Hilti. Passione. Performance.
Il fissaggio mediante ancoranti
chimici e meccanici
Ing. Stefano Eccheli
Field Engineer
Hilti Italia S.p.A.
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Hilti. Passione. Performance.
Agenda
Inquadramento normativo: riferimenti per la progettazione
Linea Guida Europea ETAG 001
Progettazione degli ancoranti chimici: Technocal Report 029
Tecnologia ed innovazione degli ancoranti chimici
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CPR 305/2011: Nuova regolamentazione sulla
marcatura CE dei prodotti da costruzione
• Sostituisce la Direttiva sui
Prodotti CPD (in vigore dal 1998)
ed è cogente dal 1 luglio 2013
• Diventa legge in tutta l’UE senza
la necessità di una legge
nazionale
• E’ applicata a tutti i prodotti
“permanentemente installati in
una costruzione”
Il CPR coinvolge tutti i prodotti da costruzione
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Sistemi
innovativi
(Marcautra CE
volontaria)
Prodotti
Standardizzati
(Marcatura CE
obbligatoria)
Il CPR ridefinisce il processo per ottenere la
marcatura CE di un prodotto da costruzione
•
•
•
DoP
Dichiarazione
di prestazione
hEN
EAD
(Ex ETAG)
Marcatura CE
ETA
La Marcatura CE può essere ottenuta secondo le procedure definite dal CPR (hEN o EAD)
Le Linee guida ETAG sono sostituite dalle EAD (si mantiene la denominazione ETA per il
Benestare)
Ogni fornitore è obbligato a consegnare in maniera proattiva un nuovo documento, la
dichiarazione di prestazione (DoP), nella lingua di riferimento
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Inquadramento normativo
Marcatura CE
Ottenuto a seguito di:
- Giudizio di conformità del prodotto con le specifiche
europee (Benestare Tecnici Europei ETA);
- Controlli di produzione di fabbrica e ispezioni nello
stabilimento da parte dell’Organismo notificante;
0672-CPD-0001
Hilti AG,
stabilimento 1
98
ETA-98/0001
0672
D.M. 14/01/2008 - NORME TECNICHE PER LE COSTRUZIONE
Per i materiali e prodotti per uso strutturale innovativi il produttore potrà pervenire alla
Marcatura CE in conformità a Benestare Tecnici Europei.
Per i materiali e prodotti recanti la Marcatura CE sarà onere del Direttore dei Lavori,
in fase di accettazione, accertarsi del possesso della marcatura stessa e
richiedere ad ogni fornitore, per ogni diverso prodotto, il Certificato ovvero
Dichiarazione di Conformità alla parte armonizzata della specifica norma europea
ovvero allo specifico Benestare Tecnico Europeo, per quanto applicabile.
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Inquadramento normativo
Contenuto dell’ETA
Nell’ ETA di un ancorante sono raggruppate tutte
le informazioni tecniche necessarie del prodotto
stesso, come:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Modalità di posa;
Diametri certificati;
Profondità di posa certificate;
Eventuale validità per calcestruzzo fessurato;
Intervalli di temperatura di esercizio certificati;
Interassi minimi e distanze minime dai bordi;
Tensione caratteristica di aderenza;
Coefficienti di sicurezza;
Coppie di serraggio.
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Inquadramento normativo
Progettazione e certificazione dei ancoranti
Sollecitazioni
Resistenze
European Committee for
Standardization (CEN)
European Organization for
Technical Approval (EOTA)
CEN-TS 1992-4:2009
Eurocodici
EOTA TR045
European Technical Approval
Guideline (ETAG o EAD)
European Technical Approval
(ETA)
Organizzazione
Codice/Standard
Linea Guida
Certificazione
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Applicazione
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Inquadramento normativo
Evoluzione della normativa sugli ancoranti
� 1982: 1º Metodo di calcolo per ancoranti nel calcestruzzo pubblicato a livello mondiale
� 1989: Nasce l’ EOTA (European Organisation for Technical Approvals)
� 1997: EOTA pubblica la linee guida ETAG No. 001: “Linea guida per il benestare
tecnico europeo di Ancoranti metallici da utilizzare nel calcestruzzo”
� 2007: EOTA pubblica Technical Report 029 “Metodo di progettazione per Ancoranti
Chimici”
� 2009: Il CEN (Comitée Europeèn de Normalisation) pubblica il CEN-TS 1992-4, che
diverrà diverrà parte integrante dell’EC2 entro il 2015
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Agenda
Inquadramento normativo: riferimenti per la progettazione
Linea Guida Europea ETAG 001
Progettazione degli ancoranti chimici: Technocal Report 029
Tecnologia ed innovazione degli ancoranti chimici
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Linea Guida Europea ETAG 001
Una linea guida ETAG è un documento preparato
da e per gli Organismi di Approvazione
Stabilisce criteri per la valutazione di caratteristiche/requisiti di un
prodotto o di una famiglia di prodotti (Benestare Tecnici Europei)
Contenuti
• descrizione e classificazione principi di funzionamento
• requisiti specifici dei prodotti nell’ambito del significato
dei requisiti essenziali (Resistenza meccanica, Sicurezza
nell’uso)
• criteri di valutazione rispondenza all’uso (metodo di
progettazione, installazione, imballaggio, trasporto,
stoccaggio…)
• procedure di prova
• metodi di valutazione ed interpretazione dei risultati di
prova
• procedure di Attestazione di Conformità
• periodo di validità dell’approvazione
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Hilti. Passione. Performance.
Linea Guida Europea ETAG 001
metallici
nel calcestruzzo
•Ancoranti
Parte 1: Ancoranti
in generale
• Parte 2: Ancoranti ad espansione “a controllo di coppia”
• Parte 1: Ancoranti in generale
• Parte 3: Ancoranti sottosquadro
• Parte 2: Ancoranti ad espansione “a controllo di coppia”
• Parte 4: Ancoranti ad espansione “a controllo di spostamento”
• Parte 3: Ancoranti sottosquadro
• Parte 5: Ancoranti chimici
• Parte 4: Ancoranti ad espansione “a controllo di spostamento”
• Parte 5: Ancoranti chimici
• Parte 6: Ancoranti
multiplimeccanici
per impieghi non strutturali ancoranti chimici
ancoranti
Allegati
• Allegato A: Procedure di prova
• Allegato B: Prove relative alle condizioni di servizio ammissibili
• Allegato C: Metodo per la progettazione degli ancoraggi
Ancoraggi: sottosquadro
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ad espansione
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Linea Guida Europea ETAG 001
Tasselli meccanici sottosquadro: funzionamento per forma
Il carico applicato N viene equilibrato dalle forze di reazione R prodotte dall’incastro
creato nel materiale base
R
N
N≤R
R
Meccanismo di tenuta per forma nel materiale base
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Linea Guida Europea ETAG 001
Tasselli meccanici ed espansione: funzionamento per attrito
Il carico applicato N viene equilibrato dalle forze di reazione R prodotte dall’incastro
creato nel materiale base
N
R
R
N≤R
Tassello a controllo di coppia
Fexp
Fexp
Fexp
Tassello a controllo di spostamento
R
R
R
R
Fexp > 3N
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Fexp
Fexp > 3N
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Linea Guida Europea ETAG 001
Tasselli meccanici a vite: funzionamento per forma e attrito
La resistenza è dovuta all’azione combinta della componente di reazione per forma R
e per attrito A
N
R
A
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Linea Guida Europea ETAG 001
Tasselli chimici: funzionamento per adesione
Il carico applicato N viene trasmesso al materiale base per mezzo di adesione chimica
tra l’ancorante e la parete del foro. E’ principio unico degli ancoranti chimici.
N=R
Resina + barra filettata
Adesione
Forma
tensile load N
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Linea Guida Europea ETAG 001
• Parte 1: Ancoranti in generale
• Parte 2: Ancoranti ad espansione “a controllo di coppia”
• Parte 3: Ancoranti sottosquadro
• Parte 4: Ancoranti ad espansione “a controllo di spostamento”
• Parte 5: Ancoranti chimici
Allegati
• Allegato A: Procedure di prova
• Allegato B: Prove relative alle condizioni di servizio ammissibili
• Allegato C: Metodo per la progettazione degli ancoraggi
�
basato su coefficienti di sicurezza parziali
�
tiene conto della direzione del carico
�
tiene conto delle diverse modalità di rottura
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Linea Guida Europea ETAG 001
ETAG 001 Annex C – Coefficienti parziali di sicurezza
mean ultimate
resistance
Partial safety factor
concept
5% fractile
environmental
conditions
(temperature,
durability)
characteristic
partial safety resistance
(ETA)
factor
design
action
characteristic
value of action
Rd
partial safety
factors
for action
action
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Sd
for material
(anchor,
base material) design
resistance
recommended
load
resistance
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Linea Guida Europea ETAG 001
ETAG 001 Annex C – Direzione del carico
•
Direzione del carico rispetto all’asse
dell’ancorante:
•
Direzione del taglio rispetto al bordo
libero dell’elemento in calcestruzzo:
.
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Linea Guida Europea ETAG 001
ETAG 001 Annex C – Modalità di rottura a trazione
Rottura lato acciaio
Trazione
splitting
cono cls
combinata
Calcestruzzo
estrazione
Acciaio
Trovare la minima
resistenza di progetto
�Tensioni elevate
�Qualità del calcestruzzo
Rottura per estrazione
Trazione
�Tensioni elevate
�Qualità del calcestruzzo
Rottura per splitting
Trovare la minima
resistenza di progetto
combinata
splitting
estrazione
Calcestruzzo
cono cls
Acciaio
Rottura conica
del calcestruzzo
�Posa non corretta
�Qualità del calcestruzzo
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�Spessore materiale base
�Qualità del calcestruzzo
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Linea Guida Europea ETAG 001
ETAG 001 Annex C – Resistenza di progetto a trazione
Rottura lato
acciaio
Rottura conica
del calcestruzzo
Rottura per
estrazione
Rottura per
splitting
N Rk , s � AS � f uk
0
N Rk ,c � N Rk
,c �
Ac , N
Ac0, N
� �s , N � �ec, N � �re, N � �ucr , N
N Rk,p: valore presente nell’ETA
dell’ancorante
Rd
N Rd , s �
N Rk , s
N Rd ,c �
N Rk ,c
N Rd , p �
N Rk , p
� Ms
� Mc
Si considera la minima resistenza
Resistenza caratteristica Rk
� Mp
Prevenuta se vengono rispettate le opportune condizioni geometriche di posa:
distanza dal bordo, interasse, spessore materiale base (cmin, smin, hmin )
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Hilti. Passione. Performance.
Linea Guida Europea ETAG 001
ETAG 001 Annex C – Modalità di rottura a taglio
Rottura lato acciaio per
taglio puro
Taglio
pry-out
rottura
bordo
Calcestruzzo
flessione
taglio puro
Acciaio
Rottura lato acciaio per
taglio con flessione
Trovare la minima resistenza
di progetto
�Qualità dell’acciaio
Rottura del bordo
Taglio
Rottura per pry-out
pry-out
Calcestruzzo
rottura
bordo
flessione
taglio puro
Acciaio
�Qualità dell’acciaio
�Eccentricità
Trovare la minima resistenza
di progetto
�Distanza dal bordo
�Qualità del calcestruzzo
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�Ancoranti corti e rigidi
�Qualità del calcestruzzo
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Linea Guida Europea ETAG 001
ETAG 001 Annex C – Resistenza di progetto a taglio
Rottura acciaio
taglio/flessione
Rottura del bordo
Rottura per
pry-out
VRk , s � 0.5 � AS � f uk
VRk,sm �
�M � MRk,s
�
Ac,V
VRk,c �V � 0 � �h,V � �s,V � �ec,V � ��,V � �ucr,V
Ac,V
0
Rk,c
V Rk , cp � kN
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Rd
V Rd
,s
�
�
,s
Ms
V Rd , sm �
V Rk , sm
�
V Rk , c
V Rd
,c
V Rd , cp �
Rk , c
V Rk
� Ms
�
Mc
V Rk , cp
Si considera la minima resistenza
Rottura acciaio
taglio puro
Resistenza caratteristica Rk
� Mc
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Hilti. Passione. Performance.
Linea Guida Europea ETAG 001
ETAG 001 Annex C – Modalità di rottura
Inizio
Trazione
Trovare le minima
resistenza di progetto
Azione
combinata
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pry-out
Calcestruzzo
Collasso
del bordo
Flessione
Taglio puro
Acciaio
Splitting
estraz.
Calcestruzzo
Cono
calcestr.
Acciaio
Taglio
Trovare la minima
resistenza di progetto
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Hilti. Passione. Performance.
Agenda
Inquadramento normativo: riferimenti per la progettazione
Linea Guida Europea ETAG 001
Progettazione degli ancoranti chimici: Technocal Report 029
Tecnologia ed innovazione degli ancoranti chimici
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Hilti. Passione. Performance.
Progettazione degli ancoranti chimici: TR029
Principali differenze con ETAG 001-Annex C
•
Profondità di posa variabile
•
Modalità di rottura combinata estrazione – rottura conica
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Hilti. Passione. Performance.
Progettazione degli ancoranti chimici: TR029
Profondità di posa variabile
ETAG 001, Annex C
EOTA TR 029
hef
hef
hef
Cosa cambia?
Spessore min materiale base
•
•
•
hmin
≥ 100 mm
≥ hef + 30 mm
≥ hef + 2 d0
Interasse e distanza
dal bordo critici
hef
Tipo di rottura
Profondità di infissione Profondità di infissione
standard
variabile
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Hilti. Passione. Performance.
Progettazione degli ancoranti chimici: TR029
Grafico-tipo dei meccanismi di rottura delle barre filettate
ancorate con resine
Rottura del cono di calcestruzzo
Rottura combinata sfilamento - cono
Carico
Rottura lato acciaio
Profondità di posa
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Hilti. Passione. Performance.
Progettazione degli ancoranti chimici: TR029
Profondità di posa variabile – esempio di calcolo
- Verifica agli SLU: Sd ≤ Rd
- Esempio: Hilti HIT-RE 500-SD con barre HIT-V, singolo ancorante, cls C 40/50
- Carico di progetto: Sd = 55 kN
140
M16, fixed
M16, bond
M16, steel
concrete cone
Profondità di posa fissa
M16 (125 mm):
Rd = 44,9 kN
M20 (170 mm):
Rd = 75,4 kN
M16 (125 mm)
design resistance [kN]
120
100
M20 (170 mm)
M20, fixed
M20, bond
M20, steel
Sd
80
60
40
122 % utilization 73 % utilization
20
0
0
50
100
150
200
250
300
embedment depth [mm]
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Hilti. Passione. Performance.
Progettazione degli ancoranti chimici: TR029
Profondità di posa variabile – esempio di calcolo
- Verifica agli SLU: Sd ≤ Rd
- Esempio: Hilti HIT-RE 500-SD con barre HIT-V, singolo ancorante, cls C 40/50
- Carico di progetto: Sd = 55 kN
140
M16, fixed
M16, variable
M16, bond
M16, steel
concrete cone
Profondità variabile di posa
M16 (154 mm):
Rd = 55,3 kN
M20 (138 mm):
Rd = 55,1 kN
M16 (154 mm)
M20 (138 mm)
design resistance [kN]
120
100
M20, fixed
M20, variable
M20, bond
M20, steel
Sd
80
60
40
99,5 %utilization 99,8 utilization
20
0
0
50
100
150
200
250
300
embedment depth [mm]
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Hilti. Passione. Performance.
Progettazione degli ancoranti chimici: TR029
Rottura combinata pull-out + cono calcestruzzo
Inizio
Trazione
Trovare le minima
resistenza di progetto
Azione
combinata
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pry-out
Calcestruzzo
Collasso
del bordo
Flessione
Taglio puro
Acciaio
Rottura
combinata
Splitting
estraz.
Calcestruzzo
Cono
calcestr.
Acciaio
Taglio
Trovare la minima
resistenza di progetto
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Hilti. Passione. Performance.
Progettazione degli ancoranti chimici: TR029
Rottura lato
acciaio
Rottura conica
del calcestruzzo
Resistenza caratteristica Rk
N Rk , s � AS � f uk
0
NRk,c � NRk
,c �
Ac, N
Ac0, N
� �s, N � �ec, N � �re,N � �ucr, N
Rottura combinata
pull-out + cono
calcestruzzo
Rottura per
estrazione
Rottura per
splitting
N Rk,p: valore presente nell’ETA
dell’ancorante
Rd
N
N Rd , s � Rk , s
� Ms
N Rd ,c �
N Rk ,c
N Rd ,c �
N Rk ,c
N Rd , p �
N Rk , p
� Mc
� Mc
Si considera la minima resistenza
Rottura combinata pull-out + cono calcestruzzo
� Mp
Prevenuta se vengono rispettate le opportune condizioni geometriche di posa:
distanza dal bordo, interasse, spessore materiale base (cmin, smin, hmin )
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Hilti. Passione. Performance.
Agenda
Inquadramento normativo: riferimenti per la progettazione
Linea Guida Europea ETAG 001
Progettazione degli ancoranti chimici: Technocal Report 029
Tecnologia ed innovazione degli ancoranti chimici
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Hilti. Passione. Performance.
Tecnologia e innovazione degli ancoranti chimici
Sistema di ancoraggio chimico HIT-HY 200 + barra speciale HIT-Z:
Ininfluenza della pulizia del foro
Barre HIT-Z con resina Hilti HIT-HY 200
Resistenza ultima
Foro pulito
Carico [kN]
Carico [kN]
Barre filettate con resina ad iniezione classica
Resistenza ultima
Senza pulizia del foro
Foro pulito
Pulizia del foro non adeguata
Spostamento [mm]
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Spostamento [mm]
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Tecnologia e innovazione degli ancoranti chimici
Sistema di ancoraggio chimico HIT-HY 200 + barra speciale HIT-Z:
N
Sp
Meccanismo di funzionamento
• La superficie liscia delle eliche consente il
movimento per l’espansione
• La coppia di serraggio attiva il
meccanismo di espansione
• Le forze di espansione aumentano
significativamente l’adesione al
calcestruzzo
Certificazione per foro sporco
La pulizia non è richiesta grazie alla forma
dei cunei appositamente studiata e alle
forze di espansione
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Tempo
Foro
risparmiato
27%
Pulizia
24%
Iniezione
12%
Inserimento della barra
18%
Pulizia resina in eccesso
Cambio cartuccia
9%
10%
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Hilti. Passione. Performance.
Tecnologia e innovazione degli ancoranti chimici
Sistema di ancoraggio chimico HIT-HY 200 + barra speciale HIT-Z:
Effetti della fessurazione sulle prestazioni di un ancorante
Un ancoraggio su cls non fessurato mostra una distribuzione assialsimmetrica delle tensioni rispetto all’asse dell’ancoraggio. L’equilibrio è
garantito da questo anello circolare di tensioni.
crack plane
Un ancoraggio su cls fessurato mostra una redistribuzione
delle tensioni all’interno del calcestruzzo, riducendo l’area
in cui avviene la trasmissione delle forze nel calcestruzzo
tensione di aderenza di progetto per barre M16 (N/mm2)
• Solo l’8% di riduzione della resistenza con le
barre HIT-Z su cls fessurato vs. non-fessurato
• HIT-HY 200 con barre HIT-Z ha prestazioni
migliori in termini di carico, sia su cls fessurato
che su cls non-fessurato
HIT-HY 200
con HIT-Z
HIT-HY 200
con HIT-V
16
14,7
11,1
4,4
Calcestruzzo non fessurato
6,8
3,8
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Calcestruzzo fessurato
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Hilti. Passione. Performance.
Tecnologia e innovazione degli ancoranti chimici
Pulizia del foro Standard
Pulizia del con punta aspirante HDB
Testa a 4 taglienti per il
calcestruzzo armato
� stessa resistenza e durata delle
punte TECX e TEYX
Perforazione e Pulizia in un solo passaggio
La polvere viene trasportata all’interno
della punta grazie all’aspiratore collegato
� Pulizia perfetta
Fori sulla testa per aspirare la polvere
Adattatore per aspiratore
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Connessione
SDS PLUS e SDS
MAX
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Hilti. Passione. Performance.
Grazie per l’attenzione.
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