JP5937041B2 - 鋼材接合構造 - Google Patents

Description

本発明は、第１鋼材と第２鋼材とが接合された鋼材接合構造に関する。

従来用いられていたこの種の鋼材接合構造としては、例えば下記の特許文献１等に示されている構成を挙げることができる。すなわち、従来構成では、第１及び第２鋼材の一方にＬ字状の取付金具を溶接し、その取付金具に第１及び第２鋼材の他方をボルト及びナットにより締結することで、第１鋼材と第２鋼材とを接合している。

特開平１０−３３８９７４号公報

構造物を組み立てる際には、例えば各鋼材の寸法誤差を吸収する等の目的で各鋼材の位置を適宜調節する必要がある。しかしながら、上記のような従来の鋼材接合構造では、第１及び第２鋼材の一方に取付金具を溶接しているので、第１及び第２鋼材の一方に取付金具を溶接した後に取付金具の位置を調節することができず、第１及び第２鋼材間の位置調節の幅が大きく制限されてしまう。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、鋼材に取付金具を取付けた後であっても取付金具の位置を調節することができ、第１及び第２鋼材間の位置調節の幅を広げることができる鋼材接合構造を提供することである。

本発明に係る鋼材接合構造は、閉鎖断面を有する長手状の鋼管からなる第１鋼材と、第１鋼材の延在方向と交わる方向に沿って延在された長手状の胴縁である第２鋼材と、第１鋼材の外面に沿って延在された第１板部、及び第１板部と一体に設けられるとともに第２鋼材の外面に沿って延在された第２板部を有する取付金具と、第１鋼材と第１板部とを締結する第１締結部材と、第２鋼材と第２板部とを締結する第２締結部材とを備え、第１締結部材は、第１鋼材に設けられた第１挿通孔にネジを切りながら挿通されるタッピング型ボルトであり、第１板部には、第１鋼材と第１板部との間の位置が調節され得るようにタッピング型ボルトの軸径よりも大きな直径を有しタッピング型ボルトが遊嵌される第１遊嵌孔が設けられており、第２締結部材は、第２鋼材に設けられた第２挿通孔に遊嵌されるボルト、及びボルトに螺着されるナットであり、第２挿通孔は、第２鋼材と第２板部との間の位置が調節され得るようにボルトの軸径よりも大きな直径を有しており、タッピング型ボルトの頭部は、ボルトの頭部及びナットと同じ二面幅を有している。

本発明の鋼材接合構造によれば、タッピング型ボルトの軸径よりも大きな直径を有しタッピング型ボルトが遊嵌される遊嵌孔が取付金具に設けられているので、鋼材に取付金具を取付けた後であっても取付金具の位置を調節することができ、第１及び第２鋼材間の位置調節の幅を広げることができる。

本発明の実施の形態１による鋼材接合構造を示す斜視図である。 図１の鋼材接合構造を示す分解斜視図である。 図１の第２締結部材及びその周辺の断面を示す説明図である。 図１の第１締結部材及びその周辺の断面を示す説明図である。 図４のタッピング型ボルトを示す平面図である。 本発明の実施の形態２による鋼材接合構造を示す斜視図である。 本発明の実施の形態３による鋼材接合構造を示す斜視図である。 本発明の実施の形態４による鋼材接合構造を示す斜視図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による鋼材接合構造を示す斜視図である。図１に示すように、本実施の形態の鋼材接合構造には、第１鋼材１、第２鋼材２、取付金具３、第１締結部材４及び第２締結部材５が含まれている。

第１鋼材１は、閉鎖断面を有する長手状の角形鋼管であり、高さ方向に沿って延在されている。第２鋼材２は、開放断面を有する長手状のＣ形鋼からなる胴縁であり、第１鋼材１の延在方向と直角に交わる方向に沿って延在されている。第１鋼材１の延在方向と第２鋼材２の延在方向との交わる角度は、本発明の鋼材接合構造を含む建築物の形状に応じて任意に変更してよい。また、第１鋼材１の断面形状は角形でなく円形等でもよい。

取付金具３は、第１板部３１と、この第１板部３１と一体に設けられた第２板部３２とを有する断面Ｌ字状の部材である。第１板部３１は第１鋼材１の外面に沿って延在されており、第２板部３２は第２鋼材２の外面に沿って延在されている。取付金具３の断面形状は、本発明の鋼材接合構造を含む建築物の形状に応じて任意に変更してよい。

第１締結部材４は、第１鋼材１と第１板部３１とを締結しており、第２締結部材５は、第２鋼材２と第２板部３２とを締結している。このように、第１締結部材４によって第１鋼材１と第１板部３１とが締結され、第２締結部材５によって第２鋼材２と第２板部３２とが締結されることで、第１鋼材１と第２鋼材２とが互いに接合されている。

次に、図２は、図１の鋼材接合構造を示す分解斜視図である。図において、第１鋼材１には、第１挿通孔１ａが設けられている。取付金具３の第１板部３１には、第１挿通孔１ａに対応する第１遊嵌孔３１ａが設けられている。第１締結部材４は、これら第１挿通孔１ａ及び第１遊嵌孔３１ａに挿通されるタッピング型ボルト４０によって構成されている。後に図を用いて説明するように、タッピング型ボルト４０は、第１挿通孔１ａにネジを切りながら挿通される。このようにタッピング型ボルト４０により取付金具３を第１鋼材１に取付けることで、取付面の裏側に作業者の手を回すことが困難な第１鋼材１にも容易に取付金具３を取付けることができる。

第２鋼材２には、第２挿通孔２ａが設けられている。取付金具３の第２板部３２には、第２挿通孔２ａに対応する第２遊嵌孔３２ａが設けられている。第２締結部材５は、これら第２挿通孔２ａ及び第２遊嵌孔３２ａに挿通される中ボルト５０と、この中ボルト５０に螺着されるナット５１とによって構成されている。なお、第２締結部材５を中ボルト５０とナット５１とによって構成しているのは、第２鋼材２がＣ形鋼によって構成されており、第２鋼材２の取付面の裏側に作業者の手を容易に回すことができるためである。本実施の形態では第２締結部材４が中ボルト５０を有しているように説明しているが、第２締結部材４は、中ボルト５０の代わりに、軸部の先端から根元部までネジが切られた通常のボルトを有していてもよい。なお、単にボルトと示す場合は、当該ボルトには、上記通常のボルト、中ボルト５０及び後述の貫通ボルト５２が含まれている。

なお、加工工場にて第１締結部材４によって第１鋼材１に取付金具３を取付けた後に、現場にて第２鋼材２を取付金具３に取付けることが好ましい。このように取付金具３を第１鋼材１に予め取付けておくことで、現場での工数を少なくできる。

次に、図３は、図１の第２締結部材５及びその周辺の断面を示す説明図である。図３に示すように、中ボルト５０は、軸部５００及び頭部５０１を有している。第２挿通孔２ａ及び第２遊嵌孔３２ａの直径は、中ボルト５０の軸径５００ａ（軸部５００の直径）よりも大きくされており、中ボルト５０は、第２挿通孔２ａ及び第２遊嵌孔３２ａに遊嵌されている（遊びを持った状態で挿通されている）。具体例を挙げると、中ボルト５０は日本工業規格Ｂ１１８０に規定されるＭ１０のボルトであり、その軸径５００ａは１０ｍｍとされている。また、第２挿通孔２ａの直径は１２ｍｍとされ、第２遊嵌孔３２ａの直径は１３ｍｍとされている。ナット５１を緩めることで、中ボルト５０の軸径５００ａと第２挿通孔２ａ及び第２遊嵌孔３２ａとの寸法差だけ、第２鋼材２と第２板部３２との間の位置が調節され得る。なお、図３では示していないが、ナット５１と第２板部３２との間には平座金及びばね座金が挿入される。

次に、図４は、図１の第１締結部材４及びその周辺の断面を示す説明図である。図４に示すように、タッピング型ボルト４０は、軸部４００と頭部４０１とを有している。タッピング型ボルト４０は、第１遊嵌孔３１ａに遊嵌されるとともに第１挿通孔１ａにネジを切りながら挿通されている。すなわち、第１遊嵌孔３１ａの直径はタッピング型ボルト４０の軸径４００ａ（軸部４００の直径）よりも大きくされており、第１挿通孔１ａの直径はタッピング型ボルト４０の軸径４００ａよりも小さくされている。ここでいう第１挿通孔１ａの直径とは、タッピング型ボルト４０によりネジが切れられる前の直径を指す。

具体例を挙げると、タッピング型ボルト４０の軸径４００ａは１２．５ｍｍとされており、中ボルト５０の軸径よりも２．５ｍｍだけ大きくされている。第１挿通孔１ａの直径は１２ｍｍとされ、上述の第２挿通孔２ａと同径であるとともに、タッピング型ボルト４０の軸径４００ａよりも０．５ｍｍだけ小さくされている。第１遊嵌孔３１ａの直径は１３ｍｍとされ、上述の第２遊嵌孔３２ａと同径であるとともに、タッピング型ボルト４０の軸径４００ａよりも０．５ｍｍだけ大きくされている。タッピング型ボルト４０を緩めることで、タッピング型ボルト４０の軸径４００ａと第１遊嵌孔３１ａとの寸法差だけ、第１鋼材１と第１板部３１との間の位置が調節され得る。

上述の具体例のように、タッピング型ボルト４０の軸径４００ａが中ボルト５０の軸径よりも大きくされて、タッピング型ボルト４０が挿通される第１挿通孔１ａが、中ボルト５０が挿通される第２挿通孔２ａと同径とされていることが好ましい。このように第１挿通孔１ａを第２挿通孔２ａと同径とすることで、第１及び第２挿通孔１ａ，２ａを同じ工具で形成することができる。換言すると、タッピング型ボルト４０の軸部４００は、中ボルト５０の軸径よりも大きく、かつ中ボルト５０が挿通される第２挿通孔２ａに挿通された場合に第２挿通孔２ａにネジを切りながら挿通され得るように構成されている。また、加工に係る工数削減の観点から、上述の具体例のように、第１遊嵌孔３１ａも第２遊嵌孔３２ａと同径とされることも好ましい。

軸部４００の先端部分には、円筒部４０３ａ及び拡径部４０３ｂからなるガイド部４０３が設けられている。円筒部４０３ａは、軸部４００と同軸に配置されている。円筒部４０３ａの直径は、軸部４００よりも小さく、且つ第１挿通孔１ａの直径よりも僅かに小さくされている。具体的には、上述のように、タッピング型ボルト４０の軸径４００ａが１２．５ｍｍとされ、第１挿通孔１ａの直径が１２ｍｍとされる場合、円筒部４０３ａの直径は１０ｍｍとされる。拡径部４０３ｂは、頂部が切り取られた円錐形状を有しており、円筒部４０３ａと軸部４００との間に設けられている。すなわち、拡径部４０３ｂの外周面は、円筒部４０３ａから軸部４００に向かうにつれて直径が徐々に大きくなるようにテーパ面により構成されている。また、拡径部４０３ｂは、軸部４００と同軸に配置されている。

タッピング型ボルト４０が第１挿通孔１ａに挿通されるとき、軸部４００に先立ち円筒部４０３ａが第１挿通孔１ａに挿通される。このとき、第１挿通孔１ａの直径よりも僅かに小さな直径を有するように円筒部４０３ａが構成されているので、軸部４００の中心軸が第１挿通孔１ａの中心にほぼ一致される。また、円筒部４０３ａに続き拡径部４０３ｂが第１挿通孔１ａに挿通される。このとき、拡径部４０３ｂの外周面がテーパ面により構成されているので、軸部４００の中心軸が第１挿通孔１ａの中心に一致される。これにより、軸部４００の中心軸が第１挿通孔１ａに一致された状態で、第１挿通孔１ａにタッピング型ボルト４０を挿通することができる。すなわち、傾いた状態でタッピング型ボルト４０が第１挿通孔１ａに挿通されることを回避できる。

次に、図５は、図４のタッピング型ボルト４０を示す平面図である。図５に示すように、タッピング型ボルト４０の頭部４０１には互いに平行な方向に沿って延在された第１端面４０１ａと第２端面４０１ｂとが設けられている。これら第１端面４０１ａと第２端面４０１ｂと間の距離は二面幅４０１ｃと呼ばれている。タッピング型ボルト４０の頭部４０１の二面幅４０１ｃは、中ボルト５０の頭部５０１及びナット５１の二面幅と同じ寸法とされている。このようにタッピング型ボルト４０の二面幅５０１ｃを中ボルト５０の頭部５０１及びナット５１の二面幅と同じ寸法とすることで、同じ工具を用いて中ボルト５０、ナット５１及びタッピング型ボルト４０を締めるとともに緩めることができる。なお、上述の具体例のように中ボルト５０が日本工業規格Ｂ１１８０に規定されるＭ１０のボルトである場合、中ボルト５０の頭部５０１、ナット５１及びタッピング型ボルト４０の頭部４０１の二面幅は１７ｍｍ又は１６ｍｍとされる。なお、二面幅が１６ｍｍの中ボルト５０の流通量に比べて、二面幅が１７ｍｍの中ボルト５０の流通量が多いので、二面幅を１７ｍｍとしたタッピング型ボルト４０を生産することが好ましい。

このような鋼材接合構造では、タッピング型ボルト４０の軸径４００ａよりも大きな直径を有しタッピング型ボルト４０が遊嵌される第１遊嵌孔３１ａが取付金具３に設けられているので、第１鋼材１に取付金具３を取付けた後であっても取付金具３の位置を調節することができ、第１及び第２鋼材１，２間の位置調節の幅を広げることができる。また、第１鋼材１が閉鎖断面を有しているので、取付面の裏側に作業者の手を回すことが難しくボルト５０及びナット５１により第１鋼材１に取付金具３を締結することが難しいが、タッピング型ボルト４０を用いることで第１鋼材１に取付金具３を容易に締結できる。すなわち、本発明は、作業者の手を取付面の裏側に回すことが難しい閉鎖断面を有する鋼材の締結に特に有効である。

また、タッピング型ボルト４０が挿通される第１挿通孔１ａが、中ボルト５０が挿通される第２挿通孔と同径とされているので、第１及び第２挿通孔１ａ，２ａを同じ工具で形成することができる。これにより、加工に係る工数を削減でき、製造コストを低減できる。

さらに、タッピング型ボルト４０の頭部４０１が中ボルト５０の頭部５０１及びナット５１と同じ二面幅を有しているので、同じ工具を用いてタッピング型ボルト４０、中ボルト５０及びナット５１を締めるとともに緩めることができる。これにより、作業現場にて、例えば電動工具のアタッチメントを交換する等の工具の交換作業を不要とすることができ、現場での作業効率を向上できる。

また、このような鋼材接合構造に用いられるタッピング型ボルト４０では、軸部４００が中ボルト５０の軸径５００ａよりも大きく、かつ、中ボルト５０が挿通される第２鋼材２の第２挿通孔２ａに挿通された場合にその第２挿通孔２ａにネジを切りながら挿通され得る軸径を有するので、より確実に第１挿通孔１ａを第２挿通孔２ａと同径とすることができる。

また、このようなタッピング型ボルト４０では、頭部４０１が中ボルト５０の頭部５０１及びナット５１と同じ二面幅を有するので、中ボルト５０及びナット５１と同じ工具を用いて締めるとともに緩めることができる。

なお、実施の形態１では、第２締結部材５は中ボルト５０及びナット５１であるように説明したが、第１締結部材と同様に第２締結部材もタッピング型ボルトであってもよい。また、実施の形態１の各寸法は一例であり、必ずしも上記寸法にとらわれる必要はない。

実施の形態２．
図６は、本発明の実施の形態２による鋼材接合構造を示す斜視図である。実施の形態１の構成と同一又は対応する構成については、同じ符号を付して説明する。実施の形態１では、第１鋼材１が閉鎖断面を有する鋼管により構成され、第２鋼材２がＣ形鋼により構成されるように説明したが、本実施の形態２では、第１及び第２鋼材１，２の両方が閉鎖断面を有する鋼管により構成されている。また、本実施の形態では、高さ方向に沿って延在されている鋼管を第２鋼材２とし、その第２鋼材２の延在方向と交わる方向に沿って延在されている鋼管を第１鋼材１としている。

第２締結部材５は、取付金具３の第２板部３２に設けられた第２遊嵌孔と第２鋼材２の側面に設けられた第２挿通孔とに挿通された貫通ボルト５２（ボルト）と、この貫通ボルト５２に螺合されるナット５１により構成されている。その他の構成は、実施の形態１と同様である。

このように、実施の形態１の中ボルト５０に代えて貫通ボルト５２を用いて第２板部３２と第２鋼材２とを締結してもよい。

実施の形態３．
次に、図７は、本発明の実施の形態３による鋼材接合構造を示す斜視図である。実施の形態１の構成と同一又は対応する構成については、同じ符号を付して説明する。本実施の形態の鋼材接合構造には、第１鋼材１、第２鋼材２、第１取付金具３Ａ、第２取付金具３Ｂ、第１締結部材４及び第２締結部材５が含まれている。

本実施の形態では、第１鋼材１は図示しない基礎上に設置された長手状の土台鋼材であり、第２鋼材２は第１鋼材１上に立設された角形鋼管からなる柱材である。第１鋼材１は開放断面を有するＣ形鋼により構成されている。第１鋼材１の開放部１０は、下方に向けられており、基礎によって塞がれている。

第１及び第２取付金具３Ａ，３Ｂは、実施の形態１で説明した取付金具３と同様に第１板部３１及び第２板部３２を有する断面Ｌ字状の部材からそれぞれなり、第２鋼材２を挟むように互いに対向して配置されている。第１及び第２取付金具３Ａ，３Ｂの第１板部３１は、第１鋼材１の上面に沿って延在されており、第１及び第２取付金具３Ａ，３Ｂの第２板部３２は第２鋼材２の側面に沿って延在されている。

第１締結部材４は、第１及び第２取付金具３Ａ，３Ｂの第１板部３１と第１鋼材１とを締結するタッピング型ボルト４０により構成されている。実施の形態１の構成と同様に、タッピング型ボルト４０は、第１鋼材１に設けられた第１挿通孔にネジを切りながら挿通されている。このようにタッピング型ボルト４０により第１及び第２取付金具３Ａ，３Ｂを第１鋼材１に取付けることで、取付面の裏側に作業者の手を回すことが困難な第１鋼材１にも容易に取付金具３を取付けることができる。

また、第１及び第２取付金具３Ａ，３Ｂの第１板部３１には、タッピング型ボルト４０の軸径よりも大きな直径を有する第１遊嵌孔が設けられており、タッピング型ボルト４０は第１遊嵌孔に遊嵌されている。すなわち、タッピング型ボルト４０を緩めることで、タッピング型ボルト４０の軸径と第１遊嵌孔との寸法差だけ、第１鋼材１と第１板部３１との間の位置が調節され得る。タッピング型ボルト４０の頭部は、後述の貫通ボルト５２（ボルト）の頭部及びナット５１と同じ二面幅を有している。

第２締結部材５は、第１及び第２取付金具３Ａ，３Ｂの第２板部３２と第２鋼材２とを締結する貫通ボルト５２及びナット５１により構成されている。貫通ボルト５２は、第１及び第２取付金具３Ａ，３Ｂの第２板部３２に設けられた第２遊嵌孔と、第２鋼材２の側面（互いに対向する第１及び第２側面）に設けられた第２挿通孔とに挿通されている（第１取付金具３Ａ、第２鋼材２及び第２取付金具３Ｂを貫通している）。このように第２締結部材５を貫通ボルト５２及びナット５１により構成しているのは、第１及び第２取付金具３Ａ，３Ｂにより柱材（第２鋼材２）の両側を支える構造のため、貫通ボルト５２を用いることでボルトの締め付け工数を少なくできるためのである。その他の構成は、実施の形態１と同様である。

以上の説明では第１鋼材１が土台鋼材であるように説明したが、第１鋼材１は、開放断面を有しており、かつその開放部１０が別部材により塞がれるように配置されたものであればよい。開放部１０が別部材により塞がれることには、開放部１０が別部材により完全に塞がれることのみならず、作業者の手を取付面の裏側に回すことが難しくなる程度に開放部１０の一部が別部材により塞がれることも含まれる。

このような鋼材接合構造では、タッピング型ボルト４０の軸径４００ａよりも大きな直径を有しタッピング型ボルト４０が遊嵌される第１遊嵌孔３１ａが第１及び第２取付金具３Ａ，３Ｂに設けられているので、第１鋼材１に第１取付金具３Ａ，３Ｂを取付けた後であっても第１及び第２取付金具３Ａ，３Ｂの位置を調節することができ、第１及び第２鋼材１，２間の位置調節の幅を広げることができる。また、第１鋼材１の開放部１０が別部材により塞がれているので、取付面の裏側に作業者の手を回すことが難しく、ボルト５０及びナット５１により第１鋼材１に取付金具３を締結することが難しいが、タッピング型ボルト４０を用いることで第１鋼材１に第１及び第２取付金具３Ａ，３Ｂを容易に締結できる。すなわち、本発明は、開放部１０が別部材により塞がれており作業者の手を取付面の裏側に回すことが難しい鋼材の締結に特に有効である。

なお、実施の形態３では、第２締結部材５は貫通ボルト５２及びナット５１であるように説明したが、第１締結部材と同様に第２締結部材もタッピング型ボルトであってもよい。また、実施の形態３の各寸法は一例であり、必ずしも上記寸法にとらわれる必要はない。

実施の形態４．
図８は、本発明の実施の形態４による鋼材接合構造を示す斜視図である。実施の形態１の構成と同一又は対応する構成については、同じ符号を付して説明する。本実施の形態の鋼材接合構造には、第１鋼材１、第２鋼材２、取付金具３、並びに第１締結部材４及び第２締結部材５が含まれている。本実施の形態の第１及び第２鋼材１，２は、開放断面を有する長手状のＣ形鋼により構成されている。第１及び第２鋼材１，２の開放部１０は、別部材により塞がれておらず、作業者の手を取付面の裏側に回すことも可能である。第１締結部材４はタッピング型ボルトにより構成されており、第２締結部材５は中ボルト及びナットにより構成されている。

このように、第１及び第２鋼材１，２が開放断面を有する部材により構成されるとともに、第１及び第２鋼材１，２の開放部１０が別部材により塞がれていない場合でも、タッピング型ボルトを用いて第１及び第２鋼材１，２を締結できる。すなわち、このような場合であっても、本願発明を適用できる。なお、図８では、第２締結部材５が中ボルト及びナットであるように示しているが、第１締結部材と同様に第２締結部材もタッピング型ボルトであってよい。

１ 第１鋼材
１ａ 第１挿通孔
２ 第２鋼材
２ａ 第２挿通孔
３ 取付金具
３Ａ 第１取付金具
３Ｂ 第２取付金具
４ 第１締結部材
５ 第２締結部材
１０ 開放部
３１ 第１板部
３１ａ 第１遊嵌孔
３２ 第２板部
３２ａ 第２遊嵌孔
４０ タッピング型ボルト
５０ 中ボルト（ボルト）
５１ ナット
５２ 貫通ボルト（ボルト）
４０１ 頭部
４０１ｃ 二面幅

Claims (2)

1. 閉鎖断面を有する長手状の鋼管からなる第１鋼材と、
   前記第１鋼材の延在方向と交わる方向に沿って延在された長手状の胴縁である第２鋼材と、
   前記第１鋼材の外面に沿って延在された第１板部、及び前記第１板部と一体に設けられるとともに前記第２鋼材の外面に沿って延在された第２板部を有する取付金具と、
   前記第１鋼材と前記第１板部とを締結する第１締結部材と、
   前記第２鋼材と前記第２板部とを締結する第２締結部材と
   を備え、
   前記第１締結部材は、前記第１鋼材に設けられた第１挿通孔にネジを切りながら挿通されるタッピング型ボルトであり、
   前記第１板部には、前記第１鋼材と前記第１板部との間の位置が調節され得るように前記タッピング型ボルトの軸径よりも大きな直径を有し前記タッピング型ボルトが遊嵌される第１遊嵌孔が設けられており、
   前記第２締結部材は、前記第２鋼材に設けられた第２挿通孔に遊嵌されるボルト、及び前記ボルトに螺着されるナットであり、
   前記第２挿通孔は、前記第２鋼材と前記第２板部との間の位置が調節され得るように前記ボルトの軸径よりも大きな直径を有しており、
   前記タッピング型ボルトの頭部は、前記ボルトの頭部及びナットと同じ二面幅を有している
   ことを特徴とする鋼材接合構造。
2. 前記第１挿通孔は、前記第２挿通孔と同径とされている
   ことを特徴とする請求項１記載の鋼材接合構造。

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