SECRETARIA DE AGRICULTURA, GANADERIA, DESARROLLO RURAL PESCA Y ALIMENTACION Subsecretaría de Desarrollo Rural Dirección General de Apoyos para el Desarrollo Rural

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Uso de fertilizantes

E

l uso de los fertilizantes se ha vuelto indispensable debido a la baja fertilidad de

la mayoría de los suelos para los altos rendimientos y la buena calidad que se esperan en la actualidad, por lo que hacer un uso adecuado de ellos es importante para una agricultura sostenible.

Los suelos contienen todos los elementos esenciales que la planta requiere para su desarrollo y reproducción; sin embargo, en la mayoría de los casos, no en las cantidades suficientes para obtener rendimientos altos y de buena calidad, por lo que es indispensable agregar los nutrimentos por medio de fertilizantes. Sin el uso de fertilizantes, los rendimientos serán cada vez más bajos debido al empobrecimiento paulatino del suelo por la extracción de los nutrimentos en las cosechas. Un suelo infértil produce menos, tiene menor cubierta vegetal y está mas expuesto a la erosión. El uso adecuado del fertilizante requiere conocer sus características, su efecto en las plantas y el suelo, las formas de aplicación y cómo se deriva y se prepara una dosis de fertilización con base en los fertilizantes disponibles.

Tipos de fertilizantes Los fertilizantes se aplican para subsanar las deficiencias de nutrimentos primarios, secundarios y con menor frecuencia para micronutrimentos (Cuadro 1). Las deficiencias se pueden diagnosticar visualmente; sin embargo, se deben confirmar con el análisis químico de la planta, ya que otros problemas se pueden confundir con carencias nutrimentales. Cuadro 1. Clasificación, símbolo, forma absorbida y síntoma de deficiencia de los nutrimentos (Fageria 1 et al., 1997) .

Clasificación

Nombre y símbolo

Forma absorbida

Sin clasificación

Carbono (C) Hidrógeno (H) Oxígeno (O) Nitrógeno (N) Fósforo (P) Potasio (K) Calcio (Ca) Magnesio (Mg) Azufre (S)

CO2 H2O H2O, O2 + NH4 , NO3 = H2PO4 , HPO4 + K ++ Ca ++ Mg = SO4 , SO2

Hierro (Fe) Manganeso (Mn) Boro (B)

Fe++, Fe+++ ++ Mn H3 BO3

Zinc (Zn)

Zn

Cobre (Cu)

Cu

Molibdeno (Mo)

MoO4

Cloro (Cl)

Cl-

Primarios

Secundarios

Micronutrimentos

1

2

++

++

=

Síntoma de deficiencia

Clorósis en las hojas viejas Hojas con márgen color púrpura Hojas con márgenes cloróticos Achaparramiento y raíces cortas Hojas con clorósis intervenal Hojas jóvenes cloróticas y poco desarrolladas Hojas con clorósis intervenal Clorósis intervenal Poco crecimiento apical y puntas cloróticas Hojas jóvenes con clorósis intervenall Hojas jóvenes amarillas y poco desarrolladas Hojas con clorosis y achaparramiento Hojas marchitas cloróticas y raíz corta

Algunos elementos como Co, Va, Na, I, Fl, Si y Al se consideran benéficos para las plantas.

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Los nutrimentos contenidos en los fertilizantes se expresan como porcentaje de: nitrógeno (N), pentóxido de fósforo (P2O5), óxido de potasio (K2O), Ca, Mg y S en forma elemental, aunque algunas veces el calcio y magnesio se expresan como óxidos (CaO, MgO). Ejemplo: el análisis del sulfato de amonio es 20.5-00-00-24 S (N - P2O5 - K2O-S). El análisis de un fertilizante no se debe confundir con la dosis de fertilización, la cual son los kg/ha de N, P2O5 y K2O (representada comercialmente como N-P-K) que se debe aplicar para producir un cultivo. Ejemplo: la dosis 100-90-60 se refiere a 100, 90 y 60 kg/ha de N, P2O5 y K2O, respectivamente.

Efectividad agronómica de los fertilizantes. La eficiencia de un fertilizante sobre el rendimiento (incremento de este por cada kg de

nutrimento aplicado dentro de un mismo sistema de cultivo) varía según la fuente del nutrimento. La eficiencia de recuperación (porcentaje del nutrimento aplicado en el fertilizante que es absorbido por la planta) también es diferente y es en promedio de 50, 30 y 60 % para el N, P y K aplicado, respectivamente.

En general, la eficiencia de un fertilizante depende de las características del suelo, del manejo del cultivo y de las condiciones climáticas. Por ello, la selección, momento y forma de aplicación adecuados del fertilizante ayudará a lograr una mayor eficiencia agronómica y una mejor recuperación de la inversión por el fertilizante.

Características de los fertilizantes Las características importantes son: sus efectos en la presión osmótica (índice salino) y en el pH ( índice de acidez) del suelo y su ion acompañante. Indice de acidez.- Se expresa como el equivalente en kg de CaCO suficiente para contrarrestar la acidez. Dicho equivalente puede expresarse en función del nutrimento o del fertilizante (Cuadro 2). 3

Fertilizantes con efecto residual muy ácido, como el amoniaco anhídro, el sulfato de amonio y el superfosfato triple no se deberían aplicar a suelos ácidos, porque puede dañar a la plántula, raíces y reducir la producción. También pueden aumentar las condiciones para una mayor disponibilidad de elementos tóxicos (Mn, Fe y Al) o para que exista una mayor fijación de P. Es preferible el uso de estos fertilizantes en suelos con pH alcalino. El nitrato de sodio y de potasio tiene un índice básico, por lo que su uso se recomienda preferentemente en suelos ácidos.

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Cuadro 2. Formula química, concentración, índice salino e índice de acidez de los principales fertilizantes

Fertilizante

Nitrógeno (N) Amoníaco anhídro Nitrato de amonio Sulfato de amonio Fosfato monoamónico (MAP) Fosfato diamónico (DAP) Solución nitrogenada Nitrato de potasio Nitrato de sodio Urea Fósforo (P2O5) Superfosfato simple Superfosfato triple (SFT) MAP DAP Potasio (K2O) Cloruro de potasio Nitrato de potasio Sulfato de potasio Sulfato de K y Mg 1 2 3

Fórmula química

NH3 NH4NO3 (NH4)2SO4 NH4H2PO4 (NH4)HPO4 KNO3 NaNO3 CO(NH2)2 Ca(H2PO4)2 Ca(H2PO4)2

KCl KNO3 K2SO4 K2SO4.2MgSO

Nutrimento %

Indice salino1

Indice básico2

82 35 21 11 18 40 13-14 16 45-46

0.572 2.990 3.253 2.453 1.614 1.930 5.336 6.060 1.618

20 46 48 46

0.390 0.210 0.485 0.637

neutro neutro

60 44-46 50 22

1.936 1.580 0.853 1.971

neutro 26 neutro neutro

Indice ácido2 148 62 110 58 70 57

29 71

Por unidad de nutrimento N, P2O5 yK2O El índice básico o alcalino está expresado en función del fertilizante. Mezcla de agua con nitrato de amonio y/o urea

Indice salino.- Se refiere al aumento de la presión osmótica en la solución del suelo por la aplicación de un fertilizante, respecto al efecto del nitrato de amonio (Cuadro 2). Las sales del fertilizante soluble se concentran alrededor de la zona de aplicación del fertilizante, y si ellas alcanzan las raíces o semillas, entonces se producen daños por deshidratación, menor disponibilidad de agua y toxicidad. Estos síntomas se conocen como quemado por fertilizante. La planta se deshidrata y presenta síntomas parecidos a los de sequía. Para reducir estos daños, se deben preferir los fertilizantes con menor índice salino. Ion acompañante.- Se refiere a otros nutrimentos, que no sean N, P y K, que se encuentran en los fertilizantes (Cuadro 3). La presencia de ellos, algunas veces puede ser benéfica (cuando hay deficiencias de dicho elemento), pero en otras puede causar problemas (por ejemplo cuando el cultivo es sensible a algún nutrimento). Cuando sea necesario aplicar algún nutrimento secundario, también se deberá considerar su efecto en el pH del suelo. El azufre elemental acidifica, el yeso es de reacción neutra, y la cal dolomítica, además de aportar Ca y Mg eleva el pH.

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Cuadro 3. Ion acompañante (Ca, Mg, S, Cl) de los fertilizantes comunes (OK Soil Fertility Handbook, 1993; Tisdale et al., 1995 )

Fertilizante Nitrogenado Sulfato de amonio Nitrato de potasio Nitrato de sodio Nitrato de Ca Fosfatado Superfosfato simple Superfosfato triple MAP DAP

N

P2O5

K2O

CaO

MgO

S

Cl

%

%

%

%

%

%

%

44

0.5

0.5

24 0.2

0.5

11-12 0-1 1-3

21 13-14 16 15

11 18

Potásicos Cloruro de potasio Sulfato de potasio Sulfato de K y Mg

1.2 0.6

34

20 46 48 46

18-21 12-14 2

60 50 22

47 17 22

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Efecto inmediato del fertilizante en el pH del suelo.- Se refiere al cambio que se produce alrededor del gránulo durante la disolución del fertilizante (Cuadro 4) afectando la eficiencia de la fertilización y que no es considerado por el índice de acidez o alcalinidad. En suelos muy ácidos se recomienda el uso de DAP y superfosfato simple, en cambio en suelos alcalinos, el MAP y SFT han representado mayores eficiencias de recuperación. Cuadro 4. Efecto inmediato del fertilizante sobre el pH del suelo y sistema de cultivo

Fertilizante

1

pH1

Urea

> 7.0

Amoníaco anhídro MAP SFT DAP

> 7.0

Sistema de cultivo

< 2.0 < 3.5

Volatilización del amoniaco (NH3) si no está cubierto; toxicidad por amoníaco a la planta Volatilización del NH3 si no está cubierta; toxicidad por amoníaco a la planta Fijación de P en suelos ácidos y solubilización de Al Fijación de P en suelos ácidos y solubilización de Al

> 7.0

Fijación de P en suelos alcalinos

Del suelo

El efecto del fertilizante en el pH del suelo es muy importante, ya que de ello depende la disponibilidad y la toxicidad de algunos elementos para las plantas.

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Manejo Para un manejo adecuado (transporte, almacenamiento y aplicación) de los fertilizantes, éstos deben ser conocidos en sus principales características tales como: higroscopicidad, acidez libre, riesgo explosivo, volatilización y compatibilidad química, además de las precauciones específicas de transporte y almacenamiento. Higroscopicidad.- Es la capacidad del fertilizante para absorber vapor de agua presente en el aire. Los fertilizantes nitrogenados son los más higroscópicos y el aumento de temperatura puede acelerar la reacción (Cuadro 5). Si el fertilizante absorbe agua se disuelve o se vuelve pegajoso y si después existen condiciones para que se libere el agua, entonces el material se endurece formando bloques, haciendo difícil su manejo y uso. Cuadro 5. Humedad relativa crítica (%) de algunos materiales y sus mezclas a 30 0C (IFDC, 1967)

47NC 24 37 < 22 31 53 * 46 76

59 NA 46 18 51 62 59 68 * 60 58 53 69 *

72 NS 46 52 * - * 67 * 65 64 68 73 *

73 UR 58 56 62 * 60 65 65 65 72

77 CA 71 74 68 74 71

79 SA 72 * 71 69 76 88 81

83 DAP 70 78 78 77

84 CP 79 73 -* 81

91 NP 60 92 MAP 88 89 94SF 88 79 -* 96 SP

NC, nitrato de calcio; NA, nitrato de amonio; NS, nitrato de sodio; UR, urea; CA, cloruro de amonio; SA, sulfato de amonio; DAP, fosfato diamónico; CP, cloruro de potasio; NP, nitrato de potasio; MAP, fosfato monoamónico; SF, superfosfatos; SP, sulfato de potasio *, par inestable, el valor indicado es del par estable

Es importante señalar que la información del Cuadro 5, permite definir la compatibilidad de los fertilizantes para mezclarse y también se reportan los casos donde las mezclas no son posibles y que son señaladas con un asterisco (*). Por ejemplo el nitrato de amonio no es compatible con el cloruro y el sulfato de potasio porque se aumenta la higroscopicidad de los materiales potasicos y se producen reacciones indeseables. Las medidas preventivas contra la higroscopicidad y endurecimiento en la bodega incluyen: evitar corrientes de aire húmedo, mantener puertas y ventanas cerradas, evitar el contacto con suelo y paredes húmedas, barrer el piso frecuentemente con escoba seca para evitar que el fertilizante mezclado con polvo u otros materiales absorban humedad. Acido libre.- Es el ácido que contienen los fertilizantes. Los superfosfatos simple y triple, los cuales son fabricados con ácidos fuertes (sulfúrico y fosfórico), pueden romper los sacos por la

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quemadura de sus costuras. El superfosfato simple daña mas a los envases. Los sacos rotos son difíciles de manejar. Riesgo de explosión.- Especial cuidado debe tenerse con el nitrato de amonio ya que explota cuando entra en contacto con materiales orgánicos, aceite, ciertos metales, azufre, fósforo, etc. Por ello se debe: evitar golpear los bultos; dejar espacio entre sacos; no fumar dentro de la bodega ni exponer los sacos al fuego o calor (ni del sol); mantener los sacos cerrados y almacenar aparte cada fertilizante, lejos de cables con corriente eléctrica, tubos de vapor, radiadores, materiales explosivos, ácidos y materiales fácilmente oxidables e inflamables. Volatilidad.- Se refiere al desprendimiento de vapores amoniacales (cloruro de amonio y bicarbonato de amonio) de materiales manejados en forma inadecuada o en exceso y especialmente cuando se exponen al sol y lluvia. Fertilizantes como sulfato y nitrato de amonio pueden presentar dicho problema, por lo que no deben dejarse en sacos abiertos ni a la intemperie. Se deben almacenar en pocas capas para que no se volatilicen, no pierdan humedad ni peso. Compatibilidad química.- Esta característica es muy importante cuando se hacen mezclas. No todos los fertilizantes se pueden mezclar, ya que algunos reaccionan entre sí y producen compuestos de malas características físicas (Cuadro 6). La urea no debe mezclarse con nitrato de amonio o superfosfato triple, tampoco fosfato diamónico con superfosfato simple. Cuadro 6. Compatibilidad química de algunos fertilizantes (IFDC, 1967) NA I C C C C C C C

UR C L L C C C C

SA C L C C C C

SFT C L C C C

SFS L C C C

DAP C C C

MAP C C

CP C

SP

NA, nitrato de amonio; UR, urea; SA, sulfato de amonio; SFT, superfosfato triple; SFS, superfosfato simple; MAP, fosfato monoamónico; DAP, fosfato diamónico; CP, cloruro de potasio; SP, sulfato de potasio; I, incompatible, L, compatibilidad limitada; C, compatible. Precauciones específicas de transporte y almacenamiento.- Se debe cuidar que los sacos no se rasguen, que no se deslicen y caigan en el almacén o durante el transporte. En general se deben proteger con una cubierta que no deje pasar el agua y los rayos ultravioleta (cuando no se cuente con un almacén adecuado).

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Criterios de selección Los fertilizantes se deben seleccionar en función de su disponibilidad, costo, concentración, ion acompañante, índice salino, índice de acidez, facilidad de manejo y compatibilidad para hacer mezclas. Como fuente de N, la urea es económicamente competitiva debido a su alta concentración de N. El MAP y DAP son también altamente competitivos por su alta concentración. El fosfato natural es el más económico, pero su baja solubilidad lo hacen poco competitivo, excepto como mejorador de suelos. El KCl se recomienda cuando el Cl no afecta al cultivo a fertilizar, de lo contrario se deberá usar sulfato de potasio. El S puede ser deficiente en algunos suelos. En estos casos, en la elección se deben considerar las fuentes que contengan dicho nutrimento. Lo mismo debe observarse para suelos con deficiencias de Ca y/o Mg.

Formas de aplicación Dependiendo del tipo de fertilizante, cultivo y momento de aplicación, el fertilizante se puede aplicar en banda o al voleo, inyectado directamente al suelo o al tronco del árbol, asperjado al follaje, o mediante el agua de riego. Según sea el tipo de fertilizante se debe localizar cerca de las raíces o ponerlo en contacto con las hojas en forma de solución. Las perdidas de N son mayores cuando la urea se aplica al voleo, especialmente sobre residuos orgánicos, comparado con las soluciones UAN (agua mas urea y nitrato de amonio) y nitrato de amonio. La eficiencia de recuperación es mayor cuando la urea se aplica en bandas a 10 cm de profundidad. La inyección de soluciones o gas al suelo también aumenta la recuperación del N por la planta. Debido a que el P y K son nutrimentos inmóviles en el suelo, su eficiencia aumenta si se colocan cerca de las raíces para que estas los intercepten y para reducir su fijación. La aplicación de P y especialmente K en banda o en hilera ha incrementado mas el rendimiento. En suelos sujetos a compactación se ha observado que la disponibilidad de K es reducida, probablemente debido a menor aireación en la zona radicular. El B y los sulfatos de Zn, Cu y Mn se pueden aplicar al voleo en la superficie del suelo. Como con otros fertilizantes su aplicación en banda representa una menor cantidad de producto a aplicar y por lo tanto un menor costo. Los quelatos no se recomiendan para aplicaciones edáficas debido a su alto costo. Los fertilizantes mas aplicados con el agua de riego son el amoníaco anhídro y las soluciones UAN. En sistemas de riego por goteo o aspersión se debe controlar el pH del agua para evitar taponamiento por la formación de sales. No se debe usar ninguna fuente de P si el agua es alta en Ca y Mg, a menos que se acidifique el agua con H3PO4 ó H2SO4. Se recomienda usar cualquier fuente de potasio en el agua de riego a excepción del sulfato de potasio. Los micronutrimentos también se pueden aplicar mediante sistemas de irrigación, pero se debe considerar que los sulfatos pueden causar problemas de taponamiento en las tuberías.

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La aspersión foliar con soluciones que contienen fertilizantes es más común para el suministro de micronutrimentos; sin embargo, la aplicación foliar de N, P K y S durante el llenado de grano ha incrementado los rendimientos y el contenido de proteínas. Consideraciones generales: aplicar en la mañana o en la tarde para evitar quemaduras de hojas; la mejor fuente de N es la urea (se recomienda aplicar < 20 kg de N/ha); no exceder de 2 % en total la concentración de la solución a asperjar; la concentración de P no debe ser mayor a 0.4 %; su uso es más efectivo en suelos de pH extremo y se usa cuando la deficiencia se debe corregir en forma inmediata.

Cuanto aplicar La dosis de nutrimento a aplicar se obtiene al considerar el suministro del suelo, la demanda del cultivo para el rendimiento esperado y la eficiencia de recuperación del fertilizante. Una guía general de las dosis de fertilización por cultivo, municipio, temporal o riego y ciclo agrícola se encuentra en La Guía Nacional de Fertilización y combate de plagas editada por FERTIMEX (1987). En la actualidad, sólo la determinación química de N inorgánico (NH y NO ) en el suelo, es considerada una medición de la cantidad de N disponible para el cultivo. Para los otros nutrimentos existen publicaciones especializadas que indican la cantidad equivalente de nutrimento disponible para un cultivo determinado en función del análisis de suelo. En general, los requerimientos de nutrimentos se expresan en función de la cantidad de producción como se muestra en el Cuadro 7. +

4

-

3

Cuadro 7. Requerimiento de nutrimentos (kg )para producir una tonelada de grano (PPI; Rodríguez, 1982).

Cultivo Maíz Soya Algodón Trigo Sorgo Arroz Cebada Frijol

N 23.8 87.5 160.0 34.6 29.8 16.0 31.3 17.2

P2O5 10.2 16.1 48.0 11.2 10.5 8.6 11.5 4.4

K2O 23.8 56.9 140.0 38.3 30.0 24.0 31.3 18.9

Mg 5.8 6.7 21.3 3.5 5.0 2.0 3.5 2.2

S 2.9 5.6 24.0 4.2 4.8 1.7 4.2 -

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Cálculos para derivar la dosis.- Ejemplo del N para un cultivo de maíz. El análisis del suelo reporta 5 ppm de N-NH (N en forma de amonio) y 10 ppm N-NO (N en forma de nitrato). Considerando una capa arable de 20 cm de profundidad y una densidad del suelo de 1, entonces el suministro de N de dicho suelo es de 2 x (5 + 10) = 30 kg de N/ha. +

-

4

3

Si se pretende obtener una producción de 5 ton/ha de grano, la demanda de N para este rendimiento es de 119 kg de N /ha. La eficiencia de recuperación del N es de 50 % en promedio. Dosis de N = (Demanda en kg – Suministro en kg)/Eficiencia del Fertilizante, en fracción. Dosis de N = (119 – 30)/0.50 = 178 kg de N/ha, por lo tanto y asumiendo que resulta mejor aplicar urea, la Dosis de Urea a aplicar = Dosis de N/Fracción de N en el fertilizante = 178/0.46 = 387 kg/ha

Preparación de una dosis de fertilización Si la dosis recomendada es 100-90-60 (N - P O - K O) la cantidad de fertilizante se puede obtener de acuerdo al siguiente procedimiento. 2

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2

Cuando se requiere aplicar la dosis de fertilización en forma de una mezcla, antes de iniciar su preparación se debe verificar que las fuentes de nutrimentos sean compatibles (para evitar apelmazamiento y compactación), y que la granulometría sea aproximadamente similar entre materiales (para evitar segregación). De estas precauciones dependerá la calidad y eficiencia de la fertilización. Número de aplicaciones: 2: 1ª. 50-90-60 y 2ª. 50-00-00 Fertilizantes disponibles: nitrato de amonio (33.5 % N), superfosfato triple (46 % de P2O5) y cloruro de potasio (60 % K2O). Cálculos: 1ª. Aplicación (50-90-60). Para obtener los kilogramos de nitrato de amonio que aportaran los 50 kg de N requeridos, se dividen los kg de N de la recomendación (50) entre la fracción de N (0.335) del nitrato de amonio (50/0.335) = 145 kg de nitrato de amonio Lo mismo se hace para obtener los kilogramos de superfosfato triple que aportan 90 kg de P O 2

(90/0.46) = 196 kg superfosfato triple

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Siguiendo la misma regla se obtiene los kg de cloruro de potasio que aportan 60 kg de K O 2

(60/0.60) = 100 kg de cloruro de potasio En resumen y redondeando, para la primera aplicación se requieren: 150 kg ó 3 sacos de 50 kg de nitrato de amonio 200 kg ó 4 sacos de 50 kg de superfosfato triple 100 kg ó 2 sacos de 50 kg de cloruro de potasio Total 450 kg ó 9 sacos de 50 kg de mezcla Para la segunda aplicación sólo se necesitan 50 kg de N, los cuales equivalen a 150 kg o 3 sacos de nitrato de amonio. Requerimiento total de fertilizante: 6 sacos de nitrato de amonio; 4 sacos de superfosfato triple y 2 sacos de cloruro de potasio.

Bibliografía de apoyo FAO.1985. Manual on Fertilizer Distribution. FAO Fertilizer and Plant Nutrition Bulletin 8. Rome, Italy. IFDC. 1967. Fertilizer Manual.International Fertilizer Development Center. Muscle Shoals, AL. Tisdale, S.L.; W.L. Nelson; J.D. Beaton and J.L. Havlin. Fertilizers. Macmillan Publisihing Company. New York.

1993. Soil Fertility and

Responsable de la Ficha Dr. Francisco Gavi Reyes Especialidad de Edafología, IRENAT Colegio de Postgraduados Carr. México-Texcoco km 36.5 56230 Montecillo, Edo. de México Tel. (595) 2 02 00 Ext. 1220 Correo electrónico: [email protected]

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