Recycling und Downcycling
Inhaltsübersicht
I. Bedeutung des Recycling für die Volkswirtschaft und einzelne Unternehmungen
II. Der Recyclingbegriff
III. Stoffkreisläufe und Downcycling
IV. Voraussetzungen für die Wirtschaftlichkeit von Recyclingprozessen
I. Bedeutung des Recycling für die Volkswirtschaft und einzelne Unternehmungen
Die herkömmliche industriell ausgerichtete Wirtschaftsweise führt zu einem kontinuierlichen Ressourcenabbau und sowohl zu produktionsbegleitenden Abprodukten als auch zu einem Müllaufkommen am Ende der Nutzungsphase der Produkte. Umweltprobleme entstehen zum einen durch die Transferierung von Rohstoffen aus der Ökosphäre in die Technosphäre (gedankliche Zusammenfassung der durch industrielle Betätigung entstandenen Stoffströme zu einem System), zum anderen durch die unkontrollierte Einbringung der in der Technosphäre entstandenen künstlichen Substanzen in die Umwelt (Immissionen). Durch diese Aktionen werden die Fließgleichgewichte der Biosphäre und der Atmosphäre erheblich gestört (Liesegang, D. G. 1992).
Versucht man, sich ein Bild über das Ausmaß der Umweltbelastung durch die Aktivitäten in der Technosphäre zu machen, erweist es sich als sinnvoll, den gesamten Lebenszyklus eines Produktes zu betrachten. So entstehen immense Stoff-, Energie- und Abfallströme bei Produkten zunächst bei der Rohstoffgewinnung. Bei der Extraktion von einem Gramm Platin müssen bspw. etwa 0,3 to Gestein bewegt und bearbeitet werden. Geht man davon aus, dass ein Katalysator für ein Auto (der als End-of-the-pipe-Technologie zur Schonung der Umwelt gedacht ist) zwei bis drei Gramm Platin enthält, so beträgt der so genannte »ökologische Rucksack« (Schmidt-Bleek, F. 1993, S. 19), also die insgesamt für einen Bau bewegte Menge an Material, ungefähr eine Tonne. Damit entstehen heutzutage durch die industrielle Betätigung insgesamt gravierende, anthropogene Einschnitte in die stoffliche Zusammensetzung der Erdoberfläche, welche bereits die natürlichen Massebewegungen innerhalb der Geosphäre insgesamt übersteigen.
Die an die Rohstoffextraktion anschließenden Belastungen der Umwelt durch die Produktion von Vor-, Zwischen- und Endprodukten setzen sich bei Verpackung, Distribution, Gebrauch und bei Entsorgung dieser Produkte weiter fort (Garbe, E. 1994). Eines der Ziele einer so genannten Reduktionswirtschaft ist es nun, diese Gefährdungen der Biosphäre durch die Technosphäre zu vermindern, indem die Technosphäre mit Ausnahme der Energiezufuhr zu einem näherungsweise geschlossenen Kreislaufsystem umgestaltet werden soll. Der Einsatz von Sekundärrohstoffen als Ergebnis einer konsequenten Stoffkreislaufwirtschaft spart Primärrohstoffe ein und verlängert damit deren Verfügbarkeit.
Unter Sekundärrohstoffen versteht man » ? durch produktive Arbeit aus Abfällen und Altsoffen nach entsprechender Aufbereitung gewonnene stoffliche Substanzen, die als Rohstoffe/Material erneut der betrieblichen bzw. volkswirtschaftlichen Produktion zugeführt werden können« (Garbe, E. 1994, S. 30).
Des Weiteren kann dabei der Energieeinsatz bei der Gewinnung von Sekundär- im Vergleich zu Primärrohstoffen verringert werden. So beträgt der Energieaufwand zur Herstellung von Sekundäraluminium nur ungefähr ein Zehntel der Energie, die zur Herstellung von Primäraluminium benötigt wird (Liesegang, D. G. 1992). Ein weiterer volkswirtschaftlicher Aspekt des Recyclings ist die Sicherung der Rohstoffversorgung bei Berücksichtigung eines politischen Ausfallrisikos. So werden bis zu 100 v.H. einiger in Deutschland verarbeiteter Rohstoffe importiert, wie z.B. Kupfer, Zinn, Mangan, Nickel etc. (Berg, C. C. 1979).
Ende der 1970er-Jahre bestanden die Überlegungen, ob Recyclingprozesse eingeführt werden sollten, aus reinen Kosten-Nutzen-Analysen, innerhalb derer die Kosten des Recyclingverfahrens mit den Kosten der Abfallbeseitigung und den Kosten der Beschaffung der durch Recycling zu substituierenden Primärrohstoffe und Energieträger betrachtet wurden (z.B. Berg, C. C. 1979). Eine Unternehmung wird auch heutzutage bei der Klärung der Make or Buy-Entscheidung bezüglich der Schaffung eines Recyclingprozesses eine ausführliche Kostenanalyse aufstellen; dabei sind jedoch auch weitergehende umweltbezogene Überlegungen einzubeziehen. So ist es ein weiteres Ziel des Recyclings, neben der Schonung der knapper werdenden Rohstoffressourcen auch eine Verminderung des Abfallaufkommens zu erreichen. Da durch das stetige Anwachsen der Müllberge die Entsorgungsproblematik kontinuierlich zunimmt, ist unter der Berücksichtigung der ansteigenden Deponierungskosten eine zukünftig wesentlich kostenintensivere Entsorgung zu erwarten. Damit trägt die konsequente Ausnutzung der Recyclingmöglichkeiten auch zur Minderung der Gesamtkosten bei und kann so im Idealfall zu einer Steigerung der Wettbewerbsposition gegenüber weniger konsequenten Konkurrenten führen. Beachtet man die durch den Gesetzgeber vorgesehenen und z.T. bereits vollzogenen umweltpolitischen Rahmenbedingungen, wie z.B. die Rücknahmeverordnung von Verpackungen im Rahmen der Novellierung des Abfallgesetzes, dem sog. Kreislaufwirtschaftsgesetz, so ist eine Unternehmung allein durch die Erfüllung dieser Auflagen und Bestimmungen gezwungen, recyclingorientierte Überlegungen in seine strategischen Planungen einzubeziehen.
II. Der Recyclingbegriff
1. Allgemeine Definitionen
Das englische Wort »recycling« lässt sich zunächst mit »Wiederverwertung« übersetzen und stammt aus dem griechischen Wort »kyklos = der Kreis«. Der sehr umfassende Begriff des Recycling beinhaltet die Wiedergewinnung von Stoffen aus festen, flüssigen und gasförmigen Aggregatzuständen und die Nutzung der i.d.R. als Abwärme anfallende Abfallenergie (Berg, C. C. 1979). Unter Recycling in der Produktion i.e.S. versteht man die Rückführung von aufgearbeiteten Abfällen in den Produktionsprozess (Heeg, F. J. 1994). Eine weitere traditionelle Definition beschreibt das Recycling als eine »Wiederverwendung von Abfällen, Nebenprodukten oder (verbrauchten) Endprodukten der Konsumgüterindustrie als Rohstoffe für die Herstellung neuer Produkte« (Brockhaus, 1992, S. 165). Da in der Literatur der letzten Jahre eine ausgiebige Diskussion über die Auslegung des Abfallbegriffs stattgefunden hat, der in der oben genannten Definition jedoch nicht näher erläutert wird, ist die Definition von Kleinaltenkamp (Kleinaltenkamp, M. 1985, S. 21) unproblematischer zu verwenden:
»Zum Recycling zählen all jene Prozesse, durch die ein bislang nicht verwerteter Materie- bzw. Energieoutput des Wirtschaftssystems diesem als Inputfaktor wieder zugeführt wird.«
2. Systematisierung der Recyclingarten
In der Literatur findet man unterschiedliche Systematisierungen der Recyclingarten. So unterscheiden Pfeiffer/Schultheiß/Staudt (Pfeiffer, W./Schultheiß, B./Staudt, E. 1976) das unternehmensinterne, das Non-Abfall- und das interindustrielle Recycling. Die Klassifikation der Recyclingarten nach Wiederverwendung, -verwertung und Weiterverwendung findet man bei Hösel (Hösel, G. 1972), während Strebel/Görg (Strebel, H./Görg, M. 1981) nach Produktions- und Konsumtionsrückständerecycling differenzieren. In Anlehnung daran unterscheidet Jahnke (Jahnke, B. 1986) inner-, intra- und extrabetriebliches Recycling.
Einen grundlegenden Beitrag zur Differenzierung des Recycling leistet die VDI-Richtlinie 2243 (VDI, 1991), in welcher die folgenden Einteilungsmöglichkeiten beschrieben werden (vgl. Abb. 1):
Abb. 1: Systematisierung der Recyclingarten
1. | Recycling nach Kreislaufarten, | 2. | Recycling-Behandlungsprozesse, | 3. | Formen des Recycling. |
zu (1) Die Gliederung nach Kreislaufarten orientiert sich am Lebenszyklus technischer Produkte – Produktion, Produktgebraucht, Entsorgung – und damit auch an dem Zeitpunkt, zu dem das Recycling stattfindet. Demnach unterscheidet man hier zwischen folgenden drei Arten, die sich gegenseitig ergänzen und zu erheblich verringerten Stoffflüssen führen (Steinhilper, R. 1994):
- | Produktionsabfallrecycling, | - | Recycling während des Produktgebrauchs und | - | Recycling nach Produktgebrauch. |
Bei dem Produktionsabfallrecycling handelt es sich um die Verwertung aller beim Produktionsprozess anfallenden Reststoffe. Darunter versteht man Blechverschnitt, Gussabfälle, Späne, Stanzabfälle und auch Betriebsmittel, wie z.B. Öle, Fette, Reinigungsmittel etc. Nach Heeg/Veismann/Schnatmeyer (Heeg, F. J./Veismann, M./Schnatmeyer, M. 1994) erreichen derartige Einsparungspotenziale zusammen mit Abfallverminderungsmaßnahmen Größenordnungen bis zu 20 v.H.
Das Recycling während des Produktgebrauchs beinhaltet die Wiederverwendung oder Weiterverwendung eines Produktes nach einem Gebrauchsstadium. Nach einer Aufarbeitung können die Produkte dann der weiteren Verwendung zugeführt werden (z.B. Wiederverwendung runderneuerter Reifen oder Nutzung von alten Autoreifen als Pufferschutz) (Warnecke, H.-J. 1993).
Beim Recycling nach dem Produktgebrauch, auch als Altstoff- oder Materialrecycling bezeichnet, wird die ursprüngliche Produktstruktur behandelt, z.B. durch das Shreddern von Metallen oder die Verarbeitung von Kunststoffen zu Granulat. Erhält man bei diesen Vorgängen eine ausreichende Qualität, so können die Recyclate erneut in dem Produktionsprozess eingesetzt werden (z.B. Glas- oder Stahlerzeugung). Entsprechen diese Stoffe nicht den Qualitätsanforderungen für eine Wiederverwertung, können sie auch in einem Weiterverwertungsprozess eingesetzt werden (z.B. Parkbänke aus Kunststoffgranulaten).
zu (2) Unter dem Aspekt der Recycling-Behandlungsprozesse unterscheidet die VDI-Richtlinie zwischen den bereits erwähnten Prozessen der Aufbereitung und der Aufarbeitung. Im Recycling bei der Produktion und nach dem Produktgebrauch kommt zumeist der Behandlungsprozess der Aufbereitung zum Einsatz. Es handelt sich hierbei um verfahrenstechnische Prozesse zur Rückgewinnung von Werkstoffen, die meist einer metallurgischen oder sonstigen Verwertung vorgeschaltet sind. Beim Recycling während des Produktgebrauchs dominiert i.d.R. der Behandlungsprozess der Aufarbeitung. Hierbei sollen Produktgestalt und -eigenschaften für eine neue Verwendung erhalten oder wiederhergestellt werden. Das Ziel ist in diesem Falle die Werkstückrückgewinnung durch fertigungstechnische Prozesse (Steinhilper, R. 1988).
zu (3) Heute bezieht sich der Begriff des Recycling i.w.S. nicht nur auf die den Aufbereitungsprozessen folgende stoffliche Verwertung, sondern auch auf die dem Aufarbeitungsprozess folgende erneute Nutzung der Produktfunktionen – die Verwendung. Die Arten der Verwertung bzw. Verwendung werden als Recyclingformen bezeichnet und wie folgt weiter differenziert (Garbe, E. 1994):
(a) | Bei der Wiederverwendung handelt es sich um eine wiederholte Verwendung eines Produktes für den für die Erstverwendung vorgesehenen Verwendungszweck (Bsp.: Pfandflasche, Austauschmotor). | (b) | Unter Weiterverwendung versteht man die Nutzung eines Produktes für eine vom Erstzweck verschiedene Verwendung, für die es ursprünglich nicht hergestellt wurde (Bsp.: Senfglas als Trinkglas; Quarkbecher als Gefrierdose). | (c) | Als Wiederverwertung bezeichnet man den Wiedereinsatz von Stoffen und Produkten in bereits früher durchlaufenen Produktionsprozessen unter teilweiser oder völliger Formauflösung und -veränderung (Bsp.: Altglaseinsatz bei der Glasherstellung; Stahlschrotteinsatz bei der Stahlherstellung). | (d) | Weiterverwertung ist der Einsatz von Stoffen und Produkten in noch nicht durchlaufenen Produktionsprozessen unter Umwandlung zu neuen Werkstoffen oder Produkten; dabei kommt es zu einem Verlust der Materialidentität und/oder zu einer Gestaltänderung gegenüber den eingesetzten Produkten (Bsp.: Gewinnung von Flüssigkeitsbrennstoffen aus Kunststoffabfällen durch Pyrolyse; Herstellung von Kartonagen aus Papierabfällen). |
Eine überschneidungsfreie Abgrenzung von Kreislaufarten, Behandlungsprozessen und Recyclingformen ist in der Praxis nur selten möglich; i.d.R. sind die Kopplung verschiedener Kreisläufe und Prozesse sowie eine Kombination von Verwendung und Verwertung zu beobachten (Steinhilper, R./Hudelmaier, U. 1993).
III. Stoffkreisläufe und Downcycling
Bei der Schaffung von wirtschaftlichen Stoffkreisläufen kann zunächst die Natur als Vorbild dienen. Beispiele hierfür sind der atmosphärische Wasserkreislauf, der Stickstoffkreislauf und der Kohlenstoffkreislauf. Diese Kreisläufe sind nahezu geschlossene ökologische Systeme, in denen die Stoffe vollständig rezykliert werden. Allerdings ist zu beachten, dass auch diese Systeme nur funktionieren, weil Energie in Form von Sonnenlicht eingesetzt und Abwärme an die Umgebung abgegeben wird (Dyckhoff, H. 1994). Versucht man dieses Vorbild auf wirtschaftliche Kreisläufe zu übertragen, so sind auch dort physikalisch vorgegebene Grenzen zu beachten.
Diese Grenzen basieren auf den Hauptsätzen der Thermodynamik, wonach Energie zwar weder erzeugt noch vernichtet werden kann (1. Hauptsatz), aber aufgrund des zweiten Hauptsatzes (Entropiesatz) sich die in einem abgeschlossenen thermodynamischen System befindliche freie, verfügbare Energie verringert und damit die nicht verfügbare Energie zunimmt (Faber, M./Niemes, H./Stephan, G. 1983).
Berücksichtigt man diese beiden Hauptsätze, so erkennt man, dass eine auf allen Ebenen vollständig geschlossene Kreislaufwirtschaft ohne Material- und Energieverluste aufgrund ihrer physikalischen und ökonomischen Unmöglichkeit eine Utopie bleiben wird. Dennoch könnte die bestehende Lücke zur vollständigen Kreislaufwirtschaft deutlich verringert werden, wenn der Mensch Sonnenenergie, Wind- und Wasserkraft als kontinuierliche energetische Zuflüsse in größerem Umfang nutzen würde. Wenn jedoch der Vorgang der Wiedergewinnung selbst mehr Ressourcen verbraucht, als dadurch eingespart werden können, so ist Recycling weder wirtschaftlich noch ökologisch sinnvoll. Bei dem Versuch, ein hundertprozentiges Recycling anzustreben, wird i.d.R. der ökologische und ökonomische Aufwand überproportional steigen. Daher ist es realistischer, anstatt des vollständigen Kreises eine sog. »Entwertungs-Spirale« anzunehmen. Mit jedem Umlauf sinkt demnach der Nutzwert der eingesetzten Ressource, bis schließlich nur noch unbrauchbare Abfälle und Abwärme zurückbleiben (Hockerts, K./Petmecky, A./Hauch, S. et al. 1994). Nutzt man nun den Rohstoff auf der jeweils qualitativ darunter liegenden Ebene, so spricht man von Downcycling. Dies ist die am häufigsten anzutreffende Form des Recycling, die meist jedoch nicht aus weit reichenden Überlegungen bezüglich einer kaskadenmäßigen Nutzung der Qualität der recycelten Stoffe auf der jeweiligen Ebene der Spirale resultiert, sondern aufgrund stofflicher Gegebenheiten hingenommen werden muss. Die hier angesprochenen Qualitätsmängel können einerseits aus einer mangelnden Sortenreinheit der Recyclate resultieren, welche durch die Verwertung eines Konglomerats schlecht oder schwer zu trennender Materialien entstanden sind (Heeg, F. J./Veismann, M./Schnatmeyer, M. 1994). Andererseits kann das Material in der Gebrauchs- und Nutzungsphase Abnutzungserscheinungen unterliegen. Ein Beispiel hierfür ist das Altpapier-Recycling, bei dem die wiedereingesetzten Zellstofffasern mit jeder weiteren Nutzung brüchiger werden und damit nur begrenzt einsetzbar sind. Nur in wenigen Prozessen führt ein wiederholtes Recycling zu einer Qualitätsverbesserung der Substanzen, in diesem Falle spricht man auch von Up-cycling (Steinhilper, R. 1994).
IV. Voraussetzungen für die Wirtschaftlichkeit von Recyclingprozessen
Als Voraussetzung eines optimalen innerbetrieblichen Recyclings kann man zunächst eine größtmögliche Nutzung der Einsatzstoffe und eine Minimierung der eingesetzten Energie festhalten. Dabei sollten bei einer ökologischen Betrachtung die eingesetzten Rohstoffe und Energien auf den jeweiligen Umfang der Nutzenstiftung bzw. Dienstleistung bezogen werden (Schmidt-Bleek, F. 1993). Basis für eine Optimierung des innerbetrieblichen Recyclings ist die Erstellung einer möglichst umfassenden Input-Output-Analyse, in der sämtliche Material-, Energie- und Stoffströme erfasst werden. Hierbei können relevante Informationen über Verbräuche und potenzielle Verknüpfungsmöglichkeiten für Wiederverwendungskreisläufe gewonnen werden (Staudt, E. 1984). Das Wiedergewinnen von Einsatzstoffen kann vereinfacht und sowohl ökonomisch als auch ökologisch sinnvoller gestaltet werden, wenn schon bei der Planung von Neuprodukten auf eine recyclinggerechte Konstruktion im Rahmen einer ökologieorientierten Produktgestaltung geachtet wird.
Der erste Schritt zur erneuten Nutzung von Wertstoffen besteht in deren physischer Erfassung. So gewährleisten nur wohl durchdachte Erfassungs-, Sammel- und Sortiersysteme im Rahmen einer optimierten Entsorgungslogistik eine zielgerichtete Rückgewinnung der in ausgesonderten Erzeugnissen enthaltenen Inhaltsstoffe. Eine gut organisierte Retrodistribution ist die Voraussetzung für eine Erzielung hoher Verarbeitungsmengen in Betrieben, die sich auf Teilfunktionen spezialisiert haben (z.B. Fotochemikalien-Recycler) und nur durch eine kontinuierliche Auslastung ihrer Anlagen Economies of Scale erreichen können. Dabei können Rückstandsvermittlungssysteme, z.B. in Form von Abfallbörsen, die Transparenz auf den Recyclingmärkten erhöhen.
In der Demontage zur Vorbereitung des eigentlichen Recyclingprozesses wird ein Teil der produktionswirtschaftlichen Vorgänge rückwärts durchlaufen (Riebel, P. 1955). Die daran anschließende sortenreine Erfassung und Identifikation der einzelnen Werkstoffgruppen wird unterstützt durch eine sorgfältige Kennzeichnung und Dokumentation der unterschiedlichen Materialien in der Produktentstehungsphase. Hier kann es sinnvoll sein, langfristige Kooperationen zwischen Herstellern und Recyclern (Produzenten und Reduzenten) anzustreben, um das Risiko einer ungewissen Produktentsorgung am Ende des Produktlebenszyklus zu minimieren.
Berücksichtigt man zum einen die tendenziell ansteigenden Deponierungskosten und zum anderen das von Gesetzgeberseite in absehbarer Zeit voraussichtlich weiter verschärfte Gebot der Rückstandsnutzung, so werden systematische Abfallvermeidungsaktivitäten an Bedeutung gewinnen (Horneber, M. 1995). Werden die nach dem Gebrauch eines Produktes verbleibenden Reststoffe nicht als Abfall, sondern als Wirtschaftsgut angesehen, so wird die Industrie in Verwertungstechnologien investieren, aber auch nur dann, wenn diese als wirtschaftlich erachtet werden (Donner, P. 1993). Ein mögliches Hemmnis beim Übergang von einer Abfallentsorgungswirtschaft zu einer Verwertungswirtschaft wird durch die Konkurrenz zwischen Sekundär- und Primärrohstoffen hervorgerufen. Denn bei gut funktionierenden Recyclingprozessen wird durch das folgende Überangebot an Substitutionsstoffen ein Preisverfall auf dem jeweiligen Rohstoffmarkt resultieren (Buekens, A. 1987). Damit bilden sich Wirtschaftszyklen mit negativen Rückkopplungen, die den Betrieb von hochspezialisierten Sortier-, Aufbereitungs- und Verwertungsanlagen mit einem hohen Risiko belegen, welches eher von kapitalstarken Wirtschaftssubjekten getragen werden kann. Zudem sind die Recycling-Märkte durch die Besonderheit gekennzeichnet, dass ihr Geschäftsumfang zusätzlich auf der Inputseite durch den jeweiligen Pool an recycelfähigen Altprodukten begrenzt ist.
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Buekens, A. : Recyclingtechnologien – Ein internationaler Überblick über Stand und Entwicklungstendenzen, in: Recycling, hrsg. v. Striegnitz, M., 4. A., Loccumer Protokolle, Loccum 1987, S. 1 – 57
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Dyckhoff, H. : Betriebliche Produktion, 2. A., Berlin et al. 1994
Faber, M./Niemes, H./Stephan, G. : Entropie, Umweltschutz und Rohstoffverbrauch, Berlin et al. 1983
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Heeg, F. J. : Recycling – Management, in: IO, 1984, S. 506 – 510
Heeg, F. J./Veismann, M./Schnatmeyer, M. : Recycling-Management, in: UWF, Nr. 4/1994, S. 23 – 30
Hockerts, K./Petmecky, A./Hauch, S. : Kreislaufwirtschaft statt Abfallwirtschaft, Ulm 1994, S. 1 – 14
Horneber, M. : Innovatives Entsorgungsmanagement, Göttingen 1995
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Jahnke, B. : Betriebliches Recycling, Wiesbaden 1986
Kleinaltenkamp, M. : Recycling-Strategien, Berlin 1985
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Pfeiffer, W./Schultheiß, B./Staudt, E. : Wiederverwendungskreisläufe, in: HWB, Bd. I/3, hrsg. v. Grochla, E./Wittmann, W., 4. A., Stuttgart 1976, Sp.4453 – 4461
Riebel, P. : Die Kuppelproduktion, Köln et al. 1955
Schmidt-Bleek, F. : Wieviel Umwelt braucht der Mensch?, Berlin et al. 1993
Staudt, E. : Recycling, betriebliches, in: HWProd, hrsg. v. Kern, W., Stuttgart 1979, Sp.1800 – 1810
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Steinhilper, R. : Entwicklung eines technisch-logistischen Gesamtkonzepts zum Produktrecycling, in: UWF, Nr. 4/1994, S. 31 – 37
Steinhilper, R./Hudelmaier, U. : Erfolgreiches Produktrecycling zur erneuten Verwendung oder Verwertung, Eschborn 1993
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