Minerais Estratégicos e Terras-Raras

Minerais Estratégicos e Terras-Raras

• Este trabalho tem por objeto analisar a exploração, o aproveitamento econômico e a cadeia produtiva de minerais e materiais estratégicos para o Brasil. A produção e a demanda por bens minerais especiais e terras-raras vêm se intensificando devido, principalmente, ao grande consumo pelos setores de alta tecnologia. 

Serão examinados os bens minerais que podem ser considerados fundamentais para o Brasil e, também, para outros países. Será analisada, ainda, a importância de alguns minerais e materiais para o desenvolvimento sustentável. Os bens minerais podem ser divididos em três grandes grupos: metálicos, não-metálicos e agrominerais.

• O aumento dos preços internacionais dos bens minerais, especialmente do grupo dos metálicos, tem provocado novos posicionamentos de países e de empresas. É importante ressaltar que a restrição da oferta de alguns bens minerais pode afetar o emprego e desenvolvimento de importantes tecnologias que dependem desses bens. Em geral, a cadeia produtiva pode ser decomposta em várias etapas. Após extraído, o minério é beneficiado. 

Em seguida, ocorre o processo de concentração; depois da concentração, ocorre a separação dos materiais de interesse. Esses materiais são refinados e convertidos em metais, que podem ser combinados com outros metais para a produção de ligas. Os metais e as ligas são usados em milhares de aplicações.

• No grupo dos minerais metálicos, merecem destaque os elementos denominados terras-raras, conjunto de dezessete elementos químicos da tabela periódica formado pelos quinze lantanídeos mais o escândio e o ítrio, que também são considerados terras-raras por ocorrerem, normalmente, nos mesmos depósitos minerais que os lantanídeos e exibirem propriedades químicas similares.

No final do ano de 2013, cerca de 80% da demanda de terras-raras leves e 100% da demanda de terras-raras pesados foram atendidas pelo mercado chinês. Essa situação somente mudará se forem criadas cadeias produtivas fora da China.

• O grupo dos minerais não-metálicos é muito heterogêneo, sendo muito diferentes os padrões de produção no Brasil. Existem empresas organizadas que operam dentro de modernos padrões industriais. 

Entretanto, determinados bens minerais não-metálicos são lavrados, muitas vezes, de modo rudimentar, com processos produtivos muito simplificados, tais como os agregados. Alguns minerais não-metálicos também deverão ter grande importância no desenvolvimento tecnológico mundial, principalmente em um contexto de mudanças climáticas, tais como a grafita e o quartzo.

• Os agrominerais são minerais não-metálicos que, em razão de suas especificidades, serão analisados em um tópico específico. O Brasil é um grande consumidor de agrominerais, sendo dependente de importações para os principais insumos da cadeia de fertilizantes.De 1998 a 2008, o consumo de fertilizantes no Brasil teve um crescimento de 70%. Assim como os minerais metálicos, os agrominerais tiveram um expressivo aumento de preços nos últimos anos.

Os hidrocarbonetos (petróleo e gás natural) e os minerais radioativos, cuja pesquisa e lavra são monopólios da União, não serão analisados neste trabalho.

A Demanda por Recursos Minerais:

• A demanda por recursos minerais decorre da produção de bens de consumo. A procura por minerais estratégicos e por terras-raras decorre da necessidade de produção de aços, fertilizantes, equipamentos eletrônicos etc. Em consequência disso, a busca por recursos minerais depende da demanda dos produtos finais que os utilizam nos seus processos produtivos.

Um aumento na procura do produto de consumo leva a um aumento na busca do recurso mineral. As principais variáveis na determinação do aumento da demanda de produtos de consumo são preço e renda. Neste trabalho, será abordada a demanda e a oferta dos seguintes recursos minerais:

• Minerais metálicos não-ferrosos: alumínio, cobre, cromo, gálio, índio, lítio, manganês, molibdênio, metais do grupo platina, nióbio, níquel, tântalo, titânio, tungstênio e vanádio;
• Minerais e óxidos de terras-raras;
• Minério de ferro;
• Minerais não-metálicos: grafita, quartzo e telúrio; e
• Agrominerais: fósforo e potássio.

Minerais metálicos não-ferrosos:

• A indústria dos minerais metálicos não-ferrosos abrange uma série de atividades ao longo de várias fases da cadeia produtiva, que incluem a pesquisa, mineração, fundição, reciclagem, refino, processamento e fabricação de produtos finais.

Os metais não-ferrosos são, normalmente, mais resistentes à corrosão que os metais ferrosos. Muitos metais não-ferrosos são bons condutores de eletricidade. Em razão disso, eles são estratégicos para uma grande variedade de produtos e setores, como, por exemplo, químico, automotivo, eletrônico, de embalagem, de construção, de joalheria, aeroespacial, de energia, de radares militares, de controle de mísseis etc. Os minerais metálicos não-ferrosos podem ser divididos nos seguintes subgrupos:

• Básicos (alumínio, cobre, cromo, níquel);
• Metais do grupo platina; e
• De menor produção (gálio, índio, lítio, manganês, molibdênio, nióbio, tântalo, titânio, tungstênio e vanádio).

Existem importantes variações estruturais, nas características e na competitividade dos vários setores. A indústria dos não-ferrosos é parte de uma indústria global, em geral aberta e altamente competitiva. As matérias-primas e os metais são importantes produtos dessa indústria.

• A competitividade dessa indústria depende muito do custo do capital, das matérias-primas e da energia. A indústria de reciclagem tem apresentado, a cada dia, maiores taxas de recuperação. A China tem sido o principal produtor global, principalmente na produção de minérios, concentrados e metais refinados. Recentemente, o país tem apresentado grandes avanços na fabricação de produtos finais.

Nesse país, o setor de não-ferrosos tem uma grande presença do Estado. Em 2010, as receitas das grandes empresas estatais foram de aproximadamente 20% do total. Com base em dados do China Statistical Yearbook de 20102, o Estado como um todo ficou com 45% da receita bruta em 2009.

• Na China, o Instituto de Pesquisa de Metais Não-Ferrosos – GRINM, de propriedade do Estado, foi fundado em novembro de 1952, sendo a maior instituição de pesquisa e desenvolvimento na área da indústria de metais não-ferrosos. 

Ele foi formalmente transformado em um centro de alta tecnologia em janeiro de 2006, quando obteve a licença de negócios a partir de uma iniciativa do governo central. O instituto conta com três mil empregados, sendo trezentos doutores ou mestres.

• Suas atuais áreas de pesquisa são: microeletrônica e fotoeletrônica, metais preciosos e raros, terras-raras, materiais e tecnologia para a área de energia, materiais para pós e ligas especiais, materiais para supercondutor, nanotecnologia, materiais para infravermelho, processamento de metais não-ferrosos, metalurgia e processamento de minerais avançados, compósitos de metais não-ferrosos, ensaio e análise de materiais.

Minerais Estratégicos

Alumínio:

• O mais importante minério de alumínio na crosta terrestre é a bauxita, que contém em sua composição química o óxido de alumínio. Esse óxido é a mais importante matéria-prima para a produção do alumínio metálico, que tem uso bastante diversificado. 

Com ele fabricam-se desde latas de cerveja até componentes estruturais de aviões. No futuro, espera-se que os fabricantes de veículos ampliem o uso de materiais leves, como o alumínio, em substituição ao aço, o que pode reduzir o consumo de combustíveis. As ligas escândio-alumínio são muito adequadas na construção de estruturas leves. 

• O Departamento de Energia dos Estados Unidos financia pesquisa com ligas nanocristalinas manganês-alumínio. O alumínio também é usado na fabricação de um tipo de bateria de íons de lítio para veículos elétricos: lítio, níquel, cobalto, alumínio e grafita (Li-NCA-G). 

Além disso, aluminatos de magnésio de cério ou bário são importantes na fabricação de lâmpadas fluorescentes compactas e podem vir a ser importantes na fabricação de nanotubos fotoluminescentes. Registre-se, ainda, que metais de terras-raras podem ser obtidos da lama vermelha gerada na produção de alumínio.

• De acordo com o Departamento Nacional de Produção Mineral – DNPM (2013), em 2012, as reservas mundiais de bauxita somaram 25,8 bilhões de toneladas. O país que mais detém reservas é a Guiné, com 7,4 bilhões de toneladas, seguida da Austrália, com 6 bilhões de toneladas, pelo Vietnã, com 2,1 bilhões de toneladas, Jamaica, com 2 bilhões de toneladas, e Indonésia, com 1 bilhão de toneladas. No caso do Brasil, as reservas lavráveis são da ordem de 590 milhões de toneladas, localizadas principalmente no estado do Pará.

De acordo com os dados dessa tabela, observa-se que, em termos de produção mundial de bauxita, atualmente a Austrália responde por 28%, seguida da China, responsável por 18,4%, ficando o Brasil em terceiro lugar, com 12,7%.

Cobre:

• O cobre, conhecido desde a antiguidade, é utilizado para a produção de materiais condutores de eletricidade, como fios e cabos, e em ligas metálicas como, por exemplo, latão e bronze. Ele é essencial para a civilização contemporânea e pode vir a ser mais importante ainda no futuro, pois o cobre é utilizado na maior parte das aplicações na área de energia elétrica.

No entanto, não é só nos sistemas de energia elétrica que o cobre está presente. Em um carro elétrico, por exemplo, estão presentes grandes quantidades de cobre. Até 2020, cerca de 10% dos carros fabricados no mundo poderão ser elétricos ou híbridos. 

• Em 2011, foram fabricados 80 milhões de carros. Assim, em 2020, poderão ser produzidos cerca de 10 milhões de carros elétricos, cada um consumindo 45 quilogramas de cobre, o que geraria uma demanda de 450 mil toneladas.

De acordo com o DNPM (2013), as reservas mundiais de minério de cobre registraram em 2012 um total de 680 milhões de toneladas em metal contido, quantidade 1,4% inferior à de 2011. As reservas lavráveis brasileiras de cobre em 2012 somaram 11,42 milhões de toneladas de cobre contido, apresentando aumento de 3,2% frente às do ano anterior, com destaques para os estados do Pará, com 81% desse total, Goiás, Alagoas e Bahia.

• A produção mundial de concentrado de cobre, em metal contido, alcançou, no ano de 2012, uma quantidade de 16,7 milhões de toneladas, registrando um acréscimo de 3,7% em relação a 2011. Quanto ao metal, em 2012 a produção mundial de cobre refinado (primário e secundário) atingiu 20,12 milhões de toneladas, apresentando um crescimento de 2,6% em relação ao ano de 2011. A China (28,6%), o Chile (14,4%), o Japão (7,5%) e os EUA (5%) foram os principais produtores do metal. 

A produção brasileira de cobre primário e secundário registrou, em 2012, uma produção de 210,7 mil toneladas, correspondendo a 1,1% do total mundial de refinado. Segundo o International Cooper Study Group – ICSG, o mercado mundial do cobre apresentou em 2012 um déficit de produção frente ao consumo da ordem de 396 mil toneladas.

• Mesmo contando com pequenas reservas, a China é o maior consumidor mundial de cobre. Em 2009, o país consumiu cerca de 6,4 milhões de toneladas, o que representa cerca de 40% da produção mundial. Esse consumo foi maior que a produção do Chile, de 4 milhões de toneladas. Em 2011, a demanda chinesa foi de 7,38 milhões de toneladas, um aumento de 8,5% em relação à demanda de 2010.

Segundo Lifton, a indústria de cobre não está aumentando sua oferta de maneira a atender o crescimento da demanda. Pode-se chegar a um ponto onde não haja matéria-prima para a produção dos fios e cabos de cobre. Em 2009, a maior parte do cobre importado pela China foi na forma de metal bruto.

• Assim, é necessário refiná-lo, antes de transformar 6,4 milhões de metal bruto em fios, cabos, folhas e barras. Nesse refino, muitas “impurezas” são produzidas, tais como molibdênio, ouro, prata, platina, paládio, selênio, telúrio e rênio.

Nos últimos anos, a capacidade global de processamento de cobre tem se transferido para a China. O país consumiu mais de 30% do cobre refinado no mercado global, mesmo tendo apenas 5% das reservas. Em 2010, a China foi o maior produtor mundial de fios e barras de liga de cobre, respondendo, respectivamente, por 19,96% e 43,10% do total global.

• A indústria chinesa de cobre cresceu 56,8% na última década e gerou US$ 8 bilhões no ano de 20115. Tudo indica que, no futuro, haverá ampliação da demanda e que as políticas públicas levarão a um aumento da produção interna, atualmente pouco superior a 1 milhão de toneladas por ano. As companhias Xinjiang Xinxin Mining Industry, Yunnan Copper e Jiangxi Copper são as principais indústrias chinesas de cobre. Todas essas companhias são estatais.

Em um contexto de pequenas reservas e baixa produção interna, as companhias chinesas investiram mais de US$ 5 bilhões em aquisições de reservas de cobre do Afeganistão à Zâmbia. Essas aquisições têm potencial de produção de 1,6 milhão de toneladas por ano. A China deve absorver essa produção até o ano de 2014. 

Cromo:

• O cromo é um metal bastante raro na crosta terrestre, encontrado na cromita. A concentração do cromo nas rochas varia de 5 miligramas por quilograma, nas rochas graníticas, a 1800 miligramas por quilograma nas rochas ultramáficas/básicas. Os depósitos mais importantes de cromo possuem esse elemento no estado elementar ou na forma trivalente. 

Na maioria dos solos, o cromo ocorre em baixas concentrações, mas valores de aproximadamente 4 gramas por quilograma já foram encontrados em solos não contaminados. É obtido comercialmente aquecendo a cromita, mediante processo de redução em presença de alumínio ou silício.

• O cromo tem a propriedade de ser bastante resistente à corrosão e oxidação. Por essa razão é usado no revestimento de objetos metálicos e, juntamente com o níquel, na produção de aços especiais, como os aços inoxidáveis. O Departamento de Energia dos Estados Unidos está investindo em baterias ferro-cromo para estocagem de energia.

De acordo com o DNPM (2013), as reservas mundiais de minério de cromo, medidas e indicadas em Cr2O3 contido, são maiores que 465 milhões de toneladas e estão concentradas no Cazaquistão, África do Sul e Índia. A produção mundial de cromita, em 2012, foi de 24,37 milhões de toneladas, 2,2% superior a 2011, destacando-se como países produtores a África do Sul, a Índia e o Cazaquistão.

• O Brasil, praticamente o único produtor de cromo no continente americano, continua com uma participação modesta, da ordem de 0,12% das reservas e de 1,9% da oferta mundial de cromita. As reservas lavráveis brasileiras são da ordem de 1,74 milhão de toneladas, informadas no Relatório Anual de Lavra, com 564,1 mil toneladas de Cr2O3 contido. As reservas medidas e indicadas, em metal contido, totalizam 3,58 milhões de toneladas. Grande parte da produção mundial de cromo, cerca de 37,7%, ocorre na África do Sul.

A China, que praticamente não tem reservas próprias, é o maior parceiro comercial da África do Sul. Dos 8 milhões de toneladas de minério de cromo importado pela China em 2010, 3,1 milhões foram oriundos da África do Sul.

• O crescimento econômico chinês gerou grande desenvolvimento da indústria de cromo, principalmente pelo fato de ser utilizado na fabricação de aços inoxidáveis. O crescimento industrial chinês exige a construção de plantas e equipamentos industriais intensivos em aços que contêm cromo.

A China, que tem uma pequena mineração de cromita, é grande fabricante de ferro-cromo a partir de cromita importada. O país tem expandido sua indústria de aços inoxidáveis com a construção de modernas unidades de produção de grande capacidade, tornando-se um importante consumidor de cromita e de ferro-cromo.

• Analistas acreditam que a China está se posicionando como um produtor de ferro-cromo de baixo custo, a partir de importações de minério, de baixo custo, da África do Sul. O país importa grande quantidade de matéria-prima e exporta produtos manufaturados que contêm cromo. Receia-se que a China esteja estocando grandes quantidades de cromo.

Gálio:

• O gálio é um metal que não ocorre em concentrações suficientes para justificar uma mineração exclusiva. Estima-se que 95% do suprimento mundial de gálio sejam obtidos da produção de alumina, a partir da bauxita, e que cerca de 5% sejam obtidos dos resíduos no processamento do zinco. 

Estima-se que no refino da alumina sejam extraídos somente 10% do gálio contido no minério e somente 15% dos refinadores podem recuperar o elemento. A concentração de gálio na bauxita varia de 30 a 80 ppm.

• O uso de gálio inclui circuitos integrados, semicondutores, diodos emissores de luz (LEDs), células fotovoltaicas, micro-ondas, telefones celulares e smartphones. Os aparelhos de vídeo blu-ray usam nitreto de gálio. Outras aplicações são coletores de neutrino, aplicações biomédicas, células a combustível e pós de fósforo ativados por ultravioleta. Aplicações em semicondutores, que requerem gálio em alta pureza, também podem gerar grande aumento no consumo.

De acordo com United States Geological Survey – USGS (2011), em resposta a uma demanda sem precedentes por LEDs de alto brilho, muitos produtores de trimetil-gálio (TMG) expandiram sua capacidade de produção em 2010 e 2011.

• O valor de mercado do diselenieto de cobre, índio e gálio (CIGS), usado na tecnologia fotovoltaica de filme fino, foi estimado em US$ 613 milhões, em 2011, e pode chegar a US$ 5,4 bilhões, em 2018. No entanto, a tecnologia CIGS está demorando a entrar no mercado comercial devido à complexidade do processo de fabricação. 

A redução dos preços das células solares à base de silício também tem impedido a fabricação em massa de painéis CIGS. Esses dois fatores resultaram em uma superoferta de módulo CIGS, o que causou uma redução de 20% nos preços.

• Governos asiáticos investiram pesadamente nas tecnologias LED em 2010 e 2011. A República da Coreia iniciou um programa de iluminação do tipo LED com o objetivo de alcançar taxa de adoção de 100% no setor público e 60% no setor privado até 2020.

Na China, grandes incentivos foram definidos pelo governo para que se crie uma indústria com base na tecnologia LED. O governo chinês também implementou um programa de iluminação pública, a fim de criar uma demanda doméstica para a tecnologia.

• A produção primária de gálio em 2011 foi estimada em 216 toneladas métricas. China, Alemanha, Cazaquistão e Ucrânia foram os principais produtores. China, Japão, Reino Unido e Estados Unidos foram os principais produtores de gálio refinado. O gálio tem sido reciclado a partir de sucata industrial no Canadá, Alemanha, Japão, Reino Unido e Estados Unidos.

A China é o maior produtor de gálio obtido diretamente dos minérios. Estima-se que esse país tenha aumentado sua capacidade de produção de 141 toneladas por ano, em 2010, para 206 toneladas por ano, em 201110.

• Uma significante parcela de gálio vem da produção secundária, principalmente de reciclagem de lâminas (wafers) de arseneto de gálio e de resíduos de epitaxia fase líquida. Os principais centros para produção secundária são Japão e América do Norte. No entanto, há evidências de que efetiva reciclagem esteja ocorrendo na China.

Nesse país, cerca da metade do consumo identificado de gálio é em materiais magnéticos NdFeB, o que não ocorre em nenhum outro lugar, mas que tem potencial para ocorrer no Japão.

• Estima-se que a demanda por gálio irá crescer a uma taxa de 15% ao ano até 2015. Essa demanda será atendida tanto por capacidade já existente, principalmente de refino secundário, e por nova capacidade primária planejada para a China e, possivelmente,

Índio:

• O índio é um metal macio, obtido como subproduto do zinco. Metade da demanda está associada ao uso em coberturas de óxido de estanho para displays planos de alta eficiência. É também usado em detetores infravermelho, transistores de alta velocidade e células fotovoltaicas de alta eficiência. É usado em composição com cobre, gálio e diselenieto em filmes finos para essas células.

Em razão do uso em smartphones e tablets, a demanda por índio deve aumentar no curto prazo. Registre-se, ainda, que o índio pode ser um elemento de liga para semicondutores em LEDs e diodos laser. Novos usos desse elemento incluem lâmpadas sem eletrodo, liga de mercúrio e barras de controle para centrais nucleares.

• De acordo com o USGS (2012), os maiores produtores de índio em 2011 foram China, Japão, Canadá, República da Coreia, Peru e Bélgica. Estima-se que a produção mundial em 2010 foi de 574 toneladas. A China controla mais de 50% da produção de índio refinado. Existem grandes produtores na China, mas também muitos produtores pequenos, que compram concentrados de grandes indústrias de refino de metal.

A China produz cerca de 300 a 350 toneladas de índio por ano. O governo chinês restringiu as exportações desse metal por meio de tributos. Além disso, em dezembro de 2009, a China estabeleceu uma cota de exportação de 139,8 toneladas de índio para o primeiro semestre de 2010. Em outubro do mesmo ano, anunciou uma cota de exportação, para 2011, igual à de 2010, que foi de 233 toneladas.

• A empresa International Metal Material é a maior fornecedora de índio e de lingote de índio na China, o que significa que é a maior companhia de índio do mundo. 

As exportações chinesas restringem-se a dezesseis empresas produtoras e a duas comercializadoras.Elas são as únicas que detêm licenças de exportação. Estima-se que somente 50% da cota anual de exportação tem sido atingida.

Lítio:

• O lítio é um importante elemento para a fabricação de baterias para uso em carros elétricos ou híbridos. Importa destacar que há previsão de crescimento significativo na fabricação desses veículos nas próximas décadas. No mundo, em 2008, foram produzidas cerca de 95.000 toneladas de lithium carbonate equivalente – LCE, quase o dobro do produzido há 10 anos.

Nos últimos anos, o crescente uso de baterias recarregáveis em dispositivos portáteis, tais como notebooks, palm-tops e câmeras fotográficas, resultou no aumento anual de 3 a 5% da demanda. Para o ano de 2013, a previsão de consumo é de 162 mil toneladas de LCE, em função do início de produção dos veículos elétricos, híbridos e plug-in híbrido, cujas baterias deverão ser à base de íon-lítio.

• Com o crescimento da demanda e dos preços, os minerais de lítio, como espodumênio, petalita e outros, antes considerados antieconômicos para produção de carbonato de lítio, podem apresentar viabilidade econômica. Novos projetos com base em minerais de lítio estão em desenvolvimento em vários países, visando produzir carbonato de lítio grau bateria, com 99,95% Li2CO3, aproveitando o momento econômico favorável.

De acordo com o DNPM (2013), em 2012, as reservas mundiais de óxido de lítio (Li2O), sem considerar a Bolívia, cujos dados não são divulgados, eram de 12,9 milhões de toneladas, concentradas no Chile, China, Austrália e Argentina,. Os dados oficiais do Brasil apontaram 48 mil toneladas de Li2O.

• A produção mundial de concentrados de lítio, sem considerar os Estados Unidos, que não disponibilizam dados oficiais, continua em alta desde 2010, liderada por Chile, Austrália e China. Sem os Estados Unidos, em 2012 foram produzidas no mundo 36,41 mil toneladas de concentrados com Li2O contido, equivalente a um crescimento de 6,7% em relação a 2011.

Manganês:

• O manganês é um metal duro e frágil muito abundante na crosta terrestre. É importante na produção de ligas metálicas fabricadas pelo setor siderúrgico, pois tem a propriedade de tornar o aço mais duro, tenaz e resistente ao desgaste. A maior parte do manganês é consumida na produção de ferro e aço.

Na economia verde, seu principal uso é em baterias para veículos elétricos. A demanda por essas baterias deve aumentar muito no médio prazo. Para essa aplicação, utiliza-se o dióxido de manganês, sintetizado química ou eletroliticamente. 

• Também estão sendo realizadas pesquisas visando ao uso do manganês em células fotovoltaicas. O dióxido de manganês grau bateria é responsável por 3% a 5% da produção global de manganês. Outros usos incluem a fabricação de tijolos, produtos químicos e fertilizantes.

De acordo com o DNPM (2013), em 2012, a produção mundial de minério de manganês chegou a 17,3 milhões de toneladas em metal contido, evidenciando um aumento ante 2011, quando a produção atingiu 16,6 milhões de toneladas

• A lista com os maiores produtores mundiais praticamente não sofreu alteração, pois continua sendo encabeçada pela África do Sul, com 20,8% da produção mundial, em seguida aparece a Austrália, com 20,2%, China, com 17,8%, Gabão, com 11,9% e Brasil, com 6,6%, completando o rol com os cinco maiores produtores.

Em relação às reservas, o total mundial chegou a mais de 573,5 milhões de toneladas, mantendo-se praticamente estável em relação a 2011, quando as reservas atingiram 570 milhões de toneladas. 

• A composição dos principais detentores de reservas não sofreu alteração, sendo encabeçada pela África do Sul, com 26,2%, Ucrânia, 24,4%, Austrália, 16,9%, Brasil, 9,3% e Índia, 8,5%. Os demais países somados representam 14,7%.

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