Análisis de falla.pdf

FACULTAD DE INGENIERÍA UNIVERSIDAD UNIVERSI DAD DE AT ATACAMA

ANÁ A NÁLI LIS SIS DE FALLA Relator: Rodrigo Huenumán Rojas

El Modelo RID® (Reliability Improvement Diamond) PRIORIZACIÓN Uso de datos de Mantención (Costos, TFS) Pareto / Disp. Logarítmica / Diagramas de flujo de procesos

• 5 por qués • Diagramas de

HAZOP y

Modos de mayor impacto

causa efecto (ej. espinas de pescado)

RCFA (Análisis de la Causa Raíz)

FMECA

• Árboles de Falla • Teoría de

conjuntos • Análisis Weibull • Entrevistas

estructuradas (impactos más severos) Determinar e Implementar ACCIONES DE OPTIMIZACIÓN Revisión de pautas de MP

© Reliatec 2002

E s f u e r z o r e q u e r i d o



HAZOP y




FMECA




© Reliatec 2002


Técnicas de Análisis de Fallas

D. HAZOP OPERABILITY ITY ANAL ANALYSIS YSIS) (HAZARDS AND OPERABIL

Curso Optimización de Estrategias de Mantenimiento de Equipos

Análisis HAZOP (Hazards and Operability Studies) • “Estudios de Riesgo y Operabilidad” •

Desarrollado por la empresa ICI en Inglaterra a fines de los años 60 para analizar el riesgo operacional en la industria química.

•

Es un método estructurado y sistemático para la identificación de los riesgos y/o fallas potenciales asociados con la operación de procesos planificados o existentes.

HAZOP Metodología /1 1. Trabajar en grupos para desarrollar una descripción completa y escrita de cómo debería funcionar un proceso o sistema, incluyendo los rangos de operación diseñados (una descripción de ingeniería). 2.Cada frase en la descripción incorpora un sujeto, verbo y objeto. Los verbos son palabras de acción, y apuntan a las funciones del proceso o equipo.

HAZOP Metodología/2 3. Se debe analizar las posibles desviaciones del comportamiento normal del proceso por la aplicación de un grupo de palabras claves. Dichas palabras incluyen: • No • Más • Menos • Parcial (parte de) • Substituto (otro de) • Contaminación (en conjunto a) • Al Reverso

HAZOP Metodología /3 4. Se debe decidir si estos desvíos pueden afectar la seguridad de las personas o generar problemas en la operación del proceso o sistema

Ejemplo: Un Hidrociclón Descripción: La función de un hidrociclón es clasificar pulpa de mineral para que P80 = 138 mm. El ciclón debería aceptar 400 m 3/hr de pulpa a una presión entre 6 y 9 PSI.

Fallas de funcionamiento: • P80 es mayor de 138 mm • P80 es menor de 138 mm • No hay flujo • Flujo contaminado • Flujo es mayor de 400 m 3/hr • Flujo es menor de 400 m 3/hr • Presión es mayor de 9 PSI • Presión es menor de 6 PSI

Técnicas de Análisis de Fallas

E. FMECA (FAILURE MODES, EFFECTS AND CRITICITY ANALYSIS)


Análisis FMECA Existen variaciones de la metodología: • • •

FMA Análisis de fallas FMEA Análisis de los modos y efectos de las fallas FMECA Análisis de los modos, efectos y la criticidad de las fallas

La selección de una técnica depende del objeto del análisis y de los datos disponibles

Análisis FMEA /2 FMECA provee una metodología estructurada para indentificar: •La

manera en que los componentes pueden fallar (modos de falla) •Los impactos de estas fallas

Usos de FMEA / FMECA Establecimiento de prioridades basadas en la criticidad de las fallas • Identificación de los requerimientos de las MPs • Identificación de los candidatos para MPds (mantenciones predictivas) • Desarrollo de procedimientos para establecer diagnósticos • Detectar mejoramientos al diseño • Asegurar calidad del producto •

Metodología FMECA Se trabaja un equipos formados por personas con experiencia en la operación, mantención y diseño del equipo • Se tiene que considerar cada componente o subsistema en forma separada • Se desarrolla una lista de todos los posibles modos de falla • Se consideran las consecuencias de cada modo de falla identificado para cada componente o subsistema y para el sistema completo • Se hacen recomendaciones para mejorar la mantenibilidad del equipo •

Las siete preguntas básicas de FMECA ¿Cuáles son las funciones? (¿qué queremos que el equipo haga?) • ¿De qué forma puede fallar? • ¿Cuál es la causa de la falla? • ¿Qué sucede cuando falla? • ¿Qué importa si falla? • ¿Qué se puede hacer para prevenir o predecir las fallas? • ¿Qué debo hacer si no puedo prevenir o predecir la falla? •

Son las mismas preguntas básicas de RCM

Metodología de Mantención Centrada en la Confiabilidad Seleccione el equipo para analizar Determine y especifique sus principales funciones Describa las fallas de dichas funciones Describa COMO fallan dichas funciones (modos de falla) Describa los efectos de estas fallas Utilice la lógica de RCM para elegir acciones apropiadas de mantención y determine sus frecuencias de aplicación

RCM

Documente los resultados y revise periódicamente el programa de mantención

Las 7 preguntas de RCM: 1. ¿Cuáles son las funciones del equipo? 2. ¿De qué forma puede fallar? 3. ¿Cuál es la causa de la falla? 4. ¿Qué sucede cuando falla? 5. ¿Qué importa si falla? 6. ¿Qué se puede hacer para prevenir o predecir las fallas? 7. ¿Qué debo hacer si no puedo prevenir o predecir la falla?

Secciones de Informes FMEA •

Identificación: aquí se debe explicitar el componente y equipo afectados, los responsables del análisis, fechas y cualquier otra información relevante.

•

Análisis: es el núcleo central de la planilla. En él se incluyen los modos de falla identificados, con sus correspondientes efectos, causas y síntomas asociados.

•

Evaluación: valoración de la gravedad, frecuencia y posibilidad de detección de cada modo de falla, con el fin de establecer prioridades de acción.

•

Acciones: se resumen las acciones a tomar (con responsables y fechas) para prevenir la ocurrencia de fallas.

•

Resultados: aquí se pueden resumir los resultados logrados, una vez implementadas las acciones (hay feed-back para nuevos análisis)

Pauta FMECA Análisis de Fallas, sus Modos y Efectos (FMEA) Proceso: Equipo de análisis: Líder del equipo:

Número de FMEA: Fecha realizada (original): (Revisada): Página: Análisis FM EA

Función

Falla en funcionamiento

Causa de la falla Consecuencia (Modo de falla) de la falla

Número de Prioridad de Riesgo Total

d a d i r e v e S

a i c n Métodos e u c control e r F

de: Reevaluación

de

a d c a e e

R Acci ones P N recomendadas

s gnac n e responsabilidad Acci ones y fecha realizadas programada de cum limiento

Número de Prioridad de Riesgo Resultante

d a d i r e v e S

a i c n a e d u c a c e e r e F

R P N

Ejemplo de Valoración de la gravedad Tabla de Valoración de la Gravedad (G) Asigne un valor único a cada dimensión. Luego seleccione el valor máximo asignado.

A) RIESGOS EN SEGURIDAD Calificación Nulo Bajo Moderado Alto Muy Alto

La falla no genera un riesgo perceptible a la seguridad de los trabajadores. La falla genera un riesgo menor, que puede ser controlado. Se genera un riesgo de seguridad serio, pero éste puede ser controlado. La falla genera un riesgo a la seguridad que no puede controlarse con los recursos actuales. La falla genera un riesgo incontrolable que puede tener efectos catastróficos.

B) RIESGOS AL MEDIO AMBIENTE Calificación Nulo Bajo Moderado Alto Muy Alto

Descripción

Descripción

La falla no genera un riesgo perceptible al medio ambiente. La falla genera un riesgo medioambiental menor, que puede ser controlado. Se genera un riesgo medioambiental serio, pero éste puede ser controlado. La falla genera un riesgo de daños al medio ambiente que no puede controlarse con los recursos actuales. La falla genera un riesgo medioambiental incontrolable que puede tener efectos catastróficos.

Escala 1 2a3 4a6 7a8 9 a 10

Escala

Escala

Muy Bajo Bajo Moderado Alto Muy Alto

1a2 3a4 5a6 7a8 9 a 10

D) COSTOS DE REPARACI N/REEMPLAZO Calificación Muy Bajo Bajo Moderado Alto Muy Alto

Descripción

El costo esperado de reparación/reemplazo es inferior a US$100. El costo esperado de reparación/reemplazo se encuentra entre US$100 y US$1.000 El costo esperado de reparación/reemplazo está entre US$1.000 y US$10.000 El costo esperado de reparación/reemplazo se encuentra entre US$10.000 y US$20.000 El costo esperado de reparación/reemplazo es mayor a US$20.000

Valor Dimensión B

1 2a3 4a6 7a8 9 a 10

C) PERDIDAS DE PRODUCCI N - TIEMPO FUERA DE SERVICIO Calificación Descripción La falla no produce detenciones de equipos y/o procesos críticos La falla provoca la detención de equipos y/o procesos críticos menores a una hora. La falla provoca una detención de un equipo y/o procesos críticos mayores a una hora y menores a dos hora La falla provoca una detención de equipos y/o procesos críticos de entre dos y ocho horas. La falla provoca detenciones de equipos y/o procesos críticos mayores a ocho horas.

Valor Dimensión A

Escala 1a2 3a4 5a6 7a8 9 a 10

Valor Dimensión C

Valor Dimensión D

Ejemplo de Valoración de la frecuencia Tabla de Valoración de la Frecuencia (F) Frecuencia hasta 1 vez x año más de 1 vez x año hasta 1 vez x mes más de 1 vez x mes hasta 1 vez x semana más de 1 vez x semana hasta 1 vez x día más de 1 vez x día hasta 1 vez x turno más de 1 vez x turno

Probabilidad de Falla Pequeña, la falla es improbable Moderada, fallas ocasionales Alta, fallas frecuentes Muy alta, muy frecuente

Valor 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Ejemplo de Valoración de la posibilidad de detección Tabla de Valoración de la Detectabilidad (D) Detección

Probabilidad de Detección

Valor

Muy Alta

El problema es evidente, se detectará con toda certeza

1y2

Alta

Existe alta probabilidad de detección

3y4

Moderada Baja

Se puede detectar la falla, mediante un programa de verificación Aún usando un programa de verificación, es improbable que se detecte el problema

5y6 7y8

Muy Baja

No se detectará, con alta probabilidad un problema

9

Nula

Falla oculta; no se detectará o bien no existe un programa de verificaión que permita detectarla

10

Número de Prioridad de Riesgo (NPR) Es el producto del valor de gravedad, frecuencia y posibilidad de detección. En base a él, se pueden asignar prioridades de acción: NPR = F * G * D Control Actual

Detección (D)

Tipo de Falla Frecuencia (F)

Modos

Gravedad (G)

Efectos

Ejemplo: Máquina despegadora de cátodos

Objetivo: Aumentar la confiabilidad del proceso de Despegado de Cátodos Estación Asidor

Análisis de la Estación Asidor HAZOP • Se identificaron 43 Fallas de funcionamiento en el Asidor, de las cuales 19

fueron consideradas como más importantes por el equipo de análisis. Éstas finalmente se combinaron y se redujeron a 11 fallas de funcionamiento para la identificación de los modos de fallas. FMECA • Se identificaron 92 Modos de Falla, los que fueron evaluados en función

de su probabilidad de ocurrencia. Hubo 64 modos de falla que se consideró podrían ocurrir (28 se desestimaron por su mínima probabilidad de ocurrencia, en opinión del equipo de análisis). A los 64 modos de falla principales se asignó códigos de Frecuencia, Gravedad y Detectabilidad, calculando finalmente su NPR (Número de Prioridad de Riesgo) RCFA • Se aplicó RCFA a los 10 modos de falla más críticos. Se propusieron

acciones de mejoramiento, con el objeto de reducir los tiempos y frecuencia de fallas en el Asidor.

Análisis FMECA de la Estación Asidor Análisis de Fallas, sus Modos y Efectos (FMEA)

Proceso: Stripping Machine - Estación Asidor

Número de FMEA: 1

Líder del equipo: Monica Moreno / Richard Travis

Fecha realizada: 25-29 / enero / 2002

Equipo: Victor Leiva, José Belmar, Robert Von Loebenstein, Patricio Ojeda, Hugo Guzmán, Alexis Contreras, Marco East

Análisis FMEA Falla en funcionamiento:

Causa de la falla (Modo de falla)

Consecuencia de la falla

d a d i r e v e S

a i c n e u c e r F

Métodos de control

d a d i l i b a t c e t e D

R P N

Acciones recomendadas

Tipo

Forma de la leva in adecuada

Planchas atrapadas bajo las pestañas, detención, intervención operador/mantenedor, posibles daños cilindro de levante y sistema motriz de la cadena transportadora,

6

*

No hay método

10

Evaluación de rediseño

diseño

1

Levas no levantan ambas planchas sobre las pestañas (guías centrales) del Asidor

Levas desiguales

Planchas atrapadas bajo las pestañas, detención, intervención operador/mantenedor, posibles daños cilindro de levante y sistema motriz de la cadena transportadora,

6

*

No hay mét odo

10

Est andarización de las re paraciones. Medición e inspección en las PMs

diseño

2


Pestañas de forma inadecuada

Planchas atrapadas bajo las pestañas, detención, 6 intervención operador, posibles daños cilindro de levante y sistema motriz de la cadena transportadora,

*

No hay método

10

evaluar rediseño

3


Placa doblada impide superar altura de Planchas atrapadas bajo las pestañas, detención, 6 la pestaña intervención operador, posibles daños cilindro de levante y sistema motriz de la cadena transportadora,

10

visual el operador

8

480 Análisis de causa raíz. Aumentar detectabilidad

4


Placa doblada o muy curva

Placa demasiado curva impide contacto Planchas atrapadas bajo las pestañas, detención, 6 adecuado con leva intervención operador, posibles daños cilindro de levante y sistema motriz de la cadena transportadora,

10

visual el operador

8

480 Análisis de causa raíz. Aumentar detectabilidad

5



Placa superior desplazada hacia Planchas atrapadas bajo las pestañas, detención, 6 adelante o placa inderior desplazada intervención operador, posibles daños cilindro de levante hacia atrás (se levanta sólo una placa) y sistema motriz de la cadena transportadora,

10

visual el operador

8

480 Análisis de cau sa raíz. Aument ar dete ctabilidad

6


Posición placa

7

diseño/ mantenc.

Las mandíbulas no empujan las Placa atrapada en guías del Asidor planchas (suficientemente)

Detención del equipo, intervención operador, daños al sistema, desgaste a las guías, daños estructurales, daño cilindro extractor, daño cilindro de articulación,

5

1 0 P M: co nt ro l vis ua l. Baja probabilidad de detección

7

3 50 A ná li si s d e c au sa ra íz . A um en ta r d et ec ta bi li da d

a tr ap ad a

Las mandíbulas no empujan las Placa curvada excesivamente

Mandíbula pasa sobre placa, placa trabada, detenció n, intervención operador, daños a la cadena

5

9

7

315 Análisis de cau sa raíz. Aument ar dete ctabilidad


10 No hay mét odo. Depende de otras estaciones

10

300 Independizar ciclo del carrusel de ciclo de la cadena transportadora en el caso de rechazos, repetición de ciclos e incluso reparaciones en el Carrusel lejos del pliegue y descarga. Se puede ganar tiempo con la condición de que cadena avance siempre que en el Asidor no haya placa.

8 planchas (suficientemente)

Detención del equipo, intervención operador/mantenedor 3 en otra estación

PM:contr ol vis ual. Baja probabilidad de detección

La secuencia no comienza

No hay placa en el transportador de cadena (después de la estación de descarga).

Las mandíbulas no bajan

Posición placa impide que mandíbulas Mandíbula pasa sobre placa, placa trabada, detención, bajen. Placa sobre ángulo de 90° intervención operador

5

8

control en estaciones anteriores

7

280 Análsis causa raíz de modos anteriores (4, 5 y 6)

Posición placa

Levas no levantan ambas

Leva(s ) muy cort a(s)

6

4

N o h ay mé to do

6

1 44 A ná li si s d e c au sa ra íz . I nc lu ir en la PM u na in sp ec ci ón

diseño

9

10

Plancha s atra padas bajo las pes tañas, detenc ió n

otra estación



HAZOP y




FMECA




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Análisis de la Causa Raíz

LOS CINCO POR QUÉS


¿Por qué? ¿Por qué es P80 > 138 mm? Resp: El Apex está tapado

¿Por qué? ¿Por qué está el apex tapado? Resp: Hay una obstrucción

¿Por qué?

¿Por qué hay una obstrucción? Resp: No se realizó una limpieza durante la última PM

¿Por qué? ¿Por qué no se realizó una limpieza? Resp: Falta un control adecuado por parte del supervisor

¿Por qué? ¿Por qué falta el control adecuado del supervisor? Resp: Los supervisores están sobrecargados con trabajo

Jerarquía de causa-efecto Manos cercanas a la corriente Potencial accidente por electrocución Testimonio del eléctrico

Testimonio del eléctrico

Corriente Activa en circuito

Mantención anual programada Orden de trabajo

Interruptor activado Testimonio del cartero

Bloqueo de circuito no completo

Fuente: Gano, 1999

Procedimiento de bloqueo no actualizado Ulitima revisión hace 5 años

Ejemplo: Estación Asidor Análisis de la Causa Raíz (RCFA) - Los 5 Por Qués Máquina: Subproceso: Equipo de análisis: Líder del equipo:

Stripping Machine Asidor de Planchas FMEA Stripping Machine Mónica Moreno/Richard Travis

Fecha realizada (original): (Revisada): Página:

30-Ene-2002 1 de: 10

Descripcion de la falla FALLA EN FUNCIONAMIENTO: Levas no levantan ambas planchas s obre la pestaña de las guías centrales del asidor.

MODO DE FALLA: PLACA DOBLADA IMPIDE SUPERAR ALTURA DE LA PESTAÑA 1. ¿Por qué? a) Porque se dobló al caer bruscamente en la estación de pliegue y descarga b) Porque se dobló en la estación muestrera c) Porque se dobló en la estación de separación d) Porque se dobló en la estación de removido e) Porque se dobló en maniobras entre estaciones (removido-separación o separación-pliegue y descarga) 2. ¿Por qué? a) 1. Porque los rodillos están desajustados (en separación o velocidad) / 2. Porque la placa es muy delgada o no vienen dos placas (solamente una) b) 1. La placa es muy delgada / 2. El punzón está en mal estado / 3. Falta lubricación / 4. El punzón está muestreando muy cerca de los extremos de la placa c) Porque los soportes de los cuchillos impactan los bordes superiores de las planchas. d) 1. Porque se usan martillos de menor diámetro / 2. Porque los martillos golpean repetidamente muy cerca de los límites de la plancha / 3. Porque las uñetas despegadoras al tirar las planchas provocan el doblez e) Porque la placa estaba curva y se metió detrás de las guías de desplazamiento en el carrusel 3. ¿Por qué? a) 1. Porque hay desgaste excesivo en el sistema de rodillos (especialmente faltan bujes de teflón) / Porque el setting de ajuste (separación, velocidad y presión) de los rodillos es inadecuado o desconocido / porque la frecuencia de ajuste es inadecuada o no se realiza (no se incluye en las PMs / 2. Por un problema de cosecha// b) 1. Porque hay problemas de cosecha // 2. Porque la reparaci n del punz n fue deficiente y muestra baja confiabilidad en su operaci n / porque anteriormente han pasado muchas placas muy gruesas / porque debido a su uso excesivo, el desempeño del punzón es menor // 3. Porque el sistema de lubricación automático no funciona adecuadamente // 4. No es posible modificar esta situación, se debe muestrear en toda la superficie de la plancha// c) Porque las placas vienen curvadas o mal despegadas desde la estación anterior (removido) d) 1. Porque no hay repuestos originales (martillos de mayor di metro) / 2. Porque la posici n de los martillos es inadecuada/ Porque el l mite de la plancha est muy arriba / 3. Porque las placas vienen mu e adas e) 1. Porque hubo problemas en la estación de removido / 2. Porque la profundidad de deflectado es excesiva


DIAGRAMAS DE CAUSA Y EFECTO


Diagrama de Pescado: P80 > 138 mm REVESTIMIENTO Obstrucción

BOMBAS Baja Presión

Desgaste

P80 > 138 mm Instrumentación

Diseño Porcentaje sólidos

Sensor

Desgaste

CONTROL ALIMENTACION APEX

Obstrucción

Arbol de falla: P80 > 138 mm


TABLAS DE CAUSA Y EFECTO


CAUSA RA Z DE LA FALLA O RETRASO EN REAPARACIÓN

ACCI N

1. INSPECCI N A. Frecuencia de inspecciones insuficiente

A. Aumentar la frecuencia de inspecciones B. Revisar los procedimientos de inspección y entrenamiento B. Procedimientos de inspección inadecuados C. Revisar mantención preventiva (MP) o supervisión de inspecciones C. Baja calidad de inspección D Aumentar la frecuencia de MP D. Dificultad para accesar/diagnosticar E. Analizar el criterio para reemplazar componente componentes menores F. Revisar los procedimientos de trabajo para los MPs y/o capacitación. 2. MANTENCI N G. Revisar los procedimientos y entrenamiento de instalación. A. Frecuencia de MP insuficiente H. Proveer sistema de aviso para prevenir abuso operacional. B. Procedimientos de trabajo inadecuados I. Diseñar sistemas de alerta para predecir la falla C. Baja calidad de MP J. Implementar precauciones de operación. D Baja calidad en instalación de componentes K Analizar condiciones de operación extremas de la máquina L. Modificar o adaptar el diseño de la máquina o componente 3. OPERACI N M. Cambiar el proveedor de componente. A. Operación incorrecta o abusos del operador N. Elegir un proveedor como estándar. B. Bajo control de calidad en operaciones O. Analizar el potencial para extender la vida útil precedentes. de los repuestos. P Analizar los procedimientos para reacondicionar los repuestos. 4. DISE O Q. Revisar políticas de inventario de repuestos. A. Diseño o componente original inadecuados R. Contratar mano de obra extra para las condiciones B. Diseño o componentes modificados S. Comprar/arrendar herramienta adicionales inadecuados para las condiciones 5. MATERIALES A. Variación en calidad de componentes –un proveedor B. Variación en calidad de componentes varios proveedores 6. RECURSOS A. Espera de repuestos B Esperas de personal C. Esperas en taller D. Esperas por herramientas

(Modificado de una tabla desarrollada por Ing. Rodolfo Chicago, Codelco Chile División Chuquicamata)

Determinación de la causa raíz y desarrollo de un plan de acción Código 1 10 2 7 12 8 15 17 16 11 3 5 9

Descripción Inspecciones eléctricas Relay de sobrecarga Cable de alimentación dañado Motores auxiliares Fallas de tierra Motores principales Compresor de aire Fallas de sobrecorriente Controles del operador Sobretemperatura del motor Cambio de subestación o traslado de pala Cortes de energía a subestaciones Sistema de alumbrado

Causa(s) Raíz 2A 3A, 3B 3A 2A 1B, 1D 2A 1B, 2C 3A 4A 3A, 3B

Acción B, F J, K J B, F B B, F B, C, F J D J, K

1A, 5A

A, N

Ejemplo de un estudio de fallas eléctricas de una flota de palas


ENTREVISTAS ESTRUCTURADAS


Entrevistar a todo el personal involucrado directa e indirectamente con el incidente. Recolectar evidencia física asociada al evento.

Preservar toda la evidencia y documentar la escena del evento (fotos, dibujos, video).

Clarificar el Evento Definir claramente el evento o falla.

¿Qué Pasó?

¿Dónde Ocurrió?

¿Cuándo Ocurrió? La habilidad de fijar precisamente el momento de falla es de gran ayuda en el análisis. Recolectar información que defina el ambiente en que ocurrió el evento: antes, durante y después de él.

¿Qué Cambió?

Definir el momento de ocurrencia y la secuencia de eventos. Categorizar todos los cambios (procedimientos, ambiente, etc.) que pudieron contribuir al evento.

¿Quién Estuvo Involucrado?

¿Cuál es el Impacto?

¿Puede Ocurrir Nuevamente?

El proceso estructurado para conducir entrevistas Fuente: Mobley 1999

Identificar el lugar, equipo o máquina en que ocurrió. ¿Ha ocurrido en otros equipos?

¿Puede Prevenirse su recurrencia?

Incorporar a todo el personal relacionado, incluyendo a la dirección del área. Cuantificar el impacto en términos de heridos, confiabilidad o monetario. Determinar probabilidad de recurrencia. Determinar cómo evitar

Análisis de falla.pdf

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