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MANEJO INTEGRAL DE CUENCAS Ms. Ing. Wilmer Ugarte López Docente Cuencas hidrográficas e hidrológicas y gestión del agua Hidrología de cuencas 1 Tierra – atmósfera interacciones La precipitación o intercepción Evapotranspiración Flujo superficial Escorrentías *Trabajo colaborativo AGENDA Al finalizar la sesión, el estudiante se encuentra en capacidad de describir la relación existente entre los procesos hídricos de la cuenca. LOGRO DE APRENDIZAJE Interés ¿Cómo imaginas a la Tierra, sin presencia del ciclo hidrológico? Madeleine Marlene Aguila Huamani Melany Jazmin Arango Lopez Ariana Ayleen Barja Huaroc Maria Fernanda Calle Sanchez Marilyn Thalia Cardenas Mantilla Magaly Judith Carrasco Gordillo Astrid Kiara Cuellar Norabuena Josep Harold Gervacio Alvarado Cesar Evaristo Hinostroza Veliz Meylin ROse Leon Chuchon Paola Jessica Laccho Fernandez Carlessy Martinez Agama Anali Andrea Moreno Muñoz Victor Leonardo Paredes Castro Brenda Abigail Peralta Diaz Maria Jose Perez Romani Cinthia Lizbeth Quispe Cotrina Misty Ruby Ramos Noriega Nicole Dalia Reyes Quispe Ximena Alejandra Rivera Huaman ROlando Jheferson Rojas Arroyo Brendañy Jimena ROmero Reyes Maria Soledad Roeque Carrillo Olguita Lisbett RUpay Prada Anderson Aldari Siancas Arrunategui Yeni Lucero Torres Tello Daniela Maygretthe Vargas Lazaro Angie Carolina Vasquez Baldera Jesus Alberto Vegas Tamayo Hector Yosmmel Velasquez Arqque Jahaira Jennifer Vittor De la Cruz ¿Por qué es importante conocer la formación de la Tierra? Descubrimiento Hidrología decuencas1 ¿Cómo se formó la Tierra? ¿Cuándo se formó la Tierra? Tierra – atmósfera interacciones Descubrimiento Hidrología decuencas1 Eras geológicas Tierra – atmósfera interacciones Descubrimiento Hidrología decuencas1 Núcleo Tierra – atmósfera interacciones El manto La corteza parte más interna de la Tierra que tiene un radio de 3485 km Descubrimiento Hidrología decuencas1 Tierra – atmósfera interacciones Parte central de la Tierra formada por metales (Fe y Ni), que están a altas temperaturas y presiones. Está subdividido en: El núcleo contiene cerca del 30% de la masa total de la Tierra Núcleo exterior, que es líquido cuyo espesor es de 2265 km, es una capa “líquida” debido a que su presión no es muy alta como la del núcleo interior, tiene T° entre 4700°C hasta 6500°C. Núcleo interior, sólido, con un espesor de 1220 km. La temperatura en el núcleo interno es de unos 7000°C, y se comporta como un sólido por su alta presión Es la capa de roca sólida y caliente más gruesa de la Tierra manto superior está compuesto principalmente por Olivino y Piroxeno el manto inferior predominan el Silicio, Magnesio y Oxígeno. Constituye la mayor parte del volumen de la Tierra Descubrimiento Hidrología decuencas1 Tierra – atmósfera interacciones La corteza terrestre es la capa más superficial del planeta Tierra. Tiene corteza oceánica y continental. Descubrimiento Hidrología decuencas1 Tierra – atmósfera interacciones Corteza continental. Naturaleza heterogénea, siendo los minerales más abundantes el cuarzo, los feldespatos y las micas. Corteza oceánica. Cubre el 55% de la superficie del planeta, ubicada a miles de metros de profundidad bajo el océano. Descubrimiento Hidrología decuencas1 Tierra – atmósfera interacciones Primera etapa Atmósfera primitiva: formada por gases y vapor de agua emitidos por volcanes y terremotos. Segunda etapa •Enfriamiento del planeta: El vapor de agua se condensa, la lluvia forma los océanos; se forma el nitrógeno y el dióxido de carbono. Tercera etapa • Aparecen las cianobacterias que por medio de la fotosíntesis producen oxígeno, Cuarta etapa • Se crea la capa de ozono que bloquea las radiaciones dañinas, permite el origen de organismos en la superficie terrestre. Formación de la atmósfera terrestre Descubrimiento Hidrologíadecuencas1 Tierra – atmósfera interacciones Descubrimiento Hidrología decuencas1 La interceptación de la lluvia o precipitación, se denomina al volumen de agua, (expresado en mm o litros por unidad de superficie) que es atrapada por la vegetación en las hojas, ramas y tallos. Nombre genérico dado a las aguas meteóricas que provienen de la humedad atmosférica y que caen sobre la superficie de la tierra. La precipitación o intercepción Descubrimiento Hidrología decuencas1 La precipitación o intercepción La precipitación se mide en términos de altura de lámina de agua, y se expresa comúnmente en milímetros. Esta altura de lámina de agua, indica la altura de agua que se acumulara en una superficie horizontal, si la precipitación permaneciera donde cayó PLUVIÓMETRO Consiste en almacenar el volumen de agua líquida precipitada, luego ese volumen es medido manualmente con una probeta graduada a distintas horas del día.. ES EL INSTRUMENTO MÁS USADO Descubrimiento Hidrología decuencas1 La precipitación o intercepción El pluviógrafo, es el aparato que mide la cantidad de agua caída y el tiempo en que ésta ha caído . Es de mayor precisión que el pluviómetro ya que registra las horas a las que ocurre las precipitaciones. PLUVIÓGRAFO Almacena un volumen de agua precipitada y registra los cambios de nivel en una banda ubicada en un tambor giratorio por sistema de relojería y el volumen en exceso lo drena por un sifón. Descubrimiento Hidrología decuencas1 La precipitación o intercepción PLUVIÓGRAFOPLUVIÓMETRO El pluviógrafo tiene por función registrar de forma continua la cantidad de precipitación caída en un período de tiempo determinado, aunque se diferencia del pluviómetro en que además es capaz de registrar la intensidad de las precipitaciones, así como su variación en el tiempo Es la razón de incremento de la altura que alcanza la lluvia respecto al tiempo, aunque conceptualmente se refiere a un instante, suele expresarse en mm/hora. La intensidad de precipitación: Madeleine Marlene Aguila Huamani Melany Jazmin Arango Lopez Ariana Ayleen Barja Huaroc Maria Fernanda Calle Sanchez Marilyn Thalia Cardenas Mantilla Magaly Judith Carrasco Gordillo Astrid Kiara Cuellar Norabuena Josep Harold Gervacio Alvarado Cesar Evaristo Hinostroza Veliz Meylin ROse Leon Chuchon Paola Jessica Laccho Fernandez Carlessy Martinez Agama Anali Andrea Moreno Muñoz Victor Leonardo Paredes Castro Brenda Abigail Peralta Diaz Maria Jose Perez Romani Cinthia Lizbeth Quispe Cotrina Misty Ruby Ramos Noriega Nicole Dalia Reyes Quispe Ximena Alejandra Rivera Huaman ROlando Jheferson Rojas Arroyo Brendañy Jimena ROmero Reyes Maria Soledad Roeque Carrillo Olguita Lisbett RUpay Prada Anderson Aldari Siancas Arrunategui Yeni Lucero Torres Tello Daniela Maygretthe Vargas Lazaro Angie Carolina Vasquez Baldera Jesus Alberto Vegas Tamayo Hector Yosmmel Velasquez Arqque Jahaira Jennifer Vittor De la Cruz ¿Qué tipos de precipitación conocen? Descubrimiento La precipitación o intercepción TIPOS DE PRECIPITACIONES Precipitaciones sólidas Nieve formada por conglomerados de cristales de hielo que se sueldan formando copos. Agua nieve Es la mezcla de nieve y lluvia. Granizo Son granos de hielo redondeados y translúcidos. El diámetro varía entre 5 y 50 milímetros. Precipitaciones liquidas Lluvia Tiene diámetro de más de medio milímetro y caen con velocidad moderada. Llovizna Tiene diámetro inferior a medio milímetro, con velocidad de caída lenta. Chubascos de agua Son mayores que las de la lluvia , son bruscos Hidrología de cuencas 1 Descubrimiento Hidrología decuencas1 Se llama escorrentía o escurrimiento a la corriente de agua que se vierte al rebasar su depósito o cauce naturales o artificiales. Escorrentías La hidrología la escorrentía hace referenciaa la lámina de agua que circula sobre la superficie en una cuenca de drenaje, es decir, la altura en milímetros del agua de lluvia escurrida y extendida. Descubrimiento Hidrología decuencas1 Escorrentías Escorrentía Superficial o Directa • es la precipitación que no se infiltra en ningún momento y llega a la red de drenaje moviéndose sobre la superficie del terreno por la acción de la gravedad. Escorrentía Subterránea • Es la precipitación que se infiltra hasta el nivel freático, desde donde circula hasta alcanzar la red de drenaje, es más lenta que la superficial. Escorrentía hipodérmica • Es parte de la precipitación que se infiltra, circula por la parte superior del terreno sin llegar a la zona saturada y reaparece en superficie, incorporándose a la escorrentía superficial directa. Tipos de escorrentías Descubrimiento Hidrología decuencas1 Escorrentías Descubrimiento Hidrología decuencas1 Escorrentías Parte de la precipitación que fluye por la superficie del suelo. Los flujos superficiales son aquellos líquidos que se acumulan, depositan o circulan por encima de una superficie de mínima o nula permeabilidad. Descubrimiento Hidrología decuencas1 Evapotranspiración • Es el proceso físico por el cual el agua cambia de estado líquido a gaseoso, retornando directamente a la atmósfera en forma de vapor. Evaporación • Es el proceso físico- biológico por el cual el agua cambia de estado líquido a gaseosos a través del metabolismo de las plantas y pasa a la atmósfera. Transpiración • Proceso por el cual el agua pasa directamente de la fase sólida a la fase de vapor. Evapotranspiración Terminologías • Velocidad de viento sobre la superficie • Gradiente de la humedad especifica sobre la superficie. Descubrimiento Hidrología decuencas1 Evapotranspiración Energía necesaria para la vaporización (calor latente) Radiación Solar Forma de transportar el vapor desde la superficie evaporación. • Humedad necesaria en la superficie. • Evapotranspiracion (ET) Superficie Vegetativa 1 2 3 La tasa de evaporación de un suelo saturado es muy similar a la evaporación desde una superficie de agua cercana, a la misma T°. Conforme se seca el suelo , la evaporación disminuye. El efecto de salinidad o la presencia de sólidos disueltos en el agua, reducen la tensión de vapor de la solución y ello disminuye la evaporación. Los lagos o embalses profundos tienen mayor capacidad de almacenamiento que los superficiales, esto tiene mayor influencia en las estaciones Descubrimiento Hidrología decuencas1 Evapotranspiración Profundidad y volumen de agua Calidad de agua Evaporación desde el suelo Descubrimiento Hidrología decuencas1 Evapotranspiración mm/día mm/año mm/mes Instrumentales • Tanques de evaporación • Evaporímetros Teóricos • Balance Hídrico • Balance energético Empíricos • Meyer • Penman • Pero por lo general se acompaña el periodo de tiempo, que puede ser en: • Se mide en milímetros. TIPOS DE MÉTODOS Descubrimiento Hidrología decuencas1 Evapotranspiración Tienen como principio común la medida del agua perdida por evaporación de un depósito de dimensiones regulares Tanques de evaporación Los tanques de evaporación pueden ser de tres tipos: Exteriores, enterrados y flotantes Fabricados de hierro galvanizado, zinc o cobre, diferenciándose de los distintos modelos entre sí, por su tamaños, forma y ubicación en el terreno Descubrimiento Hidrología decuencas1 Evapotranspiración Tanques de evaporación: TIPO DE TANQUES Exteriores Se instala sobre una base construida con tirantes de madera dura, en forma de enrejado, de modo que su fondo quede a unos 15 cm. del suelo. Colocarlo en un lugar expuesto a la máxima insolación posible Enterrados Son menos sensibles a las influencias de la temperatura ambiente y de la radiación solar sobre las paredes. Se instala enterrándolo de modo que su borde sobresalga 10 cm del terreno., generalmente son de forma paralelepipédica Flotantes: Son particularmente usados cuando se desea estudiar la evaporación de grandes superficies de agua. Su instalación, suele ser difícil por los problemas de amarre y estabilidad. Descubrimiento Hidrología decuencas1 Evapotranspiración Tanques de evaporación: EVAPORÍMETRO Está provisto de un mecanismo de balanza, de modo que se puede calibrar una vez que se ha añadido el agua y luego de esto se deben realizar repetidas recogidas de datos para observar la pérdida del peso en el instrumento. Su tamaño tan compacto, contribuye a realizar una evaporación más precisa y eficaz. EVAPORIMETRO DE BALANZA MODELO WIND EVAPORIMETRO LIVINGSTONE Presentan al aire, una esfera porosa hueca (tipo Livingstone) de porcelana porosa, con agua destilada en su parte interior y en comunicación con un recipiente que asegura la reposición del líquido, ayudado por la presión atmosférica. La reducción del agua contenida en aquél, indica la cantidad evaporada Descubrimiento Hidrología decuencas1 Evapotranspiración BALANCE HÍDRICO Ev = (S 1 – S 2 ) + I + P – O – O g • Este método puede emplearse para estimar la evaporación de masas de agua de cualquier tamaño. • En teoría el método es muy simple, pero en la practica rara vez da resultados confiables. • El método del balance hídrico consiste en escribir la ecuación de balance hídrico en términos de volúmenes: S = Almacenamiento I = Caudal de Entrada P = Precipitación O = Caudal de Salida Og = Infiltración Subsuperficial (término mas difícil de evaluar) Descubrimiento Hidrología decuencas1 Evapotranspiración BALANCE ENERGÉTICO • Este método es ampliamente utilizado para la estimación de la cantidad de evaporación de una gran masa de agua (océanos, lagos, embalses, pantanos, etc.) • La cantidad de agua que puede evaporarse depende fundamentalmente de la energía disponible para efectuar el cambio de estado. El esquema simplificado de las distintas componentes que intervienen en el balance de calor, para un volumen de suelo. De este modo, si se considera como flujos positivos a los que entregan calor al medio líquido, se tiene: Rn: radiación neta sobre la superficie. HS: flujo de calor sensible desde la superficie. QL: flujo de calor latente desde la superficie. G: flujo de calor hacia el suelo. S: almacenamiento o pérdida de calor. h: espesor del suelo. ρw: densidad. cp: calor específico del agua a presión constante T: temperatura del suelo Descubrimiento Hidrología decuencas1 Evapotranspiración FÓRMULA DE MEYER E m = Evaporación mensual en cm. e s = Presión de vapor de saturación media mensual en pulgadas de mercurio e a = Presión de vapor media mensual en pulgadas de mercurio. V w = Velocidad media mensual del viento, medida a 10 m de la superficie, en km/h. C = Coeficiente empírico, cuyo valor puede tomarse como de 38 para depósitos pequeños y evaporímetros y de 28 para grandes depósitos. La estimación de la evaporación puede realizarse por medio de fórmulas semiempíricas por medio de balance energético, en los últimos años se han realizado modelos matemáticos que estudian la distribución de las T°s y la evaporación en embalses, estos modelos han surgido de la necesidad del estudio térmico y de evaporación en masas de agua que sirven de elemento de refrigeración en centrales térmicas y nucleares. Descubrimiento Hidrología decuencas1 Evapotranspiración Factores climatológicos Factores edáficos Factores de la planta Factores fitotécnicos Factores geográficos Agua disponible en la interface Combinación de dos procesos independientes por los cuales se pierde agua, La evaporación del agua de la superficie del suelo, La transpiración del cultivo. La evapotranspiración o uso consuntivo es un factor determinante en: diseño de los sistemas de riego, obras de almacenamiento, conducción, distribución y drenaje.Descubrimiento Hidrología decuencas1 Evapotranspiración Factores climatológicos radiación temperatura humedad del aire velocidad del viento Factores edáficos (s) conductibilidad hídrica espesor del estrato activo calor superficial capacidad hídrica rugosidad de la superficie Factores de la planta (v): Conductibilidad hídrica de los tejidos Estructura de la parte epigea Índice LAI Profundidad Densidad del sistema radical Factores fitotécnicos (f): Laboreo del suelo Rotación de cultivos Orientación de las líneas de siembra Densidad poblacional Tipo e intensidad de la poda Descubrimiento Hidrología decuencas1 Evapotranspiración Factores geográficos (g): Extensión del área Variación de las características climáticas en el borde del área considerada, etc. Agua disponible en la interface con la atmósfera (Q): Cuyo origen es la lluvia El riego El aporte hídrico de la capa freática. Descubrimiento Hidrología decuencas1 Evapotranspiración E. Potencial • Determina las pérdidas de agua desde una superficie de suelo en condiciones definidas. • La cuantificación de las pérdidas es indispensable para el cálculo de la capacidad de agua disponible en el suelo utilizada por las plantas para su crecimiento y producción. • En contraste con la lluvia, permite establecer las necesidades de riego o drenaje en una región determinada constituyéndose en esta forma en variable indispensable en los estudios de ordenamiento y clasificación agroclimática de las regiones donde están ubicadas las estaciones meteorológicas. E. Real • Cantidad de agua que realmente vuelve a la atmosfera por evaporación y transpiración. • Cantidad de vapor de agua evaporada por el suelo y transpirada por las plantas durante un período determinado. • En un balance hídrico, la evapotranspiración potencial sólo se lleva a cabo cuando el suelo dispone de bastante agua para suplirla, de modo que en los períodos sin humedad en el suelo. Descubrimiento Hidrología decuencas1 La evapotranspiración puede medirse con MÉTODOS DIRECTOS e INDIRECTOS.. Evapotranspiración MÉTODOS PARA LA EVAPOTRANSPIRACIÓN Descubrimiento Hidrología decuencas1 MÉTODOS DIRECTOSEvapotranspiración Evapotranspirómetros La ecuación fundamental del balance hídrico puede escribirse, si se aplica a un suelo cubierto con vegetación: Donde A = Aportaciones o ingresos de agua G = Salidas o gastos de agua (no debidos a evapotranspiración) ∆S = Incremento en la reserva de agua del suelo utilizable por las plantas (puede ser negativa). Debe emplearse la misma unidad (en mm) para medir todos los términos. El evapotranspirómetro está diseñado para obtener medidas directas de evapotranspiración potencial a partir de la ecuación. ET=A-G-∆S Descubrimiento Hidrología decuencas1 MÉTODOS DIRECTOSEvapotranspiración Lísímetros Contenedores ubicado en el campo, para representar el medio ambiente local, con superficie con vegetación o en suelo desnudo, para la determinación de evapotranspiración de un cultivo en crecimiento Un lisímetro es un depósito enterrado rectangular utilizado para determinar la evapotranspiración de cultivos o tan sólo la evaporación de un suelo Descubrimiento Hidrología decuencas1 Disponibilidad hídrica ¿Qué es la disponibilidad hídrica? La disponibilidad natural del agua depende fundamentalmente del balance entre La diferencia entre lo que llueve y se evapora puede escurrir superficialmente (en arroyos y ríos), almacenarse en los cuerpos de agua superficiales, o bien, llegar al subsuelo y recargar los acuíferos Salida por la evaporación en los cuerpos de agua y por la evapotranspiración vegetal. Entrada del agua al sistema por medio de la precipitación Experiencia Ver video: El origen de la tierra El origen de la tierra https://www.youtube.com/watch?v=Dyi2q7B5nLc ¿Cómo se formó la atmósfera de la Tierra y otros planetas? https://www.youtube.com/watch?v=hnho0KXUF1I La formación de la atmósfera terrestre 1 2 https://www.youtube.com/watch?v=Dyi2q7B5nLc https://www.youtube.com/watch?v=hnho0KXUF1I https://www.youtube.com/watch?v=Dyi2q7B5nLc https://www.youtube.com/watch?v=Dyi2q7B5nLc https://www.youtube.com/watch?v=hnho0KXUF1I https://www.youtube.com/watch?v=hnho0KXUF1I Aprendizaje evidenciado Trabajo colaborativo • A partir de los videos compartidos en clase, elaborar un video, el cual responda a las siguientes preguntas. • El video no debe ser menor a 2 minuto, ni mayor a 5 minutos. • Debe contener originalidad. ¿Podría ocurrir otra glaciación en el futuro?¿Por qué? ¿Cómo se formó la capa de ozono y qué generó? ¿Cómo apareció el oxígeno en la Tierra? Instrumento de evaluación Criterios Excelente Bueno Regular Malo Participación Interviene activamente con aportes (realiza preguntas y comentarios) que enriquecen el tema. Interviene a veces, con aportes (realiza preguntas y comentarios) que enriquecen el tema. Interviene a solicitud del docente, pero sus aportes no siempre son relevantes. No interviene. Respeto y comportamiento Respeta las normas de clase, siempre es colaborador y su comportamiento favorece el clima de participación. Respeta las normas de clase; muchas veces es colaborador y su comportamiento favorece el clima de participación. Respeta las normas de clase; a veces es colaborador y su comportamiento a veces favorece el clima de participación. Fomenta comentarios inadecuados que generan conflicto en clase. Asistencia y cumplimiento Asiste puntualmente con antelación a la clase y entrega sus trabajos asignados en la fecha establecida, respetando las indicaciones del docente. Asiste de forma no puntual a las clases y entrega sus trabajos asignados en la fecha establecida, tienen en cuenta las indicaciones del docente. Asiste a las clases de forma intermitente; presenta sus trabajos fuera de fecha, algunas veces toma en cuenta las indicaciones del docente. No se conecta a la clase, no presenta sus trabajos. A C TI TU D IN A L Instrumento de evaluación C O N C EP TU A L Criterios Excelente Bueno Regular Malo Define Muestra clara coherencia al definir la terminología y el tema abordado. Define términos y comenta sobre el tema, con claridad. Define términos y comenta sobre el tema, con algunas dificultades. No logra definir terminología, desconoce el tema tratado. Interpreta Incorpora información adicional al tema, al momento de exponer sus ideas. Presenta similitudes y diferencias de forma clara, con algunos ejemplos. Presenta similitudes y diferencias, con algunos ejemplos; cuando el docente lo solicita. No logra interpretar la información. Argumenta y contextualiza Propone y comenta casos sobre situaciones similares al tema abordado. Propone y comenta casos sobre situaciones similares al tema abordado, cuando el docente lo solicita. Comenta casos sobre situaciones similares al tema abordado; cuando el docente lo solicita. No argumenta. Instrumento de evaluación P R O C ED IM EN TA L Criterios Excelente Bueno Regular Malo Orden y precisión Presenta su trabajo, siempre teniendo en cuenta las indicaciones del docente (Tipo de letra, tamaño de fuente, espaciado, márgenes). La información es precisa de acuerdo al tema solicitado. Presenta su trabajo teniendo en cuenta las indicaciones del docente (Tipo de letra, tamaño de fuente, espaciado, márgenes). La información se extiende a otros temas. Presenta su trabajo, pocas veces teniendo en cuenta las indicaciones del docente (Tipo de letra, tamaño de fuente, espaciado, márgenes). La información presenta ciertas incoherencias. No respeta orden ni precisiones dadas por el docente. Referencias La información es referenciada, respetando al autor. Utiliza la norma APA, con total relación y coherencia. La información es referenciada, respetando al autor. Utiliza la norma APA,con ciertas limitaciones. La información pocas veces es referenciada. Utiliza la norma APA, con imprecisiones. No referencia su trabajo, no usa la norma APA. Referencias Chow, V. T., Maidment, D. R., Mays, L. W., Saldarriaga, J. G., & Santos G., G. R. (1994). Hidrología aplicada. McGraw-Hill. https://www.hidrosm.com/2021/01/libro-hidrologia-aplicada-ven-te- chow.html Mejía (2015). Unidad 3: Evaporación y evapotranspiración. Recuperado de: https://users.exa.unicen.edu.ar/~jdiez/files/cstierra/apuntes/unidad3.pdf. Santayana (2010). Introducción ciclo hidrológico. Universidad Agraria la Molina. Recuperado de: https://es.slideshare.net/naturvida777/ciclo- hidrologico-10473544. Dolores (2021). La atmósfera y sus capas. Recuperado de: https://www.pinterest.es/pin/362610207494399061/. https://www.hidrosm.com/2021/01/libro-hidrologia-aplicada-ven-te-chow.html https://users.exa.unicen.edu.ar/~jdiez/files/cstierra/apuntes/unidad3.pdf https://es.slideshare.net/naturvida777/ciclo-hidrologico-10473544 https://www.pinterest.es/pin/362610207494399061/ http://www.pinterest.es/pin/362610207494399061/
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