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SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA/ESCOLA POLITÉCNICA INSTITUTO DE HUMANIDADES, ARTES E CIENCIAS BACHARELADO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA Rua Professor Aristides Novis, nº 02 – Federação – EP/UFBA CEP 40.210-630 – Salvador - Bahia Tel: 3283-9800 – Fax: 3283-9802 – e-mail: pei@ufba.br – url: http://www.pei.ufba.br HACA 88 DESENVOLVIMENTO DE PRODUTO E PRODUÇÃO INDUSTRIAL PROF. ADEMAR NOGUEIRA DO NASCIMENTO 1. A FUNÇÃO PRODUÇÃO NAS ORGANIZAÇÕES A função produção é central para as Organizações porque produz bens e serviços que são a razão de sua existência, mas não é a única, nem necessariamente é a mais importante. Todas as Organizações possuem outras funções com suas responsabilidades específicas. Embora essas funções tenham sua parte a executar nas atividades da instituição, são ou devem ser ligadas com a função produção, por objetivos organizacionais comuns. Além da função produção, em geral as Organizações dispõem de outras funções, igualmente importantes. Neste contexto, pode-se apresentar as seguintes funções: Marketing Contábil-Financeira Desenvolvimento de Produtos/Serviços Recursos Humanos Compras/Vendas Engenharia/Suporte Técnico Os nomes dessas funções, suas fronteiras e responsabilidades, podem variar entre as Organizações, entretanto direta ou indiretamente todas elas estão associadas à Função Produção, conforme pode ser visualizado no diagrama sugerido abaixo: 1.1. PROCESSOS DE TRANSFORMAÇÃO NAS ORGANIZAÇÕES Qualquer operação produz bens ou serviços, ou um misto dos dois, através dos seus respectivos Processos de Transformação. Assim, procura-se definir como transformações, o emprego de recursos para mudar o estado ou condição de algo para produzir outputs. Em resumo, a produção envolve um conjunto de recursos de inputs usado para transformá-los em outputs. Os recursos de imputs podem ser divididos em dois grupos: Recursos a serem Transformados (RAT’s) e Recursos de Transformação (RT’s). Os RAT’s, como o seu nome já sugere, referem-se aos recursos que serão diretamente processados, e portanto convertidos em outputs. Por sua vez, os RT’s, são os recursos de apoio necessários à conversão dos RAT’s. Os Recursos a Serem Transformados, são classificados em três tipos: Matéria-Prima, Informações e Consumidores. De outro lado, os Recursos de Transformação podem ser: Equipamentos, Instalações e Operários/Profissionais, indispensáveis à conversão do RAT. A caracterização do processo de transformação vai depender do tipo de RAT que encontra-se em processamento. Assim, serão listados a seguir as características dos processos de transformação de acordo com cada tipo de RAT. QUANDO O RAT É UMA MATÉRIA-PRIMA Quando uma matéria-prima é processada pode-se ter mudanças em suas propriedades físicas (conversão de um líquido em um gás), mudança na localização (transporte de cargas), mudança de posse (comércio varejista), ou simplesmente estocam o produto (almoxarifados e armazéns). QUANDO O RAT É UMA INFORMAÇÃO Neste caso uma informação bruta pode ser tecnicamente tratada agregando valor à sua propriedade informativa (serviços de contabilidade). Outra possibilidade é a mudança de posse da informação (pesquisa de mercado). Tem-se ainda a estocagem ou acomodação (bibliotecas) e a mudança de localização da informação (empresas de telecomunicações). QUANDO O RAT É UM CONSUMIDOR Os consumidores são também processados. Pode ocorrer mudança no estado físico (cabeleireiros e cirurgiões plásticos), estocagem (hotéis), mudança da localização (transporte de pessoas), mudança do estado fisiológico (hospitais) ou ainda mudanças no estado psicológico (serviço de psicologia e de entretenimento). Os quadros nas páginas seguintes apresentam os fatores que são afetados pelas transformações dos diferentes tipos de RAT. Aproveite o espaço abaixo, para fazer a ilustração do diagrama que envolve todos esses conceitos. Processadores de Matéria-Prima Processadores de Informações Processadores de Consumidores Propriedades Físicas Manufatura Mineração Extração Cabeleireiros Cirurgiões Propriedades Informativas Banco Contadores Arquitetos Posse Operações de Varejo Financeiras Pesquisas Universidades Imprensa Localização Operadores Logísticos (postais, carga) Empresas de Telecomunicações Transporte Coletivo Serviços de Táxis Estocagem Armazéns Bibliotecas Arquivos Hotéis Estado Fisiológico Hospitais Clínicas Médicas Estado Psicológico Educação Psicólogos Teatros Fonte: Slack et al, 1998 Com base nessas informações, sugere-se construir, no espaço abaixo, um diagrama de fluxo de processo na sequência input Processo de Transformação Ouput, sistematizando, de um modo geral, as operações de transformação nas organizações. O quadro abaixo apresenta a estrutura do processo de transformação para três tipos de operações as quais envolvem o processamento de matéria-prima, informações e consumidores, identifica a formação dos possíveis estoques de entrada (input’s) e saída (output’s), bem como as características da transformação. OPERAÇÃO INPUT’S CARACTERÍSTICA DA TRANSFORMAÇÃO OUTPUT’S RECURSOS ESTOQUE PRODUTO/ SERVIÇO ESTOQUE FABRICÃO DE GASOLINA EM REFINARIA Petróleo Vapor de processo Equipamentos de processo Engenheiros e operários Petróleo Modificação das propriedades físicas dos RAT’s Gasolina Gasolina CORRETAGEM EM MERCADO DE CAPITAIS Escritório Informações brutas de valorização cambial Especialistas em mercado de capitais Informações brutas dispersas em diferentes fontes Modificação das propriedades informativas Informações tratadas e contidas em forma de relatórios Relatórios com informações EXIBIÇÃO DE FILME EM CINEMA Sala de Projeção Filme Operários Pessoas que assistem ao filme (clientes) Clientes em fila de espera Modificação das propriedades psicológicas Clientes liberados após filme Não há estoque de output Após a compreensão da estrutura funcional generalizada do processamento das três categorias de input’s, pede-se ao aluno desagregar e compor o processo de transformação para uma operação de fabricação de grades de ferro por uma serralheria. 1.2.COMO DIFERENCIAR UM PRODUTO DE UM SERVIÇO? O RAT uma vez processado, converte-se em output, podendo ser um bem, habitualmente chamado de produto, ou um serviço. O que caracteriza,e portanto pode diferir um produto de um serviço, nem sempre é suficientemente esclarecedor. Por exemplo, as organizações que trabalham com energia elétrica têm como resultado um produto ou um serviço? E um restaurante self-service, como você classificaria? A resposta a essas questões poderá ser melhor formulada com base nos critérios a seguir que ajudam na elucidação deste conflito. TANGIBILIDADE Os bens (produtos), de um modo geral são tangíveis, ou seja pode-se tocar, e avaliar suas características físicas. Nesse sentido, os serviços são intangíveis. Não se pode tocar no processo de corte de um cabelo, muito embora possamos ver e avaliar os resultados. ESTOCABILIDADE Em geral os produtos são passíveis de serem estocados, enquanto que um serviço quase sempre não pode ser. Você não pode, por exemplo, estocar os clientes que acabaram de assistir ao filme. TRANSPORTABILIDADE É bastante compreensível que pode-se transportar um automóvel, uma geladeira ou um mesmo um barril de gasolina. Entretanto, os serviços, são geralmente intransportáveis. Transportar os meios para a execução do serviço não há maiores impedimentos, porém o serviço só é executado quando demandado. SIMULTANEIDADE Como consequência da característica anterior, os bens podem ser produzidos antes do consumidor solicitar (uma bicicleta usada hoje, pode ter sido fabricada anos atrás). Por sua vez o serviço da venda de um CD ocorreu ao mesmo tempo da compra, e foi “consumido” naquela ocasião. CONTATO COM O CONSUMIDOR Após estabelecidos os critérios acima, fica evidente que os consumidores apresentam baixo nível de contato com as operações que produzem bens, entretanto, no caso de serviços, em função da simultaneidade, deve haver alto nível de contato entre o consumidor e a operação. Deve-se entretanto, chamar a atenção de que cada vez mais as Organizações procuram mesclar características de produtos nos serviços e vice-versa. O que se deseja com essa estratégia é agregar valor ao seu negócio como um todo e, particularmente ao seu output. Quando uma fábrica de televisores procura ouvir comedidamente o seu nicho de mercado, busca com isso incorporar na sua produção características de simultaneidade e contato com o consumidor, ações essas que são mais vinculadas às atividades de serviço. Por sua vez, quando firmas de consultorias especializadas, a exemplo de contadores de grandes corporações, aumentam a capacidade de memória de seus computadores, muitas vezes não apenas buscam aumentar a velocidade do processamento da informação, mas também ampliação da capacidade de estocagem, que mesmo sendo virtual é mais condizente com o segmento da área de manufatura e, não de serviços. 2. CLASSIFICAÇÃO DOS TIPOS DE SISTEMAS DE PRODUÇÃO Com base na classificação sugerida por Slack (1998), os tipos de sistemas produtivos dependem do continum volume-variedade. Assim, as operações de transformação geram outputs que podem oscilar desde uma produção com irrelevante variação (a exemplo de geração de eletricidade) a até mesmo uma expressiva variação (a exemplo de fabricação de móveis sob encomenda). Observe que nesses casos o volume gerado nos outputs são muito expressivos no primeiro exemplo, mas muito menores no segundo. Com base no contexto volume-variedade, bem como em um conjunto de características que se repetem nas operações de produção, essas podem ser agrupadas em cinco diferentes tipos já consolidados, quais sejam: Projeto, Jobbing, Lotes, Massa e Contínuo. De acordo com o contínum volume-variedade, pode-se estruturar o diagrama abaixo: Conforme anteriormente mencionado, não apenas o volume e a variedade são indicadores da classificação dos sistemas produtivos. Que outras características de produção são complementares? Anote no espaço abaixo as principais características de cada um desses sistemas. Pesquise e construa o diagrama volume-variedade equivalente para a área de serviços. PROJETO JOBBING LOTES OU BATELADAS EM MASSA CONTÍNUO Volume + V ar ie d ad e + 3. PLANEJAMENTO DA CAPACIDADE De um modo geral pode-se definir capacidade como sendo a máxima produção que um sistema pode gerar em suas condições normais de operação. Assim sendo, se 5 operários de uma determinada linha de montagem de motores em máquinas agrícolas, que trabalha 20 dias por mês, instalam 10 equipamentos por operário e por dia, terá capacidade de instalar 1000 motores por mês. Nesse exemplo, como interpretar uma produção de 120% da capacidade, ou seja 1200 unidades/mês? 3.1. FATORES QUE INFLUENCIAM NA CAPACIDADE a) Instalações Previsão de ampliação Economia de escala b) Composição dos Produtos/Serviços Uniformização de Produtos Padronização de Serviços c) Projeto do Processo Processos Manuais Processos Automatizados Semi-Automatizados d) Fatores Humanos Capacitação Experiência Motivação e) Fatores Operacionais Equipamento Lento Determina Velocidade do Processo (Gargalo) f) Fatores Externos Ex: Legislação Ambiental 3.2. IMPORTÂNCIA DAS DECISÕES NA CAPACIDADE a) Previsão de Demanda Atender demanda futura b) Equilíbrio Oferta/demanda O desequilíbrio entre essas funções implicam em custos operacionais c) Consistência nas Decisões Decisões inconsistentes geralmente implicam altos custos 3.3. UNIDADES DE MEDIDA DA CAPACIDADE a) Através da produção Unidades Comuns (l, t, Kg.../mês, dia....) Unidades (Produtos Heterogêneos) b) Através de Insumos Hospitais: A capacidade é geralmente avaliada em número de leitos Hotel: A capacidade é geralmente medida em número de quartos ou apartamentos 3.4. EXPANSÃO DA CAPACIDADE Usar capacidade ociosa do equipamento ou Substituí-lo por mais moderno? Usar Técnicas de PCP (Programação e Controle da Produção) Racionalizar Espaços 3.1. INDICADORES DE CAPACIDADE DAS INSTALAÇÕES Os principais indicadores que revelam a capacidade das instalações, são: capacidade de projeto, capacidade efetiva, taxa de utilização e eficiência. O exercício a seguir será utilizado para compreender essas medidas. INDICADORES DE CAPACIDADE: EXERCÍCIO Determinado processo industrial foi projetado para processar 1.000 t/dia de matéria- prima. Entretanto, por razões como paradas para manutenção preventiva e tomada de amostragens para exame de qualidade, tem capacidade de processar apenas 900 t. Por sua vez, necessidades de paradas para manutenção corretiva e por falta de estoque reduziu a capacidade para 750 toneladas diárias. Para esse processo pede-se determinar: a) Capacidade de projeto; b) Taxa de Utilização; c) Capacidade efetiva; d) eficiência desse processo. 4. CURVA DE APRENDIZAGEM DO TRABALHADOR X CAPACIDADE DAS INSTALAÇÕES Este conceito assegura que à medida que um operário executa rotineiramente determinada atividade, o tempo médio por unidade obtida, diminui em função do número de unidades produzidas. Em outras palavras, o tempo requerido para executar uma tarefa decresce com a repetição. Esta na verdade foi uma constatação científica formulada pela primeira vez pelo norte- americano T. P. Wright, em 1936, quando descreveu como o custo demão-de-obra para a montagem de aeroplanos declinava à medida que os operários rotineiramente executavam suas atividades de montagens. Confirma-se atualmente que se a tarefa for curta e pouco rotineira, as melhorias serão apenas modestas. Entretanto, se a tarefa for mais complexa e exigir um maior número de repetições, as melhorias, ou seja a diminuição do tempo por unidade obtida, serão mais evidentes. A formulação matemática desta observação, assinala que dobrando-se as repetições, o tempo de duração por repetição passa a apresentar um percentual de declínio constante. Portanto, se o tempo de montagem do segundo aeroplano for de 80% do primeiro, e se o tempo de montagem do quarto for de 80% do segundo, e ainda o do oitavo for também 80% do quarto, e assim sucessivamente, diz-se que a montagem deste produto ocorre segundo uma curva de aprendizagem de 80%. Observa-se porém, que o decaimento do tempo unitário não é linear, mas sim que diminui exponencialmente com o número de repetições. A investigação matemática deste fenômeno culminou na formulação abaixo: 2/ 1 . LnLnP n ntt , onde: tn = Tempo para fazer a n-ésima unidade t1 = Tempo para se fazer a primeira unidade P = Coeficiente de aprendizagem O gráfico da relação tn versus n, deverá ser representado conforme a seguir: Concluindo, pode-se afirmar que uma curva de aprendizagem de 90%, corresponde a um decréscimo de 10% no tempo unitário a cada duplicação de repetições. A medida do aprendizado também pode ser mensurado com base na produtividade do operário, calculando-se a produção por unidade tempo (output/tempo). Um modelo matemático simplificado para tanto, é: 𝑄(𝑡) = 𝐵 − 𝐴. 𝑒−𝐾.𝑡, onde A, B e K, são constantes características da operação de produção, enquanto que e (aproximadamente 2,7182) refere-se à constante de Euler. CURVA DE APRENDIZAGEM: EXERCÍCIOS 1. Uma atividade leva 20 horas para ser completada da primeira vez. Assumindo que a aprendizagem se faça segundo uma curva de 80%, determinar: a) O tempo para fazer a 2 a a 4 a e a 8 a unidade b) O tempo para fazer a 3 a a 6 a e a 12 a unidade 2. Na montagem de um novo item, pode-se assumir uma curva de aprendizagem de 85%. A unidade inicial requereu 30 horas para a montagem. Determinar o tempo necessário para: a) Completar a 10a unidade (17,49 horas) b) Completar as 20 primeiras unidades (372,06 horas) c) Completar as unidades de 15 a 20 (92,13 horas) 3) A taxa segundo a qual um funcionário do correio classifica a correspondência é função da sua experiência. Calcula-se que o funcionário, após t meses de trabalho, consiga classificar Q(t) = 700 – 400e -0,5t cartas por hora. a) Quantas cartas um funcionário novo classificará/hora ( Resp. 300) b) Quantas cartas um funcionário com 6 meses de experiência classificará/hora( Resp.680) c) Qual é o número máximo de cartas que o funcionário classificará/hora (Resp.700) 4) A produção diária de um operário que trabalhará t semanas é dada pela função Q(t) = 40 – A.e -kt . Inicialmente, o operário produz 20 unidades por dia e, após 1 semana o operário produz 30 unidades por dia. Quantas unidades o operário produzirá por dia, após 3 semanas? Tabela de Coeficientes da Curva de Aprendizagem Unidade b b b b (ordinal) n Total n Total n Total n Total 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 0,8 1,8 0,85 1,85 0,9 1,9 0,95 1,95 3 0,702 2,502 0,773 2,623 0,846 2,746 0,922 2,872 4 0,64 3,142 0,722 3,345 0,81 3,556 0,903 3,774 5 0,596 3,738 0,686 4,031 0,783 4,339 0,888 4,662 6 0,562 4,299 0,657 4,688 0,762 5,101 0,876 5,538 7 0,534 4,834 0,634 5,322 0,744 5,845 0,866 6,404 8 0,512 5,346 0,614 5,936 0,729 6,574 0,857 7,261 9 0,493 5,839 0,597 6,533 0,716 7,29 0,85 8,111 10 0,477 6,315 0,583 7,116 0,705 7,995 0,843 8,955 11 0,462 6,777 0,57 7,686 0,695 8,689 0,837 9,792 12 0,449 7,227 0,558 8,244 0,685 9,375 0,832 10,624 13 0,438 7,665 0,548 8,792 0,677 10,052 0,827 11,451 14 0,428 8,092 0,539 9,331 0,67 10,721 0,823 12,274 15 0,418 8,511 0,53 9,861 0,663 11,384 0,818 13,092 16 0,41 8,92 0,522 10,383 0,656 12,04 0,815 13,907 17 0,402 9,322 0,515 10,898 0,65 12,69 0,811 14,717 18 0,394 9,716 0,508 11,405 0,644 13,334 0,807 15,525 19 0,388 10,104 0,501 11,907 0,639 13,974 0,804 16,329 20 0,381 10,485 0,495 12,402 0,634 14,608 0,801 17,13 21 0,375 10,86 0,49 12,892 0,63 15,237 0,798 17,929 22 0,37 11,23 0,484 13,376 0,625 15,862 0,796 18,724 23 0,364 11,594 0,479 13,856 0,621 16,483 0,793 19,517 24 0,359 11,954 0,475 14,33 0,617 17,1 0,79 20,307 25 0,355 12,309 0,47 14,801 0,613 17,713 0,788 21,095 26 0,35 12,659 0,466 15,266 0,609 18,323 0,786 21,881 27 0,346 13,005 0,462 15,728 0,606 18,929 0,784 22,665 28 0,342 13,347 0,458 16,186 0,603 19,531 0,781 23,446 29 0,338 13,685 0,454 16,64 0,599 20,131 0,779 24,226 30 0,335 14,02 0,45 17,09 0,596 20,727 0,777 25,003 31 0,331 14,351 0,447 17,537 0,593 21,32 0,776 25,779 32 0,328 14,679 0,444 17,981 0,59 21,911 0,774 26,553 33 0,324 15,003 0,441 18,422 0,588 22,499 0,772 27,325 34 0,321 15,324 0,437 18,859 0,585 23,084 0,77 28,095 35 0,318 15,643 0,434 19,294 0,583 23,666 0,769 28,864 36 0,315 15,958 0,432 19,725 0,58 24,246 0,767 29,631 37 0,313 16,271 0,429 20,154 0,578 24,824 0,766 30,396 38 0,31 16,581 0,426 20,58 0,575 25,399 0,764 31,16 39 0,307 16,888 0,424 21,004 0,573 25,972 0,763 31,923 40 0,305 17,193 0,421 21,425 0,571 26,543 0,761 32,684 41 0,303 17,496 0,419 21,844 0,569 27,112 0,76 33,444 42 0,3 17,796 0,416 22,26 0,567 27,678 0,758 34,202 43 0,298 18,094 0,414 22,674 0,565 28,243 0,757 34,959 44 0,296 18,39 0,412 23,086 0,563 28,805 0,756 35,715 45 0,294 18,683 0,41 23,495 0,561 29,366 0,755 36,469 46 0,292 18,975 0,408 23,903 0,559 29,925 0,753 37,223 47 0,29 19,265 0,405 24,308 0,557 30,482 0,752 37,975 48 0,288 19,552 0,403 24,712 0,555 31,037 0,751 38,726 49 0,286 19,838 0,402 25,113 0,553 31,59 0,75 39,475 50 0,284 20,122 0,4 25,513 0,552 32,142 0,749 40,224 95%80% 85% 90% 5. ARRANJO FÍSICO DE INSTALAÇÕES (LAYOUT) De um modo geral o layout de uma instalação pode ser definido como as diferentes maneiras de se organizar os recursos de transformação em função do que será processado, ou seja os recursos a serem transformados. Assim compreendido, fica evidente que o arranjo físico é uma conseqüência do tipo de sistema de produção, portanto o recomendável seria primeiro classificar o tipo de processo que se está projetando, para depois se configurar o arranjo mais indicado. A classificação do arranjo para a área de manufatura, nesse plano, adéqua-se à classificação dos sistemas de produção, sendo resumidamente denominados de: posicional, funcional (ou por processo), celular e por produto. O quadro a seguir apresenta os tipos de arranjo no plano do continum volume-variedade. Fonte: Slack et al, 1998. Considerando-se que os arranjos funcionais ocorrem em uma quantidade muito mais expressiva do que os demais, em razão do expressivo número de processos em lote, bem como considerando-se as possibilidades de modificações nas posições dos recurso de transformação, este curso está planejado para apresentar a metodologia de avaliação de escolha do melhor layout funcional, a partir da otimização (minimização) dos custos totais (CT) envolvidos, sendo calculado por: 𝑪𝑻 = 𝑪𝑨𝑹𝑮𝑨 𝑿 𝑫𝑰𝑺𝑻Â𝑵𝑪𝑰𝑨 𝑿 𝑪𝑼𝑺𝑻𝑶 𝑼𝑵𝑰𝑻Á𝑹𝑰𝑶 EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO DE OTIMIZAÇÃO DE LAYOUT FUNCIONALNa figura abaixo são apresentadas duas opções de Lay Out para os departamentos A, B e C, cujos volumes de carga mensais (t) entre eles estão na tabela ao lado. Esses departamentos devem ocupar uma área de 50 m x 30 m, igualmente distribuídas. As medidas devem ser tomadas de centro a centro e não são permitidos deslocamentos na diagonal. Sabendo-se ainda que o custo unitário de movimentação de carga é de $2/t.m, pede-se: a) Calcular o custo total de movimentação no layout atual; b) Calcular o custo total de movimentação da opção 1; c) Desenhar todas as opções de layout; d) Com base no item c, calcule o custo total da melhor opção de layout existente. Atual Opção 1 De/Par A B C A 20 30 B 10 20 C 20 20 SISTEMATIC LAYOUT PLANNING: UMA ABORDAGEM QUALITATIVA DO ARRANJO FÍSICO Em muitas operações, a quantificação do fluxo de materiais entre células de trabalho nem sempre é o que mais interessa, mas sim a conveniência da proximidade ou distanciamento entre elas, por razões tais como, ocorrência de barulho, intensidade de luz e o odor, dentre outros fatores, geralmente relativos às especificidades necessárias ao bom funcionamento destas células, é o que de fato faz a diferença. Na verdade esses são parâmetros subjetivos e, em muitos casos, bastante difíceis de serem mensurados. Objetivando dar um tratamento mais generalizado para tais situações, Richard Muther (1962), propôs uma abordagem qualitativa para tratá-los, denominando-a de Sistematic Layout Planning (SLP). Essas informações, baseadas na conveniência ou não da proximidade entre diferentes células de trabalho foram convencionadas com base na legenda e seu correspondente diagrama (Grade de Muther) conforme abaixo: Exercício Uma Organização precisa alocar cinco departamentos (de I a V), com espaços supostamente iguais, em cinco áreas disponíveis (de 1 a 5), conforme consta no desenho abaixo. A necessidade de proximidade entre cada par desses departamentos, sob a forma de Grade de Muther, encontra-se ao lado do desenho. Pede-se sugerir a alocação mais racional de cada departamento nas correspondentes áreas disponíveis. 1 2 3 4 5 A 50 B B C C A 30
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