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La arquitectura bioclimática como concepto puede que sea un invento del siglo 20. Si entendemos que la arquitectura bioclimática es esencialmente solar está claro que es mucho más antigua que nuestro mundo moderno.

Bastante conocida es la descripción del gran filósofo Sócrates (470 – 399 a.C., citado por Jenofonte), que dice que:

“… en las casas orientadas al Sur, el sol penetra por el pórtico en invierno, mientras que en verano el arco solar descrito se eleva sobre nuestras cabezas y por encima del tejado, de manera que hay sombra…”

Reconstrucción de una antigua casa griega.

Pero Sócrates solo explicó lo que el dramaturgo Esquilo (523 a 456 a.C. aprox.) acusó medio siglo antes: “Los primitivos y bárbaros no tienen conocimiento de las casas que se orientan hacia el sol, como un enjambre de hormigas que habitan en las cavidades sin sol.” Para él, hace 2500 años atrás, orientar las casas hacia el sur era una señal de modernidad.

Modelo de una casa romana “Domus Italica”

Cuatrocientos años después, cuando Grecia se había convertido en una provincia del Imperio Romano, pero la cultura griega siguió viva e influenciaba cada vez más la civilización romana, el arquitecto, ingeniero y escritor romano Marco Vitruvio Polión (80 – 15 a.C. aprox.) publicó su obra principal “Los Diez Libros de Arquitectura”. El Libro VI está dedicado a las casas particulares y el Capítulo primero expone:

“Los edificios privados estarán correctamente ubicados si se tiene en cuenta, en primer lugar, la latitud y la orientación donde van a levantarse.

Muy distinta es la forma de construir en Egipto, en España, en el Ponto, en Roma e igualmente en regiones o tierras que ofrecen características diferentes, ya que hay zonas donde la tierra se ve muy afectada por el curso del sol; otras están muy alejadas y otras, en fin, guardan una posición intermedia y moderada.

Como la disposición de la bóveda celeste respecto a la tierra se posiciona según la inclinación del zodíaco y el curso del sol, adquiriendo características muy distintas, exactamente de la misma manera se debe orientar la disposición de los edificios, atendiendo a las peculiaridades de cada región y a las diferencias del clima.

Parece conveniente que los edificios sean abovedados en los países del norte, cerrados mejor que descubiertos y siempre orientados hacia las partes más cálidas. Por el contrario, en países meridionales, castigados por un sol abrasador, los edificios deben ser abiertos y orientados hacía el cierzo.

Así, por medio del arte se deben paliar las incomodidades que provoca la misma naturaleza. De igual modo se irán adaptando las construcciones en otras regiones, siempre en relación con sus climas diversos y con su latitud.”

Reconstrucción de una casa típica en los asentamientos y ciudades en las provincias del noroeste del Imperio Romano. Ver de.wikipedia.org Streifenhaus)

Hasta el día de hoy se reconoce las tipologías históricas romanas en la arquitectura existente: el Domus Italica como arquetipo de la casa colonial urbana de Chile y la casa galo-romana que sobrevive en las típicas construcciones de entramado al Norte de los Alpes.

Hay indicios que muchas veces es la falta de leña lo que incentiva el aprovechamiento del sol para la climatización de las casas (sea dicho de paso, también para reemplazar las construcciones de madera por otros materiales). Esto se dice de la antigua Grecia, del Imperio Romano y también del antigua China.

Lejos del mundo occidental, y miles de años antes, los astrónomos chinos observaron el cielo, estudiaron la posición del sol durante el año y aprendieron de optimizar sus edificios respecto el astro. La necesidad de calor en invierno y bien de sombra en verano los llevó a construir casas con una fachada larga orientada hacia el sol pero protegida por un alero, tal como se ve en la reconstrucción de un palacio chino del 2do milenio antes de Cristo.

Reconstrucción de un Palacio Erlitou, Provincia de Henan, China, 1500 a.C. aprox.

La casa que se ve en el primer plano no cuesta mucho imaginárselo en el paisaje del Valle Central.

Tanto para la antigua Grecia como para la antigua China está documentado el urbanismo solar: calles planificadas en orientación oriente-poniente para proveer condiciones óptimas a cada predio.

Volviendo al presente, ante una nueva inminente crisis energética, se podría pensar que “en este momento, la idea de viviendas solares pasivas ha llegado a tomar cierta madurez. Podemos imaginarnos que a mediados de esta década la calefacción solar pasiva será un equipamiento estándar en muchas viviendas nuevas.”

Solo que esta entusiasta frase fue escrita hace más que 30 años. (Fue publicada en el año 1982 por Martin McPhillips en el libro “Passive Solar Homes” y editado en español en 1985 con el título “Viviendas con energía solar pasiva”.)

Fuente: John Perlin “Let It Shine: The 6.000-Year Story of Solar Energy”

Autor: Arq. María Blender

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En el 2013 dirigí un taller para una comunidad mapuche cerca de la ciudad de Temuco, en Chile. El taller requería integrar la visión y deseos de la comunidad en un proyecto de arquitectura. Durante la introducción, indiqué que mi trabajo es mejorar la calidad de vida de las personas, a través de la inclusión de estrategias de eficiencia energética en las edificaciones. Durante el taller, y de manera paralela, algunas personas me preguntaron qué podían hacer en sus viviendas para mejorar la calidad térmica.

Es increíble lo simple que puede parecer la pregunta, pero lo complejo que puede ser la opinión inicial, más aún, una respuesta concreta. En especial, porque quien pregunta no desea una opinión, sino una afirmación de algo que efectivamente se pueda aplicar y tenga un impacto en su vida. Respuestas a inquietudes similares no pueden redundar en aspectos generales como, coloque aislante.

La transformación, desde la perspectiva de eficiencia energética, de una edificación tradicional o antigua depende de varios factores, entre ellos: la dificultad de implementación, nivel de inversión, proyección de costos, usuario final o propietario y tamaño de propiedad. Por lo anterior, antes de hacer cualquier mejora en la edificación, sea residencial o comercial es necesario identificar la mejora a la cual que se desea llegar, simple o compleja.

Una mejora simple, se basa en cambiar a equipos más eficientes como: cortinas, luminarias o unidades de aire acondicionados. Una más compleja, toma en cuenta intervenciones a la edificación con impacto a largo plazo, que permiten la generación de mayores eficiencias y beneficios.

Para propietarios, inversores y ocupantes existen diferentes circunstancias para realizar mejoras en la edificación. Al evaluar estas circunstancias, un paso crítico involucra la  identificación del momento adecuado para realizar un análisis completo de la edificación. Dicho análisis puede resultar en mejoras complejas desde cambios en las fachadas, impermeabilización, cambio de ventanas, u otras que permitan añadir mejoras energéticas. Las mejoras simples son más flexibles en su aplicación. Al identificar el tipo de mejora se puede desglosar un plan de trabajo adecuado. Este plan de trabajo incluirá:

• Una evaluación energética de la edificación, lo que permite identificar donde están las mayores pérdidas o ganancias energéticas. En la envolvente (muros, ventanas, techo, piso), sistema eléctrico (iluminación y equipos), comportamiento de usuario (infiltraciones y picos de ganancia) u otros.

• Priorizar donde ocurren las pérdidas o ganancias energéticas, para determinar la alternativa que tenga mayor impacto. Como ejemplo, si las mayores pérdidas o ganancias vienen por ventanas, posibles alternativas incluyen: reducción de área de ventana, cambio de tipo de cristal, o uso de protección fija exterior.

• Realizar una evaluación económicamente, de la inversión con respecto a la reducción de costos en el tiempo.

Solo al analizar los aspectos anteriores, se puede llegar a dar una respuesta con respecto a cómo transformar una edificación tradicional.

Cualquier otra situación sería dar una opinión simple que podría no tener el impacto deseado. Sería como decir que para perder peso solo debe seguirse  una dieta, sin evaluar otros factores y circunstancias (ejercicio, estado físico, salud y tiempo).

“transformar una edificación es complejo pero no imposible”

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Posiblemente no nos demos cuenta, pero permanecemos aproximadamente 90% de nuestro tiempo dentro de una edificación[i], ya sea casa, trabajo, centro comercial, cine, escuela, etc. Esto significa que nuestra salud depende, entre otras cosas, de la calidad ambiental interior de los espacios que ocupamos. Una buena iluminación, una visual con el exterior, el bienestar térmico, la calidad acústica y calidad del aire, son varios de los aspectos que impactan directamente nuestra salud por lo que se hace importante que las edificaciones operen en formas que los diferentes aspectos contribuyan positivamente a nuestra calidad de vida.

Uno de los aspectos con mayor impacto en la calidad ambiental de las edificaciones es la calidad del aire. Una persona dentro de una edificación con mala calidad de aire puede sufrir de los siguientes síntomas:

• Dificultad en la concentración
• Sensibilidad a los olores
• Mareos y nauseas
• Dolores de cabeza
• Malestar en la garganta
• Irritación en ojos y nariz
• Dificultad en el respirar
• Tos y asma

Esta combinación de síntomas asociados a los espacios de permanencia se denomina síndrome de edificio enfermo, según definición de la Organización Mundial de la Salud (OMS) en 1986. Según la OMS hasta 30% de las edificaciones nuevas y remodeladas pueden sufrir del síndrome de edificio enfermo. Esta situación puede ocurrir debido a fallas en los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado, así como contaminantes que emanan de materiales utilizados en la edificación (e.g. adhesivos, alfombras, limpiadores, pesticidas).

Si Ud. cree que el espacio donde habita o trabaja lo está enfermando, puede ser a raíz de problemas del síndrome de edificio enfermo. Para evitar esta situación se ofrecen las siguientes recomendaciones[ii]:

• Utilizar filtros de ozono para eliminar la mayoría de las fuentes de contaminantes como moho, bacteria, componentes orgánicos volátiles y olores.
• Remplazar alfombras o cielo raso que tengan manchas de agua, ya que puede generar moho.
• Pintar, usar adhesivos y solventes en áreas ventiladas y durante periodos donde haya baja permanencia de personas.
• Chequeo y mantenimiento de los sistemas de acondicionamiento ambiental.
• Incrementar el número de renovaciones de aire exterior buscando mayor entrada de aire limpio (exterior).

Sobre la renovaciones de aire, el Laboratorio Nacional Lawrance Berkley hizo estudios sobre la relación entre el síndrome de edificio enfermo y las renovaciones de aire. Según el estudio una reducción de renovaciones de aire de 10 a 5 litros/s-persona significa un incremento del síndrome en un 23%, y un incremento en las renovaciones de aire de 10 a 25 litros/s-persona  reduce el síndrome en 29% aproximadamente.[iii]

Es importante recordar que una construcción sustentable es una que optimiza el uso de recursos y que a su vez ofrece al usuario un espacio que mejore su calidad de vida. En este sentido evitar el síndrome de edificio enfermo es parte de la responsabilidad del equipo de diseño y operación de una edificación, como parte de las estrategias que se deben aplicarse.

[i] Buildings and Their Impact on the Environment: A Statistical Summary. EPA (2009)
[ii] http://en.wikipedia.org/wiki/Sick_building_syndrome
[iii] W. Fisk. Quantitative relationship of sick building syndrome symptoms with ventilation rates. Indoor Air Journal 2009.

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Arquitecto de la Universidad de Chile. 1º Premio CAP 1995 para Estudiantes de Arquitectura.

Asiste a cursos de Arquitectura Sustentable desarrollados por Green Building Challenge Canadá 1999-2000. Su especialidad es el Diseño Bioclimático enfocado al ahorro de energía.

Conceptos tales como el DCP, Dispositivo de Climatización Pasiva. Urban Cell, precursor de Net Metering en Chile, y La vivienda como Maquina de Habitar. Son ideas que le han valido menciones e invitaciones en foros internacionales.

La forma de diseño arquitectónico empleada, con herramientas BIM desde 1998, han podido dar cuanta de la realización de calculo de energía y de exportación de datos exactos a la fase de construcción. Lo que redunda en ahorros de materiales y tiempo

Su gran interés para mejorar las condiciones de vida en los espacios arquitectónicos, prescindiendo en lo posible de la utilización de recursos públicos, lo han llevado a pensar su obra más como un laboratorio de trabajo que como un producto terminado y sin fallas.

Entre sus obras hay hitos que muestran un progreso hacia encontrar un diseño asociado al clima y al lugar. Desde pensar simplemente en la utilización del control solar hasta el uso de ventilación inyectada y la utilización de Estructura Industrializada.

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Fernando Carlos Raffo, ingeniero en construcciones 2001, ingeniero civil 2001, especialista en ingeniería ambiental 2008, de la Facultad Regional de Concepción del Uruguay (FRCU) de la provincia de Entre Rios, Argentina de la Universidad Tecnológica Nacional UTN.

En el ámbito público se desempeña como secretario de ambiente de la provincia de Entre Rios desde 2007.

En el ámbito educativo es docente en la cátedra de ingeniería ambiental en el Dpto. de Ing. Civil, y del proyecto final en la maestría en ingeniera ambiental en la FRCU, desde 2012, actualmente coordina un grupo de energías limpias con alumnos de distintas especialidades.

En el ámbito privado es gestor de proyectos de energías renovables, construcción sustentable y tratamiento de efluentes a través de humedales artificiales desde 2005.

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El término “Isla de calor” describe las zonas edificadas que presentan temperaturas promedios más altas que el campo abierto que las rodea.

Este fenómeno consiste en la acumulación del calor en las ciudades debido a la construcción con materiales que absorben y acumulan el calor a lo largo de las horas de insolación y lo liberan durante la noche impidiendo que bajen las temperaturas.

Isla de calor urbana

Las causas

La urbanización, la falta de áreas verdes, pavimentos impermeables y el uso desenfrenado del automóvil incrementan la magnitud de este fenómeno, que es causado por la interacción de diferentes efectos, a saber:

• Aumento de la absorción de la energía solar: por superficies de baja reflectancia; por la ampliación de la superficie absorbente de calor; además por reflexiones múltiples entre los edificios
• Aumento del calor acumulado debido a la capacidad térmica de los materiales de construcción
• Emisión de calor antropogénico y de contaminantes atmosféricos
• Obstrucción de los movimientos de aire por medio de la edificación, especialmente falta de ingreso nocturno de flujos de aire frío
• Reducción de la evotranspiración debido a la reducción de la vegetación y el aumento del pavimento impermeable

El efecto se presenta en prácticamente todas las ciudades del mundo, en diferente medida, dependiendo del macro y mesoclima y de las características urbanas, pero generalmente es más fuerte cuanto más grande es la urbe.

La isla de calor de Santiago

En algunas metrópolis el efecto es más alto durante la noche, mientras en otras, como Santiago, el fenómeno se hace sentir principalmente de día. Aquí, en las tardes de los días calurosos de verano, en las comunas del norponiente se miden temperaturas hasta 10°C más altas que en el oriente y en el sur de la metrópolis.

La isla de calor de Santiago

Consecuencias

Las consecuencias de la isla de calor urbana son muy variadas y no necesariamente son perjudiciales. A continuación se identifican los posibles impactos en las ciudades.

• Disminución del período frío de invierno, reducción del uso de la calefacción y ahorro energético
• Extensión del verano, incremento de la demanda de refrigeración, aumento de la demanda energética, con sus consecuentes perjuicios ambientales y económicos
• Aumento de eventos extremos de calor, con sus consecuentes perjuicios ambientales y económicos
• Estrés térmico por calor, para flora, fauna y para el hombre, con riesgos para la salud humana especialmente en niños y adultos mayores
• La mayor temperatura también contribuye a las reacciones de los gases de combustión presentes en la atmósfera
• Alteraciones en la flora y fauna urbana
• En algunos casos se observan alteraciones en el clima regional.

Mitigación

La reducción del efecto de isla de calor es extremadamente compleja. Requiere cambios sustanciales en la estructura urbana que solo se logran con una planificación urbana sustentable y con políticas de largo plazo. Estas deben tener como objetivo, entre otros, una mejor ventilación de la ciudad, la disminución de la densidad y de la altura de construcción, además, del aumento de las zonas verdes.

Parques urbanos como la Quinta Normal son una de las medidas más eficientes para reducir el calor en las ciudades.

No obstante existen técnicas de mitigación del efecto isla de calor, aplicables a pequeña escala, por ejemplo:

• Techos y pavimentos con superficies de alta reflectancia (“cool colours”, “cool roof”)
• Diseños arquitectónicos que generan espacios sombríos como prevención de estrés térmico por calor en el hombre, por ejemplo arcadas y galerías
• Aumento y optimización de las áreas verdes
• Instalación de techos y fachadas verdes.

Entonces, la calidad de vida en nuestras ciudades está en manos de los urbanistas, inversionistas, arquitectos y constructores, y particularmente en manos de los políticos.

Más información:

• epa.gov/heatislands/index.htm
• Diario La Segunda del 30 de enero 2015

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Desde los años 90, y con más énfasis en esta década. El uso de términos como calentamiento global, emisiones de carbono, y gases de efecto invernadero han sido más frecuentes. En varias oportunidades no se han descrito claramente dichos términos, sus causas, importancia y consecuencias, lo que crea una confusión en el colectivo sobre que significa en nuestro día a día.

Los gases de efecto invernadero son vitales al fenómeno, natural, del efecto invernadero. El cual mantiene la vida sobre la tierra, ya que sin ellos la temperatura en la superficie de la tierra sería en promedio -18C. Entre estos gases se encuentran el vapor de agua, dióxido de carbono, metano, óxidos de nitrógeno, ozono y CFC.

Hay que notar que el vapor de agua es responsable de un alto porcentaje del efecto invernadero, hasta un 85%[1]. No obstante, debido a su tiempo de residencia en la atmósfera (alrededor a 10 días) y su capacidad de cambiar fases (sólida y liquida), entre otras, hace que su concentración sean altamente variables en el espacio y tiempo. En contraste con el metano (CH4), que dura 12 años en la atmósfera, y dióxido de carbono (CO2), entre 5 y 200 años con tiempos de residencia substancialmente mayores[2] lo cual hace que su potencial de Calentamiento Global sean más significativos.

Históricamente estos gases provienen de dos fuentes: a) del ecosistema (natural) y b) de actividades humanas (antropogénico), por lo que su nivel de concentración ha sido bastante constante en la atmosfera hasta la revolución industrial. Desde los 1700s la actividad humana ha incrementado la concentración de gases de efecto invernadero, especialmente del dióxido de carbono, principalmente debido a la quema de combustibles fósiles y la deforestación.

La situación actual indica que la concentración de CO2 en la atmósfera a pasado de un nivel pre-industrial de 280 ppm (partes por millón) a sobre los 400 ppm en la actualidad[3]. La discusión internacional busca relacionar estos niveles de concentración al fenómeno de efecto invernadero y sus causas, donde el IPCC (Panel Intergubernamental de Cambio Climático) estima que al llegar niveles cercanos a los 700 ppm se tendrá un incremento en la temperatura promedio entre 2 y 4.5 C.

Se ha observado que los cambios de temperatura tienen efectos drásticos sobre los ecosistemas, niveles de agua fresca, potencial de producción agrícola, por lo que actualmente es de interés controlar la producción antropogénica de gases de efecto invernadero, como el dióxido de carbono.

El efecto invernadero y los gases que mantienen dicho fenómeno son importantes para mantener la vida en el planeta, la discusión se centra en los niveles de concentración debido a la actividad del hombre y como reducir o mitigar su producción a fin de reducir las consecuencias del aumento respectivo en la temperatura.

Para el sector de la construcción este tema es de alto interés debido al consumo de energía (mayormente por combustible fósil) en la producción de materiales de la construcción y el tipo de combustible para generar electricidad, los cuales están asociados al nivel de consumo de las edificaciones.

[1] http://www.realclimate.org/index.php/archives/2005/04/water-vapour-feedback-or-forcing/

[2] http://geosci.uchicago.edu/~archer/reprints/archer.2005.fate_co2.pdf

[3] http://co2now.org/

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Según UN Habitat para el 2050, 70% de la población mundial vivirá en zonas urbanas, hoy en día es casi la mitad. Lo que nos lleva a preguntarnos —desde el punto de vista de preservación de nuestro planeta— sobre aspectos como: gestión de desechos sólidos; impacto a recursos hídricos y calidad atmosférica; gestiones de bajo carbono, económicas desde el punto de vista ambiental. Así como debemos reflexionar sobre cuáles son las adaptaciones necesarias en los sistemas de salud, educación, infraestructura y otros aspectos sociales, al tener una proporción mayor de personas viviendo en ciudades. Además de lo anterior, las decisiones deben seguir manteniendo una plataforma económica que siga generando empleos, así como la creación de valor en servicios entre el intercambio de bienes que ocurren cada día.

A raíz de estas preguntas y, adicionando situaciones específicas como el terremoto/tsunami del 2011, el gobierno de Japón ha desarrollado una iniciativa llamada Ciudades Futuras, con el objetivo de conceptualizar, formular e implementar proyectos que aborden de forma más efectiva las problemáticas asociadas al impacto que tienen nuestras ciudades.

En Octubre de 2013 fui seleccionado, como único representante de Chile, por la Agencia Internacional de Cooperación Japonesa (JICA) para participar en el seminario Ciudades Futuras, junto con otros 40 representantes gubernamentales y académicos de diferentes nacionalidades. El objetivo fue discutir y plantear posibles propuestas y líneas de acción en nuestros diferentes contextos geográficos en las temáticas de ciudades inteligentes, energía renovable y prevención de desastres. A su vez, conocer la experiencia de Japón en la aplicación de esta iniciativa en las 11 ciudades seleccionadas para comenzar.

La agenda fue bastante ajustada, desde la participación en la conferencia dictada por la OECD sobre Ciudades Verdes, y al  Tercer Foro de Ciudades Futuras, hasta visitas a casos de estudio como la población de Kitakyushu y su cambio de ciudad contaminada a polo de investigación y servicios con respecto a temas ambientales, esto nos permitió conocer el proceso de reconstrucción post tsunami durante las actividades desarrolladas en 11 días.

En esta ocasión, la experiencia más impresionante fue la visita a la ciudad de Higashi Matsushima donde más de 1000 personas murieron y 63% del pueblo estuvo inundado. Más allá de la intención de reconstruir la ciudad, la importancia radica en el modelo de gestión que se formuló, la capacidad público-privada para llevarlo a cabo y la pertinencia de una clara visión que respondiera a las interrogantes indicadas al principio del artículo.

El modelo de gestión buscó, paralelamente, generar empleo a una ciudad que lo perdió todo. Replantear el tejido urbano en su adaptación a situaciones de desastre, minimizar el impacto ambiental asociado a la destrucción y reconstrucción de la ciudad, manteniendo una viabilidad económica.

Durante el recorrido de la ciudad observamos como juntaban escombros según su materialidad: metales, madera, plásticos, etc. los cuales serían posteriormente reciclados. Uno de los objetivos es evitar tener que generar basura que sean botados en  vertederos debido a las limitaciones de espacio en Japón. Para esto cuentan con maquinaría que puede —por peso, tamaño, materialidad— separarlos. Existen escombros cuya separación deriva en procesos muy complejos, para estos casos esparcían en un terreno este material, subdividido en cuadrantes donde una cuadrilla de personas empezaban, metro por metro, a seleccionar y separar cada tipo de material. Algo inusual, ya que estamos acostumbrados a enviar todo “junto” a un vertedero.

Alguien del grupo pregunto si no era más económico y rápido enviar todo a un vertedero que tener personas haciendo dicha labor. La respuesta —clara con el enfoque de reconstrucción— fue que de esta forma se generaba empleo por los próximos seis años a personas que lo perdieron todo. Asimismo, el costo directo e indirecto de reciclar aportaba ahorros en los cientos de millones de dólares sobre la opción de enviar todo a un vertedero o incinerar los escombros.

Un modelo de gestión acorde con una intención de Ciudad Futura, que elabora soluciones aplicables a largo plazo en la calidad de sus habitantes y su medio. Algo, a veces, inexistente en nuestras ciudades latinoamericanas. Un buen ejemplo de acción posterior a desastres como tsunamis, terremotos o deslaves.

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