Die Prüfung nichtmetallischer Baustoffe PDF
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Handbuch der Werkstoffprüfung Zweite Auflage Herausgegeben unter besonderer Mitwirkung der Staatlichen Materialprüfungsanstalten Deutschlands der zuständigen Forschungsanstalten der Hochschulen der Max-Planck-Gesellschaft und der Industrie sowie der Eidgenössischen Materialprufungs- und Versuchs- anstalt Zürich Von Erich Siebe! Dritter Band Die Prüfung nichtmetallischer Baustoffe Springer-\hlag Berlin Heidelberg GmbH 1957 Die Prüfung nichtmetallischer Baustoffe Bearbeitet von K. Alberti, Köln· W. Albrecht, Stuttgart . G. Blunk, Braun- schweig . E. Brandenberger, Zürich . E. Brenner, Stuttgart H. Broese van Groenou, Mannheim . F. Burgstaller, Krebsöge K. Egner, Stuttgart . K. Gösele, Stuttgart . O. Graft G. Haegermann, Hemmoor . R. Haug, Stuttgart . H. Hecht, Berlin . A. Hummel, Aachen . F. Kaufmann, Stuttgart . F. Keil, Düsseldorf . A. Kieslinger, Wien . R. Köhler, Düsseldorf F. Kollmann, München· Th. Kristen, Braunschweig . W. Küch, Dortmund . J. Löffler, Witten . H. Mallison, Essen· H. Mayer- Wegelin, Hann.·Münden . H. Muhs, Berlin . K. Obenauer, Düsseldorf . F. de Quervain, Zürich· W. Rodel, Zürich· G. Rod- loff, Witten . W. Schüle, Waiblingen . W. Schwaderer, Stuttgart . H. Seekamp, Berlin . H . zur Strassen, Wiesbaden A. Voellmy, Zürich. K. Walz, Düsseldorf . D.Wapler, Stutt- gart. G. Weil, Stuttgart . H. Zycha, Hann.-Münden Herausgegeben von Otto Graft Zweite verbesserte Auflage Mit 690 Abbildungen Springer-\hlag Berlin Heidelberg GmbH 1957 Alle Rechte, insbesondere das der Übersetzung in fremde Sprachen, vorbehalten. Ohne ausdrückliche Genehmigung des Verlages ist es auch nicht gestattet, dieses Buch oder Teile daraus auf photomechanischem Wege (Photokopie, Mikrokopie) zu vervielfältigen. @ by Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1939,1957 Ursprünglich erschienen bei Springer-Verlag OHG., Berlin/Gottingen/Heidelberg 1957 Softcover reprint of the hardcover 2nd edition 1957 ISBN 978-3-662-41674-7 ISBN 978-3-662-41811-6 (eBook) DOI 10.1007/978-3-662-41811-6 Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Buche berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, daß solche Namen im Sinn der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Vorwort zur zweiten Auflage. Die nichtmetallischen Baustoffe sind nach ihrer Art und Aufteilung mannig- faltig. Jede Art hat ihre besonderen Anwendungsgebiete und Eigenschaften. Ihre Herstellung, Auswahl und Beurteilung erfolgt in weit verzweigten Industrien und Gewerben. Die Prüfverfahren sind in gleicher Weise vielgestaltig. In dem vor- liegenden Band über die Prüfung nichtmetallischer Baustoffe mußte dieser Tat- sache durch Verteilung der zu behandelnden Gebiete auf eine größere Anzahl anerkannter Fachspezialisten Rechnung getragen werden. In der ersten Auflage dieses Buches wurden in getrennten Hauptab- schnitten die Prüfung der Hölzer, der natürlichen und gebrannten Steine, der Kalke, der Gipse, der Zemente, der Mörtel, des Betons sowie die Prüfverfahren der Trasse, der Hochofenschlacken, der Magnesiamörtel, der Baugläser, der An- striche, der Papiere und Pappen, der Leime, der Teere und der Bitumen behandelt. Die Einteilung ist in der vorliegenden 2. Auflage im wesentlichen die gleiche geblieben. Hinzugekommen sind jedoch zusammenfassende Darstellungen über die Prüfung der Schalldurchlässigkeit und die Prüfung des Baugrundes und der Böden. Darüber hinaus sind in den früheren Abschnitten umfassende Über- arbeitungen und Erweiterungen, teilweise auch Kürzungen, notwendig geworden in der Absicht, den neuesten Entwicklungsstand wiederzugeben, den Umfang des Buches aber gleichzeitig in angemessenen Grenzen zu halten. Von den Mitarbeitern der 1. Auflage sind Dr. phil. WILLI EISNER, Professor Dr. RICHARD GRÜN, Professor Dr. JOHANNESLIESE, Dr.-Ing. habil. KURT STÖCKE, Professor Dr.-Ing. REINHARDTRENDELENBURG, Professor Dr.-Ing. HANS WAGNER und Oberingenieur FRITZ WEISE verstorben. Ich gedenke ihrer in dankbarer Erinnerung. Einige der früheren Mitarbeiter haben ihre Arbeitsgebiete gewechselt und konnten nicht mehr an der Neubearbeitung beteiligt werden. Ich glaube, feststellen zu können, daß es mir geglückt ist, für alle ausfallenden Herren neue, auf ihren Arbeitsgebieten erfahrene Mitarbeiter gewonnen zu haben. Wie die 1. Auflage dieses Buches wird auch die erweiterte und überarbeitete 2. Auflage allen, die an der Prüfung der Baustoffe interessiert sind, als Nach- schlagebuch dienen können; es soll die vorhanclenen Erfahrungen nutzbar machen, die Grundlagen für die Entwicklung der Prüfverfahren festhalten und Anregungen für die Ausfüllung der Lücken unserer Erkenntnisse geben. Stu ttgart, im März 1956. Otto Graf. Das vorstehende Vorwort ist von Herrn Prof. Dr.-Ing. E. h. DrAng. E. h. GRAF, der am 29. April 1956 durch den Tod abberufen wurde, vor der endgültigen Fertig. stellung der 2. Auflage dieses Werkes verfaßt worden. Gleichzeitig hat er im Einverständnis mit dem Verlag, mit Rücksicht auf seine schwindenden Kräfte und das nahe Ende seines Lebens ahnend, die Fortführung der Herausgabearbeiten in die Hände des Unterzeichneten gelegt. Diese Arbeiten sind im Sinne des Verstorbenen ausgeführt worden. Karl Egner. Inhaltsverzeichnis. Einleitung: "Ober die Bedeutung und über die Entwicklung der Prüfverfahren für nichtmetallische Baustoffe. Von Professor Dr.-Ing. E. h. Dr.-Ing. E. h. OTTO GRAF t Seite 1. Die Prüfung der Bauhölzer. . . . 2 2. Die Prüfung der natürlichen Steine . . . . . . . 2 3. Prüfung des Zements . . . . . . . . . . . . . 3 4. Prüfung des Straßenbetons auf Biegezugfestigkeit 3 5. Prüfung der künstlichen Steine auf Frostbeständigkeit 3 6. Leime und Leimverbindungen 3 7. Beurteilung des Teers und des Asphalts . . . . . . . 4 8. Prüfgeräte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 9. Messen der Abmessungen von Bauteilen usw. und der zulässigen Abweichungen 4 10. Zuverlässigkeit der Zahlenwerte der Prüfung. Abschätzung der Fehlergrenzen. Zahl der Proben für eine Prüfung. Bedeutung der Abweichungen der Einzelwerte einer Prüfung. Ungleichmäßigkeit der Eigenschaften eines Baustoffs 5 11. über die Feststellung der Ursachen von Mißerfolgen . . . . . . 5 12. Zur Beurteilung und Anwendung der Ergebnisse der Stoffprüfung 6 I. Prüfung der Hölzer. A. Verfahren zur Unterscheidung und Beurteilung der Hölzer. Von Professor Dr. HANS MAYER-WEGELIN, Hann.-Münden . . . . . . . . . . . . . . . .. 7 1. Allgemeines über den Aufbau des Holzes als Grundlage der Holzartenbestimmung und der Gefügebeurteilung . . . . . . . . . . . . . . 7 2. Bestimmung der Holzarten ........•.... 10 a) Unterscheidung der Holzarten am Rundholzabschnitt 10 b) Unterscheidung der Holzarten am bearbeiteten Stück. 13 c) Unterscheidung der Holzarten unter dem Mikroskop . 16 3. Beurteilung von Wuchseigentümlichkeiten, Wuchsfehlern und Holzgefüge . 18 B. Bestimmung technisch wichtiger Wuchseigenschaften der Hölzer. Von Professor Dr.-Ing. habil. KARL EGNER, Stuttgart. 22 a) Allgemeines ........ 22 b) Bestimmung der Ästigkeit 23 c) Bestimmung des Faserverlaufs . . 23 d) Bestimmung der mittleren Jahrringbreite 24 C. Ermittlung des Feuchtigkeitsgehalts der Hölzer. Von Professor Dr.-Ing. habil. KARL EGNER, Stuttgart . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ., 25 1. Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 2. Ermittlung des im Holz enthaltenen Wassers durch Entfernung desselben 25 a) Ort der Entnahme . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 b) Art der Entnahme . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 c) Feststellung der Feuchtigkeitsverteilung im Querschnitt 27 d) Trocknung der Feuchtigkeitsproben 27 e) Extraktion der Feuchtigkeitsproben . . . . . . . . . . 28 Inhaltsverzeichnis. VII Seite 3. Messung der Luftfeuchtigkeit. . . . . 29 a) Grundlagen der Verfahren . . . . . 29 b) Messung mit Hilfe von Hygrometern 29 c} Messung durch hygroskopische Salze 29 4. Messung elektrischer Eigenschaften . . 30 a) Grundlagen der Verfahren. . . . . 30 b) Messung der dielektrischen Eigenschaften 30 c) Messung des OHMschen Widerstandes . . 30 D. Ermittlung von Wasserabgabe und Wasseraulnahme, Schwinden und Quellen der Hölzer. Von Professor Dr.-Ing. habil. KARL EGNER. Stuttgart . . . . . . 34 1. Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . 34 2. Prüfverfahren und Größe der Probekörper . . 34 3. Erfordernisse für die zweckdienliche Prüfung . 36 E. Bestimmung der Rohwichte (Raumgewicht) der Hölzer. Von Professor Dr.-Ing. FRANZ KOLLMANN. München . . . . . . . . . . . . . . . . .. 37 1. Allgemeines . . . . . . . 37 2. Wägung . . . . . . . . 38 3. Messung des Rauminhalts. 38 4. Berücksichtigung der Holzfeuchtigkeit 40 5. Beurteilung der Meßergebnisse 40 F. Ermittlung der Festigkeitseigenschaften der Hölzer. Von Professor Dr.-Ing. habil. KARL EGNER, Stuttgart .......... 41 1. Allgemeines • . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 2. Ermittlung der Druckfestigkeit in Faserrichtung . . 42 a) Allgemeines ........ 42 b) Prüfeinrichtung .......... I • • 42 c) Probenform und Probengröße . . . . . . . 42 d) Erfordernisse für die zweckmäßige Prüfung 43 e) Beurteilung der Bruchformen ...... 45 3. Ermittlung des Druckwiderstands quer zur Faserrichtung 45 a) Allgemeines ........ 45 b) Prüfverfahren . . . . . . . . . . . . . . . 46 c) Probenform und Probengröße . . . . . . . . 46 d) Erfordernisse für die zweckdienliche Prüfung. 48 e) Beurteilung der Bruchformen 48 4. Ermittlung der Knickfestigkeit 49 a) Allgemeines ....... 49 b) Prüfverfahren . . . . . . . 49 c) Probenform und Probengröße . 51 d) Erfordernisse für die zweckdienliche Prüfung. 51 5. Ermittlung der Zugfestigkeit 52 a) Allgemeines ...... 52 b) Prüfverfahren . . . . . . 52 c) Probenform und Probengröße. 53 d) Erfordernisse für die zweckdienliche Prüfung. 58 e) Beurteilung der Bruchformen . . . . . 60 6. Ermittlung der Zugfestigkeit quer zur Faserrichtung 61 a) Allgemeines ............... 61 b) Prüf'verfahren, Probekörperform und -größe. 61 7. Ermittlung der Biegefestigkeit. 61 a) Allgemeines ........ 61 b) Prüfverfahren . . . . . . . 62 c) Probenform und Probengröße . 63 d) Prüfverfahren und Probenabmessungen bei Bauhölzern 64 e) Erfordernisse für die zweckdienliche Prüfung. 65 f) Beurteilung der Bruchformen . . . . . . . . . . . . 68 VIII Inhaltsverzeichnis. Seite 8. Ermittlung der Scherfestigkeit 68 a) Allgemeines ....... 68 b) Prüfverfahren . . . . . . . 69 c) Probenform und Probengröße 70 d) Erfordernisse für die zweckdienliche Prüfung. 72 9. Ermittlung der Bruchschlagarbeit (Schlagbiegefestigkeit) . 73 a) Allgemeines ........ 73 b) Prüfverfahren . . . . . . . . . . . . . . . 73 c) Probenform und Probengröße . . . . . . . . 75 d) Erfordernisse für die zweckdienliche Prüfung. 76 e) Beurteilung der Bruchformen . 77 10. Ermittlung der Spaltfestigkeit . . . . . . . . 77 a) Allgemeines ............... 77 b) Prüfverfahren, Probenform und Probengröße . 77 c) Erfordernisse für die zweckdienliche Prüfung. 78 11. Ermittlung der Verdrehfestigkeit 78 a) Allgemeines ........ 78 b) Prüfverfahren . . . . . . . . 78 c) Probenform und Probengröße . . . 78 d) Erfordernisse für die zweckdienliche Prüfung. 79 12. Ermittlung der Dauerfestigkeit 79 a) Allgemeines ....... 79 b) Prüfverfahren . . . . . . 79 c) Probenform und Probengröße . 80 d) Erfordernisse für die zweckdienliche Prüfung. 80 13. Bestimmung der Härte . 81 a) Allgemeines 81 b) Prüfverfahren . . . . 82 (1:) Verfahren nach }ANKA S. 82 - ß) Verfahren nach BRINELL S. 82 -y) Be- urteilung der Prüfverfahren nach JANKA und BRINELL S. 83 -~) Vorschlag von KRIPPEL S. 83 - 8) Verfahren nach CHALAIS-MEUDON S. 83 - C) Vor- schlag von HOEFFGEN S. 84. 14. Prüfung des Abnützwiderstandes 84 a) Allgemeines ........ 84 b) Prüfverfahren . . . . . . . . 84 (1:) Prüfung auf der Schleifscheibe S. 84 - ß) Prüfung mit dem Sandstrahl- gebläse S. 84 - y) Ermittlung der Seitenhärte S. 85 -~) Prüfung durch Ab- reiben nach SACHSEN BERG S. 85 - 8) Prüfung mit der Abnützprüfmaschine nach THUNELL und PEREM S. 86 - C) Prüfung durch Abreiben mit einer Schlupfvorrichtung S.86 - 1]) Prüfung mit dem Abnützgerät nach KOLL- MANN S.87. G. Bestimmung der Elastizität der Bölzer. Von Professor Dr. -Ing. habil. KARL EGNER, Stuttgart . . . 89 1. Allgemeines . . . . . . . . . 89 2. Prüfverfahren . . . . . . . . 90 3. Probenform und Probengröße . 91 4. Erfordernisse für die zweckdienliche Prüfung . 92 B. Prüfung des Verhaltens von Holz gegen Pilze und Tiere. Von Professor Dr. HERBERT ZVCHA, Hann.-Münden . 93 1. Verhalten gegen Pilze . . . . . . . 93 a) Visuelle und manuelle Prüfung . 93 b) Farbänderungen als Maßstab . . 93 (1:) Prüfung verschiedener Holzarten und verschieden gelagerten Holzes S.93 - ß) Verblauen S.94 - y) Grundieranstrichmittel S.94 - d) Ver- schimmeln S.94 - 8) Farbreaktionen S.94. c) Gewichtsverlust als Maßstab . 94 d) Festigkeitsverlust als Maßstab . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 Inhaltsverzeichnis. IX Seite 2. Verhalten gegen Tiere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 96 a) Hausbock - und andere Käferlarven. . . . . . . . . . . . . . .. 96 It) Prüfung der vorbeugenden Wirkung gegen holzzerstörende Insekten S. 96- Pl Bestimmung von Giftwerten gegenüber holzzerstörenden Insekten S. 97- ,..) Prüfung der Bekämpfungswirkung gegen holzzerstörende Insekten S. 97. b) Termiten. . . . . . 97 c) Meerwasserschädlinge 97 3. Auskünfte. . . . . . . 97 J. Prüfung von Schutzmitteln zur Erschwerung der Entflammbarkeit des Holzes (Feuerschutzmlttel). Von Dr.-Ing. HORST SEEKAM'P, Berlin-Dahlem . 99 1. Allgemeines . . . . . . . . . 99 2. Prüfkörper und Prüfverfahren . 100 3. Behandlung der Probekörper . 100 4. Messungen und Beobachtungen 100 5. Auswertung der Versuche. . . 101 6. Die wichtigsten, zur Zeit gebräuchlichen Verfahren 101 a) Der britische "combustibility test of materials" 101 b) Verschiedene Verfahren zur Messung der Brennbarkeit plattenförmiger Materialien . . . . . . . . . . . . 101 c) Messung der Zündenergie . . . . . 102 d) Wirksamkeit von Feuerschutzmitteln 103 7. Sonderprüfungen ......... . 104 a) Zusammensetzung der Schutzmittel. 104 b) Einflüsse auf Feuerschutzwirkung und Brennbarkeit 105 c) Schädliche Wirkungen ............ . 105 K. Prüfung von holzhaltigen Leichtbauplatten. Von Professor Dr.-Ing. FRANZ KOLL- MANN, München 107 1. Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 2. Prüfung von Holzwolleplatten nach DIN 1101 . 107 a) Ermittlung der Form und der Abmessungen 107 b) Ermittlung des Plattengewichts und der Rohwichte 108 c) Ermittlung der Biegefestigkeit . . . . 108 d) Ermittlung der Zusammendrückbarkeit 109 e) Ermittlung der Wärmeleitzahl .... 109 3. Prüfung von Hblzfaserplatten. . . . . . 1'09 a) Probenahme, Dickenmessung, Bestimmung des Flächengewichts und der Rohwichte nach DIN 52350 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 b) Bestimmung des Feuchtigkeitsgehalts, der Wasseraufnahme und der Dicken-. quellung nach DIN 52351 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 c) Bestimmung der Biegefestigkeit und des Elastizitätsmoduls nach DIN 52352 112 4. Prüfung von Holzspanplatten: . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . 113 a) Probenahme, Dickenmessung, Bestimmung des Flächengewichts und der Rohwichte nach DIN 52360 . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 113 b) Bestimmung des Feuchtigkeitsgehalts und der Dickenquellung nach DIN 52361 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 c) Bestimmung der Biegefestigkeit und des Elastizitätsmoduls nach DIN 52362 .......................... , 113 d) Bestimmung der Zugfestigkeit in Plattenebene . . . . . . . . . .. 114 e) Bestimmung der Zugfestigkeit quer zur Plattenebene . . . . . . .. 114 f) Bestimmung der Scherfestigkeit, Lochleibungsfestigkeit, Nagelausscherung 115 g) Bestimmung der Haltekraft von Schrauben .............. 116 x Inhaltsverzeichnis. Seite 5. Sonstige Prüfungen an holzhaltigen Leichtbauplatten 116 a) Bestimmung der Härte . . . . . . . . . . . . 116 b) Bestimmung des Abnützungswiderstandes . . . . 118 c) Bestimmung der ScWagbiegefestigkeit. . . . . . 118 d) Bestimmung der Kugelschlaghärte und des Durchschlagwiderstandes . 118 e) Bestimmung der Dauerfestigkeit . . . . . . . . . . . . . . 119 f) Bestimmung des Aufblätterns (delamination) .. . . . . . . 119 g) Bestimmung des Stehvermögens . . . . . . . . . . . . . . 120 h) Bestimmung des Widerstandes gegen Fäulnis und Insektenfraß 120 i) Bestimmung des Widerstandes gegen vorzeitige Entflammung. 120 k) Sonstige Prüfungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 L. Prüfung von Lagenhölzern (Schichtholz, Sperrholz, Sternholz usw.). Von Professor Dr.-Ing. habil. KARL EGNER, Stuttgart . 121 1. Ermittlung des Feuchtigkeitsgehalts . . . . . . 121 2. Ermittlung des Verhaltens unter Druckbelastung 121 3. Ermittlung des Verhaltens unter Zugbelastung . 122 4. Ermittlung des Verhaltens unter Biegebelastung 123 5. Ermittlung des Verhaltens bei Scherbeanspruchung 124 a) Scherebene senkrecht zur Plattenebene; Richtung der äußeren Kraft parallel zur Plattenebene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 b) Richtung der äußeren Kräfte senkrecht zur Plattenebene ....... 125 c) Scherebenen in die Leimfugen fallend (Ermittlung der Leim-Bindefestigkeit) 126 6. Ermittlung der Bruchschlagarbeit (Schlagbiegefestigkeit) . . . . . . . . . . 130 7. Härteprüfung ............................. 131 8. Ermittlung der Feuchtigkeitsaufnahme verdichteter Lagenhölzer (Preßlagen- hölzer) nach ASTM: D 805-52 ..................... 131 9. Ermittlung des Quellens und des Rückgangs der Verdichtung von Preßlagen- hölzern bei Feuchtigkeitsaufnahme nach ASTM: D 805-52 ........ 131 M. Prüfung von Holzkonstruktionen. Von Professor Dr.-Ing. KARLEGNER, Stuttgart 132 1. Zügig oder in Stufen gesteigerte Belastung ..... 132 a) Vorwiegend auf Druck beanspruchte Verbindungen. 132 b) Bauteile unter Knickbeanspruchung ..... 135 c) Zugstöße . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 d) Bauteile mit vorwiegender Biegebeanspruchung . . . 138 e) Bauteile unter Schubbeanspruchung (Wände, Platten) 141 2. Sonderbelastungen . . . 142 a) Dauerstandbelastung 142 b) Schwellbelastung 142 3. Prüfung der Einflüsse von Holzfeuchtigkeitsänderungen 144 a) Einfluß des Austrocknens . . 144 b) Einfluß von Klimaänderungen . . . . . . . . . . 144 11. Prüfung der natürlich,lU Bausteine. A. Die Gesteinsprüfung mit petrographischen Verfahren. Von Professor FRANCIS DE QUERVAIN, Zürich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 1. Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 2. Die Untersuchung am Handstück (Probeblock, Werkstück) 148 a) Die Hilfsmittel zur petrographischen Untersuchung eines Gesteins. 148 b) Chemische und physikalische Bestimmungen zur Gesteinsdiagnose 154 3. Die Untersuchungen im geologischen Verbande. . . . . . . . . . . 154 4. Schlußbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 B. Bestimmung der Rohwichte (Raumgewicht), der Reinwichte (spezifisches Gewicht) und des Hohlraumgehalts der natürlichen Gesteine. Von Professor Dr.-Ing. habil. KURT WALZ, Düsseldorf. . . 157 1. Allgemeines . . . . . . . 157 2. Rohwichte (Raumgewicht) 157
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