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Concreto Massa
Residência, Cidade do México
Ponte sobre o Rio OrinocoVenezuela
Cathedral of Our Lady of the Angels
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Laboratórios de Tecnologia em Laboratórios de Tecnologia em
Empreendimentos Empreendimentos
de FURNAS:de FURNAS:
Uma breve apresentaçãoUma breve apresentação
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Áreas de AtuaçãoÁreas de Atuação
• Tecnologia do concreto• Mecânica dos solos• Mecânica das rochas• Materiais betuminosos• Geologia de engenharia e ambiental• Instrumentação e auscultação para segurança • Instrumentação e auscultação para segurança
estrutural• Engenharia hidráulica• Hidrometeorologia• Controle de qualidade da água• Gestão da qualidade• Metrologia
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••Atuação Internacional em cerca de 30 obras nos cinco continentes;Atuação Internacional em cerca de 30 obras nos cinco continentes;
••Atuação Nacional em mais de 150 empreendimentos ;Atuação Nacional em mais de 150 empreendimentos ;
••Desde 1985, sede em Aparecida de GoiâniaDesde 1985, sede em Aparecida de Goiânia--GO;GO;
••Certificação ISO 9001 e Certificação ISO 9001 e acreditaçãoacreditação INMETRO;INMETRO;
••Apoio a mais de 100 dissertações de mestrado e 50 teses de doutorado;Apoio a mais de 100 dissertações de mestrado e 50 teses de doutorado;
••Mais de 700 artigos técnicoMais de 700 artigos técnico--científicos publicadoscientíficos publicados
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CComportamentoomportamento e e
desempenho térmico do desempenho térmico do
concreto: concreto: concreto: concreto: Por que e quando se preocupar ?Por que e quando se preocupar ?
Como evitar fissuras de origem térmica ?Como evitar fissuras de origem térmica ?
Eduardo de Aquino Eduardo de Aquino GambaleGambaleDepartamento de Tecnologia de EmpreendimentosDepartamento de Tecnologia de Empreendimentos
FURNASFURNAS
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� A reação de hidratação do cimento provoca, durante o endurecimento do concreto, variações dimensionais que, quando restritas, podem levar a fissuração do concreto.
INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO
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� Complexidade - recentes avanços processos construtivos
� Novas concepções de cimentos
� Dosagens influem diretamente na fissuração do concreto
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0 6 12 18 24
Idade (Hora)
Tem
pera
tura
(ºC
)
CP II F 32
CP IV
CP Branco
Centro Administrativo Rio Negro Barueri,SP
Concreto Fluido Autoadensável Concreto de Alto Desempenho
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Cimentos BrasileirosCimentos Brasileiros
�� Composição química do cimento : quantidade de C3A e C3SComposição química do cimento : quantidade de C3A e C3S
�� Finura do cimento (m²/g) : moagem e área específica Finura do cimento (m²/g) : moagem e área específica
Principais fatores que influenciam significativamente na velocidade de hidratação do cimentovelocidade de hidratação do cimento:
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�� É aquele que, ao ser aplicado numa estrutura, requer a tomada É aquele que, ao ser aplicado numa estrutura, requer a tomada de precauções que evitem fissurações derivadas de seu de precauções que evitem fissurações derivadas de seu comportamento térmico.comportamento térmico.
Concreto Massa Concreto Massa -- definiçãodefinição
Termômetro 363
40
50
Tem
pera
tura
(°C
)
TemperaturaCalculada
Leituras no Termômetro 363
0 20 40 60 8020
30
40
Idade (dias)
Tem
pera
tura
(°C
)
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Tipos de FissurasTipos de Fissuras
��Fissuras do concreto no estado plástico Fissuras do concreto no estado plástico � Sedimentação;� Assentamento diferenciais dentro da massa do concreto;� Movimentação das formas ou fundação;� Impedimento da sedimentação pela armadura ou agregado;� Retração superficial;� Variação da temperatura ambiente.
��Fissuras do concreto no estado endurecido Fissuras do concreto no estado endurecido ��Fissuras do concreto no estado endurecido Fissuras do concreto no estado endurecido
� Retração hidráulica;� Deformação autógena;� Acabamento (uso excessivo da desempenadeira)� Concentração de esforços;� Em função do fenômeno da hidratação do cimento;� Projeto inadequado das Juntas de dilatação;� Oxidação das armaduras;� Formação da Etringita tardia;� Ataque químico (fonte externa e interna).
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Transmissão de Calor no Maciço
de Concreto
Energia Solar
Convecção e condução
Calor Hidratação
Condução (Difusividade térmica)Fonte de Calor Interna
Fonte de Calor Externa
Fissuras de Origem TérmicaFissuras de Origem Térmica
Condução (Difusividade térmica)Interna
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A tensão de tração na flexão
é ultrapassada pela tensão instalada
Por que aparece a fissura de origem térmica daPor que aparece a fissura de origem térmica dahidratação do cimento ?hidratação do cimento ?
Peça de Concreto Livre de tensão
Resfriada sem restrições
Resfriada com restrições
Tensão = 0
Tensão = 0
Tensão <> 0
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“Existem ótimos
planejamentos de
construção, que produzirão
temperatura favoráveis no
concreto massa sem grande
custo, mas informações para
Eng° Walton Pacelli e Roy Carlson executando cálculo térmico pelo método de Carlson em Itumbiara-GO, 1985.
Desenho da Arquiteta Maria Luiza de Ulhôa Carvalho.
auxiliar a seleção desses
planejamentos geralmente
têm faltado.”
“ A base do método dos elementos finitos foi desenvol vida por Douglas Mchenry ”Roy W. Carlson
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Em1962, a segurança de uma barragem em Arkansas Estados Unidos foi questionada devido à uma grande fissura vertical.
Este foi o primeiro caso em que foi utilizado o método dos elementos finitos para resolver um problema da Engenharia.
HISTÓRICOHISTÓRICO
Engenharia.
Tipos de elementos finitos :
unidimensionalBidimencional
Tridimensional
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Tensões de origem térmicaTensões de origem térmica
Caracterização do Concreto
Parâmetros
Coeficiente dilatação Módulo de elasticidadeResistência à traçãoFluência
Parâmetros
Fatores de Projetoe execução
Dimensões da peçaIntervalo de colocaçãoCondições de lançamentoTemperatura ambienteTemperatura de colocaçãoUso de pós refrigeraçãoConsumo de cimentoTipo de cimento; outros
ParâmetrosViscoelásticos
Cálculo no Campo de Tensões
Segurança
ParâmetrosTérmicos
Cálculo no Campode Temperatura
Instrumentação
Difusividade TérmicaCondutividade TérmicaCalor EspecíficoElevação Adiabática
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Utilização de um banco de dados (Literatura)Equipe de FURNAS - Editor Walton Pacelli de Andrade
Execução de Ensaios
Parâmetros térmicos e Parâmetros térmicos e viscoelásticosviscoelásticos -- ObtençãoObtenção
Modelos de dados exemplo : Rede Neural
Equipe de FURNAS - Editor Walton Pacelli de AndradeConcretos: Massa, Estrutural, Projetado e Compactado com Rolo Ensaios e Propriedades Ed. Pini, São Paulo-SP, 1997.
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-1
0
11,5
Concreto
-1
0
11,5
Concreto
Simulação UNIDIMENSIONALSimulação UNIDIMENSIONAL
-4
-3
-2
-1
Fundação
-4
-3
-2
-1
Fundação
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Modelo BIDIMENSIONALModelo BIDIMENSIONAL
Tubo de sucção da UHE Santo Antonio
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Caixa Expiral da UHE Batalha
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Simulação TRIDIMENSIONALSimulação TRIDIMENSIONAL
Concretagem bloco de fundação de grande dimensão e volume de concreto : 520 m 3
Viga MunhãoUHE Corumbá
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O que fazer para minimizar:O que fazer para minimizar:
� Dosagem : consumo de cimento, tipo de cimento, aditivo etc.
� Plano de concretagem: espessura das camadas, intervalo de colocação, lançamento noturno, concreto bombeado, forma deslizante, etc.
Fissuras de Origem TérmicaFissuras de Origem Térmica
� Procedimento construtivo: pré-refrigeração (armazenamento do material na sombra, água gelada, gelo, refrigeração do agregado etc) ou pós refrigeração (serpentina ou outros recursos)
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Fatores cuja influência é significativa na Fatores cuja influência é significativa na temperatura da estruturatemperatura da estrutura
1. CONSUMO DE CIMENTO
40,0
50,0
60,0E
leva
ção
Adi
abát
ica
(oC
)
0,0
10,0
20,0
30,0
0 10 20 30
Idade (dia)
Ele
vaçã
o A
diab
átic
a
200 kg/m³
250 kg/m³
300 kg/m³
350 kg/m³
400 kg/m³
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Fatores cuja influência é significativa na Fatores cuja influência é significativa na temperatura da estruturatemperatura da estrutura
2. TEMPERATURA DE APLICAÇÃO NA PRAÇA
350 kg/m³ do cimento tipo CP IITem peratura ambiente = 25 oC
Espessura da camada= 1 metro
66
68
70
72
Tem
pera
tura
máx
ima
(oC
)
52
54
56
58
60
62
64
10 15 20 25 30 35
Temperatura de colocação do concreto na praça ( oC)
Tem
pera
tura
máx
ima
(
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Fatores cuja influência é significativa na Fatores cuja influência é significativa na temperatura da estruturatemperatura da estrutura
3. ESPESSURA DA CAMADA
350 kg/m³ do cimento tipo CP IITem peratura am biente = 20 oC - Temperatura de colocação = 25 oC
Intervalo de colocação das cam adas = 3 dias
65
70
75
Tem
pera
tura
máx
ima
(oC
)
45
50
55
60
65
0,5 0,75 1 1,25 1,5 1,75 2
Espessura da camada (m)
Tem
pera
tura
máx
ima
(
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Fatores cuja influência é significativa na Fatores cuja influência é significativa na temperatura da estruturatemperatura da estrutura
4. PLANO DE CONCRETAGEM
Plano : 1 camada de 0,50 m depois de 5 dias uma camada de 1 ,00 metros depois de 4 dias
camadas de 1,50 metros a cada 8 dias
55
60
65
20
25
30
35
40
45
50
55
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50
Idade (dia)
Tem
pera
tura
(ºC
)
1º Camada
2º Camada3º Camada
4º Camada5º Camada
6º Camada7º Camada
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Fatores cuja influência é significativa na Fatores cuja influência é significativa na temperatura da estruturatemperatura da estrutura
5. INTERVALO DE LANÇAMENTO
350 kg/m³ do cimento tipo CP IITem peratura ambiente = 20 oC - Temperatura de colocação = 25 oC
Espessura da cam ada= 1 m etro
60
61
62
63
Tem
pera
tura
máx
ima
(oC
)
54
55
56
57
58
59
60
1 2 3 4 5
Intervalo de colocação (dias)
Tem
pera
tura
máx
ima
(
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Fatores cuja influência é significativa na Fatores cuja influência é significativa na temperatura da estruturatemperatura da estrutura
6. TIPO DE CIMENTO
25
3035
4045
Tem
per
atur
a (
oC
)
05
1015
2025
0 5 10 15 20 25 30
Idade (dia)
Tem
per
atur
a (
CP II
CP III
CP IV
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PRÉ-REFRIGERAÇÃO
Como evitar a FISSURAÇÃO ?Como evitar a FISSURAÇÃO ?
Gelo em escamas
Gelo em cubos
Água gelada
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PRÉ-REFRIGERAÇÃO – Cálculo da % de GELO
C onsumo de C im ento = 400 kg /m 3
Consumo de água = 180 kg/m 3
Tem pera tura am biente = 35 o C
70
80
90
0
10
20
30
40
50
60
0 5 10 15 20 25
Queda de tem peratu ra ( ∆ t(o C ))
% G
elo
Princípio da conservação da Energia:(ΣQ=0)
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PRÉ-REFRIGERAÇÃO – FÁBRICA DE GELO
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PRÉ-REFRIGERAÇÃO – CAMINHÃO BETONEIRA
Geladinho
Tecnologista Élcio GuerraGanhador do prêmio“Liberato Bernardo”
1993
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PÓS-REFRIGERAÇÃO – Circulação de ÁGUA em SERPENTINAS
Como evitar a FISSURAÇÃO ?Como evitar a FISSURAÇÃO ?
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PÓS-REFRIGERAÇÃO – Circulação de ÁGUA em SERPENTINAS
Como evitar a FISSURAÇÃO ?Como evitar a FISSURAÇÃO ?
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PÓS-REFRIGERAÇÃO – Circulação de ÁGUA em SERPENTINAS
Como evitar a FISSURAÇÃO ?Como evitar a FISSURAÇÃO ?
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RAIOS SOLARES – Proteção contra incidência
Como evitar a FISSURAÇÃO ?Como evitar a FISSURAÇÃO ?
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PROTEÇÃO – Mantas, sacos de aniagem
Como evitar a FISSURAÇÃO ?Como evitar a FISSURAÇÃO ?
Manta de geotêxtil
Manta tipo BIDIN
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CUIDADOS COM CURA E VIBRAÇÃO
Como evitar a FISSURAÇÃO ?Como evitar a FISSURAÇÃO ?
Procedimento correto de vibração do concreto -revibração do concreto, visando a melhoria do
acabamento da superfície vibrada e incorporação das
pedras segregadas e espalhadas sobre a superfície
do concreto vibrado.
Cura eficiente
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ESTUDO DE CASOESTUDO DE CASO
3a Ponte do Lago Sul de BRASÍLIA
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Resistência a compressão (MPa)
0
20
40
60
0 10 20 30Idade (dia)
Res
istê
ncia
a
com
pres
são
(MP
a) Ensaio
Ajuste
Caracterização do CONCRETOCaracterização do CONCRETO
Resistência à Tração (MPa)
0
2
4
6
8
10
0 10 20 30
Idade (dia)
Res
istê
ncia
à T
raçã
o (M
Pa)
Flexão
Diametral
Simples
Ensaio
Ensaio
Ensaio
Módulo de Elasticidade Elétrico (GPa)
0
20
40
60
0 10 20 30Idade (dia)
Mód
ulo
(GP
a)
Ensaio
Ajuste
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0
5
10
15
0 10 20 30 40
Idade (dia)
Coe
ficie
nte
de F
luên
cia
(10-
6/M
Pa)
Ensaio
Ajuste
Caracterização do CONCRETOCaracterização do CONCRETO
Ensaios ESPECIAIS
Parâmetros TérmicosCalor Específico (kcal/kg.oC) : 0,20Difusividade Térmica (m²/dia) : 0,07705Condutividade Térmica (kcal/m.d.oC) : 36,18Massa específica (Kg/m3) : 2348Coeficiente de Dilatação Térmica (10-6/oC) : 9,11
F lu ê n c ia E s p e c ífic a
2 0
3 0
4 0
5 0
6 0
7 0
0 1 0 2 0 3 0 4 0
I d a d e (d i a )
Flu
ênci
a (1
0-6/M
Pa)
4 d ia s
7 d ia s
2 8 d ia s
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ANÁLISE no CAMPO das TEMPERATURASANÁLISE no CAMPO das TEMPERATURAS
Concreto
Água
Concreto externo
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HIPÓTESES DE CÁLCULO ESTUDADASHIPÓTESES DE CÁLCULO ESTUDADAS
60
70
80
90
0 1 2 3 4 5 6 7 8Tem
pera
tura
(ºC
) Camada 2,0m
Camada 1,0m
Camada 1,0m
Cronograma Obra
60
70
80
90Te
mpe
ratu
ra (
ºC) Camada 2,0m
Camada 1,0m
Camada 1,0m
Cronograma Obra
Cronograma da Obra :
Lançamento de uma camada 0,50m seguido de uma esper a de 10 dias, retomada com 3 camadas de 1,00m e última d e 0,50 m
Intervalo de Lançamento (dia)
60
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Intervalo de Lançamento (dia)
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Isotermas do Bloco 4 da 3º Ponte do Lago Sul
1
2
3
Com
S
em
pó
s-r
efrig
eraç
ãoTmáx = 85ºC
RESULTADOSRESULTADOS
0 1 2 3 4 5 6 7 8 90
0 1 2 3 4 5 6 7 8 90
1
2
3
Com
pó
s-re
frig
eraç
ãopó
s
Tmáx = 75 ºC
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Algumas FOTOSAlgumas FOTOS
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Estudo térmico do tamponamento doEstudo térmico do tamponamento do
TunelTunel da UHE Batalhada UHE Batalha
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Estudo térmico do tamponamento doEstudo térmico do tamponamento doTunelTunel da UHE Batalhada UHE Batalha
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Estudo térmico do tamponamento doEstudo térmico do tamponamento doTunelTunel da UHE Batalhada UHE Batalha
![Page 50: puc maco2 14 comport-termico - SOL - Professorprofessor.pucgoias.edu.br/SiteDocente/admin/arquivosUpload/15030/... · Caracterização do CONCRETO Ensaios ESPECIAIS Parâmetros Térmicos](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052517/5bf21fdd09d3f22e178cd899/html5/thumbnails/50.jpg)
Estudo térmico do tamponamento doEstudo térmico do tamponamento doTunelTunel da UHE da UHE BatalhaBatalha
Analise térmicaAnalise térmica
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MONITORAMENTTO de TemperaturaMONITORAMENTTO de Temperatura
55
60
65
70
75
80
Tem
pera
tura
(ºC
)
Calculo
Leituras do TE-26
45
50
55
0 10 20 30 40 50
Idade (dia)
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Monitoramento (Bloco de uma Edificação)
Altura = 1,60m Cimento CP-V consumo XXX Kg/m³
50
60
70
80
Te
mp
era
tura
°C
20
30
40
50
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
Tempo em horas
Te
mp
era
tura
°C
Termômetro Central 1ª Camada Termômetro Centra l 2ª Camada
Simulação nó centra l da 1ª camada (nó 63) Simulaçõa nó centra l da 2ª camada ( nó 163)
CASTRO, D. P. ; NASCENTE, M,R.; “Estudo do Comportamento Térmico do Concreto de Blocos e sapatas de fundações” Pontífícia Universidade Católica de Goiás, Departamento de Engenharia Civil, Trabalho de Final de Curso, Goiânia, 2013
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CONSIDERAÇÕES FINAISCONSIDERAÇÕES FINAIS
� O fenômeno térmico é um problema importante edeve ser levado em consideração em concretos comcaracterísticas massivas.
� Do ponto de vista da engenharia, diversas medidaspodem ser tomadas de modo a prevenir a fissuraçãodo concreto provocada pelos efeitos da reação dehidratação, como por exemplo:
1. Escolha da composição do concreto ;2. Proteção do concreto contra a incidência dos raios
solares (armazenamento na sombra dosmateriais, cura com água da estrutura, sacos deaniagem molhado,etc);
3. Controle do ritmo de execução da estrutura , isto é, daespessura das camadas de concretagem e dointervalo de lançamento entre camadas consecutivas;
4. Diminuição da temperatura de lançamento doconcreto (pré refrigeração);
5. Utilização da pós-refrigeração .
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MUITO MUITO OBRIGADO!!!OBRIGADO!!!OBRIGADO!!!OBRIGADO!!!
GambaleGambale
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ELETROBRAS FURNASELETROBRAS FURNASDEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA DE EMPREENDIMENTOSDEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA DE EMPREENDIMENTOSLABORATÓRIO DE TECNOLOGIA EM ENGENHARIA CIVILLABORATÓRIO DE TECNOLOGIA EM ENGENHARIA CIVIL
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