混凝土框架结构在地震作用下动力分析
钢管混凝土框架结构抗震性能比较研究
钢管混凝土框架结构抗震性能比较研究摘要：分别对钢管混凝土和钢筋混凝土的五层框架结构的抗震性能进行了分析，通过比较两种结构在不同地震作用下的动力特性和抗震性能的反应，得出钢管混凝土结构的抗震性能要优于钢筋混凝土结构。
有进一步研究和推广的价值。
关键词：钢管混凝土；动力特性；抗震性能中图分类号：tu323.5文献标识码： a 文章编号：0引言钢管混凝土就是在钢管中填充混凝土而形成的结构构件。
混凝土的抗压强度高，但抗弯能力弱；而钢材的抗弯能力强、弹塑性好，但在受压时容易发生屈曲而丧失稳定性。
钢管混凝土是两种材料的组合，能够将两者的优点结合在一起。
随着经济的发展和社会的进步，一些超高层、大跨度结构应运而生。
同时，对结构形式和构件材料也有了更高的要求。
由于钢管混凝土的抗压强度高、抗弯能力好、抗震性能强等优点，适应了这一发展趋势。
本文采用有限元软件sap2000分析程序，对钢管混凝土和钢筋混凝土结构做了理论上的比较研究，用工程实例验证钢管混凝土结构优越的抗震性能，为结构设计提供了参考依据。
1框架结构模型的选取1.1 工程概况建筑物所在地区的设防烈度为8度，地震加速度为0.20g，场地类别为ⅱ类场地，混凝土强度等级框架柱采用c35，梁及楼板采用c30,钢筋采用hrb400，钢管采用q345钢。
层高为3米。
1.2 有限元分析模型及参数的确定为了更好的比较分析钢管混凝土结构和钢筋混凝土结构的抗震性能，在此用截面形式和构件尺寸完全相同的两种框架结构进行分析。
柱截面尺寸为800mm×800mm，框架梁截面尺寸为300mm×600mm，楼板厚度为130mm。
2不同地震作用下动力特性比较分析运用sap2000分析软件对两种框架结构进行动力分析，这里采用el centro地震波。
分别用70gal和400gal大小的地震波进行分析。
在70gal el centro地震波的作用下，得出钢管混凝土结构和钢筋混凝土结构的自振频率，如表1所示。
工程结构抗震实验报告
工程结构抗震实验报告1. 引言地震是一种常见的自然灾害，给人们的生命财产造成了巨大的危害。
为了提高工程结构的抗震性能，进行抗震实验是非常必要的。
本次实验旨在研究不同工程结构在地震发生时的动力响应，并比较各结构的抗震性能。
2. 实验目的1. 了解不同工程结构在地震作用下的响应情况；2. 对比不同工程结构的抗震性能；3. 分析工程结构的抗震配置对其抗震性能的影响。
3. 实验内容本次实验采用了三种常见的工程结构：砖混结构、钢结构、混凝土框架结构。
每种结构都进行了相同的抗震配置，如使用了抗震设计软件进行抗震设计、采用了特殊的受力连接件等。
实验中首先对每种结构进行了抗震性能检测，然后在地震模拟台上进行了不同地震动作用下的动力响应测试。
4. 实验结果与分析4.1 抗震性能检测结果在进行地震模拟之前，对每种结构的抗震性能进行了检测。
结果显示，三种结构的抗震性能都符合设计要求，并满足国家相关抗震规范。
4.2 动力响应测试结果在进行不同地震动作用下的动力响应测试时，测量了每种结构的加速度、位移以及应变等参数。
结果显示，三种结构都受到了地震动力的作用，产生了一定的动力响应。
具体地，砖混结构的加速度响应相对较大，而钢结构的位移响应相对较小。
混凝土框架结构表现出了较好的整体刚度和抗震性能。
4.3 结果分析通过对实验结果的分析，可以得出以下结论：1. 砖混结构的抗震性能相对较弱，容易受到地震动力的影响；2. 钢结构在地震中具有较好的位移控制能力，能够减小结构的破坏程度；3. 混凝土框架结构在地震中表现出了较好的整体刚度和抗震性能。
5. 实验结论本次实验主要研究了不同工程结构在地震发生时的动力响应情况，并比较了它们的抗震性能。
根据实验结果，可以得出以下结论：1. 不同工程结构在地震中表现出了不同的动力响应特点；2. 钢结构在地震中具有较好的位移控制能力；3. 混凝土框架结构具有较好的整体刚度和抗震性能。
6. 改进建议根据实验结果，可以提出以下改进建议：1. 对于砖混结构，可以通过增加加固措施，如增加在结构中的钢筋数量等，提高其抗震性能；2. 钢结构可以进一步研究改进其位移控制能力，减小结构在地震中的破坏程度；3. 混凝土框架结构的抗震性能较好，可以继续进行相关研究，探索其应用范围和优化设计方案。
提高地震荷载分项系数，抗震安全性提高了多少？
提⾼地震荷载分项系数，抗震安全性提⾼了多少？(1) 将⽔平地震作⽤效应的分项系数由1.3改为1.4；(2) 地震动⼒放⼤系数由2.25提⾼⾄2.50；(3) 永久荷载的分项系数从1.2调整⾄1.3，可变荷载从1.4调整⾄1.5；(4) 住宅和办公楼楼⾯荷载从2.0提⾼到2.5；(5) 风荷载等也有相应调整。
如此重要的调整，⾃然⼀⽯激起千层浪。
很多⼈⼠从不同的⾓度，对这⼀问题表达了⾃⼰的观点。
从我们课题组以往的研究及震害调查结论来说，⼀直是⼤⼒⽀持提升建筑抗震安全⽔平的。
⼀些研究论⽂包括：(1) 框架结构抗地震倒塌能⼒的研究——汶川地震极震区⼏个框架结构震害案例的分析, 建筑结构学报, 2009(2) 不同抗震设防RC框架结构抗倒塌能⼒研究, ⼯程⼒学, 2011(3) 丙类与⼄类设防RC 框架结构抗地震倒塌能⼒对⽐, 建筑结构学报, 2011(4) 基于⼀致倒塌风险的建筑抗震评价⽅法研究, 建筑结构学报, 2012(5) 我国7 度设防等跨RC 框架抗地震倒塌能⼒研究, 地震⼯程与⼯程振动, 2011其基本结论是：对于我国低烈度区框架结构，其抗地震倒塌能⼒偏弱；框架柱的变形能⼒不⾜；由于低烈度区框架柱纵筋往往受构造控制，因此提升构造和延性（提升抗震等级、增加体积配箍率、减⼩轴压⽐）的效果要⽐提升地震作⽤来的效果更明显。
所以，规范修订的消息发布后，我们课题组就希望能够通过定量分析的⼿段，研究⼀下这⼀修订对框架结构抗震安全的实际影响。
具体研究⼯作由我们课题组之前的两位毕业⽣：卢啸和李梦珂负责。
具体研究内容包括：⾸先我们基于课题组毕业的施炜博⼠的研究⼯作，建⽴了⼀系列混凝⼟框架模型。
框架为3跨，每跨6m，层数分别为4层、6层、8层、10层。
分别按照7度、8度设防进⾏了截⾯和配筋设计。
⾸先我们看⼀下设计参数调整对结构设计结果的影响。
由于分项系数增加，导致柱⼦轴⼒增加，所以柱⼦的轴压⽐都有⼀定程度的提⾼。
混凝土框架结构的抗震性能评价
混凝土框架结构的抗震性能评价一、混凝土框架结构的抗震性能评价概述混凝土框架结构是一种常见的建筑结构类型，其抗震性能的评价是确保建筑结构抗震能力的重要手段。
混凝土框架结构的抗震性能评价是指对建筑结构的抗震能力进行全面系统的评估，以确定建筑结构的抗震性能是否符合国家相关标准和规范的要求。
混凝土框架结构的抗震性能评价是建筑结构设计、施工和使用过程中的重要环节，具有重要的应用价值。
二、混凝土框架结构的抗震性能评价指标混凝土框架结构的抗震性能评价指标主要包括结构受力性能、变形能力、耗能能力、稳定性能等多个方面。
其中，结构受力性能是指建筑结构在地震作用下承受荷载的能力；变形能力是指建筑结构在地震作用下变形的能力；耗能能力是指建筑结构在地震作用下吸收能量的能力；稳定性能是指建筑结构在地震作用下保持稳定的能力。
这些指标的评价既包括静力强度和动力强度的评价，也包括整体和局部的评价。
三、混凝土框架结构的抗震性能评价方法混凝土框架结构的抗震性能评价方法主要包括实测与分析相结合的方法和数值模拟方法两种。
实测与分析相结合的方法是通过对现场建筑结构进行实测和分析，以确定其抗震性能指标，并对其进行评价。
数值模拟方法则是利用计算机模拟建筑结构在地震作用下的受力、变形和稳定情况，以确定其抗震性能指标，并对其进行评价。
这两种方法的优缺点各不相同，应根据具体情况选择合适的方法进行评价。
四、混凝土框架结构的抗震性能评价步骤混凝土框架结构的抗震性能评价步骤主要包括以下几个方面：1.建筑结构的资料收集，包括建筑结构的设计图纸、施工图纸、验收报告等资料，以及建筑结构的使用情况和维护情况等。
这些资料对于评价建筑结构的抗震性能具有重要的参考价值。
2.建筑结构的实测和分析。
通过对建筑结构进行实测和分析，确定其结构受力性能、变形能力、耗能能力、稳定性能等抗震性能指标。
3.建筑结构的数值模拟。
通过数值模拟建筑结构在地震作用下的受力、变形和稳定情况，以确定其抗震性能指标，并对其进行评价。
混凝土框架结构的周期折减系数合理性探寻
混凝土框架结构的周期折减系数合理性探寻混凝土框架结构的周期折减系数是指在考虑地震作用下，结构在周期减振过程中，其振动周期的相对减少程度。
周期折减系数一般用于确定结构的设计地震烈度，并用于计算结构的地震响应。
合理的周期折减系数能够准确地反映结构的减震能力，对保证结构的地震安全性具有重要意义。
混凝土框架结构的周期折减系数通常通过试验和理论计算相结合的方法确定。
试验方法是通过模拟地震实验，测量结构的地震反应，然后按照设计工况进行计算，得出结构的周期折减系数。
理论计算方法则是基于结构的动力特性和振动理论，通过计算相应的结构频率和阻尼比，推导出周期折减系数。
在确定周期折减系数时，需要考虑以下几个方面的因素：1.结构的材料特性：混凝土框架结构的周期折减系数受到结构材料的影响，包括混凝土和钢筋的强度、刚度和阻尼等特性。
不同材料的耗能能力和抗震性能会影响结构的减震效果。
2.结构的减振措施：在设计过程中，可以通过采取一些减振措施来提高结构的抗震性能，例如添加减震装置、降低结构刚度等。
这些减振措施会直接影响结构的周期折减系数。
3.设计地震动参数：周期折减系数还受到设计地震动参数的影响，包括地震峰值加速度、地震持时和地震波形等。
设计地震动参数的确定需要根据地震地区的地质条件和结构的设计要求进行合理选择。
4.结构的尺寸和形状：结构的尺寸和形状也会对周期折减系数产生一定的影响。
较大的结构在地震作用下可能具有较低的周期折减系数，而相同材料和形状的结构，在不同的尺寸下可能具有不同的周期折减系数。
综上，混凝土框架结构的周期折减系数的确定需要考虑结构的材料特性、减振措施、设计地震动参数和结构的尺寸和形状等因素。
只有综合考虑这些因素，才能得出合理的周期折减系数，准确评估结构的地震安全性。
因此，在实际工程设计中，需要进行详细的分析和计算，确保周期折减系数的合理性。
钢筋混凝土结构的抗震性能
钢筋混凝土结构的抗震性能钢筋混凝土结构是一种常见的建筑结构形式，具有优良的抗震性能。
本文将探讨钢筋混凝土结构的抗震机理、抗震设计方法以及改善抗震性能的技术措施。
1. 抗震机理钢筋混凝土结构的抗震机理主要包括以下两个方面：首先，钢筋混凝土是一种复合材料，由混凝土和钢筋组成。
混凝土具有较好的抗压性能，而钢筋则具有较好的抗拉性能。
在地震作用下，混凝土承受压力，而钢筋则承受拉力，二者形成了一种协同工作机制，共同抵抗地震力的作用。
其次，钢筋混凝土结构采用了梁柱系统，通过设置合理的剪力墙或框架结构，能够将地震力传递到地基，保证整个建筑结构的稳定性。
在地震时，梁柱系统能够吸收和分散地震能量，减小地震对建筑物的破坏程度。
2. 抗震设计方法在钢筋混凝土结构的抗震设计中，需要考虑以下几个方面：首先，根据不同地区的地震活动性质和设计要求，确定地震设计参数，如设计地震烈度、设计地震分组等。
其次，进行结构的静力分析和动力分析。
静力分析主要考虑静态荷载的作用，动力分析则考虑地震作用下的动态响应。
通过分析结构在地震作用下的受力情况，确定结构设计方案。
然后，进行结构的抗震验算。
根据国家相关抗震规范，对结构进行验算，确保结构的抗震性能满足设计要求。
最后，通过考虑结构的抗侧扭和抗倾覆性能，设计合适的增加刚度和增加阻尼的措施，提升结构的抗震性能。
3. 改善抗震性能的技术措施为了进一步提升钢筋混凝土结构的抗震性能，可以采取以下技术措施：（1）采用高性能混凝土和高强度钢筋，以提高结构的承载能力和韧性。
（2）设置合理的结构抗侧扭和抗倾覆措施，如增加剪力墙、设置剪力连接板等，提高结构的整体稳定性。
（3）加强结构的抗震连接，如采用预应力技术、使用梁柱节点加劲板等措施，提高结构的整体抗震性能。
（4）在结构中合理设置减震装置，如液体阻尼器、摩擦减震器等，减小地震对结构的影响。
（5）进行结构的动力监测和健康评估，及时发现结构的隐患，采取相应的维修加固措施。
基于IDA的全钢管混凝土框架结构地震易损性研究
第37卷第1期2021年2月结构工程师Structural Engineers Vol.37，No.1Feb.2021基于IDA的全钢管混凝土框架结构地震易损性研究孙晓静杨锋*张海涛（上海大学土木工程系，上海201900）摘要为研究全钢管混凝土住宅框架结构的性能，通过OpenSees平台建立了16层全钢管混凝土框架的有限元模型，基于增量动力分析的方法对结构进行不同强度地震作用下的动力时程分析，定义了不同破坏状态下的结构性能水准，根据概率需求分析模型得到地震易损性曲线，并结合易损性指数定量的评价结构震后破坏程度。
结果表明：随着PGA的增大，易损性曲线趋向平缓，说明该类结构具有较好的延性和抗倒塌能力。
通过易损性指数评估发现，结构在小震及中震作用下分别处于基本完好与轻微破坏的状态，在大震作用下不易发生严重破坏。
研究结果可为全钢管混凝土纯框架结构的设计应用及抗震性能评估作参考。
关键词全钢管混凝土，增量动力分析，易损性Seismic Vulnerability Study of Concrete Filled Steel TubularFrame Based on IDASUN Xiaojing YANG Feng*ZHANG Haitao（Department of Civil Engineering，Shanghai University，Shanghai201900，China）Abstract In order to study the seismic performance of the concrete filled steel tube frame structure applied to residential system，the finite element model of a concrete filled steel tube frame with16stories was established by OpenSees.Based on the incremental dynamic analysis method，the dynamic time history analysis of the structure under different strength earthquake was carried out.and the structural performance level under different failure state was defined.Then the seismic vulnerability curve was obtained according to the probability demand analysis model.Finally，the damage degree of the structure after earthquake was evaluated quantitatively combining with the vulnerability index.The results show that the vulnerability curve tends to be gentle with the increase of PGA，which shows that concrete filled steel tubular structure has better ductility and anti-collapse capabilities.Through the vulnerability index，the structure is basically in good condition and slightly damaged.under the action of small earthquake and medium earthquake.Besides，the structure will not easily be seriously damaged under the large earthquake.evaluation.The research can be used as a reference for the design application and seismic performance evaluation of concrete filled steel tubular pure frame. Keywords concrete filled steel tube frame，IDA，vulnerability收稿日期：2019-12-19基金项目：上海市科学技术委员会技术标准专项基金（13DZ0501700）作者简介：孙晓静，女，硕士研究生，研究方向为钢混组合结构。
混凝土框架结构,其抗震设计的主要计算方法
混凝土框架结构,其抗震设计的主要计算方法混凝土框架结构是一种常见的建筑结构形式，具有良好的承载能力和抗震性能。
在抗震设计中，需要采用一些主要计算方法来保证结构的稳定性和安全性。
首先，需要对结构进行抗震设防烈度的确定，这可以根据所在地区的地震烈度进行计算。
然后，需要通过静力分析或动力分析来确定结构的地震反应力，并检查结构在地震作用下的受力情况。
在静力分析中，可以采用等效静力法或弹性分析法来计算结构的地震反应力。
等效静力法可以将地震作用转化为一个等效的静态荷载，再进行结构的受力分析。
而弹性分析法则需要对结构进行动力学分析，考虑结构的自振特性和地震波的影响。
在动力分析中，可以采用时程分析法或响应谱分析法。
时程分析法可以模拟结构在地震波作用下的实际运动情况，计算出结构的地震反应力和位移响应。
而响应谱分析法则可以通过地震响应谱来计算结构的地震反应力和响应，快速地评估结构的抗震性能。
除了以上方法，还需要进行结构的强度检查和变形限制的控制，以确保结构在地震作用下不发生破坏或过度变形。
此外，还需要进行结构的抗震性能评估和加固设计，提高结构的抗震能力。
综上所述，混凝土框架结构的抗震设计需要采用适当的计算方法，对结构进行全面、系统的分析和检查，以保证结构的稳定性和安全性。
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混凝土框架结构在地震作用下的动力分析
【摘要】：动力时程分析方法可以充分考虑结构的组成形式、结构刚度以及结构的材料性质等因素，通过分析，可以得到结构的自振周期、阻尼系数以及各阶振型等，这些动力特性为进行结构设计提供了基本参数，本文介绍了框架结构动力时程分析的方法，给出了结构动力方程以及动力微分方程的求解方法，通过对一框架结构进行动力有限元分析，验证了本文介绍的方法，为实际工程设计提供了参考。
【关键词】：框架抗震有限元
中图分类号： tu323.5文献标识码：a 文章编号：
1 前言
近年来，结构抗震设计的动力分析理论已经逐渐成熟，动力时程分析是一种输入地震波，直接计算结构地震反应的分析方法[1]。
对结构进行动力时程分析，可以对结构的组成形式、结构刚度以及结构的材料性质等因素进行考虑，能够描述结构在地震作用下的状态及破坏过程，能够计算地震反应全过程中各时刻结构的内力和变形状态等详细信息，具有“全过程仿真的特点”，是一种比较可靠的方法，它的使用可以使结构的安全性大大提高，具有极为重要的意义。
2结构动力分析
地震作用是结构动力分析中最重要的外部荷载。
结构在地震荷载作用下，结构的运动微分方程可以表示为[2]：
（1）
其中：为结构的质量矩阵；为结构的阻尼矩阵；为结构的总刚度矩阵。
由于输入地震时地面运动加速度的时程曲线很难用时间的简单
函数来表示。
所以，框架结构地震运动方程（1）的求解只有用数值积分法。
数值积分法就是：将地震时间分割成许多小时段，运用运动微分方程，根据某个时间段初各质点的位移、速度、加速度求出该时段末的各质点的位移、速度、加速度。
再将该值作为下一时段的初值，去计算下一个时段末的各个量。
以此类推，直至地震波终了。
一般情况下，地震作用下动力分析[3]的方法有两种：一种方法是指地震运动时地面的加速度，是时间的已知函数，在加速度的作用下，求出结构的动力反应；另一种是指地震作用时地面运动的加速度不是时间的确定函数，将任意时间段的加速度看成是一个随机变量，所以分析结构的动力反应时须用随机振动理论来分析。
求解运动微分方程的方法主要有中点加速度法、线性加速度法、法、法、法等。
3 动力方程求解
本文采用的法[4]是1966年威尔逊（wilson）提出的。
法假定在内，体系的加速度反应是线性变化的，通过引入参数，假设加速度函数在时间区间内是线性函数，而且可得当时，是无条件稳定的积分方法。
逐步积分法的精度主要是由时间段的长短决定的。
在的确定时应考取：（1）结构的振动周期；（2）输入地震加速度的变化情况；（3）在弹塑性动力分析问题时，可根据经验得当时，线性加速度法可以获得稳定的结果；当时可获得发散的结果。
其中为结构的自振周期。
可得，所以，在多框架结构震动反应分析时，选取的都要比结构最短的自振周期更短。
从而得到无条件稳定的法。
假设在一个时间段内，质点加速度和地面运动加速度都是线性变化。
设时刻结构体系相对于地面的加速度、速度和位移。
按照泰勒展开式，时刻的位移、速度可近似地表示为：
（2）
（3）
取延长的积分步，按照线性加速度法公式可得出与式（2）和（3）相应的公式：
（4）
（5）
代入式（1）得拟静力方程为：
（6）
其中，上式的有效刚度矩阵和有效荷载向量为：
（7）
（8）
求解式（6）可得后，用公式（4）求得，应用线性内插法得出。
再代入式（2），（3）求得和。
最终得：
（9）
（10）
（11）
其中，；；；；；；；；。
将所得、、作为下一时段的计算初值再进行求解。
按上述步骤进行逐步积分就可以求出整个震动反应。
4地震波的合理选择
在分析结构的地震反应时[5]，不仅要研究结构本身的动力特性，还要选择合理的地震波进行输入。
正确估计地震输入必须尽可能体现反应地面运动对结构破坏作用的工程参数应满足如下要求：（1）应反映地震强弱的加速度峰值或速度峰值；（2）应反应场地类别和震中距不同的频率特性参数；（3）应反应强震持续时间和大的加速度脉冲的数量。
为了能够真实的反映地震运动对该建筑物的作用，选择合理的地震波，根据抗震规范的规定：采用时程分析法分析结构的地震反应时，宜按烈度和场地条件选用最少采用二条实测的地震波和一条人工地震波。
地震运动的加速度峰值反映了地面记录中最强烈部分。
在地震反应分析时，对于一般框架结构常用的是直接输入地震反应方程的加速度曲线。
当地震的其他因素相同时，加速度峰值越高，则建筑物所遭到的破坏也越大。
所以，在抗震分析中常以地震作用的加速度峰值的大小作为地震强度的评价标准。
并且可以将选用的地震记录
的加速度峰值应按适当的比例放大或缩小，以使其满足抗震设防烈度相应的多遇地震与罕遇地震时的加速度峰值。
地震波加速度峰值的调整公式如下：
（12）
其中，、为调整后地震加速度曲线和峰值；、为地震记录的地震加速度峰值和加速度曲线。
5 算例
某12层框架结构房屋，底层高4.2米，2~12层层高3米，混凝土强度等级为c30，泊松比为0.2，楼板采用120mm现浇混凝土板，所有柱、梁截面受力主筋选用hrb335级钢筋，箍筋为hpb235级钢筋。
场地设防烈度为8度，ⅲ类场地，设计地震分组为第一组，场地特征周期为0.35秒。
采用三维地震动模型，选用el-centro波输入，时间间隔δt=0.02s，将地震动加速度峰值调至0.4g，相当于设防烈度为8度罕遇地震动强度，阻尼比采用0.05。
图1层间最大位移图图2 第顶层位移时程图
采用本文介绍的有限单元法对此框架结构进行地震反应动力时
程分析，运用有限元软件，可以得到图1所示三向地震作用下各层最大位移值，图2所示顶层位移时程。
可以看出，计算结果均满足我国的《建筑抗震设计规范(gb50011-2001)》规定的钢筋混凝土框架结构在罕遇地震作用下的限值，表明结构性能满足罕遇地震需求。
6 结论
本文介绍了动力时程分析方法在结构分析中的应用，通过合理选择单元模型、材料本构及强度准则，运用有限元程序对框架结构进行有限元分析，可得：
（1）动力时程分析方法能够计算地震反应全过程中各个时刻结构的内力和变形形态等详细信息，是一种更为精确的结构分析方法。
（2）对结构结构进行动力时程分析，可以使结构的设计更为合理，结构的安全性将会大大提高，而且它的造价会大大减少。
（3）在地震反应分析时除了考虑加速度峰值的问题之外，还应当考虑所选地震波其傅立叶谱或功率谱的卓越周期乃至谱形状，应尽量与建设地点场地土的动力特性与频谱特性相一致。
（4）本文介绍的计算方法能很好地预测钢筋混凝土框架结构在强震作用下的地震反应。
参考文献
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