TECNOLOGIA CEMENTOS, VIDRIO Y CERAMICAS ...

TECNOLOGIA CEMENTOS, VIDRIO Y CERAMICAS /// PROBLEMAS--- SERIE 1 ///////// HOJA 1.
P1.-La empresa CEMENTOS X, S.A. dispone de dos materias primas cuya composición es la siguiente:
OXIDO SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO MgO SO 3 P.C. Resto
CALIZA 8.70 2.35 1.32 47.80 1.50 0.30 37.96 0.01
MARGA 33.01 7.31 4.83 30.22 0.66 0.20 23.77 - - - -
Se pide:
(a).- Calcular la proporción en la que deben mezclarse para obtener un módulo hidraulico de 2.2. Calcular la
composición química de la mezcla resultante (Crudo).
(b).- Calcular la composición química y potencial del clinker resultante. Hallar los valores de los módulos
hidraulico, de silicatos y de alúmina, así como el factor de saturación en cal.
P2.- La empresa Cementos X, S.A. al objeto de obtener el componente calcareo y el componente arcilloso
explota dos canteras , una de caliza y otra de arcilla respectivamente. La composición química de ambas
materias primas es la siguiente:
OXIDO SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO MgO SO 3 P.C.
CALIZA 1.42 0.48 0.38 52.60 1.11 0.85 43.16
ARCILLA 62.95 18.98 7.37 1.40 0.98 0.85 7.47
Se pide:
(a).- Calcular la proporcion en la que deben mezclarse para obtener un standard de cal (StCII) cuyo valor sea
0.94. Calcular la composición química de la mezcla resultante (Crudo o harina de cemento).
(b).- Calcular la composición química y potencial del clinker resultante.
(c.- )Hallar los valores de los módulos hidraulico, de silicatos y de alúmina.
P3.-La empresa Cementos X, S.A. explota una cantera de caliza de su propiedad, cuya composición química es
la siguiente:
OXIDO SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO MgO SO 3 P. C. Resto
CALIZA 0.95 0.92 0.38 54.60 0.95 - - - - 42.03 0.17
Por otra parte, la empresa Arcillas Y, S.L. le suministra el componente arcilloso, que consiste en una arcilla
cuya composición química es la siguiente:
OXIDO SiO 2 A1 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO MgO SO 3 P. C. Resto
ARCILLA 68.00 12.60 2.95 5.70 1.45 1.28 7.20 0.82
(a).- ¿Es posible con las dos materias primas anteriores lograr un crudo para el que se han fijado el factor de
saturación en cal en 0.96 y el módulo de silicatos en 2.70?. En caso negativo ¿De qué tipo ha de ser la tercera
materia prima, que ha de actuar como componente corrector?. Se decide comprar cenizas de tostacion de
piritas cuya composición química es la siguiente:
OXIDO SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO MgO SO 3 P. C. Resto
CENIZAS 11.00 1.50 84.20 0.76 0.55 1.25 0.67 0.07
(b).- Calcular la proporcion en la que deben mezclarse para que el crudo resultante tenga un factor de
saturación en cal de 0.96 y un módulo de silicatos de 2.70 Calcular la composición química de la mezcla
resultante.
(c).- Calcular la composición química y potencial del clinker resultante.
(d).- Hallar el valor del módulo de alúmina.
(e).- Con el clinker obtenido se fabrica un cemento tipo I, ¿Podría considerarse tal cemento adecuado
para la fabricación de productos prefabricados?.

TECNOLOGIA CEMENTOS, VIDRIO Y CERAMICAS /// PROBLEMAS--- SERIE 1 /////////// HOJA 2.
P4 -Calcular el porcentaje de cenizas de carbón que ha absorbido un CLINKER, a partir de los analisis
químicos del crudo, del clinker y de las cenizas del carbón, que se dan a continuacion:
OXIDO SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO
CRUDO 19.00 8.25 2.80 66.60
CLINKER 19.85 8.92 3.31 64.45
CENIZAS 42.95 27.88 17.60 4.95
P5.-La empresa Cementos X, S.A. explota una cantera de caliza de su propiedad, cuya composición química es
la siguiente:
OXIDO SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO MgO SO 3 P. C. Resto
CALIZA 0.95 0.92 0.38 54.60 0.95 - - - - 42.03 0.17
Por otra parte, la empresa Arcillas Y, S.L. le suministra el componente arcilloso, que consiste en una arcilla
cuya composición química es la siguiente:
OXIDO SiO 2 A1 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO MgO SO 3 P. C. Resto
ARCILLA 68.00 12.60 2.95 5.70 1.45 1.28 7.20 0.82
(a).- ¿Es posible con las dos materias primas anteriores lograr un crudo para el que se han fijado el factor de
saturación en cal en 0.92 y el módulo de alúmina en 1.70?. En caso negativo ¿De qué tipo ha de ser la tercera
materia prima, que ha de actuar como componente corrector?. Se decide comprar cenizas de tostacion de
piritas cuya composición química es la siguiente:
OXIDO SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO MgO SO 3 P. C. Resto
CENIZAS 11.00 1.50 84.20 0.76 0.55 1.25 0.67 0.07
(b).- Calcular la proporcion en la que deben mezclarse para que el crudo resultante tenga factor de saturación
en cal de 0.92 y un módulo de alúmina de 1.70. Calcular la composición química de la mezcla resultante.
(c).- Calcular la composición química y potencial del clinker resultante.
(d).- Hallar los valores de los módulos silicatos y de alúmina.
P6.-Una empresa de cementos dispone de dos materias primas, caliza y arcilla ya calcinadas, cuya composición
química es la siguiente:
OXIDO SiO 2 A1 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO MgO Resto
CALIZA 2.18 0.88 0.67 95.33 0.94 - - -
ARCILLA 65.75 17.05 6.95 5.55 1.90 2.80
Las pérdidas a la calcinación de la caliza y de la arcilla son 42.25 % y 8.67 %, respectivamente. Se pide:
(a).- Calcular la proporcion en la que se han de mezclar para obtener un clinker con una composición potencial
en la que el 68 % sea C 3 S.
(b).-Calcular la composición química de la mezcla, así como la composición química y potencial del clinker.
(c).- Calcular los valores del módulo de alúmina y de silicatos.
(d).- Con el clinker obtenido se fabrica un cemento tipo I, ¿Podría considerarse tal cemento adecuado
para la fabricación de productos de hormigón prefabricado? .

TECNOLOGIA CEMENTOS, VIDRIO Y CERAMICAS /// PROBLEMAS--- SERIE 1 /////////// HOJA 3.
P.7.-Se desea que la composición química del CLINKER sea la siguiente:
OXIDO SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO MgO K 2 O+Na 2 O
CLINKER 21.50 5.20 3.70 67.50 1.60 0.50
Hallar la composición química que debe de tener el crudo ( sin perdida a la calcinación) sabiendo que el horno
rotatorio quema 19 toneladas de carbon , con un contenido en cenizas del 12 %, por cada 100 toneladas de
clinker. La composición química de las cenizas es la siguiente:
OXIDO SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO MgO K 2 O+Na 2 O
CENIZAS 47.00 29.10 12.50 6.60 1.80 2.80
Se supone que la absorcion de las cenizas del carbon por el clinker es total.
Calcular , si es posible, a partir de los resultados obtenidos como se han de mezclar una caliza y una arcilla
para obtener dicho crudo., sabiendo que la composición química de ambas es la siguiente:
OXIDO SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO MgO SO 3 P.C.
CALIZA 1.42 0.48 0.38 52.60 1.11 0.25 43.16
ARCILLA 62.95 18.98 7.37 1.40 0.98 0.85 7.47
En el caso de no sor posible y suponiendo que dicha caliza se mantiene como materia prima, ¿Como ha de ser
la composicion química de la arcilla, sabiendo que se mantienes constantes el CaO y la PC?.
Calcular el valor del factor de saturación en cal y de los módulos de silicatos y de alúmina.
P8.- La empresa Cementos X, S.A. es proveída por un suministrador del componente calcáreo y arcilloso.
Dichos componentes se encuentran ya calcinados y su composición química es la siguiente:
OXIDO SiO 2 A1 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO MgO SO 3 Resto
CALIZA 3.89 1.93 0.93 91.19 1.41 0.50 0.15
ARCILLA 70.03 17.17 5.00 4.25 3.17 ----- 0.38
Las perdidas a la calcinación de la caliza y de la arcilla son 40.12 % y 7.50 % respectivamente.
El horno rotatorio utiliza como combustible carbón, quemando 35 toneladas por cada 100 toneladas de clinker.
El contenido en cenizas del carbón es del 16.4 % y su composición química es la siguiente:
OXIDO SiO 2 A1 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO MgO SO 3 Resto
CENIZAS 51.32 10.19 16.11 10.30 4.15 6.58 1.35
(a)Calcular la composición del crudo, suponiendo que el factor de saturación en cal se ha fijado en 0.90 y que
el porcentaje de cenizas que absorbe el clinker es del 65 %.
(b)Calcular la composición química y potencial del clinker resultante.
(c)Hallar los valores de los módulos de alúmina y de silicatos. ¿Están dentro del intervalo de variación
normal?.

TECNOLOGIA CEMENTOS, VIDRIO Y CERAMICAS /// PROBLEMAS--- SERIE 1 /////////// HOJA 4.
P9.-Una fabrica de cementos dispone de dos explotaciones propias de las cuales extrae el componente calcareo
y el componente arcilloso. La composición química de ambos componentes es la siguiente:
OXIDO SiO 2 A1 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO P.C.
COMPONENTE CALCAREO 2.5 0.5 0.2 54.0 42.8
COMPONENTE ARCILLOSO 50.0 22.0 9.0 2.5 16.5
Debido a que con los dos componentes anteriores no se consigue una composición química del crudo adecuada
al tipo de clinker que quiere fabricar , la empresa cementera compra a la empresa X, S.A. un componente
corrector cuya composición química es la siguiente:
OXIDO SiO 2 A1 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO P.C.
COMPONENTE CORRECTOR 84. 0 6.0 3.0 1.0 6.0
La coccion del crudo se realiza mediante un horno rotatorio que quema 25 toneladas de carbon , por cada 100
toneladas de clinker. El contenido en cenizas del carbon es del 10 % y su composición química es la siguiente:
OXIDO SiO 2 A1 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO Resto
CENIZAS CARBON 48 . 0 29.0 10.01 8.0 5.0
(a).- Calcular la composición del crudo, suponiendo que el factor de saturacion en cal se ha fijado en 0.96 y el
módulo de silicatos en 3. Por otra parte se sabe que el porcentaje de cenizas que absorbe el clinker es del 80 %.
(b).- Calcular la composición química y potencial del clinker resultante.
(c).- ¿ Sería aconsejable utilizar este clinker para obtener un cemento con el cual realizar una cimentación en
un terreno yesífero?.
P10.-Una empresa de cementos dispone de tres materias primas caliza, arcilla y arena, ya calcinadas, cuya
composición química es la siguiente:
OXIDO SiO 2 A1 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO
CALIZA 3.6 3.5 2.7 90.2
ARCILLA 59.2 28.1 11.6 1.3
ARENA 96.6 2.1 1.3 -----
Las perdidas a la calcinación de la caliza y de la arcilla son 40.1 % y 7.5 % respectivamente. La de la arena se
supone despreciable.
Se pide:
(a).- Calcular la proporcion en la que se han de mezclar para obtener un clinker con una composición potencial
en la que el 50 % sea C 3 S y el 25 % C 2 S.
(b).- Calcular la composición química de la mezcla, as¡ como la composición química y potencial del clinker.
(c).- Calcular los valores del módulo de silicatos y de alúmina.
(d).- ¿Con dicho clinker se podrá fabricar un cemento resistente a los sulfatos ?

TECNOLOGIA CEMENTOS, VIDRIO Y CERAMICAS /// PROBLEMAS--- SERIE 1 /////////// HOJA 5.
P11.-La empresa Cementos X, S.A. explota una cantera de caliza de su propiedad, cuya composición
química es la siguiente:
OXIDO SiO 2 A1 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO MgO SO 3 P. C. Resto
CALIZA 0.95 0.92 0.38 54.60 0.95 ----- 42.03 0.17
Por otra parte, la empresa Arcillas Y, S.L. le suministra el componente arcilloso, que consiste en una
arcilla cuya composición química es la siguiente:
OXIDO SiO 2 A1 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO MgO SO 3 P. C. Resto
ARCILLA 68.00 12.60 2.95 5.70 1.45 1.28 7.20 0.82
(a).- ¿Es posible con las dos materias primas anteriores lograr un crudo para el que se han fijado el
factor saturación en cal en 0.95 y el módulo de silicatos en 2.70?.
(b).- En caso negativo se dispone en el mercado de los tres componentes correctores siguientes:
OXIDO SiO 2 A1 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO MgO SO 3 P. C.
CENIZAS DE PIRITA 11.00 1.50 84.20 0.76 0.55 1.25 0.67
BAUXITA 16.50 58.00 16.00 2.50. 0.70 - - - - 6.30
CENIZAS VOLANTES 36.90 30.10 10.20 16.80 2.10 1.90 2.00
Tomando como base el criterio y los datos siguientes:
(1 ).-Componentes correctores cuyo tanto por ciento sea superior al 3 % han de rechazarse.
(2).-La tonelada de cenizas de pirita cuesta 24 euros y la de bauxita 36 euros, mientras que la de
cenizas volantes cuesta 4.5 euros. Los gastos de transporte son de 6 euros/t, 12 euros/t y 36 euros/t
para las cenizas volantes, la bauxita y las cenizas de pirita respectivamente.
¿Cuál de ellos ha de elegirse como componente corrector tomando como criterio el puramente
económico? ¿Y cual desde el punto de vista de una mejor operación del horno?.
(c).- Calcular la composición química de la mezcla resultante, eligiendo como corrector el que
cumpla una mejor marcha del horno.
P12.- La empresa Cementos X, S.A. utiliza, para la fabricación del clinker un crudo compuesto por un 79.8
% de caliza y un 20.2 % de arcilla. La composicion química de ambas materias primas es la siguiente:
OXIDO SiO 2 A1 2 O 3 Fe 2 O 3 Ca0 MgO SO 3 P.C.
CALIZA 1.42 0.48 0.38 52.60 1.11 0.85 43.16
ARCILLA 62.95 18.98 7.37 1.40 0.98 0.85 7.47
El horno rotativo utiliza como combustible fuel-oil con un consumo de 22 toneladas por cada 100 toneladas
de clinker. El poder calorífico del fuel -oil es de 43430 KJ/kg. Debido a un fuerte aumento en el precio del
barril de petróleo la empresa decide cambiar a carbón. Las características del carbón que va a quemar son:
14 % de cenizas y 29858 KJ/kg de poder calorífico. La composición química de las cenizas es la siguiente:
OXIDO SiO 2 A1 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO MgO K 2 O +Na 2 O
CENIZAS 47.00 29.10 12.50 6.60 1.80 2.80
(a).- ¿Como se debe modificar la composición del crudo para mantener constante el valor del factor de
saturación en cal ?. Se supone que la absorción de las cenizas del carbón por el clinker es del 90 %.
(b).-Hallar el valor de los módulos de silicatos y de alúmina ¿Están dentro del intervalo de variación
normal?.
(c).- Con el clinker obtenido , ¿Harías un cemento para realizar una obra marítima?.

TECNOLOGIA CEMENTOS, VIDRIO Y CERAMICAS /// PROBLEMAS--- SERIE 1 /////////// HOJA 6.
P13.- Una empresa cementera dispone de las siguientes materias primas:
OXIDO SiO 2 A1 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO MgO SO 3 Na 2 O K 2 O P. C.
CALIZA 1.70 0.90 0.20 53.50 0.30 ----- 0.02 0.03 -----
CCMPONENTE
SECUNDARIO
40.90 34.60 6.90 1.50 ------- ------- ----- ------ -----
ARENA 94.30 2.90 1 .30 0.50 0.44 ------ 0.02 1.23 -----
COMPONENTE
FERRUGINOSO
3.90 15.20 70.20 1.00 ----- ------ 0.30 0.50 -----
Las consignas del crudo son : LSF = 0.95 , MS = 2.90 y MA = 2.10. Calcular la proporción en la que han de
mezclarse. Determinar el costo por tonelada sabiendo que los costes de la tonelada de cada uno de los
componentes son : caliza 555 unidades monetarias, componente secundario 17205 unidades monetarias, arena
82882 unidades monetarias y componente ferruginoso 117164 unidades monetarias.
La dirección técnica de la fábrica sugiere los siguientes cambios en los parámetros de control : LSF = 0.95 ,
MS = 2.50 y MA -=1.70. Calcular la nueva proporción en la que han de mezclarse y determinar el nuevo costo
por tonelada.
Calcular en ambos casos la cantidad de fase liquida a 1338, 1400 y 1450 ºC, la temperatura teórica de
sinterización, el índice de costra y la aptitud a la cocción. Comentar los resultados obtenidos tanto desde el punto
de vista económico como de la operación del horno.
DATOS:
- Fase liquida a 1338 ºC (MA>1.38) = 610F + K + N + M* , siendo M* = Mínimo (M, 2)
- Fase liquida a 1400 ºC = 2.95 A + 2.20 F + K + N + M*
- Fase liquida a 1450 ºC = 3.00 A + 2.25 F + K + N + M*
- Temperatura teórica de sinterización = 1300 + 4.51 C 3 S - 3.74 C 3 A -12.64 C 4 A F
- Indice de costra = I c = C 3 A + C 4 A F + 0.2 C 2 S + 2F, debido a Konopicky y válido para (
A
) > 0.64 . F
Valores correctos para la formación de costra son los comprendidos entre 25 y 35, es decir 25 < I c < 35
- Aptitud a la cocción = BF = LSF + 10MS- 3(M + N + K)
P14.- Con las siguientes materias primas:
OXIDO SiO 2 A1 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO MgO
ALCALIS
+ SD
P. C.
CALIZA 4.5 2.5 1.0 50.0 0.7 2.0 39.3
MARGA 33.0 11.0 5.0 25.0 1.5 3.5 21.0
ARENA 85.0 2.5 5.0 3.5 1.0 1.0 2.0
Obtener un crudo que dé un clinker con la siguiente composición química:
OXIDO SiO 2 A1 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO Resto
CLINKER 22.4 7.8 3.5 61.1 5.2

TECNOLOGIA CEMENTOS, VIDRIO Y CERAMICAS /// PROBLEMAS--- SERIE 1 /////////// HOJA 7.
P15.- Se desea fabricar un clinker que contenga un 80 % de silicato tricálcico y un 20 % de fundentes. Para
ello se dispone como materias primas de caliza y arena, pudiendo emplearse como fundente bauxita o ceniza
de pirita. Los costes de la arena y la caliza son prácticamente iguales, mientras que la bauxita resulta un 20 %
más cara que la ceniza de pirita. Con estos datos calcular:
(a).- El fundente que debe de utilizarse
(b).- Dosificación de materias primas expresadas como toneladas de arena y toneladas de fundentes por
tonelada de caliza
(c).- Composición porcentual del clinquer obtenido
El análisis químico de las materias primas calcinadas es el siguiente
OXIDO SiO 2 A1 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO OTROS
CALIZA 4 2 1 92 1
ARENA 98 ----- ----- ----- 2
CENIZA PIRITAS 5 1 90 2 2
BAUXITA 9 68.4 21 ----- 1.6
Las pérdidas a la calcinación de la caliza, de la arcilla , de las cenizas de pirita y de la bauxita son 40 %, 3 %,
1 % y 5 % respectivamente.
P16.- Una fabrica de cementos dispone de las materias primas cuyo análisis químico en peso referido a
materias calcinadas es el siguiente:
OXIDO SiO 2 A1 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO
CALIZA 6 3 1 90
ARENA 99 ----- 1 -----
CENIZA PIRITAS 7 4 85 4
ARCILLA 70 10 4 16
Las pérdidas a la calcinación de la caliza, de la arena, de las cenizas de pirita y de la arcilla son 30 %, 2 %,
2 % y 25 % respectivamente.
La planta o habitualmente con una proporción de 0.198 toneladas de arena y 0.086 toneladas de ceniza de
pirita por tonelada de caliza.
(a).- Calcular en el clinker obtenido la proporción de Silicatos Fundentes y la relación C2S
C S
(b).- Determinar la composición química y potencial del clinker
(c).- Durante un cierto tiempo se interrumpe el suministro de arena y en su lugar se decide emplear arcilla de
otro proveedor, ¿cuál debe de ser la nueva dosificación de materias primas para obtener el mismo clinker que
en el caso anterior?
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TECNOLOGIA CEMENTOS, VIDRIO Y CERAMICAS /// PROBLEMAS--- SERIE 1 /////////// HOJA 8.
P17.- Se desea fabricar un clinker que contenga un 70 % de silicato dicálcico y un 30 % de fundentes. Para
ello se dispone como materias primas de caliza y arena, así como de dos tipos de bauxita para utilizar como
fundente. La caliza y la arena tienen un coste equivalente, mientras que la tonelada de bauxita 2 es un 10 %
más cara que la bauxita 1. Calcular:
(a).- ¿Cuál de los dos fundentes debe de elegirse?.
(b).- La dosificación de las materias primas, expresada como toneladas de arena y toneladas de bauxita por
tonelada de caliza
(c).- La composición en % en peso dedos distintos compuestos que forman el clinker obtenido
El análisis químico de las materias primas calcinadas es el siguiente:
OXIDO SiO 2 A1 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO OTROS
CALIZA 4 2 1 92.6 0.4
ARENA 98 ----- ----- ----- 2
BAUXITA 1 5 51 20 10 14
BAUXITA 2 9 68.4 21 ----- 1.6
Las pérdidas a la calcinación de la caliza, de la arena , de la bauxita 1 y de la bauxita 2 son 40 %, 3 %,
5 % respectivamente.
5 % y
C
P18.- Se desea fabricar un clinker con un 70 % de silicatos y una relación 3S
= 1de 1. Para ello se dispone de
C S
las siguientes materias primas, ya calcinadas:
OXIDO SiO 2 A1 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO OTROS
CALIZA 5.0 1.0 2.0 90 2.0
ARCILLA 62.3 21.0 4.1 9.0 3.6
CENIZA PIRITAS 7.0 3.0 85.0 3.0 2.0
BAUXITA 10.3 62.6 24.3 ---- 2.8
Las pérdidas a la calcinación de la caliza, de la arcilla , de las cenizas de pirita y de la bauxita son 30 %, 12 %,
0.9 % y 0.7 % respectivamente.
Los precios de las materias primas son los siguientes:
Caliza: 3 euros/t , Arcilla: 2 euros/t, Ceniza de pirita: 12 euros/t , Bauxita: 18 euros/t
En cuanto a los costes energéticos del proceso, la energía se obtiene por combustión de un carbón que tiene un
poder calorifico de 33273 kJ/kg y su precio es de 14 pts/kg. El rendimiento energético es del 50 %.
El consumo de energía es de 3344 kJ/kg de clinker para la bauxita y de 3762 kJ/kg de clinker para las cenizas
de pirita, el resto de los costes pueden considerarse iguales.
Calcular:
(a).- ¿Qué materia prima (ceniza o bauxita) produce el clinker más barato?.
(b).- Para el clinker más barato indicar:
1.- Los tantos por ciento de materias primas de la mezcla final
2.- Composición química y potencial.
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