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  • A 103: AVIF Forschung
    h bei hohen Temperaturen Schmutz usw im Dauerbetrieb stabil arbeiten können Eine technische und wirtschaftliche Vorstudie zu diesem Thema hat deutlich gemacht daß das beantragte Gesamtprojekt technisch machbar und wirtschaftlich sinnvoll ist Da die Neuentwicklung eines geeigneten Systems wegen der kurzen Laufzeit des Projektes nicht möglich war wurde weitgehend auf Marktprodukte zurückgegriffen die an die speziellen Ziele und Aufgaben der Lageüberwachung im Schmiedeprozeß angepaßt wurden Anhand eines mit dem begleitenden Arbeitskreis festgelegten Detailpflichtenheftes wurde ein geeignet erscheinendes marktgängiges Gerät zur optischen Überwachung von Schmiedeteilen ausgewählt und nach mehreren Tests beschafft Das System wurde weiterentwickelt mit Bezug auf die Besonderheiten beim Gesenkschmieden Im Rahmen von gezielten Laboruntersuchungen wurden folgende Eigenschaften detailliert untersucht Reaktionsgeschwindigkeit Genauigkeit Umrechnung Pixel mm Kurzzeitstabilität Temperatureinfluß Ausgangssignal Bedienerfreundlichkeit Das System wurde dann an 6 unterschiedlichen Anlagen in 4 verschiedenen Pilotbetrieben eingesetzt mit folgenden wesentlichen Ergebnissen Das optische System zur Lageüberwachung ist immer dann für den industriellen Einsatz geeignet wenn aufgrund der Abläufe das Schmiedeteil für einen ausreichend langen Zeitraum beim Vorschmieden zur Ruhe kommt Das ist bei allen Pressenfertigungen der Fall nicht jedoch bei der Hammerfertigung wo der Bediener das umzuformende Teil in einer Zange hält und fortbewegt Mit einer oder zwei Kameras ist die Lageüberwachung von Gesenkschmiedeteilen in der Regel möglich Die Stabilität Genauigkeit und Geschwindigkeit des Systems reicht für die gestellte Aufgabenstellung aus so daß Produktivitätsverluste durch die Überwachungseinheit nicht zu erwarten sind I Die Handhabung des Systems sowie das Konzept zur Kalibrierung lassen den sinnvollen Einsatz des Systems auch in kleinen und mittelständischen Betrieben erwarten Auf Basis der in den Pilotinstallationen gewonnenen Ergebnissen wurde eine Wirtschaftlichkeitsanalyse durchgeführt Die Kosten Nutzen Abschätzung zeigt daß bei den drei untersuchten Schmiedelinien ab einer Reduzierung von Ausschuss bzw Nacharbeit um ca 15 bis 30 eine Kosteneinsparung durch den Einsatz eines Lageüberwachungssystems erreicht wird Zur Beurteilung des Einsatzes von Lageüberwachungssystemen

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  • A 118 / P 336: AVIF Forschung
    der Verformung unter Krafteinwirkung während des Blecheinlaufs Auf einer hydraulischen Presse mit 16 Punkt Ziehanlagen wurden entsprechende Praxisversuche durchgeführt Hierzu gehörten das konventionelle Tiefziehen ohne und mit elastischer Niederhalterplatte sowie das Vielpunktziehen mit der elastischen Niederhalterplatte Als Vergleichskriterien wurden Blechdickenverteilung Flanscheinzug Kontaktbedinungen und Niederhalterverformungen im Prozeß verfolgt und quantitativ bewertet Versuchsmaterialien waren der weiche Tiefziehstahl DC 04 als Referenz Werkstoff sowie ZStE 220i und H340 als isotrope bzw höherfeste Stahlsorten Mit den Untersuchungen konnte in Simulation und Praxis nachgewiesen werden daß bei Einsatz der Vielpunktziehtechnik eine Erhöhung der Prozeßsicherheit und gleichzeitig eine Ausweitung der technologischen Grenzen möglich ist Als Ursache für Versagensfälle erwiesen sich ungünstige Verteilungen der tatsächlich vorherrschenden lokalen Flächenpressungen zwischen Niederhalter Blech und Matrize Es zeigte sich daß für ein funktionsfähiges Vielpunktziehsystem und technologisch optimale Ergebnisse der Einsatz eines elastischen Niederhalters Voraussetzung ist Für verschiedene Einsatzfälle werden Hinweise zur effektiven Ersteinstellung der Pinolenkräfte mit Hilfe der FEM Simulation gegeben Als Ergebnis des Projektes können folgende Schlußfolgerungen gezogen werden 1 Eine Verschiebung der technologischen Grenzen durch Vielpunktziehen ist insbesondere bei nichtrotationssymmetrischen Werkstücken bezüglich der Versagensgrenze Reißer nachgewiesen worden 2 Das Vielpunktziehen erschließt damit vorhandene Umformpotentiale und erhöht die Prozeßsicherheit 3 Diese Effekte sind auf die Verarbeitung von höherfesten Stahlwerkstoffen übertragbar und erschließen neue Möglichkeiten hinsichtlich der Verwendbarkeit in Leichtbaukonstruktionen 4 Bereits der Einsatz elastischer Niederhaltersysteme in konventionellen Zieheinrichtungen bringt die oben genannten technologischen Vorteile 5 Nur der Einsatz elastischer Niederhaltersysteme garantiert maximale Wirksamkeit von Vielpunktzieheinrichtungen 6 Durch Vielpunktzieheinrichtungen kann der Einarbeitungsaufwand an Werkzeugen minimiert bzw eliminiert werden 7 Das System Vielpunktzieheinrichtung reagiert flexibler auf Prozeßschwankungen da die Einzelpinolen ausgleichend als hydraulische Federn wirken 8 Die derzeit gültigen Flächenpressung Berechnungsmethoden sind ungenügend und spiegeln nicht die tatsächlichen Werte wider was zu erheblichem Einstellaufwand in der Erprobungsphase führt 9 Die FEM Simulation ist als Planungsinstrument für die Ersteinstellung von Vielpunktziehsystem geeignet

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  • A 121: AVIF Forschung
    ersten experimentellen Erkenntnissen mittels VRP die kritische Standzeit der Matrize erheblich verlängert werden Durch die umformtechnische Herstellung des Hohlrades besteht prinzipiell die Möglichkeit Zahnfußgeometrien zu realisieren die aufgrund der Kinematik des Herstellverfahrens Wälz stoßen nicht gefertigt werden können Eine vor diesem Hintergrund mit dem FEM System GESTALT II und Verwendung eines Evolutionsalgorithmus OptiGI durchgeführte Optimierung ergab zwei grundsätzlich unterschiedliche Zahnfußgeometrien für die Druck und Zugseite der Verzahnung Der Vergleich mit der nicht optimierten Ausgangsvariante zeigt eine Spannungsreduzierung von ca 10 auf der Zugseite und ca 4 auf der Druckseite der Verzahnung Um Erkenntnisse über die Einsatzfähigkeit von drückgewalzten im Vergleich zu gestoßenen Innenverzahnungen zu gewinnen wurden zwei Prüfstände aufgebaut mit denen die Zahnflanken und Zahnfußtragfähigkeit untersucht werden kann Die Zahnflankentragfähigkeit wird mit Hilfe eines Verspannungsprüfstandes ermittelt der so konzipiert ist dass nur der Zahneingriff Ritzel Hohlrad untersucht wird Zur Ermittlung der Zahnfußtragfähigkeit von schrägverzahnten Innenverzahnungen wurde eine Pulsatorvorrichtung konstruiert die den tatsächlichen Zahneingriff abbildet Als Wärmebehandlungsverfahren wurde Einsatzhärten angewandt Das Abhärten der Verzahnung erfolgte durch Presshärten da durch das Einsatzhärten relativ große Härteverzüge auftreten eine Nachbearbeitung der Innenverzahnung aber nicht möglich ist In Werkstoffuntersuchungen wurde die Werkstoffbeeinflussung der gestoßenen und der drückgewalzten Innenverzahnungen durch das Einsatzhärten erfasst Härteuntersuchungen und Gefügeschliffe zeigen dass bei beiden Varianten das gleiche Gefüge nach dem Einsatzhärten vorliegt Die Fließstruktur der drückgewalzten Innenverzahnungen ist nicht mehr zu erkennen Die Verzahnungsmessungen der drückgewalzten Innenverzahnungen zeigen dass die Töpfe nach dem Abhärten auf dem Presshärtedorn nicht mehr konisch sind Daraus ergeben sich Verzahnungsqualitäten die zwischen Q7 und Q9 liegen D h dass sich die Verzahnungsqua litäten durch das Presshärten bzgl der Profilwinkelabweichung verschlechtern aber bzgl der Flankenwinkelabweichung eine Verbesserung eintritt Es zeigt sich jedoch dass die Abweichungen der drückgewalzten Innenverzahnung stärker streuen als die der gestoßenen Zurückzuführen ist dies auf den Spannungszustand im Bauteil nach dem Drückwalzen Durch das Drückwalzen wird ein sehr komplexer Spannungszustand im Bauteil erzeugt der sich beim Erwärmen auf Einsatztemperatur entspannt Ist dieser Spannungszustand nicht in jedem Bauteil gleich dann treten beim Härten unterschiedliche Abweichungen auf Dies beeinträchtigt erheblich die gemessenen Verzahnungsqualitäten Diese liegen nach dem Drückwalzen bzgl des Profilwinkelfehlers im Mittel bei Q8 und beim Flankenlinienwinkelfehler bei Q9 Die weichen gestoßenen Innenverzahnungen haben dagegen wesentlich geringere Verzahnungsabweichungen Der Profilwinkelfehler liegt im Mittel bei Q4 und der Flankenlinienwinkelfehler bei Q5 Dass bei den drückgewalzten Innenverzahnungen keine bessere Verzah nungsqualität erreicht wurde liegt an den im zeitlichen Rahmen des Vorhabens nicht vorkorrigierbaren Umformwerkzeugen Ergebnisse zur Zahnflankentragfähigkeit zeigen dass beide Varianten bei einer nominellen Zahnflankenpressung von sHO 1484 9 N mm2 keine Schäden auf der Zahnflanke aufweisen Dies entspricht einem Hohlraddrehmoment von 300 Nm bei einer Paarung von einem Hohlrad mit einem Ritzel Eine weitere Steigerung des Hohlraddrehmoments ist nicht möglich da bei dieser Last Zahnbruch am Ritzel auftritt Die nominelle Zahnfußtragfähigkeit der gestoßenen Innenverzahnung beträgt sFO 1141 23N mm2 Die nominelle Zahnfußtragfähigkeit der drückgewalzten Innenverzahnung beträgt sFO 1362 11N mm2 Dies entspricht einer Tragfähigkeitssteigerung von 19 Zurückzuführen ist die Steigerung auf die unterschiedliche Zahnfußgeometrie und die stark unterschiedlichen Rauheiten Aufgrund der vollausgerundeten Zahnfußgeometrie des drückgewalzten

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  • A 124: AVIF Forschung
    es deshalb in vergleichenden Untersuchungen des Kraftbedarfs an zwei unterschiedlichen Bauformen von Rundknetmaschinen die bisher maschinentypspezifischen Verfahrenserkenntnisse zu verallgemeinern Hierzu wurden Versuche mit Rohr und Stabmaterial an einer Außenläufermaschine und einer Gegenläufermaschine durchgeführt Dabei wurden praxisrelevante Fertigungsparameter gezielt variiert Die vergleichenden experimentellen Ergebnisse waren anschließend in eine bestehende Technologiedatenbank zu integrieren Sowohl für Anwender als auch Maschinenhersteller dienen die Forschungsergebnisse zum besseren Verständnis des Kaltrundknetens und zu einem effizienteren Einsatz dieses Fertigungsverfahrens Zu Beginn der Untersuchungen wurden an beiden Versuchsanlagen vergleichbare Messeinrichtungen zur Ermittlung der Umformkraft appliziert Bei der Auswertung der maximalen Umformkräfte an der Außenläufermaschine führten die starken Schwankungen sowie die schlechte Reproduzierbarkeit der Meßergebnisse zu erheblichen Problemen Nach Glättung der Meßergebnisse und Darstellung des Streubandes der ermittelten Umformkräfte konnten die Versuchsergebnisse der institutseigenen Außenläufermaschine und der Gegenläufermaschine eines Projektpartners verglichen werden Hierbei zeigte sich eine gute Übereinstimmung des Kraftbedarfs beider Versuchsanlagen Die Meßergebnisse der Gegenläufermaschine lagen innerhalb des Streubandes der Außenläufermaschine Des weiteren wurden ergänzende Untersuchungen des Kraftbedarfs an der Gegenläufermaschine durchgeführt Dabei wurden die Prozeßparameter wie Schmierzustand Knetfrequenz Drehvorschub untersucht Die Variation des Schmierzustandes führte zu einer deutlichen Veränderung der Kraftkomponenten Bei Versuchen ohne Schmierstoff stiegen die Radialkräfte an der Axialkraftbedarf hingegen reduzierte sich auf ein niedriges Niveau Eine Erhöhung der Knetfrequenz oder eine Reduzierung des Drehvorschubs führten ebenfalls zum Ansteigen der Radialkraft Die Software des Datenbankprogramms WBS wurde erweitert und modifiziert Dazu wurde das Programm von Visual Basic auf das leistungsfähige Visual C umgestellt Hinzu kamen Anwendungen wie das integrierte Berechnungsmodul zur Abschätzung des Kraftbedarfs für Daten die nicht exakt in der Datenbank verfügbar sind Hierdurch konnten die Anwendungsmöglichkeiten deutlich erweitert werden Des weiteren wurden Parameter wie Drehzahlen der Antriebswellen Schmierzustand und Maschinenbezeichnungen in den Suchalgorithmus integriert Zur Optimierung der Benutzeroberfläche wurde den Anwendern eine Online Hilfe zur Verfügung gestellt Ergänzend ist zur besseren Darstellung des

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  • A 125: AVIF Forschung
    Der Untersuchungs Ablauf war in folgende Teilaufgaben gegliedert Ist Analyse Konstruktion von matrizen und stempelseitiger Prototypen mit Sensoren Untersuchung der Empfindlichkeit der Sensoren bei freier sowie geschlossener Umformung und außenmittiger Stempelstellung Untersuchung der Empfindlichkeit auf Stempelverschleiß und Möglichkeit zur Verschleißdetektion Untersuchung von beeinflussenden Parametern Temperatur Schmierung Werkstoff Vorstaucherversetzung Stempelverdrehung Messerabstand Für die Untersuchungen wurden sowohl stempelseitige als auch matrizenseitige Vorrichtungen gebaut welche die Seitenkraftsensoren aufnehmen sollten ohne daß bei der Neukonstruktion maschinenseitige Umbauten notwendig waren Die Sensoren wurden sowohl im Matrizenhalter als auch im Stempelhalter vorgespannt um die Messung sowohl einer Drehung als auch Stauchung zu ermöglichen Die Vorspannung erfolgte auf der Matrizenseite mittels Spanndübel und auf der Stempelseite mittels Spannschraube Als Sensoren wurden Dehnungssensoren auf piezoelektrischer Basis verwendet Der Meßbereich der Sensoren umfaßt den Bereich von kleiner 1 N bis 1 kN Die Untersuchungen zeigten daß ein Teilausbruch an einem Preßstempelsteg die Normalkraft nicht beeinflußt jedoch am Stempel zu einem signifikanten Abfall des Sonsorsignals führt Dies ist ein Beweis daß auch bei der stempelseitigen Sensoranordnung Teilausbrüche an einem Preßstempelsteg erfaßt werden können Zusammenfassend kann gesagt werden daß die Seitenkräfte auch dann eine Signalveränderung aufweisen wenn ein größerer Teilabbruch am Preßstempel erfolgt eine Steghälfte während die Normalkraft dieses Ereignis nicht registriert Geringere Ausbrüche am Stempel oder schleichender Stempelverschleiß die zu einer Unterschreitung der Toleranz führen beeinflussen weder die Seitenkräfte noch die Normalkraft Aus den Ergebnissen lassen sich folgende Aussagen ableiten der Teilausbruch eines Kombikreuzstempels kann erfaßt werden sowohl stempel als auch matrizenseitig Veränderungen der Matrize können anhand der stempelseitigen Seitenkraftsignale aufgezeigt werden jedoch nicht vom Normalkraftsensor Dies ist wichtig bei der Produktion von besonderen Qualitäten oder in Fließpreß und oder Reduzierprozessen zur Absicherung der Qualität Einstellhilfe ist möglich aber nicht wirtschaftlich weil stempelseitig zu lange Wartezeiten bis zur Meßwertkonstanz matrizenseitig nur mäßige Sensibilität bei freier Umformung seltener Einsatzfall und keine

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  • A 106: AVIF Forschung
    Komplexität des Fertigungsverfahrens bis zu 40 Bei den Bauteilqualitäten insbesondere den Oberflächengüten zeigte der Schwefelgehalt einen nur sehr geringen Einfluß Hier ist primär der gewählte Vorschub für die Oberflächenqualität verantwortlich Eine Abhängigkeit der erzeugten Spanformen vom Schwefelgehalt konnte ebenfalls nicht nachgewiesen werden Es zeigte sich daß die erzeugten Spanformen von den eingesetzten Werkzeugen und Schnittparametern abhängig sind Eine Erklärung hierfür ist daß selbst bei den hier gewählten schwefelreicheren Varianten der Schwefelgehalt zu gering ist um einen Einfluß auf die primäre Spanformung auszuüben Der Einfluß der Wärmebehandlung GKZ Glühen auf die Zerspanbarkeit ist wesentlich größer als die Reduzierung des Schwefelgehaltes von 0 010 auf 0 001 da der Gefügezustand das Werkstoffverhalten stärker charakterisiert als die nichtmetallischen Einschlüsse Möglichkeiten zur Verringerung der Zerspankräfte und somit zur Erhöhung der Standzeiten ergaben sich auch durch die Wahl der optimalen Werkzeuge und der geeigneten Kühlschmierstoff Strategie Insbesondere durch den Einsatz der Minimalmengenkühlschmierung konnte beim Stoßen gegenüber der Trockenbearbeitung die Zerspanbarkeit verbessert werden Obwohl der Bereich der günstigen Schnittparameterkombinationen das sogenannte Bearbeitungsfenster mit Abnahme des Schwefelgehalts kleiner wird konnte durch die Variation der Schnittgeschwindigkeit und des Vorschubes optimale Schnittparameter gefunden werden Bei der Bearbeitung von extrem schwefelarmen Stählen sollten die folgenden Hinweise berücksichtigt werden Bei der Auslegung von Zerspanprozessen müssen neben den Schwefelgehalten auch die weiteren Werkstoffkenngrößen wie Wärmebehandlungszustand und Werkstoffzusammensetzung beachtet werden Eine Verringerung des Schwefelgehalts hat eine Zunahme der Streuung der Kräfte und Standzeiten zur Folge Dies muß insbesondere bei der Werkzeugüberwachung in der Serienfertigung berücksichtigt werden Für Anwender ist nicht nur der Qualitätsnachweis über die chemischen Bestandteile der angelieferten Werkstoffe sondern auch ein exakter Nachweis über die Wärmebehandlung von Bedeutung Um Ausschuß zu vermeiden sollte ein als optimal identifizierter Werkstoffzustand so gut wie möglich reproduzierbar sein Möglichkeiten zur Verringerung der Zerspankräfte und somit zur Erhöhung der Standzeiten ergeben sich durch die Wahl der

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  • A 184: AVIF Forschung
    Lebensdauer hervor Die Variante mit dem Stahlwerkstoff X100CrMoV5 1 bietet eine Verdreifachung der Lebensdauer bei mäßiger Material und Fertigungskostenerhöhung Bei der Verwendung von X100CrMoV5 1 wurde das Kosten Leistungsverhältnis von 1 00 auf 0 39 gesenkt Dieser Lösungsansatz ist deshalb interessant weil das Nachschleifen der Kontaktflächen bzw das Nachschärfen der Kämme auf gewohnter Weise beibehalten werden kann Die Beschichtung von Scherkämmen mit TiAlN führte zu einer deutlichen Leistungssteigerung mit bis zu 4 fach höherer Lebensdauer Trotz höherer Fertigungskosten weist diese Alternative eine höhere Wirtschaftlichkeit als herkömmliche Scherkämme auf Die Beschichtung mit TiAlN führte zu einer Verbesserung des Kosten Leistungsverhältnis von 1 00 bei herkömmlichen Kämmen auf 0 42 Für beschichtete Scherkämme ist ein Umdenken bei der Herstellung erforderlich Der an der Schneidkante vorhandene Grat wirkt sich positiv auf die Lebensdauer von unbeschichteten Scherkämmen aus Bei beschichteten Kämmen wirkt sich der Grat jedoch negativ aus Die Kanten und Graterwärmung während des Beschichtungsprozesses führt bei Kämmen aus niedriglegiertem Stahl zur Erweichung des Materials und Festigkeitsabnahme des Grates und des Kantenbereichs Die Konsequenz ist das frühzeitige Versagen der Scherkämme im Einsatz durch Ausbrüche der erweichten Kante Der Grat muss deshalb vor dem Beschichten entfernt werden Bei dem im Forschungsvorhaben verwendeten Entgratverfahren musste eine Verände rung der Kantengeometrie hingenommen werden z B Kantenverrundung In der Industrie wird deshalb die Verwendung eines schonenden Entgratverfahren verfolgt um die Standzeit von beschichteten Scherkämmen weiter zu verbessern Darüber hinaus besteht Forschungsbedarf zum Einfluss der Schichtdicke auf die Lebensdauer von beschichteten Scherkämmen In der Praxis würde jedoch das übliche Nachschleifen der Kontaktfläche von beschichteten Scherkämmen nach dem Einsatz Nachschärfen die gesamte Verschleißschutzschicht entfernen und lediglich einen Zustand wiederherstellen der den herkömmlichen Kämmen entspricht Eine weitere Verbesserung der Lebensdauer von beschichteten Scherkämmen durch Optimie rung des Entgratverfahrens der Schneidkantengeometrie und der Schichtdicke ist deshalb er forderlich damit beschichtete Scherkämme sich

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  • Kategorie-Übersicht: AVIF Forschung
    Stahlblechverbindungen unter Crashbelastung mit Hilfe von Ingenieurkonzepten mehr A 173 Charakterisierung und Bewertung der Tragfähigkeit punktgeschweißter Stahlblechverbindungen unter Crashbelastung mit Hilfe von erweiterten Schädigungsmodellen mehr A 185 Thermisches Fügen für die stahlintensive Hybridbauweise im Fahrzeugleichtbau mehr A 191 Vorstudie Vergleichende Untersuchungen der Schwingfestigkeit von Knieblechverbindungen mehr A 196 Qualifizierung von Längsnahtschweißungen in warmfesten Rohre aus modernen 9 11 Cr Stählen als volltragende Nähte mehr A 203 Geometrische und kinematische Untersuchungen

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