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第七章 单层厂房屋面构造
第七章 单层厂房屋面构造
屋面是单层厂房围护结构的主要组成部分，由屋面和支承结构这两部分组成。屋 面部分是本章将要分析研究的内容。其支承结构，对于单层厂房则以屋架为代表。屋 面直接经受风雨、酷热、严寒等自然条件的影响，应满足防水、排水、保温、隔热等 要求。
7.1 屋面类型及组成
7.1.1 单屋厂房屋面特点
单层厂房屋面的作用、设计要求和构造与民用建筑基本相同，在某些方面也存在 一定的差异，主要表现在：
1)厂房屋面承受的荷载较大。有吊车的厂房需承受吊车传来的冲击荷载和机械振动 时的振动荷载及高温，因此屋面必须具有足够的强度和整体刚度。
2)厂房屋面面积大，排水、防水构造复杂。现代单层厂房多是多跨成片建筑，有时 跨间又出现高差或设各种形式天窗，以解决室内采光、通风问题。为排除屋面上的雨 雪，需设置天沟、槽沟、水斗及水落管致使屋面构造复杂。
3)厂房屋面的保温、隔热要求较为复杂。屋面对工作区的热辐射影响是随高度的增 加而减少，因此除较低厂房以外可不做隔热处理， 一般柱顶标高在8m以上可不考虑 隔热，恒温恒湿车间，其保温、隔热要求常较一般民用建筑为高：在有爆炸危险的厂 房要考虑屋面的防爆、泄压问题；有腐蚀介质的车间，屋面应考虑防腐蚀问题．因而 在设计厂房屋面时，应根据具体情况，选择合理、经济的结构构造方案，减轻屋面自 重，降低造价。
7.1.2 屋面的类型及组成
单层厂房屋面由屋面的面层部分和基层部分组成。而常常也将这面层部
分叫作屋面，例如，屋面做法则主要是指基层以上部分的做法。厂房屋面的 基层分为有檩体系和无檩体系两种(图7 ．1)。
(1)有檩体系。
在屋架(或屋面梁)上弦搁置檩条，在檩条上铺小型屋面板(或瓦材)，称 为有檩体系。其特点是构件小、重量轻、吊装方便。但构件数量多，施工烦 琐，工期长，故多用在施工机械起吊能力较小的施工现场。
(2)无檩体系。
是在屋架(或屋面大梁)上弦直接铺设大型屋面板。其特点是构件大、类 型少、便于工业化施工，但要求有较强的施工吊装能力。
无檩体系目前在工程中广泛应用。屋面基层结构常用的大型屋面板及檩
条如图7.2所示。
图7.1 屋面基层结构类型
图7.2 钢筋混凝土大型屋面板及檩条
7.2 屋面排水
厂房屋面排水方式分为有组织捧水和无组织排水两种，与民用建筑的相似。
7.2.1无组织排水，
无组织外排水常用于降雨量小的地区和屋面坡长较小、高度较低的厂房，其特
点是排水通畅，构造简单，节省投资，尤其适合易积灰及有腐蚀介质的屋面。但寒 冷地区采暖厂房及在生产中有热量散出的车间，易在屋檐处结冰，拉坏槽口，有时 下落伤人，故谨慎用之。
7.2.2有组织排水
因厂房屋面面积较大，又多用多脊双坡形式，故常用有组织排水方式，有组织 排水方式分内排和外排两种。
1.有组织内排水
厂房因某种需要(如立面处理需要)无法向外排水时，可作有组织内排水，在寒冷 地区采暖厂房及在生产中有热量散发的车间，为防止雨水室外结冰，宜采用有组织 内排水(图7.3) 。如采用有组织外排水，水落管常因冰冻堵塞以至胀裂。内排水这种 排水方式屋面雨水斗及室内水落管多，易被屋面绿豆砂、灰尘及杂物堵塞，造成排 水不畅。当厂房长度不大(不大于96m)时，采用长天沟外端排水可克服上述缺点(图 7.4)。
图7.3 厂房屋面有组织内排水方式
2.有组织外排水
有组织外排水常用于降雨量大的地区,非寒冷的地区可采用有组织外排水[图7.5(b) 左] 。
有时为减少室内地下排水管(沟)的数量,可内排与外排相结合的方式[图7.5(b)]。不 管是外排,还是内排，水落管排下的水可排至散水坡(排水沟),再排至室外地下排水管, 见图7.5(a,b) 。这种做法多用于南方。
图7.4 厂房屋面长天沟外排水示例
图7.5 厂房檐沟有组织排水示例
7.3 屋面防水
厂房防水的屋面按材料和构造形式的不同，分为卷材防水屋面、各种瓦材防水屋面
及钢筋混凝土构件自防水屋面。
7.3.1 卷材防水屋面
1.卷材防水厘面存在的问题
防水卷材有油毡、合成高分子材料、合成橡胶卷材等，卷材防水屋面接缝严密，防水
比较可靠，有一定的抗变形能力， 因此对气温变化和振动有一定的适应能力，被广泛应用 于建筑平屋顶。但经多年使用实践，发现在大型预制钢筋混凝土板做基层的卷材、板缝特 别是横缝(屋架上弦板材对接处)，不管屋面上有无保温层，均开裂相当严重。原因是：
1)温度变形。屋面板受外界气温及内部生产热源的影响，板面及板底产生温度差，因热 胀冷缩，而产生了角变形(图7.6)。尤其是无保温(隔热)层时，影响更大，板端角变形更 甚，造成横缝开裂。
2)挠曲变形。屋面板在长期荷载作用及混凝土徐变作用下，会使挠度及角变形增长 (图
7.7)。
图7.6
室内外温差引起屋面板端部变形
图7.7
屋面板挠度变形引起板端部变形
3)结构变形。由于地基的不均匀沉陷和重型吊车的运行及刹车力的影响造
成屋面晃动，促使裂缝的开展。
根据上述原因的分析，屋面板会产生位移。此时若油毡紧贴在基层上，
横缝处的油毡将在极小范围内被拉伸，超过油毡的极限抗拉强度，则油毡在 横缝处就会被拉裂。随着时间的流逝，裂缝逐渐开展，其宽度可达10~20mm。
所以，为防止横缝处的油毡开裂，除采取减少基层变形措施外，还要改
进接缝处的油毡做法，使油毡能适应基层变形，其措施如图7.8所示。即在大 型屋面板或保温层上做找平层时，最好先将找平层沿横缝处做出分格缝，缝 中用油膏填充，缝上先干铺300㎜宽油毡一条(或铺一根直径为40㎜左右的浸 油草绳或油毡卷)作为缓冲层，然后再铺油毡防水层，使屋面油毡在基层变形 时有一定的缓冲余地，对防止横缝开裂可有一定果。纵缝一般开裂较少，可 不做分格缝和干铺油毡缓冲层。
图7.8 卷材防水屋面的横缝处理
2.卷材防水屋面构造层次及常用材料
卷材防水屋面构造层次与民用建筑基本相同，下面按由下向上的次序加以简述： (1)基层。
是屋面的受力层，除采用在民用建筑中介绍的现浇类和预制类屋面板之外，还可 以采用预应力“三合一’屋面板。“三合一”屋面板是承重、保温、防水三重作用合 一的屋面板，规格为1500mm宽，600㎜长，也适用于无檩体系中，屋面坡度为1/8— 1/12。
(2)找平，结合层.
一般用1：2.5水砂浆20㎜厚，其上面应刷乳化沥青1～2道。
(3)隔汽层。
当在屋面上设有保温层，并且室内外温差较大时应设置隔汽层。其做法一般为一 毡两油或应刷乳化沥青1～2道。
(4)保温层。
起到保温防寒的作用。根据地区不同应用的材料和厚度有差别，可采用蛭石混凝 土、沥青膨胀珍珠岩、水泥膨胀珍珠岩、加气混凝土等保温材料。如北方地区主要采 用100㎜左右的珍珠岩板屋面保温层。
(5)找平层。
为使保温层表面平整，便于铺放油毡，应抹一层1：3水泥砂浆进行找平。
(6)防水层。
一般在雨水较少的地区采用两毡三油，在雨水较多的地区采用三毡四油。目前还 可以采用防水效果较好且不宜老化的聚胺脂涂料及橡胶类卷材。
(7)保护层。
一般采用3-5mm的绿豆砂或小豆石，铺摊均匀贴在防水层上。
以上各层中，若车间内的相对湿度小，水蒸气含量较少时，应取消隔汽层，同时 其下部的找平层(有保温层除外)。
3.卷材防水屋面构造
(1)挑檐。
糖口外挑一定长度，用于无组织外排水时即为挑檐。有砖挑檐，钢筋混凝土挑
檐。挑长小于600mm时，可由屋面板直接挑出。常用的为特制檐口板挑檐。槽口板支承 在屋架(或屋面大粱)端部伸出的钢筋混凝土(钢)挑梁上(图7.9)。为防止檐口处油毡翘 起和开裂，油毡端头用钉与檐口板内预埋木砖上的木条钉牢．檐口端头应进行粉刷，
檐口颏下应做好滴水处理以防檐口水产生爬水现象。檐棚也宜粉刷以利观瞻。
为避免檐口被污染，还可采用水舌排水方式，如图7.10所示。
(2)檐沟。
在檐口处设置檐沟板即为有组织外排水的搪沟形式。其支承方式如图7.11所示。 为保证檐沟排水通畅，沟底设纵坡，坡向水斗，坡度为0.5％一l％。为防止檐沟渗
漏，沟内油毡应较屋面多铺一层，油毡端头封固于檐沟外壁上。为保证检修屋面或清 灰时安全，檐沟外壁上可设置金属栏杆，如图7.11节点。
檐沟板水舌排水示意 2.管罩 3.斜置水舌
图7.9 檐口板挑檐构造
图7.10 1.水舌
图7.11 檐沟板排水构造
(3)天沟。
天沟按位置可分为边天沟和内天沟两种。如边天沟做女儿墙而采用有组织外排水 时，女儿墙根部要设出水口，其构造处理与民用建筑同(图7.12)。
内天沟的天沟板是搁置在相邻两榀屋架的端头上，天沟板的形式有宽单槽形板和
双槽形板两种。前者施工时须待两榀屋架安装完后才能安装天沟板，影响施工。后 者是安装完一榀屋架后即可安装天沟板，施工方便，天沟板可统一化，应用较多， 但要注意两个天沟接缝处的防水构造处理(图7.13)。
图7.12 女儿墙边天沟板构造
图7.13 内天沟构造
大型屋面板上直接做天沟时，此处防水构造处理须增加一层卷材，以提高防水能 力。
内排水的天沟处不宜设与屋面等厚的保温层(可半厚或不设)，使厂房内部热量 可传至该处，使之成为融雪器，在冬季不致造成天沟冻结，影响排水。为使天沟内 的雨水能顺畅流向雨水斗，天沟应做垫坡，其坡度同檐沟板。
当采用长天沟端部外排水时，天沟板应过墙伸至墙外侧，水斗置于外挑部分的天沟 板上，下接水落管(图7.14)。
图7.14 长天沟外排水构造
(4)雨水斗及水落管。
目前采用较多的为65型铸铁雨水斗，它由雨水斗及短插管组成。要求雨水斗泄 水率高，掺气量小，其允许汇水面积见表7.1。
表7.1 国标(S325)铸铁水斗允许集水面积(㎡)
7.16)。
在檐沟或天沟处，安装雨水斗必须严密无缝。天沟板或屋面板与雨水斗插管间的 缝隙应用细石混凝土填实，屋面油毡或局部附加的沥青麻布要封盖插管上口周围，并 应伸入插管里，上面盖以水斗，水斗周围用沥青油膏密封圈。雨水斗的进水口位置应 略低于天沟底，使之处于淹没状，以便泄水。当直接在大型屋面板上做天沟时，可在 大型屋面板上留孔或凿孔，然后安置雨水斗(图7.15)。也可在大型屋面板开口处置一 个用钢板焊成的集水盘，集水盘支承插管，上盖水斗，以便降低水斗的位置(图
图7.15
直接在屋面板上安装雨水斗的构造
雨水管有铸铁管、石棉水泥管、陶土管、镀锌铁皮管及玻璃钢管等。断面有矩 形、圆形和方形。厂房中铸铁管较多用。
雨水管是用支架(或铁卡)
固定在墙(或柱)上。支架(或铁卡)的间距视管材而定， 一般铸铁管约2m，石棉水泥 管lm，镀锌铁皮1.3m。
雨水管的出水口若在低跨屋面上，应在管口下设置滴水保护板，滴水板一般为 500 ㎜ × 500 ㎜ ×40㎜预制或现浇钢筋混凝土板。
雨水管的截面根据计算确定， 一般选用Φ100～200mm的管径，水落管的间距一 般为18~24m，便于与柱距相配合。
图7.16 在积水盘里安装雨水斗的构造
(5)屋面泛水。
高出屋面的墙、烟囱及伸出屋面的设备管道等与屋面的交缝处的防水构造处理 即为屋面泛水，其关键在于严防雨水侵入缝内。
1)女儿墙泛水。 一般有纵墙女儿墙和山墙女儿墙。纵墙女儿墙泛水位于屋面边 天沟处，通常都采用比普通屋面增加一层卷材做泛水．卷材转折下处要求用混凝土 或水泥砂浆做成圆弧形成45斜角的垫层以免卷材转折破裂。卷材卷起的高度不得小 于300㎜，卷材端头用玛啼脂贴牢，然后用油毡或水泥砂浆保护(图7.12) 。
山墙女儿墙与屋面的交缝均与屋面流水方向平行，因受屋面坡度的影响，雨水 侵入缝内的机会较少，其泛水可沿屋面做成。在山墙端部，为封住挑槽或檐沟，多 适当外挑以丰富立面线条。外伸之墙被俗称为“马头墙”。“马头墙”用钢筋混凝 土卧梁承托(图7.17)。其外表应进行装修， 内侧用以固定靠山墙处油毡屋面的泛水 (参见民用建筑做法)。
2)管道出屋面泛水。厂房中常有通风管及生产设备管道伸出屋面。管道与屋面相 交缝的构造处理倘若不当，极易漏水，图7.18为管道泛水示例。
3)高低跨处泛水，
连跨厂屋出现干行高低跨时，高跨的侧墙是由搁置的柱子牛腿上的墙梁承受， 牛腿有一定高度，因此高跨墙与低跨屋面之间形成一段较大的空隙，高低跨泛水就 是这段空隙的防水构造处理。其做法分为有天沟和无天沟两种(图7.19)。
(6)变形缝。
民用建筑构造中已讲过屋面变形缝， 这里补充讲厂房等高平行跨和高低跨处变 形缝的构造。
厂房中如需要在等高平行处设置纵向变形缝，须设两条天沟，其做法有两种： 一种是采用双槽形天沟板(图7.20)；另一种是应用屋面板作天沟板，此时需要在缝 的两侧屋面板上砌120mm厚矮砖墙，其上用预制钢筋混凝土活动盖板盖缝，并在缝内 填沥青麻丝，也可采用镀锌铁皮盖板(见民建构造)。图7.21为高低跨处变形缝构造
示例。
图7.17
山墙处女儿墙的端部处理
7.3.2 波形瓦(板)防水屋面
波形瓦(板)防水屋面按材料可分石棉水泥瓦、镀锌铁皮波瓦和压型钢板三种。
1.石棉水泥瓦屋面
石棉水泥瓦的优点是厚度薄、重量轻、 施工简便。缺点是易脆裂、耐久性及保 温、隔热性差，所以在高温、高湿、振动较大、积尘较多、屋面穿管较多的车间以及 炎热地区厂房高度较小的冷加工车间不宜采用。它主要应用在一些仓库及对室内温度 状况要求不高的厂房中。
石棉水泥波瓦的规格有大波瓦，中波瓦和小波瓦三种。在厂房中常采用大波瓦。 其规格为2800㎜ (长) ×994㎜ (宽) ×8㎜ (厚)。
图7.18 管道出屋面泛水构造
石棉水泥瓦直接铺设在檩条上，檩条间距应与石棉瓦的规格相适应， 一般是一块 瓦跨三根檩条。在四块瓦的搭接处会出现瓦角相叠现象，这样会产生瓦面翘起，故在 相邻四块瓦的搭接处，应随盖瓦方向的不同事先将斜对瓦片进行割角，对角缝隙不宜 大于5㎜ (图7.22)。石棉水泥波瓦的铺设也可采用不割角的方法，但应将上下两排瓦 的长边搭接缝错开一个波，小波瓦错开两个波。
图7.21 高低跨处变形缝构造
图7.22 石棉水泥瓦厘面铺钉示意
所以，大波瓦的檩条最大间距为1300㎜，中波瓦为1100㎜，小波瓦为900㎜。檩条有 木檩条、钢筋混凝土檩条、钢檩条及轻钢檩条等。厂房中采用较多的是钢筋混凝土 檩条。
石棉水泥波瓦性脆，对温湿度收缩及振动的适应力差，所以与檩条固定既要牢 固，又不能太紧，要允许它有变位的余地。其做法是用挂钩保证固定，用卡钩保证 变位，同时挂钩也是柔性连结，允许小量位移。为了不限制石棉水泥波瓦的变位， 一块瓦上挂钩数量不超过两个，挂钩的位置应设在石棉水泥波瓦的波峰上，以免漏 水，并应预先钻孔，孔径较挂钩直径大2~3㎜，以利变形和安装。挂钩不应拧得太 紧，以垫圈稍能转动为度。镀锌卡钩可免去钻孔，漏雨等缺点，瓦材的伸缩性也较 好，但不如挂钩连接牢固，因此除檩口、屋脊等部位外，其余最好用卡钩与檩条连 接(图7.23)。
图7.23
石棉水泥瓦屋面的搭接与固定
石棉水泥波瓦横向间的搭接为一个半波，并且搭按方向宜顺主导风向，以防风、防 漏和保证瓦的稳定。瓦的上下搭接长度不小于200㎜。在檐口处其挑出长度不大于 300㎜。
2.镀锌铁皮波瓦屋面
这种屋面材质轻，抗震性能好，在高烈度震区应用比大型屋面板优越，适合一 般高温工业厂房和仓库。但由于这种材料造价比石棉水泥瓦高，维修费用大，以前 用量不大， 目前用量增加。镀锌铁皮波瓦的横向搭接一般为一个波，上下搭接和固 定铁件，以及固定方法基本与石棉水泥波瓦相同，但其与檩条连接较石棉水泥波瓦 紧密。屋面坡度比石棉水泥波瓦屋面小， 一般为1/7。
此外，尚有钢丝网水泥波瓦以及可同时采光的玻璃钢波瓦等。
3.压型钢板屋面
压型钢板瓦分为单层板、多层复合板、金属夹芯板等。板的表面一般带有彩色 涂层。西方国家在20世纪30年代后期，在瓦垄铁生产的基础上开始探索提高压型钢 板的刚度，增加其承载能力和耐锈蚀的性能，板型不断更新，品种也不断增多。60 年代以来各国对压型钢板的轧制工艺和镀锌防腐喷涂工艺进行了不断改进和革新， 从单纯镀锌和涂层，发展为多涂层的压型钢板及金属夹芯板，产品规格也由短板发 展为长板。
其特点是施工速度快，重量轻，表面带有彩色涂层，防锈、耐腐、美观，根据 需要也可设置保温、隔热及防结露层等，适应性较强(图7.24)。
图7.24 压型钢板保温屋面构造
7.3.3 钢筋混凝土构件自防水屋面
钢筋混凝土构件自防水屋面，是利用钢筋混凝土板本身的密实性，对板缝进行局 部防水处理而形成防水的屋面。
优点：比卷材防水屋面轻， 一般每平方米可减少35ke静荷载，相应地也减轻了各 种结构构件的自重，从而节省了钢材和混凝土的用量，可降低屋顶造价，施工方便， 维修也容易。
缺点；板面容易出现后期裂缝而引起渗漏。克服这种缺点的措施是：提高施工质 量，控制混凝土的水灰比，增强混凝土的密实度，从而增加混凝土的抗震性和抗渗 性；同时改善设计与构造处理，使屋面板的厚度除满足强度要求外，还需要有一个适 当的构造厚度，在构件表面涂以涂料(如乳化沥青)：减少干湿交替的作用，也是减缓 混凝土碳化的重要措施。由于构件自防水屋面保温效果不好，所以我国北方地区用量 较少。
根据板缝采取防水措施的不 同，分为两种形式，即嵌
缝、脊带式和搭盖式。
1.嵌缝、脊带式防水
嵌缝式构件自防水屋面 是利用大型屋面板作防水构 件，板缝嵌油膏防水(图
7.26)。
若在上面粘贴一层卷 材(玻璃布较好)防水层，则 成为脊带式防水，其防水性 能较前者为佳(图7.27)。
图7.25 w型压型钢板瓦构造示例
板缝有纵缝、横缝、脊缝三 种。其中横缝容易变形，故嵌缝 时应特别注意。不论哪种缝，嵌 缝前必须将板缝清扫干净，排除 水分，嵌缝时要注意油膏打底粘 牢，油膏嵌缝饱满无空隙。
另外，嵌缝所用油膏要求质 量较高，板面防水质量和耐久性 也应很好。
2.搭盖式防水
搭盖式防水构件自防水屋面 的构造原则和瓦材相似，即用F型 屋面板做防水构件，板纵缝上下 搭接，横缝和脊缝用盖瓦覆盖(图 7.28)。这种屋面安装简便，但板 型复杂，不便生产，盖瓦在振动 影响下易滑脱，屋面易渗漏。
图7.26 嵌缝式防水构造
图7.27 脊带式防水构造
图7.28 F型屋面板铺设
7.4 屋面保温与隔热
7.4.1 屋面保温
在北方，冬季需要采暖的厂房中，须采取保温措施。其做法是在屋面基层上按热 工计算增设一定厚度的保温层。保温层可铺设在屋面板上、屋面板下和夹在屋面板 中。
1)屋面板上铺保温层的构造做法与民用建筑平屋顶相同，在厂房屋面中也广为采 用。
2)屋面板下设保温层主要用于构件自防水屋面，其做法可分直接喷涂和吊挂两 种。
直接喷涂是将散状材料拌合一定量水泥而成的保温材料，如水泥膨胀蛭石等用喷 浆机喷涂在屋面板下，喷涂厚度一般为20～30㎜。
吊挂固定是将很轻的保温材料，如目前常用的聚苯乙烯泡沫塑料，玻璃棉毡，铝 箱等固定，吊挂在屋面板下面。以上两种做法，施工较复杂。
3)夹芯保温屋面板具有承重、保温、防水三种功能。优点是能叠层生产，减少高 空作业，施工进度快，在我国部分地区有所使用。缺点是不同程度地存在着板面、板 底裂缝、板较重和温度变化引起的板的起伏变形，以及有冷桥等问题，
在构件厂可将屋面板连同保温层、隔气层、找平层及防水层预制好，可简化屋面 工程的施工程序，然后运至现场组装成屋面，接缝处再贴以油毡防水条，这样则可减 少现场作业，加快施工进度，保证质量，并可少受气候影响。图7.29是保温层设置的 几种做法。
在炎热地区的低矮厂房中，一般应作隔热处理。厂房高度在9m以上，可不考虑隔
热处理。其隔热措施同民用建筑一样，主要用加强通风来达到降温的目的。厂房高 度在6～9m之间时，还应考虑跨度大小来选择：若高度大于跨度的1/2时，不需做隔 热处理，若高度小于等于跨度的1/2时，应做隔热处理。另外有的地区，采用种植屋 面、蓄水屋面、反射屋面等，这里不再阐述。
图7.29 保温层的设置的位置
7.4.2 屋面隔热
屋面是工业建筑中单层厂房围护结构的主要组成部分，屋面直接经受风 雨、酷热、严寒等自然条件的影响，应满足防水、排水、保温、隔热等要 求。本章主要讲述单层厂房屋面类型及组成，屋面的排水，屋面的防水及屋 面的 保温、隔热，在学习过程中应注意以下内容：
1.单屋厂房屋面特点、类型及组成，掌握有檩体系、无檩体系的特点。
2.屋面排水的种类，掌握有组织排水、无组织排水的特点及各自的应用。
3.屋面的防水：三种不同屋面防水材料的构造做法； 了解卷材防水屋面易 出现的问题，卷材防水屋面的构造层次及常用材料。掌握卷材防水屋面挑 檐、檐沟、天沟、雨水口、屋面泛水、变形缝等细部的构造；了解波形瓦防 水屋面的材料种类及各类瓦屋面的铺贴方法。了解钢筋混凝土构件自防水屋 面的优缺点及构造做法。
4.屋面的保温和隔热措施，掌握保温层的几种不同设置位置：屋面板上铺 保温层、屋面板下设保温层、夹芯保温屋面板。了解屋面隔热的一般方法。
小 结

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