magnitudes y unidades radiolÓgica - gob.mx · 31 roentgen = 1 esu/cm de aire p y t std....
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SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES
EL SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES
(S.I.) , QUE CUENTA CON UNIDADES BÁSICAS ,
DERIVADAS Y COMPLEMENTARIAS .
SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES
BÁSICAS
METRO
KILOGRAMO
SEGUNDO
AMPERE
KELVIN
MOL
CANDELA
DERIVADAS
m/s (Velocidad)
kg/m3 (Densidad)
kg-m/s2 (Newton)
Fuerza
kg-m2/s2 (Joule)
Energía y Trabajo
Bq (Actividad)
Gy (Dosis absorbida)
Sv (Dosis equivalente)
COMPLEMENTARIAS
radián (áng. planos)
estereoradián (áng. sólidos)
ESPECIALES
CURIE (ACTIVIDAD)
ROENTGEN (EXPOSICIÓN)
RAD (DOSIS ABSORBIDA)
REM (DOSIS EQUIVALENTE)
PREFIJOS Y ORDEN DE MAGNITUD
PREFIJO
Tera
Giga
Mega
kilo
FACTOR
1012
109
106
103
MÚLTIPLOS
PREFIJO
mili
micro
nano
pico
FACTOR
103
106
109
1012
SUBMÚLTIPLOS
Cantidad de material radiactivo, medido en
Becquereles, (Curies)
Intensidad de rayos gamma
medida en C/kg ,
(Roentgens)
Dosímetro para medir la dosis recibida medida en
Sieverts, (rem)
Radiación absorbida, medida en
Grays, (rad)
A C T I V I D A D
LA ACTIVIDAD MIDE EL NÚMERO DE DESINTEGRACIONES POR UNIDAD DE TIEMPO QUE SUFRE UNA MUESTRA RADIACTIVA .
UNIDADES 1 Becquerel = 1 desintegración/segundo (S.I.)
1 Curie = 3.7x1010 desintegraciones/seg
E X P O S I C I Ó N
LA EXPOSICIÓN MIDE LA CANTIDAD DE CARGAS ELÉCTRICAS
PRODUCIDAS POR LA RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA EN EL AIRE .
dQ (No. de cargas eléctricas)
X = = dm (Unidad de masa de aire)
UNIDADES: Coulomb/kilogramo (S.I.)
1 Roentgen = 1 esu/cm3 de aire P y T std.
EQUIVALENCIA: 1 R = 2.58x10-4 C/kg
DOSIS ABSORBIDA
MIDE LA CANTIDAD DE ENERGÍA CEDIDA POR LA RADIACIÓN A
LA UNIDAD DE MASA AL PRODUCIR LA IONIZACIÓN .
UNIDADES: 1 GRAY = 1 Joule/kilogramo (S.I.)
1 RAD = 100 erg/g
EQUIVALENCIA: 1 Gy = 100 rad
dE Energía absorbida
D = = dm Unidad de masa de material
DOSIS EQUIVALENTE
CUANTIFICA EL DAÑO OCASIONADO POR LA ENERGÍA
DEL TIPO DE RADIACIÓN ABSORBIDA POR EL TEJIDO
H = D Q N
UNIDADES: 1 Sievert = 1 Joule/kilogramo (tejido) (S.I.)
1 Rem = 100 erg/g
EQUIVALENCIA: 1 Sv = 100 rem
FACTOR DE CALIDAD
Q
NÚMERO QUE CUANTIFICA EL DAÑO QUE OCASIONA CUALQUIER TIPO DE RADIACIÓN EN RELACIÓN CON EL DAÑO CAUSADO POR LA RADIACIÓN GAMMA
NOM-001-NUCL-1994
FACTORES DE CALIDAD
Fotones (X y ) con E > 30 keV 1
Neutrones: < 10 keV 5
Electrones con E > 30 keV 1
del Tritio 2
Partículas Alfa, Protones o iones pesados 20
10 keV a 100 keV 10
> 100 keV a 2 MeV 20
> 2 MeV a 20 MeV 10
> 20 MeV 5
R A P I D E Z D E D O S I S
SI LAS UNIDADES MENCIONADAS LAS RELACIONAMOS CON EL TIEMPO PODEMOS OBTENER LA RAPIDEZ DE DOSIS CORRESPONDIENTE :
dD D = dt
D.- RAPIDEZ DE DOSIS ABSORBIDA
H.- RAPIDEZ DE DOSIS EQUIVALENTE
.
.
.
M A G N I T U D A C T I V I D A D E X P O S I C I Ó N DOSIS ABSORBIDA DOSIS EQUIVALENTE
+ + + + + + +
+ + + + + + +
+ + + + + + +
+
+ + + + +
+ + + + +
+ +
+ + + + + + + + +
e +
e +
e +
e +
e +
e
+
e
+
OH
OH+
H H
+
e OH
H
H
OH+
e
OH
H
H+
H+
OH H
H+
H
CAMPO DE RADIACIÓN IONIZACIÓN DEL AIRE ENERGÍA ABSORBIDA DAÑO BIOLÓGICO
QUÉ MIDE? Número de desintegraciones de una muestra radiactiva en la unidad de tiempo.
Cargas eléctricas producidas en el aire por la radiación electromagnética.
Energía cedida por la radiación en la unidad de masa, al producir ionización.
Daño ocasionado por la energía de la radiación absorbida por el tejido.
REPRESENTACIÓN MATEMÁTICA
seg
tsinde
td
NdA
masa.u
asargc.No
md
QdX
masa.u
Energía
md
EdD H = D · Q · N
UNIDADES DEL S.I. 1s1
seg
des1Bq1
kg
Coulomb1X Gy1Gray1
kg
Joule1D
Sv1Sievert1
kg
Joule1H
tejido
UNIDADES ESPECIALES s
des10x7.3Curie1 10 .std.T.P
airecm
ues1R)Roentgen(
3
g
erg100rad1
)DoseAbsorbedRoentgen(rad
tejidog
erg100rem1
)ManEquivalentRoentgen(rem
EQUIVALENCIA 1 Ci = 3.7x1010 Bq 1 R = 2.58x104 C/kg
1 C/kg = 3876 R
1 rad = 0.01 Gy
1 Gy = 100 rad
1 rem = 0.01 Sv
1 Sv = 100 rem
MAGNITUDES DERIVADAS
RAPIDEZ DE EXPOSICIÓN RAPIDEZ DE DOSIS ABSORBIDA RAPIDEZ DE DOSIS EQUIVALENTE
UNIDADES DEL S.I.
skg
C
td
XdX
seg
Gy
td
DdD
seg
Sv
td
HdH
UNIDADES ESPECIALES
.etc,
h
mR,
h
R
.etc,
h
mrad,
h
rad
.etc,
h
mrem,
h
rem
DETECCIÓN DE LA RADIACIÓN
• Se basa en el efecto que produce la radiación sobre la materia con la que interacciona (ionización y/o excitación).
No se limita a indicar solo su presencia, sino que es necesario medir la cantidad de radiación, su energía y sus propiedades (tipo)
DETECCIÓN DE LA RADIACIÓN
Los métodos de detección más empleados se basan en el uso de:
1.- Películas fotográficas
2.- Ionización de gases
3.- Centelladores
4.- Semiconductores
5.- Calorímetros, reacciones químicas, etc.
SISTEMA DE CONTEO DE
PULSOS
SISTEMA DE CONTEO
FUENTE RADIACTIVA
VENTANA
VOLUMEN SENSIBLE
DEL DETECTOR
DETECTORES DE RADIACIÓN
1) Volumen sensible: En esta región incide la radiación que produce las interacciones informativas.
2) Componentes estructurales: Contienen y limitan al volumen sensible del detector.
DETECTORES DE RADIACIÓN
3) Ventana de entrada: Parte de la componente estructural por la cual puede penetrar más fácilmente la radiación, siendo prácticamente transparente a la misma.
DETECTORES DE RADIACIÓN
4) Acoplamiento: Medio por el cual es posible acoplar el detector a la electrónica asociada
DETECTORES DE CENTELLEO
CIERTAS SUSTANCIAS LLAMADAS LUMINISCENTES, TIENEN LA PROPIEDAD DE QUE CUANDO UNA PARTÍCULA CARGADA O UN FOTÓN INTERACCIONAN CON ELLA, EMITEN LUZ CON LONGITUD DE ONDA EN EL VISIBLE O ULTRAVIOLETA, SIENDO LA INTENSIDAD PROPORCIONAL A LA ENERGÍA DEPOSITADA POR LA RADIACIÓN.
LAS SUSTANCIAS LUMINISCENTES COMÚNMENTE EMPLEADAS EN DETECTORES DE CENTELLEO SUELEN SER CRISTALES INORGÁNICOS, COMPUESTOS ORGÁNICOS EN FORMA CRISTALINA O EN DISOLUCIÓN.
SUSTANCIAS CENTELLADORAS
LAS SUSTANCIAS CENTELLADORAS MAS USADAS EN DETECTORES DE CENTELLEO SON EL NaI (TL), EL ZnS (Ag).
EL MATERIAL CENTELLADOR SE ACOPLA A UN TUBO FOTOMULTIPLICADOR, QUE ES UNA AMPOLLA AL VACÍO, QUE CONSISTE EN UN FOTOCÁTODO EL CUAL ES UNA CELDA QUE DESPRENDE ELECTRONES CUANDO INCIDE EN ELLOS LUZ DE CIERTA LONGITUD DE ONDA Y UNA SERIE DE ELECTRODOS LLAMADOS DINODOS, LOS CUALES SE ENCUENTRAN A UNA DIFERENCIA DE POTENCIAL UNOS DE OTROS Y LOS ELECTRONES INCIDENTES SOBRE ELLOS SE ACELERAN HACIA EL ELECTRODO SIGUIENTE HASTA CONSEGUIR MULTIPLICACIONES DEL ORDEN DE 105.
DETECTORES DE CENTELLEO
Los detectores de centelleo tienen varias ventajas sobre los detectores gaseosos:
1) Debido a su forma sólida, la eficiencia de detección es mucho mayor que la de un detector gaseoso
DETECTORES DE CENTELLEO
2) Tiempo de resolución pequeño (106 a 109 s), lo que implica que se pueden usar para detectar mayores intensidades que los detectores gaseosos.
3) La altura del pulso a la salida del tubo fotomultiplicador es directamente proporcional a la energía de la radiación gamma incidente, lo que permite realizar espectroscopía nuclear.
DETECTOR DE CENTELLEO
RADIACIÓN
ENVOLTURA DE
ALUMINIO RECUBIERTA
INTERIORMENTE CON
ÓXIDO DE MAGNESIO
PARA REFLEXIÓN
INTERNA
CRISTAL DE
NaI(Tl)
DESTELLO
LUMINOSO
PRODUCIDO POR
LA RADIACIÓN
FOTOCÁTODO
DÍNODOS
METAL MU COMO
BLINDAJE
MAGNÉTICO
CONTACTO ÓPTICO
FOTOMULTIPLICADOR
DETECTORES FIJOS
Se localizan en un sitio específico de la instalación.
Se emplean para diversos propósitos, por ejemplo: monitoreo de personal, vestuario, equipo y materiales; monitoreo de efluentes gaseosos y líquidos; medición continua de la rapidez de exposición en un sitio, etc.
DETECTORES PORTÁTILES Son aquellos que se trasladan a mano o en vehículo para determinar niveles de radiación y de contaminación en diferentes sitios y condiciones.
MONITORES PORTÁTILES
CRITERIOS DE SELECCIÓN PARA LOS MONITORES
PARA USAR UN MONITOR PORTÁTIL DE RADIACIÓN SE DEBEN TOMAR EN CUENTA LOS SIGUIENTES PUNTOS:
TIPO Y ENERGÍA DE LA RADIACIÓN
INTENSIDAD DE LA RADIACIÓN
LUGAR DE OPERACIÓN
APLICACIÓN DE LOS MONITORES
DETERMINACION DE NIVELES DE RADIACION
REALIZACION DE PRUEBAS DE FUGA
MANEJO DE FUENTES DENTRO DE UN LOCAL
BUSQUEDA DE FUENTES RADIACTIVAS
CUIDADOS DE LOS MONITORES
MANEJARLOS CON CUIDADO
GUARDARLOS EN LUGAR LIMPIO Y SECO
CUIDE Y EVITE GOLPEAR LA SONDA
CUIDADOS DE LOS MONITORES
ASEGÚRESE QUE ESTÉ APAGADO CUANDO NO SE USE
VERIFICAR EL ESTADO DE LAS BATERÍAS, QUITARLAS
SI NO SE USA DURANTE UN LARGO PERÍODO
CUIDADOS DE LOS MONITORES
VERIFICAR SU FUNCIONAMIENTO , SI TIENE
FUENTE DE PRUEBA
INTERPRETAR CORRECTAMENTE LAS LECTURAS
PARA BAJOS NIVELES USAR CONSTANTE DE
TIEMPO LENTA
CALIBRACIÓN
LA CALIBRACIÓN DE UN MONITOR CONSISTE EN COMPARAR SUS
LECTURAS CON UNA FUENTE DE RADIACIÓN CONOCIDA
(CERTIFICADA).
FACTOR DE CALIBRACIÓN: 0.8 1.2
SI SALE DE ESTE INTERVALO, ES NECESARIO ENVIARLO A
REVISIÓN ELECTRÓNICA.
MÉTODOS DE DOSIMETRÍA PERSONAL
Para determinar la exposición, dosis y equivalente de dosis o la rapidez de estas magnitudes, que recibe o absorbe el cuerpo se utilizan materiales o dispositivos denominados DOSÍMETROS PERSONALES. Entre los más empleados se encuentran:
De Película
Termoluminiscentes
De lectura directa
DOSÍMETROS DE PELÍCULA
Consiste en un paquete de 2 ó 3 placas fotográficas, sensibles a radiación gamma o rayos x, protegidos de la luz y colocado en un chasis con filtros y ventanas.
El grado de ennegrecimiento se mide con un densitómetro determinando su densidad óptica.
La densidad óptica se calibra respecto a la dosis, con lo cual la película puede utilizarse para medir la dosis recibida durante el tiempo que se porta el dosímetro.
DOSÍMETRO DE PELÍCULA
EMULSIÓN A BASE DE AgBr
DENSIDAD ÓPTICA = log (I0/I)
BAJA ESTABILIDAD (AMBIENTE HÚMEDOS Y
CALUROSOS , HONGOS Y BACTERIAS ,
DESTRUCCIÓN POR PEGARSE A LA ENVOLTURA ).
DESVANECIMIENTO: 2H2O + O2 Ag0 Ag+
DEPENDENCIA DE LA ENERGÍA
ERROR DE LECTURA: 20 30%
UTILIDAD
LOS DOSÍMETROS DE PELÍCULA SON
ÚTILES PARA CAMPOS DE RADIACIÓN
GAMMA Y DE RAYOS X (40 200 keV)
DOSÍMETROS TERMOLUMINISCENTES
Consisten de un cristal de un material termoluminiscente colocado en un chasis (similar al dosímetro de película).
MATERIAL: LiF, CaF2 CaSO4 y Li2B4O7
(activados con impurezas de metales y tierras raras).
DOSÍMETROS TERMOLUMINISCENTES
VENTAJAS: TAMAÑO PEQUEÑO
AMPLIO INTERVALO DE RESPUESTA (10-8 - 105 Gy) ESTABILIDAD ANTE CONDICIONES AMBIENTALES NORMALES
REUTILIZABLES
INDEPENDIENTES DE LA RAPIDEZ DE DOSIS
ALTA SENSIBILIDAD
ÚTILES PARA GAMMAS Y RAYOS X
DESVENTAJAS:
BORRADO DE LA INFORMACION CON LA LECTURA
DOSÍMETROS DE LECTURA DIRECTA
LA CARÁTULA DEL INSTRUMENTO PERMITE, SEGÚN EL MODELO, TENER LA LECTURA DE LA EXPOSICIÓN, DOSIS O EQUIVALENTE DE DOSIS O LA RAPIDEZ DE LAS MAGNITUDES.
PROTECCIÓN RADIOLÓGICA
Objetivo:
Reducir hasta donde sea posible, los riesgos que implican el uso de materiales radiactivos y dispositivos generadores de radiación ionizante.
I R R A D I A C I Ó N
ES LA ACCIÓN DE RECIBIR RADIACIÓN IONIZANTE
SE PUEDE CLASIFICAR DEPENDIENDO DEL
LUGAR EN EL QUE SE ENCUENTRE LA
FUENTE DE RADIACIÓN EN :
IRRADIACIÓN EXTERNA
IRRADIACIÓN INTERNA
(contaminación interna)
LAS FUENTES RADIACTIVAS SE PUEDEN CLASIFICAR DE VARIAS
MANERAS.
POR SU FORMA:
(PUNTUALES, PLANAS, LONGITUDINALES, ESFÉRICAS, ETC.)
POR LA MANERA EN QUE ESTÁN CONTENIDAS.
FUENTES RADIACTIVAS
ABIERTAS y SELLADAS
FUENTES RADIACTIVAS
SE PUEDEN CLASIFICAR EN :
ABIERTAS y SELLADAS
SELLADAS
SON AQUELLAS EN LAS CUALES EL MATERIAL
RADIACTIVO ESTÁ CONTENIDO EN UNA
ENVOLTURA HERMÉTICA DE SUFICIENTE
RESISTENCIA MECÁNICA PARA IMPEDIR QUE
SE ESTABLEZCA CONTACTO CON EL
RADIONÚCLIDO O QUE LA SUSTANCIA
RADIACTIVA SE DISPERSE EN LAS
CONDICIONES NORMALES DE UTILIZACIÓN Y
DESGASTE .
FUENTES RADIACTIVAS
ABIERTAS.- SON AQUELLAS EN LAS CUALES EL
MATERIAL RADIACTIVO ESTÁ CONTENIDO
EN UNA ENVOLTURA QUE NO ESTÁ
HERMÉTICAMENTE CERRADA Y QUE EN
LAS CONDICIONES NORMALES DE USO
PUEDE PRODUCIR CONTAMINACIÓN .
RIESGOS DE IRRADIACIÓN
EXTERNA DOSIS
TIPO DE RADIACIÓN
ENERGÍA
PODER DE PENETRACIÓN
INTERNA VIDA MEDIA EFECTIVA
ÓRGANO DE DEPOSICIÓN
LA IRRADIACIÓN EXTERNA CON ALFAS NO SE CONSIDERA RIESGO, DEBIDO A SU ALCANCE TAN PEQUEÑO EN EL TEJIDO.
EL ALCANCE EN TEJIDO ESTÁ DADO POR:
IRRADIACIÓN CON ALFAS
tejido
airet RR
IRRADIACIÓN CON BETAS
LA ENERGÍA PROMEDIO DE LAS PARTÍCULAS ES 1/3 Emáx
EL ALCANCE DE LAS BETAS DEPENDE DE SU
ENERGÍA Y ESTÁ DADO EN mg/cm2
IRRADIACIÓN CON BETAS
PUEDE O NO REPRESENTAR UN RIESGO,
DEPENDIENDO DE SU ENERGÍA
Raire 3.6 m/MeV
BETAS DE E > 70 keV PENETRAN LA
CAPA MUERTA DE LA PIEL
IRRADIACIÓN CON BETAS
LA RAPIDEZ DE DOSIS
ABSORBIDA A UNA
PROFUNDIDAD DE 7 mg/cm2
POR DEBAJO DE LA
SUPERFICIE CONTAMINADA ES
100 VECES MAYOR A LA
RAPIDEZ DE DOSIS
ABSORBIDA DEBIDA A
GAMMAS.
IRRADIACIÓN GAMMA
REPRESENTA UN
RIESGO, YA QUE LA
RADIACIÓN GAMMA
PENETRA LO
SUFICIENTE EN EL
ORGANISMO.
RAPIDEZ DE EXPOSICIÓN POR
IRRADIACIÓN GAMMA
Γ = Constante gamma, en Rcm2/hmCi
h
R
r
AX
2
A = Actividad del radionúclido, en mCi
r = Distancia del punto de interés a la fuente, en cm
IRRADIACIÓN INTERNA
VÍAS DE INCORPORACIÓN
Las fuentes de radiación pueden ingresar al
cuerpo por:
• Ingestión
• Inhalación
• Absorción a través de la piel
• A la sangre por alguna herida
DOSIS INTERNA
Actividad incorporada
Tipo de radiación y su energía
T1/2 del radionúclido
Comportamiento en el organismo
VIDA MEDIA EFECTIVA
V I D A M E D I A RADIACTIVA BIOLÓGICA EFECTIVA
CUERPO ENTERO H3 12.26 a 12 d 11.97 d
ÓRGANO
HUESOS Sr90 27.7 a 49.3 a 17.74 a
HUESOS Pu239 24390 a 200 a 198.4 a
TIROIDES I131 8.05 d 138 d 7.6 d
CUERPO ENTERO Co60 5.26 a 9.5 d 9.45 d
BAZO Fe59 45.6 d 600 d 42.38 d
HÍGADO Cd115 53.5 h 200 d 52.9 d
C O N T A M I N A C I Ó N
SE HA DEFINIDO COMO LA
PRESENCIA INDESEABLE DE
SUSTANCIAS RADIACTIVAS SOBRE O
DENTRO DE LAS PERSONAS O COSAS.
EN EL REGLAMENTO GENERAL DE SEGURIDAD RADIOLÓGICA Y EN LA NOM-008-NUCL-2003 EMITIDOS POR LA C.N.S.N.S. SE ESTABLECEN LOS LÍMITES DE CONTAMINACIÓN.
CONTAMINACIÓN
Existen dos tipos de contaminación radiactiva:
FIJA.- aquella que no es transferida de superficies contaminadas a superficies no contaminadas, cuando éstas tienen contacto.
REMOVIBLE.- aquella que es transferida de superficies contaminadas a superficies no contaminadas, cuando éstas tienen contacto.
MÉTODOS PARA VERIFICACIÓN DE CONTAMINACIÓN
DIRECTOS.- requiere de instrumentos
adecuados al tipo y energía de la radiación y estar calibrados.
MÉTODOS PARA VERIFICACIÓN DE
CONTAMINACIÓN
INDIRECTOS.- consiste en efectuar un frotis y determinar la cantidad de material radiactivo transferido con un instrumento apropiado, calibrado y de eficiencia conocida. Permite determinar solamente contaminación removible.
FUENTES DE CONTAMINACIÓN
1.- SALPICADURAS ACCIDENTALES
2.- ACARREO DE MATERIAL RADIACTIVO Y EXTRACCIÓN
DE SU CONTENEDOR DE TRANSPORTE
3.- CONTAMINACIÓN DEL CONTENEDOR DE MATERIAL
RADIACTIVO POR SU CONTENIDO , DEBIDO A
EMPACADO DEFICIENTE
4.- OPERACIONES QUÍMICAS DENTRO DEL ÁREA ,
TALES COMO EVAPORACIÓN , EXTRACCIÓN CON
SOLVENTES , RUPTURA DE EQUIPOS DE VIDRIO , ETC.
IRRADIACIÓN INTERNA
ES LA QUE RECIBE EL ORGANISMO CUANDO LAS FUENTES DE RADIACIÓN SE ENCUENTRAN DENTRO DEL MISMO.
LA DOSIS ABSORBIDA DEPENDERÁ DE:
ACTIVIDAD INCORPORADA
TIPO DE RADIACIÓN Y SU ENERGÍA
TIEMPO DE IRRADIACIÓN
T1/2 DEL NÚCLIDO
COMPORTAMIENTO EN EL ORGANISMO
MÉTODOS PARA DETERMINAR LA
ACTIVIDAD INCORPORADA
EXISTEN VARIOS MÉTODOS INSTRUMENTALES PARA DETERMINAR LA ACTIVIDAD INCORPORADA:
CONTADOR DE CUERPO ENTERO
Ge Hiperpuro
Amín = 54 Bq (I131) y 36 Bq (Co60)
Tconteo = 10 minutos
Emisores gamma
MÉTODOS PARA DETERMINAR LA
ACTIVIDAD INCORPORADA
DETECTOR DE CENTELLEO
CALIBRADO
MEDICIÓN DE ACTIVIDAD EN
MUESTRAS BIOLÓGICAS
CÁLCULO DE LA DOSIS INTERNA
UNA VEZ QUE SE CONOCE LA ACTIVIDAD INCORPORADA, LA DOSIS INTERNA SE ESTIMA MEDIANTE MODELOS:
USO DE FACTORES DOSIMÉTRICOS (ICRP-54)
PROGRAMA DOSINT (CNSNS)
UTILIZANDO TABLAS DE LAI (ICRP-30)
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