Tecnologia Mecânica

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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PANAMÁ
FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL
PANAMÁ, PANAMÁ
Carrera
INGENIERÍA INDUSTRIAL
Materia
TECNOLOGÍA MECÁNICA
Estudiante
IRMA DEL CARMEN MARTÍNEZ JARAMILLO
Cédula
8-886-1536
Docente
MARÍA E. CESPEDEZ DE DIAZ
Fecha
19-8-2014
Grupo 
1II121 
Semestre
II SEMESTRE
Año
2014
ÍNDICE
INTRODUCCIÓN	3
CONTENIDO	4
Medición	4
¿Qué es la medición?	4
Procedimiento de medición	4
Proceso de Medición	4
Unidades de medidas	5
Sistema Internacional de medida (SI)	5
Sistema Anglosajón de medidas	6
Métodos de medición	6
Medición directa	7
Medición indirecta	7
Medición por sustitución	7
Medición diferencial	7
Medición por nulo o cero	7
¿Qué es un instrumento de medición?	7
Características principales de los instrumentos de medición	7
Tipos	8
Calibración de los instrumentos	9
Errores en la medición	10
Tipos de errores en la medición	10
Causas de errores de medición	11
Errores debidos al operador	11
Tolerancia	13
¿Qué es la tolerancia?	13
Propósito de la tolerancia	13
Tolerancia en un componente eléctrico	13
Tolerancia mecánica en un componente	13
Unidades y precisión	14
Estilo	14
Valores de tolerancia	14
Campos de tolerancia	16
CONCLUSIÓN	17
Bibliografía	18
Infografía	18
INTRODUCCIÓN
En nuestra carrera utilizamos bastante la medición para estudiar y comparar algunos fenómenos que son de nuestro interés, y así establecer ciertos patrones. Por otro lado en la industria se tienen que establecer ciertos patrones en la producción. Esto es muy importante porque hay algunas piezas, herramientas, entre otras cosas que tienen que tener cierta medida, y ciertas especificaciones para que cumplan su propósito. Si no cumplen con los requisitos establecidos no pueden cumplir su función y nadie las compraría. Por esta razón es que es muy importante conocer ¿qué es medida? ¿Qué sistema de medidas se utiliza en nuestro país, y en otros países? ¿Qué estándares hay que cumplir? 
Suele ser difícil fabricar algo con las medidas exactas, por eso en el proceso de fabricación se suelen establecer ciertas normas de tolerancia, para que ciertas imperfecciones en la manufacturación de un componente no sea deficiente. En este documento veremos ¿qué es tolerancia? ¿Cuál es su propósito?
Este documento está orientado al área de manufacturación, pero sus temas que son la medición y la tolerancia en las medidas también son aplicables al área de experimentación.
CONTENIDO
Medición
¿Qué es la medición?
Es comparar una cantidad desconocida que queremos determinar y una cantidad conocida de la misma magnitud, que elegimos como unidad. Al resultado de medir lo llamamos medida y da como producto un número (cuantas veces lo contiene) que es la relación entre el objeto a medir y la unidad de referencia (unidad de medida). O sea que estamos comparando la cantidad que queremos determinar con una unidad de medida establecida de algún sistema, por ejemplo cierta longitud comparada con cuantos milímetros equivale, una determinada corriente eléctrica con cuantos amperes, cierto peso con cuantos gramos, etc. Cuando medimos algo se debe hacer con gran cuidado, para evitar alterar el sistema que observamos, teniendo en cuenta que las medidas se realizan con algún tipo de error, debido a imperfecciones del instrumento o a limitaciones del medio, errores experimentales, y limitaciones humanas. 
Procedimiento de medición 
Conjunto de operaciones, descrito específicamente, para realizar mediciones particulares de acuerdo a un método determinado. Nota: Un procedimiento de medición es usualmente descrito con ese nombre, con suficiente detalle que permite al operador efectuar una medición sin información adicional.
Proceso de Medición 
Conjunto de operaciones para determinar el valor de una magnitud. Medir no es solamente el hecho de tomar una lectura y registrarla; medir es todo un conjunto de operaciones que implica al menos responder: qué mensurando deseo conocer, cuál es su aplicación, con qué magnitud le asignamos un valor, qué equipo (instrumento de medición o medida materializada) debemos utilizar, qué exactitud requerimos, qué método de medición voy a utilizar y por supuesto cómo voy a tomar y registrar la lectura, qué correcciones necesito aplicar, cómo reportaremos el resultado, etc.
Unidades de medidas 
Al medir siempre utilizamos un patrón, ya sean unas verticales equidistantes que utilizamos para establecer las longitudes de objetos entre otras cosas. Dicho patrón que utilizamos para medir se denomina unidad de medida.
La existencia de gran número de diversas unidades, creaba dificultades en las relaciones internacionales de comercio, en el intercambio de resultados de investigaciones científicas, etc. Como consecuencia los científicos de diversos países intentaron establecer unidades comunes, válidas en todos ellos.
Debido a lo anteriormente mencionado se estableció que un patrón de medida debía de cumplir con estas características: 
1) Ser inalterable, esto es, no ha de cambiar con el tiempo ni en función de quién realice la medida.
2) Ser universal, es decir utilizada por todos los países.
3) Ha de ser fácilmente reproducible. 
Reuniendo las unidades patrón que los científicos han estimado más convenientes, se han creado los denominados Sistemas de Unidades. 
Algunos Sistemas de medidas utilizados en Panamá son:
Sistema Internacional de medida (SI)
Se instauró en 1960, en la XI Conferencia General de Pesas y Medidas, durante la cual inicialmente se reconocieron seis unidades físicas básicas. En 1971 se añadió la séptima unidad básica: el mol.
Una de las características trascendentales, que constituye la gran ventaja del Sistema Internacional, es que sus unidades se basan en fenómenos físicos fundamentales. Excepción única es la unidad de la magnitud masa, el kilogramo.
Las unidades del SI constituyen referencia internacional de las indicaciones de los instrumentos de medición, a las cuales están referidas mediante una concatenación ininterrumpida de calibraciones o comparaciones.
Esto permite lograr equivalencia de las medidas realizadas con instrumentos similares, utilizados y calibrados en lugares distantes y, por ende, asegurar —sin necesidad de duplicación de ensayos y mediciones— el cumplimiento de las características de los productos que son objeto de transacciones en el comercio internacional, su intercambiabilidad.
En nuestro país se ha buscado implementar por completo el uso de Sistema Internacional de medidas pero hay que recordar que por la gran influencia de Estados Unidos en Panamá, todavía se utilizan algunas unidades de medidas del sistema anglosajón como la yarda, el pie y la libra.
Sistema Anglosajón de medidas
El sistema anglosajón de unidades es el conjunto de las unidades no métricas que se utilizan actualmente como medida principal en solo tres países en el mundo, (Estados Unidos, Liberia y Birmania), además de otros territorios y países con influencia anglosajona pero de forma no oficial, como Bahamas, Barbados, Jamaica, Puerto Rico o Panamá, y en menor grado (particularmente en ingeniería y tecnología) en Latinoamérica. Existen ciertas discrepancias entre los sistemas de Estados Unidos y del Reino Unido (donde se llama el sistema imperial), e incluso sobre la diferencia de valores entre otros tiempos y ahora. Sus unidades de medida son guardadas en Londres, Inglaterra.
Este sistema se deriva de la evolución de las unidades locales a través de los siglos, y de los intentos de estandarización en Inglaterra. Las unidades mismas tienen sus orígenes en la antigua Roma. Hoy en día, estas unidades están siendo lentamente reemplazadas por el Sistema Internacional de Unidades, aunque en Estados Unidos la inercia del antiguo sistema y el alto costo de migración ha impedido en gran medida el cambio.
Métodos de medición
Existen diferentes métodos de medición, cada uno de ellos utiliza una amplia gama de técnicas y enfoques. Mencionaremos algunos de ellos como: Método de medición directa, Método de medición indirecta, Método de medición por sustitución(transferencia), Método de medición diferencial y el Método de medición por nulo o cero.
Medición directa
En este método se obtiene un valor en unidades del mensurando, mediante un instrumento, cadena o sistema de medición, digital o analógico, en forma de: indicador, registrador, totalizador o integrador. El sensor del instrumento es colocado directamente en contacto con el fenómeno que se mide.
Medición indirecta
En este método se obtiene el valor del mensurando mediante: transformación, conversión o cálculo de: Indicaciones, señales de medición, magnitudes de influencia o mediciones de las variables de entrada (independientes).
Medición por sustitución
Este método utiliza un equipo auxiliar, llamado comparador o de transferencia, con el que se mide inicialmente al mensurando y luego un valor de referencia. Este método también es conocido como método de medición por transferencia.
Medición diferencial
La medición es la diferencia entre un valor conocido (referencia) y un valor desconocido. Este método es más exacto y proporciona mejor resolución que el obtenido en la medición directa.
Medición por nulo o cero
Este método utiliza un detector de nulos o equilibrio (comparador), el cual permite comprobar la igualdad (diferencia cero) entre el mensurando y un valor de referencia (patrón).
¿Qué es un instrumento de medición? 
Un instrumento de medición es un aparato que se usa para comparar magnitudes físicas mediante un proceso de medición. Como unidades de medida se utilizan objetos y sucesos previamente establecidos como estándares o patrones y de la medición resulta un número que es la relación entre el objeto de estudio y la unidad de referencia. Los instrumentos de medición son el medio por el que se hace esta lógica conversión.
Características principales de los instrumentos de medición
Las características importantes de un instrumento de medida son:
Precisión: es la capacidad de un instrumento de dar el mismo resultado en mediciones diferentes realizadas en las mismas condiciones.
Exactitud: es la capacidad de un instrumento de medir un valor cercano al valor de la magnitud real.
Apreciación: es la medida más pequeña que es perceptible en un instrumento de medida.
Sensibilidad: es la relación de desplazamiento entre el indicador de la medida y la medida real.
Tipos
Se utilizan una gran variedad de instrumentos para llevar a cabo mediciones de las diferentes magnitudes físicas que existen. Desde objetos sencillos como reglas y cronómetros hasta los microscopios electrónicos y aceleradores de partículas.
A continuación se muestran algunos tipos de instrumentos.
	Para medir masa:
· balanza
· báscula
· espectrómetro de masa
· catarómetro
Para medir tiempo:
· calendario
· cronómetro
· Reloj de arena
· reloj
· reloj atómico
· datación radiométrica
Para medir longitud:
· Cinta métrica
· Regla graduada
· Calibre
· vernier
· micrómetro
· reloj comparador
· interferómetro
· odómetro
Para medir ángulos:
· goniómetro
· sextante
· transportador
Para medir temperatura:
· termómetro
· termopar
· pirómetro
Para medir presión:
· barómetro
· manómetro
· tubo de Pitot
Para medir velocidad:
· velocímetro
· anemómetro (Para medir la velocidad del viento)
· tacómetro (Para medir velocidad de giro de un eje)
	
Para medir propiedades eléctricas:
· electrómetro (mide la carga)
· amperímetro (mide la corriente )
· galvanómetro (mide la corriente)
· óhmetro (mide la resistencia)
· voltímetro (mide la tensión)
· vatímetro (mide la potencia eléc.)
· multímetro (mide todos los valores anteriores)
· puente de Wheatstone
· osciloscopio
Para medir volúmenes
· Pipeta
· Probeta
· Bureta
· Matraz aforado
Para medir otras magnitudes:
· Caudalímetro (mide caudal)
· Colorímetro
· Espectroscopio
· Microscopio
· Espectrómetro
· Contador geiger
· Radiómetro de Nichols
· Sismógrafo
· pHmetro (mide el pH)
· Pirheliómetro
· Luxómetro (mide la iluminación)
· Sonómetro (mide presión sonora)
· Dinamómetro (mide la fuerza)
Calibración de los instrumentos 
Se entiende por calibración al conjunto de operaciones que establece, bajo condiciones específicas, la relación entre las señales producidas por un instrumento analítico y los correspondientes valores de concentración o masa del juego de patrones de calibrado.
Calidad de una calibración 
La calidad de la determinación de una concentración no puede ser mejor que la calidad intrínseca de la calibración. Los factores que determinan la calidad de una calibración son:
La precisión de las medidas: estimada a través de la repetitividad y la reproducibilidad de las medidas. La repetitividad se evalúa a través del cálculo de la desviación estándar relativa (RSD%) de la medida de los patrones de calibrado. En la práctica puede ocurrir que la repetitividad para los patrones sea más pequeña que para las muestras, por lo que será necesario fabricar patrones similares a las muestras.
Exactitud de los patrones: El valor de concentración o masa asignado a cada patrón trae aparejado un error pequeño si es preparado a partir de reactivos puros (grado analítico) con estequiometria bien definida. Este error en general se desprecia, frente al error en las medidas de las señales producidas por el instrumento.
Validez de la calibración: Generalmente es el factor más importante. Cuando se calibra un instrumento se debe tener una razonable certeza de que éste responderá de igual manera a los patrones así como a las muestras, aunque estas tengan una matriz relativamente diferente. Si estas diferencias son muy grandes, pueden llegar a invalidar el proceso de calibración. Es necesario estar completamente seguro de que el calibrado es válido antes de utilizarlo para obtener el valor de concentración de muestras incógnita. En caso contrario, pueden cometerse serios errores en la determinación.
Errores en la medición 
El error de medición se define como la diferencia entre el valor medido y el valor verdadero. Afectan a cualquier instrumento de medición y pueden deberse a distintas causas. Las que se pueden de alguna manera prever, calcular, eliminar mediante calibraciones y compensaciones, se denominan determinísticos o sistemáticos y se relacionan con la exactitud de las mediciones. Los que no se pueden prever, pues dependen de causas desconocidas, o estocásticas se denominan aleatorios y están relacionados con la precisión del instrumento.
Tipos de errores en la medición
Error aleatorio. No se conocen las leyes o mecanismos que lo causan por su excesiva complejidad o por su pequeña influencia en el resultado final.
Para conocer este tipo de errores primero debemos de realizar un muestreo de medidas. Con los datos de las sucesivas medidas podemos calcular su media y la desviación típica muestral. Con estos parámetros se puede obtener la Distribución normal característica y la podemos acotar para un nivel de confianza dado.
Error sistemático. Permanecen constantes en valor absoluto y en el signo al medir una magnitud en las mismas condiciones, y se conocen las leyes que lo causan.
Para determinar un error sistemático se deben de realizar una serie de medidas sobre una magnitud, se debe de calcular la media aritmética de estas medidas y después hallar la diferencia entre la media y la magnitud.
Causas de errores de medición
Aunque es imposible conocer todas las causas del error es conveniente conocer todas las causas importantes y tener una idea que permita evaluar los errores más frecuentes. Las principales causas que producen errores se pueden clasificar en:
Error debido al instrumento de medida.
Error debido al operador.
Error debido a los factores ambientales.
Error debido a las tolerancias geométricas de la propia pieza.
Cualquiera que sea la precisión del diseño y fabricación de un instrumento presentan siempre imperfecciones. A estas, con el paso del tiempo, les tenemos que sumar las imperfecciones por desgaste.
Errores debidos al instrumento de medida
Cualquiera que sea la precisión del diseño y fabricación de un instrumento presentan siempre imperfecciones. A estas, con el paso del tiempo,les tenemos que sumar las imperfecciones por desgaste.
· Error de alineación.
· Error de diseño y fabricación.
· Error por desgaste del instrumento. Debido a este tipo de errores se tienen que realizar verificaciones periódicas para comprobar si se mantiene dentro de unas especificaciones.
· Error por precisión y forma de los contactos.
Errores debidos al operador
El operador influye en los resultados de una medición por la imperfección de sus sentidos así como por la habilidad que posee para efectuar las medidas. Las tendencias existentes para evitar estas causas de errores son la utilización de instrumentos de medida en los que elimina al máximo la intervención del operador.
· Error de mal posicionamiento. Ocurre cuando no se coloca la pieza adecuadamente alineada con el instrumento de medida o cuando con pequeños instrumentos manuales se miden piezas grandes en relación de tamaño. Otro ejemplo es cuando se coloca el aparato de medida con un cierto ángulo respecto a la dimensión real que se desea medir.
· Error de lectura y paralaje. Cuando los instrumentos de medida no tienen lectura digital se obtiene la medida mediante la comparación de escalas a diferentes planos. Este hecho puede inducir a lecturas con errores de apreciación, interpolación, coincidencia, etc. Por otra parte si la mirada del operador no está situada totalmente perpendicular al plano de escala aparecen errores de paralaje.
· Errores que no admiten tratamiento matemático. Error por fatiga o cansancio.
Errores debidos a los factores ambientales
El más destacado y estudiado es el efecto de la temperatura en los metales dado que su influencia es muy fuerte.
· Error por variación de temperatura. Los objetos metálicos se dilatan cuando aumenta la temperatura y se contraen al enfriarse. 
· Otros agentes exteriores. Influyen mínimamente. Humedad, presión atmosférica, polvo y suciedad en general. También de origen mecánico, como las vibraciones.
· 
Errores debidos a las tolerancias geométricas de la propia pieza
Las superficies geométricas reales de una pieza implicada en la medición de una cota deben presentar unas variaciones aceptables.
Errores de deformación. La pieza puede estar sometida a fuerzas en el momento de la medición por debajo del límite elástico tomando cierta deformación que desaparece cuando cesa la fuerza.
Errores de forma. Se puede estar midiendo un cilindro cuya forma aparentemente circular en su sección presente cierta forma oval.
Errores de estabilización o envejecimiento. Estas deformaciones provienen del cambio en la estructura interna del material. El temple de aceros, es decir, su enfriamiento rápido, permite que la fase austenítica se transforme a fase martensítica, estable a temperatura ambiente. Estos cambios de geometría son muy poco conocidos pero igualmente tienen un impacto importante.
Tolerancia
¿Qué es la tolerancia?
La tolerancia es un margen de medidas límite que puede tener una pieza. Dada una magnitud significativa y cuantificable propia de un producto industrial, el margen de tolerancia es el intervalo de valores en el que debe encontrarse dicha magnitud para que se acepte como válida, lo que determina la aceptación o el rechazo de los componentes fabricados, según sus valores queden dentro o fuera de ese intervalo.
El propósito de los intervalos de tolerancia es el de admitir un margen para las imperfecciones en la manufactura de componente, ya que se considera imposible la precisión absoluta desde el punto de vista técnico, o bien no se recomienda por motivos de eficiencia.
Propósito de la tolerancia
El propósito de los intervalos de tolerancia es el de admitir un margen para las imperfecciones en la manufactura de componente, ya que se considera imposible la precisión absoluta desde el punto de vista técnico, o bien no se recomienda por motivos de eficiencia: es una buena práctica de ingeniería el especificar el mayor valor posible de tolerancia mientras el componente en cuestión mantenga su funcionalidad, dado que cuanto menor sea el margen de tolerancia, la pieza será más difícil de producir y por lo tanto más costosa.
Tolerancia en un componente eléctrico
Se podría necesitar una resistencia con un valor nominal de 100 Ω (ohms), pero también tener una tolerancia de 1%. Esto significa que cualquier resistor que se encuentre dentro del rango de 99 Ω a 101 Ω es aceptable. Podría no ser razonable especificar una resistencia con un valor exacto de 100 Ω en algunos casos, porque la resistencia exacta puede variar con la temperatura, corriente y otros factores más allá del control del diseñador.
Tolerancia mecánica en un componente
La tolerancia es similar de una manera opuesta al ajuste en ingeniería mecánica, el cual es la holgura o la interferencia entre dos partes. Por ejemplo, para un eje con un diámetro nominal de 10 milímetros se ensamblara en un agujero se tendrá que especificar el eje con un rango de tolerancia entre los 10,04 y 10,076 milímetros. Esto daría una holgura que se encontraría entre los 0,04 milímetros (eje mayor con agujero menor) y los 0,112 milímetros (eje menor con agujero mayor). En este caso el rango de tolerancia tanto para el eje y el hoyo se escoge que sea el mismo (0,036 milímetros), pero esto no es necesariamente el caso general.
En mecánica, la tolerancia de fabricación se puede definir como los valores máximo y mínimo que deben medir un eje u orificio para que en el momento de su encaje el eje y el orificio puedan ajustarse sin problemas. Si se supera el valor máximo o el mínimo, entonces resultará imposible encajar el eje dentro del orificio, por lo que se dirá que el mecánico se ha pasado del valor de tolerancia. si no.
Unidades y precisión
Las unidades de medida empleadas son determinantes a la práctica; por lo general, entre mayor cantidad de decimales mayor la precisión, pero las unidades deben preferiblemente ser escogidas siguiendo los protocolos y estándares de industria. Por ejemplo, la medida angular puede ser indicada en forma decimal o en precisión de grado, minuto y segundo; más estas dos formas no son las únicas formas de definir un ángulo. No se deben combinar unidades de medida en los valores delimitantes.
Estilo
La nomenclatura de las tolerancias puede ser de un estilo conocido y preferido:
· Límites. Cuando las tolerancias denotan los límites se escribe el mayor límite subrayado, y el límite menor en la parte inferior, o bajo la línea.
· Básico. Un rectángulo encierra la dimensión teóricamente perfecta.
· Simétrica. La tolerancia es equitativa hacia la delimitación mayor que la menor.
· Unilateral. Ambos valores delimitantes son hacia el lado mayor y viceversa.
Valores de tolerancia 
Los valores de tolerancia dependen directamente de la cota nominal del elemento construido y, sobre todo de la aplicación del mismo.
A fin de definir las tolerancias, se establece una clasificación de calidades (normalmente se definen de 01, 1, 2,…,16) que, mediante una tabla, muestra para determinados rangos de medidas nominales los diferentes valores máximos y mínimos en función de la calidad seleccionada.
	Calidades
	01 1 2 3 4
	5 6 7 8 9 10 11
	12 13 14 15 16
	Campo de aplicación
	Calidades y piezas de gran precisión.
Elementos de control para procesos de fabricación (calibres y galgas).
	Piezas mecanizadas y ajustadas para construcción de máquinas industriales.
Tolerancias
	Tolerancias de acabado para piezas no ajustadas.
Piezas en bruto, laminadas, estiradas, forjadas o fundidas.
ANEXOS
Sistema Internacional de medidas y FPS 
Campos de tolerancia
En la tabla figuran los 18 grupos de calidades ISO de mecanizado que hay homologados y en cada casilla figura el valor en micras (0,001 mm) que existe entre la cota máxima y la cota mínima de cada valor nominal que se considere.
CONCLUSIÓN
Todos los días medimos algo, la velocidad con que se mueve nuestro carro, nuestro peso estatura, cuantos metros falta para llegar a un lugar. Por estas razones son importante manejar medidas. Una medida puede conseguirse de manera directacomo también indirecta. La directa es cuando utilizamos un instrumento y de manera indirecta es cuando se utilizan medidas ya tomadas de manera indirecta para encontrar otra por medio de cálculos. Existen otros métodos de medición como el de sustitución, diferencia y el nulo o cero. 
Medir es el proceso de vincular conceptos abstractos con indicadores empíricos, mediante clasificación y/o cuantificación. Un instrumento de medición debe cubrir dos requisitos: confiabilidad y validez.
Debido a los diferentes patrones para tomar medidas que había en los países se tuvo que establecer un patrón oficial internacional llamado el sistema internacional de unidades, para que todos los países utilizaran las mismas unidades. En Panamá utilizamos este sistema, pero debido a la influencia que tuvo Estado Unidos en el pasado, algunas veces utilizamos el sistema anglosajón de medida. 
La tolerancia es un concepto propio de la metrología industrial, que se aplica a la fabricación de piezas en serie. La tolerancia es importante en la fabricación de piezas ya que admite un margen para las imperfecciones en la manufactura de componente, ya que se considera imposible la precisión absoluta desde el punto de vista técnico, o bien no se recomienda por motivos de eficiencia: es una buena práctica de ingeniería el especificar el mayor valor posible de tolerancia mientras el componente en cuestión mantenga su funcionalidad, dado que cuanto menor sea el margen de tolerancia, la pieza será más difícil de producir y por lo tanto más costosa.
Bibliografía 
Infografía
http://es.scribd.com/doc/47193531/INSTRUMENTOS-Y-METODOS-DE-MEDICION
http://clubensayos.com/Tecnología/Tolerancias-Y-Mediciones/213888.html
http://www.ecured.cu/index.php/Tolerancia_(Mecánica)
http://es.wikipedia.org/wiki/Tolerancia_de_fabricación
http://es.wikipedia.org/wiki/Instrumento_de_medición
http://es.wikipedia.org/wiki/Error_de_medición
http://campuscurico.utalca.cl/~fespinos/Ajustes%20y%20tolerancias%20mecanicas.pdf
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