となる。
また、本実施の形態では、ドリルねじや打ち込み鋲２２を用いているので、火気を使用することなくラチス材１６の補強を行なえ、したがって、溶接の際の火気養生は不要となり、工期の短縮化および施工コストを低減化する上で有利となる。
また、ラチス材１６を補強するに際し、ドリルねじや打ち込み鋲２２を用いて複数の補強用鋼材２０をそれぞれラチス材１６に取着するようにしており、この作業は、電動式やエア式のドライバや打鋲機などを用いて簡単に行なえるので、有資格者による作業を減少して人員配置を迅速に行なえ、工期の短縮化、施工コストの低減化を図る上で有利となる。
また、本実施の形態では、ドリルねじや打ち込み鋲２２を用いているので、火気を使用することなくラチス材１６の補強を行なえ、したがって、溶接の際の火気養生は不要となり、工期の短縮化および施工コストを低減化する上で有利となる。
つぎに、第２の実施の形態について説明する。
図４は、ラチス材と補強用鋼材との結合状態を示す断面図である。
第２の実施の形態では、打ち込み鋲２２を用いる場合で、補強すべきラチス材１６の板厚が大きくなった場合、例えば、３〜６ｍｍ程度を超える場合に、当て付け面２００４で挿通孔２０１０の周囲の箇所に座繰り面２０２０を形成したものである。
より詳細は、当て付け面２００４が平鋼に合わせられる面で当て付け面２００４の周囲の箇所に座ぐり面が形成されている。
打ち込み鋲２２は、ラチス材１６の母材を押し除けてラチス材１６を貫入していく。そのため、打ち込み鋲２２が打ち込まれた箇所には、貫入していく側と突き抜けて出る側との双方に、膨出部１６Ａ、１６Ｂがそれぞれ形成され、この膨出部１６Ａ、１６Ｂの大きさは、打ち込み鋲２２が打ち込まれるラチス材１６の厚さが、材料などにもよるが、例えば、３〜６ｍｍ程度を超える場合に無視できなくなる。すなわち、仮に、当て付け面２００４で挿通孔２０１０の周囲の箇所に座ぐり面２０２０が形成されていなかったならば、膨出部１６Ａにより当て付け面２００４がラチス材１６から浮き上がり、その結果、補強用鋼材２０の当て付け面２００４とラチス材１６とが密接しないことにより補強効果が損なわれる。本実施の形態では、座ぐり面２０２０を設け、膨出部１６Ａをこの座ぐり面２０２０の内側に収容し、当て付け面２００４とラチス材１６とを密接させて意図した補強効果が得られるようにしている。
図４は、ラチス材と補強用鋼材との結合状態を示す断面図である。
第２の実施の形態では、打ち込み鋲２２を用いる場合で、補強すべきラチス材１６の板厚が大きくなった場合、例えば、３〜６ｍｍ程度を超える場合に、当て付け面２００４で挿通孔２０１０の周囲の箇所に座繰り面２０２０を形成したものである。
より詳細は、当て付け面２００４が平鋼に合わせられる面で当て付け面２００４の周囲の箇所に座ぐり面が形成されている。
打ち込み鋲２２は、ラチス材１６の母材を押し除けてラチス材１６を貫入していく。そのため、打ち込み鋲２２が打ち込まれた箇所には、貫入していく側と突き抜けて出る側との双方に、膨出部１６Ａ、１６Ｂがそれぞれ形成され、この膨出部１６Ａ、１６Ｂの大きさは、打ち込み鋲２２が打ち込まれるラチス材１６の厚さが、材料などにもよるが、例えば、３〜６ｍｍ程度を超える場合に無視できなくなる。すなわち、仮に、当て付け面２００４で挿通孔２０１０の周囲の箇所に座ぐり面２０２０が形成されていなかったならば、膨出部１６Ａにより当て付け面２００４がラチス材１６から浮き上がり、その結果、補強用鋼材２０の当て付け面２００４とラチス材１６とが密接しないことにより補強効果が損なわれる。本実施の形態では、座ぐり面２０２０を設け、膨出部１６Ａをこの座ぐり面２０２０の内側に収容し、当て付け面２００４とラチス材１６とを密接させて意図した補強効果が得られるようにしている。
なお、柱や梁などの鋼構造部材の引張耐力の増加効果を期待する場合には、補強用鋼材２０の両端をそれぞれ弦材１４に溶接により接合すればよい。
この場合、補強用鋼材２０の長手方向の全長にわたる箇所はドリルねじまたは打ち込み鋲２２によりラチス材１６に取着され、したがって、溶接の箇所は補強用鋼材２０の長手方向の全長にわたる箇所ではなく、補強用鋼材２０の両端のみとなるため、溶接作業を要するものの、溶接に対する養生の簡略化、作業時間の短縮、コストダウンを図る上で有利となる。
この場合、補強用鋼材２０の長手方向の全長にわたる箇所はドリルねじまたは打ち込み鋲２２によりラチス材１６に取着され、したがって、溶接の箇所は補強用鋼材２０の長手方向の全長にわたる箇所ではなく、補強用鋼材２０の両端のみとなるため、溶接作業を要するものの、溶接に対する養生の簡略化、作業時間の短縮、コストダウンを図る上で有利となる。
また、本実施の形態では、ラチス材を有する既存鋼構造部材が柱である場合について説明したが、本発明は、ラチス材を有するな梁などの各種の既存鋼構造部材に適用可能である。
１２……柱、１４……弦材、１６……ラチス材、２０……補強用鋼材、２００２……フランジ、２００４……当て付け面、２０１０……挿通孔、２２……打ち込み鋲。
Claims (3)
- 既存鋼構造物を構成する既存鋼構造部材で、互いに対向して延在する一対の弦材と、それら弦材間に掛け渡された平鋼からなる複数のラチス材とを有するラチス柱またはラチス梁を補強する工法であって、
前記一対の弦材間に露出する前記ラチス材の部分に対応した長さで前記ラチス材の部分の全長にわたって当て付け可能な当て付け面を有する複数の補強用鋼材を用意し、
前記補強用鋼材として、２つのフランジが直交しそれらフランジのうちの一方のフランジの外面が前記当て付け面とされ、前記外面が前記当て付け面とされるフランジは前記平鋼の幅と同一のフランジ幅を有する山形鋼を用い、
前記当て付け面を貫通するように前記外面が前記当て付け面とされるフランジにドリルねじまたは打ち込み鋲の挿通孔を形成し、
前記平鋼の幅に前記外面が前記当て付け面とされるフランジのフランジ幅を合致させて前記各ラチス材にそれぞれ前記フランジの前記当て付け面を当て付け、前記挿通孔からドリルねじまたは打ち込み鋲を前記ラチス材に打ち込んで前記当て付け面を前記ラチス材に密接した状態で前記山形鋼のフランジを前記ラチス材に取り付けるようにした、
ことを特徴とする既存鋼構造部材の補強工法。 - 既存鋼構造物を構成する既存鋼構造部材で、互いに対向して延在する一対の弦材と、それら弦材間に掛け渡された平鋼からなる複数のラチス材とを有するラチス柱またはラチス梁を補強する工法であって、
前記一対の弦材間に露出する前記ラチス材の部分に対応した長さで前記ラチス材の部分の全長にわたって当て付け可能な当て付け面を有する複数の補強用鋼材を用意し、
前記補強用鋼材として、２つのフランジが直交しそれらフランジのうちの一方のフランジの外面が前記当て付け面とされ、前記外面が前記当て付け面とされるフランジは前記平鋼の幅と同一のフランジ幅を有する山形鋼を用い、
前記当て付け面を貫通するように前記外面が前記当て付け面とされるフランジに打ち込み鋲の挿通孔を形成すると共に、前記当て付け面で前記挿通孔の周囲の前記フランジの箇所に座繰り面を形成し、
前記平鋼の幅に前記外面が前記当て付け面されるフランジのフランジ幅を合致させて前記各ラチス材にそれぞれ前記フランジの前記当て付け面を当て付け、前記挿通孔から打ち込み鋲を前記ラチス材に打ち込んで前記当て付け面を前記ラチス材に密接した状態で前記山形鋼のフランジを前記ラチス材に取り付けるようにした、
ことを特徴とする既存鋼構造部材の補強工法。 - 前記補強用鋼材の長手方向の両端は、それぞれ対応する前記弦材に、溶接により接合されている、
ことを特徴とする請求項１または２記載の既存鋼構造部材の補強工法。
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