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22.矿体上盘移动角小于下盘移动角,矿体走向两端移动角大于下盘岩石移动角。
论述题:
试论述我国金属矿山地下开采的采矿方法应用现状及发展趋势。
发展趋势:
解决复杂条件矿床开采技术难题,并在相关矿山中逐步得到推广应用。
研究开发一整套的深部矿床综合开采技术是矿山发展的迫切要求。
随着开采深度逐渐增大,提高矿石回采率和保护生态环境的需要,充填采矿法的应用比重将会有所增加,并向高效化和无废化方向发展。
崩落采矿法将更加完善和成熟,应用范围将不断增大。
随着采矿技术的不断发展,大型地下矿山采掘将向无轨化大型化连续化发展。
数字矿山建设的相关技术问题将逐步得到解决。
应用现状:
大间距集中化无底柱高效开采工艺技术。
地下金属矿山无废开采技术。
矿山废弃空间处理与处置矿山废弃物的综合技术。
地下金属矿山低压监测与控制技术。
露天转地下开采平稳过渡及联合开采技术。
地下金属矿山联合开采技术。
试论述充填采矿法的特点,适用条件及主要发展方向。
特点:
随回采工作面的推进,逐步用充填料充填采空区,充填工序作为回采工序的一环,矿柱可用充填体代替,矿石损失贫化较低,有利于开采深部矿床,水下建筑物下和构筑物下的矿床以及有自燃倾向的矿床。
安全回采率高对地表生态环境破坏较小。
适用条件:
围岩不稳固或围岩及矿石均不稳固的有色金属富矿或贵金属,稀有金属矿床
主要发展方向:
向无轨化机械化回采连续化发展
新型充填材料,化学添加剂逐步扩大应用高水速凝材料应用
充填设施机械监测仪表将不断更新
充填力学研究向现场连续监测与预报发展
充填模式向生态话无公害化发展
简答题
1.金属矿山降低贫化损失有哪些措施?
加强地质勘探工作
在基建和生产过程中加强生产探矿
选择合理的采矿方法设计合理的矿块结构参数及回采工艺
合理选择矿体的开采顺序及时回采矿柱处理采空区
加强矿山生产管理
合理利用新工艺新技术新设备。
2.简述平硐开拓法的特点及主要类型?
施工简单速度快无需开掘井底车场以及不要提升排水设备
主要类型:
穿脉平硐开拓法(上盘下盘)沿脉平硐开拓法(脉内脉外)
3.无底柱分段崩落法的适用条件及优缺点?
适用条件:
采矿
oremining
自地壳内或地表开采矿产资源的技术和科学。
一般指金属或非金属矿床的开采,广义的采矿还包括煤和石油的开采及选矿。
其实质是一种物料的选择性采集和搬运过程。
采矿工业是一种重要的原料采掘工业,如金属矿石是冶金工业的主要原料,非金属矿石是化工原料和建筑材料,煤和石油是重要的能源。
多数矿石需经选矿富集,方能作为工业原料。
采矿科学技术的基础是岩石破碎、松散物料运移、流体输送、矿山岩石力学和矿业系统工程等理论。
需要运用数学、物理、力学、化学、地质学、系统科学、电子计算机等学科的最新成果。
采矿工业在已基本达到的高度机械化基础上,通过改进综采设备的设计、造型、材质、制造工艺、检验方法和维修制度等,将进一步提高其生产能力和设备利用率。
同时矿井在提升、运输、排水、通风、瓦斯监控等许多环节将实现自动化和遥控。
地下和露天矿都将实现计算机集中自动管理监控。
有的国家已将机器人试用于井下回采工作面,开采对人员损害较大的矿种。
另一方面,随着人类对地下矿产的不断开采,开采品位由高到低,资源紧缺,迫使使用低品位矿产,选择适当的采矿和选矿方法,进行综合采选、综合利用,提高矿产资源的利用率和回采率,降低矿石的损失率和贫化率。
采矿和选矿过程中生成的有毒气体、废水、废石和粉尘等物质以及噪声和振动等因素,对环境、土地、大气和水质等造成危害,一直是人们关心的课题。
各国研究环保问题中进一步提出了资源的长期利用问题,特别着眼于废渣、废石、废液的重复使用、破坏后土地复用等。
制订强有力的法律,采取有效措施确保矿山环境。
简史原始人类已能采集石料,打磨成生产工具,采集陶土供制陶,就是最早采矿的萌芽。
中国古代的采矿历史悠久,从湖北大冶铜绿山古铜矿遗址出土有用于采掘、装载、提升、排水、照明等的铜、铁、木、竹、石制的多种生产工具及陶器、铜锭、铜兵器等物,证实春秋时期已经使用了立井、斜井、平巷联合开拓,初步形成了地下开采系统。
至西汉时期,开采系统已相当完善。
此时在河北、山东、湖北等地的铁、铜、煤、砂金等矿都已开始开采。
战国末期秦国蜀太守李冰在今四川省双流县境内开凿盐井,汲卤煮盐。
明代以前主要有铁、铜、锡、铅、银、金、汞、锌的生产。
17世纪初,欧洲人将中国传入的黑火药用于采矿,用凿岩爆破落矿代替人工挖掘,这是采矿技术发展的一个里程碑。
19世纪末20世纪初,相继发明了矿用炸药、雷管、导爆索和凿岩设备,形成了近代爆破技术;
电动机械铲、电机车和电力提升、通讯、排水等设备的使用,形成了近代装运技术。
20世纪上半叶开始,采矿技术迅速发展,出现了硝酸铵炸药,使用了地下深孔爆破技术,各种矿山设备不断完善和大型化,逐步形成了适用于不同矿床条件的机械化采矿工艺。
提出了矿山设计、矿床评价和矿山计划管理的科学方法,使采矿从技艺向工程科学发展。
20世纪50年代后,由于使用了潜孔钻机、牙轮钻机、自行凿岩台车等新型设备,采掘设备实现大型化、运输提升设备自动化,出现了无人驾驶机车。
电子计算机技术用于矿山生产管理、规划设计和科学计算,开始用系统科学研究采矿问题,诞生了系统采矿工程学。
矿山生产开始建立自动控制系统,利用现代试验设备、测试技术和电子计算机,预测和解算某些实际问题。
因此采矿工程学科被正式提出并得到了公认。
特点采矿的生产环境和生产过程与其他工业相比较,具有以下特点:
①采掘加工的主要原料是自然赋存的矿体。
矿址不能自由选择,矿床的工业储量不能输入,也不能再生。
矿山的生产能力、服务年限和经济效益密切相关。
每个矿山都要经历建矿、投产、正常生产、减产和闭矿的历程。
②采矿设备和人员经常随采矿进程和加工对象转移,没有固定的加工车间。
被开采的矿体必须掘进一系列巷道,进行采矿准备工作(采准),才能开始回采。
开拓、采准和回采工作互相协调,才能保证矿山正常生产。
否则就会造成采剥失调或采掘失调,迫使矿山减产。
③开采工作总的趋势是采掘条件愈来愈差,采出矿石的品位逐渐降低,随之成本可能增高。
由于岩石的混入会使矿石贫化,降低质量,还有部分矿石不能采出,而损失于地下。
因此要不断改进采矿和选矿技术,开展综合利用,以降低成本。
降低贫化率和损失率是采矿生产中重要的质量管理工作,具有很大的经济潜力。
④矿体赋存条件和形状复杂,品位分布不均。
工业储量在开采过程中可能会有较大变化,使采矿设计难于标准化,加之建矿周期长,基建投资大,故投资风险性也大。
⑤采矿工作在露天或地下采场。
劳动量大,工作条件差,安全性差,不易实现综合机械化和自动化,故需特别重视改善劳动保护和环境条件。
⑥一个矿山的经营效果,在很大程度上决定于所开采矿石的市场供求和价值高低。
因此对矿山管理水平的评价,不能像其他工业一样,单纯地以绝对经济效益为准。
采矿方法可大致分为露天开采、地下开采和液体开采3种基本采矿方法。
①露天开采。
即在露天条件下,将埋藏较浅的矿石,从矿坑露天矿、山坡露天矿或剥离露天矿进行开采。
包括挖掘一系列顺序的沟槽。
采砂船采矿也属剥离露天矿的一种,它从平底船上进行挖掘。
②地下开采。
是将埋藏较深的矿石,在地下采用自然支护、人工支护及崩落采矿方法将矿石开采出来。
③液体开采。
又称特殊采矿法。
是从天然卤水里、湖里、海洋里或地下水中提取有用的物质;
将有用矿物加以溶解(或热水融化),再将溶液抽至地面后进行提取;
用热水驱、气驱或燃烧,把矿物质从一个井孔驱至另一井孔中采出。
大多数液体采矿是用钻井法进行的。
对于一个具体矿床,根据地质条件和岩石力学资料,选择合理的采矿方法。
比较理想的是要使被选用的采矿方法,在符合生产安全和适当采出有用矿物的要求下,能取得最大的经济效益。
如采矿方法选择不当,将长期影响矿山生产技术指标和经济效益
1.中国发展采矿业主要驱动因素分析
我国发展采矿业的驱动因素主要有以下几个方面:
一是国家的产业政策,采矿业在施工建设过程中需要用到大量的资金,另外我国采矿业还处在初始阶段,受国家宏观调控力度影响较大。
二是采矿业的机械化水平,三是国内市场的需求情况,近年来我国采矿业的快速发展的一个重要的驱动因素就是市场对自然资源的强大需求,四是我国采矿业技术发展水平,发展循环经济和保护环境是采矿业发展的方向,需要强大的技术水平支撑。
2.采矿业政策
1996年修订的《矿产资源法》,对中国矿业权法律制度进行了重要的修改和完善,建立了适应社会主义市场经济体制和符合国际通行做法的探矿权、采矿权有偿取得和依法转让制度,明确了外商投资勘查、开采矿产资源的法律地位。
1998年2月,国务院颁布了《矿产资源勘查区块登记管理办法》,《矿产资源开采登记管理办法》、《探矿权采矿权转让管理办法》3个行政法规,对探矿权、采矿权制度作了进一步具体规定,并确定了在一般情况下外商投资者或者中外合资、合作企业可以直接申请取得矿产资源的勘查和开发的权利。
体现了在矿产资源勘查、开发对外开放的领域,外商投资企业与国内企业平等享有国民待遇。
2000年国土资源部颁发的《关于涉外非法人企业申请探矿权有关问题的通知》明确规定:
凡在中国工商行政管理机关正式注册,领取非法人企业营业执照的涉外合资公司、合作公司、办事机构和代表处,可以比照具有法人资格的申请人,依法申请探矿权和地质勘查单位资格,统一到国土资源部办理审批手续,纳入全国地质勘查单位资格统一管理。
随后,国土资源部、财政部又发出《关于印发探矿权和采矿权使用费减免办法的通知》,制定了一定的优惠政策。
1999年12月,财政部颁布《企业探矿权采矿权会计处理规定》和《地质勘查单位探矿权采矿权会计处理规定》,明确勘探费用进入成本。
2000年9月28日,国土资源部、国家计委、国家经贸委、财政部、外经贸部、国家工商行政管理局联合制定颁布了《关于进一步鼓励外商投资勘查开采非油气矿产资源的若干意见》。
允许外国公司及其在中国设立的办事机构、代表处在中国境内以独资或与中方合作的方式进行非油气矿产资源风险勘探;
明确规定了外商勘查开采非油气矿产资源可以享受的优惠政策;
对外商到西部地区投资勘查开采非油气矿产资源给予特殊鼓励。
我国现行有色矿业政策存在的主要问题
一是扶助不够,融资渠道狭窄。
“拨改贷”之后,有色矿山企业资金紧张、利息负担加重,而且融资渠道狭窄。
一方面由于矿山的风险性和微利性,商业银行和其他金融机构不愿投资矿业;
另一方面,由于投资环境和矿业政策的影响,使我国有色矿业国内外融资渠道不畅。
这些因素致使一些资源条件较好的矿山,也因资金问题而得不到及时开发。
二是税种较多,税赋较重。
增值税。
1994年税制改革后,有色矿山企业的增值税虽在当年5月调为13%,但与以前税率同口径相比,矿山税赋仍大幅上升。
资源税和资源补偿费。
自1994年1月1日起开征资源税以来,矿山企业生产费用明显加大,成本提高。
另外,从1994年4月1日起开征资源补偿费。
既征资源税,又征资源补偿费,本身就是重复征收不太合理,况且矿冶联合企业的资源补偿费远高于单一采矿企业,使矿冶联合企业的税赋“雪上加霜”。
三是海外开发政策落实不到位。
尽管国家鼓励并支持到国外开发国内短缺的铜、镍、金、银等矿产资源,但在实际执行过程中,却不尽如人意。
例如赞比亚的谦比西铜矿是朱镕基总理1995年访问赞比亚时确定的合作项目,也是我国在国外独立开发的第一个铜矿。
1998年7月中色建设集团与赞比亚签订了购买谦比西铜矿85%股权和矿山开发等相关协议。
由于资金落实等问题,该铜矿目前的开发生产遇到了困难。
3.中国采矿业发展特点
近些年来,国内外地下采矿技术发展很快,很多采矿新技术、新工艺、新材料和新设备在地下矿山得到了应用。
国内一些矿山和一批先进的采矿工艺技术和装备,已步人世界先进水平的行列。
国内外地下金属矿山采矿工艺技术和设备的发展,主要表现在采用各种采矿方法的比重和回采工艺、技术装备有了很大的变化,均沿着高效率、高回采率和机械化的方向发展,采场生产能力和劳动生产率有了较大的提高,损失、贫化指标大幅度降低。
现阶段采矿方法仍以充填采矿法、空场采矿法、崩落采矿法为主。
据对18个重点铁矿山统计,崩落采矿法占94.1%,空场采矿法占5.9%。
黄金矿山充填采矿法占31%,空场采矿法占65%,其它占4%。
有色金属矿山空场采矿法占46.1%,充填采矿法占19.6%,崩落采矿法占34.3%。
从以上统计数据看,铁矿地下开采仍以崩落采矿法为主,有色及黄金矿山地下开采仍以空场采矿法和充填采矿法为主。
近十多年来,地下金属矿山充填采矿法和充填工艺技术发展迅速,崩落采矿法和空场采矿法在工艺技术上也在不断地改进、创新。
因而促进了我国金属矿地下采矿技术的迅速发展,使部分矿山的工艺技术达到了国际先进水平。
(1)全面采矿法:
1)概述:
在薄和中厚(小于5-7m)的矿石和围岩均稳固的缓倾斜(倾角一般小于30°
)的矿体中应采用全面采矿法。
它的特点是,工作面沿矿体走向或沿倾斜全面推进,在回采过程中将矿体中的夹石或贫矿(有时也将矿石)留下,呈不规则的矿柱以维护采空区,这些矿柱一般作永久损失,不进行回采。
个别情况下,用这种方法回采贵重矿石,也可不留矿柱,而用人工智珠(混凝土支柱、木垛及木支柱等)支撑顶板。
2)结构和参数:
开采水平和微倾斜矿体时,将井田划分为盘区,工作面沿盘区的全宽向其长轴方向推进。
用自行设备运搬时,盘区的宽度取200-300m;
用电耙运搬时,取80-150m。
盘区间留矿柱,宽度为10-15到30-40m。
开采缓倾斜矿体时,将井田划分为阶段。
阶段高度为15-30m,阶段斜长为40-60m,阶段间留矿柱2-3m。
3)采准与切割:
这种采矿方法的采准与切割工作比较简单。
掘进阶段运输巷道,在阶段中掘1-2个上山,作为开切自由面;
在底柱中每隔5-7m开漏口;
在运输巷道另一侧,每隔20m布置一个电耙绞车硐室。
当采用前进式回采顺序时,阶段运输巷道应超前于回采工作面30-50m。
4)回采工作:
回采工作自切割上山开始,沿矿体走向一侧会两侧推进。
当矿体厚度小于3m时,全厚一次回采;
矿体厚度大于3m时,则以梯段工作面回采。
5)对全面采矿法的评价:
全面采矿法工艺简单,采准和切割工作量小,生产效率较高,成本较低。
但由于留下矿柱不回采,矿石损失率可达10-15%以上。
(2)房柱采矿法:
房柱法是空场采矿法的一种,将阶段(缓倾斜、倾斜矿床)或盘区(水平、微倾斜矿床)划分成若干个矿房与矿柱(留有规则的不连续的矿柱)。
回采工作在矿房中进行,矿柱在一般情况下不进行回收。
房柱法是用在开采围岩与矿石都很稳固、倾角较小(小于30°
-40°
)、厚度适用范围较大(自2m到数十米厚)的矿床。
当开采薄矿层时,房柱法使用浅眼崩矿和电耙运搬方案;
当矿体规整且厚度比较大,可使用深孔崩矿方案;
若矿体为倾角较缓,近乎水平,厚度较大的矿床,可以采用凿岩台车、铲运机、装运机、地下电铲、自卸汽车等大型机械化设备开采方案,国外不少矿山在采用这种方案。
房柱法是地下采矿方法中劳动生产率比较高的方法之一。
2)典型方案:
我国著名的锡矿山矿,成功的使用了浅眼落矿的房柱法,积累了丰富的经验。
该矿的矿石坚硬(f=10—16)稳固,矿体顶板由稳固到不够稳固变化较大。
在顶板不够稳固的矿房中采用了锚杆支护顶板。
矿体倾角—般为10°
-20°
,局部达40°
。
矿体厚度1—10m左右,平均4~6m。
该矿在顶板岩石稳固的矿体中,大量使用浅眼房柱法。
矿房长轴沿矿体倾斜方向布置,宽度10-15m,两侧留间隔的矿柱。
矿柱直径为4~5m,间距12~14m。
矿房斜长由电耙有效运搬距离而定,一般为60m以下。
沿矿体走向每隔4—6个矿房划为—个盘区,盘区之间留有长条连续矿柱,其宽度为3—4m。
3)采准和切割:
阶段主要运输平巷为单轨巷道,断面2.6×
2.4m,位于底板内,距离矿体约4~6m。
从运输平巷一侧向每个矿房开凿一个矿溜子,断面2×
2m,长约5-6m。
在矿溜子顶部,紧靠矿房下部边界沿走向掘进脉内拉底平巷。
此外,在每个矿房中央沿底板开掘一条切割上山与上部回风平行贯通,上山(缓倾斜矿体叫上山,急倾斜矿体则称天井)的断面2×
2m,他作为拉底和回采时行人、通风和爆破自由面之用。
每个矿房还掘凿一个电耙绞车硐室。
4)矿房回采:
完成采准切割工作以后,就可以开始回采矿房,具体回采方式随矿体厚度与倾角不同而异。
矿体厚度小于2.5-3m时,可按全厚一次回采,沿走向或逆倾斜推进。
矿体厚度大于3-3.5m时,应先在矿体底部拉底,然后用上向眼挑顶。
拉底和回采时,均须从拉底平巷和切割上山相交处开始,用水平浅眼以阶梯形工作剧自下而上逆倾斜推进,充分利用两个自由面刷帮爆破。
拉底层高度为2.5m左右。
整个矿房拉底完毕后,再用挑顶炮眼回采上部矿石,根据矿体厚度和上向炮眼深度来确定挑顶层数。
挑顶回采的方向可逆倾斜自上而下。
矿体厚度不大于5m时,只需挑一次顶,此时,所有挑顶炮眼可以整层一次爆破,以提高矿房生产能力。
若矿体厚度在5~7.5m时,挑顶工作面形成倒台阶式,并且在底板上靠近工作面处局部留矿,以便工人站上打眼放炮。
在锡矿山的房柱法中,所留矿柱均作为永久支护,一般不进行回收。
用浅眼崩矿的房柱法在回采10m以上厚矿体时,需在矿房留矿堆上挑顶回采,作业效率不高,并且由于不能大量出矿,矿房生产能力受到限制。
在近二十年里,由于转胎式和履带式的凿岩、装载、运搬等设备的迅速发展,在房柱法中,已广泛开始使用无轨开采方案,大大地提高了矿房生产能力。
缓倾斜矿体的房柱法方案。
矿体倾角近似水平,矿体厚16~24m。
矿石和顶底板围岩均稳固。
回采时首先切顶,切顶层高度为5m。
使用凿岩台车打水平浅眼,出矿用铲斗装载机和翻斗车。
矿房内留下规则的直径8~10m的间隔矿柱。
从切顶层用露天矿用的履带式钻车打下向平行深孔。
崩下矿石用1m3的短臂电铲和翻斗卡车装运。
为了保证回采安全,在切顶时用2.4m长的水泥砂浆锚杆支护顶板围岩。
此外,还使用一种安装在卡车上的液压升降台检查顶板,它可以升高到30m高处进行作业。
该方案的矿石回收率为82~84%。
采用无轨行走机械设备,矿体的倾角不能大于5°
一6°
房柱法使用无轨自行设备,并不限于在厚矿体。
矿体厚度大于3m就可以使用无轨设备。
若矿体很厚,底板倾角又大于5°
,为了使用无轨机械开采方案,可将矿房沿走向布置,并且用水平分层自上而下回采。
5)对房柱法的评价:
房柱法是开采缓倾斜矿床的主要采矿方法。
它的主要优点:
①采准工作量小、回采工序简单、坑木消耗少、通风良好、作业安全、劳动生产率比较高;
②由于矿体缓倾斜,便于使用高效率的大型无轨采掘设备,可实现机械化开采。
近年来,巳出现在房柱法中使用大型铲斗装运机和大型自卸汽车。
在地下采矿方法中,开采大型厚矿床的房柱法的机械化程度和劳动生产率常常是最高的。
(3)分段空场采矿法:
分段空场采矿法(简称分段法)是在阶段内分成若干采区,而采区又分为矿房、间柱、顶柱和底柱。
沿矿房全高划分为若干个分段。
回采矿房时,工人在分段巷道内钻凿垂直扇形深孔。
这种采矿方法的显著特点是回采工作面为垂直的,并向垂直自由空间(立槽)崩落矿石。
无论是凿岩或出矿,工人都在巷道内,不在采空区内,作业比较安全,这和房柱法不同。
根据矿体厚度不同,分段法可沿走向或垂直走向布置矿房。
一般矿体厚度在18~20m以内时,采用沿走向布置矿房。
2)典型方案:
分段采矿法沿走向布置矿房的典型方案。
3)结构参数:
矿房长度根据围岩的稳固程度及顶板允许的暴露面积来决定,一般为40~60m。
矿房宽度等于矿体厚度,可达20m左右,因用这种采矿法的矿体围岩很稳固,倾角又大,可增加阶段高度,—般为50~70m。
矿房的顶柱厚度由矿石和围岩的稳固性和矿体厚度(即矿房宽度)决定,一般为6~10m。
底柱高度,在采用电耙底部结构时为7-11m。
间柱宽度一般为8~10m。
分段高度决定于使用的凿岩设备:
如用凿岩机时,
分段高度为12一15m;
用浅孔钻时,分段高度可增至15~20m以上。
分段高度的增加,可以使分段巷道数目减少,降低采准工作量。
4)采准工作:
掘进阶段运输巷道、通风行人天井、电耙巷道、拉底巷道、分段巷道、漏斗颈、放矿溜井、切割天井等。
阶段运输巷道的位置,是根据整个阶段运输巷道布置决定,一般沿矿体下盘接触线布置。
通风行人天井大多设在间柱中,从此天井掘进电耙道、拉底巷道和分段巷道。
每一分段水平一般掘进一条分段巷道,其平面位置的确定原则是保证排内各炮孔之深度较均匀,不出现过深的炮孔。
切割天井的位置,一般布置在矿房的中央或矿体最厚的部位。
5)切割工作:
包括拉底、辟漏和开立槽。
拉底和辟漏工作同时进行。
因为回采工作面是垂直的,矿房下部的拉底和辟漏工程,不需要—次全部完成,而是随着工作面的向前推进逐步进行。
一般情况下,拉底和辟漏工程超前工作面1-2排漏斗的距离。
开立槽的方法有两种:
浅孔法和中深孔法。
浅孔法开立槽宽度为2-3.5m,采用浅孔留矿法进行拉槽。
中深孔法开立槽宽度为5~8m。
以切割天井2作为凿岩天井,其中设有木架平台或吊盘,打直径为60mm左右的水平扇形炮孔1,分次向上落矿,直至矿房全高。
我国中条山胡家峪矿工人和技术人员创造了一种用爆力运搬的方法开立槽,效果很好。
6)回采工作:
以切割立槽为自由面,在分段巷道中,用重型凿岩机打垂直上向扇形深孔。
孔径60~75mm,每次爆破1~5排炮孔。
矿房出矿用电耙绞车,在电耙道中将矿石耙入溜矿井。
7)分段空场采矿法的评价:
分段采矿法具有回采工作安全、通风良好、矿房回采强度大等优点。
它适用于开采矿石
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