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钢结构知识
十、柱脚螺栓的操作流程19
建筑钢结构:
热轧轻型工字钢简介23
一、各种钉图片
拉铆钉
自攻钉
水泥钉
二、门式钢架结构的相关内容
门式刚架为一种传统的结构体系,该类结构的上部主构架包括刚架斜梁、刚架柱、支撑、檩条、系杆、山墙骨架等。
门式刚架轻型房屋钢结构具有受力简单、传力路径明确、构件制作快捷、便于工厂化加工、施工周期短等特点,因此广泛应用于工业、商业及文化娱乐公共设施等工业与民用建筑中。
门式刚架轻型房屋钢结构起源于美国,经历了近百年的发展,目前已成为设计、制作与施工标准相对完善的一种结构体系。
基本特点
门式刚架轻型房屋钢结构属轻型钢结构的一个分枝,这种结构型式的主要特点是:
体现轻钢结构轻型、快速、高效的特点,应用节能环保型新型建材,实现工厂化加工制作、现场施工组装、方便快捷、节约建设周期;结构坚固耐用、建筑外型新颖美观、质优价宜、经济效益明显;柱网尺寸布置自由灵活、能满足不同气候环境条件下的施工和使用要求。
应用范围
门式刚架轻型房屋钢结构的主要应用范围,包括单层工建厂房、民建超级市场和展览馆、库房以及各种不同类型仓储式工业及民用建筑等,都是它强有力的竞争领域,有广泛的市场应用前景。
经济比较
轻板刚架与其它传统结构型式的经济比较结论如下(现有主要建筑物,以各自最可靠的应用范围内综合造价为基础,在常用跨度间划分做比较单位:
元/m2)
单层工业厂房或砖混钢筋混凝土框(排)架轻板刚架
库房(檐高8m以内)
跨度6---12m800左右600左右
12---24m1000左右1200左右800左右
24m以上1200以上1500以上不超1000
其它单层空间结构钢筋混凝土排架平面网架屋盖轻板刚架
(檐高8m以内)
跨度15---30m1200左右800左右
30m以上1500以上不超1000
结构方案
三、焊接实腹式Ⅰ型截面门式刚架承重结构
焊接实腹式I型截面门式刚架承重结构由刚架和基础两部分组成。
这里须着重指出的是,与传统钢结构体系在受力计算时传力路径明确相比,门式刚架承重结构体系的刚架、檩条(或墙梁)以及压型钢板间通过可靠的连接和支撑相互依托,体系受力更趋向于空间化。
门式刚架承重结构主要结构方案,按刚架型式分为无内柱净跨结构和有内柱多跨连续结构两类,前者跨距可达到48m,而后者之内柱连续跨距可达到30m。
应用时还可根据具体工程,采用单坡和多坡以及不等跨、高等多种型式。
基础型式多采用钢筋混凝土独立式基础。
根据建筑对侧向位移和变形的不同要求,从节约用钢量的角度出发,可采用变截面梁柱、基础铰接结构方案或等截面柱变截面梁、基础刚接结构方案。
设计时应依实际情况,按最合理的刚架承重结构方案选用。
四、组合屋面墙面围护结构
组合屋面和墙面围护结构的主要作用是:
1)檩条和墙梁作为基本骨架与压型钢板组合成屋面和墙面围护结构,并参与结构受力。
2)与支撑系统一起参与纵向传力和空间协同作用。
檩条和墙梁
五、彩色金属压型钢板
彩色金属压型钢板,按工厂加工制作的成品型式,分成压型板单板和复合板两类。
单板主要用于无保温和隔热要求的建筑,依托其内侧檩条或墙梁组合成屋面和墙面围护结构。
复合板主要用于有保温和隔热要求的建筑,按相应的施工和加工工艺,分成现场复合板和工厂复合板两大系列。
工厂复合板在工厂加工(包括加芯)成成品,现场组合安装,依托其内侧檩条或墙梁,组合成屋面或墙面围护结构。
采用此类复合板现场工作量小,施工快捷,适合于规模较大和工期要求较紧的彩板安装项目。
但设备资金投入量较大,须形成一定的经营规模。
现场复合板在工厂加工成单板,现场夹芯复合。
屋面根据不同板型,依托其内侧有时甚至包括内部檩条,夹芯后组合成屋面结构。
墙面复合板则多利用墙梁作内檩,夹芯后组合成墙面围护结构。
现场复合施工周期较长,但设备资金投入量少,适合中小型经营规模,是目前没有形成一定产业规模地区,最适用的彩板安装型式。
复合板的夹芯材料目前主要包括聚苯、聚胺酯泡沫、岩棉和玻璃棉等几类。
设计时应根据项目规模、建设周期要求、综合技术水准以及地区产业发展状况酌情选择方案。
六、支撑系统
支撑系统的主要作用是:
1)纵向刚性系杆传递纵向水平力。
2)水平支撑形成局部刚域,抵抗在柱间和屋面梁间传递的水平力作用。
3)隅撑的作用则为约束I型截面远端翼缘板,起到远端翼缘板平面内支座作用,避免形成局部屈曲;或出平面支点作用,减小翼缘板的出平面计算长度,从而控制出平面稳定性。
4)全部支撑系统与檩条或墙梁以及刚架一道组成空间体系,参与空间协同工作。
刚性系杆构件主要选用型钢和钢管,与刚架通过螺栓铰接,截面大小一般按压杆稳定性要求或通过受力计算来决定。
设置主要考虑在刚架转角和屋脊联结处(其中屋脊处的刚性系杆,可由用于此处屋脊构造需要的,刚度较大的双檩条及联结所代替)。
另外,刚性系杆的间距主要取决于刚架构件的出平面稳定性要求,一般应为:
在刚架斜梁上12—18m之间,在刚架柱上约8m左右,否则应考虑在其间增设。
强调一点的是,刚度较大的吊车梁等均可作为刚性系杆考虑。
水平支撑主要分为拉杆支撑和压杆支撑两类(又称拉力系统和压力系统)。
拉力系统主要用于抵抗较小的水平力作用,和用于水平位移和变形要求不严格的建筑,而后者则相反。
两者的界限参考上海地方轻钢规程规定,为后者吊车吨位应大于5t。
水平支撑设置的最佳位置应考虑在每个温度单元居中设置,并要求屋面梁间和柱间水平支撑须设在同一开间,同时支撑间距按规程规定不应大于60m。
另外,建筑的端部第一或第二开间,以及温度缝两侧开间,考虑空间协同作用的需要,也要设置水平支撑。
水平支撑的构件截面大小主要决定于纵向水平力作用,须经受力计算来确定。
隅撑构造是连接于I型截面的远端翼缘和檩条或墙梁之间,起I型截面远端翼缘板的板件约束和平面外支点作用。
隅撑设置主要在I型截面远端翼缘板的受压区,间距应符合避免翼缘板板件屈曲的条件和刚架平面外稳定性计算要求,目前主要按构造要求设置,取间距3m左右。
隅撑杆件截面型式多选用小型钢,规格大小须经过受力计算来确定。
设计问题
·吊车梁上翼缘宽度偏小,满足轨道安装尺寸要求,且存在使用幌动问题,此问题较普遍。
·吊车10吨以上时,吊车梁受压翼缘的侧向既不加强截面,也不设置水平掣动桁架,造成吊车幌动。
·某工程屋面坡度角40多度,采用荷载规范规定的体形系数,在大风中倒塌。
·门式刚架多跨不等高,或带天窗多跨厂房,风荷载体形系数使用混乱。
·厂房为砼柱,屋面梁为H形截面钢梁,柱顶铰接,不是门式刚架体系,却按门式刚架设计。
·许多电算资料或手算资料不全,檩条、墙梁、墙架柱、柱间支撑,屋面支撑等,特别是节点连接,相当于部分未进行计算。
·檩条兼作横向支撑桁架竖杆时,并未对其承载力和作为压杆的长细比进行验算。
·有的厂房檩间不设拉条,影响结构安全。
·个别工程将交叉支撑仅设在相邻刚架间的边柱附近,并未形成水平桁架;
·不能无条件地选用A级钢材;
·绝大多数项目未进行柱脚底板水平反力验算。
·有的厂房温度区段内未形成独立空间稳定的支撑体系,不能保证结构刚度。
·部分项目图纸未注明焊缝形式和质量级别要求,质量无法保证。
·屋面横向支撑和竖向支撑不设在同一柱距内,不能形成刚性空间块体。
·有些项目刚架转折处不设通长刚性系杆,檐口仅有普通檩条,不能保证房屋纵向刚度。
·有的二层厂房,不进行整体分析,存在安全问题。
·有的端板厚度小于16mm。
·厂房有吊车时,中柱采用摇摆柱。
·有的项目不设隅撑。
·抗风柱位置设置不当,未设在屋面水平支撑的节点处。
·未计算有柱间支撑的柱脚锚栓的上拔力。
·屋面支撑和柱连支撑连接节点无计算书。
设计规范
目前采用的是“门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CECS102-2002”,在进行屋面檩条和墙面檩条设计过程中可参照“冷弯薄壁型钢结构技术规范GB50018-2002”,两套规范在设计檩条的过程中的区别就在于:
根据“冷弯薄壁型钢结构技术规范GB50018-2002”,当拉条位于远端时,可以认为当檩条远端翼缘受压时,拉条起到平面外支撑,可减小檩条的计算长度。
常用软件
市面上流行的结构软件如PKPM、3D3S、PS2000等等软件都可以方便的对门式刚架进行建模和计算。
其中:
PKPM建模最为方便快捷,但是计算结果最为保守,并且无法对翼缘宽厚比和腹板高厚比进行控制,需手工计算。
3D3S建模比PKPM稍嫌麻烦,但是计算结果经济,并且对构件各项参数都可以方便的进行控制。
PS2000是一款对门式刚架比较有针对性的计算软件,建模极其方便,并且出图美观。
05版的PKPM已经可以对翼缘宽厚比和腹板的高厚比进行控制了
七、山墙
山墙:
沿建筑物短轴方向布置的墙叫横墙,建筑物两端的横向外墙一般称为山墙。
古代建筑一般都有山墙,它的作用主要是与邻居的住宅隔开和防火。
2、焊接的方式
红丹有很强的防腐能力,常用作防锈颜料,也用作陶瓷的釉料、搪瓷的着色剂。
因红丹有毒,在生产时要注意防护,在空气中最大容许剂量为0.15mg/m3。
无机富锌漆是以无机聚合物(如硅酸盐、磷酸盐、重铬酸盐等)为成膜物质,锌粉与之反应,在金属表面形成锌铁络合物,形成坚实的防护涂膜。
九、工字钢符号
工字钢符号:
I200x100x7(或者工)
工字钢分普通工字钢和轻型工字钢,热轧普通工字钢的规格为10-63#。
经供需双方协议供应的热轧普通工字钢规格为12-55#。
工字钢广泛用于各种建筑结构、桥梁、车辆、支架、机械等。
Q235工字钢也称钢梁,是截面为工字形的长条钢材。
其规格以腰高(h)*腿宽(b)*腰厚(d)的毫数表示.
P——集中载荷,N;
q——均布载荷,N;
R——支座反力,作用方向向上者为正,N;
M——弯矩,使截面上部受压,下部受拉者为正,Nm;
Q——剪力,对邻近截面所产生的力矩沿顺时针方向者为正,N;
f——挠度,向下变位者为正,mm;
E——弹性模量,Gpa;
I——截面的轴惯性矩,m^4;
槽钢:
[200x75x9(或者C)
角钢:
∠50x50x5(或者L或者A)
H钢:
H150X150X7/10
板料:
―12×200×56
%%151Ⅰ
%%152Ⅱ
%%153Ⅲ
%%154Ⅳ
%%155Ⅴ
%%156Ⅵ
%%157Ⅶ
%%158Ⅷ
%%159Ⅸ
%%160Ⅹ
%%161角钢
%%162工字钢
%%163槽钢
%%164方钢
%%165扁钢
%%166卷边角钢
%%167卷边槽钢
%%168卷边Z型钢
门式起重机
十、柱脚螺栓的操作流程
GL--钢梁。
由钢板焊制。
(就是非热轧)
H(600~400)×180×6×8是H形变高截面焊接型钢,用腹板高度渐变使截面高由600变至400,腹板厚6mm;翼缘板宽180mm,翼缘板厚8mm。
重量怎么计算,分开腹板(梯形)、翼缘(矩形)算出面积×厚度得体积,加起来再×钢的密度7.85T/m³。
也可以分开腹板(梯形)、翼缘(矩形)算出各自面积×各自厚的单位重㎏/㎡,最后加起来。
建筑钢结构:
热轧轻型工字钢简介
2008-10-2308:
56 【大 中 小】【打印】【我要纠错】
型号 H B d t A Iy(mm4) Ix(mm4)
轻工10 100 55 4.5 7.2 1200 179000 1980000
轻工12 120 64 4.8 7.3 1470 279000 3500000
轻工14 140 73 4.9 7.5 1740 419000 5720000
轻工16 160 81 5 7.8 2020 586000 8730000
轻工18 180 90 5.1 8.1 2340 826000 12900000
轻工18a 180 100 5.1 8.3 2540 1140000 14300000
轻工20 200 100 5.2 8.4 2680 1150000 18400000
轻工20a 200 110 5.2 8.6 2890 1550000 20300000
轻工22 220 110 5.4 8.7 3060 1570000 25500000
轻工22a 220 120 5.4 8.9 3280 2060000 27900000
轻工24 240 115 5.6 9.5 3480 1980000 34600000
轻工24a 240 125 5.6 9.8 3750 2600000 38000000
轻工27 270 125 6 9.8 4020 2600000 50100000
轻工27a 270 135 6 10.2 4320 3370000 55000000
轻工30 300 135 6.5 10.2 4650 3370000 70800000
轻工30a 300 145 6.5 10.7 4990 4360000 77800000
轻工33 330 140 7 11.2 5380 4190000 98400000
轻工36 360 145 7.5 12.3 6190 5160000 133800000
轻工40 400 155 8 13 7140 6660000 189300000
轻工45 450 160 8.6 14.2 8300 8070000 274500000
轻工50 500 170 9.5 15.2 9780 10400000 392900000
轻工55 550 180 10.3 16.5 11400 13500000 551500000
轻工60 600 190 11.1 17.8 13200 17200000 754500000
轻工65 650 200 12 19.2 15300 21700000 1014000000
轻工70 700 210 13 20.8 17600 27300000 1346000000
轻工70a 700 210 15 24 20200 32400000 1527000000
轻工70b 700 210 17.5 28.2 23400 39100000 1753700000
其中:
H——高度(mm) B——翼缘宽(mm)
d——腹板厚(mm) t——翼缘平均厚(mm) A——截面面积(mm2)w
十一、高强螺栓
注:
规定了螺纹规格为M12~M36,短螺纹长度,性能乖及为8.8级和10.9级高强螺栓产品
钢结构连接用螺栓性能等级分3.6、4.6、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9等10余个等级,其中8.8级及以上螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢并经热处理(淬火、回火),通称为高强度螺栓,其余通称为普通螺栓。
螺栓性能等级标号有两部分数字组成,分别表示螺栓材料的公称抗拉强度值和屈强比值。
例如,性能等级4.6级的螺栓,其含义是:
1、螺栓材质公称抗拉强度达400MPa级; 2、螺栓材质的屈强比值为0.6;
3、螺栓材质的公称屈服强度达400×0.6=240MPa级性能等级10.9级高强度螺栓,其材料经过热处理后,能达到:
1、螺栓材质公称抗拉强度达1000MPa级; 2、螺栓材质的屈强比值为0.9;
3、螺栓材质的公称屈服强度达1000×0.9=900MPa级
螺栓性能等级的含义是国际通用的标准,相同性能等级的螺栓,不管其材料和产地的区别,其性能是相同的,设计上只选用性能等级即可。
强度等级所谓8.8级和10.9级是指螺栓的抗剪切应力等级为8.8GPa和10.9Gpa。
十二、抗剪键
在现今的钢结构柱角设计中,在剪力超过柱脚与砼间摩擦力时设抗剪键。
它通常用较厚的槽钢垂直焊在柱脚底面的水平钢板上,并埋在砼基础内构成。
抗剪键的首要作用是抵抗剪力,限制注脚在某个方向发生位移。
不允许锚栓抗剪,是因锚栓与底板孔配合间隙大,起不到限制位移的作用,故用不用抗剪键要看注脚接点能不能和需不需要限制位移。
抗剪件截面选取可以计算截面腹板抗剪确定,如果抗剪件与埋板是角焊缝,则计算角焊缝 至于埋件的埋深,一般取两倍的截面高度就可以,如果要计算的话,可以把抗剪件按照承受剪力和分布的混凝土承载力的弯矩平衡计算,即:
VxH=0.5xbxfcxHx2xH/3,H=3V/(bxfc),其中假定混凝土应力应变是线性关系。
3、柱脚刚接与铰接
型钢则只需腹板有连接构造即可. *一点看法!
!
对于柱脚受力分为:
(a) 铰接柱脚 (b) 刚接柱脚
砼结构柱脚均为刚接,即同时存在轴向力N、水平剪力V和弯矩M,故基础尺寸较大。
轻钢结构常见的柱脚型式有刚接和铰接两种,其受力是不同的, 1、对于铰接柱脚, 只存在轴向力N和水平力
2、对于刚接柱脚,除存在轴向力N和水平力V之外,还存在一定的弯矩M, 3、刚接柱脚的基础大于铰接柱脚。
另外请注意:
对于刚接柱脚的节点设计:
1、当用于工业厂房且有桥式吊车时,宜将柱脚设计为 刚性。
2、刚性柱脚应注意以下问题:
基础施工单位应有一定的技术水平 应设置抗剪件
* 关于刚接.铰接的问题, 理论上说,刚接铰接是指节点是否能转动,完全刚接指完全不转动,铰接是可自由转动.完全 刚接就是说此节点不但能承担剪力 轴力 弯矩外,节点还具有足够刚度. 使节点在弯矩作用下变形很小. 理论上说,没有完全的刚接,只要有作用就有变形,在实际工程中,达到一定的刚度后,我们在工程中就认为是刚接了,如果虽然能承担弯矩,但变形较大,我们认为是半刚接,是弹性固定.铰接好理解,可自由转动,就是不能承担弯矩,那么就只能抗剪力和轴力了.具体到一个构件,如工字型构件,翼缘主要受弯,腹板主要受剪.由于此处讨论的一些同志没有学过力学,我就浅显的讲一下,对于弯矩,离形心轴越远的地方,弯矩贡献越大,所以翼缘离形心最远弯矩贡献大.剪应力在形心处最大,所以腹板主要受剪.一般地讲,具体到节点,如端板连接,凡在翼缘外布置有螺栓的,端板厚度满足要求的,就为刚接.铰接节点螺栓布置在靠近形心轴处.
铰接是指连接的两杆件可以有相对的转角,可以自由的转动。
而刚接是指连接的两杆件不能有相对的转角,即它们的角位移是相等的。
在实际的工程中,很多都不是严格意义上的铰接和刚接,就比如说钢结构厂房柱脚的铰接,通常的做法是两个螺栓或四个螺栓,虽然我们计算的时候按完全铰接(即认为弯矩等于零)来处理,但其实它还是承担一部分弯矩的。
实际上,绝大部分的连接都是半刚性连接,也就是界于铰接和刚性连接之间得连接,在弯矩作用下,连接各杆件之间有相对转角。
转角的大小由弯矩的大小以及连接节点的转动刚度决定。
在弹性阶段转角与弯矩呈线性关系,当弯矩达到超过某一值时两者呈非线性关系。
转角和弯矩的曲线关系可以由连接节点的类型,各构造细部尺寸、材料特性等因素确定。
半刚性连接、刚接和铰接是根据弯矩转角曲线人为划分的。
刚性连接的做法有:
栓焊、全焊和上下翼缘T形短钢连接;铰接连接有:
梁腹板与柱用角钢或端板连接;半刚性连接有:
螺栓端板连接,上下翼缘角钢连接。
除了节点的形式,连接的刚性与节点的构造很有关系。
例如门式刚架中常用的螺栓端板连接,螺栓端板连接可作为刚性连接,但连接的刚度和螺栓级别、螺栓个数、螺栓预紧力大小、端板是否外伸、端板厚度、柱上有无加劲肋等因素有关。
十四、钢结构相关构件的计算方法
(1)、钢柱(等截面):
翼缘板=(钢柱顶标高-柱底板板底标高-柱脚板厚度-顶部节点板厚度)*翼缘板宽度*翼缘板的理论重量
腹板=(钢柱顶标高-柱底板板底标高-柱脚板厚度-顶部节点板厚度)*(此腹板截面高度-两块翼缘板厚度)*腹板的理论重量
(2)、钢柱(变截面):
翼缘板计算方法和等截面柱翼缘板的计算方法相同
腹板=(钢柱顶标高-柱底板板底标高-柱脚板厚度-顶部节点板厚度)*(腹板最大截面高度与最小截面高度的平均值-两块翼缘板厚度)*腹板的理论重量
(3)、钢柱(等截面)
钢柱实际高度*该型号的理论重量
〔理论重量计算方法:
翼缘板宽*翼缘板的理论重量*2+(腹板截面高度-两块翼缘板厚度)*腹板的理论重量〕
(钢板理论重量=7.85*t)
1、在计算钢柱工程量时按照图纸节点详图把相关的节点板工程量计算出来(如节点板形状为不规则或多边形钢板以其最小外接矩形面积*该规格的理论重量计算),把工程量并入钢柱中。
2、工程有吊车梁,在钢柱上焊牛腿(H型钢),其计算方法同钢梁的计算方法,工程量并入钢柱工程量中。
3、总重:
相同钢柱单重*根数*榀数(参照钢架布置图)
(1)、钢梁(屋面有坡度):
翼缘板=(梁实际长度-端头节点板厚度)*翼缘板宽度*翼缘板的理论重量
腹板=(梁实际长度-端头节点板厚度)*(腹板截面高度-两块翼缘板厚度)*腹板的理论重量
(2)钢梁(蜂窝梁):
梁实际长度*该型号的理论重量
〔理论重量计算方法:
翼缘板宽*翼缘板的理论重量*2+(腹板截面高度-两块翼缘板厚度)*腹板的理论重量〕(需扣除腹板上单个空洞面积在0.3m2以上所占的孔洞面积)
(钢板理论重量=7.85*t)
备注
1、实际长度=〔(水平长度*斜率)2+水平长度2〕的算术平方根,斜率是指垂直高度与水平宽度的比值
2、在计算钢梁工程量时按照图纸节点详图把相关的节点板工程量计算出来(如节点板形状为不规则或多边形钢板以其最小外接矩形面积*该规格的理论重量计算),把工程量并入钢梁中。
3、如钢梁为热轧H型钢、高频H型钢、T型钢等均按实际长度*该型号的理论重量计算〔高频H型钢理论重量计算方法:
翼缘板宽*翼缘板的理论重量
*2+(腹板截面高度-两块翼缘板厚度)*腹板的理论重量;热轧H型钢为成品故理论重量查其重量表〕
长度*该规格的理论重量
[注:
如檩条为C型钢时其理论重量(kg/m)=(h+2b+2c-4t)*t*0.00785]
备注:
1、根据檩条节点详图计算节点板工程量(钢板面积*该规格的理论重量),工程量计入屋面梁中。
4、总重:
单根檩条重量*檩条根数(参照檩条布置图
斜长*该规格的理论重量
1、如果深化图还未出图,按施工图(节点不详)计算工程量:
〔如图所示:
角隅撑长度=(钢梁的高度h2+隅撑在钢梁一端连接至檩条一端的水平距离a2)的算数平方根+50mm〕
2、如果深化已出图,角隅撑长度按深化图中的长度计算
〔角钢理论重量(kg/m)=0.00795*t*(2b-t)或者可以查五金手册〕
1、按照节点详图计算节点板工程量(钢板面积*该规格的理论重量),工程量计入屋面梁中。
5、总重:
单根隅撑重量*隅撑根数(参照檩条布置图)
拉条
(檩条间距+两端各加60mm)*该规格的理论重量
〔圆钢理论重量(kg/m)=0.00617*d2〕
1、如果是靠近天沟一侧的拉条长度=檩条间距+一端60mm
6、总重:
单根拉条重量*拉条根数(参照檩条布置图)
水平支撑
斜长*该规格的理论重量
〔如图所示:
斜长=(开间长度a2+进深长度b2)的算数平方根〕
〔圆钢理论重量(kg/m)=0.00617*d2〕
〔角钢理论重量(kg/m)=0.00795*t*(2b-t)或者可以查五金手册
1、水平支撑四端的角钢工
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