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La remediación ambiental es la limpieza de sustancias peligrosas que se ocupa de la eliminación, tratamiento y contención de la contaminación o contaminantes de medios ambientales como el suelo , las aguas subterráneas y los sedimentos . [1] Las regulaciones pueden exigir remediación antes del desarrollo de proyectos de revitalización de tierras. A los desarrolladores que acepten la limpieza voluntaria se les pueden ofrecer incentivos bajo programas estatales o municipales como el Programa de Limpieza de Brownfields del Estado de Nueva York. Si la remediación se realiza mediante la eliminación, los materiales de desecho simplemente se transportan fuera del sitio para su eliminación en otro lugar. El material de desecho también puede estar contenido por barreras físicas como muros pantalla . El uso de muros pantalla está bien establecido en la industria de la construcción. La aplicación de lechada de (baja) presión , utilizada para mitigar los riesgos de licuefacción del suelo en San Francisco y otras zonas sísmicas, [2] ha logrado resultados mixtos en pruebas de campo para crear barreras, y los resultados específicos del sitio dependen de muchas condiciones variables que pueden afectar en gran medida. resultados de impacto. [3] [4]
Las medidas correctivas generalmente están sujetas a una serie de requisitos reglamentarios y también pueden basarse en evaluaciones de los riesgos ecológicos y para la salud humana cuando no existen normas legislativas o cuando las normas son de carácter consultivo. [5]
En los Estados Unidos , el conjunto más completo de Objetivos Preliminares de Remediación (PRG) proviene de los Niveles de Detección Regionales (RSL) de la Agencia de Protección Ambiental (EPA ). [6] Existe un conjunto de normas utilizadas en Europa que a menudo se denominan normas holandesas . La Unión Europea (UE) está avanzando rápidamente hacia estándares a nivel europeo, aunque la mayoría de las naciones industrializadas de Europa tienen sus propios estándares en la actualidad. En Canadá , la mayoría de los estándares para la remediación son establecidos por las provincias individualmente, pero el Consejo Canadiense de Ministros de Medio Ambiente proporciona orientación a nivel federal en forma de Directrices canadienses de calidad ambiental y Estándares para todo Canadá (Estándares para todo Canadá). Hidrocarburos de petróleo en el suelo . [7]
Una vez que se sospecha que un sitio está contaminado, es necesario evaluar la contaminación. A menudo , la evaluación comienza con la preparación de una Evaluación Ambiental del Sitio de Fase I. [8] El uso histórico del sitio y los materiales utilizados y producidos en el sitio guiarán la estrategia de evaluación y el tipo de muestreo y análisis químico que se realizará. A menudo, los sitios cercanos que pertenecen a la misma empresa o que están cerca y han sido recuperados, nivelados o rellenados también están contaminados incluso cuando el uso actual de la tierra parece inocuo. Por ejemplo, es posible que se haya nivelado un aparcamiento utilizando residuos contaminados en el relleno . También es importante considerar la contaminación externa de sitios cercanos, a menudo a través de décadas de emisiones al suelo , aguas subterráneas y aire. También se deben analizar el polvo del techo, la capa superior del suelo , las aguas superficiales y subterráneas de las propiedades cercanas, antes y después de cualquier remediación. Este es un paso controvertido ya que:
A menudo, las corporaciones que realizan pruebas voluntarias en sus sitios están protegidas de que los informes a las agencias ambientales se hagan públicos según las Leyes de Libertad de Información ; sin embargo, una investigación sobre "Libertad de Información" a menudo producirá otros documentos que no están protegidos o producirán referencias a los informes. [ cita necesaria ]
En Estados Unidos ha existido un mecanismo para gravar a las industrias contaminantes con el fin de formar un Superfondo para remediar sitios abandonados, o litigar para obligar a las corporaciones a remediar sus sitios contaminados. Otros países tienen otros mecanismos y comúnmente los sitios se rezonifican para usos "mayores", como viviendas de alta densidad, para darle al terreno un valor más alto, de modo que después de deducir los costos de limpieza todavía haya un incentivo para que un desarrollador compre el terreno, lo limpie , remodelarlo y venderlo, a menudo como apartamentos (unidades residenciales). [ cita necesaria ]
Existen varias herramientas para mapear estos sitios y que permiten al usuario ver información adicional. Una de esas herramientas es TOXMAP , un Sistema de Información Geográfica (SIG) de la División de Servicios de Información Especializados de la Biblioteca Nacional de Medicina de los Estados Unidos (NLM) que utiliza mapas de los Estados Unidos para ayudar a los usuarios a explorar visualmente datos de la Protección Ambiental de los Estados Unidos. Programas de Inventario de Liberaciones Tóxicas y Superfund de la Agencia (EPA) . [ cita necesaria ]
Las tecnologías de remediación son muchas y variadas, pero generalmente pueden clasificarse en métodos ex situ e in situ. Los métodos ex situ implican la excavación de los suelos afectados y su posterior tratamiento en la superficie, así como la extracción de aguas subterráneas contaminadas y su tratamiento en la superficie. Los métodos in situ buscan tratar la contaminación sin remover los suelos o el agua subterránea. Se han desarrollado varias tecnologías para la remediación de suelos/sedimentos contaminados con petróleo. [9] [10]
Los enfoques tradicionales de remediación consisten en la excavación del suelo y su eliminación en vertederos y "bombeo y tratamiento" de aguas subterráneas . Las tecnologías in situ incluyen, entre otras: solidificación y estabilización , extracción de vapor del suelo , barreras reactivas permeables, atenuación natural monitoreada, biorremediación - fitorremediación , oxidación química, extracción mejorada con vapor y desorción térmica in situ y se han utilizado ampliamente en la EE.UU. [11]
Los contaminantes pueden eliminarse de un sitio o controlarse. Una opción de control son las paredes de barrera, que pueden ser temporales para evitar la contaminación durante el tratamiento y la eliminación, o más permanentes. Las técnicas para construir muros de barrera son la mezcla profunda de tierra, la inyección por chorro , la inyección a baja presión con cemento y productos químicos, la congelación y los muros pantalla. Los muros de barrera deben construirse con materiales impermeables y resistentes al deterioro por el contacto con los desechos, durante toda la vida útil del muro de barrera. No fue hasta el uso de lechadas químicas y poliméricas más nuevas en las décadas de 1950 y 1960 que las agencias federales del gobierno de EE. UU. reconocieron la necesidad de establecer una vida útil mínima del proyecto de 50 años en aplicaciones del mundo real. [12]
El Departamento de Energía es una agencia del gobierno de EE. UU. que patrocina investigaciones para formular, probar y determinar aplicaciones de uso para lechadas poliméricas innovadoras utilizadas en barreras de contención de desechos. El cemento Portland se utilizó en el pasado, sin embargo, el agrietamiento y el bajo rendimiento en condiciones húmedas y secas en sitios áridos necesitan materiales mejorados para remediarlo. Los sitios que necesitan remediación tienen condiciones variables de humedad y suelo. La implementación en el campo sigue siendo un desafío: diferentes condiciones ambientales y del sitio requieren diferentes materiales y las tecnologías de colocación son específicas de las características de los compuestos utilizados, que varían en viscosidad, tiempo de gel y densidad: [13]
"Sin embargo, la selección de barreras subterráneas para cualquier sitio determinado que necesite remediación y la selección de una tecnología de barrera particular deben realizarse mediante el Proceso Superfund, con especial énfasis en las partes de investigación de remediación y estudio de factibilidad. La compatibilidad química La relación del material con los desechos, lixiviados y la geología con los que es probable que entre en contacto es de particular importancia para las barreras construidas a partir de fluidos que se supone deben fraguar in situ. La EPA enfatiza esta compatibilidad en sus documentos de orientación, señalando que una caracterización exhaustiva Se requieren evaluaciones de los desechos, lixiviados, química del material de barrera, geoquímica del sitio y pruebas de compatibilidad del material de barrera con el entorno químico probable del sitio de eliminación".
Estas pautas son para todos los materiales: experimentales y tradicionales.
La desorción térmica es una tecnología para la remediación de suelos. Durante el proceso, un desorbedor volatiliza los contaminantes (por ejemplo, aceite, mercurio o hidrocarburos) para separarlos especialmente del suelo o lodo. Después de eso, los contaminantes pueden recolectarse o destruirse en un sistema de tratamiento de gases de escape. [ cita necesaria ]
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Los procesos de excavación pueden ser tan simples como transportar el suelo contaminado a un vertedero regulado , pero también pueden implicar airear el material excavado en el caso de compuestos orgánicos volátiles (COV) . Los avances recientes en bioaumentación y bioestimulación del material excavado también han demostrado ser capaces de remediar compuestos orgánicos semivolátiles (SVOC) en el sitio. [14] Si la contaminación afecta el fondo de un río o de una bahía, sepuede dragar el lodo de la bahía u otras arcillas limosas que contengan contaminantes (incluidos lodos de depuradora con microorganismos nocivos ). Recientemente, la oxidación química ExSitu también se ha utilizado en la remediación de suelos contaminados. Este proceso implica la excavación del área contaminada en grandes áreas bermadas donde se tratan mediante métodos de oxidación química. [15]
Se utiliza para eliminar líquidos en fase no acuosa (NAPL) del acuífero. Esto se hace bombeando una solución surfactante al acuífero contaminado utilizando pozos de inyección que pasan a través de zonas contaminadas hasta los pozos de extracción. Luego, la solución tensioactiva que contiene contaminantes se captura y se bombea mediante pozos de extracción para su posterior tratamiento en la superficie. Luego, el agua después del tratamiento se descarga en aguas superficiales o se reinyecta en aguas subterráneas. [dieciséis]
En formaciones geológicas que permiten la administración de agentes de mitigación de hidrocarburos o surfactantes especiales, este enfoque proporciona una solución rentable y permanente para sitios que previamente no han tenido éxito al utilizar otros enfoques de recuperación. Esta tecnología también tiene éxito cuando se utiliza como paso inicial en un enfoque de recuperación multifacético que utiliza SEAR y luego oxidación in situ, mejora de la biorremediación o extracción de vapor del suelo (SVE). [ cita necesaria ]
Bombear y tratar implica bombear agua subterránea contaminada con el uso de una bomba sumergible o de vacío y permitir que el agua subterránea extraída se purifique avanzando lentamente a través de una serie de recipientes que contienen materiales diseñados para adsorber los contaminantes del agua subterránea. Para sitios contaminados con petróleo, este material suele ser carbón activado en forma granular. También se pueden utilizar reactivos químicos como floculantes seguidos de filtros de arena para disminuir la contaminación del agua subterránea. La extracción con aire es un método que puede ser eficaz para contaminantes volátiles como los compuestos BTEX que se encuentran en la gasolina. [ cita necesaria ]
Para la mayoría de los materiales biodegradables como BTEX , MTBE y la mayoría de los hidrocarburos, se pueden utilizar biorreactores para limpiar el agua contaminada hasta niveles no detectables. Con los biorreactores de lecho fluidizado es posible lograr concentraciones de descarga muy bajas que cumplirán o superarán los requisitos de descarga para la mayoría de los contaminantes. [ cita necesaria ]
Dependiendo de la geología y el tipo de suelo, bombear y tratar puede ser un buen método para reducir rápidamente las altas concentraciones de contaminantes. Es más difícil alcanzar concentraciones suficientemente bajas para satisfacer los estándares de remediación, debido al equilibrio de los procesos de absorción / desorción en el suelo. Sin embargo, bombear y tratar no suele ser la mejor forma de remediación. Es costoso tratar el agua subterránea y, por lo general, limpiar una fuga con bomba y tratamiento es un proceso muy lento. Es más adecuado para controlar el gradiente hidráulico y evitar que el producto se propague más. Las mejores opciones de tratamiento in situ a menudo incluyen rociado de aire/extracción de vapor del suelo (AS/SVE) o extracción de fase dual/extracción multifásica (DPE/MPE). Otros métodos incluyen intentar aumentar el contenido de oxígeno disuelto del agua subterránea para favorecer la degradación microbiana del compuesto (especialmente petróleo) mediante la inyección directa de oxígeno en el subsuelo, o la inyección directa de una suspensión que libera oxígeno lentamente con el tiempo (normalmente peróxido de magnesio). u oxihidróxido de calcio). [ cita necesaria ]
El trabajo de solidificación y estabilización tiene un historial razonablemente bueno, pero también una serie de deficiencias graves relacionadas con la durabilidad de las soluciones y los posibles efectos a largo plazo. Además, las emisiones de CO 2 debidas al uso de cemento también se están convirtiendo en un obstáculo importante para su uso generalizado en proyectos de solidificación/estabilización. [ cita necesaria ]
La estabilización/solidificación (S/S) es una tecnología de remediación y tratamiento que se basa en la reacción entre un aglutinante y el suelo para detener/prevenir o reducir la movilidad de los contaminantes. [ cita necesaria ]
El S/S convencional es una tecnología de remediación establecida para suelos contaminados y una tecnología de tratamiento para desechos peligrosos en muchos países del mundo. Sin embargo, la adopción de tecnologías S/S ha sido relativamente modesta y se han identificado una serie de barreras que incluyen: [ cita necesaria ]
Las nuevas tecnologías de oxidación in situ se han vuelto populares para la remediación de una amplia gama de contaminantes del suelo y de las aguas subterráneas. La remediación por oxidación química implica la inyección de oxidantes fuertes como peróxido de hidrógeno , gas ozono , permanganato de potasio o persulfatos. [17]
También se puede inyectar oxígeno gaseoso o aire ambiente para promover el crecimiento de bacterias aeróbicas que aceleran la atenuación natural de los contaminantes orgánicos. Una desventaja de este enfoque es la posibilidad de disminuir la destrucción natural de los contaminantes anaeróbicos, donde las condiciones existentes mejoran las bacterias anaeróbicas que normalmente viven en el suelo y prefieren un ambiente reductor . En general, la actividad aeróbica es mucho más rápida que la anaeróbica y las tasas de destrucción general suelen ser mayores cuando la actividad aeróbica se puede promover con éxito. [ cita necesaria ]
La inyección de gases en el agua subterránea también puede provocar que la contaminación se propague más rápido de lo normal dependiendo de la hidrogeología del sitio. En estos casos, las inyecciones descendentes del flujo de agua subterránea pueden proporcionar una destrucción microbiana adecuada de los contaminantes antes de la exposición a las aguas superficiales o a los pozos de suministro de agua potable. [ cita necesaria ]
También se debe considerar la migración de contaminantes metálicos siempre que se modifique el potencial de oxidación-reducción del subsuelo. Ciertos metales son más solubles en ambientes oxidantes mientras que otros son más móviles en ambientes reductores. [ cita necesaria ]
La extracción de vapor del suelo (SVE) es una tecnología de remediación eficaz del suelo. [18] La "extracción multifase" (MPE) también es una tecnología de remediación eficaz cuando el suelo y el agua subterránea deben remediarse simultáneamente. SVE y MPE utilizan diferentes tecnologías para tratar los compuestos orgánicos volátiles (COV) generados después de la eliminación al vacío de aire y vapores (y COV) del subsuelo e incluyen carbón activado granular (más comúnmente utilizado históricamente), térmico y/o catalítico. oxidación y condensación de vapor. Generalmente, el carbono se utiliza para corrientes de vapor con concentración baja de VOC (por debajo de 500 ppmV), la oxidación se utiliza para corrientes con concentración moderada de VOC (hasta 4000 ppmV) y la condensación de vapor se utiliza para corrientes de vapor con concentración alta de VOC (más de 4000 ppmV). A continuación se muestra un breve resumen de cada tecnología. [ cita necesaria ]
El uso de agentes reactivos de tamaño nanométrico para degradar o inmovilizar contaminantes se denomina nanorremediación . En la nanorremediación de suelos o aguas subterráneas, las nanopartículas se ponen en contacto con el contaminante mediante inyección in situ o mediante un proceso de bombeo y tratamiento. Luego, los nanomateriales degradan los contaminantes orgánicos mediante reacciones redox o se adsorben e inmovilizan metales como el plomo o el arsénico . En entornos comerciales, esta tecnología se ha aplicado predominantemente a la remediación de aguas subterráneas , con investigaciones sobre el tratamiento de aguas residuales . [19] La investigación también está investigando cómo se pueden aplicar las nanopartículas a la limpieza de suelos y gases. [20]
Los nanomateriales son altamente reactivos debido a su alta superficie por unidad de masa y, debido a esta reactividad, los nanomateriales pueden reaccionar con los contaminantes objetivo a un ritmo más rápido que las partículas más grandes. La mayoría de las aplicaciones de campo de la nanorremediación han utilizado hierro nanovalente de valencia cero (nZVI), que puede emulsionarse o mezclarse con otro metal para mejorar la dispersión. [21] [22]
El hecho de que las nanopartículas sean altamente reactivas puede significar que se aglutinan o reaccionan rápidamente con partículas del suelo u otros materiales en el medio ambiente, limitando su dispersión a los contaminantes objetivo. [23] Algunos de los desafíos importantes que actualmente limitan las tecnologías de nanorremediación incluyen la identificación de recubrimientos u otras formulaciones que aumenten la dispersión de los agentes de nanopartículas para alcanzar mejor los contaminantes objetivo y al mismo tiempo limitar cualquier toxicidad potencial para los agentes de biorremediación, la vida silvestre o las personas. [ cita necesaria ]
La biorremediación es un proceso que trata un área contaminada, ya sea alterando las condiciones ambientales para estimular el crecimiento de microorganismos o mediante la actividad de los microorganismos naturales, lo que resulta en la degradación de los contaminantes objetivo. Las categorías amplias de biorremediación incluyen bioestimulación , bioaumentación y recuperación natural ( atenuación natural ). La biorremediación se realiza en el sitio contaminado (in situ) o después de la remoción de suelos contaminados en otro sitio más controlado (ex situ).
En el pasado, ha sido difícil recurrir a la biorremediación como una solución política implementada, ya que la falta de una producción adecuada de microbios remediadores generó pocas opciones para su implementación. Aquellos que fabrican microbios para biorremediación deben estar aprobados por la EPA; sin embargo, la EPA tradicionalmente ha sido más cautelosa respecto de las externalidades negativas que pueden surgir o no de la introducción de estas especies. Una de sus preocupaciones es que los químicos tóxicos conducirían a la degradación genética del microbio, que luego se transmitiría a otras bacterias dañinas, creando más problemas, si los patógenos desarrollan la capacidad de alimentarse de contaminantes. [24]
La entomoremediación es una variante de la biorremediación en la que los insectos descontaminan los suelos. Las técnicas de entomoremediación involucran microorganismos , colémbolos , hormigas , moscas , escarabajos y termitas . [25] Depende de larvas de insectos saprofitos , resistentes a condiciones ambientales adversas y capaces de bioacumular contaminantes tóxicos de metales pesados .
Hermetia illucens (mosca soldado negra - BSF) es un participante importante en la entomoremediación. Se ha observado que H. illucens reduce el peso seco del sustrato contaminado en un 49%. Se ha observado que las larvas de H. illucens acumulan cadmio en una concentración del 93% y un factor de bioacumulación de 5,6, plomo , mercurio , zinc con un factor de bioacumulación de 3,6 y arsénico en una concentración del 22%. [26] [27] Las larvas de mosca soldado negra (BSFL) también se han utilizado para monitorear la degradación y reducción de la contaminación por petróleo antropogénico en el medio ambiente. [28]
La entomoremediación se considera viable como un método accesible de baja energía, bajas emisiones de carbono y altamente renovable para la descontaminación ambiental. [ cita necesaria ]
Recientemente se ha explorado la limpieza de sedimentos contaminados con petróleo con microburbujas de aire que colapsan automáticamente como una tecnología libre de químicos. Las microburbujas de aire generadas en el agua sin añadir ningún tensioactivo podrían usarse para limpiar sedimentos contaminados con petróleo. Esta tecnología es prometedora respecto al uso de productos químicos (principalmente tensioactivos) para el lavado tradicional de sedimentos contaminados con petróleo. [29]
En preparación para cualquier remediación significativa, se debe realizar una amplia consulta con la comunidad. El proponente debe presentar información a la comunidad y solicitarla. El proponente necesita aprender sobre usos "sensibles" (futuros) como guarderías, escuelas, hospitales y parques infantiles, así como información sobre inquietudes e intereses de la comunidad. La consulta debe ser abierta y grupal para que cada miembro de la comunidad esté informado sobre cuestiones en las que quizás no haya pensado individualmente. Se debe contratar a un presidente independiente aceptable tanto para el proponente como para la comunidad (a cargo del proponente si se requiere un pago). Las actas de las reuniones, incluidas las preguntas formuladas y sus respuestas, y copias de las presentaciones del proponente, deben estar disponibles tanto en Internet como en una biblioteca local (incluso una biblioteca escolar) o en un centro comunitario. [ cita necesaria ]
El riesgo incremental para la salud es el mayor riesgo que enfrentará un receptor (normalmente un ser humano que vive cerca) debido a (la falta de) un proyecto de remediación. El uso del riesgo incremental para la salud se basa en efectos cancerígenos y de otro tipo (p. ej., mutagénicos , teratogénicos ) y a menudo implica juicios de valor sobre la tasa proyectada aceptable de aumento del cáncer . En algunas jurisdicciones esto es 1 en 1.000.000, pero en otras jurisdicciones la tasa de aumento proyectada aceptable es 1 en 100.000. Un riesgo incremental para la salud relativamente pequeño proveniente de un solo proyecto no es de mucha comodidad si el área ya tiene un riesgo para la salud relativamente alto debido a otras operaciones como incineradores u otras emisiones, o si existen otros proyectos al mismo tiempo que causan un riesgo acumulativo mayor o una riesgo total inaceptablemente alto. Una analogía que suelen utilizar los remediadores es comparar el riesgo de la remediación para los residentes cercanos con los riesgos de muerte por accidentes automovilísticos o por fumar tabaco . [ cita necesaria ]
Se establecen estándares para los niveles de polvo, ruido, olor, emisiones al aire y al agua subterránea, y descarga a alcantarillas o vías fluviales de todas las sustancias químicas preocupantes o que probablemente se produzcan durante la remediación mediante el procesamiento de los contaminantes. Estos se comparan tanto con los niveles naturales del área como con los estándares para áreas zonificadas a medida que se zonifican las áreas cercanas y con los estándares utilizados en otras remediaciones recientes. El hecho de que la emisión provenga de un área clasificada como industrial no significa que en un área residencial cercana deba permitirse exceder los estándares residenciales apropiados. [ cita necesaria ]
El monitoreo del cumplimiento de cada estándar es fundamental para garantizar que los excesos se detecten y se informen tanto a las autoridades como a la comunidad local. [ cita necesaria ]
La aplicación de la ley es necesaria para garantizar que las infracciones continuas o significativas den lugar a multas o incluso penas de cárcel para quien contamina. [ cita necesaria ]
Las sanciones deben ser significativas ya que, de lo contrario, las multas se tratan como un gasto normal de hacer negocios. El cumplimiento debe ser más barato que tener incumplimientos continuos. [ cita necesaria ]
Se deben evaluar los riesgos de las operaciones, el transporte de material contaminado, la eliminación de desechos que puedan estar contaminados, incluida la ropa de los trabajadores, y se debe desarrollar un plan formal de respuesta a emergencias. Cada trabajador y visitante que ingrese al sitio debe recibir una inducción de seguridad personalizada según su participación en el sitio. [ cita necesaria ]
Las comunidades locales y el gobierno local a menudo se resisten a la rezonificación debido a los efectos adversos sobre las comodidades locales de la remediación y el nuevo desarrollo. Los principales impactos durante la remediación son el ruido, el polvo, los olores y el riesgo incremental para la salud. Luego está el ruido, el polvo y el tráfico de las urbanizaciones. Luego está el impacto sobre el tráfico local, las escuelas, los campos de juego y otras instalaciones públicas de la población local, que a menudo aumenta enormemente. [30]
Las dioxinas de Union Carbide utilizadas en la producción del pesticida ahora prohibido ácido 2,4,5-triclorofenoxiacético y el defoliante Agente Naranja contaminaron la Bahía de Homebush . La remediación se completó en 2010, pero la pesca seguirá prohibida durante décadas. [31] [32]
Actualmente está en marcha un contrato de la UE para la inmovilización de una zona contaminada de 20.000 m 3 en Bakar , Croacia , basado en la solidificación/estabilización con ImmoCem . [ cita necesaria ] Después de tres años de investigación intensiva por parte del gobierno croata, la UE financió el proyecto de inmovilización en Bakar. El área está contaminada con grandes cantidades de TPH , PAH y metales. Para la inmovilización, el contratista optó por utilizar el procedimiento mix-in-plant. [ cita necesaria ]
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