干式筒式磁选机联用技术研究及实践.pdf

8 2 有色金属 选矿部分2 0 1 8 年第2 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 8 ．0 2 ．0 1 8 干式筒式磁选机联用技术研究及实践 王芝伟1 ”，胡永会1 ”，尚红亮1 ”，成磊1 ”，李国平1 2 1 ．北京矿冶研究总院，北京1 0 0 1 6 0 ；2 ．北矿机电科技有限责任公司，北京1 0 0 1 6 0 摘要介绍了C T F 和R T G X 两种干式筒式磁选机的分选原理、结构特点和应用实践。应用实践表明，C T F 双 筒干式磁选机应用于承德滦平低贫钒钛磁铁矿预选，其尾矿抛废率达6 0 ％以上，尾矿磁性铁品位控制在0 ．6 ％以下； R T G X 干式强磁选机应用于姑山铁矿可对3 0 ～6 0u l m 粒级块状赤铁矿进行预富集；R T G X 四筒强磁选机与C T F 双筒 干式磁选机联合使用应用于连云港石榴石矿干式分选，产品纯度高达9 2 ％以上。 关键词干式磁选；预选；钒钛磁铁矿；石榴石；金红石 中图分类号T I M 5 7文献标志码A文章编号1 6 7 1 - 9 4 9 2 2 0 1 8 0 2 - 0 0 8 2 - 0 5 R e s e a r c ha n dP r a c t i c eo fC o m b i n a t i o nT e c h n o l o g yo fD r yD r u mM a g n e t i cS e p a r a t o r W A N GZ h i w e i ，H UY o n g h u i ，S H A N GH o n g l i a n g ，C H E N GL e i ，L IG u o p i n g J ．B e i i i n gG e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t eo fM i n i n ga n dM e t a l l u r g y ，B e i j i n g1 0 0 1 6 0 ； 2 ．B G R I M MM a c h i n e r y A u t o m a t i o nT e c h n o l o g yC o ．，L t d ．，B e i j i n g1 0 0 1 6 0 A b s t r a c t I nt h i sp a p e r ，t h ep r i n c i p l e ，s t r u c t u r ea n da p p l i c a t i o n so fC T Ft y p ea n dR T G Xt y p ed r yd r u m m a g n e t i cs e p a r a t o ra r ei n t r o d u c e d ．A p p l i c a t i o n ss h o wt h a t ，C T Ft y p ed o u b l e d r u md r ym a g n e t i cs e p a r a t o rh a sb e e n u s e di nl o wg r a d ev a n a d i u m t i t a n i u mm a g n e t i t ep r e c o n c e n t r a t i o ni nL u a n p i n gi nC h e n g d e ，t h et h r o ww a s t er a t ei s m o r et h a n6 0 ％，t h ec o n t e n to fM F ei nt a i l i n g sh a sb e e nc o n t r o l e db l o w0 ．6 ％；R T G Xd r ym a g n e t i cs e p a r a t o rc a n b eu s e df o rp r e c o n c e n t r a t i o no f3 0 ～6 0m mc o a r s eg r a i n e dh e m a t i t ei nG u s h a nI r o nM i n e ．r 1 1 l ec o m b i n a t i o no f R T G Xf o u r - c y l i n d e rm a g n e t i cs e p a r a t o ra n dC T Fd o u b l e c y l i n d e rd r ym a g n e t i cs e p a r a t o rh a v eb e e nu s e di ng a r n e t d r ys e p a r a t i o ni nL i a n y u n g a n g ，t h ep r o d u c tp u r i t yi sm o r et h a n9 2 ％． K e yw o r d s d r ym a g n e t i cs e p a r a t i o n ；p r e c o n c e n t r a t i o n ；v a n a d i u m t i t a n i u mm a g n e t i t e ；g a r n e t ；r u t i l e 干式磁选是分选强磁性矿、弱磁性矿及非金属 矿提纯的重要手段。干选作业应用于铁矿石破碎 后、人磨前可以提前抛除合格尾矿并提高入磨品位， 极大提高选矿厂的生产能力引。应用于非金属矿 提纯又可以提高产品品级，大幅提高最终产品价格。 目前应用于干式弱磁性矿分选的设备主要有干式筒 式磁选机与干式筒式强磁选机等。 随着资源1 3 益贫乏，低品位、难选矿石的开发成 为必然。现有单一设备往往不能完成矿石分选，需 要整合配置形成一套完备的装备体系，才能更适用 于矿山选厂对于产品指标、成本控制、环境保护等苛 刻的要求旧J 。北京矿冶研究总院针对目前磁性矿 的选别研制了C T F 干式筒式磁选机和R T G X 型干 式强磁选机，二者既可以单独使用也可以联合使用， 即可以满足主流干选工艺流程对磁选设备的配置要 求，也可为老选厂的干选流程优化和技术改造提供 合适的设备选型和配套。近年来随着设备的推广应 用，技术人员对C T F 和R T G X 型磁选设备的联用技 术进行了深入研究，并取得了显著成效。 1 设备结构与技术特点 C T F 型和R T G X 型磁选机均为筒式结构。矿石 由给料斗给入，均匀的给到磁筒表面磁场区域，磁性 颗粒与非磁性颗粒受到的磁力不同，在分选筒的转 动下，强磁性颗粒和弱磁性颗粒产生不同的运动轨 迹，强磁性颗粒被吸附在磁筒上或向磁筒方向偏移， 最终进入强磁性矿物接矿斗内；而弱磁性或非磁性 颗粒由于受磁场力较弱，在离心力、重力等作用下被 抛到非磁性物出口，从而完成物料的分选过程。 实际矿石中的组成较为复杂，不单单为磁性差 基金项目国家国际科技合作专项资助 2 0 1 5 D F R 7 0 6 6 0 收稿日期2 0 1 7 - 0 9 1 9修回日期2 0 1 8 - 0 2 - 0 7 作者简介王芝伟 1 9 8 5 一 ，男，河北霸州人，硕士，工程师，主要从事磁选理论与装备的研究工作。 万方数据 2 0 18 年第2 期 王芝伟等于式筒式磁选机联用技术研究及实践 8 3 异较为明显的强磁性物、弱磁性物和非磁性物，而是 存在大量连生体，其磁性介于强磁性物和弱磁性物 之间，不同磁性的矿石会产生不同的运动轨迹，在矿 石分选过程中矿石在抛离筒体时会形成扇形抛物 面。如图1 所示，通常对于磁筒由近及远，矿石产品 磁性依次降低，如对于磁铁矿而言，靠近磁场区域矿 石品位高于远离磁场区域的矿石品位。 在矿石抛离区域设置分矿点，即可在每个分矿 点位置获得不同精尾产率与品位的产品，故分矿板 位置设置为可调以获得最佳分选条件。矿石组份单 一、磁性矿解离度较好、磁包裹程度较轻时，设置一 个分矿点即可实现分选目标，根据工艺条件也可对 两种产品进行多次分选。当矿石组分复杂、磁性矿 磁性差异较大或磁包裹较为严重时，可增加分矿点 数量提前获得所需合格精矿或尾矿，并对中矿另行 针对性处理。在工业应用中，单筒分选时通常设置 单一分矿点，将人选矿石分离为两种产品后进人后 续流程，设备占地空间小、后续工艺配置简单，同时 资金投入少。 ＼ 眨添 ＼、捌、 r， ＼ △ 分矿点2 l．．．．．J．．J．，l，．．．．．．一 { 菏母。区。} 印【{ I 中f 0 。。I ‘ 电田k 图1干式分选轨迹示意图 F i g ．1 S c h e m a t i cd i a g r a mo fd r y s e p a r a t i o nt r a j e c t o r y 1 ．1 C T F 型干式筒式磁选机 C T F 干式筒式磁选机主要应用于低品位磁铁矿 入磨前的干式预选，能够有效提高入磨品位，降低选 矿成本。在缺水地区还可以应用于细粒级干选，部 分取代湿式粗选作业。如图2 所示，C T F 型磁选机 采用开放式磁系结构，圆周方向磁极N S 极性交替 排布，磁极间磁路通过空气隙闭合，磁力线轨迹较 长，磁场作用深度大。分选时矿石发生多次磁翻滚， 可有效降低脉石夹杂现象，有利于提高抛废率。针 对具有不同性质的物料可对应配置磁极尺寸参数， 磁场强度根据矿石性质通常设计为1 8 0 ～5 0 0m T ， 以满足不同待选矿物的分选要求。筒体线速度一般 设计为2 ～3 ．2m ／s ，在细粒提精等工艺条件下可提 高至4m ／s 以上． 1 一给料口；2 一箱体；3 一磁简；4 一机架；5 一分矿板； 6 一磁性物料出口；7 一非磁性物料出口；8 一减速机 图2C T F 型干式筒式磁选机结构图 F i g ．2 S t r u c t u r ed i a g r a mo fC T F t y p ed r yd r u ms e p a r a t o r 1 ．2R T G X 型干式强磁选机 R T G X 型干式强磁选机主要应用于弱磁性矿的 预选作业或非金属矿的除铁提纯作业，结构与C T F 干式筒式磁选机相似，但磁系结构完全不同。如图 3 所示，R T G X 型磁选机磁系结构在常规两面挤压磁 系基础上优化改进为磁场分布更加合理的三面挤压 磁系结构，磁场强度和梯度大幅提高。极性沿筒长 方向N S 极交替排布，通过磁极间导磁介质传导磁 力线形成闭合磁路，磁力线轨迹短、磁场梯度大，筒 表磁场强度高达lT 以上HJ 。由于磁路极性沿筒体 圆周方向一致，分选时矿石无磁翻滚和堆积现象，尤 其适用于分选弱磁性矿，利于提高产品回收率。通 过设计磁系配比结构可适用于各种粒级矿石的分 选，粗粒级可实现3 0 ～6 0n l l n 粒级弱磁性矿的预选 作业，细粒级也可实现一3m m 粒级弱磁性矿石的精 选或除铁提纯作业。 钐 蓼 S N霪N ．．一S 錾 S 。- N 篓 N _ - S 耋 S N l f ∽ l 导碰 ∽ z 图3R T G X 型干式强磁选机磁系结构示意图 F i g ．3 S t r u c t u r ed i a g r a mo fm a g n e t i cs y s t e mo f R T G Xt y p eh i g hi n t e n s i t ym a g n e t i cs e p a r a t o r 万方数据 8 4 有色金属 选矿部分2 0 1 8 年第2 期 2 应用情况 随着开采矿石的持续贫化，原有单一流程或单 台设备往往不能实现选别目标，故倾向于采用多段 分选。但是单纯增加设备数量无疑会增加配套设备 和厂房建设的资金投人，尤其在矿业形式不景气的 情况下，低投人、高产出是矿山对选矿设备的理想要 求。因此对现有设备配置进行优化改进和合理组 合，为现场提供成套的干选设备不失为一个重要方 向，工业实践中已经获得了较好的应用效果并创造 出可观的经济效益，实现了1 1 2 的目标。 2 ．1 2 C T F l 0 3 0 干式双筒式磁选机的应用 承德地区赋存大量低贫钒钛磁铁矿，其矿石储 量达到1 0 0 亿t ，常规磁性铁品位为5 ％一6 ％、钛 T i O 平均品位1 ～6 ％、磷 P 0 ， 平均品位2 ％～ 3 ％、钒 V O ， 平均品位仅0 ．1 5 ％。由于矿石品位 低，矿石选比很大，迫切需要高效预选抛尾装备提高 人磨品位，大幅降低选矿成本”J 。2 0 1 6 年5 月，华夏 建龙集团滦平建龙矿业有限公司启动17 0 0 万t ／a 超贫钒钛磁铁矿选矿改造工程，拟提高自产精矿质 量及自产贫磁铁矿利用率，进一步降低选矿成本。 改造工程采用高压辊磨一干式筛分一干式磁选新工 艺，高压辊磨超细碎过筛后 一6m m 产品达到 28 0 0t ／h ，由于场地限制仅能配置8 套干式磁选设 备，即要求单台处理量高达3 5 0t ／h ，而工业应用中 的最大规格中10 5 0m mX 30 0 0m m 干选机处理能 力仅为2 0 0t ／h 。针对现场处理量大、水分波动范围 大等特殊需求，通过多次实验室试验和现场工业试 验，最终研制出2 C T F l 0 3 0 双筒干式磁选机。该机 并非简单组合两台干式磁选机，而是进行了大量改 进和优化，充分发挥各个筒体的分选性能，实现大处 理量和分选精度的要求。如图4 所示，该机具有如 下特点 1 单台设备配置双磁筒结构，上下筒体之间布 置独特设计的分矿导流装置，取代了常规形式连接 两台单体设备时的溜槽或皮带机结构。 2 具备两次分选、提前“提精甩废”功能，可有 效发挥每个磁筒的处理能力，分选出精矿、尾矿两种 综合产品，单机处理量高达3 5 0t ／h 以上。 3 简体线速度高 最高达到4m ／s ，匹配小极 面多磁极磁系结构实现高频磁翻转，分选精度高，尤 其适用于入磨前的细粒干式粗选和扫选作业。 4 采用双层不锈钢筒皮耐磨防护，不锈钢筒皮 涡流形成的高温不仅可以防止高水分粉料粘接磁 筒，而且具有显著的焙干作用，能有效改善分选 条件。 5 分矿板导流装置灵活可调，可在水平和垂直 两个方向多位置进行调整，矿石适用性与指标可控 性好。 6 安装独立耐磨单元，便于安装、操作和维护。 7 密闭式分选箱体，上部配套除尘口，有效降 低干选粉尘污染。 1 一面板；2 一观祭门；3 一减速机；4 一电机； 5 一给矿斗；6 - - 上磁筒；7 一磁系调整装置； 8 一下磁筒；9 一轨道轮；1 0 一除尘1 3 图42 C T F 型双筒干式筒式磁选机结构图 F i g ．4 S t r u c t u r ed i a g r a mo fC T Ft y p ed r y d o u b l e - d r u mm a g n e t i cs e p a r a t o r 2 C T F l 0 3 0 干式磁选机于2 0 1 6 年9 月底完成安 装与调试，半年以来的工业应用考查表明，设备运行 状态良好，在给矿T F e 品位7 ％～9 ％、含水率约2 ％ 的条件下，精矿T F e 品位大于1 4 ％，合格抛废率高 达6 0 ％以上，且尾矿M F e 品位控制在0 ．6 ％以下。 新型干式磁选机的成功应用对匹配后续磨选流程及 其提质增效奠定了重要基础。 2 ．2R T G X 0 6 1 2 干式强磁选机的应用 马钢集团姑山铁矿赤铁矿矿石结构以块状结构 和角砾状为主，硬度大 厂 1 6 ～1 8 ，铁矿石嵌布粒度 很不均匀，碎磨较为困难。矿石中铁品位在4 5 ％- 5 0 ％，磁性很弱，常规磁选设备难以有效分选。为了 增产降耗和提高经济效益，姑山铁矿对磨前流程进 行改造，采用粗颗粒预选工艺预先抛出部分低品位 矿石，提前获得较高品位的块矿，该块矿既可再磨再 选获得更高品位的铁精矿，也可以根据矿石品位直 接人炉冶炼，该工艺采用3 台R T G X 0 6 1 2 型干式强 磁选机对赤铁矿块矿干式预选，筒表磁场强度高达 1T 以上，分选粒度3 0 ～6 0m m ，单机处理能力大于 5 0t ／h 。生产中通过对转速和分矿装置的调节可轻 易控制产品分选指标，可以获得产率3 4 ．7 3 ％、品位 5 1 ．3 7 ％的块状铁精矿，显著降低了破碎磨矿能耗并 提高了经济效益。 万方数据 2 0 1 8 年第2 期王芝伟等干式筒式磁选机联用技术研究及实践 8 5 3 R T G X 型与C T F 型干式磁选机的联 合应用 干式强磁选机应用于非金属矿可根据磁性差异 将矿石中矿物进行分离。以连云港某石榴石矿为例， 矿石中主要包括石榴石、钛铁矿、金红石和绿辉石等 矿物，采用磨碎一螺旋溜槽一烘干一筛分一磁选的工 艺流程。矿石中钛铁矿、石榴石、金红石比磁化率依 次降低，绿辉石和金红石比磁化率基本相同，采用磁 选工艺可将钛铁矿、石榴石和金红石、绿辉石先行分 离。由于石榴石与其它矿石相互伴生，一段磁选不易 获得较高纯度的石榴石。试验结果显示一次粗选一 次精选两段分选能够获得合格的石榴石精矿，但精选 尾矿中仍存在石榴石损失；而一次粗选一次扫选两段 分选，扫选精矿中仍有石榴石可以回收，故探索了精 选尾矿和扫选精矿再选作业，以提高石榴石回收率。 根据试验情况，制定了R T G X 型与C T F 型干式 磁选机联用方案。根据每段分选的产率情况对每段 磁筒筒径和筒长进行了匹配性设计，系统具有以下 特点 1 结构紧凑，占地空间小，无需安装螺旋输送 机或提升机，简化了设备流程配置。 2 每个磁筒上部均配备自重力均匀给料装置， 实现轴向均匀布矿，降低人料料层厚度，提高分选 指标。 3 筒体长度根据分矿矿量分别配置，筒体转速 可调，压缩设备投资，且现场分选指标适用性好。 4 具备两次精选两次扫选功能，可对单次精选 损失的矿石和单次扫选过量回收的矿石再选，兼顾 了精矿产品的质量和回收率。 如图5 所示，矿石通过R T G X 四筒强磁选机的 四道分选，将物料分离为石榴石、钛铁矿组分和绿辉 石、金红石组分。 四筒强磁选机产品包括石榴石、钛铁矿两种组 分，再通过C T F 双筒干式磁选机完成两次分选分出 石榴石组分和钛铁矿组分，实现对石榴石的提纯，如 图6 所示。 通过R T G X 型和C T F 型干式强磁选机的联合 应用，矿石经过选别后， 2 5 0 、一2 5 0 1 5 0 、一1 5 0 斗m 石榴石产品纯度分别达到8 6 ％、9 2 ％、9 0 ％ 以上。 4结论 C T F 型干式筒式磁选机和R T G X 干式筒式强磁 f i 馏I l 钛铁矿{ j I 绿挥丁i 、金红百H ⋯ 图5R T G X 四筒干式强磁选机分选原理图 F i g ．5S e p a r a t i o np r i n c i p l eo fR T G Xt y p ef o u r d r u m d r yh i g hi n t e n s i t ym a g n e t i cs e p a r a o r 给中{ I ． 钛铁矿出u f i 韶山H 1 I J 图6C T F 双简干式磁选机分选原理图 F i g ．6S e p a r a t i o np r i n c i p l eo fC T Ft y p e d o u b l e d r u md r ym a g n e t i cs e p a r a o r 选机两种设备是磁性矿石分选的重要设备，对于弱 磁性矿的分选需要匹配使用。由于二者磁系结构和 磁场特性的差异，可以将两种设备进行配合使用，取 长补短。对混合型矿石进行分选时，C T F 和R T G X 前后配置，实现弱磁一强磁选配置并完成预选一扫 选作业，或强磁一弱磁配置并实现预选一精选作业。 随着环保要求日益提高，干选设备与除尘系统配套 水平有待进一步提高，需要掌握矿石中细粉矿石的 分布情况，并计算出更加合理的除尘压力和风量，最 大化除尘系统的除尘效率，以降低干选过程中细粉 对环境的污染。细粒级矿石中的细粉 一7 4 斗m 以 下 含量较高时，分选过程中容易形成磁絮团夹杂， 降低精矿品位。目前风力分选与磁选结合工艺是有 效提高细粉矿石分选效果的一个重要方法，尤其适 用于缺水地区。干式筒式磁选机成套设备与风力分 选设备的联合应用是未来发展的一个重要方向，提 万方数据 8 6 有色金属 选矿部分2 0 1 8 年第2 期 高干式风力分选精度、处理能力和可靠性是需要研 究的重要课题。 参考文献 [ 1 ] 冉红想，史佩伟，刘永振．干式磁选设备的现状与应用 进展[ J ] ．有色设备，2 0 1 0 6 1 1 1 3 ． [ 2 ] 赵瑞敏，史佩伟，田华伟，等．细碎磁铁矿干式磁选机研 制[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 1 5 4 2 - 4 5 ． 上接第6 7 页 [ 3 ] B R U C EGB A T C H E L O R ．M a c h i n eV i s i o nf o rI n d u s t r i a l A p p l i c a t i o n s [ M ] ．L o n d o n S p r i n g e r ，2 0 1 2 ． [ 4 ] D E Q I N GS U N ，S T E F A NR O T H ，M I C H A E LJ ．B L A C K ．A q u a n t i t a t i v ea n a l y s i so fc u r r e n tp r a c t i c e si n o p t i c a lf l o w e s t i m a t i o na n dt h ep r i n c i p l e sb e h i n dt h e m [ J ] ．I n t e r n a t i o n a l J o u r n a lo fC o m p u t e rV i s i o n ，2 0 1 4 ，1 0 6 2 1 1 5 ．1 3 7 ． [ 5 ] R A S H I DME ，T H O M A SV I N U ．AB a c k g r o u n dF o r e g r o u n d C o m p e t i t i v eM o d e lf o rB a c k g r o u n dS u b t r a c t i o ni nD y n a m i c B a c k g r o u n d [ J ] ．P r o c e d i aT e c h n o l o g y ，2 0 1 6 ，2 5 5 3 6 - 5 4 3 ． [ 6 ] 周西汉，刘勃，周荷琴．一种基于对称差分和背景消 减的运动检测方法[ J ] ．计算机仿真，2 0 0 5 4 1 1 7 ． 1 1 9 ，1 2 3 ． [ 7 ] B A R N I C HO ，V A ND R O O G E N B R O E C KM ．V i B e a u n i v e r s a l b a c k g r o u n d s u b t r a c t i o n a l g o r i t h m f o rv i d e o s e q u e n c e s [ J ] ．I E E E T r a n sO U I m a g eP r o c e s s i n gA P u b l i c a t i o no ft h eI E E ES i g n a lP r o c e s s i n gS o c i e t y ，2 0 1l ，2 0 6 1 7 0 9 - 1 7 2 4 ． [ 8 ] G A OT A O ，L I UZ H E N G G U A N G ，Y U ES H I H O N G ，e ta 1 ． R o b u s tb a c k g r o u n ds u b t r a c t i o ni nt r a f 矗cv i d e o s e q u e n c e [ J ] ．J o u r n a lo fC e n t r a lS o u t hU n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y 。 2 0 1 0 ，1 7 1 1 8 7 1 9 5 ． [ 9 ] W A N GX ，G U OL ．H i g h w a yt r a f f i cv i d e od e t e c t i o nm e t h o d [ J ] ．J o u r n a lo fC o m p u t e rA p p l i c a t i o n s ，2 0 1 2 ，3 2 6 [ 3 ] 冉红想．多筒干式强磁选机的研制及应用[ J ] ．有色金 属 选矿部分 ，2 0 1 0 3 4 2 掣． [ 4 ] 王芝伟，冉红想．永磁强磁选机磁系仿真模拟及结构优 化[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 5 5 7 3 - 7 6 ． [ 5 ] 王芝伟，宗金彪，史佩伟．粗颗粒分选大型磁选机的研 制与工业实验研究[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 3 增刊 2 1 9 - 2 2 1 ． 1 5 8 5 一1 5 8 8 ． [ 1 0 ] G R E G G I ON ，B E R N A R D I N OA ，L A S C H IC ，e ta 1 ．F a s t e s t i m a t i o no fG a u s s i a nm i x t u r e m o d e l sf o r i m a g e s e g m e n t a t i o n [ J ] ．M a c h i n eV i s i o na n dA p p l i c a t i o n s ， 2 0 1 2 ，2 3 4 7 7 3 - 7 8 9 ． [ 1 I ] 霍迎秋，秦仁波，邢彩燕，等．基于C U D A 的并行K ． m e a n s 聚类图像分割算法优化[ J ] ．农业机械学报， 2 0 1 4 1 1 4 7 ．5 3 。7 4 ． [ 1 2 ] 卢文龙，王建军，刘晓军．基于C U D A 的高速并行高斯 滤波算法[ J ] ．华中科技大学学报 自然科学版 ，2 0 1 1 5 1 0 ．1 3 ． [ 1 3 ] 肖汉，周清雷，张祖勋．基于多G P U 的H a r r i s 角点检 测并行算法[ J ] ．武汉大学学报 信息科学版 ，2 0 1 2 7 8 7 6 - 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