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精选再生骨料混凝土性能优化论文

【精选】再生骨料混凝土性能优化论文

再生骨料混凝土性能的优化

(冉爱华12231051、任静远12231053)

摘要:

随着我国建筑业的快速发展及我国加快城镇化建设发展需要,必将伴随着资源的严重消耗和建筑垃圾的大量排放,而人们对环境保护的日益重视必将使建筑垃圾再次利用的研究达到新的高度,鉴于用建筑垃圾生产的再生骨料在性能上与原生骨料有很大的不足,因此对于再生骨料性能的优化研究也将会更加广泛[2]。

关键词:

再生骨料、性能优化、发展现状、发展前景。

 

目录:

0、引言

1、研究背景

1.1再生骨料混凝土的特点

1.2再生骨料混凝土的主要来源

1.3研究利用再生骨料混凝土的意义

2、再生骨料混凝土发展现状

2.1日本再生骨料发展现状

2.2美国再生骨料发展现状

2.3其他西方国家再生骨料发展现状

2.4中国再生骨料发展现状

3、性能优化

3.1抗压强度的提高

3.2拌合物的和易性优化

3.3抗渗性优化

3.4抗冻融性优化

3.5抗碳化能力的提高

3.6抗硫酸盐侵蚀能力的提高

3.7再生骨料的收缩和徐变优化

4、再生骨料未来的发展前景

5、结论

0、引言

在工程建设中,混凝土建筑物达到使用年限或因为地震等其他原因破坏拆除的时候,将产生大量的废弃混凝土[1-2]。

如果将这部分混凝土直接填埋堆放既占用土地又影响环境。

如果将废弃混凝土经过清洗、筛分等加工处理,能得到用于生产新混凝土的骨料—再生骨料[2]。

由于再生骨料与原生骨料相比成在很多不足,因此对于再生骨料性能优化研究对于再生骨料能否广泛应用和推广起着很决定性的作用。

1、研究背景

1.1再生骨料混凝土的特点

对于分离出来的混凝土骨料,由于表面附着水泥,孔隙率大,吸水率和含水率也大,技术性能差,但随着原混凝土强度的提高,这些去缺陷会相应减少[2]。

我们也可以在制备过程中采用特殊的工艺,提高再生骨料混凝土各方面性能,使其接近或优于天然骨料混凝土。

1.2再生骨料混凝土主要来源[10]

1.2.1拆除达到使用年限的混凝土建筑物而产生的废弃混凝土。

这是废弃混凝土主要来源;

1.2.2因意外原因比如台风,地震,洪水,泥石流,战争等造成的建筑物倒坍而产生的废弃混凝土;

1.2.3市政工程动迁及重大基础设施的改造产生的废弃混凝土;

1.2.4生产出来的不符合要求的废弃混凝土。

1.3研究利用再生骨料混凝土的意义

从经济角度来看,重新利用再生骨料增加了废弃物加工成本。

但是如果能够合理利用这些原料,它减少了废弃混凝土处理费用和重新制作混凝土骨料费用。

同时,掺加磨细矿渣或粉煤灰取代部分水泥还可以进一步降低成本。

从环保角度来看,重新利用废弃混凝土,降低了废渣排放量,使资源得到永续利用,有利于社会的可持续发展,具有重大的社会效益。

2、再生骨料混凝土发展现状

2.1日本

日本由于资源相对缺乏,因此,十分重视将废弃混凝土作为可再生资源而重新开发利用。

早在1977年日本政府就制定了《再生骨料和再生混凝土使用规范》[1]。

日本对再生混凝土吸水性、强度、配合比、收缩、耐冻性等进行了系统性的研究。

日本在再生骨料混凝土的开发利用上投入了大量的人力物力,取得了一系列国际领先的成果[5]。

1991年日本政府又制定了《资源重新利用促进法》,规定建筑施工过程中产生的废弃物如渣土、水泥块、木材等建筑垃圾必须送往“再生资源化设施”进行处理。

日本对于建筑垃圾的主导方针是:

①尽可能不从施工现场排出建筑垃圾;②建筑垃圾要尽可能地重新利用;③对于重新利用有困难的则应适当予以处理[4]。

2.2美国

在美国的公路建设中,50%采用沥青混凝土再生骨料,平均建设成本下降20%以上,对能源和环保产生的间接社会效益巨大[1]。

美国的公司采用微波技术,100%利用再生旧沥青混凝土面料,其质量与新拌沥青混凝土面料相同,而成本降低了13%,同时节约了垃圾清运和处理费用,大大减轻了城市的环境污染[8]。

同时,美国政府制定了《超级基金法》规定:

“任何生产有工业废弃物的企业,必须自行妥善处理,不得擅自随意倾卸”[4]。

2.3其他西方国家

荷兰是最早开展再生混凝土研究和应用的国家之一。

在20世纪80年代,荷兰就制定了有关利用再生混凝土骨料制备素混凝土、钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土的规范。

该规范规定了利用再生骨料生产上述混凝土的明确的技术要求,并指出,如果再生骨料在骨料中的含量(重量)不超过20%,那么,混凝土的生产就完全按照普通天然骨料混凝土的设计和制备方法进行[8]。

丹麦于1990年颁布法规修正案允许再生骨料在适宜环境下用于某些特定的结构。

该修正案将回收的混凝土按强度分为2类:

其中强度为20MPa以下的为第1类,而强度为20~40MPa的为第2类。

在使用这些再生骨料过程中,要求各类骨料达到一定的技术要求[5]。

德国的干馏燃烧垃圾处理工艺,可以使垃圾中各种再生材料干净地分离出来,再回收利用,有效地解决了垃圾占用土地的问题[4-8]。

2.4中国

我国对于再生混凝土的研究晚于工业发达国家[4]。

近年来我国政府对建筑垃圾的循环利用高度重视,制定了中长期发展战略鼓励废弃物的开发利用。

建设部将“建筑废渣综合利用”列入了1997年科技成果重点推广项目[1]。

目前,我国政府逐年加大在再生骨料方面投入,国内数十家大学和研究机构开展了再生骨料混凝土的研究,而且研究逐步深入。

3、性能优化

3.1抗压强度

再生骨料的强度较天然骨料强度较低,堆积密度和表观密度低,压碎指标和骨料的吸水率高,杂质含量较高,而且再生产过程中,内部损伤积累会使骨料内部存在大量的微裂纹,使得混凝土骨料和水泥浆体粘结力下降导致强度降低【10】。

再生骨料与新拌水泥浆之间有良好的相容性,彼此存在发生化学反应的可能;再生骨料表面粗糙,界面啮合能力强,一定程度上改善了界面性能;再生骨料吸水率高,吸收了新拌水泥浆中多余水分,降低了骨料的水灰比,也降低了混凝土拌合物的有效水灰比[14]。

这一点可以使再生混凝土骨料的抗压强度提高。

再生混凝土中,来自不同母体的骨料对混凝土的抗压强度也有不同的影响,再生骨料混凝土的性能通常取决于回收的废弃混凝土的性能。

用于再生粗骨料的母体混凝土强度高于目标混凝土强度时,生产出来的再生混凝土的强度与天然骨料混凝土强度相当。

反之则相反。

因此想要提高再生骨料抗压强度,在选择废弃骨料时应当特别注意,对于某些性能特别差的废弃骨料可以不重新利用。

3.2拌合物的和易性

因为再生骨料表面存在砂浆层,其孔隙率偏高,吸水率增大,因此,要达到与天然骨料混凝土相同的拌合物和易性,需要增大相应的水灰比,以保证再生骨料吸水后仍能保持原有的水灰比和塌落度[11]。

和易性为一综合技术性能,包含流动性、黏聚性、保水性等多方面方面的含义。

再生骨料比天然骨料吸水率大、孔隙多、表面较为粗糙,而且再生骨料含有大量的旧的水泥砂浆导致再生混凝土中砂浆含量多,从而导致再生混凝土的流动性较同配合比的普通混凝土差,保水性和黏聚胜比同配合比的普通混凝土好[11]。

马静老师等通过对不同取代率再生骨料混凝土的和易性的研究中发现随着再生骨料取代率增大,新拌混凝土的流动性变得越来越差,而此时的混凝土的黏聚性变得越来越好;适量的减水剂可以增强混凝土的流动性[16]。

3.3抗渗性

有害气体深入混凝土内部后,会与混凝土某些组分发生一系列的物理化学作用,导致混凝土的破坏。

因此,抗渗性是混凝土耐久性首先要控制的指标。

随着再生粗骨料掺量的增加,再生混凝土的抗气渗性能、抗氯离子渗透性能等会有下降的趋势。

可以通过掺加一定量的活性掺合料以改善再生混凝土的抗气渗性能[21]。

随着再生细骨料替代量的增加,吸水率增强,一定程度上降低了混凝土的有效水胶比,减少了再生混凝土中的泌水通道,会使混凝土的抗渗性在一定程度上有所提高[21]。

为提高再生混凝土的抗渗性能,可以在制备混凝土时加入矿物掺合料,如粉煤灰、矿粉等。

粉煤灰具有火山灰活性,可与水泥水化产物Ca(OH):

反应,生成水化硅酸钙和水化铝酸钙,从而降低混凝土的碱度,大大改善混凝土内的孔结构和骨料界面结构,提高了混凝土的密实性,因此,可以提高混凝土的抗渗性;普通矿粉除了具有火山灰效应外,还具有一定的胶凝性,其活性高于粉煤灰,和粉煤灰相比能够提高混凝土的抗渗性[17-22]。

3.4抗冻融性

如文献所述:

再生混凝土的抗冻融能力较普通混凝土稍弱些[16]。

而且随着再生骨料搀和量的增加,再生混凝土抗冻融能力减弱,但降低幅度并不明显,可以达到工程所需的抗冻要求。

同时如果需要提高混凝土抗冻融能力,可以通过加入引气剂或减水剂等方式提高混凝土抗冻融能力。

而再牛粗集料容易先于新水泥基体发生冻融破坏,成为再生混凝土抗冻性能的薄弱环节。

再生混凝土受冻前的养护条件和养护龄期对抗冻性影响很大,再生混凝土在受冻前需要养护较长时间才能使后期强度不受影响,覃银辉等对再生混凝土的抗冻性能研究表明预养龄期对再生混凝土的受冻有利,即预养护龄期越长,后期强度越高。

减低水灰比(掺加减水剂)以减少混凝土内部的孔释可有效地提高再生混凝土的抗冻性能,掺加引气剂改善再生混凝土的性能有明显的效果掺加掺合料以细化混凝土内部的孔结构,减少再生粗集料最大粒径及再生集料的强化,均能提高再生混凝土的抗冻性能。

3.5抗碳化能力

再生骨料混凝土的抗碳化能力略低于普通混凝土,原因是再生混凝土骨料的孔隙率高,抗渗性差。

随着骨料替代率的增加,抗碳化性能变差[16]。

可以通过调整水灰比,增加矿物外加剂等方式改善抗渗性的同时,改善再生骨料混凝士的抗碳化能力[21]。

再生混凝土的抗碳化能跟抗渗性有相关性,特别是抗气渗性,随着再生骨料的取代率的增加,再生混凝土的抗渗性能降低,再生混凝土的碳化深度增大,主要原因是再生骨料的表而较为粗糙,孔隙较多,密度较天然骨料低,随着再生骨科取代率的增加,再生混凝土的密实度降低,抗气渗性下降,CO扩散速度加快,碳化深度也就越大。

同理,再生混凝土的抗碳化性随水灰比增大而增加[17]。

3.6抗硫酸盐侵蚀能力

由于孔隙率及渗透性的提高,再生混凝土的抗硫酸盐和酸侵蚀性比普通混凝土差。

掺加粉煤灰后,可以提高再生混凝土的抗硫酸盐侵蚀的能力。

3.7再生混凝土的收缩和徐变

再生骨料为人工碎石,颗粒棱角多,表面粗糙,组成中包含着相当数量的硬化水泥砂浆,其本身孔隙率较大,且在破碎的过程中,其内部往往会产生大量具有一定尺寸的裂纹,因此与天然骨料相比,再生骨料的吸水率和吸水速率大得多,这必然导致失水后混凝土干缩增大,徐变增加[16]。

收缩率高是再生混凝土的致命缺陷,会是混凝土裂缝过大,对抗渗性、康侵蚀能力造成影响。

根据文献实验结论:

粗细骨料置换率达到50%时,其干燥收缩裂缝的数量会比天然骨料混凝土增多,将再生骨料混凝土应用在有约束的剪力墙等结构上时,应充分考虑骨料置换率对干燥收缩裂缝的影响[18]。

徐变是指混凝土在正常荷载作用下,其变形随时问不断增加的现象。

徐变随灰浆率的增加而增大,再生骨料中含有大量旧的水泥砂浆,使得再生混凝土中总的砂浆含量大于同配合比的普通混凝土,所以再生混凝土的徐变较普通混凝土的徐变大.再生混凝土的徐变的基本趋势同普通混凝土时一致的,即随水泥用量,水灰比增加而增大。

掺加粉煤灰,膨胀剂可以减少再生混凝上的徐变[17]。

4、再生骨料混凝土未来发展前景

到目前为止,关于再生骨料混凝土的研究主要集中在材料的物化性能上,如果想有效利用这部分可利用资源,还需进一步深入系统研究,这也是再生混凝土未来发展趋势:

进一步完善再生混凝土配合比设计方法,这需通过大量试验研究来确定与再生骨料相适宜的配合比,通过借鉴普通混凝土配合比研究步骤进一步研究再生混凝土配合比,完善再生混凝土系统的基础理论研究,同时需考虑解决再生骨料混凝土强度低、收缩量大、实际施工性能差等问题,如何提高再生骨料耐久性和深入研究破坏损伤机理研究等问题,大量基础问题研究不够系统会导致应用的技术规程无法进行,使得研究内容无法应用于实践,这极大地阻碍再生混凝土的实际应用[23]。

如何提高再生骨料混凝土组合结构的发展研究。

再生与普通混凝土在物理、力学性能、强度、耐久性等方面均有不同程度降低,这必然导致再生混凝土组合结构性能差,如何将再生混凝土应用于组合结构来扬长避短对再生混凝土未来发展尤为重要[9]。

到目前为止,对于再生骨料混凝土组合结构的研究基本上都只局限于室内分析和试验阶段,基本上都未能结合生产形成整套分离、破碎、生产工艺流程及再生混凝土组合结构的实际开发应用的整套技术,这些技术的不成熟也在不同程度上阻碍了再生混凝土组合结构在土木结构工程领域的开发应用。

随着对再生混凝土性能的进一步研究,其各项性能必将得到大幅度改善,再生骨料也将用于商品混凝土。

开发商品混凝土,可以极大地推广再生混凝土在工程中应用,提高废弃混凝土循环再利用的效率,充分利用矿渣,粉煤灰等工业废料开发高性能再生混凝土,是再生混凝土的发展趋势[16]。

5、结论

参考文献

[1]张泽平,李建宇,杨晓晶,师朋.太原理工大学建筑与土木工程学院.

[2]孙跃东,肖建庄.再生混凝土骨料.混凝土2004

[3]邓宗才,余向军.再生混凝土骨料生产工艺和分类标准研究.工程建设.2009(8)

[4]张晓华,梦云芳,任杰.浅析国内外再生骨料混凝土现状及发展趋势[J].混凝土.2013(11).285

[5]陈亮,陈忠范.再生混凝土现状[J].混凝土,2009(10)116-119.

[7]孙岩,孙可伟,郭远臣.再生骨料混凝土的利用现状及性能研究[J].混凝土.2010(3):

105-107

[8]陈永刚,曹贝贝.再生骨料国内外发展动态.国外建材科技,2004

[9]刘听,张雄,张永娟,沈中林(同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室).上海建材2009

(2)

[10]候景鹏,史巍,宋玉普.再生骨料混凝土技术的研究开发与应用推广.建筑技术(ArchitectureTechnology).2002第一期33卷

[11]柯德强,苏有文,古松.再生骨料混凝土及其性能研究.建筑技术开发.2010(7)

[12]杜婷,李慧强,谭亚伟.再生骨料未来发展的探讨.[J]混凝土,2002(4):

49-50.

[13]肖建庄,李佳彬,兰阳.再生混凝土技术最新研究进展与评述[J].混凝土.2003(10);17.20.

[14]许岳周,石建光.再生骨料混凝土的性能分析与评价.混凝土.2006(11).

[15]肖建庄,雷斌.再生混凝土结构耐久性设计[J].建筑学,2008(9).

[16]汪加梁.再生骨料混凝土的基本性能分析研究.建筑技术.2011(7)

[17]谢鲁齐.再生骨料混凝土的基本性能分析.江西建材.2013(4).

[18]孙家瑛,蒋华钦.再生粗骨料特性及对混凝土性能的影响研究[J].新型建筑材料,2009,1:

30-32.

[19]刘婷婷.再生混凝土高性能化实验研究[D].西安:

西北工业大学,2006.

[20]罗容,冯光乐,棱天青.再生混凝土研究综述【J】.中外公路,2003,23

(2).

[21]、田赛、林玮、姚志淳,张新华.浅析再生混凝土应用技术.科技创新导报.2012(35)

[22]周璇,曾志兴.高性能再生骨料取代的优化设计.混凝土.2010(11)

[23]、徐浩.废弃混凝土回收利用中的几个问题[J].建筑技术,2001,

(2):

9-10.

《测量学》模拟试卷

得分

评卷人

复查人

1.经纬仪测量水平角时,正倒镜瞄准同一方向所读的水平方向值理论上应相差(A)。

A180°B0°C90°D270°

 

2.1:

5000地形图的比例尺精度是(D)。

A5mB0.1mmC5cmD50cm

 

3.以下不属于基本测量工作范畴的一项是(C)。

A高差测量B距离测量C导线测量D角度测量

 

4.已知某直线的坐标方位角为220°,则其象限角为(D)。

A220°B40°C南西50°D南西40°

5.由一条线段的边长、方位角和一点坐标计算另一点坐标的计算称为(A)。

A坐标正算B坐标反算C导线计算D水准计算

6.闭合导线在X轴上的坐标增量闭合差(A)。

A为一不等于0的常数B与导线形状有关C总为0D由路线中两点确定

7.在地形图中,表示测量控制点的符号属于(D)。

A比例符号B半依比例符号C地貌符号D非比例符号

8.在未知点上设站对三个已知点进行测角交会的方法称为(A)。

A后方交会B前方交会C侧方交会D无法确定

9.两井定向中不需要进行的一项工作是(C)。

A投点B地面连接C测量井筒中钢丝长度D井下连接

10.绝对高程是地面点到(C)的铅垂距离。

A坐标原点B任意水准面C大地水准面D赤道面

11.下列关于等高线的叙述是错误的是:

(A)

A.高程相等的点在同一等高线上

B.等高线必定是闭合曲线,即使本幅图没闭合,则在相邻的图幅闭合

C.等高线不能分叉、相交或合并

D.等高线经过山脊与山脊线正交

12.下面关于非比例符号中定位点位置的叙述错误的是(B)

A.几何图形符号,定位点在符号图形中心

B.符号图形中有一个点,则该点即为定位点

C.宽底符号,符号定位点在符号底部中心

D.底部为直角形符号,其符号定位点位于最右边顶点处

13.下面关于控制网的叙述错误的是(D)

A.国家控制网从高级到低级布设

B.国家控制网按精度可分为A、B、C、D、E五等

C.国家控制网分为平面控制网和高程控制网

D.直接为测图目的建立的控制网,称为图根控制网

14.下图为某地形图的一部分,各等高线高程如图所视,A点位于线段MN上,点A到点M和点N的图上水平距离为MA=3mm,NA=2mm,则A点高程为(A)

A.36.4m

B.36.6m

C.37.4m

D.37.6m

 

15.如图所示支导线,AB边的坐标方位角为

,转折角如图,则CD边的坐标方位角

为(B)

 

A.

B.

C.

D.

16.三角高程测量要求对向观测垂直角,计算往返高差,主要目的是(D)

A.有效地抵偿或消除球差和气差的影响

B.有效地抵偿或消除仪器高和觇标高测量误差的影响

C.有效地抵偿或消除垂直角读数误差的影响

D.有效地抵偿或消除读盘分划误差的影响

17.下面测量读数的做法正确的是(C)

A.用经纬仪测水平角,用横丝照准目标读数

B.用水准仪测高差,用竖丝切准水准尺读数

C.水准测量时,每次读数前都要使水准管气泡居中

D.经纬仪测竖直角时,尽量照准目标的底部

18.水准测量时对一端水准尺进行测量的正确操作步骤是(D)。

A对中----整平-----瞄准----读数A整平----瞄准----读数----精平

C粗平----精平----瞄准----读数D粗平----瞄准----精平----读数

19.矿井平面联系测量的主要任务是(D)

A实现井上下平面坐标系统的统一B实现井上下高程的统一

C作为井下基本平面控制D提高井下导线测量的精度

20.井口水准基点一般位于(A)。

A地面工业广场井筒附近B井下井筒附近

C地面任意位置的水准点D井下任意位置的水准点

 

得分

评卷人

复查人

21水准测量中,为了进行测站检核,在一个测站要测量两个高差值进行比较,通常采用的测量检核方法是双面尺法和。

22直线定向常用的标准方向有真子午线方向、_____磁北方向____________和坐标纵线方向。

23地形图符号一般分为比例符号、_半依比例符号_________________和不依比例符号。

24井下巷道掘进过程中,为了保证巷道的方向和坡度,通常要进行中线和____________的标定工作。

25测量误差按其对测量结果的影响性质,可分为系统误差和_偶然误差______________。

26地物注记的形式有文字注记、______和符号注记三种。

27象限角的取值范围是:

0-90。

28经纬仪安置通常包括整平和对中。

29为了便于计算和分析,对大地水准面采用一个规则的数学曲面进行表示,这个数学曲面称为参考托球面。

30光电测距仪按照测量时间的方式可以分为相位式测距仪和差分。

 

得分

评卷人

复查人

31.竖盘指标差

竖盘分划误差

 

32.水准测量

利用水准仪测定两点间的高差

 

33.系统误差

由客观原因造成的具有统计规律性的误差

 

34.视准轴

仪器望远镜物镜和目镜中心的连线

 

得分

评卷人

复查人

35.简述测回法测量水平角时一个测站上的工作步骤和角度计算方法。

对中,整平,定向,测角。

观测角度值减去定向角度值

 

36.什么叫比例尺精度?

它在实际测量工作中有何意义?

图上0.1毫米在实地的距离。

可以影响地物取舍

 

37.简述用极坐标法在实地测设图纸上某点平面位置的要素计算和测设过程。

 

38.高斯投影具有哪些基本规律。

 

得分

评卷人

复查人

39.在1:

2000图幅坐标方格网上,量测出ab=2.0cm,ac=1.6cm,ad=3.9cm,ae=5.2cm。

试计算AB长度DAB及其坐标方位角αAB。

 

40.从图上量得点M的坐标XM=14.22m,YM=86.71m;点A的坐标为XA=42.34m,YA=85.00m。

试计算M、A两点的水平距离和坐标方位角。

 

测量学标准答案与评分说明

一、一、 单项选择题(每题1分)

1A;2D;3C;4D;5A;6C;7D;8A;9C;10C;

11A;12D;13B;14A;15B;16A;17C;18D;19A;20A

 

二、二、 填空题(每空2分,共20分)

21变更仪器高法

22磁北方向

23半依比例符号(或线状符号)

24.腰线

25.偶然误差

26.数字注记

27大于等于0度且小于等于90度(或[0°,90°])

28对中

29旋转椭球体面

30脉冲式测距仪

 

三、三、 名词解释(每题5分,共20分)

31竖盘指标差:

在垂直角测量中,当竖盘指标水准管气泡居中时,指标并不恰好指向其正确位置90度或270度,而是与正确位置相差一个小角度x,x即为竖盘指标差。

32水准测量:

利用一条水平视线并借助于水准尺,测量地面两点间的高差,进而由已知点的高程推算出未知点的高程的测量工作。

33系统误差:

在相同的观测条件下,对某量进行了n次观测,如果误差出现的大小和符号均相同或按一定的规律变化,这种误差称为系统误差。

34视准轴:

望远镜物镜光心与十字丝中心(或交叉点)的连线。

 

四、四、 简答题(每题5分,共20分)

35

(1)在测站点O上安置经纬仪,对中,整平(1分)

(2)盘左瞄准A点,读数LA,顺时针旋转照准部到B点,读数LB,计算上半测回角度O1=LB-LA;

(2分)

(3)旋转望远镜和照准部,变为盘右方向,瞄准B点读数RB,逆时针旋转到A点,读数RA,计算下半测回角度O2=RB-RA;(3分)

(4)比较O1和O2的差

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