A luz e a energia radiante infravermelha (IR) são duas formas de radiação óptica e, juntamente com a radiação ultravioleta, formam o espectro óptico. Dentro do espectro óptico, diferentes comprimentos de onda têm potenciais consideravelmente diferentes para causar efeitos biológicos e, por esse motivo, o espectro óptico pode ser ainda subdividido.

O termo leve deve ser reservado para comprimentos de onda de energia radiante entre 400 e 760 nm, que evocam uma resposta visual na retina (CIE 1987). A luz é o componente essencial da saída de lâmpadas iluminantes, exibições visuais e uma ampla variedade de iluminadores. Além da importância da iluminação para a visão, algumas fontes de luz podem, no entanto, apresentar reações fisiológicas indesejadas, como brilho incapacitante e desconfortável, cintilação e outras formas de estresse ocular devido ao design ergonômico inadequado das tarefas do local de trabalho. A emissão de luz intensa também é um efeito colateral potencialmente perigoso de alguns processos industriais, como a soldagem a arco.

A radiação infravermelha (IRR, comprimentos de onda de 760 nm a 1 mm) também pode ser referida comumente como radiação térmica (ou calor radiante), e é emitido por qualquer objeto quente (motores quentes, metais fundidos e outras fontes de fundição, superfícies tratadas termicamente, lâmpadas elétricas incandescentes, sistemas de aquecimento radiante, etc.). A radiação infravermelha também é emitida por uma grande variedade de equipamentos elétricos, como motores elétricos, geradores, transformadores e vários equipamentos eletrônicos.

A radiação infravermelha é um fator que contribui para o estresse térmico. A alta temperatura e umidade do ar ambiente e um baixo grau de circulação de ar podem se combinar com o calor radiante para produzir estresse térmico com potencial para lesões por calor. Em ambientes mais frios, fontes indesejadas ou mal projetadas de calor radiante também podem causar desconforto - uma consideração ergonômica.

Efeitos Biológicos

Os riscos ocupacionais apresentados aos olhos e à pele por formas visíveis e infravermelhas de radiação são limitados pela aversão dos olhos à luz brilhante e pela sensação de dor na pele resultante do intenso aquecimento radiante. O olho está bem adaptado para se proteger contra lesões agudas por radiação óptica (devido à energia radiante ultravioleta, visível ou infravermelha) da luz solar ambiente. É protegido por uma resposta natural de aversão à visualização de fontes de luz intensa que normalmente o protege contra lesões decorrentes da exposição a fontes como o sol, lâmpadas de arco e arcos de soldagem, pois essa aversão limita a duração da exposição a uma fração (cerca de dois décimos) de segundo. No entanto, fontes ricas em IRR sem um forte estímulo visual podem ser perigosas para a lente do olho no caso de exposição crônica. Pode-se também forçar-se a olhar para o sol, um arco de soldagem ou um campo de neve e, assim, sofrer uma perda temporária (e às vezes permanente) da visão. Em um ambiente industrial em que as luzes brilhantes aparecem baixas no campo de visão, os mecanismos de proteção dos olhos são menos eficazes e as precauções contra riscos são particularmente importantes.

Existem pelo menos cinco tipos separados de perigos para os olhos e a pele de fontes de luz intensa e IRR, e as medidas de proteção devem ser escolhidas com a compreensão de cada um. Além dos perigos potenciais apresentados pela radiação ultravioleta (UVR) de algumas fontes de luz intensa, deve-se considerar os seguintes perigos (Sliney e Wolbarsht 1980; OMS 1982):

1. Lesão térmica na retina, que pode ocorrer em comprimentos de onda de 400 nm a 1,400 nm. Normalmente, o perigo desse tipo de lesão é representado apenas por lasers, uma fonte de arco de xenônio muito intensa ou uma bola de fogo nuclear. A queima local da retina resulta em um ponto cego (escotoma).
2. Lesão fotoquímica da luz azul na retina (um perigo principalmente associado à luz azul de comprimentos de onda de 400 nm a 550 nm) (Ham 1989). A lesão é comumente chamada de fotorretinite de “luz azul”; uma forma particular desta lesão é denominada, de acordo com sua fonte, retinite solar. A retinite solar já foi chamada de “cegueira eclipse” e associada a “queimadura da retina”. Apenas nos últimos anos ficou claro que a fotorretinite resulta de um mecanismo de lesão fotoquímica após a exposição da retina a comprimentos de onda mais curtos no espectro visível, ou seja, luz violeta e azul. Até a década de 1970, pensava-se que era o resultado de um mecanismo de lesão térmica. Em contraste com a luz azul, a radiação IRA é muito ineficaz na produção de lesões na retina. (Ham 1989; Sliney e Wolbarsht 1980).
3. Perigos térmicos de infravermelho próximo para a lente (associados a comprimentos de onda de aproximadamente 800 nm a 3,000 nm) com potencial para catarata de calor industrial. A exposição média da córnea à radiação infravermelha na luz solar é da ordem de 10 W/m². Em comparação, trabalhadores de vidro e aço expostos a irradiâncias infravermelhas da ordem de 0.8 a 4 kW/m² diariamente por 10 a 15 anos desenvolveram opacidades lenticulares (Sliney e Wolbarsht 1980). Essas bandas espectrais incluem IRA e IRB (veja a figura 1). A diretriz da Conferência Americana de Higienistas Industriais Governamentais (ACGIH) para a exposição IRA da parte anterior do olho é uma irradiância total ponderada no tempo de 100 W/m² para durações de exposição superiores a 1,000 s (16.7 min) (ACGIH 1992 e 1995).
4. Lesão térmica da córnea e conjuntiva (em comprimentos de onda de aproximadamente 1,400 nm a 1 mm). Este tipo de lesão é quase exclusivamente limitada à exposição à radiação laser.
5. Lesão térmica da pele. Isso é raro em fontes convencionais, mas pode ocorrer em todo o espectro óptico.

A importância do comprimento de onda e do tempo de exposição

As lesões térmicas (1) e (4) acima são geralmente limitadas a durações de exposição muito breves, e a proteção ocular é projetada para evitar essas lesões agudas. No entanto, lesões fotoquímicas, como as mencionadas em (2) acima, podem resultar de baixas taxas de dose espalhadas por todo o dia de trabalho. O produto da taxa de dose e a duração da exposição sempre resulta na dose (é a dose que determina o grau de perigo fotoquímico). Como em qualquer mecanismo de lesão fotoquímica, deve-se considerar o espectro de ação que descreve a eficácia relativa de diferentes comprimentos de onda em causar um efeito fotobiológico. Por exemplo, o espectro de ação para lesões retinianas fotoquímicas atinge o pico em aproximadamente 440 nm (Ham 1989). A maioria dos efeitos fotoquímicos está limitada a uma faixa muito estreita de comprimentos de onda; Considerando que um efeito térmico pode ocorrer em qualquer comprimento de onda no espectro. Portanto, a proteção ocular para esses efeitos específicos precisa bloquear apenas uma banda espectral relativamente estreita para ser eficaz. Normalmente, mais de uma banda espectral deve ser filtrada na proteção ocular para uma fonte de banda larga.

Fontes de Radiação Óptica

Exposição à luz natural:

A maior exposição ocupacional à radiação óptica resulta da exposição dos trabalhadores ao ar livre aos raios solares. O espectro solar se estende desde o corte da camada de ozônio estratosférico de cerca de 290-295 nm na banda ultravioleta até pelo menos 5,000 nm (5 μm) na banda infravermelha. A radiação solar pode atingir um nível tão alto quanto 1 kW/m² durante os meses de verão. Isso pode resultar em estresse térmico, dependendo da temperatura e umidade do ar ambiente.

Fontes artificiais

As fontes artificiais mais significativas de exposição humana à radiação óptica incluem as seguintes:

1. Soldagem e corte. Os soldadores e seus colegas de trabalho são normalmente expostos não apenas à intensa radiação UV, mas também à intensa radiação visível e infravermelha emitida pelo arco. Em casos raros, essas fontes produziram lesões agudas na retina do olho. A proteção ocular é obrigatória para esses ambientes.
2. Indústrias de metais e fundições. A fonte mais significativa de exposição visível e infravermelha são as superfícies de metal fundido e quente nas indústrias de aço e alumínio e em fundições. A exposição do trabalhador normalmente varia de 0.5 a 1.2 kW/m².
3. Lâmpadas de arco. Muitos processos industriais e comerciais, como os que envolvem lâmpadas de cura fotoquímica, emitem luz visível (azul) intensa de ondas curtas, bem como radiação UV e IR. Embora a probabilidade de exposição prejudicial seja baixa devido à blindagem, em alguns casos pode ocorrer exposição acidental.
4. Lâmpadas infravermelhas. Essas lâmpadas emitem predominantemente na faixa IRA e são geralmente usadas para tratamento térmico, secagem de tintas e aplicações relacionadas. Essas lâmpadas não representam nenhum risco de exposição significativo para os seres humanos, pois o desconforto produzido pela exposição limitará a exposição a um nível seguro.
5. Tratamento médico. As lâmpadas infravermelhas são usadas na medicina física para uma variedade de fins diagnósticos e terapêuticos. As exposições ao paciente variam consideravelmente de acordo com o tipo de tratamento, e as lâmpadas infravermelhas requerem uso cuidadoso pelos membros da equipe.
6. Iluminação geral. As lâmpadas fluorescentes emitem muito pouco infravermelho e geralmente não são brilhantes o suficiente para representar um perigo potencial para os olhos. As lâmpadas incandescentes de tungstênio e halogênio de tungstênio emitem uma grande fração de sua energia radiante no infravermelho. Além disso, a luz azul emitida pelas lâmpadas halógenas de tungstênio pode representar um perigo para a retina se uma pessoa olhar fixamente para o filamento. Felizmente, a resposta de aversão do olho à luz brilhante evita lesões agudas mesmo em distâncias curtas. Colocar filtros de “calor” de vidro sobre essas lâmpadas deve minimizar/eliminar esse perigo.
7. Projetores ópticos e outros dispositivos. Fontes de luz intensa são usadas em holofotes, projetores de filmes e outros dispositivos de colimação de feixe de luz. Estes podem representar um perigo para a retina com o feixe direto em distâncias muito próximas.

Medição das Propriedades da Fonte

A característica mais importante de qualquer fonte óptica é sua distribuição de energia espectral. Isso é medido usando um espectrorradiômetro, que consiste em óptica de entrada adequada, um monocromador e um fotodetector.

Em muitas situações práticas, um radiômetro óptico de banda larga é usado para selecionar uma determinada região espectral. Tanto para iluminação visível quanto para fins de segurança, a resposta espectral do instrumento será adaptada para seguir uma resposta espectral biológica; por exemplo, medidores de lux são ajustados para a resposta fotópica (visual) do olho. Normalmente, além dos medidores de risco de UVR, a medição e análise de risco de fontes de luz intensa e fontes de infravermelho são muito complexas para especialistas em segurança e saúde ocupacional de rotina. Progressos estão sendo feitos na padronização das categorias de segurança das lâmpadas, de modo que não sejam necessárias medições pelo usuário para determinar os perigos potenciais.

Limites de exposição humana

A partir do conhecimento dos parâmetros ópticos do olho humano e da radiância de uma fonte de luz, é possível calcular as irradiâncias (taxas de dose) na retina. A exposição das estruturas anteriores do olho humano à radiação infravermelha também pode ser interessante, e deve-se ter em mente que a posição relativa da fonte de luz e o grau de fechamento da pálpebra podem afetar muito o cálculo adequado de uma exposição ocular dose. Para exposições à luz ultravioleta e de comprimento de onda curto, a distribuição espectral da fonte de luz também é importante.

Vários grupos nacionais e internacionais recomendaram limites de exposição ocupacional (ELs) para radiação óptica (ACGIH 1992 e 1994; Sliney 1992). Embora a maioria desses grupos tenha recomendado ELs para radiação UV e laser, apenas um grupo recomendou ELs para radiação visível (ou seja, luz), a saber, a ACGIH, uma agência bem conhecida no campo da saúde ocupacional. O ACGIH refere-se a seus ELs como valores limite, ou TLVs, e como estes são emitidos anualmente, há uma oportunidade para uma revisão anual (ACGIH 1992 e 1995). Eles são baseados em grande parte em dados de lesões oculares de estudos com animais e de dados de lesões na retina humana resultantes da visão do sol e arcos de soldagem. Além disso, os TLVs são baseados na suposição subjacente de que as exposições ambientais ao ar livre à energia radiante visível normalmente não são perigosas para os olhos, exceto em ambientes muito incomuns, como campos de neve e desertos, ou quando alguém realmente fixa os olhos no sol.

Avaliação de segurança de radiação óptica

Uma vez que uma avaliação de risco abrangente requer medições complexas de irradiância espectral e radiância da fonte e, às vezes, instrumentos e cálculos muito especializados, raramente é realizada no local por higienistas industriais e engenheiros de segurança. Em vez disso, o equipamento de proteção ocular a ser implantado é obrigatório pelos regulamentos de segurança em ambientes perigosos. Estudos de pesquisa avaliaram uma ampla gama de arcos, lasers e fontes térmicas para desenvolver recomendações amplas para padrões de segurança práticos e fáceis de aplicar.

Medidas protetoras

A exposição ocupacional à radiação visível e IR raramente é perigosa e geralmente é benéfica. No entanto, algumas fontes emitem uma quantidade considerável de radiação visível e, nesse caso, a resposta de aversão natural é evocada, portanto, há pouca chance de superexposição acidental dos olhos. Por outro lado, a exposição acidental é bastante provável no caso de fontes artificiais que emitem apenas radiação infravermelha próxima. As medidas que podem ser tomadas para minimizar a exposição desnecessária do pessoal à radiação IV incluem um projeto de engenharia adequado do sistema óptico em uso, uso de óculos de proteção ou viseiras faciais adequados, limitação do acesso a pessoas diretamente envolvidas no trabalho e garantia de que os trabalhadores estejam cientes de os perigos potenciais associados à exposição a fontes intensas de radiação visível e infravermelha. A equipe de manutenção que substitui lâmpadas de arco deve ter treinamento adequado para evitar exposição perigosa. É inaceitável que os trabalhadores apresentem eritema cutâneo ou fotoqueratite. Se essas condições ocorrerem, as práticas de trabalho devem ser examinadas e medidas devem ser tomadas para garantir que a superexposição seja improvável no futuro. As operadoras grávidas não correm nenhum risco específico de radiação óptica no que diz respeito à integridade de sua gravidez.

Projeto e padrões do protetor ocular

O projeto de protetores oculares para soldagem e outras operações que apresentam fontes de radiação óptica industrial (por exemplo, fundição, fabricação de aço e vidro) começou no início deste século com o desenvolvimento do vidro de Crooke. Os padrões de proteção ocular que evoluíram posteriormente seguiram o princípio geral de que, como a radiação infravermelha e ultravioleta não são necessárias para a visão, essas bandas espectrais devem ser bloqueadas da melhor maneira possível pelos materiais de vidro atualmente disponíveis.

Os padrões empíricos para equipamentos de proteção ocular foram testados na década de 1970 e mostraram ter incluído grandes fatores de segurança para radiação infravermelha e ultravioleta quando os fatores de transmissão foram testados contra os limites atuais de exposição ocupacional, enquanto os fatores de proteção para luz azul eram apenas suficientes. Os requisitos de algumas normas foram, portanto, ajustados.

Proteção contra radiação ultravioleta e infravermelha

Várias lâmpadas UV especializadas são usadas na indústria para detecção de fluorescência e para fotocura de tintas, resinas plásticas, polímeros dentais e assim por diante. Embora as fontes de UVA normalmente representem pouco risco, essas fontes podem conter vestígios de UVB perigosos ou representar um problema de ofuscamento incapacitante (devido à fluorescência do cristalino do olho). Lentes com filtro UV, vidro ou plástico, com fatores de atenuação muito altos estão amplamente disponíveis para proteção contra todo o espectro UV. Uma leve tonalidade amarelada pode ser detectada se a proteção for oferecida a 400 nm. É de suma importância para este tipo de óculos (e para óculos de sol industriais) fornecer proteção para o campo de visão periférico. Proteções laterais ou desenhos envolventes são importantes para proteger contra o foco de raios oblíquos temporais na área equatorial nasal da lente, onde a catarata cortical frequentemente se origina.

Quase todos os materiais de lentes de vidro e plástico bloqueiam a radiação ultravioleta abaixo de 300 nm e a radiação infravermelha em comprimentos de onda superiores a 3,000 nm (3 μm) e, para alguns lasers e fontes ópticas, óculos de segurança transparentes resistentes a impactos oferecem boa proteção (por exemplo, lentes transparentes de policarbonato bloqueiam efetivamente comprimentos de onda superiores a 3 μm). No entanto, absorventes como óxidos de metal em vidro ou corantes orgânicos em plásticos devem ser adicionados para eliminar UV até cerca de 380-400 nm e infravermelho além de 780 nm a 3 μm. Dependendo do material, isso pode ser fácil, muito difícil ou caro, e a estabilidade do absorvedor pode variar um pouco. Os filtros que atendem ao padrão ANSI Z87.1 do American National Standards Institute devem ter os fatores de atenuação apropriados em cada banda espectral crítica.

Proteção em vários setores

Combate a incêndios

Os bombeiros podem ser expostos a intensa radiação infravermelha próxima e, além da proteção crucial para a cabeça e o rosto, os filtros de atenuação IRR são frequentemente prescritos. Aqui, a proteção contra impactos também é importante.

Óculos para indústria de fundição e vidro

Óculos e óculos projetados para proteção ocular contra a radiação infravermelha geralmente têm um tom esverdeado claro, embora o tom possa ser mais escuro se algum conforto contra a radiação visível for desejado. Esses protetores oculares não devem ser confundidos com as lentes azuis utilizadas nas operações de siderurgia e fundição, onde o objetivo é verificar visualmente a temperatura do fundido; esses óculos azuis não fornecem proteção e devem ser usados ​​apenas brevemente.

Soldagem

As propriedades de filtragem infravermelha e ultravioleta podem ser prontamente transmitidas aos filtros de vidro por meio de aditivos como óxido de ferro, mas o grau de atenuação estritamente visível determina o número de sombra, que é uma expressão logarítmica de atenuação. Normalmente, um número de tonalidade de 3 a 4 é usado para soldagem a gás (o que requer óculos de proteção) e um número de tonalidade de 10 a 14 para soldagem a arco e operações de arco plasma (aqui, proteção de capacete é necessária). A regra geral é que, se o soldador achar que o arco é confortável de ver, a atenuação adequada é fornecida contra riscos oculares. Supervisores, ajudantes de soldador e outras pessoas na área de trabalho podem precisar de filtros com um número de tonalidade relativamente baixo (por exemplo, 3 a 4) para proteção contra fotoqueratite (“olho de arco” ou “flash de soldador”). Nos últimos anos, um novo tipo de filtro de soldagem, o filtro de escurecimento automático, apareceu em cena. Independentemente do tipo de filtro, ele deve atender aos padrões ANSI Z87.1 e Z49.1 para filtros de soldagem fixos especificados para tonalidade escura (Buhr e Sutter 1989; CIE 1987).

Filtros de soldagem de escurecimento automático

O filtro de soldagem de escurecimento automático, cujo número de tonalidade aumenta com a intensidade da radiação óptica que incide sobre ele, representa um avanço importante na capacidade dos soldadores de produzir soldas consistentemente de alta qualidade, de forma mais eficiente e ergonômica. Antigamente, o soldador tinha que abaixar e levantar o capacete ou filtro cada vez que um arco era iniciado e extinto. O soldador teve que trabalhar “às cegas” pouco antes de abrir o arco. Além disso, o capacete é comumente abaixado e levantado com um movimento brusco do pescoço e da cabeça, o que pode causar tensão no pescoço ou lesões mais graves. Diante desse procedimento incômodo e incômodo, alguns soldadores freqüentemente iniciam o arco com o capacete convencional na posição elevada, levando à fotoqueratite. Sob condições normais de iluminação ambiente, um soldador usando um capacete equipado com um filtro de escurecimento automático pode ver bem o suficiente com a proteção ocular colocada para executar tarefas como alinhar as peças a serem soldadas, posicionar com precisão o equipamento de soldagem e abrir o arco. Nos designs de capacete mais típicos, os sensores de luz detectam o arco voltaico virtualmente assim que ele aparece e direcionam uma unidade de acionamento eletrônico para mudar um filtro de cristal líquido de um tom claro para um tom escuro pré-selecionado, eliminando a necessidade do desajeitado e perigoso manobras praticadas com filtros de sombra fixa.

A questão frequentemente levantada é se problemas de segurança ocultos podem se desenvolver com filtros de escurecimento automático. Por exemplo, as pós-imagens (“cegueira de flash”) experimentadas no local de trabalho podem resultar em deficiência permanente da visão? Os novos tipos de filtro realmente oferecem um grau de proteção equivalente ou melhor do que os filtros fixos convencionais podem oferecer? Embora se possa responder afirmativamente à segunda pergunta, deve-se entender que nem todos os filtros de escurecimento automático são equivalentes. As velocidades de reação do filtro, os valores dos tons claros e escuros obtidos sob uma determinada intensidade de iluminação e o peso de cada unidade podem variar de um padrão de equipamento para outro. A dependência da temperatura do desempenho da unidade, a variação no grau de sombra com a degradação da bateria elétrica, a “sombra do estado de repouso” e outros fatores técnicos variam de acordo com o projeto de cada fabricante. Essas considerações estão sendo abordadas em novos padrões.

Uma vez que a atenuação de filtro adequada é fornecida por todos os sistemas, o atributo mais importante especificado pelos fabricantes de filtros de escurecimento automático é a velocidade de comutação do filtro. Os filtros de escurecimento automático atuais variam em velocidade de comutação de um décimo de segundo a mais rápido que 1/10,000 de segundo. Buhr e Sutter (1989) indicaram um meio de especificar o tempo máximo de comutação, mas sua formulação varia em relação ao curso de tempo da comutação. A velocidade de comutação é crucial, pois fornece a melhor pista para a medida importantíssima (mas não especificada) de quanta luz entrará no olho quando o arco for atingido em comparação com a luz admitida por um filtro fixo com o mesmo número de tonalidade de trabalho. . Se muita luz entra no olho para cada mudança durante o dia, a dose de energia de luz acumulada produz “adaptação transitória” e queixas sobre “fadiga ocular” e outros problemas. (A adaptação transitória é a experiência visual causada por mudanças repentinas no ambiente de luz, que pode ser caracterizada por desconforto, sensação de ter sido exposto ao brilho e perda temporária da visão detalhada.) Produtos atuais com velocidades de comutação da ordem de dez milissegundos proporcionará melhor proteção adequada contra fotorretinite. No entanto, o tempo de comutação mais curto - da ordem de 0.1 ms - tem a vantagem de reduzir os efeitos de adaptação transiente (Eriksen 1985; Sliney 1992).

Testes de verificação simples estão disponíveis para o soldador, exceto testes de laboratório extensivos. Pode-se sugerir ao soldador que ele ou ela simplesmente olhe para uma página de impressão detalhada através de vários filtros de escurecimento automático. Isso dará uma indicação da qualidade ótica de cada filtro. Em seguida, o soldador pode ser solicitado a tentar abrir um arco enquanto o observa através de cada filtro que está sendo considerado para compra. Felizmente, pode-se confiar no fato de que os níveis de luz que são confortáveis ​​para fins de visualização não serão perigosos. A eficácia da filtragem UV e IR deve ser verificada na folha de especificações do fabricante para garantir que bandas desnecessárias sejam filtradas. Algumas descargas de arco repetidas devem dar ao soldador uma sensação de desconforto devido à adaptação transitória, embora um teste de um dia seja melhor.

O número de sombra do estado de repouso ou falha de um filtro de escurecimento automático (um estado de falha ocorre quando a bateria falha) deve fornecer 100% de proteção para os olhos do soldador por pelo menos um a vários segundos. Alguns fabricantes usam um estado escuro como a posição “desligada” e outros usam um tom intermediário entre os estados escuro e claro. Em qualquer um dos casos, a transmitância do estado de repouso para o filtro deve ser consideravelmente menor do que a transmitância da sombra clara, a fim de evitar um risco retiniano. Em qualquer caso, o dispositivo deve fornecer um indicador claro e óbvio para o usuário sobre quando o filtro está desligado ou quando ocorre uma falha no sistema. Isso garantirá que o soldador seja avisado com antecedência caso o filtro não esteja ligado ou não esteja funcionando corretamente antes do início da soldagem. Outros recursos, como duração da bateria ou desempenho sob condições extremas de temperatura, podem ser importantes para alguns usuários.

Conclusões

Embora as especificações técnicas possam parecer um tanto complexas para dispositivos que protegem os olhos de fontes de radiação óptica, existem padrões de segurança que especificam números de cores e esses padrões fornecem um fator de segurança conservador para o usuário.

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