Tecno Uni_ Managua.

8/15/2019 Tecno Uni_ Managua.

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CONVOCATORIA FERIA TECNOLÓGICA“TECNO UNI 20 11”

(VIII EDICION)

Título:

Generación de potencia eléctrica con vapor.

Tutor:Ing. Gustavo Moreno Rodriguez.

Ing. Avel Parrales Chavarria.

Autores:Br. Evert Humberto González Parrales.

Managua, Mayo 2011

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍAVice-Rectoría de Investigación y Desarrollo

Dirección de Investigación


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GENER CIÓNDE POTENCI ELÉCTRICCON V POR

FERIA TECNOLÓGICA “TECNO-UNI 2011 ” Página 2 de 21

Índice General:

1. INTRODUCCIÓN ______________________________________________ 3

2. ANTECEDENTES ______________________________________________ 4

3. JUSTIFICACIÓN _______________________________________________ 5

4. OBJETIVOS __________________________________________________ 6

4.1. Objetivo General ___________________________________________________ 6

4.2. Objetivos Específicos ______________________________________________ 6

5. MARCO TEORICO _____________________________________________ 7

6. HIPÓTESIS __________________________________________________ 12

7. DISEÑO METODOLÓGICO _____________________________________ 12

7.1 Tipo de Investigación/Universo/Muestra _______________________________ 12 7.2 Métodos generales y particulares a emplear ________________________ 12

7.3. Actividades/Tareas por Objetivos Específicos _______________________ 13

7.3.1 EL AGUA. __________________________________________________ 13

7.3.2 LA INCINERACIÓN. __________________________________________ 13

7.3.3 CANTIDAD DE AGUA QUE SE APLICA A ESTE PARA GENERAR CIERTACANTIDAD DE ENERGÍA. __________________________________________ 14

7.4. Cuadro de Certitud Metódica _____________________________________ 15

8.

CRONOGRAMA ______________________________________________ 16

9. BIBLIOGRAFÍA ______________________________________________ 17

10. ANEXOS __________________________________________________ 17


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2. ANTECEDENTES

Durante finales del siglo XIX, algunos intentos se realizaron para utilizar autos los cuales semoverían con vapor generados por una caldera no muy desligado el diseño de este a los

actuales se tienen como datos históricos el diseño elaborado por Isaac Newton en los año

1680 pero solo se quedo en papel y no se diseñó por inconveniente del permiso de la

jerarquía de poder de la época y falta de apoyo económico, eso fue hasta James Watt y

Nicholas Joseph Cugnot cual lo creo 1770, en esta época se dio el auge de la revolución

industrial y con ella la loco motora y trenes de vapor los cuales funcionaban con carbón, si

bien es cierto los estudiosos predicen que al paso de demanda de energía dependiente los

derivados del petróleo las grandes reservas de este se agotarán partiendo a la fecha dentro

de cincuenta años, por que esperar hasta que surja el inconveniente heredemos a nuestra

generación de energía limpia y segura e inagotable.

Actualmente es usada en Nicaragua el ingenio san Antonio. En chichigalpa, usando como

materia prima el bagazo de caña y genera energía para la empresa la cual venden energía

a Nicaragua. Presentación estelar un canal televisivo nacional, canal 10 del día 5 de mayo

del 2011. Tomando en cuenta los cambios climáticos en el país y la irregularidad de la tarifa energética

nacional, apegada a las alzas en el barril de petróleo, la ejecución de este proyecto en

escala mayor nos dará un poco de dependencia energética en el país, con respecto a los

precios del petróleo y reduciríamos en gran cantidad los desechos del país.

Se está trabajando en la mejora del proceso del diseño de la máquina con el fin de reducir

costos, para ello se está elaborando un equipo donde se filtre el agua ya usadas yreutilizarlas para producir vapor. Por consiguiente, el estudio obtenido a partir de la reducción

de desechos y la reutilización de las aguas usadas constituye un tema pertinente para la

sociedad nicaragüense y acorde dentro de las líneas de investigación de la UNI.

http://es.wikipedia.org/wiki/James_Watthttp://es.wikipedia.org/wiki/James_Watt


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3. JUSTIFICACIÓN

En los últimos años, Nicaragua ha enfrentado una crisis a causa de los altos precios del

petróleo lo que ha llevado a un incremento en los costos de la canasta básica y por lo tanto,

la carestía de la vida, lo que se ve agudizado por los bajos ingresos en las familias

nicaragüenses.

Ante tal situación, la transformación de la energía es una solución viable al aumento del

costo de la energía, y también reduce la contaminación al medio ambiente y además es de

fácil acceso para la población en general y los gobiernos locales.

Este trabajo brinda un enfoque de optimización de recursos dirigido a las empresas o

fábricas que por ende obtienen desechos sólidos y líquidos al preparar sus productos queofertan a sus clientes, por esta razón dichos desechos se puede utilizar mediante un

proceso para la obtención de energía eléctrica. Permitiendo de esta forma utilizarlo ya sea

para la fabricación de sus productos y plantas energéticas para la obtención de energía

eléctrica, de esta manera se permite utilizarse.

La ejecución de este proyecto generará trabajo ha muchas personas, desde el momento

que recolecte los subproductos y los clasifiquen, trasformen las energía y las distribución

de esta a cada hogar, o a la distintas área de las empresas.

La presente investigación constituye un aporte de la UNI para buscar soluciones a la

problemática energética existente en el país, que sigue dependiendo de la exportación del

petróleo. Con este estudio se pretende comprobar la viabilidad de la transformación de

energía producido a partir de desechos.


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4. OBJETIVOS

4.1. Objetivo General

- Diseñar un prototipo de una máquina generadora de energía, basada en latrasformación de la energía.

4.2. Objetivos Específicos

- Seleccionar la materia prima.- Diseñar prototipo generador de energía.- Evaluar la cantidad de líquido que es necesario para generar cierta cantidad de

energía.


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5. MARCO TEORICO

5.1) Maquina De Vapor.Una máquina de vapor es una caldera en la cual por medio de agua y fuego se almacena vapor

y se libera con cierta presión, este vapor golpea una turbina y esta a su vez genera energía eléctrica.

5.2) Característica.La siguiente máquina que generara vapor, es compuesta por piezas que normalmente son usadas

en camiones, piezas de cocina, tubos, etc.

5.2.1 - El tanque que almacena vapor, se obtendrá de las piezas de un camión la que tiene comofunción almacenar el aire de los frenos y el del clakson.

5.2.2 - La elise será de un ventolin de alguna aparato de aire, la cual para generar mayor cantidadenergía se le ampliaron las elises; este va pegado en el dinamo.

5.2.3 - Unos trozos de lámina de zinc para capturar mayor energía térmica (fuego-mayortemperatura).

5.2.4 - El tubo que sirve de quemador para ponerlo a funcionar con gas medirá una pulgada dediámetro, se le harán orificios para que salga el gas, este diseño la hará multifuncional y se puedeusar para quemar residuos sólidos y gas, para calentar el agua y generar vapor.

5.2.5 - Para boquilla de donde se conecta la manguera, será de una cocina que funcionaba con gasbutano.

5.2.6 - La llave de seguridad, será una llave de agua la cual se le pondrá un resorte para que secontraiga se sabe a más de 7bar la presión. Evitará una explosión. La otra llave es para el acceso deagua, por ese lugar introduciremos el agua.

5.2.7 - Manómetro, su sistema de unidad es en bar, la cual también sería mejor si fuese en unsistema de medida moderno.

5.2.8 - El generador es un dinamo, será de una bicicleta y una lámpara, la cual nos dará luz.

5.2.9 – La salida de aire, será la punta de un soplete de aire, la cual me dará el acceso de salida devapor cuando presione su llave.


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5.3) Datos técnicos.5.3.1 - Como por seguridad esta caldera no soporta más de 150 psi. (10.57 kg. /cm2).1kg/cm2 ≡ 14.194 lb/pulg.2.

5.3.2 - El cilindro con seguridad soporta 10bar (150lb/pulg2) y por seguridad no debe sobrepasar

los 7 bares.5.3.3 - La válvula de seguridad se dispara a 7 bares. Recordando que 1bar equivaleaproximadamente 1 kg/cm2.

5.3.4 - La turbina se experimentó con un diámetro de 5.5 cm. Necesitaría para generar 3w depotencia. 6 bares, por eso se le aumenta a 8 cm de diámetro y con eso se bajo un 45% su presión.Es decir que podía funcionar con 2.7 bares.

¡Una presi ón mu y seg ura!

5.3.5 - Para que de luz necesita que por lo menos gire el dinamo. 10km/h = 10,000m/h ≡ 2.8 m/s

5.3.6 - Velocidad del vapor ≡ 3 m/s

5.3.7 - Diámetro de la turbina = 8 cm

5.3.8 - Perímetro de la turbia = 25.13 cm

5.3.8 - 300cm/s ÷ 25.13cm = 11.93 ≡ 11.94 r/s (revolución por segundo) 11.94r/s * 60 seg. = 716 r/m

5.4) Funcionamiento.5.4.1 - Según cálculos con una llama 1 ½ pulgada de altura apuntando a la parte inferior al cilindro

con condiciones de entrada de aire de un 35 %, y con una 85% de llama color azul que es excelentepara calentar el metal,

5.4.2 - El calentamiento del metal es de 3min, Tomando en cuenta que después de este tiempo elmetal esta completamente con una temperatura uniforme, este tiempo esta descrito con una llamauniforme, la presión en el cilindro se mide con escala en bar; por cada bar son 9 min que sube alsiguiente nivel, o sea bar, en total para que llegue a 5 bar sumando el tiempo uniforme decalentamiento del cilindro que es de 48 minutos óptimos para generar 6v de energía con el tamañode prototipo, a escala mayor generara más energía.

5.4.3 - Esta caldera se puede usar aplicándole energía térmica, incinerando residuo solido y congas, en este caso puse un cilindro con gas licuado, la cual me dará calor al tanque y este a su vez

dará vapor. Con una manguera y una válvula de seguridad la cual va conectada al cilindro con gas.Este (cilindro de gas) como algo extra en el sistema de trabajo.


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5.5) Ventajas.

5.5.1 – La materia prima esta en nuestro país, la empresa, ciudades, y lugares de trabajo.

5.5.2 – Nos independizamos casi totalmente del petróleo, la mayoría de la generación de energíaes del petróleo, sus tarifas energéticas son dependientes de este recurso (el petróleo) y somosregidos por los precios internacionales de este.

5.5.3 – Reducción de los desechos solidos y líquido. Tanto en la empresas como en los basurerosmunicipales, al utilizar este tipo de plantas (caldera).

5.5.4 – Reducción de la contaminación ambiental.

5.5.5 – Generación de mas empleos en diferente lugares de el país, empresas.

5.5.6 – Mejor usos de los subproductos de las empresas, fábricas, universidades, hospitales, ycomunidades.

5.6) Desventajas.

6.6.1 – El co 2 se tiene que darle un mejor uso, por tanto se captura para reutilizar y alimentar enpresión a la caldera o se almacena, se aplica productos químicos para limpiarlo y venderlo aempresas que embalan productos alimenticios para que conserven su característica física yquímica.

6.6.2 – Si no se cuenta con grandes cantidad de basura solida necesaria para su incineración, esmejor usar otro método como energía eólica.

5.7) Sector que va dirigido el producto.

5.7.1 – A todo el que cuente con cantidad suficiente de subproductos o basura solida y liquidapara la generación de energía eléctrica.

5.7.2 – Las gobiernos locales son un buen sector, para la aplicación de este plan, ellos puedenponerlo en función en los basureros municipales, según el libro Estelí potencial turístico autorJaime Herrera Chavaría; brinda datos del año 2002 plasmados en este libro como datos técnicosde INEC (instituto nicaragüense de estadísticas y censo poblacional), que la población de Estelí esde 208,445hab. De esta cifra el 45% es de la zona rural y el 55% de la zona urbana, y el 50.6% sonmujeres y 49.4% son varones. Estelí cuenta con seis municipios de donde la mayor población estaconcentrada en Estelí, Condega y Pueblo Nuevo su extensión territorial es de 2,229.7 kilómetroscuadrados.

5.7.3 – Es de imaginarse que los basureros son lugares donde la gran cantidad de desechossolidos y líquidos se almacenan a diario, los Gobiernos Locales cuentan con camiones recolectoresde basura, ya aplicándolo (el proyecto) a la realidad es rentable el funcionamiento del dispositivo(caldera).


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La mayoría de estos lugares (basureros) no entierran la basura, la queman, creando un granimpacto ambiental, es por esto que si se pone en función la maquina generadora de energía(caldera) se aprovecharía este impacto y se reducirían los residuos en forma mas controlada.

5.7.4 – Las fábricas de tabaco son unas de las que mas generan vena de tabaco y otros residuos ysi la pusieran en función este dispositivo (caldera), dejarías menos plasmada la huella dedestrucción ambiental. “Analizando que ellas le causan un gran daño al planeta, se talan los arbolesy bosque para sembrar este producto, se aplican fertilizantes e insecticidas, destruyendo losnutrientes naturales de la tierra, se deshidratan los suelos, extraen el agua en grandes cantidad conpotentes motores o bombas de riego y cuando se llega el invierno, las lluvias arrastran estosquímicos y como destino final esta aguas caen en nuestro ríos, lagos y lagunas. Etc. Y destruyen lafauna silvestre y marina por los contenidos altos en tóxicos que llevan estas aguas. Y porconsiguiente contaminan el manto acuífero. Por lo apetecido y vendido que es este producto en elmercado internacional, Se pone en peligro la seguridad alimentaria de las regiones. Si utilizaran elagua que lavan y humedecen el tabaco y las limpiáramos se generaría vapor con ella, y también siincineramos el residuo solido.

5.7.5 – En las arroceras, aprovechando los desechos solidos y líquidos, como la cascaría de arroz ylas aguas residuales que se desechan.

5.7.5 – En los hospitales, centros de salud, clínicas, en donde incineran los desechos se puedeutilizar esta energía térmica y transformarla en energía eléctrica.

5.7.5 – En las fincas cafetalera y lugares similares, donde se siembran, preparan los productos y sequedan con desechos que causan gran daño y contaminación directamente a nuestro manantialesde agua, como la pulpa de café el agua que lo lavan es una gran idea para utilizar la caldera, ygenerar energía eléctrica.

5.8) Mantenimiento del generador de vapor

5.8.1) Para tener un buen mantenimiento del generador de vapor el mantenimiento se realiza demanera diaria, mensual, semestral y anual, esto nos permite tener un registro adecuado delmantenimiento y así prevenir fallas futuras.

5.8.2) En caso del mantenimiento diario solo se verifica algunos fenómenos que ocurren en elmomento de la operación como fugas.

5.8.2.1 – Que no haya fuga en las tuberías y válvulas, así mismo revisar el tablero (Manómetro).

5.8.2.2 – Purgue el generador de vapor mediante la llave donde se introduce el agua, estodependerá de la calidad del agua con la que se trabaje.


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5.8.3) – En el caso de mantenimiento semanal ya se hace una verificación más exhaustiva como esla de verificar tablero (Manómetro), limpiar el quemador y otros que sirvan para el funcionamientodel generador de vapor.

5.8.3.1 – Limpiar los controles del tablero eléctrico de la caldera con sumo cuidado, siempre que lacaldera no este trabajando.5.8.3.2 – Limpiar lugares por donde se introduce el agua y por donde sale el vapor (la boquilla).5.83.3 – Limpiar el conjunto del quemador.5.8.3.4 – Desmontar y limpiar la boquilla por donde sale el vapor.5.8.3.5 – Revisar el estado de la cámara de combustión.5.8.3.6 – Revisar que no estén sueltos los tornillos de anclaje del generador.5.8.3.7 – Quitar y limpiar el sedimento que puede haber en el tubo de ingreso al generador devapor.

5.8.4) En el mantenimiento mensual, se realiza limpieza de sedimento caldero así como tambiénrevisar el agua del generador de vapor.

5.8.4.1 – Limpiar los controles del tablero eléctrico de la caldera con sumo cuidado, que la maquinano este trabajando.5.8.4.2 – Desmontar y limpiar el conjunto del quemador.5.8.4.3 – Desmontar y limpiar la boquilla.5.8.4.4 – Revisar el estado de la cámara de combustión5.8.4.5 – Revisar que no estén sueltos los tornillos de anclaje del dinamo.5.8.4.6 – Limpiar el sedimento que puede haber en el tubo de ingreso al generador de vapor.

5.8.5) En el mantenimiento anual, se considera también lo que se hace en el mantenimientomensual.

5.8.5.1 – La malla de entrada de aire del ventilador debe de estar limpia.5.8.5.2 – Las aletas deben de estar limpias.5.8.5.3 – No debe de haber vibraciones altas en motor.

5.8.6 – Mantenimiento de equipos auxiliares o componentes del generador de vapor.

5.8.6.1 – En esta parte se realiza también el mantenimiento de algunos equipos del generador devapor como es el mantenimiento del quemador, el cual influye mucho en la eficiencia del generadorde vapor y el mantenimiento de otros equipos auxiliares.

5.8.7 – Tratamiento del agua

5.8.7.1 – Una de las partes mas importantes de esta parte es el tratamiento del agua que su estudiose realiza por cada zona, y un buen tratamiento de agua nos reflejara en una mejora en la eficienciadel generador de vapor y no habrá daño alguno en las tuberías y en el generador mismo.


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6. HIPÓTESIS

La máquina generadora de energía, ya es usada como caldera de incineración de desechos

en distintos lugares de Nicaragua, en hospitales, empresas y basureros, esta vendrá a

completar el aprovechamiento de estas actividades generado para sacar energía eléctrica,

o puede ser empleada para calentar el agua y darse una ducha en cualquier lugar.

7. DISEÑO METODOLÓGICO

7.1 Tipo de Investigación/Universo/Muestra

La siguiente Investigación es experimental, se basará en la recolección de residuo líquido y

materia sólida que se pueda incinerar proveniente de los distintos lugares que generen

desechos de fábricas, universidades, y basureros de la ciudad de Estelí. Posteriormente, se

diseñará un prototipo generador de energía se introducirá en el equipo para iniciar la

transformación de la materia. De lo recolectado se clasificarán para distinguir cuales son

útiles para una mejor producción de energía térmica, el análisis se realizará por la parte

física de la materia a utilizar normalmente por intuición del proyecto serán desechos

inorgánicos y orgánicos.

7.2 Métodos generales y particulares a emplear

La investigación constará de tres etapas, las cuales se detallan a continuaciónPrimera etapa. Obtención del material solido y caracterizaciónRevisión de literatura especializada.

Recolección de basura del diferente lugar que genera esta materia de la ciudad de Estelí.

Toma de dos muestras del material solido y determinación de sus propiedades a través


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información de composición.

Determinación de los rendimientos del producto a la hora de incinéralo.

Análisis de los resultados.

Segunda etapa. Diseño de prototipo generador de energía.Determinación de las variables de diseño como altura, diámetro del equipo, volumen, etc.

Elaboración de planos de diseño.

Construcción del prototipo generador de energía escala reducida.

Evaluación de la eficiencia del prototipo.

Tercera etapa. Cálculo de los costos y análisis de rentabilidadRecolección de la información.

Procesamiento de los datos.

Analizar los resultados.

Redacción y entrega de informe final.

7.3. Actividades/Tareas por Objetivos Específicos

7.3.1 El agua.

Se limpiará el agua, por medio de decantación y filtrado por el método de gravedad de

manera que si lleva partículas pueda obstruir la boquilla por donde sale el vapor para que

no se vuelva ineficiente el trabajo de la máquina.

Se colocara un filtro en donde entre el agua en condiciones casi limpia y pueda ser usada.

7.3.2 La incineración.

Se buscará residuos que se puedan quemar en este caso los mejores son el papel,madera, plástico, la cual se analizará para identificar cual es el material que muestra mejor

rendimiento al momento de incinerarlo y la manera que se realizará es haciendo prueba de

flamabilidad.


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7.3.3 Cantidad de agua que se aplica a este para generar cierta cantidad de energía.

Se verterán dos litros de agua sobre el tanque, se pondrá a trabajar y luego de cierto

tiempo se extraerá el agua que esta dentro de el y se medirá cuanta agua quedó dentro del

tanque, restando esta del agua que se vertió dentro del tanque se sabrá con exactitud

cuanto vapor sale por minuto para mantener 6v, o sea mantener encendida una bombia.


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7.4. Cuadro de Certitud MetódicaOBJETIVO GENERAL OBJETIVOS ESPECIFICOS INFORMACIÓNUNIDADES DE ANÁLISIS VARIABLES

Diseñar un prototipode una máquina

generadora deenergía, basada en latrasformación de laenergía.

Seleccionar la materia

prima.

Muestras de material aincinerar.

Tipos de aguas atrabajar.

Con que grado dehumedad el materiaes flamable.

Tiempo de materialesson buenos paraincinerar.

Diseñar prototipo

generador de energía.

Es una calderapequeña

La cual dará 6v deenergía

Evaluar la cantidad delíquido que esnecesario para generarcierta cantidad deenergía

Cuanta agua sedeposita en el tanqueantes de encender,este.Cuanto liquido quedo alpasar el tiempo

Esto nos dirá cuantovapor sale de este por

minuto.


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8. CRONOGRAMA

No ACTIVIDADES

MESES Y SEMANASJulio Agosto

S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4

1Solicitud de proformas y compra de requerimientos

2 Desembolso

3 Rendición de cuentas

4 Recolección de la materia prima

7 Pruebas del prototipo generador de energía eléctrica

9 Análisis de resultados

10 Informe mensual financiero y de avances

11 Presentación del Informe final y artículo


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9. BIBLIOGRAFÍA

10.ANEXOS

Este es la maquina de vapor, vista de uno de los lados.

libro Estelí potencial turístico autor Jaime Herrera Chavaría; brinda datos del año2002

internet clases de termodinámica, con el maestros Gustavo en UNI RUACS


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Este es la maquina de vapor, vista de uno de los lados.

va pegado el tubo por el otro lado va conectada la manguera.


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Tubo, para los quemadores.


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Elipses para el dinamo.

Presupuesto De Materiales Y Mano De Obra Del Maquina Generación De Potencia Eléctrica Con.


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Materiales CantidadC$

PrecioUnitario C$

TotalC$

Válvula De Cilindro De Gas Casero. 1 140 140Dinamo Y Su Lámpara 6v. 1 150 150Cilindro, para almacenar vapor de 100lb. 1 1000 1000

Quemador, tubo para calentar cilindro y llavemedia vuelta de gas.

1 400 400

Manguera para cilindro para gas, 3mts delargo.

1 100 100

Bridas, pequeñas para la manguera. 2 5 10Varias para soldar, varias para soldaduraeléctrica.

1caja 120 120

Disco para cortar metal 1 150 150Llave de seguridad para prensión 1 400 400Pago por servicios a taller 2000 2000Sumatoria total 4470

Nota; en este presupuesto no incluye brochures, ni banner,.

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