Polyethylen (RAU-PE) Materialmerkblatt AV0260

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Chemischer Aufbau Aus Ethylen wird nach zwei grundsätzlich verschiedenen Verfahren Polyethylen mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften hergestellt. Mittels Hochdruckverfahren wird das LDPE (Low-DensityPolyethylen) gewonnen. Das HDPE (High-Density-Polyethylen) wird bei niedrigem Druck hergestellt. Kennzeichnende Eigenschaften Das LDPE ist ein Polymer mit hohem Verzweigungsgrad, wobei es sich teilweise um sehr lange Seitenketten, welche auch wieder Verzweigungen aufweisen können, handelt. Als Folge ist die Dichte niedrig, sie liegt zwischen 0,915 und 0,935 g/cm3. Der kristalline Anteil liegt zwischen 50 und 60 %. Das HDPE hat eine weitestgehend lineare Struktur mit nur wenigen, sehr kurzen, Verzweigungen. Die Dichte ist daher höher, sie liegt bei 0,940 bis 0,965 g/cm3. Der kristalline Anteil beträgt ca. 85 %. Alle weiteren Eigenschaften sind eine direkte Folge von Dichte und Kristallinität. Thermische Eigenschaften (siehe auch Tabelle 1) a) Hitzebeständigkeit LDPE erweicht ab ca. 100 ºC. Ohne mechanische Beanspruchung ist LDPE bis 80 ºC deformationsbeständig. HDPE erweicht ab ca. 125 ºC und ist daher sterilisierbar. Ohne mechanische Belastung ist HDPE bis 100 ºC deformationsbeständig. b) Kältebeständigkeit Der Einfrierbereich (Übergang aus dem elastischen in den glasspröden Zustand) von Polyethylen liegt unter -50 ºC. Daraus ergibt sich eine hervorragende Zähigkeit auch bei tiefen Temperaturen. Die Kältebeständigkeit geht bei LDPE bis -60 ºC und bei HDPE bis -40 ºC. Mechanische Eigenschaften (siehe Tabelle 2) Gegenüber Polypropylen zeichnet sich Polyethylen durch eine bessere Zähigkeit bei tiefen Temperaturen, eine bessere Flexibilität und eine geringere Härte aus. Durch die Wahl der entsprechenden Dichte kann die Steifigkeit bzw. Härte beeinflusst werden. Elektrische Eigenschaften (siehe Tabelle 3) Durch den niedrigen dielektrischen Verlustfaktor, die niedrige Dielektrizitätskonstante und die hohe Durchschlagfestigkeit eignet sich Polyethylen für den Einsatz in der Hochfrequenztechnik und der Kabelindustrie. Wegen des hohen Oberflächenwiderstandes von 1013 Ohm werden aus solchem Material gefertigte Artikel sehr leicht elektrostatisch aufgeladen.

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Chemische Beständigkeit (siehe Tabelle 4) Polyethylen ist gegen nicht oxidierende Säuren, Laugen, Salzlösungen und Alkohole auch bei höheren Temperaturen beständig. Es wird angegriffen von oxidierenden Substanzen (z.B. Salpetersäure, Oleum, Halogenen). Mineralöle, Benzin, organische Lösungsmittel und Aromaten wirken teilweise quellend. Bei gleichzeitiger Einwirkung einer mechanischen Belastung und bestimmter Chemikalien, insbesondere oberflächenaktiver und polarer Lösungsmittel, können an Fertigteilen aus Polyethylen nach mehr oder weniger langer Zeit Spannungsrisse auftreten. Diese Erscheinung wird als Spannungsrisskorrosion bezeichnet. Durch Auswahl geeigneter Typen kann dieses Verhalten weitgehend vermieden werden. Witterungs-, Alterungs- und Hydrolysebeständigkeit Sofern keine weiteren Substanzen enthalten sind, als die durch die Herstellung bedingten, tritt durch längere Einwirkung von Wärme und Licht in Gegenwart von Sauerstoff die Oxidation des Polyethylens ein. Diese führt zu einer Verschlechterung der Werkstoffeigenschaften bis hin zur Zerstörung des Werkstoffs. Durch Zugabe von Stabilisatoren bzw. geeigneten Rußsorten kann die Lichtbeständigkeit wesentlich erhöht werden. Brennverhalten Als reiner Kohlenwasserstoff ist Polyethylen brennbar, ähnlich wie hochschmelzende Wachse und Paraffine. Durch besondere Zusätze kann Polyethylen selbstlöschend ausgerüstet werden. Gasdurchlässigkeit Polyethylen besitzt eine gewisse Durchlässigkeit für Gase und Dämpfe. Dies hängt von der Konstitution der betreffenden Chemikalien, vor allem von deren Molekülgröße und Affinität zum Polyethylen ab. Hier gelten ähnliche Gesetzmäßigkeiten wie bei der Beständigkeit gegen Chemikalien. Die Durchlässigkeit ist umso geringer, je weniger verwandt die Stoffe dem Polyethylen sind. Außerdem ist die Gas- und Dampfdurchlässigkeit bei LDPE höher als bei HDPE. Physiologisches Verhalten Polyethylen ist physiologisch unbedenklich und entspricht in seiner Zusammensetzung der Richtlinie 2002/72/EG. Ferner ist das Material praktisch geruchlos und geschmacksfrei. Durch besondere Stabilisatorzusätze bzw. Ausrüstungen ist die physiologische Unbedenklichkeit u.U. nicht mehr gewährleistet. Einfärbbarkeit Je nach Art und Menge der verwendeten Farbstoffe oder Pigmente unterscheidet man transluzente und gedeckte Einfärbungen. Transparenteinfärbungen sind infolge der mehr oder weniger transluzenten Eigenfarbe des naturfarbenen Materials nicht möglich.

Verschweißung Wegen des thermoplastischen Verhaltens können Teile aus Polyethylen mit gutem Ergebnis miteinander verschweißt werden. Anwendung Rohre aus Polyethylen werden für Trinkwasser-, Abwasser- bzw. Gasleitungen verwendet. Schläuche, Profile, Blas- und Spritzgussteile werden praktisch in allen Industriezweigen eingesetzt.

Wiederverwertbarkeit Polyethylen eignet sich für die Wiederaufbereitung und Verwendung zu neuen Produkten. Farblich und typengenau sortierte Ware, z.B. Säge- und Stanzabfälle, kann meist wieder zum Originalprodukt verarbeitet werden. Auch ausgediente Teile weisen selbst nach langjährigem Einsatz, soweit diese nicht durch UV-Strahlung (z.B. Sonnenlicht) geschädigt sind, noch ein hohes Eigenschaftsniveau auf. Je nach Reinheitsgrad lassen sich wieder mehr oder minder anspruchsvolle Produkte herstellen.

Tabelle 1: Thermische Eigenschaften

Schmelzbereich Wärmeleitfähigkeit, Verfahren A Thermischer Längenausdehnungskoeffizient

DSC DIN 52612 DIN 53752

ºC W/(m × K) K-1

DIN EN ISO 1183-1 DIN EN ISO 527-1 DIN EN ISO 527-1 DIN EN ISO 527-1 DIN EN ISO 179-1 DIN EN ISO 179-1

g/cm3 MPa % MPa kJ/m2 kJ/m2

RAU-PE 130 105-110 0,28 2,5 × 10-4

RAU-PE 230 115 0,30 2,5 × 10-4

RAU-PE 310/330 125-135 0,35-0,40 2,5 × 10-4

RAU-PE 130 0,918-0,924 8-10 20-25 10-15 ohne Bruch

RAU-PE 230 0,924-0,938 12-13 16-20 16-20 ohne Bruch

RAU-PE 310/330 0,940-0,965 20-28 15-20 25-30 ohne Bruch

ohne Bruch ohne Bruch 200-300 ca. 45

ohne Bruch ohne Bruch 300-400 ca. 50

> 10 >5 800-1000 ca. 63

RAU-PE 230 > 1013 ca. 1018 2,30 3 × 10-4 ca. 400

RAU-PE 310/330 > 1013 ca. 1018 2,32 4 × 10-4 ca. 400

Tabelle 2: Mechanische Eigenschaften

Dichte Streckspannung Streckdehnung Reißfestigkeit Schlagzähigkeit Kerbschlagzähigkeit 20 °C   0 °C Zug E-Modul Shorehärte D

DIN EN ISO 527-1 DIN EN ISO 868

MPa

Tabelle 3: Elektrische Eigenschaften (bei 23 ºC und 50 % relativer Luftfeuchtigkeit)

Isolationswiderstand Spez. Durchgangswiderstand Dielektrizitätskonstante Dielektrischer Verlustfaktor Elektrische Durchschlagfestigkeit

DIN IEC 60167 DIN IEC 60093 DIN 53483 DIN 53483 DIN EN 60243

Die in den Tabellen aufgeführten Eigenschaftswerte stellen Materialkenndaten dar und sind deshalb nicht zur Erstellung von Spezifikati-

Ω Ω × cm

kV/cm

RAU-PE 130 > 1013 ca. 1018 2,29 > 3 × 10-4 ca. 400

onen geeignet. Für konkrete Liefervereinbarungen nehmen Sie bitte Kontakt zu unseren Anwendungstechnischen Abteilung auf.

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Chemische Beständigkeitstabelle von RAU-PE Grundlage für diese Tabelle sind Lagerungsversuche im betreffenden Medium ohne eine einwirkende Spannung. Bei Einsatz von Chemi-

kalien unter gleichzeitig einwirkender Spannung müssen gesonderte Überlegungen durchgeführt werden.

Chemischer Angriff

*

Chemischer Angriff

b b b bb u b b b b b bb u b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b

Ammoniumsulfat, wässrig

Abgase, fluorwasserstoffhaltig Abgase, kohlensäurehaltig Abgase, nitrosehaltig Abgase, oleumhaltig Abgase, salzsäurehaltig Abgase, schwefelsäurehaltig feucht Abgase, SO2-haltig Acetaldehyd, konzentr. Acetaldehyd,wässrig Acetaldehyd + Essigsäure Aceton, wässrig Aceton Acrylsäureäthylester Adipinsäure, wässrig Apfelsäure, wässrig Apfelwein Alaune, wässrig

Allylalkohol Aluminiumchlorid, wässrig

Aluminiumsulfat, wässrig

Ameisensäure, wässrig Ameisensäure Ammoniak, flüssig Ammoniak, gasförmig Ammoniakwasser Ammoniumchlorid, wässrig

Ammoniumnitrat, wässrig

Konzentration Spuren jede Spuren höhere geringere höhere jede jede geringere 50 100 40 90/10 Spuren 100 100 100 gesättigt gesättigt 1 handelsübl. verdünnt verdünnt gesättigt 96 96 verdünnt verdünnt gesättigt verdünnt verdünnt gesättigt bis 50 50 100 100 100 100 warm ges. warm ges. verdünnt verdünnt gesättigt verdünnt verdünnt gesättigt

Temp. ºC 60 60 60 60 20 20 60 60 60 50 20 40 20 20 20 60 20 20 60 20 20 40 60 60 20 60 40 60 60 40 60 60 40 60 20 60 20 60 40 60 40 60 60 40 60 60

Ammoniumsulfid, wässrig

Anilin, rein Anilin, wässrig Anilinchlorhydrat, wässrig Anon Antiformin, wässrig Antimonchlorid, wässrig Arsensäure, wässrig

Anthrachinonsulfonsäure, wässrig Benzaldehyd, wässrig Benzin Benzol Benzin-Benzol-Gemisch Benzoesäure, wässrig

Benzoesaures Natron, wässrig

Bier Bierkulör Bisulfitlauge SO2-haltig Bleiacetat, wässrig

Bleichlauge, 12,5 % wirksames Chlor Borax, wässrig

Borsäure, wässrig

Branntweine aller Art Bromdämpfe

* Abkürzungen: b = beständig, bb = bedingt beständig, u = unbeständig, - = nicht geprüft 4

Konzentration verdünnt verdünnt gesättigt verdünnt verdünnt gesättigt 100 100 gesättigt gesättigt gesättigt gesättigt 100 2 90 verdünnt verdünnt 80 80 Suspension 0,1 100 100 80/20 jede jede jede bis 10 bis 10 36 handelsübl. handelsübl. warm ges. warm ges. verdünnt verdünnt gesättigt Gebr.-Konz. Gebr.-Konz. verdünnt verdünnt gesättigt verdünnt verdünnt gesättigt handelsübl. gering

Temp. ºC 40 60 60 40 60 60 20 60 20 60 20 60 20 20 20 40 60 40 60 30 60 60 20 20 20 40 60 40 60 60 20 60 50 50 40 60 60 40 60 40 60 60 40 60 60 20 20

* b b b b b b b u bb bb bb bb u b b b b b b b u u u b b b b b b b b b b b b b bb bb b b b b b b bb bb

Chemischer Angriff Brom, flüssig Bromwasserstoffsäure, wässrig

Butan, gasförmig Butadien Butandiol Butandiol, wässrig

Butanol

Butindiol Buttersäure, wässrig Butylen, flüssig Butylacetat Butylphenol Calciumchlorid, wässrig

Calciumnitrat, wässrig Chlor, gasförmig, trocken Chlor, gasförmig, feucht

Chloramin, wässrig Chloressigsäure (mono) Chloressigsäure (mono), wässrig Chlormethyl Chlorsäure, wässrig

Chlorsulfonsäure Chlorwasser Chromalaun, wässrig

Chromsäure, wässrig Chromsäure/Schwefelsäure/Wasser Crotonaldehyd Cyankali, wässrig

Cyclanon

Konzentration 100 bis 10 bis 10 48 50 100 bis 100 bis 10 bis 10 bis 10 bis 100 bis 100 bis 100 bis 100 20 konzentr. 100 100 100 verdünnt verdünnt gesättigt 50 100 0,5 1 5 verdünnt 100 100 85 100 1 1 10 10 20 20 100 gesättigt verdünnt verdünnt gesättigt jede jede 100 bis 10 bis 10 gesättigt handelsübl. handelsübl.

Temp. ºC 20 40 60 60 20 60 20 20 40 60 20 40 60 40 20 20 -20 20 20 40 60 60 40 20 20 20 20 20 40 60 20 20 40 60 40 60 40 60 20 20 40 60 60 40 40 20 40 60 60 20 60

* u b b bb u u b b b b b b b u u b b b b u bb u u b u u u b b u u b b b b b

Chemischer Angriff

Konzentration Cyclohexanol 100 Cyclohexanon 100 Dextrin, wässrig gesättigt 18 Diglykolsäure, wässrig 30 gesättigt Dimethylamin, flüssig 100 Düngesalze, wässrig bis 10 bis 10 gesättigt Eisenchlorid, wässrig bis 10 bis 10 gesättigt Eisessig 100 Essig (Weinessig) handelsübl. handelsübl. handelsübl. Essigsäure, wässrig bis 25 bis 25 25-60 80 Essigsäure, roh 95 Essigsäureanhydrid 100 100 100 Essigester 100 Ethylacetat 100 100 Ethylether 100 Ethylenchlorid 100 Ethylenoxid, flüssig 100 Ethylalkohol, wässrig jede 96 Ethylalkohol, vergällt (mit 2 % Totuol) 96 Ethylalkohol (Gärungsmaische) betriebsübl. betriebsübl. Ethylalkohol+Essigsäure (Gärungsgem.) betriebsübl. Ferricyankalium u. Ferrocyankalium, verdünnt wässrig verdünnt gesättigt Fettsäuren 100 Fluorammon, wässrig bis 20 bis 20 Flusssäure, wässrig bis 40 40 60 70 Formaldehyd, wässrig verdünnt verdünnt 40

Temp. ºC 20 20 20 60 60 20 -30 40 60 60 40 60 60 20 40 50 60 40 60 60 40 40 20 40 60 20 20 60 20 20 -20 20 60 20 40 60 20 40 60 60 60 20 60 20 60 20 20 40 60 30

* u b b b b b b b b b b bb b b b b b b bb bb bb bb u u u b u bb b bb b b b b u b b b b b b

* Abkürzungen: b = beständig, bb = bedingt beständig, u = unbeständig, - = nicht geprüft 5

Chemischer Angriff Foto-Emulsionen Foto-Entwickler Foto-Fixierbäder Frigen Gaswasser Gerbextrakte, pflanzlich Gerbextrakte, aus Cellulose Gerbsäure Glukose, wässrig Glykokoll, wässrig Glykol, wässrig Glykolsäure, wässrig Glyzerin, wässrig Harnstoff, wässrig

Hexantriol Holländerleim Hydroxylaminsulfat, wässrig Hydrosulfid, wässrig Kalilauge, wässrig

Kaliumbichromat, wässrig Kaliumborat, wässrig Kaliumbromat, wässrig Kaliumbromid, wässrig

Kaliumchlorid, wässrig

Kaliumchromat, wässrig Kaliumnitrat, wässrig

Kaliumperchlorat, wässrig Kaliumpermanganat, wässrig

Kaliumpersulfat, wässrig

Konzentration jede handelsübl. handelsübl. 100 übliche übliche übliche 10 gesättigt gesättigt 10 handelsübl. 37 jede bis 10 bis 10 33 handelsübl. Betr.-Konz. Betr.-Konz. bis 12 bis 10 bis 10 bis 40 bis 40 50/60 40 1 1 bis 10 bis 10 verdünnt verdünnt gesättigt verdünnt verdünnt gesättigt 40 verdünnt verdünnt gesättigt 1 1 bis 6 bis 6 bis 6 bis 18 verdünnt verdünnt gesättigt gesättigt

Temp. ºC 40 40 40 20 40 20 20 60 20 60 40 60 20 60 40 60 60 60 20 60 35 40 60 40 60 60 20 40 60 40 60 40 60 60 40 60 60 20 40 60 60 40 60 20 40 60 40 40 60 40 60

*

Chemischer Angriff

b u b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b

Kieselfluorwasserstoffsäure, wässrig Kieselsäure, wässrig Kochsalz, wässrig

Kohlensäure, trocken Kohlensäure, feucht Kokosfettalkohol Kresol, wässrig Kupfer(I)-Chlorid, wässrig Kupferfluorid, wässrig Kupfersulfat, wässrig

Liköre Magnesiumchlorid, wässrig

Magnesiumsulfat, wässrig

Maleinsäure, wässrig

Melasse Melassewürze Methylalkohol Methylamin, wässrig Methylenchlorid Methylschwefelsäure, wässrig

Milch Mischsäure, wässrig

Mischsäure I (Schwefelsäure/ Salpetersäure/Wasser)

Natronlauge, wässrig

* Abkürzungen: b = beständig, bb = bedingt beständig, u = unbeständig, - = nicht geprüft 6

Konzentration bis 32 jede verdünnt verdünnt gesättigt 100 jede jede 100 100 bis 90 gesättigt 2 verdünnt verdünnt gesättigt handelsübl. verdünnt verdünnt gesättigt verdünnt verdünnt gesättigt gesättigt gesättigt 35 Betr.-Konz. Betr.-Konz. Betr.-Konz. 100 100 32 100 bis 50 bis 50 100 100 handelsübl. bis 10 bis 10 90 48/49/3 48/49/3 50/50/0 50/50/0 10/20/70 10/87/3 50/31/19 bis 40 bis 40 50/60

Temp. ºC 60 60 40 60 60 60 40 60 20 60 45 20 50 40 60 60 20 40 60 60 40 60 60 40 60 40 20 60 60 40 60 20 20 20 40 40 60 20 60 60 20 40 20 40 50 20 30 40 60 60

* b b b b b b b b b b b b b bb b b b b b b b b b b bb u b b b b b b b

Chemischer Angriff Natriumbisulfit, wässrig

Natriumchlorat, wässrig

Natriumchlorit, wässrig Natriumhypochlorit, wässrig Nickelsulfat, wässrig

Nikotin, wässrig Nikotin-Präparate, wässrig Nitrose Gase Obstbaumkarbolineum, wässrig Obstpulp Öle und Fette Ölsäure Oleum Oleumdämpfe Oxalsäure, wässrig

Ozon

Palmkernfettsäure Paraffinemulsionen Phenol, wässrig Phenylhydrazin Phenylhydrazin-Chlorhydrat, wässrig Phosgen, flüssig Phosgen, gasförmig Phosphorpentoxyd Phosphorsäure, wässrig

Phosphortrichlorid Phosphorwasserstoff Pikrinsäure, wässrig Pottasche, wässrig

Konzentration verdünnt verdünnt gesättigt bis 10 bis 10 gesättigt verdünnt verdünnt verdünnt verdünnt verdünnt gesättigt Geb.-Konz. Geb.-Konz. konzentr. konzentr. Geb.-Konz. Betr.-Konz. handelsübl. handelsübl. 10 geringere höhere verdünnt verdünnt gesättigt 100 100 10 100 handelsübl. handelsübl. bis 90 1 100 100 gesättigt gesättigt 100 100 100 100 bis 30 bis 30 40 80 80 100 100 1 gesättigt

Temp. ºC 40 60 60 40 60 60 20 60 20 40 60 60 20 20 20 60 20 20 60 60 20 20 20 40 60 60 20 60 30 60 20 40 45 20 20 60 20 60 20 20 60 20 40 60 60 20 60 20 20 20 40

*

Chemischer Angriff

b b b b bb u bb b b b b b u u b bb u b b b bb u b u bb bb b b b b b bb b

Propan, flüssig Propan, gasförmig Propargylalkohol, wässrig Röstgase, trocken Salpetersäure, wässrig

Salzsäure, wässrig

Sauerstoff Schwefeldioxid, trocken Schwefeldioxid, feucht und wässrig

Schwefeldioxid, flüssig

Schwefelkohlenstoff Schwefelnatrium, wässrig

Schwefelsäure, wässrig

Schwefelwasserst., trocken Schwefelwasserst., wässrig Seewasser Seifenlösung, wässrig Silbernitrat, wässrig Soda, wässrig

Spermölalkohol Spinnbadsäuren, CS2-haltig

Stärke, wässrig Stärkesyrup Stearinsäure

Konzentration 100 100 7 jede bis 30 30/50 98 98 bis 30 bis 30 über 30 über 30 jede jede jede 50 jede 100 100 100 100 verdünnt verdünnt gesättigt bis 40 bis 40 70 70 80-90 96 96 100 warm ges. warm ges. konzentr. konzentr. bis 8 bis 8 verdünnt verdünnt gesättigt handelsübl. 0,01 0,02 0,07 jede jede Betr.-Konz. 100

Temp. ºC 20 20 60 60 50 50 20 60 40 60 20 60 60 60 40 50 60 -10 20 60 20 40 60 60 40 60 20 60 40 20 60 60 40 60 40 60 20 60 40 60 40 60 60 20 52 52 52 40 60 60 60

* u bb b b b b u u b b b bb b b b b u b b b b b bb bb bb bb u b b b b b b b b b b b b u

* Abkürzungen: b = beständig, bb = bedingt beständig, u = unbeständig, - = nicht geprüft 7

Chemischer Angriff Stellhefenwürze Talg Tetrachlorkohlenstoff, techn. Thionylchlorid Toluol Traubenzucker, wässrig Triethanolamin Trichloräthylen Trilon Trimethylolpropan, wässrig

Perchlorsäure, wässrig

Urin Vinylacetat Wachsalkohol

Konzentration Betr.-Konz. Betr.-Konz. 100 100 100 100 100 100 gesättigt gesättigt 100 100 handelsübl. bis 10 bis 10 handelsübl. handelsübl. bis 10 bis 10 gesättigt normal normal 100 100

Temp. ºC 40 60 20 60 20 60 20 20 20 60 20 20 60 40 60 40 60 40 60 60 40 60 20 60

*

Chemischer Angriff

b u u u u u b b b u bb b u

Wasser Wasserstoff Wasserstoffsuperoxid, wässrig

Weinbrand Weine, rot und weiß Weinsäure, wässrig

Xylol Zinkchlorid, wässrig

Zinksulfat, wässrig

Zinn(II)-Chlorid, wässrig Zitronensäure, wässrig

* Abkürzungen: b = beständig, bb = bedingt beständig, u = unbeständig, - = nicht geprüft 8

Konzentration 100 100 100 bis 20 jede Zusatz handelsübl. handelsübl. bis 10 bis 10 gesättigt 100 verdünnt verdünnt gesättigt verdünnt verdünnt gesättigt verdünnt verdünnt bis 10 bis 10 gesättigt

Temp. ºC 40 60 60 20 50 20 20 20 40 60 60 20 40 60 60 40 60 60 40 60 40 60 60

* b b b bb bb bb bb b b b u b b b b b b b b b b b

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07.2010