JP4502963B2 - コンクリート構造物の端部処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、土砂型枠を用いて築造される砂防堰堤(ダム)等のコンクリート構造物の土砂型枠の法面により成形される突起状のコンクリート端部を除去するための端部処理方法に関するものである。

砂防ダム等では、超硬練りのコンクリート（ＲＣＣ：Roller Compacted Concrete)の型枠として現地土砂を成形して得られた土砂型枠を用い、コンクリート打設を行う場合がある。ＲＣＣは、ダンプ等で左右一対の土砂型枠間に荷下ろしされ、ブルドーザー等で敷き均された後、振動ローラー等で締め固められる。

図７(a）は、このような土砂型枠の１例の概略を示したものであり、積み上げた現地土砂Ａを成形して、構築されるコンクリート構造物Ｂの長手方向に平行な一対の土砂型枠１，１を形成する。土砂型枠１は、その型枠面が所定の勾配で傾斜する法面１ｂとされ、左右一対の土砂型枠１，１で形成される偏平な逆台形の空間にコンクリート２を打設して締め固める。次いで、完成した土砂型枠１及びコンクリート２の平らな上面に、次の土砂型枠１，１を同じ間隔で、あるいは間隔を狭めて成形し、コンクリート２を打設して締め固めし、以上のような土砂型枠１の成形とコンクリート２の打設・締固めを順次繰り返すことにより、砂防ダム等のコンクリート構造物Ｂが築造される。

このような構成の土砂型枠１の成形には、特許文献１に記載されている土砂型枠の成形方法及び土砂型枠成形用建設機械が使用されている。この成形方法は、バックホウ等の走行式建設機械の下部走行体のトラックフレームの側面に土砂型枠法面整形用の面板を取付け、この面板を土砂の端面に押し付け、上部旋回体に装備されているバケットで土砂の天端を成形することにより土砂を面板側へ掻き寄せて締め固め、土砂型枠の法面を整形し、バケットと面板で土砂型枠の天端と法面を同時に成形するものである。

図７(a）に示すように、１段の土砂型枠は厚さが例えば50ｃｍ（25ｃｍ×２層のコンクリート打設）であり、端部の法面１ｂは土砂の崩壊がないように１：１の勾配で成形されている。従って、完成後のコンクリート構造物Ｂの両側面はノコギリ状の形態をしている。また、水通し部などにおいては、最終的に土砂型枠を除去し、ノコギリ状のコンクリート突起２ｂをはつり、単一平面に仕上げることが多い。

なお、本発明に関連する先行技術文献として、特許文献２がある。特許文献２の発明は、川岸、海岸、川底などの地盤を掘削して得られた玉石や砂礫を砂防ダム等のコンクリート構造物の基礎のコンクリート骨材に利用するものである。

特開２００３−２２７１２３号公報 特開２００２−１８０４３４号公報

前述のような土砂型枠を用いた砂防ダム等の築造においては、砂防ダム等の両側面にノコギリ状のコンクリート突起が形成されるため、次のような課題がある。

(1) 水通し部などにおいてノコギリ状のコンクリート突起をはつるためには、専用の機械(ブレーカーや回転掘削機等)を投入しなければならず、工費及び工程が増加する。

(2) 無人化施工の場合、はつり面の視認に相応のカメラ設備が必要であり、作業に時間を要する。さらに、仕上がりの精度を有人施工なみに確保することが難しい。

(3) 土砂型枠の端面を鉛直にすれば、ノコギリ状のコンクリート突起を無くすことができるが、現地土砂は砂質礫であり、自然の状態では鉛直自立は困難である。

本発明は、このような問題を解決すべくなされたものであり、その目的は、土砂型枠を用いた砂防ダム等のコンクリート構造物の築造において、土砂型枠の法面により成形されるノコギリ状の突起のコンクリート端部を土砂型枠の撤去と同時に簡単に除去することができるコンクリート構造物の端部処理方法を提供することにある。

本発明の請求項１は、土砂型枠を用いて築造されるコンクリート構造物（砂防ダム等）の土砂型枠の法面により成形される突起状のコンクリート端部を除去する端部処理方法であり、土砂型枠を用いてコンクリート（ＲＣＣ等）を打設した後、コンクリート本体部とコンクリート端部の境目部分（設計ライン位置）に、コンクリート構造物の長手方向（設計ライン方向）に沿って連続する目地材を挿入してコンクリート本体部とコンクリート端部を分離し、土砂型枠の撤去とほぼ同時にコンクリート端部を除去してコンクリート本体部によりコンクリート構造物を構成することを特徴とするコンクリート構造物の端部処理方法である。

本発明は、例えば図１、図７(b)に示すように、自然の状態で鉛直自立が困難な砂質礫から構成される土砂型枠の法面により形成されるコンクリート構造物側面のノコギリ状のコンクリート突起を土砂型枠の撤去と同時に除去できるようにしたものであり、１段のコンクリートを打設してその上面を敷き均した後に、設計ラインに沿って連続的に目地材（鋼板など板状のもの、現地発生土や砂などの充填材）を配置し、この目地材によりコンクリート本体部とコンクリート端部を構造的に分離しておくものである。目地材を挿入した後、目地の上を含めてコンクリート上面を振動ローラー等で転圧し、コンクリート上面が均一に締め固められるようにする。なお、目地材は、はつりを必要とする部分にのみ配置すればよい(図７(b)参照)。

本発明の請求項２は、請求項１に記載の端部処理方法において、目地材は板状の部材であることを特徴とするコンクリート構造物の端部処理方法である。

目地材に、鋼板、プラスチック板などの硬い板材あるいはシート等の可撓性のある板状のもの等を用いる場合である。この場合、コンクリートダムで使用される振動目地切り機を利用することができ、その目地切り板を振動圧入する際に目地切り板と共に挿入することができる。目地切り板を引き上げれば、コンクリート本体部と突起状のコンクリート端部との間に隙間をおいて鋼板などが配置され、コンクリート本体部と突起状のコンクリート端部とが構造的に分離された状態となる。土砂型枠を撤去する際に、鋼板などは突起状のコンクリート端部と共に除去される。

本発明の請求項３は、請求項１に記載の端部処理方法において、目地材は土や砂などの充填材であり、コンクリート本体部とコンクリート端部の境目部分(設計ライン位置)に、コンクリート構造物の長手方向(設計ライン方向)に沿って目地切り板を挿入し、この目地切り板をコンクリート構造物の幅方向(設計ライン方向の直角方向)に揺動させることによって自立する充填空間を形成し、この充填空間に充填材を充填することを繰り返しながら連続した目地を設けることを特徴とするコンクリート構造物の端部処理方法である。

目地材に現地発生土や砂などの充填材を用い、目地切りした後、目地内に充填材を充填する場合である。この場合、例えば図２に示す振動板揺動による充填方式の目地切り装置を用いることができる。この目地切り装置をバックホウ等のベースマシンのアーム先端に取り付け、目地切り板をコンクリート中に振動圧入した後、目地切り板を目地幅が拡大する方向に押し引き動作させて目地を上方に向かって広がる充填空間とし、目地切り板を引き上げながらホッパー内の現地砂あるいは購入砂などの充填材を充填空間に充填する(図３、図４参照)。コンクリート本体部と突起状のコンクリート端部とが砂などの充填材を介して構造的に分離された状態となる。土砂型枠を撤去する際に、突起状のコンクリート端部を除去すれば、砂などの充填材は落下して自然の土砂に戻る。

本発明の請求項４は、請求項１に記載の端部処理方法において、目地材は土や砂などの充填材であり、コンクリート本体部とコンクリート端部の境目部分(設計ライン位置)に、コンクリート構造物の長手方向(設計ライン方向)に沿って目地切り板状容器を挿入し、この目地切り板状容器を引き抜きながら形成された充填空間に目地切り板状容器内の充填材を充填することを繰り返しながら連続した目地を設けることを特徴とするコンクリート構造物の端部処理方法である。

目地材に現地発生土や砂などの充填材を用い、目地切りと同時に目地内に充填材を配置し、引き上げと同時に目地内に充填材を残置して充填する場合である。この場合、例えば図５に示す目地切り板状容器挿入による充填方式の目地切り装置を用いることができる。この目地切り装置をバックホウ等のベースマシンのアームの先端に取り付け、現地砂や購入砂などを収納した目地切り板状容器をコンクリート中に振動圧入した後、目地切り板状容器を引き上げながら容器内の充填材を充填空間内に残置して充填する(図６参照)。この場合も、コンクリート本体部と突起状のコンクリート端部とが砂などの充填材を介して構造的に分離された状態となる。土砂型枠を撤去する際に、突起状のコンクリート端部を除去すれば、砂などの充填材は落下して自然の土砂に戻る。

以上のような構成において、１段の土砂型枠間にコンクリートを打設してその上面を敷き均した後、目地切り板や目地切り装置により目地切りと目地材の挿入を行い、ベースマシンを設計ラインに沿って移動させて順次目地を設けることにより、目地材を設計ラインに沿って連続して配置する。目地材の配置後、目地の上を含むコンクリート上面を振動ローラー等で転圧して締め固めを行う。このような施工をはつりの必要な部分のコンクリートに対して実施する。各段のコンクリート本体部と突起状のコンクリート端部は目地材を介して構造的に分離し、土砂型枠の撤去と同時にノコギリ状のコンクリート突起が除去される。

本発明は、以上のような構成からなるので、次のような効果を奏することができる。

(1) 土砂型枠を用いた砂防ダム等のコンクリート構造物の築造において、コンクリート本体部と突起状のコンクリート端部とを目地材で構造的に分離するようにしているため、土砂型枠の法面により成形されるノコギリ状の突起のコンクリート端部を土砂型枠の撤去と同時に簡単に除去することができ、従来のように最終的なはつり作業の必要がなく、工程の短縮及び工費の削減が可能となる。

(2) はつりの必要な箇所におけるノコギリ状のコンクリート突起のみを簡単に除去することができる。

(3) はつり作業がないことから、専用の機械を投入する必要がなく、また無人化施工の場合、はつり面の視認のためのカメラ設備も不要となる。

(4) コンクリートを砂などの目地材に置き換えた後、コンクリートの上面を締め固めることができるため、均一に締め固められたコンクリート構造物を得ることができる。

以下、本発明を図示する実施形態に基づいて説明する。図１は、本発明の端部処理方法における目地切り施工の一例を示す施工全体図である。図２は、本発明で用いる目地切り装置の一例を示す正面図、側面図である。図３、図４は、図２の装置による施工を工程順に示す側面図である。図５は、本発明で用いる目地切り装置の他の例を示す正面図、側面図である。図６は、図５の装置による施工を工程順に示す側面図である。

図１のコンクリート構造物の断面図に示すように、砂防ダム等においては、現地土砂Ａを積み上げて成形することにより、築造されるコンクリート構造物Ｂの長手方向（図１の奥行き方向）に沿って形成される土砂型枠１が用いられる場合がある。土砂型枠１は、その型枠面が土砂の崩壊がないように所定の勾配（例えば傾斜角45°）で傾斜する法面１ｂとされ、左右一対の土砂型枠１，１で形成される偏平な逆台形の空間にコンクリート（ＲＣＣ）２を打設して締め固める。次いで、完成した土砂型枠１及びコンクリート２の平らな上面に、次の土砂型枠１，１を同じ間隔で、あるいは間隔を狭めて成形し、コンクリート２を打設して締め固めし、以上のような土砂型枠１の成形とコンクリート２の打設・締固めを順次繰り返すことにより、砂防ダム等のコンクリート構造物Ｂが構築される。なお、土砂型枠１の成形には、例えばバックホウを利用した土砂型枠成形用建設機械（図示せず）が用いられ、バケットにより土砂型枠１の天端１ａが成形され、下部走行体に取り付けた土砂型枠法面整形用の面板により法面１ｂが整形される。

完成したコンクリート構造物Ｂの両側面には、ノコギリ状のコンクリート突起が形成されるため、本発明では、次のような端部処理によりノコギリ状のコンクリート突起を簡単に除去できるようにする。即ち、各段において一対の土砂型枠１、１間にコンクリート２を打設し、コンクリート２の上面を敷き均した後、コンクリート本体部２ａと突起状のコンクリート端部２ｂの境目（設計ラインＬ位置）に、コンクリート構造物Ｂの長手方向に沿う設計ラインＬに沿って連続的に目地材３を上方から挿入してコンクリート本体部２ａと突起状のコンクリート端部２ｂを構造的に分離しておく。目地材３を挿入した後は、目地材３の上面を含めてコンクリート２の上面を振動ローラー等で転圧し、コンクリート２の上面を均一に締め固める。全段のコンクリート打設が終了すると、土砂型枠１の撤去と同時に突起状のコンクリート端部２ｂを除去してコンクリート本体部２ａによりコンクリート構造物Ｂを構成する。

目地材３には、鋼板、プラスチック板などの剛性のある板、可撓性のあるシート等（図示省略）、あるいは現地発生土や砂などの充填材（図１等）が用いられる。

板やシート等の場合には、コンクリートダムに用いられる振動目地切り機を利用することができ、その目地切り板を振動圧入する際に、目地切り板と共に板やシート等をコンクリート中に挿入し、目地切り板を引き上げることにより埋設する。板やシート等は目地切り板の土砂型枠側の側面に添接し、下部を目地切り板の下端に引っ掛けた状態で、目地切り板と共に圧入し、目地切り板を引き上げると、コンクリート本体部との間に隙間をおいて板やシート等が残置されるようにするのが好ましい。土砂型枠の撤去時に、板やシート等はコンクリート端部２ｂと共に除去される。

現地発生土や砂などの充填材は、図１に示す目地切り機１０を使用し、後に詳述するように、目地切りと同時に、コンクリート中に充填して埋設することができる。コンクリートが砂などの充填材に置き換えられ、コンクリート端部２ｂを除去すれば、充填材は落下して自然の土砂に戻る。

目地切り機１０は、図１に示すように、ベースマシンとして例えばバックホウ１１を用いることができ、バックホウ１１の起伏可能なブーム１２の先端に上下方向に回転可能に取付けられたアーム１３の先端に、板やシート等を用いる場合は、起振機を介して目地切り板を取り付け（図示せず）、充填材を用いる場合は、図２に示す振動板揺動による充填方式の目地切り装置２０または図５に示す目地切り板状容器挿入による充填方式の目地切り装置３０などを取り付ける。いずれの場合も、アーム先端のフロントアタッチメントとしての目地切り板や目地切り装置は、設計ラインＬに沿って所定の長さを有しているため、目地切り機１０を移動させて順次目地切りを行うことにより、目地材３が設計ラインＬに沿って連続して配置される。

振動板揺動による充填方式の目地切り装置２０は、図２に示すように、主として、目地切り板２１とホッパー２２から構成されている。目地切り板２１は、ベースマシンのアーム１３の下端に旋回装置２３、起振装置２４を介して設けられている。旋回装置２３の旋回テーブル２３ａには、スプリングを有する吊りロッド２４ｂを介して振動テーブル２４ｃが取り付けられ、この振動テーブル２４ｃの下面に目地切り板２１の上部が取り付けられており、起振機２４ａにより目地切り板２１が上下振動する。旋回装置２３は目地切り板２１を水平旋回させ、設計ラインＬに沿うように角度調整する。

ホッパー２２は、下端の排出口が目地切り板２１の側面に位置し、現地発生土や砂などの充填材３が目地切り板２１に沿って落下するように、上部がアーム１３に取り付けられている。ホッパー２２の下端には排出口を開閉する回転式の開閉ゲート２５が設けられ、シリンダ等のアクチュエータ２６により開閉する。充填材３は、現地砂や購入砂が好ましく、現地砂の場合には、ホッパー２２の上部の投入口に礫除去篩２７を設け、現地発生土から礫が除去された現地砂（現地土砂に対して60〜70％程度の現地砂が得られる）がホッパー２２内に貯蔵される。

以上のような構成の目地切り装置２０を用いて、図３、図４に示すように、コンクリートの打設後、コンクリート上面を敷き均した後、目地切りと充填材の充填が行われる。

（1）図３(a)に示すように、目地切り板２１を設計ラインＬに沿って位置するように位置決めする。目地切り板２１のコンクリート本体部２ａ側の側面が設計ラインＬに一致するようにする。図３(b)に示すように、目地切り板２１を振動させながら圧入する。目地切り板２１はコンクリート本体部２ａと突起状のコンクリート端部２ｂが完全に分離されるように最下端まで挿入される。開閉ゲート２５は閉じており、ホッパー２２内には砂などの充填材３が貯蔵されている。

（2）図３(c）、図４(a)に示すように、目地切り板２１をベースマシンのアーム等により目地４が連続する方向(設計ラインＬ)の直角方向に揺動させ、押し引き動作を繰り返すことで幅付けを行う。目地４は上方に向かって広がる自立した充填空間となる。

（3）図４(b）に示すように、目地切り板２１をコンクリート本体部２ａ側に寄せた状態で、開閉ゲート２５を開き、ホッパー２２内に貯蔵された砂などの充填材３を目地４内に投入し、目地４内に充満させる。

（4）図４(c）に示すように、開閉ゲート２５を閉じ、目地切り板２１を引き上げる。その後、目地４の上を含めてコンクリート２の上面を振動ローラー等で転圧する。コンクリート本体部２ａと突起状のコンクリート端部２ｂが充填材３を介して構造的に分離された状態となる。

図７(b)に示すように、各段において、上記の目地切りと充填材の充填を行い、コンクリート本体部２ａと突起状のコンクリート端部２ｂが充填材３で構造的に分離された砂防ダム等のコンクリート構造物Ｂが築造される。なお、この図では、上部の３段だけがはつりを必要とする部分となっている。土砂型枠１を撤去すると同時に突起状のコンクリート端部２ｂが除去され、砂などの充填材３は落下して自然の土砂に戻り、例えば上部３段がコンクリート本体部２ａのみからなるコンクリート構造物Ｂが完成する。

目地切り板状容器挿入による充填方式の目地切り装置３０は、図５に示すように、主として、目地切り板状容器３１とホッパー３２から構成されている。目地切り板状容器３１は、目地切り板と充填材貯蔵容器を兼ねる部材であり、二枚の目地切り板３１ａを所定の間隙をおいて平行に配置し、長さ方向の両端部を閉じ、下端が開口し、上部に漏斗部３１ｂが設けられた薄板状の容器とされている。このような目地切り板状容器３１がアーム１３の下端に旋回装置３３、起振装置３４を介して設けられている。

旋回装置３３の旋回テーブル３３ａには、スプリングを有する吊りロッド３４ｂを介して振動テーブル３４ｃが取り付けられ、この振動テーブル３４ｃの下面に設けられた吊り支持材３４ｄの下部が目地切り板状容器３１の上部空間に挿入されて取り付けられており、起振機３４ａにより目地切り板状容器３１が上下振動する。旋回装置３３は目地切り板状容器３１を水平旋回させ、設計ラインＬに沿うように角度調整する。

ホッパー３２は、下端の排出口が目地切り板状容器３１の漏斗部３１ｂ内に挿入されるように、上部がアーム１３に取り付けられている。開閉ゲート３５は目地切り板状容器３１の下端の開口部に設けられている。この開閉ゲート３５は左右一対のゲート板が左右に開閉する構造であり、目地切り板状容器３１の上部に設けられた油圧ジャッキ等のアクチュエータ３６により連結ロッド３７を介して開閉する。開閉ゲート３５は閉じた状態で下端に向かって尖鋭の逆三角形状となる。図２の場合と同様に、充填材３は現地砂や購入砂が好ましく、現地砂の場合、ホッパー３２の上部の投入口には礫除去篩３８が設けられている。

以上のような構成の目地切り装置３０を用いて、図６に示すように、コンクリートの打設後、コンクリート上面を敷き均した後に、目地切りと充填材の充填が行われる。

（1）図６(a）に示すように、目地切り板状容器３１を設計ラインＬに沿って位置するように位置決めする。目地切り板状容器３１のコンクリート本体部２ａ側の側面が設計ラインＬに一致するようにする。図６(b)に示すように、目地切り板状容器３１を振動させながら圧入する。開閉ゲート３５は閉じており、目地切り板状容器３１内にはホッパー３２から砂などの充填材３が投入され、貯蔵されている。目地切り板状容器３１はコンクリート本体部２ａと突起状のコンクリート端部２ｂが完全に分離されるように下端まで挿入される。

（2）図６(c）に示すように、最下端位置で開閉ゲート３５を開き、図６(d)に示すように、目地切り板状容器３１をベースマシンのアーム等により引き上げながら目地４内に充填材３を充填していく。

（3）図６(e）に示すように、引き抜きが完了すると、開閉ゲート３５を閉じる。その後、目地４の上を含めてコンクリート２の上面を振動ローラー等で転圧する。コンクリート本体部２ａと突起状のコンクリート端部２ｂが充填材３を介して構造的に分離された状態となる。

なお、無人化施工を行う場合には、ＧＰＳ（全地球測位システム）を利用し、バックホウ１１にＧＰＳのアンテナや受信機、監視カメラ装置、自動制御装置などを搭載し、ＧＰＳのアンテナや受信機、監視カメラのモニタ、コントローラなどを備えた遠隔操作局により、デジタル無線等で遠隔操作する。

なお、以上は、砂防ダム等の土砂型枠の成形に適用した例について説明したが、その他のコンクリート構造物の土砂型枠の成形にも本発明を適用できることはいうまでもない。また、充填材の目地切り装置は図示例に限らず、その他の目地切り装置を使用することもできることはいうまでもない。

本発明の端部処理方法における目地切り施工の一例を示す施工全体図である。 本発明で用いる目地切り装置の一例であり、（ａ）は正面図、（ｂ）、（ｃ）は側面図である。 図２の装置による施工（その１）を工程順に示す側面図である。 図２の装置による施工（その２）を工程順に示す側面図である。 本発明で用いる目地切り装置の他の例であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 図５の装置による施工を工程順に示す側面図である。 土砂型枠により築造される砂防ダム等のコンクリート構造物の一例を（ａ）従来と（ｂ）本発明で比較した鉛直断面図である。

符号の説明

Ａ…現地土砂
Ｂ…コンクリート構造物（砂防ダム等）
１…土砂型枠
１ａ…天端
１ｂ…法面
２…コンクリート（ＲＣＣ等）
２ａ…コンクリート本体部
２ｂ…突起状のコンクリート端部
３…目地材（鋼板等や充填材）
１０…目地切り機
１１…バックホウ
１２…ブーム
１３…アーム
２０…目地切り装置
２１…目地切り板
２２…ホッパー
２３…旋回装置
２４…起振装置
２３ａ…旋回テーブル
２４ａ…起振機
２４ｂ…吊りロッド
２４ｃ…振動テーブル
２５…開閉ゲート
２６…アクチュエータ
２７…礫除去篩
３０…目地切り装置
３１…目地切り板状容器
３１ａ…目地切り板
３１ｂ…漏斗部
３２…ホッパー
３３…旋回装置
３３ａ…旋回テーブル
３４…起振装置
３４ａ…起振機
３４ｂ…吊りロッド
３４ｃ…振動テーブル
３４ｄ…吊り支持材
３５…開閉ゲート
３６…アクチュエータ
３７…連結ロッド
３８…礫除去篩

Claims (4)

1. 土砂型枠を用いて築造されるコンクリート構造物の土砂型枠の法面により成形される突起状のコンクリート端部を除去する端部処理方法であり、
   土砂型枠を用いてコンクリートを打設した後、コンクリート本体部とコンクリート端部の境目部分に、コンクリート構造物の長手方向に沿って連続する目地材を挿入してコンクリート本体部とコンクリート端部を分離し、土砂型枠の撤去とほぼ同時にコンクリート端部を除去してコンクリート本体部によりコンクリート構造物を構成することを特徴とするコンクリート構造物の端部処理方法。
2. 請求項１に記載の端部処理方法において、目地材は板状の部材であることを特徴とするコンクリート構造物の端部処理方法。
3. 請求項１に記載の端部処理方法において、目地材は土や砂などの充填材であり、コンクリート本体部とコンクリート端部の境目部分に、コンクリート構造物の長手方向に沿って目地切り板を挿入し、この目地切り板をコンクリート構造物の幅方向に揺動させることによって自立する充填空間を形成し、この充填空間に充填材を充填することを繰り返しながら連続した目地を設けることを特徴とするコンクリート構造物の端部処理方法。
4. 請求項１に記載の端部処理方法において、目地材は土や砂などの充填材であり、コンクリート本体部とコンクリート端部の境目部分に、コンクリート構造物の長手方向に沿って目地切り板状容器を挿入し、この目地切り板状容器を引き抜きながら形成された充填空間に目地切り板状容器内の充填材を充填することを繰り返しながら連続した目地を設けることを特徴とするコンクリート構造物の端部処理方法。

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