T9 G - Technik 9 wiederholen und festigen

Dieser aiMOOC hilft Dir, zentrale Inhalte aus Technik in Klasse 9 auf G-Niveau zu wiederholen, zu sichern und auf neue Aufgaben zu übertragen. Die Schwerpunkte orientieren sich am Bildungsplan Baden-Württemberg für das Wahlpflichtfach Technik in den Klassen 7/8/9.

Du arbeitest mit kurzen Erklärungen, Bildkarten, Animationen, Schaltplänen, Explosionszeichnungen, Werkstofffotos, 3D-Modellen und interaktiven Aufgaben. Viele Medien sind nicht nur zum Anschauen da: Du sollst beobachten, markieren, vergleichen, messen, simulieren und Fehler finden.

Wichtig: Praktische Arbeiten finden nur nach schulischer Unterweisung, unter Aufsicht und mit erforderlicher Schutzausrüstung statt. Gefährliche Maschinen werden nicht eigenständig benutzt. Arbeiten an Netzspannung sind ausgeschlossen. Elektrische Versuche werden nur mit freigegebenen Schulkomponenten und sicherer Kleinspannung durchgeführt.

Lernziele

Nach der Wiederholung kannst Du wichtige Fachbegriffe erklären und typische technische Abläufe in sinnvoller Reihenfolge beschreiben.

Bereich	Das kannst Du am Ende
Werkstoffe	Holz, Metall und Kunststoff anhand typischer Eigenschaften unterscheiden und passend auswählen.
Technische Zeichnung	Skizzen, Fertigungszeichnungen, Ansichten und einfache CAD-Darstellungen lesen und nutzen.
Fertigungstechnik	typische Arbeitsschritte planen und Einzel- von Serienfertigung unterscheiden.
Technisches System	Baugruppen, Eingabe, Verarbeitung und Ausgabe erkennen und beschreiben.
Elektrotechnik	einfache Schaltpläne lesen sowie Reihen- und Parallelschaltung unterscheiden.
Getriebe	Drehrichtung, Drehzahl und Drehmoment bei einfachen Zahnradpaaren beschreiben.
Energieversorgung	Primärenergieträger nennen und Wege zur Nutzenergie beschreiben.
Bautechnik	einfache Baupläne und technische Systeme im Gebäude untersuchen.
Mobilität	Aufbau und Wirkungsweise eines Antriebssystems beschreiben.
Nachhaltigkeit	technische Lösungen nach Funktion, Sicherheit, Materialeinsatz, Reparierbarkeit und Umweltwirkung vergleichen.

So lernst Du adaptiv

Dieser aiMOOC arbeitet mit Wiederholungsschleifen. Wenn Du bei einer Aufgabe einen Fehler machst, springst Du gezielt zu dem passenden Abschnitt zurück. Danach bearbeitest Du eine ähnliche Aufgabe erneut.

Fehlercode	Wenn Dir das schwerfällt	Wiederhole	Danach prüfst Du Dich
R1	Werkstoff erkennen oder auswählen	Werkstoffe erkennen und begründen	Bildkarten vergleichen und eine Materialentscheidung begründen
R2	Zeichnung, Fertigungsfolge oder 3D-Druck	Planen, Zeichnen und Fertigen	Ablaufkarten ordnen
R3	Maschine, Baugruppe oder Getriebe	Maschinen, Baugruppen und Getriebe	Explosionszeichnung und Animation erneut untersuchen
R4	Stromkreis oder Schaltplan	Elektrische Systeme sicher verstehen	Schaltungsfehler finden
R5	Energie, Bau, Mobilität oder Nachhaltigkeit	Energie, Gebäude und Mobilität	technische Entscheidung mit Kriterien begründen

Lernregel: Fehler sind ein Signal für die nächste Lernschleife. Wiederhole nicht alles, sondern genau den Abschnitt, der zu Deinem Fehler passt.

Bildungsplanbezug Baden-Württemberg

Der Bildungsplan Technik für die Klassen 7/8/9 verbindet Erkenntnisgewinnung, Kommunikation, Bewertung sowie Herstellung und Nutzung mit inhaltlichen Feldern.

Für diese Wiederholung stehen besonders im Mittelpunkt:

Werkstoffe und Produkte: technische Zeichnungen nutzen, einfache Zeichnungen erstellen, CAD einsetzen und Werkstoffe passend auswählen.
Systeme und Prozesse: Baugruppen einer Maschine beschreiben, Schaltpläne erstellen, Reihen- und Parallelschaltungen anwenden und Fehler mit Hilfestellung beseitigen.
Produktionstechnik: Einzel- und Serienfertigung unterscheiden, Fertigungsabläufe beschreiben und ein einfaches Produkt in Serie denken.
Versorgung und Entsorgung: Primärenergieträger nennen, regenerative Energie untersuchen sowie Bereitstellung und Verteilung von Energie beschreiben.
Bautechnik: einfache Planungsunterlagen lesen, bautechnische Experimente auswerten und einfache Gebäudesysteme untersuchen.
Mobilität: Aufbau und Wirkungsweise eines Antriebssystems beschreiben.

Quelle: Bildungsplan Baden-Württemberg – Technik, Klassen 7/8/9

Sicherheit zuerst

Technikunterricht verbindet Denken und Handeln. Sicherheit ist Teil der Fachkompetenz.

Situation	Sicheres Verhalten
Werkstatt	Erst nach Unterweisung arbeiten. Arbeitsbereich ordentlich halten. Schutzbrille, Gehörschutz oder weitere PSA nach Vorgabe verwenden.
Maschinen	Nur freigegebene Maschinen nach Einweisung und unter Aufsicht nutzen. Keine eigenständige Nutzung gefährlicher Maschinen.
Elektrik	Nur freigegebene Komponenten und sichere Kleinspannung verwenden. Keine Experimente an Netzspannung.
Bauteile	Vor dem Aufbau Daten, Polung, Anschlüsse und zulässige Spannung prüfen.
Fehlersuche	Energiequelle zuerst abschalten. Dann Sichtprüfung, Planvergleich und Messung nach Lehrkraftvorgabe.
3D-Druck	Heiße Düse, Heizbett und bewegte Achsen nicht berühren. Gerät nur nach Einweisung bedienen.

Prüfungsnaher Merksatz: Eine technisch richtige Lösung ist nur dann gut, wenn sie auch sicher realisierbar ist.

Werkstoffe erkennen und begründen

Werkstoff, Eigenschaft und Verwendung

Ein Werkstoff ist ein Material, aus dem ein technisches Produkt hergestellt wird.

Eine Werkstoffeigenschaft beschreibt, wie sich ein Werkstoff verhält. Beispiele sind Härte, Dichte, Elastizität, Leitfähigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Bearbeitbarkeit.

Eine technische Entscheidung verbindet Aufgabe und Eigenschaft: Nicht der „beste“ Werkstoff wird gesucht, sondern ein passender Werkstoff.

Bildkarten: Holz, Metall und Kunststoff

Bildkarte	Beobachtung	Fachliche Spur
	Erkennst Du Schichten oder Fasern?	Holzwerkstoffe können aus mehreren Lagen aufgebaut sein.
	Welche Form wurde hergestellt?	Metall lässt sich unter anderem trennen, umformen und spanend bearbeiten.
	Aus welcher Rohform können Kunststoffprodukte entstehen?	Kunststoffgranulat kann in industriellen Verfahren weiterverarbeitet werden.
	Welche Form hat der Kunststoff hier?	Filament ist ein strangförmiger Ausgangsstoff für viele FFF-3D-Drucker.

Medienauftrag – beobachten: Notiere zu jeder Bildkarte zwei sichtbare Merkmale. Trenne Beobachtung und Vermutung.

Medienauftrag – vergleichen: Ordne jedem Werkstoff eine mögliche Stärke zu: gute Bearbeitbarkeit, hohe Festigkeit, geringe Dichte, elektrische Leitfähigkeit oder Formbarkeit. Mehrfachzuordnungen sind möglich.

Selbstkontrolle: Eine gute Begründung hat die Form: „Ich wähle ..., weil die Eigenschaft ... für die Funktion ... wichtig ist.“

Holz

Holz ist ein natürlicher Werkstoff. Es besitzt eine Faserrichtung. Diese beeinflusst Bearbeitung und Belastbarkeit.

Massivholz besteht aus gewachsenem Holz. Holzwerkstoffe wie Sperrholz oder Multiplex entstehen aus verbundenen Holzlagen oder Holzbestandteilen.

Typische Prüffrage: Warum ist Faserrichtung wichtig? Weil Holz sich je nach Belastungsrichtung unterschiedlich verhält und beim Bearbeiten ausreißen kann.

Metall

Metalle sind häufig fest, gut belastbar und meist elektrisch leitfähig. Viele Metalle lassen sich sägen, feilen, bohren, biegen oder spanend bearbeiten.

Korrosion ist eine Reaktion eines Werkstoffs mit seiner Umgebung. Bei ungeschütztem Eisen kann Rost entstehen.

Oberflächenschutz kann Korrosion verringern. Beispiele sind Lackieren, Beschichten oder geeignete Werkstoffwahl.

Kunststoff

Kunststoffe können leicht, elektrisch isolierend und gut formbar sein. Ihre Eigenschaften hängen stark von Kunststoffart und Verarbeitung ab.

Thermoplaste werden bei Erwärmung weich und lassen sich erneut formen. Viele Filamente für den schulischen 3D-Druck gehören zu dieser Gruppe.

Recyclinggerechtes Konstruieren bedeutet unter anderem: Werkstoffe möglichst trennbar verbinden, Materialarten kennzeichnen und unnötige Materialmischungen vermeiden.

Mini-Entscheidung: Werkstoff auswählen

Aufgabe: Ein leichter Schutzdeckel für ein Modell soll elektrisch isolieren und sich einfach herstellen lassen.

Schritt	Frage	Beispielantwort
Funktion	Was soll das Teil leisten?	Abdecken und schützen.
Randbedingung	Was ist besonders wichtig?	geringes Gewicht und elektrische Isolation.
Werkstoffeigenschaft	Welche Eigenschaft passt?	geringe Dichte und geringe elektrische Leitfähigkeit.
Entscheidung	Welcher Werkstoff ist plausibel?	Ein geeigneter Kunststoff kann passend sein.
Kontrolle	Welche Nachteile sind zu prüfen?	Wärmebeständigkeit, Stabilität, Reparierbarkeit und Entsorgung.

Transfer: Ändere die Aufgabe: Der Deckel muss sehr steif und temperaturbeständig sein. Welche Kriterien werden jetzt wichtiger?

Planen, Zeichnen und Fertigen

Von der Idee zum Produkt

Ein technisches Produkt entsteht nicht zufällig. Ein typischer Ablauf ist:

Problem: Aufgabe und Anforderungen klären.
Idee: mehrere Lösungen skizzieren.
Planung: Maße, Werkstoff, Fertigung und Sicherheit festlegen.
Herstellung: Arbeitsschritte nach Plan durchführen.
Prüfung: Maße, Funktion und Sicherheit kontrollieren.
Optimierung: Fehlerursachen erkennen und Lösung verbessern.
Dokumentation: Vorgehen und Ergebnis nachvollziehbar festhalten.

Fachbegriff: Ein Fertigungsplan ordnet Arbeitsschritte, Werkzeuge, Prüfungen und Sicherheitsmaßnahmen.

Technische Zeichnung

Eine Skizze ist eine schnelle zeichnerische Darstellung. Sie muss verständlich sein, aber nicht vollständig normgerecht.

Eine Fertigungszeichnung enthält die Informationen, die für die Herstellung benötigt werden. Dazu gehören zum Beispiel Form, Maße und notwendige Angaben zur Ausführung.

Die Dreitafelprojektion zeigt ein Werkstück in mehreren Ansichten, häufig Vorderansicht, Seitenansicht und Draufsicht.

Eine Parallelprojektion stellt ein Werkstück räumlich dar. Parallele Kanten bleiben in der Darstellung parallel.

CAD bedeutet Computer Aided Design. Damit werden technische Zeichnungen oder 3D-Modelle am Computer erstellt.

3D-Modell untersuchen

Datei:3D Gears Nevit.stl

3D-Auftrag – drehen und zoomen: Betrachte das Modell aus mindestens drei Richtungen.

Suche eine Ansicht, in der sich die Zahnform gut erkennen lässt.
Suche eine Ansicht, in der die Dicke der Zahnräder deutlich wird.
Erkläre, warum eine einzige 2D-Ansicht nicht alle Informationen über ein räumliches Bauteil zeigt.

Transfer: Welche Maße würdest Du in einer Fertigungszeichnung benötigen, wenn ein Zahnrad als Modellteil hergestellt werden soll?

Additive Fertigung und FFF

Additive Fertigung bedeutet: Material wird schichtweise hinzugefügt.

Beim FFF-Verfahren wird ein Kunststofffilament gefördert, erwärmt und durch eine Düse abgelegt. Das Bauteil entsteht Schicht für Schicht.

Bildlegende: Ein FFF-3D-Drucker bewegt die Düse relativ zum Druckbett und baut ein Bauteil schichtweise auf.

Medienauftrag – markieren: Zeige am Bild gedanklich auf Filamentzuführung, Druckkopf, Druckbett und Bewegungsachsen.

Medienauftrag – Fehler finden: Welche Ursache passt zu welchem Fehler?

Fehlerbild	Mögliche Ursache	Prüfidee
Erste Schicht haftet schlecht	Abstand oder Oberfläche ungünstig	Aufbau stoppen und Einstellung durch eingewiesene Person prüfen
Bauteil verzieht sich	ungleichmäßige Abkühlung	Lage, Material und Druckbedingungen vergleichen
Maße stimmen nicht	Modell-, Slicer- oder Geräteeinstellung	Sollmaß und Istmaß vergleichen
Oberfläche ist ungleichmäßig	Förderung oder Bewegungsablauf ungleichmäßig	Beobachtung dokumentieren und Ursache systematisch eingrenzen

Videoauftrag: Stoppe das Video an einer Stelle, an der das Schichtprinzip gut sichtbar ist. Zeichne einen einfachen Ablaufpfeil: 3D-Modell → Schichten → Druckbewegung → Bauteil.

Sicherheit: Heiße Düse, Heizbett und bewegliche Bauteile werden nicht berührt. Bedienung nur nach Unterweisung.

Explosionszeichnung lesen

Eine Explosionszeichnung zeigt Bauteile räumlich voneinander getrennt. Ihre Lage und Reihenfolge bleiben erkennbar.

Medienauftrag – analysieren:

Zähle die unterschiedlichen Bauteilarten.
Suche Bauteile, die mehrfach vorkommen.
Bestimme eine mögliche Montagereihenfolge.
Erkläre, warum eine Explosionszeichnung für Wartung und Reparatur hilfreich ist.

Selbstkontrolle: Eine gute Montagereihenfolge berücksichtigt Lage, Funktion, Zugänglichkeit und Abhängigkeiten zwischen Bauteilen.

Maschinen, Baugruppen und Getriebe

Technisches System und Baugruppe

Ein technisches System besteht aus Teilen, die gemeinsam eine Aufgabe erfüllen.

Eine Baugruppe ist eine zusammengehörige Einheit innerhalb eines technischen Systems.

Bei einem Akku-Bohrschrauber können zum Beispiel Energiequelle, Schalter/Steuerung, Elektromotor, Getriebe, Werkzeugaufnahme und Gehäuse als funktionale Einheiten betrachtet werden.

Systemgrenze bedeutet: Du legst fest, was zum untersuchten System gehört und was zur Umgebung gehört.

Eingabe – Verarbeitung – Ausgabe

Das EVA-Prinzip hilft beim Beschreiben technischer Systeme.

Schritt	Bedeutung	Beispiel bei einer automatischen Beleuchtung
Eingabe	Information oder Signal gelangt ins System.	Sensor erkennt Dunkelheit.
Verarbeitung	Signal wird ausgewertet.	Steuerung entscheidet nach eingestellter Bedingung.
Ausgabe	System reagiert.	Lampe wird eingeschaltet.

Fehleranalyse: Wenn die Lampe nicht leuchtet, prüfst Du nicht zufällig. Prüfe zuerst Eingabe, dann Verarbeitung, dann Ausgabe.

Zahnradgetriebe

Ein Getriebe überträgt und verändert Bewegung.

Bei zwei außenverzahnten Zahnrädern drehen sich die Räder in entgegengesetzte Richtungen.

Ein kleines antreibendes Zahnrad und ein größeres angetriebenes Zahnrad können die Drehzahl verringern und das Drehmoment erhöhen.

Kurzanimation – beobachten:

Markiere gedanklich das antreibende und das angetriebene Zahnrad.
Vergleiche die Drehrichtung.
Zähle grob, welches Rad mehr Zähne besitzt.
Formuliere: „Wenn das große Rad angetrieben wird, dann ...“

Fachbegriffe: Drehzahl beschreibt, wie schnell sich etwas dreht. Drehmoment beschreibt die Drehwirkung einer Kraft.

Planetengetriebe als Erweiterung

Ein Planetengetriebe besitzt mehrere miteinander kämmende Zahnräder. Für das G-Niveau ist hier vor allem die Systemidee wichtig: Mehrere Bauteile übertragen gemeinsam Bewegung.

Medienauftrag – vergleichen: Nenne zwei Unterschiede zwischen dem einfachen Zahnradpaar und dem Planetengetriebe. Betrachte Anzahl der Zahnräder, Anordnung und Bewegungen.

3D-Zahnrad untersuchen

Datei:Zahnrad 20230523 001.stl

3D-Auftrag – messen und planen: Nutze die Ansicht zum qualitativen Vergleichen. Welche Größen wären für eine reale Herstellung nötig? Denke an Außendurchmesser, Bohrung, Dicke und Zahngeometrie.

Prüfungsnah: Eine Zeichnung ohne notwendige Maße ist als Fertigungsunterlage unvollständig.

Elektrische Systeme sicher verstehen

Grundbegriffe

Spannung U ist die elektrische Potenzialdifferenz zwischen zwei Punkten. Einheit: Volt.

Stromstärke I beschreibt den elektrischen Strom durch einen Leiterquerschnitt. Einheit: Ampere.

Widerstand R beschreibt, wie stark ein Bauteil den Stromfluss hemmt. Einheit: Ohm.

Verbraucher wandeln elektrische Energie in andere Energieformen um, zum Beispiel Licht, Bewegung oder Wärme.

Schalter öffnen oder schließen einen Stromweg.

Wichtig: In diesem aiMOOC werden keine Arbeiten an Netzspannung durchgeführt. Schulversuche erfolgen nur mit freigegebenen Komponenten und sicherer Kleinspannung.

Schaltplan statt Kabelbild

Ein Schaltplan stellt elektrische Bauteile mit Symbolen und Verbindungen dar. Die räumliche Position des realen Aufbaus ist zweitrangig. Wichtig ist die elektrische Verbindung.

Medienauftrag – vergleichen:

Finde links und rechts die Spannungsquelle.
Verfolge jeweils einen möglichen Stromweg.
Entscheide, welche Darstellung eine Reihenschaltung und welche eine Parallelschaltung zeigt.
Erkläre den Unterschied mit dem Begriff Verzweigung.

Merksatz: In einer Reihenschaltung gibt es für den betrachteten Stromkreis nur einen gemeinsamen Weg durch die hintereinander liegenden Verbraucher. In einer Parallelschaltung gibt es Verzweigungen.

Videoauftrag: Höre gezielt auf die Begriffe Stromstärke und Spannung. Schreibe je einen Satz zur Reihen- und Parallelschaltung. Prüfe danach Deine Sätze am Schaltbild.

Reihen- und Parallelschaltung

Merkmal	Reihenschaltung	Parallelschaltung
Stromweg	gemeinsamer Weg	verzweigte Wege
Unterbrechung eines Verbrauchers	kann den gesamten Stromweg unterbrechen	andere Zweige können weiterhin geschlossen sein
Spannung an gleichen parallelen Zweigen	nicht das kennzeichnende Merkmal	liegt an den Zweigen zwischen denselben Knoten an
Typische Fehlersuche	Unterbrechung im gemeinsamen Weg suchen	betroffenen Zweig und gemeinsame Versorgung prüfen

LED und Vorwiderstand

Eine LED ist eine Leuchtdiode. Sie lässt Strom im normalen Betrieb nur in einer vorgesehenen Richtung fließen.

Ein Vorwiderstand begrenzt den Strom.

Polung bedeutet die richtige Zuordnung der Anschlüsse.

Sicherheitsregel: Bauteile werden nur nach Datenblatt, Vorgabe der Lehrkraft und mit sicherer Kleinspannung verwendet.

Fehlersuche mit System

Fehler werden nicht durch wahlloses Umstecken gesucht.

Energiequelle abschalten.
Sichtprüfung durchführen.
Aufbau mit Schaltplan vergleichen.
Polung und Bauteilwerte prüfen.
Verbindungen prüfen.
Messung nur nach Einweisung durchführen.
Eine Änderung nach der anderen vornehmen.
Ergebnis dokumentieren.

Typischer Prüfungsfehler: Mehrere Dinge gleichzeitig verändern. Dann ist nicht mehr klar, welche Änderung die Ursache beseitigt hat.

Fehlerbild-Aufgabe

Ein Kleinspannungsmodell mit LED leuchtet nicht. Der Schalter ist geschlossen.

Beobachtung	Mögliche Ursache	Sinnvoller nächster Schritt
LED bleibt dunkel	Stromkreis offen	Verbindung mit Schaltplan vergleichen
LED bleibt dunkel	LED falsch gepolt	Polung nach Vorgabe prüfen
LED bleibt dunkel	Spannungsquelle nicht aktiv	freigegebene Quelle kontrollieren
Widerstand wird auffällig warm	falscher Aufbau oder ungeeigneter Wert	sofort abschalten und Lehrkraft informieren

Transfer: Begründe, warum „stärkere Spannungsquelle ausprobieren“ keine fachlich sichere Standardstrategie zur Fehlersuche ist.

Videoauftrag: Erstelle während des Videos eine Begriffskette aus fünf Begriffen: Leiter – Spannung – Strom – Widerstand – Verbraucher. Verbinde jeden Begriff mit einem kurzen Erklärungssatz.

Produktionstechnik

Einzel- und Serienfertigung

Einzelfertigung bedeutet: Ein einzelnes Produkt oder wenige individuell angepasste Produkte werden hergestellt.

Serienfertigung bedeutet: Eine bestimmte Anzahl gleicher oder ähnlicher Produkte wird nach festgelegtem Ablauf hergestellt.

Kriterium	Einzelfertigung	Serienfertigung
Stückzahl	klein	größer
Anpassung	häufig hoch	eher standardisiert
Arbeitsablauf	kann individuell sein	wird wiederholt und möglichst gleich ausgeführt
Vorrichtung	lohnt sich nicht immer	kann Zeit sparen und Qualität sichern

Arbeitsteilige Fertigung

Arbeitsteilung bedeutet: Eine Gesamtaufgabe wird in Teilaufgaben zerlegt.

Beispiel für ein einfaches Modellprodukt:

Material bereitstellen und prüfen.
Anreißen oder Maße übertragen.
Bauteile bearbeiten.
Bohrungen oder Verbindungen herstellen.
Baugruppen montieren.
Funktion prüfen.
Qualität dokumentieren.

Qualitätssicherung bedeutet: Prüfen, ob festgelegte Anforderungen eingehalten werden.

Prüffall: Serienfertigung verbessern

Eine Gruppe stellt zehn gleiche Modellteile her. Die Bohrungen liegen bei mehreren Teilen an unterschiedlichen Stellen.

Analyse: Das Problem betrifft die Wiederholgenauigkeit.

Mögliche Verbesserung: Eine geeignete Lehre oder Vorrichtung kann die Lage reproduzierbarer machen.

Begründung: Eine gute technische Verbesserung verringert Abweichungen, ohne Sicherheit oder Funktion zu verschlechtern.

Transfer: Nenne einen Nachteil einer zusätzlichen Vorrichtung. Denke an Aufwand, Material, Zeit oder Flexibilität.

Energie, Gebäude und Mobilität

Energie: vom Energieträger zur Nutzenergie

Ein Primärenergieträger ist eine in der Natur vorkommende Energiequelle oder ein Energieträger, bevor technische Umwandlungen stattfinden.

Nutzenergie ist die Energieform, die am Ende für den gewünschten Zweck gebraucht wird, zum Beispiel Licht, Wärme oder Bewegung.

Eine Energieumwandlungskette zeigt die Schritte zwischen Quelle und Nutzung.

Beispiel: Sonnenstrahlung → Solarzelle → elektrische Energie → Motor → Bewegung.

Photovoltaik untersuchen

Bildlegende: Photovoltaische Zellen wandeln Licht direkt in elektrische Energie um. In technischen Anlagen folgen weitere Komponenten zur Nutzung und Verteilung.

Medienauftrag – verfolgen: Fahre mit dem Finger oder Mauszeiger den Energie- und Signalweg im Schema nach. Benenne mindestens drei Stationen.

Medienauftrag – Fehler finden: Was wäre falsch an der Aussage „Ein Solarmodul erzeugt immer gleich viel elektrische Leistung“? Denke an Beleuchtungsstärke, Ausrichtung, Verschattung und Temperatur.

Videoauftrag: Stoppe nach einer Erklärung zum Weg vom Licht zur elektrischen Energie. Formuliere den Vorgang in drei kurzen Sätzen auf G-Niveau.

Experiment nur im Unterricht: Messungen an kleinen freigegebenen Solarzellen können mit sicherer Kleinspannung durchgeführt werden. Aufbau und Messgerät werden nach Lehrkraftvorgabe verwendet.

Wärmepumpe als technisches System

Eine Wärmepumpe transportiert Wärme mithilfe eines technischen Kreisprozesses von einem niedrigeren auf ein höheres Temperaturniveau. Dafür benötigt sie Antriebsenergie.

Medienauftrag – beobachten: Suche Wärmequelle, Verdampfer, Verdichter, Verflüssiger und Wärmeabgabe.

Transfer: Erkläre, warum „Die Wärmepumpe erzeugt Wärme aus dem Nichts“ technisch falsch formuliert ist.

Bautechnik: Tragwerk verstehen

Ein Tragwerk leitet Kräfte sicher ab.

Druck belastet ein Bauteil auf Zusammendrücken. Zug belastet es auf Auseinanderziehen.

Medienauftrag – markieren: Suche Stäbe mit Zug- und Druckbeanspruchung. Nutze die Farblegende des Bildes.

Medienauftrag – vergleichen: Was verändert sich vermutlich, wenn eine Last an einer anderen Stelle angreift? Formuliere eine Hypothese.

Praxis nur nach Unterrichtsanweisung: Modellbrücken dürfen mit ungefährlichen Schulmaterialien untersucht werden. Belastungsversuche werden so durchgeführt, dass keine Personen durch brechende Bauteile gefährdet werden.

3D-Modell einer Brücke

Datei:Hängebrücke 20220727.stl

3D-Auftrag – untersuchen:

Drehe das Modell seitlich und von oben.
Suche tragende und verbindende Elemente.
Beschreibe, welche Bauteile Zug- oder Druckkräfte übertragen könnten.
Vergleiche das 3D-Modell mit einer zweidimensionalen technischen Zeichnung.

Technische Systeme im Gebäude

Beispiele für technische Systeme in Gebäuden sind Beleuchtung, Heizung und Alarmanlage.

Eine Steuerung beeinflusst einen Ablauf nach festgelegten Vorgaben.

Beispiel Beleuchtung:

Sensor → Verarbeitung → Schalter/Relais → Leuchte.

Prüfungsnah: Beschreibe nicht nur Bauteile. Erkläre ihr Zusammenwirken.

Mobilität und Antrieb

Ein Antriebssystem wandelt Energie in Bewegung um und überträgt die Bewegung zum gewünschten Ort.

Typische Funktionskette eines einfachen Elektroantriebs:

Energiequelle → elektrische Steuerung → Elektromotor → Getriebe → Rad oder Arbeitsorgan.

Bildlegende: Detail eines Gleichstrommotors mit Kommutator und Bürsten.

Medienauftrag – beobachten: Suche Bauteile, die sich beim Betrieb drehen, und Bauteile, die feststehen.

Fachbegriffe: Rotor ist der drehende Teil. Stator ist der feststehende Teil.

Videoauftrag: Notiere während der Animation die Begriffe Rotor, Stator, Bürsten, Kommutator und Welle. Ordne danach jedem Begriff eine Funktion zu.

Explosionszeichnung eines Motors

Medienauftrag – Fehler finden: Stell Dir vor, zwei Bauteile würden bei der Montage vertauscht. Welche Folgen könnten auftreten? Begründe mit Passung, Bewegung, elektrischer Verbindung oder Lagerung.

Transfer: Warum sind Demontage-Dokumentation und Explosionszeichnung für Reparierbarkeit wichtig?

Nachhaltigkeit und technische Entscheidungen

Produktanalyse statt Bauchgefühl

Eine Produktanalyse untersucht ein technisches Produkt nach festgelegten Kriterien.

Kriterium	Leitfrage
Funktion	Erfüllt das Produkt seine Aufgabe zuverlässig?
Sicherheit	Welche Risiken bestehen und wie werden sie begrenzt?
Werkstoff	Ist der Werkstoff passend und sparsam eingesetzt?
Herstellung	Wie aufwendig ist die Fertigung?
Energie	Wie viel Energie benötigt Herstellung und Nutzung?
Wartung	Können Verschleißteile erreicht und ersetzt werden?
Reparatur	Lässt sich das Produkt öffnen und wieder zusammenbauen?
Lebensdauer	Wie lange kann es sinnvoll genutzt werden?
Verwertung	Lassen sich Materialien trennen, wiederverwenden oder recyceln?

Technische Entscheidung begründen

Eine gute Begründung enthält mindestens:

die technische Aufgabe,
mindestens zwei Kriterien,
einen Vergleich,
eine Entscheidung,
einen Nachteil oder Zielkonflikt.

Beispiel: Für ein häufig montiertes Modellbauteil kann eine Schraubverbindung gegenüber einer dauerhaften Klebung vorteilhaft sein, wenn Reparatur und Demontage wichtig sind. Dafür kann sie mehr Bauteile und Montagezeit benötigen.

Transfer: Begründe eine Verbindung für ein Gehäuse, das im Unterricht mehrfach geöffnet werden muss.

Medienlabor: untersuchen statt nur anschauen

Auftrag 1 – Beobachten

Wähle das Bild der Werkstoffe. Schreibe fünf reine Beobachtungen auf. Vermeide zunächst Wörter wie „gut“, „schlecht“, „stabil“ oder „geeignet“.

Selbstkontrolle: Beobachtungen müssen sichtbar oder messbar sein.

Auftrag 2 – Markieren

Öffne die Explosionszeichnung des Lagers. Markiere auf einer eigenen Skizze Innenring, Außenring, Wälzkörper und trennende bzw. führende Elemente.

Hilfe: Beginne mit den rotationssymmetrischen Teilen.

Auftrag 3 – Vergleichen

Vergleiche Reihen- und Parallelschaltung nach Stromwegen, Verhalten bei Unterbrechung und möglicher Fehlersuche.

Lösungsweg: Erst Stromweg verfolgen, dann Verzweigungen markieren, danach Folgen einer Unterbrechung beschreiben.

Auftrag 4 – Messen

Wähle ein ungefährliches Schulmodell oder eine von der Lehrkraft bereitgestellte Zeichnung. Miss zwei Maße und vergleiche Soll- und Istmaß.

Fachbegriff: Toleranz ist der zulässige Bereich einer Maßabweichung.

Sicherheit: Messungen an laufenden Maschinen sind tabu, wenn keine ausdrücklich sichere Messsituation vorgegeben wurde.

Auftrag 5 – Simulieren

Simuliere gedanklich ein Zahnradpaar:

Antrieb dreht rechts herum.
Abtrieb dreht bei Außenverzahnung links herum.
Vergrößere gedanklich das Abtriebszahnrad.
Beschreibe die Änderung von Drehzahl und Drehmoment qualitativ.

Selbstkontrolle: Ein größeres Abtriebszahnrad führt bei gleichem antreibendem Zahnrad typischerweise zu geringerer Abtriebsdrehzahl und höherem Abtriebsdrehmoment.

Auftrag 6 – Fehler finden

In einer Fertigungsfolge steht:

„Bohren → Anreißen → Werkstück prüfen → Maße festlegen“.

Fehler: Die Reihenfolge ist fachlich unplausibel.

Verbesserung: Maße festlegen → anreißen → bohren → prüfen.

Transfer: Erkläre, warum Prüfen auch während der Fertigung sinnvoll sein kann und nicht nur am Ende.

Prüfungstraining

Aufgabe A – Werkstoffentscheidung

Ein Modellfahrzeug soll leichter werden. Zwei Bauteile sind bisher aus Stahl. Entscheide nicht sofort für Kunststoff. Erstelle zuerst eine Kriterienliste aus mindestens vier Punkten.

Erwarteter Lösungsweg: Funktion → Belastung → Umgebungsbedingungen → Fertigung → Masse → Sicherheit → Reparatur → Kosten.

Aufgabe B – Fertigungsfehler

Bei einer Serie von 20 Teilen liegt eine Bohrung bei jedem Teil etwa 2 mm zu weit links.

Frage: Ist ein zufälliger Einzelfehler oder ein systematischer Fehler wahrscheinlicher?

Selbstkontrolle: Wenn die Abweichung bei vielen Teilen ähnlich ist, deutet das auf einen systematischen Fehler hin. Prüfe Anschlag, Lehre, Zeichnung oder Einstellung.

Aufgabe C – Schaltung

In einer Parallelschaltung fällt ein Verbraucher aus, der andere funktioniert weiter.

Auftrag: Erkläre dies mit Stromwegen und Verzweigung.

Hilfe: Zeichne zwei Zweige zwischen denselben Knoten.

Aufgabe D – Getriebe

Ein Modellfahrzeug fährt zu schnell an, besitzt aber wenig Zugkraft.

Auftrag: Beschreibe eine mögliche Änderung der Übersetzung und begründe sie qualitativ mit Drehzahl und Drehmoment.

Aufgabe E – Energie

Ein Schulmodell mit Solarzelle treibt einen Motor an. Bei Teilverschattung wird der Motor langsamer.

Auftrag: Formuliere eine Ursache-Wirkungs-Kette aus mindestens vier Schritten.

Aufgabe F – Bautechnik

Eine Modellbrücke biegt sich in der Mitte stark durch.

Auftrag: Nenne zwei mögliche konstruktive Veränderungen und erkläre, welche Wirkung Du erwartest. Nutze die Begriffe Tragwerk, Lastweg, Zug oder Druck.

Aufgabe G – Reparierbarkeit

Zwei Gehäuse erfüllen dieselbe Funktion. Gehäuse A ist verklebt. Gehäuse B ist verschraubt.

Auftrag: Vergleiche beide nach Montage, Reparatur, Materialeinsatz und Recycling. Entscheide anschließend für einen konkreten Anwendungsfall.

Adaptive Wiederholung bei Fehlern

Lernschleife R1 – Werkstoffe

Wenn Du Werkstoffe verwechselst:

Schau die vier Bildkarten erneut an.
Nenne zu jedem Bild eine sichtbare Eigenschaft.
Trenne sichtbares Merkmal und technische Eigenschaft.
Begründe eine Werkstoffwahl mit „weil“.

Wiederholungsfrage: Welcher Begriff bezeichnet die Reaktion von Metall mit seiner Umgebung, die zu Materialschäden führen kann? → Korrosion.

Lernschleife R2 – Planung und Fertigung

Wenn Du Abläufe falsch ordnest:

Beginne mit der technischen Aufgabe.
Lege Maße und Anforderungen vor der Herstellung fest.
Ordne Arbeitsschritte so, dass spätere Schritte auf früheren aufbauen.
Plane Prüfungen ein.

Wiederholungsfrage: Warum wird vor dem Bohren angerissen? → Damit die vorgesehene Lage auf das Werkstück übertragen wird.

Lernschleife R3 – Maschine und Getriebe

Wenn Du Baugruppen verwechselst:

Trenne Energiequelle, Antrieb, Übertragung und Arbeitsorgan.
Verfolge den Energie- und Bewegungsweg.
Nutze Explosionszeichnung und Animation gemeinsam.

Wiederholungsfrage: Welche Baugruppe verändert Drehzahl und Drehmoment? → Getriebe.

Lernschleife R4 – Elektrik

Wenn Du Schaltungen verwechselst:

Verfolge den Stromweg.
Suche Verzweigungen.
Prüfe, ob alle Verbraucher im selben Weg liegen.
Zeichne den Plan neu.

Wiederholungsfrage: Woran erkennst Du eine Parallelschaltung? → An verzweigten Stromwegen zwischen gemeinsamen Knoten.

Lernschleife R5 – Entscheidung und Transfer

Wenn Deine Begründung zu kurz ist:

Nenne die Funktion.
Wähle mindestens zwei Kriterien.
Vergleiche mindestens zwei Möglichkeiten.
Nenne einen Vorteil und einen Nachteil.
Begründe die Entscheidung für den konkreten Anwendungsfall.

Wiederholungsfrage: Warum gibt es technisch selten eine Lösung, die in jedem Kriterium gleichzeitig am besten ist? → Weil technische Entscheidungen häufig Zielkonflikte enthalten.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste Dein Wissen

Diesen aiMOOC als Battle spielen

Was ist ein Werkstoff? (Ein Material, aus dem ein technisches Produkt hergestellt wird) (!Ein Werkzeug zur Qualitätskontrolle) (!Eine technische Zeichnung) (!Ein elektrischer Messwert)

Was kennzeichnet eine Parallelschaltung? (!Alle Verbraucher liegen ohne Verzweigung hintereinander) (Es gibt verzweigte Stromwege) (!Der Stromkreis besitzt grundsätzlich keinen Schalter) (!Es darf nur einen Verbraucher geben)

Welche Aussage zur Explosionszeichnung ist richtig? (!Sie zeigt ausschließlich elektrische Leitungen) (!Sie ersetzt immer alle Maße einer Fertigungszeichnung) (Sie zeigt Bauteile räumlich getrennt in ihrer Zuordnung) (!Sie zeigt nur die Außenform eines Produkts)

Was beschreibt die Drehzahl? (!Die elektrische Spannung eines Motors) (!Die Masse eines Zahnrads) (!Die Härte eines Werkstoffs) (Wie schnell sich etwas dreht)

Welche Reihenfolge ist für einen einfachen Fertigungsprozess plausibel? (Planen, herstellen, prüfen, optimieren) (!Prüfen, wegwerfen, planen, messen) (!Herstellen, Anforderungen klären, skizzieren, planen) (!Optimieren, herstellen, Problem suchen, messen)

Was bedeutet CAD? (!Central Assembly Device) (Computer Aided Design) (!Controlled Automatic Drilling) (!Circuit Analysis Data)

Was ist bei elektrischen Schulversuchen in diesem aiMOOC zulässig? (!Eigenständige Versuche an Netzspannung) (!Geöffnete Haushaltsgeräte unter Spannung untersuchen) (Freigegebene Komponenten mit sicherer Kleinspannung nach Unterweisung verwenden) (!Unbekannte Spannungsquellen ausprobieren)

Was ist ein Primärenergieträger? (!Eine technische Zeichnung eines Kraftwerks) (!Ein Bauteil eines Getriebes) (!Nur elektrischer Strom aus einer Steckdose) (Eine natürliche Energiequelle oder ein Energieträger vor technischer Umwandlung)

Welche Aussage beschreibt Serienfertigung am besten? (Eine bestimmte Anzahl gleicher oder ähnlicher Produkte wird nach festgelegtem Ablauf hergestellt) (!Jedes Produkt muss vollständig anders aufgebaut sein) (!Es gibt grundsätzlich keine Qualitätskontrolle) (!Serienfertigung findet nur von Hand statt)

Was gehört zu einer fachlich begründeten technischen Entscheidung? (!Nur die persönliche Lieblingslösung) (!Nur der niedrigste Preis) (Mindestens Kriterien, Vergleich und Begründung) (!Eine Lösung ohne Nachteile)

Auswertung des Quiz und adaptive Wiederholung

Fehler bei Frage	Fehlercode	Wiederhole
1	R1	Werkstoffe erkennen und begründen
2 oder 7	R4	Elektrische Systeme sicher verstehen
3 oder 4	R3	Maschinen, Baugruppen und Getriebe
5 oder 6	R2	Planen, Zeichnen und Fertigen
8, 9 oder 10	R5	Energie, Produktion und technische Entscheidungen

Adaptive Regel: Bearbeite nach einem Fehler erst die passende Lernschleife und beantworte dann eine Transferaufgabe aus dem Prüfungstraining.

Memory

Werkstoff	Material für ein technisches Produkt
Baugruppe	Zusammengehörige Einheit eines technischen Systems
CAD	Computerunterstütztes Konstruieren und Zeichnen
Getriebe	Überträgt und verändert Bewegung
Rotor	Drehender Teil einer Maschine
Stator	Feststehender Teil einer Maschine
Korrosion	Reaktion eines Werkstoffs mit der Umgebung
Serienfertigung	Wiederholte Herstellung gleicher oder ähnlicher Produkte
Explosionszeichnung	Räumlich getrennte Darstellung zusammengehöriger Bauteile
Nutzenergie	Energieform für den gewünschten Endzweck

Drag and Drop

Ordne die richtigen Begriffe zu.	Thema
Anforderungen klären	Beginn eines technischen Entwicklungsprozesses
Skizze	schnelle zeichnerische Lösungsidee
Fertigungszeichnung	Grundlage mit notwendigen Herstellungsangaben
Herstellung	Umsetzung des geplanten Produkts
Prüfung	Vergleich von Soll und Ist
Optimierung	gezielte Verbesserung nach der Auswertung
Dokumentation	nachvollziehbare Sicherung von Vorgehen und Ergebnis

Kreuzworträtsel

Werkstoff	Wie heißt ein Material, aus dem ein technisches Produkt hergestellt wird?
Getriebe	Welche Baugruppe verändert Drehzahl und Drehmoment?
Rotor	Wie heißt der drehende Teil eines Motors?
Stator	Wie heißt der feststehende Teil eines Motors?
Korrosion	Wie heißt die schädigende Reaktion eines Werkstoffs mit seiner Umgebung?
Filament	Wie heißt der strangförmige Ausgangsstoff vieler FFF-Drucker?

LearningApps

Lückentext

Ein Material für ein technisches Produkt nennt man

.

Eine räumlich getrennte Darstellung zusammengehöriger Bauteile heißt

.

Beim FFF-Verfahren entsteht ein Bauteil

.

Der drehende Teil eines Motors heißt

.

Der feststehende Teil eines Motors heißt

.

Eine Baugruppe zur Veränderung von Drehzahl und Drehmoment heißt

.

Eine Schaltung mit verzweigten Stromwegen heißt

.

Die Reaktion eines Werkstoffs mit seiner Umgebung kann als

bezeichnet werden.

Eine wiederholte Herstellung gleicher oder ähnlicher Produkte ist eine

.

Computerunterstütztes Konstruieren wird mit

abgekürzt.

Die Energieform für den gewünschten Endzweck heißt

.

Der Vergleich von Soll und Ist gehört zur

.

Offene Aufgaben

Leicht

Werkstoffdetektiv: Fotografiere mit Erlaubnis drei ungefährliche technische Gegenstände in der Schule. Ordne sichtbare Werkstoffe zu und begründe jede Zuordnung mit einem Merkmal.
Schaltplan lesen: Zeichne zu einer vorgegebenen Kleinspannungsschaltung einen übersichtlichen Schaltplan mit normorientierten Symbolen.
Getriebe beobachten: Nutze die Zahnradanimation. Erstelle vier Standbilder als Skizzen und trage Drehrichtungen mit Pfeilen ein.
Explosionszeichnung beschriften: Beschrifte an einer eigenen Kopie der Lager-Explosionszeichnung mindestens vier Bauteilarten und notiere ihre vermutete Funktion.

Standard

Fertigungsplan: Entwickle für ein einfaches ungefährliches Modellteil einen Fertigungsplan mit Arbeitsschritt, Werkzeug, Prüfpunkt und Sicherheitsregel. Praktische Umsetzung nur nach Unterweisung.
3D-Modell analysieren: Untersuche das Zahnrad-STL. Lege fest, welche Maße eine Fertigungszeichnung enthalten müsste, und begründe Deine Auswahl.
Energiepfad: Erstelle ein Flussdiagramm von einer Primärenergiequelle bis zu einer Nutzenergie. Markiere mindestens zwei Energieumwandlungen.
Produktanalyse: Vergleiche zwei Alltagsprodukte nach Funktion, Reparierbarkeit, Werkstoffeinsatz, Energiebedarf und Verwertung. Triff eine begründete Entscheidung für einen Anwendungsfall.

Schwer

Fehlerdiagnose: Erstelle einen systematischen Fehlersuchplan für eine nicht funktionierende schulische Kleinspannungsschaltung. Nutze Sichtprüfung, Planvergleich, Polung, Verbindung und Messung nach Einweisung.
Brückenkonstruktion: Entwickle zwei unterschiedliche Modellbrücken-Ideen. Begründe, wie der Lastweg verbessert werden soll. Ein Belastungsversuch erfolgt nur unter sicheren Unterrichtsbedingungen.
Serienfertigung optimieren: Plane die Herstellung von zehn gleichen Modellteilen. Entwickle eine einfache Lehre oder Vorrichtung als Idee und begründe ihren Nutzen für Qualität und Zeit.
Technische Entscheidung: Ein Schulmodellfahrzeug soll mehr Zugkraft erhalten. Entwickle zwei technische Lösungswege, vergleiche sie nach Drehzahl, Drehmoment, Energiebedarf, Aufwand und Sicherheit und begründe Deine Entscheidung.

Lernkontrolle

Werkstoffwahl übertragen: Für ein Gehäuse stehen Sperrholz, Stahlblech und ein geeigneter Kunststoff zur Wahl. Lege vier Kriterien fest, gewichte sie für den Anwendungsfall und begründe Deine Entscheidung. Es gibt nicht automatisch einen Werkstoff, der in allen Kriterien am besten ist.
Fertigungsprozess analysieren: In einer Kleinserie treten an allen Teilen ähnliche Maßfehler auf. Entwickle eine Fehlersuchstrategie und erkläre, warum Du systematische Ursachen zuerst prüfst.
Schaltung übertragen: Eine Modellbeleuchtung soll aus zwei Lampen bestehen. Eine Lampe soll bei Ausfall der anderen weiterleuchten. Wähle eine Schaltungsart und begründe mit Stromwegen.
Getriebeproblem lösen: Ein Modellmotor dreht schnell, das Fahrzeug hat aber zu wenig Zugkraft. Beschreibe eine mögliche Getriebeänderung und erkläre die erwartete Wirkung auf Drehzahl und Drehmoment.
Energieversorgung vergleichen: Vergleiche zwei Energieversorgungslösungen für ein fiktives Schulmodell nach Funktion, Verfügbarkeit, Umweltwirkung und Aufwand. Trenne Beobachtung, Kriterium und Wertung.
Bautechnik übertragen: Eine Modellbrücke ist leicht, verformt sich aber stark. Entwickle zwei Änderungen. Erkläre jeweils, wie sie den Lastweg beeinflussen könnten.
Reparierbarkeit bewerten: Ein Produkt ist dauerhaft verklebt und nur schwer zu öffnen. Analysiere Folgen für Wartung, Reparatur, Lebensdauer und Recycling.
EVA-Fehleranalyse: Eine automatische Modellbeleuchtung reagiert nicht auf Dunkelheit. Entwickle eine Fehlersuche entlang von Eingabe, Verarbeitung und Ausgabe.

Lernnachweis

Für einen Lernnachweis zu diesem Thema ist wichtig, dass Du nicht nur Begriffe auswendig kennst, sondern Zusammenhänge anwenden kannst.

Du kannst zentrale Fachbegriffe korrekt und in eigenen Worten erklären.
Du kannst Werkstoffe anhand von Eigenschaften für einen Anwendungsfall auswählen.
Du kannst einfache technische Zeichnungen, 3D-Darstellungen und Explosionszeichnungen auswerten.
Du kannst einen Fertigungsablauf sinnvoll ordnen und Prüfstellen einplanen.
Du kannst Baugruppen und Energie- oder Bewegungsflüsse in einem technischen System beschreiben.
Du kannst Reihen- und Parallelschaltungen unterscheiden und einfache Schaltpläne lesen.
Du kannst eine sichere, systematische Fehlersuche beschreiben.
Du kannst grundlegende Zusammenhänge von Zahnradgetrieben qualitativ erklären.
Du kannst Energieumwandlungsketten und technische Systeme in Gebäuden beschreiben.
Du kannst Aufbau und Wirkungsweise eines einfachen Antriebssystems erklären.
Du kannst technische Lösungen anhand mehrerer Kriterien vergleichen und Deine Entscheidung begründen.
Du beachtest Sicherheitsregeln: Praxis nur nach Unterweisung, unter Aufsicht und mit erforderlicher Schutzausrüstung; keine eigenständige Nutzung gefährlicher Maschinen oder Netzspannung.

OERs zum Thema

Wikipedia – Technik:

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Offizielle curriculare Grundlage: Bildungsplan Baden-Württemberg – Technik, Klassen 7/8/9

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Technik Klasse 9

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