DE3430842A1 - Textilmaterial - Google Patents

Textilmaterial

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DE3430842A1
DE3430842A1 DE19843430842 DE3430842A DE3430842A1 DE 3430842 A1 DE3430842 A1 DE 3430842A1 DE 19843430842 DE19843430842 DE 19843430842 DE 3430842 A DE3430842 A DE 3430842A DE 3430842 A1 DE3430842 A1 DE 3430842A1
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Description

European Patent Attorneys - - - : :.'..
:.:.. -DipL%g.H.Riik
Ik Ing.M.Heid
Patentanwälte ■ Lange StraBe 51 ■ D-7000 Stuttgart 1
21. August 1984 Sc P 6932
NATIONAL RESEARCH DEVELOPMENT CORPORATION, 101 Newington Causeway, London, SEI, 6RU, Großbritannien
"Textilmaterial"
Beanspruchte Priorität der britischen Patentanmeldung 83 22 644 vorn 23. August 1983.
Die Erfindung geht aus von einem Textilmaterial nach der Gattung des Hauptanspruchs. Das Textilmaterial dient insbesondere zur Verstärkung einer Schicht aus körnigem Material, z.B. Sand, bei einer Struktur im Bauingenieurwesen, z.B. einem Straßenunterbau.
Sandschichten werden oft als Teil eines Straßenunterbaus verwendet. Derartige Schichten unterschiedlicher Dicke sind unmittelbar auf dem Erdreich oder den Untergrund angeordnet, auf dem die Straße aufgebaut werden soll. Der Sand wird zu der erforderlichen Dicke und Dichtheit zusammengepreßt. Danach wird eine sortierte Steinfüllung aufgekippt, zusammengepreßt und geebnet, um eine körnige Steinschicht mit dem Zweck zu erhalten, die Lasten, die auf die tragende Deckschicht der Straße wirken, zu verteilen.
Der Zweck der Sandschicht besteht darin, eine Drainage für Oberflächenwasser sowie für Grundwasser (Wasser aus dem Erdboden) in dern Grenzbereich zwischen Erdboden und Steinen zu erhalten, da das Vorhandensein von Wasser zu einem Zusammenbrechen der Straße führen kann. Dies -ist besonders dann der
Telefon (07Ί111) 29 6310 u. 29 72 95 Postscheck Stuttgart (BLZ 600100 70) 448 42 - 704 Telefonische Auskünfte und Aufträge sind
Telex 7 22 312 (patwo d) Deutsche Bank Stuttgart (BLZ 600 700 70) 1167485 nur nach schriftlicher Bestätigung verbindlich.
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P 6932 Fall, wenn der Druck des Grundwassers (Porenwassers) Voraussetzungen schafft, die eine Verschiebung des Erdbodens oder von Lehmteilen (Abrieben) gegenüber den Steinschichten ermöglichen. Dies kann der Verlust des Steinverbundes und der Kohäsion führen. Der übliche Arbeitsgang, Sand auszubreiten und zu einer bestimmten Dicke zu verdichten, ist schwierig. Derartige Schichten werden im nächsten Stadium des Aufbaus selbst beim vorsichtigen Aufkippen der Steinfüllung zerstört. Die Steine können die Sandschicht durchstoßen und mit der Erdbodenoberfläche in Berührung kommen oder gar in diese eingebettet werden. Um aber ein derartiges Durchstoßen zu vermeiden, wären große Sandrnengen erforderlich.
Es sei klargestellt, daß, wenn die Steine die Sandschicht einmal durchdrungen haben, ein tatsächlicher Kurzschluß für die Filterfunktion des Sandes besteht.
Die oben beschriebene Wirkung der Sandschicht hängt von der Erhaltung der Schichtdicke ab, um den freien Durchgang von Wasser in jeder Richtung zu ermöglichen und um eine tatsächliche Trennwirkung zu erhalten, durch die ein direkter Kontakt der Steinfüllung mit dem Erdreich vermieden wird. Die Erhaltung der Sandschichtdicke gewährleistet, daß alle schweren Lasten zuerst durch die Steine und dann von der Sandschicht aufgenommen werden. Dies ergibt eine gleichmäßigere Lastverteilung auf dem Untergrund.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Textilmaterial der eingangs genannten Art zu entwickeln, durch das im Unterbau beim Tiefbau, beispielsweise einer Straße, die angestrebte Wirkung der körnigen, zwischen dem Untergrund und der Steinschicht vorgesehenen Schicht, zu drainieren und bei der Lastverteilung mitzuwirken, voll erhalten bleibt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Textilmaterial der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches gelöst. Das Grundgewebe kann als grobmaschiges Gewebe ausgebildet sein, und die Faserschicht kann am Grundgewebe mittels eines Nadelvorganges befestigt werden.
Die verstärkte Reibschicht kann durch einen Flor oder durch Büschel gebildet
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P 6932 sein. Alternativ kann diese verstärkte Reibschicht aus einer Florschicht oder Tuftschicht bestehen, die an dem Grundgewebe befestigt ist. Der Flor kann oder die Büschel können durch Hindurchstechen von Abschnitten der Faserschicht durch das Grundgewebe erzeugt sein. Hierbei kann die Befestigung der Faserschicht auf dem Grundgewebe und die Erzeugung des Flors oder der Büschel durch denselben Nadelvorgang erzielt werden. Die Faserschicht kann eine Matte aus Polypropylenstapeleinzelfasern mit einem Gewicht zwischen bis 1750 g/m2 sein.
Eine Ausgestaltung der Erfindung weist einen Materialverbund mit einem Textilmaterial der beschriebenen Art auf, bei der die Faserschicht mit körnigem Material gefüllt ist. Das körnige Material kann Sand oder Asche sein.
Das Grundgewebe sollte ausreichend dicht ausgebildet sein, um ein Hindurchfallen des körnigen Materials zu verhindern, aber ausreichend porös sein, um den freien Durchfluß von Wasser zu ermöglichen.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht aus einer Verwendung des Textilmaterials im Tiefbau mit einem Untergrund, einem den Untergrund abdeckenden Materialverbund aus Textilmaterial und körnigem Material, einer den Materialverbund überdeckenden Schicht aus Bruchmaterial und einer eine Oberfläche bildenden Schicht, die die Schicht aus Bruchmaterial überdeckt.
Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch ein bevorzugtes Textilmaterial und Fig. 2 den Einsatz des Textilmaterials gemäß Fig. 1 im Tiefbau.
Ein bevorzugtes erfindungsgemäßes Textilmaterial 10 weist ein Grundgewebe auf, welches aus Polypropylenstreifen oder- bändern gewoben ist und 12 mal Bänder pro 25 mm aufweist, woraus sich mit Kett- und Schußbändern von 1000 bzw. 1200 Denier ein Gewebegewicht von 120 g/m2 ergibt. Die Streifen können flach oder profiliert sein und jeweils Festigkeiten von 18 iCN/m und 16 KN/m aufweisen.
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P 6932 Eine Faserschicht 12 dieses Textilmaterial 10 besteht aus einer Matte aus Polypropylenstapeleinzel fasern in einer Größenordnung von 150 - 400 Denier. Die Matte kann zwischen 10 - 25 mm dick sein und ein bevorzugtes Gewicht der Matte ist 1250 g/m2. Die Faserschicht 12 ist an dem Grundgewebe 11 durch einen Nadelvorgang befestigt unter Benutzung einer Doppelnadel reihe mit einer Teilung von 15 mm. Gruppen der Fasern der Faserschicht 12 sind durch das Grundgewebe 11 gestochen, um einerseits die Faserschicht 12 an dem Grundgewebe 11 zu befestigen und um andererseits gleichzeitig eine Reihe von Büscheln 13 (Tufts) an der Unterseite des Grundgewebes 11 zu bilden. Nach dem Nadeln kann die Dicke der Faserschicht 12 auf 10 bis 15 mm, vorzugsweise 10 mm, reduziert sein.
Die Länge der Büschel kann zwischen 3 bis 5 mm betragen. Die Büschel 13 bilden eine verstärkte Reibschicht auf der Unterseite des Textilmaterials, deren Bedeutung später noch beschrieben wird.
Das Textilmaterial 10 der Erfindung ist besonders zur Verstärkung eines körnigen Materials, beispielsweise Sand, geeignet, wie es im Unterbau des Tiefbaus beispielsweise im Unterbau von Straßen verwendet wird. Bei der Verwendung im Tiefbau wird das erfindungsgemäße Textilmaterial 10 auf einen gereinigten Untergrund, beispielsweise Erde, gelegt und dann mit körnigem Material, beispielsweise Sand, gefüllt, indem das körnige Material darauf geschaufelt, aufgebürstet oder in das Textilmaterial eingewaschen wird, um die Hohlräume des Fasermaterials so gut wie möglich zu füllen. Das Sandvolumen in dem Fasermaterial kann einen Anteil von 60 bis 90 % des Volumens der Schicht ausmachen. Die Korngröße des Sandes kann DGO = 0,175 m/D10 = 0,110 mm mit einem Cu (Gleichförmigkeitsgrad) = 1,6 betragen. Das Gewicht des Sandes in dem Fasermaterial kann sechs mal oder mehr des Gewichtes des Textilmaterials pro Flächeneinheit betragen. Der so im Fasermaterial 12 festgehaltene Sand ist tatsächlich inkompressibel, während die darunter gelegenen kurzen Faserstoppeln oder Büschel 13 in den Untergrund oder den Boden mit großem Haltevermögen greifen und dadurch dem Aufbau eine wirksame Verankerung und einen maximalen Verschiebewiderstand an der Grenzschicht des Bodens geben.
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P 6932 Die zwischen der verstärkten Reibschicht und dem bindigen Material (Boden) entwickelte Adhäsion, welche sie zu verstärken sucht, ist sehr wichtig. Wenn eine derartige Adhäsion niedrig ist, ist die Verankerung des textlien Materials auf dem Erdboden gering, und die Übertragung der Beanspruchung vom Erdboden auf das Gewebe ist entsprechend schwach. Labortests unter Verwendung einer Scherkasteneinrichtung, in welcher eine Gewebezusammensetzung, die mit dem bei der Erfindung verwendeten Gewebe vergleichbar ist, auf ein Erdbodenbett mit einer senkrecht ausgeübten, sich ändernden Belastung zwischen 140 KN/m2 und 200 KN/m* gedrückt wurde, zeigen, daß bei einer Ausziehrate von 1,22 mm/min am Gewebe dieses mit der Erfindung vergleichbare Textilmaterial Adhäsionswerte bis zu 90 % der Schubfestigkeit nicht entwässerten Erdbodens entwickeln kann. Ein mit einer verstärkten Reibschicht versehenes Textilmaterial mit der Faserstoppeloberfläche entwickelt unter normaler Lastbeanspruchung auf dem Erdboden einen überraschenden Malt. Dieser Halt verhindert unter dynamischen Lastbedingungen in der Zwischenschicht eine beispielsweise ruckartige oder kriechende Bewegung. Eine derartige Bewegung des Textil materials zwischen dem Erdboden und der Steinfüllung auf dem Straßenunterbau kann zu einem Zerreißen des Gewebes führen.
In einem jüngeren Hauptstraßenversuch im Vereinigten Königreich wurden eine Anzahl Geotextile unterschiedlichen Aufbaus in einem Straßenbett unter voll instrumentierten und kontrollieren Bedingungen getestet. Die Straße wurde mit bekannten Belastungen und Geschwindigkeiten befahren und die Deformationen der Oberfläche wurden gemessen. Eine Anzahl von Feststellungen wurde gemacht, von denen die erste aussagt, daß durch die Verwendung von Geotextil der Verformungsgrad von geschotterten Straßenfahrbahnen reduziert und die Lebensdauer der Fahrbahnen verlängert wird, vorausgesetzt, daß das Geotextil nicht gerissen ist (CIRIA Report RP 245 - The Sandleheath Experiment).
Wie in Fig. 2 dargestellt ist, wird das erfindungsgemäße Textilmaterial 10 auf einen Erdboden oder ähnlichen Untergrund 14 gelegt, wobei die durch Büschel 13 gebildete verstärkte Reibschicht gewährleistet, daß zwischen dem Textilmaterial 10 und dem Untergrund 14 ein Formschluß besteht. Die Faserschicht 12 wird nun nach einer der beschriebenen Methoden mit Sand gefüllt. Danach wird auf das sandgefüllte Textilmaterial 10 eine Schicht 15 aus Bruchmaterial,
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P 6932 beispielsweise Felsbrocken, gelegt. Auf die Schicht 15 kann dann eine die Oberfläche bildende Schicht 16 in üblicher Straßenbauweise gelegt werden.
Der durch Füllen des Textilmaterial mit Sand gebildete Verbund dient mehreren Zwecken. Erstens bildet er eine physikalische Barriere zwischen der Schicht 15 und dem Untergrund 14, die insbesondere während der Aufbauphase verhindert, daß Steine der Schicht 15 in den Untergrund 14 eindringen (was bei einer unbefestigten Sandschicht leicht geschehen kann), wodurch Schlamm und Abrieb des Erdbodens zwischen die Steine dringen und die Adhäsion und die Kohäsion des Steinschichtverbunds schwächen könnten. Die beabsichtigte Wirkung wird jedoch aufrechterhalten, da eine Aufwärtsverschiebung von Schlamm und Abrieb unter dem Einfluß von Grundwasser durch das Textilmaterial verhindert wird. Zweitens vereinfacht die eingebundene Sandschicht die Drainage von auf- und absteigendem Wasser durch die Sandschicht seitlich nach außen. Dies verringert die Gefahr, daß der Aufbau wasserdurchtränkt wird und seine örtliche Tragfähigkeit verliert. Drittens neigt die eingebundene Sandschicht unter hohen örtlichen Belastungen viel weniger zur Verformung. Viertens werden aufgebrachte Lasten gleichmäßig auf den Untergrund verteilt.
Die Kombination dieser Eigenschaften führt unter vergleichbaren Bedingungen und verglichen mit konventionellen Straßenaufbauten zu einer erhöhten Lebensdauer einer Straße.
In einem Abschnitt der Hauptautostraße Belfast - Nesry in Nordirland wurde eine Versuchsstraße ausgeführt, in der fünf Gewebe unterschiedlichen Aufbaus verwendet wurden. Drei handelsübliche Textilien wurden mit zwei dreidimensionalen Materialzusammensetzungen der in dieser Schrift beschriebenen Art verglichen, von denen eine mit Sand und die andere mit feiner Bruchasche gefüllt waren. Der Versuch wurde in einer Fünfmonatsperiode mit Hilfe des Department of the Environment (N.Irland) durchgeführt. Der die fünf Gewebe aufnehmende Straßenabschnitt, der unter Prüfbedingungen gestellt wurde, wurde sorgfältig nach den fünf Monaten abgebaut, um die Gewebe auf dem Straßengrund freizulegen. Eine optische Überprüfung zeigte, daß die zwei zusammengesetzten Materialien wirksamer waren als die handelsüblich erhältlichen Geotextilien, und zwar in bezug auf den Grad der Verunreinigung durch Erdbodenabrieb und auf den elastischen Widerstand gegen Durchstoßen. Diese Versuchs-
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P 6932 straße wurde durch die Tiefbauabteilung der Queens University Belfast überwacht.
Die Erfindung ist nicht auf die obengenannten Einzelheiten eingeschränkt, sondern erfaßt auch deren Variationen. Obwohl das Grundgewebe als ein gewobenes Gewebe beschrieben ist, kann es, falls erwünscht, beispielsweise ungewoben sein. Das Grundgewebe muß jedoch ausreichend stark sein, um die Faserschicht entsprechend zu tragen, und muß in der Lage sein, verformenden Lasten zu widerstehen, wie sie vergleichbar in der Praxis auftreten. Es sollte keinen bemerkbaren Grad von Elastizität oder einer Neigung aufweisen, seine Abmessungen in Abhängigkeit von Änderungen der äußeren Bedingungen wie beispielsweise durch Feuchtigkeit oder Temperatur zu ändern.
Die Faserschicht kann irgendeinen geeigneten Aufbau haben, der ausreichend offen ist, um mit körnigem Material ohne Risiko der Hohlraumbildung gefüllt werden zu können. Eine aus Flor oder Florgewebe bestehende Faserschicht kann geeignet sein, ist aber wahrscheinlich teurer als die oben beschriebene Fasermatte.
Die verstärkte Reibschicht muß nicht eine Anordnung von Büscheln in der beschriebenen Art sein, sondern kann durch einen mit dem Grundgewebe verbundenen Flor gebildet werden oder einem Florgewebe, welches mit seiner Rückseite an dem Grundgewebe befestigt ist. Jedoch ist jede dieser Möglichkeiten wahrscheinlich teurer. Gemäß einer anderen Möglichkeit kann die verstärkte Reibschicht durch eine vergleichbare, aber dünnere Matte als die Schicht 12 gebildet sein, die genadelt oder auf andere Weise an der Unterseite des Grundgewebes befestigt ist.
Die Faserschicht, das Grundgewebe und die verstärkte Reibschicht (sofern separat) können auch durch andere Mittel als durch einen Nadelungsvorgang miteinander verbunden werden, beispielsweise durch eine thermische oder chemische Verbindung. Zum Beispiel kann die Faserschicht durch Verfilzung unter der Verwendung von schmelzbaren oder teilweise schmelzbaren Fasern hergestellt werden und die geformte Schicht entsprechend thermisch mit einem kompatiblen Grundgewebe verbunden werden.
Die verschiedenen Komponenten des Gewebes sollten aus einem Material gemacht sein, das biologischen und chemischen Angriffen im Tiefbaubereich widersteht. Poly-
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P 6932 propylen ist ein Material mit in dieser Hinsicht ausgezeichneten Eigenschaften, aber auch andere synthetische Materialien mit geeigneten Eigenschaften können verwendet werden.
Es sei darauf hingewiesen, daß mit dem Begriff Straße hier Aufbauten wie konventionelle Straßen und Autostraßen, Flughafenstartbahnen, Autoparkplätze und Spielplätze, Eisenbahndämme und jede Art von Aufbauten, die mit einer lasttragenden Schicht über einem Untergrund ausgestattet ist, gemeint sind.
Wenn in der Vergangenheit verhältnismäßig dünne oder zweidimensionale Textilien für das Befestigen des Straßenaufbaus verwendet wurden, traten während des Auflegens derselben unter Windbedingungen Probleme auf. Der Wind suchte das Material anzuheben und zu falten und/oder zwischen Grundlage und Steinbelastung zu knittern. In dieser Art gebildete Falten und/oder Knitterungen könnten Überlastungsbereiche in dem Gewebe unterhalb der Steinschicht bewirken. Gewebefehler führen häufig zu solchen Lagen. Das Textilmaterial der Erfindung ist, da es einen dickeren Aufbau aufweist, viel weniger empfindlich gegen Wind und entsprechendes, zu Geweberissen führenden Knittern oder Falten. Außerdem ist es nicht nötig, das Gewebe in der Zeit zwischen dessen Verlegen und vor dem Aufbau der Steinschicht zu beschweren.
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Claims (1)

  1. ftlentamvälte
    EuropeanPatentAttomeys
    Dr. Ing.M.Hekl
    Zugelassene Vertreter Patentanwälte ■ Lange Straße 51 ■ D-7000 Stuttgart 1 beim Europäischen Patentamt
    21." August 1984 Sc P 6932
    NATIONAL RESEARCH DEVELOPMENT CO RP ORT AT I ON, 101 Newington Causeway, London, SEI 6BU, Großbritannien
    Ansprüche
    1. Textilmaterial (10) zur Verstärkung einer Schicht (12) aus körnigem Material eines Unterbaus im Tiefbau, gekennzeichnet durch e>in poröses, formbeständiges Grundgewebe (11), durch eine am Grundgewebe
    (11) befestigte und eine Seite desselben überdeckende Faserschicht (12) und durch eine verstärkte Reibschicht (13), auf der von der Faserschicht
    (12) abgewandten Seite des Grundgewebes (11).
    2. Textilmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundgewebe (11) ein grobmaschiges Gewebe ist.
    3. Textilmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserschicht (12) am Grundgewebe (11) durch Nadeln befestigt ist.
    4. Textilmaterial nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die verstärkte Reibschicht (13) aus einem Flor oder aus Büscheln gebildet ist.
    '·. IVxrihnaterial nach Atispruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
    verstärkte Reibschicht (13) mit einer Flor- oder Tuftschicht ausgestattet ist, die an dem Grundgewebe (H) befestigt ist. "
    Telefon (0711) 29 6310 u. 29 72 95 Postscheck Stuttgart (BLZ 600100 70) 448 42 - 704 Telefonische Auskünfte und Aufträge sind
    Telex722312(patwod) Deutsche Bank Stuttgart (BLZ 600 700 70) 1167485 nur nach schrittlicher Bestätigung verbindlich.
    - 2 - 21. August 1984 Sc
    P 6932
    6. Textilmaterial nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
    Flor oder die Büschel (13) dadurch erzeugt ist bzw. sind, indem Abschnitte der Faserschicht (12) durch das Grundgewebe (11) hindurchgestochen werden.
    7. Textilmaterial nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchstechen dieser Abschnitte (13) der Faserschicht (12) durch Nadeln erzielt wird.
    8. Textilmaterial nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung der Faserschicht (12) am Grundgewebe (11) und die Erzeugung des Flors oder der Büschel (13) durch den gleichen Arbeitsgang beim Nadeln erfolgt.
    9. Textilmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserschicht (12) eine Matte aus Polypropylenstapeleinzelfasern mit einem Gewicht zwischen 750 bis 1750 g/m2 ist.
    10. Textilmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Materialverbund aus dem Textilmaterial und einem dessen Faserschicht füllenden körnigen Material.
    11. Textilmaterial nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das körnige Material Sand ist.
    12. Textilmaterial nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das körnige Material Asche ist.
    13. Textilmaterial nach einem der Ansprüche 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundgewebe (11) ausreichend dicht ausgebildet ist, um ein Durchfallen des körnigen Materials zu verhindern, aber ausreichend porös ist, um den freien Durchfluß von Wasser zu ermöglichen.
    14. Textilmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das mit körnigem Material gefüllte Textil-
    - 3 - 21. August 84
    P 6932 material (10) auf einem Untergrund (14) verlegt ist, daß auf diesem Materialverbund eine Schicht (15) aus Bruchmaterial angeordnet ist und daß die Bruchmaterialschicht (15) durch eine eine Oberfläche bildende Schicht (16) abgedeckt ist.
DE19843430842 1983-08-23 1984-08-22 Textilmaterial Withdrawn DE3430842A1 (de)

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