戎益萍
杭州市交通工程集團(tuán)有限公司 310007
摘要:隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的持續(xù)建設(shè),我國(guó)很多地區(qū)的技術(shù)實(shí)施都獲得了較大的突破,預(yù)應(yīng)力技術(shù)的使用,為工程的穩(wěn)定性提供了較多的保證。但是,在技術(shù)的使用范圍擴(kuò)大后,預(yù)應(yīng)力孔道壓漿密實(shí)度成為了業(yè)界內(nèi)比較關(guān)注的技術(shù)指標(biāo),如果密實(shí)度未達(dá)到要求,將直接導(dǎo)致工程出現(xiàn)嚴(yán)重的安全隱患,例如橋梁結(jié)構(gòu)可能會(huì)在毫無(wú)征兆的情況下突然坍塌;如果密實(shí)度超標(biāo),也不利于工程的后續(xù)建設(shè)。所以,應(yīng)在今后的工作中,針對(duì)預(yù)應(yīng)力孔道壓漿密實(shí)度,實(shí)施有效的檢測(cè)方法,確保最終的檢測(cè)結(jié)果是符合實(shí)際的,根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況和技術(shù)檢測(cè)結(jié)果,對(duì)密實(shí)度做出適當(dāng)?shù)母淖?,鞏固工程質(zhì)量。
關(guān)鍵詞:預(yù)應(yīng)力;孔道;壓漿;密實(shí)度;檢測(cè)
在工程建設(shè)的過(guò)程中,預(yù)應(yīng)力的控制是核心組成部分,很多工作都不能僅僅在表面的技術(shù)指標(biāo)上努力,而是要充分的符合客觀標(biāo)準(zhǔn)及需求,促使工程在建設(shè)過(guò)程中,保證各方面的穩(wěn)定性,能夠較好的抵御天氣影響、環(huán)境影響,為社會(huì)建設(shè)提供較多的幫助?,F(xiàn)階段的多數(shù)工程都在選擇預(yù)應(yīng)力技術(shù)進(jìn)行施工,總體上的技術(shù)水平較高,而在預(yù)應(yīng)力孔道壓漿密實(shí)度方面,則要進(jìn)行深入的檢測(cè)和分析。在此,本文主要對(duì)預(yù)應(yīng)力孔道壓漿密實(shí)度檢測(cè)方法運(yùn)用展開(kāi)討論。
一、預(yù)應(yīng)力孔道壓漿作用與目前現(xiàn)狀
1、預(yù)應(yīng)力孔道壓漿作用
在后張法有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施工工藝中,預(yù)應(yīng)力孔道壓漿是一個(gè)關(guān)鍵工序,其作用有:
(1)、保護(hù)預(yù)應(yīng)力筋,避免其暴露于空氣和水汽中而銹蝕、斷裂;
(2)使預(yù)應(yīng)力筋與混凝土有良好的粘結(jié),確保預(yù)應(yīng)力筋向混凝土有效施加預(yù)壓力,以減輕后期荷載對(duì)錨具的作用,并且抑制超載時(shí)梁體裂縫開(kāi)展的寬度和間距;
(3)減少反復(fù)荷載對(duì)錨具造成的疲勞破壞,延長(zhǎng)錨具的使用壽命。
2、目前預(yù)應(yīng)力管道壓漿現(xiàn)狀
由于孔道壓漿材料質(zhì)量、壓漿工藝、施工管理及試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)等原因,孔道容易出現(xiàn)不密實(shí)、空洞缺陷。比如,壓漿人員為了減少壓漿施工的難度,往往采用較大的水灰比來(lái)增加漿體流動(dòng)性,極易造成壓入孔道的漿體泌水,在孔道內(nèi)形成空洞;又比如出漿孔、排氣孔設(shè)置不合要求,當(dāng)漿體溢出時(shí)誤認(rèn)為壓漿完成而停止壓漿,或由于出漿孔、排氣孔淤塞導(dǎo)致殘留空氣無(wú)法排出,造成孔道“窩氣”,形成空洞。為此,現(xiàn)行《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》規(guī)定,孔道內(nèi)的結(jié)硬漿體應(yīng)飽滿、密實(shí),充盈度應(yīng)合格。因此,應(yīng)對(duì)預(yù)應(yīng)力孔道壓漿密實(shí)度進(jìn)行檢測(cè),以確保橋梁的耐久性、承載力符合要求。
二、基于沖擊彈性波技術(shù)的孔道壓漿密實(shí)度檢測(cè)方法及原理
對(duì)于預(yù)應(yīng)力孔道壓漿密實(shí)度而言,其受到的影響因素較多,要想更好的完成密實(shí)度檢測(cè),必須針對(duì)影響因素進(jìn)行分析和解決。經(jīng)過(guò)大量的討論和分析,認(rèn)為檢測(cè)方法的選擇和運(yùn)用,應(yīng)適應(yīng)較多的情況。因此,基于沖擊彈性波技術(shù)的檢測(cè)方法被有效研發(fā)出來(lái),當(dāng)物體某處粒子因外力作用離開(kāi)平衡位置,該粒子在彈性力的作用下圍繞平衡位置振動(dòng),同時(shí)又引起周圍粒子圍繞各自平衡位置振動(dòng),這樣形成的振動(dòng)在彈性介質(zhì)中傳播的形式,稱為彈性波。而通過(guò)機(jī)械沖擊在彈性介質(zhì)中產(chǎn)生的彈性波,則稱為沖擊彈性波?;跊_擊彈性波技術(shù)的壓漿密實(shí)度檢測(cè)方法,是通過(guò)錘擊等方法在預(yù)應(yīng)力梁體表面某處激振,利用傳感器采集沖擊波振幅、波速、振動(dòng)頻率等數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析,判斷預(yù)應(yīng)力孔道壓漿密實(shí)度的一種無(wú)損檢測(cè)技術(shù)方法。該方法在實(shí)際的運(yùn)用過(guò)程中,也獲得了業(yè)內(nèi)的肯定,日后可將該方法推廣應(yīng)用。
1、定性檢測(cè)方法原理
基于沖擊彈性波技術(shù)的檢測(cè)方法,與預(yù)應(yīng)力孔道壓漿密實(shí)度的檢測(cè)具有較高的匹配性,其并不是單一的方法,而是運(yùn)用多項(xiàng)方法進(jìn)行聯(lián)合,從而完成密實(shí)度的高效檢測(cè),所得到的數(shù)據(jù)和結(jié)果都是比較可信的。定性檢測(cè)法是基于沖擊彈性波技術(shù)檢測(cè)的重要組成部分,其原理如下:定性檢測(cè)法在應(yīng)用過(guò)程中,主要是使用小錘作為工具,利用敲擊預(yù)應(yīng)力鋼束的一端,從而有效的激發(fā)沖擊波,在沖擊波出現(xiàn)后,針對(duì)鋼束兩頭的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集,主要包括波振幅指標(biāo)、波速指標(biāo)、振動(dòng)頻率等等,以此來(lái)進(jìn)行密實(shí)度的有效檢測(cè)。定性檢測(cè)法,即使用小錘敲擊預(yù)應(yīng)力鋼束一端激發(fā)沖擊波,采集鋼束兩端頭的波振幅、波速、振動(dòng)頻率等。該法只有在梁體兩端預(yù)應(yīng)力鋼束錨頭外露時(shí)才能進(jìn)行定性檢測(cè)。定性檢測(cè)法的原理是根據(jù)孔道壓漿密實(shí)度與波振幅、波速、振動(dòng)頻率等的函數(shù)關(guān)系,計(jì)算壓漿密實(shí)度指數(shù)I。當(dāng)I=1時(shí)表示孔道內(nèi)壓漿密實(shí)、飽滿;當(dāng)I=0時(shí)表示孔道內(nèi)完全空洞、無(wú)漿。通常I≥0.95時(shí)表示壓漿質(zhì)量較好,孔道壓漿無(wú)需處理。
從原理來(lái)分析,定性檢測(cè)法的應(yīng)用,雖然在操作上簡(jiǎn)單,并且獲得的結(jié)果準(zhǔn)確。但該方法在具體的應(yīng)用當(dāng)中,具有一個(gè)比較明顯的限制條件,那就是必須在梁體兩端預(yù)應(yīng)力鋼束錨頭外露的情況下,才能開(kāi)展的定性檢測(cè),這是日后需要重點(diǎn)注意的條件。
2、定位檢測(cè)法原理
除了上述的定性檢測(cè)法外,應(yīng)用基于沖擊彈性波技術(shù)檢測(cè)的過(guò)程中,定位檢測(cè)法也是比較重要的組成內(nèi)容,且在很多方面都為預(yù)應(yīng)力孔道壓漿密實(shí)度的檢測(cè),提供了較多的幫助和參考,告別了以往的傳統(tǒng)檢測(cè)。
定位檢測(cè)法的原理基于以下實(shí)驗(yàn)研究成果:
(1)、當(dāng)孔道壓漿存在空洞缺陷時(shí),彈性波會(huì)在缺陷處發(fā)生較強(qiáng)烈反射;
(2)、彈性波從梁底面或?qū)γ娴姆瓷鋾r(shí)間比壓漿密實(shí)時(shí)長(zhǎng),反射信號(hào)相對(duì)延遲。因此,可沿著波紋管的走向,在梁板的頂面或側(cè)面以一定間距布置測(cè)點(diǎn),擊振、拾振,根據(jù)波紋管處反射信號(hào)的有無(wú)和梁底反射信號(hào)是否延時(shí)判斷缺陷的有無(wú)和范圍。
就當(dāng)前的工作而言,當(dāng)壓漿的密實(shí)度指數(shù)I<0.95,或者是預(yù)應(yīng)力的鋼束錨頭被混凝土封閉的時(shí)候,建議選擇定位檢測(cè)法來(lái)進(jìn)行密實(shí)度的檢測(cè)工作。該方法的優(yōu)勢(shì)在于,能夠更好的確定壓漿缺陷的大小、具體范圍、實(shí)際的嚴(yán)重程度等等,在很多方面都可與現(xiàn)實(shí)情況具有高度的匹配度。
從原理上來(lái)分析,定位檢測(cè)法的應(yīng)用,主要是在垂直于預(yù)應(yīng)力鋼束的方向上,利用小錘作為工具,在梁的側(cè)面或者是在頂面的混凝土,開(kāi)展有效的表面敲擊工作,在敲擊的過(guò)程中,采集較多的彈性波發(fā)射信號(hào),并以此來(lái)開(kāi)展密實(shí)度的檢測(cè)工作。該方法不僅操作簡(jiǎn)單,且服務(wù)的領(lǐng)域比較廣闊,受到的限制條件較少,建議推廣應(yīng)用。
三、預(yù)應(yīng)力孔道壓漿密實(shí)度檢測(cè)方法的運(yùn)用分析
基于沖擊彈性波技術(shù)檢測(cè),雖然在很多方面都取得了突破的成果,但該方法畢竟在理論上的研究占有多數(shù),要想充分發(fā)揮檢測(cè)的優(yōu)勢(shì)和具體的內(nèi)容,應(yīng)針對(duì)不同的工程開(kāi)展運(yùn)用分析,從多方面進(jìn)行方法的驗(yàn)證,確?;跊_擊彈性波技術(shù)檢測(cè)是能夠達(dá)到較高水準(zhǔn)。
1、工程概況
目前,橋梁建設(shè)大多數(shù)是采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土橋梁,而且預(yù)應(yīng)力技術(shù)采用的是后張法施工,對(duì)后張法預(yù)應(yīng)力鋼筋孔道的處理是一道非常關(guān)鍵的工序??椎缐簼{是保護(hù)預(yù)應(yīng)力筋免遭銹蝕,保證構(gòu)造物耐久性的有效途徑,且孔道壓漿是隱蔽工程,一旦灌注后即成暗箱,質(zhì)量不易檢查,如果預(yù)應(yīng)力孔道壓漿不密實(shí),將嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)物的整體強(qiáng)度和耐久性,因此,要求孔道壓漿施工質(zhì)量非常高。廣州是南方地區(qū)的重要城市,且在工程建設(shè)和技術(shù)的運(yùn)用方面,都占有我國(guó)的領(lǐng)先地位。因此,在預(yù)應(yīng)力孔道壓漿密實(shí)度的檢測(cè)方法運(yùn)用分析方面,本文主要將廣清高速公路改擴(kuò)建工程(廣州段)土建工程A08合同段作為具體的研究案例。工程概況如下:樁號(hào)A41+620-YK43+626.63,路線長(zhǎng)2.306km,主線右幅大橋508m/1座,C匝道2號(hào)橋上部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力小箱梁,預(yù)制梁場(chǎng)30m跨后張有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力箱梁,梁高2.2m,上寬2.4m、下寬1.0m,腹板厚度跨中和梁端分別為0.2m、0.32m。每片梁布設(shè)縱向預(yù)應(yīng)力鋼束10孔,左右腹板各5孔。每孔鋼束由5根鋼線組成,波紋管為塑料波紋管,管徑80mm。檢測(cè)時(shí),箱梁存放于梁場(chǎng),預(yù)應(yīng)力筋已張拉、錨固,錨頭外露,孔道壓漿施工完成時(shí)間>7d,具有良好的檢測(cè)工作條件。
2、檢測(cè)步驟及方法
工程建設(shè)過(guò)程中的預(yù)應(yīng)力孔道壓漿密實(shí)度檢測(cè),是不可忽視的內(nèi)容,基于沖擊彈性波技術(shù)檢測(cè)在體系上是比較健全的,通過(guò)對(duì)該工程的密實(shí)度進(jìn)行檢測(cè),完全可以有效的驗(yàn)證方法是否可行。經(jīng)過(guò)討論與分析,認(rèn)為在檢測(cè)步驟和方法上,可從以下內(nèi)容來(lái)出發(fā):使用基于沖擊彈性波技術(shù)的預(yù)應(yīng)力混凝土梁多功能檢測(cè)儀,先以定性檢測(cè)法對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼束端頭擊振、拾振,利用專用軟件對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分析、處理、計(jì)算壓漿密實(shí)度指數(shù)I;對(duì)I<0.95的箱梁,再按照定位檢測(cè)法,以20cm間距,沿波紋管走向在箱梁腹板側(cè)面布置測(cè)點(diǎn),進(jìn)一步確定壓漿缺陷的大小及范圍。在最終的檢測(cè)結(jié)果上,預(yù)應(yīng)力孔道壓漿密實(shí)度符合實(shí)際的標(biāo)準(zhǔn)和要求,能夠進(jìn)行下一步的建設(shè)工作,后續(xù)運(yùn)營(yíng)時(shí),并未出現(xiàn)嚴(yán)重的問(wèn)題,總體穩(wěn)定性較高。
使用基于沖擊彈性波技術(shù)的預(yù)應(yīng)力混凝土梁多功能檢測(cè)儀,先以定性檢測(cè)法對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼束端頭擊振、拾振,利用專用軟件對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分析、處理、計(jì)算壓漿密實(shí)度指數(shù)I;對(duì)I<0.95的箱梁,再按照定位檢測(cè)法,以20cm間距,沿波紋管走向在箱梁腹板側(cè)面布置測(cè)點(diǎn),進(jìn)一步確定壓漿缺陷的大小及范圍。
3、檢測(cè)結(jié)果驗(yàn)證
檢測(cè)結(jié)果及鉆孔驗(yàn)證經(jīng)定性法檢測(cè),一部分預(yù)應(yīng)力孔道壓漿密實(shí)度指數(shù)I<0.95;經(jīng)定位法進(jìn)一步檢測(cè)、判斷,孔道壓漿缺陷多位于壓漿施工進(jìn)漿口附近區(qū)域。缺陷最嚴(yán)重的某片箱梁,孔道空洞范圍長(zhǎng)達(dá)3m,位于進(jìn)漿口段。定位檢測(cè)彈性波反射信號(hào)及延時(shí)。
以鉆孔方式對(duì)定性檢測(cè)法確定的空洞缺陷進(jìn)行驗(yàn)證:用沖擊鉆對(duì)該梁空洞區(qū)鉆直徑約52mm的孔,深度達(dá)波紋管外壁謹(jǐn)慎鉆進(jìn)。在鉆穿管壁時(shí),能感覺(jué)到有空洞。再用細(xì)鐵絲探入孔內(nèi),確認(rèn)管內(nèi)灌漿不密實(shí)、有空洞,空洞位于波紋管上部,大小約45mm,約占波紋管內(nèi)空間的一半。
四、關(guān)于預(yù)應(yīng)力孔道壓漿密實(shí)度檢測(cè)方法的討論
目前,國(guó)內(nèi)的各項(xiàng)建設(shè)工程均在持續(xù)的發(fā)展,為了更好的完成建設(shè)工作,必須要掌控好各項(xiàng)指標(biāo),避免造成負(fù)面影響。預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用,推動(dòng)了幾乎所有建設(shè)工程的發(fā)展,但所帶來(lái)的技術(shù)要點(diǎn)也是比較多的,預(yù)應(yīng)力孔道壓漿密實(shí)度就是重要的組成部分。預(yù)應(yīng)力孔道壓漿缺陷,對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)耐久性和承載力影響較大,關(guān)系到橋梁使用壽命能否達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期。壓漿施工質(zhì)量與施工工藝、設(shè)備、材料、施工管理等有關(guān),其中任一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題,皆會(huì)導(dǎo)致孔道壓漿空洞、不密實(shí)。相對(duì)于其他的指標(biāo)而言,預(yù)應(yīng)力孔道壓漿密實(shí)度在檢測(cè)方法上,要求非常嚴(yán)格,不僅僅是數(shù)據(jù)搜集的全面性,還必須在數(shù)據(jù)搜集上能夠符合客觀實(shí)際,甚至是符合后續(xù)的工程變化情況。盡管《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》對(duì)此有明確的質(zhì)量驗(yàn)收要求,但由于檢測(cè)手段和專業(yè)水平限制,監(jiān)理單位和施工單位皆難以對(duì)孔道壓漿結(jié)硬后的密實(shí)度進(jìn)行有效的檢測(cè)。本次研究所提出的檢測(cè)方法,總體上的可行性較高。基于沖擊彈性波技術(shù)的孔道壓漿結(jié)硬后密實(shí)度檢測(cè)法,是一種先進(jìn)的無(wú)損檢測(cè)手段,檢測(cè)效率快、準(zhǔn)確度高。應(yīng)積極推廣應(yīng)用該技術(shù),以抽樣檢測(cè)的方式對(duì)在建橋梁后張預(yù)應(yīng)力孔道壓漿質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè),促進(jìn)各方施工管理工作,確保工程質(zhì)量。同時(shí),應(yīng)進(jìn)一步加深預(yù)應(yīng)力孔道壓漿密實(shí)度的研究,針對(duì)不同的工程情況,選擇匹配的檢測(cè)方法,良好運(yùn)用的同時(shí),不斷的進(jìn)行開(kāi)拓和優(yōu)化。
總結(jié)
本文對(duì)預(yù)應(yīng)力孔道壓漿密實(shí)度檢測(cè)方法運(yùn)用展開(kāi)討論,從目前的工作來(lái)看,多數(shù)地區(qū)的建設(shè)工程,均可以對(duì)預(yù)應(yīng)力孔道壓漿密實(shí)度進(jìn)行有效的掌控,最終也可以推動(dòng)工程的發(fā)展。值得注意的是,隨著建設(shè)工程的復(fù)雜程度提升,預(yù)應(yīng)力孔道壓漿密實(shí)度的影響因素也在增加,同時(shí)與其他的建設(shè)指標(biāo)、技術(shù)指標(biāo)都具有密切的關(guān)聯(lián),如果其他指標(biāo)和內(nèi)容發(fā)生變化,預(yù)應(yīng)力孔道壓漿密實(shí)度也會(huì)隨之改變,這就要求檢測(cè)方法要靈活的運(yùn)用,不可固守體系和操作方式。
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(二)建筑門(mén)廳
門(mén)廳空間主要指建筑入口場(chǎng)地,該空間的人流量最大,師生進(jìn)入教室前都需從此進(jìn)入,如果門(mén)廳空間面積過(guò)小將會(huì)造成擁擠,嚴(yán)重影響師生的課下活動(dòng)。除此之外,建筑門(mén)廳會(huì)影響學(xué)生的視覺(jué)感受,帶給學(xué)生不一樣的心理變化,為此在進(jìn)行門(mén)廳空間設(shè)計(jì)上,需要從多個(gè)方面考慮,包括空間規(guī)模、色彩搭配、出行便利等等,現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)要點(diǎn)具體分析:
第一,門(mén)廳出入口。門(mén)廳是建筑內(nèi)外的直接通道,為保障學(xué)生進(jìn)出安全,建筑內(nèi)外高度應(yīng)合理控制,并在建筑門(mén)口預(yù)留足夠的空間,既擴(kuò)大了學(xué)生的進(jìn)出流量,同時(shí)也可作為休息空間,觀賞建筑外景色[4]。
第二,門(mén)廳空間劃分。建筑內(nèi)部門(mén)廳空間應(yīng)包含較多區(qū)域,比如說(shuō)公告欄、休閑區(qū)、等候區(qū)、植物觀賞區(qū)等,如圖2所示?;诖?,門(mén)廳空間要具有一定的空間,滿足視野開(kāi)闊要求,并對(duì)空間進(jìn)行精心設(shè)計(jì),增加空間活力。
第三,門(mén)廳與樓梯連接。建筑門(mén)廳空間多數(shù)與樓梯相互連接,從而構(gòu)成一定的交通空間,如果連接方式合理,交通空間也會(huì)變?yōu)榻涣骺臻g,會(huì)受到學(xué)生的歡迎。比如說(shuō)使用大臺(tái)階,增寬樓梯寬度等,為學(xué)生提供更多的游戲空間。
(三)活動(dòng)平臺(tái)
活動(dòng)平臺(tái)是一個(gè)半開(kāi)敞或者完全開(kāi)敞的公共空間,在校園建筑中多以與教室直接相連,促進(jìn)學(xué)生與室外環(huán)境的互動(dòng)。其中屋頂空間最為典型,在當(dāng)代校園建筑中屋頂花園深受學(xué)生喜愛(ài),是學(xué)生共享校園環(huán)境、與同學(xué)之間進(jìn)行交流的公共場(chǎng)地。將屋頂作為活動(dòng)平臺(tái),可提高校園建筑的利用率,增大公共空間面積,同時(shí)在屋頂可以將校園景觀一覽無(wú)遺,促進(jìn)學(xué)生與自然互動(dòng),有利于放松心情[5]。
(四)底層架空空間
底層架空主要在建筑低層,與校園的地面環(huán)境直接接觸,如圖3所示,底層架空空間不僅賦予了校園建筑更多功能,同時(shí)與校園環(huán)境相互結(jié)合使其更富親切感,是學(xué)生休息、娛樂(lè)游戲的樂(lè)土。為建筑外廊類似,該公共空間有利于植被、水體的引入,增加空間的自然美感。除此之外,在雨、雪天氣,底層架空空間將會(huì)成為學(xué)生觀賞雨景、雪景的最佳場(chǎng)地。
結(jié)語(yǔ)
綜上所述,在全面素質(zhì)教育備受關(guān)注的當(dāng)下,開(kāi)放教育逐漸被采用并取得良好的教育效果,在此情況下校園建筑開(kāi)放空間設(shè)計(jì)成為校園建設(shè)的重要內(nèi)容之一。對(duì)校園建筑開(kāi)放空間設(shè)計(jì)過(guò)程中,應(yīng)遵從視覺(jué)感受、空間層次、以人為本等幾項(xiàng)原則,對(duì)廊道空間、建筑門(mén)廳、活動(dòng)平臺(tái)、底層架空空間等進(jìn)行科學(xué)合理設(shè)計(jì)。
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