Evaluación de la gestión del sistema de potencia distribuida integrada en los trenes de la vía férrea principal
Enviado por IVÁN JOSÉ TURMERO ASTROS
RESUMEN
Se evaluó la gestión del Sistema de Potencia Distribuida Integrada en los trenes de la vía férrea principal en las Operaciones Ferroviarias de CVG Ferrominera Orinoco. Para lograr el objetivo planteado, se desplegó una revisión general de la situación actual de las operaciones ferroviarias, se analizaron las estadísticas de producción; tiempos de ciclo, toneladas de mineral transportado y vagones cargados por conformación de tren y de consumo de combustible, elementos de freno, choque y tracción. Se utilizaron herramientas como el diagrama de proceso, diagrama de flujo e indicadores de productividad lo que permitió determinar la eficacia y eficiencia del sistema en las operaciones ferroviarias, a modo de contrastar el Sistema de Potencia Distribuida y el Sistema convencional en búsqueda de alternativas factibles que incrementen el transporte de mineral de hierro desde la mina en Ciudad Piar hasta la planta de Procesamiento de Mineral de Hierro en Puerto Ordaz.
Palabras Claves: Evaluación, Gestión, Potencia Distribuida, Transporte, Operaciones Ferroviarias, Mineral de hierro.
INTRODUCCIÓN
Hoy en día la innovación y la tecnología juegan un papel protagónico en cualquier organización, por ello las mayores inversiones van en búsqueda del desarrollo de nuevas ideas que permitan alcanzar la mayor productividad posible, además de posicionar a la empresa como una competencia dura en el mercado.
Venezuela actualmente cuenta con una reserva de millones de toneladas de hierro (segundo recurso mineral) en sus minas, siendo el hierro el metal de mayor empleo y utilidad industrial, constituyendo uno de los grandes aportes de desarrollo económico del estado y permitiendo una ventana de posibilidades para el país.
CVG Ferrominera Orinoco posee la concesión para la explotación de las minas, transporte y comercialización del mineral de hierro, en su constante búsqueda de desarrollo conceptualiza la implementación de un sistema de potencia distribuida integrada, en enero de 2012 a la conformación de trenes perteneciente a las operaciones ferroviarias en la gerencia de ferrocarril, dejando a un lado la conformación de trenes convencionales.
Esto con el fin de optimizar el proceso de transporte del mineral de hierro en la red de vía férrea de Puerto Ordaz-Ciudad Piar, incrementar las toneladas de mineral transportado, los vagones cargados por tren, disminución de consumos (combustible, sistema de tracción, y sistema de freno) y por sobretodo buscar el bienestar, salud y seguridad de sus trabajadores.
Ante esta situación, luego de un año de la implementación y puesta en marcha del sistema, la empresa aspira conocer el desempeño de los trenes a partir de la adecuación a los que fueron sometidos, con el fin de llevar un seguimiento de la gestión del sistema y establecer una comparación entre el antes y después de las operaciones ferroviarias, información que será del manejo de la Gerencia de Ferrocarril para el análisis y acciones correspondientes.
La estructura del trabajo de investigación se presenta de la siguiente manera:
Capítulo I, se expone el problema a estudiar con su respectiva justificación, limitación, delimitación y objetivos, tanto generales como específicos. Capítulo II, se presentará la reseña histórica, ubicación geográfica, misión, visión, valores, objetivos, políticas, organigrama y descripción del proceso productivo de la empresa. Capítulo III, se detallan las bases teóricas de la investigación, para ser usadas como referencia bibliográfica. Capítulo IV, se describirá los pasos metodológicos detalladamente del desarrollo del proyecto Capítulo V, se describirá la situación actual y expondrán los resultados obtenidos a la evaluación.
Finalmente se presentaran las conclusiones y recomendaciones con la finalidad de aportar soluciones y estrategias de mejora a los resultados obtenidos. Bibliografía, los Apéndices y anexos respectivos a la investigación.
CAPÍTULO I
EL PROBLEMA
1.1 PLANTEMIENTO DEL PROBLEMA
CVG Ferrominera Orinoco C.A., se encarga de extraer, procesar, transportar y suministrar el mineral de hierro cumpliendo con los compromisos acordados con sus clientes y requisitos aplicables relacionados con la calidad, el ambiente, la seguridad y la salud ocupacional. La empresa está conformada por diferentes gerencias, en el aspecto operativo se encuentra la Gerencia General de Operaciones Mineras (producción de mineral fino y grueso), y la Gerencia de Operaciones Siderúrgicas (fabricación de pellas y briquetas). Dentro de la Gerencia General de Operaciones Mineras (GGOPM) se localiza la Gerencia de Ferrocarril que tiene como objetivo asegurar el traslado oportuno del mineral de hierro desde la mina y las plantas hasta los centros de procesamiento de los clientes o sitios de embarque.
La Superintendencia de Operaciones Ferroviarias Puerto Ordaz, adscrita a la Gerencia de Ferrocarril, tiene como función principal mantener el completo control de los trenes conformados por locomotoras y vagones, a su vez, estos se encargan del transporte y acarreo del mineral TEU (Todo en uno) hacia las plantas de procesamiento y de productos hacia los clientes.
Inicialmente la conformación de trenes consistía en 2 locomotoras que iban a la cabeza del tren y una cantidad determinada de vagones cargados o vacíos seguidos de un Caboose. Esta circunstancia originaba una serie de problemas con relación a los niveles de producción esperados, un alto porcentaje de fallas por rotura de elementos del sistema de choque y tracción y del alto consumo del sistema de frenos principalmente de las zapatas, tomando en cuenta que cuando se acoplaban las locomotoras a la cabeza del tren, se generaban inconvenientes al subir una pendiente o al pasar una curva ya que se originaban esfuerzos de tensión por encima de los límites de resistencia de los acopladores y altas fuerzas laterales, lo que provocaba la rotura de los acopladores o la ocurrencia de accidentes ferroviarios. Otro de los problemas que se presentaba con esta distribución convencional era que la cantidad de combustible utilizado era muy alta y esto aumentaba los costos de transporte que se generan en la empresa, ya que una amplia parte del presupuesto de la gerencia se destina para este rubro.
El Caboose generalmente se acoplaba en la parte posterior del tren, el cual se encontraba dotado de una válvula de freno, radio y manómetros. El problema se presentaba ya que el técnico ubicado dentro de del mismo, se veía afectado por una parte del mineral TEU transportado por los vagones cargados esparcido por el viento, perturbando la seguridad y salud del operario. Lo que iba generando a la larga, enfermedades ocupacionales y problemas pulmonares. Por otro lado, el efecto acordeón se presentaba como consecuencia del movimiento inestable de ida y vuelta dentro del Caboose ocasionando en los operarios que realizan esta labor un alto índice de hernias discales y caídas del tren por los violentos movimientos que se presentaban.
Los trenes conformados de la forma convencional debido a la inestabilidad no permitían tener un control total de la aceleración y desaceleración del tren. Además, afectaban las toneladas transportadas obligando a la empresa a hacer una mayor cantidad de viajes para poder cumplir con la meta anual de toneladas transportadas.
Ferrominera Orinoco es una empresa comprometida con el alcance del desarrollo y la búsqueda constante de la mejora continua en cada una de las actividades que se desarrollan dentro de la explotación, procesamiento y transporte del mineral de hierro. Por ello y a través de un profundo análisis y en la investigación para encontrar la mejor solución ante esta problemática, la organización decide implementar el Sistema de Potencia Distribuida Integrada en todas las conformaciones de trenes en las operaciones ferroviarias a partir del Enero de 2012, luego de realizar diversas pruebas del sistema.
El Sistema de Potencia Distribuida consiste básicamente en la ubicación de una locomotora a la cabeza del tren llamada locomotora guía, seguida de una determinada cantidad de vagones, y otra locomotora a medio tren llamada locomotora ayudadora o remota, continuando con ¾ de la cantidad de vagones totales que se deseen trasladar. La cantidad total de vagones que se pueden transportar con este sistema es de máximo 210 vagones cargados.
1.2 OBJETIVOS
1.2.1 OBJETIVO GENERAL
Evaluar la gestión del sistema de potencia distribuida integrada en los trenes de la vía férrea principal en las operaciones ferroviarias de CVG Ferrominera Orinoco.
1.2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS
1. Diagnosticar la situación actual de las operaciones ferroviarias en la vía principal de CVG Ferrominera Orinoco.
2. Contrastar la conformación de trenes convencionales y el sistema de potencia distribuida integrada.
3. Determinar estadísticas de consumo de combustible, sistema de choque, tracción y sistema de frenos con el sistema de potencia distribuida vs la conformación de trenes convencionales.
4. Establecer estadísticas de tiempo de ciclo y toneladas transportadas, vagones transportados por tren y disponibilidad de vía férrea del sistema de potencia distribuida vs conformación de trenes convencionales.
5. Calcular y analizar indicadores de productividad en las operaciones ferroviarias, sistema de potencia distribuida vs conformación de trenes convencionales.
6. Desarrollar estrategias de mejoras en función de la situación actual del transporte ferroviario en la línea principal de CVG Ferrominera Orinoco.
1.3 JUSTIFICACION
La razón y trascendencia de este estudio reside en evaluar y medir la eficacia, eficiencia y productividad de la gestión del sistema de potencia distribuida en la conformación de trenes de la gerencia de ferrocarril CVG Ferrominera Orinoco, con respecto a los aspectos antes mencionados en la conformación de trenes convencionales, a fin de identificar si dicho sistema ha sido beneficioso para el proceso de acarreo y transporte de mineral de Hierro TEU (Todo en Uno) en la línea principal de la vía férrea en las operaciones ferroviarias.
La importancia de la investigación radica principalmente en que a través de esta se podrá evaluar la nueva distribución o conformación de los trenes que permitirá optimizar el proceso de transporte del mineral de hierro en la red de vía férrea de Puerto Ordaz-Ciudad Piar. Con la finalidad de establecer una comparación entre el antes y después de las operaciones ferroviarias, información que será del manejo de la Gerencia de Ferrocarril para tomar las medidas que consideren pertinentes.
1.4 ALCANCE
En la empresa CVG Ferrominera Orinoco, específicamente en la Gerencia de Ferrocarril adscrita a la Gerencia General de Operaciones Mineras, en la superintendencia de operaciones ferroviarias. Dicha superintendencia se encarga del control de los trenes conformados por locomotoras y vagones, de modo que se haga posible el transporte y acarreo del mineral TEU (Todo en uno) hacia las plantas de procesamiento y de productos hasta llegar a los clientes.
El periodo correspondiente para la realización de este proyecto fue de 6 meses, desde 12 noviembre de 2012 hasta 12 de mayo de 2013.
CAPITULO II
GENERALIDADES DE LA EMPRESA
2.1 LA EMPRESA
Ferrominera Orinoco C.A es una empresa del Estado, tutelada por la Corporación Venezolana de Guayana (CVG) y adscrita al Ministerio del Poder Popular para las Industrias Básicas y Minería del Gobierno de la República Bolivariana de Venezuela, dedicada a la extracción, procesamiento, comercialización y venta de mineral de hierro y sus derivados en el territorio venezolano, que provee a una acería y cinco plantas de reducción directa y se exporta a diversos países ubicados en Europa, Asia y América Latina.
La empresa tiene una capacidad instalada de producción de 25 millones de toneladas por año y una explotación constante de sus minas a cielo abierto, ubicadas en el Estado Bolívar. Cuenta con una Estación de Transferencia de mineral ubicada en Boca de Serpientes, frente al Delta del río Orinoco en el Océano Atlántico, que puede almacenar hasta 180 mil toneladas métricas de mineral, lo cual le permite una capacidad de transferencia anual del orden de 6,5 millones de toneladas. Asimismo, opera una red ferroviaria de 370 kilómetros. Experiencia, calidad y responsabilidad social hacen de CVG Ferrominera Orinoco pilar fundamental de la industria ferrosiderúrgica nacional, garantizando el crecimiento de la cadena productiva del acero y propiciando la generación de productos de valor agregado, para impulsar el desarrollo endógeno de nuestro país.
2.2 UBICACIÓN GEOGRÁFICA
Geográficamente, la organización, CVG Ferrominera Orinoco C.A., se encuentra ubicada en Venezuela (América del Sur), en el Estado Bolívar, específicamente entre Ciudad Piar y Puerto Ordaz. Las operaciones mineras, incluyendo las actividades de exploración geológica de reservas de mineral de hierro, planificación, desarrollo, explotación de minas y trituración, se ejecutan en el distrito ferrífero Piar; y el transporte, procesamiento, almacenaje y despacho de mineral de hierro y sus derivados, se realiza tanto en el distrito ferrífero Piar, como en Puerto Ordaz (ver Figura 1).
Figura 1 Ubicación Geográfica
Fuente: CVG Ferrominera Orinoco C.A. Disponible en: http://www.ferrominera.com
2.3 RESEÑA HISTÓRICA
En 1.976 CVG Ferrominera Orinoco C.A. inicia sus operaciones como empresa responsable de la explotación y aprovechamiento del mineral de hierro en todo el territorio nacional. Para el año 1.985 se inicia la producción de mineral en el yacimiento San Isidro.
La Estación de Transferencia de mineral de hierro, en el océano Atlántico, entra en funcionamiento en el año 1.988.
Para el año 1.990, con la asistencia del Presidente de la República Carlos Andrés Pérez, fue reinaugurada la Planta Minerales Ordaz, C.A. (Minorca); el 2 de febrero del mismo año mediante una inversión de 110 millones de dólares, la empresa Operaciones al Sur del Orinoco (OPCO), subsidiaria venezolana de Kobe Steel, toma a su cargo las operaciones de la planta. Durante el mismo año, reinicia operaciones la antigua Planta de Briquetas HIB, bajo tecnología Midrex. Las divisiones Pao y Piar de CVG Ferrominera alcanzan su máxima producción conjunta, con 20,3 millones de toneladas.
Continuamente, en el año 1.993 inicia operaciones la Planta de Trituración Los Barrancos, en la mina Los Barrancos y en 1.994 se Inician operaciones en la Planta de Pellas de CVG Ferrominera.
Para el año 1.995, se inicia la ampliación de la planta de Procesamiento de Mineral de Hierro en Puerto Ordaz, la división Pao de CVG Ferrominera culmina operaciones y comienza la ejecución del Programa de Adecuación Ambiental de la empresa. En 1.996, se ejecuta el Proyecto de Recuperación Ambiental en El Pao. Y ya para 1.997, se instala la red de comunicaciones de CVG Ferrominera y se construye la planta de reducción directa de Orinoco Iron.
En el año 1.998, CVG Ferrominera Orinoco es certificada con la norma ISO 9002:95. Para el mismo año, el consorcio Conferroven-Irsi construye en Matanzas el primer vagón ferroviario tipo tolva hecho en el país; la planta de Procesamiento de Mineral de Hierro eleva su capacidad a 25 millones de toneladas anuales y la Compañía Operadora del Puerto de Palúa (Copal) asume las operaciones en esa instalación. Posteriormente, en el año 1.999, se presenta el proyecto para la construcción de la Planta Piloto de Concentración en Ciudad Piar.
A lo largo del año 2.001, se presenta el proyecto de reactivación del yacimiento Altamira. En el 2.002; también, CVG Ferrominera alcanza récord de producción de 18,4 millones de toneladas en la división Piar; comienzan las pruebas en el separador magnético de la Planta Piloto de Concentración y entra en funcionamiento la variante Caruachi, nuevo trazado de la vía férrea.
En el 2.006, el Presidente de la República Bolivariana de Venezuela, Hugo Chávez Frías, coloca la piedra fundacional del núcleo de desarrollo endógeno industrializante "Ciudad del Acero", a construirse en el área de Ciudad Piar y la empresa impone un nuevo récord de producción -el quinto de manera consecutiva desde 2.001-, luego de obtener 22,1 millones de toneladas.
Durante el año 2.007, la industria del hierro pone en funcionamiento la primera fase de la Planta de Concentración de Mineral de Hierro, la cual consta de una estación de carga y descarga, sistema de manejo de mineral y patios de apilamiento.
Asimismo, arranca de manera inmediata la segunda etapa de este importante proyecto que contempla culminarse en el 2.009. También, CVG Ferrominera Orinoco asume la administración y operación de la Planta de Briquetas de la Corporación Venezolana de Guayana, operada anteriormente por una filial de la trasnacional japonesa Kobe Steel; y al finalizar el año, y en demostración de compromiso con el bienestar del pueblo venezolano, la empresa destinó 40% de su utilidad neta a responsabilidad social, cifra récord para la industria del hierro.
CVG Ferrominera inicia la administración total de la Planta de Pellas (antigua Toppca), incluyendo la absorción de todos sus trabajadores en el año 2.008. La medida permite continuar contribuyendo con el crecimiento económico del sector hierro y acero en Guayana, la agregación de valor a la materia prima, y el fortalecimiento de la industria del hierro como presiderúrgica.
2.4 FILOSOFIA DE LA EMPRESA
2.4.1 FILOSOFÍA DE GESTIÓN EMPRESARIAL
La Filosofía de Gestión es la manera como una organización define que produce que mercados atenderá, como será su relación, el aporte a las comunidades en las cuales influye y sus planes para operar en el corto, mediano y largo plazo. En CVG Ferrominera esto se hace a través de la misión, visión, valores y la política integral de gestión, entre otros.
CVG Ferrominera, empresa comprometida con el mejoramiento continuo, decidió integrar a la política de la calidad existente, los requisitos en materia de Gestión Ambiental ISO 14001 y de Seguridad y Salud Ocupacional OHSAS 18001. La razón fundamental de esta integración surge ante la presencia de aspectos comunes en los requisitos de cada una de estas políticas; tales como la naturaleza de la empresa, mejora continua y cumplimiento de exigencias legales.
2.4.2 MISIÓN
Extraer, beneficiar, transformar y comercializar mineral de hierro y derivados con productividad, calidad y sustentabilidad, abasteciendo prioritariamente al sector siderúrgico nacional, manteniendo relaciones de producción que reconozcan como único valor creador al trabajo y apoyando la construcción de una estructura social incluyente.
2.4.3 VISIÓN
Ser una empresa socialista del pueblo venezolano, administrada por el Estado, base del desarrollo siderúrgico del país, que responda al bienestar humano, donde la participación en la gestión de todos los actores, el reconocimiento del trabajo como único generador de valor y la conservación del medio ambiente, sean las fortalezas del desarrollo de nuestra organización.
La Filosofía de Gestión es la manera como una organización define que produce que mercados atenderá, como será su relación, el aporte a las comunidades en las cuales influye y sus planes para operar en el corto, mediano y largo plazo. En CVG Ferrominera esto se hace a través de la misión, visión, valores y la política integral de gestión, entre otros.
CVG Ferrominera, empresa comprometida con el mejoramiento continuo, decidió integrar a la política de la calidad existente, los requisitos en materia de Gestión Ambiental ISO 14001 y de Seguridad y Salud
Ocupacional OHSAS 18001. La razón fundamental de esta integración surge ante la presencia de aspectos comunes en los requisitos de cada una de estas políticas; tales como la naturaleza de la empresa, mejora continua y cumplimiento de exigencias legales.
2.5 FUNCIÓN DE LA EMPRESA
CVG Ferrominera Orinoco, C.A., empresa del Estado Venezolano, tiene como responsabilidad la explotación de la industria del mineral de hierro y derivados con productividad, calidad y competitividad, de forma sostenible y sustentable, para abastecer oportuna y suficientemente a la industria Siderúrgica Nacional y aquellos mercados internacionales que resulten económicos y estratégicamente atractivos, garantizando la rentabilidad de la empresa y contribuyendo al desarrollo económico del país.
2.5.1 DESCRIPCIÓN DEL PROCESO PRODUCTIVO
La minería y producción de hierro cumplen un proceso de ocho pasos, para la obtención de mineral comerciable. Los dos últimos pasos (Peletización y Briqueteado), han sido incorporados con la finalidad de agregar valor al mineral, enriqueciéndolo al aumentar su contenido de hierro metálico, haciéndolo así más competitivo en el mercado.
PROSPECCIÓN Y EXPLORACIÓN
El paso inicial en la explotación del mineral de hierro consiste en la prospección y exploración de los yacimientos, con el propósito de conocer sus características, principalmente cuantitativas y cualitativas, así como para estudiar los aspectos técnicos y económicos que determinarán la factibilidad de su aprovechamiento.
GEOLOGÍA Y PLANIFICACIÓN DE MINA
El conocimiento geológico de superficie, el muestreo minucioso de los frentes de arranque, el análisis e interpretación de las perforaciones exploratorias y voladuras, entre otras, son fuentes generadoras de información que permiten determinar con precisión la forma, dimensión y estructura del cuerpo mineralizado. En ellos se identifican los contactos del mineral con el escombro y el mineral de bajo tenor.
PERFORACIÓN Y VOLADURA
Las operaciones de extracción de mineral de hierro en nuestros yacimientos se inician con las perforaciones para las voladuras. Para esta operación se cuenta con taladros eléctricos rotativos, que pueden perforar con diámetros de hasta 55 centímetros, a profundidades de hasta 18 metros (ver Figura 3).
CARGA Y ACARREO DE MINERAL
Una vez que el mineral es fracturado, por efecto de la voladura, es removido por palas eléctricas desde los frentes de producción. Las palas cuentan con baldes de 10 Y 14 cada uno. Se usan adicionalmente cargadores frontales con capacidad de 12,5 y 19,5 cada uno. Para el acarreo del mineral de los frentes de producción hasta la plataforma o andenes de carga con capacidad para 35 vagones se utilizan camiones de 90, 170 Y 180 toneladas (ver Figura 3).
TRANSPORTE A PUERTO ORDAZ
Los grupos de vagones, una vez cargados en los frentes de producción, son llevados al patio de ferrocarril, donde se realizan los acoples hasta formar trenes de 125 vagones. Para el traslado del mineral a Puerto Ordaz, a 140 kilómetros de distancia, los trenes son remolcados por locomotoras diesel eléctricas, de 4.000 HP (ver Figura 3).
DESCARGA Y TRITURACIÓN
Al llegar a Puerto Ordaz, los trenes son seccionados en grupos de 15 vagones; posteriormente, cada vagón es vaciado mediante un volteador con capacidad para 60 vagones por hora. La trituración o molienda consiste en reducir el mineral al tamaño requerido de 3,2 centímetros. Este proceso se inicia en el molino primario, ubicado 30 metros por debajo del volteador de vagones, donde se reduce el tamaño a un máximo de 20 centímetros; luego una correa transportadora lleva el mineral al molino secundario donde se reduce el tamaño máximo a 10 centímetros. Asimismo, el molino terciario tritura el mineral hasta un máximo de 3,2 centímetros.
HOMOGENEIZACIÓN Y RECUPERACIÓN
El mineral luego es transportado hasta el apilador que lo deposita en camadas para conformar una pila de material homogeneizado, física y químicamente, de acuerdo con la calidad exigida. Las pilas de almacenamiento de mineral se encuentran distribuidas de la siguiente forma: pila norte, mineral fino; pila sur, mineral fino y grueso (Ver Figura 2); y pila principal donde se recopilan finos y pellas. La capacidad de almacenamiento es de 2,6 millones de toneladas.
CERNIDO Y SECADO
El mineral recuperado es elevado a la estación de cernido, con capacidad de 6.000 t/h, en la cual se separa el mineral fino (3/8" x O") del mineral grueso (11/4" x 3/8"). Posteriormente, el material es procesado en la planta de secado, con una capacidad de 850 t/h, donde se reduce la humedad del mineral a menos del 6%.
PELETIZACIÓN Y BRIQUETEADO
Con la finalidad de agregar valor al mineral de hierro venezolano, CVG Ferrominera inició en 1991 la construcción de una Planta de Pellas, que opera satisfactoriamente desde su puesta en operación en 1994. La pella es un aglomerado de mineral de hierro, de forma esférica (ver Figura 2), constituye el principal insumo de las plantas de reducción directa, donde contribuye a la disminución del volumen de chatarra requerido para la fabricación del acero, utilizándose igualmente en la alimentación de altos hornos siderúrgicos.
La planta de briquetas de Ferrominera, es una planta de reducción directa de hierro con descarga en caliente, que utiliza tecnología midrex y tecnología lummus de reformación con vapor, donde se extrae el oxígeno del óxido de hierro (pellas y mineral) mediante reacciones químicas a altas temperaturas (800 °C) con un gas compuesto por hidrógeno ( ) y monóxido de carbono (CO) para producir briquetas de alta densidad y alto contenido de hierro metálico; para producir briquetas que es una almohadilla de hierro con un volumen de 105 y un peso aproximado de 550 gramos (ver Figura 2).
Figura 2 Línea de Productos
Fuente: CVG Ferrominera Orinoco C.A. Disponible en: http://www.ferrominera.com
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