Bolhidro nacion trimestral del Peru

PERÚ

Ministerio del Ambiente

Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología - SENAMHI

INFORME N° 01/2011-12:

ANÁLISIS Y PERSPECTIVAS

HIDROLÓGICAS EN RÍOS

AMAZÓNICOS

Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología SENAMHI

www.senamhi.gob.pe Dirección General de

Hidrología y Recursos Hídricos DGH

SERVICIO NACIONAL DE METEOROLOGÍA E HIDROLOGÍA DIRECCIÓN GENERAL DE HIDROLOGÍA Y RECURSOS HÍDRICOS

2

INFORME No 01 / 2011-2012

SERVICIO NACIONAL DE METEOROLOGÍA E HIDROLOGÍA SENAMHI

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y

RECURSOS HIDRICOS

Mayor General FAP(r) WILAR GAMARRA MOLINA Presidente Ejecutivo del SENAMHI

Directora Científica Ph. D. Elizabeth Silvestre Espinoza

Director General de Hidrología y Recursos Hídricos Dr. Juan Julio Ordóñez Gálvez

Director de Hidrología Operativa Ing. Juan Fernando Arboleda Orozco.

Elaboración: Ing. Julia Acuña Azarte

Bach. Cesar Moreno Guzmán

Colaboración: Tec. Dula Cruzate

Revisión: Ing. Juan Fernando Arboleda Orozco

Setiembre – 2011

LIMA – PERU


3

INFORME No 01 / 2011-2012

Contenido 1. INTRODUCCION ..............................................................................................................4

2. OBJETIVO ........................................................................................................................4

3. AREA DE ESTUDIO ...........................................................................................................4

4. MARCO TEORICO DE LA METODOLOGIA .........................................................................5

4.1 CARACTERIZACION DEL AÑO HIDROLOGICO .....................................................................5

4.1.1 PERCENTIL .....................................................................................................................5

4.1.2 VARIACION PORCENTUAL ..............................................................................................6

4.2 ANALISIS DE CLUSTER .......................................................................................................6

a. Método jerárquicos ............................................................................................................7

b. Métodos de partición .........................................................................................................7

5. DATOS ............................................................................................................................8

6. RESULTADOS ..................................................................................................................8

6.2 CARACTERIZACION HIDROLOGICA ....................................................................................8

6.2 DEFICIENCIA HIDRICAS EN LOS RIOS AMAZONICOS ZONA NORTE ................................... 10

7. PERSPECTIVAS HIDROLÓGICAS ...................................................................................... 11

8. BIBLIOGRAFIA ............................................................................................................... 18


4

INFORME No 01 / 2011-2012

ANALISIS Y PERSPECTIVAS HIDROLOGICAS

EN RIOS AMAZONICOS

1. INTRODUCCION

El comportamiento del agua en la naturaleza como recurso, presenta notoria

variabilidad espacio temporal, debido a la ocurrencia de eventos hidrológicos

extremos, entre estos, las sequías es un evento que pueden restringir en el largo

plazo las actividades socio económicas, siendo imparte su monitoreo y vigilancia

principalmente, en las actividades de planificación y gestión de los recursos

hídricos.

Dado esta importancia, la Dirección General de Hidrología y Recursos Hídricos del

SENAMHI, viene desarrollando dentro de sus actividades operativas la actividad de

Vigilancia y Monitoreo, la cual se está complementado con temas de tendencia y

perspectivas.

En este contexto, se ha desarrollado el presente Informe “Análisis y Perspectivas

Hidrológicas en ríos Amazónicos”, este muestra información de la evolución

temporal de los niveles de agua presentados por los principales ríos de esta región

durante el años hidrológico 2010-11 en relación a sus patrones normal, asi como

sus perspectivas para el mes de setiembre y octubre del año en curso.

2. OBJETIVO

Caracterizar del año hidrológico 2010-11 para los principales ríos Amazónicos.

basados en criterios estadísticos de terciles, deciles y variación porcentual.

Determinar las Perspectivas hidrológica para el mes de setiembre y octubre de 2011

en ríos Amazónicos mediante el análisis de clúster.

3. AREA DE ESTUDIO

El Sistema hidrográfico del río Amazonas, presenta una longitud del rio principal

de 6.275 km de longitud (casi dos tercios de los cuales son navegables), este define

la red fluvial más extensa y caudalosa del mundo, la mayor parte de Brasil, y resto

de Perú, Ecuador, Bolivia y Venezuela.

Para fines del presente, el área de evaluación es la región hidrográfica del

Amazonas parte peruana, esta conformado por 84 unidades hidrográficas y en su

conjunto alcanzan una superficie de 957823 km2

y representa el 74% del territorio

peruano. El Amazona nace principalmente de dos ríos: el Ucayali y el Marañón.

Ambos ríos nacen en los glaciares de los Andes peruanos.


5

INFORME No 01 / 2011-2012

4. MARCO TEORICO DE LA METODOLOGIA

4.1 CARACTERIZACION DEL AÑO HIDROLOGICO

4.1.1 PERCENTIL

El percentil es una medida de posición no central que nos dice cómo está

posicionado un valor respecto al total de una muestra.

Su estimación se realiza: Si tenemos una muestra con muchos valores y la

dividimos en 100 partes, cada una de ellas es un percentil. El percentil está

referenciado de 0 a 100. El Percentil 0 es el menor valor de la muestra y el Percentil

100 el mayor valor, técnicamente es el percentil i-ésimo, donde la i toma valores

del 1 al 100. El i % de la muestra son valores menores que él y el 100-i % restante

son mayores. Este mismo principio se maneja para deciles y terciles.

Los déciles se denominan así a la división de todos los datos en diez partes iguales.

y Terciles divide a la muestra en tres partes iguales.

Su estimación es a través de:

Pk = Li + {((k*N/m)-Fi-1)/fi)*ai}

Donde:

Li : Limite inferior de la clase donde se encuentra la mediana.

N : Suma de las frecuencias absolutas

fi : Frecuencia relativa

Fi-1 : Frecuencia acumulada anterior a la clase mediana

ai : Amplitud de clase

m= 1,2 para Tercil,

m= 1,2…9 para Decil

m= 1,2…99 para Percentil

Los rangos decilicos utilizados es lo propuesto por Gibbs y Maher y para Terciles

se utilizó las exy se indican en la Tabla 1 y 2 respectivamente.

Tabla 1. Rangos decilicos

Clasificación en tiempo Porcentaje Rango Decil

Muy por encima de la normal super ior a l 90 10

Bastante por encima de la normal 80-90 9

Por encima de la normal 70-80 8

En la normal 30-70 4-7

Por debajo de la normal 20-30 3

Bastante por debajo de la normal 10_20 2

Muy por debajo de la normal inf er ior a l 10 1


6

INFORME No 01 / 2011-2012

Tabla 2. Rangos de Tercilicos

4.1.2 VARIACION PORCENTUAL

Esta metodología, calcula las anomalías y las relaciona con su promedio histórico

de la escala temporal correspondiente. Las categorías de clasificación se indican en

la Tabla 3.

Tabla 3. Clasificación metodología de variación porcentual

4.2 ANALISIS DE CLUSTER

Es una metodología estadística multivariada que se utilizan para clasificar los

objetos o casos en grupos relativamente homogéneos llamados conglomerados

(clúster).

El Término de análisis de cluster fue presentado por primera vez por Tryon (1939)

y engloba un gran número de diferentes algoritmos de clasificación en grupos o

taxonomías estructuralmente similares.

El Análisis de cluster tiene como propósito esencial, agrupar aquellos objetos que

reúnan idénticas características, es decir, es diseñada para revelar las agrupaciones

naturales dentro de una colección de datos. Este análisis no hace ninguna distinción

entre variables dependientes y variables independientes sino que calcula las

relaciones interdependientes de todo el conjunto de variables. Para la formación de

los clúster o grupos existe diferentes criterios el jerárquico y de partición. Estos

análisis deben ser considerados como preliminares, en general, son necesarios los

ajustes subjetivos con la finalidad de tornar coherente las delimitaciones de

regiones.

Clasificación en Tiempo Porcentaje Rango Tercil

Por encima de la normal Super ior a l 66 3

En la normal 33-66 2

Por debajo de la normal Inf er ior a l 33 1

Clasificación en tiempo Porcentaje

Superávit Extremo super ior a l 60

Superávit Intenso 40 a 60

Superávit Moderado 20 a 40

Normal -20 a 20

Déficit Moderado -20 a -40

Déficit Intenso -40 a_-60

Déficit Extremo Infer ior a l 60


7

INFORME No 01 / 2011-2012

a. Método jerárquicos

Los métodos jerárquicos pueden ser aglomerativos u divisores y se caracterizan por

establecer un dendograma compuesto por la sucesión jerárquica de n grupos

formados, tal que n es un número total de individuos del conjunto de datos.

En la Figura 1, se muestra diez individuos localizadas en la abscisas, y sus

respectivas distancias Euclidianas, en las ordenadas, de acuerdo con un cierto

número de atributos. Si fueran considerados solamente 2 clúster, el primero seria

formado por el individuo 1 el segundo por los nueve individuos restantes. En

consecuencia, el segundo clúster podría ser dividido en dos: uno, formada por los

individuos 8, 9 e 10, en cuanto el otro seria conformado por los individuos

restantes; de esta forma, tendríamos un total de tres clúster.

Figura 1.Dendrograma hipotético 10 indivíduos

Fuente: Kottegoda & Rosso, 1997

Andrade (2004) y Nathan e Mc Mahon (1990) presentan como métodos: vecino

más próximo, vecino más distante, distancia media entre todos los elementos de un

grupo, método de centróide y método de Ward basado enla menor variancia entre

los grupos. De ellos, este último há sido más largamente utilizadas para

aplicaciones en Hidrologia (Silva et. al., 2001; Dispashoh et al., 2004; Kinguia e

Hall, 2004; Keller Filho et. at., 2005; Souza et. al., 2005; Lyra et. al., 2006).

b. Métodos de partición

Los métodos de partición supone que un número de grupos k tienen unnfactor

conocido. De esta forma son escogidos k elementos (generalmente aleatórios) que

constituyen el centro de cada grupo. En seguida los elementos son colocados a un

grupo más próximo, osea, a la distancia com relación al centro sea mínima.

Despues de La primera colocación, um nuevo centro de cada grupo es determinado.

A cada iteración los elementos son colocados para un centro más próximo hasta que

se consiga una ubicación óptima, generalmente considerada como la menor

sumatoria de errores entre los puntos de cada grupo y sus medias (Novaes, 2001 e

Carlantonio, 2001).


8

INFORME No 01 / 2011-2012

De acuerdo con Andrade (2004), los métodos de partición son más eficientes que

los jerárquicos, una vez que se consigue El refinamiento de posiciones de los

elementos para el numero de grupos preestablecidos.

5. DATOS

Niveles de agua (m y msnm) a escala diaria y de todo el record histórico

recopiladas del Banco Nacional de datos del SENAMHI.

Los ríos analizados fueron seleccionados de acuerdo con su importancia en la

actividad productiva del país y presentan registros hidrométricos.

La red hidrométrica seleccionada para el desarrollo del presente Informe se listan

en la Tabla 4.

Tabla 4. Red de estaciones hidrométricas

Donde: HLM: Estación Limnimétrica, HLG: Estación Limnigráfica, EHA: Estacion Automatica con sensor de niveles

4

.

R

6. RESULTADOS

6.1 CARACTERIZACION HIDROLOGICA

La caracterización hidrológica en los principales ríos de la región hidrográfica del

Amazonas, elaborados con consistencia estadística de la metodología de terciles,

deciles y variación porcentual indican:

- Zona norte:

Los ríos Marañón, Ucayali, Huallaga y Amazonas, en las estaciones de control

Nauta, Requena, Picota y Tamishiyacu, durante el año hidrológico 2010-11 se

han caracterizado por presentar niveles de agua con deficiencias marcadas

desde Setiembre de 2010 hasta Abril de 2011, en promedio, y de Mayo a

Agosto de 2011, presentando niveles de agua cercanos a su valor promedio

histórico.

Cuenca Estacion Categoria Latitud

(°) Longitud

(°) Altitud

(Msnm)

Rio Marañon Nauta HLM -4.31 -73.34 130

Río Amazonas Tamshiyacu HLM -3.3 -72.3 105

Río Huayabamba Huayabamba HLM -7.2 -76.5 310

Rio Ucayali Requena HLM -7.27 -76.50 350

Huallaga Picota HLG -8.37 -74.88 186

Huallaga Tingo Maria HLM -9.17 -75.59 691

Huallaga Tocache HLM -8.18 -76.52 500


9

INFORME No 01 / 2011-2012

- Zona central:

El río Huallaga, en las estaciones de control de Tingo María y Tocache

ubicadas en la cuenca alta y media respectivamente; durante el año hidrológico

2010-11 ha presentado valores dentro de la variabilidad hidrológica, con

registros cercanos a sus patrones históricos, estás condiciones han permitido

concluir que el año hidrológico sé caracterice como un año normal.

El rio Perene y Mantaro, en las estaciones de control Perene y Puente Breña,

respectivamente, han presentado periodos prolongados de deficiencia en sus

niveles de agua durante el año 2010-11 en relación a sus patrones medios, estas

condiciones la califican como un año seco a normal.

- Zona sur :

Los ríos Vilcanota y Paucartambo, en la estación hidrológica de Km105 y

Parcatambo respectivamente, se han caracterizado por presentar durante el año

2010-11 módulos sobre sus patrones normales en forma sostenida, esta

condición es consistente ya que la metodología utilizada la califica como un

año de condiciones de muy por encima de lo normal.

En la Figura 2, se muestra la evolución de los niveles diarios de los ríos

Amazónicos presentados durante el año hidrológico 2010-11(línea azul)

respecto al año patrón (línea roja) ó normal (media aritmética del registro

histórico).


10

INFORME No 01 / 2011-2012

Figura 2. Variabilidad hidrológica en la cuenca Amazónica Peruana Fuente: Elaboración propia

6.2 DEFICIENCIA HIDRICAS EN LOS RIOS AMAZONICOS ZONA NORTE

Los ríos Amazonas, Marañón y Ucayali, en las estaciones hidrológicas de

Tamishiyacu, Nauta y Requena respectivamente, presentaron condiciones de

extrema deficiencia coincidentemente durante la primera década de Setiembre de

2005, registrándose un nivel mínimo de 108.96 msnm en Tamishiyacu. Este evento

de deficiencias se ha vuelto a presentar al cabo de 5 años registrándose coincidente

en las tres estaciones y durante la primera década de setiembre 2010, alcanzando un

nivel critico de 108.91 msnm en la estación Tamishiyacu, lo cual la califica como el

segundo año de extrema deficiencia, en la relación a su registro histórico.

En lo va de setiembre del 2011 el rio Amazonas en Tamishiyacu se ha iniciado con

valores deficientes respecto a su normal, registrando al 1 de setiembre un nivel

109.96 msnm, que también coinciden con registros mínimos registrados en las

estaciones de Requena y Nauta. Cabe mencionar que el proceso hidrológico

registrado en Tamishiyacu corresponde al aporte de los ríos Ucayali y Marañón

registrados en Requena y Nauta respectivamente.

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RIO AMAZONAS

RIO

MA

RA

ÑO

N

RIO MARAÑON

Rio

Uru

bam

ba

Rio Tambo

Río Perené

Río

En

e

RIO

UC

AYA

LI

RIO

HU

AL

LA

GA

Río M

antaro

Río Pampas

Río Apurímac

Río

Vilca

nota

Paucartambo

Pte. Breña

Perene

Puerto IncaTingo Maria

Pte. Higueras

BellavistaEnapu Peru

Tamshiyacu

Nauta

Requena

Shanao

Picota

BiaboHuayabamba

Campanillas

TocachePte. Aguaytia

70°0'0"W

70°0'0"W

75°0'0"W

75°0'0"W

0°0'0" 0°0'0"

5°0'0"S 5°0'0"S

10°0'0"S 10°0'0"S

15°0'0"S 15°0'0"S

®

VIGILANCIA HIDROLOGICA DE LOS RIOS DEL PERU

Fecha:

NOV - 2010Escala: Responsable:

Ing. Darwin Santos Mapa N°:

021:6,852,705Fuente:

DGH - RH

UBICACION DE LAS ESTACIONES HIDROMETRICAS

» ESTACION_HIDROMETRICA

Subcuenca Hidrografica Rio Huallaga

Cuenca Hidrografica Rio Marañon

Cuenca Hidrografica Rio Ucayali

REGION HIDROGRAFICA AMAZONAS (Estaciones Hidrológicas)

0

2

4

6

8

10

12

14

Sep Oct Nov Dic Ene FebMar Abr MayJun Jul Ago

NIV

EL

EN

(m

)

RIO MARAÑON ESTACION; NAUTA

PROM. HIST.

N 10 - 11

10

12

14

16

18

20

22

SepOctNov Dic EneFebMar Abr MayJun Jul Ago

NIV

EL E

N (

m.)

RIO HUALLAGA ESTACION: PICOTA

PROM. HIST.

N 10 - 11

0

1

2

3

4

5

6

7

SepOct Nov Dic Ene FebMar Abr MayJun Jul Ago

NIV

EL

EN

(m

.)

RIO HUALLAGA ESTACION: TOCACHE

PROM. HIST.

N 10 - 11

0

1

2

3

4

5


NIV

EL

EN

(m

.)

RIO HUALLAGA ESTACION: TINGO MARIA

PROM. HIST.

N 10 - 11

0

2

4

6

8

10

12

14


NIV

EL

EN

(m

.)

RIO UCAYALI ESTACION: REQUENA

PROM. HIST.

N 10 - 11

106

108

110

112

114

116

118

120


NIV

EL

EN

(m

.s.n

.m.)

RIO AMAZONAS ESTACION: TAMISHIYACU

PROM. HIST.

N 10 - 11

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5


NIV

EL

EN

(m

.)

RIO PERENE ESTACION: PERENE

PROM. HIST.

N 10 - 11

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5


NIV

EL

EN

(m

.)

RIO MANTARO ESTACION: PTE. BREÑA

PROM. HIST.

N 10 - 11

0

50

100

150

200

250

300

350


CA

UD

ALE

S (

m3

/S)

RIO PAUCARTAMBO ESTACION: PAUCARTAMBO

PROM. HIST.

Q 10 - 11


11

INFORME No 01 / 2011-2012

En la Figura 3, se muestra la evolución de los niveles de agua diarios para un

periodo común comprendido del 1 de Setiembre 2000 al 31 de Agosto 2011 (línea

azul) respecto a sus promedios históricos (línea roja) registrados en la estación

Requena, Tamishiyacu y Nauta.

Figura 3. Comportamiento temporal de los niveles de agua del río Amazonas Fuente: Elaboración propia

6. PERSPECTIVAS HIDROLÓGICAS

De acuerdo al análisis de cluster (dendogramas) las perspectivas del

comportamiento hidrológico para Setiembre y Octubre, en los ríos Amazónicos se

proyectan en:

El río Amazonas en la estación Tamishiyacu, se encuentra registrando al 7 de

setiembre 109,89 m, que representa un valor superior en 1,07 m, a su registro

histórico mínimo. De acuerdo al análisis hidroclimático realizado, se espera que

los niveles de agua para setiembre y octubre presenten módulos fluctuantes que

se indican en la Tabla 5 y se esquematiza en la Figura 4.


12

INFORME No 01 / 2011-2012

Tabla 5. Perspectivas hidrológicas del río Amazonas en la Estación Tamishiyacu.

Figura 4. Perspectiva mensual de los niveles de agua del río Amazonas, estación

Tamishiyacu.

El río Ucayali, en la estación Requena, al 7 de setiembre registró un nivel agua

de 2,12 m, valor que es inferior 1,56 m en relación a su promedio histórico del

mes de setiembre. Se espera que al finalizar Setiembre y Octubre, presenten las

perspectivas que se indican en la Tabla 6 y se esquematiza en la Figura 5.

Tabla 6. Perspectivas hidrológicas del río Ucayali en la Estación Requena.

Mes Promedio Histórico

msnm Nivel Mínimo

msnm Nivel Máximo

msnm

Setiembre 111,19 110,06 111,72

Octubre 111,26 109,93 110,59

Noviembre 113,86 110,48 110,95

Diciembre 114,90 110,92 114,81


m

Nivel Mínimo

m

Nivel Máximo

m

Setiembre 3,81 2,72 3,34

Octubre 5,10 2,27 4,28

Noviembre 7,46 4,14 7,22


13

INFORME No 01 / 2011-2012

Figura 5. Perspectiva mensual de los niveles de agua del río Ucayali, estación

Requena.

El río Mantaro en la estación de Puente Breña, registrado al 7 de setiembre un

valor de 0,65 m que representa un valor inferior en 0,53 m en relación a su

promedio histórico de setiembre. Los niveles de agua que se prevén al finalizar

Setiembre y Octubre, se indican en la Tabla 7 y se visualiza en la Figura 6.

Tabla 7. Perspectivas hidrológicas del río Mantaro en la Estación Pte. Breña

Diciembre 8,98 7,13 8,83

Mes

Promedio

Histórico

m

Nivel Mínimo m

Nivel Máximo m

Setiembre 1,17 0,46 0,85

Octubre 1,17 0,41 0,73

Noviembre 1,18 0,09 1,13

Diciembre 1,25 0,32 1,03


14

INFORME No 01 / 2011-2012

Figura 6. Perspectiva mensual de los niveles de agua del río Mantaro, estación

Pte. Breña

El río Huayabamba, en la estación hidrológica del mismo nombre, al 7 de

setiembre ha registrado un nivel de agua de 8,35 m, valor que es inferior a 0,06

m, en relación a sus promedios históricos. Se espera que para los meses

subsiguientes registren los módulos que se indican en la Tabla 8 se visualizan en

la Figura 7.

Tabla 8. Perspectivas hidrológicas del rio Huayabamba

Mes

Promedio

Histórico

m

Nivel Mínimo m

Nivel Máximo m

Setiembre 8,56 8,23 8,72

Octubre 9,15 7,91 8,83

Noviembre 9,63 7,96 9,76

Diciembre 9,69 9,56 10,28


15

INFORME No 01 / 2011-2012

Figura 7. Perspectiva mensual de los niveles de agua del río Huayabamba,

estación Huayabamba.

En cuanto, al río Huallaga en la estación Picota, Tocache y Tingo María, al 7

de setiembre registran niveles de agua 14,62 m, 0,83 m y 0,60 m, valores que

difieren en -0,16 m, 0,10 m y -0,40 m, en relación a sus promedios históricos

del mes correspondiente. Se espera que para los subsiguientes meses en las

estaciones Picota, Tocache y Tingo Maria presente registros fluctuantes que se

indican en las Tabla 9 al 11 y se esquematiza en las Figura 8 al 10

respectivamente.

Tabla 9. Perspectivas hidrológicas para el río Huallaga en la Estación

Picota.


m Nivel Mínimo

m Nivel Máximo

m

Setiembre 15,01 14,28 15,76

Octubre 15,75 14,55 15,89

Noviembre 16,39 15,10 17,17

Diciembre 16,88 16,54 18,25


16

INFORME No 01 / 2011-2012

Figura 8. Perspectiva mensual de los niveles de agua del río Huallaga, estación

Picota.

Tabla 10. Perspectivas hidrológicas para el río Huallaga en la Estación Tocache


m

Nivel Mínimo

m

Nivel Máximo

M

Setiembre 0,85 0,40 1,70

Octubre 1,55 0,29 1,78

Noviembre 2,29 0,47 2,96

Diciembre 3,00 0,97 3,97


17

INFORME No 01 / 2011-2012


Tocache.

Tabla 11. Perspectivas hidrológicas para el río Huallaga en la Estación Tingo María


Tingo María.


m

Nivel Mínimo

m

Nivel Máximo

m

Setiembre 1,03 0,46 1,58

Octubre 1,34 0,45 1,63

Noviembre 1,72 0,11 1,86

Diciembre 2,14 0,49 2,46


18

INFORME No 01 / 2011-2012

BIBLIOGRAFIA

1. Acuña J. 2010. Análisis regional de caudales medios mensuales para

diversos niveles de persistencia de los ríos peruanos pertenecientes a la

vertiente del pacífico.

2. Skansi María de los Milagros et al., 2005. Métodos de estimación de percentiles

http://yyy.rsmas.miami.edu/groups/agriculture/pubs/meetings/abstracts/Quantiles_f

inal.pdf

Engineering

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