摘要：介紹了我國跨海大橋鋼結(jié)構(gòu)的建設情況及其防腐蝕涂裝。

關(guān)鍵詞：防腐,防腐工程,防腐處理,防腐涂料,鋼結(jié)構(gòu)防腐

1 引言

隨著我國經(jīng)濟實力的不斷提高及沿海地區(qū)經(jīng)濟快速發(fā)展的需要，作為經(jīng)濟發(fā)展基礎設施的跨海大橋和臨海大橋不斷興建。資料顯示，我國已建和在建的跨海大橋數(shù)量不少，它所帶來的經(jīng)濟收益將遠遠超過建橋本身。例如，作為國內(nèi)第一座跨海大橋的上海東海大橋使上海人的活動半徑向大海延伸了30多km，這是歷史性的突破。同時，上海南匯、奉賢等區(qū)也將會成

為上海制造業(yè)的新高地。再如全世界最長、工程量最大的杭州灣跨海大橋建設，完善了長江三角洲區(qū)域公路布局及國道主干線，緩解了滬、杭、甬高速公路流量的壓力，有利于杭州灣地區(qū)城市主動接軌上海，擴大開放，推動長江三角洲地區(qū)的合作與交流，提高浙江省對內(nèi)對外開放水平，增強綜合實力和國際競爭力。我國近年來對跨海大橋設計基準期要求越來越高，并在東海大橋的設計過程中首次提出設計基準期為100年，這對跨海大橋鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝提出了更高的要求。由于跨海大橋是建在環(huán)境相當惡劣的海洋環(huán)境中，因此，海洋大氣嚴重的鹽霧腐蝕是跨海橋梁設計和建造過程中必須重視的課題。為了確保安全和節(jié)省維修費用，鋼結(jié)構(gòu)防腐中應該根據(jù)跨海橋梁的類型、結(jié)構(gòu)、材料、尺寸和地理位置為鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕防護設計合理的鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕涂裝方案。本文主要介紹了我國跨海大橋建設情況及目前我國橋梁鋼結(jié)構(gòu)防腐現(xiàn)狀，并列舉出典型的鋼結(jié)構(gòu)防腐配套方案。

2我國主要跨海大橋的建設情況

2．1國內(nèi)部分已建及在建的跨海大橋

(1)寧波杭州灣大橋：寧波杭州灣跨海大橋北起嘉興海鹽，南至寧波慈溪，全長36 km，設計使用壽命100年以上，是目前世界上已建和在建中最長的跨海大橋。2008年5月實現(xiàn)全線貫通，總投資118億元。(2)東海大橋：東海大橋起于上海市南匯區(qū)，直達浙江嵊泗縣小洋山島，總長約32．5 km(海上段25．3km)。東海大橋工程于2002年6月26日開工建設，是上海國際航運中心深水港工程的一個組成部分，工程投資約71．1億元，設計使用壽命為100年，一期工程已于2005年5月25實現(xiàn)全線貫通。(3)舟山大橋：舟山大橋工程總長近50 km，一期三座大橋——岑港大橋、響礁門大橋、桃天門大橋總投資約11億元，現(xiàn)已建成。二期工程——金塘大橋、西堠門大橋已正式批準立項建設。金塘大橋起自金塘島，接擬建的西堠門大橋，止于鎮(zhèn)海，全長27 km，其中跨海大橋長約18．5 km，項目總投資約70億元。西堠門大橋則起自舟山冊子島，接桃天門大橋西線，止于金塘島，全長約5．3 km，其中跨海大橋長約2．6 km，項目總投資約24．8億元。

(4膺島海灣大橋：青島海灣大橋是國家高速公路路網(wǎng)規(guī)劃中青島至蘭州高速公路青島段的起點。大橋東起青島城區(qū)308國道，西至黃島，全長約35．4 Km，其中海上段長度26．75 km，總投資將達到99．38億元。

(5熠興杭州灣跨海大橋：紹興杭州灣跨海大橋長約12．32 km，工程投資約65億元。

(6)蕭山杭州灣跨海大橋：該大橋從杭州蕭山至嘉興海寧，全長約4．5 km，投資估算10億元。

(7)廈漳跨海大橋：廈門和漳州跨海大橋長12．3km，投資估算30．32億元，該工程2005年動工，預計2008年完工。

(8)平潭跨海大橋：平潭海峽大橋及接線公路工程，起自福清小山東，接省道305線，跨海壇海峽，止于平潭娘宮，接省道305線，全長4 976 m，總投資達1l億多元。其中跨海峽大橋長3 510 m，兩岸接線長l 466m，預計2009年底通車。

(9)廈門海滄大橋：位于廈門市西港中部，西起海滄開發(fā)區(qū)馬青公路，跨越廈門西海域并穿過火燒嶼后接廈門本島仙岳路，是廈門島的第二條對外通道。工程全長5 926．527 m，主跨648 m，總投資28．7億人民幣。海滄大橋于1999年底通車。

2．2國內(nèi)擬建的跨海大橋

(1)大連擬建的跨海大橋：大連跨海大橋南起大連中心城區(qū)至金港區(qū)西海屯，全長17．978 km，估算投資86億元。

(2)長島蓬萊擬建的跨海大橋：煙臺長島縣擬建海上公路大橋與蓬萊連接，橋長約8 km，估算投資約為20億元。

(3)j睞港澳擬建的跨海大橋：港珠澳大橋設計全長約29 km，總投資額約150億港元。其它擬建的跨海大橋還有：浙江省玉環(huán)到樂清擬建跨海大橋、福建省石獅惠安擬建跨海大橋、瓊州海峽擬建跨海大橋等心1。

3跨海大橋鋼結(jié)構(gòu)防腐防護

在跨海大橋結(jié)構(gòu)中，懸索橋和斜拉橋是最主要的結(jié)構(gòu)形式。連續(xù)鋼箱加勁梁是懸索橋中一種主要的橋梁形式(如杭州灣跨海大橋)，其整個橋梁的鋼結(jié)構(gòu)防腐保護對象主要有鋼箱梁主橋梁、懸索的鋼絲纜和主橋面的鋼結(jié)構(gòu)護欄等。斜拉橋則由索塔、主梁、斜拉索組成(如日本多多羅大橋)，其鋼結(jié)構(gòu)防腐保護與懸索橋鋼箱梁主橋梁大致相同�？绾４髽蜾摻Y(jié)構(gòu)要達到長時間使用的目的，必須采用長效重防腐涂料配套體系來保護。20世紀50年代，我國大橋鋼結(jié)構(gòu)防腐涂料主要是以天然原料為主的低檔涂料，防腐能力差，部分橋梁在涂裝l之后后就出現(xiàn)嚴重銹蝕。隨后我國相繼開發(fā)出鋅鋇白面鋼結(jié)構(gòu)防腐漆、紅丹防銹防腐漆、醇酸面漆，從而一定程度上改善了耐候性，增強了防腐蝕能力。20世紀70年代，出現(xiàn)了灰云鐵醇酸磁漆。1976年，南京長江大橋采用了云鐵聚氨酯底漆加灰云鐵醇酸磁漆的鋼結(jié)構(gòu)防腐體系，武漢長江大橋采用了紅丹防銹漆加灰云鐵醇酸磁漆防腐配套體系。此類醇酸配套體系的防護能力可達5 a以上。80年代后期，橋梁鋼結(jié)構(gòu)防腐涂料主要以環(huán)氧富鋅、無機富鋅、環(huán)氧涂料、氯化橡膠涂料等產(chǎn)品為主。但氯化橡膠面漆由于耐候性能不強， 2-3年后會粉化，于是在90年代以后，耐候性能優(yōu)異的脂肪族聚氨酯面漆，特別是有著良好重涂性能的丙烯酸改性聚氨酯面漆很快取代了氯化橡膠面漆。21世紀初，我國自主開發(fā)的FEVE常溫固化型鋼結(jié)構(gòu)防腐氟碳涂料以其突出的耐候性、自潔性、抗污染性及耐化學品性等優(yōu)異性能，逐漸成為大跨度橋梁鋼結(jié)構(gòu)長效防腐的首選鋼結(jié)構(gòu)防腐面漆。

通過國內(nèi)外幾十年橋梁鋼結(jié)構(gòu)涂裝的工程實踐證明，跨海大橋長效鋼結(jié)構(gòu)防腐可以通過完整的鋼結(jié)構(gòu)防腐涂料體系來解決。根據(jù)跨海大橋所處的大氣、化學腐蝕環(huán)境的差異性，依據(jù)ISO 12944(鋼結(jié)構(gòu)防護涂料系統(tǒng)的防腐蝕保護》中腐蝕性環(huán)境分類標準，海洋大氣環(huán)境屬于C4～c5一M；防護年限要求大于15 a以上，因此海洋大氣環(huán)境下的金屬鋼結(jié)構(gòu)防腐涂料體系主要以防銹底漆(金屬噴涂或富鋅底漆)、環(huán)氧中間封閉漆以及以耐紫外線老化為主要功能的面漆的配套體系組成。

3．1鋼結(jié)構(gòu)防腐底漆

鋼結(jié)構(gòu)防護涂裝中，金屬噴涂(鋅、鋁或鋅鋁合金)、水性富鋅底漆、無機富鋅底漆及環(huán)氧富鋅底漆是經(jīng)常采用的鋼結(jié)構(gòu)防腐底涂層。從鋼結(jié)構(gòu)防腐機理分析，這幾種鋼結(jié)構(gòu)防腐底漆均基于電化學陰極保護理論，即以犧牲陽極(鋅、鋁或鋅鋁合金)來保護陰極(鋼鐵)。由于金屬的電極電位不僅取決于金屬本身，而且與環(huán)境介質(zhì)有關(guān)，其電極電位會因為介質(zhì)的變化而改變，因此在選用防腐底漆時，應根據(jù)不同的腐蝕介質(zhì)而有針對性地進行選擇。

3．1．1鋼結(jié)構(gòu)防腐中的金屬熱噴涂

金屬熱噴涂最早在20世紀40年代開始應用于鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕工程，從火焰噴涂到電弧噴涂，從噴鋅發(fā)展到噴鋁及鋅鋁合金、偽合金等；我國于1952年將該項技術(shù)應用于安徽淮南電廠——蚌埠45 lun范圍內(nèi)的264座高壓輸電鐵塔上(火焰噴涂金屬鋅)；20世紀60年代中期日本也開始采用該項技術(shù)。通過幾十年的研究和應用使金屬熱噴涂技術(shù)逐漸成熟，成為當今大型長效鋼結(jié)構(gòu)防腐的首選方案。美國聯(lián)邦公路管理局FHWA—RD一96—058報告中指出，熱噴涂至少可以保證30 年的有效使用期。英國標準BS5493中規(guī)定無論何種環(huán)境，鋼結(jié)構(gòu)防腐年限在15 年以上主張采用金屬噴涂鋼結(jié)構(gòu)防腐(如噴鋅、噴鋁)。在英國新建的橋梁中，90％以上采用熱噴涂金屬鍍層和鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕涂料結(jié)合的保護方案。我國于1997年對熱噴涂國家標準進行了修訂，即GB／T 9793--1997(金屬和其它無機覆蓋層——熱噴涂鋅、鋁及其合金》¨l。國際標準IS014713--1998{鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕保護——金屬涂層指南》是關(guān)于金屬涂層鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕保護的最新標準。我國交通部JTJ041--2000{公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》和鐵道部11B／T 1527--1995(鐵路鋼橋保護涂裝》明確規(guī)定以熱噴涂為鋼橋梁防腐蝕的有效方法。在鐵路鋼橋上我國一直推薦在鋼梁和箱梁上蓋板應用噴鋅／噴鋁和有機涂料相結(jié)合的復合保護。從20世紀90年代開始，我國先后有十幾座橋梁鋼結(jié)構(gòu)應用該涂裝方案，如浙江千島湖南浦大橋(2001年)、香港青馬大橋(1996年)、海南瓊州大橋(2000年)及舟山桃天門大橋(2002年)等。

3．1．2水性無機富鋅底漆

鋼結(jié)構(gòu)防腐中，水性無機富鋅底漆以硅酸鹽為成膜反應物，與鋅反應生成硅酸鋅網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，同時還與鋼鐵反應形成硅酸鋅鐵絡合物，因而在鋼鐵表面形成很強的化學鍵，從而可抵抗水、海水、有機物、氯化物等腐蝕因子的侵蝕。因不含有機溶劑，水性無機富鋅屬于環(huán)保型鋼結(jié)構(gòu)防腐涂料。據(jù)美國國家航空航天總署(NASA)報告(見表1)，在各類富鋅涂料中，耐腐蝕性最佳的為水性無機富鋅涂料，它在海洋大氣條件下的使用壽命至少為25年。水性無機富鋅底漆代表了富鋅底漆的發(fā)展方向，但由于水的表面張力大，濕膜不容易在鋼表面鋪展，特別是邊角部位，容易產(chǎn)生縮邊，濕附著力差，甚至發(fā)生起皮、剝落現(xiàn)象。因此，在水性無機富鋅底漆涂裝過程中，對涂漆前的鋼結(jié)構(gòu)防腐表面預處理非常重要，必須徹底除油，噴砂通常要達到Sa2．5級，粗糙度要求R工為40—70tim，增加表面積，確保鋅粉能同鋼鐵緊密接觸，有利于提高附著力171。另外，國內(nèi)水性無機富鋅底漆不適宜低溫(／b于5℃)下施工。由于水性無機富鋅涂料以水為稀釋劑，零VOC排放、無閃點、不燃、無毒、無需采取任何防護措施，大大簡化了施工條件。經(jīng)歷了近70年的開發(fā)和實踐，全地鋼結(jié)構(gòu)屋面防腐szbasa.cn 其優(yōu)異的防腐蝕性、自修復性、耐熱性、耐溶劑性、可焊接性，在大氣和海洋重鋼結(jié)構(gòu)防腐工程中取得令人滿意的效果，得到愈來愈多的業(yè)內(nèi)人士的認可。水性無機富鋅底漆在我國上海徐浦大橋(1996年)、天津彩虹大橋(1996年)等橋梁鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝中得到應用，效果良好。

3．1．3溶劑型富鋅底漆

鋼結(jié)構(gòu)防腐中的溶劑型富鋅底漆分為醇溶性無機富鋅底漆和環(huán)氧富鋅底漆兩類。醇溶性無機富鋅底漆是目前國內(nèi)長效重防腐配套體系中應用最多的底漆。它主要是以正硅酸乙酯的水解低聚物為成膜物，為改進漆膜的附著力、減少脆性，通常添加少量極性相近的、抗皂化的聚乙烯醇縮丁醛樹脂。醇溶性無機富鋅底漆在水和氧的存在下，金屬鋅發(fā)生陽極反應，生成的腐蝕產(chǎn)物隨著腐蝕介質(zhì)的不同而異，有氧化鋅、氫氧化鋅、堿式碳酸鋅、堿式氯化鋅、氧化氯化鋅等。這些生成物結(jié)構(gòu)致密，是微水溶性穩(wěn)定的化合物，沉積在鋅層表面，形成鈍化的屏蔽層，阻止了水、氧、鹽的滲透，使下層鋅的電化學反應速率減弱，腐蝕速率下降。該類富鋅底漆推薦膜厚為50—100 pm，如一次噴涂太厚，鋼結(jié)構(gòu)防腐中漆膜會產(chǎn)生龜裂問題。環(huán)氧富鋅底漆采用胺類固化劑，胺可與鋼鐵表面上的氧化物形成氫鍵，提高涂料的濕膜附著力和干膜附著力。環(huán)氧富鋅底漆的機械強度高，漆膜堅固，屏蔽效果好。在鋼結(jié)構(gòu)防腐工程施工時，因溶劑型富鋅底漆施工性較好，對底材的表面處理要求較低，醇溶性無機富鋅底漆要求鋼結(jié)構(gòu)表面清潔度達到Sa2．5級，粗糙度要求地為40一80“m；環(huán)氧富鋅底漆要求表面清潔度達到Sa2．5級，局部只能手工處理的部位(St3級)也可以使用，粗糙度要求勉為40～60 p,m。溶劑型富鋅底漆優(yōu)異的施工性和耐腐蝕性被廣大用戶所接受，近年來在跨海大橋鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝中得到廣泛應用，如日本明石海峽大橋(1998年)、廈門海滄大橋(1999年)、杭州灣大橋(2006年)等。

3．2鋼結(jié)構(gòu)防腐中間漆

鋼結(jié)構(gòu)防腐中間漆在防腐蝕涂料體系中起到承上啟下的作用，使各涂層之間黏結(jié)良好，形成一個整體防護體系。橋梁鋼結(jié)構(gòu)防腐一般選用環(huán)氧云鐵中間漆居多，該涂料選用云母氧化鐵(Fe：Oj)為主要顏料，由于云母氧化鐵為片狀結(jié)構(gòu)，在漆膜中與基底呈平行取向排列、互相交疊覆蓋，切斷了漆膜中的毛細孔，延長了腐蝕因子在漆膜中的擴散距離，起到“迷宮效應”，能有效地屏蔽H：O、O：、C1一等的內(nèi)擴散。鋼結(jié)構(gòu)防腐工程中，有時環(huán)氧云鐵中間漆中加入少量鋁粉，其作用機理相同，起到雙重“迷宮效應”。研究結(jié)果表明，含鋁粉的涂層透水率比不含鋁粉的涂層透水率降低2／3。對于表面比較粗糙的底漆(如熱噴鋅或鋁層和厚漿型無機富鋅底漆)，往往采用黏度較小的中間過渡層漆(tie coat)。這些中間過渡層漆能很好地滲透到金屬鍍層和無機富鋅底漆的不平的表面中，起到良好的錨固作用。

3．3鋼結(jié)構(gòu)防腐面漆

隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，跨海大橋鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕體系中面漆的裝飾作用越來越受到人們的重視和關(guān)注。大橋的整體外觀色調(diào)是靠面漆來體現(xiàn)，如杭州灣跨海大橋選用了赤、橙、黃、綠、青、藍、紫7種顏色，廈門海滄跨海大橋選擇銀藍色為主色調(diào)，宜昌長江大橋則采用紅色調(diào)，它們都是與周圍環(huán)境和當?shù)氐娜宋牡乩碛兄鴧f(xié)調(diào)的關(guān)系。

3．3．1脂肪族丙烯酸聚氨酯面漆

脂肪族丙烯酸聚氨酯防腐面漆具有優(yōu)良的耐候性及機械性能，是迄今為止橋梁鋼結(jié)構(gòu)使用量最大的面漆品種。由于丙烯酸聚氨酯面漆紫外加速老化試驗結(jié)果為1 000 h左右(紫外老化試驗結(jié)果見表2 r引)，一般應用于對防護周期要求不高(防護年限5～8 a)的橋梁鋼結(jié)構(gòu)表面的涂裝。但考慮某些大型橋梁鋼結(jié)構(gòu)的復雜性，并綜合考慮維修的困難程度，人們對防護涂裝體系提出了更高的要求，即長效防腐(周期為20 a、30 a或更長)，脂肪族丙烯酸聚氨酯面漆已不能滿足這方面的要求。

3．3．2氟碳面漆

氟碳面漆近年來在我國跨海大橋鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝中的應用量不斷增加，其優(yōu)異的耐候性、抗沾污性、自潔性及耐化學腐蝕性已被廣大用戶所接受。其主要原料從“3F”樹脂發(fā)展到“4F”樹脂，作為其主要亮點的耐候性能得到進一步的提升…】。日本是最早將FEVE氟碳涂料引入橋梁防鋼結(jié)構(gòu)防腐標準的國家。在1991年10月，日本對“鋼質(zhì)公路橋涂裝便覽”進行了大修訂，底漆是無機富鋅和超厚膜型環(huán)氧涂料，氟樹脂涂料作為面漆正式列入橋梁涂裝規(guī)格書。我國的鐵道行業(yè)標準TB／T1527《鐵路鋼橋保護涂裝》在2004年進行了修訂。標準首次將氟碳涂料引入鋼橋防護體系，為氟碳涂料在鐵路鋼橋中的應用提供了依據(jù)…】。氟碳涂料作為目前耐候性最好的涂料品種之一，一般應用于要求長效防腐(防護年限大于15 年以上)的橋梁鋼結(jié)構(gòu)表面的涂裝，如大連港原油碼頭跨海大橋、日本名港大橋、日本明石海峽大橋、杭州灣跨海大橋等。

3．3．3聚合硅氧烷面漆

據(jù)有關(guān)資料報道，聚合硅氧烷面漆可分為環(huán)氧聚硅氧烷和丙烯酸聚硅氧烷兩大類。在鋼結(jié)構(gòu)防腐工程中，前者在附著力、耐磨性、防腐性方面比較突出，后者保光性更好一些。其耐候性能與氟碳面漆基本一致，可以制成高固體分涂料，可厚膜化施工，一次噴涂厚度可達75—150 p,m，符合環(huán)保和健康要求，具有較好的市場發(fā)展前景¨21。但目前聚硅氧烷涂料在市場上的應用較少，尚無應用數(shù)據(jù)。

4跨海大橋鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝配套體系

跨海大橋鋼結(jié)構(gòu)形式包括鋼箱梁、鋼桁梁、鋼管拱、鋼塔、鋼絲主纜及鋼護欄等，其外表面直接暴露于所處區(qū)域的大氣環(huán)境中，環(huán)境因素(如風雨、潮濕、大氣污染等)和使用過程(如橋梁振動、承受動載和靜載等)直接影響到鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕進程，主要的腐蝕類型包括電化學腐蝕、化學腐蝕、應力腐蝕、疲勞腐蝕等，其中以局部區(qū)域的電化學腐蝕破壞性最大，是影響大橋使用年限與安全的重要因素之一。因此，大橋所處地理環(huán)境的腐蝕調(diào)查與分析以及相應的防腐涂料配套體系的設計在整個跨海大橋的建設過程當中尤其重要�？绾４髽蛱幱诮�海區(qū)域，大部分屬于亞熱帶海洋性季風氣候，同時由于臨海城市工業(yè)大氣環(huán)境，受到高鹽分海洋大氣、工業(yè)大氣、潮濕雨水(含酸雨)、臺風侵襲、日光曝曬等多種腐蝕侵害，腐蝕條件相當惡劣，根據(jù)ISOl2944(鋼結(jié)構(gòu)防護涂料系統(tǒng)的防腐蝕保護》腐蝕環(huán)境分類標準，跨海大橋基本屬于c4一C5一M類腐蝕環(huán)境，屬于較為嚴重的腐蝕環(huán)境。同時，由于跨海大橋維護工作的施工難度大，而且會對大橋正常的營運帶來極大的不便和各種安全隱患，所以對于鋼結(jié)構(gòu)防腐配套設計，必須進行全面分析。選擇合適的重防腐配套體系，同時進行細致的涂裝施

工，才能保證涂層結(jié)構(gòu)的長效防護(大于15 a)。目前，跨海大橋鋼結(jié)構(gòu)防腐涂料主要以防銹底漆(金屬噴涂或富鋅底漆)、環(huán)氧中間封閉漆以及以耐紫外老化為主要功能的面漆的配套體系組成。表3為我國跨海大橋主要的鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝配套體系（略）。

5結(jié)語

跨海大橋所處的環(huán)境極其惡劣，因此，鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕保護至關(guān)重要。橋梁鋼結(jié)構(gòu)的重防腐技術(shù)發(fā)展至今，逐漸形成了兩大發(fā)展趨勢：一是發(fā)展迅速的以溶劑型富鋅涂料為基底的重防腐體系；二是較為成熟的以金屬噴涂層作為基底的重防腐體系。這兩種體系由于具有優(yōu)良的防腐性能和環(huán)境適應性，受到各類型橋梁鋼結(jié)構(gòu)防腐的關(guān)注，并為我國跨海大橋的建設的發(fā)展提供了保障。在未來的幾十年將為國家節(jié)約大量的大橋鋼結(jié)構(gòu)防腐維護費用，減少環(huán)境污染，延長跨海大橋鋼結(jié)構(gòu)的使用壽命，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。

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