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ESPECIFICACIÓN ESPECIFICACIÓN TÉCNICA PARA LA FABRICAC F ABRICACIÓN· IÓN·Y Y MONTAJE DE SISTEMAS DE TUBERÍAS DE POLIESTER REFORZADO CON FIBRA DE VIDRIO Diseño, fabricación, montaje, inspección, transporte e instalación de los sistemas de tuberías de PRFV, en Cobre las Cruces S.A.
1.0 Propósito y Alcance del Suministro 2.0 Códigos y Estándares 3.0 Diseño y Fabricación de Sistemas de Tuberías 3.1 General 3.2 Propiedades mínimas de los l os laminados estructurales 4.- Materiales 4.1.- Grupos de Resinas. Guía Técnica de Definición de Tipos y Clases de Tuberías. 4.2.- Refuerzos de Fibra de Vidrio. 4.3.- Termoplásticos T ermoplásticos 4.4. Aditivos. 4.5.- Juntas de collarines y/o bridas 5.- Procesos de Fabricación Fabricación 5.1. Barrera química 5.2.- Capas estructurales 5.3.- Barrera Externa 5.4.- Accesorios 5.5.- Uniones Soldadas S oldadas 6.- Validación de los procesos de fabricación 6.1.- Composición estructural de los laminados 6.2.- Contenido de vidrio 6.3.- Espesor del laminado 6.4.- Test de acetona 6.5.- Dureza Barcol
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6.6.- Inspección visual interna y externa de los laminados 7.- Validación de los tubos y accesorios fabricados 8. Definición de los defectos tipo, criterios y acciones correctivas recomendadas 8.1.- Descripción General de los defectos que pueden ocurrir durante la fabricación, manipulación, instalación y operación 9.- Tolerancias en los componentes de un sistema de tuberías (isométricos) 10.- Inspección 11.- Manipulación y almacenamiento 12.- Transporte 13.- Instalación de las tuberías de PRFV 13.1 Planos de Diseño y Detalles de Fabricación 13.2.- Tubería enterrada 13.3.- Soportes 14.- Identificación de las tuberías
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1.0.- Propósito y Alcance del Suministro Este documento define los requerimientos que gobiernan el diseño, fabricación, montaje, inspección, transporte, criterios de aceptación y protección e identificación de los sistemas de tuberías de PRFV. El cumplimiento de lo dispuesto en esta especificación, en los planos del proyecto y en los criterios generales y en los procedimientos de seguridad, tiene carácter obligatorio y será verificado por la Propiedad. En caso que a juicio del Contratista, sea conveniente efectuar alguna modificación a lo indicado en los documentos arriba mencionados, deberá consultar previamente a CLC, la que tendrá la atribución de aceptar o rechazar dicha modificación. Tanto la consulta como la resolución de CLC, deberán consignarse por escrito. También se incluyen recomendaciones para el soportado e instalación de las tuberías de PRFV (Poliéster Reforzado con Fibra de Vidrio). El alcance del suministro incluye los servicios siguientes: -
Diseño y cálculos cuando así se estipule Materiales Mano de Obra Ensayos y certificados de calificación de procedimientos de laminación y soldadores. Gastos de laboratorio Inspección Embalaje y Transporte Cálculos de stress Recomendaciones de soportación Instalación Pruebas Hidráulicas
2.0.- Códigos y estándares
Todos los componentes de los sistemas de tuberías deberán ser construidos y probados de acuerdo a Normas, Códigos, Estándares y Reglamentos conocidos y aceptados.. Entre las Normas, Códigos, Estándares y Reglamentos que sean aplicables se dará preferencia a las recomendaciones oficiales del país tales como: UNE Norma Española En especial, se debe cumplir las disposiciones de los siguientes Decretos y normas: REAL DECRETO 486/1997, de 14 de abril, por el que se establecen las disposiciones mínimas de seguridad y salud en los lugares de trabajo. REAL DECRETO 863/1985, de 2 de abril, por el que se aprueba el Reglamento General de Normas Básicas de Seguridad Minera. BOE núm. 140 de 12 de junio y REAL DECRETO 150/1996, de 2 de Febrero, por el que se modifica el artículo 109 del Reglamento General de Normas Básicas de Seguridad Minera. BOE núm. 59 de 8 de marzo. FABRICACIÓN Y MONTAJE DE SISTEMAS DE TUBERÍAS PLÁSTICAS NOTA TÉCNICA DE PREVENCIÓN 566: Señalización de recipientes y tuberías: aplicaciones prácticas. Página 3 de 12
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En caso que las Normativas Españolas no cubran todos los requisitos especificados en este documento, se usarán Normas, Códigos, Estándares o Reglamentos de Instituciones de Normalización reconocidos internacionalmente como los siguientes: Las tuberías con una presión de diseño por encima de 0,5 Bar, serán conformes a los requerimientos de la directiva 97/23/EC Las tuberías de PRFV deberán ser diseñadas, fabricadas y ensayadas según el código AD 2000 – Merkblatt HP 110 R y los estándares que figuran en el mismo y, entre otras, las normas DIN 16964-5-6 y la DIN 16867. Además, se utilizarán para temas concretos de diseño, los siguientes códigos y normas: BS 7159 Swedish Plastic Vessel Code AD 2000 – Merkblatt B-7 y B-8 Para temas de inspección, se seguirá fundamentalmente la norma ISO 14692-1-2-3 y 4 y otras normas complementarias ISO - International Standard Organization Normas EN – European Norm Normas DIN - Deutsche Institute für Normung Normas BS – British Standars Además, formarán parte de esta especificación los siguientes documentos: (a concretar por CLC) 6936-300 ????? 6936-????’ 6936-300-????’ Piping and HVAC Design Criteria. Technical Specification for Piping Materials Class Site Conditions. En caso de discrepancia entre estos documentos, CLC decidirá cuál debe aplicarse. En caso de existir alguna dificultad por parte del fabricante o contratista en la interpretación o cumplimiento de la presente especificación, éste deberá solicitar aclaración por escrito con CLC antes de proceder. 3.0.- Diseño y Fabricación de Sistemas de Tuberías
3.1 General Las tuberías deberán resistir químicamente a los fluidos que vehiculen y a las cargas mecánicas y térmicas a las que estarán sometidas durante su tiempo de vida. Deberán estar instaladas y soportadas convenientemente de acuerdo al estudio de estrés y flexibilidad a realizar, ya sea mediante cálculo directo o utilizando el software adecuado. Se deberá verificar que los esfuerzos en los soportes sean aceptables.
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El tipo de tubería se elegirá siguiendo la GUÍA TÉCNICA DE DEFINICIÓN DE TIPOS Y CLASES DE TUBERIAS, Y SU INTERCORRELACCIÓN. El tipo de tubería elegido obliga a un coeficiente de seguridad a rotura. El coeficiente de seguridad a rotura elegido, para las clases estándar 06S2A y 10S2A, es de 10. El coeficiente de seguridad para determinar la distancia entre soportes y realizar el cálculo de estrés y de elasticidad de la línea será de 7,5. El coeficiente de seguridad frente a la inestabilidad elástica provocada por el vacío o cargas externas será de 3. Estos coeficientes de seguridad se aplicarán igualmente a todos los accesorios de PRFV. La flecha máxima admisible en un vano de tubería, entre dos soportes, será de 12,5 mm. o el 5% de la longitud del vano, la que sea menor. El espesor de la barrera química no será considerado en los cálculos. 3.2.- Propiedades mínimas de los laminados estrcuturales a usar en los cálculos y a verificar en los tubos acabados Resistencia a tracción circunferencial Resistencia a tracción longitudinal Resistencia a flexión circunferencial Resistencia a flexión longitudinal Módulo longitudinal a tracción Módulo circunferencial a flexión Módulo longitudinal a flexión
K UZ K LZ K UB K LB E LZ E UB E LB
135 N/mm2 100 N/mm 165 N/mm 115 N/mm 8000 N/mm 9000 N/mm 7500 N/mm
130 N/mm para DN<=150
Máx: 10000 N/mm
4.- Materiales 4.1.- Grupos de Resinas: según el capítulo 4 de la Guía Técnica de Definición de Tipos y Clases de Tuberías. Rev.1. 4.2.- Refuerzos de Fibra de Vidrio. En las barreras químicas o “liners”, se utilizarán velos de fibra de vidrio “C” o “ECR”, salvo en casos especiales en las que el fluido contuviera trazas de Fluor u otros derivados o productos que ataquen al vidrio. Para las capas estructurales se utilizarán refuerzos de mat, tejido e hilo roving de tipo “E”. 4.3.- Termoplásticos En casos especiales, CLC podrá admitir una barrera química compuesta por un termoplástico y reforzada estructuralmente con PRFV, poliéster-fibra de vidrio. 4.4. Aditivos. Se podrán utilizar aditivos específicos, recomendados por los fabricantes de resina, para conseguir la tixotropía adecuada al proceso de fabricación que se realice. Página 5 de 12
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La capa final de una estructura de poliéster llevará incorporados aditivos antiUV a fin de protegerla de los rayos ultravioleta. Para prever la abrasión se utilizarán aditivos antiabrasivos tipo cuarzo con silano u otros preconizados por los fabricantes de resina. En caso de emplear resinas ignífugas, se podrán utilizar los aditivos recomendados por los fabricantes de resina. En las zonas ATEX, o allá donde se prevea la formación de cargas electrostáticas se utilizarán aditivos de grafito o refuerzos de carbono para hacer conductivas las superficies expuestas y conectarlas a tierra. Estará prohibido el uso de pigmentos, salvo que, en casos especiales, sea autorizado por CLC. En dicho caso, el pigmento se utilizará como máximo en las dos últimas capas del laminado (velo y topcoat) y después de haberse realizado la inspección del tubo o accesorio. 4.5.- Juntas de collarines y/o bridas Se utilizarán juntas elastoméricas, tipo EPDM, de 3 o 4 mm. de espesor y dureza shore <= 75 y => de 55. 5.- Procesos de Fabricación Se utilizarán los procesos de fabricación definidos en las normas DIN 16965 y 66, así como los indicados en la BS 7159. Principalmente, pero no limitados a, los siguientes: -
Manual por Contacto – “Hand Lay Up
-
Filament Winding
5.1. Barrera química El espesor de la barrera química está definido en el capítulo 8 de la Guía Técnica de Definición de Tipos y Clases de Tuberías. Estará constituida por uno o dos velos “C” o “ECR” impregnado con al menos un 90%. En algunos casos, por indicación de CLC se utilizarán una o dos capas de velos sintéticos. Detrás del velo o velos, se colocarán, 1350 g/m2 o 2250 g/m2 de Mat, según los requerimientos de la Guía Técnica. La barrera química será construída por el procedimiento manual o “hand lay up”, quedando prohibida expresamente la deposición por proyección. 5.2.- Capas estructurales Se podrán construir por cualquiera de los procedimientos arriba descritos, o por mezcla de ambos. Página 6 de 12
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En caso de utilizar el procedimiento Manual siempre se intercalaran mats y tejidos. No deberán colocarse de forma consecutiva los tejidos.. El procedimiento por Filament Winding Clásico según la DIN 16965 puede consistir en la colocación de hilo roving con un ángulo de 55º y un añadido de mats y/o tejidos con el fin de proporcionarle las resistencias y módulos requeridos en las especificaciones técnicas. El procedimiento de Filament Winding Ortogonal compuesto por capas alternadas de hilo roving circunferencial y tejido bidireccional o unidireccional. Detrás de la barrera química, se colocará siempre, al menos, un mat de 300 g/m2, al objeto de conseguir una buena adherencia entre las capas química y mecánica. Estos mats formarán parte de las capas de resistencia estructural. El contenido en vidrio, de las capas estructurales estará comprendido entre el 35% y 60%, según sea el procedimiento de fabricación elegido. En cualquier caso, y sea cual sea el procedimiento de construcción, se deberán conseguir los valores mínimos de resistencia a tracción, flexión y módulos solicitados en las especificaciones. 5.3.- Barrera Externa Asimismo, todas las tuberías y accesorios, se terminarán, al menos, con un mat de 300 g/m2 y un Velo “C”, al objeto de proporcionar una barrera química exterior que las proteja del medio ambiente. Al velo “C” de la barrera exterior se le añadirá parafina, en los porcentajes recomendados por el fabricante de la resina, al objeto de inhibir el oxígeno y facilitar el curado de la resina. Solamente esta capa externa podrá ser pigmentada, siempre con la autorización de CLC. Esta capa externa llevará aditivos anti UV, en los porcentajes recomendados por el fabricante de la resina, al objeto de que sirvan de protección a los rayos solares UV. Esta capa exterior formará parte de las capas estructurales. 5.4.- Accesorios Al igual que las tuberías, se construirán por el procedimiento Manual o de FW. Se ajustarán a las dimensiones, espesores y requerimientos definidos en las diferentes especificaciones y normas. Los collarines o bridas se construirán de forma integral y sus laminados estructurales deberán poseer las mínimas resistencias requeridas en la correspondiente especificación y en especial su resistencia a flexión. Se utilizarán preferentemente uniones embridadas mediante collarín (valona) y brida locas. En el caso de utilizar en algunas conexiones bridas fijas o de cuello (cara plana), se tendrá especial cuidado en unirlas a bridas del mismo tipo y nunca a bridas con cara resaltada. Si se diera este último caso, se deberán colocar suplementos que rellenen el hueco y eviten momentos flectores superiores a los admisibles.
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No se tendrá en cuenta la barrera química interior para determinar las propiedades de la barrera estructural. Si la brida se taladrara después de moldeada, los agujeros deberán cubrirse con un top coat de resina. El plato de la brida no podrá ser mecanizado. En caso de que el alabeo del plato esté fuera de tolerancias, se podrá rehacer la cara de la brida o del collarín, siempre que el espesor del plato no rebase su máxima tolerancia. El par de apriete mínimo y máximo será el fijado en la tabla de bridas de las diferentes especificaciones particulares. Los codos, reducciones y tes deberán construirse de acuerdo a las dimensiones y espesores de las diferentes especificaciones particulares. 5.5.- Uniones Soldadas Las uniones soldadas se realizarán de acuerdo con las dimensiones y espesores indicados en las especificaciones particulares correspondientes. Para cada especificación particular, se deberá homologar el procedimiento de soldadura según la EN 13121-3 Anexo E. Asimismo, será indispensable la homologación de los soldadores de acuerdo al procedimiento aprobado según la EN 13121-3 Anexo E. Las homologaciones anteriores deberán estar certificadas por una Entidad Colaboradora de la Administración. El Contratista deberá someter a la aprobación de CLC todos los procedimientos que usará para soldar o unir los diferentes tipos de tuberías y accesorios. Las soldaduras se realizarán por el procedimiento manual o “hand lay up” en base a intercalar mats y tejidos hasta conseguir el espesor indicado en las especificaciones particulares. La resistencia estructural de la soldadura deberá ser la misma que la del laminado, “Manual”, equivalente del tubo. 6.- Validación de los procesos de fabricación Se validarán los procedimientos de fabricación efectuando los ensayos descritos en las especificaciones particulares. En concreto, se verificará, al menos, que la resistencia a flexión axial, obtenida de muestras extraídas de tubos o de probetas con la misma composición laminar, esté por encima de los valores exigidos para el cálculo en cada una de las especificaciones técnicas particulares. Se validarán también los procedimientos de fabricación efectuando ensayos de presión, a reventamiento, según las normas EN 1393 y EN 1394, o la DIN 16964; de acuerdo a ellas, podrán ser obtenidas las resistencias a tracción circunferencial y axial. La presión de rotura deberá ser superior a la presión de diseño multiplicada por el coeficiente de seguridad.
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Los ensayos anteriores se llevarán a cabo en los laminados estructurales correspondientes a dos tubos, uno de diámetro menor de 100 y otro mayor de 300. Estos ensayos se realizarán para todos y cada uno de los procedimientos de fabricación que se empleen. Al mismo tiempo, y para cada uno de los procedimientos anteriores, se efectuarán las siguientes ensayos que determinen las siguientes propiedades de los laminados: Los diámetros anteriores validarán a todos los diámetros entre DN 25 y DN 500 Los ensayos que se indican a continuación se deberán efectuar para todos los tubos y diámetros.
6.1.- Composición estructural de los laminados 6.2.- Contenido de vidrio de acuerdo a la norma ISO 1172 y los porcentajes requeridos en el apartado 5.2. 6.3.- Espesor del laminado según lo requerido en la especificación particular que corresponda. 6.4.- Test de acetona según la BS 4994 6.5.- Dureza Barcol según la ASTM 2583 y los requerimientos de la ISO 14692-2 y 4 6.6.- Inspección visual interna y externa de los laminados según la tabla A1 de la norma ISO 14692-4.
7.- Validación de los tubos y accesorios fabricados Los tubos y accesorios serán verificados e inspeccionados por lotes, según los apartados anteriores 6.1 a 6.6. Definición del lote Quedará a juicio de CLC aunque, en principio, estará formado por un máximo de: -
100 tubos y/o accesorios de diferentes diámetros
Los datos obtenidos de la composición laminar y el contenido de fibra de vidrio, serán comparados con los resultados obtenidos en la validación de los procesos de fabricación, debiendo coincidir en orden de magnitud y sin que sean inferiores en cantidades y porcentajes a los obtenidos en los procedimientos de homologación. De cada lote, el inspector de CLC tomará dos muestras y las marcará con la fecha de su extracción. Estas muestras se someterán a los ensayos antes descritos. A requerimiento de CLC, y en función de la envergadura del proyecto, y por acuerdo con el manufacturador, se podrá volver a efectuar una prueba de reventamiento, adicional a las ya realizadas para la homologación del procedimiento de fabricación del tubo o bien, se realizará un ensayo de tracción longitudinal a rotura según la DIN 16964 y DIN EN 61 Página 9 de 12
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Los inspectores de CLC podrán visitar los talleres de fabricación del manufacturador en todo momento y lugar, al margen de las visitas que se concierten por CLC para el buen fin del proyecto. Si los ensayos e inspecciones descritos anteriormente dieran resultado negativo por dos veces consecutivas se rechazará el lote. 8.- Definición de los defectos tipo durante la manufactura, prefabricación e instalación; criterios y acciones correctivas recomendadas Para la descripción de los defectos y su corrección en la fabricación de tubos y accesorios, se seguirá la tabla 12 de la norma ISO 14692-2:2002 En caso de contradicción con las especificaciones técnicas particulares, se aplicarán las más restrictivas. Para la prefabricación e instalación se seguirá lo indicado en el anexo A de la norma ISO 14692-4:2002. Un sumario de los defectos visibles, criterios de aceptación y acciones correctivas están listados en la tabla A.1. de la ISO 14692-4:2002. 8.1.- Descripción General de los defectos que pueden ocurrir durante la prefabricación, manejo, instalación y operación Se seguirá lo indicado en las tablas 4 y 5 de la ISO 14692-4:2002 9.- Tolerancias en los componentes de un sistema de tuberías (isométricos) Se seguirá lo indicado en el capítulo 5.5.4, tablas 1 y 2 y Figura 1 de la ISO 14692-4:2002 10.- Inspección CLC requerirá del fabricante e instalador, y para todos los proyectos de una cierta entidad, los informes de los ensayos y controles de calidad realizados durante el trascurso de la fabricación, prefabricación y montaje de las tuberías y accesorios de los sistemas de tuberías. Todos los gastos de laboratorio, ensayos e inspección que se requieran para cumplimentar los validaciones de los procesos de fabricación e instalación correrán a cargo del fabricante e instalador. Para realizar sus propias inspecciones, CLC utilizará los servicios de organizaciones con probada experiencia en materiales no metálicos. CLC, a su costo, tendrá derecho a cortar cualquier tramo de tubería o accesorio, al objeto de inspeccionarlo exhaustivamente. Si se detectaran defectos inaceptables el costo de los ensayos y de las piezas correrá a cargo del suministrador. Todas las tuberías y sus componentes deberán ser inspeccionados visualmente, según la tabla A.1, después de realizado el transporte y la descarga.
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11.- Manipulación y almacenamiento La manipulación y el almacenamiento se realizará siguiendo las pautas establecidas en el Anexo B de la norma ISO 14692-4: 2002. Se deberá prestar especial atención y dar órdenes muy rigurosas en el caso de que la manipulación se realice por montadores no habituados a l as tuberías no metálicas. Las tuberías son relativamente frágiles y los golpes puntuales pueden provocar roturas en la barrera química.
12.- Transporte Las tuberías se deberán estibar y sujetar de manera que no sufran durante el transporte. Las tuberías no deberán transportarse metidas unas en otras.
13.- Instalación de las tuberías de PRFV
Si la instalación es subcontratada, se deberá asegurar que el instalador conoce la singularidad de este tipo de tuberías. Se efectuará un análisis de stress en todos los sistemas de tuberías y de acuerdo a sus resultados se soportará el sistema. Se comprobarán que los esfuerzos térmicos y de presión, sobre los soportes primarios y secundarios, son soportados por éstos. No obstante, se tendrán en cuenta, en los cálculos preliminares, las siguientes recomendaciones. Las distancias entre soportes serán, como máximo, las indicadas en cada una de las especificaciones particulares. Las tuberías verticales de gran longitud tendrán un punto de soportación adicional cada 5 metros.
Todas las válvulas, en línea, deberán, por lo general, ser soportadas y ancladas, en lo posible, independientemente. Las válvulas automáticas de diámetro >= 300 estarán siempre totalmente ancladas. Las válvulas de pequeño diámetro, situadas en voladizo, deberán soportarse independientemente o sujetarse con tirantes o cartelas a la tubería. Se utilizarán, por lo general, como elemento de soportación primario, el patín con abrazadera completa. Se colocará siempre un elastómero entre el tubo y la abrazadera. No se utilizarán abarcones. No se colocarán soportes en los codos., salvo en casos especiales de tuberías verticales. La utilización de compensadores será la menor posible. En caso de colocarse, deberán estar soportados a ambos lados. Página 11 de 12
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Deberá evitarse la utilización de liras, salvo que el cálculo de estrés aconseje su necesidad. 13.1 Planos de Diseño y Detalles de Fabricación Los planos del Proyecto que se entregan al Contratista muestran las dimensiones de las piezas que deberá fabricar. Cualquier plano de detalle adicional que el Contratista elabore para la fabricación, deberá ser sometido a la aprobación a CLC con anticipación a su uso en la obra. 13.2.- Tubería enterrada En caso de tubería enterrada, esta será diseñada bajo los mismos principios, de presión o vacío, que los empleados para la tubería aérea, pero además se tendrá en cuenta que la rigidez del tubo tenga, al menos, 5000 N/m2. En función del tipo de terreno, del material de relleno y de la profundidad de enterramiento, se escogerá la rigidez que preconiza la norma EN 1046. También se seguirá esta norma para proceder al enterramiento de la tubería.
13.3.- Soportes El soporte de las tuberías deberá realizarse de acuerdo a los planos de estándar de soporte y de disposición de soporte más las generalidades siguientes: • Las abrazaderas metálicas no se apoyarán directamente a la tubería, debiendo colocarse una banda de goma entre ellas y la tubería. • Deberá verificarse la correcta alineación y nivelación de los soportes, de modo que las tuberías se apoyen por igual y naturalmente en todos los puntos. • Después de completado el montaje del sistema de tuberías, deberá realizarse una cuidadosa verificación de todos los soportes, ajustándolos, si fuera necesario, para que los pesos queden distribuidos uniformemente. El ajuste de soportes deberá ser iniciado por los puntos más críticos, donde la instalación del sistema de tuberías sea más compleja.
14.- Identificación de las tuberías.A este respecto, se atenderá a las especificaciones e instrucciones que CLC tiene para todo el complejo. No obstante, se evitará pigmentar las tuberías en toda su superficie para facilitar la inspección ocular durante la vida de misma.
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