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25 de jul. de 2023

Acionamento de motores com inversor de frequência O acionamento de motores de indução pode consumir elevados níveis de corrente elétrica durante a partida, que corresponde ao evento transitório entre o repouso e o regime de funcionamento permanente da máquina a qual o motor está acoplado, assim, técnicas de acionamento suave se fazem úteis para que apenas a energia necessária ao acionamento seja consumida, sem desperdícios causados pelos métodos de acionamento convencionais.

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Acionamento de motores com inversor de frequência
O acionamento de motores de indução pode consumir elevados níveis de corrente elétrica durante a partida, que corresponde ao evento transitório entre o repouso e o regime de funcionamento permanente da máquina a qual o motor está acoplado, assim, técnicas de acionamento suave se fazem úteis para que apenas a energia necessária ao acionamento seja consumida, sem desperdícios causados pelos métodos de acionamento convencionais.
A utilização de chaves estáticas eletrônicas provê a opção de um acionamento suave e livre de picos de corrente que ocorrem em chaves de partida convencionais, onde o motor é acoplado diretamente à rede. Com o uso de inversores de frequência, por exemplo, o motor é acionado gradualmente, recebendo parcelas proporcionais de tensão e frequência, a fim de garantir o torque constante desde as velocidades menores até a velocidade final esperada para o motor em questão em regime permanente de operação.
 
Atividade MAPA da disciplina
Uma indústria de rações, onde um triturador de cereais é acoplado à um motor elétrico de indução trifásico com rotor do tipo gaiola de esquilo com potência de 25 cv, acionado por uma chave de partida do tipo estrela-triângulo, apresenta corrente de partida de 6.In.
Considerando que este motor possui 2 polos e apresenta corrente nominal de 60,8 A para operação em regime de serviço com tensão de 220 V em 60 Hz e que o tempo de partida é de 20 s com a chave estrela-triângulo:
Determine para a configuração com a chave estrela-triângulo, qual a corrente máxima (corrente de pico) de partida para este motor.
Defina em que momento ocorre o pico de corrente na chave do tipo estrela-triângulo e o por quê deste efeito.
No caso de substituir o atual método de partida por um inversor de frequência, quais seriam os benefícios em termos de:
corrente de partida,
tempo de partida,
tensão aplicada no motor.
Se o motor da questão estiver sendo acionado por inversor de frequência, quando a rotação do motor for de 1200 rpm, qual é o valor do escorregamento?
Demonstre qual a influência do uso de inversores de frequência com a eficiência energética utilizando como exemplo esta questão.


Nesta atividade, você é o(a) engenheiro(a) responsável pelo setor de manutenção de uma usina de açúcar e álcool. Os equipamentos rotativos dessa indústria têm apresentado falhas que não são previstas, e você deve implementar algo para diminuir as paradas devido à manutenção. No decorrer do exercício, considere que você estará analisando um motor que aciona uma bomba.

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Nesta atividade, você é o(a) engenheiro(a) responsável pelo setor de manutenção de uma usina de açúcar e álcool. Os equipamentos rotativos dessa indústria têm apresentado falhas que não são previstas, e você deve implementar algo para diminuir as paradas devido à manutenção. No decorrer do exercício, considere que você estará analisando um motor que aciona uma bomba.

Dados:
Massa do motor: 15 kg.
Rigidez da base: 1200 N/m
Amortecimento da base: 240 Ns/m.

a) Diga o tipo de manutenção mais indicado para esse caso e cite alguns objetivos desse tipo de manutenção.

b) Quais etapas devem ser seguidas e quais equipamentos devem ser utilizados para realizar análises de vibrações em máquinas rotativas?

c) Para o sistema citado no início do exercício, fez-se uma análise, na qual os seguintes gráficos foram obtidos. Diga como se faz para encontrar o gráfico no tempo mostrado — qual equipamento é utilizado para dar a excitação e como esse sistema é classificado? — e como converter os dados do domínio do tempo para o domínio da frequência. Explique o que é o pico que aparece na resposta em frequência e cite alguma possibilidade para a curva apresentar esses ruídos. Caso houvesse um aumento na massa do sistema, o que aconteceria com a resposta em frequência?

https://sistemasead.unicesumar.edu.br/flex/amfphp/services/Portal/ImagemQuestionario2/QUE_172727_512442_1.pnghttp://sistemasead.unicesumar.edu.br/flex/amfphp/services/Portal/ImagemQuestionario2/QUE_172727_512442_2.png
Fonte: o autor.

d) Faça o modelo massa-mola-amortecedor que pode representar o motor (sistema forçado) e encontre a equação do movimento desse modelo.

e) Considerando o sistema como livre, encontre sua equação do movimento e a equação de deslocamento, sabendo que o deslocamento inicial é de 0,02 m e a velocidade inicial é de 0,25 m/s.

f) Considerando o sistema como forçado, encontre a equação do movimento e a amplitude, considerando que há uma massa desbalanceada de 3 kg a 20 cm do eixo e o motor opere a uma frequência de 600 rpm. E, caso fosse um sistema sem amortecimento, explique qual seria o comportamento da fase entre a força e a resposta.

g) Analisando a frequência de operação do sistema como 600 rpm e a frequência natural encontrada no item (e), qual deve ser o cuidado no acionamento desse equipamento?

h) Para realizar uma análise acústica nessa bomba, quais são os passos que devem ser seguidos?

i) Supondo que a faixa de operação dessa bomba é de 50 a 60 kHz e que se deseja alcançar a maior precisão possível, qual é o diâmetro do microfone mais indicado?


Fonte: adaptada de: https://www.bksv.com/media/doc/bp0100.pdf. Acesso em: 24 fev. 2023.


ÁGUA Nós vivemos num planeta que tem dois terços da superfície cobertos de água (oceanos), mas cerca de 97% desta água é salgada. Restam, assim, pouco menos de 3% sob a forma de água doce, mas, deste total, mais de 2,5% estão congelados na Antártica, no Ártico e em geleiras, indisponíveis para uso imediato. Por fim, do menos de 0,5% que sobra, grande parte está em aquíferos subterrâneos.

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ÁGUA

Nós vivemos num planeta que tem dois terços da superfície cobertos de água (oceanos), mas cerca de 97% desta água é salgada. Restam, assim, pouco menos de 3% sob a forma de água doce, mas, deste total, mais de 2,5% estão congelados na Antártica, no Ártico e em geleiras, indisponíveis para uso imediato. Por fim, do menos de 0,5% que sobra, grande parte está em aquíferos subterrâneos.

Aproximadamente 1,1 bilhão de habitantes não têm acesso à água tratada e cerca de 1,6 milhão de pessoas morrem no mundo todos os anos em razão de problemas de saúde decorrentes da falta desse recurso, segundo a Organização das Nações Unidas (ONU).

Nesse contexto, o tratamento da água é fundamental para garantir a saúde da população, seja nas pequenas ou grandes cidades. No tratamento da água é verificado a dosagem dos produtos químicos utilizados no processo e também as operações das estações de tratamento, na filtragem e em outras importantes etapas do processo de tratamento da água. Toda a água precisa ser tratada, inclusive a dos poços artesianos, obedecendo à legislação do Ministério da Saúde. Todo esse processo é feito por Engenheiros, Biólogos, ou outros profissionais de áreas laboratoriais, que seguem várias etapas.

Oxidação: a primeira etapa do processo é misturar cloro na água para oxidar os metais presentes, principalmente o ferro e o manganês, que se apresentam dissolvidos na água.
 
Coagulação e Floculação: a água é misturada com o sulfato de alumínio, um coagulante que possui propriedades que ajudam a formar flocos gelatinosos, que vai servir para unir as impurezas e facilitar sua remoção. A floculação irá agitar a água, com a ajuda de pás giratórias.
 
Decantação: nessa etapa, a água passa lentamente pelos decantadores, permanecendo assim de duas a três horas. Esse processo facilita que os flocos de impurezas se depositem no fundo do decantador.
 
Filtração: após passar pelos decantadores, a água vai para os filtros onde são retiradas as impurezas que permanecem no líquido. Os filtros são formados por camadas de carvão ativado, que retira o odor e o sabor das substâncias químicas utilizadas, por areia, que filtra as impurezas restantes, e por cascalho, que tem a função de sustentar a areia e o carão.
 
Desinfecção: o cloro é usado para a destruição de micro-organismos presentes na água. A ozonização e a exposição à radiação ultravioleta também podem ser usadas nesse processo.
 
Fluoretação: após ser filtrada a água já está potável. Nesta etapa, são adicionados cloro e o flúor para a prevenção de cáries.
 
Correção do pH: nesta etapa, se necessário, é adicionada mais cal hidratada para a correção do pH.
 
Ortopolifosfato de Sódio: é acrescentado na última etapa, para proteger a tubulação contra a corrosão e a oxidação.
 

Fonte: https://g1.globo.com/pr/parana/especial-publicitario/crea-pr/engenharias-geociencias-e-voce/noticia/2019/11/18/como-funciona-o-processo-de-tratamento-da-agua.ghtml. Acesso em: 3 jul. 2023.

 

Você, profissional já formado, está fazendo estágio em uma empresa de tratamento de água de sua região. Como pode ser observado nos itens anteriormente descritos, a correção do pH da água geralmente se dá por adição de cal hidratada, pois a água encontra-se com pH abaixo da neutralidade.

Entretanto, por mudanças climáticas locais, a estação de tratamento está com pH alto da água recebida e, por isso, você é indicado para trazer soluções de neutralização. Sabe-se que em água com elevado pH, temos a presença de hidróxido de cálcio (Ca(OH)2) e você sugere que seja feita neutralização com ácido sulfúrico (H2SO4) para produção de sulfato de cálcio (CaSO4) e água (H2O).

a) Sobre as substâncias a serem utilizadas, faça a correta representação de Lewis para cada uma, indicando o tipo de ligação que acontece.
b) Discorra sobre estas diferentes ligações atômicas, descrevendo suas principais características.
c) Escreva a reação química completa e faça o correto balanceamento.
d) Você coletou uma amostra da água bruta e mediu seu pH atual de 11, sabendo que o pH ideal da água tratada deveria ser próximo a 7. A partir destas informações e dispondo de uma solução de ácido sulfúrico 0,1 mol/L, quantos mL de ácido devem ser adicionados para cada Litro de água a ser tratada para o pH diminuir de 11 para 7?


ATIVIDADE M.A.P.A. DIAGNÓSTICO, ELABORAÇÃO E COORDENAÇÃO DE PROJETOS DE SANEAMENTO BÁSICO: MEDIÇÃO E CONTROLE DE PROCESSOS DE TRATAMENTO DE ÁGUA E ESGOTO Olá, estudante, tudo bem?

 MAPA - SANEAMENTO BÁSICO - 532023

 

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ATIVIDADE M.A.P.A. 

 

DIAGNÓSTICO, ELABORAÇÃO E COORDENAÇÃO DE PROJETOS DE SANEAMENTO BÁSICO: MEDIÇÃO E CONTROLE DE PROCESSOS DE TRATAMENTO DE ÁGUA E ESGOTO
 
Olá, estudante, tudo bem?
Seja bem-vindo(a) à atividade M.A.P.A. da disciplina Saneamento Básico. A atividade tem como tema “Medição e controle de processos de tratamento de água e esgoto”, e está dividida em três etapas, com abordagem dos conteúdos que serão estudados ao longo de toda a disciplina Saneamento Básico. Para as três fases, serão necessárias as medidas de padrões de qualidade de água e emissão de esgoto doméstico para a sua tomada de decisão enquanto responsável técnico. Para tal, será essencial seu memorial de cálculo bem como sua justificativa para suas as tomadas de decisões.

As suas tarefas nesse M.A.P.A. serão:

Avaliar os dados obtidos para determinar os Índices de Qualidade da Água (IQA) do rio que abastece a cidade no interior de Minas Gerais.
Identificar a classe e o tipo de tratamento para a qualidade da água em que o rio de abastecimento público se enquadra.
Verificar as condições de atendimento aos padrões de emissão e de qualidade do tratamento de esgoto doméstico municipal.
 
Bom trabalho!
Prof. André Simões
 

 

VOCÊ ESTÁ PREPARADO(A)?

 
Nas próximas páginas, você será DESAFIADO(A)! Como futuro(a) Engenheiro(a), queremos que você desenvolva habilidades essenciais para a sua jornada, como: analisar, sistematizar, refletir e tomar decisão. Uma aprendizagem ativa relevante é relacionada à nossa vida, aos nossos projetos e expectativas. Nisso, o Saneamento Básico é excelente! Analisar os desafios da vida real para a tomada de decisão, transformando-os em um objeto de estudo que permita a aplicação de conceitos de engenharia na vivência prática de concepção de projetos.

O objetivo deste desafio é provocar o seu senso crítico, buscando na leitura os fundamentos necessários à explicação e compreensão das questões propostas, conectando o conteúdo da disciplina de Saneamento Básico à realidade. Além disso, este desafio proporciona autonomia para que você seja capaz de organizar suas atividades mentais, de modo a desenvolver não somente o que compete às suas atribuições como estudante, mas também como futuros profissionais.

Nossa atividade está dividida em três etapas que deverão ser feitas individualmente. Você será desafiado(a) a avaliar, calcular e monitorar o processo de tratamento e distribuição de água potável e tratamento e disposição final ambientalmente adequado dos efluentes domésticos de seu município. Assim, seus conhecimentos serão colocados à prova! Você está preparado(a)? Vamos lá!

CONTEXTUALIZAÇÃO

 
Ao estudar a disciplina Saneamento Básico, observamos que se encontra no ramo da Engenharia Civil cuja principal atribuição é o diagnóstico, elaboração e coordenação de projetos de saneamento básico e de obras sanitárias. Essa característica do Engenheiro Civil, deve ser ampliada a fim de que os projetos melhorem a qualidade de vida da população, como os de água, sistemas de tratamento, esgoto, drenagem e irrigação pluvial.

Nesta atividade você é o(a) engenheiro(a) responsável pelo tratamento de água e esgoto de seu município localizado no interior de Goiás. Para realizar este processo, você deve se basear em dois princípios: medição e monitoramento. A partir da Figura 1, verificam-se as etapas de avaliação dos tratamentos de água e esgoto.
 

Figura 1 – Etapas de avaliação dos tratamentos de água e esgoto do município.
https://sistemasead.unicesumar.edu.br/flex/amfphp/services/Portal/ImagemQuestionario2/QUE_171508_544658_1.jpg
Fonte: ÁGUA sua linda: Como funciona a rede de saneamento básico?. [S. l.], 13 jul. 2020. Disponível em: https://www.facebook.com/aguasualinda?Acesso em: 21 jul. 2023.

​A partir desses preceitos, você responsável técnico conseguirá realizar as tomadas de decisões para que o abastecimento público de água potável seja considerado efetivo e que o tratamento e disposição final ambientalmente adequado dos efluentes domésticos estejam de acordo com os padrões ambientais solicitados.


ETAPA 1

 
Para esta primeira etapa, inicialmente você engenheiro(a) conhecedor das os parâmetros de qualidade das águas, deverá realizar o diagnóstico deste índice de qualidade a partir dos valores coletado em campo.
Na Etapa I você é o responsável por coletar amostras, realizar ensaio das amostras e avaliar os dados obtidos para determinar os Índices de Qualidade da Água (IQA) do rio que abastece a cidade no interior de Minas Gerais.
Os valores das curvas médias de variação dos parâmetros de qualidade das águas para o cálculo do IQA se encontram na Figura 2.
Os resultados das análises se encontram na Tabela 1.

Tabela 1 - Parâmetros e resultados das análises de campo
http://sistemasead.unicesumar.edu.br/flex/amfphp/services/Portal/ImagemQuestionario2/QUE_171508_544658_2.jpg
​Fonte: o autor.

Figura 2 - Curvas médias de variação dos parâmetros de qualidade das águas para o cálculo do IQA
http://sistemasead.unicesumar.edu.br/flex/amfphp/services/Portal/ImagemQuestionario2/QUE_171508_544658_3.jpg
​Fonte: AGÊNCIA NACIONAL DE AGUAS (ANA). Curvas médias de variação dos parâmetros de qualidade das águas para o cálculo do IQA. [S. l.], 2004. Disponível em: http://pnqa.ana.gov.br/indicadores-indice-aguas.aspx. Acesso em: 21 jul. 2023.

Tabela 2 - Valores de qi a partir das curvas médias de variação dos parâmetros de qualidade das águas para o cálculo do IQA
http://sistemasead.unicesumar.edu.br/flex/amfphp/services/Portal/ImagemQuestionario2/QUE_171508_544658_4.jpg
​Fonte: o autor.

​A partir destes valores obtidos, você deverá calcular o IQA da água do rio que abastece o município, além disso deverá determinar em qual categoria de qualidade este rio se enquadra.

OBS: utilize os valores já definidos na Tabela 2.

I. Qual é a classificação do rio de abastecimento?
 

O cálculo do IQA é feito a partir do produto ponderado dos nove parâmetros abordados acima, conforme a equação a seguir:
http://sistemasead.unicesumar.edu.br/flex/amfphp/services/Portal/ImagemQuestionario2/QUE_171508_544658_5.jpg
Onde:

qi = qualidade do i-ésimo parâmetro, obtido a partir do gráfico de qualidade, em função de sua concentração ou medida (resultado da análise).
wi = peso correspondente ao i-ésimo parâmetro, fixado em função da sua importância

​para a confirmação global da qualidade; é um número entre 0 e 1, tal que: http://sistemasead.unicesumar.edu.br/flex/amfphp/services/Portal/ImagemQuestionario2/QUE_171508_544658_6.jpg.

​n = número de variáveis que entram no cálculo (indicadas nos gráficos da Figura 2).

ETAPA 2

 
Para esta segunda etapa, primeiramente você Engenheiro(a) deverá verificar as condições da qualidade da água e o enquadramento do rio de abastecimento.

 Inicialmente, o rio de abastecimento de seu município continha os parâmetros de potabilidade a seguir:

•            DBO5 a 20 ºC de 5 mg O2/L.
•            OD de 4 mg O2/L.
•            Turbidez de 90 UNT.
•            Cor verdadeira de 75 mg Pt/L.

​Com o aumento da intensidade de industrialização da cidade, observou-se alguns lançamentos clandestinos de esgoto industrial sem tratamento no rio de abastecimento, e após algum tempo observou-se os seguintes parâmetros:

•            DBO5 a 20 ºC de 10 mg O2 /L.
•            OD de 4 mg O2 /L.
•            Turbidez de 100 UNT.
•            Cor verdadeira de 75 mg Pt/L.
•            Densidade de cianobactérias até 50.000 cel/ml.
•            pH de 6,0 a 9,0.
 
Você deverá responder as seguintes perguntas:

1 – Em qual classe o rio estava enquadrado?
2 – As condições de qualidade de água deste rio indicam quais principais usos?
3 – Qual é o tipo de tratamento para este tipo de classificação?
4 – Em qual classe o rio passou a ser enquadrado?
5 – As condições de qualidade de água deste rio passaram a indicar quais principais usos?
6 – Qual é o tipo de tratamento para esta nova classificação?
7 – Indique quais são as medidas para que o rio de abastecimento público de sua cidade volte para a antiga classificação de qualidade ambiental.

ETAPA 3

 
Se você chegou até aqui, já está de parabéns! Contudo, ainda não acabou...

Além do tratamento e abastecimento de água potável, você engenheiro(a) também é responsável pelo tratamento dessas águas residuais resultantes dos esgotos domésticos das residências do município.
Sua tarefa é verificar os padrões de emissão de esgoto no corpo receptor bem como sua qualidade.
 

Para a realização desta verificação, você identificou os requisitos mínimos dos padrões e os parâmetros do processo de tratamento.
Para o tratamento efluente doméstico, após a equalização, acerto de pH e adição de nutrientes, é submetido a um tratamento biológico através de um sistema de lodos ativados e encaminhado aos Padrões de Emissão (PE) e de Qualidade do Corpo Receptor (PQ) em relação a matéria orgânica.

Os parâmetros de projeto são:

DBO efluente doméstico bruto: 1100,00 mg/L.
DBO efluente doméstico tratado: 110,00 mg/L.
DBO do rio a montante do lançamento: 1,50 mg/L.
Q7,10 do rio: 10.000 m³/d.
Vazão média do efluente bruto: 1.000 m³/d.
Padrão de Emissão: Eficiência mínima de remoção de carga orgânica = 80%.
Padrão de Qualidade: DBO ≤ 5,00 mg/L O2.

​Você deverá verificar:

Atendimento ao Padrão de Emissão (PE).
Atendimento ao Padrão de Qualidade (PQ).
Caso o Padrão de Qualidade não seja atendido, qual será a eficiência mínima, em termos de DBO.
Qual será a vazão de Q7,10 do corpo receptor para o atendimento da DBO mínima?
Para o atendimento ao Padrão de Qualidade (PQ) (DBO máxima de lançamento), utilize a Eq. 1, para eficiência, utilize a Eq. 2.



 

Orientações para a realização da Atividade MAPA:

- Esta atividade deverá ser realizada exclusivamente no formulário Padrão disponível no Material da Disciplina.
- Fique atento(a) ao que foi solicitado e revise sua resposta para garantir que não se esqueceu de responder nenhum item.
- Assista às aulas conceituais e leia o livro da disciplina, estes materiais trazem informações indispensáveis para a construção da sua atividade.
- Certifique-se de que está encaminhando o arquivo correto de sua atividade antes de finalizar, pois não haverá como editar e/ou enviar outro arquivo, mesmo que por outros canais de comunicação após a finalização.

 Boa atividade!


As soluções com concentrações conhecidas são importantes em diversas áreas. Por exemplo, para a lavagem de equipamentos em que há a manipulação de alimentos, necessitamos de detergente alcalino clorado, com 130 ppm de cloro, para sanitização de uma solução de 25 ppm de iodo, dentre outros procedimentos. O álcool hidratado

 MAPA - QUÍMICA EXPERIMENTAL - 532023

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Agora, vamos para a prática!!!


As soluções com concentrações conhecidas são importantes em diversas áreas. Por exemplo, para a lavagem de equipamentos em que há a manipulação de alimentos, necessitamos de detergente alcalino clorado, com 130 ppm de cloro, para sanitização de uma solução de 25 ppm de iodo, dentre outros procedimentos. O álcool hidratado produzido por usinas de cana-de-açúcar deve conter, no mínimo, 94,5% de etanol em volume e, no máximo, 4,9% de água em volume. As aplicações de concentração de soluções estão presentes na produção de medicamentos, produtos de limpeza, alimentos e diversos outros. Em laboratórios e indústrias de transformação, na maioria das reações químicas, devemos saber a concentração inicial para que possamos identificar a quantidade real de reagentes que ali estão presentes para promover uma determinada reação.
A definição de uma solução é uma mistura homogênea de um soluto (substância sendo dissolvida) em um solvente (substância que efetua a dissolução). O soluto, a fase dispersa, é aquele que está em menor quantidade. O solvente é o dispersante, é o composto que está em maior proporção. A concentração de uma solução é expressa entre a relação da quantidade de soluto e a quantidade de solvente (ou solução).
 

Fonte: GODOI, T. B. de.​ ​Química Experimental. Maringá: UniCesumar, 2019. 272 p.


Você é responsável por um laboratório e precisa preparar algumas soluções diferentes. Após colocar o EPI adequado (jaleco, luvas e óculos), você percebe que tem à sua disposição apenas os seguintes materiais:

- 2 balões volumétricos de 500 mL com tampa.
- Espátula/colher de metal.
- Béquer de 100 mL.
- Pisseta com água destilada.
- Proveta graduada de 200 mL.
- Reagente sólido NaOH (40,0 g/mol).
- Balança analítica.
- Pipeta de Pasteur.

Com o auxílio dos materiais e equipamentos descritos, você precisa preparar:

SOLUÇÃO A: preparar 500 mL de solução de NaOH 1 mol/L usando o reagente sólido NaOH.

SOLUÇÃO B: preparar 500 mL de solução NaOH 0,2 mol/L por diluição da solução A.
 
QUESTÃO 1. Faça a descrição completa, passo a passo, para a preparação da solução A.

QUESTÃO 2. Faça a descrição completa, passo a passo, para a preparação da solução B.

QUESTÃO 3. Calcule o pH da solução A e da solução B, respectivamente.



Boa atividade!


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