ISO 2394:1973
(Main)General principles for the verification of the safety of structures
General principles for the verification of the safety of structures
Principes généraux pour vérifier la sécurité des ouvrages
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INTERNATIONAL STANDARD 2394
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION *MEXRYHAF'QRHAI OPïAHU3AUHI no CTAHAAPTH3AUIIH -ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
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General principles for the verification of the safety of
structures
First edition - 1973-02-15
UDC 351.785 Ref. No. IS0 2394-1973 (E)
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kriptors : civil engineering, buildings, structures, mechanical strength, computation. safety.
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Price based on 5 pages
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FOREWORD
IS0 (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation
of national standards institutes (IS0 Member Bodies). The work of developing
is carried out through IS0 Technical Committees. Every
International Standards
Member Body interested in a subject for which a Technical Committee has been set
up has the right to be represented on that Committee. International organizations,
governmental and non-governmental, in liaison with 60, also take part in the work.
Draft International Standards adopted by the Technical Committees are circulated
to the Member Bodies for approval before their acceptance as International
Standards by the IS0 Council.
International Standard IS0 2394 was drawn up by Technical Committee
ISOnC 98, Basis for design of structures.
It was approved in February 1972 by the Member Bodies of the following
countries :
Australia Hungary South Africa, Rep. of
Belgium Ireland Spain
Czechodovakia Israel Sweden
Denmark Netherlands Thailand
Egypt, Arab Rep. of New Zealand United Kingdom
France Norway U.S.S.R.
Germany Romania
No Member Body expressed disapproval of the document.
O International Orwization for Standardization, 1973 O
Printed in Switzerland
ii
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The development of new concepts of structural safety and the related extensive
international cooperation on the scientific and economic aspects has led to the need
to unify the principles governing the design calculations of constructions.
This International Standard aims to give the principles and the methods which at
the present stage of knowledge are adopted as a first step to the unification of
different kinds of structural calculations, with a view to ensuring the safety of
c
structures, taking account of all the essential factors governing safety and
serviceability in their use.
The drafting of this International Standard was carried out in cooperation with the
following specialist international organizations :
the European Concrete Committee (CEB);
the International Council for Building Research Studies and Documentation
(CIE!);
the European Convention of Associations for Steel Construction (CEACM);
the International Federation for Prestressing (FIP);
the International Association for Bridge and Structural Engineering (AIPC);
the International Union of Research and Testing Laboratories for Materials and
Structures (RILEM);
the International Association for Shell Structures (IASS).
These organizations are represented by the Liaison Committee of the International
Technical Associations.
The successive drafts of this International Standard have been established from
documents prepared by these organizations and with the active participation of
their competent representatives.
This International Standard does not contain details on materials or constructions
relevant to the particular needs of the specialist organizations since it was
considered that the specification of safety considerations should be as general as
possible to allow its application to all types of construction.
NOTE - Throughout this document, explanatory notes and comments are printed in a smaller
type face than the general principles themselves.
...
III
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INTERNATIONAL STANDARD IS0 2394-1973 (E)
General principles for the verification of the safety of
stru ctu res
O INTRODUCTION appropriate degree of safety. The safety is considered in
relation to the strength of the structure, the maintenance of
This International Standard forms a common basis for
the requirements for the normal use of the structure and
defining rules for the design calculation relevant to the
the qualities, properties or characteristics associated with
construction and use of all civil engineering works whatever
the durability of the structure.
the nature or combination of the materials used (concrete,
steel, wood, brick, etc. 1. However, their application to each
The method of calculation is based on experimental data
type of material will require a particular adaptation to
(including tests on scale models and prototype structures)
ensure a uniform degree of safety.
and scientific theory interpreted, as far as possible, in a
This International Standard is intended to serve as a basis for those statistical manner.
committees having the task of preparing national standards or codes
of practice in accordance with the conditions, both technical and
The general principles are applicable not only to complete
economic, in the country considered, and taking account of the
structures (buildings, bridges, industrial structures, dams,
nature and type of structure, and the properties of the materials
during a defined life with defined conditions of use.
etc.) but also to the structural elements comprising the
structure and to the foundations.
Design methods may be distinguished in the following ways
1) according to the way the coefficients related to safety are
The principles are applicable to the use of the structure
introduced :
during its specified life and also to the successive stages in
construction, namely the fabrication of the structural
a) the permissible stresses method, where the stresses occurring
elements, the transport and handling of the structural
under the expected maximum loads are compared with some
all work on site.
fraction of the resistance of the materials: elements, their erection and
The present principles assume that the projects are carried out by
b) the limit state method, where factored loading effects are
personnel having the qualifications, the required skill and
compared with the relevant resistance of the structure (ultimate
limit states) or the effects of the service loads are compared with experience, and that the required supervision is always available on
the site.
the specified values (serviceability limit states).
They also assume that the actual conditions of use of the structure
2) according to the type of safety conditions :
during its life do not depart significantly from those specified during
the design stage.
a) deterministic design methods, where basic parameters are
treated as non-random;
It is not generally required that structures should be able to sustain
b) probabilistic design methods, where basic parameters are certain actions') of an exceptional character such as those arising in
wars. In the case of certain other actions, such as earthquakes,
treated as random.
explosive pressure, vehicle impacts, etc., when their frequency or
intensity is ill defined, the designer should ensure that, either in the
The design method selected is a combination of 1) b) and 2) b)
above. It is therefore a semi-probabilistic limit state method. construction or in the concept of the structure, the risks associated
with these effects are limited, and should refer in every country to
However, certsin phenomena, such as fatigue and resonance, cannot any special specifications relating to these actions
be treated rigorously by this method and other appropriate
verification procedures should be used. Any attempt aiming at the treatment of this kind of action in terms
of probabilistic concepts of risk, even by rough estimation, will be
considered as concordant with the intention of this International
Standard.
1 SCOPE AND FIELD OF APPLICATION
Finally. a structure may be subjected to other effects such as fire
This International Standard specifies the general principles
and corrosion which are not considered in the present International
for the verification of safety which define a procedure for
Standard. The treatment of these problems lies essentially in the
the calculation of the behaviour and strength of structures
general concept, in the detailing of the structure and in any
subjected to known or foreseen actions to ensure an preventive measures of protection.
The term "action" designates those influences (permanent loads, variable imposed loads and imposed deformations) which, either singly or
1)
together, are capable of inducing stresses or deformations in a structure.
1
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IS0 2394-1973 (E)
2 BASIC PRINCIPLES OF DESIGN transformation of the structure into a mechanism,
- instability by deformation;
2.1 Object of design
- deterioration due to fatigue;
All structures or structural elements must be designed with
an appropriate safety to sustain all loads and deformations - elastic, plastic or creep deformation, or cracking leading to a
change of geometry which necessitates replacing the structure.
liable to occur during construction and in use and should
have adequate durability during the life of the structure.
The ultimate limit state may equally be caused by the sensitivity of
The design method aims at guaranteeing adequate safety
the structure to the effects of a repetition of the loads, fire,
against the structure or structural element being rendered
explosive pressure, etc. It is then necessary to consider such effects
unfit for use. in the structural concept.
An adequate safety against the structure or structural element being
b) Serviceability limit states
rendered unfit for use is provided when the probability of the
structure attaining any particular state, associated with unfitness for
~ excessive deformations with respect to normal use of
use, is sufficiently small.
structure;
The integrity of the structure, or structural element, must be
- premature or excessive cracking;
assured during the life of the structure; the durability must be
adequate as well as the strength.
- undesirable damage (corrosion);
- excessive displacement without loss of equilibrium;
The application of the principles of the probability theories
is also a means of attaining the optimum cost for the
- excessive vibrations;
construction while providing the appropriate degree of
safety.
etc.
This optimum cost of construction should ideally take account of '
2.3 Actions to be considered in the determination of the
-
the initial cost of construction;
loading effects' )
- the maintenance cost, capitalized over the life of the The actions to be considered in determining the loading
construction;
effects, S, on the structure for the different limit states
are :
- the cost of losses, both material and human, arising from the
eventual unservicoability, as defined by the limit states, during
a) direct actions (loads) :
construction and use;
- permanent loads (self weight and other constant
- the general social inconveniences resulting from failure;
loads), variable imposed loads and inertial loads;
- the moral considerations (with respect to human life) and
indirect actions (imposed deformations) :
b)
psychological considerations (such as, for example, the possible
reactions from public opinion following an accident).
- thermal and hygroscopic effects, shrinkage,
prestressing effects, differential settlement of supports.
2.2 Definition of limit states
etc.
A structure, or a part of a structure, is rendered unfit for The stress condition associated with imposed deformations (state of
cwaction) arises from the occurrence of complementary
use when it reaches a particular state, called a "limit state",
deformations, which must be such that the total deformation
in which it ceases to fulfil the function, or to satisfy the
(imposed plus complementary) is compatible with the internal and
conditions, for which it was designed.
external members of the system acting as a continuous geometric
whole. The state of co-action may equally well exist within the
The limit states can be placed in two categories :
members of the structure and in its external connections, depending
on whether internal compatibility or compatibility with the external
a) the ultimate limit states, which are those conditions is considered.
corresponding to the maximum load-carrying capacity;
Permanent deformations arising out of creep or plasticity of
materials, as well as those corresponding to the opening of cracks,
b) the serviceability limit states, which are related to
are normally considered as being part of the response of the
the criteria governing normal use or durability. structure to the system of imposed stresses.
Under this method, it can be seen that the effect of imposed
Examples of the causes leading to the attainment of the limit states
deformations is generally important only in the elastic phase, where
are as follows :
the materials have a low deformability which accentuates the
a) Ultimate limit states : stresses produced by the complementary deformations. On the
contrary, this effect is lower when there are large inelastic
- loss of equilibrium of a part or the whole of the structure deformations : cracking or plastic deformation before the ultimate
limit state is reached. in other case
...
NORME INTERNATIONALE 2394
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION *MEX(IIYHAPOAHAII OPTAHH3AUHII fi0 CTAHAAPTH3AUHH -ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Principes généraux pour verifier la sécurité des ouvrages
L,
Premiere édition - 1973-02-15
-
1 LL CDU 351.785 Réf. NO : IS0 2394-1973 (FI
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Dascripteurs : génie civil, Miment, structure, résistance mécanique, calcul, sécurité.
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?2 Prix base sur 5 pages
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AVANT-PR OPOS
IS0 (Organisation Internationale de Normalisation) est une fédération mondiale
d'organismes nationaux de normalisation (Comités Membres ISO). L'élaboration de
Normes Internationales est confiée aux Comités Techniques EO. Chaque Comité
Membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du Comité Technique
correspondant. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec I'ISO, participent également aux travaux.
Les Projets de Normes Internationales adoptés par les Comités Techniques sont
soumis aux Comités Membres pour approbation, avant leur acceptation comme
Normes Internationales par le Conseil de 1'1S0.
La Norme Internationale IS0 2394 a été établie par le Comité Technique
ISOKC 98, Bases du calcul des constructions.
Elle fut approuvée en février 1972 par les Comités Membres des pays suivants :
Afrique du Sud, Rép. d' France Roumanie
Allemagne Hongrie Royaume-Uni
Australie Irlande Suède
Belgique Israël Tchécoslovaquie
Danemark Norvège Thaïlande
Egypte, Rép. arabe d' Nouvelle-Zélande U.R.S.S.
Espagne Pays-Bas
Aucun Comité Membre n'a désapprouvé le document.
O Organisation Internationale de Normalisation, 1973 O
Imprimé en Suisse
II
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Le développement de théories nouvelles concernant la sécurité des ouvrages et une
coopération internationale très large dans les domaines scientifiques et économiques
imposent la nécessité d’unifier les principes du calcul des constructions.
La présente Norme Internationale a pour but de spécifier les principes et les
méthodes, qui, en l’état actuel des connaissances, sont adoptés comme base
d‘orientation pour l‘unification des disciplines du calcul des constructions, en vue
d’assurer la sécurité des ouvrages, en tenant compte de tous les éléments essentiels
et leur utilité en cours d’exploitation.
concernant leur sécurité
Les travaux sur cette Norme Internationale ont été effectués en coopération étroite
avec les organisations internationales spécialisées, à savoir :
Comité Européen du Béton (CEB);
Conseil International du Bâtiment (CIB);
Convention Européenne des Associations de la Construction Métallique
(CEACM);
Fédération Internationale de la Précontrainte (FIP);
Association Internationale des Ponts et Charpentes (AIPC);
Réunion Internationale des Laboratoires d‘Essais et de Recherches sur les
Matériaux et les Constructions (RILEM);
Association Internationale des Voiles Minces (IASS).
Ces organisations sont représentées par le Comité de Liaison des Associations
Techniques Internationales.
Toutes les versions successives de la présente Norme Internationale ont été établies
sur la base des documents de ces organisations, ainsi qu’avec la participation active
de leurs représentants compétents.
La présente Norme Internationale ne contient pas de détails concernant les
matériaux et les constructions particuliers se rapportant principalement aux besoins
de ces organisations, vu que les spécifications concernant la sécurité doivent être
aussi générales que possible pour qu’elles puissent être appliquées dans la
construction de tous les ouvrages.
NOTE - Dans ce document, les notes explicatives et les commentaires sont imprimés en carac-
tères plus petits que les principes généraux.
...
III
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IS0 2394-1973 (FI
NORM E I NTER NAT1 ON ALE
Principes généraux pour verifier la sécurité des ouvrages
résistance des structures soumises a des actions connues ou
O INTRODUCTION
prévisibles, afin d'assurer un degré de sécurité approprie. La
La présente Norme Internationale constitue une base
sécurité est considérée en fonction de la résistance de la
commune d'établissement des règles du calcul concernant la
structure et des qualités, propriétés ou caractères associés a
construction et l'exploitation de tous les ouvrages de
la durabilité de la structure.
bâtiment et de génie civil, quelles que soient la nature et la
combinaison des matériaux utilisés (béton, métal, bois,
La méthode de calcul est fondée sur des données
céramique etc.). Toutefois, leur application a chaque type
expérimentales (y compris des essais sur modèles réduits ou
de matériau nécessite, pour conduire a un degré homogène
en vraie grandeur) et des théories scientifiques, interprétées
de sécurité, une adaptation particulière.
autant que possible de manière statistique.
La présente Norme Internationale a pour but de servir de base aux
Commissions chargées d'élaborer les normes et règlements
nationaux, en accord avec les conditions techniques et économiques Les principes généraux sont applicables, non seulement aux
du pays considéré, compte tenu de la nature et du type de structure,
structures complètes (bâtiments d'habitation, constructions
une durée définie et dans des
des propriétés des matériaux pendant
industrielles, ponts, barrages, etc.), mais aussi à tous les élé-
conditions d'exploitation définies.
ments constitutifs de ces structures et de leurs fondations.
Les types ci-après de méthodes de calcul sont à distinguer
Les principes sont applicables à la période spécifiée d'ex-
1) suivant le mode d'introduction des coefficients relatifs a la
çécurité . ploitation de l'ouvrage et également aux stades successifs de
l'exécution, notamment à la fabrication des éléments struc-
a) méthode de contraintes admissibles. où les contraintes sous
turaux, au transport et à leur mise en oeuvre, ainsi qu'à
charges maximales prévues sont comparées à des fractions des
l'exécution de tous travaux sur chantier.
résistances des matériaux;
b) méthode d'états-limites, dans laquelle les sollicitations
Les principes énoncés supposent que les projets sont exécutés par un
multipliées par des coefficients de pondération sont comparées a
personnel possédant à la fois la qualification, la compétence et
la capacité portante correspondante de la structure (états-limites
l'expérience requises et que le contrôle sur le chantier est assure sans
ultimes), tandis que les sollicitations correspondant aux
défaillance.
conditions d'utilisation sont comparées à des valeurs prescrites
(états-limites d'utilisation).
Elles supposent également que les conditions véritables d'utilisation
de la structure, durant sa vie, ne diffèrent pas de manière importante
suivant la conception même des conditions de sécurité :
2)
des conditions spécifiées pendant l'élaboration du projet.
ai méthodes déterministes de calcul, dans lesquelles les
II n'est généralement pas requis que les structures soient capables de
paramètres de base sont considérés comme non aléatoires;
supporter certaines actionsl) de caractère exceptionnel telles que
celles causées par les faits de guerre. Dans le cas de certaines autres
b) méthodes probabilistes de calcul, dans lesquelles les
actions, telles que séismes, explosions, chocs dus a des véhicules, etc.
paramètres de base sont considérés comme aléatoires.
dont la fréquence ou l'intensité ne sont qu'imparfaitement connues
ou imprévisibles, le projeteur doit éventuellement tenir compte des
La méthode de calcul envisagée découle d'une combinaison des
prescriptions propres a chaque pays établies a ce sujet soit pour la
types 1) b) et 2) b) ci-dessus. Elle peut être définie comme une
conception de la structure, soit pour les détails de construction, en
méthode semi-probabiliste d'états-limites.
vue de limiter les risques inhérents à ces effets.
Toutefois, certains phénomènes comme la fatigue et la resonance ne
Chaque tentative d'examiner ces actions exceptionnelles par les
peuvent pasêtre pris en compte rigoureusement par cette méthode et
méthodes probabilistes, rnérne moyennant des approximations, sera
doivent faire l'objet de vérifications particulières.
considérée comme conforme aux intentions de la présente Norme
Internationale.
1 OBJET ET DOMAINE D'APPLICATION
Enfin, une structure peut être soumise à des effets tels que le feu et
la corrosion, qui ne sont pas visés dans la présente Norme
La présente Norme Internationale spécifie les principes
Internationale. La sécurité vis-à-vis de ces effets réside
généraux pour la vérification de la sécurité qui définissent
essentiellement dans la conception de l'ouvrage et dans l'adoption
de mesures de protection et de prévention appropriées.
le calcul du comportement et de la
une méthode pour
1) Le terme «action» désigne les influences (charges permanentes, charges variables imposées et déformations imposées) qui, individuellement
ou réunies, sont capables de faire subir des contraintes ou des déformations aux ouvrages.
1
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IS0 2394-1973 (F)
Les exemples de causes pouvant produire les états-limites sont les
2 PRINCIPES DE BASE DU CALCUL
siiivants :
a) États-limites ultimes :
2.1 But du calcul
- perte de stabilité d'une partie ou de l'ensemble de la
Tous les ouvrages ou éléments d'ouvrages doivent être
structure, assimilée à un corps rigide;
conçus et calculés de façon à pouvoir résister, avec une
sécurité appropriée, à toutes les sollicitations et -
rupture de sections critiques de la structure;
déformations prévues pendant la période de construction et
-
transformation de la structure en un mécanisme;
pendant la période d'utilisation et à pouvoir présenter une
durabilité satisfaisante pendant toute la durée prévue pour
- instabilité par déformation;
l'ouvrage. Le but du calcul est de garantir une sécurité
convenable contre l'inaptitude de l'ouvrage ou de l'un de
- détérioration par effet de fatigue;
ses éléments constructifs, à assurer l'usage auquel il était
- déformation élastique ou plastique ou de fluage ou
destiné.
fissuration, conduisant à un changement de géométrie, qui
exigerait le remplacement de la structure.
La sécurité ad6quate contre la mise hors service d'une structure ou
d'un élément d'une structure est assurée quand la probabilité
d'atteindre un état limite quelconque correspondant à la mise hors L'état-limite ultime peut également être dû à la sensibilité de la
service est suffisamment petite.
structure aux effets de la répétition des actions, du feu, d'une
II est donc nécessaire de prendre en considération de
explosion, etc.
tels effets lors de la conception de la structure.
L'intégrité d'une structure, ainsi que d'un élément structural, doit
être assurée pendant toute la vie de l'ouvrage; la durabilité de
b) États-limites d'utilisation :
l'ouvrage est aussi essentielle que sa résistance.
- déformation excessive pour une utilisation normale de la
structure;
L'application des théories probabilistes est aussi un moyen
d'obtenir, avec une sécurité appropriée, un coût optimal de
- fissuration prématurée ou excessive;
la construction.
- dommages indésirables (corrosion);
Ce coüt optimal devrait tenir compte idéalement :
- déplacement excessif sans perte de l'équilibre;
- du prix initial de la construction;
- vibrations excessives;
- des frais d'entretien, capitalisés pour sa durée d'exploi-
tation; etc.
- du coût des dommages matériels et corporels résultant de
la mise hors service de l'ouvrage, selon la définition des
états-limites, pendant la construction ou l'exploitation de
l'ouvrage;
2.3 Actions à considérer pour la détermination des sollicita-
tions')
- des inconvénients sociaux provenant de la mise hors service
de l'ouvrage;
Les actionsa considérer pour la détermination des sollicita -
- des considérations morales (telles que le respect de la vie
tions S dans les divers états-limites sont :
humaine) et psychologiques (telles que, par exemple, les
réactions possibles de l'opinion publique à la suite d'un accident).
a) les actions directes (charges) :
- charges permanentes (poids propre et autres charges
fixes), charges variables et forces d'inertie;
2.2 Définition des états-limites
b) les actions indirectes (déformations imposées) :
Une structure, ou une partie de cette structure, atteint un
état particulier, dit «état-limite)) lorsqu'elle cesse de remplir
- effets thermiques et hygroscopiques, retrait, effets de
les fonctions, ou ne satisfait plus aux conditions pour
la précontrainte et des contraintes résiduelles,
lesquelles elle a été concue.
déplacements inégaux d'appuis, etc.
L'état de contrainte associé aux deformations imposées (état de
Les états-limites peuvent être classés en deux catégories, à
co-action) provient de l'apparition de déformations
complémentaires, qui doivent être telles que la déformation totale
savoir :
(déformation imposée + déformation complémentaire) soit
compatible avec les liaisons intérieures ou exterieures du système
a) les états-limites ultimes, qui sont ceux correspondant
fonctionnant comme un ensemble géométriquement continu. L'état
à la valeur maximale de la capacité portante;
de co-action peut se manifester aussi bien sur les sections ou
éléments de la construction que sur ses liaisons extérieures selon
les états-limites d'utilisation qui sont fonction des
b) qu'il est fait appel à la seule compatibilité interne ou, également, à la
compatibilité avec des liaisons externes.
critères d'utilisation normale ou de durabilité.
Le terme ((sollicitation)) désigne tout effort ou ensemble d'efforts (effort normal, effort tranchant, moment fléchissant etc.) calculé à
1 )
partir des actions ou combinaisons d'actions, qui s'exerce sur une ou plusieurs sections d'un élément de la structure.
2
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IS0 2394 -1973 (F)
Les déformations permanentes résultant du fluage ou de la plasticité Une étude probabiliste complète de ce type étant très
des matériaux, ainsi que celles qui correspondent à l'ouverture de
difficile dans la pratique et les données nécessaires n'étant
fissures, sont normalement considérées comme faisant partie de la
pas disponibles, il est apparu convenable, pour éviter une
«réponse» de la structure au système de contraintes dont elle est le
trop grande complication des calculs,
siège.
1) de prendre en compte des valeurs caractéristiques,
En procédant
...
Questions, Comments and Discussion
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