Zeitaufwand und Personalbedarf abschätzen - Schmied
Zeitaufwand und Personalbedarf abschätzen - Schmied
Zeitaufwand und Personalbedarf abschätzen - Schmied
Einleitung
In einer Schmiede entscheidet nicht nur die handwerkliche Ausführung über den Erfolg eines Auftrags. Du musst außerdem abschätzen, wie lange die einzelnen Arbeitsschritte dauern, wie viele Personen gleichzeitig benötigt werden und welche Qualifikationen im Team vorhanden sein müssen. Eine belastbare Planung unterstützt sichere Arbeitsabläufe, realistische Liefertermine, eine wirtschaftliche Kalkulation und eine gleichbleibende Qualität.
Der Lernkurs richtet sich an Auszubildende in der Metalltechnik, besonders an angehende Metallbauerinnen und Metallbauer der Fachrichtung Metallgestaltung, sowie an Lernende in verwandten umformtechnischen Berufen. In Deutschland ist „Schmied“ heute meist eine handwerkliche Tätigkeitsbezeichnung; viele entsprechende Ausbildungsinhalte gehören zum Berufsbild Metallbauer oder Metallbauerin, Fachrichtung Metallgestaltung.
Lernziele
Nach der Bearbeitung dieses aiMOOCs kannst Du einen Schmiedeauftrag in sinnvolle Ablaufabschnitte gliedern, Rüstzeit und mengenabhängige Zeiten unterscheiden, Auftragszeit und Personalaufwand überschlägig berechnen, sicherheitsbedingte Mindestbesetzungen begründen und einen Soll-Ist-Vergleich für zukünftige Planungen nutzen.
Fachliche Grundlagen
Schmieden als Fertigungsverfahren
Schmieden ist ein Verfahren des Druckumformens. Beim handwerklichen Freiformschmieden wird ein Werkstück meist erwärmt und mit Hammer, Amboss, Zangen und Hilfswerkzeugen geformt. Typische Grundoperationen sind Recken, Stauchen, Biegen, Spalten, Lochen und Absetzen. Hinzu kommen vorbereitende und nachgelagerte Tätigkeiten wie Zuschneiden, Erwärmen, Zwischenmessen, Richten, Wärmebehandeln, Schleifen, Reinigen und Prüfen.
Die reine Schlagzeit ist deshalb nur ein Teil des gesamten Zeitbedarfs. Für eine realistische Abschätzung musst Du den vollständigen Arbeitsablauf betrachten.
Auftragsdaten klären
Vor jeder Zeitschätzung müssen die Auftragsdaten ausreichend bestimmt sein. Dazu gehören Werkstückzeichnung oder Skizze, Stückzahl, Werkstoff, Ausgangsabmessungen, Endmaße, Toleranzen, Oberflächenanforderungen, Wärmebehandlung, Prüfmerkmale, Liefertermin und vorhandene Betriebsmittel. Unklare Angaben erzeugen Nacharbeit und machen jede Zeitplanung unsicher.
Eine gute Auftragsklärung beantwortet insbesondere diese Fragen: Welche Form soll entstehen? Wie viel Material wird benötigt? Welche Schmiedetemperatur und welche Erwärmungsstrategie sind betrieblich vorgesehen? Welche Werkzeuge, Vorrichtungen und Prüfmittel werden eingesetzt? Welche Arbeitsschritte können nacheinander oder parallel erfolgen? An welchen Stellen sind zwei oder mehr Personen aus Sicherheits- oder Handhabungsgründen erforderlich?
Arbeitsablauf gliedern
Ein Schmiedeauftrag wird für die Planung in beobachtbare Ablaufabschnitte zerlegt. Eine mögliche Gliederung lautet:
| Ablaufabschnitt | Typische Inhalte | Planungsrelevante Einflussgrößen |
|---|---|---|
| Auftrag vorbereiten | Zeichnung prüfen, Maße festlegen, Material und Arbeitsmittel bereitstellen | Informationsqualität, Materialverfügbarkeit, Werkzeugzustand |
| Arbeitsplatz rüsten | Esse oder Ofen vorbereiten, Ambossplatz einrichten, Zangen und Hilfswerkzeuge auswählen | Brennstoff oder Energie, Werkzeugwechsel, Wege, Funktionsprüfung |
| Rohmaterial vorbereiten | Anreißen, Ablängen, Kanten entgraten | Querschnitt, Werkstoff, Trennverfahren, Stückzahl |
| Erwärmen | Werkstück einlegen, Temperatur beobachten, entnehmen und transportieren | Querschnitt, Ofenleistung, Anzahl der Wärmen, Ofenbelegung |
| Umformen | Recken, Stauchen, Biegen, Lochen, Richten und Zwischenmessen | Formänderung, Werkstückmasse, Werkzeug, Erfahrung, Anzahl der Wärmen |
| Nacharbeiten | Abgraten, Schleifen, Richten, Wärmebehandeln, Oberfläche bearbeiten | Qualitätsanforderung, Zugänglichkeit, Nacharbeitsbedarf |
| Prüfen und abschließen | Maße und Form prüfen, dokumentieren, Arbeitsplatz zurücksetzen | Prüfumfang, Prüfmittel, Dokumentationspflicht |
Zeitaufwand abschätzen
Wichtige Zeitbegriffe
Rüstzeit fällt für einen Auftrag oder eine Serie grundsätzlich einmal an. Dazu gehören beispielsweise das Einrichten des Arbeitsplatzes, das Bereitstellen spezieller Werkzeuge und das Zurücksetzen des Arbeitssystems.
Stückzeit ist die geplante Zeit für ein einzelnes Werkstück. Sie umfasst die mengenabhängigen Ablaufabschnitte, etwa Zuschneiden, Erwärmen, Umformen, Zwischenmessen, Nacharbeiten und Prüfen.
Auftragszeit ist die geplante Zeit für den gesamten Auftrag. Für eine vereinfachte Abschätzung gilt:
Auftragszeit = Rüstzeit + Stückzahl × Stückzeit
Grundzeit beschreibt planmäßig notwendige Tätigkeiten und ablaufbedingte Unterbrechungen innerhalb der betrachteten Arbeit. Erholungszeit berücksichtigt die erforderliche Erholung bei körperlicher oder geistiger Beanspruchung. Verteilzeit berücksichtigt sachlich oder persönlich bedingte zusätzliche Zeitanteile. Welche Zuschläge verwendet werden, richtet sich nach den betrieblichen Vorgaben und belastbaren Zeitdaten.
Durchlaufzeit ist nicht dasselbe wie Arbeitszeit. Sie kann zusätzlich Liegezeiten, Abkühlzeiten, Transporte, Wartezeiten, Fremdbearbeitung und Terminunterbrechungen enthalten. Ein Werkstück kann deshalb zwei Stunden Arbeitsaufwand verursachen, aber erst am folgenden Tag vollständig fertig sein.
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Einflussgrößen auf die Zeit
Beim Schmieden schwankt die benötigte Zeit stärker als bei vielen vollständig automatisierten Abläufen. Wesentliche Einflussgrößen sind Werkstoff, Ausgangsquerschnitt, Werkstückmasse, gewünschte Formänderung, Anzahl der erforderlichen Wärmen, Schmiedetemperatur, Werkzeugwahl, Leistung von Esse, Ofen oder Kraftmaschine, Erfahrung der ausführenden Person, Zugänglichkeit der Messstellen, Qualitätsanforderungen und Losgröße.
Auch die Reihenfolge beeinflusst den Zeitbedarf. Bei einer Serie kann das Rüsten auf mehrere Stücke verteilt werden. Gleichzeitig kann eine geschickte Ofenbelegung Wartezeit verringern. Eine Parallelisierung ist aber nur sinnvoll, wenn Werkstücke eindeutig zugeordnet bleiben, keine Überhitzung entsteht und die sichere Handhabung gewährleistet ist.
Methoden der Zeitschätzung
Für einen ersten Planwert kannst Du ähnliche abgeschlossene Aufträge vergleichen. Genauer wird die Schätzung, wenn Du den Ablauf in einzelne Schritte zerlegst und jeden Schritt mit betrieblichen Erfahrungswerten bewertest. Wiederkehrende Arbeiten können durch strukturierte Zeitaufnahmen und Auftragsrückmeldungen verbessert werden. Bei neuen oder besonders anspruchsvollen Werkstücken ist eine Bandbreite oft ehrlicher als ein scheinbar exakter Einzelwert.
Ein Planwert sollte nachvollziehbar dokumentiert werden. Notiere Annahmen, Datenquelle, Stückzahl, gewählte Werkzeuge, vorgesehene Personen, Zuschläge und erkennbare Risiken. Eine Planungsreserve darf Unsicherheit abdecken, aber keine unklare Arbeitsvorbereitung ersetzen.
Beispielrechnung: Serie geschmiedeter Haken
Ein Ausbildungsbetrieb plant zwölf gleiche Zierhaken. Für das Einrichten des Arbeitsplatzes werden 35 Minuten angesetzt. Pro Haken werden 3 Minuten für das Zuschneiden, 5 Minuten für Erwärmen und Handhaben, 9 Minuten für Umformen und Zwischenmessen sowie 4 Minuten für Nacharbeit und Prüfung geplant. Die vereinfachte Stückzeit beträgt damit 21 Minuten.
Auftragszeit = 35 Minuten + 12 × 21 Minuten = 287 Minuten
Das entspricht 4 Stunden und 47 Minuten. Für dieses Lernbeispiel wird wegen eines neu eingeführten Hilfswerkzeugs eine Planungsreserve von zehn Prozent angenommen. Daraus ergeben sich rund 316 Minuten beziehungsweise 5 Stunden und 16 Minuten. Die zehn Prozent sind kein allgemeingültiger Standard, sondern eine ausdrücklich dokumentierte Annahme, die später mit Ist-Daten überprüft werden muss.
Personalbedarf abschätzen
Personalbedarf und Personalaufwand unterscheiden
Personalbedarf beschreibt, wie viele Personen zu einem bestimmten Zeitpunkt gleichzeitig gebraucht werden. Personalaufwand beschreibt dagegen die gesamte eingesetzte Arbeitsmenge, zum Beispiel in Personenminuten oder Personenstunden.
Für eine vereinfachte Berechnung gilt:
Personalaufwand = Summe aus Personenanzahl × Einsatzdauer
Wenn eine Person 60 Minuten arbeitet, entstehen 60 Personenminuten. Arbeiten zwei Personen gleichzeitig jeweils 20 Minuten, entstehen 40 Personenminuten. Die Dauer des Arbeitsschritts beträgt dennoch nur 20 Minuten. Diese Unterscheidung ist wichtig, weil ein zweiköpfiges Team die Kalenderdauer eines Arbeitsschritts verändern kann, der Personalaufwand aber trotzdem steigt oder gleich bleibt.
Wann wird eine zweite Person benötigt?
Eine zweite Fachkraft oder Schmiedehilfe kann erforderlich sein, wenn ein Zuschläger eingesetzt wird, schwere oder lange Werkstücke geführt werden, mehrere Zangen sicher gehalten werden müssen, ein Werkstück während des Lochens oder Setzens stabilisiert werden muss oder eine Maschine und das Werkstück gleichzeitig überwacht werden müssen. Maßgeblich sind nicht nur Geschwindigkeit und Kraft, sondern sichere Handhabung, abgestimmte Kommunikation und ausreichende Qualifikation.
Beim gemeinsamen Schmieden müssen Rollen, Kommandos und Schlagfolge vor Beginn geklärt sein. Die führende Person positioniert das Werkstück und gibt eindeutige Signale. Die zuschlagende Person muss Schlagfläche, Werkzeugzustand und Gefahrenbereich kontrollieren. Personal darf niemals unter das sicher erforderliche Minimum reduziert werden, nur um eine Kalkulation einzuhalten.
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Personalbedarf systematisch bestimmen
| Prüffrage | Bedeutung für die Personalplanung |
|---|---|
| Kann das Werkstück von einer Person sicher gehalten und bewegt werden? | Bei ungünstiger Masse, Länge oder Temperatur kann Unterstützung oder Hebetechnik erforderlich sein. |
| Wird ein Zuschläger oder eine synchron arbeitende zweite Person benötigt? | Für diesen Ablaufabschnitt entsteht eine Besetzungsspitze mit mindestens zwei Personen. |
| Welche Qualifikation ist notwendig? | Bedienung, Wärmeführung, Prüfen und Führen des Werkstücks dürfen nur passend unterwiesenen Personen zugeordnet werden. |
| Können Tätigkeiten sicher parallel ablaufen? | Parallelisierung kann die Durchlaufzeit verkürzen, erhöht aber möglicherweise den gleichzeitigen Personalbedarf. |
| Gibt es Engpässe bei Esse, Ofen, Lufthammer, Amboss oder Prüfmitteln? | Betriebsmittel können den Takt begrenzen, auch wenn genügend Personal vorhanden ist. |
| Sind Pausen, Schichtwechsel oder andere Aufträge zu berücksichtigen? | Verfügbarkeit ist nicht mit Anwesenheit gleichzusetzen; die Person muss im benötigten Zeitfenster einsetzbar sein. |
Ergänzung der Beispielrechnung
Bei den zwölf Zierhaken wird für vier Minuten je Werkstück eine zweite Person zum abgestimmten Zuschlagen eingeplant. Die erste Person ist in der bereits berechneten Auftragszeit enthalten. Der zusätzliche Personalaufwand beträgt:
12 × 4 Minuten = 48 Personenminuten
Vor der Planungsreserve beträgt der gesamte Personalaufwand damit 287 plus 48 gleich 335 Personenminuten, also 5 Personenstunden und 35 Personenminuten. Der höchste gleichzeitige Personalbedarf liegt während des Zuschlagens bei zwei Personen. Für die übrigen Abschnitte genügt im Lernbeispiel eine Person. In der betrieblichen Praxis muss diese Annahme durch Gefährdungsbeurteilung, Werkstückdaten, vorhandene Hilfsmittel und Arbeitsanweisung bestätigt werden.
Planung verbessern
Soll-Ist-Vergleich
Nach Abschluss des Auftrags vergleichst Du die geplanten Zeiten mit den tatsächlich erfassten Zeiten. Abweichungen werden nicht nur bewertet, sondern erklärt. Mögliche Ursachen sind zusätzliche Wärmen, Materialabweichungen, Werkzeugwechsel, Nacharbeit, Maschinenstörung, fehlendes Material, unklare Maße oder eine ungeeignete Arbeitsfolge.
Ein guter Soll-Ist-Vergleich führt zu einer konkreten Verbesserung: Planzeit anpassen, Werkzeug vorbereiten, Vorrichtung ändern, Material früher bereitstellen, Arbeitsschritt neu ordnen oder Qualifikation gezielt trainieren. Einzelne Ist-Zeiten dürfen nicht vorschnell als allgemeine Vorgabe übernommen werden. Erst mehrere vergleichbare Aufträge ergeben eine tragfähige Datenbasis.
Typische Planungsfehler
Häufig wird nur die sichtbare Schmiedezeit gerechnet. Ebenso problematisch sind vergessene Rüst- und Prüfzeiten, doppelt gezählte Wartezeiten, unrealistische Parallelisierung, eine Verwechslung von Personalbedarf und Personalaufwand sowie eine Personalplanung ohne Qualifikations- und Sicherheitsprüfung. Auch ein pauschaler Zuschlag ohne dokumentierte Begründung verbessert die Planung nicht.
Eine belastbare Abschätzung ist deshalb transparent. Eine andere Fachkraft muss erkennen können, welche Arbeitsschritte, Zeiten, Personen und Annahmen berücksichtigt wurden.
Interaktive Aufgaben
Quiz: Teste Dein Wissen
Was beschreibt der Personalbedarf? (Die Anzahl gleichzeitig benötigter Personen) (!Die Summe aller Materialkosten) (!Die maximale Werkstücktemperatur) (!Die Anzahl aller Werkzeuge)
Welche Zeit fällt bei einer Serie grundsätzlich einmal je Auftrag an? (Rüstzeit) (!Stückzeit) (!Prüfzeit je Werkstück) (!Schlagzeit je Werkstück)
Welche vereinfachte Formel beschreibt die Auftragszeit? (Rüstzeit plus Stückzahl mal Stückzeit) (!Rüstzeit mal Werkstoffdichte) (!Stückzahl geteilt durch Personalbedarf) (!Durchlaufzeit minus Prüfzeit)
Warum kann die Durchlaufzeit länger als die Arbeitszeit sein? (Sie kann Wartezeiten und Abkühlzeiten enthalten) (!Sie enthält niemals Unterbrechungen) (!Sie entspricht immer nur der Schlagzeit) (!Sie wird ausschließlich aus Materialkosten berechnet)
Wann kann beim handwerklichen Schmieden eine zweite Person erforderlich sein? (Beim sicheren Führen und Zuschlagen an einem schweren Werkstück) (!Wenn ein fertiges Werkstück nur beschriftet wird) (!Wenn eine Zeichnung abgeheftet wird) (!Wenn der Auftrag bereits abgeschlossen ist)
Was ist eine sachgerechte Planungsreserve? (Eine dokumentierte Annahme für erkennbare Unsicherheiten) (!Ein Ersatz für fehlende Auftragsdaten) (!Eine beliebige Verdopplung jeder Zeit) (!Eine Möglichkeit Sicherheitsregeln zu umgehen)
Welche Angabe wird vor einer belastbaren Zeitschätzung benötigt? (Ein geklärter Arbeitsumfang) (!Eine zufällig gewählte Stückzeit) (!Ein unbekannter Werkstoff) (!Ein nicht festgelegtes Endmaß)
Wozu dient der Soll-Ist-Vergleich? (Zur Verbesserung zukünftiger Planungen) (!Zum Entfernen aller Prüfungen) (!Zum Ersetzen der Gefährdungsbeurteilung) (!Zum Verbergen von Abweichungen)
Was muss bei parallelen Tätigkeiten besonders geprüft werden? (Sicherheit und Betriebsmittelbelegung) (!Nur die Farbe des Werkstücks) (!Nur die Länge der Pause) (!Ausschließlich der Materialpreis)
Welcher Ausbildungsberuf umfasst in Deutschland typische Inhalte der handwerklichen Metallgestaltung und des Schmiedens? (Metallbauer Fachrichtung Metallgestaltung) (!Fachlagerist) (!Mediengestalter Digital und Print) (!Kaufmann für Büromanagement)
Memory
| Rüstzeit | Einmaliger Zeitanteil für das Vorbereiten und Zurücksetzen |
| Stückzeit | Mengenabhängiger Zeitanteil je Werkstück |
| Personalbedarf | Gleichzeitig benötigte Anzahl von Personen |
| Personalaufwand | Gesamte Arbeitsmenge in Personenzeiten |
| Durchlaufzeit | Zeitspanne einschließlich möglicher Warteabschnitte |
| Soll-Ist-Vergleich | Auswertung von Planwert und tatsächlichem Ergebnis |
Drag and Drop
| Ordne die richtigen Begriffe zu. | Thema |
|---|---|
| Auftragsklärung | Zeichnung, Stückzahl und Qualitätsanforderung prüfen |
| Rüsten | Esse, Werkzeuge und Arbeitsplatz vorbereiten |
| Erwärmen | Werkstück auf geeignete Umformtemperatur bringen |
| Umformen | Werkstück durch Druckkräfte gestalten |
| Qualitätsprüfung | Maße, Form und Oberfläche kontrollieren |
Kreuzworträtsel
| Rüstzeit | Welche Zeit fällt für das Einrichten eines Auftrags an? |
| Stückzeit | Welche Zeit wird für ein einzelnes Werkstück geplant? |
| Amboss | Auf welchem Grundwerkzeug wird häufig geschmiedet? |
| Schmiedezange | Welches Werkzeug dient zum sicheren Halten heißer Werkstücke? |
| Durchlaufzeit | Welche Zeitspanne kann auch Warten und Abkühlen enthalten? |
| Personalaufwand | Wie heißt die gesamte eingesetzte Arbeitsmenge aller Personen? |
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Lückentext
Offene Aufgaben
Leicht
- Arbeitsablauf: Wähle ein einfaches Schmiedewerkstück und notiere alle Arbeitsschritte vom Materialzuschnitt bis zur Endkontrolle.
- Zeitbedarf: Schätze für fünf Ablaufabschnitte jeweils eine Mindestzeit, eine wahrscheinliche Zeit und eine Höchstzeit.
- Werkzeugplanung: Erstelle eine bebilderte Werkzeugliste für einen geschmiedeten Haken und begründe die Reihenfolge der Bereitstellung.
- Arbeitssicherheit: Markiere in einer Skizze des Schmiedeplatzes Gefahrenbereiche, sichere Wege und die Positionen der beteiligten Personen.
Standard
- Zeitaufnahme: Beobachte unter Anleitung einen wiederkehrenden Arbeitsablauf, erfasse die Dauer der Abschnitte und dokumentiere die Rahmenbedingungen.
- Personalplanung: Erstelle für ein Werkstück einen Ablaufplan und kennzeichne, in welchen Phasen eine oder zwei Personen benötigt werden.
- Soll-Ist-Vergleich: Vergleiche Deine Schätzung mit einer praktischen Durchführung und erkläre mindestens drei Abweichungen.
- Prozessoptimierung: Entwickle eine verbesserte Reihenfolge für Rüsten, Erwärmen, Schmieden und Prüfen, ohne Sicherheitsanforderungen zu reduzieren.
Schwer
- Arbeitsvorbereitung: Plane eine Kleinserie mit mindestens zwei Betriebsmitteln und stelle Abhängigkeiten, Engpässe und Parallelmöglichkeiten in einem Ablaufdiagramm dar.
- Personenstunden: Berechne Auftragszeit, Personalaufwand und Besetzungsspitze für ein Szenario mit zeitweise zwei beteiligten Personen.
- Variantenvergleich: Vergleiche manuelles Schmieden und maschinell unterstütztes Schmieden hinsichtlich Zeit, Personal, Qualität, Rüstaufwand und Risiken.
- Ausbildungsprojekt: Führe ein Teamgespräch mit einer Fachkraft, überarbeite Deine Planung anhand des Feedbacks und präsentiere die begründeten Änderungen.
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Lernkontrolle
- Transferaufgabe Auftragsplanung: Für eine Kleinserie von acht Bauteilen fehlen Zeitdaten. Entwickle ein begründetes Vorgehen, mit dem Du trotzdem einen vorläufigen Planwert ermittelst.
- Transferaufgabe Personalbedarf: Ein Werkstück kann von einer Person geformt, aber nur von zwei Personen sicher gewendet werden. Erstelle einen Einsatzplan und erkläre den Unterschied zwischen Auftragsdauer und Personalaufwand.
- Transferaufgabe Engpass: Zwei Auszubildende und eine Fachkraft teilen sich eine Esse und einen Lufthammer. Analysiere, welches Betriebsmittel den Ablauf begrenzen kann und wie Du Wartezeiten reduzierst.
- Transferaufgabe Abweichung: Die Ist-Zeit liegt 25 Prozent über dem Planwert. Entwickle eine Ursachenanalyse, ohne vorschnell der ausführenden Person die Verantwortung zuzuschreiben.
- Transferaufgabe Qualität: Eine schnellere Arbeitsfolge führt zu mehr Richt- und Schleifarbeit. Bewerte, ob die scheinbare Zeitersparnis für den Gesamtauftrag sinnvoll ist.
- Transferaufgabe Sicherheit: Ein Auftrag soll mit weniger Personal ausgeführt werden als ursprünglich geplant. Formuliere Kriterien, nach denen entschieden werden muss, ob dies fachlich und sicher zulässig ist.
Lernnachweis
Für einen Lernnachweis zu diesem Thema ist wichtig, dass Du einen Schmiedeauftrag fachgerecht analysierst und Deine Annahmen offenlegst.
- Du gliederst den vollständigen Arbeitsablauf in nachvollziehbare Abschnitte.
- Du unterscheidest Rüstzeit, Stückzeit, Auftragszeit, Durchlaufzeit, Personalbedarf und Personalaufwand.
- Du führst eine korrekte Beispielrechnung mit Einheiten durch.
- Du begründest die benötigte Personenanzahl mit Handhabung, Qualifikation, Betriebsmitteln und Sicherheit.
- Du erkennst Engpässe und realistische Möglichkeiten der Parallelisierung.
- Du wertest Plan- und Ist-Daten aus und leitest konkrete Verbesserungen ab.
- Du präsentierst Deine Planung verständlich in Tabelle, Ablaufplan oder Fachgespräch.
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