大宁初步设计400万吨.docx

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大宁初步设计400万吨

附录:

一、山西省煤炭工业局“沁水煤田阳城矿区上黄崖井田精查(勘探)地质报告决议书”。

二、国土资源部国土资矿划字(2001)13号“国土资源部划定矿区范围的批复”。

三、国土资源部国土资认储字(2001)136号“《山西省晋城市大宁煤矿3号煤层矿产资源储量核实报告》矿产资源储量认定书”。

四、山西省发展计划委员会晋计外资发(2001)784号“关于中美合作大宁煤矿二期扩建400万吨/年项目可行性研究报告的批复”。

五、中华人民共和国采矿许可证。

附件:

一、大宁煤矿二期工程初步设计(井下部分)主要机电设备及器材目录。

二、大宁煤矿二期工程初步设计(井下部分)概算书。

图纸目录

 

前言

大宁煤矿即原晋城市大宁一号矿井,为原国家计划委员会批准的原晋城矿务局总体设计所确定的四矿六井之一。

井田位于山西省晋城市阳城县境内,沁水煤田的南部,属上黄崖精查勘探区的一部分。

大宁煤矿隶属关系几经变更,后经晋城市政府与美国亚美大陆煤炭公司友好谈判,于2000年1月注册成立了中美合作“山西亚美大宁能源有限公司”,从此大宁煤矿即隶属于山西亚美大宁能源有限公司。

1993年我院根据原国家计委的文件精神,编制完成了大宁一号矿井可行性研究报告(3.0Mt/a),1996年编制完成了大宁一号矿井一期工程初步设计,并得到有关部门批准,一期工程于1996年8月破土动工,到1998年底矿井主要开拓工程已初步完成,包括主、副斜井、回风立井、矿井一回35kV电源、供水系统、供热系统、地面变电站、爆破材料库及一些辅助设施、生活设施,井下煤层大巷仅施工数百米,后由于资金问题,矿井建设基本处于停滞状态。

2001年4月根据山西省计委晋计外资发(2001)159号文批准大宁煤矿扩建4.0Mt/a项目建议书的精神,我院编制完成了《大宁煤矿扩资建设可行性研究报告》,山西省计委以晋计外资发(2001)784号文于以批复。

受山西亚美大宁能源有限公司的委托,我院编制《大宁煤矿二期工程初步设计》。

一、编制设计的依据

1、山西省煤炭工业局“沁水煤矿阳城矿区上黄崖井田精查(勘探)地质报告决议书”。

(附录一)

2、国土资源部国土资矿划字(2001)13号“国土资源部划定矿区范围批复”(附录二)

3、国土资源部国土资认储字(2001)136号“《山西省晋城市大宁煤矿3号煤层矿产资源储量核实报告》矿产资源储量认定书”。

(附录三)。

4、山西省发展计划委员会晋计外资发(2001)784号“关于中美合作大宁煤矿二期扩建400万吨/年项目可行性研究报告的批复”。

(附录四)

5、中华人民共和国国土资源部核发的1000000210004号采矿许可证。

(附录五)

6、我院编制的《大宁煤矿扩资建设可行性研究报告》。

7、大宁煤矿已实施工程的有关资料。

二、设计的指导思想

在可行性研究报告的基础上,结合国情,坚持改革开放,依靠技术进步,优化设计,充分利用大宁煤矿独特的条件,引进先进的技术和装备,力求建设一个达到世界先进技术水平、高产高效的现代化样板矿井。

三、设计的主要特点

1、设计中坚持了实事求是、因地制宜的原则,充分考虑和利用了已建成的一期工程和已有的设备。

2、根据中美合作建矿的特点,采用了美国先进的现代企业生产管理模式,引进了目前世界上先进的采掘设备,使矿井机械化水平有了一个较大的提高。

3、辅助运输采用无轨胶轮车运输,使辅助运输实现了从井底至工作面的连续运输,大大减少了辅助人员,为实现高产高效创造了十分有利的条件。

4、利用连续采煤机保证回采工作面衔接和回收边角煤,可以提高资源利用率。

5、开拓系统简单,以一个水平(+485m水平)开发全井田内的3号煤层。

6、本次设计根据合同要求仅考虑井下工程和与之相关的提升、通风、排水等配套工程,地面生产系统及辅助设施等工程不在设计范围之内。

四、主要技术经济指标

1、3号煤层工业储量245.807Mt,可采储量171.584Mt。

2、矿井设计生产能力4.0Mt/a,3号煤层服务年限为33.0a。

3、移交生产时,新增井巷工程量为58148.8m,其中岩巷827.1m,煤巷57321.7m,煤巷占总工程量的98.6%。

掘进总体积为1046986.8m3,其中硐室4059.0m3。

万吨掘进率为145.4m。

五、需要说明的问题及建议

1、瓦斯的各种参数欠缺,建议补作瓦斯测定工作,为矿井安全生产提供坚实基础。

2、水文地质资料不全面,特别是井田内及周边小煤窑、古窑的积水量、积水范围不清,建议予以查明。

第一章井田概况及地质特征

第一节井田概况

一、交通位置

大宁煤矿井田位于山西省晋城市阳城县境内,隶属晋城市管辖。

井田工业场地在阳城县北约16km处,距侯(马)月(山)铁路的阳城站(八甲口)约16km(公路里程)。

八(甲口)芹(池)公路从矿井工业场地穿过,八芹公路顺芦苇河东起八甲口、西至芹池,起终点都与晋(城)韩(城)公路相连,晋韩公路向东、向西可分别与太洛公路和大运公路相接。

矿井交通十分方便。

阳城火车站至全国各主要车站的铁路里程见表1-1-1。

表1-1-1铁路里程表单位:

(km)

起点

终点

里程

起点

终点

里程

阳城

侯马

167

阳城

徐州

630

阳城

太原

501

阳城

连云港

853

阳城

天津

933

阳城

青岛

1030

阳城

月山

122

阳城

上海

1281

阳城

新乡

201

阳城

武汉

778

阳城

石臼所

831

阳城

宜昌

609

矿井交通位置详见图1-1-1。

二、地形、地貌

井田位于太行山南端与中条山东北缘的结合部,区内地形以低山—丘陵地貌形态为主,东北、西北高,东南低,区内石岩岭及霍山岭海拔标高在+1070m左右,霍山岭为芦苇河与护泽河之分水岭。

最低点在东部义城村一带,标高为+554.3m。

三、地表水系

沁河是区内最大的河流,位于井田以东,流经矿区的潘庄、寺河两井田,流向自北向东,于河头一带折向东南,在河南沁阳注入黄河。

芦苇河为沁河一支流,是贯穿大宁井田的一条主要河流,流经上黄崖、町店和下孔等地。

该河源于沁水县芦坡、流向北西—南东,在河头村一带汇入沁河。

芦苇河属季节性河流,径流量为0.22~9m3/s,历史上最大流量为1634m3/s。

四、气象及地震情况

矿区位于中纬度地区,受太行山屏障影响,呈大陆性气候特征,气候较为温和。

根据阳城县气象资料,该区年平均气温11.7℃,最高气温37.8℃,最低气温-15.1℃。

年平均降水量为599.2mm,年平均蒸发量为1718.5mm,属半干旱大陆性气候,四季分明,夏季多雨,春秋季多风少雨,冬季寒冷。

北西风向为主,冰冻期每年11月至次年3月,标准冻土深度为0.6m。

根据《中国地震动峰值加速度区划图》,动峰值加速度为0.05g,本井田相当于地震烈度为六度。

五、矿区经济概况及工、农业生产情况

阳城县由于地属低山——丘陵地区,土地瘠薄,又受旱涝影响,农业生产产量较低,主要粮食作物有玉米、谷子、高梁和小麦等,经济作物有棉花、油料、桑树等。

工业有采矿、发电、化肥、水泥、炼铁、硫磺等企业。

阳城被誉为“煤铁之乡”,现年产煤炭8Mt左右,装机容量2100MW的阳城电厂位于北留经济开发区,它的全部建成将进一步带动本地区经济的快速发展。

矿井建设所需的一般建材如水泥、砖、瓦、料石、白砂等在当地就可满足供应。

钢材、木材等需从太原、长治、唐山和东北等地采购。

六、煤田开发情况

晋城矿区分老区和新区两部分,老区内生产的主要国有矿井为晋城矿务局的古书院矿、王台铺矿和凤凰山矿三个大型矿井。

古书院矿:

核定生产能力3.0Mt/a,2000年的原煤产量约为2.04Mt,该矿现开采3号煤层,3号煤层服务年限约5a。

王台铺矿:

核定生产能力2.1Mt/a,2000年的原煤产量为1.0Mt。

该矿现配采9号煤层,井田内的3号煤层近年将开采完毕。

凤凰山矿:

核定生产能力4.0Mt/a,2000年的原煤产量为3.72kt。

该矿现开采3号煤层,10年之内井田内的3号煤层将开采完毕。

晋城新区规划为5对矿井,设计规模为17Mt/a。

目前,区内的成庄矿井已于1997年建成投产,设计能力为4.0Mt/a,2000年生产原煤3.72Mt;寺河煤矿设计生产能力4.0Mt/a,现正在建设中;潘庄矿井的设计已经完成,但未开工建设。

七、水源和电源情况

1、水源

晋城矿区的水源勘探工程已经完成,并已由全国矿产储量委员会以储发[1992]120号文批准,其中五龙沟水源地位于矿井东南7km处,主要解决晋城新区用水。

该水源保有水量20000m3/d,可作为矿井的主要水源地。

此外,井下排水经处理后可用于井下消防洒水和地面工业用水,作为矿井的补充水源。

2、电源

矿井供电电源采用双回路。

现有一回35kV线路取自矿井工业场地以西8km处的芹池220kV变电站,该站为电力部门枢纽变电站,与全省220kV电网联网,另一回35kV线路计划也取自该变电站的不同母线段。

电源可靠。

第二节地质特征

一、地质构造

(一)地层

本区地层出露特点为,沟谷两侧基岩裸露,唯芦苇河及护泽河北岸为第四系覆盖。

地层由老至新分述如下:

1、奥陶系中统马家沟组(O2)

为煤系地层基底,区内出露最古老的地层,以深灰、青灰色、中厚层状致密石灰岩为主,其间夹有数层薄层泥灰岩、钙质泥岩。

上部泥质较多,顶部常被铁质侵染呈红色。

下部为灰色含白云质致密、厚层石灰岩。

中部及下部裂隙溶洞发育,常被方解石充填,底部泥灰岩中有一层石膏层。

自奥陶系灰岩顶面至石膏层间距为318~380m,两者相差60m,系中奥陶统灰岩长期剥蚀所致。

2、石炭系

为一套海陆交替沉积相含煤建造

(1)、中统本溪组(C2),与下伏马家沟组呈平行不整合接触,以灰黑色铝土泥岩、铝质泥岩和泥岩沉积为主,有时中部夹有一层砂岩与粉砂岩。

山西式铁矿及菱铁矿结核沉积于底部铝土泥岩中,呈鸡窝状。

本组厚6.96m(2010号孔)~47.83m(2025号孔),平均厚18.8m,自南而北有增厚趋势。

(2)上统太原群(C3),为一套泥岩、煤、粉砂岩、砂岩及海相灰岩交替生成的海陆交互沉积相的含煤建造。

因位置不同,或与下伏本溪组呈整合接触,或超复于中奥陶统马家沟组之上,呈平行不整合接触。

下部沉积岩性单一为铝土岩、泥岩、铝土泥岩,局部为砂岩、粉砂岩。

上部为砂岩、粉砂岩、煤、泥岩、海相灰岩交互沉积,灰岩最多达10层,自下而上分7个完整或不完整的旋涡,每个旋涡中夹1~2层煤,煤层沉积于灰岩之下。

本组厚64.44~105.44m,平均79.18m,一般75~90m。

3、二迭系

(1)下统山西组(

),为主要含煤地层之一,陆相沉积,以灰、深灰色泥岩、粉砂岩及砂岩沉积为主。

本组含主采的3号煤层。

山西组以中部中粒砂岩将其分为上下两部分。

K7砂岩为基底,整合覆于太原组之上,为灰色、中~细粒砂岩,局部砂质减少,粗粒变细粒而成为粉砂岩,砂岩钙质胶结,以石英为主,黑色矿物次之,厚0.6~16.3m,平均厚4.02m。

3号煤位于山西组下部,K7砂岩局部增厚,与煤层直接接触,有时K7砂岩与煤层间夹灰黑色泥岩、粉砂岩。

中部中粒砂岩为灰色厚层状,向上逐渐变细,成分以石英、长石为主,富含白云母片,夹有煤屑。

中砂岩之上至K9砂岩间以灰色泥岩、粉砂岩为主,并夹有一层中~细砂岩,含铁质,夹有薄层泥岩,砂岩之下泥(粉砂)岩中夹1~2层薄煤层。

(2)下统下石盒子组(

),厚90~135m,平均112m。

以底部K9砂岩与山西组分界,呈整合接触。

K9砂岩以上,为黄绿色砂岩及泥(粉砂)岩沉积,下部以厚层砂岩为主,夹粉砂岩,局部砂质增多,砂粒变粗时成砂岩带,厚20~30m。

上部为泥岩、粉砂岩,顶部泥岩含铝质鲕状结构,紫红色,称为“桃花页岩”,鲕粒1~2mm,为铁锰质。

(3)上统上石盒子组(

),厚约56.8m,以杏黄色、黄绿色粉砂岩泥岩为主,夹少量紫色粉砂岩、粘土岩,呈条带状。

(4)上统石千峰组(

),矿区仅见到底部泥岩带,为暗紫色,夹灰绿色泥岩条带,泥岩内夹有极薄的石膏层,但不连续成层,并夹有钙质结核,地貌平缓。

本层底部为一层黄绿色厚层状中、粗粒砂岩(K14)层位稳定,钙质胶结,有时底部含燧石砾,与下伏石盒子组整合接触。

4、下三迭统刘家沟组(

),仅在寺头村北、寺头断层北西盘露出。

为砖红色中、细粒石英、长石砂岩与砖红色泥岩、粉砂岩互层,出露不全仅厚30m左右。

5、第四系,为井田主要松散覆盖层。

(1)更新统主要为残积黄土。

Q2分布在丘陵、沟谷及山前地带,与地形起伏一致,厚度由山梁向边坡递增,为浅黄、浅灰黄色亚粘土,结构较松软,含砂质及零星钙质结核,局部中夹1~2层棕红色埋藏土。

Q3主要分布在河谷中,构成二级阶地,岩性为浅灰、灰黄色亚粘土和砂质粘土,其下部多与砂、砾石互层,厚30m。

(2)全新统:

Q4现代冲积层,分布在大沟及芦苇河马寨、义城及下游八甲口一带河漫滩和一级阶地,主要为砂、砾石组成,厚10~20m。

地层综合柱状详见图1-2-1。

(二)构造

1、区域构造

大宁井田位于沁水盆地南缘,太行复背斜南端两翼,中条隆断带东段北侧。

居于晋东南山字型构造脊柱西侧马蹄形盾地,同时受到新华夏系、东西向构造区带及南北间构造带的复合作用影响,形成了现存的不同性质、不同形态、不同规模的构造行迹。

在井田西部外围,同时受到沁水帚状构造干扰。

2、井田构造

井田内地层总的趋势由南向北倾斜,地层倾角一般在10°以内。

局部受构造影响,可达20余度。

构造行迹发育状况,井田东部以褶皱为主,西部断裂发育。

根据其成生联系以及在空间展布和排列关系的规律,将其划分为近南北向构造带、近东西向构造带和沁水帚状构造体系。

(1)近南北向构造:

其构造形迹主要走向为5~15°褶曲及压性断裂和同它有成生联系的横张、压扭性断裂。

多展布于井田东部,其走向大致平行,呈南北向延伸,其主要构造行迹有:

A、刘家腰向斜:

位于井田中部偏东,于刘家腰村北呈南北向穿过井田,两翼倾角50~70,局部达140。

轴向在刘家腰附近南西100,孔家沟转向南西600,区内轴线延长约5km。

另外还有轴长几百米到一、二千米的褶曲多条,轴线大致与刘家腰向斜平行,它们共同的特点是轴线到南部向西偏转—其原因是东西向构造体系作用力的影响,同为压扭性应力作用下形成。

B、F334断层:

位于井田中部偏西,北起苇沟经白寨、吕庄、马寨、上清池,到沟西煤矿附近,消失于断层F359的中段。

构造线方向北部呈北东150,南部偏西。

落差中寨附近为70m,向两端变小。

断层倾角800,倾向北西。

其以西多断裂发育,以东则褶曲发育,是应力转变地带形成。

属张扭性断裂。

C、F348断层:

北起陡沟底,南至西南坡村,呈北东200~400延伸。

倾向东南750,落差20m左右。

为井田西部边界。

还有一些近南北走向次一级的断裂构造,亦属南北向构造,如F336。

(2)近东西向构造:

从区域构造看,本区外南部索泉岭—南岭一带,有一组东西压性断裂构造带,在其作用力的波及影响下,本井田也形成一组近东西向构造形迹。

其展布主要在井田西部及其外围。

近东西向构造形迹在向东延伸时,受到南北构造作用力的影响,致使构造行迹向北偏转,其同南北向构造南端向西偏转一样,是东西向、南北向两不同方向构造力联合作用的结果。

井田内主要东西向构造形迹有:

A、寺头断裂:

为井田西北部边界,其延长方向为东北250~450,在白龙庙附近转为近东西向,从寺头进入井田内,倾向西北,倾角750,寺头村附近落差为350m,向南逐渐变小。

其断裂呈舒缓波状延伸,断裂面具有明显挤压现象,两侧伴生有剪切羽状小断裂,属压扭性。

B、南板桥断裂:

为井田西部边界,走向北东,倾向东南,落差25~100m,自西向南变小,其北端在白龙庙西与寺头断层相接,向南经郑阳庄、南李庄转东西向,向西延伸。

以上两断裂形迹交会处,应视为一个应力集中点。

C、F314断层:

本断层延伸进入井田内,其走向N75°W,向北倾斜,落差在黄沙沟附近达90m,向东变小,其东端在石门沟村北与F334断裂相交终止。

除此之外,还有一些东西向构造形迹。

属东西向构造的褶曲,井田内发育不多,规模不大,轴线不长,倾角平缓;井田外主要发育在西北部,对井田影响不明显。

(3)晋东南山字型构造:

脊柱展布于井田东侧,本井田位于山字型马蹄型盾地,构造形迹微弱。

另外,井田内未发现有陷落柱等不良地质现象。

井田地质构造详见图1-2-2。

井田主要褶曲特征见表1-2-1。

井田主要断层特征见表1-2-2。

表1-2-1主要褶曲特征表

编号

位置

延伸长度

(m)

产状要素

地质情况

轴向

倾角(°)

刘家腰

5000

S100~600W

5~7

向斜

20

町店

3900

N25

3~7

背斜

成生于

地层中

211

康圪梁

3500

N20~25

5~7

成生于

地层

212

后山坪

3200

N10~45

5

向斜

成生于

地层,北起上黄崖,南至144孔。

213

老王庄

2300

N15~50

5

背斜

成生于

地层

214

柳家庄

1250

N20

10~20

向斜

大部分黄土复盖,仅北端出露

地层

215

前东合山

1250

N17

10~17

背斜

成生于

地层

表1-2-2主要断层特征表

编号

位置

性质

构造要素

延伸长度(m)

地质构造情况

走向

倾向

倾角

落差

(m)

F01

中寨

N35°E

NW

75°

10

550

成生于

地层,北端与F337相交呈人字形

F330

白龙庙

N50°E

NW

75°

20

1000

北端交于寺头断层南端交于南板桥断层

F353

司家凹

N10~30°E

SE

75°

20~30

2900

成生于C2地层中

F328

南上村

N55°E

NW

80°

10

500

成生于C2、

地层

F350

胡凹沟

N80°E

NE

75°

15

450

F336

30

1100

二、煤层及煤质

(一)、煤层

含煤地层为下二迭系山西组、石炭系太原组、本溪组,煤系地层总厚151m,共含煤10~22层。

自上而下依次为3、3下、5、6、7、8、9、10、11、13和15号。

煤层累计平均厚度(3下除外)为10.41m,含煤系数6.9%。

可采和局部可采的煤层有3、7、15号共三层。

山西组和太原组为主要含煤地层。

山西组含煤1~3层,3号煤为本井田主采煤层之一,煤层稳定可采,由于含硫低,当地称“香煤”。

太原组含煤10层,7号煤为局部可采不稳定煤层,15号煤为全井田主采煤层之一,煤层稳定可采,由于含硫高,当地称“臭煤”。

各可采煤层特征分述如下:

1、3号煤

为本井田主要可采煤层之一,位于山西组下部,下距K6石灰岩或燧石层10m左右,煤层厚2.21~6.97m,平均4.45m。

一般含夹石2~4层,上部及下部夹石较为常见。

井田东部煤层发育最好,厚度一般在5m以上,中部及西部较差,煤层大都在2.50~4.0m左右。

直接顶板一般为粉砂岩或泥岩,老顶一般为砂岩,底板一般为粉砂岩或泥岩。

2、7号煤

位于太原组中上部,煤层厚0~2.55m,平均0.48m,煤层较厚的地方,含夹石1~2层。

井田中部东西向的7、8、9勘探线附近发育较好。

属不稳定的结构比较简单的局部可采煤层。

顶板一般为泥岩或粉砂岩,局部为石灰岩,底板为粉砂岩或泥岩。

3、15号煤

位于太原组下部,顶板即为大区域稳定的K2石灰岩,上距山西组3号煤80m左右,煤层厚1.02~6.70m,平均2.77m。

一般含夹石1~3层,最多达6层。

为全井田稳定可采煤层之一。

直接顶一般为0.20~0.30m泥岩,老顶为K2石灰岩,底板为铝土质泥岩、泥岩或粉砂岩。

可采煤层特征详见表1-2-3。

表1-2-3可采煤层特征表

层位

煤层

编号

煤层厚度(m)

夹石(层数)

层间距(m)

稳定程度及

可采情况

最小~最大

平均

最少~最多

一般

最小~最大

平均

山西组

3

2.21~6.97

4.45

0~8

2~4

21~50

34

全区稳定可采

太原组

7

0~2.55

0.48

0~2

0

不稳定局部可采

27~79

45

15

1.02~6.70

2.77

1~6

1~3

全区稳定可采

(二)、煤质概述

1、煤的物理性质

井田内各煤层都属中等变质的无烟煤,组织致密,层状构造明显,镜煤、亮煤、暗煤间互成层,断口呈贝壳状或不平坦状,节理裂隙发育,被薄膜状黄铁矿或方解石充填。

太原组煤层中含细晶状或结核状黄铁矿。

煤的比重在1.43~1.57之间。

2、煤的化学性质

3号煤层属中等变质程度的无烟煤,中灰、低硫、高发热量、高熔至难熔灰分,是优良的化工及动力用煤。

7号煤层属中灰、富硫、高发热量的中等变质程度的无烟煤。

15号煤层属中灰、富硫、高发热量、低熔至难熔灰分、中等变质程度的无烟煤。

可采煤层煤质特征详见表1-2-4。

美国马歇尔.米勒公司的人员对大宁煤矿的3号煤层进行了取样检验,并将所进行的四次不同实验室的检验结果进行了比较(参见表1-2-5)。

表1-2-4煤芯煤样煤质特征表

煤层编号

项目果

3

7

15

最小~最大

最小~最大

最小~最大

平均(点数)

平均(点数)

平均(点数)

 

 

 

W°%

原煤

0.63~3.47

1.73~3.69

0.66~4.65

2.26(101)

2.32(8)

2.06(121)

洗煤

0.51~4.78

1.16~5.30

0.53~4.98

1.92(95)

2.10(7)

2.00(114)

A°%

原煤

11.34~27.54

11.59~33.91

9.59~31.58

15.93(101)

20.12(8)

20.93(121)

洗煤

2.91~8.25

4.86~9.19

2.21~9.15

6.08(95)

6.98(7)

4.92(114)

V°%

原煤

5.64~9.85

5.41~9.43

4.16~13.50

6.62(99)

7.06(8)

7.84(111)

洗煤

3.21~6.24

3.84~5.11

2.80~5.90

5.07(95)

4.61(7)

4.67(114)

S°%

原煤

0.31~0.64

1.53~4.52

0.31~10.03

0.41(63)

3.01(4)

3.43(77)

洗煤

0.34~0.57

0.56~1.17

0.41~3.91

0.44(42)

0.78(4)

1.97(64)

P‰

0.024~0.8

0.018

0.005~0.069

0.25(20)

0.018

(1)

0.027(23)

Qim大卡/公斤

8095~8599

8249~8416

7666~8473

8350(37)

8296(3)

8211(37)

C’%

87.26~94.47

93

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