presentación del curso hidrosfera y energia hidraulica

8/18/2019 Presentación Del Curso Hidrosfera y Energia Hidraulica

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ENERGÍAS RENOVABLES

HIDROSFERA Y

ENERGÍA HIDRÁULICA

Renewable Energy 2016


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OBJETIVO


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TEMAS

•


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HIDROSFERALa Tierra

Se organiza en

Capas

Son

Geosfera Hidrosfera Atmósfera

Estas capas

Se relacionan entre sí

Y de ellas obtenemos

!e p!eden ser

"eno#ables $o reno#ables

Los rec!rsos nat!rales

Es un manto discontinuo de agua que ocupa el 70%de la superfcie del planeta, sólo alrededor del 1%del agua de la idros!era es !"cilmente utili#able

para las necesidades umanas


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CARACTERÍSTICAS DEL AGUA• El ag!a en estado p!ro no tiene color %incolora&' no tiene sabor %insípida& ( no tiene olor

• El ag!a es !n gran disol#ente' por eso la ma(or parte del ag!a de la *idrosfera no est

sino mezclada con otras s!stancias ,!e tiene en disol!ción)

• El ag!a sólida tiene !na densidad menor ,!e la del ag!a lí,!ida' por eso el *ielo flota

iceberg flotando en el oc/ano&)

• La Tierra es el 0nico planeta del Sistema Solar ,!e tiene ag!a lí,!ida en ab!ndancia so

• El ag!a es la s!stancia m+s ab!ndante de n!estro planeta ( el principal componente de

• El ag!a es la 0nica s!stancia ,!e se presenta al mismo tiempo en los tres estados físi

( gaseoso)

• En estado sólido' la encontramos en los glaciares de los polos ( en las c!mbres de

• En estado lí,!ido' forma los oc/anos' mares' ríos' lagos ( ag!as s!bterr+neas)

• En estado gaseoso' est+ presente en la atmósfera en forma de #apor de ag!a)


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ORIGEN DE LA SALINIDAD EN EL AG

1$ El aporte de los ros que disuel&en losiones de la corte#a terrestre y quetransferen a los oc'anos, mediantelos procesos de escorrenta(la&ado(

precipitación$

2$ )porte por emisiones &olc"nicassubmarinas *sobre todo en dorsales+,rica en sales *este sera el origenmayoritario del cloro, ya que este esun elemento raro en la corte#a+$

) -)./.) se defne como la concentracióntotal de iones disueltos presentes en el agua$


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DISTRIBUCIÓN DE LA LUZ Y LA TEMPERATURA

a intensidad de la lu# en el medio acu"tico disminuyeeponencialmente con la pro!undidad$ El agua absorbe d

selecti&a las radiaciones de di!erentes longitudes de onda,infrarrojos y ultravioletas las primeras en absorbersradiación visible es la que alcanza mayor profundidadentro de esta, el color azul$

3/) 45.), o #ona con lu# cerca de la superfcie, dondepuede por tanto lle&ar a cabo la !otosntesis$

3/) )45.), o #ona pro!unda sin lu# *se suele considera!ótica cuando la intensidad luminosa decae por deba8o de


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9uesto que la absorción dela lu# se lle&a a cabo en losprimeros metros de la

columna de agua, latemperatura ir"disminuyendo con lapro!undidad$ ) partir decierto punto, se produce unr"pido descenso de latemperatura, a esta #ona se

le llama termoclina, pordebajo de esta latemperatura siguedescendiendolentamente.


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CICLO DEL AGUAEl sol es el motor del ciclo del agua en la naturale#a$ -u calor ace que el agua se!orma de &apor de agua es transportada dentro de la atmós!era y se precipita en de nie&e$ -in embargo, sobre el mar llue&e un poco menos de lo que all se e&apoe modo que se traslada agua de los mares acia el continente y se alimentan los

ne&ados, glaciares, arroyos, ros, lagos y napas subterr"neas$ Estas aguas terminamar: un circuito cerrado$ ebido a que este proceso se repite constantemente es energa reno&able$


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AGUASSUBTERRÁNEAS


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ENERGÍA HIDRÁULICA

•Head height: H 3 200 m


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•Head height: H = 3… 200 m•Flow: Q = 0,03… 13 m³/s•Capacity: N = 10… 3 500 kW


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Es la energa que tiene el agua cuando se mue&e a tra&'s de un cauce o cuando embalsada *energa potencial+ a cierta altura y se de8ar caer para producir energEsta !uente de energa reno&able se encuentra disponible en las #onas que precantidad de agua; la utili#ación m"s signifcati&a la constituyen las centrales para su desarrollo requiere construcciones que &aran de acuerdo con las condici


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TRANSFORMACIÓN DE LA ENERGÍ

a energa idroel'ctrica que se puede obtener enuna #ona depende de los cauces de agua ydesni&eles de la misma, y eiste por lo tanto, unacantidad m"ima de energa que puede obtenersepor este medio$

El principio es sencillo: la energa cin'tica del agua se con&ierte en el'sucesi&as trans!ormaciones de energa$ 9ara lograrlo se apro&eca un desni&el


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CENTRAL HIDROELÉCTRICA (CH


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DEFINICIÓN

-on el resultado actual de la e&olución de los antiguos molinos queapro&ecaban la corriente de los ros para mo&er una rueda$ -e utili#idr"ulica para la generación de energa el'ctrica$ En general, estas apro&ecan la energa potencial que posee la masa de agua de un cnatural en &irtud de un desni&el, tambi'n conocido como salto geod'agua, en su cada entre dos ni&eles del cauce, se ace pasar por una

idr"ulica la cual transmite la energa a un generador donde se transenerga el'ctrica$


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a potencia de una central idroel'ctrica puede &ariar desd=>, asta &arios ?>$ @asta 10 => se consideran miniina se encuentra la mayor central idroel'ctrica del mude las res ?argantas+, con una potencia instalada de 22segunda es la Represa de .taipB *que pertenece a Crasil y 9a

una potencia instalada de 1D$000 => en 20 turbinas de 7una$a potencia de una central idroel'ctrica se mide generalmente en =ega&atios *calcula mediante la !órmula siguiente:

9e potenciaen &atios*>+F densidad del !luido en GgHmIJt rendimiento de la turbina idr"ulica*entre 0,7A y 0,K0+Jg rendimiento del generador el'ctrico*entre 0,K2 y 0,K7+Jm rendimiento mec"nico del acoplamiento turbina alternador *0,KAH0$KK+L caudal turbinable en mIHs@ desni&el disponible en la presa entre aguas arriba y aguas aba8o, en mentro


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CONCEPTOS HIDRÁULICOS

ota: se entiende como el &alor de la altura de una superfcie o pun

del ni&el del mar$

audal: es la cantidad de lquido, epresada en metros cBbicos o encircula a tra&'s de un conducto en la unidad de tiempo$

-alto de agua: es el paso &iolento o descenso de masas de aguani&el superior a otro in!erior$

)ltura de salto: es la di!erencia de cota y se epresa en metros$


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COMPONENTES PRINCIPALES

• 9resa$ -e encarga de contener el agua de un ro y almacenarla en embalse$

• -ala de m"quinas$ onstrucción donde se sitBan las m"quinas *turalternadoresM+ y elementos de regulación y control de la central$

• urbina$ Elementos que trans!orman en energa mec"nica la energ

de una corriente de agua$• )lternador o generador$ ipo de generador el'ctrico destinado a tr

la energa mec"nica en el'ctrica$

• onducciones$ a alimentación del agua a las turbinas se ace a tun sistema comple8o de canali#aciones


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CLASIFICACIÓN DE LAS CH

-egBn el discurrir del agua:1$ e agua


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CENTRAL DE AGUA FLUYENTEEstas centrales se construyen en los

lugares en que la energa idr"ulica debeemplearse en el instante en que sedispone de ella, para accionar lasturbinas idr"ulicas$/o cuentan con reser&a de agua,oscilando el caudal suministrado segBnlas estaciones del aOo$ En la temporada

de precipitaciones abundantes *de aguasaltas+, desarrollan su potencia m"ima yde8an pasar el agua ecedente$ urantela 'poca seca *aguas ba8as+, la potenciadisminuye en !unción del caudal,llegando a ser casi nulo en algunos rosen la 'poca del esto$


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CENTRAL DE DERIVACIÓN O FILO DE

son aquellas instalaciones quemediante una obra de toma, captanuna parte del caudal del ro y loconducen acia la central para suapro&ecamiento y despu's lode&uel&en al cauce del ro$Esta disposición es caracterstica delas centrales medianas y pequeOas,en las que se utili#a una parte delcaudal disponible en el ro$Este tipo de centrales tiene unimpacto mnimo al medio ambiente,porque al no bloquear el cauce del ro,no inunda terrenos adyacentes$


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CENTRALES DE AGUA EMBALSADA ODE PRESA

son los apro&ecamientos idroel'ctricos quetienen la opción de almacenar lasaportaciones de un ro mediante un embalse$En estas centrales, se regulan los caudales desalida para utili#arlos cuando sea necesario$a utili#ación de presas tiene &ariosincon&enientes$ =ucas &eces se inundan

terrenos !'rtiles y en ocasiones poblacionesque es preciso e&acuar$ a !auna acu"ticapuede ser alterada si no se toman medidasque la prote8an$Esta disposición es m"s caracterstica decentrales medianas o grandes en donde elcaudal apro&ecado por las turbinas esproporcionalmente muy grande al caudalpromedio anual disponible en el ro$


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CENTRAL POR BOMBEOPna central idroel'ctrica de bombeo dispone de

grupos de turbinas re&ersibles que pueden generarelectricidad yHo bombear agua$Este tipo de central posibilita un empleo racionalde los recursos idroel'ctricos ya que permiteadaptar la producción el'ctrica a la demanda realdel consumo$entral idroel'ctrica de bombeoa base del bombeo son dos embalses situados a

cotas di!erentes$ uando la demanda de energael'ctrica est" en ora punta, la central de bombeo!unciona como una con&encional generandoenerga al caer el agua desde el embalse superior$El agua sobrante llega al embalse in!erior donde sealmacena y, cuando la demanda energ'tica est"en ora &alle, es bombeada al embalse superior atra&'s de una bomba centr!uga, usando la turbina

como un turbo(motor


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CLASIFICACIÓN SEGÚN EL SALTO DE Centrales de Alta Presión

A,!í se incl!(en a,!ellas centrales en las ,!e el salto *idr+!lico es s!per

metros de alt!ra) Los ca!dales desalo-ados son relati#amente pe,!e1os'

m+,!ina) Sit!adas en zonas de alta monta1a' ( apro#ec*an el ag!a de torrent

de cond!cciones de gran longit!d) 6tilizan t!rbinas 7elton ( 8rancis)

Centrales de Media Presión:

A,!ellas ,!e poseen saltos *idr+!licos de entre 233923 metros apro:imadam

ca!dales de 233m45s por t!rbina) En #alles de media monta1a' dependen de e

t!rbinas son 8rancis ( ;aplan' ( en ocasiones 7elton para saltos grandes)

Centrales de Baja Presión:

S!s saltos *idr+!licos son inferiores a 23 metros) Cada m+,!ina se alimenta

,!e p!ede s!perar los 433m45s) Las t!rbinas !tilizadas son de tipo 8rancis ( e

;aplan)


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CLASIFICACIÓN SEGÚN SU CAPACID9icocentralesapacidad instalada entre 0,A y A G>, operación a flo de agua, aplicabinterconectadas o casos aislados de #onas interconectadas$

=icrocentralesapacidad instalada entre A y A0 G>, operación a flo de agua, aplicabinterconectadas o casos aislados de #onas interconectadas$

=inicentralesapacidad instalada entre A0 y A00 G>, operación a flo de agua, aplicabinterconectadas o casos aislados de #onas interconectadas$

@idroel'ctricas *9@+apacidad instalada entre A00 y 20$000 G>, operación a flo de agua, aplicainterconectadas y #onas interconectadas *sin posibilidad de participar enel'ctrico, menores a A00 G>, y con posibilidad de acerlo las mayores a 10$000

entrales idroel'ctricas *@+apacidad instalada mayor de 20 =>, aplicable a #onas interconectadas, co

obligada en el despaco el'ctrico$

TIPOSDETURBINAS


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TIPOS DE TURBINAS

• Turbina Pelton:


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• Turbina Pelton:

Es una turbina de acción, de $

• Turbina #rancis.

-u aplicación est" delimitada a &elocidades especfcas medias, operandla turbina =icell CanGi, con saltos y caudales medianos$ -u ecomprendida entra QN% y K0%$


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• Turbina $%ial

Es una turbina de reacción de


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CAUDAL

)P) =E.3 3 =5P3 )P) ./4ER.3R *NAA das+ )P) =ST.=3 *10 das+ )P) -E=.9ER=)/E/E *1Q0

das+

Ls: )P) E35?.3 Lme: )P) E ELP.9)=.E/3

=U/.=3 Le: )P) E ELP.9)=.E/3


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POTENCIA

eniendo en cuenta el despla#amiento del caudal L desde el punto 1se encuentra la potencia del apro&ecamiento

9RE-.5/


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• d es la densidad del agua *1000GgHmI+

• g es la aceleración del al gra&edad en K$Q mHsV

• H es la cada en metros

4PER)

• S es la sección

• 9 es la presión

93E/.)• F es la !uer#a

• v es la &elocidad

)P)


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• W es la &elocidad media

• S es la sección

• 9X>Y1000XGgHmNYZK,Q1XmHs2YZ@XmYZLXmNHsYXGgZm2HsYX/ZmYX>Y

93E/.)

• P es la potencia del recurso en G>

• Q es el caudal en mN• H es la altura en m

• K$Q es el peso especfco del agua

• J es la e!iciencia de la @

Jt rendimiento de la turbina idr"ul0,K0+Jg rendimiento del generador el'ct0,K7+Jm rendimiento mec"nico del acop

alternador *0,KAH0$KK+


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• a energa demandada EE

93E/.) =E.) .)R.)• el tiempo o, en este caso 2D oras

El !actor de carga m es la relación entre la demanda m"ima y la media

• El !actor de utili#ación n es la relación de la potencia media y la poten

en la @


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ESTRUCTURAS DE UNA CH

structura de derivación.

o Presa o azud

o $liviadero

o /ispositivos para disipar la

energ0a

o Pasos de peces

o $limentadores del caudalecológico

1onducciones hidr2ulica

o Toma de agua

o 1anales

o T3neles

o Tuber0as forzadas

o 1asa de maquinas

9RE-) 3 )P


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9RE-) 3 )P

as presas y a#udes se utili#an !undamentalmente para deri&ar agua ro al sistema de conducciones idr"ulicas del apro&ecamiento$ as ppueden utili#arse para aumentar el salto necesario para generar la ener

).W.)ER3

El ali&iadero es una obra de seguridad, ubicada en un sitio estrat'gicoespecial cuando 'ste es abierto$ El se encarga de &erter de nue&o al roeceso que superan la capacidad del canal$

.-93-..W3- 9)R) .-.9)R E/ER?U)a descarga de los ali&iaderos y a#udes se da en r'gimen generalmentas ele&adas &elocidades y la turbulencia pueden dar lugar a !enómenode erosión en el pie de la presa debido a los sedimentos presentes$

3=) E )?P)


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3=) E )?P)

Pna toma de agua tiene que des&iar el caudal requerido para generar larespetando el medio ambiente en que se integra, con la mnima p'rdidaposible y sea cual sea la altura de la l"mina de agua en el ro$

• 'ejillas: Reduce la cantidad de bro#a que entra en la toma$• Trampas de sedimentos: El ob8eti&o de las es impedir que los sedim

depositen en los canales idr"ulicos, entren en las tuberas !or#adas yturbinas$

4564)6$( 7 1&MP)'T$(

-on necesario poder aislar determinadas estructuras para pr

mantenimiento o reparación, cortar el paso del agua a la turbina paraembale cuando se desconecta bruscamente el generador, e incluso pcantidad de agua que entra a las turbinas$

T)!'8$ / P'(*9+

-on tuberas que transportan el agua ba8o presión asta la turbina

1$($ / M5)*+$(


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1$($ / M5)*+$(

Es la estructura que alo8a todo el equipo electromec"nico, en los que seenerga cin'tica del agua en energa mec"nica y posteriormente en e

• Empalme entre la tubera de presión y la entrada a la &"l&ula

• W"l&ula

• urbina

• ?enerador

• Wolta8e de inercia

• 9uente grBa

• anal de salida de las aguas turbinadas


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IMPACTOS AMBIENTALES

a reali#ación de un proyecto de un sistema brido de generación de energgenera un impacto sobre el medio ambiente aledaOo$

El e8e principal de este estudio es la sociedad y el indi&iduo !rente a este proes indispensable e&aluar tambi'n desde este punto de &ista el proyecto en ge

El decreto nBmero 11Q0 de 200N, por el cual se reglamenta el ttulo W... de

1KKN sobre licencias ambientales, estipula que para la reali#ación de eproyectos se debe epedir una licencia ambiental, para la cual es necesariodiagnostico ambiental de alternati&as, con!orme lo requiera o no cadespecifco, y un estudio de impacto ambiental, en todos los casos, para ser aprobados$


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.)?/3-.3 )=C.E/) E )ER/).W)-

El primer estudio ambiental que se desarrolla en el proyecto es el diagnóambiental de alternati&as$ Este se reali#a para el estudio y e&aluación deposibles alternati&as para el desarrollo del proyecto, por parte de la autorcompetente; para optimi#ar y racionali#ar el uso de los recursos naturale

1$ escripción general del proyecto

2$ escripción general de las alternati&as de locali#ación del proyecto

N$ aracteri#ando ambientalmente

D$ Srea de inter's e identifcando las "reas de mane8o especial

A$ aractersticas del entorno social y económico para cada alternati&a p6$ .n!ormación sobre la locali#ación del proyecto y su compatibilidad con

del suelo

7$ Esquema o plan b"sico de ordenamiento territorial

Q$ .dentifcación y an"lisis comparati&o de los potenciales riesgos y e!ecmedio ambiente, las comunidades y los recursos naturales reno&ables


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E-P.3 E .=9)3 )=C.E/)

9ara poder e&aluar cualitati&a y cuantitati&amente los impactos sobrambiente se ace un estudio de impacto ambiental, que tienecaractersticas en cada etapa del proyecto, pero que cuenta consecuencial de acuerdo al a&ance del mismo$

1$ Resumen e8ecuti&o de su contenido

2$ a delimitación del "rea de in


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6$ a identifcación y e&aluación de los impactos ambientales qocasionar el proyecto, indicando cu"les pueden pre&enirse, corregirse o compensarse$

7$ a propuesta de plan de mane8o ambiental del proyecto

•) as medidas de pre&ención, mitigación, corrección y compensacimpactos ambientales negati&os que pueda ocasionar el proyecto eambiente o a las comunidades durante las !ases de construcción,mantenimiento, desmantelamiento, abandono yHo terminación del p

•) El programa de monitoreo del proyecto, obra o acti&idad con el fn el cumplimiento de los compromisos y obligaciones ambientales$

•) El plan de contingencia, el cual contendr" las medidas de pratención de las emergencias que se puedan ocasionar durante proyecto$

•) os costos proyectados del plan de mane8o en relación con el costo

proyecto

DURANTELACONSTRUCTION


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DURANTE LA CONSTRUCTION

DURANTE LA EXPLOTACIÓN


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CRITERIOSAMBIENTALESPARAPROYECT


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CRITERIOS AMBIENTALES PARA PROYECTHIDROELÉCTRICOS ESTIPULADOS POR EL B

MUNDIAL

(uper;cie /el mbalse• @ect"reas inundadas por =ega&atio de electricidad *@aH=>+

Tiempo /e 'etención /el $gua n l mbalse.

• El tiempo de retención medio se da en das y es la relación entre del embalse *mN+ y el caudal medio de los ros *mNHs+$

!iomasa *nundada

• -e calcula en onH@a basado en el porcenta8e de cobertura de lostipos de &egetación en la #ona del embalse

6ongitud /el 'io 'epresado & mbalsado


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g p

• 9ara conser&ar la biodi&ersidad acu"tica y de la ribera *incluido loribereOos+, se debe minimi#ar la longitud *m+ del ro en los sitiodispongan las presas *cauce principal y a


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• a estratifcación en un yacimiento se produce cuando la #ona superior del la

*Epilimnion+ es de origen t'rmico di&idido de la #ona m"s pro!unda *ipolimn

Bltima se estanca y es carente de ogeno disuelto *)naerobio+$

4ida


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