DE1906571B2 - Verankerungsvorrichtung für stab-, draht- oder seilförmige Bewehrungselemente, insbesondere für Vorspannglieder - Google Patents

Description

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45 Die Erfindung betrifft eine Verankerungsvorrichtung für stab-, draht- oder seilförmige Bewehrungselement« insbesondere für Vorspannglieder, die eine Keilhülsi und wenigstens ein das Bewehrungselement in diese festklemmendes Keilstück aufweist, welches aus wei cherem Material als das Bewehrungselement besteht.

Bei den bekannten Verankerungsvorrichtungen die scr Art wird das Bewehrungselement durch zwei ode mehr Keilstücke innerhalb der Keilhülse festgeklemmt Die Keilstücke bestehen aus sehr weichem, plastiscl verformbaren Werkstoff wie z. B. Aluminium. Beirr Einpressen der Keile drückt sich das Bewehrungsele ment in die Keile ein. so daß diese das Bewehrungsele ment teilweise umgreifen und damit eine besonder wirksame Verbdndwirkung zwischen dem Bewehrungselement und den Keilstücken erzielt wird.

Es hat sich gezeigt, daß bei dauernder Beanspruchung einer derartigen Verankerung das Bewehrungselemeni infolge der fließenden Verformung des Keilmaterials iir Laufe der Zeit herausgezogen wird. Es ist hier dk gleiche Erscheinung wie bei Seilverankerungen zu beobachten, die durch einen Verguß, beispielsweise aus einer Zinklegierung, hergestellt sind.

Ciese unerwünschte Erscheinung läßt sich vermeiden, wenn für die Keile ein Material verwendet wird, das härter als das Material des zu verankernden Bewehrungselementes ist. Hier treten jedoch andere unerwünschte Wirkungen auf. Einmal besteht die Gefahr, daß beim Festklemmen des Bewehrungselementes dessen Oberfläche verletzt und damit ,..,olge einer Kerbwirkung die Dauerfestigkeit des Bewehrungselemenics wesentlich beeinträchtigt wird. Hinzu kommt ein weiterer schwerwiegender Nachteil. Die Keilstücke müssen sehr genau gefertigt werden, da sie ihre Form beim Einpressen nicht mehr verändern können.

Hierbei ist die Tatsache zu berücksichtigen, daß bei einer ringförmigen Keilhülse, die aus /wei oder mehreren Sektoren bestehenden konusförmigen Keile nur in einer ganz bestimmten axialen Lage passen. Die einzelnen Keilsektoren liegen beim Einpressen zunächst jeweils in der Mitte ihres äußeren Umfangs und dann mit ihren äußeren Kanten an der Innenfläche der Keilhülse an. Sie sind so gestaltet, daß sie in der angenommenen Endlage genau in die Kcgelbohrungder Keilhülse passen. Da die Endlage jedoch von den Außenabmessungen des zu verankernden Bcwchrungselementes abhängt, wird nicht immer die Übereinstimmung mit der vorbestimmten Lage gewährleistet sein und damit auch nicht eine gleichmäßige Krafteinwirkung von der Hülse über die Keile auf das Bewehrungselement.

Durch die Zeitschrift »Beton- und Stahlbetonbau«, Heft 3, 1954, S. 61 ist ein Rundkeil für Vorspannglieder bekanntgeworden, der vier Längsschlitze aufweist, von denen einer ganz durchgeht, die übrigen jedoch nicht ganz, so daß die vier Einzelkeilc an den unteren Enden aus Gründen einer Vereinfachung tier Montage zusammengehalten sind. Der Rundkeil wirkt beim Einpressen etwa wie vier Einzelkeile und weist, wenn das Keilmaterial, wie üblich, härter als das zu verankernde Bewehrungselement, die oben beschriebenen Nachteile auf.

Aufgabe der Erfindung isi es. eine Ver;tnkc'"ungsvorrichiung zu schaffen, die d:c vorteilhaften Eigenschaften einer Verankerung mittels einer weichen Vergußmasse bzw. mittels sehr weicher Keile — hohe Verbundwirkung und gleichmäßige Krafteintragung - und einer Verankerung mittels harter Keile - Vermeidung des

Herausziehens bei Dauerbeanspruchung - in sich vereinigt ohne mit deren Nachteilen behaftet zu sein.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Keilmaterial im eingepreßten Zustand eine so große Festigkeit besitzt, daß die im Keilstück auftretenden Kräfte den Keil nur elastisch zu ν .-formen vermögen und daß das Keilstück das Bewehrungselement nach Art einer einteiligen Schelle umschließt und an wenigstens einem Teil der Außenfläche des Keilstückes Rillen vorgeseher sind, deren Anordnung und Gestalt derart gewählt sind, daß die beabsichtigte Verteilung, insbesondere eine über den Umfang des zu verankernden Bewehrungselementes gleichmäßige Verteilung, der Klemmkräfte bewirkt wird.

Durch die schellenartige Ausbildung des Keilstückes wird eine nahezu vollständige Umschließung des Bewehrungselementes erreicht. Durch die Rillen wird dem Keil bzw. den Keilen gezielt eine örtliche Verformbarkeit bzw. Nachgiebigkeit verliehen, die es gestattet, die von der Keilhülse ausgehenden Klemmlcräfte gleichmäßig oder in der beabsichtigten Verteilung am zu verankernden Bewehrungselement /ur Wirkung kommen zu lassen.

Die Erfindung hat besondere Bedeutung bei der Verankerung seilförmiger Betonbewehrungselemente. zs Infolge der gleichmäßigen Krafteintragung werden sämtliche Einzeldrähte des Bewehrungselementes gleich gut verankert.

Die örtliche Verformbarkeit beim Einpressen der Keile, die eine gleichmäßige Krafteimragung sicherstellt, kann nicht nur durch die Anordnung der Rillen, sondern auch durch die Gestalt der Rillen beeinflußt werden. Durch Tiefe, Breite und Abstand der Rillen kann der beabsichtigte Wert der örtlichen Verformbarkeit verändert werden.

Sind auf den angrenzenden !'lachen zweier benachbarter Keilkörper Rillen vorzusehen, so werden diese vorzugsweise senkrecht zueinander angebracht.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn auch - wie bereits vorgeschlagen — die an das Bewehrungselement angrenzende Innenfläche des Keiles Rillen aulweisi. Hierdurch besteht die Möglichkeit, den Scherverbund bzw. die Berührungsfläche zwischen dem Bewehrungselement und dem Keilstück zu vergrößern. Eine auf dem Bewehrungselement aufgebrachte Profiücmng (.1 rückt sich dann in die gerillte Innenfläche des Keilslückes ein. Die beste Wirkung wird erzielt, wenn die Rillen etwa senkrecht zu einer vorhandenen Oberflächenprofilierting eines stabförmigen Bewchrungselemcntes oder etwa senkrecht zum Schlag eines scilförmigen Beweh- so rungselementcs verlaufen.

Das Keilmaterial soll zwar im Ausgangs/.ustand weicher als das Material des jeweils zu verankernden Bewehrungsclemenies sein, um dieses beim Einpressen der Keile nicht zu beschädigen, doch d.irf es keinesfalls eine so große Verformbarkeit besitzen wie die üblichen Vergußmassen, bei denen die eingangs erwähnte nachteilige Erscheinung auftritt. Das Verhältnis der Festigkeitswerte bzw. Härten /wischen dein /u verankernden Bewehrungselement und dem Keilmate· f>o rial hangt von der Ausbildung der Oberfläche des Bewehrungselemenies ab. Dient als Bewehrungselement beispielsweise ein mit Schrägrippen versehener oder anderweitig oberflächenprofilierier Betonstahl, so bestimmt sich die untere Grenze der Harte ties ''? Keilmaterials durch die Seherbeanspruchimg des im eingepreßten Zustand zwischen die Rippen eingedrückten Keilmaterials. Dieses muß in der Lage sein, die auftretenden Scherkräfte aufzunehmen. Bei einem Bewehrungselement mit glatter Oberiläche liegt die zulässige untere Grenze der Härte des Keilmaterials wesentlich höher. Um zu verhindern, daß unter der Beanspruchung im Laufe der Zeit das Bewehrungselement herausgezogen wird, ist eine Härte des Keilmaierials erforderlich, die nahezu der Härte des Bewehrungselementes entspricht.

1st — wie oben als besonders vorteilhaft herausgestellt — die an das Bewehrungselement angrenzende Innenfläche des Keilstückes mit Rillen versehen, so tritt beim Einpressen des bzw. der Keilstücke infolge der Kaltverformung des Keilmaterials eine örtliche Verfestigung auf. die die Härte an dieser Stelle so weit erhöht. ■Jaß sie im Endzustand gleich oder sogar etwas größer als die Härte des zu verankernden Bewehrungselement tes sein kann. Letzteres ist besonders wichtig für die Verankerung von draht- oder seilartigen Bewehrungselementen mit glatter Oberiläche.

Als Werkstoff für das Keilmaterial wird in der Regel Stahl verwendet werden. Es eignet sich beispielsweise

a) für ein Spannseil aus St 180 als Keilmaterial St 140. wenn die an das Spannseil angrenzende innenfläche des Keilstückes mit Rillen versehen ist.

b) für einen Bewehrungsstab aus St 160 mit rechteckigem oder ovalem Querschnitt, dessen Oberfläche mit Rippen geringer Höhe versehen ist. als Keilmaterial St 60 bis St 70, falls die Innenfläche des Keilstückes gerillt ist.

c) für einen Bewehrungsstab aus St IbO mit rundem Querschnitt und Rippen größerer Höhe als Keilmaterial St 50. falls die Innenfläche des Keilstückes gerillt ist. und St 40. falls die Innenfläche des Keilstückes nicht gerillt ist.

Bei dieser Wahl des Keilmaterials ist gewährleistet, daß nach dem Einpressen der Keiistücke die in diesen auftretenden Kräfte das Keilmaterial nur elastisch zu verformen mögen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind an Hand von acht Figuren erläutert.

Es zeigen jeweils im Längsschnitt und in Draufsicht

F i g. 1 und 2 eine Verankerungsvorrichtung mit einem einzigen Keilstück zur Aufnahme eines stab- oder seilförmigcn Bctonbcwehrungselcmcnics.

F i g. 3 und 4 eine Verankerungsvorrichtung mit sechs Kcilstücken, die in Form von Sektoren eines Ringkeiles angeordnet sind tint¹ jeweils ein Bewehrungselement aufnehmen,

I-" i g. 5 und 6 eine den 1 i g. j und 4 entsprechende Verankerungsvorrichtung, bei der die Keilstücke in Form von Sektoren zweier ineinandergefügter Ringkeile ausgebildet sind, und

Fig. 7 und 8 eine Verankerungsvorrichtung für im Querschnitt ovale Bewehrungsstäbe.

Die in den F i g. 1 und 2 dargestellte Verankerungsvorrichtung enthält innerhalb einer Keilhülse I ein Keilstück 2. das nach Art einer einteiligen Schelle ein siebenadriges Spannseil 3 umschließt. In Fig. 1 ist das Spannseil aus Gründen der Vereinfachung der Darstellung nicht eingezeichnet. Das schellenartige Keilstück 2 besit/t einen Längsschiit/. 4 und auf der Außenfläche der gegenüberliegenden Seite Längsrillen 5. Die Tiefe der l.ängsrillen nimmt in Umfangsrichtung von der dem Schiit/ gegenüberliegenden Stelle 6 nach beiden Seiten hin ab. Die Innenfläche des Keilslückes ist mit Rippen i versehen, die etwa in Umfangsrichtung verlaufen. Dk äußeren Kanten 8 des Längsschlitzes des Keiistücke: sind abgerundet. Die Verankerungsvorrichtung ist in

Zustand vor dem Einpressen des Keilstückes dargestellt.

Durch die schellenartige Form des Keilstückes wird in Verbindung mit den Längsrillen 5 beim Einpressen des Keilstückes 2 ein gleichmäßiges Umschließen des Spannseils 3 bewirkt. Die einzelnen Drähte des Spannseils werden gleichmäßig gefaßt. Damit die äußeren Schlitzkanten des Keilstückes den Schließungsvorgang nicht beeinträchtigen können, sind sie abgerundet. Infolge der Rippen 7 der Innenfläche des Keilstückes besteht auch hier eine örtliche Verformungsfähigkeit bzw. Nachgiebigkeit, aufgrund deren das Keilmaterial teilweise in die Vertiefungen auf der Oberfläche des Spannseiles eindringen kann. Die Innenkontur des Keilstückes paßt sich der Außenkontur des Spannseiles an und bewirkt hierdurch eine Verbesserung des Scherverbundes. Besonders günstig liegen die Verhältnisse, wenn die Rippen 7 etwa senkrecht zum Drall bzw. Schlag des Spannseiles 3 verlaufen.

Die Rillen 5 können nicht nur in Umfangsrichtung sondern auch in Längsrichtung eine unterschiedliche Tiefe aufweisen. Diese Maßnahme wird man dann vorsehen, wenn man in axialer Richtung des Spannseiles eine unterschiedliche Klemmkraft wünscht. Nimmt beispielsweise die Tiefe der Längsrillen 5 bei dem in F i g. 1 dargestellten Keilstück von oben nach unten zu, so wird im unteren Bereich des Keilstüekes eine Zone größerer Verformbarkeit geschaffen. Beim Einpressen des Keilstüekes wird in dieser Zone eine geringere Kraft übertragen als im oberen Bereich, in dem die Verformbarkeit geringer ist. Dadurch kann man eine über die Länge der Einspannstclle gleichmäßige Kraftübertragung von der Keilhülse auf das Spannseil erreichen.

Die Rillen können zur Erzielung der beabsichtigten örtlichen Verformbarkeit bzw. Nachgiebigkeit des Materials des Keilslücks 2 unterschiedliche Form, unterschiedliche Tiefe, unterschiedlichen Abstand und unterschiedliche Anordnung haben.

In den F i g. 3 und 4 ist eine Verankerungsvorrichtung dargestellt, die innerhalb einer Keilhülse 38 sechs Keilstücke 9 enthält. Die Keilstücke sind in Form von Sektoren eines Ringkeiles angeordnet. Sie umschließen nach Art einer einteiligen Schelle je ein seilförmiges Betonbewehrungselement und besitzen an einem Teil ihrer Außenflächen Rillen It und 12. Die Rillen 12 erstrecken sich etwa senkrecht zur Achse des Ringkeils, die Rillen 11 etwa parallel dazu. Die Innenfläche jedes Keilstüekes ist mit Umfangsrippen t3 versehen. Außerdem sind an den Schlitzflächen zueinander senkrecht angeordnete Rillen 14 und 15 vorgesehen. Da die Rillen 11 und 12 in radialer Richtung des Ringkeils nur etwa so weit nach außen reichen, wie es der Tiefe der Schlitze 16 entspricht, werden beim Einpressen des Ringkeiles infolge des gegenseitigen Anliegens der glatten äußeren Flächen 17 und 18 der Keilstücke die Schlitze 16 zusammengedrückt und damit ein Umschließen des Spannseiles 10 bewirkt. Im inneren, mit den Riilcn 11 und 12 versehenen Bereich 19 des Ringkeils ist infolge der örtlichen Verformungsfähigkeit der angrenzenden Flächen zunächst nur eine begrenzte Kraftübertragung möglich. Hier treten also wesentlich geringere Umfangskräfte auf. Die Riilcn 11 und 12 sind derart angeordnet und ausgebildet, daß im Verlaufe des Einpresscns des Ringkeils eine über den Umfang der Spannseile 10 gleichmäßige Ausbildung der Klemmkräftc erzielt wird. Der innere Bereich des Ringkeils ist in der Endstcllung so weit zusammengedrückt, daß er als Stüt/.gewölbe für die einzelnen Spannseile 10 wirkt, das für eine gleichmäßige Verteilung der Klemmkräfl längs des Umfangs jedes Spannseils erforderlich ist. In die Umfangsrippen 13 werden beim Zusammenpressen des Ringkeiles die einzelnen Drähte des Seiles eingedrückt. Damit wird ein guter Scherverbund bewirkt.

Im allgemeinen wird die Breite der Schlitze 16 der Keilstücke so gewählt, daß der Schlitz im endgültigen Zustand nicht völlig geschlossen ist, um zu verhindern, daß sich um das zu verankernde Bewehrungselement ein Stützgewölbe ausbildet, das keine Klemmkräfte mehr auf das Bewehrungselement ausüben kann. Ein völliges Schließen des Schlitzes ist ohne diese Gefahr jedoch dann möglich, wenn auch die Schlitzflächen mit Rillen, die vorzugsweise quer zueinander stehen, versehen sind. Im vorliegenden Fall sind — wie bereits erwähnt — solche Rillen 14 und 15 vorgesehen.

Die Fig.5 und 6 zeigen eine Verankerungsvorrichtung, die sektorartige Keilstücke 20 und 21 zweier

ίο ineinandergefügter Ringkeile enthält. Damit auf die Schlitze 22 der äußeren Keilstücke und die Schlitze 23 der inneren Keilstücke etwa die gleiche Schließungskraft ausgeübt wird, muß neben den zu dem vorigen Ausführungsbeispiel erläuterten Bedingungen noch die Bedingung hinzutreten, daß die Steigung der kegeligen Berührungsfläche 24 an das Verhältnis zwischen der Gesamtzahl der inneren Keilstücke und der Gesamtzahl der äußeren Keilstücke angepaßt ist. Besitzt — wie im vorliegenden Fall — der innere Ringkeil sechs und der äußere Ringkeil zwölf segmentartige Keilstücke, dann muß die Kegelfläche 24 etwa die halbe Steigung wie die äußere an der Keilhülse anliegende Kegelfläche 25 haben.

Auch bei dieser Ausführungsform wird dadurch, daß die einzelnen Keilstücke an bestimmten Stellen nachgiebig ausgeb'Met sind, so daß sie an diesen Stellen eine Verformungsfähigkeit besitzen, beim gleichzeitigen Einpressen der Ringkeile eine gleichmäßige Verteilung der Klemmkräfte längs des Umfanges der zu verankernden Bewehrungselemente erzielt. Die Verankerung kann aufgefaßt werden als ein durch eine Keilhülsc zusammengepreßtes Stahlpaket, in das die zu veran kernden Bewehrungselemente eingefügt sind, und bei dem durch Rillen - also durch ein konstruktives Mittel — eine Verformbarkeit an ganz bestimmten Stellen bzw. Schnittebenen des Paketes erzielt wird, durch die die sich gegenseitig abstützenden Kräfte innerhalb des Paketes abgebaut werden, so daß hinsichtlich der Klemmwirkung auf die zu verankernden Bewehrungselemente ein ähnliches Verhalten erzielt wird wie bei einer weichen Vergußmasse. Im Gegensatz zu dieser besitzt aber das Paket die elastischen Eigenschaften eines Stahls hoher Festigkeit, die den bei vergossenen Seilverankerungen auftretenden Effekt, nämlich das Herausziehen der Bewehrungselemente verhindert.

Das in den F i g. 7 und 8 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt eine Verankerung von oberflächenprofiliertcn Bewehrungsstäben 26 mit ovalem Querschnitt. Innerhalb einer Keilhülse 27 sind acht Keilstücke 28 angeordnet, die Sektoren eines Ringkeiles bilden. Die Keilstücke 28 umschließen jeweils nach Art einer einteiligen Schelle den jeweiligen Bewehrungsstab und sind - ähnlich wie bei den früheren Ausführungsbeispielen - an einem Teil der Außenfläche mit

<·.*> Längsrillcn 29 und Querrillcn 30 verschen. Außerdem sind die Innenflächen der Keilstückc mit quer zur Oberflächcnprofilicrung des Bewehrungsstabes angeordneten Rippen 31 verschen. Diese Rippen sind der

Übersichtlichkeit halber nur an einer Stelle angedeutet.

Durch die radiale Anordnung von Ovalsläber. in der dargestellten Weise werden mehrere Vorteile erzielt. Das Stabbündel bekommt eine Steifigkeit, die insbesondere für Erdanker sehr erwünscht ist. Außerdem wirken sich die Spaltzugkräfte nicht so einseitig aus wie beispielsweise bei rechtwinkliger Anordnung der Stäbe. Infolge der Rillen 29 und 30 tritt dann, wenn - wie im vorliegenden Fall - das Keilmaterial zwischen zwei benachbarten Bewehrungsstäben nicht zu dick ist. ein besonders erwünschter Effekt auf. es wird nämlich das Keiimatcrial schon bei geringfügigen Kräften durch seine elastischen Eigenschaften in den Raum zwischen zwei Rippen hineingedrückt und erhöht somit den Scherverbund.

5 Obwohl als Ausführungsbeispiele der Erfindung nui Endverankerungen beschrieben worden sind, eigne', siel· die Erfindung selbstverständlich auch für eine Stoßverbindung von Bctonbewehrungselementen. In diesen-Fall sind zwei Endverankerungen der beschriebenen Ar

ίο gegensinnig angeordnet und die Keilhülsen kraftsehiüs sig miteinander verbunden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Verankerungsvorrichtung für stab-, draht- oder seilförmige Bewehrungselemente, insbesondere für Vorspannglieder, die eine Keilhülse und wenigstens ein das Bewehrungselement in dieser festklemmendes Keilstück aufweist, welches aus weicherem Material als das Bewehrungselement besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das Keilmateria! im eingepreßten Zustand eine so große Festigkeit besitzt, daß die im Keilstück (2, 9, 20, 21, 28) auftretenden Kräfte den Keil nur elastisch zu verformen mögen, und daß das Keilstück das Bewehrungselement (3, 10, 26) nach Art einer einteiligen Schelle umschließt und an wenigstens einem Teil der Außenflächen des Keilstückes Rillen (5, II, 12,29,30) vorgesehen sind, deren Anordnung und Gestalt derart gewählt sind, daß die beabsichtigte Verteilung der Klemmkräfte, bewirkt wird.

2. Verankerungsvorrichtung nach Anspruch J. dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung und Gestalt der Rillen derart gewählt sind, daß eine über den Umfang des zu verankernden Bewehrungselements gleichmäßige Verteilung der Klemmkräfte bewirkt wird.

3. Verankerungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (4, 16, 22, 23) des Keilstückes etwa senkrecht auf die Kegelfläche der Keilhülse trifft.

4. Verankerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Keilstücke (9, 20, 21, 28) Sektoren wenigstens eines Ringkeils bilden und daß die Berührungsflächen benachbarter Keilstücke wenigstens teilweise mit ancinanderliegenden Rillen (11, 12, 29, 30) versehen sind.

5. Verankerungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die aneinanderliegenden Rillen (11,12,29,30) an den ßerühriingsstellen je zweier benachbarter Kcilstücke (9, 28) etwa senkrecht zueinander, vorzugsweise längs bzw. quer zu den Kanten der Berührungsflächen angeordnet sind.

6. Verankerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitzflächen des Keilstücks bzw. der Keilstücke vorzugsweise senkrecht zueinander angeordnete aneinanderliegendi; Rillen(14,15)aufweisen.

7. Verankerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die 5" äußeren Kanten (8) des Schlitzes (4) abgerundet sind.

8. Verankerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die an das Bewehrungselement angrenzende Innenfläche des Keilstücks Rippen (7, 13) aufweist, die ss vorzugsweise senkrecht zu einer etwaigen Oberflärhenprofilierung des liewehrungselements verlaufen.

9. Verankerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 8. dadurch gekennzeichnet, daß die <>o Rillen längs ihres Verlaufes unterschiedliche Tiefe. Breite und/oder unterschiedlichen Absland voneinander haben.

10. Verankerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn/eichnei. daß die Rillen so ausgebil- (>s del und angeordnet sind, daß die radialen Klemmkräfte zum Ende des Bewehrungselements hin größer werden.

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