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塔吊安装方案

一、工程概况

锦绣华庭商住楼工程位于乐清市柳市镇横带桥3-15部分地块,占地面积4629m2。

总建筑面积为20887.55m2,框架剪力墙结构,主楼地上二十二层,裙房地上三层,地下室一层。

地上建筑总高度主楼72.15米,裙房建筑高度14.750米,室内外高差0.3米。

该工程由锦绣置业有限公司投资开发,浙江新宇设计院有限公司设计,乐清市建设监理有限公司监理,浙江天颂建设有限公司总承包,

根据本工程施工需要,采用QTZ-63(5510)塔式起重机一台。

施工现场在塔吊回转半径55米范围内无建筑物及高压架空线路通过,无障碍物影响。

二、塔吊基础

塔吊基础设置于2-8轴至2-9轴交2-N轴至2-Q之间的地下室底板处,以不影响承台和基础梁施工为原则。

采用钻孔灌注桩-承台式基础,灌注桩桩顶标高-6米,桩顶伸入承台50㎜。

采用四根钢筋混凝土钻孔灌注桩,直径为600㎜,桩长37m。

桩身砼强度为C30,桩主筋8Φ16通长配置,螺旋箍筋φ8﹫250,桩顶2米范围内加密箍筋为φ8﹫100,且设加强箍Φ12﹫2000焊接。

承台尺寸取5000㎜×5000㎜,厚1350㎜,砼强度为C30。

承台配Φ16﹫120双层钢筋,。

同时沿承台对角线布置两条基础暗梁,断面尺寸为600㎜×1350㎜,上下各配6Φ20钢筋,腰筋配4Φ14,箍筋φ10﹫200,拉钩Φ10﹫400。

1、塔吊基础验算

⑴、塔吊参数信息

塔吊型号:

QTZ63,塔吊起升高度H=115.000m,

塔吊倾覆力矩M=630kN.m,混凝土强度等级:

C30,

塔身宽度B=1.65m,基础以上土的厚度D=1.500m,

自重F1=652.5kN,基础承台厚度Hc=1.500m,

最大起重荷载F2=60kN,基承台宽度Bc=5.000m,

桩钢筋级别:

II级钢,桩直径或者方桩边长=0.600m,

桩间距a=3m,承台箍筋间距S=150.000mm,

承台砼的保护层厚度=50.000mm。

⑵、塔吊承台顶面的竖向力和弯矩计算

塔吊自重(包括压重)F1=652.50kN,

塔吊最大起重荷载F2=60.00kN,

作用于桩基承台顶面的竖向力F=1.2×(F1+F2)=855.00kN,

塔吊的倾覆力矩M=1.4×630.00=882.00kN。

⑶、弯矩及单桩桩顶竖向力的计算

图中x轴的方向是随机变化的,设计计算时应按照倾覆力矩M最不利方向进行验算。

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。

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=855.00kN;

G──桩基承台的自重

G=1.2×(25×Bc×Bc×Hc/4+20×Bc×Bc×D/4)=

1.2×(25×5.00×5.00×1.50+20×5.00×5.00×1.50)=2025.00kN;

Mx,My──承台底面的弯矩设计值,取882.00kN.m;

xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离a/2=1.50m;

Ni──单桩桩顶竖向力设计值(kN);

经计算得到单桩桩顶竖向力设计值,

最大压力:

N=(855.00+2025.00)/4+882.00×1.50/(4×1.502)=867.00kN。

②、矩形承台弯矩的计算

依据《建筑桩技术规范》JGJ94-94的第5.6.1条。

其中Mx1,My1──计算截面处XY方向的弯矩设计值(kN.m);

xi,yi──单桩相对承台中心轴的XY方向距离取a/2-B/2=0.68m;

Ni1──扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值(kN),Ni1=Ni-G/n=360.75kN/m2;

经过计算得到弯矩设计值:

Mx1=My1=2×360.75×0.68=487.01kN.m。

⑷、矩形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。

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14.30N/mm2;

ho──承台的计算高度Hc-50.00=1450.00mm;

fy──钢筋受拉强度设计值,fy=300.00N/mm2;

经过计算得:

αs=487.01×106/(1.00×14.30×5000.00×1450.002)=0.003;

ξ=1-(1-2×0.003)0.5=0.003;

γs=1-0.003/2=0.998;

Asx=Asy=487.01×106/(0.998×1450.00×300.00)=1121.39mm2。

⑸、矩形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。

根据第二步的计算方案可以得到XY方向桩对矩形承台的最大剪切力,考虑对称性,

记为V=867.00kN我们考虑承台配置箍筋的情况,斜截面受剪承载力满足下面公式:

其中,γo──建筑桩基重要性系数,取1.00;

bo──承台计算截面处的计算宽度,bo=5000mm;

ho──承台计算截面处的计算高度,ho=1450mm;

λ──计算截面的剪跨比,λx=ax/ho,λy=ay/ho,

此处,ax,ay为柱边(墙边)或承台变阶处

至x,y方向计算一排桩的桩边的水平距离,得(Bc/2-B/2)-(Bc/2-a/2)=675.00mm,

当λ<0.3时,取λ=0.3;当λ>3时,取λ=3,满足0.3-3.0范围;

在0.3-3.0范围内按插值法取值。

得λ=0.47;

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=0.16;

fc──混凝土轴心抗压强度设计值,fc=14.30N/mm2;

fy──钢筋受拉强度设计值,fy=300.00N/mm2;

S──箍筋的间距,S=150mm。

则,

1.00×867.00=8.67×105N≤0.16×300.00×5000×1450=1.63×107N

经过计算承台已满足抗剪要求,只需构造配箍筋!

⑹、桩承载力验算

桩承载力计算依据《建筑桩技术规范》(JGJ94-94)的第4.1.1条。

根据第二步的计算方案可以得到桩的轴向压力设计值,取其中最大值N=867.00kN;

桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式:

其中,γo──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=2.83×105mm2。

则,1.00×867000.00=8.67×105N≤14.30×2.83×105=4.04×106N;

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!

⑺、桩竖向极限承载力验算

桩承载力计算依据《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94)的第5.2.2-3条;

根据第二步的计算方案可以得到桩的轴向压力设计值,取其中最大值N=867.00kN;

单桩竖向承载力设计值按下面的公式计算:

其中R──最大极限承载力;

Qsk──单桩总极限侧阻力标准值:

Qpk──单桩总极限端阻力标准值:

ηs,ηp──分别为桩侧阻群桩效应系数,桩端阻群桩效应系数,

γs,νp──分别为桩侧阻力分项系数,桩端阻抗力分项系数,

qsik──桩侧第i层土的极限侧阻力标准值;

qpk──极限端阻力标准值;

u──桩身的周长,u=1.885m;

Ap──桩端面积,取Ap=0.283m2;

li──第i层土层的厚度;

各土层厚度及阻力标准值如下表:

序号土厚度(m)土侧阻力标准值(kPa)土端阻力标准值(kPa)土名称

14.0022.001350.00粘性土

212.0058.002500.00粘性土

由于桩的入土深度为35.00m,所以桩端是在第2层土层。

单桩竖向承载力验算:

R=1.88×(4.00×22.00×0.96+12.00×58.00×0.96)/1.67+1.18×2500.00×0.283/1.67=1.35×103kN>N=867kN;

上式计算的R的值大于最大压力867.00kN,所以满足要求!

三、塔吊安装

1、安装准备阶段

(1)、组织安装作业队伍,工作前进行安全、技术交底。

(2)、塔机安装前必须经过检修,性能良好。

(3)、场地清理。

清理、扫除场地内道路上的障碍物,保证具备应有的作业空间,作业区域上空无高压电缆、电线。

(4)、准备好汽车吊、安装工具、辅助设备及技术资料。

了解汽车吊技术性能和状况,认真检查索具、起重机具、手拉葫芦、专用扳手及其它辅助工具,不合格的一律不准使用。

(5)、施工现场按三级保护标准安装好电箱。

(6)、按塔机说明书及基础设计资料的要求,核对基础施工关键部位质量。

检测几何位置,尺寸误差应在允许范围内,测定水平误差,准备垫铁.塔机基础施工应满足设计强度要求。

(7)、安装注意事项:

本机在三相五线制电网中使用,其中PE线必须连接塔身底座处(不能接塔身),且接地电阻不大于4Ω。

塔机的前臂长度范围以外的5-10m不应有高、底压电线杆(低压5m,高压10m)

安装前应首先摇测各部分的绝缘值不能低于0.5MΩ,导线间、导线对地绝缘电阻值不能低于2MΩ

2、塔机安装

QTZ63(5510)塔式起重机,独立固定式工作时,起升高度为40m,塔身自下而上的组成为:

底架、基础节、12节标准节。

(1)、安装底架。

将已经组装在一起的十字梁吊在混凝土基础上,使底架保持水平,拧紧地脚螺栓。

(2)、安装基础节。

把基础节吊装在底架上固定好,注意基础节上的踏步的一面塔身要于建筑物垂直。

调整底座水平度,控制基础节的垂直度在1/1000以内。

(3)、安装一节标准节(图一)。

将高度为2.8m的一节标准节慢慢吊装在基础节之上。

安装时,注意标准节上的踏步及梯子要和基础节上的相对应,标准节之间的联接采用M45的高强度螺栓,必须按规定达到4800N.M的预紧力矩。

(4)、在地面上将爬升架拼装成整体,并装好液压系统,然后将爬升架吊起,套在标准节和基础节的最后一个踏步上(图二)(爬升架上有油缸的一面对准塔身有踏步的一面套入)。

 

安装一节标准节(图一)爬升架的安装(图二)

(5)、在地面上先将上、下支座以及回转机构、回转支承、平台等装为一体,然后将这一套部件吊起安装在塔身节上。

用4个销子和4个M45的高强度螺栓将下支座分别于爬升架和塔身相连(图三),注意引进梁要与建筑物平行。

(6)、在塔顶上连好一节平衡臂拉杆,然后吊起塔顶用4个销子固定在支座上,塔顶倾斜的一面要与吊臂处于同一侧(图四)。

(7)、在平地上拼装好平衡臂,并将起升机构、配电箱、电阻箱等装在平衡臂上,接好各部分所需的电线,然后,将平衡臂吊起来与上支座用销轴固接完毕,再抬起平衡臂成一角度至平衡臂拉杆的安装位置,安装好平衡拉杆,再将吊车卸载(图五)。

 

回转部份的安装(图三)塔顶的安装(图四)

 

平衡臂的安装(图五)

(8)、吊起尾配重块,放在平衡臂尾部。

(9)、在地面上,先将司机室的电气设备检查好后,将司机室吊起至上支座的上面。

然后,用销轴将司机室与上支座连接好。

(10)、起重臂与起重拉杆的安装。

●按(图六)要求的顺序和长度组合起重臂节,用相应销轴把它们装

配在一起。

安上小车和吊蓝,并把小车和吊蓝固定在起重臂根部。

把起重臂搁置在1米高左右的支架上,并将开口销打开。

 

起重臂的组成(图六)

●起重臂安装时重心(含长短拉杆、牵引机构、载重小车,且小车

位于起重臂根部)距起重臂前端19米处,组装好的整体起重臂用支架放在地面时,全长范围内支架不少于3个,且每个支架均应垫受力点,为方便穿绳,可分别支在两边主弦杆上。

●按要求用销轴将起重臂拉杆连接起来,固定在起重臂上弦杆的相应支架上。

●检查起重臂上的电路是否完善,并穿绕好小车牵引钢丝绳。

●用汽车起重机将起重臂总成平稳提升,提升中必须保持起重臂处于水平位置,使得起重臂能够顺利地安装到上支座的起重臂绞点上。

●在起重臂与上支座连接完毕后,继续提升起重臂使重臂稍微抬起,

并将起升机构钢丝绳绕过塔顶的安装滑轮,按照要求连接好,然后开动卷扬机拉起拉杆,销轴将其连接到塔顶的拉板上。

●松驰起升机构的钢丝绳,把起重臂缓慢放下,使拉杆处于紧张状态,

然后,松脱起升钢丝绳。

(11)、吊装平衡重。

根据(图七)将平衡重吊装到平衡臂上,并且固定好。

 

平衡重配置图(图七)

(12)、穿绕起升钢丝绳。

将起升钢丝绳从卷筒引出,经塔顶导向滑轮后,绕过起重臂根部的起重量限制器滑轮,再引向小车滑轮与吊钩滑轮穿绕。

最后将绳固定在臂头上。

(13)、把小车开至最根部,转动小车上带有棘轮的小储绳卷筒把牵引绳尽力张紧。

(14)、到此塔机安装并未完毕,在这种状态下绝对禁止塔机投入工作,必须在塔机加入两个标准节(按下述方法),把底架的四根撑杆安装好后,才能工作。

(15)、指派专人检查平衡臂及拉杆、吊臂和拉杆、配重组件等各部位,联结轴栓、保险销、开口销的安全保险安装情况,并实现检查岗位制度。

(16)、检查各齿轮箱油面,各联接部件的坚固情况,各钢丝绳穿绕及卡紧固定情况。

接通各电器线路,检查塔机的绝缘电阻应不小于0.5兆欧。

才能进行初次的空载调试工作。

(17)、初调目的是保证塔机顶升加节的吊装安全,调好变幅限位使机构达到正常工作状态。

3、标准节安装及注意事项

(1)、将起重臂旋转至引入塔身标准节的方向(起重臂位于下支座上引进梁的正上方)。

如果加几个标准节,则把要加的标准节一个个吊起依次排列在起重臂的正下方。

(2)、放松电缆长度略大于总的爬升高度,将爬升架和下支座间用4个销子穿入联接好。

(3)、油缸顶升前,在地面上先用引进小车将标准节钩住,然后吊起标准节,置于引进轨道上,并由站在套架下平台上的一人扶住该标准节,并来回跑小车,找出最佳平衡点,使得塔机的上部重心落在顶升油缸梁的位置。

实际操作中,观察爬升架上四角八个导轮与塔身标准节主弦杆的间隙基本相同时,即可为理想位置。

(4)、拆除塔身和下支座之间的四个高度螺栓,之前应检查一下导向滚轮与塔身的间隙是否适当,间隙可在2~3mm左右,8只滚轮处的间隙应当一致,切忌一些大一些小。

(5)、将顶升横梁的挂板挂在塔身的踏步上,开动液压系统使活塞杆全部伸出后,稍缩活塞杆,使套架上的爬爪搁在塔身的踏步上,套架上的两只爬爪必须同时支撑在塔身两根主弦杆的踏步上,不可只撑一边。

接着,油缸全部缩回,重新使顶升横粱挂在塔身踏步上,再次全部伸出油缸,如此三次,塔身上方恰好有能装入一个塔身标准节的空间,拉动小车,利用引进小车在横梁上滚动,把标准节引至塔身的正上方,对准标准节的螺栓连接孔,缩回油缸到上下标准节接触时,用4个M45高强度螺栓将上下塔身标准节连接牢固(拧紧螺栓一般应用省力扳手,预紧力矩4800N.M)推出引进小车,用吊钩吊下引进小车,钩住下一个要加的标准节,吊起标准节。

(6)、按前述方法加入第二节后,将下支座塔身之间的四个连接螺栓拧紧。

(7)、安装好底架上的四个撑杆,至此,塔机才算安装完毕。

但必须经过检查调试之后才可投入使用。

(8)、塔机加节完毕,应旋转臂架至不同角度,检查塔身节各接头处高强度螺栓的拧紧情况(那一根塔身主弦杆位于平衡臂正下方时,就把此弦杆从上到下的所有螺栓拧紧),预紧力距必须达到4800N.m。

(9)、注意事项:

●顶升前,检查液压系统工作是否正常,液压油压力应符合规定,保

持稳定,活塞杆伸缩无卡阻现象。

●顶升横梁的挂板在塔身的踏步上,到缸中的活塞杆全部伸出后,套

架上的爬搁在踏步上这段过程中,必须认真观察套架相对顶升横梁和塔身运动情况,有异常情况应立即停止顶升,非经查明真相和排除故障,不得继续进行爬升动作。

●吊标准节时,严禁吊在塔身接头平面内的对角线撑杆上。

●自准备加节拆除下支座和塔身之间四个高强度螺栓开始,到加完

最后一个标准节,连接好塔身和下支座之间的四个螺栓结束,这个过程中严禁起重臂回转及其它作业。

●加节时,必须采用钓钩工作,调整高度限制器不起作用,使吊钩

靠近小车架,并拆除吊钩上的防脱绳装置,加节完后,再调好高度限制器,装好吊钩防脱落装置。

●若要连续加几标准节,则每加完一节后,用塔机自身起吊下一个标

准节前,塔身标准节和下支座之间至少要拧紧对角线上的两个高强度螺栓。

●所加标准节的踏步必须与已有的塔身节对准。

●注意检查电缆线放松长度应满足需要,严防电缆在移动中发生曲

蹭、卡塞、挤刮伤。

●加节时,严禁人员爬出护栏外及站在被加的标准节上。

●风速超过四级时,禁止顶升作业,如在作业过程中,突然遇到风力

加大,必须停止工作,并紧固螺栓,使上塔身连成一体。

●每次顶升作业后,应检查并紧固各连接螺栓,调整好爬升套架滚

轮与塔身标准节的间隙,操作杆拔到中间位置,切断液压系统电源等。

●首次顶升接高加节不宜太多,一般总高度控制在基本高度的80%

左右为宜,以后升高应先附墙后顶升加节的原则,附着装置以上塔身的自由端高度最大不得超过22M。

4、检查调试与验收

(1)、在塔机首次安装完毕时,必须按说明书的方法进行安全装置调整,包括:

起重力矩限制器、起重量限制器、幅度限制器、起升高度限制器、制动器。

(2)、与此同时,应进行一次全面认真的检查,检查各连接部位(爬梯、护栏等)的可靠性,润滑情况,各安全、限位装置的可靠性,灵敏度等。

并按BGJ《建筑机构技术试验规程》进行整机试验。

(3)、除自检外,再派专业技术负责人员全面进行检查验收,并提交书面的验收检查报告。

四、附着方案

1、附着尺寸

根据本工程地上建筑物高度98.25米,地下室深度-7.25米,塔吊满足施工高度为115米,设附着架四道,附着架由四根撑杆和一套环梁组成,使用时环梁套在标准节上,四根撑杆分别支承环梁四角,并保持在同一水平内,本塔机附着架与建筑物距离为4.8米,四根撑杆采用25a工字钢。

如(图八)所示。

 

附着尺寸(图八)

2、安装程序

①、将环梁包在塔身外,用螺栓连接起来,再提升到附着点的位置。

②、调整螺栓,使得顶块能顶紧塔身。

③、吊装撑杆,并调整螺栓,使之符合长度要求。

④、附着后用经伟仪进行检测,并通过调整附着撑杆的长度及顶块来保证塔身垂直度,塔身轴线和支承面的垂直度误差不大于4/1000,最高锚固点以下的塔身垂直度不大于2/1000,并做好记录。

⑤、无论几次,只有最上一个附着架处必须用内撑杆将塔身四根主弦顶死,其它附着架处不用内撑杆。

3、塔吊附着验算

塔机安装位置至建筑物距离超过使用说明书的规定,需要增长附着杆或附着杆与建筑物连接的两支座间距改变时,需要进行附着的计算,主要包括附着杆计算、附着支座计算和锚固环计算。

⑴、附着支座力计算

塔机按照说明书与建筑物附着时,最上面一道附着装置的负荷最大,因此以此道附着杆的负荷作为设计或校核附着杆截面的依据。

附着式塔机的塔身可以简化为一个带悬臂的刚性支撑连续梁,其内力及支座反力计算如下:

风荷载取值:

Q=0.22kN;

塔吊的最大倾覆力矩:

M=630.00kN;

弯矩图

变形图

剪力图

计算结果:

Nw=44.1009kN;

⑵、附着杆内力计算

计算简图:

计算单元的平衡方程:

其中:

2.1第一种工况的计算:

塔机满载工作,风向垂直于起重臂,考虑塔身在最上层截面的回转惯性力产生的扭矩合风荷载扭矩。

将上面的方程组求解,其中θ从0-360循环,分别取正负两种情况,求得各附着最大的。

杆1的最大轴向压力为:

71.28kN;

杆2的最大轴向压力为:

0.04kN;

杆3的最大轴向压力为:

51.82kN;

杆1的最大轴向拉力为:

18.77kN;

杆2的最大轴向拉力为:

58.11kN;

杆3的最大轴向拉力为:

61.32kN;

2.2第二种工况的计算:

塔机非工作状态,风向顺着着起重臂,不考虑扭矩的影响。

将上面的方程组求解,其中θ=45,135,225,315,Mw=0,分别求得各附着最大的轴压和轴拉力。

杆1的最大轴向压力为:

45.03kN;

杆2的最大轴向压力为:

29.07kN;

杆3的最大轴向压力为:

56.56kN;

杆1的最大轴向拉力为:

45.03kN;

杆2的最大轴向拉力为:

29.07kN;

杆3的最大轴向拉力为:

56.56kN;

⑶、附着杆强度验算

1.杆件轴心受拉强度验算

验算公式:

σ=N/An≤f

式中σ---为杆件的受拉应力;

N---为杆件的最大轴向拉力,取N=61.321kN;

An---为杆件的截面面积,本工程选取的是25a号工字钢;

查表可知An=4850.00mm2。

经计算,杆件的最大受拉应力σ=61321.400/4850.00=12.644N/mm2,

最大拉应力不大于拉杆的允许拉应力215N/mm2,满足要求。

2.杆件轴心受压强度验算

验算公式:

σ=N/φAn≤f

式中σ---为杆件的受压应力;

N---为杆件的轴向压力,杆1:

取N=71.283kN;

杆2:

取N=29.072kN;

杆3:

取N=56.561kN;

An---为杆件的截面面积,本工程选取的是25a号工字钢;

查表可知An=4850.00mm2。

λ---杆件长细比,杆1:

取λ=68,杆2:

取λ=81,杆3:

取λ=188

φ---为杆件的受压稳定系数,是根据λ查表计算得:

杆1:

取φ=0.763,杆2:

取φ=0.681,杆3:

取φ=0.208;

经计算,杆件的最大受压应力σ=51.365N/mm2,

最大拉应力不大于拉杆的允许拉应力215N/mm2,满足要求。

⑷、附着支座连接的计算

附着支座与建筑物的连接采用与预埋件在建筑物构件上的螺栓连接。

预埋螺栓的规格和施工要求如果说明书没有规定,按照下面要求确定:

1.预埋螺栓必须用Q235钢制作;

2.附着的建筑物构件混凝土强度等级不应低于C20;

3.预埋螺栓的直径大于24mm;

4.预埋螺栓的埋入长度和数量满足下面要求:

其中n为预埋螺栓数量;d为预埋螺栓直径;l为预埋螺栓埋入长度;f为预埋螺栓与混

凝土粘接强度(C20为1.5N/mm^2,C30为3.0N/mm^2);N为附着杆的轴向力。

5.预埋螺栓数量,单耳支座不少于4只,双耳支座不少于8只;预埋螺栓埋入长度不少于15d;螺栓埋入端应作弯钩并加横向锚固钢筋。

㈤、附着设计与施工的注意事项

锚固装置附着杆在建筑结构上的固定点要满足以下原则:

1.附着固定点应设置在框架结构靠近柱根部处;

2.附着固定点应设在靠近楼板处,以利于传力和便于安装。

六、塔吊的拆卸

1、塔吊的程序与安装程序相反,依次为:

标准节→平衡重→钢丝绳→起重臂→平衡臂→塔帽→回转→套架→标准节→

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