La ricerca al servizio del futuro - research for future - UniFI
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INDICE COPERNICUS UNITÀ DI RICERCA������������������������������������������������������������������������������������� 5 RESEARCH UNIT COPERNICUS COPERNICUS ACADEMY���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������6 CPC CENTRO PER LA PROTEZIONE CIVILE����������������������������������������������������������������������� 9 CIVIL PROTECTION CENTRE SATURN�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 10 DIDA DIPARTIMENTO DI ARCHITETTURA�����������������������������������������������������������������������13 DEPARTMENT OF ARCHITECTURE ADAPTIVE DESIGN���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 14 GESTIONE DELLE EMERGENZE�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 16 MIRACLE������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 18 MED-ECOSURE / BEXLAB�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������20 SELFIE����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 22 MASTER ABITA��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 24 DAGRI DIPARTIMENTO DI SCIENZE E TECNOLOGIE AGRARIE ALIMENTARI, AMBIENTALI E FORESTALI�����������������������������������������������������������������������27 DEPARTMENT OF AGRICULTURE, FOOD, ENVIRONMENT AND FORESTRY NEOPALEA����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������28 DICEA DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA CIVILE E AMBIENTALE���������������������������������������31 DEPARTMENT OF CIVIL AND ENVIRONMENTAL ENGINEERING BIOGRAN������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 32 DIGITAL TWINS���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������34 ENERMAR����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 36 MACROPLASTICA NEI FIUMI������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������38 CITIES2RIVERS �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 40 RECYCLES �����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������42 TALETE �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 44 DIEF DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA INDUSTRIALE����������������������������������������������������� 47 DEPARTMENT OF INDUSTRIAL ENGINEERING FEELHIPPO ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 48 MATERIALI A NATURA PEROVSKITICA �������������������������������������������������������������������������������������������������������������50 DISEI DIPARTIMENTO DI SCIENZE PER L’ECONOMIA E L’IMPRESA��������������������������������� 53 DEPARTMENT OF SCIENCES FOR ECONOMICS AND BUSINESS SMEC ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������54
COPERNICUS ACADEMY COPERNICUS ACADEMY L’Unità di Ricerca (UR) COPERNICUS dell’Università The COPERNICUS Research Unit (RU) of the di Firenze è finalizzata a massimizzare la sinergica University of Florence is aimed at maximizing the collaborazione interdisciplinare tra tutti i diversi synergistic interdisciplinary collaboration between gruppi interessati a lavorare nei settori delle all the different groups interested in working in applicazioni territoriali, dei sistemi informativi the fields of territorial applications, geographic geografici, del telerilevamento e del proximal information systems, remote sensing and proximal sensing nei diversi domini terrestri, marini e aerei. sensing in the different terrestrial, marine and air I Dipartimenti afferenti all’UR sono: DAGRI, DICEA, domains. The departments belonging to the RU DIDA, DINFO, DST, DIMAI, DiSIA, SAGAS. are: DAGRI, DICEA, DIDA, DINFO, DST, DIMAI, DiSIA, In tali ambiti i membri dell’UR sono impegnati a SAGAS. collaborare in modo sinergico e transdisciplinare In these areas, the members of the RU are alle iniziative didattiche, di formazione superiore, committed to collaborating in a synergistic and di ricerca e di supporto alla ricerca, di trasferimento transdisciplinary way in didactic, higher education, scientifico e tecnologico. research and research support, scientific and Il primo progetto dell’UR è quello del technological transfer initiatives. coordinamento della partecipazione alla Copernicus The first project of the RU is that of coordinating Academy per la diffusione dei diversi corsi di Laurea the participation in the Copernicus Academy for the e nelle attività di dottorato delle metodologie dissemination of the various degree courses and in avanzate di processamento di immagini doctoral activities of advanced methods of remote telerilevate. sensing image processing. L’attività è svolta con il Forum Nazionale degli The activity is carried out with the National Forum Utenti del Programma Copernicus. Coordinato of Copernicus Users Program. Coordinated by ISPRA da ISPRA – Istituto Superiore per la Protezione - Istituto Superiore per la Protezione e la Ricerca e la Ricerca Ambientale presso lo User Forum Ambientale at the European User Forum which, europeo che dal 2014 presso la Presidenza del since 2014, at the Italian Presidency of the Council Consiglio dei Ministri coordina e armonizza gli of Ministers coordinates and harmonises national sviluppi nazionali in seno alla Space Economy e developments within the Space Economy and verso il Forum Europeo del programma Copernicus, towards the European Forum of the Copernicus coerentemente con le esigenze istituzionali, della program, in line with the institutional, research, ricerca, dell’impresa e dell’industria del Paese. business and industry needs of the country. I primi risultati pratici delle attività di COPERNICUS The first practical results of the activities of the RU sono il workshop del 19 giugno 2020 e la summer COPERNICUS are: the workshop of June 19, 2020 school del settembre 2021. and the summer school of September 2021. Maggiori informazioni sul progetto www.copernicus.unifi.it 6
Analisi dell’inquinamento atmosferico con il satellite Sentinel 5p del programma ESA-Copernicus / Air pollution analysis with the Sentinel 5p satellite of the ESA-Copernicus program. Analisi dell’interferogramma radar dell’estuario del Danubio con il satellite Sentinel 1 del programma ESA-Copernicus / Radar interferogram analysis of the Danube estuary with the Sentinel 1 satellite of the ESA-Copernicus program. 7
SATURN SATURN DRONI A STRUTTURA AN IMPROVED DRONE PERFEZIONATA STRUCTURE Gli UAV (Unmanned aerial vehicle) sono una realtà The UAV (Unmanned Aerial Vehicle) are the most in rapida diffusione per eseguire operazioni da diffused and growing sector for remote sensing. remoto, per motivi di efficienza operazionale This patent is regarding the chassis and frame e/o di sicurezza del pilota e degli operatori. Il improvement aimed at significantly improving brevetto riguarda miglioramenti telaistici mirati flight performance and safety introducing a ad aumentare sensibilmente le prestazioni e la new generation of multicopters. This patent sicurezza di tali velivoli, permettendo di introdurre introduces a perimetrical chassis that provides a una nuova riconoscibile e più performante rigid connection among the motors and improves generazione di multicotteri per il monitoraggio, flight dynamics without the classic radial spoke. ricognizione e trasporto. This chassis is lighter than classic models in a high Autonomia, capacità di carico e sicurezza di volo number motor configuration allowing for a heavier sono caratteristiche chiave e critiche di un UAV. Il payload or an improved flight time. The rigid brevetto riguarda un innovativo telaio funzionale connection among the motors, fundamental for al volo totalmente perimetrale che permette di the best flight dynamics, is independent from the ridurre il peso nelle configurazioni multi-rotori frame that supports the flight sensor and payload a favore di capacità di carico o autonomia di instruments allowing for notable improvements volo. Inoltre, il collegamento rigido tra i motori, to lower the transmission of vibrations. The patent indispensabile per una corretta dinamica di volo, also introduces a continuous variable motor non avvenendo attraverso la struttura centrale configuration even during flight. This technology riduce le vibrazioni trasmesse alla strumentazione allows for a stable flight attitude in the event of di acquisizione o di volo. La sicurezza di volo viene an engine failure by reconfiguring the geometrical elevata tramite l’uso di un sistema automatico thrust and allowing for safe emergency landing di posizionamento dei motori sul telaio che without damaging or destroying the payload or permette una riconfigurazione della propulsione causing danger to people and property. The variable anche in volo: in caso di avaria a un elemento motor configuration has a notable advantage in propulsivo, è possibile riequilibrare l’assetto flight performance (better manoeuvrability and di volo per poter completare un atterraggio di flight stability) but also in safety. emergenza senza danneggiare il carico o precipitare incontrollatamente causando pericolo a cose e persone. Maggiori informazioni sul progetto video ► Guglielmo Rossi guglielmo.rossi@unifi.it 10
Drone Saturn (carico utile / payload 10 kg; autonomia / autonomy 30 min; velocità massima / maximum speed 65 Km/h; rateo salita / climb rate 12 m/s; rateo discesa / descent rate 6 m/s). Drone Saturn Mini (carico utile / payload 1,5 kg; autonomia / autonomy 30 min; velocità massima / maximum speed 90 Km/h; rateo salita / climb rate 10 m/s; rateo discesa / descent rate 6 m/s). 11
DIDA dipartimento di architettura department of architecture
ADAPTIVE DESIGN ADAPTIVE DESIGN E TECNOLOGIE INNOVATIVE PER AND INNOVATIVE TECHNOLOGIES LA TRANSIZIONE ECOLOGICA E FOR ECOLOGICAL TRANSITION AND LA RIGENERAZIONE URBANA RESILIENT URBAN REGENERATION RESILIENTE DEI DISTRETTI URBANI OF URBAN DISTRICTS VULNERABLE VULNERABILI AL CAMBIAMENTO TO CLIMATE CHANGE CLIMATICO The Research Unit of DIDA within the PRIN project L’Unità Operativa del DIDA all’interno del progetto (2015) addressed the issue of adaptation to climate PRIN (2015) ha affrontato il tema dell’adattamento change in marginal urban districts that are most al cambiamento climatico dei distretti urbani vulnerable to the creation of urban heat islands and marginali maggiormente vulnerabili alla flooding caused by extreme rainfall. formazione di isole di calore e agli allagamenti The research had a marked multidisciplinary and causati da precipitazioni estreme. multiscalar character, integrating the approaches La ricerca ha avuto uno spiccato carattere of Technology of Architecture and Urbanism with multidisciplinare e multiscalare, integrando those of Climatology and Hydraulic Engineering. gli approcci della Tecnologia dell’Architettura e The object of study was an area on the southwest dell’Urbanistica con contributi della Climatologia e of the Metropolitan City of Florence that includes dell’Ingegneria Idraulica. L’oggetto di studio è stata the district of Isolotto in Florence and the Cities of un’area della Città metropolitana di Firenze a sud- Scandicci and Lastra a Signa. ovest del capoluogo che comprende il quartiere Innovative research results include: on the Isolotto di Firenze e i Comuni di Scandicci e Lastra geographical area investigation stage, the a Signa. development of a multilayer methodology for I risultati innovativi della ricerca comprendono: assessing vulnerability to climate risk through nella fase di indagine territoriale, la messa a punto the use of GIS (Geographic Information System) di una metodologia multi-layer per la valutazione applications; in the experimental phase, the del grado di vulnerabilità al rischio climatico development of demonstration projects that attraverso l’impiego di applicativi GIS (Geographic involved the application of integrated nature-based Information System); nella fase sperimentale, solutions within green and blue infrastructures. l’elaborazione di progetti dimostratori che hanno The use of predictive tools such as the ENVI-met visto l’applicazione di nature-based solutions software and the runoff calculation method, in all’interno di green and blue infrastructures. addition to confirming the effectiveness of the L’utilizzo di strumenti predittivi come il software solutions and the achievable benefits for the ENVI-met e il metodo di calcolo del runoff, oltre a users of the redeveloped spaces, made it possible confermare l’efficacia delle soluzioni e i benefici to evaluate in advance the expected results of ottenibili per gli utenti degli spazi riqualificati, ha the interventions against the intended resilience consentito di valutare preventivamente i risultati targets. attesi dagli interventi rispetto agli obiettivi di resilienza prefissati. Maggiori informazioni sul progetto Roberto Bologna roberto.bologna@unifi.it Progetto realizzato in collaborazione con Consiglio Nazionale delle Ricerche ANBI Toscana Comune di Scandicci 14
In alto, schema dell’approccio multiscalare della ricerca: dall’area vasta allo spazio pubblico. Al centro, i cinque layers informativi scelti per la valutazione della vulnerabilità climatica con indicazione dei corrispondenti valori “critici”. In basso, individuazione dell’ambito di intervento attraverso la sovrapposizione degli elementi di criticità / Above diagram of the multiscalar approach to research: from the large scale area to the public space. In the middle, the five information layers selected for the climate vulnerability assesment with the corresponding “critical” values. Below, the identification of the intervention area by overlapping the critical elements. Fonte / Source: R. Bologna, F. Alberti, G. Hasanaj, M.V. Arnetoli, G. Guerri. 15
GESTIONE DELLE EMERGENZE EMERGENCY MANAGEMENT ORIENTARE LA GESTIONE ORIENTING EMERGENCY DELL’EMERGENZA VERSO MANAGEMENT TOWARDS A UN APPROCCIO RESILIENTE: RESILIENT APPROACH: INNOVATIVE METODOLOGIE INNOVATIVE METHODOLOGIES AND DIGITAL E STRUMENTI DIGITALI PER TOOLS FOR TEMPORARY HOUSING IL PROGETTO DELL’ABITARE DESIGN TEMPORANEO DIDA research in the field of emergency Le ricerche del DIDA nell’ambito della gestione delle management is aimed at the implementation of emergenze risultano rivolte all’implementazione disaster risk management with an interdisciplinary del Disaster risk management secondo gli assi della approach according to the axes of strategic pianificazione strategica, della qualità dell’abitare planning, quality of living and participation. e della partecipazione, connotandosi per The priority objective is to strengthen dialogue l’approccio interdisciplinare. Obiettivo prioritario between universities, public administration, è rafforzare il dialogo tra università, pubblica the Civil Protection Department and citizens to amministrazione, Dipartimento di Protezione translate post-disaster scenarios into innovation Civile e cittadini per tradurre il post-disastro in opportunities, increasing the resilience of local opportunità di innovazione incrementando la contexts. DIDA took part in national research resilienza dei contesti locali. Il DIDA ha preso parte (WP20 convention DPC-Reluis 2019-2021) aimed at ad una ricerca nazionale (WP20 convenzione DPC- the definition of programming and technical tools. ReLUIS 2019-2021) finalizzata alla delineazione The Florentine group with scientific director Prof. di strumenti programmatori e tecnici. Il gruppo R. Bologna contributed with a systemic approach fiorentino con responsabile scientifico il Prof. to the disaster cycle identifying sustainability and R. Bologna ha caratterizzato il suo contributo digitalization as nodal elements. PhD student M. per l’approccio sistemico al disaster cycle V. Arnetoli explores the synergies between post- individuando sostenibilità e digitalizzazione seismic transience and regeneration in Italian come elementi nodali. La dottoranda M. V. internal areas. The work is developed in a GIS system Arnetoli esplora le sinergie tra temporaneità by elaborating a searchable and implementable post-sisma e rigenerazione nelle Aree interne. Il database and a matrix of scenarios as a lavoro è sviluppato in ambiente GIS elaborando computerized platform for strategic planning. un database interrogabile e implementabile The research of PhD student L. Gregori focuses e una matrice di scenari come piattaforma on open spaces for socialization in temporary informatizzata per la pianificazione strategica. post-emergency settlements. The results will be La ricerca della dottoranda L. Gregori è incentrata translated into spatial parameters for BIM software. sugli spazi aperti per la socializzazione negli The project is among the winners of the New insediamenti temporanei post-emergenza. I European Bauhaus 2021 competition. risultati si tradurranno in parametri spaziali per software BIM. Il progetto è tra i vincitori del concorso New European Bauhaus 2021. Maggiori informazioni sul progetto Roberto Bologna roberto.bologna@unifi.it Maria De Santis maria.desantis@unif.it Progetto realizzato in collaborazione con Protezione Civile Consorzio interuniversitario ReLUIS 16
Mappa concettuale delle parole chiave delle ricerche: WP20 convenzione DPC-ReLUIS 2019-2021 e tesi di Dottorato / Conceptual map of research keywords: WP20 convention DPC-Reluis 2019-2021 and doctoral theses. Mappa sintetica delle ricerche: WP20 convenzione DPC-ReLUIS 2019-2021 e tesi di Dottorato / Summary map of researches: WP20 convention DPC-Reluis 2019-2021 and doctoral theses. 17
MIRACLE MIRACLE SISTEMI DI RINFORZO A MATRICE REINFORCEMENT SYSTEMS CEMENTIZIA A BASSO IMPATTO WITH CEMENT MATRIX AND LOW AMBIENTALE PER LA RIDUZIONE ENVIRONMENTAL IMPACT FOR DELLA VULNERABILITÀ SISMICA E THE REDUCTION OF SEISMIC L’INCREMENTO DELL’EFFICIENZA VULNERABILITY AND THE ENERGETICA DEGLI EDIFICI STORICI INCREASE OF ENERGY EFFICIENCY OF HISTORIC BUILDINGS Il progetto MIRACLE si pone l’ambizioso obiettivo di progettare e analizzare innovativi sistemi di The project MIRACLE aims to identify one or more rinforzo a matrice cementizia e materiali naturali compounds for the realisation of bio-composite da utilizzare in interventi di restauro dell’edilizia components that can be used in consolidation residenziale storica caratterizzata dalla presenza projects of residential structures built in Europe di muratura portante e finitura ad intonaco e before 1945. presente in numerose città europee, con l’intento The analysis of different types of thermal plaster di migliorarne le prestazioni meccaniche (in termini utilised for the realisation of the matrix, the di resistenza all’azione sismica) ed energetiche (in identification of effective production systems, termini di riduzione della trasmittanza termica ed the strong link with the territory and the industry incremento della capacità termica areica). are the key points of the research, together with a Nello specifico, MIRACLE mira all’individuazione strong multidisciplinary characteristic that, starting di uno o più mescole per la realizzazione di from the technology of architecture, involves componenti in biocomposito, da utilizzare in the engineering of materials and construction ambito edilizio. techniques. Lo studio di diverse tipologie di materie prime, The methodological approach proposed, after a l’individuazione di sistemi di produzione efficaci, detailed study of the state of the art and of the il forte legame con il territorio e l’industria sono products existing on the market, is characterised i punti cardine della ricerca, insieme con un forte by an experimental phase of laboratory tests carattere pluridisciplinare che, partendo dalla and simulations, followed by the realisation of a tecnologia dell’architettura, coinvolge l’ingegneria prototype to be analysed in an real environment. dei materiali. The thermal plasters, chosen after an analytical Il progetto è stato finanziato dall’Università degli comparison phase, were tested from the structural studi di Firenze nell’ambito del Bando di Ateneo and energy point of view, in combination with per il finanziamento di progetti competitivi the fibrous reinforcement to understand their per Ricercatori a Tempo Determinato (RTD) contribution to the scale of the building. At the dell’Università di Firenze - Anno 2020-2021. same time, environmental profiles and possible benefits were assessed, in terms of reduced environmental impacts and resource use, deriving from the application of the matrix identified by the research compared to traditional matrices. Maggiori informazioni sul progetto www.miracle.unifi.it Rosa Romano rosa.romano@unif.it Valerio Alecci valerio.alecci@unifi.it 18
Prototipo del progetto / MIRACLE prototype. Gruppo di Ricerca del progetto / MIRACLE Research group. 19
MED-ECOSURE / BEXLAB MED-ECOSURE / BEXLAB UNIVERSITÀ MEDITERRANEA MEDITERRANEAN UNIVERSITY AS CATALIZZATRICE DI CATALYST OF ECO-SUSTAINABLE INNOVAZIONE ECOSOSTENIBILE RENOVATION COSTRUIRE L’ESPERIENZA BUILDING ENVIRONMENTAL AMBIENTALE EXPERIENCE Obiettivo di Med-EcoSuRe è sperimentare e The Med-EcoSuRe’s objective is to experiment and valorizzare soluzioni di retrofit energetico eco- valorise eco-sustainable energy retrofit solutions sostenibili per le università mediterranee, intese for Mediterranean universities, as catalysts for the come catalizzatrici di innovazione per il settore innovation of the public sector. The role of the DIDA pubblico. Il ruolo del gruppo di ricerca del DIDA research group is to coordinate a Mediterranean è coordinare un Living Lab transfrontaliero cross-border Living Lab, connecting local pilot- mediterraneo che connette progetti-pilota locali, projects, to stimulate the collaboration between per stimolare la collaborazione tra gli attori actors involved in the energy renovation of coinvolti nel processo di riqualificazione energetica university buildings (academics/students, decision del patrimonio edilizio universitario (accademici, makers and stakeholders). studenti, decisori e portatori di interesse). The local pilot-project/Living Lab focuses on the Il progetto-pilota/Living Lab locale è incentrato development of Digital Twins, BIM-based virtual sullo sviluppo di Digital Twin, modelli virtuali models of the real building, “synchronized” through dell’edificio reale (basati sul BIM) “sincronizzabili” a continuous monitoring system (sensors and ad esso attraverso un sistema di monitoraggio IoT). The real-time data flow allows to deeply in continuo (sensori e IoT). Il flusso real-time di understand the building environmental (IEQ and dati permette di conoscere più profondamente users’ wellbeing) and energy behaviour, such as il comportamento ambientale (IEQ e benessere to simulate different intervention scenarios, for degli utenti) ed energetico dell’edificio, nonché an interactive, shared and data-driven decision- di simulare diversi scenari di intervento, per un support capable to optimise the planning, design supporto decisionale interattivo, condiviso e basato and management of university buildings. sui dati capace di ottimizzare la pianificazione, From Med-EcoSuRe derives beXLab – an progettazione e gestione degli edifici universitari. interdisciplinary Living Lab in collaboration with Da Med-EcoSuRe nasce beXLab - Living Lab DIEF (Dep. of Industrial Engineering) and DINFO interdisciplinare con DIEF (Dipartimento di (Dep. of Information Engineering), with the mission Ingegneria Industriale) e DINFO (Dipartimento di of implementing Augmented Digital twins to drive Ingegneria dell’informazione), la cui missione è the green and digital transition of Smart Cities. implementare Augmented Digital Twin per guidare la transizione verde e digitale delle Smart Cities. Maggiori informazioni sul progetto www.enicbcmed.eu/ projects/med-ecosure (Med-EcoSuRe) www.dida.unifi.it/p817 (beXLab) Antonella Trombadore antonella.trombadore@unifi.it 20
Il ruolo di beXLab nel progetto Med-EcoSuRe e l’applicazione del Digital Twin per valutare il comfort-benessere ambientale interno e l’efficienza energetica degli edifici (simulazione della distribuzione di luce naturale e dati sui consumi energetici e il risparmio) / The role of beXLab in the Med- EcoSuRe project and the application of Digital Twin to assess the indoor environmental comfort-wellbeing and the energy efficiency of the building (simulation of daylighting distribution and data on energy consumption and savings). Il processo del Digital Twin: comparazione tra la rappresentazione dello stato di fatto dell’edificio pilota, la configurazione nel modello BIM e alcuni scenari di integrazione architettonica di soluzioni per l’efficientamento e il miglioramento del comfort ambientale e del benessere / The Digital Twin process: comparison among the survey of real spaces of the pilot project in Santa Verdiana, the BIM virtual model elaboration and some architectural views of retrofit scenarios and well-being implementation. 21
SELFIE SELFIE SISTEMA DI ELEMENTI AVANZATI SMART AND EFFICIENT LAYERS FOR MULTI LAYER BASATO SU INNOVATIVE ENVELOPE SUPERFICI E MATERIALI INNOVATIVI NANOSTRUTTURATI Multi-functional and adaptive building envelopes PER UN’EDILIZIA SOSTENIBILE ED ENERGETICAMENTE EFFICIENTE can provide step-change improvements in the energy efficiency and economic value of new Il progetto di ricerca SELFIE, finanziato dal MIUR and refurbished buildings, while improving the e dalla Regione Toscana nell’ambito del bando wellbeing of building occupants. They therefore FAR FAS 2014, ha avuto l’obiettivo di progettare, represent a significant and viable contribution testare e realizzare nuovi componenti di facciata meeting the EU targets. Innovative façade da destinare al settore delle costruzioni. Si tratta systems research, finally, opens new scenarios di elementi d’involucro verticale con caratteristiche for innovation of envelope systems for nZEB, in ambientali elevate, facilmente adattabili alle the field of technological research. Project SELFIE differenti tipologie edilizie ed ai diversi sistemi aims, who involved a construction company costruttivi e capaci di rispondere alle esigenze di owner, companies producing material and building compatibilità ambientale in termini di Life Cycle systems, university and national research centers, Analysis, consentendo una riduzione dei consumi was to develop novel adaptive envelope systems energetici ed un abbassamento delle emissioni di for nZEB facilitating the exploitation of RES at gas serra a scala globale. building scale and simultaneously, to improve I componenti edilizi SELFIE rispondono, infatti, alle indoor environmental quality in non residential nuove esigenze dettate dalla crisi ambientale che buildings. Adaptive facades are able, in fact, to richiede sempre più una riduzione dell’uso di risorse change their architectural configurations and energetiche convenzionali, ed una conseguente energy features in order to answer in real time to riduzione di emissioni climalteranti nell’aria. climatic conditions. SELFIE concept is foreseen to Quindi componenti tecnologici avanzati, utilizzabili be like an adaptive system where it will be possible sia nell’edilizia di nuova realizzazione, che negli to integrate modular components developed with interventi di ristrutturazione e riqualificazione. smart materials, to produce renewable energy, L’obiettivo generale della ricerca è stato quello di reducing the total thermal value of the envelope sviluppare componenti di involucro che permettano and increasing building energy and environmental di assemblare soluzioni di facciata caratterizzate performances. dall’integrazione di materiali e soluzioni impiantistiche innovative ed integrabili con sistemi di generazione di energetica rinnovabile. Maggiori informazioni sul progetto Paola Gallo paola.gallo@unifi.it Progetto realizzato in collaborazione con UniFI | Centro Abita e DIEF Cooperativa L’Avvenire 1921 video ► Colorobbia s.p.a. CNR | ISTI e IPCF Roberglass s.r.l. MAVO Soc. Coop. ERGO s.r.l. ICCOM 22
Design dei componenti del sistema di facciata SELFIE / SELFIE facade system design. Prototipo del sistema di facciata SELFIE / SELFIE facade system prototype. 23
MASTER ABITA MASTER ABITA ARCHITETTURA BIOECOLOGICA BIOECOLOGICAL ARCHITECTURE E TECNOLOGIE INNOVATIVE PER AND TECHNOLOGICAL INNOVATION L’AMBIENTE FOR THE ENVIRONMENT Il Master ABITA nasce come risposta all’elevato According to EU policies on energy efficiency in interesse espresso sia dalle pubbliche buildings, Master ABITA aims to promote green amministrazioni che dalle aziende verso building design and architecture sustainability una progettazione sostenibile e la gestione principles and methodology, providing students consapevole delle risorse energetico ambientali. with innovative tools. Giunto alla XVIII° edizione, vede crescere The course trains building professionals, architects costantemente sia il numero di iscritti che le and engineers, in the use and development of percentuali di successo lavorativo per chi lo competitive methods and solutions for lowering consegue. GHG emissions of the built environment in a life- L’obiettivo del Master è quello di offrire una cycle perspective, optimizing environment and formazione di alto livello rispetto a quella energetic performance, and minimizing energy generalmente offerta nell’attuale quadro didattico consumptions, considering the overall building delle facoltà di architettura e di ingegneria, e design process. Throughout the two year duration di dare nuovi input per stimolare la creatività of the MSc program, a practical approach is dei progettisti della Città del Domani: metodi emphasized and students are continuously trained e strumenti operativi per la progettazione within interdisciplinary collaboration strategies for dell’ambiente costruito in una prospettiva eco- integrated design method implementation in their sostenibile. professional practices. Alla fine del percorso formativo, lo studente This program provides specific high-level avrà, infatti, acquisito una base culturale capace advanced post degree training, offering a students di formulare e gestire criteri progettuali eco- multidisciplinary educational background, with compatibili attraverso l’individuazione di procedure special focus on environmental sustainability and e strumenti che permettano di determinare green building design. Sustainability concept is modalità di intervento e validità economica sia per associated with high quality built environment la nuova edilizia che per quella ormai consolidata, transformations, from the macro-scale of in termini qualitativi, ambientali ed energetici, nel urban planning, to the micro-scale of technical rispetto dell’ambiente. construction details. Maggiori informazioni sul progetto www.centroabita.unifi.it/ p168.html Paola Gallo paola.gallo@unifi.it Rosa Romano rosa.romano@unif.it 24
Master ABITA, poster. Master ABITA, aula a Firenze / classroom in Florence. 25
DAGRI dipartimento di scienze e tecnologie agrarie, alimentari ambientali e forestali department of agriculture, food, environment and forestry
NEOPALEA NEOPALEA MATERIALE BIO-BASED PER BIO-BASED MATERIAL FOR THE LA PRODUZIONE DI PANNELLI PRODUCTION OF INSULATION ISOLANTI E IMBALLAGGI PANELS AND PACKAGING Il gruppo di ricerca DAGRI-DIEF ha sviluppato un The DAGRI-DIEF research group has developed an materiale innovativo denominato NeoPalea, con innovative material called NeoPalea, to become l’obiettivo di configurarsi come un potenziale a potential replacement for traditional fossil- sostituto ai materiali tradizionali fossil-based. based materials. NeoPalea is a composite material NeoPalea, è un materiale composito ottenuto da obtained from residual wastes of agroforestry scarti di filiere agro-forestali esistenti (cereali, supply chains (cereals, leaves, twigs, stalks, foglie, ramaglie, stocchi, canne, ecc.) e da reeds) and compostable biopolymers from widely biopolimeri organici compostabili derivanti da cultivated plant species. The production method of specie vegetali diffusamente coltivate. Il metodo the bio-based material involves successive phases of di produzione del materiale bio-based, prevede preparation of the matrices, molding, and heating in successione fasi di preparazione delle matrici, with the use of high-frequency electromagnetic stampaggio e riscaldamento, con l’utilizzo di radiation generators. The elements have generatori di radiazioni elettromagnetiche ad alta characteristics of both load-bearing capacity and frequenza. Gli elementi così ottenuti presentano insulation to be used in construction, such as blocks, caratteristiche sia di portanza strutturale sia di panels, prefabricated walls to replace elements of coibenza, da impiegare in edilizia, quali blocchi, traditional material, but also in tertiary packaging. pannelli, pareti prefabbricate, in sostituzione di All the component materials of the matrices are elementi di materiale tradizionale, ma anche nel biodegradable and compostable, following the UNI packaging terziario. Tutti i materiali componenti EN 13432 Standard. The material and the method delle matrici sono biodegradabili e compostabili to obtain it have been patented nationally and ai sensi della Norma UNI EN 13432. Il materiale internationally. e il metodo per ottenerlo sono stati oggetto di brevettazione nazionale (N°ITUB20153019 - N°ITUB20153007) ed internazionale (PCT WO2017025786). Maggiori informazioni sul progetto Giuseppe Rossi giuseppe.rossi@unifi.it 28
NeoPalea: un materiale per la valorizzazione di scarti di filiere agroforestali / NeoPalea: a bio-based material for the valorization of residual wastes of agroforestry supply chains. Prototipi di pannelli isolanti e di elementi per il packaging / Prototypes of insulating panels and packaging elements. 29
DICEA dipartimento di ingegneria civile e ambientale department of civil and environmental engineering
BIOGRAN BIOGRAN RECUPERO E UTILIZZO RECOVERY AND AGRONOMIC USE AGRONOMICO DI BIOPOLIMERI OF BIOPOLYMERS EXTRACTED ESTRATTI DA BIOMASSE FROM AEROBIC GRANULAR AEROBICHE GRANULARI PER IL BIOMASS FOR THE TREATMENT OF TRATTAMENTO DELLE ACQUE CIVIL WASTE WATER REFLUE CIVILI BIOGRAN is a research project, co-financed by BIOGRAN è un progetto di ricerca cofinanziato “Ente Cassa di Riparmio” of Florence, which dall’Ente Cassa di Risparmio di Firenze che vede la sees the collaboration of three Departments: collaborazione di tre Dipartimenti: oltre al capofila the lead partner DICEA and the departments of DICEA, quelli di agraria (DAGRI) e di chimica agriculture (DAGRI) and chemistry (DICUS). The (DICUS). Il progetto ha lo scopo di recuperare project aims to recover biopolymers from waste biopolimeri dallo scarto di processi biologici sludge produced in innovative biological processes innovativi a biomasse granulari aerobiche (Aerobic exploiting aerobic granular sludge (AGS) for the Granular Sludge - AGS) applicati nella depurazione treatment of municipal wastewater. The aerobic di acque reflue municipali. I granuli aerobici granules are partly made up of extracellular sono in parte costituiti da sostanze polimeriche polymeric substances (EPS), secreted by the bacteria extracellulari (EPS) che, secrete dai batteri stessi themselves, that form the three-dimensional a tale scopo, formano il network tridimensionale gelatinous network in which the bacteria are gelatinoso in cui i batteri sono immersi ed esplicano embedded and carry out their biological activities. l’attività depurante. Tali EPS hanno caratteristiche EPS have chemical/physical characteristics chimico/fisiche equiparabili all’alginato estratto da comparable to the alginate extracted from brown alghe brune che li rende capaci di formare idrogel algae and are able to form hydrogels and bind e legando grosse quantità di acqua. Il progetto large quantities of water. The project involves prevede l’utilizzo degli EPS per la formulazione the use of EPS for the formulation of completely di prodotti completamente biodegradabili da biodegradable products to be used in the agronomic utilizzare nel settore agronomico, quali substrati sector, such as cultivation substrates and agents di coltivazione e agenti per incrementare la to increase the water retention capacity of the capacità di ritenzione idrica dei terreni e per il soils and the controlled release of nutrients (i.e. rilascio controllato di nutrienti (i.e. azoto e fosforo), nitrogen and phosphorus). This will create a virtuous realizzando una filiera virtuosa di recupero di pathway of resource recovery and circular economy risorse e di economia circolare e convertendo gli converting conventional wastewater treatment impianti convenzionali di trattamento delle acque plants into real biorefineries. reflue in vere e proprie bioraffinerie. Maggiori informazioni sul progetto Tommaso Lotti tommaso.lotti@unifi.it 32
Graphical abstract progetto BIOGRAN. Le acque reflui municipali sono depurate tramite un processo biologico innovativo basato sulla biomassa granulare aerobica; l’acqua depurata di alta qualità torna nel sistema idrico salvaguardandone gli ecosistemi, mentre il prodotto di scarto del processo, il fango di supero, viene sottoposto a processi chimico/fisici alo scopo di recuperare biopolimeri e ridurre la massa destinata allo smaltimento; i biopolimeri recuperati vengono utilizzati per la produzione di idrogel da utilizzare nel settore ortoflorovivaistico come substrati per talee e micropropagazione / Graphical abstract of BIOGRAN project. Municipal wastewater are treated with an innovative biological process based on aerobic granular biomass. The high quality treated water returns to the water system thus safeguarding the ecosystem. The waste product of the process, the excess sludge, is subjected to chemical / physical processes in order to recover biopolymers and reduce the mass destined for disposal. The recovered biopolymers are used for the production of hydrogels to be used in the horticulture and flower nursery sectors as substrates for cuttings and micropropagation. Test agronomici sull’impiego di idrogel a base EPS nell’ortoflorovivaismo come substrato alternativo agli idrogel a base di alginato e agar-agar / Agronomic tests to evaluate the possibility of using EPS-based hydrogels in plant nurseries as an alternative substrate to alginate and agar-agar-based hydrogels. 33
DIGITAL TWINS DIGITAL TWINS CREAZIONE DI RIPRODUZIONI CREATION OF DIGITAL DIGITALI (DIGITAL TWINS) DI REPRODUCTIONS (DIGITAL TWINS) OPERE D’ARTE – IL DAVID DI OF ARTWORK - MICHELANGELO’S MICHELANGELO DAVID Il recente sviluppo delle tecnologie legate al The development of 3D survey methods has rilievo 3D ha portato all’affermarsi del concetto recently lead to the success of digital twins as one di digital twin come uno degli elementi portanti of fundamental elements in several applications di una serie di applicazioni legate a beni culturali, related to cultural heritage, manufacturing, industria manifatturiera, edilizia, e smart cities. construction industry and smart cities. Inoltre, il contemporaneo sviluppo di realtà virtuale Furthermore, the simultaneous development of ed aumentata, intelligenza artificiale e stampa virtual and augmented reality, artificial intelligence 3D ha aperto la porta ad un utilizzo integrato and 3D printing opened the door to an integrated di tali tecnologie: ciò ha permesso di rendere use of such technologies: this enabled the use of fruibili i digital twins in più applicazioni grazie digital twins in many applications thanks to the alla disponibilità di efficaci soluzioni in termini di availability of effective solutions for the analysis visualizzazione ed analisi di dati 3D, nonché alla and visualization of 3D data, thanks to 3D printing, possibilità di effettuarne riproduzioni tramite la and of their physical reproduction as well. stampa 3D. An example of the current quality reached by Una dimostrazione della qualità raggiunta in 3D surveying and printing is provided by the termini di tecnologie di rilievo e stampa 3D è reproduction of Michelangelo’s David in real scale, data dalla riproduzione in scala reale del David coordinated by the Geomatica e Conservazione di Michelangelo, coordinata dal laboratorio di laboratory of the University of Florence, and Geomatica e Conservazione dell’Università degli currently shown at the Expo 2020 Italy Pavilion. Studi di Firenze, ed esposta nel Padiglione Italia The realization of the David’s digital twin and of all’Expo 2020. La realizzazione del gemello digitale its physical replica represent an example of perfect del David e la sua riproduzione 3D in scala reale interaction between technology, industry and rappresentano tra l’altro un connubio perfetto craftsmanship: indeed, its realization required di tecnologia, industria ed artigianato: la sua both the use of advanced technologies and the realizzazione ha infatti richiesto l’utilizzo da un contribution of expert artisans in order to make the lato delle suddette tecnologie avanzate, così come appearance of the replica’s surface more realistic. l’intervento di esperti artigiani al fine di rendere visivamente più realistiche le superfici della copia realizzata. video ► Maggiori informazioni sul progetto Grazia Tucci grazia.tucci@unifi.it Andrea Masiero andrea.masiero@unifi.it 34
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ENERMAR ENERMAR SFRUTTAMENTO DELL’ENERGIA EXPLOITING THE ENERGY OF DALLE ONDE MARINE SEA WAVES La potenzialità energetica delle onde del mare The sea waves energy potential reaches a value raggiunge un valore confrontabile con il fabbisogno comparable to the world energy consumption. mondiale di energia. Sfruttare anche questa Exploiting this form of renewable energy could forma di energia rinnovabile potrebbe contribuire contribute to significantly increase the percentage ad aumentare sensibilmente la percentuale di of energy production from clean sources. The produzione di energia da fonti pulite. Lo sviluppo di development of wave energy converters is convertitori dell’energia del moto ondoso in forma one of the technological development goals utile, come l’energia elettrica, è uno degli obiettivi of many laboratories all around the world. At di sviluppo tecnologico di numerosi laboratori al the University of Florence, in the Laboratory mondo. All’Università degli Studi di Firenze, presso of Maritime Engineering, LABIMA a prototype il Laboratorio di Ingegneria Marittima è stato of a fully functional wave energy converter has sviluppato un prototipo, in scala, di un convertitore been developed. It permits to demonstrate the di energia del moto ondoso completamente potentiality of the developed technology. The funzionante e in grado di dimostrare la effectiveness of this prototype has been tested potenzialità di utilizzo della tecnologia prodotta. by means of laboratory experiments conducted Il funzionamento del prototipo è stato testato inside the wave-flume of LABIMA, i.e. one of the dentro il canale ondogeno del LABIMA, una delle largest experimental installations of the University più grandi installazioni sperimentali dell’Università of Florence. The prototype is going to be shown in di Firenze. Il prototipo è portato in mostra insieme the exposition together with informative movies ai filmati divulgativi del funzionamento in depicting the full functionality of the prototype has laboratorio. tested in laboratory experiments. Maggiori informazioni sul progetto Lorenzo Cappietti video ► lorenzo.cappietti@unifi.it Laboratorio di Ingegneria Marittima www.labima.unifi.it Progetto realizzato in collaborazione con AM3 Spin-off PIN Polo Universitario Città di Prato 36
Modello dimostrativo di OWC (Oscillating Water Column, impianto a colonna d’acqua oscillante) / OWC demonstration model. 37
MACROPLASTICA NEI FIUMI MACRO-PLASTIC IN RIVERS Grazie alla sua ottima versatilità e resistenza la Thanks to its versatility and resistance plastic is plastica si è enormemente diffusa nell’ultimo nowadays one of the products mostly produced by secolo, fino a diventare uno dei materiali the industry. However, its widely spread use should maggiormente prodotti dall’industria. Il suo largo impose some reflections on the sustainability utilizzo impone tuttavia delle riflessioni sulla aspects related to such use: nowadays, only a sostenibilità ambientale del suo attuale impiego: small percentage of the produced plastic materials sebbene una parte della plastica prodotta venga are recycled, whereas most of the remaining recuperata e riciclata, buona parte delle plastiche plastic becomes pollution and it is spread over the una volta terminato il loro utilizzo vengono environment, in particular over rivers and seas, disperse nell’ambiente, ed in particolare finiscono where they can cause repercussions on the flora and in ambiente acquatico, fluviale e marino, dove fauna. possono andare a comprometterne gli equilibri e la Motivated by the above considerations, the salute di flora e fauna. Geomatica and Conservazione laboratory of Visto quanto suddetto, il laboratorio di Geomatica the University of Florence is focusing on the e Conservazione (GeCo) dell’Università degli development of a remote sensing-based strategy Studi di Firenze si sta occupando dello sviluppo for the detection of macro-plastic pollution in di tecniche basate sul telerilevamento (remote the fluvial environment. The currently proposed sensing) al fine di rilevare la presenza di method exploits a multi-sensor strategy, including macroplastiche in ambiente fluviale. Il metodo in particular multi-spectral imagery, for the plastic sviluppato propone l’utilizzo di droni dotati detection by means of data collected by drones, di diversi sensori integrati, che includono in hence enabling the quite quick monitoring of particolare sensori multispettrali, al fine di poter reasonably large areas. The acquired sensor data monitorare rapidamente aree piuttosto ampie. I are automatically analyzed by means of advanced dati forniti da tali sensori vengono poi analizzati artificial intelligence tools, providing a quick automaticamente attraverso l’utilizzo di tecniche feedback to human operators when plastic pollution avanzate basate sull’intelligenza artificiale, is detected. fornendo un rapido feedback all’operatore qualora venga rilevata la presenza di rifiuti plastici. Maggiori informazioni sul progetto Grazia Tucci grazia.tucci@unifi.it Andrea Masiero andrea.masiero@unifi.it 38
Drone dotato di sensoristica aggiuntiva per rilievo delle macroplastiche / Additional sensors mounted on a drone for macro-plastic detection. Drone in fase di volo per il rilevamento delle macroplastiche in ambiente fluviale / Drone during a macro-plastic pollution detection survey in fluvial environment. 39
CITIES2RIVERS CITIES2RIVERS PLASTICA NEL FIUME ARNO PLASTIC IN THE ARNO RIVER IN A FIRENZE FLORENCE Il progetto condotto dal Laboratorio di Idraulica The project is conduced by the Laboratory of Fluvial fluviale, lagunare e biofluidodinamica riguarda lo and lagoon hydraulics, and biofluid dynamics, it is studio della presenza di plastiche nei fiumi al fine focused on the study of plastic waste in rivers with di comprenderne le quantità che annualmente si the aims of providing further information about the accumulano sulle sponde tra la vegetazione riparia, plastic transport dynamics, and understanding the o si depositano sul fondo insieme con i sedimenti role of cities in the river plastic waste budget. The o vengono trattenute dalle opere idrauliche (quali project is based on two activities: the plastic waste le traverse). Risulta infatti che alla scala del bacino monitoring for the case study of the Arno River in fluviale, solo una percentuale molto ridotta (3% Florence, and the study of the plastic transport circa) della plastica immessa nei fiumi, viene dynamics. trasportata fino al mare mentre la quasi totalità The monitoring activity concerns the observation dei rifiuiti di plastica si accumulano negli stessi of floating macroplastics transported by the flow, corsi d’acqua. and the observation of deposited plastic elements Il progetto si articola su due fasi principali: la fase di on the riverbanks. All the observed elements are monitoraggio dell’inquinamento da rifiuti plastici, characterized by the plastic typology (e.g. PET, PS, in particolare per il caso di studio del fiume Arno PO etc), and by evaluating the state of degradation. a Firenze, e la fase di studio della dinamica del The study of the plastic transport dynamics is trasporto. carrying out with a theoretical and experimental La fase di controllo riguarda il monitoraggio delle approaches. In this activity, the focus is on the study macroplastiche trasportate dalla corrente del of the main properties of microplastics (e.g. the fiume e di quelle depositate lungo le sue sponde. settling velocity). La caratterizzazione dei rifiuti osservati riguarda First results show a difference between transported sia la tipologia di materiale (ad es. PET, PS, PO and deposited elements for the case study. ecc), sia lo stato di degradazione.La fase di studio Moreover, few hotspots were highlighted from della dinamica del trasporto viene svolta tramite which wastes preferentially enter in the river. approccio teorico e sperimentale di laboratorio. Questa fase riguarda lo studio delle principali proprietà fisiche delle microplastiche (ad es. la velocità di sedimentazione). Maggiori informazioni sul progetto Luca Solari luca.solari@unifi.it Simona Francalanci simona.francalanci@unifi.it Lorenzo Innocenti lo.innocenti@unifi.it 40
Caratterizzazione delle macroplastiche depositate lungo le sponde del fiume del fiume Arno a Firenze nel periodo maggio-agosto 2021 / Classification of observed macroplastics deposited on the riverbanks of the Arno river in Florence during May-August 2021. Osservazioni sperimentali sulla velocità di caduta della microplastica / Experimental observations regarding the settling velocity of microplastic particle. Fonte / Source: Francalanci, Paris e Solari, J. Environmental Pollution, 290, 2021. 41
RECYCLES RECYCLES RECOVERING CARBON FROM RECOVERING CARBON FROM CONTAMINATED MATRICES BY CONTAMINATED MATRICES BY EXPLOITING THE NITROGEN AND EXPLOITING THE NITROGEN AND SULPHUR CYCLES SULPHUR CYCLES Obiettivo del progetto RECYCLES è esplorare le The RECYCLES project objective is to explore the sinergie tra processi biologici basati sul ciclo del synergies among biological processes based on carbonio, dell’azoto e dello zolfo per sviluppare the carbon, nitrogen and sulphur cycles to develop soluzioni innovative per il trattamento di acque innovative solutions for wastewater and biogas reflue e di effluenti gassosi e per il recupero di treatment, as well as for the recovery of energy and materia e energia da risorse residuali. added-value products. L’ipotesi alla base del progetto è che, integrando The main hypothesis of the RECYCLES project is nelle filiere di trattamento processi innovativi, quali that driving carbon to biogas production as a carbon la denitrificazione autotrofa con composti ridotto sink instead of classical aerobic oxidation processes, dello zolfo, sia possibile sostituire i convenzionali coupled to the development of innovative biological processi aerobici con processi anaerobici mirati technologies and treatment trains that integrate alla produzione di biogas e al recupero di prodotti the carbon, nitrogen and sulphur cycles will increase ad alto valore aggiunto; questo, mantenendo alti the technical, economic and environmental viability standard qualitativi per gli effluenti e riducendo i of waste treatment facilities while favouring at the consumi energetici e di reagenti, oltre che ampliare same time resource recovery. Research is focused lo spettro di applicazione dei processi biologici di on the evaluation of the potential of combining trattamento di matrici contaminate. innovative unit biological processes, such as partial Il progetto, finanziato nell’ambito del programma nitrification and autotrophic denitrification based MSCA-RISE di HORIZON 2020 è disegnato per on sulphur reduced compounds to widen the range raggiungere questi risultati attraverso lo scambio of application of biological processes and reduce di ricercatori, soprattutto dottorandi, tra i gruppi energy requirements in waste treatment facilities. di ricerca degli otto partner del consorzio, ovvero As an MSCA RISE project, the RECYCLES is aimed sei Università in Italia, Spagna, Cile, Thailandia at targeting novel scientific outcomes by transfer e Canada e due aziende operanti nel settore del of knowledge and long term secondments of staff trattamento dei reflui e degli effluenti gassosi. among the partners of the consortium, i.e. six Universities in Italy, Spain, Canada, Thailand and Chile and two private companies. The project is financed by the EC in the HORIZON 2020 framework (MSCA-RISE-2019). Maggiori informazioni sul progetto https://recycles-h2020.eu Giulio Munz giulio.munz@unifi.it 42
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