JP4646959B2 - 製材の接合構造 - Google Patents

Description

本発明は引っ張りに対しての耐力に優れる製材の接合構造に関する。

近年、ドームなどの大規模な木造建築物が建てられているが、それらの多くは集成材が用いられている。
集成材は接着剤で木材を貼り合わせて構成されており、建物完成後にホルムアルデヒドなどのＶＯＣが放出される。
近年、建材に含まれるＶＯＣが建物完成後に徐々に放出され、室内の空気環境を悪化させ、シックハウス症候群など、人体に影響を及ぼす事態となっている。

そこで、集成材ではなく製材（原木を鋸引きしたもの）を用いれば、ＶＯＣの問題を解決できると考えられる。
しかしながら、集成材を製材に置き換えると他の不具合が生じる。
すなわち、大規模な木造建築物の場合、多数の箇所において製材の端部が突き付けられて接合されるが、製材が突き付けられて接合されると次のような不具合が生じる。
第１に、製材は使用される際に自然乾燥および人工乾燥が行なわれるが、この乾燥の過程で木材にひびが入ることは不可避である。割れは木口からみると、木材の年輪の中心から外周部に向けて年輪と直交する方向に入ることが多い。そのため、突き付けられた箇所に力が加わると、木を引き裂く方向（引っ張り方向）に力が働き、この時木材に割れが存在すると、耐力の低下が大きい。また、割れが存在しなくても、木材の引っ張りに対する耐力は、圧縮に対する耐力などと比較して元々小さい。

第２に、突き付けられた箇所では、木材の切断を精度良く行なったとしても、その後の木材の膨張、収縮、曲げ、反りなどの変形により、木材どうしの接触面に隙間ができてしまう場合が多い。その隙間に対し、エポキシ樹脂などを注入することが一般的に行なわれているが、前述のＶＯＣの観点から問題が残る。
第３に、従来の製材の接合技術では、圧縮に対する耐力に優れるものの、引っ張りに対して耐力に優れたものがない。（特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４参照）。
特開平１０−０２５８１０号公報 特開平１０−０２５８１２号公報 特開２００２−１１５３３９号公報 特開２００２−０３８５９１号公報

本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、引っ張りに対する耐力に優れ、製材を用いて大規模な木造建築物を建てる場合に有利な製材の接合構造を提供することにある。

前記目的を達成するため本発明は、２本の製材の長手方向の端部を突き付け治具を用いて接合する構造であって、２本の製材は、これら２本の製材の端部の平坦な端面を突き合わせた状態で互いに同一面上を延在する側面を有し、前記同一面上を延在する各製材の側面にそれぞれ凹部が設けられ、前記突き付け治具は、前記同一面上を延在する各製材の側面に合わされる金属板と、前記金属板に設けられ前記凹部に挿入可能な２つの突起とで構成され、前記突起は、２本の製材の端部の平坦な端面を突き合わせた状態で、各製材に形成された前記凹部のピッチよりも小さい寸法のピッチで前記金属板に設けられ、前記２本の製材は、２本の製材の端部の平坦な端面が突き合わされ、前記製材の側面に前記金属板が合わされ、かつ、前記突起が凹部に挿入され、これにより前記２本の製材の端部の平坦な端面は突き合わされた状態に維持されて接合され、前記凹部は、内周面を有する円形の凹部であり前記内周面は前記側面に対して直角をなしており、前記突起は、円形の基板と、前記基板の外周から起立し前記凹部の内径よりも小さい外径の円筒面を有する円筒壁とを備え前記円筒面は前記金属板に対して直角をなしており、前記円筒面の先部には、その先端に至るにつれて外径が小さくなるテーパ部が形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、引っ張りに対する耐力に優れ、製材を用いて大規模な木造建築物を建てる場合に有利な製材の接合構造が得られる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
まず、参考例１の接合構造から説明する。
図１（Ａ）は参考例１の接合構造の平面図、（Ｂ）は同正面図、（Ｃ）は断面側面図、図２は参考例１の接合構造の斜視図を示す。
参考例１の接合構造１２により、１枚の金属板１６と、２本の主ドリフトピン１８と、４本の副ドリフトピン２０を用いて２本の製材１４の長手方向の端部が接合されている。
２本の製材１４は断面が矩形の同一断面形状を有しており、長手方向の端部に平坦な端面１４０２が形成されている。
２本の製材１４の端部の端面１４０２は、２本の製材１４が連続状に延在するように、より詳細には、２本の製材の上下の端面が連続するように、かつ、２本の製材の左右の側面が連続するようにそれらの端面１４０２が突き合わされている。

金属板１６は、これら突き合わされた２つの端面１４０２を通り双方の製材１４の内部にわたって埋め込まれている。
金属板１６は、厚さと、この厚さよりも大きい寸法の幅と、この幅よりも大きい寸法の長さとを有する矩形板状に形成され、金属板１６としては、例えば、鉄やステンレス合金、アルミ合金などが用いられる。
金属板１６は、各製材１４の幅方向の中央を通りその両面が製材１４の高さ方向に沿いつつ製材１４の長手方向に延在するように配設されている。
なお、金属板１６は、例えば、各製材１４に形成されたスリット状の溝に端面１４０２から挿入されることで配設される。

主ドリフトピン１８は、２本の製材１４の各端面１４０２寄り箇所において、製材１４の高さ方向の中央箇所を通って幅方向に沿って延在し金属板１６をほぼ直角に貫通して配設されている。
副ドリフトピン２０は、２本の製材１４の各端面１４０２寄り箇所において、金属板１６の厚さ方向の一方の面側と他方の面側で主ドリフトピン１８と直交する方向に延在し、言い換えると、金属板１６の厚さ方向の一方の面側と他方の面側で高さ方向に沿って延在し、それぞれ端面１４０２寄りに位置する主ドリフトピン１８箇所に接するように配設されている。
なお、主ドリフトピン１８と副ドリフトピン２０は、金属製、あるいは合成樹脂製であり、予め製材１４に形成された孔に挿通して用いられ、断面形状は円形に限定されない。

参考例１の接合構造１２に外力としての引っ張り力が作用した場合、金属板１６から主ドリフトピン１８に力が伝わり、主ドリフトピン１８から製材１４に支圧で力が伝わる。
そして、主ドリフトピン１８から製材１４に支圧で力が伝わるのみではなく、主ドリフトピン１８から副ドリフトピン２０に力が伝わり、副ドリフトピン２０からも製材１４に支圧で力が伝わる。
したがって、力の伝わりが分散され、製材１４の支圧面積が大きくなり、接合部としての耐力を大きくすることができる。
参考例１によれば、引っ張りに対して耐力に優れた製材の接合構造が得られ、したがって、ドームなどのような大規模な木造建築物を製材を用いて構築できるようになり、ＶＯＣの問題も解消することができる。

次に、参考例２の接合構造について説明する。
図３（Ａ）は参考例２の接合構造の平面図、（Ｂ）は同正面図、（Ｃ）は断面側面図、図４は参考例２の接合構造の斜視図、図５は突起部分の拡大図を示す。
参考例１と同様な箇所、部材に同一の符号を付して説明すると、参考例２の接合構造２２により、２つの突き付け治具２４を用いて２本の製材１４の長手方向の端部が接合されている。
各製材１４の端部寄り箇所には、製材１４の両側面に開口するように製材１４の幅方向に貫通する孔１４１２が設けられている。
突き付け治具２４は、製材１４の側面に合わされる金属板２６と、金属板２６に設けられ孔１４１２に挿入可能な２つの突起２８とで構成されている。参考例２では、突起２８は、孔１４１２よりも直径の小さい円柱で形成され、その先端には、孔１４１２に突起２８が円滑に挿入されるように、先端に至るにつれて次第に直径が小さくなるテーパ部が形成されている。

突起２８は、２本の製材１４の端部の平坦な端面１４０２を突き合わせた状態で、各製材１４に形成された孔１４１２のピッチよりも小さい寸法のピッチで金属板２６に固設されている。また、突起２８の突出長さは、製材１４の幅のほぼ１／４程度の寸法で形成されている。
そして、２本の製材１４は、各製材１４の端部の平坦な端面１４０２が突き合わされ、製材１４の両側面に金属板２６が合わされ、かつ、突起２８が孔１４１２に挿入され、図５に示すように、これにより２本の製材１４の平坦な端面１４０２が突き合わされた状態に維持されるように突起２８が機能し、２本の製材１４の端部は接合されている。
なお、孔１４１２に突起２８の側面が押し付けられることで突き付け治具２４は製材１４の側面に装着されるが、この装着をより確実にするため、金属板２６から製材１４に向けて釘を打ち付けてもよく、あるいは、突き付け治具２４を含む製材１４の周囲にベルトなどを巻き付けるようにしてもよい。

参考例２の接合構造２２に外力としての引っ張り力が作用した場合、突起２８から製材１４に支圧で力が伝わる。
したがって、力の伝わりが分散され、製材１４の支圧面積が大きくなり、接合部としての耐力を大きくすることができる。
また、切断の精度にばらつきがあっても、あるいは、木材に変形などが生じても、各製材１４の端部の平坦な端面１４０２は、突起２８により突き合わされた状態に維持されるので、各製材１４の端部の平坦な端面１４０２間に隙間が生じることが防止される。

図６は、突き付け治具２４の変形例を示している。
この変形例の治具２４では、製材１４の側面に合わされる金属板２６と、金属板２６に設けられ孔１４１２に挿入可能な２つの突起２８とで構成されているが、これら金属板２６と２つの突起２８とは図３、図４に示されるもののように一体に形成されておらず、別体である。
突起２８は、孔１４１２よりも直径の小さい円柱状に形成され、突起２８の突出長さは、孔１４１２の全長にわたって延在する寸法、すなわち、製材１４の幅とほぼ同じ寸法で形成されている。
突起２８の先端には、孔１４１２に突起２８が円滑に挿入されるように、先端に至るにつれて次第に直径が小さくなるテーパ部が形成されている。

金属板２６には、２つの突起２８がそれぞれ挿入される孔２６０２が形成され、これら２つの孔２６０２は、２本の製材１４の端部の平坦な端面１４０２を突き合わせた状態で、各製材１４に形成された孔１４１２のピッチよりも小さい寸法のピッチで形成されている。
そして、２本の製材１４は、各製材１４の端部の平坦な端面１４０２が突き合わされ、製材１４の両側面に金属板２６が合わされ、かつ、突起２８が金属板２６の孔２６０２から孔１４１２に挿入され、これにより２本の製材１４の平坦な端面１４０２が突き合わされた状態に維持されるように突起２８が機能し、２本の製材１４の端部は接合されている。
このような変形例に係る突き付け治具２４を用いても、前記参考例２と同様な効果が奏される。

次に、第１の実施の形態の接合構造について説明する。
図７は第１の実施の形態の接合構造の説明図を示す。
第１の実施の形態の接合構造３２により、突き付け治具３４を用いて２本の製材１４の長手方向の端部が接合されている。
２本の製材１４は、これら２本の製材１４の端部の平坦な端面１４０２を突き合わせた状態で互いに同一面上を延在する側面１４２２を有している。
そして、各製材１４の側面１４２２に、それぞれ内周面を有する円形の凹部１４２４が設けられている。

突き付け治具３４は、各製材１４の側面に合わされる金属板３６と、金属板３６に設けられ凹部１４２４に挿入可能な２つの突起３８とで構成されている。
突起３８は、凹部１４２４の内径よりも小さい外径の円筒面を有する円筒壁で構成され、円筒壁の先部には、その先端に至るにつれて外径が小さくなるテーパ部が形成されている。
突起３８は、２本の製材１４の端部の平坦な端面１４０２を突き合わせた状態で、各製材１４に形成された凹部１４２４のピッチよりも小さい寸法のピッチで金属板３６に固設されている。本実施の形態では、突起３８は円形の基板３８０２の外周から起立するように設けられており、この基板３８０２は、例えば、ボルトＢ、ナットＮにより金属板３６に固定される。
より詳細には、図７に示すように、円形の凹部１４２４の内周面は製材１４の側面に対して直角をなしており、円筒壁の円筒面は金属板３６に対して直角をなしており、ボルトＢの頭部は、円筒壁の内側の空間に収容されている。
そして、２本の製材１４は、各製材１４の端部の平坦な端面１４０２が突き合わされ、製材１４の側面１４２２に金属板３６が合わされ、かつ、突起３８が凹部１４２４に挿入され、これにより２本の製材１４の端部の平坦な端面１４０２は突き合わされた状態に維持されて接合されている。

第１の実施の形態の接合構造３２に外力としての引っ張り力が作用した場合、突起３８から製材１４に支圧で力が伝わる。
したがって、力の伝わりが分散され、製材１４の支圧面積が大きくなり、接合部としての耐力を大きくすることができる。
また、切断の精度にばらつきがあっても、あるいは、木材に変形などが生じても、各製材１４の端部の平坦な端面１４０２は、突起３８により突き合わされた状態に維持されるので、各製材１４の端部の平坦な端面１４０２間に隙間が生じることが防止される。

図８は第１の実施の形態の変形例の説明図を示す。
図８に示す変形例では、突き付け治具３４Ａを用いて４本の製材１４の長手方向の端部が接合されている。
４本の製材１４のうちの２本ずつの製材１４は、それぞれ互いに同軸上に延在するように配置される。説明の便宜上、同軸上に配置される一方の２本の製材１４を１４Ａとし、他方の２本の製材１４を１４Ｂとすると、一方の２本の製材１４Ａは、これら製材１４Ａの端部の平坦な端面１４０２を突き合わせた状態で互いに同一面上を延在する側面１４２２を有し、また、他方の２本の製材１４Ｂも、これら製材１４Ｂの端部の平坦な端面１４０２を突き合わせた状態で互いに同一面上を延在する側面１４２２を有し、これら一方の製材１４Ａの側面１４２２と他方の製材１４Ｂの側面１４２２は対向している。
各製材１４Ａ、１４Ｂの側面１４２２に、それぞれ内周面を有する円形の凹部１４２４が設けられている。

突き付け治具３４Ａは、その両面が製材１４Ａ、１４Ｂの側面に合わされる金属板３６と、金属板３６の両面に設けられ凹部１４２４に挿入可能な４つの突起３８とで構成されている。
突起３８は、凹部１４２４の内径よりも小さい外径の円筒面を有する円筒壁で構成され、円筒壁の先部には、その先端に至るにつれて外径が小さくなるテーパ部が形成されている。
突起３８は、製材１４（より詳細には１４Ａ、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｂ）の端部の平坦な端面１４０２を突き合わせた状態で、各製材１４（より詳細には１４Ａ、１４Ｂ）に形成された凹部１４２４のピッチよりも小さい寸法のピッチで金属板３６に固設されている。本実施の形態では、突起３８は円形の基板３８０２の外周から起立するように設けられており、この基板３８０２は、例えば、ボルトＢ、ナットＮにより金属板３６の両面に固定される。
そして、２本の製材１４Ａ、１４Ｂは、各製材１４の端部の平坦な端面１４０２が突き合わされ、製材１４Ａ、１４Ｂの側面１４２２に金属板３６の両面が合わされ、かつ、突起３８が凹部１４２４に挿入され、これにより２本の製材１４Ａ、１４Ｂの端部の平坦な端面１４０２は突き合わされた状態に維持されて接合されている。
このような変形例によっても、第１の実施の形態の接合構造３２と同様な効果が奏される。

図９は第１の実施の形態の他の変形例の説明図を示す。
図８に示す変形例では、一つの突き付け治具３４Ｂと、２本の主ドリフトピン４０、４本の副ドリフトピン４２を用いて４本の製材１４の長手方向の端部が接合されている。
４本の製材１４のうちの２本ずつの製材１４は、それぞれ互いに同軸上に延在するように配置される。説明の便宜上、同軸上に配置される一方の２本の製材１４を１４Ａとし、他方の２本の製材１４を１４Ｂとすると、一方の２本の製材１４Ａは、これら製材１４Ａの端部の平坦な端面１４０２を突き合わせた状態で互いに同一面上を延在する側面１４２２を有し、また、他方の２本の製材１４Ｂも、これら製材１４Ｂの端部の平坦な端面１４０２を突き合わせた状態で互いに同一面上を延在する側面１４２２を有し、これら一方の製材１４Ａの側面１４２２と他方の製材１４Ｂの側面１４２２は対向している。
各製材１４Ａ、１４Ｂの側面１４２２に、それぞれ内周面を有する円形の凹部１４２４が設けられている。

突き付け治具３４Ｂは、その両面が製材１４Ａ、１４Ｂの側面に合わされる金属板３６と、金属板３６の両面に設けられ凹部１４２４に挿入可能な４つの突起３８とで構成されている。
突起３８は、凹部１４２４の内径よりも小さい外径の円筒面を有し、円筒面の先部には、その先端に至るにつれて外径が小さくなるテーパ部が形成されている。
突起３８は、製材１４（より詳細には１４Ａ、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｂ）の端部の平坦な端面１４０２を突き合わせた状態で、各製材１４（より詳細には１４Ａ、１４Ｂ）に形成された凹部１４２４のピッチよりも小さい寸法のピッチで金属板３６に固設されている。本実施の形態では、突起３８は円形の基板３８０２の外周から起立するように設けられており、この基板３８０２の中央および金属板３６に主ドリフトピン４０を挿通する挿通孔が形成されている。

そして、２本の製材１４Ａ、１４Ｂは、各製材１４の端部の平坦な端面１４０２が突き合わされ、製材１４Ａ、１４Ｂの側面１４２２に金属板３６の両面が合わされ、かつ、突起３８が凹部１４２４に挿入され、さらに、主ドリフトピン４０が基板３８０２の中央および金属板３６を貫通して互いに対向する製材１４Ａ、１４Ｂに挿通されている。
また、主ドリフトピン４０と直交するように副ドリフトピン４２が用いられ、副ドリフトピン４２は、各製材１４の端面１４０２寄り箇所において、それぞれ端面１４０２寄りの主ドリフトピン４０箇所に接するように配設されている。
なお、主ドリフトピン１８と副ドリフトピン２０は、金属製、あるいは合成樹脂製であり、予め製材１４に形成された孔に挿通して用いられる。
このような変形例によっても、参考例１の接合構造１２および第１の実施の形態の接合構造３２と同様な効果が奏される。

図１０は参考例３の説明図を示す。
参考例３の接合構造４２により、突き付け治具３４Ｃを用いて２本の製材１４の長手方向の端部が接合されている。
２本の製材１４は、これら２本の製材１４の端部の平坦な端面１４０２を突き合わせた状態で互いに同一面上を延在する側面１４２２を有している。
突き付け治具３４は、２本の製材１４の両側面にわたって合わされる金属板３６と、金属板３６の両側にそれぞれ設けられた２つの突起部４４とで構成されている。
突起部４４は、金属製の円形の基板４４０２と、この基板４４０２の外周の周方向に間隔をおいた複数箇所から突設された金属製の複数の円柱状の突起４４０４とから構成されている。各突起４４０４は、その先端が基端に対して、反対側の突起部４４から離れる方向に変位するように傾斜して設けられている。基板４４０２は、例えば、ボルトＢ、ナットＮにより金属板３６に固定される。なお、突起４４０４の形状は、製材の側面に挿入される（打ち込める）形状であれば良く、円柱状に限定されず、例えば、板状などであってもよい。
そして、２本の製材１４は、各製材１４の端部の平坦な端面１４０２が突き合わされ、２本の製材１４の側面１４２２に金属板３６が合わされ、かつ、各突起部４４の複数の突起４４０４が製材１４の側面１４２２に挿入され（打ち込まれ）、このように傾斜した複数の突起４４０４により、２本の製材１４の端部の平坦な端面１４０２は突き合わされた状態に維持されて接合されている。

参考例３の接合構造４２に外力としての引っ張り力が作用した場合、突起４４０４から製材１４に支圧で力が伝わる。
したがって、力の伝わりが分散され、製材１４の支圧面積が大きくなり、接合部としての耐力を大きくすることができる。
また、切断の精度にばらつきがあっても、あるいは、木材に変形などが生じても、各製材１４の端部の平坦な端面１４０２は、突起４４０４により突き合わされた状態に維持されるので、各製材１４の端部の平坦な端面１４０２間に隙間が生じることが防止される。

図１１に示す変形例では、突き付け治具３４Ｄを用いて４本の製材１４の長手方向の端部が接合されている。
４本の製材１４のうちの２本ずつの製材１４は、それぞれ互いに同軸上に延在するように配置される。説明の便宜上、同軸上に配置される一方の２本の製材１４を１４Ａとし、他方の２本の製材１４を１４Ｂとすると、一方の２本の製材１４Ａは、これら製材１４Ａの端部の平坦な端面１４０２を突き合わせた状態で互いに同一面上を延在する側面１４２２を有し、また、他方の２本の製材１４Ｂも、これら製材１４Ｂの端部の平坦な端面１４０２を突き合わせた状態で互いに同一面上を延在する側面１４２２を有し、これら一方の製材１４Ａの側面１４２２と他方の製材１４Ｂの側面１４２２は対向している。

突き付け治具３４Ｄは、その両面が製材１４Ａ、１４Ｂの側面に合わされる金属板３６と、金属板３６の両面の両側に設けられた４つの突起部３４とで構成されている。
突起部４４は、金属製の円形の基板４４０２と、この基板４４０２の外周の周方向に間隔をおいた複数箇所から突設された金属製の複数の突起４４０４とから構成され、突起４４０４は、その先端が基端に対して、反対側の突起部４４から離れる方向に変位するように傾斜して設けられている。基板４４０２は、例えば、ボルトＢ、ナットＮにより金属板３６に固定される。
そして、２本の製材１４Ａ、１４Ｂは、各製材１４の端部の平坦な端面１４０２が突き合わされ、製材１４Ａ、１４Ｂの側面１４２２に金属板３６の両面が合わされ、かつ、複数の突起４４０４が側面１４２２に挿入され（打ち込まれ）、これらの傾斜した複数の突起４４０４により、４本の製材１４の端部の平坦な端面１４０２は突き合わされた状態に維持されて接合されている。
このような変形例によっても、参考例３の接合構造４２と同様な効果が奏される。

（Ａ）は参考例１の接合構造の平面図、（Ｂ）は同正面図、（Ｃ）は断面側面図である。 参考例１の接合構造の斜視図である。 （Ａ）は参考例２の接合構造の平面図、（Ｂ）は同正面図、（Ｃ）は断面側面図である。 参考例２の接合構造の斜視図である。 突起部分の拡大図である。 参考例２で用いた突き付け治具の変形例の説明図である。 第１の実施の形態の接合構造の説明図である。 第１の実施の形態の変形例の説明図である。 第１の実施の形態の他の変形例の説明図である。 参考例３の接合構造の斜視図である。 参考例３の変形例の説明図である。

符号の説明

１４……製材、１６、２６、３６……金属板、１８、４０……主ドリフトピン、２０、４２……副ドリフトピン、２８、３８……突起、４４……突起部。

Claims (2)

1. ２本の製材の長手方向の端部を突き付け治具を用いて接合する構造であって、
   ２本の製材は、これら２本の製材の端部の平坦な端面を突き合わせた状態で互いに同一面上を延在する側面を有し、
   前記同一面上を延在する各製材の側面にそれぞれ凹部が設けられ、
   前記突き付け治具は、前記同一面上を延在する各製材の側面に合わされる金属板と、前記金属板に設けられ前記凹部に挿入可能な２つの突起とで構成され、
   前記突起は、２本の製材の端部の平坦な端面を突き合わせた状態で、各製材に形成された前記凹部のピッチよりも小さい寸法のピッチで前記金属板に設けられ、
   前記２本の製材は、２本の製材の端部の平坦な端面が突き合わされ、前記製材の側面に前記金属板が合わされ、かつ、前記突起が凹部に挿入され、これにより前記２本の製材の端部の平坦な端面は突き合わされた状態に維持されて接合され、
   前記凹部は、内周面を有する円形の凹部であり前記内周面は前記側面に対して直角をなしており、
   前記突起は、円形の基板と、前記基板の外周から起立し前記凹部の内径よりも小さい外径の円筒面を有する円筒壁とを備え前記円筒面は前記金属板に対して直角をなしており、
   前記円筒面の先部には、その先端に至るにつれて外径が小さくなるテーパ部が形成されている、
   ことを特徴とする製材の接合構造。
2. 前記突起は、前記基板および前記金属板を貫通するボルトと、このボルトに螺合するナットにより前記金属板に固定され、前記ボルトの頭部は、前記円筒壁の内側の空間に収容されている、
   ことを特徴とする請求項１記載の製材の接合構造。

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