algunos sectores industriales objetos de diagnósticos y programas de p+l pinturas ...

Algunos Sectores Industriales Objetos de Diagnósticos y Programas de P+L

Pinturas Galvanoplastías Acuicultura Procesadoras de Alimentos y Jugos Centrales Hortofrutícolas Elaboradoras de Vinos y Mostos Frigoríficos y Mataderos Curtiembres Químicas ( Resinas, Detergentes, etc.) Criaderos de Animales Papeleras

Enfoque Sistémico

Una planta de proceso y las actividades que se relacionan con ella conforman un sistema

Este sistema existe y opera en distintos niveles y dimensiones: desde los procesos de transformación hasta la contabilidad pasando por la administración de recursos humanos, la gestión de las materias primas y los productos finales,el marketing y el medio ambiente entre otros

Para poder capturar esta diversidad y dar una respuesta coherente y viable a la problemática ambiental, que cruza todos estos aspectos,el enfoque del análisis también debe ser sistémico

Enfoque Integrado

Las soluciones que se propongan deben formar un conjunto que integre distintas necesidades

Integración con las condiciones específicas de ubicación, operación, requisitos de calidad, otros sistemas ya implementados, posicionamiento en el mercado, capacidad económica, desarrollo estratégico, etc.

Integración de los dos sistemas : PL y Tratamientos Finales

Integración del consultor con la cultura de la empresa contratante

Se pueden usar para la descripción de cualquier sistema, tanto concreto como conceptual, que opere en distintos niveles

Los aplicaremos para reseñar como opera un sistema integrado de gestión de P+L ( sistema conceptual) o como herramienta de análisis de procesos (sistema concreto)

En el caso de un sistema de gestión, el mapa jerárquico indica los distintos niveles que lo componen y las secuencias de acciones a seguir en cada uno de ellos

Si se aplica a los procesos, sirve para identificar las distintas operaciones que los componen y las relaciones que existen entre ellas.

MAPAS JERARQUICOS

MAPAS JERARQUICOS

2 3

1.1 1.2 1.3

1

ESTRUCTURA EN ARBOL

MAPAS JERARQUICOS DE UN SISTEMA DE P+L:CATEGORÍAS DE HERRAMIENTAS DE PRIMER NIVEL

Análisis de Procesos Solución de Problemas

Toma de Decision

NIVEL MAXIMO

1CARACTERIZACION DE PROCESO

2 RESOLUCION DEPROBLEMAS

3TOMA DE DECISION

CARACTERIZACIÓN DE PROCESO

MAPEO DE PROCESO

Y BALANCES DE M&E

1.1

CONTABILIDADDE RECURSOS1.2

COSTEO BASADO EN LAS ACTIVIDADES(CBA) 1.3

VERIFICACION

1.4

RANKEO DEOPPORTUNIDADES 1.5

SELECCIÓN DEOPPORTUNIDADES 1.6

NIVEL MAXIMO



3TOMA DE DECISION

RESOLUCION DE PROBLEMAS

ANALISIS DECAUSA RAIZ2.1

DEFINICIÓN DELPROBLEMA 2.2

GENERACION DE ALTERNATIVAS 2.3

NIVEL MAXIMO



3TOMA DE DECISION

TOMA DE DECISION

SELECCIÓN DEALTERNATIVAS 3.1

ESTUDIO DE FACTIBILIDAD

3.2

PLAN DEACCION3.3

MEDICION DELOS AVANCES 3.4

MEJORAMIENTOCONTINUO3.5

MANTENER ELPROGRAMA 3.6

Mapeo del Programa de PL

M ap a Jerá rq u ico d e l S ias tem a d e G es tió n d e P rod u cc ió n L im p ia

1 .1 M apeo de P roceso y B a lance de M & EE scr iba aquí e l ca rgo

1 .2 C ontab ilidad de R ecursosE scr iba aquí e l ca rgo

1 .3 C B A 1.4V er if icac ión

1 .5 R ankeo de O portunidades 1 .6 S e lecc ión de O portunidades

1 C arac te r izac ión de P roceso

2 .1 A ná lis is deC ausa R aíz

2 .2 D e f inic ión de l P rob lem a

2 .3 G enerac ión de A lte rna t ivas

2 R eso luc ión de P rob lem as

3 .1 S e lecc ión de A lte rna t ivas 3 .2 E s tud io de F ac t ib ilidad

3 .3 P lan de A cc ión 3 .4 M ed ic ión de los A vances

3 .5 M e jo ram iento C ontinuo 3 .6 M antenc ión de l P rogram a

3 T om a de D ec is ión

RANKEO DE OPORTUNIDADES

$ Concentrarse en las oportunidades más importantes

$ Medir la importancia en términos financieros

$ Medir el progreso en términos financieros

ANALISIS DE PARETO

La regla de 80/20

Asignar un costo basado en las actividades a cada residuo (pérdida) o uso de recurso

Usar el diagrama de Pareto para demostrar la importancia relativa de las pérdidas

EJEMPLO DE GRAFICA DE PARETO

GRAFICA DE PARETO

0

500

1000

1500

2000

PS PL CS SL AS CL

PERDIDAS

CO

STO

EN

MIL

ES

DE

P

ESO

S $

EJEMPLO DE UN DIAGRAMA CAUSA EFECTO

Problema

Métodos Máquinas

Materiales Personas

GENERACION DE ALTERNATIVAS

La mejor forma de tener una buena solución es generar muchas alternativas

Evitar la búsqueda de la ”respuesta ideal”

Generar alternativas involucra creatividad como, por ej. Plantear la idea más extravagante y que además funcione

BUBBLE-UP/BUBBLE-DOWN (FLOTA/SE HUNDE)

Comparación forzada entre pares de alternativa para seleccionar la ganadora

Los criterios incluyen: efectividad, factibilidad de implementación, costo

Priorizar las menos complicadas

EJEMPLO DE UNA HOJA DE BRAINWRITING

1 2

3 4

5 6

7 8

9 10

EJEMPLO DE HOJA DE PLANIFICACION

Acción Persona Responsable

Técnica deMonitoreo

Plazo de implement.

RecursosNecesarios

ALTERNATIVA SELECCIONADA:

Fecha:

1

2

3

4

Standard de desempeño

Mapeo del Programa de PL

M ap a J erá rq u ico d e l S ias tem a d e G es tió n d e P rod u cc ió n L im p ia

1.1 Mapeo de Proceso y Balance de M&E 1 .2 C onta b ilid a d d e R ecurso sE sc r ib a a q uí e l ca rgo

1 .3 C B A 1 .4V e r if ica c ió n

1 .5 R ankeo de O p o r tunid ad e s 1 .6 S e le cc ión d e O po rtunida d es

1 C a ra c te r izac ión de P ro ce so

2 .1 A ná lis is d eC ausa R a íz

2 .2 D e f inic ión d e l P ro b lem a

2 .3 G e ne ra c ió n de A lte rna t iva s

2 R e so luc ión d e P ro b le m a s

3 .1 S e le cc ión d e A lte rna t ivas 3 .2 E s tud io d e F a c t ib ilida d

3 .3 P lan d e A cc ió n 3 .4 M ed ic ión d e los A vances

3 .5 M e jo ra m ie nto C o nt inuo 3 .6 M ante nc ión de l P ro g ram a

3 T o m a de D e c is ió n

MAPAS JERÁRQUICOS APLICADOS A PROCESOS (MAPEO DE PROCESOS)

Análisis de los procesos principales

Vincular todas las operaciones accesorias e intermitentes con los procesos principales

Proporcionar formularios, hojas de trabajos, etc. para recolectar datos sobre materiales

Balances de Materia y Energía

Computerizar el mapeo (Visio, Excel avanzado, Visual Basic, etc.)

INCLUIR TODAS LAS OPERACIONES

Caracterizar los procesos principales

Identificar y caracterizar todas las operaciones accesorias o de soporte

Identificar y caracterizar todas las operaciones intermitentes

OPERACIONES ACCESORIAS

Torres de Enfriamientos

Calderas

Compresores

Depuración de Agua

Cafeteria

Tálleres

Tratamiento de Residuos

Laboratorios

Otras

OPERACIONES INTERMITENTES

Vaciados de estanques

Limpieza de Reactores

Cambios de fluidos de Maquinas

Mantención

partidas/paradas

MAPAS DE PROCESOS Y OPORTUNIDADES

El Mapa de Proceso identifica todos los pasos y etapas operativas

Todos los procesos complementarios e intermitentes pueden ser vinculados claramente a los procesos principales a través del mapeo

El mapeo permite realizar el seguimento y monitoreo de todos los recursos

El mapeo puede ser computerizado El mapeo ayuda a detectar las oportunidades de

prevención

MAPA DE PRIMER NIVEL

PrepararMaterias Primas

1

Preparary Manejar

Slurry

2

SecarSlurry

3

Densificado(solo Línea # 2)

Terminación del

Polvo y Envasado

4

Poner en Servicio Fórmula

a Producir en SIC

2.1

Confeccionar SLURRY

segúnReceta

2.2

AlmacenarRetornar

Desairear yPulverizar

Slurry

2.3

Aguay Aire

Vapor EE Reproc. Compr. Agua AireM.P. EE Caliente EE Comprimido

RuidoDerrames Calor Calor Derrames

Condensado Ruido Res.sólidos Filtraciones

(Tamb. Y Bolsas papely plásticos )

Calefaccionar Turbo

Mezclador

2.2.1

Agregar M.P.Sólidos y Líquidos

MayoresMezclar

2.2.2

Agregar M.P.Sólidos y Líquidos

MenoresMezclar

2.2.3

TraspasarSlurry

alFeed Tank

2.2.4

MAPEO DE PROCESOS Y OPPORTUNIDADES

El mapeo de proceso identifica todos los usos de los recursos y todas las pérdidas de recursos

Cada uso de un recursos representa una oportunidad de conservar aquel recurso

Cada pérdida de un recurso representa una oportunidad de evitarla

Análisis de Procesos: Esquema General Uso de Agua IndustrialUso de Proceso

Agua Cruda

Agua Tratada

Vapor

Purga Caldera

Uso Servicios Purga Torre

Descarga

Proceso 1

Proceso 2

Proceso 3

Depuración Agua CrudaIndustrial

Tratamiento Agua paraCaldera

Torr e de E nfriam ie nto

C aldera

Sistema deVapor

Sistema de Tratamiento delos Riles

Otros Usos

Warehouse

Borra

a Disolución

aguasmadres

Red A.L.

rebalse

12

rebalse

Red Vapor

a TK. 5

43

Bba. MóvilRebalses

SoluciónDisgregada

A Separadorde Sólidos

Red A. L.

N

N

Red A.L.Solución

Disgregada

Argol

Red Vapor

5

6

Solución BTTBba. Homogeneizador

2324

25

Separadorde Sólidos

A TratamientoQuímico

7

16

11 12

17 18

vapor

20 21

Trat.Quim.

A lavadoHidrociclones

REACCION

ELEVACION TEMPERATURA

RIS

A TK

SoluciónBTT.

Red A.L.

12

TANQUE HOMOGENEIZADOR

a Trat. Quimico TKs

FILTRO ROTATORIO

2.DISOLUCION

4SÓLIDO > 5mm.

7 8

16 17 18

8

N

1.1.1Disgregación

1.1.2Disolución

1.1.3Separación de sólidos

1.1Preparación de materia

prima

1.1.1.1Mezcla de

componentes

1.1.1.2Descarga de la solución

1.1.2.1Aumento de temperatura

1.1.2.2Descarga de

la mezcla

1.1.3.1Filtración en tambor rotat.


1.1.4.2Descarga de

la mezla

1.1.4.4Descarga de

la mezcla


1.1.4Elevación de la

temperatura

Borra Agua

Vapordirecto

Sólidos

Sólidos con riqueza

recuperable

Vapordirecto

Vapordirecto

Sólidos dispuesto como RIS

Ejemplos de Tecnologías Blandas de PL Aplicables a Todo Tipo de Industria

Uso de estanques o reactores dedicados Lavados en contracorriente Uso de aspersores (esferas) para el lavado interno de los equipos Lavado CIP o SIP Usar torres de enfriamiento con aire Optimizar el control de las purgas de calderas Usar mangueras con pistones e hidrolavadoras Instalar medidores de agua y monitorear los puntos críticos Minimizar las pérdidas de calor reduce la demanda por vapor minimiza la

generación de purgas + pérdidas por condensados + Riles por regeneración de resinas o retrolavado de filtros, membranas, etc.

Aumentar el retorno de los condensados de los sistemas de vapor y, de esta manera, reducir las purgas y la contaminación derivadade los tratamientos de aguas.

Ejemplos de Tecnologías Duras de PL Aplicables a Todo Tipo de Industria

Cambio de Equipos Substitución de Producto Final Substitución de Materias Primas Nuevas Rutas para la Síntesis de Procesos Análisis Pinch Uso de Sistemas Expertos Uso de Inteligencia Artificial Optimización Sistemas de Control Automáticos Reciclaje Interno

Elementos Básicos de la Tecnología Pinch

¿ Cuales son los usos del vapor generado? ¿Cuál es la menor cantidad de vapor que la planta puede

usar? ¿Cómo la podemos lograr? ¿Cuál es la mejor manera de generar el vapor requerido?

Diferencia entre la Tecnología Pinch y las otras metodología de eficiencia energética

Define el máximo ahorro potencial de agua y energía Mira a la Planta en su conjunto No compara (benchmark) sino que toma en cuenta las

caractéristicas específicas de la planta como la antiguedad, ubicación, procesos, equipos, preferencias operacionales,, productos, etc.

Determina el máximo potencial para la cogeneración

Factores que determinan la cantidad de vapor producida en una planta de proceso

El circuito de vapor está constituido por corriente calientes y fría

Las primeras deben o pueden ser enfriadas (ej.: condensados, efluentes, etc.)

Las frías necesitan subir sus temperaturas (ej.: alimentación a reactores,evaporadores, destiladores, etc.)

El análisis “pinch” identifica todas las corrientes frías y calientes significativas

Luego, mediante el uso de métodos específicos,extrae una serie de datos que permiten describir el proceso global de intercambio térmico en un gráfico temperatura/entalpía, cuya forma es semejante a un intercambiador de calor

Curva Compuesta

Flujo Térmico

Temperatura

Compuesta fría

Compuesta caliente

PINCH

Calor Recuperable

QF Mínimo

QCMínimo


La temperatura “pinch” es la que corresponde a la mínima distancia entre las dos curvas

El “target” es la mínima cantidad de vapor (u otra fuente externa de energía) absolutamente necesaria para el o los procesos

La QCMín es la carga térmica mínima requerida por el sistema y entregada por una fuente externa (vapor u otra)

La QFMín es la mínima capacidad de enfriamiento requerida por el sistema

La lógica de la tecnología “pinch” consiste en “combinar” las corrientes calientes con las frías, para que intercambien calor: una vez que la recuperación térmica es maximizada, la necesidad restante de calor se satisface mediante la generación de vapor.


La temperatura “pinch” es única para cada sistema Debajo del “pinch” existe más carga térmica de la que

necesita el sistema Arriba del “pinch” hay siempre menos calor de lo que esl

sistema necesita Por lo tanto: no hay que usar vapor debajo del “pinch”

porque el sistema posee un exceso de energía térmica en esta área

Ejemplos de Medidas y Proyectos en Distintos Sectores Industriales

PINTURAS Reutilización del agua de enfriamiento como materia prima para

pintura a base acuosa Reutilización de los residuos de limpieza para producir pintura

económica Ril tratado como base para pintura a base acuosa Extremar la adopción de sistemas de limpieza mecánica Estanques de producción dedicados Programación de la Producción Destilación y reuso de solventes Lavados en contracorriente


Tecnologías Duras en Galvanoplastia y Tratamientos de Superficie:

Uso de resina de intercambio iónico para recuperar el cromo de los baños agotados de anodizado y reciclarlo al proceso como ácido crómico

Adopción de Electrodiálisis Inversa para recuperar los químicos del agua de la solución de enjuague y reducir la cantidad de lodo generado. Medida exitosa en niquelado

Uso de osmosis inversa para recuperar el níquel de las soluciones de enjuague


Elaboradoras de Vinos y Mostos:Condensados de preconcentrado y concentrado

Medidas Inmediatas:

Aislar térmicamente la tubería que lleva los condensados del estanque pulmón a los dos estanques de desulfitación. Esta medida serviría no sólo para evitar pérdidas de calor sino que mejorará la eliminación de SO2, la que aumenta a mayor temperatura.

Recuperar la energía térmica de los condensados precalentando el mosto a la entrada del evaporador, mediante el uso de un intercambiador de placas.

Colocar llave de muestreo en la línea de los condensados Tecnología Dura:

Uso de Osmosis Inversa para concentrar mosto

TIEMPO TRASCURR.

T C pH SO2LIBRE/ SO2 TOTAL

CONDUCT.

Inicial 70 2,47 240 / --- * 1047

15min. 90 2,48 140/ 243 1120 (?)

21min. 98 2,54 102/166 936

26 min. 100 2,73 64/ 102 537

38 min. 104 3,09 12.8/12,8 223

52 min. 104 3,31 0,1/0,1 135

Por un error de trascripción no fue posible conocer este valor.

DEGASIFICACION POR EBULLICION:Se practicaron algunos ensayos de desulfitación de este efluente en el laboratorio de la empresa. El objetivo fue averiguar si era posible mejorar su calidad con el fin de disponerlo. El ensayo consistió en someter a ebullición a presión atmosférica, por una hora, una muestra de condensado del preconcentrado. Los resultados se muestran en la tabla :

Precipitación por doble álcalis.

Es una tecnología que se usa en el abatimiento del SO2 de los gases de chimenea pero su lógica es perfectamente aplicable al caso en estudio. Consiste en añadir al condensado sulfito de sodio que reacciona con el anhídrido y el agua para producir bisulfito de sodio:

1) Na2SO3 + SO2 + H2O 2 NaHSO3

El sulfito se regenera haciendo reaccionar el bisulfito con cal hidratada:2) Ca (OH)2 + 2 NaHSO3 CaSO3 (s) + Na2SO3 + H2O

El sulfito de calcio precipita, la solución se filtra y el sulfito de sodio regenerado se recircula al proceso.La ventaja de este sistema con respecto al descrito en el párrafo anterior es que su eficiencia se acerca al valor

estequiométrico.

Tratamiento con Cal o Carbonato de Calcio

Esta tecnología representa una alternativa a la degasificación. La cal al reaccionar con el SO2 produce sulfito de calcio que precipita, se filtra o centrífuga y se dispone como residuo sólido.

Esta precipitación ocurre a un pH de 4,5 y se puede lograr también agregando al condensado carbonato de calcio.


• Criaderos de Cerdos

TERRENO

ITEMS PARAMETROS

TERRENO

CUERPO RECEPTOR

Tipo de suelo

(deficiente en: )

Clase de uso delsuelo

Disponibilidad

de espacio

Exigenciamoderada

Exigencia alta

materia orgánicanutrientes

ambosninguno

I al IV

V al VIII

fluviales con diluciónmarino fuera zona litoral

alcantarillado

fluviales sin diluciónmarinos dentro zona litoral

lacustre

FACTOR DE

IMPORTANCIA

1

2

1

3

3

3

Alta

Baja

Parámetros según ítems y factor de importancia asignado.

UASB SBRA SBRAe1 BIPAS RALF LA SBRAe2 RA Baf CSTRA

Construcción 18 16 14 12 10 8 6 4 2

Complejidad deConstrucción

Equipos Pretratamiento 4 18 6 2 12 10 8 18 18

INVERSIÓNEquipos Aireación 18 18 8 4 18 2 6 18 18

Equipos Agitación 9 5 4 9 9 1 3 9 2

Equipos Postratamiento 4 6 18 18 6 18 18 6 2

Material de relleno 9 9 9 1 2 9 9 9 9

Aireación 27 27 12 6 27 3 9 27 27

Agitación 9 5 4 9 9 1 3 9 2

COSTOSNutrientes 10 14 6 8 12 2 4 16 18

OPERACIÓNDisposición lodos 18 16 2 6 14 8 4 12 10

Operación equipos pretratamiento

Operación equipos postratamiento

133 157 108 96 134 92 97 149 128

46 54 37 33 46 32 33 51 44

18 6 2

9 9

4 6 18

4

6 18 18

3 1 6 5

4 2 3 7 5 6 9

PUNTAJE TOTAL ETAPA 3

PUNTAJE NORMALIZADO ETAPA 3

1 8

2 9

Resumen por tecnología para los diferentes parámetros y puntaje obtenido

TERRENO

ITEMS PARAMETROS

INVERSIÓN

COSTOS DE

OPERACION

Construcción 2

Complejidad de Construcción 1

Equipo de pretratamiento 2

Equipo de aireación 2

Equipo de agitación 1

Equipo de postratamiento 2

Material de relleno 1

FACTOR DE IMPORTANCIA

Aireación 3

Agitación 1

Nutrientes 2

Disposición de lodos 2

Operación equipos pretratamiento 1

Operación equipos postratamiento 2

Parámetros según ítems y factor de importancia asignado

Camas deanimales

Vertedero

Lodos Primarios Lodos Terciarios

Lodos Secundarios

MEZCLADO

MEZCLADOESPESADO

Material de“bulking”

Compostaje

Incineración

Digestión AnaerobiaDigestión AerobiaTermofílica

AcondicionamientoAlmacenamiento a

largo plazo

Mejorador desuelos

Cerdosmuertos

Digestión AerobiaMesofílica

Deshidratación

Estabilización con cal

Acondicionamiento

Deshidratación

Deshidratación

Secado Térmico Secado Térmico

Alternativas de tratamiento de los residuos sólidos generados en un plantel de cerdos.


• Papeleras Millar Western Pulp, Ltd.Meadow Lake, Saskatchewan

Antecedentes: Esta nueva papelera fue construida con la promesa a la comunidad que no descargaría ningún efluente al medio ambiente. Es la primera papelera que recicla todos su residuos líquidos. Tanto la planta de producción como la de tratamiento empezaron a operar en enero de 1992

Solución: Tres evaporadores a compresión de vapor, los más grandes en el mundo, concentran 2,200 gpm (500 m3/h) de efluente de pulpa termomécanica de 2% a 35% de sólidos. Este efluente es concentrado ulteriormente hasta 75% de sólidos en un tren de dos concentradores tipo “falling film”, y posteriormente se queman en un incinerador. El condensado se recicla a la planta de pulpa.

Meta Actual Diferencia Real Ahorro

Papelera MMBtu/h

MMBtu/h

MMBtu/h MMBtu/h

$MM/año

Semi-Sulfite/OCC Linerboard Mill 297 417 120 45-80 1.4-2.8 Kraft/NSSC/OCC Linerboard Mill 939 1250 311 177 1.37 Kraft con Blanqueo Continuo NA NA 177 127 3.2 Bleached Kraft Mill 428 553 125 85 3.2 Bleached Kraft Mill 732 866 134 80 1 Newsprint Kraft Mill 516 921 405 160 1.6 Bleached Kraft Mill 292 442 150 100 3 Continuous Bleached Kraft HWD NA NA 140 118 2.5 Bleached Kraft/TMP/Groundwood Mill 792 1154 362 300 ~4 Bleached Kraft Mill 826 1096 270 160 ~2 Bleached Kraft Mill 1265 1904 639 235 2.8

Mejoramiento de Eficiencia Energética en Papeleras mediante Aplicación de Tecnología “pinch”

Ejemplo de Resultados Económicos Parciales de Algunos de los Programs Implementados

• Industria de Aceite y Margarina:

Ahorro de US$ 120.000/año por concepto de consumo de ácido

Ahorro en reactivos para el tratamiento del orden de los US $ 35.000

Evitar modificación de la planta, evaluadas a nivel de ingeniería conceptual, del orden de los US$ 400.000

Ahorro en pago de tarifas de US$ 26.000


• Industria de Pinturas: Ahorro de $ 38.000.000 en costo de inversión en

planta de tratamiento Recuperación de solvente equivalente a $

1.100.00/mes Costo de productos químicos para el tratamiento

de 7.6 UF/mes ( $ 119.000) $ 280/m3


• Bodega de Vinos y Mostos Ahorro de US$ 9.000/año por reducción uso de agua

Ahorro en tratamiento del orden de los US $ 28.000/año Ahorro en combustible del orden de los US $ 6.500/año

por menor requerimiento de energía para generar vapor vía recuperación calor mosto desulfitado

Recuperación y/oVenta de subproductos como bitartratos, colorantes y antioxidantes que, de no recuperarse, se transformarían en Ril

Más allá de la P+L: Valorización de los Residuos

Una ecuación a verificar y cuantificar

Residuo = Subproducto

Agotar el ciclo útil de los subproductos: análisis y evaluación de diferentes rutas de procesos

algunos sectores industriales objetos de diagnósticos y programas de p+l pinturas ...

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