Schadstoffemissionen des Straßenverkehrs in der Bundesrepublik Deutschland: Verursacherstruktur, räumliche Differenzierung und Ansätze zur Reduzierung
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Bonn
Bundesforschungsanst. für Landeskunde und Raumordnung
1990
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19 |
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| adam_text | Inhaltsverzeichnis
Zusammenfassung 1
1 Problemstellung, Zielsetzung und Ablauf der Arbelt 5
1.1 Allgemeine Problemstellung 5
1.2 Zielsetzung der Arbeit 11
1.3 Ablauf der Arbeit 17
2 Verkehr und Umwelt 21
2.1 Umwelteinflüsse des Verkehrs 21
2.1.1 Schadstoff eintrage 22
2.1.2 Nicht-stoffliche Emissionen 23
2.1.3 Sonstige Einflüsse 24
2.1.4 Zusammenfassende Beurteilung der Umwelteinflüsse des Verkehrs 25
2.2 Entstehung fahrzeugbedingter Schadstoffemissionen 26
2.3 Wirkung von Luftverunreinigungen 30
2.3.1 Wirkung von Luftverunreinigungen auf den Menschen 31
2.3.2 Wirkung von Luftverunreinigungen auf die natürliche Umwelt 34
2.3.3 Wirkung von Luftverunreinigungen auf Bauwerke 37
3 Der Beitrag des Straßenverkehrs zur Luftbelastung 39
4 Die Verursacherstruktur der Schadstoffemissionen des Straßen¬
verkehrs 45
4.1 Erklärungsansatz und Berechnungsablauf 45
4.2 Verkehrsaufkommen und Verkehrsleistung 51
4.2.1 Theoretische Ansätze zur Erklärung von Verkehrsnachfrage und Ver¬
kehrsablauf 51
4.2.2 Personenverkehrsaufkommen und Personenverkehrsleistung 55
4.2.3 Güterverkehrsaufkommen und Güterverkehrsleistung 62
4.3 Fahrleistungen im Straßenverkehr 65
4.3.1 Gesamtbetrachtung 65
4.3.2 Nähere Differenzierung der Fahrleistungen 73
4.4 Fahrgeschwindigkeiten im Straßenverkehr 79
4.4.1 Einflüsse auf die Fahrgeschwindigkeit 79
4.4.2 Das Fahrzyklus-Konzept 80
4.4.3 Geschwindigkeitsverhältnisse auf Autobahnen 82
4.4.4 Geschwindigkeitsverhältnisse auf Bundesstraßen und Landstraßen 84
4.4.5 Geschwindigkeitsverhältnisse auf Innerortsstraßen 85
4.5 Verursacherspezifische Schadstoffemissionen des Straßenverkehrs 87
4.5.1 Das Emissionsverhalten von Kraftfahrzeugen 87
4.5.2 Berechnung der Gesamtemissionen 96
4.5.3 Darstellung der Ergebnisse 98
5 Die räumliche Differenzierung der Schadstoffemissionen des Straßenver¬
kehrs 101
5.1 Einleitende Betrachtung 101
5.2 Verkehr auf BundesfernstraBen 105
5.2.1 Darstellung der Gesamtmethodik 105
5.2.2 Bildung durchschnittlicher täglicher Verkehrsstarken und maßgebender
stündlicher Verkehrsstärken 109
5.2.3 Berechnung der stündlichen Verkehrsstärken (Dauerlinien) 111
5.2.4 Ermittlung der Durchschnittsgeschwindigkeiten 113
5.2.5 Berechnung geschwindigkeitsverteiiter Fahrleistungen 123
5.2.6 Berechnung der Schadstoffemissionen 127
5.3 Verkehr auf Landstraßen 128
5.4 Verkehr auf Innerortsstraßen 130
5.5 Zusammenfassende Darstellung und Analyse der Ergebnisse 131
6 Emissionsmindernde Maßnahmen, Prognosen und Wirksamkeits¬
analysen 145
6.1 Maßnahmen zur Reduzierung der Schadstoffemissionen des Straßenver¬
kehrs 145
6.1.1 Maßnahmen zur Veränderung des Emissionsverhaltens der Kraftfahr¬
zeuge 147
6.1.2 Maßnahmen zur Veränderung des Verkehrsablaufes 155
6.1.3 Maßnahmen zur Reduzierung der Fahrleistungen 162
6.2 Status-Quo-Prognose der Schadstoffemissionen des Straßen¬
verkehrs 172
6.3 Analyse der Wirksamkeit emisstonsmindemder Maßnahmen 181
AnhangA 189
Anhang B 203
Literaturverzeichnis 223
Verzeichnis der Abbildungen, Tabellen und Karten
Abbildungen
Abbildung 1
Ausgewählte Schadstoffemissionen nach Emittentengruppen in der Bundesrepu¬
blik Deutschland 1986 7
Abbildung 2
Aufbau und Prinzipien des Immissionsschutzes 9
Abbildung 3
Systematik des Personen- und Güterverkehrs sowie Abgrenzung des in dieser
Arbelt betrachteten Teilverkehrs 13
Abbildung 4
Systematik der Emissionen und Abgrenzung der in dieser Arbeit betrachteten Luft¬
verunreinigungen 15
Abbildung 5
Umwelteinflüsse des Verkehrs 22
Abbildung 6
Entwicklung von Fahrleistung und Abgas-Emissionen des Straßenverkehrs in der
Bundesrepublik Deutschland zwischen 1966 und 1986 29
Abbildung 7
Einfluß des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses X auf den Kraftstoffverbrauch (be) und die
Abgas-Emissionen (CO, HC, NOX) eines Ottomotors 30
Abbildung 8
Herkunft, Verteilung und Ablagerung von Luftschadstoffen 34
Abbildung 9
Anteile der Emittentengruppen an den gesamten Stickoxid-Emissionen in ver¬
schiedenen Belastungsgebieten 42
Abbildung 10
Zeitliche Entwicklung ausgewählter Schadstoffemissionen des Straßenverkehrs
und der übrigen Emittentengruppen in der Bundesrepublik Deutschland zwischen
1966 und 1986 sowie Prognose (Variante A und B) für das Jahr 1998 43
Abbildung 11
Grobstrukturlertes Bezlehungsgefüge zur Erklärung der transportbedingten
Umweltwirkungen des Verkehrs 46
Abbildung 12
Modell zur Erklärung und Berechnung der Schadstoffemissionen des Straßenver¬
kehrs 48
Abbildung 13
Ablaufschema des Verfahrens zur Berechnung räumlich nicht differenzierter
Schadstoffemissionen des Straßenverkehrs 50
Abbildung 14
Verkehrsaufkommen und Verkehrsleistung im Personenverkehr nach Zweck und
Verkehrsart in der Bundesrepublik Deutschland 1982 in Mio. Wege bzw. Mrd.
Pers.-km 57
Abbildung 15
Siedlungsstrukturelle und funktionale Typisierung der Gemeinden in der Bundes¬
republik Deutschland 59
Abbildung 16
Gemeindetypspezifische Weglängen im Personenverkehr der Bundesrepublik
Deutschland 1982 in km 60
Abbildung 17
Gemelndetypspezlfische Anteile der Verkehrsarten an den Wegen (Modal-Splits)
Im Personenverkehr der Bundesrepublik Deutschland 1982 In v.H. 61
Abbildung 18
Verkehrssaufkommen und Verkehrsleistung Im Güterverkehr nach Hauptgütergrup¬
pen und Verkehrsart in der Bundesrepublik Deutschland 1985 In Mio. Tonnen bzw.
Mrd. Tonnenkilometer 53
Abbildung 19
Zusammenhang zwischen Einwohnerzahl und Fahrleistung im innerörtlichen
Straßenverkehr jq
Abbildung 20
Fahrleistung im Straßenverkehr nach Fahrzeugarten und Straßenkategorien in der
Bundesrepublik Deutschland 1985 in Mio. Fzg.-km ( Schätzung B ) 72
Abbildung 21
Wahrscheinlichkeiten der Nutzung bestimmter Straßenkategorien im Personenver¬
kehr in Abhängigkeit von der Weglänge 75
Abbildung 22
Fahrleistungen von Personen- und Kombinationskraftwagen nach Fahrtzwecken
und Straßenkategorien in der Bundesrepublik Deutschland 1985 in Mio. Fzg.-km 76
Abbildung 23
Fahrzyklen zur Ermittlung der Abgas-Emissionen von Personenkraftwagen 81
Abbildung 24
Fahrleistungsgewichtete Verteilung der Geschwindigkeiten von Personen- und
Lastkraftwagen im Netz der Bundesautobahnen 83
Abbildung 25
Verteilung der Geschwindigkeiten aller Kraftfahrzeuge (außer Busse) im Verkehr
auf Innerorts8traßen 86
Abbildung 26
Abhängigkeit der Kohlenmonoxid-Emissionen einzelner Fahrzeugarten von der
mittleren Fahrgeschwindigkeit, verschiedene Bezugsjahre 90
Abbildung 27
Abhängigkeit der Kohlenwasserstoff-Emissionen einzelner Fahrzeugarten von der
mittleren Fahrgeschwindigkeit, verschiedene Bezugsjahre 91
Abbildung 28
Abhängigkeit der Stickoxid-Emissionen einzelner Fahrzeugarten von der mittleren
Fahrgeschwindigkeit, verschiedene Bezugsjahre 92
Abbildung 29
Abgas-Emissionsfaktoren für schwere, mittlere und leichte Pkw/Kombi mit Otto¬
motor und für Diesel-Pkw/Kombi auf Autobahnen für das Bezugsjahr 1985 in g/km
(Steigung 0%) 93
Abbildung 30
Abweichung der berechneten Kraftstoffverbräuche einzelner Fahrzeugarten von
denjenigen Verbrauchen, die durch die Statistik ausgewiesen werden 97
Abbildung 31
Kohlenmonoxid-, Kohlenwasserstoff- und Stickoxid-Emissionen des Straßenver¬
kehrs in der Bundesrepublik Deutschland 1985 100
Abbildung 32
Modell zur Ermittlung von Schadstoffemissionen des Straßenverkehrs in einzelnen
Raumeinheiten 103
Abbildung 33
Ablaufschema zur Ermittlung räumlich differenzierter Schadstoffemissionen des
Verkehrs auf einzelnen Zählabschnitten im Bundesfernstraßennetz 108
Abbildung 34
Generalisierte Dauerlinien für Normalwerktage, Urlaubswerktage sowie Sonn- und
Feiertage 112
Abbildung 35
Verkehrsstärke-abhangige Unterschiede im Kraftstoffverbrauch m und in den
Emissionen verschiedener Schadstoffe bei ebener Strecke gegenüber den ent¬
sprechenden Werten bei einer Steigung bzw. einem Gefälle von 2% (auf einer
Autobahn mit zweistreifigen Richtungsfahrbahnen, Dieselanteil 14%) 115
Abbildung 36
Geschwindigkeits-Verkehrsstarke-Beziehungen für Pkw-Verkehr auf Außerorts¬
straßen mit planfreien Knoten für unterschiedliche Güterverkehrsanteile bei zwei
und bei drei Fahrstreifen Je Richtung (Steigung 0%, Kurvigkeit 0 gon/km) 117
Abbildung 37
Geschwindlgkeits-Verkehrsstarke-Beziehungen der 4 Pkw-Typklassen für ebene
Fahrbahnen bei einem Güterverkehrsanteil von 14% (Richtgeschwindigkeit 130
km/h) 119
Abbildung 38
Verteilung der Pkw-Geschwindigkeiten im Gesamtnetz der Bundesautobahnen 125
Abbildung 39
Verteilung der Lkw-Geschwindigketten im Gesamtnetz der Bundesautobahnen 127
Abbildung 40
Fahrleistungen nach siedlungsstrukturellen Kreistypen in der Bundesrepublik
Deutschland 1985 in Mio. Fzg.-km/km2 134
Abbildung 41
Schadstoffemissionen des Straßenverkehrs nach siedlungsstrukturellen Kreistypen
in der Bundesrepublik Deutschland 1985 in t/km2 und kg/Einw. 136
Abbildung 42
Auswirkung eines generellen Tempolimits von 100 km/h auf Autobahnen auf die
dortigen Schadstoffemissionen der Personenkraftwagen, Zusammenstellung ver¬
schiedener Untersuchungsergebnisse (100 - Emissionen ohne Geschwindigkeits¬
begrenzung) 155
Abbildung 43
Typische Geschwindigkeitsverläufe über einen Zeitabschnitt vor und nach Einfüh¬
rung eines Tempolimits von 30 km/h Im Modellgebiet Buxtehude 159
Abbildung 44
Verkehrsleistungsbezogene Schadstoffemissionen verschiedener motorisierter
Personenverkehrsmittel in g/Pers.km 164
Abbildung 45
Verkehrsleistungsbezogene Schadstoffemissionen verschiedener motorisierter
Güterverkehrsmittel in g/Tonnen-km 165
Abbildung 46
Entwicklung der Fahrleistungen des Pkw-Verkehrs in der Bundesrepublik Deutsch¬
land zwischen 1975 und 1985, Prognose bis 1998, in Mrd. Fzg.-km 173
Abbildung 47
Entwicklung der Fahrleistungen des Güterverkehrs in der Bundesrepublik Deutsch¬
land zwischen 1975 und 1985, Prognose bis 1998, in Mrd. Fzg.-km 176
Abbildung 48
Stickoxid-Emissionen des Straßenverkehrs nach Fahrzeugarten-Gruppen und
Straßenkategorien in der Bundesrepublik Deutschland 1985 und 1998 (Status-
Quo-Prognose) in kt NO2 180
Abbildung 49
Wirksamkeit von drei ausgewählten Maßnahmen zur Minderung der NOx-Emisslo-
nen des Straßenverkehrs, gemessen an der Emissionssituation im Jahr 1985 und
an der Status-Quo-Prognose für das Jahr 1998 185
Abbildung 50
Zeitliche Entwicklung der winterlichen und sommerlichen Blei-Immissionen am
Kölner Neumarkt zwischen 1970 und 1984 194
Abbildung 51
Immissionsbelastung in Abhängigkeit von der Entfernung vom Straßenrand bei
einer Verkehrsdichte von 20.000 Kfz/Tag (Avus Berlin) 195
Abbildung 52
Abnahme der Deposition von Blei und Cadmium in Abhängigkeit von der Entfer¬
nung vom Straßenrand am Beispiel von Schneeproben aus Berlin-Schöneberg,
6.2.1980 196
Abbildung 53
Mittlere Stickoxid-Immissionen und Anteile einzelner Emittentengruppen im
Belastungsgebiet Untermain, berechnet auf Basis des Emissionskatasters mittels
Ausbreitungsrechnung für 26 Auf punkte 199
Abbildung 54
Anteile verschiedener Verursachergruppen an den Emissionen organischer
Schadstoffe und entsprechende Belastungsanteile in unterschiedlichen Situationen
im Belastungsgebiet Rhein-Main 201
Tabellen
Tabelle 1
Zeitliche Entwicklung ausgewählter Schadstoffemissionen nach Emittentengruppen
in der Bundesrepublik Deutschland 1966 -1986 und Prognose für das Jahr 1995 in
1000 Tonnen 203
Tabelle 2
Verkehrsaufkommen, durchschnittliche Weglängen und Vekehrsleistungen im Per¬
sonenverkehr nach Zweck und Verkehrsart in der Bundesrepublik Deutschland
1982 204
Tabelle 3
Gemeindetypspezifische Weglängen im Personenverkehr der Bundesrepublik
Deutschland 1982 in km 204
Tabelle 4
Gemeindetypspezifische Anteile der Verkehrsarten an den Wegen (Modal-Splits)
im Personenverkehr der Bundesrepublik Deutschland 1982 in v.H. 205
Tabelle 5
Verkehrsaufkommen, mittlere Transportweiten und Verkehrsleistung im Güterver¬
kehr nach Hauptgütergruppen und Verkehrsarten in der Bundesrepublik Deutsch¬
land 1985 in Mio. Tonnen 206
Tabelle 6
RegionstypspezKische Modal-Splits im Versand und Empfang sowie zugehörige
Transportweiten im Güterverkehr (ohne Straßengüternahverkehr) der Bundesrepu¬
blik Deutschland 1970 207
Tabelle 7
Fahrleistungen der Kraftfahrzeuge in der Bundesrepublik Deutschland 1985 in Mio.
Fzg.-km 207
Tabelle 8
Fahrleistungen des motorisierten Straßenverkehrs nach Fahrzeugarten und
Straßenkategorien in der Bundesrepublik Deutschland 1985 in Mio. Fzg.-km
(Schätzung A) 208
Tabelle 9
Fahrieistungen des motorisierten Straßenverkehrs nach Fahrzeugarten und
Straßenkategorien in der Bundesrepublik Deutschland 1985 In Mio. Fzg.-km
(Schätzung B) 208
Tabelle 10
Fahrleistungen von Personen- und Kombinationskraftwagen nach Entfer¬
nungsstufen und Fahrtzwecken in der Bundesrepublik Deutschland 1985 in Mio.
Fzg.-km 209
Tabelle 11
Fahrleistungen von Personen- und Kombinationskraftwagen nach Fahrt¬
zwecken und Straßenkategorien in der Bundesrepublik Deutschland 1985 in
Mio. Fzg.-km 209
Tabelle 12
Normierte Streckenbelastungen im Pkw- und Lkw-Verkehr 209
Tabelle 13
Fahrleistungen von Personen- und Kombinationskraftwagen nach Straßenkatego¬
rie und Tagtyp in der Bundesrepublik Deutschland 1985 in Mio. Fzg.km 210
Tabelle 14
Fahrleistung von Personen- und Kombinationskraftwagen nach Reisezwecken und
Tagtypen in der Bundesrepublik Deutschland 1985 in Mio. Fzg.km 210
Tabelle 15
Fahrleistung im Straßenpersonenverkehr nach Fahrtzweck, Straßenkategorie und
Tagtyp in der Bundesrepublik Deutschland 1985 in Mio. Fzg.-km 211
Tabelle 16
Fahrleistungen im Kraftomnibusverkehr nach Fahrtzweck, aggregierter Straßen¬
kategorie und Transportart (Linienverkehr, Gelegenheitsverkehr) in der Bundes¬
republik Deutschland 1985 in Mio. Fzg.-km 211
Tabelle 17
Güterverkehrsleistung nach Fahrzeugarten und Verkehrsbereichen in der Bundes¬
republik Deutschland 1985 in Mrd. Tonnenkilometer und in v.H. 212
Tabelle 18
Fahrleistungen im Güterverkehr nach Fahrzeugarten, Verkehrsbereichen und
Straßenkategorien in der Bundesrepublik Deutschland 1985 in Mrd. Tonnenkilo¬
meter 212
Tabelle 19
Verteilung der Pkw-Geschwindigkeiten im Netz der Bundesautobahnen 1985 213
Tabelle 20
Verteilung der Geschwindigkeit von Lastkraftwagen im Netz der Bundesautobah¬
nen 1985 213
Tabelle 21
Verteilung der Fahrmodi im innerörtlichen Kraftfahrzeugverkehr 213
Tabelle 22
Abgas-Emissions- und Kraftetoffverbrauchsfaktoren der Motorfahrräder für das
Bezugsjahr 1984 in g/km 213
Tabelle 23
Abgas-Emissions- und Kraftstoffverbrauchsfaktoren der Motorräder für das
Bezugsjahr 1984 in g/km 214
Tabelle 24
Abgas-Emissions- und Kraftstoffverbrauchsfaktoren auf der Basis von Fahrmodi für
Personen- und Kombinationskraftwagen mit Ottomotor für das Bezugsjahr 1985 In
g/km (Anlieferungszustand) 214
Tabelle 25
Abgas-Emissions- und Kraftstoffverbrauchsfaktoren auf der Basis von Fahrmodi für
Personen- und Kombinationskraftwagen mit Dieselmotor für das Bezugsjahr 1985
in g/km (Anlieferungszustand) 214
Tabelle 26
Abgas-Emissions- und Kraftstoffverbrauchsfaktoren für schwere, mittlere und
leichte Pkw/Kombi mit Ottomotor und für Diesel-Pkw/Kombi auf Autobahnen für
das Bezugsjahr 1985 in g/km (Steigung 0 %) 215
Tabelle 27
Abgas-Emissions- und Kraftstoffverbrauchsfaktoren für Personen- und Kombina¬
tionskraftwagen mit Ottomotor für Autobahnen für das Bezugsjahr 1985 in g/km 215
Tabelle 28
Abgas-Emissions- und Kraftstoffverbrauchsfaktoren für Personen- und Kombi¬
nationskraftwagen mit Dieselmotor für Autobahnen für das Bezugsjahr 1985 in
g/km 215
Tabelle 29
Abgas-Emissions- und Kraftstoffverbrauchsfaktoren für Busse für das Bezugsjahr
1980 in g/km 216
Tabelle 30
Abgas-Emissions- und Kraftstoffverbrauchsfaktoren für Stadtlinienbusse in
g/km 216
Tabelle 31
Abgas-Emissions- und Kraftstoffverbrauchsfaktoren für leichte Nutzfahrzeuge (bis
3,5 t zul. Gesamtgewicht) mit Ottomotor für das Bezugsjahr 1980 in g/km
(Anlieferungszustand) 216
Tabelle 32
Abgas-Emisslons- und Kraftstoffverbrauchsfaktoren für leichte Nutzfahrzeuge (bis
3,5 t zul. Gesamtgewicht) mit Dieselmotor für das Bezugsjahr 1980 In g/km
(Anlieferungszustand) 216
Tabelle 33
Abgas-Emissions- und Kraftstoffverbrauchsfaktoren für schwere Solofahrzeuge Im
innerstädtischen Bereich und auf Autobahnen für das Bezugsjahr 1980 In g/km 217
Tabelle 34
Abgas-Emlssions- und Kraftstoffverbrauchsfaktoren für Lastzüge im innerstädti¬
schen Bereich und auf Autobahnen für das Bezugsjahr 1980 in g/km 217
Tabelle 35
Durch die Statistik ausgewiesene (M k) und berechnete (Mk) Kraftstoffverbräuche
einzelner Fahrzeugarten in der Bundesrepublik Deutschland 1985 in Mio. Liter 217
Tabelle 36
Kohlenmonoxid-Emissionen des Straßenverkehrs nach Fahrzeugarten und
Straßenkategorien in der Bundesrepublik Deutschland 1985 in t CO 218
Tabelle 37
Kohlenwasserstoff-Emissionen des Straßenverkehrs nach Fahrzeugarten und
Straßenkategorien in der Bundesrepublik Deutschland 1985 in t HC 218
Tabelle 38
Stickstoffoxid-Emissionen des Straßenverkehrs nach Fahrzeugarten und Straßen¬
kategorien in der Bundesrepublik Deutschland 1985 in t NO2 219
Tabelle 39
Pkw-Typaufteilung nach Tagtypen und Verkehrsstrukturtypen auf Bundesautobah¬
nen 1985 in v.H. 219
Tabelle 40
Fahrleistungen und Schadstoffemissionen nach siedlungsstrukturellen Gebiets¬
typen in der Bundesrepublik Deutschland 1985 in t, t/km2 und kg/Einwohner 220
Tabelle 41
Verkehrsleistungsbezogene Schadstoffemissionen verschiedener motorisierter
Personenverkehrsmittel in g/Pers.km 220
Tabelle 42
Verkehrsleistungsbezogene Schadstoffemissionen verschiedener motorisierter
Güterverkehrsmittel in g/tkm 220
Karten
Kartei
Kreise und kreisfreie Städte der Bundesrepublik Deutschland 104
Karte 2
Zahlstellen auf Bundesautobahnen und Bundesstraßen (Ausschnitt) 106
Karte 3
Fahrleistungen des Straßenverkehrs 137
Karte 4
Kohlenmonoxid-Emissionen des Straßenverkehrs 138
Karte 5
Kohlenwasserstoff-Emissionen des Straßenverkehrs 139
Karte 6
Stickoxid-Emissionen des Straßenverkehrs 140
Karte 7
Stickoxid-Emissionen des Straßenverkehrs 141
Karte 8
Siedlungsstrukturelle Gebietstypen 142
Karte 9
Stickoxid-Emissionen aller Emittentengruppen 143
Karte 10
Status-Quo-Prognose der Stickoxid-Emissionen des Straßenverkehrs 1998 178
Kartell
Status-Quo-Prognose der Stickoxid-Emissionen des Straßenverkehrs 1998 179
Karte 12
Wirksamkeitsanalyse emissionsmindernder Maßnahmen 187
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