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Biomimesis y Diseño Regenerativo

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La palabra “diseño” desde la biomimesis tiene un sentido inclusivo, amplio. Concebir y dar forma a sistemas complejos donde la Tierra y sus procesos se unen con la cultura y comportamientos humanos para darle forma en el contexto actual, donde la naturaleza cuenta. A menudo se confunde el diseño, con una visión mas estética y superficial, mas de moda y decadencia de los últimos años de la Era industrial. La naturaleza no crece, evoluciona, se adapta incrementando, eso sí, complejidad, lo contrario que los humanos. Si bien es cierto que cualquier desarrollo implica la alteración de las operaciones de los procesos naturales, podemos trabajar para retener la integridad esencial de sus capacidades regenerativas. Estas las podemos resumir en 6 (5 de ellas en el gráfico): La conversión de la energía en vida. Desde la comida que nos nutre hasta el oxígeno vital, la energía solar pasa por una serie de conversiones: la biomasa vegetal, incluyendo al fitoplancton, la biomasa animal, el calor y su disipación parcial al espacio…todo ello mantiene la vida en la Tierra. Para que la energía y los materiales lleguen a ser disponibles a la inmensa comunidad ecológica, la distribución resulta ser un elemento imprescindible. El viento, el agua, la gravedad, el movimiento de animales, estrategias de plantas y hongos, etc participan en ello. Nosotros también lo empleamos con los trenes, aviones, barcos…etc pero añadimos  problemas globales bien conocidos a la totalidad del sistema (calentamiento global, contaminación global, depleción de recursos, perdida de hábitat y de biodiversidad…sufrimiento humano…).

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Diagrama de Flujos de J.Tillman Lyle (traducido y modificado M.Quirós)

Las plantas y el propio suelo, entendido éste como un ecosistema complejo lleno de vida, actúan como un motor de filtración del aire y del agua, removiendo materiales. La descomposición en sub-productos y partículas cada vez de menor tamaño desde la superficie hasta las capas mas profundas, restauran y regeneran naturalmente las impurezas permitiendo el paso hacia las siguientes etapas del proceso del tratamiento de los insumos naturales. Todo lo que se produce en los ecosistemas, en la nave espacial como dijera Bucky Fuller (post junio_14), vuelve al ecosistema. Los materiales ya filtrados retornan mediante la re-asimilación, en su mayor parte en forma de biomasa muerta, que nosotros definimos como basura. Pero como ya sabemos, la basura en la natualeza son recursos para una inmensa comunidad de descomponedores, infinitas poblaciones de insectos, gusanos, bacterias, hongos… que albergan mas allá del 20% del total de la biodiversidad. Este montante de recursos refleja la importancia de este proceso que podemos subdividirlo en 3 etapas: detritos particulados-producción de humus y materia orgánica soluble-mineralización del humus. Todo ello en un proceso lento, muy lento pero fundamental para la re-vitalización de la Tierra. Por último, para avanzar en los procesos cíclicos, los materiales permanecen inactivos por un cierto tiempo, aguardando una eventual reutilización. Este almacenaje lo vemos claramente en el agua que tras ser depurado por el suelo permanecerá tiempo en los acuíferos hasta ser reclamados por las raíces de los árboles u otros organismos del eco-sistema. Lo mismo ocurre con la energía almacenada en el carbón, gas o el petróleo. Algunos depósitos permanecen horas, otros millones de años. En el Amazonas por ejemplo, los nutrientes no están en el suelo sino en la biomasas arbórea. El proceso es muy rápido.

El último elemento del proceso regenerativo está en el propio pensamiento. Aunque nuestra especie actúa directamente sobre el 60% de la biosfera, los lugares prístinos como desiertos, zonas polares o profundidades oceánicas también se ven alteradas por nuestras acciones. Nada se escapa. Lo mas alarmante es que la independencia natural, base de su propio funcionamiento, está siendo modificada, lo cual representa toda una alteración sistémica de su eficacia. Este punto da para mucho…y es en definitiva la base de este blog. Os dejo el modelo ideado por el gran Instituto Donella Meadows, ejemplo de difusión y necesidad de abrazar el pensamiento sistémico en cualquier escala. El modelo iceberg, ayuda a contextualizar ayudándote a conectar un determinado evento o incidente hacia los patrones, sistemas, estructuras e incluso modelos mentales con los que el ser humano funciona. El iceberg simboliza lo oculto de estos procesos y si logras identificarlos y conectarlos serás capaz de encontrar soluciones que perduren a largo plazo. Sostenibilidad y regeneración, verdad?.

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Modelo Iceberg del Instituto Dana Meadows (traducido y modificado M.Quirós)

La Red a menudo nos ofrece recursos gratuitos valiosos. Os dejo un enlace a una tésis de la Virginia Polytech de la Universidad norteamericana del mismo nombre sobre la puesta en práctica del diseño regenerativo. Finalmente he traducido uno de sus muchos gráficos con el que nos regala este trabajo en el que una vez mas comprobamos la analogía con los Principios de Vida, los Patrones unificados de la Naturaleza…o como yo ya llevo empleado “Como Funciona la Vida”. Estos patrones no pueden ser monopolizados y menos aún propiedad intelectual de nadie en particular. Recordar que todo lo que sabemos es un modelo que ha de ser compartido y cuestionado para que si ofrecemos uno mejor, sea reemplazado.

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Principios y Estructura del Sistema Regenerativo por John Lyle (traducido por M.Quirós) 

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Resiliencia bioinspirada

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Crustáceo resiliente (imagen vía reciclart.org)

Resiliencia (del latín resilio, -ire ‘saltar hacia atrás’, ‘volver de un salto’, compuesto a su vez por el prefijo re- y el verbo salire ‘saltar’») tiene varios significados según el contexto sea ingeniería, tecnología o psicología (no dejar de leer a Michael Rutter o a Boris Cyrulnik). El término viene una vez más de la ecología y se entiende como la capacidad de un sistema para absorber perturbaciones y reorganizarse mientras experimenta el cambio, conservando aún esencialmente la misma función, estructura, identidad, relaciones, evaluando las opciones de supervivencia. Algunos expertos ya no hablan de diseño sostenible sino de diseño resiliente o estrategias resilientes ante la evidencia de que la sociedad humana ha de adaptarse a los cambios que vienen fruto del desiquilibrio que causamos y que nos va a obligar a sobre-vivir en ese nuevo escenario. Pura evolución.

La vida media de las empresas en el siglo XXI es de unos 12 años. Si comparamos este dato con las empresas que componen el negocio de la naturaleza con la base operacional (misión-visión) de crear condiciones favorables para la vida datan exactamente unos 3.850 millones de años de antigüedad, con procedimientos estándar bien asentados y resilientes además de otras estrategias de innovación relacionados con el inicio y evolución de las condiciones de vida en el planeta. Si buscamos en Google las empresas más antiguas del mundo nos mostrará que la constructora Kongo Gumi de Japón data del 578 (no falta ningún número, si del 578), o Codorníu en 1550 o los seguros de Lloyd en 1688… Poca experiencia si la comparamos con la Vida en la Tierra. Os invito a leer (en inglés) un interesante artículo de mi amigo Tom Mckeag sobre si tu empresa esta preparada o no para los grandes cambios que vienen. Aspectos como la retroalimentación, reorganización dinámica, desacoplamiento, diversidad, modularidad, simplicidad, enjambres etc…son elementos esenciales para hacer que la empresa camine hacia la resiliencia. Todos ellos procedentes de los sistemas naturales y podéis ampliarlos y entender mejor en este interesante libro.

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John Muir y sus modelos de web ecológicas

El naturalista-activista escocés John Muir nos mostró ya hace mas de 100 años una de las estrategias de los sistemas vivos para tal supervivencia. La colaboración, la variabilidad y la interdependencia. Cada vértice (foto superior) corresponde a un organismo y los enlaces invisibles con otras especies que le permiten sobrevivir, prosperar incluso si alguna de ellas desapareciera. La representación difiere en gran medida con los que aún hoy día vemos en los libros donde la rana se come al pez que es comida por la garza que a su vez es depredada por un carnívoro mayor…. El ya clásico proyecto Mannahatta (nombre indio que dio el nombre a Manhattan) profundiza en estos aspectos…

La naturaleza no pone fábricas en las afueras de las ciudades, las ubica localmente, cerca de donde se requiere ahorrando energía, costes accesorios, tiempo y otras muchas ineficiencias colaterales y siempre muy presentes su misión-visión. La “valoración” de sus servicios fue calculada (varios trillones de dólares/año) por Robert Constanza y publicada en la prestigiosa Nature  con una infinita rentabilidad para los accionistas. Pero por encima de esa astronómica cantidad, ¿tenemos tecnología para eliminar la contaminación de las ciudades? o ¿para crear agua? y ¿oxígeno?. La respuesta es no. No dejéis de ver los fabulosos minivídeos de la Conservation International (post dic 2014) donde la Naturaleza nos habla y nos pone en el sitio donde nos corresponde. Toda una cura de humildad.

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Los sistemas vivos nos enseña algunos ejemplares únicos, excepcionales que llevan viviendo en la Tierra en algunos casos varios miles de años, sobreviviendo a 5 extinciones masivas. Nos gustan los récords a los humanos y hoy vamos a ver algunas de estas fantásticas y en algunos casos extrañas criaturas que guardan el mejor secreto de la evolución: la longevidad y la manera de sobrevivir a los constantes cambios que la Tierra sufre. Esto se ha de aplicar al mundo empresarial, pues con la crisis global que nos asola nos dan claves para evolucionar para sobrevivir, uno de los Principios de Vida (post nov13) que operan la Vida en la Tierra.  Algunos de los lugares donde viven estos ejemplares nos llevarán a una época más inocente del planeta; algunas crecen apenas unos pocos centímetros cada 100 años y esto pone a la duración de la vida humana en una perspectiva diferente; otros no debemos saber su ubicación para asegurarles su existencia futura. Veamos algunos…

La yareta Azorella yareta parece un musgo tapizante, pero en realidad es un arbusto compuesto por miles de ramas, y cada una contiene racimos de hojitas verdes en las puntas tan densamente empaquetadas que puede soportar nuestro peso. Viven en los Altos Andes o en el desierto de Atacama en Chile, y tiene 3.000 años. La Armillaria es otra singularidad excepcional; es un hongo depredador que crece en círculos o anillos que puede llegar a eliminar determinadas especies de árboles en el bosque, es también conocido como “seta de miel” u “hongo gigantesco” porque resulta ser también uno de los organismos más grandes del mundo. En Oregón, USA un solo organismo ocupa una extensión cercana a 9 Ha!. Los anillos de la muerte, patrones circulares de crecimiento, estrangula lentamente al árbol impidiendo el paso de agua y nutrientes. Esta estrategia le ha funcionado desde hace mas de 2.400 años. ¿Control, equilibrio? hoy no sabemos su función exacta dentro de los ecosistemas pero sin duda su longevidad encierra eficacia y necesidad.

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Yareta -imagen walter-rust.com- y Armillaria -imagen taringa.net-

La colonia clonal de los álamos temblones o pandos Populus tremuloides, viven en Utah, literalmente desde hace 80.000 años. Lo que parece un bosque en realidad es un sólo árbol. Se trata de un sistema de raíces gigantes y cada árbol es un tallo que surge de él. Lo que tenemos es un individuo gigante, interconectado, genéticamente idéntico, de sexo masculino y, en teoría, inmortal. Otro árbol clonal es el abeto gran picea, que a los 9.550 años, no es más que un bebé en el bosque de Dalarma, Suecia. Conocido como Old Tjikko, su ubicación se mantiene en secreto para su propia protección. Actualmente el clima se ha vuelto más cálido en la cima de la montaña y la vegetación está cambiando. Así que ni siquiera tenemos que tener contacto directo con estos organismos para provocar un impacto directo y real sobre ellos. Dentro de esta estrategia, existen otros muchos mas como el jomon sugi de la isla de Yakushima (2.180 años), o el liquen geográfico Rhizocarpon geographicum, (3.000 años) en Groenlandia o el Sagole baobab de Limpopo en Sudáfrica con cerca de 2 milenios de vida. Todos ellos llevan el registro de la historia de acontecimientos y fenómenos naturales en sus ramas, y la excepcionalidad de haber sido coetáneos a ellos.TomBean-Pix-1932

colonia clonal de álamos temblones y el Old Tjikko sueco

La siguiente imágen muestra lo que muy bien podría ser el organismo vivo más antiguo del planeta. La actinobacteria siberiana tiene entre 400.000 y 600.000 años. Esta bacteria fue descubierta hace varios años por un equipo de biólogos que esperaban encontrar rastros de vida en otros planetas investigando en una de las zonas más severas del nuestro. Y lo que encontraron, estudiando el permafrost, fue esta bacteria capaz de sintetizar y reparar ADN muy por debajo de cero ºC. Ha estado viviendo y creciendo durante mas de medio millón de años!!. Es también, probablemente, uno de los seres vivientes ancestrales más vulnerables en la actualidad porque, si se derrite el permafrost, no va a sobrevivir. Imaginar que la escritura cuneiforme o la rueda, las invenciones que marcan el nacimiento de la civilización humana, aparecieron apenas hace 5.500 años.

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Muestra de suelo del permafrost con la cianobacteria siberinana datada entre 400-600.000 años en Kolyma Lowlands, Siberia

En este video (13 min. inglés) con Raquel Sussman, inspiradora de este post, podréis ampliar con mas ejemplos otras extraordinarias criaturas y también acceder al fabuloso libro Los organismos vivos mas viejos del planeta una buena opción para regalar estas Navidades.

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portada del libro

Feliz Navidad y lo mejor para el 2016!.

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Biomimesis, Zygote Q.Journal y M.Quirós

Ya está disponible el último y fabuloso, como siempre, número de la publicación Zygote Quarterly Journal número 12, 3 años de existencia.

Janine Benyus agradece la publicación de un modo muy halagador…

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En este número los Editores, Norbert, Marjan y Tom valoran muy positivamente la contribución de todos y cada uno de los que hemos participado y aparezco con personajes ilustres como la propia Janine Benyus entre otros muchos…

El placer y el honor es realmente mío por tener la oportunidad de participar en este fantástico proyecto ilusionante con un equipo difícil de superar!…;)  Desde aquí quiero compartirlo con todos vosotros.

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Haz click en la imagen y verás…

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La Naturaleza habla

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La maravillosa organización Conservation International lanza una serie de poéticos e inspiradores minivideos (1-2 min) llenos de fuerza y autoridad sobre lo que la Madre Naturaleza opina de nuestro paso por la Tierra. El planeta no nos necesita pero nosotros si a él; verdaderamente el planeta no esta en peligro, nosotros en cambio si… La Naturaleza nos habla, el Mar, el Agua, los Bosques…

La resiliencia una vez mas aparece en el mensaje al igual que como desde aquí hemos comentado  en numerosas ocasiones. ¿Aprenderemos a serlo nosotros también?. ¿Estás preparado?….

Aun en inglés, su mensaje es sincero y sencillo pero lleno de dogma. La voz de Julia Roberts, Robert Redford o Kevin Spacey no te dejaran impasible. Para verlos haz click en la imagen.

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imageCONSERVATION INTERNATIONAL

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Tensegridad y biomimesis

Dymaxion_2003_animation_small1mapa planetario dimaxión de B.Fuller formando un icosaedro

El término tensegridad, del inglés tensegrity inventado por Buckminster Fuller viene de la contracción de tensional integrity (integridad tensional) y aunque otros también se atribuyen su autoría como Emmerich y Kenneth D. Snelson (wiki), las lecciones de Fuller, calaron y nos mostró que “la evolución da muchos primeros pasos”, y que la Naturaleza siempre ha evolucionado hacia formas de vida que son una solución óptima para las condiciones ambientales en las cuales se desarrollan. Fuller la definió como estructuras con formas estabilizadas por  tensión continua, o ‘integridad tensional’ en lugar de por compresión continua (como sería el caso de un arco de piedra). Tensegridad es una confluencia intrínsecamente no redundante de factores óptimos de eficacia estructural-esfuerzo y todas las estructuras, bien entendidas, desde el sistema solar hasta el átomo, son estructuras de tensegridad. Esto último Bucky (así le llamaban) no llegó a saberlo en vida. Para que lo entendamos bien: es el fundamento de las estructuras mínimas. Es un principio científico que describe la geometría natural en términos de vectores de compresión y tensión; explicando el orden de las estructuras a escala atómica, molecular y cósmica. En otras palabras: son estructuras contra-intuitivas tensadas y sin conexiones rígidas, de peso ligero excepcionalmente robustas y desplegables. ¿Se entiende mejor ahora …?

Centros como el Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering o el de Harvard Medical School, han utilizado este principio para explorar las maneras en la que las células se mueven y responden a su entorno. El modelo de tensegridad celular propone que la célula es una estructura en pre-tensión, aunque también es posible encontrar estructuras geodésicas dentro de las células a una menor escala como las cápsides víricas. También ha sido estudiada y aplicada en la arquitectura de los rascacielos de hoy, por ejemplo.

Kurilpa-Bridge-Brisbane-Tensegrity

algunos ejemplos de tensegridad y conceptualización (click para ampliar)

Fuller fue unos de los primeros diseñadores en la búsqueda soluciones sostenibles desde 1930 inventando automóviles de alta eficiencia (coche dimaxión), duchas de bajo flujo, casas eficientes, entre otros. También formó parte de una larga estela de pensadores que reconocían la belleza del diseño procedente de la Naturaleza frente a la baja efeciencia de los diseño humanos comparados con los naturales. Dedicó su vida a la búsqueda de la geometría fundamental de la Naturaleza. Publicó los resultados de su trabajo en dos volúmenes: Sinergética I y II  y gracias a Robert W. Gray podemos leerlos en una web con un detallado indice de los contenidos. Se describen la naturaleza de los sistemas, la forma fundamental del espacio y los principios universales que Bucky afirmaba aplican a todo diseño. La exploración de este material requiere tiempo y esfuerzo, dado el uso preciso que Fuller hace del lenguaje y la profundidad con la que aborda la temática. Podemos resumir que dedicó su vida a investigar el fundamento de las estructuras mínimas; a la aplicación de los principios profundos del diseño con la Naturaleza y a entender el sistema coordinado con la que se combinan materiales en la Naturaleza. Una joya aún por explorar.

bucky cúpula geodésica transportada por el ejercito; estructura de tensegridad; coche dimaxión; probando la resistencia de la geodésica y Bucky (de izda a dcha y arriba a abajo)

Un rasgo distintivo del Dymaxion es que no tiene una dirección que vaya hacia arriba. Fuller dijo frecuentemente que en el universo no hay arriba y abajo ni norte y sur, tan sólo dentro y fuera. Las fuerzas gravitacionales de las estrellas y los planetas crean dentro, que significa “hacia el centro gravitacional” y fuera refiriéndose a “lejos del centro gravitacional”. 

En su búsqueda encontró algunas respuestas como la tensegridad mencionada; los  domos geodésicos (como expresión de tensegridad), que se pueden utilizar para cubrir espacios de manera eficiente y para describir las estructuras de sustancias como el C60 (buckminsterfullereno) entre otros… La forma mínima que encierra un volumen es un tetraedro, que consiste de cuatro puntos. Dos puntos definen una línea; tres puntos un triángulo y cuatro puntos un espacio. Por tanto, cuatro puntos definen el sistema mínimo. Esto es un fundamento de la sinergética: todos los sistemas confinan espacio. En sí, toda estructura está basada en la triangulación. A mayor escala, la triangulación puede ser tan vaga que se disciernen otras figuras. A menor escala, sin embargo, la triangulación es clara. Estructuras como el cubo pueden parecer estables, pero cada una se hace estable por triángulos internos en el material del que están compuestos. Esto se puede confirmar fácilmente construyendo un cubo con lados rígidos y vértices flexibles. Se colapsará, a menos que se le agregue triangulación. El cubo se estabilizará si se le agregan dos tetraedros al interior, y esto representa una visión más realista de la estructura. Aunque este área de la sinergética se ha estudiado poco,  mas estudios de estos principios permitirán muchos nuevos descubrimientos…

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de las bases del tejido (tejer) a las bases de la tensegridad por K.Snelson

Para Fuller todas las formas de vida son sinérgicas y la definió como la condición en la que analizar las partes o subconjuntos de las mismas no ofrece ningún indicio acerca de la funcionalidad de la totalidad. Bucky insistió en que su “geometría energética-sinérgica” era ‘natural’ en el sentido de que ya estaba resuelta y definida, como un principio matemático que la Naturaleza utiliza para darle una ventaja óptima al sistema. Aunque no se adjudicó la invención, si afirmó haber sido el primero en reconocer sus ventajas. La palabra geodésico procede de la navegación y describe la línea más directa y energéticamente más eficiente entre dos puntos sobre la superficie de una esfera. ¿En dónde utiliza la naturaleza las estructuras geodésicas?. Nuestros propios ojos son estructuras geodésicas, un globo común o el huevo de una gallina o los huesos de un pájaro bajo un microscopio electrónico de barrido, verás el ensamblaje familiar de triángulos formando una red con aperturas triangulares lo suficientemente pequeñas para contener moléculas de aire y así como toda una variedad de componentes. La mayoría de los domos geodésicos utilizan una geometría pentagonal. Los pentágonos contienen muchos ejemplos de “la proporción aurea”, el mismo sistema proporcional que se piensa fue utilizado en la construcción del Partenón hace 2.400 años y que se presenta en muchas espirales naturales de Fibonacci (post espirales, vórtices…). Desde tiempos lejanos, esas proporciones han sido profundamente agradables a los ojos y a las mentes de los seres humanos. La abeja busca néctar o polen como alimento recolectando polen en el proceso. Este polen se transfiere a otra flor y se da la polinización. Este proceso beneficia tanto a la abeja como a la flor, representando un claro y bello ejemplo de biomimesis de transmisión de mensajes o comunicación entre sistemas.

Todo esto porqué?…, además de la bioinspiración y maestría de la Naturaleza que se extrae del post, las aplicaciones pueden ser infinitas. Fijaros por ejemplo como la propia NASA ha premiado el diseño de su próxima nave exploratoria “Super Ball Bot” en las superficies de nuevos planetas…… el resto os lo dejo a vuestra propia curiosidad exploratoria.

Podéis ampliar información aquí, en algunos diseños, y mucho mas, y con un libro de regalo de K.Snelson (34 páginas inglés)…. De gran ayuda ha sido el número 1 y 2 de la publicación Zygote Quaterly Journal (ahora en español también!), de la que me congratulo soy editor colaborador.

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recordando a Ray Anderson

Recordando a Ray…

Un día como hoy de hace dos años, nos dejaba Ray Anderson en Atlanta, Georgia, EEUU. La noticia me sorprendía en mis días de vacaciones y mas aún cuando el periódico le dedicaba una columna. No es alguien del que se hable por aquí… y su empresa no opera por la península…
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