Revisão Bibliográfica sobre Ordenha Robotizada de Vacas Leiteiras

DOIhttpdxdoiorg1017523biav73n1p80 B Indústr Anim Nova Odessav73 n1 p8087 2016 80 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ORDENHA ROBOTIZADA DE VACAS LEITEIRAS UMA REVISÃO1 Renata Maculan2 MaRcos auRélio lopes3 1Recebido para publicação 02122015 Aceito para publicação em 14032016 2Universidade Federal de Lavras Departamento de Zootecnia Lavras MG Brasil 3Universidade Federal de Lavras Departamento de Medicina Veterinária Lavras MG Brasil Autor correspondente malopesdmvuflabr RESUMO Uma tecnologia inovadora e que tenta ganhar espaço no mercado atual são os robôs ordenhadores Apesar dos altos custos a ordenha robotizada pode gerar benefícios para o pecuarista e para os animais submetidos a esse sistema Objetivouse apresentar uma revisão da literatura sobre a utilização da robótica na ordenha de vacas leiteiras abordando aspectos como implantação do sistema e funcionamento efeito sobre a frequência de ordenhas produção e composição do leite contagem de células somáticas mastite reprodução e bem estar animal Constatouse que a programação do robô depende da quantidade de animais a serem ordenhados diariamente e da frequência de ordenha adotada em cada lote A implantação do sistema depende primeiramente do local onde serão construídas as instalações e das possíveis estruturas já existentes na propriedade A frequência de ordenha é maior em vacas de maior produção leiteira e no início da lactação sendo esta influenciada pela palatabilidade do concentrado oferecido no momento da ordenha Frequências maiores que três vezes ao dia diminuem a produção de gordura total no leite e aumentam a concentração de ácidos graxos livres A incidência de mastite e a contagem de células somáticas tendem a aumentar nos três primeiros meses após a implantação do sistema a partir do segundo ano a saúde do úbere tende a melhorar normalizando a incidência de mastite e contagem de células somáticas A reprodução das vacas não é afetada se a ingestão de matéria seca compensar os maiores gastos energéticos para produções leiteiras mais elevadas A ordenha robotizada proporciona maior bem estar para as vacas pois elas se encaminham ao robô de forma voluntária no momento em que sentirem desconforto Palavraschave automação bovinocultura leiteira robô zootecnia de precisão ROBOTIC MILKING OF DAIRY COWS A REVIEW ABSTRACT An innovative technology that currently tries to gain market share are milking robots Despite the high costs robotic milking may produce benefits for the farmer and for animals submitted to this system The objective of this study was to perform a literature review on the use of robotic milking of dairy cows addressing aspects such as implementation and functioning of the system and effect on milking frequency milk production and composition somatic cell count mastitis reproduction and animal welfare The results showed that the programming of the robot depends on the number of animals to be milked daily and on the milking frequency adopted in each batch The implementation of the system mainly depends on the site where the facilities will be built and already existing structures on the farm The milking frequency is higher for high producing cows and at the beginning of lactation and is influenced by the palatability of the concentrate offered at the time of milking Frequencies higher than three times per day reduce total milk fat production and increase the concentration of free fatty B Indústr Anim Nova Odessav73 n1 p8087 2016 MACULAN R e LOPES MA 81 acids The incidence of mastitis and somatic cell count tend to increase in the first three months after implementation of the system After the second year udder health tends to improve normalizing mastitis incidence and somatic cell count Reproduction of the cows is not affected if dry matter intake compensates the higher energy expenditure required for higher milk productions Robotic milking improves cow welfare since the animals voluntarily turn to the robot when they feel discomfort Keywords automation dairy cattle farming robot precision livestock farming INTRODUÇÃO A pecuária leiteira é economicamente muito importante no cenário mundial O leite é um dos principais alimentos consumidos em todo o mundo e por essa razão emprega milhões de pessoas direta ou indiretamente Com o aumento populacional e consequentemente o aumento no consumo a produção de leite teve que se tornar mais eficiente e para tanto o uso de tecnologias é indispensável para a manutenção da pecuária leiteira eficiente A tendência do cenário mundial da produção leiteira é diminuição do número de propriedades com um aumento exacerbado da quantidade de animais Esse novo perfil demanda alta qualidade e quantidade de mãodeobra humana que está escassa e com custos elevados devido dentre outros fatores ao êxodo rural Portanto o uso de equipamentos que minimizem ao máximo a mão deobra humana tem sido preconizado Hansen 2015 Segundo lopes 1997 as tecnologias facilitam a vida dos produtores e aumentam a produtividade na atividade leiteira Entretanto notase que os produtores não utilizam a maioria das tecnologias disponíveis no mercado Uma das tecnologias inovadoras e que tenta ganhar espaço no mercado atual são os robôs ordenhadores A ordenha robotizada consiste em um braço mecânico que realiza todos os processos da ordenha sem a intervenção direta do homem Tal tecnologia foi implantada em 1992 na Holanda Koning 2010 e devido aos altos custos de implantação os robôs são encontrados mais comumente em países desenvolvidos principalmente na Europa que deve possuir atualmente mais de 10000 rebanhos utilizando esse sistema Holloway et al 2014 Apesar dos altos custos a ordenha robotizada pode gerar benefícios para o pecuarista e para os animais submetidos a esse sistema Sendo assim objetivouse apresentar uma revisão da literatura sobre a utilização da robótica na ordenha abordando aspectos como funcionamento e implantação do sistema efeito sobre a frequência de ordenha produção e composição do leite contagem de células somáticas mastite reprodução e bem estar animal visando auxiliar técnicos e pecuaristas na tomada de decisões IMPLANTAÇÃO DO SISTEMA DE ORDENHA ROBOTIZADA Robô é um dispositivo automático adaptável a um meio complexo que substitui ou prolonga uma ou várias funções do homem e é capaz de agir sobre seu meio MaRtins 1993 No caso da ordenha o robô consiste em um braço mecânico que realiza todas as tarefas do processo da ordenha de forma autônoma Incluise processos automáticos de entrada e saída dos animais disponibilização de concentrado durante a ordenha limpeza do úbere e tetos colocação e retirada das teteiras registro de produção diagnóstico de mastite e desinfecção dos tetos pós ordenha cattaneo et al 1996 Koning 2010 A construção da estrutura ideal para alocação da ordenha robotizada é local dependente ou seja não existe um modelo preciso para a estruturação do estábulo pois esse depende do local a ser implantado e das instalações já existentes HalacHMi et al 2003 Basicamente uma instalação de ordenha robotizada deve conter as baias para descanso dos animais local de alimentação porteira automatizada que permite a passagem dos animais para a área da ordenha área do robô área da ordenha onde se disponibiliza o concentrado e a porteira de liberação dos animais Existem também sistemas de ordenha robotizada a pasto sendo necessária apenas a estrutura da ordenha Os animais passam por uma fase de adaptação e aprendizagem Jago e KeRRisK 2011 Jago e KeRRisK 2011 analisando 29 vacas e novilhas Holandesas Jersey e mestiças na Nova Zelândia observaram que em quatro semanas de adaptação em um sistema de ordenha robotizada à pasto 91 das novilhas e 81 das vacas já B Indústr Anim Nova Odessav73 n1 p8087 2016 ORDENHA ROBOTIZADA DE VACAS LEITEIRAS UMA REVISÃO 82 estavam condicionadas ao robô Esse estudo mostrou que novilhas se adaptam mais facilmente ao sistema de ordenha robotizada sendo indicado o condicionamento desses animais antes mesmo da ocorrência do primeiro parto FUNCIONAMENTO DA ORDENHA ROBO TIZADA O equipamento de ordenha robotizada é composto por um braço mecânico que desempenha diversas funções Após a identificação eletrônica do animal o sistema verifica quando esse animal foi ordenhado e irá abrir a porteira automaticamente Caso esse animal já tenha sido ordenhado a porteira se abre e há um estímulo elétrico para direcionar sua saída Se a vaca for ser ordenhada há a liberação de concentrado e o processo de ordenha se inicia Primeiramente acontecerá a detecção do úbere e tetos pelo braço mecânico Existem dois tipos de detecção sistema a laser KawasaKi et al 2008 ou câmeras aKHloufi 2014 Posteriormente acontecerá a limpeza dos tetos através de jatos de água e ar ou limpeza mecânica com rolos e o encaixe das teteiras Quando o fluxo de leite de todos os quartos mamários cai potencialmente há o desencaixe das teteiras e o acionamento do spray com produto desinfetante oHnstad et al 2012 A detecção dos tetos é de suma importância para a saúde das vacas e funcionamento adequado da ordenha Animais que possuem tetos cruzados em sistema de laser não conseguem ser ordenhados pois o sistema não consegue detectar os tetos Alguns equipamentos por sistemas de câmeras possuem visão 3D que permite a detecção precisa dos tetos possibilitando a ordenha de animais com tetos irregulares aKHloufi 2014 Alguns sistemas possuem ainda coletores de dejetos que permitem maior higienização do local de ordenha evitando contaminações ambientais glass et al 2004 Em sistema de ordenha robotizada as vacas devem se apresentar ao robô de forma voluntária Para isso o principal estímulo para ela é a alimentação concentrada de boa palatabilidade que deve ser fornecida no momento da ordenha pRescott et al 1998 Esse é o sistema mais comumente usado em sistemas robotizados porém existem outros sistemas de ordenha com uso de robô Em um deles o animal deve passar pelo robô para receber a alimentação volumosa e em outro sistema a saída do local de alimentação dá acesso ao robô MunKsgaaRd et al 2011 Em um estudo realizado por scott et al 2015 o oferecimento de concentrado após a ordenha evitou o congestionamento pela diminuição do tempo de espera voluntária em vacas holandesas submetidas ao sistema de ordenha automatizada à base de pastagem O bom funcionamento do robô depende da boa gestão do proprietário Elevada quantidade de animais a serem ordenhados pode causar filas de espera e aumentar competição na entrada da ordenha O robô deve ser projetado para permitir um tempo ocioso adequado para a limpeza do sistema de um animal para outro visando evitar a contaminação de animal para animal Salas de espera que possuem saídas podem ser construídas para evitar competição na entrada da ordenha HeRMans et al 2003 FREQUÊNCIA DE ORDENHA E PRODUÇÃO DE LEITE Geralmente vacas leiteiras são ordenhadas duas vezes ao dia e sabese que a produção de leite é estimulada pela ordenha lovendaHl e cHagunda 2010 O aumento de frequência de duas para três vezes ao dia acarreta aumento aproximado de 15 na produção de leite Klei et al 1997 lopes et al 2012 obtiveram incremento de 1675 na produção leiteira quando se aumentou a frequência de ordenha de duas para três vezes em sistema de ordenha manual Nos sistemas robotizados o animal se encaminhará ao robô toda vez que sentir incômodo ou dor no úbere Dessa forma a frequência da ordenha aumenta e essa é variável entre os diferentes animais e também no mesmo indivíduo lovendaHl e cHagunda 2010 Segundo sitKowsKa et al 2015 a frequência de ordenha ideal é de 26 a 28 ordenhas por dia com velocidade de 26 kgmin A fase da lactação também influencia a frequência de ordenha sendo que no início da lactação Hale et al 2003 e em vacas de maior produção Hogeveen et al 2001 há maior frequência de visitas ao robô devido à maior secreção de leite que leva à necessidade de maior ejeção para evitar o acúmulo exagerado no úbere dores e desconforto dos animais O aumento na frequência de ordenha diminui o efeito inibidor autócrino das células secretoras presentes nos alvéolos e desta forma estimula maior secreção quando as cisternas do úbere são esvaziadas pela ordenha Por esse motivo é importante estimular o aumento na quantidade de visitas ao robô B Indústr Anim Nova Odessav73 n1 p8087 2016 MACULAN R e LOPES MA 83 Em estudo realizado por Madsen et al 2010 foi avaliada a frequência de ordenha em função do tipo de concentrado fornecido na ordenha robotizada de livre acesso na Dinamarca com 30 vacas Holandês e Jersey no período de um mês Os pesquisadores observaram que concentrados mais palatáveis aumentam a frequência de 209 para 296 visitas ao robô por dia contribuindo para o aumento da produção leiteira em 12 kg por dia Constataram ainda que concentrados mais preferidos pelas vacas foram aqueles que continham milho cevada e aveia Em pesquisa realizada com o objetivo de avaliar a frequência de visitas ao robô em sistema de ordenha livre ou forçada onde a vaca deve obrigatoriamente passar pela ordenha para receber a alimentação MunKsgaaRd et al 2011 avaliaram dois rebanhos com 35 vacas de raça Holandês em lactação durante 42 dias e não observaram diferenças entre os dois sistemas Hogeveen et al 2001 avaliaram o intervalo de ordenha produção e fluxo de leite em sistemas robotizados de livre acesso ou seja quando o animal se encaminha para a ordenha de forma voluntária em 66 vacas em lactação na Holanda Os autores constataram que o intervalo médio de ordenha foi de 92 horas a vazão média de leite foi de 25 kgmin e a produção média de leite foi de 13 kghora Os autores também observaram que há variação muito grande nos intervalos de ordenha sendo que 97 das vacas apresentaram intervalo menor que seis horas e 176 das vacas apresentaram intervalo maior que 12 horas Segundo Delamaire e GuinardFlament 2006 a partir de 16 horas sem ordenhar uma vaca inicia se uma diminuição do fluxo sanguíneo 612 para 579 Lmin para a glândula mamária afetando a captação de nutrientes e a produção de leite 173 para 147 kgdia Já intervalos entre oito e 12 horas não apresentaram diferenças na produção de leite 184 para 182 kgdia KRuip et al 2002 não observaram diferenças na contagem de células somáticas CCS quando a frequência de ordenha no sistema robotizado aumentou de duas para três vezes ao dia entretanto foi observado aumento de 15 na produção leiteira KRuip et al 2000 O aumento da CCS em ordenhas robotizadas pode estar associado ao maior período com esfíncter aberto durante o dia devido ao incremento no número de ordenhas entretanto a maior higienização pode ter sido a causa de não haver diferença na CCS quando do aumento do número de ordenhas no estudo citado acima Em sistema robotizado a frequência de ordenha deve ser programada de acordo com o estágio de lactação sendo que somente vacas no pico de lactação devem ser ordenhadas quatro vezes ao dia pósparto três e as demais duas devido à maior secreção de leite que ocorre nessas fases da lactação Hovinen e pyoRala 2011 Desta forma quando a produção é aumentada a maior ejeção através da ordenha estimulará a maior produção devido à diminuição do feedback negativo das células secretoras presentes nos alvéolos quando há um acúmulo de leite nas cisternas COMPOSIÇÃO DO LEITE Alguns sistemas de ordenha robotizada que utilizam detecção por espectroscopia no infravermelho possuem o sistema que fornece imediatamente informações sobre qualidade e composição do leite KawasaKi et al 2008 É sabido que vacas de maior produção são ordenhadas mais frequentemente e possuem menor teor de gordura no leite lovendaHl e cHagunda 2010 Porém há trabalhos que não detectaram diferenças no teor de gordura entre o sistema convencional e robotizado svenneRstensJauna et al 2000 Klungel et al 2000 estudaram mudanças na composição do leite em sistemas de ordenha convencional e robotizada com diferentes frequências de ordenha Avaliaram 77 fazendas holandesas durante dois anos e concluíram que a frequência de ordenha de três vezes ao dia em sistema robotizado aumentou a concentração de ácidos graxos livres 038 para 053 mmol100 g gordura e diminuiu as porcentagens de gordura 445 para 419 e proteína 347 para 342 em relação à ordenha realizada duas vezes ao dia Segundo Klei et al 1997 o fato da ordenha robotizada aumentar a frequência de ordenha pode explicar o aumento nos ácidos graxos livres no leite pois as vacas ordenhadas mais vezes aumentam a produção e consequentemente aumentam a mobilização de tecido adiposo corporal Koning et al 2009 avaliaram 262 fazendas na Holanda Alemanha e Dinamarca entre os anos de 1997 a 2001 e concluíram que após a introdução do sistema robotizado houve um aumento de ácidos graxos livres 039 para 057 Meq100 g gordura CONTAGEM DE CÉLULAS SOMÁTICAS CCS E MASTITE A baixa contagem de CCS no leite é um indicativo de boa saúde do úbere Muitos trabalhos relatam aumento significativo da CCS após a implantação B Indústr Anim Nova Odessav73 n1 p8087 2016 ORDENHA ROBOTIZADA DE VACAS LEITEIRAS UMA REVISÃO 84 da ordenha robotizada Klungel et al2000 e esse fato pode estar relacionado ao aumento da frequência de ordenha que mantém o esfíncter dos tetos aberto por mais tempo permitindo assim a entrada de patógenos peteRMann et al 2000 davis e ReineMann 2002 encontraram diferença significativa entre a contagem de células somáticas em sistemas de ordenha robotizada 158000 célulasmL e convencionais 100000 célulasmL RasMussen et al 2001 monitorando 69 fazendas dinamarquesas demonstraram que após a implantação do sistema robotizado houve aumento agudo da CCS nos primeiros três meses devido ao aumento na abertura dos esfíncteres causados pela maior frequência de ordenha Após esse período de adaptação ao sistema houve queda lenta sendo a CCS normalizada após dois anos da implantação Kruip et al 2002 também observaram aumento da CCS em fazendas da Holanda após a implantação da ordenha robotizada porém não foi observado diferença na CCS quanto a frequência de ordenha foi aumentada de duas para três vezes ao dia Em outro estudo realizado em 262 fazendas na Alemanha Holanda e Dinamarca foi avaliada a qualidade do leite em sistemas de ordenha convencional e robotizada e foi observado que após a introdução do sistema robotizado houve aumento na CCS 170000 para 204000 células mL e contagem bacteriana total 7000 para 13000 unidades formadoras de colônia mL Koning et al 2009 O fato da ordenha robotizada aumentar a frequência de ordenha pode não ser a explicação para o aumento significativo da CCS após a implantação desse sistema A forma de limpeza e desinfeção dos tetos pelo robô também podem influenciar a CCS porém são necessários mais estudos para comprovar as causas do aumento da CCS oHnstad et al 2012 Em sistemas de ordenha convencional a detecção de mastite é feita por observação de sinais no momento da ordenha como a presença de grumos no leite secreção sanguinolenta inchaços no úbere e maior sensibilidade na ordenha Nos robotizados é geralmente feita por condutividade elétrica ou incidência de luz RasMussen et al 2001 Existem diversos fatores que impedem a permanência de animais contaminados em sistemas robotizados A alta frequência de ordenha impede a permanência de antibióticos intramamários dificuldade de tratar individualmente o animal no momento da ordenha devido à falta de contato com humanos e a alta contaminação da ordenha podendo afetar os outros animais edMondson 2012 HaMann e ReinecKe 2002 avaliaram dois rebanhos de vacas da raça holandesa na Alemanha cada um com 40 animais um com sistema robotizado e outro com sistema de ordenha mecânica comum Houve decréscimo de infecções latentes ou seja casos potenciais onde há ausência de sintomas de 1429 para 0 no sistema robotizado Casos de mastite inespecífica foram menores no sistema robotizado e a incidência de Staphylococcus aureus foi maior no sistema convencional Hamann e ReinecKe 2002 salientaram que uma gestão hábil e a observação constante dos animais permitem que vacas submetidas à ordenha robotizada produzam leites com qualidades iguais ou até melhores que nos sistemas convencionais Porém segundo Hovinen e Pyorala 2011 nunca se pode esperar que um sistema automático substitua o trabalho de um funcionário competente Diante dos diferentes resultados encontradas na literatura parece que a qualidade do leite não depende do sistema adotado para a ordenha mais sim do gerenciamento dos sistemas REPRODUÇÃO Estudos apontam que o aumento da frequência de ordenha estimula a produção de leite BaRnes et al 1990 caMpos et al 1994 e esse aumento pode causar um balanço energético negativo das vacas quando a ingestão de matéria seca não é compensada aMos et al 1985 stefanowsKa et al 1996 O balanço energético negativo afeta de forma negativa a reprodução das vacas pois não há energia para manutenção da atividade ovariana em outras palavras o organismo animal entende que se não há energia suficiente para a vaca ela não pode manter uma gestação Vacas de alta produção leiteira possuem maiores concentrações de somatotropina e prolactina hormônios estimuladores da lactação e menores concentrações de insulina A insulina favorece a captação de glicose pelo ovário o que estimula o desenvolvimento folicular neBel e McgllliaRd 1993 KRuip et al 2000 2002 avaliando três rebanhos de genética Holandês demonstraram que vacas em sistema robotizado com frequência de ordenha diária não maiores que três apresentaram melhora expressiva na produção de leite 15 sem afetar a reprodução stefanowsKa et al 1996 mostraram que vacas ordenhadas em média três vezes por dia e com observações individuais de cio não demonstraram decréscimo na reprodução em sistema robotizado B Indústr Anim Nova Odessav73 n1 p8087 2016 MACULAN R e LOPES MA 85 BEM ESTAR ANIMAL O fato do sistema de ordenha robotizada permitir ao animal o livre acesso à ordenha no momento em que ele sentir necessidade aumenta o conforto e bem estar e traz benefícios para sua saúde além de permitir o contato mínimo entre vaca e homem Holloway et al 2014 Durante o processo de implantação do sistema e mesmo após o estabelecimento da rotina na ordenha alguns animais podem demonstrar agressividade perante o robô com coices e movimentos excessivos Desde que não seja frequente esse fato é comum e por essa razão é indispensável a utilização de sistemas de câmeras que transmitam as imagens do estábulo ao escritório do administrador KaiHilaHti et al 2007 Assim caso haja alguma anormalidade no processo podese fazer a rápida intervenção evitando danos ao robô A detecção eletrônica do nível de passos e retrocessos do animal durante a ordenha fornece informações gráficas que permitem identificar animais calmos e agitados naturalmente e a partir das mudanças comportamentais detectar que esse animal está com algum problema pastell et al 2006 As claudicações são problemas comuns em sistemas de produção leiteira em confinamento e acarretam dores perda de peso redução da fertilidade e diminuição na produção de leite wHay et al 1997 O sistema robotizado automatizado com câmeras substitui a observação humana permite a observação do animal e a detecção de mudanças comportamentais que indicam casos de claudicações Menor número de visitas ao robô e ao cocho de alimentação e menor tempo de ruminação são indicativos de claudicações Miguel pacHeco et al 2014 pastell e Madsen 2008 desenvolveram um sistema que detecta diferenças na distribuição do peso do animal sobre os membros indicando assim o início do processo de claudicação antes do aparecimento de sinais clínicos Segundo Miguel pacHeco et al 2014 as tecnologias utilizadas nas ordenhas robotizadas podem compensar a observação humana e detectar fatores indicadores de desconforto e estresse CONSIDERAÇÕES FINAIS Robôs ordenhadores são viáveis para produtores que possuem alto valor aquisitivo para investimento inicial O bom gerenciamento do sistema através da programação adequada principalmente da frequência de ordenha pode anular os efeitos negativos sobre a composição do leite e incidência de CCS e mastite nos primeiro três meses após a implantação do sistema Devido ao aumento da frequência de ordenha o sistema robotizado pode diminuir a porcentagem de gordura e proteína no leite e aumentar os ácidos graxos livres devido à maior mobilização de tecido adiposo O sistema de ordenha adotado se planejado e gerenciado de maneira correta não afeta a reprodução das vacas Inquestionavelmente a ordenha robotizada melhora o bem estar das vacas e a reprodução não é afetada se a ingestão de matéria seca for adequada para evitar balanço energético negativo A grande vantagem da completa automação na ordenha é a redução da necessidade de mão de obra diminuindo os custos com funcionários Até o presente momento inexistem artigos científicos que abordem a questão econômica da ordenha robotizada incluindo estudos sobre os custos de implantação e o retorno econômico dos investimentos Porém em uma revista técnica de grande circulação entre pecuaristas um empresário do Estado do Paraná que obteve o primeiro e até o momento único robô no Brasil afirmou que os custos de investimento foi estimado em R1900000 por vaca e que a previsão do retorno será entre oito a dez anos Esse investimento inclui a infraestrutura e construção civil do projeto robô e o biodigestor Vale salientar que o empresário possuía na ocasião um rebanho com 140 vacas holandesas AGRADECIMENTOS Os autores agradecem à Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais FAPEMIG pelo apoio na realização desta pesquisa REFERÊNCIAS AKHLOUFI MA 3D vision system for intelligent milking robot automation Intelligent robots and computer vision XXXI algorithms and techniques San Francisco Juha Röning 2014 AMOS HE KISER T LOEWENSTEIN M Influence of milking frequency on productive and reproductive efficiencies of dairy cows Journal of Dairy Science v68 p732739 1985 BARNES MA PEARSON RE LUKESWILSON AJ Effects of milking frequency and selection for milk yield on productive 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