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文檔簡介

1、下載可編輯課程設(shè)計 (論文 )題目 名 稱樁基礎(chǔ)設(shè)計課程 名 稱土力學(xué)學(xué)生 姓 名學(xué)號系、專 業(yè)城建系 土木房建指導(dǎo) 教 師年月日.專業(yè) .整理 .下載可編輯邵陽學(xué)院課程設(shè)計 (論文)任務(wù)書年級專業(yè)05 土木房建學(xué)生姓名學(xué)號題目名稱樁基礎(chǔ)課程設(shè)計設(shè)計時間一周課程名稱土力學(xué)與基礎(chǔ)工程課程編號設(shè)計地點邵陽學(xué)院一、課程設(shè)計 (論文 )目的地基基礎(chǔ)設(shè)計的目的是根據(jù)上部結(jié)構(gòu)的使用功能和結(jié)構(gòu)形式在確定的場地條件下選擇適宜的地基基礎(chǔ)方案并確定其技術(shù)細(xì)節(jié),使設(shè)計的地基基礎(chǔ)在預(yù)定的使用期限內(nèi)和規(guī)定的使用條件下能夠安全正常地工作,在此基礎(chǔ)上滿足降低造價和保護(hù)環(huán)境的要求。基礎(chǔ)工程是土木工程專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)課,在土木工

2、程學(xué)科的知識體系中占據(jù)了重要地位。課程設(shè)計對理解和掌握工程基本原理具有十分重要的作用,也是同學(xué)們由理論學(xué)習(xí)通往工程實踐的一座橋梁 。 因此 ,通過本次課程設(shè)計,同學(xué)們可以更好地理解和鞏固學(xué)習(xí)到的各種理論和方法,有意識地培養(yǎng)自己的工程意識和解決實際工程問題的能力。二、已知技術(shù)參數(shù)和條件1、上部結(jié)構(gòu)資料某教學(xué)實驗樓,上部結(jié)構(gòu)為7 層框架 ,其框架主梁 、次梁均為現(xiàn)澆整體式,混凝土強度等級C30。 底層層高3.4m (局部 10m ,內(nèi)有 10t 橋式吊車 ,其余層高3.3m ,底層柱網(wǎng)平面布置及柱底荷載如圖2 所示 。2、建筑物場地資料( 1 )擬建建筑物場地位于市區(qū)內(nèi),地勢平坦 ,建筑物平面位置

3、如圖1 所示.專業(yè) .整理 .下載可編輯圖 1 建筑物平面位置示意圖( 2 )建筑場地位于非地震區(qū) ,不考慮地震影響 。場地地下水類型為潛水,地下水位離地表2.1m ,根據(jù)已有分析資料,該場地地下水對混凝土無腐蝕作用 。( 3)建筑地基的土層分布情況及各土層物理、力學(xué)指標(biāo)見表 1 。表 1 地基各土層物理 、力學(xué)指標(biāo)內(nèi)土含內(nèi)地基天然孔液塑摩壓縮層底層土層埋深層厚重度水隙限限聚擦模量承載編名稱( m )( kN/m )量比(% )( %)力角(MPa)力號(m )( %)(kPa)(kPa)(o )雜填11.51.515.5土灰褐色粉29.88.317.332.00.9034.019.015.0

4、20.05.4110質(zhì)粘土灰褐321.812.016.233.81.0644.018.013.817.53.2100色泥.專業(yè) .整理 .下載可編輯質(zhì)粘土黃褐色粉4土夾27.15.318.330.00.8833.018.016.922.111.0148粉質(zhì)粘土灰 -綠色5>27.118.925.30.7232.518.833.024.78.2198粉質(zhì)粘土( 4)柱網(wǎng)平面布置及柱底荷載示意圖(如圖 2 所示)三、任務(wù)和要求(一)設(shè)計任務(wù) :1、選擇樁型 、樁端持力層 、層臺埋深 ;2、確定單樁承載力標(biāo)準(zhǔn)值;3、確定樁數(shù) 、樁位布置 ,擬定承臺底面尺寸;4、確定復(fù)合基樁豎向承載力設(shè)計值;5

5、、樁頂作用驗算、樁基沉降驗算和樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計計算;6、承臺設(shè)計 ;7 、繪制樁基施工圖(樁的平面布置圖、承臺配筋圖、預(yù)制鋼筋混凝土靜壓樁截面配筋圖)。(二)設(shè)計要求1、完成計算書1 份,課程設(shè)計計算說明書要求和撰寫規(guī)范嚴(yán)格按照“邵陽學(xué)院課程設(shè)計(論.專業(yè) .整理 .下載可編輯文)管理辦法 ”執(zhí)行 ;手繪或 CAD 繪 A1 圖一張 (或折合為A1 圖)。2、獨立完成 ,不得抄襲他人設(shè)計成果。3、課題選題要求:分為三大組 ,每一大組均按學(xué)號順序選擇柱號(共 46 個柱,每人 1 個柱號 ), 第一大組的樁邊長取為300mm , 第二大組的樁邊長取為350mm ,第三大組的樁邊長取為400mm 。注

6、:1此表由指導(dǎo)教師填寫,經(jīng)系、教研室審批 ,指導(dǎo)教師 、學(xué)生簽字后生效;2 此表 1 式 3 份,學(xué)生、指導(dǎo)教師 、教研室各 1 份。.專業(yè) .整理 .下載可編輯.專業(yè) .整理 .下載可編輯圖 2 底層柱網(wǎng)平面布置及柱底荷載圖四 、參考資料和現(xiàn)有基礎(chǔ)條件 (包括實驗室 、主要儀器設(shè)備等 )【1】中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).建筑樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范( JGJ94 94 ) .北京:中國建筑工業(yè)出版社 ,2002【2 】中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范( GB50007 2002 ).北京 :中國建筑工業(yè)出版社, 2002【3】中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn). 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范( GB20010 20

7、02 ).北京 :中國建筑工業(yè)出版社 , 2002【4】趙 明 華 主編 ,徐 學(xué) 燕 副主編 .基礎(chǔ)工程 .北京 :高等教育出版社, 2003【5】陳 希 哲 編著 .土力學(xué)地基基礎(chǔ).北京:清華大學(xué)出版社, 2004【6】熊 峰,李 章 政,李 碧 雄,賈 正 甫 編著 .結(jié)構(gòu)設(shè)計原理.北京 :科學(xué)出版社 ,2002內(nèi)容提要本設(shè)計是某教學(xué)實驗樓第5 A號樁的設(shè)計 ,不考慮地震影響 。 樁承臺尺寸為2300mm ×2300mm ×1000mm ,樁采用靜壓預(yù)制樁 ,樁長 22 米,分兩段 ,每段長11 米 。 本設(shè)計的內(nèi)容涉及到樁承臺承載力的計算、樁頂作用驗算 、樁基礎(chǔ)沉降

8、驗算、樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計計算 、承臺設(shè)計以及預(yù)制樁的施工圖的繪制等。這些內(nèi)容都是對我們土力學(xué)樁基礎(chǔ)設(shè)計和鋼筋混凝土設(shè)計的復(fù)習(xí)和鞏固,使我們對 CAD 等繪圖軟件的運用更加熟練 ,鍛煉了我們獨立思考和自主創(chuàng)新的能力。本設(shè)計為我們以后從事樁基礎(chǔ)的施工和設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。.專業(yè) .整理 .下載可編輯關(guān)鍵字:承臺靜壓預(yù)制樁承載力沉降目錄1 . 設(shè)計資料11.1.上部結(jié)構(gòu)資料11.2.建筑物場地資料1.2 .選擇樁型 、樁端持力層 、承臺埋深22.1.選擇樁型22.2.選擇樁的幾何尺寸以及承臺埋深23 .確定單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值.33.1.確定單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值34 .確定樁數(shù)和承臺底面尺寸.4.4.15 A

9、 柱的樁和承臺的確定 .45 .確定復(fù)合基樁豎向承載力設(shè)計值5.5.1無樁承臺承載力計算 (A 承臺) .656 .樁頂作用驗算7.6.1五樁承臺驗算 (5A 承臺) .77 .樁基礎(chǔ)沉降驗算87.1A 柱沉降驗算.8.8 .樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計計算108.1.樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計計算109 .承臺設(shè)計.119.1.五樁承臺設(shè)計 (A 柱)1110. 參考文獻(xiàn).14.1 設(shè)計資料1.1 上部結(jié)構(gòu)資料.專業(yè) .整理 .下載可編輯某教學(xué)實驗樓 ,上部結(jié)構(gòu)為七層框架 ,其框架主梁 、次梁、樓板均為現(xiàn)澆整體式,混凝土強度等級為 C30。 底層層高 3.4m (局部 10m ,內(nèi)有 10 t 橋式吊車 ),其余層高 3

10、.3m ,底層柱網(wǎng)平面布置及柱底荷載見附圖 。1.2 建筑物場地資料擬建建筑物場地位于市區(qū)內(nèi) ,地勢平坦 ,建筑物場地位于非地震區(qū) ,不考慮地震影響 。 場地地下水類型為潛水 ,地下水位離地表 2.1 米,根據(jù)已有資料 ,該場地地下水對混凝土沒有腐蝕性 。建筑地基的土層分布情況及各土層物理 、力學(xué)指標(biāo)見 表 1.1。表 1.1 地基各土層物理、力學(xué)指標(biāo)土層底天然含液塑壓縮層厚孔地基層埋深重度水量限限內(nèi)聚內(nèi)摩模量土層名稱( m隙承載力編( m( kN/( %( %( %力擦角(MPa)比(kPa)號)m ))1雜填土1.51.515.5灰褐色粉29.88.317.332.00.9034.019.

11、015.020.05.4110質(zhì)粘土灰褐色泥321.812.016.233.81.0644.018.013.817.53.2100質(zhì)粘土黃褐色粉4土夾粉質(zhì)27.15.318.330.00.8833.018.016.922.111.0148粘土5灰 -綠色>27.18.925.30.7232.518.833.024.78.2198.專業(yè) .整理 .下載可編輯粉質(zhì)粘土12. 選擇樁型 、樁端持力層 、承臺埋深2.1 選擇樁型因為框架跨度大而且不均勻,柱底荷載大,不宜采用淺基礎(chǔ) 。根據(jù)施工場地 、地基條件以及場地周圍環(huán)境條件 ,選擇樁基礎(chǔ) 。 因轉(zhuǎn)孔灌注樁泥水排泄不便 ,為減少對周圍環(huán)境污染

12、,采用靜壓預(yù)制樁 ,這樣可以較好的保證樁身質(zhì)量 ,并在較短的施工工期完成沉樁任務(wù) ,同時,當(dāng)?shù)氐氖┕ぜ夹g(shù)力量 、施工設(shè)備以及材料供應(yīng)也為采用靜壓樁提供可能性 。2.2 選擇樁的幾何尺寸以及承臺埋深依據(jù)地基土的分布 ,第 層是灰褐色粉質(zhì)粘土 ,第 層是灰色淤泥質(zhì)的粉質(zhì)粘土,且比較厚 ,而第 層是黃褐色粉土夾粉質(zhì)粘土 ,所以第 層是較適合的樁端持力層 。 樁端全斷面進(jìn)入持力層 1.0m (>2d ),工程樁入土深度為 h 。故: h1.58.312122.8m由于第 層厚 1.5m ,地下水位為離地表 2.1m,為了使地下水對承臺沒有影響 ,所以選擇承臺底進(jìn)入第 層土 0.6m ,即承臺埋深

13、為 2.1m ,樁基得有效樁長即為 22.8-2.1=20.7m 。樁截面尺寸選用 :由于經(jīng)驗關(guān)系建議 :樓層 <10 時 ,樁邊長取 300 400,故取 350mm ×350mm ,由施工設(shè)備要求 ,樁分為兩節(jié) ,上段長 11m ,下段長 11m (不包括樁尖長度在內(nèi) ),實際樁長比有效樁長長 1.3m,這是考慮持力層可能有一定的起伏以及樁需要嵌入承臺一定長度而留有的余地 。 樁基以及土層分布示意如 圖。.專業(yè) .整理 .下載可編輯圖 2.1 土層分布示意3 . 確定單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值3.1確定單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值本設(shè)計屬于二級建筑樁基,當(dāng)根據(jù)土的物理指標(biāo)與承載力參數(shù)之間

14、的經(jīng)驗關(guān)系確定單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值時,宜按下式計算 :QukQsk Qpk u qsik li qpk Ap式中qsik - 樁側(cè)第層土的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值如無當(dāng)?shù)亟?jīng)驗值時可按 建筑樁基技術(shù)規(guī)范 JGJ 94-94中表(樁的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值 )取值 。q pk- 極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值如無當(dāng)?shù)亟?jīng)驗值時可按表建筑樁基技術(shù)規(guī).專業(yè) .整理 .下載可編輯范JGJ 94-94 中表(樁的極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值 )取值 。對于尚未完成自重固結(jié)的填土和以生活垃圾為主的雜填土不計算其樁側(cè)阻力q sik。根據(jù)表 1.1 地基各土層物理 、力學(xué)指標(biāo) ,按建筑樁基技術(shù)規(guī)范 JGJ 94-94 查表得極限樁側(cè) 、樁端阻力標(biāo)準(zhǔn)

15、值 (表 2.1) 。表 2.1 極限樁側(cè) 、樁端阻力標(biāo)準(zhǔn)值層序液限指數(shù)經(jīng)驗參數(shù)法I Lqsk (kPa )q pk (kPa )粉質(zhì)粘土0.86742.552淤泥的粉質(zhì)粘0.60856.912土粉質(zhì)粘土0.80038.8001391.428按經(jīng)驗參數(shù)法確定單樁豎向承載力極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值:QukQskQ pkuqsik liqpk Ap 40.3542.552(8.30.6)56.9121238.810.35 21391.428 1469.152170.450 1639.602 kN估算的單樁豎向承載力設(shè)計值 ( sp 1.65 )RQskQpk1639.6021.65993 .698kNsp

16、所以最終按經(jīng)驗參數(shù)法計算單樁承載力設(shè)計值,即采用 R993.698kN ,初步確定.專業(yè) .整理 .下載可編輯樁數(shù)。4 . 確定樁數(shù)和承臺底面尺寸柱底荷載設(shè)計值如下 :最大軸力組合 : 最大軸力 4043kN ,彎矩 104 kNm ,剪力 56kN最大彎矩組合 : 軸力 3963 kN ,最大彎矩 203 kNm , 剪力 81kN最大軸力標(biāo)準(zhǔn)值 :3110 kN4.15 -A 柱樁數(shù)和承臺的確定最大軸力組合的荷載 :F=4043 kN,M= 104kNm ,Q=56 kN初步估算樁數(shù), 由于柱子是偏心受壓,故考慮一定的系數(shù),規(guī)范中建議取1.11.2 ,現(xiàn)在取 1.1 的系數(shù), 即:nF40

17、434.47根1.11.1R993.698取 n 5 根,樁距 Sa3d1.05m ,樁位平面布置如 圖 4.1,承臺底面尺寸為2.3m ×2.3m.專業(yè) .整理 .下載可編輯圖 4.1 五樁樁基礎(chǔ)5. 確定復(fù)合基樁豎向承載力設(shè)計值該樁基屬于非端承樁 ,并 n>3, 承臺底面下并非欠固結(jié)土 ,新填土等 ,故承臺底面不會與土脫離 ,所以宜考慮樁群 、土、承臺的相互作用效應(yīng) ,按復(fù)合基樁計算豎向承載力設(shè)計值 。目前,考慮樁基的群樁效應(yīng)的有兩種方法 。地基規(guī)范 采用等代實體法 ,樁基規(guī)范采用群樁效應(yīng)系數(shù)法 。下面用群樁效應(yīng)系數(shù)法計算復(fù)合基樁的豎向承載力設(shè)計值承臺)5.1 五樁承臺承載

18、力計算 (5 A承臺凈面積 : Ac 2.3240.3524.8m2 。承臺底地基土極限阻力標(biāo)準(zhǔn)值: qck2 f k 2 110 220KPa.專業(yè) .整理 .下載可編輯Qckqc k A c220 4. 8n52 11. kN2Qs kuqs i kl i1469.152kNQ p kA p q p170. 450k N分項系數(shù) :sp1.65, c 1.70因為樁分布不規(guī)則 ,所以要對樁的距徑比進(jìn)行修正,修正如下 :Sa0. 886Ae2. 32. 3dnb0. 8862. 650. 35Bc2. 3l0. 11120. 7群樁效應(yīng)系數(shù)查表得 :s0.8,p1.64承臺底土阻力群樁效應(yīng)系

19、數(shù) :iAcieAceccAccAc承臺外區(qū)凈面積 : Ace2.32(2.30.35) 21.4875 m2承臺內(nèi)區(qū)凈面積 : AciAcAce4.81.48753.3125m 2查表ie0.63c0.11, ci Acie Ace3. 31251. 4875ccc0. 114. 80. 630. 271AcAc4. 8那么, A 復(fù)合樁基豎向承載力設(shè)計值R:R sQskQpkQck1469. 1521. 64170. 450211. 2pc0. 80. 2719 1kN5. 4 0spc1. 651. 651. 706 . 樁頂作用驗算6.1 五樁承臺驗算 (5 A 承臺).專業(yè) .整理

20、.下載可編輯( 1)荷載取 A 柱的 N max 組合: F= 4043kN,M= 104kNm, Q=56 kN承臺高度設(shè)為1m 等厚,荷載作用于承臺頂面 。本工程安全等級為二級,建筑物的重要性系數(shù)0 =1.0.由于柱處于 軸線 ,它是建筑物的邊柱 ,所以室內(nèi)填土比室外高 ,設(shè)為0.3m ,即室內(nèi)高至承臺底2.4m,所以承臺的平均埋深 d=1/2(2.1+2.4)=2.25m作用在承臺底形心處的豎向力有 F,G,但是 G 的分項系數(shù)取為 1.2.F G 4043 2.322.25201.24043285.664328.66 kN作用在承臺底形心處的彎矩 :M104561160kN ·

21、;m樁頂受力計算如下 :N maxFGMymax4328.661600.8915.732kNn( yi2 )540.82N minFGMy max4328.661600.8815.732kNn( yi2 )540.82FG4328.66865.732kNNn50 N max915.732kN1.2R1.2915.401098.48kN0 N min 00 N865.732kNR915.40kN滿足要求(2)荷載取 M max 組合:F=3936kN,M= 203kN·m ,Q=81 kNF G39632.2 32. 252 01. 239 6 3 2 8 5. 6 6 k4N2 4

22、8. 6 6M2 0 38 112 8k 4Nm樁頂受力計算如下 :FGMy m a x4248.662840.8849.732 88.75 938.48kNN m a xn( yi2 )540.82FGMy max4248.662840.8849.732 88.75 760.982kNN min( yi2 )54 0.82n.專業(yè) .整理 .下載可編輯FG4248.66849.732kNNn50 N max938.482kN1.2 R 1.2915.40 1098.48kN0 N min00 N849.732kN R915.40 kN滿足要求7 樁基礎(chǔ)沉降驗算采用長期效應(yīng)組合的荷載標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行

23、樁基礎(chǔ)的沉降計算。由于樁基礎(chǔ)的樁中心距小于 6d,所以可以采用分層總和法計算最終沉降量。7.1 5 -A 柱沉降驗算豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值 F3110kNFG31102.32.3 2.25 20637.902kPa基底處壓力 pA2.3 2.3基底自重壓力 d15.51.517.30.633.63kPa2.12.1基底處的附加應(yīng)力 P0Pd637.902 33.63604.272kPa樁端平面下的土的自重應(yīng)力c和附加應(yīng)力z (z 4 p0 )計算如下 : 在 z=0 時:cih i 15. 5 1. 517.3 0.6(17.3 10)7. 7(16. 2 10)10)2 (18=172.54 kPa

24、l1,2z0,0.25,z4 p040.25604.272604.272kPabb 在 z2m 時:ci hi172.542(18.310)189.14k P alb1,2z42.31.74,0.10152,z4p040.10152 604.272245.38kPab 在 z4.3m 時.專業(yè) .整理 .下載可編輯ci hi172.544.3(18.3 10)208.23kPal1,2z8.63.74,0.0305,z 4 p0 4 0.0305 604.272 73.721kPabb2.3 在 z5.7m 時ci hi208.23(5.74.3) (18.910)220.69kPal1,2z

25、11.44.96,0.01818,z4 p0 4 0.01818 604.272 43.94kPabb2.3將以上計算資料整理于 表 7.1表 7.1c ,z 的計算結(jié)果(5-A柱)Z(m)c (kPa)l2zz ( kPa)bb0172.54100.25604.2722189.1411.740.10152208.234.3208.2313.740.030573.7215.7220 6914.960.0181843.94在 z=5.7m處, z43.94220.690.199 0.2 ,所以本基礎(chǔ)取 Z n5.7m 計算c沉降量。計算如表 7.2Z(mml2zbb)表 7.2 計算沉降量 (5

26、 -A 柱)平均附Si4 p0i zi (mm)i zii 1zz 1E ( kPa)( i ziEi加應(yīng)力i 1zi 1 )si系i0100.250.專業(yè) .整理 .下載可編輯200011.740.1867373.5373.51100082.075430013.740.1178506.86133.361100029.797570014.960.0994536.6529.7982006.5451故:S=82.07+29.79+6.545=117.915mm樁基礎(chǔ)持力層性能良好,去沉降經(jīng)驗系數(shù)1.0 。短邊方向樁數(shù)nb52.236,等效距徑比SaAe 2 .32. 320.70 .8860 .,

27、長徑比 ,承臺的 l596.14長d886d2 .nb50 .350.35寬比 Lc1.0 ,查表得: C00.031,C11.9,C217.59BceC 0nb0.0312.23610.062C (nb1)C21.9(2.2361) 17.591所以,五樁樁基礎(chǔ)最終沉降量Se S' = 1.00.062117.9157.31mm滿足要求8樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計計算8.1樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計計算兩端樁長各11m, 采用單點吊立的強度進(jìn)行樁身配筋設(shè)計。吊立位置在距樁頂 、樁端平面0.293L(L=11m) 處,起吊時樁身最大正負(fù)彎矩M max 0.0429 KqL 2 ,其中K=1.3; q0.35225

28、 1.2 3.675kN / m.。 即為每延米樁的自重 ( 1.2 為恒載分項系數(shù))。樁身長采用混凝土強度C30,級鋼筋,所以:M max0.0429 KqL20.04291.33.675112.專業(yè) .整理 .下載可編輯樁身截面有效高度 h0.350.040.31m0s1 (112s )1 (11 20.05156)0.973522樁身受拉主筋A(yù)sM24.8106310274mm2s f yh00.9735300選 用 2 14( As308mm2274mm2 ),因此整個截面的主筋用4 14, As615mm2 ,配筋率為6150.566 >min0.4 。 其他構(gòu)造要350310

29、求配筋見施工圖 。樁 身 強 度(c f c Af y As )1.0(1.014.3350310300615)1736.05kNR=915.40 kN故滿足要求9 承臺設(shè)計承臺混凝土強度等級采用C20,承臺是正方形 ,雙向配筋相同 。9.1 五樁承臺設(shè)計 (5 -A 柱)由 于 樁 的 受 力 可 知 , 樁 頂 最 大 反 力 N max938.482kN , 平 均 反 力N865.732kN ,樁頂凈反力 :N j m a xN m a xG938.482285066881.35kNn5GF4043N j Nn808.6kNn59.11 柱對承臺的沖切由圖 9.1 , aoxaoy325mm ,承臺厚度H=1.

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