“SECRETARÍA DE AGRICULTURA, GANADERÍA, DESARROLLO RURAL, PESCA Y ALIMENTACIÓN” Subsecretaría de Desarrollo Rural Dirección General de Apoyos para el Desarrollo Rural”
Control de
Cárcavas.
CONTROL DE CÁRCAVAS
Figura 1. Vista de una cárcava
Defnición
Figura 1. Vista de una cárcava
La cárcava es una zanja producto de la erosión que generalmente sigue la pendiente máxima del terreno y constituye un cauce natural en donde se concentra y corre el agua proveniente de las lluvias. El agua que corre por la cárcava arrastra gran cantidad de partículas del suelo. Las cárcavas se inician cuando el suelo ha sido removido por el ujo supercial ormando pequeños surcos considerado como zanjeado incipiente y a medida que aumenta el escurrimiento se orman pequeños canalillos que van creciendo en ancho y en proundidad hasta ormar secciones transversales de dierentes ormas que se agrandan con la presencia de las avenidas máximas.
a) Vista de una cárcava
Consecuentemente, las cárcavas se originan por la concentración de los escurrimientos superciales en determinados puntos críticos del terreno. El control de las cárcavas en el proceso de ormación es sencillo, pues generalmente basta pasar el arado o la rastra a través de estos canalillos para que desaparezcan e impedir así su crecimiento. Cuando las cárcavas crecen y no se pueden cruzar por los implementos agrícolas, es cuando estas secciones transversales están sometidas a procesos de crecimiento laterales hacia los taludes de las márgenes derecha e izquierda de la cárcava, en la parte alta o inicio de la misma y es cuando es necesario realizar obras y prácticas para su control (Figura 1a). Los crecimientos laterales, en la parte alta y en lecho de la cárcava se deben a que el agua, a medida que va descendiendo por la ladera y debido a las irregularidades en el terreno, se va concentrando en la parte alta, a lo largo de la cárcava y en el lecho de la misma originando su crecimiento (Figura 1b).
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Largo Ancho
Profundidad b) Crecimiento de las cárcavas
c) Erosión remontante
Con un volumen de agua mayor y una velocidad del ujo que va en aumento, la sección transversal de la cárcava se va agrandando debido a la erosión remontante (Figura 1c) en los taludes y en la parte alta y al crecimiento vertical en el lecho de la cárcava producto de la capacidad de remoción, transporte y socavación del ujo supercial.
Causas de la ormación de las cárcavas
Los actores ísicos como el tamaño y la orma del área de drenaje de la cárcava, la topograía (longitud y grado y orma de la pendiente), las propiedades ísicas de los suelos especialmente aquellos que orman grietas cuando secos, son los que avorecen el crecimiento de las cárcavas. En resumen, las principales causas de la ormación de cárcavas son:
La mayor parte de las cárcavas se orman debido a las actividades humanas y otras por la presencia de eventos de lluvia extraordinarios que saturan al suelo y por las condiciones de pendiente y de lo impermeable del sustrato causan los movimientos en masa de los suelos o el aumento en los sistemas de drenaje en las laderas y las montañas.
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Algunas de las causas de la ormación de cárcavas son: el sobrepastoreo propiciado por el crecimiento de los hatos ganaderos que rebasa la capacidad de carga permisible y la reducción de cobertura de la vegetación; la expansión de los terrenos de cultivo de escarda en las partes altas de las laderas o de las montañas sin tomar en cuenta el manejo de los suelos y la cobertura vegetal que causa un concentración de los escurrimientos superciales; la deorestación debido a los cambios de uso del suelo, la sedentarización de la milpa, la producción de madera, el aprovechamiento de especies maderables y no maderables que causan una reducción de la propia vegetación para proteger a los suelos contra la erosión y la presencia de sis temas de drenaje naturales que van creciendo continuamente ya que no tienen la capacidad para desalojar los crecientes escurrimientos superciales. Las acciones del hombre como el uso inapropiado de las zonas orestales, de pastizales y de selvas donde realizan tala inmoderadas, establecen cultivos anuales sin el uso de prácticas de conservación de suelos hacen que con en el tiempo los terrenos productivos se vuelvan improductivos y se abandonen sin protegerlos de los agentes erosivos. En las zonas de agostadero el excesivo pastoreo por los crecientes hatos ganado bovino, caprinos y ovinos propician un sobrepastoreo que reduce la cubierta vegetal y disminuye la inltración del agua en el suelo, aumentando los escurrimientos en las zonas de drenaje de las cárcavas. El desarrollo de inraestructura para la producción: como surcados, terrazas, bordos de captación de escurrimientos con sus estructuras vertedoras, canales de desviación, caminos mal trazados o sin mantenimiento preventivo provocan la ormación y crecimientos de las cárcavas cuando los escurrimientos se concentran en las zonas de ruptura.
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Cambios de uso del suelo Uso inadecuado de laderas Caminos no protegidos Hábito subterráneo de roedores Prácticas inadecuadas de laboreo Pérdida de la resistencia del suelo a la erosión Aprovechamientos orestales no controlados Sobrepastoreo Ruptura de obras aguas arriba Lluvias de alta intensidad Suelos susceptibles a la erosión en canalillos Áreas de drenaje compactas donde se concentran en orma rápida los escurrimientos
Clasifcación de cárcavas Las cárcavas se pueden clasicar por la orma de la sección, por su proundidad y área de drenaje y por su continuidad a lo largo de la pendiente. Sección transversal. La cárcavas se clasican por la orma
de la sección transversal en tipo U que se orman cuando el suelo supercial tiene la misma resistencia que el subsuelo; el tipo V que se orma cuando el subsuelo tiene mas resistencia que el suelo supercial y el tipo trapezoidal se orma cuando el sustrato es muy resistentes a la erosión como sucede en las zonas de tepetates (Figura 2). Forma de “U”
Forma de “V” Suelo
Suelo
Subsuelo
Forma Trapezoidal Suelo
Subsuelo
Subsuelo
Proundidad y área de drenaje de las cárcavas. A este respecto, las cárcavas se agrupan en pequeñas, me dianas y grandes de acuerdo con los valores que se muestran a continuación:
Clase
Profundidad (m)
Área de drenaje (ha)
Pequeñas
<1
<2
Medianas
1a5
2 a 20
Grandes
>5
> 20
3
Las cárcavas de pueden agrupar en: ●
Estas conorman un sistema de drenaje supercial bien denido. Tienen una cárcava principal en la que conuyen las cárcavas secundarias conormando un sistema de drenaje o varios sistemas de drenaje.
●
Continúas:
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Se reduce el área útil de cultivo y, por consiguiente, los rendimientos por unidad de supercie, lo que disminuye además el valor de la tierra. Los costos de operación aumentan considerablemente en los terrenos donde por descuido se ha permitido la ormación de cárcavas.
Objetivos del control de cárcavas ●
No continúas: Estas se presentan en orma aislada
y son provocadas por los movimientos en masa de un terreno o por la concentración de escurrimiento en una ladera pero no conorman un sistema de cárcavas, sino que están aisladas. Generalmente la descarga de los escurrimientos, se presenta en áreas planas y la cárcava tiende a desparecer.
Daños ocasionados por las cárcavas Las cárcavas originan grandes perjuicios, tanto o más graves cuando más numerosas y proundas sean; llegan inclusive a inutilizar grandes áreas de cultivo o terrenos dedicados al pastoreo. Entre los principales daños ocasionados por las cárcavas pueden citarse los siguientes:
El control de cárcavas debe estar dentro del plan de mane jo de una zona de producción, conservación y protección y debe considerarse como un sistema de recuperación de zonas degradadas y de protección de las obras de inraestructura hidroagricolas o de caminos en partes bajas de las aéreas de drenaje de las cárcavas. Los objetivos del control de las cárcavas deben establecerse al inicio del proyecto y estos pueden ser: ● ● ● ● ● ● ● ●
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El arrastre del suelo értil en el área dañada, lo que reduce considerablemente la productividad. El azolve de los vasos de almacenamiento, canales y otras obras hidráulicas, así como de los cauces naturales localizados en la parte baja de la cuenca, lo que reduce la vida útil de las estructuras mismas y casi siempre obliga a realizar importantes erogaciones para el desazolve. El depósito o acumulación de suelos inértiles acarreados de las zonas erosionadas sobre los terrenos értiles situados en las partes bajas, lo que origina una disminución de la productividad en las áreas aectadas. La dicultad para cruzar las cárcavas con los implementos y maquinaria agrícola de que se disponga, lo que en muchos casos llega a imposibilitar totalmente esta operación. Aumentan el peligro para el ganado en pastoreo, que al transitar cerca de las orillas de las cárcavas pueden resbalar y causarse serios daños. En algunos casos, las cárcavas cerca de los caminos, producen socavaciones que hacen peligroso el tránsito en general. Las cárcavas hacen el papel de drenes que concentran el agua precipitada en las zonas circundantes y limitan la humedad aprovechable para los cultivos establecidos.
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Control de los escurrimientos superciales Corrección de la pendiente del cauce Disminuir la producción de sedimentos Mejorar la calidad del agua escurrida Conservar la humedad en las laderas Estabilización de taludes Propiciar el desarrollo de la vegetación natural Aumentar la inltración y recarga de acuíeros Captación del agua Mejorar el acondicionamiento hidráulico los ríos
Principios para el control de cárcavas Antes del inicio de un programa de control de cárcavas hay que denir el objetivo del programa, ya sea: proteger las obras de inraestructura hidroagricolas, caminos y poblados; estabilizar las cárcavas para reducir su crecimiento y/o recuperar los terrenos para la producción agropecuaria o orestal, ya que de ello depende la estrategia para el control. Un programa de control de cárcavas se inicia deniendo las áreas de laderas y las zonas con cárcavas utilizando imágenes de Google Earth (Figura 3) u ortootos que denan claramente las zonas de trabajo. La delimitación de la cárcava permite denir las zonas de ladera que son las que generan los escurrimientos superciales y a la vez son las zonas de crecimiento de estas áreas de drenaje y de las cárcavas principales y sus ramales. Esto permitirá denir si se van recuperar solo las cárcavas continuas en sistema bien denido de drenaje o también cárcavas aisladas. Una vez ubicada la zona de trabajo se deben realizar recorridos de campo a lo largo de la cárcava principal y sus ramales para levantar el perl longitud de la cárcava, las
Figura 3. Área de drenaje de una cárcava
(b) En el ejemplo, la longitud de la cárcava es de 120 metros, la cota en la parte alta es de 2,349 msnm, la de la parte baja es de 2,302 msnm y el desnivel es de 47 m, lo cual da una pendiente de 39% (Figura 4a).
pendientes medias de los dierentes tramos y las secciones transversales considerando el ancho y la proundidad de la cárcava (Figura 4).
Figura 4. Perfl longitudinal y secciones transversales de una cárcava. 2,360 2,350 2,340 ) m 2,330 n s m 2,320 ( d 2,310 u t i t 2,300 l A 2,290 2,280 2,270
Las secciones transversales muestran que la cárcava tiene un ancho que varia de 4 a 5 m y una proundidad que uctúa entre 2 y 3 metros por lo que la cárcava es mediana (Figura 4b). Con base a este levantamiento de campo y con el área de drenaje de la cárcava se tiene que denir cual es el origen de los escurrimientos para tratar de reducirlos o derivarlos para que no siga aumentando la sección transversal de la cárcava y para establecer la estrategia de manejo. En este caso, se puede denir como controlar los escurrimientos de la zona de ladera o de drenaje de la cárcava y como reducir o evitar el crecimiento de las secciones transversales de la cárcava. Para controlar una cárcava, la primera acción es eliminar la causa que la originó, para lo cual se tienen que eectuar trabajos a dos niveles:
0
10
60
75
Longitud de la cárcava
(a)
100
120
●
A nivel de ladera o área de drenaje, que en muchos casos resulta ser suciente, cuando con prácticas de conservación se controla el escurrimiento supercial en esta zona.
5
●
También puede ser que después de haber tratado la ladera todavía se mantiene ujo por la cárcava, entonces se eectúan trabajos a nivel de la cárcava misma.
Figura 5. Control de cárcavas utilizando presas de control de azolves y obras de captación aguas arriba
Prácticas de conservación a nivel de ladera A nivel de ladera, las prácticas se deben encaminarse a evitar, reducir o controlar el escurrimiento supercial y aumentar la inltración del agua en el suelo. Las prácticas apropiadas son: ●
●
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Promover la repoblación de pastos y/o bosques con especies nativas. El buen manejo de los pastos (pastoreo de corta duración, rotación, pastoreo holístico, entre otros) y bosques. Zanjas de inltración en bosques y pastizales. Terrazas de absorción. Surcos en contorno. Zanjas de desviación.
Prácticas a nivel de Cárcavas Si después de haber tratado la ladera todavía hay escurrimiento en la cárcava, o en el caso de que la ladera tenga un sistema de cárcavas continuas sin una apreciable área de drenaje, se eectuarán trabajos a nivel de éstas, consistentes en suavizar taludes, establecer de vegetación (arbustiva, pastizales, árboles), colocar pequeñas barreras u obstáculos transversales al ujo de agua o presas permanentes de control de azolves, a n de disminuir la velocidad del agua y avorecer la sedimentación de las partículas que lleva el agua en suspensión. Todo esto estará en unción del tamaño de la sección transversal de la cárcava (ancho y proundidad) y del área de drenaje de la misma. Para cárcavas medianas y grandes normalmente se utilizan estructuras estables construidas con material consolidado de carácter permanente como son las presas de piedra acomodada, mampostería y de gaviones que es posible establecerlas en dierentes secciones transversales a n de captar sedimentos y evitar el crecimiento de la cárcava. Las decisiones para el control de cárcavas dependerán de la disponibilidad de recursos económicos y del objetivo del manejo. Se podrían construir presas ltrantes en cada ramal de la cárcava, con el criterio cabeza a pie, para evitar el crecimiento de las cárcavas. Con esto se asegura que las cárcavas no crezcan pero el terreno continúa degradado (Figura 5).
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Bajo esta estrategia se construyen presas ltrantes con el criterio cabeza - pie y se tiene que construir presas ltrantes a lo largo de la cárcava (Figura 6).
Figura 6. Control de cárcavas a lo largo del perfl longitudinal.
Algunas veces es preerible construir una presa de control de azolves obra bien cimentada en la parte baja de la cárcava para captar los azolves, ormando un área de sedimentación de los azolves que reducen la capacidad erosiva del ujo supercial (Figura 7).
Figura 7. Control de cárcavas utilizando una presa de control de azolves en la parte baja.
viado en orma permanente hacia otros desagües que de antemano hayan sido protegidos, lo que reduce considerablemente la cantidad de agua que con anterioridad era drenada por la cárcava. El empleo de zanjas derivadoras o desviadoras, que consisten en la construcción de una zanja aguas arriba de la cárcava, con sección suicientemente amplia para conducir el escurrimiento del área de captación hacia otros desagües convenientemente elegidos, evitándose en esta orma el paso del agua a través de la cárcava cuando no está debidamente estabilizada. El uso de estructuras especíicas para el control de la cabeza de la cárcava. La más común de éstas es una rápida cuyo piso esté debidamente protegido por un zam¬peado de piedra o de concreto reorzado. Para construir esta estructura, es necesario suavizar previa¬mente la cabeza de la cárcava, proporcionándole taludes convenientes con 30 a 40% de pendiente.
De esta orma, se evita el crecimiento de la cárcava y se tienen que realizar trabajos en la parte alta para evitar el crecimiento y la erosión remontante.
Etapas para el control de cárcavas Durante la secuencia de los trabajos a desarrollar para el control de las cárcavas, se pueden distinguir tres etapas dierentes, que son: ●
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La prevención y detención de la erosión remontante, para evitar el crecimiento de la cárcava aguas arriba. A esta operación se le denomina cabeceo de las torrenteras. La disminución, hasta donde sea posible, de la erosión de los taludes y del ondo de la cárcava. Rehabilitación y estabilización nal de la misma, con diversas estructuras y estableciendo vegetación nativa adaptada al lugar.
Para realizar el cabeceo de las cárcavas, se pueden emplear los siguientes procedimientos, expuestos por orden de prioridad económica. El control de la erosión en la zona aguas arriba de la cárcava. Con esto se logra reducir la erosión por caída (erosión remontante), ya que el escurrimiento supercial es des-
Una recomendación que ayuda en el control de la cárcava es permitir el crecimiento de la cubierta vegetal. Para esto hay que evitar el pastoreo de animales a lo largo de la cárcava y en la zona circundante a ella, en por lo menos un radio igual a cinco veces la proundidad de la cárcava. Las paredes de las cárcavas deben estar cubiertas por vegetación natural o sembradas especialmente con pastos. Para el establecimiento de la vegetación se podrían utilizar las siguientes estrategias: Exclusión del área de inluencia de la cárcava. Esta estra-
tegia consiste en cercar el área de la cárcava para que el ganado no sobre pastoree la zona y se pueda recuperar la vegetación evitando así el crecimiento de la cárcava. Con esto se logra, el aumento de la iniltración del agua en el suelo, la protección del suelo y inalmente el crecimiento de las cárcavas. En este caso, es común el establecimiento de cercos de alambre de púas para evitar la entrada de los animales y propiciar así el desarrollo de la vegetación natural (Figura 8) . Barreras vivas. Consisten en colocar plantas distancias
entre 10 y 15 cm en surcos poco proundos protegidos con estacas colocadas unos 30 cm más abajo de las plantas; su empleo se limita a cárcavas de pendiente suave (SCS, 1973). Las especies que se utilizan comúnmente son el sauce ( Salix humboldtii ), quiebrabarrigo (Trichantera gigantea ) y matarratón ( Gliricidia sepium ).
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Figura 8. Alambrado para la exclusión de una cárcava.
que el problema de degradación persiste. Además, el control parcial no ataca el punto donde se origina la cárcava, es decir, no controla erosión remontante. La rehabilitación total, considera la restauración total de la cárcava considerando la rehabilitación del sistema hidráulico, mediante estructuras de control permanentes y/o creando condiciones hidráulicas que reduzcan el escurrimiento supercial, mediante canales colectores, interceptores y/o de desviación, además de controlar la erosión remontante. Los principios anteriores permiten seleccionar el orden de ejecución de obras, la ejecución de obras debe iniciarse por donde sea más urgente. Clasicación de las obras de control
Las barreras vivas, también han sido utilizadas como complemento a las obras de captación y desviación de aguas, como cunetas y zanjas, con el n de incrementar la vida útil de estas últimas, así como para reducir la velocidad de las aguas de escorrentía y servir como trampas de sedimentos. Las barreras pueden ser sencillas, dobles o triples. Entre las especies más comúnmente empleadas pueden ser citadas: limoncillo (Cymbopogon citratus), citronela ( Andropogon citratus ), pasto imperial ( Axonopus scoparius ), cañabrava (Gynerium sagittatum), pasto vetiver (Vetiveria zizanioides ), bambú (Bambusa sp.), leucaena (Leucaena sp. ) y cabuya ( Agave sp.), entre otras. Antes de proceder a rehabilitar una cárcava hay que denir las medidas correctivas que deberán adoptarse para el control y si estas se justican en términos de valor de la tierra aguas arriba y abajo de la obra. El valor de la tierra puede considerarse en unción de su rentabilidad, benecio social, protección de la cuenca para conservación de una obra hidráulica, la protección aguas abajo de terrenos de riego, protección de vías de comunicación, áreas urbanas, inraestructura hidroagrícola, etc.
Rehabilitación La rehabilitación y control de cárcavas considera dos principios básicos: 1) Rehabilitación parcial y 2) Rehabilitación total. El control parcial es muy económico, se utiliza cuando el objetivo no es corregir la cárcava totalmente, solo es una medida preventiva. Esta solución es económica por la sencillez de las estructuras que se utilizan, pero no logra la recuperación del estado original del terreno, lo que implica
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Las presas de control de azolves se clasican de acuerdo al tipo de material empleado para su construcción y la vida útil de estos en permanentes y temporales. Dentro del grupo de estructuras permanentes, podemos ubicar las presas de mampostería, gaviones y presas de muro vivo; en las estructuras temporales se encuentran las presas de costales, piedra acomodada, ramas y palos (Figura 9). Selección de la estructuras de control de cárcavas De acuerdo con Pathat (2005), para seleccionar una estructura se deben tomar en cuenta los siguientes aspectos: ● ● ● ● ●
Tamaño del área de drenaje y escurrimiento máximo. Pendiente de la cárcava. Duración de la estructura. Disponibilidad de materiales para la construcción. Costos.
Figura 9. Dierentes tipos de presas de control de azolves.
Bibliograía. FAO 1977. Guidelines or Watershed Management. Conservation. Guide No. 1. Rome, Italy. FAO. 293 pp. Heede, B. H. 1977. Gully control structure and system. FAO Conservation Guide. Rome, Italy. 181-222 pp. Hudson, N. W. 1981. Soil Conservation. Ithaca, New York, USA. Cornell University Press. Second Edition. Hudson, N. W. 1975. Field Engineering or Agricultural Development. Clarendon Press Oxord. London.
Para área de drenaje pequeñas con cárcavas de orma en V y con ujo superciales de menos de 1 m/seg es recomendable utilizar presas temporales como de ramas, troncos, alambre, costales, y de tierra. Para cárcavas medianas o grandes con áreas de drenaje mayores, velocidades del ujo de mas de 1 m/seg se recomienda la construcción de presas de permanentes de piedra acomodada, mampostería o de gaviones. Para cárcavas con pendiente entre 0 y 5% y pequeñas es recomendable suavizar los taludes y tratar de establecer vegetación ya sea con pastos, arboles que se propaguen en orma de estacas o matorrales. Cuando los suelos son muy erosionables, la revegetación se debe apoyar con el uso de costales de tierra, piedras, ramas o troncos. Para cárcavas pequeñas con pendientes de más de 5% se pueden utilizar las presas temporales y para cárcavas medianas y grandes es recomendable utilizar presas permanentes.
Disponibilidad de materiales. La construcción de las presas temporales y permanentes estará en unción de los materiales que estén disponibles en la zona de trabajo y que puedan ser transportados a bajo costo.
Costos. Este aspecto es muy importante ya que se tiene que considerar la colocación de los materiales en el sitio de la obra, el transporte, acarreo y la mano de obra para la construcción. Estos costos son variables de acuerdo con la localización del sitio por trabajar y las vías para movilizar los materiales a utilizar. Por lo que se tienen que tomar en cuenta para realizar las acciones que tengan el menor costo y la mayor eciencia en el control de azolves.
Ministery o Agriculture Food & Rural Afairs. 1988. Gully erosion control. Factsheet. Pathat, P., S.P. Wan, and R. Sudi. 2005. Gully Control in SAT Watershed. Global Theme in Agroecosytem Report No. 15. International Crop Research Institute or Semiarid Tropic. 28 pp. Rivera-Posada, J. H. 1998. Control de cárcavas remontante en zonas de ladera mediante tratamientos biológicos. Cenicaé. Avance Técnico 256. Cenicaé@caecolombia.com SARH. Colegio de Postgraduados. 1991. Manual de Conservación del Suelo y del Agua. Montecillo, Estado de México. México. 581 pp. Schwab, G.O., D.D. Fangmeier., W.J. Elliot, and R.K. Frevert. 1993. Soil and Water Conservation Engineering. Fourth Edition. New York. USA. John Wiley & Sons Inc. 507 pp. World Bank. 1988. A method o vegetative soil and moisture conservation. New Delhi, India. 1-72 pp. www.dpi.vic.gov.au/dip/nren Elaboraron:
Mario R Martínez Menes
[email protected]
Erasmo Rubio Granados
[email protected]
José Luis Oropeza Mota
[email protected]
Carlos Palacios Espinosa
[email protected]
Especialidad de Hidrociencias del Colegio de Postgraduados, Montecillos, Estado de México. 2009
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