La inyección de epoxi es un método de reparación estructural de grietas donde resina epoxi de baja viscosidad se inyecta a presión en grietas de concreto para restaurar la integridad estructural y prevenir la entrada de agua y cloruros. Se utiliza para grietas inactivas en puentes, edificios, presas e infraestructura.
Inyección de Epoxi es una técnica de reparación estructural de concreto en la que resina epoxi de baja viscosidad se introduce a presión en grietas del concreto para unir las caras de la grieta, restaurar la continuidad estructural y sellar el elemento contra la penetración de humedad y cloruros. El método está definido y regido por la Especificación del Comité 503 de ACI para Reparación de Grietas mediante Inyección de Epoxi (ACI 503.7-07), la Especificación Estándar ASTM C881 para Sistemas de Adhesión a Base de Resina Epoxi para Concreto, y la Guía Técnica ICRI n.º 03734 (ahora ICRI 210.1R-2016) para verificar el rendimiento de las reparaciones con inyección de epoxi. La inyección de epoxi se ha utilizado con éxito durante décadas en edificios, puentes, presas, estacionamientos, túneles, estructuras marinas e instalaciones industriales en todo el mundo.
El objetivo principal de la inyección de epoxi es restaurar la integridad estructural de un elemento de concreto agrietado. Cuando se ejecuta correctamente, el epoxi inyectado desarrolla una resistencia de adhesión que supera la resistencia a la tracción del concreto circundante, lo que significa que, ante cargas posteriores, la falla ocurrirá en el propio concreto y no en la interfaz epoxi-concreto. Esto a menudo se describe como “soldar la grieta nuevamente”. Según ACI RAP-1 (Guía de Campo para Procedimientos de Aplicación de Reparación de Concreto), el objetivo secundario es reducir la penetración de humedad a través de la grieta, protegiendo así el acero de refuerzo embebido de la corrosión.
La inyección de epoxi se clasifica como un método de reparación estructural porque restablece la acción compuesta de la sección de concreto. Esto la distingue de métodos no estructurales como el relleno de grietas con selladores o el ranurado y sellado, que solo sellan la superficie contra la entrada de agua sin restaurar la capacidad de carga. El método restaura la resistencia de diseño original del elemento, siempre que la grieta esté inactiva, se haya abordado la causa del agrietamiento y el procedimiento de inyección siga las especificaciones del fabricante del material y las guías ACI o ICRI aplicables.
Las grietas en el concreto son inevitables. Según ACI 224.1R-07, las causas típicas incluyen contracción por secado, contracción o expansión térmica, asentamiento, falta de juntas de control apropiadas, condiciones de sobrecarga que producen grietas por flexión, tracción o corte, y restricción de movimiento. La inyección de epoxi no aborda la causa raíz de la grieta; repara la grieta después de que la causa ha sido identificada y corregida. Si la causa subyacente (como asentamiento de cimentación o movimiento térmico) aún está activa, la reparación con epoxi fallará y se formarán nuevas grietas adyacentes a la inyección.
No todas las grietas en el concreto son candidatas para la inyección de epoxi. La distinción entre grietas inactivas (sin movimiento) y grietas activas (con movimiento) es el factor más importante para determinar la idoneidad.
| Condición de la Grieta | ¿Adecuada para Inyección de Epoxi? | Razón |
|---|---|---|
| Inactiva (sin movimiento), seca | Sí | El epoxi se adhiere permanentemente al concreto curado |
| Inactiva, húmeda pero secable | Sí, con epoxi tolerante a la humedad | Formulaciones especiales acomodan la humedad residual |
| Activa (movimiento térmico, asentamiento o carga viva) | No | Se formarán nuevas grietas adyacentes a la reparación |
| Con fuga activa de agua | No | El agua impide la adhesión del epoxi y elimina la resina no curada |
| Grietas por corrosión de barras de refuerzo | No | La corrosión continua causará nuevas grietas |
| Grietas capilares ≥ 0.002 pulg. (0.05 mm) | Sí | El epoxi de baja viscosidad penetra por acción capilar |
| Grietas > 1/4 pulg. (6 mm) | Limitado | El epoxi puede fluir antes de curar; considerar relleno previo con mortero |
Según ACI 224.1R-07, grietas de hasta 0.002 pulgadas (0.05 mm) de ancho pueden ser unidas mediante inyección de epoxi. El Manual de Reparación de Concreto de TxDOT señala que, aunque 0.002 pulgadas es teóricamente inyectable, en la práctica a menudo es difícil rellenar eficazmente grietas más estrechas que 0.005 pulgadas (0.13 mm). El límite superior práctico para la inyección de epoxi rutinaria es de aproximadamente 1/4 de pulgada (6 mm); las grietas más anchas pueden requerir un material de relleno o un epoxi de viscosidad tipo gel para evitar el drenaje antes del curado.
Las grietas causadas por corrosión del acero de refuerzo no deben repararse mediante inyección de epoxi porque el proceso de corrosión continuará dentro de la grieta sellada, generando fuerzas expansivas que provocan nuevas grietas adyacentes a la reparación original. Estas grietas requieren la remoción del concreto delaminado o desconchado, la limpieza y tratamiento del acero de refuerzo, y la restauración de la sección con un mortero de reparación cementoso o concreto.
Las grietas activas — aquellas que presentan movimiento bajo cargas de servicio, ciclos térmicos o asentamiento continuo— se volverán a agrietar después de la inyección de epoxi. El epoxi crea una unión rígida que es más fuerte que el concreto circundante, por lo que cualquier movimiento posterior concentra el esfuerzo en los límites de la reparación, causando nuevas grietas inmediatamente adyacentes a la línea de inyección. Este fenómeno está bien documentado en ACI 224.1R-07 y en la literatura de ICRI.
La preparación de la superficie es el paso más crítico en el proceso de inyección de epoxi. Según ACI RAP-1, el área de superficie de aproximadamente 1/2 pulgada (13 mm) de ancho a cada lado de la grieta debe limpiarse para garantizar que el sello de cubierta (el material que contiene el epoxi durante la inyección) se adhiera correctamente al concreto.
El cepillado con alambre es el método recomendado para limpiar la superficie de concreto a lo largo de la grieta. Los esmeriladores mecánicos no se recomiendan según ACI RAP-1 porque pueden introducir polvo de esmerilado en la grieta, lo que puede bloquear la penetración del epoxi. El Manual de Reparación de Concreto de TxDOT refuerza esta precaución: “A menos que el fabricante o el Ingeniero lo requieran específicamente de otro modo, no esmerile el concreto alrededor de la grieta para eliminar contaminantes ni proporcione una ranura en forma de V a lo largo de la grieta.”
Los contaminantes pueden eliminarse mediante:
Para grietas que se extienden completamente a través de una sección de concreto, se recomienda la limpieza desde ambos lados. Las grietas verticales deben limpiarse de abajo hacia arriba para permitir que los residuos caigan hacia afuera en lugar de ser empujados más profundamente.
Cuando las superficies de concreto adyacentes a la grieta están deterioradas, ACI RAP-1 permite el ranurado en V de la grieta hasta alcanzar concreto sano. Las ranuras en V también se utilizan cuando se requieren altas presiones de inyección que necesitan un sello de cubierta más resistente. Sin embargo, TxDOT advierte que si se corta una ranura en V, el polvo resultante debe eliminarse cuidadosamente con aire comprimido o chorro de agua a alta presión, y la grieta debe estar completamente seca antes de proceder con la aplicación del sellador superficial o el trabajo de inyección.
En algunos casos donde el interior de la grieta está bloqueado por residuos cerca de la superficie, se pueden perforar agujeros en ángulo para interceptar la grieta por debajo de la capa de residuos. El Manual de Reparación de Concreto de TxDOT especifica que estos agujeros deben perforarse en ángulo para que los puertos de inyección intercepten la grieta por debajo de la superficie, alejados de la zona contaminada. Al usar aire comprimido para la limpieza, se debe tener cuidado de no introducir residuos más profundamente en la grieta.
La selección de la formulación de epoxi adecuada está regida por ASTM C881 / C881M-20a, que clasifica los sistemas de adhesión a base de resina epoxi para concreto en siete tipos, tres grados y seis clases. Para la inyección de epoxi en concreto endurecido sobre concreto endurecido, las especificaciones relevantes se encuentran en los Tipos I al IV.
| Tipo | Aplicación | Resistencia Mínima a Compresión (7 días) | Resistencia Mínima a Tracción (7 días) |
|---|---|---|---|
| Tipo I | Aplicaciones que no soportan carga | 8,000 psi (55 MPa) | 5,000 psi (34 MPa) |
| Tipo II | Para unir concreto recién mezclado a concreto endurecido | 8,000 psi | 5,000 psi |
| Tipo III | Para unir materiales antideslizantes al concreto | 8,000 psi | 5,000 psi |
| Tipo IV | Aplicaciones estructurales que soportan carga | 10,000 psi (69 MPa) | 7,000 psi (48 MPa) |
| Tipo V | Para sellar grietas superficiales (sello de cubierta) | 4,000 psi | 2,000 psi |
| Tipo VI | Para adhesión, con tiempo de trabajo extendido | 5,000 psi | 2,500 psi |
| Tipo VII | Para aplicaciones en superficies húmedas o mojadas | Varía | Varía |
Para la reparación estructural de grietas, el epoxi Tipo IV, Grado 1 es la especificación estándar utilizada por TxDOT y la mayoría de las agencias de transporte. El epoxi Tipo IV proporciona mayor resistencia a la compresión (10,000 psi vs 8,000 psi mínimo a 7 días), mayor resistencia a la tracción (7,000 psi vs 5,000 psi), mayor módulo de compresión (200,000 psi mínimo vs 150,000 psi), y requiere una temperatura mínima de deflexión térmica de 120 °F (49 °C) — esencial para estructuras expuestas a temperaturas elevadas o luz solar directa.
| Grado | Rango de Viscosidad | Aplicaciones |
|---|---|---|
| Grado 1 (Baja Viscosidad) | Máximo 2,000 cps | Para inyección en grietas estrechas ≤ 0.010 pulg. (0.3 mm); los epoxis de inyección típicos son de 500 cps o menos |
| Grado 2 (Viscosidad Media) | 2,000 a 10,000 cps | Para grietas más anchas > 0.010 pulg. o inyección con acceso por un solo lado |
| Grado 3 (Antifluencia) | Consistencia ≤ 1/4 pulg. | Para aplicaciones en superficies verticales y en cielo raso, sellos de cubierta |
La viscosidad adecuada depende del ancho de la grieta, el espesor de la sección y el acceso de inyección. ACI RAP-1 especifica que para anchos de grieta de 0.010 pulgadas (0.3 mm) o menores, se debe utilizar un epoxi de baja viscosidad de 500 centipoise (cps) o menos. Para grietas más anchas, o donde el acceso de inyección está limitado a un solo lado, puede ser más adecuado un material de viscosidad media a tipo gel.
| Clase | Descripción |
|---|---|
| Clase A | Aplicación en superficie seca, temperaturas 60-80 °F (16-27 °C) |
| Clase B | Aplicación en superficie seca, temperaturas por debajo de 60 °F (16 °C) |
| Clase C | Aplicación en superficie húmeda, temperaturas 60-80 °F (16-27 °C) |
| Clase D | Aplicación en superficie húmeda, temperaturas por debajo de 60 °F (16 °C) |
| Clase E | Aplicación en superficie seca, tiempo de trabajo extendido |
| Clase F | Aplicación en superficie seca, tiempo de trabajo muy corto |
Además de la clasificación ASTM C881, deben considerarse las siguientes características del producto según ACI RAP-1:
Para secciones de concreto de más de 12 pulgadas (305 mm) de espesor, puede ser necesario aumentar el tiempo de trabajo y disminuir la viscosidad a medida que la grieta se vuelve más estrecha.
El procedimiento de inyección de epoxi sigue una secuencia sistemática: instalación de puertos, aplicación del sello de cubierta, mezcla e inyección, y retiro de puertos.
Los puertos de inyección (también llamados adaptadores de puerto) son dispositivos en forma de tubo que transfieren la resina epoxi a presión hacia el interior de la grieta. Según ACI RAP-1, existen dos tipos:
También existen pistolas de inyección patentadas con boquillas especiales con junta que pueden usarse sin adaptadores de puerto separados.
El espaciado de puertos es típicamente de 8 pulgadas (200 mm) entre centros, con un espaciado mayor en grietas más anchas. TxDOT especifica que el espaciado de puertos no debe exceder la profundidad de la grieta. Si se desconoce la profundidad de la grieta, el espaciado de puertos debe seguir las recomendaciones del fabricante de la resina. Si la grieta se extiende a través de toda la sección de concreto, el intervalo entre puertos no debe exceder la profundidad de la sección.
El sello de cubierta contiene el epoxi mientras se inyecta a presión. Para grietas que penetran completamente a través de una sección, los sellos de cubierta deben instalarse en ambos lados para asegurar la contención. Los materiales para el sello de cubierta incluyen epoxis, poliésteres, cera de parafina y masilla de silicona. Los criterios de selección según ACI RAP-1 incluyen consistencia antifluencia (para trabajos verticales o en cielo raso), tolerancia a la humedad, vida útil y rigidez (módulo de elasticidad).
El sello de cubierta se aplica típicamente de 1 pulgada de ancho x 3/16 pulgadas de espesor (25 x 5 mm) sobre toda la longitud de la grieta, puenteando entre puertos. Debe curarse completamente antes de comenzar la inyección. Antes de instalar el sello de cubierta, debe marcarse la porción más ancha de la grieta, ya que aquí es donde comenzará la inyección.
Los cambios de temperatura del concreto después de la instalación del sello de cubierta pero antes de la inyección pueden causar que el sello de cubierta se agriete. Si esto ocurre, el sello de cubierta debe repararse antes de continuar.
Los componentes del epoxi deben dosificarse y mezclarse estrictamente de acuerdo con los requisitos del fabricante. La dosificación correcta es crítica: las proporciones inexactas comprometerán el curado y la resistencia de la unión. Los lotes pequeños mantienen el material fresco y disipan el calor de la reacción de curado exotérmica.
Para grietas horizontales, la inyección comienza en la sección más ancha. Para grietas verticales, la inyección comienza en el puerto más bajo y avanza hacia arriba, permitiendo que el epoxi se llene desde abajo y expulse el aire hacia adelante.
La presión de inyección se mantiene típicamente entre 50 y 100 psi (0.3 a 0.7 MPa) para grietas estándar. Para grietas capilares (más estrechas de 0.010 pulgadas), la presión puede aumentarse hasta aproximadamente 200 psi (1.3 MPa) mantenida hasta 5 minutos por puerto. Se puede usar mayor presión para grietas muy estrechas o para aumentar la velocidad de inyección, pero debe manejarse con cuidado para evitar la rotura del sello de cubierta o los puertos.
La secuencia es:
ACI RAP-1 describe el punto final como “bombeo hasta rechazo” — el punto en el que no se puede inyectar más epoxi y el puerto permanece presurizado. Para grietas capilares que no alcanzan el rechazo, la alternativa es inyectar a presión aumentada (aproximadamente 200 psi) durante 5 minutos.
Después de que el epoxi se haya curado completamente (típicamente de 24 a 72 horas según la formulación y la temperatura), los puertos y el sello de cubierta se retiran mediante calor, descascarado o esmerilado. Si la apariencia es aceptable, el sello de cubierta puede dejarse en su lugar. Si se requiere una remoción completa para un recubrimiento cosmético posterior, la superficie se prepara mediante esmerilado.
La verificación del aseguramiento de calidad es esencial para confirmar que el epoxi ha penetrado completamente la grieta y ha logrado la unión estructural prevista. ACI RAP-1 y la Guía ICRI 03734 describen dos categorías de métodos de verificación.
El método más directo es extraer muestras de núcleo de 2 pulgadas (50 mm) de diámetro a través de la grieta reparada en ubicaciones seleccionadas. Según ACI RAP-1:
La Guía ICRI 03734 (ahora ICRI 210.1R-2016) especifica que una grieta inyectada exitosamente debe mostrar un llenado completo del plano de la grieta con epoxi, sin vacíos ni áreas desunidas, y el epoxi debe ser visible como una película continua a través de la grieta. El núcleo no debe presentar re-agrietamiento adyacente a la línea de inyección ni desprendimiento en la interfaz epoxi-concreto.
Cuando la extracción de núcleos no es práctica o no es deseable, están disponibles tres métodos END según ACI RAP-1:
ICRI 210.1R-2016 identifica cinco métodos de GC/AC en total: inspección visual, pruebas de laboratorio (ASTM C42), pruebas de campo (ensayos de arrancamiento), muestreo de núcleos y END (IE, UPV, SASW). La norma recomienda que se especifique al menos un método de verificación en los documentos del contrato de reparación.
Las estructuras de puentes presentan desafíos y oportunidades únicos para la inyección de epoxi. Según investigaciones publicadas por el Programa Conjunto de Investigación en Transporte (JTRP) de la Universidad de Purdue, la inyección de epoxi ayuda a extender la vida útil de los tableros de puentes y reduce la necesidad de parcheo de emergencia de tableros, mejorando tanto el rendimiento estructural como la seguridad de los usuarios de la vía.
El Manual de Reparación de Concreto de TxDOT dedica una sección completa (Sección 5: Reparación de Grietas — Epoxi Inyectado a Presión) a la reparación de grietas en puentes utilizando resina epoxi de baja viscosidad Tipo IX de TxDOT (que cumple con ASTM C881 Tipo IV, Grado 1). El manual especifica que la inyección de grietas de concreto con resina epoxi “requiere una gran habilidad y experiencia” y recomienda que el equipo de reparación reciba capacitación práctica de un representante técnico del fabricante de la resina antes de proceder.
El Manual de Reparación de Concreto de TxDOT requiere que el representante técnico del fabricante de la resina proporcione capacitación práctica al equipo de reparación antes de proceder, o que el contratista contrate una empresa especializada para realizar el trabajo. Esto refleja el alto nivel de habilidad requerido para una inyección de epoxi estructural exitosa.
La inyección de epoxi y el ranurado y sellado son métodos de reparación fundamentalmente diferentes que sirven para propósitos distintos.
| Característica | Inyección de Epoxi | Ranurado y Sellado |
|---|---|---|
| Propósito | Restauración estructural | Solo impermeabilización |
| Rango de ancho de grieta | 0.002 a 0.25 pulgadas | Típicamente > 0.02 pulgadas |
| Resistencia de unión | Restaura la capacidad estructural completa | Sin unión estructural |
| Penetración | Profundidad total de la grieta | Solo superficial (típicamente 0.5–1 pulgada) |
| Materiales | Resina epoxi de baja viscosidad | Selladores flexibles (silicona, poliuretano, caucho de aplicación en caliente) |
| Costo por pie lineal | $50–$150+ | $5–$20 |
| Tolerancia al movimiento de la grieta | Ninguna (solo grietas inactivas) | Acomoda movimiento térmico |
| Complejidad de aplicación | Alta (requiere mano de obra calificada, equipo de presión) | Baja (aplicación manual, equipo mínimo) |
El ranurado y sellado implica cortar un reservorio poco profundo (típicamente de 0.5 a 1 pulgada de profundidad y 0.25 a 0.75 pulgadas de ancho) a lo largo de la grieta, limpiarlo y colocar un sellador flexible. El sellador forma un tapón impermeable pero no restaura la continuidad estructural. El método es adecuado para grietas no estructurales donde la prevención de la entrada de agua es la principal preocupación.
La inyección de epoxi, por el contrario, restaura la integridad estructural del elemento uniendo las caras de la grieta en toda la profundidad de la sección. El epoxi desarrolla una resistencia de unión que supera la resistencia a la tracción del propio concreto. Esto hace que la inyección de epoxi sea el método apropiado cuando la grieta ha comprometido la capacidad de carga de la estructura.
La elección entre ambos métodos depende de la importancia estructural de la grieta, la necesidad de transferencia de carga a través del plano de la grieta, y si la grieta es inactiva o activa. La guía de la industria (ACI 224.1R-07) recomienda una evaluación de condición y una evaluación estructural por parte de un ingeniero profesional autorizado antes de seleccionar un método de reparación.
A pesar de su eficacia para la reparación estructural de grietas, la inyección de epoxi tiene varias limitaciones importantes que deben comprenderse antes de seleccionar este método.
La inyección de epoxi no es adecuada para grietas activas que se expanden, contraen o presentan movimiento con el tiempo. La unión rígida del epoxi crea una sección monolítica que no puede acomodar el movimiento posterior. Si ocurre movimiento, el concreto se agrietará nuevamente inmediatamente adyacente al área reparada. Esta es la causa más común de falla de la inyección de epoxi. Las causas de agrietamiento activo incluyen ciclos térmicos, asentamiento continuo de cimentación, cambios volumétricos por reacción álcali-sílice (ASR) y fatiga inducida por carga viva.
Las resinas epoxi son sensibles a la temperatura. La mayoría de las formulaciones requieren temperaturas ambiente y del sustrato por encima de 40 °F (4 °C) para un curado adecuado. Las bajas temperaturas ralentizan la reacción de curado y pueden impedir el desarrollo completo de la resistencia. Las altas temperaturas aceleran la reacción y reducen la vida útil. ASTM C881 aborda esto mediante formulaciones Clase B (por debajo de 60 °F) con características de curado modificadas.
Los epoxis estándar requieren sustratos secos. La humedad en la interfaz de unión impide la adhesión y puede causar que el epoxi se empañe o se vuelva opaco. Si bien existen formulaciones tolerantes a la humedad (ASTM C881 Clase C y D), son menos efectivas que los productos para sustrato seco. Las grietas con fugas activas no pueden repararse con epoxi porque el agua en movimiento impide la adhesión y elimina la resina no curada. La inyección de poliuretano es el método adecuado para fugas de agua activas.
Las grietas causadas por corrosión del acero de refuerzo no deben repararse mediante inyección de epoxi. El proceso de corrosión continúa dentro de la grieta sellada, generando fuerzas expansivas que crean nuevas grietas adyacentes a la reparación original. Estas grietas requieren la remoción del concreto delaminado, la limpieza y tratamiento del acero de refuerzo, y la restauración de la sección con un mortero de reparación compatible.
Si una grieta correctamente inyectada se vuelve a agrietar después de la reparación, la causa es casi siempre movimiento no resuelto — la grieta no era realmente inactiva. Según ACI 224.1R-07, el re-agrietamiento ocurre típicamente adyacente a la reparación en lugar de a través del propio epoxi, porque la unión epoxi-concreto es más fuerte que el concreto circundante. Este patrón (agrietamiento junto a la línea de reparación) es diagnóstico de una grieta activa que no era adecuada para la inyección de epoxi.
La inyección de epoxi para reparación estructural de grietas está regida por un conjunto integral de normas de la industria:
| Norma | Título | Alcance |
|---|---|---|
| ACI 503.7-07 | Especificación para Reparación de Grietas mediante Inyección de Epoxi | Especificación estándar para materiales, procedimientos y control de calidad |
| ACI 224.1R-07 | Causas, Evaluación y Reparación de Grietas en Estructuras de Concreto | Guía sobre evaluación de grietas y selección de métodos de reparación |
| ACI RAP-1 | Guía de Campo para Procedimientos de Aplicación de Reparación de Concreto: Reparación Estructural de Grietas mediante Inyección de Epoxi | Procedimientos de campo paso a paso para inyección de epoxi |
| ASTM C881 / C881M-20a | Especificación Estándar para Sistemas de Adhesión a Base de Resina Epoxi para Concreto | Clasificación de materiales: tipos, grados, clases y requisitos de propiedades |
| ICRI 210.1R-2016 (anteriormente Guía 03734) | Guía para Verificar el Rendimiento de la Inyección de Epoxi en Grietas de Concreto | Métodos de verificación GC/AC incluyendo núcleos y END |
| ACI 546R-96 | Guía de Reparación de Concreto | Guía integral de reparación incluyendo reparación de grietas |
| ACI 503R-93 | Uso de Compuestos Epoxi con Concreto | Guía general sobre materiales epoxi para concreto |
| ASTM C42 | Método de Ensayo Estándar para Obtención y Ensayo de Núcleos Perforados y Vigas Aserradas de Concreto | Ensayos de núcleos para verificación de unión |
El Instituto Americano del Concreto (ACI) y el Instituto Internacional de Reparación de Concreto (ICRI) publican conjuntamente los boletines de Procedimientos de Aplicación de Reparación de Concreto (RAP), de los cuales RAP-1 es la guía de campo definitiva para la inyección de epoxi. Estas normas deben especificarse en los documentos del contrato y ser seguidas por el contratista de reparación, el ingeniero y el equipo de aseguramiento de calidad del propietario.
Nuestro equipo brinda servicios profesionales de inspección de concreto que incluyen verificación de calidad de inyección de epoxi, extracción de núcleos y pruebas END para puentes, edificios e infraestructura.
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