NTC-118

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 118 2004-12-01

MÉTODO DE ENSAYO PARA DETERMINAR EL TIEMPO DE FRAGUADO DEL CEMENTO HIDRÁULICO MEDIANTE EL APARATO DE VICAT

E:

STANDARD TEST METHOD FOR TIME OF SETTING OF HYDRAULIC CEMENT BY VICAT NEEDLE

CORRESPONDENCIA: CORRESPONDENCIA:

esta norma es una adopción idéntica (IDT) por traducción de su documento de referencia, la norma ASTM C 1912004 Standard Test Method for Time of Setting of Hydraulic Cement by Vicat Needle

DESCRIPTO DESCR IPTORES: RES:

cemento hidráulico-tiem hidráulico-tiempo po de fraguado– fraguado– determinación; cemento hidráulico– métodos de ensayo; ensayos–aparato de Vicat.

I.C.S.: 91.100.10 Editada por el Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación (ICONTEC) Apartado 14237 Bogotá, D.C. - Tel. 6078888 - Fax 2221435

Prohibida su reproducción

Cuarta actualización Editada 2004-12-13

PRÓLOGO

El Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación, ICONTEC, es el organismo nacional de normalización, según el Decreto 2269 de 1993.

ICONTEC es una entidad de carácter privado, sin ánimo de lucro, cuya Misión es fundamental para brindar soporte y desarrollo al productor y protección al consumidor. Colabora con el sector gubernamental y apoya al sector privado del país, para lograr ventajas competitivas en los mercados interno y externo. La representación de todos los sectores involucrados en el proceso de Normalización Técnica está garantizada por los Comités Técnicos y el período de Consulta Pública, este último caracterizado por la participación del público en general. La NTC 118 (Cuarta actualización) fue ratificada por el Consejo Directivo del 2004-12-01. Esta norma está sujeta a ser actualizada permanentemente con el objeto de que responda en todo momento a las necesidades y exigencias actuales. A continuación se relacionan las empresas que colaboraron en el estudio de esta norma a través de su participación en el Comité Técnico 99 Cementos. CALDESA CEMENTOS ANDINO CEMENTOS DEL NARE CEMENTOS PAZ DEL RÍO CEMENTOS DEL VALLE

CEMEX COLOMBIA COLCLINKER HOLCIM COLOMBIA INSTITUTO COLOMBIANO DE PRODUCTORES DE CEMENTO

Además de las anteriores, en Consulta Pública el Proyecto se puso a consideración de las siguientes empresas: ALVARO CANDELA Y CÍA. ASOCRETO CALCÁREOS CEMENTOS DEL CARIBE CEMENTOS DEL ORIENTE CEMENTOS RIOCLARO CONCRETOS PREMEZCLADOS DICEMENTOS ESCUELA COLOMBIANA DE INGENIERÍA

HILDA MARÍA PÉREZ INSTITUTO DE DESARROLLO URBANO INSTITUTO TECNOLÓGICO METROPOLITANO SIKA COLOMBIA TOLCEMENTOS UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA

El ICONTEC cuenta con un Centro de Información que pone a disposición de los interesados normas internacionales, regionales y nacionales.

DIRECCIÓN DE NORMALIZACIÓN


NTC 118 (Cuarta actualización)

MÉTODO DE ENSAYO PARA DETERMINAR EL TIEMPO DE FRAGUADO DEL CEMENTO HIDRÁULICO MEDIANTE EL APARATO DE VICAT

1.

OBJETO

Esta norma establece el método de ensayo para determinar el tiempo de fraguado del 1.1 cemento hidráulico mediante el aparato de Vicat. Existen dos métodos de ensayo; El Método “A”, que es el de referencia, utiliza el aparato de Vicat Manual y el Método “B” que permite la utilización de aparato Vicat automático, que cumpla con la calificación de desempeño establecida en este método. NOTA Para el método que determina el tiempo de fraguado por medio de las agujas de Gillmore véase la NTC 109 (ASTM C 266)

Los valores se deben regir de acuerdo con el Sistema Internacional de Unidades NTC 1000 1.2 (ISO 1000). Esta norma puede involucrar materiales, maniobras, y equipos peligrosos, sin embargo no 1.3 se refiere a los problemas de seguridad asociados con su empleo. Es responsabilidad del usuario constatar antes de su utilización las condiciones de seguridad y de sanidad, así como determinar su aplicación.

1.4

PRECAUCIONES Las mezclas en estados frescos que contengan cementos hidráulicos son caústicas y pueden causar irritación en la piel y en los tejidos sometidos a prolongada exposición. Se recomienda el uso de guantes, trajes y lentes protectores. En caso de contacto prolongado se recomienda lavar el área afectada con abundante agua. En caso de contacto con los ojos, lavar durante 15 min. Evite el contacto del cuerpo con trajes saturados con la fase líquida de las mezclas frescas. Despójese del traje humedecido inmediatamente.

2.

DOCUMENTOS REFERENCIADOS

Los siguientes documentos normativos referenciados son indispensables para la aplicación de este documento normativo. Para referencias fechadas, se aplica únicamente la edición citada. Para referencias no fechadas, se aplica la última edición del documento normativo referenciado (incluida cualquier corrección). NTC 109, Ingeniería Civil y Arquitectura. Cementos. Método para determinar los tiempos de fraguado del cemento hidráulico por medio de las Agujas de Gillmore. (ASTM C 266)

1



NTC 110, Ingeniería Civil y Arquitectura. Cementos. Método para determinar la consistencia normal del cemento hidráulico. (ASTM C 187) NTC 112, Ingeniería Civil y Arquitectura. Cementos. Mezcla mecánica de pastas de cemento hidráulico y morteros de consistencia plástica. (ASTM C 305) NTC 3938, Ingeniería Civil y Arquitectura. Aparatos para determinar los cambios de longitud de pastas de cemento, mortero y concreto. (ASTM C 490).

3.

APARATOS

3.1

BALANZAS

Deben cumplir con los siguientes requisitos: la variación permisible para medir la masa en balanzas en servicio no debe ser mayor de 0,1 %; la variación permisible en las balanzas nuevas, para efectos de su adquisición, no debe ser mayor que la mitad de este valor. El inverso de la sensibilidad no debe ser mayor que dos veces la variación permisible. En general, la capacidad de la balanza no debe exceder el doble de la carga máxima requerida para el ensayo respectivo, debido a la disminución de la exactitud, facilidad de lectura y sensibilidad de las balanzas de mayor capacidad. Existen excepciones a esta generalización, como por ejemplo, cuando se tienen balanzas de alta precisión y exactitud.

3.2

PESAS

Las variaciones permisibles de las pesas de uso para pesaje de cemento, deben ser las descritas en la Tabla 1. Las variaciones permisibles en pesas nuevas deben ser la mitad de los valores de la Tabla 1. Tabla 1. Tolerancia para masas de referencia Masa, en g 10 000 5 000 3 000 2 000 1 000

Tolerancia de aceptación, ± mg 1 000 500 300 200 100

Tolerancia de la medición, ± mg 2 000 1 000 600 400 200

500 300 200 100

50 30 20 10

100 60 40 20

50 30 20 10

7 5 3 2

14 10 6 4

5 3 2 1

2 2 2 2

4 4 4 4

2

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 3.3


PROBETAS

Deben tener una capacidad de 200 ml ó 250 ml y estar de acuerdo con los requisitos de la NTC 3938 (ASTM C 490). NOTA Se permite la dosificación del agua mediante el peso de la misma, utilizando la balanza especificada en el numeral 3.1.

3.4

APARATO DE VICAT MANUAL

El Aparato de Vicat Manual (Véase la Figura 1) debe consistir de un soporte rígido (A) que sostiene un vástago móvil (B), que pesa 300 g. Uno de sus extremos (C) es el émbolo, el cual tiene 10 mm de diámetro y una longitud mínima de 50 mm; el otro extremo tiene una aguja removible de acero (D) de 1 mm de diámetro y 50 mm de longitud. El vástago (B) es reversible; puede sostenerse en la posición deseada por medio del tornillo (E) y tiene un índice ajustable (F) que se mueve sobre una escala graduada en milímetros y rígidamente unida al soporte (A). La pasta se coloca en un molde fijo de forma de anillo troncocónico (G), que está apoyado sobre una base plana de material no absorbente preferiblemente de vidrio (H), de forma cuadrada de aproximadamente 100 mm de lado. El vástago (B) debe ser de acero inoxidable y debe estar sobre el mismo eje que el émbolo (C). El molde debe ser de material anticorrosivo, no absorbente, debe tener un diámetro interior de 70 mm en la base mayor y 60 mm en la base menor y una altura de 40 mm. Adicionalmente, el aparato de Vicat debe cumplir con los siguientes requisitos: Peso del émbolo

300 g ± 0,5 g

Diámetro del émbolo (C)

10 mm ± 0,05 mm

Diámetro de la aguja

4.

1 mm ± 0,05 mm

Diámetro interno del molde en la base

70 mm ± 3 mm

Diámetro interno del molde en la parte superior

60 mm ± 3 mm

Altura del molde

40 mm ± 1 mm

Escala graduada

Cuando se compare con una escala graduada de precisión dentro de 0,1 mm, no debe mostrar una desviación mayor de 0,25 mm, en todos los puntos

TEMPERATURA Y HUMEDAD

La temperatura ambiente en la zona de mezclado, el cemento seco, los moldes y las 4.1 placas de base, deben mantenerse entre 20 C y 27 C. La temperatura del agua de amasado así como la de la cámara húmeda, debe ser de 23 C ± 2 C. °

°

°

°

La humedad relativa en la sala de trabajo debe ser mayor del 50 %. La construcción de la 4.2 cámara húmeda debe ser de tal forma que facilite el almacenamiento de las muestras de ensayo a una humedad relativa mayor del 90 %.

5.

PREPARACION DE LA PASTA DE CEMENTO

Deben mezclarse 650 g de cemento con el porcentaje de agua de amasado requerido 5.1 para la consistencia normal, siguiendo el procedimiento descrito en la NTC 110 (ASTM C 187) y en la NTC 112 (ASTM C 305). 3



Método “A” (Vicat Manual) El espécimen de ensayo empleado para la determinación de la 5.2 consistencia normal puede ser usado para la determinación del tiempo de fraguado, o puede usarse un espécimen preparado a partir de una nueva mezcla.,Método “B” (Vicat Automático) Para la determinación del tiempo de fraguado prepare un espécimen a partir de la pasta sobrante de la mezcla preparada para el ensayo de consistencia o prepare una nueva mezcla. Véase la Nota 2 NOTA 2 El espécimen utilizado para la determinación de la consistencia normal puede presentar irregularidades en su superficie, que causarán un trabajo inapropiado del Aparato Vicat Automático.

6.

PROCEDIMIENTO METODO “A”

6.1

MOLDEO DEL ESPÉCIMEN DE ENSAYO

A la pasta preparada como se describe en el numeral 5, debe dársele rápidamente forma esférica con las manos utilizando guantes de material no absorbente, y lanzarse de una mano a la otra por seis veces a una distancia de 150 mm aproximadamente. Se toma el molde en una mano y con la otra se presiona la bola hasta llenar el molde (G) completamente por la base mayor (véase la Figura 1). Se debe quitar el exceso en esta base con un solo movimiento de la palma de la mano. El molde debe colocarse con su base mayor sobre placa (H) de vidrio plana, o de un material con igual absorción y resistencia a la corrosión y el exceso de pasta que aparezca en la base menor debe retirarse con el palustre, oblicuamente, de modo que forme un ángulo pequeño con el borde superior del molde. La parte superior del espécimen debe alisarse, si es necesario, con una o dos pasadas del borde del palustre. Durante las operaciones para retirar el exceso de pasta y para alisarla, debe tenerse cuidado de no ejercer presión alguna sobre ésta. Inmediatamente después de terminado el moldeo, debe colocarse el espécimen en la cámara húmeda, de donde debe sacarse únicamente para las determinaciones de tiempo de fraguado. El espécimen debe permanecer en el molde, soportado por la placa (H), durante todo el período de ensayo. El espécimen para determinar el tiempo de fraguado y las barras para el autoclave pueden ser hechas de la misma mezcla.

6.2

DETERMINACIÓN DEL TIEMPO DE FRAGUADO

El espécimen usado para determinar el tiempo de fraguado debe mantenerse dentro de la cámara húmeda durante 30 min después del moldeo sin que sufra ninguna alteración. Debe determinarse la penetración de la aguja de 1 mm en ese instante y luego debe repetirse cada 15 min (para cementos Tipo 3 debe repetirse cada 10 min) hasta que se obtenga una penetración de 25 mm o menos. Para el ensayo de penetración debe hacerse descender la aguja (D) del vástago (B) hasta que su extremo haga contacto con la superficie de la pasta de cemento. Debe apretarse el tornillo de sujeción (E) y ajustarse el índice (F), en el extremo superior de la escala o anotarse una lectura inicial. Se suelta el vástago rápidamente aflojando el tornillo de sujeción (E) y se deja que la aguja penetre durante 30 s, momento en el cual debe tomarse la lectura para determinar la penetración. Si durante las primeras lecturas la pasta se mantiene blanda, el descenso del vástago se puede hacer lentamente para evitar la deformación de la aguja de 1 mm, pero las determinaciones de penetración para el tiempo de fraguado se deben hacer aflojando el tornillo. Las penetraciones deben estar separadas por lo menos 5 mm entre sí y 10 mm del borde interior del molde. Se anotan los registros de todas las penetraciones y por interpolación se determina el tiempo obtenido para una penetración correspondiente a 25 mm, el cual indica el tiempo de fraguado inicial. El tiempo de fraguado final se toma cuando la aguja no deja marca visible sobre el espécimen.

4

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 6.3


PRECAUCIONES

El aparato no debe estar sometido a vibraciones durante la penetración. La aguja de 1 mm de diámetro debe ser recta y estar limpia, pues la acumulación de pasta de cemento, en su superficie puede retardar la penetración, y acumulación de pasta en la punta, puede aumentarla. Esta determinación es aproximada, puesto que no sólo el porcentaje y la temperatura del agua y la forma de amasado durante el moldeo dado a la pasta, influyen en el resultado, sino también la temperatura y la humedad del aire.

7.

PRECISIÓN Y SESGO

Precisión. La desviación estándar encontrada para un mismo operador en un mismo 7.1 laboratorio es 12 min para el tiempo de fraguado inicial en un rango de 49 min a 202 min, y de 20 min para el tiempo de fraguado final en un rango de 185 min a 312 min. Los resultados de dos ensayos realizados por el mismo operador a una misma muestra de cemento no deben diferir uno del otro mas de 34 min para el tiempo de fraguado inicial y 56 para el tiempo de fraguado final. La desviación estándar encontrada para ensayos interlaboratorios es 16 min para el 7.2 tiempo de fraguado inicial en un rango de 49 min a 207 min, y de 43 min para el tiempo de fraguado final en un rango de 185 min a 312 min. Los resultados de dos ensayos realizados por dos laboratorios diferentes a una misma muestra de cemento no deben diferir uno del otro mas de 45 min para el tiempo de fraguado inicial y 122 min para el tiempo de fraguado final. Sesgo. No se ha determinado el sesgo de este ensayo ya que no existen materiales de 7.3 referencia.

METODO “B” 8.

APARATO VICAT AUTOMÁTICO.

El aparato debe estar equipado de una aguja de 1,0 mm ± 0,05 mm de diámetro y mínimo 8.1 50 mm de longitud. La masa total soportada por la punta de la aguja al momento de la medición debe ser de 300 g ± 0,5 g. El aparato debe medir y registrar automáticamente las penetraciones en los especimenes ensayados, a intervalos de tiempos programados que no excedan 10 min, haciendo las penetraciones al menos a 5 mm la una de la otra y a una distancia mínima de 10 mm del borde interno del molde. Molde. La pasta de cemento debe confinarse en un molde cónico con 40 mm ± 1 mm de 8.2 altura con base plana removible. La superficie de ensayo debe tener un diámetro de 60 mm ± 3 mm

9.

PROCEDIMIENTO

Moldeo del espécimen de ensayo. A la pasta preparada como se describe en el numeral 5, 9.1 debe dársele rápidamente forma esférica con las manos utilizando guantes de material no absorbente, y lanzarse de una mano a la otra por seis veces a una distancia de 150 mm aproximadamente. Se toma el molde en una mano y con la otra se presiona la bola hasta llenar el molde completamente por la base mayor. Se debe quitar el exceso en esta base con un solo movimiento de la palma de la mano. El molde debe colocarse con su base mayor sobre una placa de vidrio plana , o de un material con igual absorción y resistencia a la corrosión y el exceso de pasta que aparezca en la base menor debe retirarse con el palustre, manteniéndolo inclinado aproximadamente a 30°, con un movimiento de sierra, iniciándolo en el centro del molde. Se debe repetir el procedimiento anterior para retirar el exceso de la otra mitad). La parte superior del 5



espécimen se debe alisar con el borde del palustre, repitiendo el alisado tantas veces como se requiera pero en cada ocasión a 90° con respecto al corte anterior. Generalmente se requieren dos o tres ciclos para alisar la superficie. Durante las operaciones para retirar el exceso de pasta y para alisarla, se debe tener cuidado de no ejercer presión alguna sobre ésta. Debido a la referencia del aparato Vicat Automático con el borde del molde, es indispensable que la superficie de la pasta sea uniforme y que su nivel coincida con el borde del molde. Determinación del tiempo de Fraguado. Aplique las instrucciones del fabricante y 9.2 complete los procedimientos para calibración y puesta en cero del instrumento. No utilice frecuencias de medición que excedan los 10 min. (Véase la Nota 3). Coloque el molde conteniendo la pasta en el Aparato Vicat Automático e inicie el ensayo. (Véase la Nota 4) NOTA 3 Los aparatos automáticos son capaces de medir con frecuencias menores a 10 min y esto minimiza la interpolación. NOTA 4 El tiempo inicial de fraguado medido de acuerdo con el Método A, es el tiempo transcurrido para alcanzar una penetración de 25 mm y el tiempo final de fraguado es el tiempo transcurrido hasta cuando la aguja no deja marca visible en la pasta. Los resultados obtenidos por un aparato Vicat automático puede desviarse significativamente de los obtenidos por el método A y requieren la corrección del sesgo.

El rango de medición del método con el aparato automático debe ser determinado por el 9.3 rango de tiempo promedio de los cementos usados para la aceptación y corrección del equipo y debe estar limitado por máximo 30 min mas que el mayor y máximo 30 min menos que el menor. Cálculos y Resultados. Se debe realizar todos los cálculos con una aproximación de 1 min 9.4 y reportar los resultados con una aproximación de 5 min. El reporte debe indicar que fue realizado por el Método B. (Vicat automático).

10.

REQUERIMIENTOS DEL DESEMPEÑO PARA EL APARATO VICAT AUTOMÁTICO

10.1

OBJETIVO

Cuando los resultados de un Aparato Vicat Automático son usados para aceptación o rechazo del cemento, el método utilizado debe cumplir con los requerimientos de este numeral. Se considera que un método comprende el instrumento, el procedimiento especificado en esta norma y que se utilice consistentemente en un laboratorio.

10.2

MUESTRAS REQUERIDAS DE CEMENTO HIDRÁULICO

Se debe seleccionar tres muestras de cemento que cumplan con las NTC 121 y NTC 321 o las normas ASTM o C-1157 o ASTM C-595 y que al ensayarlas con el Método “A” cumpla los siguientes requisitos:

10.2.1 Un cemento con un tiempo inicial menor que 110 min. 10.2.2 Un cemento con un tiempo inicial mayor que 150 min. 10.2.3 Un cemento con un tiempo final menor que 180 min. 10.2.4 Un cemento con un tiempo final mayor que 210 min. NOTA 5 Se recomienda a los laboratorios reservar suficiente cantidad de cemento de estas muestras para futuras evaluaciones de aceptación y corrección.

6



10.3 Para el proceso de aceptación y corrección se debe determinar los tiempos iniciales y finales de fraguado con el Aparato de Vicat Automático para los tres cementos seleccionados. En el mismo día, determinar los tiempos de fraguado inicial y final utilizando el Aparato Vicat Manual, Método “A”. Determinar la consistencia normal para cada cemento y usar la misma cantidad de agua la repetición de ensayos. Repetir los ensayos durante 3 d. Los ensayos para la aceptación deben ser diferentes a los ensayos para la corrección. 10.4 Aceptación. Calcular el promedio para los tiempos inicial y final de fraguado de las tres rondas de ensayo para cada uno de los cementos, determinándolos por el Aparato Vicat Manual y Automático. El método cumple con los requerimientos de aceptación si la diferencia entre el promedio para el tiempo de fraguado inicial entre el Método “A” y el correspondiente promedio del Método “B” es menor que 25 min para cualquiera de los cementos ensayados y el rango para cualquiera de las tres repeticiones de un cemento ensayado por el Método B” es menor que 30 min. De igual forma el método cumple con los requerimientos de calificación, si la diferencia entre el promedio para el tiempo de fraguado final entre el Método “A” y el correspondiente promedio del Método “B” es menor que 45 min para cualquiera de los cementos ensayados y el rango para cualquiera de las tres repeticiones de un cemento ensayado por el Método B” es menor que 30 min. Se ilustra con un ejemplo en el Anexo A. 10.5 Corrección. Cuando se requiera que los resultados obtenidos por el Método “B” coincidan con los obtenidos por el Método “A”, esto puede ser aplicado para el tiempo de fraguado inicial, el tiempo de fraguado final o ambos. Una fórmula de corrección debe estar basada en una comparación entre los resultados de ambos métodos. Para la corrección se requiere al menos la comparación utilizando cinco cementos hidráulicos diferentes. Los cementos seleccionados deberán tener un rango mínimo de 60 min de tiempo de fraguado inicial y tener un rango mínimo de 90 min de tiempo de fraguado final. Si se desea pueden incluirse los tres cementos utilizados en la aceptación del equipo. Aplicar el mismo procedimiento utilizado en la aceptación. Las fórmulas matemáticas para la corrección deben ser derivada de los resultados de todas las muestras. 11.

REACEPTACIÓN DEL MÉTODO

Se requiere reaceptar el método al menos una vez por año, y cuando ocurra una de las siguientes condiciones:

11.1

El instrumento ha sido modificado

11.2

El instrumento ha sido reparado

11.3 Existen evidencias que indican que este método arroja datos que no cumplen con los requerimientos de desempeño. 11.4 El promedio de una muestra de CCRL difiere en mas de 45 min del resultado del ensayo de la muestra por el método para el tiempo de fraguado final o inicial. 12.

PRECISIÓN Y SESGO

No existen datos disponibles para la precisión y el sesgo.

7


NTC 118 (Cuarta actualización) ANEXO A (Informativo)

EJEMPLO DE RESULTADOS DE ACEPTACIÓN Inicial, Método A

Inicial, Método B

95 90 95 5

105 105 90 15

Diferencia de Promedio (especificación 25 máximo) -

1 2 3

93,3 100 105 85 20

100,0 120 95 95 25

6,7 -

1 2 3

96,7 155 155 145 10

103,3 170 160 155 15

6,7 -

151,7

161,7

10,0

Cemento

Ronda

A A A Rango (especificación: 30 máx) Promedio B B B Rango (especificación: 30 máx) Promedio C C C Rango (especificación: 30 máx) Promedio

1 2 3

Cemento

Ronda

Final, Método A

Final, Método B

A A A Rango (especificación: 30 máx) Promedio B B B Rango (especificación: 30 máx) Promedio C C C Rango (especificación: 30 máx) Promedio

1 2 3

150 145 170 25

150 150 125 25

Diferencia de Promedio (especificación 45 máximo) -

1 2 3

155,0 185 200 185 15

141,7 180 180 155 25

13,3 -

1 2 3

190,0 235 240 240 5

171,7 225 220 215 10

18,3 -

238,3

220,0

18,3

8

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 8.


DOCUMENTO DE REFERENCIA

AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. Standard Test Method for Time of Setting of Hydraulic Cement by Vicat Needle. Philadelphia, ASTM, 2001, 6p, 1il (Standard ASTM C 1912001).

9



Aguja removible D

Aguja removible D

Vástago móvil B

Vástago móvil B

La escala de 50 mm debe estar graduada en milímetros

Índice ajustable F Índice ajustable F

Tornillo E Tornillo E Soporte A

Soporte A

Embolo C

Embolo C

Molde G se de vidrio H

Molde G Placa de vidrio H

Figura 1. Aparato de Vicat

10

NTC-118

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