JP2015227182A - ガスタンクおよびガスタンクの保護方法 - Google Patents

Abstract

【課題】津波または高潮が到達した場合であっても、タンク本体の圧壊および浮き上がりを防止することができるガスタンクおよびガスタンクの保護方法を提供する。【解決手段】タンク本体８の内部にガスが貯留されるガスタンク１であって、タンク本体８の側壁８ａに設けられて、タンク本体８の内外を連通する開口部１６と、開口部１６を塞ぐようにして側壁に設けられた閉塞部１７と、を備え、閉塞部１７が移動または変形することにより、開口部１６の少なくとも一部が露出する。【選択図】図２

Description

本発明は、ガスタンクおよびガスタンクの保護方法に関する。

特許文献１に記載されるように、内槽と外槽とを備える低温タンクが知られている。この低温タンクは、地中を掘削して設けられたピット内に設けられている。内槽には、ＬＮＧ等の低温液体が貯留される。内槽と外槽との間には保冷材が充填され、さらに窒素ガスが封入されている。外槽には通気孔が設けられており、この通気孔にベローズが取り付けられている。窒素ガスの体積変動に応じて、ベローズが伸縮する。このような構成により、低温タンクの各部において生じた窒素ガスの体積変動を吸収している。

一方、津波または地震等からタンクを保護する各種の技術が知られている。たとえば、特許文献２に記載された津波対策工では、タンクの外側に、自立式の津波防護柵が設置されている。特許文献３に記載された補強構造では、タンクの側板の下部に支持枠体が設けられ、その支持枠体内にコンクリートが打設されている。特許文献４に記載されたタンクは、タンク本体と、タンク本体を納める格納体とを備えている。格納体の幅は、格納体の水平方向の一端から中央部に向けて漸増している。格納体は、津波の浸入が予想される側にその一端が向けられるよう、設定されている。

特開平９−１３７６２６号公報 特開２００７−３０２２８１号公報 特開２０１２−２５０７１２号公報 特開２０１３−１４０７号公報

従来、ブリージングタンクまたはガスの貯蔵タンクにおける津波または高潮対策は、設置場所が浸水域にならないような検討がされてきたが、これらのガスタンクの設置場所に津波または高潮が到達し得る場合には、ガスタンクの周りに海水が流れ込むことが考えられる。その場合、タンク本体に水圧が加わることによりタンク本体が圧壊したり、タンク本体に浮力が加わることによりタンク本体が浮き上がったりするおそれがある。このように、津波または高潮が到達した場合に、タンク本体を保護することは難しい。

本発明は、津波または高潮が到達した場合であっても、タンク本体の圧壊および浮き上がりを防止することができるガスタンクおよびガスタンクの保護方法を提供することを目的とする。

本発明は、タンク本体の内部にガスが貯留されるガスタンクであって、タンク本体の側壁に設けられて、タンク本体の内外を連通する開口部と、開口部を塞ぐようにして側壁に設けられた閉塞部と、を備え、閉塞部が移動または変形することにより、開口部の少なくとも一部が露出する。

このガスタンクによれば、タンク本体の側面に設けられた開口部は、閉塞部によって塞がれる。閉塞部が移動または変形することにより、開口部の少なくとも一部が露出し、タンク本体の内外が連通する。よって、津波または高潮がタンク本体に到達する場合に、閉塞部を移動または変形させることにより、海水をタンク本体の内部に導入することができる。タンク本体の内部に海水が導入されると、タンク本体の周りに海水が存在する状態でも、タンク本体に加わる水圧および浮力が低減される。よって、津波または高潮が到達した場合であっても、タンク本体の圧壊および浮き上がりを防止することができる。

いくつかの態様において、タンク本体は、コンクリート製の基礎上に設置されており、タンク本体は、側壁と、側壁の下端に接合された底板とを含み、基礎には、底板の周縁部に対面するように露出するアンカー部材が埋設されており、底板の周縁部は、全周にわたってアンカー部材の露出部分に溶接される。この構成によれば、アンカー部材が基礎に埋設されており、タンク本体の底板の周縁部が、全周にわたってアンカー部材の露出部分に溶接される。このような構造により、タンク本体と基礎との間隙に海水が浸入することが防止される。よって、タンク本体が基礎から浮き上がることを防止できる。

いくつかの態様において、ガスタンクは、閉塞部を閉位置に保持すると共に、閉塞部に水圧が加わった場合に閉塞部の移動を許容する開閉機構を備える。この場合、閉塞部に水圧が加わった場合に、閉塞部が移動して、タンク本体の内外が連通する。よって、津波または高潮の到達に起因する水圧を利用して、タンク本体の内部に海水を導入することができる。

いくつかの態様において、ガスタンクは、閉塞部を閉位置と開位置との間で移動させる駆動部と、駆動部を制御する制御部と、を備える。この場合、制御部が駆動部を制御し、閉塞部を移動することができる。閉塞部の開閉を遠隔操作することができるため、津波または高潮に対する対応性が高められる。

いくつかの態様において、閉塞部は、水圧によって破断する板状部材を含む。この場合、閉塞部の板状部材に水圧が加わると、板状部材が破断して、タンク本体の内外が連通する。よって、津波または高潮の到達に起因する水圧を利用して、タンク本体の内部に海水を導入することができる。

いくつかの態様において、開口部および閉塞部は、タンク本体の周方向の複数箇所に設けられている。この場合、複数の開口部によって、海水を導入および流通させやすい。よって、タンク本体の内部に海水を迅速かつ容易に導入することができる。また、それぞれの開口部が設けられる方向を調整することにより、津波または高潮が到達した際に、ある開口部を海水の導入口として機能させ、他の開口部を海水の流出口として機能させることもできる。この場合、津波または高潮によってタンク本体に与えられる衝撃を緩和することができる。

本発明は、タンク本体の内部にガスが貯留されるガスタンクの保護方法であって、タンク本体の側壁には、タンク本体の内外を連通する開口部と、開口部を塞ぐ閉塞部とが設けられており、タンク本体に津波または高潮が到達する前または到達した際に、閉塞部を移動または変形させることにより開口部の少なくとも一部を露出させて、開口部を通じて海水をタンク本体の内部に導入する。

このガスタンクの保護方法によれば、タンク本体に津波または高潮が到達する前または到達した際に、閉塞部を移動または変形させることによって開口部の少なくとも一部が露出し、タンク本体の内外が連通する。そして、開口部を通じて海水をタンク本体の内部に導入するため、タンク本体の周りに海水が存在する状態でも、タンク本体に加わる水圧および浮力が低減される。よって、津波または高潮が到達する場合においても、タンク本体の圧壊および浮き上がりを防止することができる。

本発明によれば、津波または高潮が到達する場合においても、タンク本体の圧壊および浮き上がりを防止することができる。

本発明の一実施形態に係るガスタンクを備えるガス貯蔵システムの概略構成を示す図である。 図１中のガスタンクを一部破断して示す正面図である。 （ａ）は基礎、アンカー部材およびタンク本体の位置関係を示す斜視図、（ｂ）はアンカー部材に対するタンク本体の底板の接合構造を示す断面図である。 側壁に設けられた開口部および閉塞部を示す断面図である。 （ａ）は津波が到達した際にタンク本体に加わる力を示す図、（ｂ）はタンク本体が海水に取り囲まれた際にタンク本体および基礎に加わる力を示す図である。 （ａ）は津波が到達した際に複数の開口部を通じて海水を導入および流出させた状態を示す図、（ｂ）はタンク本体の内部に海水を取り込んだ状態を示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、閉塞部の各種変形態様を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。以下に説明する実施形態では、本発明がガス貯蔵システムのブリージングタンクに適用される場合について説明する。

図１を参照して、ブリージングタンクを備えるガス貯蔵システムＳについて説明する。ガス貯蔵システムＳは、たとえばＬＮＧ等の低温液化ガスを貯蔵するためのシステムである。ガス貯蔵システムＳは、たとえば海に近い沿岸に建設されている。ガス貯蔵システムＳは、本実施形態のブリージングタンク（容積可変式ガス供給排出附属設備）１と、ＬＮＧ等を貯蔵する低温タンク２とを備える。低温タンク２とブリージングタンク１とは、連通管３によって接続されている。

低温タンク２は、２重殻タンクになっており、ＬＮＧ等を収容する内槽４と、内槽４を包囲する外槽５とを備える。内槽４と外槽５との間に形成された空間６には、低温タンク２の内外を断熱するための保冷材（パーライト等）が充填される。すなわち、空間６は保冷層として機能する。この空間６には、窒素ガス等の不活性ガスが封入されており、不活性雰囲気が保たれている。窒素ガスの封入圧力は、外気温や気圧の変化によって変動を生じないよう、ブリージングタンク１によって、ほぼ一定に保持される。

ブリージングタンク１は、低温タンク２の補機として、低温タンク２に付設されている。ブリージングタンク１は、上記した空間６内の窒素ガスの体積変化を吸収するために設けられたクッションタンクである。ブリージングタンク１は、たとえばコンクリート製の基礎７上に設置されている。たとえば、基礎７の下部は地中に形成されており、基礎７の上部は、地上に突出している。ブリージングタンク１は、基礎７上に設置されたタンク本体８を備える。タンク本体８は、たとえば鉄等の鋼板製であり、ブリージングタンク１のケーシングに相当する。タンク本体８の下部は円筒状をなしており、タンク本体８の上部はドーム状をなしている。

図２に示されるように、ブリージングタンク１は、タンク本体８の内部空間を上下に隔絶するゴム製のダイヤフラム９を備える。ダイヤフラム９は、その周縁部がタンク本体８の内壁面に固定されることにより、下部空間１０と上部空間１１とを画成している。下部空間１０は、連通管３によって、低温タンク２の空間６に接続されている。下部空間１０には、空間６に封入されている不活性ガスと同じガス、たとえば窒素ガスが封入されている。タンク本体８の頂部は大気に開放されており、上部空間１１は空気によって満たされている。ダイヤフラム９の中央部には、ウェイト１２が装着されている。このウェイト１２の重みによって、下部空間１０の窒素ガスが加圧されている。外気温や気圧の変動により窒素ガスの体積が変化するのに応じて、ダイヤフラム９の中央部が昇降する。ダイヤフラム９の昇降により、低温タンク２の空間６における窒素ガスの封入圧力が一定に保持される。なお、タンク本体８の頂部には、ベント１３が取り付けられている。

タンク本体８は、円筒状の側壁８ａの下端に接合された、円板状の底板１４を含む。底板１４の下面は、基礎７の表面に接触している。なお、底板１４は、たとえば複数の鋼板が接合されることによって、形成され得る。

図３（ａ）および図３（ｂ）に示されるように、基礎７には、円環状のリングアンカー１５が埋設されている。リングアンカー（アンカー部材）１５は、たとえば、断面（延在方向に垂直な断面）がＬ字状の鋼材である。リングアンカー１５は、基礎７内の鉄筋に溶接等によって連結されていてもよい。リングアンカー１５の直径は、底板１４の直径よりも大きい。リングアンカー１５は、底板１４の周縁部に対面するように、基礎７の表面に露出している。すなわち、リングアンカー１５の露出面（露出部分）１５ａが、基礎７の表面と面一になっている。底板１４の周縁部はリングアンカー１５上に載置されており、全周にわたって、リングアンカー１５の露出面１５ａに溶接されている。すなわち、底板１４の周縁部とリングアンカー１５の露出面１５ａとの間に、全周にわたって溶接部１５ｂが形成されている。このような接合構造（シール構造）により、タンク本体８が基礎７に対して強固に固定されており、しかも、タンク本体８（具体的には底板１４）と基礎７との間に海水が浸入することが防止されている。これにより、機械部分への海水の回り込みを防止している。

図２および図４に示されるように、ブリージングタンク１は、タンク本体８の側壁８ａに設けられた複数の開口部１６と、開口部１６を塞ぐようにして側壁８ａに設けられた蓋部（閉塞部）１７とを備える。開口部１６および蓋部１７は、たとえば円形状である。なお、開口部１６および蓋部１７は、矩形状であってもよい。開口部１６および蓋部１７は、タンク本体８の周方向の複数箇所に設けられている。より詳細には、開口部１６および蓋部１７は、側壁８ａの下部に設けられている。開口部１６および蓋部１７は、たとえば、タンク本体８の全高の半分の高さより低い位置に設けられる。

開口部１６および蓋部１７は、ブリージングタンク１に津波または高潮が到達した際に、タンク本体８の内部（たとえば下部空間１０）に海水を導入するための構造である。ブリージングタンク１では、津波または高潮が到達した際、蓋部１７が開くことによって開口部１６が露出し、開口部１６を通じて海水が内部に取り込まれ得る。このような構成により、タンク本体８の圧壊、浮き上がり、損傷を防止することができる。なお、タンク本体８には、ノズルまたはマンホール等が適宜設けられるが、これらの図示は省略されている。

開口部１６および蓋部１７の構成についてより詳細に説明する。開口部１６は、タンク本体８の周方向において、等間隔に３つ形成されている。開口部１６は、４つ以上形成されてもよいし、２つ形成されてもよい。開口部１６は、タンク本体８の周方向において等間隔に形成される場合に限られず、たとえば海に面する側により多く設けられてもよい。それぞれの開口部１６および蓋部１７が同一の形状および大きさを有してもよいし、異なる形状および大きさを有してもよい。

図４を参照して蓋部１７の一例について説明すると、蓋部１７は、鉄等からなる。蓋部１７は、円形の開口部１６に嵌まり込む円板状の嵌合部１７ａと、嵌合部１７ａから径方向に張り出すフランジ部１７ｂとを含み得る。嵌合部１７ａおよびフランジ部１７ｂの形状は、側壁８ａの湾曲形状に沿って湾曲していてもよい。蓋部１７と側壁８ａとの間には、ガスケット等が設けられてもよい。

蓋部１７は、側壁８ａに対して開閉可能に取り付けられている。蓋部１７と側壁８ａとの間には開閉機構１８が設けられている。この開閉機構１８は、たとえば、ヒンジ構造を含み得る。開閉機構１８は、蓋部１７に水圧が作用しない通常時には、蓋部１７を閉位置（図４において実線で示される位置）に保持する。開閉機構１８は、蓋部１７に水圧が加わった場合に、蓋部１７の移動を許容する。蓋部１７は、所定の可動範囲を有しており、水圧によって、開位置（図４において仮想線で示される位置）まで移動する。蓋部１７に水圧が作用しなくなった際には、蓋部１７は、たとえば自重によって、閉位置に戻る。開閉機構１８は、蓋部１７を閉位置に付勢するばね機構を含んでもよい。

蓋部１７は、たとえば、タンク本体８の内面側に設けられる。なお、すべての蓋部１７が、タンク本体８の内面側に設けられて、内面側に開く態様としてもよいが、一部の蓋部１７がタンク本体８の外面側に設けられて、外面側に開く態様を採ってもよい。水圧によってタンク本体８の内面側に開き得る蓋部１７を採用することにより、開口部１６を海水Ｗの導入口として機能させることができる。一方、水圧によってタンク本体８の外面側に開き得る蓋部１７を採用することにより、その開口部１６を海水Ｗの流出口として機能させることができる（図６（ａ）参照）。

ここで、ブリージングタンク１に津波または高潮が到達した際に、ブリージングタンク１に加わる力について考察する。図５（ａ）は、津波が到達した際にタンク本体８に加わる力を示す図であり、図５（ｂ）は、タンク本体８が海水に取り囲まれた際にタンク本体８および基礎７に加わる力を示す図である。

図５（ａ）に示されるように、ブリージングタンク１に津波または高潮が到達した際、タンク本体８には、海水Ｗによって、水平波力Ｆ１および引抜力Ｆ２が加わり得る。また、図５（ｂ）に示されるように、ブリージングタンク１に津波または高潮が到達した際、タンク本体８の側壁８ａには、海水Ｗによって水圧Ｐが加わり得る。基礎７の下方に海水Ｗが回り込んだ場合には、タンク本体８および基礎７に、浮力Ｆ３が加わり得る。タンク本体８と基礎７との間に海水Ｗが回り込んだ場合には、タンク本体８に、浮力Ｆ４が加わり得る。

本実施形態のブリージングタンク１によれば、図６（ａ）および（ｂ）に示されるように、タンク本体８の内部に海水Ｗを導入可能であることにより、上記した水平波力Ｆ１、引抜力Ｆ２、モーメントＭ、水圧Ｐ、浮力Ｆ３および浮力Ｆ４が低減され得る。なお、図６（ａ）および（ｂ）においては、蓋部１７の図示は省略されている。

図６（ａ）および（ｂ）を参照して、ブリージングタンク１の保護方法について説明する。タンク本体８に津波または高潮が到達した際、開口部１６を塞いでいた蓋部１７が開いて、たとえばタンク本体８の内面側に移動する。蓋部１７が開くことによって開口部１６を露出させ、タンク本体８の内外を連通させる。そして、開口部１６を通じて海水Ｗをタンク本体８の内部に導入する。

ここで、上述したように、開口部１６の一部を海水Ｗの流出口として機能させれば、タンク本体８の内部に海水Ｗを流通させることができる（図６（ａ）参照）。このようにすることで、タンク本体８に加わる水平波力Ｆ１および引抜力Ｆ２を低減することができ、津波または高潮の到達時の衝撃に起因するタンク本体８の損傷を低減することができる。

さらには、開口部１６を通じて海水Ｗをタンク本体８の内部に導入することにより、タンク本体８を浸水させる。これにより、タンク本体８に加わる水圧Ｐおよび浮力Ｆ３を低減することができる。言い換えれば、タンク本体８の内外面の圧力差を低減することができる。よって、津波または高潮によってタンク本体８が海水Ｗに囲まれた場合においても、タンク本体８の圧壊および浮き上がりを防止することができる。タンク本体８の浮き上がりを防止することにより、タンク本体８の漂流を防止することができる。

さらに、ブリージングタンク１によれば、リングアンカー１５が基礎７に埋設されており、タンク本体８の底板１４の周縁部が、全周にわたってリングアンカー１５の露出面１５ａに溶接される。この構成により、タンク本体８と基礎７との間隙に海水Ｗが浸入することが防止され、浮力Ｆ４を低減することができる。よって、タンク本体８が基礎７から浮き上がることを防止できる。

また、開閉機構１８が設けられるため、蓋部１７に水圧が加わった場合に、蓋部１７が移動して、タンク本体８の内外が連通する。よって、津波または高潮の到達に起因する水圧を利用して、タンク本体８の内部に海水Ｗを導入することができる。

また、複数の開口部１６によって、海水Ｗを導入および流通させやすいため、タンク本体８の内部に海水Ｗを迅速かつ容易に導入することができる。それぞれの開口部１６が設けられる方向を調整することにより、津波または高潮が到達した際に、ある開口部１６を海水Ｗの導入口として機能させ、他の開口部１６を海水Ｗの流出口として機能させることもできる（図６（ａ）参照）。これにより、津波または高潮によってタンク本体８に与えられる衝撃を緩和することができる。さらには、タンク本体８が受け得る損傷を低減することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られない。本発明は、図７（ａ）〜（ｃ）に示される各種の変形態様を採ることができる。たとえば、図７（ａ）に示されるように、蓋部１７Ａを移動させる駆動部１９と、駆動部１９を制御するコントローラ（制御部）２０を備えたブリージングタンク１Ａであってもよい。この場合、コントローラ２０は、中央制御室において制御され得る。蓋部１７Ａは、開口部１６Ａを塞ぐ閉位置と、開口部１６Ａを露出させる開位置との間で、側壁８ａに沿って円弧状にスライド移動可能である。コントローラ２０が駆動部１９を制御し、蓋部１７Ａをスライド移動させ、開口部１６Ａを露出させることができる。蓋部１７Ａの開閉を遠隔操作することができるため、津波または高潮に対する対応性が高められる。

また、図７（ｂ）に示されるように、タンク本体８の側壁８ａにＬ字状の配管２１を取り付け、上方に向けられた配管２１の先端部に、水圧によって破断可能な薄型の板状部材２２が設けられたブリージングタンク１Ｂであってもよい。この場合、板状部材２２が水圧によって破断することにより、配管２１を通じてタンク本体８の内部に海水Ｗを導入することができる。図７（ｃ）に示されるように、タンク本体８の側壁８ａにＬ字状の配管２３を取り付け、下方に向けられた配管２３の先端部に、水圧によって破断可能な薄型の板状部材２４が設けられたブリージングタンク１Ｃであってもよい。この場合、板状部材２４が水圧によって破断することにより、配管２３を通じてタンク本体８の内部に海水Ｗを導入することができる。また、水圧によって板状部材２２，２４が破断した場合に、タンク本体８の内外は連通したままである。よって、海水Ｗが引いた後、重力を利用してタンク本体８の内部の海水Ｗをある程度排出することも可能である。

なお、閉塞部として、ラプチャーディスクと同様の機構を設けてもよい。若しくは、閉塞部として、回転式ドアと同様の機構を採用してもよい。水圧で開閉される閉塞部、制御されて開閉する閉塞部に限られず、手動操作によって開閉する蓋部材であってもよい。たとえば、引き戸構造の閉塞部であってもよい。

タンク本体に設けられる開口部と閉塞部は、それぞれ１つであってもよい。周方向に複数設けられる場合に限られず、高さ方向に複数設けられてもよい。

基礎７の下方において、地中に埋設される円筒状の壁を設けてもよい。壁は、コンクリート製または鋼板製とすることができる。円筒状の壁の上端を基礎７の下面に接合する構造とすることにより、基礎７の下側への海水Ｗの回り込みを防止することができる（図５（ｂ）に示される浮力Ｆ３参照）。

ブリージングタンク１は、コンクリート製の基礎７上に設置される場合に限られない。たとえば、低温タンク２の頂部または側部に設置されてもよい。ブリージングタンク１は低温タンク２に比して小型であるため、たとえば、低温タンク２の側壁から側方に張り出すように設けられた架台上に設置されてもよい。

本発明のガスタンクは、ブリージングタンクに限られない。本発明は、内部にガスを貯留するタンクであればどのようなガスタンクにも適用可能であり、たとえば、空気、酸素または窒素等を貯蔵するためのガスタンクに適用されてもよい。本発明に係るガスタンクは、毒性のないガスを貯蔵してもよく、アンモニア等の毒性のあるガスを貯蔵してもよい。毒性のあるガスを貯蔵する場合は、放出されるガスを無害化するための設備を付加することができる。

１ ブリージングタンク（ガスタンク）
７ 基礎
８ タンク本体
８ａ 側壁
１４ 底板
１５ リングアンカー
１５ａ 露出面
１６ 開口部
１７ 蓋部
１８ 開閉機構
１９ 駆動部
２０ コントローラ
２２ 板状部材
２４ 板状部材
Ｗ 海水

Claims (7)

1. タンク本体の内部にガスが貯留されるガスタンクであって、
   前記タンク本体の側壁に設けられて、前記タンク本体の内外を連通する開口部と、
   前記開口部を塞ぐようにして前記側壁に設けられた閉塞部と、を備え、
   前記閉塞部が移動または変形することにより、前記開口部の少なくとも一部が露出する、ガスタンク。
2. 前記タンク本体は、コンクリート製の基礎上に設置されており、
   前記タンク本体は、前記側壁と、前記側壁の下端に接合された底板とを含み、
   前記基礎には、前記底板の周縁部に対面するように露出するアンカー部材が埋設されており、
   前記底板の周縁部は、全周にわたって前記アンカー部材の露出部分に溶接される、請求項１に記載のガスタンク。
3. 前記閉塞部を閉位置に保持すると共に、前記閉塞部に水圧が加わった場合に前記閉塞部の移動を許容する開閉機構を備える、請求項１または２に記載のガスタンク。
4. 前記閉塞部を閉位置と開位置との間で移動させる駆動部と、
   前記駆動部を制御する制御部と、を備える、請求項１または２に記載のガスタンク。
5. 前記閉塞部は、水圧によって破断する板状部材を含む、請求項１または２に記載のガスタンク。
6. 前記開口部および前記閉塞部は、前記タンク本体の周方向の複数箇所に設けられている、請求項１〜５のいずれか一項に記載のガスタンク。
7. タンク本体の内部にガスが貯留されるガスタンクの保護方法であって、前記タンク本体の側壁には、前記タンク本体の内外を連通する開口部と、前記開口部を塞ぐ閉塞部とが設けられており、
   前記タンク本体に津波または高潮が到達する前または到達した際に、前記閉塞部を移動または変形させることにより前記開口部の少なくとも一部を露出させて、前記開口部を通じて海水を前記タンク本体の内部に導入する、ガスタンクの保護方法。
   

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