塔吊基础施工方案67796.docx
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塔吊基础施工方案67796
巡司河第二出江泵站(江南泵站)工程
堤内泵站工程
塔吊基础施工方案
批准
审核
复核
编制
中电建路桥集团有限公司
二○一六年十月
1.工程概况
1.1.工程简述
巡司河第二出口排江(江南泵站)的设计规模为Q=150m3/s,自排闸(防洪闸)的设计规模为Q=48m3/s,位于武金堤路以东、草市路以北、武钢热电厂以西围合的区域,距上游白沙洲大桥2360m,距下游在建的杨泗港长江大桥580m。
面积约5.0公顷。
本标段主要建设内容包括进水闸、进水间、格栅间、前池、泵房、配电间、自排闸、自排箱涵、进水箱涵等。
1.2.本方案施工内容
根据本工程的地质情况,以及塔吊选型的具体情况,拟采用四桩承台基础作为泵房主基坑施工的塔吊基础。
拟于主基坑外围分别布置3台QTP125(JP6513)型塔吊,分别编号为1#、2#和3#塔吊。
承台共3个,其尺寸为5000×5000×1200mm,上下均配双向C20@150钢筋,混凝土强度等级为C35,保护层厚度50mm,承台顶标高为EL21.0m。
钻孔灌注桩共12根,桩径1m,桩长分别为26m、26m和23m,混凝土强度等级C30水下。
1.3.工程地质
1.3.1.工程地质条件
根据岩土工程报告资料显示,拟建场地内除表层为填土(Qml)外,根据年代、成因、岩土层结构及强度大小,场地自上而下可分为7层,其中②层分出2个亚层,③层分出2个亚层和一个夹层,⑤层分出2个夹层,⑥层分出1个夹层,⑦层分出2个亚层,各层土的性质特征如下表:
年代
成因
层号
名称
层面
埋深
(m)
厚度
范围
(m)
土层性质
野外特征
压缩
性
空间
分布
颜色
状态
湿度
Qml
①-1
素填土
/
0.2
~
5.5
黄褐
松散
湿
主要有黏性土组成,表层一般含有少量的植物根茎,局部含少量碎、砖石等建筑垃圾,其主要分布在菜地、树林,经调查菜地及邻近武金堤两侧内的填土堆积年限小于10年,树林及武金堤上的填土堆积年限大于10年。
不均
局部缺失
①-2
杂填土
/
0.5
~
3.8
杂色
松散
湿
大部分其上为10cm~25cm的混凝土地坪,其下主要由黏性土与碎石等建筑垃圾混合而成,局部混有少量生活垃圾,建筑垃圾含量约10%~50%,一般垃径约2~10cm,力学性质不均,其主要分布在福汉小区、福康钢材实业有限公司及市土地储备中心,经调查其填积年限小于10年,局部大于10年。
不均
局部分布
Q4al+pl
②-1
黏土
0.3
~
5.5
0.8
~
13.3
黄褐
~
灰褐
可塑
饱和
切面光滑,土质均匀,干强度及韧性较高,含少量铁锰氧化物。
中等偏高
局部缺失
②-2
粉质
黏土
0.2
~
8.4
0.8
~
11.4
灰褐
软塑
饱和
切面欠光滑,手指易按出凹痕,土质较均匀,局部夹有少量粉土。
高
局部缺失
③-1
粉质黏土夹粉土
0.7
~
16.1
0.8
~
11.6
灰褐
~
灰褐
可塑/中密
饱和
切面欠光滑,土质不均匀,手可按出指印,夹有粉土。
高
局部缺失
③-1a
粉细砂
3.7
~
12.2
1.0
~
6.5
灰黄
~
青灰
稍密
饱和
砂质不均匀,主要有石英长石等矿物成份组成,含有少量云母片,局部夹有薄层状的黏性土及粉土,分布不均。
中等
偏低
局部分布
③-2
粉质黏土
、粉土、粉砂互层
8.3
~
24.2
1.1
~
16.2
青灰
~
灰褐
可塑/中密/稍密
饱和
该层黏性土和粉土、粉砂薄层状不均匀分布,切面粗糙,局部粉土、粉砂富集,在水平向、垂直向分布不连续,无规律。
中等
局部缺失
④
粉细砂
13.6
~
31.6
0.8
~
18.7
青灰
中密
饱和
砂质较均匀,主要由石英、长石等矿物成分构成,含有少量云母片,局部夹少量的黏性土及少量的碎砾石。
低
仅在42、44及45号孔缺失
1.3.2.各层土的承载情况
①-1层素填土:
主要有黏性土组成,其力学性质不均匀,该层不能作为拟建物的基础持力层。
①-2层杂填土:
大部分其上为10cm~25cm的混凝土地坪,其下主要由黏性土、碎石等建筑垃圾混合而成,混有少量生活垃圾,该层不能作为拟建物基础持力层。
②-1层黏土,黄褐色~灰褐色,可塑状态,力学强度一般,压塑性中等偏高(fak=115kPa,Es=5.0Mpa),该层具有一定的隔水能力,自稳能力相对较好,由于本次勘察范围内的拟建物荷载较小(压力管涵消力池、压力管涵及压力管道),因此可考虑该层作为荷载较小的拟建物(天然地基中的基础持力层)。
②-2层粉质黏土,灰褐色,软塑状态,力学强度较差,压缩性高(fak=75kPa,Es=3.5Mpa),该层具有一定的隔水能力,其承载力较低,当以②-1层作为天然地基基础持力层时应对该层进行下卧层验算。
③-1层粉质黏土夹粉土,灰褐色,粉质黏土呈可塑状态,粉土呈中密状态,力学强度一般,压缩性高(fak=110kPa,Es=5.5Mpa),该层粉土不连续的分布于粉质黏土中,局部偶夹有薄层粉砂,因此可考虑该层作为荷载较小的拟建物天然地基中的基础持力层。
③-1a层粉细砂,灰黄色~青灰色,稍密状态,力学强度一般,压缩性中等偏低(fak=150kPa,Es=13.0MPa),该层作为③-1的夹层存在,从力学性质上该层可考虑作为拟建物的天然基础持力层。
但根据剖面图显示该层主要作为基坑侧壁土层存在,在地下水作用下易形成流砂不良现象,导致基坑失稳,施工时应引起重视。
③-2层粉质黏土、粉土、粉砂互层,灰褐色,粉质黏土呈可塑状态,粉土呈中密状态,粉砂呈稍密状态,力学强度一般,压缩性高(fak=135kPa,Es=9.0Mpa),该层的埋深相对较深,由于本次勘察范围内的拟建物荷载较小(50~200KN/m2之间),若拟建物考虑采用天然地基中的整板基础,也可考虑该层作为拟建物整板基础的基础持力层。
另外,由于该层水平、垂直渗透性差异较大,作为基坑侧壁及坑底土层时,易产生坑底涌砂冒水及坑壁管涌、失稳等不良现象,施工时应引起重视。
④层粉细砂,青灰色,密实状态,力学强度较高,压缩性低(fak=265kPa,Es=23.5MPa),该层仅在42、44及45号孔缺失,故建议在其分布地段可考虑其作为拟建物的桩基基础持力层。
⑤层碎石土,灰黄~灰白色,中密状态,该层力学强度高,压缩性低(fak=410kPa,E0=26.0MPa),该层可作为拟建物的桩基础持力层,当采用该层作为拟建物的桩端持力层时,应注意该层中无规律分布的⑤a层黏土、⑤b层砾砂可能会造成的不利影响。
⑤a层黏土,褐红~褐黄色,硬塑状态,该层力学强度高,压缩性中等偏低(fak=450kPa,ES=17.0MPa),该层在⑤层碎石土中无规律分布,且层厚不均,因此不建议该层作为拟建物的桩端持力层。
⑤b层砾砂,灰黄色,中密状态,该层力学强度较高,压缩性低(fak=380kPa,E0=23.0MPa),该层在⑤层碎石土中作为夹层存在,分布无规律,且层厚不均,因此不建议该层作为拟建物的桩端持力层。
⑥层黏土,褐红~褐黄色,硬塑状态,该层力学强度高,压缩性中等偏低(fak=480kPa,ES=18.5MPa),该层可作为拟建物的桩基础持力层,当采用该层作为拟建物的桩端持力层时,应注意该层中无规律分布的⑥a层碎石土可能会造成的不利影响。
⑥a层碎石土,灰黄色,中密状态,该层力学强度较高,压缩性低(fak=420kPa,E0=27.0MPa),该层在⑥层黏土中作为夹层存在,分布无规律,且层厚不均,因此不建议该层作为拟建物的桩端持力层。
⑦-1层强风化粉砂质泥岩:
褐红色,原岩结构大部分被破坏,矿物成分已显著变化,岩体破碎,岩样易掰开捏散,局部夹有中风化岩块,仅局部分布,其下有性质更好的⑦-2层,因此选用该层作为拟建物的基础持力层意义不大。
⑦-2层中风化粉砂质泥岩:
褐红色,强度高,力学性质较好,可视为不可压缩层,埋深较深,且局部分布,由于本次勘察范围内的拟建物荷载较小(50~200KN/m2之间),因此采用该层作为拟建物的桩基础持力层意义不大。
综合考虑根据拟建建筑的结构特征及荷载情况,结合场地的岩土工程地质条件,本工程塔吊基础采用四桩基础;采用钻孔灌注桩,以④粉细砂层为桩基持力层,桩径1m,桩长23—26m,桩端进入持力层中部。
2.编制依据
(1)《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)
(2)《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB50202-2002)
(3)《建筑桩基技术设计规范》(JGJ94-2008)
(4)《混凝土结构设计规范》(GB50017-2002)
(5)《起重机械安全规程》(GB6067-85)
(6)《塔式起重机混凝土基础工程技术规范》(JGJ/T187-2009)
(7)《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2002)
(8)《塔式起重机使用说明书》
(9)《武汉巡司河第二出江泵站岩土工程详勘报告》
3.施工布置
(1)塔吊的平面布置应根据现场实际情况,使塔吊吊运范围尽可能覆盖整个施工面,不产生或少产生盲区,相邻塔吊间保证有足够的安全距离。
(2)要避开塔吊回转幅度范围内临近建筑物与构筑物(如高压电线等)。
(3)根据建筑施工安全标准,本方案多台塔吊作业时采用固定式塔吊。
(4)多台塔吊同时作业,应周密考虑锚固前后塔吊的高度差和锚固的时间差,保证主体结构施工全过程保持各塔吊间的高度差。
如遇特殊情况或与方案有冲突,应适时调整。
(5)根据场区面积、形状及塔吊臂长确定塔吊数量,且要求塔吊位置尽可能避开,并确保能满足车站结构施工过程中的材料吊装及工程竣工后,仍有充足空间,便于拆卸并将部件运出施工现场。
(6)本工程选用塔吊JP6513型号,臂长为65米,共布置3台塔吊,分别编号为1#、2#、3#,要基本覆盖整个基坑。
具体平面布置见附图1。
4.施工进度计划
拟于2016年10月20日开始进行场地清理,之后完成三台塔吊所有桩基工程,待冠梁施工完成后进行塔吊桩承台混凝土施工。
5.塔吊基础施工
5.1.塔吊基础施工总体流程图
5.2.具体施工流程说明
5.2.1.测量放线
根据塔吊布置位置进行测量放线,确定承台边线及灌注桩中心位置。
5.2.2.承台桩基施工
塔吊承台桩基采用旋挖钻机施工,桩径1m,桩长26m、23m,桩顶标高为EL19.9m,旋挖桩施工方法详见本工程《灌注桩专项施工方案》相关章节内容。
5.2.3.承台施工
(1)承台施工待冠梁施工完毕桩检合格后方可进行。
(2)塔吊基础承台砼强度等级C35,外观尺寸为5m×5m×1.2m,基础表面平整度允许偏差度≤5mm,基础下土质应坚固夯实预埋件位置差小于5mm。
基坑周边采用Φ48×3.8mm的钢管搭设护拦,高度1.2m,30cm高处加设一层,刷红白相间油漆示警,距坑边不小于1000mm。
必要时塔机基础的基坑应采取支护及降水措施。
(3)承台位开挖应准确,确保承台中心与四桩中心一致,开挖过程不得超挖,且不得扰动基底土,放坡开挖1:
1,桩顶嵌入承台10cm,机械开挖深度至EL19.9m,底部20cm采用人工开挖平整。
(4)开挖以及基础桩桩头破除完成后即施工10cm厚C15垫层混凝土,垫层混凝土浇筑边线超出承台10cm,垫层混凝土终凝后开始放线并进行承台钢筋绑扎,承台侧模采用木模,模板底标高为EL19.8m。
(5)基础周围土方回填并夯实平整,严禁开挖。
安装场地平整,修好通道。
按规定架设专用电箱,做好装塔前的技术检查工作。
(6)承台钢筋绑扎要按设计图纸进行,钢筋间距布置均匀,绑扎牢固,并提前与塔吊安装单位联系,做好地脚螺栓预埋,确保地脚螺栓定位准确、可靠。
基础的钢筋绑扎和预埋件安装后,应按要求检查验收,验收合格后方可浇筑混凝土。
(7)承台混凝土浇筑采用自卸的方式或利用挖掘机配合入仓,混凝土浇筑过程中要振捣均匀、密实,并保证承台水平,浇筑中不得碰撞、移位钢筋或预埋件且要保护好地脚螺栓不被污染;混凝土终凝后覆盖养护毯浇水养护,每天浇水不少于两次,养护时间不少于7天。
基础四周应回填土方并夯实。
(8)基础混凝土施工中,在基础顶面四角应作好沉降及位移观测点原始记录,塔机安装后应定期观测并记录,沉降量和倾斜率不应超过规范要求。
(9)基础施工前应按塔机基础设计及施工方案做好准备工作,如遇特殊天气做好相关抽排准备。
(10)安装塔机时基础混凝土应达到80%以上设计强度,塔机运行使用时基础混凝土应达到100%设计强度。
5.2.4.预埋构件
地脚螺栓的预埋需要用固定支脚和固定框架来固定配合安装,确保固定支脚的角钢外边尺寸为1600×1600mm。
固定框仅作固定支脚就位用。
每个可回收固定支脚使用6个螺杆安装,螺栓、螺母的规格、级别为:
螺杆:
M39,12.9级;螺母:
M39,12.9级。
图5-1预埋件定位图
图5-2预埋件剖面图
5.2.5.塔吊安装
塔吊安装程序:
固定塔吊基础─>安装塔吊标准节─>吊装塔帽转台和驾驶室─>吊装平衡臂及卷扬机、配电箱、─>先吊装一块配重块─>吊装起重臂及撑架系统(包括小车牵引机构和小车)─>吊装剩余两块配重块穿绕有关绳索系统─>检查整机的机械部件,结构连接部件、电气部件等─>调整好各安全保护装置─>进行试车。
具体塔吊安装及拆卸过程见塔吊安装拆除专项方案。
6.质量安全文明施工措施
6.1.质量保证措施
(1)基础承台严格按《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2002)进行施工。
(2)基础表面平整度允许偏差1/1000;埋设件的位置、标高和垂直度以及施工工艺符合出厂说明书要求。
(3)基坑挖土完成后,应尽快进行垫层施工,如不能及时进行施工,应预留150mm厚土层,在进行下道工序前挖去以避免基底土遭受扰动,降低承载力。
(4)预埋螺栓必须按照厂家提供的基础图准确定位后放置好,水准仪配合校平,4块垫板上平面的水平差≤1.5mm;并用钢筋和承台主筋焊接牢固,确保施工中不会发生移位,对角线误差不大于2mm。
(5)做好塔吊基础的施工检查和记录,螺旋预埋件埋置要准确,在混凝土灌注前、灌注中及灌注后要仔细复核螺旋埋置尺寸,确保上部结构的顺利安装,经验收合格后,再进行上部结构安装。
(6)塔吊基础混凝土浇捣时,应制作同条件养护试块,并按照厂家要求,养护15天且试块试验强度达到厂家提供的基础图纸要求后,才可进行塔吊安装。
(7)所有工程材料应事先进行检查,严格把好原材料进场关,不合格材料不准验收,保证使用的材料全部符合工程质量的要求。
每项材料到工地应有出厂检验单,同时在现场进行抽查,来历不明的材料不用,过期变质的材料不用,消除外来因素对工程质量的影响。
(8)安装以前要进行沉降观测,并作好记录,发现问题应及时调整处理。
(9)塔吊基础施工完毕后必须经相关单位验收合格后方可使用。
6.2.安全文明保证措施
(1)作业人员进入现场施工必须正确配戴安全帽。
(2)吊试运转及使用前应进行使用技术交底,并组织塔机驾驶员学习《起重机械安全规程》,经考核合格后,方可上岗。
(3)夜间操作时必须有足够的照明。
操作人员必须在规定的通道内上、下塔吊,并且不得持握任何物件;禁止无关人员上下塔吊。
(4)紧固螺栓应用力均匀,按规定的扭矩值扭紧;穿销子,严禁猛打猛敲;构件间的孔对位,使用撬棒找正,不能用力过猛,以防滑脱;物体就位缓慢靠近,严禁撞击损坏零件。
(5)加强安全用电管理,现场禁止使用裸线,不得私架电线,加强用电线路和电焊机使用的检查,尤其是要在大风雨后对供电线路进行检查,防止漏电等现象发生。
(6)塔吊必须做好接地保护,防止雷击(采用不小于10mm2多股铜线用焊接的方法链接),接地电阻值不大于4欧姆,确保塔吊防雷安全。
(7)工人操作地点和周围必须清洁整齐,做到活完脚下清,工完场地清,丢洒在施工现场的砂浆混凝土要及时清除; 废弃物的外运不准撒漏飞扬、污染市容;合理摆放施工机械,把噪音降到最低点,夜间照明设备不准照射居民住房。
7.资源配置
7.1.人员配备
表7-1劳动及安排表
序号
工种
人数
工作内容
1
值班技术人员
1
施工技术、质量
2
钢筋工
6
负责钢筋加工及安装
3
测量工
2
负责测量放线及高程控制
4
电工
1
负责施工中涉电作业
5
破桩人员
3
破桩机桩基检测
6
信号工
1
指导吊车塔吊施工
7.2.主要机械设备
表7-1主要机具设备表
序号
机具设备名称
型号
数量
工作内容
1
挖掘机
200
1
土方挖装
2
自卸汽车
18m3
1
土方运输
3
振捣棒
A50mm
1
混凝土浇筑
4
空压机
1
桩头破除
5
电焊机
1
钢筋焊接
7.3.主要材料
表7-1主要材料表
序号
部位
项目
单位
数量
1
承台
钢筋制安
t
5
C35混凝土
m3
90
2
灌注桩
钢筋制安
t
24.18
C30水下混凝土
m3
235.5
8.附图
(1)附图1:
《塔吊施工平面布置图》
(2)附图2:
《1#和2#塔吊基础结构图》
(3)附图3:
《3#塔吊基础结构图》
9.附塔吊计算书
9.1.1#塔吊计算书
1、塔吊的基本参数信息
塔吊型号:
JP6513,塔吊起升高度H:
45.700m,
塔身宽度B:
1.6m,基础埋深D:
0.000m,
自重F1:
1100kN,基础承台厚度Hc:
1.200m,
最大起重荷载F2:
80kN,基础承台宽度Bc:
5.000m,
桩钢筋级别:
HRB400,桩直径或者方桩边长:
1.000m,
桩间距a:
2.5m,桩混凝土强度等级:
C30水下
承台箍筋间距S:
150.000mm,承台混凝土的保护层厚度:
50mm,
承台混凝土强度等级:
C35;
2、塔吊基础承台顶面的竖向力和弯矩计算
塔吊自重(包括压重)F1=1100.00kN,
塔吊最大起重荷载F2=80.00kN,
作用于桩基承台顶面的竖向力F=1.2×(F1+F2)=1416.00kN,
风荷载对塔吊基础产生的弯矩计算:
Mkmax=2300kN·m;
3、承台弯矩及单桩桩顶竖向力的计算
(1)桩顶竖向力的计算
依据《建筑桩技术规范》(JGJ94-94)的第5.1.1条,在实际情况中x、y轴是随机变化的,所以取最不利情况计算。
Ni=(F+G)/n±Mxyi/∑yi2±Myxi/∑xi2
其中n──单桩个数,n=4;
F──作用于桩基承台顶面的竖向力设计值,F=1416.00kN;
G──桩基承台的自重:
G=1.2×(25×Bc×Bc×Hc)=1.2×(25×5.00×5.00×1.20)=900.00kN;
Mx,My──承台底面的弯矩设计值,取3220.00kN·m;
xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离a/20.5=1.77m;
Ni──单桩桩顶竖向力设计值;
经计算得到单桩桩顶竖向力设计值,
最大压力:
Nmax=(1416.00+900.00)/4+3220.00×1.77/(2×1.772)=1489.75kN。
最小压力:
Nmin=(1416.00+900.00)/4-3220.00×1.77/(2×1.772)=-331.75kN。
需要验算桩的抗拔
(2)承台弯矩的计算
依据《建筑桩技术规范》(JGJ94-94)的第5.6.1条。
Mx=∑Niyi
My=∑Nixi
其中Mx,My──计算截面处XY方向的弯矩设计值;
xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离取a/2-B/2=0.45m;
Ni1──扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值,Ni1=Ni-G/n=1264.75kN;
经过计算得到弯矩设计值:
Mx=My=2×1264.75×0.45=1138.28kN·m。
4、承台截面主筋的计算
依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)第7.2条受弯构件承载力计算。
αs=M/(α1fcbh02)
ζ=1-(1-2αs)1/2
γs=1-ζ/2
As=M/(γsh0fy)
式中,αl──系数,当混凝土强度不超过C50时,α1取为1.0,当混凝土强度等级为C80时,α1取为0.94,期间按线性内插法得1.00;
fc──混凝土抗压强度设计值查表得16.70N/mm2;
ho──承台的计算高度:
Hc-50.00=1150.00mm;
fy──钢筋受拉强度设计值,fy=300.00N/mm2;
经过计算得:
αs=1138.28×106/(1.00×16.70×5000.00×1150.002)=0.010;
ξ=1-(1-2×0.010)0.5=0.010;
γs=1-0.010/2=0.995;
Asx=Asy=1138.28×106/(0.995×1150.00×300.00)=3316.54mm2。
由于最小配筋率为0.15%,所以构造最小配筋面积为:
5000.00×1200.00×0.15%=9000.00mm2。
建议配筋值:
HRB400钢筋,C20@165。
承台底面单向根数29根。
实际配筋值9111.8mm2。
5、承台斜截面抗剪切计算
依据《建筑桩技术规范》(JGJ94-94)的第5.6.8条和第5.6.11条,斜截面受剪承载力满足下面公式:
γ0V≤βfcb0h0
其中,γ0──建筑桩基重要性系数,取1.00;
b0──承台计算截面处的计算宽度,b0=5000mm;
h0──承台计算截面处的计算高度,h0=1150mm;
λ──计算截面的剪跨比,λ=a/h0此处,a=(2500.00-1600.00)/2=450.00mm;当λ<0.3时,取λ=0.3;当λ>3时,取λ=3,得λ=0.39;
β──剪切系数,当0.3≤λ<1.4时,β=0.12/(λ+0.3);当1.4≤λ≤3.0时,β=0.2/(λ+1.5),得β=0.17;
fc──混凝土轴心抗压强度设计值,fc=16.70N/mm2;
则,1.00×1489.75=1489.754kN≤0.17×16.70×5000×1150/1000=16324.25kN;
经过计算承台已满足抗剪要求,只需构造配箍筋!
6、桩顶轴向压力验算
依据《建筑桩技术规范》(JGJ94-94)的第4.1.1条,桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式:
γ0N≤fcA
其中,γ0──建筑桩基重要性系数,取1.00;
fc──混凝土轴心抗压强度设计值,fc=14.30N/mm2;
A──桩的截面面积,A=7.85×105mm2。
则,1.00×1489753.53=1.49×106N≤14.30×7.85×105=1.12×107N;
经过计算得到桩顶轴向压力设计值满足要求,只需构造配筋!
7、桩竖向极限承载力验算
依据《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94)的第5.2.2-3条,单桩竖向承载力设计值按下面的公式计算:
R=ηsQsk/γs+ηpQpk/γp
Qsk=u∑qsikli
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