ES2594767T3 - Dispositivo para absorber petróleo, sus utilizaciones y su procedimiento de fabricación - Google Patents

Dispositivo para absorber petróleo, sus utilizaciones y su procedimiento de fabricación Download PDF

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ES2594767T3 ES12003447.5T ES12003447T ES2594767T3 ES 2594767 T3 ES2594767 T3 ES 2594767T3 ES 12003447 T ES12003447 T ES 12003447T ES 2594767 T3 ES2594767 T3 ES 2594767T3
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Abstract

Dispositivo modular flotante en el agua (1; 10) para absorber petróleo de una superficie, que comprende: una jaula flotante generalmente en forma de disco (3) o una esterilla flotante (10) generalmente en forma de polígono que se estrecha hacia la periferia de la jaula (3) o esterilla (10) en una zona periférica de la misma; y un absorbente de petróleo hidrófugo alojado en la jaula (3) o esterilla (10), en donde la jaula (3) o esterilla (10) comprende, además, al menos un elemento conector (5; 22) configurado para unir diversos dispositivos modulares (1; 10) entre sí, para formar un absorbente de petróleo articulado en el que las jaulas (3) o esterillas (10) individuales están orientadas en paralelo entre sí, caracterizado porque el absorbente de petróleo hidrófugo tiene la forma de bandas empaquetadas de forma holgada y alojadas en la jaula (3) o esterilla (10) individuales para permitir que el agua pase a través de la mayor parte del módulo para transportar el petróleo a las bandas absorbentes.

Description

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DESCRIPCION
Dispositivo para absorber petroleo, sus utilizaciones y su procedimiento de fabricacion
La presente invencion se refiere a ciertos dispositivos flotantes para absorber de una superficie petroleo vertido, en concreto de una superficie acuosa. Asimismo se refiere a la utilizacion de los dispositivos flotantes para absorber petroleo vertido y a un procedimiento de fabricacion de dichos dispositivos flotantes.
Es bien conocido que durante la perforacion de pozos de petroleo en el mar, la produccion de petroleo y las operaciones de transporte de petroleo existe la posibilidad de vertido de petroleo, que despues flotaria en forma de pelicula sobre el agua, estando sujeto a derivas y corrientes que pueden finalmente arrastrar a tierra el petroleo vertido o una parte menos volatil del mismo.
Las propuestas anteriores para hacer frente al petroleo vertido en las playas o en superficies acuosas incluyen las denominadas barreras, es decir, estructuras de forma tubular flotantes que tienen un material absorbente de petroleo dispuesto cerca de su circunferencia (por ejemplo, el documento de patente WO 93/04236 A1). Dichas barreras tienen principalmente un efecto barrera, de manera que separan la superficie acuosa contaminada de las zonas limpias; su efecto secundario es absorber el petroleo que entra en contacto con las barreras. En la practica, ha quedado claro que la efectividad de las barreras conocidas no es satisfactoria.
Se conoce asimismo, al menos su principio, la utilizacion de esterillas hidrofugas en el agua u otras superficies contaminadas por petroleo, y la recogida de dichas esterillas despues de algun tiempo (por ejemplo, el documento de patente US 6.506.307 B1). De nuevo, en la practica, ha quedado claro que es bastante ineficaz abordar incluso un vertido de petroleo marino de tamano mediano de este modo.
El documento de patente US 3.679.058 da a conocer un dispositivo modular flotante en el agua, segun el preambulo de la reivindicacion 1 y, en particular, una barrera absorbente de petroleo que comprende una funda tubular plana alargada de malla polimerica que tiene bolsas que encierran cada una una placa o maza alargada plana de material polimerico dispuestas de extremo a extremo, estando las bolsas lo suficientemente separadas para permitir que la funda se pliegue a modo de acordeon en las lineas de plegado entre las mazas adyacentes, encontrandose situado una cuerda o cable de soporte de la tension dentro de la funda tubular a lo largo de las mazas.
El documento de patente US 3.904.528 da a conocer un procedimiento de fabricacion de un dispositivo modular flotante, segun el preambulo de la reivindicacion 7 y, en particular, un proceso de fabricacion de un elemento absorbente de petroleo que comprende la union mediante costuras y el sellado mediante calor de dos laminas impermeables al agua para formar un cierre hermetico para evitar la entrada de agua, situando un absorbedor en forma de peine en el interior, y doblando dos veces y cosiendo un cuarto lado de las laminas para formar un cierre hermetico a lo largo del mismo.
Es un objeto de la presente invencion proponer un dispositivo, su utilizacion, y su procedimiento de fabricacion, con el que se pueden reducir los efectos perjudiciales de vertidos marinos de petroleo de una manera mas eficaz. Esto se consigue mediante el dispositivo de la reivindicacion 1, el procedimiento de la reivindicacion 7, y los usos de las reivindicaciones 8 a 10.
Segun un primer aspecto, un dispositivo para absorber petroleo de una superficie es modular y flotante, y comprende una jaula flotante con forma de disco, en general, que se estrecha hacia la periferia de la jaula en una zona periferica de la misma, y un absorbente de petroleo hidrofugo en forma de banda alojado en la jaula. La jaula comprende, ademas, al menos un elemento conector configurado para unir varios dispositivos modulares entre si, para formar un absorbente de petroleo articulado en el que las jaulas individuales estan orientadas en paralelo las unas respecto a las otras. Las poliolefinas son utiles como material hidrofugo.
En las realizaciones, como minimo un elemento conector incluye la estructura de conexion configurada para soportar diversas jaulas de una manera no coplanar, frontal como una pila, en donde el apilamiento de las zonas perifericas de las jaulas mutuamente adyacentes forman una envoltura ondulada. En un ejemplo, cada jaula puede tener un ojo central, y todas las jaulas estan dispuestas sobre una varilla o tubo comun que pasa a traves de los ojos. Las jaulas pueden ser redondas o, en general, poligonales.
En las realizaciones, una pila de dispositivos conectados entre si resulta, en una pila de forma vertical, en la que la pila puede incluir la estructura de conexion configurada para conectar una parte superior o una parte inferior de la pila con la parte superior o una parte inferior de una adyacente. De este modo, se puede formar una cadena de pilas, constituyendo cada pila un elemento de la cadena. En algunas realizaciones, se puede interponer un cojin entre las pilas conectadas. Por ejemplo, se puede disponer un menor numero de discos que el numero alojado en cada pila entre las pilas adyacentes, para formar dicho cojin, permitiendo una flexion relativa de las pilas conectadas.
En otra realizacion, existen multiples elementos conectores en cada dispositivo modular, cada uno configurado para
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unirse con un elemento conector correspondiente de un dispositivo similar modular adyacente de forma coplanar, por los bordes, para formar una disposicion unidimensional o bidimensional, en cuya disposicion cada dispositivo modular tiene una forma en general de disco poligonal, tal como un rectangulo o cuadrado.
En esta realizacion, cada dispositivo modular toma la forma de una esterilla, con multiples ojos alrededor de su periferia. Por ejemplo, los bordes pueden estar doblados en la zona en la que estan formados los ojos para proporcionar una estabilidad mejorada. Las esterillas colindantes pueden entonces conectarse mediante medios de conexion tal como cierres de bucle fabricados de material plastico, para formar una disposicion de esterillas de acuerdo con el tamano del vertido de petroleo, por ejemplo.
En una realizacion, se forma una pila de dispositivos modulares conectados entre si de este tipo antes de su utilizacion, en donde los dispositivos modulares generalmente poligonales adyacentes conectados se doblan uno encima del otro en una direccion transversal al plano de los dispositivos modulares. Habitualmente, los dispositivos se colocan horizontalmente y se apilan verticalmente.
Segun otro aspecto, un procedimiento de fabricacion de un dispositivo modular flotante para absorber petroleo de una superficie comprende proporcionar una primera lamina en forma de rejilla, fabricada en plastico, situando un absorbente de petroleo hidrofugo en forma de banda en la primera lamina en forma de rejilla, situando una segunda lamina sobre el absorbente de petroleo y, a continuacion, soldando la primera y la segunda laminas entre si en sus periferias, con el absorbente de petroleo entre las mismas, en donde las zonas perifericas de la primera y segunda laminas se doblan la una hacia la otra. Dependiendo de que dispositivo se va a fabricar, las laminas pueden ser redondas (circulares u ovaladas) o poligonales (tal como cuadradas o hexagonales). Ambas laminas pueden tener forma de rejilla, o bien solo una de ellas, siendo la otra impermeable al petroleo, para ciertas aplicaciones en tierra.
Segun un aspecto adicional, la pila de dispositivos modulares conectados entre si puede ser utilizada para absorber vertidos de petroleo en una superficie acuosa, comprendiendo la conexion de multiples pilas como una cadena y colocando la cadena en una parte de la superficie acuosa en las proximidades de la parte de la superficie del agua en las que se ha vertido el petroleo. En realizaciones, el petroleo tiene una direccion de deriva, y la cadena se coloca transversal a dicha direccion de deriva, en donde las pilas estan orientadas de manera que las jaulas individuales estan orientadas de manera que sus direcciones de grosor se prolongan transversalmente a la direccion de deriva del petroleo vertido. De este modo, la cadena puede servir como una barrera para el petroleo, mientras que el agua puede fluir relativamente libre a traves de las jaulas dispuestas verticalmente, mejorando de este modo la cantidad de petroleo absorbido en comparacion a una estructura que tambien bloquea el flujo de agua. La direccion de deriva puede resultar de un movimiento radial del petroleo alejandose de la fuente del vertido y/o un movimiento lineal debido a la accion de las corrientes o del viento. Habitualmente, cerca de la linea de la costa la direccion de deriva es transversal a la linea de la costa, arrastrando el petroleo finalmente a tierra.
Segun otro aspecto adicional, se utiliza una pila de esterillas para absorber el vertido de petroleo de una superficie acuosa o de la linea de la cosa, que comprende el despliegue de la pila y la colocacion de las esterillas como una disposicion plana interconectada unidimensional o bidimensional sobre el petroleo vertido o sobre una zona de la linea de la costa para ser protegida del petroleo vertido. En el caso anterior, cada dispositivo modular puede tener dos caras de la jaula fabricadas con laminas en forma de rejilla, de tal manera que el absorbente de petroleo es accesible al petroleo por las dos caras, y la pila se utiliza sobre una superficie acuosa en la que se ha vertido petroleo. De este modo, pueden ser absorbidos tanto el petroleo de debajo como el petroleo pulverizado por la accion de las olas y el viento en la superficie superior. En el ultimo caso, cada dispositivo modular tiene una cara de la jaula fabricada con una lamina en forma de rejilla, la cara de la jaula opuesta esta fabricada con una lamina impermeable al petroleo, de manera que el absorbente de petroleo es accesible al petroleo por solo una cara, y la pila se utiliza en la superficie de la linea de la costa sobre la que todavia no se ha vertido petroleo, con la cara impermeable al petroleo orientada hacia abajo y la cara en forma de rejilla orientada hacia arriba para proteger la superficie de la linea de la costa del petroleo arrastrado a tierra.
En las realizaciones, el material absorbente y/o la forma y/o el numero de jaulas por pila es seleccionado dependiendo del grado del petroleo. Por ejemplo, petroleo mas viscoso puede requerir menos discos por pila y/o menos absorbente por modulo, y viceversa.
En realizaciones adicionales, los dispositivos modulares colocados son recogidos posteriormente conjuntamente con el petroleo absorbido. Ademas, el dispositivo modular puede ser quemado conjuntamente con el petroleo absorbido para liberar energia termica, y una parte de la energia termica liberada de este modo puede ser convertida en energia electrica o mecanica.
A continuacion la invencion se describira con respecto a los dibujos adjuntos: la figura 1 muestra un modulo de discos apilados segun una primera realizacion; la figura 2 muestra una vista desde el extremo del modulo de la figura 1; y
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la figura 3 muestra una esterilla absorbente segun una segunda realizacion.
Segun la primera realizacion de la figura 1, se apila un numero de 15 a 25 discos individuales -3- sobre una varilla o tubo central comun -5-, para formar un modulo generalmente cilindrico -1-. La pila se mantiene unida mediante las rejillas de los extremos -7-, y dichas rejillas de los extremos estan conectadas a su vez mediante un numero de 3 a 8 tubos exteriores -17- (en el ejemplo, se muestran 5 tubos). Las rejillas de los extremos -7- pueden tener una forma de estrella tal como se muestra (con 5 pilares radiales -19-, uno de los cuales se muestra en lineas discontinuas).
Con respecto a la figura 2, cada disco individual -3- es de forma redonda y tiene una seccion transversal en forma de rosquilla, teniendo una zona periferica exterior en al que el grosor se estrecha gradualmente hacia el borde. Cada disco tiene caras fabricadas con laminas de polietileno en forma de rejilla, y un interior fabricado con bandas de polipropileno. Las laminas de polietileno pueden tener un peso de 300 a 400 g/m2, con aberturas de tamano promedio de 7 a 10 mm. Las bandas pueden tener una longitud de 70 a 120 mm, una anchura de 3 a 5 mm, y un grosor de 0,5 a 2 mm. En general, la proporcion anchura/grosor se encuentra en el rango de 1-5 a 10, preferentemente de 3 a 5. Aunque el tamano -D- de los discos depende del uso previsto, se ha encontrado que 30 a 100 cm es el mas util, preferentemente de 40 a 70 cm. El diametro global -D’- del modulo sera ligeramente mayor, aproximadamente de 5 a 10 cm. El material absorbente en forma de banda (250 a 350 g para un disco de tamano de 50 a 60 cm) permite un envasado holgado que evita los grumos densos. Por tanto, el agua puede pasar relativamente sin restricciones a traves de la mayor parte del modulo, arrastrando la turbulencia creada el petroleo al material absorbente.
El procedimiento de fabricacion de los discos individuales incluye la colocacion de una cantidad adecuada de bandas de polipropileno absorbentes de petroleo sobre una lamina inferior de polietileno en forma de rejilla, colocando a continuacion una lamina similar en la parte superior, y soldando las laminas entre si en sus bordes perifericos -21-.
En la realizacion mostrada en la figura 1, se alojan 25 discos en el interior de cada modulo -1-, con 5 discos adicionales -15- montados sobre una prolongacion hacia fuera de la varilla central -5-, sostenida por un disco extremo -9- de la varilla.
Dos cables -11- (polipropileno) con ganchos -13- son guiados a traves de dos (no adyacentes) de los cinco tubos exteriores -17-, para conectar los modulos -1- adyacentes entre si. En la situacion conectada, los 5 discos externos -15- llenan el espacio entre los modulos -1- adyacentes. De este modo, se puede colocar una cadena de modulos -1- transversal a la deriva esperada del petroleo vertido, en donde todo el petroleo se encuentra con un modulo absorbente de petroleo -1-. Un tamano tipico de un modulo seria de 0,5 m a 1m de longitud -L- incluyendo la prolongacion -L”- de 10 a 20 cm para los discos exteriores -15- (longitud del cuerpo principal L’ = L-L”). Cada modulo de este tipo puede absorber mas de 100 y hasta 150 litros de petroleo, por ejemplo, de 110 a 120 litros para un modulo de 60 cm de diametro y 75 cm de longitud, que pesa en seco solo 12 kg.
Se debe observar que a causa de la densidad del material plastico de 950 a 965 kg/m3, las estructuras inventivas tienen suficiente flotabilidad para flotar incluso en agua dulce, aun mas en agua salada. No obstante, la mayor parte de la estructura se hundira por debajo del nivel del mar y por tanto puede absorber petroleo del agua que pasa a traves de la misma. Al mismo tiempo, el petroleo no puede pasar por debajo de los modulos.
En la segunda realizacion de la figura 3, se muestra una esterilla generalmente rectangular o cuadrada -10-, con las laminas superior e inferior del mismo material de polietileno en forma de rejilla que se ha descrito anteriormente y, asimismo, el mismo relleno de bandas de polipropileno absorbentes de petroleo. En este caso, los bordes del cojin estan plegados (indicado por lineas discontinuas), y los ojos -22- (circulares u ovalados tal como se muestran) formados a traves del mismo para proporcionar la capacidad de conexion. La soldadura de los bordes puede ser eliminada donde los ojos estan configurados para fijar los bordes para evitar una abertura involuntaria.
Dichas esterillas -10-, cuyo tamano puede variar entre 50 cm y 100 cm de longitud lateral, por ejemplo, pueden ser interconectadas facilmente para formar una disposicion bidimensional de tamano ilimitado, en principio. En un enfoque, dichas esterillas interconectadas se pliegan unas encima de las otras en la forma de una pila, listas para ser desplegadas cuando se utilizan. De este modo, es posible colocar rapidamente numeros considerables de esterillas en una superficie acuosa o zona de la playa contaminada por petroleo, aun pudiendo recoger mas adelante las esterillas llenas de petroleo con la misma facilidad. Cada esterilla de este tipo (~2 kg/m2 de absorcion) puede absorber mas de 10 y hasta 20 litros de petroleo, por ejemplo 16 litros por metro cuadrado.
Asimismo se contempla la utilizacion de esterillas de este tipo conjuntamente con los modulos, para absorber el vertido de petroleo cuando se ha acumulado a contraviento (o aguas arriba) de una cadena de los modulos de la invencion.
En una variante, una de las dos caras de cada esterilla no tiene forma de rejilla, sino que esta fabricada con una lamina impermeable al petroleo. En esta realizacion, las esterillas pueden ser colocadas por ejemplo en una playa u otra zona costera que todavia no esta contaminada. Cuando el petroleo vertido es arrastrado a continuacion por la
accion de las olas y el viento, sera absorbido por dichas esterillas que cubren la playa, y no la contaminaran.
Los modulos o esterillas llenos de petroleo pueden ser recogidos y retirados de la superficie del agua, reduciendo considerablemente la cantidad de petroleo presente en el agua. Los modulos o esterillas pueden ser quemados 5 conjuntamente con el petroleo, para utilizar la energia termica asi liberada. Para proporcionar una combustion limpia, no se deben utilizar polimeros halogenados en la fabricacion de los modulos y esterillas, aunque no es estrictamente necesaria la utilizacion de las poliolefinas tal como se ha explicado anteriormente.
Los expertos en la tecnica contemplaran facilmente modificaciones o variaciones adicionales, sin desviarse del 10 alcance de la presente invencion tal como se ha expuesto en las reivindicaciones adjuntas.

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    REIVINDICACIONES
    1. Dispositivo modular flotante en el agua (1; 10) para absorber petroleo de una superficie, que comprende:
    una jaula flotante generalmente en forma de disco (3) o una esterilla flotante (10) generalmente en forma de poligono que se estrecha hacia la periferia de la jaula (3) o esterilla (10) en una zona periferica de la misma; y
    un absorbente de petroleo hidrofugo alojado en la jaula (3) o esterilla (10),
    en donde la jaula (3) o esterilla (10) comprende, ademas, al menos un elemento conector (5; 22) configurado para unir diversos dispositivos modulares (1; 10) entre si, para formar un absorbente de petroleo articulado en el que las jaulas (3) o esterillas (10) individuales estan orientadas en paralelo entre si,
    caracterizado porque
    el absorbente de petroleo hidrofugo tiene la forma de bandas empaquetadas de forma holgada y alojadas en la jaula (3) o esterilla (10) individuales para permitir que el agua pase a traves de la mayor parte del modulo para transportar el petroleo a las bandas absorbentes.
  2. 2. Dispositivo, segun la reivindicacion 1, en el que al menos un elemento conector incluye una estructura de conexion configurada para soportar las diversas jaulas de una manera encarada, no coplanar, como una pila, en la que las zonas perifericas de las jaulas adyacentes entre si forman una envoltura ondulada.
  3. 3. Pila de dispositivos conectados entre si, segun la reivindicacion 2, en la que la pila incluye la estructura de conexion configurada para conectar una parte superior o una parte inferior de la pila a la parte superior o la parte inferior de la adyacente, como una pila de forma extremo a extremo.
  4. 4. Pila, segun la reivindicacion 3, conectada a una pila similar de forma extremo a extremo mediante un cojin interpuesto lateralmente entre las pilas.
  5. 5. Dispositivo modular, segun la reivindicacion 1, en el que existen multiples elementos conectores estando configurado cada uno de ellos para ser unido a un elemento conector correspondiente de un elemento adyacente, como un dispositivo modular de forma extremo a extremo, coplanar, para formar una disposicion unidimensional o bidimensional, en cuya disposicion cada dispositivo modular tiene una forma de disco generalmente poligonal.
  6. 6. Pila de dispositivos modulares conectados entre si, segun la reivindicacion 5, en la que los dispositivos modulares generalmente poligonales adyacentes conectados son plegados uno encima del otro antes de su utilizacion en una direccion transversal al plano de los dispositivos modulares.
  7. 7. Procedimiento de fabricacion de un dispositivo modular flotante en el agua (1; 10) para absorber petroleo de una superficie, en concreto el dispositivo de la reivindicacion 1, 2 o 5, que comprende:
    proporcionar una primera lamina fabricada en plastico,
    colocar un absorbente de petroleo hidrofugo sobre la primera lamina,
    colocar una segunda lamina sobre el absorbente de petroleo, y
    soldar la primera y la segunda laminas entre si en sus periferias (21), con el absorbente de petroleo entre las mimas, en donde las zonas perifericas de la primera y de la segunda laminas se doblan la una hacia la otra,
    caracterizado porque
    el absorbente de petroleo hidrofugo en la forma de bandas empaquetadas de forma holgada, y porque la primera lamina tiene forma de rejilla para permitir que el agua pase a traves de la mayor parte del modulo para transportar el petroleo a las bandas absorbentes.
  8. 8. Utilizacion de la pila de dispositivos modulares conectados entre si, segun la reivindicacion 3 o 4, para absorber el vertido de petroleo sobre la superficie del agua, que comprende la conexion de varias pilas como una cadena y la colocacion de la cadena sobre una parte de la superficie del agua en la proximidad de la parte de la superficie del agua sobre la que se ha vertido petroleo.
  9. 9. Utilizacion de la reivindicacion 8, en la que el petroleo tiene una direccion de deriva, y en la que la cadena esta colocada de modo transversal a la direccion de la deriva, en donde las pilas estan orientadas de manera que las jaulas individuales estan orientadas de tal manera que sus direcciones de grosor se prolongan transversales a la direccion de deriva del petroleo vertido.
  10. 10. Utilizacion de la pila, segun la reivindicacion 6, para absorber petroleo vertido sobre una superficie acuosa o de la lfnea de la costa, que comprende el desplegado de la pila y la colocacion de los dispositivos modulares como una disposicion plana interconectada bidimensional sobre el petroleo vertido o sobre una zona de la costa a ser
    5 protegida del petroleo vertido.
  11. 11. Utilizacion, segun la reivindicacion 10, en la que cada dispositivo modular tiene dos caras de la jaula fabricadas con laminas en forma de rejilla, de manera que el absorbente de petroleo es accesible al petroleo por las dos caras, y la pila es utilizada sobre una superficie del agua sobre la que se ha vertido el petroleo.
    10
  12. 12. Utilizacion, segun la reivindicacion 10, en la que cada dispositivo modular tiene una cara de la jaula fabricada con una lamina en forma de rejilla, la cara de la jaula opuesta fabricada con una lamina impermeable al petroleo, de manera que el absorbente de petroleo es accesible al petroleo solo por una cara, y la pila es utilizada sobre la superficie de la lfnea de la costa sobre la que todavfa no se ha vertido petroleo, con la cara impermeable al petroleo
    15 hacia abajo y la cara en forma de rejilla orientada hacia arriba para proteger la superficie de la lfnea de la costa del petroleo arrastrado a tierra.
  13. 13. Utilizacion, segun las reivindicaciones 8 a 12, en donde el material absorbente y/o la forma o el numero de jaulas por pila es seleccionado dependiendo del grado del petroleo.
    20
  14. 14. Utilizacion, segun cualquiera de las reivindicaciones 8 a 13, que comprende, ademas, la recogida posterior de los dispositivos modulares colocados conjuntamente con el petroleo absorbido.
  15. 15. Utilizacion, segun la reivindicacion 14, que comprende, ademas, la combustion del dispositivo modular 25 conjuntamente con el petroleo absorbido para liberar energfa termica, y opcionalmente convertir una parte de la
    energfa termica asf liberada en energfa electrica o mecanica.
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