mtr-03215-scz-ot-dg-it-001

Rev. A

Fecha: 21/03/15

Preparado por: M. Chocamani F. Magne

Revisado por: M. Aneiva

Aprobado por: Industrias Belén

DOCUMENTO BASE DE INGENIERÍA Código: R-116

INFORME DE RELEVAMIENTO PLANTA BELEN I

Página: 1 de 18

Revisión: 0

Tipo de documento:

Registro

NOMBRE DEL PROYECTO:

INGENIERÍA DE DETALLE PARA EL MEJORAMIENTO DE LOS SISTEMAS DE ATERRAMIENTO DE LA PLANTA BELEN I.

Nº PROYECTO: DOCUMENTO Nº: ÁREA:

MTRSC-PR-32-15 MTR-03215-SCZ-OT-DG-IT-001 INDUSTRIAS BELEN

ÍNDICE DE REVISIONES

REV. DESCRIPCIÓN

A

REVISIÓN Y APROBACIÓN DEL CLIENTE

Sistema de Gestión de Calidad ISO 9001:2008

INDUSTRIAS BELEN S.R.L Nº:

MTR-03215-SCZ-OT-DG-IT-001 REV:

A

PROYECTO: INGENIERÍA DE DETALLE PARA EL MEJORAMIENTO DE LOS

SISTEMAS DE ATERRAMIENTO DE LA PLANTA BELEN I.

HOJA: 2 de 18

TITULO: INFORME DE RELEVAMIENTO PLANTA BELEN I

TABLA DE CONTENIDO

1. ANTECEDENTES ........................................................................................................................................ 3

2. OBJETIVO .................................................................................................................................................. 3

3. DEFINICIONES ........................................................................................................................................... 3

4. ALCANCE ................................................................................................................................................... 3

5. CARACTERÍSTICAS GENERALES ............................................................................................................ 3

6. RELEVAMIENTO ELÉCTRICO ................................................................................................................... 4

6.1 Gabinetes de Distribución Principal y Secundarios ................................................................................... 4

6.2 Identificación de los Equipos y/o Maquinarias .......................................................................................... 5

6.3 Medición de Resistividad del Terreno....................................................................................................... 5

6.3.1 Cálculo de Resistividad............................................................................................................................ 6

6.4 Relevamiento Pararrayos 1...................................................................................................................... 8

6.5 Relevamiento Pararrayos 2...................................................................................................................... 8

6.6 Medición de la Malla de Aterramiento de los Generadores ....................................................................... 9

6.7 Malla de Aterramiento Generador 1 ....................................................................................................... 10




6.11 Identificación de las Bandejas Aéreas, Rutas de Cableado .................................................................... 14

6.12 Observaciones Varias ............................................................................................................................ 15

7. CONCLUSIONES .......................................................................................................................................16

8. RECOMENDACIONES ...............................................................................................................................16




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1. ANTECEDENTES El presente informe de relevamiento permite conocer datos del proyecto como ser la ubicación, el estado del área de trabajo, características del lugar donde se implementará el proyecto, así como de las áreas adyacentes y los principales componentes que conforman el mismo. Asimismo permite planificar, desarrollar e identificar las facilidades y dificultades del proyecto para su implementación. El relevamiento en la planta Belén I se realizó en fechas 19 y 20 de Marzo de 2015, donde se realizaron las siguientes actividades en el siguiente orden: Identificación de todos los gabinetes de distribución primarios y secundarios de la planta, donde se identificó

la distribución de tierra y neutro. Identificación de los equipos y/o maquinarias conectadas a tierra. Medición de Resistividad del terreno. Relevamiento del sistema de protección atmosférica. Medición de resistencia de la malla de aterramiento de cuatro generadores. Identificación de las bandejas eléctricas de distribución. Registro fotográfico de todas las actividades del relevamiento.

2. OBJETIVO

Describir objetivamente las áreas relevadas donde se realizará la ingeniería para el mejoramiento de los sistemas de aterramiento de la planta Belén I.

3. DEFINICIONES

PAT : Puesta a Tierra. TDP : Tablero de Distribución Principal. TDS : Tablero de Distribución Secundario.

4. ALCANCE

Alcance de los trabajos realizados en la planta Belén I: Relevamiento de todos los gabinetes de distribución. Identificación de todas las mallas de aterramiento. Medición del valor resistivo de las mallas de aterramiento.

5. CARACTERÍSTICAS GENERALES

La planta Belén I se encuentra ubicada en Santa Cruz en dirección del cuarto anillo y Calle Kris zona del parque industrial. La planta cuenta con cuatro unidades de generación propia (generadores a gas), de los cuales dos están en constante funcionamiento y otros dos se encuentra en stand-by; cada unidad de generación cuenta con una malla de aterramiento que se interconectada al resto de las mallas de los generadores. En la planta Belén I se encuentran maquinarias especiales enfocadas a la producción de todo tipo de bolsas plásticas como ser bolsas pequeñas, medianas con agarradores, negras, bolsas para basura de gran tamaño, entre otras. Los gabinetes de distribución primarios no cuentan con la interconexión en su interior entre neutro y tierra, además los gabinetes secundarios tampoco cuentan en su mayoría con barras independientes para neutro y tierra.




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6. RELEVAMIENTO ELÉCTRICO

6.1 Gabinetes de Distribución Principal y Secundarios

A lo largo de toda la planta se cuenta con diez gabinetes de distribución secundarios, además alrededor de la planta hay algunos gabinetes menores de distribución, generalmente para iluminación y suministro de energía para sus bombas de agua. En todos los casos sólo se cuenta con una barra de neutro (que también cumple la función de tierra).

No se cuenta con la discriminación de tierra sucia y limpia ó tierra aislada. Según la NEC la tierra aislada proporciona una tierra limpia y libre de ruido para la alimentación de los sistemas electrónicos. Este es el punto de referencia de Voltaje Cero tanto para la circuitería como para los datos.

No existe la distinción e identificación de los cables de aterramiento. (en muchos casos los cables de aterramiento son de color negro al igual que los cables de línea)

A continuación se muestra algunas fotografías de los gabinetes.

Figura 6.1 Gabinetes de Distribución Secundarios de la Planta




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6.2 Identificación de los Equipos y/o Maquinarias

De acuerdo al relevamiento realizado, se verificó que en la mayoría de las máquinas existe un aterramiento individual mediante una jabalina (en algunos casos dos máquinas comparten una jabalina), ver Figura 6.2, misma que deberá ser integrada al sistema general de aterramiento, sin embargo todo tipo de estructura, soporte, entre otros también debe ser conectado a tierra en cumplimiento de la norma 250-50 de la NEC.

Figura 6.2 Aterramiento de Maquinarias y Equipos

6.3 Medición de Resistividad del Terreno

Se realizó las mediciones de resistividad de suelo de acuerdo al procedimiento de MENTOR, MTR-147 - Medición de Resistividad de Suelos, usando un equipo de las siguientes características: Fluke Earth Ground Tester 1625, mediante el método Wenner. Se realizaron seis mediciones a diferentes distancias partiendo de un punto único. Ver Figura 6.3

Figura 6.3 Método de Wenner para Medición de Resistividad del Terreno

Se tomó un punto de medición en la parte posterior a la planta colindante con el taller eléctrico y los generadores, este es un espacio pequeño enlosetado, el otro punto de medición se lo tomó en la parte exterior al terreno de la planta, esto para tener otro valor referencial de medición el cual fue realizado en área de la acera exterior de la planta (sobre la vereda de la calle Kris) debido a que no existe otro terreno natural descubierto en la planta, todos los alrededores del predio cuentan con vaciados de cemento y aceras.




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Las mediciones de resistividad en los dos puntos fueron tomas a distintas distancias (1,5 m; 3 m; 4,5 m y 6 m) entre ánodos.

Figura 6.4 Izquierda: Medición dentro de la Planta; Derecha: Medición por Fuera de la Planta

6.3.1 Cálculo de Resistividad

La medición lecturada por el equipo está expresada en ohmios (Ω), este valor luego de ser ingresado como una variable más en la ecuación de resistividad se obtiene el resultado en ohm por unidad de área. Ver tabla 6.1.

= 2 * * S * R Ec. 1

Donde:

Resistividad (Ω.cm) π : 3,141592 S : Separación entre Electrodos (mm) R : Resistencia (Ω)

A continuación se adjunta en tabla los valores calculados de resistividad a partir de las mediciones hechas en campo. Ver Tabla 6.1




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Tabla 6.1 Informe de registro de Resistividad 19 - 20 Marzo

Tabla 6.2 Valor Promedio de Resistividad

S=cm Valor Mínimo

(Ω-cm) Valor Máximo

(Ω-cm) Valor Promedio

(Ω-m)

Lado Posterior (Entre Taller Eléctrico y Generadores)

150 2309,07 2309,07 2309,07 300 867,08 867,08 867,08 450 1187,52 1187,52 1187,52 600 1130,97 1130,97 1130,97

Lado Posterior de la Planta (Por Fuera)

150 1818,98 1818,98 1818,98 300 1093,27 1112,12 1102,69 450 1244,07 1272,34 1258,20 600 1206,37 1206,37 1206,37

Según la siguiente tabla se puede clasificar la corrosividad del terreno en función a la resistividad medida en el terreno de referencia. Ver Tabla 6.3.




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Tabla 6.3 Clasificación Resistividad vs. Corrosividad (Fuente: Control de la corrosión, CENIM 1989)

Ohm - cm Corrosividad

Menor de 100 Extremadamente Corrosivo 100- 900 Muy corrosivo

900 - 2300 Corrosivo 2300 - 5000 Moderadamente Corrosivo 5000 - 10000 Medianamente Corrosivo

Superior a 10000 Progresivamente Menos Corrosivo

6.4 Relevamiento Pararrayos 1 El pararrayos 1 se encuentra ubicado en la parte lateral izquierdo de la planta, colindante el acceso a Belén III (maquinas recuperadoras), a continuación se detalla las características de mismo. Altura de 27 mts. No cuenta con baliza de señalización. No cuenta con conductor bajante de cobre desnudo. No se evidencia malla de aterramiento.

Figura 6.5 Pararrayos 1 (Parte Lateral Derecho, Colindante con Belén III)

6.5 Relevamiento Pararrayos 2

El pararrayos 2 se encuentra ubicado en la parte frontal izquierda a la planta, colindante con el terreno del vecino, a continuación se detalla las características de mismo. Altura de 27 mts. No cuenta con baliza de señalización. No cuenta con conductor bajante de cobre desnudo.




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No se evidencia malla de aterramiento, solo se observó un cable de cobre desnudo conectado a la estructura del pararrayos, mismo que no presenta ninguna medición.

Figura 6.6 Pararrayos 2 (Parte Frontal Izquierda de la Planta, Colindante con el Terreno Vecino)

6.6 Medición de la Malla de Aterramiento de los Generadores

Se evidencia que existen cuatro generadores, tres de ellos cuentan con su propia malla de aterramiento (generador 1, 8 y 9) las que a su vez se conectan entre sí, sin embargo no se identificó el conductor saliente de la malla de aterramiento del generador 2, solo se identificó el cable bajante del skid. Ver figura 6.11 Se pudo evidenciar que no existe barra de PAT en los gabinetes de distribución principal (a excepción de uno, que simplemente es un cable de cobre desnudo conectándose a una pequeña barra sin ninguna otra conexión de conductores de aterramiento a la misma). Se observó mediante mediciones con amperímetros que no había circulación de corriente por los conductores de tierra, lo que posibilitó realizar la desconexión individual de las malla de tierra de los generadores, sin temor que hubieran cortes de energía en las diferentes maquinarias, de esta manera se logró obtener un valor resistivo real de la mallas de los generadores (a excepción del generado 2).




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Figura 6.7 Sala de Generadores (4 generadores)

Figura 6.8 Interconexión Soldada de las Mallas de Aterramiento de Generadores

6.7 Malla de Aterramiento Generador 1

Se procedió a medir la malla de PAT del Generador 1, mismo que se encontraba en stand-by, para ello se desconectó la malla de su interconexión con las otras mallas de aterramiento. Una vez realizada esta tarea se procedió a medir la malla de PAT mediante el método con pinzas, el mismo consiste en usar dos pinzas, una que inducirá una tensión fija y la otra medirá la corriente, ambas pinzas estarán separadas una de otra a una distancia mayor a 10 cm, aplicando la ley de ohm el medidor calcula de forma automática la resistencia de tierra. Sólo fue factible realizar la medición de la malla de PAT por un método de medición (uso de pinzas), debido a que no se cuenta con suelo natural descubierto para el clavado de picas del método de caída de potencial. Para el método con el uso de pinzas se obtuvo los siguientes resultados:

Tabla 6.4 Mediciones Generador 1

N° Medición

Resistencia (Ω)

1 0,75 2 0,76




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Figura 6.9 Medición de Resistencia Generador 1 (Método con Pinzas)

Luego de la medición del valor resistivo de la malla de aterramiento se procedió a interconectar nuevamente la malla del generador 1 al sistema de aterramiento de los demás generadores. Ver Figura 6.10

Figura 6.10 Conexión de la Malla del Generador 1 con las otras Mallas


No se logró realizar la medición de la malla de aterramiento del generador 2, esto debido a que no se ubicó el saliente de las jabalinas de la malla de PAT, solo se identificó el bajante de cobre desnudo del skid, mismo que se interconecta con los demás generadores, ver Figura 6.11, esto da a deducir que no existe malla para el generador 2 ó que la interconexión está por debajo del vaciado de hormigón.




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Se procedió a medir la malla de PAT del Generador 8, para ello se desconectó la malla de su interconexión con las otras mallas de aterramiento. Una vez realizada esta tarea se procedió a medir la malla de PAT mediante el método con pinzas, el mismo consiste en usar dos pinzas, una que inducirá una tensión fija y la otra medirá la corriente, ambas pinzas estarán separadas una de otra a una distancia mayor a 10 cm, aplicando la ley de ohm el medidor calcula de forma automática la resistencia de tierra. Sólo fue factible realizar la medición de la malla de PAT por un método de medición (uso de pinzas), debido a que no se cuenta con suelo natural descubierto para el clavado de picas del método de caída de potencial. Para el método con el uso de pinzas se obtuvo los siguientes resultados:


N° Medición

Resistencia (Ω)

1 0,74 2 0,74





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Se procedió a medir la malla de PAT del Generador 9, para ello se desconectó la malla de su interconexión con las otras mallas de aterramiento. Una vez realizada esta tarea se procedió a medir la malla de PAT mediante el método con pinzas, el mismo consiste en usar dos pinzas, una que inducirá una tensión fija y la otra medirá la corriente, ambas pinzas estarán separadas una de otra a una distancia mayor a 10 cm, aplicando la ley de ohm el medidor calcula de forma automática la resistencia de tierra. Sólo fue factible realizar la medición de la malla de PAT por un método de medición (uso de pinzas), debido a que no se cuenta con suelo natural descubierto para el clavado de picas del método de caída de potencial. Para el método con el uso de pinzas se obtuvo los siguientes resultados:


N° Medición Resistencia (Ω)

1 0,82 2 0,82





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6.11 Identificación de las Bandejas Aéreas, Rutas de Cableado

Se logró identificar que la planta cuenta con un sistema de distribución para su cableado de potencia por medio de bandejas (mismas que son de fabricación propia, Ver Figura 6.16), el cual se distribuye a lo largo de todos los galpones interconectándose uno con otro, además cuenta con varios bajantes tanto para los gabinetes principales, secundarios, maquinarias, iluminación, tomas de corriente, entre otros. Para la implementación de los conductores de aterramiento del proyecto, se utilizarán las mismas bandejas existentes, evitando en la medida de lo posible trabajos de excavación para tendido de conductores subterráneos.




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Figura 6.16 Bandeja Aérea de Distribución de Conductores

6.12 Observaciones Varias

Entre las irregularidades observadas con respecto al sistema de aterramiento podemos mencionar las siguientes: La planta cuenta con 4 mallas de aterramiento de las cuales solo tres de ellas (Generador 1, 8 y

9) presentan el cable de cobre desnudo saliente de las jabalinas, en el generador 2 no se evidenció este conductor por lo que se puede deducir que no existe malla de PAT para el generador 2 ó que la interconexión está por debajo de la losa de hormigón.

En todos los gabinetes de distribución (principal y secundarios), sólo se cuenta con una barra de neutro, que también cumple la función de tierra. Esto constituye una violación del artículo 250.20(b) de la norma NEC.

Los activos metálicos dentro de la planta (carcasas y soportes de equipos/maquinarias, estructuras de los tinglados, entre otros) no están conectados a tierra en la mayoría de los casos; por lo que se deberá conectar de manera efectiva todo elemento metálico con tierra, según lo expuesto en el Articulo 250 (h) de la norma NEC.

Todas las mallas de PAT existentes en la planta (en este caso solo las 4 mallas de los generadores) deberán estar conectadas entre sí, garantizando así un sistema íntegro y equipotenciado. Si se instala un sistema de aterramiento separado ó aislado, este DEBE ser unido al sistema existente, de conformidad a lo expuesto en la sección 250-50 de la NEC.

Los sistemas de protección contra descargas atmosféricas (dos pararrayos) no se encuentran de acuerdo a la normativa vigente, no cuentan con bajantes de cobre desnudos del pararrayos, no se evidencia mallas de puesta a tierra, además se debe verificar que la cobertura de ambos pararrayos abarque toda el área de la planta Belén I y II.




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Midiendo con un amperímetro algunos bajantes de tierra se pudo evidenciar el retorno de corriente por el cable de PAT, esto debido a la utilización de la tierra como neutro en los gabinetes de distribución.

Toda derivación, conexión ó unión a la malla de aterramiento deberá ser con unión soldada tipo Cadweld, salvo el uso de terminales de compresión para conexión de cables de aterramiento con estructuras metálicas, superficie de gabinetes metálicos y bornes específicos en equipos eléctricos (motores, botoneras, etc.)

7. CONCLUSIONES

De acuerdo a los objetivos planteados al inicio del proyecto se realizó de manera satisfactoria el relevamiento de las siguientes áreas: Gabinetes de distribución primarios y secundarios del área industrial. Identificación de los equipos y/o maquinarias conectadas a tierra Identificación de las bandejas eléctricas de distribución. Registro fotográfico de todas las actividades del relevamiento. Se evidenció la existencia de dos pararrayos, los mismos que no cumplen con las recomendaciones de la

norma y deberán ser adecuados a la misma. No se evidenció mallas de aterramiento conectadas a los pararrayos mencionados.

En base a la información y mediciones recogidas en campo, se evaluará la mejor alternativa para mejorar el sistema de aterramiento general de la planta y se elaborará un lay-out que indique la disposición de los cables de aterramiento que se deben instalar.

Se verificaron múltiples violaciones al artículo 250 de la norma NEC referido a los requisitos generales para las conexiones de aterramiento de las instalaciones eléctricas y los sistemas de protección contra fuego y seguridad de vidas humanas.

También como parte del alcance del proyecto se realizaron las siguientes mediciones: Medición de Resistividad del terreno. Medición de resistencia de la malla de aterramiento de los generadores (4 generadores).

8. RECOMENDACIONES

Luego de realizar el trabajo de relevamiento en planta y evaluar el estado de la misma de acuerdo al alcance, se recomienda sean atendidos de manera urgente los siguientes puntos:

8.1. Se recomienda separar en los gabinetes de distribución principal y secundarios lo que es barra de neutro y

barra de tierra, siendo el único punto donde estos se conecten el gabinete de distribución principal, para ello se deberá realizar el tendido del conductor de tierra desde el gabinete principal a todos los gabinetes secundarios, de manera tal que en cada gabinete secundario se cuenta con dos barras, una de tierra y otra de neutro. Si un conductor neutro es conectado a tierra en cualquier lugar que no sea la fuente de potencia (en este caso el Tablero de Distribución Principal) intencional ó accidentalmente; una porción de la corriente de neutro (retorno) fluirá por el conductor de conexión a tierra. En lugares donde los conductos metálicos son utilizados como conductores de conexión a tierra, esta corriente fluirá en el conducto y en los tableros de distribución. Por tanto es latente una condición de peligro, ya que un voltaje se generará en el conductor de conexión a tierra, en el conducto ó en el tablero. Este voltaje será igual a la cantidad de corriente en la tierra multiplicado por la impedancia de la trayectoria de tierra desde el punto de conexión a tierra del terminal X0 de la fuente de energía (generador). El voltaje resultante podría transmitir una corriente a través del cuerpo humano que puede fluctuar entre “ninguna sensación” a “sensación de cosquilleo”, a “letal”.




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8.2. Se recomienda realizar el tendido del conductor de tierra por las bandejas aéreas existentes en la planta, evitando en lo posible realizar excavaciones para no incurrir en gastos excesivos durante la construcción del sistema de aterramiento.

8.3. Todo tendido de cables de tierra deberá ser ejecutado con conductores para tal fin, debidamente identificados (cobre desnudo para tierra general ó con recubrimiento verde/amarillo para tierra limpia ó aislada), de manera que no se confunda con los conductores de fase y neutro.

8.4. Se recomienda incluir lo que es tierra limpia ó de instrumentación, siendo esta la tierra que se conectará a equipos sensibles, instrumentos electrónicos, sensores, entre otros; misma que se deberá unir a la tierra general solo en los gabinetes de distribución secundarios.

8.5. Se recomienda adecuar los sistemas de protección contra descargas atmosféricas existentes (pararrayos) de acuerdo a la normativa vigente, verificación del radio de cobertura, implementación de bajantes de cobre desnudo del pararrayos, malla de puesta a tierra en topología triangular.

8.6. Se recomienda conectar sólidamente toda carcasa, estructura metálica, soporte, poste de iluminación, etc. al punto de aterramiento más cercano en cumplimiento de la norma NEC 250-116-FNP y 250-104-FNP (ver figura adjunta).

8.7. Se recomienda la interconexión de todos los cables de las mallas de aterramiento existentes en la planta (mallas de generadores, nueva malla de aterramiento, si así se requiera y la(s) futura(s) malla(s) de pararrayos) mediante una barra de cobre de distribución, instalada lo más cerca posible a los gabinetes de distribución principal.

8.8. Toda interconexión, unión ó derivación de una malla de aterramiento deberá ser realizada por soldadura cadweld y no así con terminales de unión. Una abrazadera de terminal de tipo bloque-perno ó una conexión con terminal de compresión puede ser usada. Sin embargo, el uso de ciertas sujeciones mecánicas no es aceptable ya que se pueden aflojar con el tiempo ó sulfatarse por efecto de la humedad.




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Cualquier conexión de compresión debe efectuarse utilizando la herramienta de compresión adecuada para este fin. Esto es para asegurar que la presión adecuada se aplique al conector.

8.9. Se recomienda que la nueva malla de aterramiento (si se la requiere) se ubique lo más cercana a los generadores. Se proponen dos lugares, uno en la parte posterior de la planta y otra en la frontal, frente al taller de mantenimiento.

8.10. Se recomienda que las jabalinas a instalarse en la nueva malla de aterramiento deberán tener una longitud no menor a 2.44 m y un diámetro no menor a ¾”. De preferencia las jabalinas deberán ser de cobre ó de hierro (ver figura adjunta). Es importante mencionar que el aluminio no es permitido para electrodos de tierra.

8.11. Las tuberías metálicas subterráneas de gas no deben ser usadas como electrodos de tierra.

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