trabajo de azucares

PAPEL DE BAGAZO TECNOLOGIA DE LA INDUSTRIA AZUCARERA

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INTRODUCCION

El bagazo es el residuo del proceso de fabricacin del azcar a partir de la

caa, el remanente de los tallos de la caa despus de ser extrado el jugo

azucarado que sta contiene; se ha empleado tradicionalmente en los pases

azucareros como materia prima para la produccin de energa en las calderas

de los ingenios o centrales azucareros y su empleo en la manufactura de papel

inici hace ms de 150 aos adems de la fabricacin de paneles aglomerados

de fibras y de partculas y celulosa para derivados farmacuticos y aditivos de

alimentos (Rutiaga et al, 2002 y Jimnez, 1997).

Las fibras son el constituyente fundamental del papel y tienen influencia en la

resistencia de este producto. Para tener un buen papel tanto desde el punto de

vista de su resistencia como de calidad de impresin, es importante hacer una

buena combinacin de fibra larga y corta. Por esto, las materias primas fibrosas

como el bagazo deben de reunir determinados requisitos de ndole tcnica y

econmica como composicin qumica, reactividad frente a los agentes de

pulpeo y propiedades anatmicomorfolgicas. Ya que a pesar de sus

caractersticas de fibra corta, es posible obtener pulpa blanqueada y papeles

para impresin y escritura de alta calidad a partir del bagazo en combinacin

con fibras largas vrgenes y recicladas, como lo demuestra la existencia de

plantas basadas en esta materia prima en el mundo que operan y compiten

exitosamente en el mercado de productos de celulosa, papel y cartn (Rainey

et al., 2004; Molina, 2002; Sharma et al., 2000 y Hunter, 2001).

Triana (1990) mencion que el bagazo est constituido por cuatro fracciones:

Fibra o bagazo (45 %), slidos no solubles (23%), slidos solubles (23 %) y

agua (49 51%). La parte designada por fibra est compuesta de toda la

fraccin slida orgnica, insoluble en agua, portadora de los elementos

estructurales necesarios para la industria de pulpa y papel. Esta fraccin est


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influenciada por las condiciones de procesamiento agrcola de la caa, tipo de

corte y recoleccin, manejo del bagazo y almacenamiento. La fraccin

denominada fibra por el azucarero, est constituida desde el punto de vista

morfolgico por la fraccin fibra verdadera y por meollo (mdula o parnquima).

El desmedulado constituye un paso imprescindible al mejorar el bagazo para la

produccin de pulpas, aumenta el rendimiento y mejora la blancura y las

propiedades de resistencia del papel resultante.

El contenido de mdula en el bagazo tiene incidencia negativa sobre el

almacenamiento de la materia prima para el periodo de no zafra. Mientras

mayor sea la remocin de la mdula, menor o ms controlada ser la

fermentacin, a causa de una mayor eliminacin de azcares residuales e

impurezas y por lo tanto, es importante asegurar las propiedades del bagazo

para su conversin en pulpa y papel (Zegarra, 1977; Schmidt, 1977 y Atchison,

1962).


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I. OBJETIVOS GENERALES:

El proyecto tiene como objetivo la obtencin de papel a partir de pulpa

derivada del procesamiento del bagazo de caa.

II. OBJETIVOS ESPECIFICOS:

Conocer la importancia y el desarrollo de esta industria.

Reconocer cada uno de los pasos para la elaboracin del papel.

Identificar cada una de las operaciones unitarias de este proceso.

Analizar y conocer la problemtica que sufre este proceso.


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III. FUNDAMENTO TEORICO

3.1 Bagazo de caa de azcar

El Bagazo de caa se produce como consecuencia de la fabricacin de

azcar y constituye un subproducto de esta produccin. Es un

combustible natural para producir vapor en las fbricas azucareras Es

un material fibroso, heterogneo en cuanto a su composicin

granulomtrica y estructural, que presenta relativamente baja densidad y

un alto contenido de humedad, en las condiciones en que se obtiene del

proceso de molienda de la caa.

El trmino Bagazo proviene de la palabra francesa bagasse y se

empleaba antiguamente para denominar al residuo de la aceituna

despus que era molida y prensada para extraerle el aceite.

Actualmente se aplica este trmino al residuo fibroso que se obtiene al

triturar y comprimir la caa de azcar en los molinos del central para

extraerle el jugo (guarapo). Fundamentalmente constituye la parte

fibrosa de esta planta.

3.1.1 Composicin

Cuando el bagazo sale del molino posee aproximadamente la siguiente

composicin:

Humedad (50%)

Slidos solubles (5%)

Slidos insolubles o fibra cruda (45%)

Adems su composicin qumica es la siguiente:

Carbono: 47 %

Hidrgeno: 6,5 %

Oxgeno: 44 %

Cenizas: 2,5 %


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3.1.2 Constitucin

De forma general, el bagazo est

constituido por:

Holocelulosa (75%)

Celulosa (50%)

Celulosa Alfa (37%)

Celuosas Beta y Ganma (13%)

Hemicelulosa (25%)

Lignina (20%)

Otros componentes (5%)

3.2 Generacin del bagazo de caa de azcar

La experiencia de las industrias azucareras, durante el procesamiento

de la caa de azcar es un rendimiento promedio de 30 % peso/peso de

bagazo de caa por caa alimentada a la industria; es decir, por cada

100 toneladas de caa de azcar alimentada a las industrias en

promedio se obtienen 30 toneladas de bagazo con una humedad de 50

%o 15 toneladas de materia seca. Los casos extremos observados son

28 %para caas muy jvenes y de 33 % para aquellas de mayor edad.

3.2.1 Industrias azucareras

La experiencia industrial nacional indica que con las ltimas

ampliaciones y mejoras industriales realizadas en algunas industrias

importantes, stas han mejorado su eficiencia en el uso del bagazo,

detener dficit, han pasado a poseer un excedente de bagazo de

entre 3 % a 4%sobre el total de bagazo generado.


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3.2.2 Estudio de Mercado

Las pulpas de bagazo son usadas actualmente en diferentes

porcentajes de empastes final, en la elaboracin de una amplia

variedad de papeles como son: papeles de envolver, impresin y

escritura, bolsas de multipliegos, papel liners, papel onda, cartones

blanqueados, papel peridico y papel base para recubrir.

3.2.3 Anlisis de la demanda

Las pulpas celulsicas a partir del bagazo, hasta el da de hoy no

poseen un mercado directo de comercializacin como tal, razn por

la cual debe ser convertida a un producto ms vendible como lo

constituye el mercado de los papeles.

3.3 Demanda Del Papel

3.3.1 Demanda Nacional

En el mercado local del papel, el de impresin y escritura es el que

presenta una mayor demanda, frente a los dems, como el caso del

papel diario, cartn, etc. A esto se menciona que este constituye uno de

los que lleva mayor cantidad de pulpa qumica proveniente de bagazo.

3.3.2 Demanda Regional

A nivel de Sudamrica tienen distintos orgenes, entre los que se

destacan Brasil, Argentina, Chile. A nivel Latinoamrica se ubican por

orden de importancia: Mxico, Per, Colombia, Cuba, Brasil, Argentina y

Venezuela.

3.3.3 Demanda Mundial

A nivel mundial, la produccin de pastas de recursos no madereros

(nonwood) representa un 7 % del total de las pulpas producidas,

situndose hoy la produccin de pulpas provenientes de fuentes no

maderables, en unas18.400.000 toneladas anuales, 18 % corresponde a


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la pasta proveniente del bagazo de caa de azcar, el resto representa

pulpas obtenidas de bamb, caa, paja y otros sin identificar.

3.4 Tecnologas disponibles

La produccin de pulpa celulsica a partir del bagazo de caa posee las

siguientes etapas y alternativas tecnolgicas

3.4.1 Desmedulado en seco:

Se ejecuta con 15 a 20 % de humedad del bagazo, y posee la

desventaja de poca eficiencia de separacin de las mdulas entre 30

y 50 % de la cantidad original.

3.4.2 Desmedulado en hmedo:

Por este mtodo se desmedula tal como sale de la industria

productora, es decir con una humedad del 50 %. Ventajas: Mayor

eficiencia en la separacin de las mdulas, eficiencia mnima de

separacin es del 60 % de la medula original.

3.4.3 Desmedulado en mojado o en suspensin:

Mediante este mtodo la mdula, polvo y materias extraas son

exhaustivamente separados de la fibra. El bagazo ingresa al proceso

de desmedulado con una consistencia de 10 a 18 % (80 a 90 % de

humedad). En general ste es usado como segunda etapa de

desmedulado y se lo ubica en la planta de preparacin de la pasta

(planta celulsica).

3.5 Almacenamiento

En la mayora de los pases productores de caa de azcar, los ingenios

o alcoholeras operan de 4 a 7 meses del ao, mientras que las plantas

de pulpa y papel operan todo el ao, en consecuencia surge la

necesidad de almacenar bagazo para los meses fuera de zafra, evitando

en lo posible el deterioro del bagazo durante el almacenaje. Existen hoy

dos maneras de lograr una buena preservacin del bagazo que son:


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3.5.1 Almacenado en seco:

Secando el bagazo a un contenido de humedad inferior a 20 %, a fin

de detener toda la fermentacin posible, se forman fardos de 30 a 50

Kg que se apilan en estibas a fin de favorecer una buena ventilacin

y el secado rpido. Este mtodo debe poseer resguardo de las lluvias

sobre todo en zonas con gran incidencia de stas.

Fig. 1: Almacenamiento del bagazo asegura la cogeneracin de

modo sostenible

3.5.2 Almacenado en hmedo:

Consiste en mantener el bagazo a una humedad superior al 80 % y

controlar la fermentacin. El mtodo RITTER consiste en la

inoculacin de bacterias lcticas y el agregado de nutrientes al

bagazo desmedulado, el cual es diluido a 3 % de consistencia, se lo

mezcla con el inoculo y bombea hacia una plataforma donde se

forma las grandes pilas, por ejemplo 130 metros de largo, 50 metros

de ancho y 18 metros de altura. El licor drenado se re circula en

forma continua a la pileta de mezcla y nuevamente es rociada en la

parte superior de la pila, de forma a mantenerla a una humedad

superior al 80 % y una temperatura de 40C. Este procedimiento

permite la conservacin del bagazo por perodo mayor de un ao.


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3.6 Pulpeado qumico

El pulpeado qumico del bagazo se realiza industrialmente mediante

procesos alcalinos, de modo particular por el proceso a la soda. Los

procesos continuos muy difundidos, algunos de los digestores ms

conocidos lo constituyen el digestor M&D, y el digestor PANDIA dentro

de las alternativas de pulpados qumicos estn proceso Kraft; proceso a

la soda caliente; proceso al sulfito neutro, proceso a la soda

antraquinona, etc.

3.6.1 Evaluacin de pulpas de bagazo de caa

Para caracterizar a las pulpas de bagazo de caa con respecto a su

calidad, capacidad de procesamiento y adaptabilidad para varios

usos es necesario evaluar propiedades de resistencia a la tensin,

explosin, rasgado, doblez, de superficie, como lisura; pticas como

blancura, opacidad, brillo y color, de permeabilidad a fluidos como

agua, aceite y gases como aire y drenabilidad.

La mayor parte de los mtodos de prueba aplicados a los productos

de pulpa y papel estn estandarizados en el cuadro se muestran las

tcnicas de prueba que se utilizaron en el presente estudio. Estos

corresponden a los mtodos y tcnicas analticas de la Asociacin

Americana de Tcnicos de las Industrias de Pulpa y Papel (TAPPI),

para determinar y correlacionar las propiedades de la pulpa de

bagazo de caa bajo manejo y almacenamiento y fresco, en todos

los casos de pruebas el peso base promedio de las hojas de pulpa

fue de 60 g/m2 y el tamao de muestra para cada determinacin se

estableci de acuerdo a la Tcnica TAPPI T 220 sp96 (Pruebas

fsicas de hojas de pulpa).


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3.6.2 Lavado y depuracin

En el lavado, la pulpa saliente de la etapa de digestin se pone en contacto

ntimo con el agua, ejecutado normalmente en tres etapas de lavado, a fin de

extraer la mayor cantidad de reactivos qumicos usados. La solucin acuosa

obtenida que arrastra los qumicos usados provenientes de la digestin, recibe

el nombre de licor negro dbil, ste es enviado al sistema de recuperacin de

reactivos qumicos.

Las pulpas lavadas son luego sometidas al proceso de depuracin, en sta se

separan los materiales extraos como arenas, piedras, material incocido,

material extrao, etc. Una vez que las pulpas estn depuradas son enviadas al

proceso de blanqueo.


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Fig. 2: Lavado del bagazo de caa

3.7 Pulpeado de alto rendimiento

La separacin de las fibras consiste en una combinacin de acciones

mecnicas y qumicas, con extraccin parcial de la lignina, obtenindose

rendimientos entre 95 % y 70 %. Los pulpados quimimecnicos, como el

proceso a la soda fra, consisten en la accin de un agente qumico

como el hidrxido de sodio seguido de la refinacin multietapas se

produce un hinchamiento de la pared celular, ablandando el material y

posibilitando en la etapa de refinacin la ruptura entre la pared primaria

y la pared secundaria, lo que favorece el enlace.


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3.8 Blanqueo

El blanqueo de pastas qumicas de bagazo es una operacin sencilla, en

los blanqueos de tecnologa ECF, las secuencias de blanqueo tpicas

son D (EO) D, D (EP)D, OD(EP)D. Por otra parte, en la tecnologa TCF,

interviene una etapa de uso de ozono como agente blanqueante en la

secuencia O (Zq) (PO), alcanzndose niveles de blanco cercano al 90 %

ISO, partiendo de una kappa de 13,5.


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3.9 Mercado de productos

Los productos de papel de fibra corta son papel bond, offset, manifold,

papel para envolver, cartulina y papel absorbente. En el ao 1972, las

cuatro plantas existentes en Centroamrica produjeron alrededor del

11% del consumo, con un aprovechamiento de la capacidad instalada

del 50%. Aun bajo el supuesto extremo de que durante los aos 1973 a

1979 dichas plantas lleguen al 100% de aprovechamiento, el potencial

no cubierto por ellas sera de mas de 350 000 toneladas, de las cuales

29 500 seran de papeles finos (bond, offset, manifold, cartulina y

absorbente), mientras que el resto correspondera a papel para

envolver.

IV. Produccin y tecnologa del papel

En una planta integrada, la pulpa qumica blanqueada obtenida en la

planta celulsica, en suspensin de 10 al 12 % de consistencia es

enviada a la fbrica de papel.

4.1 La produccin de papel consta de lo siguiente:

4.1.2 Refinacin

Las fibras son sometidas a una accin mecnica para desarrollar

sus propiedades papeleras ptimas con relacin al producto a

fabricarse

4.1.3 Mezclado

Etapa en la que se realiza la formacin del empaste por la adicin

en la proporcin adecuada de las pulpas qumica blanqueada de

bagazo, pulpa qumica blanqueada de conferas o pulpa de papel

reciclado con el fin de darle mayor resistencia mecnica, as

como el agregado de carbonato de calcio como carga mineral,

encolantes y aditivos de acuerdo a la formacin especfica para el

papel a producir.


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4.1.4 Dilucin y depuracin

La mezcla de pulpas y aditivos formada en la etapa anterior se

pasa por una serie de depuradores (ciclnicos y tamices

presurizados) con el objeto de retirar las impurezas para mejorar

la calidad del empaste garantizando de esta forma la calidad del

papel producido.

4.1.5 Formacin de la hoja

Esta mezcla o suspensin de pulpas, aditivos qumicos y agua

ingresa a la mesa de formacin de papel, ms conocida como

mquina de papel a travs de la caja de cabeza, que se encarga

de distribuir la suspensin sobre la tela en forma uniforme a

travs de todo el ancho de la mquina, en la mesa de fabricacin.

Esta tela avanza a alta velocidad y a medida que esto sucede,

mediante una combinacin de efectos de gravedad y vaco, se va

extrayendo el agua de la suspensin quedando al final de la

misma, una estructura hmeda de fibras entrelazadas que es en

s, conformando la hoja de papel.

4.1.6 Prensado

La hoja formada posee una gran cantidad de agua, que necesita

ser extrada a fin de consolidar el proceso de formacin, esta

extraccin se ejecuta primeramente por medios mecnicos. La

hoja es apoyada sobre fieltros, obligndola a pasar a travs de

una serie de pares de rodillos, extrayendo gran parte del agua. La

humedad final del papel al final del proceso est entre los 45 a 50

% base hmeda.

4.1.7 Secado

En vista a la limitacin del proceso de prensado, el excedente del

agua debe extraerse indefectiblemente por evaporacin. En tal


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sentido el papel que egresa de la seccin de prensas es

conducido a travs de una serie de cilindros secadores de gran

porte calefaccionadas por vapor en su interior, que se encuentran

ubicados en forma alternada, de manera que una cara del papel

entre en contacto con la superficie lateral de uno de los cilindros y

luego la otra cara del papel entre en contacto con el cilindro

siguiente.

De esta manera, el mismo va absorbiendo energa de los cilindros

eliminando su contenido de humedad por evaporacin hasta

alcanzar valores de humedad inferiores al 10 % (normalmente se

ajusta a 5 % en base hmeda). Esta hoja continua de papel es

enrollada en rollos de gran porte, llamados popes, los que

posteriormente se procesan en una bobinadora que corta a

bobinas de anchos y dimetros menores de acuerdo con lo

solicitado por los clientes o por el programa de conversin a

productos finales como resmas u hojas.

4.1.8 Conversin del papel

En esta seccin se convierte, al papel producido en bobinas

embaladas, hojas, formularios continuos y resmas, mediante

lneas modernas.

a) Efluentes lquidos

La tecnologa seleccionada demanda los siguientes volmenes

de agua para el proceso, 30 m3 de agua por cada tonelada de

papel de impresin y escritura a producir, de los cuales 6,8 m3 por

tonelada de papel corresponde a la planta de papel y 23,2 m3 por

toneladas de papel a la planta celulsica.


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El volumen total de efluentes lquidos que se genera es de 23,20

m3 por tonelada de papel producido, de estos 17,86 m3

provienen de la planta celulsica y 5,34 m3 de la planta de papel.

Para el tratamiento de los efluentes lquidos se pueden citar: los

sistemas de lagunas de estabilizacin anaerbicas, facultativas o

sistemas facultativos, sistemas aireados de lodos activados,

lagunas aireadas, sistemas anaerbicos de reactores de flujos

ascendentes o de flujos descendentes, lagunas cubiertas, etc.

b) Efluentes gaseosos

El punto de generacin en las calderas lo constituye la emisin de

los gases de combustin, en tal sentido se prev dos aspectos

fundamentales.

Control de calidad de combustin, a travs de analizadores

de gases y manejo operativo del proceso.

Retencin de material particulado, sistemas de retencin

consistentes en precipitadores electrostticos para la

caldera de recuperacin y horno de cal con lavadores de

gases y sistemas secos de trampas para la caldera de la

planta de papel, otros.

En la generacin puntual o difusa de gases dentro de la

lnea de produccin, se prev mitigar las emisiones a

travs del encapsulamiento y aspiracin combinados con

las trampas ciclones, filtro de mangas y lavadores de

gases dependiendo de la naturaleza del proceso

generador.

c) Efluentes slidos


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La generacin de residuos slidos proviene del desmedulado en

suspensin.

Luego de eliminar el excedente, son quemados en la caldera de

la planta de papel, a la totalidad de slidos generados que no

pueden usarse como combustibles (arena, piedras o bien

aquellos que constituyen los residuos de estos, como cenizas de

la caldera de la planta de papel), los slidos del tratamiento

primario, y los lodos biolgicos del tratamiento secundario, son

dispuestos en un relleno sanitario.

4.2 Seleccin de tecnologa

El tipo de papel a producir a partir de la pulpa de bagazo de caa

define el proceso de pulpado, dentro de las opciones de pulpados

qumicos, el proceso a la soda caliente ofrece la tecnologa ms

limpia. Esta tecnologa est disponible a nivel comercial, a partir de un

tamao de 100.000 toneladas de pulpa blanqueada por ao. Esta

capacidad, define el tamao para la planta de papel as como las

dems unidades de desmedulados, servicios, agua, efluentes, vapor,

etc.

4.3 Evolucin y tendencia en la produccin

El rendimiento a campo promedio del pas en 50 toneladas de caa

verde por hectrea. Esta cifra resulta baja en comparacin con otros

pases vecinos productores, que maneja una media nacional de 90

toneladas por hectrea. Segn datos obtenidos del Programa

Nacional de Caa de Azcar del Ministerio de Agricultura y

Ganadera, MAG, se cuenta con un rea potencialmente cultivable de

unas 450.000 hectreas en el territorio nacional. Hoy la extensin

plantada es de unas 81.830 hectreas segn el ltimo censo agrario


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realizado en el 2.009. Aproximadamente 35% de la superficie total

cultivada con caa de azcar se encuentra mecanizada.

V. Materiales y mtodos

El proceso de fabricacin consta de las siguientes etapas:

a) Se compro la materia prima (bagazo), la cual se llevo a un secado a

temperatura ambiente por un tiempo de 3 dias.

b) Al transcurrir los 3 das de secado, se procedi a extraer la fibra, por el

proceso de rallado manual. Y se procedi a separar la merma de la fibra.

c) Se procedi a remojar papel bond (100gr). Seguidamente se aadi la

fibra de bagazo y se llev a licuado.

d) La mezcla obtenida se lleva a un molde (malla) para que posteriormente

tome la forma del molde.


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e) Se lleva a secado por aproximadamente de 2 a 3 das dependiendo de

las condiciones climticas.

VI. RESULTADOS

BALANCE DE MASA


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640 gramos de BAGAZO

PESO INCIAL

BAGAZO

SECADO

100 gramos de bagazo

PESO FINAL

100 gramos de bagazo

SECO

separacion de la fibra y residuos

RAYADO

30 gramos de fibra del bagazo

70 gramos de merma

30 gramos de bagazo

SECO

adicion de 100 gramos papel bond

LICUADO

130 gramos de fibra del bagazo


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BAGAZO

Bagazo fresco Pesado 620 gr.

Bagazo secado 100 gr.

Tiempo de

secado 3

das

Licuado

Moldeado

Secado a temperatura

ambiente por 3 das

Almacenado


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VII. CONCLUSIONES

Se a logrado hacer el papel artesanal a base de bagazo de

caa , en el cual partiendo de 640 gr de bagazo de caa y

obteniendo aproximadamente 327 gr de papel artesanal

El costo de produccin de este papel es de aproximadamente

de 7 soles por 327gr

VIII. RECOMENDACIONES

Se recomienda poder usar el papel artesanal fabricado para

poder venderlo como subvenir para los turistas para tener

mayores ganancias

IX. BIBLIOGRAFIA

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