patologia nas edificações

Manifestações Patológicas – Prevenção e Tratamento- Considerações Iniciais e Ensaios para Diagnósticos -

Eng. Civil Ana Paula Abi-faiçal Castanheira, [email protected] 1

Eng. Civil Ana Paula Abi-faiçal Castanheira, D.Sc.

Prevenção para Estruturas de Concreto Armado- Profilaxia -

Na etapa de projeto deve-se considerar medidas que preservem eprotejam a estrutura contra a deterioração prematura, como:

Escolha apropriada da forma estrutural dos elementos;Determinação da composição e da qualidade do concreto;Definição da espessura do cobrimento;Detalhamento adequado das armaduras;Limitação da abertura nominal das fissuras;Medidas especiais para ambientes agressivos;Procedimentos de inspeção e manutenção durante o uso daestrutura;Considerações sobre a execução.



Para , deve-se obter informações básicas como:

Locação, tamanho, tipo e idade da estrutura.

Qualquer detalhe de projeto ou construção que não seja usual.

Condições de exposição ao meio ambiente, tais como variaçõesde temperatura e de umidade relativa, chuvas e sua drenagem,impermeabilização, ambiente marinho ou industrial.

Sobre as armaduras: se protendidas, se protegidas, cobrimento,detalhamento.

Histórico de recuperações e reforços, manutenção, presença desistemas de proteção anticorrosiva.

• Denominação;• Localização;• Área da edificação;• Área do terreno;• Proprietário;• Usuário;• Proteção Legal; e• Autorizações legais.

• Denominação;• Localização;• Área da edificação;• Área do terreno;• Proprietário;• Usuário;• Proteção Legal; e• Autorizações legais.

Identificaçãoda Edificação

• Verificação do lençol freático;• Problemas visíveis nas edificações

vizinhas;• Interferências naturais ou construídas;• Caracterização do terreno; e• Ensaios geotécnicos.

Análisedo

Entorno



• Proprietário;• Usuários;• Vizinhos;• Profissionais;• Órgãos de preservação; e• Outros.

• Proprietário;• Usuários;• Vizinhos;• Profissionais;• Órgãos de preservação; e• Outros.

Entrevistas

• Documentação gráfica e visual;• Exame visual in loco;• Exame técnico em loco;• Exame técnico laboratorial;• Procedimentos técnicos de

campo e laboratoriais; e• Normas para os ensaios.

Levantamentode

Mapeamentode Danos

• Tipologia arquitetônica;• Materiais empregados; e• Técnicas construtivas utilizadas.

• Tipologia arquitetônica;• Materiais empregados; e• Técnicas construtivas utilizadas.

AnáliseConstrutiva

daEdificação

• Análise da adequação do usodo Imóvel.

Utilizaçãodo

Imóvel



• Ano do projeto e da construção;• Autor do projeto;• Autor da execução;• Intervenções anteriores; e• Documentação existentes.

• Ano do projeto e da construção;• Autor do projeto;• Autor da execução;• Intervenções anteriores; e• Documentação existentes.

Históricoda

Edificação

• Literatura sobre os casos estudados;• Normas técnicas;• Estudos de caso;• Catálogos/manuais de fornecedores;

e• Outros.

PesquisaBibliográfica

• Umidades relativas do ar;• Temperaturas médias;• Índices Pluviométricos;• Ventos predominantes; e• Orientação solar.

• Umidades relativas do ar;• Temperaturas médias;• Índices Pluviométricos;• Ventos predominantes; e• Orientação solar.

DadosClimáticos

• Análise das informaçõeslevantadas;

• Consultorias;• Elaboração de relatórios;• Organização do banco de

dados; e• Realimentação do sistema.

Registroe

Análisedos

Dados



• Causas prováveis;• Origens prováveis;• Mecanismos de

ocorrência;• Prognóstico dos danos:

• Para a edificação; e• Para os usuários.

• Causas prováveis;• Origens prováveis;• Mecanismos de

ocorrência;• Prognóstico dos danos:

• Para a edificação; e• Para os usuários.

Diagnósticodo Problema

• Medidas emergenciais:• Escoramento, interdição e

desocupação.

• Alternativas de intervenção:• Soluções técnicas, áreas de

teste, custo estimado,avaliação custo benefício,restrições de uso, cadastrode produtos efornecedores.

TerapiaRecomendada



Inspeção visual detalhada dos locais manchados, fissuradose desplacados com registro fotográfico;Percussão na estrutura;Análise e quantificação de íons cloreto e sulfato;Resistência à compressão estimada do elemento estrutural;Estimativa da frente de carbonatação;Verificação da continuidade elétrica e sua reposição;Umidade do concreto e correspondente resistividade;Mapeamento do potencial eletroquímico das armaduras;Medição da velocidade de corrosão;Medição da perda de seção transversal das armadurascorroídas.

FissurômetrosPermitem determinar a abertura da fissura

régua graduada

fissurômetro ótico(maior precisão)



Verificaçãoda

Verticalidade

Pode ser feita,utilizando um fio de

prumo, com umbom peso na ponta.O fio deve ser de aço

para que se tenhauma melhor

precisão.

Fio

b1

b2

b3

b4

Pêso

Caixa deamortização

Verificação do NivelamentoDe maneira aproximada utiliza-se o nível de mangueira, que se

baseia no princípio dos vasos comunicantes.

Mangueira

Nível dareferência

Local onde sepretende transferiro nível

Marca fixaPrecisão de milímetro



Verificação do NivelamentoDe maneira precisa utiliza-se o nível ótico.

Fixa-se uma referência e mede-se as alturas com o nível.

d1 d2d

REFERÊNCIA FIXA(Bem Mark) Nível automático

Aço invar

Tubo isolado

Engastamento

d = d2 - d1

Precisão de milésimo de milímetro/Mira de Aço INVAR/Micrômetro

Correção referenteà relação h/d

h/d Fator de correção

2,00 1,00

1,75 0,97

1,50 0,93

1,25 0,89

1,00 0,83

0,75 0,70

0,50 0,50

NBR-7680:Extração, Preparo,Ensaio e Análise deTestemunhos de Estruturas de Concreto



Ensaios de AderênciaNBR 13 528-Determinação da Resistência de Aderência à Tração

Ultrassom

Material Acoplante: material contínuo e macio, colocado entre apeça e os transdutores (vasilina).

Barra de referência: peça metálica (ou de resina) padrão paracalibragem.

Gerador: aparelho de pulsação que excita um emissor,transformando a energia elétrica em mecânica.

NBR-8802/Determinação da velocidade de propagação de ondaultrassônica



Ultrassom

Transmissão direta Transmissão semi-direta

R

E

Ultrassom

Transmissão indireta

R1E

R1R1 R2 R3 R4

L1

L4

L3

L2

L1

Ln

L4

L3

L2

m

t1 t2 t3 t4 tns

V = tg



Ultrassom

PUNDIT – Portable ultrasonic non destuctive indicating test

Ultrassom

TICO-ULTRASOM



Ultrassom

Medida de Ultrassom utilizando-se o TICO

UltrassomCRITÉRIO DE AVALIAÇÃO

V E L O C ID AD E D EP R O P AG AÇ ÃO

(m /s )

Q U AL ID AD E D OC O N C R E T O AR M AD O

> 4 .500 E xce len te3 .600 a 4 .500 B o m3.000 a 3 .600 Ace itáve l2 .100 a 3 .000 M á

< 2 .100 M u ito m á

NBR-8802/Determinação da velocidade de propagação deonda ultrassônica



Esclerometria

NBR-7584(avaliação da dureza

superficial peloesclerômetro de

reflexão)

Esclerômetro de Reflexão

O ensaio esclerométrico é um método não destrutivo paraencontrar a resistência do concreto através de sua durezasuperficial.

Esclerometria



Esclerometria

EsclerometriaAs resistências obtidas não podem ser aceitas com confiabilidadetotal, a correlação entre a propriedade medida e a desejada nãoestá perfeitamente definida.

O método permite uma boa visão estatística, é adequado parautilização em conjunto com extrações de testemunhos.

Mede a dureza superficial através do rebote de uma massa.

Consta de uma massa móvel impulsionada por uma mola.

Da energia total, parte é deformação plástica e parte é reflexão.Correlaciona-se o índice medido e a resistência.



Esclerometria

Agregado (leve ou pesado);Superfície (lisa ou rugosa);Umidade superficial (erro de 20%);Carbonatação (erro pode ser maior do que 50%);Esbeltez da peça analisada;Proximidade de defeitos;Estado e tipo de tensões atuantes;Tipo de cura;Intemperismo, agressividade, fogo etc.

As variáveis que alteram o índice esclerométrico são:

EsclerometriaAferição

Utiliza-se uma bigorna especial de aço.

UtilizaçãoO aparelho deve ser utilizado sempre na horizontal, no casode se utilizar outras posições, os índices deverão sercorrigidos através de coeficientes fornecidos pelo fabricante.Ortogonal à superfície, o ponteiro deverá ser travado após oimpacto.Os esclerômetros de leitura automática facilitam a operaçãode leitura.



Esclerometria

5 impactos 9 impactos 16 impactos

Espaçamento mínimo entre impactos: 3cmÁrea máxima: 20x20cm

EsclerometriaResultados

O resultado ou índice esclerométrico de uma área éexpresso pela média dos índices da área.

Será desprezado todo índice que esteja afastado de 10% damédia.

A média será de no mínimo 5 pontos, se isto não forpossível, a área será desprezada.



Dia

gram

ade

conv

ersã

oÍn

dice

/Res

istên

cia

(Cúb

ica)

Determinação da Espessura de Cobrimento e Posiçãodas Armaduras

Equipamentos portáteis magnéticos podem determinarcom relativa precisão a espessura do cobrimento, a posiçãodas armaduras inseridas na massa de concreto e o diâmetrodas mesmas.

Está baseado no principio em que a presença do aço afeta ocampo magnético de um eletro-imã.

O modo de usar o instrumento é o seguinte: pega-se oequipamento e coloca-o sobre a superfície e movimenta-se até conseguir uma leitura no visor digital,correspondente ao eixo da armadura.



PacômetroEquipamento para localizar a armadura e medir o cobrimento.

Equipamento para localizar a armadura



Equipamento para determinar:posição, diâmetro e cobrimento

Ensaio de Porosidade e Capilaridade

ObjetivosDeterminar a ascenção capilar e a porosidade.

DefiniçõesPorosidade são os espaços vazios da massa.Função da evaporação da água e do ar retido.Poros capilares – Interconectados - são a causa principal dapermeabilidade influindo decisivamente na durabilidade.



Ensaio de Capilaridade

)m/s(ztm 22

NBR-9779:2012- Determinação da Absorção de Águapor Capilaridade /Ascensão Capilar

m1s

Descreve a cinética da absorção capilar.

Onde:t = tempoz = altura de ascenção capilar

CRITÉRIOS DE AVALIAÇÃO (Conforme o manual DURAR, consi-derando a NBR 9779 (Ascenção Capilar))

Para espessura de cobrimento de 30mm em ambientes severos,recomendam-se concretos com absorção capilar S 3mm /h1/2.

Em meios menos severos pode ser até 6mm/h1/2.

Se a espessura de cobrimento aumentar, a absorção capilar podese modificar de forma inversamente proporcional

Ensaio de CapilaridadeNBR-9779:2012 - Determinação da Absorção de Água

por Capilaridade /Ascensão Capilar



Ensaio de PorosidadeNBR-9778:2005- Determinação da Absorção de Água, Índice

de Vazios e Massa Específica

% de porosidade = subsat

105osat

WsW

WW o

Com relação à porcentagem de Porosidade (NBR-9778):

10% Indica um concreto de boa qualidade e compacidade.

De 10% a 15% Indica um concreto de qualidade moderada.

15% Indica um concreto de durabilidade inadequada.

Objetivo• Determinação da resistividade elétrica do concreto.

Definição• A resistividade elétrica é uma propriedade dos materiais.• Corresponde ao recíproco de sua condutividade.• Sua unidade de medida é o Ohm.cm ou Ohm.m.• Depende muito do grau de saturação dos poros do concreto.• Depende da presença de sais dissolvidos na fase aquosa,

principalmente os eletrolíticos.

Resistividade Elétrica




Materiais e instrumentos

• Pode ser efetuado, em laboratórios, ou diretamente sobre aestrutura.

• Sonda para retirada de testemunhos cilíndricos.• Medidor de resistividade com 4 eletrodos conforme o

método de Wenner.• Equipamento para medir dimensões, com precisão de

décimos de milímetro.

Resistividade Elétrica– Em Laboratório –

(NBR-9204: Determinação de Resistividade Elétrica Volumétrica)

Observações Importantes:• Não medir sobre a armadura.• A carbonatação da superfície do

concreto influi no procedimentoe induz a erros

Procedimento• Após a retirada do testemunho, tomar as suas dimensões.• Montar o sistema ao lado, onde “I” representa o miliamperímetro e

“E”, o voltímetro.• Adapta-se placas metálicas às faces laterais do testemunho.• Calcula-se a resistência elétrica (Re) como “E/I”.

I

E

L

A

= Re , em Ohm



Resistividade Elétrica– Em Campo –

(ASTM G57 – Standard Test Method for fiel Measurament of soilResistivity Using the Wenner Four-eletrode)

Através dos eletrodos externos passa-se uma corrente (I) emede-se a voltagem (E) entre os eletrodos internos.

a aab

Re

I

E

Em seguida, calcula-se a resistividade (Ohm.cm)

Resistividade ElétricaMedição da resistividade elétrica utilizando o aparelho CNS

Resistivity Meter Mk II




Aparelho CNS Resistivity Meter Mk II

Resistividade ElétricaCritérios de avaliação

Não existe um acordo geral entre os investigadores sobre onível limite de resistividade elétrica acima do qual o risco decorrosão das armaduras pode ser considerado desprezível.

A prática tem demonstrado que pode-se utilizar comocritério geral:

> 20 k.cm - Probabilidade de corrosão desprezível20 > > 10 k.cm - Probabilidade de corrosão baixa10 > > 5 k.cm - Probabilidade de corrosão alta < 5 k.cm - Probabilidade de corrosão muito alta




Observação:

Deve-se ter em conta que a resistividade é só um dosparâmetros que controla a velocidade da corrosão daarmadura, portanto não poderá ser considerada como oúnico critério para definir ou prever um possível dano naestrutura.

Potencial Elétrico de Corrosão

O potencial eletroquímico de corrosão das armaduras doconcreto indica qualitativamente a situação ou de corrosão oupassividade das armaduras.

A medida in loco é realizada com equipamento portátil (eletrodode cobre/ sulfato de cobre e voltímetro de alta impedância), deacordo com a ASTM C 876 Standard Test Method for Half-CellPotentials of Uncoated Reinforced Steel in Concrete.

A ASTM C 876 apresenta a probabilidade de corrosão em funçãodo potencial eletroquímico.



Medidores de Potenciais

Potencial Elétrico de Corrosão

A B C D9

8

7

6

5

4

3

2

1

Curvas EquipotenciaisPo1

-100--50-150--100-200--150-250--200-300--250-350--300-400--350

< -350 mV (probabilidade de corrosãomaior que 90%)

> -200 mV (probabilidade de corrosãomenor que 10%)Entre -200 e -350 mV (probabilidade decorrosão incerta)



Corrente Elétrica de Corrosão

ÁREA AFETADA PELO SINAL

Contra eletrodocentral

Eletrodo dereferência

Anel deguarda

- O objetivo é determinar a velocidade de perda de seção transversal;- Os valores de icorr. podem ser transformados em perda de espessura.

Equipamento “GECOR 6” - Geocisa



Intensidade de Corrosão

Eletrodo de Medida

icorr (A/cm2) Nível de corrosão

< 0,1 Desprezível

0,1 – 0,5 Moderada

0,5 – 1,0 Grande

> 1,0 Muito grande

Intensidade de Corrosão

Medida de Intensidade Elétrica de Corrosão em laje



Profundidade de Carbonatação

A integridade da armadura depende da alcalinidade do meio. Adeterminação das profundidades carbonatadas é de grandeimportância.

Para a determinação da profundidade de carbonatação, podem serutilizados os indicadores químicos, fenolftaleina ou atimolftaleina.

SilicatosAluminatos

+ H2O(Hidratação)

Silicatos

Aluminatos(Hidratados)

+ Ca(OH)2

Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O

Fase de Hidratação do Cimento

Fase do Concreto Endurecido

Profundidade de CarbonataçãoA solução com aproximadamente 1g do indicador químico em umamistura de 30ml de água e 70ml de álcool (UNE 112-011-94), deve seraspergida sobre o concreto. A região em que não houve redução do pHfica com cor vermelho carmim para fenolftaleina e azul para timolftaleina.

A determinação através da fenolftaleína está a favor da segurança,

porém, as regiões atacadas por ácidos que se combinam com basespodem também ser detectadas por este método.

8,30

Incolor

149,5

Vermelho carmim

Róseo

Vermelho carmim

ESPECTRO DA FENOLFTALEINA7,0



Profundidade de Carbonatação

Reação Álcali-Agregado

A detecção pode ser realizada através de ensaios:

Químicos;Físicos;Atômicos; eMicroscópicos.

Na obra, pode-se fazer o seguinte procedimento:

Utilizar o acetato de Uranil luz Ultra Violeta fluorescência




A potencialidade da reação é função:

Da reatividade;

Da quantidade de sílica ativa;

Da quantidade de álcali; e

Do teor de umidade.

ABNT NBR 15577-3 – Análise Petrográfica(Este tipo de análise é feita através de microscópio óptico).

Fonte: http://www.dct.uminho.pt/rpmic/mic.html



Em agregados determina:

Descrição;

Textura; e

Estrutura mineralógica.

Em concretos:

Classifica os agregados; e

Determina a ocorrência de microestruturas

proveninetes do RAA.

ABNT NBR 15577-3– Análise Petrográfica -

Análise Petrográfica



ABNT NBR 15577-3– Análise Petrográfica -

Apesar de ser uma análise necessária tanto para agregadosquanto para o concreto ela sozinha não é suficiente, poisexistem fatores que influenciam esta reação.


O método acelerado das barras quanto aos limites de expansãoapresenta diferenças de país para país, como mostrado abaixo:

África do Sul: 12 dias - 0,11%Itália: 12 dias - 0,10%Canadá: 14 dias - 0,15%Estados Unidos - ASTM C 1260 - 14 dias - 0,10%Noruega: 14 dias - 0,15%Brasil: 28dias - NBR 15577/4 (2008) - 0,19%



As análises petrográficas do concreto com vistas asua durabilidade e detecção de reações expansivassão feitas com base em uma série de observaçõescom microscópios óticos, estereoscópicos eeletrônicos de varredura.

O concreto é fragmentado e observado aomicroscópio estereoscópico para identificação depossíveis indícios de reação quando então seselecionam alvos para observações mais detalhadas.

Amostras são encaminhadas para a confecção delâminas delgadas e aquelas selecionadas comindícios de reação são levadas à observação aomicroscópio eletrônico de varredura.

Microscópio eletrônico de varredura



As observações utilizando-se o microscópioeletrônico dão informações a respeito damorfologia e composição química dos produtoshidratados de cimento e dos produtos relativos àreação álcali-agregado, em particular do gelexpansivo e seus compostos cristalizados.

As observações das lâminas delgadas aomicroscópio ótico fornecem informações arespeito da reatividade dos agregados graúdo emiúdo como também permitem identificarpadrões de microfissuração, distribuição de poros eidentificação do gel expansivo ao redor dosagregados graúdos.



Avalia a reatividade potencial álcali-sílica do agregado. Relaciona:concentração de sílica dissolvida x redução da alcalinidade).

Esse ensaio tem vantagens e desvantagens.

Vantagem rapidez do ensaio;

Desvantagem Resultados não muito precisos(devido ao fato de os agregados ficarem expostosàs condições de ambiente agressivas por apenas 24horas).



É o método mais difundido e utilizado no mundo;

As barras de argamassa são confeccionadas nas medidas: 2,5x 2,5 x 28,5 cm com a/c = 0,47;

Deixar 14 dias imersas em solução de NaOH a 80oC.

Deixar 1 dia fora da solução para fazer a medida no 16º dia.

Resultado aos 16 dias:

Expansão ≤ 0,10% Comportamento Inócuo.

0,10% < Expansão < 0,20% Parcialmente Expansivo.

Expansão > 0,20% Comportamento Reativo.



Este método utiliza corpo-de-prova de concreto de 7,5 cm x 7,5cm x 28,5 cm.

Concreto com consumo de cimento = 420 kg/m3;

Cimento com teor alcalino de 1,25% de Na2O (introduzindoNaOH à agua de amassamento);

Armazenamento do corpo-de-prova em ambiente com 100% deumidade e 38oC por 365 dias.

Expansão < 0,04% Comportamento Inócuo.

Expansão > 0,04% Comportamento Reativo.

Resultado:

Observações:

O ensaio apresenta grande confiabilidade; e

Para ensaios que utilizam pozolana,pode-se prolongar o tempo para 2 anos.



Este ensaio é idêntico ao do Prisma de concreto, comexceção da temperatura e do tempo;

Os ensaios são realizados a 60oC e o tempo muda de365 dias para 90 dias.

No Brasil, eram raros os casos ondese detectavam reações álcali/sílica.

Mais comumente têm sidoencontrados casos no Nordeste, comvários casos em fundações de edifícios(com altíssima reatividade), bases deequipamentos de grandes massas deconcreto e em barragens.



A Norma Brasileira específica é aNBR 15577-Reatividade Álcali-Agregado

Parte 1: Guia para avaliação da reatividade potencial e medidaspreventivas para uso de agregados em concreto.

Parte 2: Coleta, preparação e periodicidade de ensaios de amostras deagregados para concreto.

Parte 3: Análise petrográfica para verificação da potencialidade reativade agregados em presença de álcalis do concreto.

Parte 4: Determinação da expansão em barras de argamassa pelométodo acelerado.

Parte 5: Determinação da mitigação da expansão em barras deargamassa pelo método acelerado.



Teor de Cloretos

O teor de cloretos é normalmente determinado através dedosagem potenciométrica com nitrato de prata, a partir daextração dos cloretos do concreto.

Para a coleta utiliza-se: ponteira e marreta; extração detestemunhos (lavagem); broqueamento e outrosequipamentos especiais.

Os resultados são expressos em forma de íons cloreto emrelação à massa de concreto ou cimento.

Normalização para Determinar Teor de Cloretos

Cloretos totais no cimento através da ASTM C 114/94

Esta norma tem como objetivo determinar os componentesdo cimento.

A determinação é potenciométrica (AgNO3)

Com a titulação, vai se formando o cloreto de prata, insolúvele portanto o pH vai se aproximando de sete (neutralidade).

A extração é feita por dissolução (H2NO3)

No caso de determinação de cloretos livres, remete à C1218/92



Normalização para Determinar Teor de Cloretos

ASTM C 1218/92 - Cloretos solúveis em água de argamassas econcretos

ASTM C 1152/90 - Cloretos solúveis em ácido de argamassas econcretos

Teor de Cloretos Máximos Admitidos

PAÍS NORMA LIMITE MAX. DE CLORETOS REFERIDO A

USA ACI 318 0.15 % em ambiente de Cloretos Cimento

USA ACI 318 0.3 % em ambiente normal Cimento

USA ACI 318 1 % em ambiente seco Cimento

INGLATERRA CP-110 0.35 % em pelo menos 95% dos casos Cimento

AUSTRALIA AS 3600 0.22 % Cimento

NORUEGA NS 3474 0.6 % Cimento

ESPANHA EH 91 0.40 % Cimento

EUROPA EUROCODIGO 2 0.22 % Cimento

JAPÃO JSCE-SP 2 10.6 kg/m3 Concreto

BRASIL NBR 6118 0.05 % Água



Teor de Cloretos Máximo

A Norma Brasileira NBR 12655 recomenda, comoteor máximo de cloretos em relação à massa de

cimento os seguintes valores:

Para concreto protendido 0,05%

Para concreto em ambiente de cloretos 0,15%

Para concreto protegido 0,40%

Para demais casos 0,30%

Teor de Sulfatos

O método para determinar a quantidade de sulfato consiste em:

Realizar um ataque ácido no concreto;Retirar o insolúvel; eDeterminar o sulfato presente na parte solúvel (este éprecipitado com cloreto de bário).

4224 BaSOCaClBaClCaSO

Decreto n. 407/71 da República Portuguesa fixa o limitemáximo de 3,5% de sulfato em relação à massa de cimento.



Teor de Sulfatos x a/c x fck

Com Base nos Levantamentos e Ensaios Realizados:

Analisar os dados e estabelecer modelos dedeterioração;

Identificar opções viáveis de recuperação da estrutura;

Projetar e detalhar tais soluções; e

Especificar materiais e procedimentos para recuperação.

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