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Schmiedetechniken und Formgebung – Tordieren als Gestaltungstechnik einordnen

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Schmiedetechniken und Formgebung – Tordieren als Gestaltungstechnik einordnen

Zielgruppe: Ausbildung, besonders Metallbauer/-in Fachrichtung Metallgestaltung und verwandte Metallberufe.

Kurzbeschreibung: Du ordnest das Tordieren fachlich als kontrolliertes Verdrehen eines Stabes um seine Längsachse ein. Im Mittelpunkt stehen Werkstoffzustand und Verdrehung: Wie beeinflussen Temperatur, Querschnitt, Länge der Tordierzone und Drehwinkel das Ergebnis?

Sicherheitsregel für den gesamten Kurs: Heiße Werkstoffe, Schmiedefeuer, Funken, Zunder, Rauch- und Abgase sowie Brandgefahren sind ernst zu nehmen. Praktische Demonstrationen und Übungen dürfen nur in dafür eingerichteten Ausbildungswerkstätten, nach Gefährdungsbeurteilung und Unterweisung sowie unter unmittelbarer fachlicher Anleitung stattfinden. Keine unbeaufsichtigten Versuche.

Einleitung

Tordieren erzeugt aus einem geraden Stab eine räumliche, schraubenförmige Gestaltung. Besonders deutlich wird die Wirkung bei Vierkantstäben, weil die Kanten nach der Verdrehung als Spiralen sichtbar werden.

Fertigungstechnisch gehört das Verdrehen zum Umformen. In der Einteilung nach der vorherrschenden Beanspruchung wird Verdrehen dem Schubumformen zugeordnet. In der Ausbildung zum Metallbauer bzw. zur Metallbauerin, Fachrichtung Metallgestaltung, wird das kalte und warme Verdrehen von Stäben ausdrücklich beim manuellen Schmieden vermittelt.

Merksatz: Nicht nur der Drehwinkel bestimmt die Form. Entscheidend ist auch, wo der Werkstoff plastisch verformbar ist.

Ausbildungsfall: Musterstab für ein Torprojekt

Ein Betrieb soll für eine Kundin einen nicht tragenden Musterstab für die Gestaltung eines späteren Tores herstellen. Geplant ist ein Vierkantstab mit einer klar begrenzten Tordierzone. Die Verdrehung soll gleichmäßig, die Achse gerade und der Übergang zur unverformten Zone sauber bleiben.

Deine Aufgabe ist zunächst nicht das selbstständige Schmieden. Du sollst den Arbeitsablauf beurteilen, den geeigneten Werkstoffzustand begründen, Gefährdungen erkennen und Qualitätsmerkmale festlegen. Eine praktische Demonstration darf nur durch oder unter direkter Aufsicht einer fachkundigen Ausbilderin oder eines fachkundigen Ausbilders erfolgen.

Lerneinheit 1: Tordieren fachlich einordnen

Umformen → Schubumformen → Verdrehen.

Das Werkstück bleibt stofflich zusammenhängend; seine Form wird durch plastische Verformung geändert. Bei der Gestaltung wird diese technische Formänderung bewusst genutzt, um Rhythmus, Licht-Schatten-Wirkung und eine gerichtete Oberflächenstruktur zu erzeugen.

Beobachtungsauftrag zum Bauteilbild:

Verfolge eine sichtbare Kante entlang des verdrehten Stabes.
Beschreibe, wie aus einer geraden Kante eine räumliche Linie wird.
Entscheide, ob die Wirkung eher durch Materialabtrag oder durch Umformen entsteht.

Feedback: Die sichtbaren Kanten verlaufen schraubenförmig. Die Grundform entsteht durch Umformen; das Material wird nicht für die Torsionsform spanend abgetragen.

Lerneinheit 2: Werkstoffzustand verstehen

Beim Kaltumformen ist der Widerstand gegen plastische Verformung im Allgemeinen höher. Mit geeigneter Erwärmung kann Stahl leichter umformbar werden. Beim Warmumformen liegt die Temperatur oberhalb der Rekristallisationstemperatur; dadurch sind größere Formänderungen bei geringeren Umformkräften möglich.

Für eine gleichmäßige Tordierung ist wichtig, dass die vorgesehene Tordierzone einen möglichst passenden und gleichmäßigen Umformzustand besitzt. Ist ein Abschnitt deutlich leichter verformbar als ein anderer, konzentriert sich die Verdrehung dort.

Beobachtung	Fachliche Deutung	Entscheidung
Verdrehung sitzt fast nur an einer Stelle	Umformbarkeit war lokal deutlich höher oder die Tordierzone war schlecht begrenzt	Prozess stoppen, Ursache prüfen, nicht mit Gewalt weiterdrehen
Spirale wirkt über die Länge gleichmäßig	Verformung wurde kontrolliert über die vorgesehene Zone verteilt	Ergebnis gegen Zeichnung und Muster prüfen
Stabachse läuft seitlich weg	Werkzeugführung, Einspannung oder Temperaturverteilung war ungünstig	Richten nicht improvisieren; Vorgehen mit Fachkraft festlegen

Lerneinheit 3: Geometrie der Verdrehung

Drei Größen helfen Dir beim Lesen einer Tordierung:

Tordierzone: die Länge, über die verdreht werden soll.
Drehwinkel: die relative Verdrehung zwischen den Enden der Zone.
Steigung: wie eng oder weit die sichtbaren Spirallinien verlaufen.

Bei gleicher Tordierlänge erzeugt ein größerer Drehwinkel eine engere optische Folge der Kanten. Bei gleicher Verdrehung wirkt eine längere Zone ruhiger und gestreckter.

Mini-Entscheidung: Ein Entwurf verlangt eine ruhige, langgezogene Wirkung. Du hast die Wahl zwischen gleicher Verdrehung auf kurzer oder auf längerer Zone.

Begründetes Feedback: Die längere Zone ist gestalterisch meist geeigneter, weil sich derselbe Drehwinkel über eine größere Länge verteilt und die Spirale dadurch weniger eng erscheint.

Lerneinheit 4: Prozessvideo – kontrollierte Verdrehung beobachten

Beobachtungsauftrag:

Wo wird die zu verdrehende Zone vorbereitet?
Wie werden Einspannung und Drehwerkzeug eingesetzt?
Woran erkennst Du, dass die Verdrehung bewusst gestaltet und nicht zufällig erzeugt wird?

Entscheidungsauftrag: Du siehst, dass eine Zone schneller nachgibt als der Rest. Soll weitergedreht werden?

Feedback: Nein. Eine lokal konzentrierte Verformung kann die Gleichmäßigkeit verschlechtern und den Werkstoff stärker beanspruchen. In der Ausbildung wird der Vorgang gestoppt und mit der Fachkraft geprüft, ob Wärmeführung, Einspannung oder Geometrie korrigiert werden müssen.

Hinweis zum Video: Das Video dient der Prozessbeobachtung. Es ersetzt keine betriebliche Unterweisung und keine fachliche Anleitung.

Lerneinheit 5: Kalt und warm vergleichen

Das Video zeigt eine kalte Verdrehung eines kleinen Vierkantquerschnitts. Daraus folgt nicht, dass jeder Stahlquerschnitt kalt tordiert werden sollte. Werkstoff, Abmessung, gewünschter Umformgrad, Werkzeug, betriebliche Vorgaben und Gefährdungsbeurteilung entscheiden.

Beobachtungsauftrag: Achte auf Querschnitt, Einspannung und notwendige Kraft.

Entscheidungsfrage: Darf ein deutlich größerer oder unbekannter Querschnitt einfach nach demselben Prinzip kalt verdreht werden?

Feedback: Nein. Die Übertragbarkeit ist nicht gegeben. Größere oder ungeeignete Querschnitte können wesentlich höhere Kräfte benötigen; Werkstoffverhalten und zulässiger Prozess müssen vorab geklärt werden.

Lerneinheit 6: Wärme, Feuer und Abgase sicher beurteilen

Bei Schmiedeessen nennt die BGHM insbesondere folgende Gefährdungen: Entstehungsbrände, Rauchgase, Lärm, Funken, Schlacke, Zunder, heiße Werkstücke und Werkzeuge sowie Stäube. Vor dem Arbeiten sind unter anderem Rauchabzug, Löschmittel und erforderliche Schutzausrüstung zu prüfen.

Für Dich gilt im Ausbildungsbetrieb:

Arbeite nur nach Unterweisung, Gefährdungsbeurteilung und betrieblicher Freigabe.
Prüfe vor Beginn mit der Fachkraft die Funktion von Absaugung bzw. Rauchabzug.
Halte brennbare Materialien aus dem festgelegten Gefahrenbereich fern.
Behandle Werkstücke im Schmiedebereich grundsätzlich so, als könnten sie heiß sein.
Lege heiße Werkstücke nur an dafür festgelegten, feuerfesten Stellen ab und kennzeichne bzw. sichere den Bereich nach Betriebsregel.
Verwende die vorgeschriebene persönliche Schutzausrüstung.
Bei Rauchentwicklung, Störung der Lüftung, unklarer Feuerlage oder anderer Abweichung: Arbeit stoppen und die verantwortliche Fachkraft informieren.

Keine unbeaufsichtigten Versuche mit Feuer, heißen Werkstoffen oder Schmiedeeinrichtungen.

Lerneinheit 7: Heißes Werkstück erkennen und handhaben

Ein Werkstück kann auch dann noch gefährlich heiß sein, wenn seine Oberfläche nicht mehr deutlich glüht. Farbe allein ist deshalb kein Freigabesignal zum Anfassen.

Entscheidungsregel: Der sichere Zustand wird nach betrieblicher Arbeitsanweisung festgestellt, nicht durch spontanes Berühren.

Beobachtungsauftrag: Benenne im Bild drei mögliche Gefahrenzonen: heißes Werkstück, Bereich von Zunder/Funken und unmittelbarer Werkzeugbereich.

Lerneinheit 8: Qualität einer Tordierung beurteilen

Ein gutes Ausbildungsergebnis wird nicht nur als „schön“ bewertet. Prüfe systematisch:

Prüfkriterium	Gute Ausführung	Typische Abweichung
Achse	Stab bleibt gerade	Bogen oder Seitenschlag
Tordierzone	Beginn und Ende entsprechen der Vorgabe	Zone wandert oder ist unscharf
Gleichmäßigkeit	vergleichbare Spiralwirkung	lokale Überdrehung
Oberfläche	keine unzulässigen Risse oder Beschädigungen	Rissanzeichen, starke Beschädigung
Gestaltung	Rhythmus passt zum Entwurf	unruhige oder zufällige Wirkung

Entscheidungsauftrag: Ein Werkstück ist optisch attraktiv, zeigt aber eine auffällige Risslinie. Darf es als gelungen gelten?

Feedback: Nein. Gestaltung ersetzt keine technische Qualität. Eine mögliche Rissanzeige muss fachlich beurteilt werden; das Werkstück wird nicht einfach weiterverwendet.

Lerneinheit 9: Fortgeschrittene Gestaltung beobachten

Das Video zeigt eine komplexere Anwendung der Verdrehung in einem Türgriff. Beobachte besonders, wie die Torsion in ein größeres Bauteilkonzept eingebunden wird.

Transferfrage: Welche drei Entscheidungen müssen vor dem Tordieren gestalterisch feststehen?

Feedback: Mindestens Tordierzone, Drehrichtung und gewünschter Drehwinkel bzw. die gewünschte Anzahl der sichtbaren Windungen. Zusätzlich müssen Querschnitt, Anschlussbereiche und Fertigungsfolge abgestimmt sein.

Lerneinheit 10: Varianten als Gestaltungsprinzip

Komplexe Torsionsmuster können mehrere Stäbe, Fügeprozesse und weitere Schmiedetechniken kombinieren. Für die Grundausbildung ist wichtig, zuerst die einfache, kontrollierte Verdrehung sicher zu verstehen.

Beobachtungsauftrag: Trenne beim Sehen des Videos drei Ebenen:

Grundprinzip der Verdrehung.
Zusätzliche Füge- oder Schmiedeschritte.
Gestalterische Wirkung des fertigen Musters.

Feedback: So vermeidest Du, einen komplexen Gesamtprozess mit dem Grundprinzip des Tordierens zu verwechseln.

Gestufte Hilfen zum Ausbildungsfall

Aufgabe: Der Musterstab zeigt auf den ersten 30 mm eine enge Verdrehung und danach fast keine Torsion. Erkläre eine plausible Ursache und eine sichere Reaktion.

Hilfe 1: Überlege, wo der Werkstoff leichter plastisch verformbar war.

Hilfe 2: Vergleiche Temperaturverteilung, Einspannung und Lage der vorgesehenen Tordierzone.

Hilfe 3: Formuliere die Reaktion als Entscheidung: stoppen – prüfen – erst nach Freigabe korrigieren.

Musterfeedback: Eine plausible Ursache ist eine lokal höhere Umformbarkeit, beispielsweise durch ungleichmäßige Wärmeführung. Richtig ist, den Prozess zu stoppen und die Ursache gemeinsam mit der Fachkraft zu prüfen. Weiterdrehen würde die bereits stärker verformte Stelle meist noch stärker belasten.

Basis-, Anwendungs- und Transferaufgaben

Basisaufgabe

Aufgabe: Ordne die Begriffe Kaltumformen, Warmumformen und Tordieren fachlich ein.

Hilfe: Frage zuerst: Geht es um den Temperaturzustand oder um die Formänderung?

Begründetes Feedback: Kalt- und Warmumformen beschreiben den Umformzustand in Bezug auf die Temperatur. Tordieren beschreibt die Art der Formänderung: ein Verdrehen um die Längsachse.

Anwendungsaufgabe

Aufgabe: Bei zwei gleich langen Vierkantstäben soll derselbe Drehwinkel erzeugt werden. Stab A besitzt eine kurze, Stab B eine doppelt so lange Tordierzone. Welcher wirkt gestreckter?

Hilfe: Verteile denselben Winkel gedanklich auf unterschiedlich lange Strecken.

Begründetes Feedback: Stab B wirkt gestreckter, weil sich die gleiche Gesamtverdrehung über eine größere Länge verteilt.

Transferaufgabe

Aufgabe: Ein Entwurf verlangt einen wiederholbaren Torsionsrhythmus für zehn gleiche Musterstäbe. Entwickle ein Prüfkonzept, ohne selbstständig zu schmieden.

Hilfe 1: Lege Merkmale fest, die vor, während und nach dem Prozess kontrolliert werden können.

Hilfe 2: Denke an Markierungen, Tordierlänge, Drehrichtung, Drehwinkel, Geradheit und Oberflächenprüfung.

Begründetes Feedback: Ein gutes Konzept macht die Gestaltung mess- und wiederholbar. Es trennt Prozessvorgaben von subjektivem Eindruck und enthält eine eindeutige Stop-Regel bei Abweichungen.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste Dein Wissen

Wie wird Tordieren am Stab fachlich beschrieben? (Als Verdrehen um die Längsachse) (!Als ausschließliches Abtragen der Oberfläche) (!Als Trennen des Stabes in Segmente) (!Als Beschichten mit einer Spiralschicht)

Welcher Fertigungsgruppe wird das Verdrehen nach der Beanspruchungsart zugeordnet? (Schubumformen) (!Urformen) (!Spanen) (!Fügen)

Warum ist eine gleichmäßige Umformbarkeit in der Tordierzone wichtig? (Damit sich die Verdrehung möglichst kontrolliert verteilt) (!Damit das Werkstück automatisch gehärtet wird) (!Damit keine Einspannung nötig ist) (!Damit die Drehrichtung bedeutungslos wird)

Was ist bei einer lokal stark konzentrierten Verdrehung zuerst zu tun? (Den Prozess stoppen und die Ursache prüfen) (!Mit größerer Kraft weiterdrehen) (!Das Werkstück sofort mit der Hand richten) (!Die Einspannung während der Belastung lösen)

Welche Größe beschreibt den Bereich, über den ein Stab verdreht wird? (Tordierzone) (!Spanwinkel) (!Nahtdicke) (!Schnittfuge)

Welche Gefahr nennt die BGHM ausdrücklich für Schmiedeessen? (Gesundheitsgefahren durch Rauchgase) (!Nur elektrostatische Aufladung) (!Nur Bildschirmblendung) (!Nur kalte Oberflächen)

Was gilt für ein nicht mehr sichtbar glühendes Werkstück? (Es kann weiterhin gefährlich heiß sein) (!Es ist sicher handwarm) (!Es darf ohne Prüfung angefasst werden) (!Es ist automatisch spannungsfrei)

Was bewirkt bei gleicher Tordierlänge ein größerer Drehwinkel gestalterisch? (Eine engere Spiralwirkung) (!Eine vollkommen unveränderte Form) (!Eine gerade Kante ohne Windung) (!Eine automatisch größere Stablänge)

Wann darf eine praktische Tordierdemonstration im Ausbildungskontext stattfinden? (Unter fachlicher Anleitung und nach Sicherheitsvorgaben) (!Unbeaufsichtigt nach Feierabend) (!Ohne Prüfung des Rauchabzugs) (!Ohne Unterweisung bei unbekanntem Werkstoff)

Welches Merkmal gehört zur Qualitätsprüfung einer Tordierung? (Geradheit der Stabachse) (!Farbe der Werkbank) (!Marke des Hammers) (!Anzahl der Fenster im Raum)

Memory

Tordieren	Verdrehen um die Längsachse
Vierkantstab	deutlich sichtbare Spiralwirkung der Kanten
Tordierzone	festgelegter Bereich der Verdrehung
Drehwinkel	Maß der relativen Verdrehung
Warmumformen	Umformen oberhalb der Rekristallisationstemperatur
Rauchabzug	Schutzmaßnahme gegen Rauchgase
Zunder	oxidische Schicht auf erhitztem Stahl

Drag and Drop

Ordne die richtigen Begriffe zu.	Thema
Werkstoffzustand	beeinflusst die Umformbarkeit
Tordierzone	begrenzt den Bereich der Verdrehung
Drehrichtung	bestimmt den Verlauf der Spirale
Rauchabzug	vermindert die Belastung durch Rauchgase
Geradheit	ist ein Qualitätsmerkmal des fertigen Stabes

Kreuzworträtsel

Torsion	Wie heißt die Verdrehbeanspruchung eines Stabes?
Warmumformung	Wie heißt das Umformen oberhalb der Rekristallisationstemperatur?
Rauchabzug	Welche Einrichtung führt Rauchgase aus dem Schmiedebereich ab?
Vierkant	Welcher Stabquerschnitt zeigt verdrehte Kanten besonders deutlich?
Zunder	Wie heißt die oxidische Schicht auf erhitztem Stahl?
Rekristallisation	Welcher Gefügeprozess ist für die Definition der Warmumformung wichtig?

LearningApps

Lückentext

Offene Aufgaben

Leicht

Formanalyse: Fotografiere oder skizziere drei tordierte Metallbauteile im öffentlichen Raum, ohne private Bereiche zu betreten, und markiere jeweils Tordierzone und Drehrichtung.
Bauteilzeichnung: Zeichne einen Vierkantstab vor und nach einer halben, ganzen und eineinhalb Umdrehungen. Arbeite nur auf Papier oder digital.
Gefährdungscheck: Erstelle aus den BGHM-Hinweisen eine kurze Checkkarte zu Feuer, Rauchgasen, Funken, Zunder und heißen Werkstücken.
Videobeobachtung: Wähle eines der eingebetteten Videos und protokolliere fünf beobachtbare Prozessschritte, ohne daraus eine unbeaufsichtigte Handlungsanleitung abzuleiten.

Standard

Mustervergleich: Vergleiche zwei Tordiermuster mit unterschiedlicher Tordierlänge und begründe, welches ruhiger wirkt.
Werkstoffzustand: Erstelle eine Entscheidungsmatrix für kalt oder warm und nenne ausdrücklich die Punkte, die nur eine Fachkraft bzw. betriebliche Vorgabe entscheiden darf.
Qualitätsprüfung: Entwickle ein Prüfblatt für Geradheit, Tordierlänge, Gleichmäßigkeit, Oberfläche und Gestaltungswirkung.
Ausbilderinterview: Befrage eine Fachkraft zu typischen Fehlern beim Tordieren und dokumentiere besonders die Stop-Kriterien. Keine praktische Demonstration ohne betriebliche Freigabe.

Schwer

Ausbildungsauftrag: Plane für den Musterstab eine vollständige Arbeitsvorbereitung mit Zeichnung, Prüfkriterien, Gefährdungen, Schutzmaßnahmen und Entscheidungsstellen. Die Durchführung bleibt fachlich angeleitet.
Fehlerdiagnose: Analysiere einen absichtlich fehlerhaft gezeichneten Torsionsstab mit lokaler Überdrehung und Seitenschlag und leite Ursachenhypothesen ab.
Gestaltungsserie: Entwirf drei zusammengehörige Torsionsvarianten für ein Torfeld und begründe Rhythmus, Drehrichtung und Übergänge.
Lernvideo: Produziere ein kurzes Erklärvideo ohne reale Schmiedevorgänge, in dem Du mit Zeichnungen oder Modellen Werkstoffzustand, Tordierzone und Sicherheitsentscheidungen erklärst.

Lernkontrolle

Prozessentscheidung: Ein Stab verdreht sich nur im heißesten Teil. Erkläre den Zusammenhang zwischen lokaler Umformbarkeit und Formverteilung und entscheide, wie sicher weiter vorzugehen ist.
Gestaltungstransfer: Ein Kunde wünscht ein ruhigeres Torsionsbild bei gleicher Gesamtverdrehung. Begründe mindestens zwei konstruktive bzw. gestalterische Änderungen.
Sicherheitsanalyse: Der Rauchabzug funktioniert nicht zuverlässig. Beurteile, warum der Arbeitsauftrag nicht einfach fortgesetzt werden darf, und ordne die Gefährdung in die Schutzmaßnahmen ein.
Qualitätsentscheidung: Ein Stab ist optisch gleichmäßig, aber seitlich gekrümmt. Entscheide, ob er als Muster freigegeben werden kann, und begründe Deine Prüfreihenfolge.
Verfahrensvergleich: Vergleiche Kalt- und Warmtordieren hinsichtlich Umformkraft, Werkstoffzustand, Prozesskontrolle und Arbeitsschutz, ohne pauschal ein Verfahren als immer besser zu bezeichnen.
Ausbildungsfall: Entwickle für eine Serie identischer Musterstäbe einen Plan, mit dem zehn Werkstücke gestalterisch vergleichbar werden. Begründe, welche Merkmale gemessen oder dokumentiert werden müssen.

Lernnachweis

Für einen Lernnachweis zu diesem Thema ist wichtig, dass Du:

Tordieren als Verdrehen um die Längsachse fachlich einordnen kannst.
den Zusammenhang zwischen Werkstoffzustand und Verteilung der Verdrehung erklärst.
Tordierzone, Drehrichtung, Drehwinkel und Geradheit in Zeichnungen und Bauteilen erkennst.
Kalt- und Warmumformen begründet unterscheidest.
typische Qualitätsabweichungen analysierst, statt sie nur optisch zu bewerten.
Gefährdungen durch heiße Werkstoffe, Feuer, Rauch- und Abgase, Funken, Zunder und Brandlasten benennen kannst.
erklären kannst, warum Schmiedeversuche nur nach Unterweisung und unter fachlicher Anleitung durchgeführt werden.
einen Ausbildungsfall planen, prüfen und begründet bewerten kannst.

Quellen- und Medienprüfung

Fachliche Quellen:

Metallbauer-Ausbildungsverordnung: Fachrichtung Metallgestaltung, Schmiedefeuer, Werkstoffauswahl, Wärmeführung und manuelles Schmieden.
Ausbildungsrahmenplan Metallbauer/-in: „Stäbe kalt und warm verdrehen“ als Ausbildungsinhalt.
BGHM Arbeitsschutz Kompakt Nr. 118 – Schmiedeessen: Gefährdungen und Schutzmaßnahmen zu Feuer, Rauchgasen, Zunder, heißen Werkstücken, Rauchabzug und Löschmitteln.
BAuA – ASR A3.6 Lüftung: Anforderungen an gesundheitlich zuträgliche Atemluft und Lüftung.
Gefahrstoffverordnung § 12: Schutz vor Brand- und Explosionsgefährdungen.
Wikipedia – Umformen: Einordnung von Verdrehen in das Schubumformen.
Wikipedia – Schmieden: Überblick zu Warm- und Kaltumformung beim Schmieden.

Medienrechte geprüft:

– Wikimedia Commons, Orion 8, CC BY 3.0.
– Wikimedia Commons, Jeff Kubina, CC BY-SA 2.0.
– Wikimedia Commons, David Whelan, CC0 1.0.
– Wikimedia Commons, Bellina 09, CC BY-SA 4.0.
– Wikimedia Commons, Hunt Museum/Justin Gawke, CC0 1.0.
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