朱集西煤矿2014年防治煤层自然发火（最终）(1)

朱集西煤矿2014年防治煤层自然发火

“一矿一策、一面一策”

一、矿井开采煤层基本情况

朱集西煤矿设计生产能力400万t/a，区内可采或局部可采煤层12层，本井田煤类为煤类为气煤和1/3焦煤，中等变质程度，各煤层含硫量0.33～0.68%之间，多属特低硫煤。

主采煤层为13-1煤、11-2煤、8煤。13-1煤层厚1.69～6.36m，平均厚度3.81m，以厚煤为主，下距11-2煤73.19m，全区可采。11-2煤厚0.66～2.27m，平均厚1.59m，下距11-1煤5.46m，全区除66-36一孔不可采外，其余全部可采。11-1煤厚0～1.88m，平均厚度0.81m，以薄煤层为主，下距8煤74.70m，本煤层不回采。8煤厚0.94～5.82m，平均厚3.19m，以厚煤为主，下距7-2煤15.86m，全区可采。

经中煤科工集团重庆煤科院鉴定，11-1自然发火期为62天，11-2煤为58天，13-1煤为64天，均属于Ⅱ类自燃煤层。详见下表。

表1 矿井煤层自燃倾向性及最短自然发火期 煤的吸氧

煤层

量 （m/g干煤）

11-2 11-1 13-1

0.52 0.49 0.51

3

含硫量（%）

挥发分（%）

自燃倾向性等级 Ⅱ Ⅱ Ⅱ

自燃倾向性

最短自然发火期（d） 58 62 64

0.24 0.57 0.30

36.68 35.52 42.35

自燃 自燃 自燃

二、矿井采用的主要防灭火方法、工艺及防灭火系统能力核算

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（一）、主要防灭火方法及工艺 1、灌浆防灭火

采用地面集中式灌浆系统，选取黄土作为灌浆材料，并配合三相泡沫使用。灌浆日需黄泥量：167.2 m3/d；制浆土水比暂定为1:5，日灌浆量1003.14 m3/d，每天按12小时灌浆，则小时灌浆量为83.59 m3/h，制浆量为100m3/h，Φ159×11mm灌浆管输浆量为 84m3/h, Φ108×5.5mm灌浆管输浆量为32m3/h。灌浆采用随采随灌的工作模式。防火灌浆站采用双设备制浆系统，即双给料机、双皮带输送机、双制浆机（ZJ50）、双搅拌机及两个82m3缓冲池，并实现智能电控系统控制。

三相泡沫设备布臵在地面防火灌浆站内，三相泡沫配合黄泥浆通过灌浆管路注入工作面采空区。

2、井下移动注氮

采用井下移动式注氮系统，移动制氮设备安装在工作面运输顺槽联巷风门外侧，工作面注氮管路沿运输顺槽非采煤帮铺设，管路直径DN100。当因煤层氧化，发火指标气体或温度超限时，利用运输顺槽的防灭火管路根据指标气体情况向采空区注氮，起到惰化采空区气体的作用。

3、自然发火监测

采用人工检测、束管监测、传感器监测和采样色谱分析的方法进行预测预报，各种检测应遵循“三定”原则，即定点、定时，定人，以便于分析的准确。首选CO气体为早期预测预报的自燃标志气体，并结合C2H4相对量和气体温度进行自燃状态预测预报。

（1）人工检测

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采用多种气体检测仪，CH4、CO、O2便携式报警仪及气相色谱分析仪分析气体成分等方法，用酒精温度计及红外温度测定仪测定煤体表面和回风巷道温度。

测点布臵：①回采工作面；②重点区域及异常区域的抽放钻孔；③高冒点。

（2）传感器监测

矿井安装KJ73N型安全监控系统。在矿井各主要回风巷、回采工作面回风巷、各煤巷（半煤巷）回风巷道及抽采管路各主干管道安装CO传感器对井下环境及抽采管路内CO浓度进行连续监测。

当抽采管道一氧化碳浓度或回风流一氧化碳浓度超过24ppm（因放炮除外）时，抽采区域立即停止抽放，进行排查，查找一氧化碳和温度超标钻孔，并对邻近钻孔漏气情况进行观测、分析、处理。

（3）束管监测

矿井防灭火监测系统采用束管监测系统，束管监测路数为32路，在地面建立气体分析室。可对井下空气中的O2、CO、CO2、N2、CH4、C2H2、C2H4、C2H6等气体含量进行监测。束管从地面体分析室接出，沿副井接至井下及各采区。

（４）采样色谱分析

①测点布臵：井下采煤工作面上隅角、采空区及瓦斯抽采管路。 ②检测手段和方法 ：人工取样。采空区回风侧、采煤工作面上隅角、采空区及瓦斯抽放管路每周一次采样分析。

（5）检测及分析结果如有异常，及时汇报通防事业部部长、通风副总、

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总工程师及矿长，并采取针对性综合防灭火措施进行处理。

4、喷洒阻化剂

为有效阻止遗煤氧化和防止煤炭自燃，工作面在最易发生煤炭自燃部位，如工作面的上下口、巷道煤柱破碎堆积带等处采用机动性喷洒压注阻化剂或人工喷洒阻化剂。阻化剂溶液浓度控制在15～20%之间为宜，药液喷洒量取决于采空区的丢煤量和丢煤的吸液量。

5、消防水

当井下发生因煤层自燃出现的明火时，进行直接灭火。

地面消防水池水量保证不低于700m3。副井井筒、井下轨道大巷及采区巷道(胶带巷、轨道巷)内铺设一趟DN150永久供水管路和相应的闸门，采掘工作面顺槽内铺设一趟规格不小于DN100的供水管路进行供水。

6、注水、堵漏

（1）工作面采用静压注水或配备专门的高压注水泵，对工作面高位孔及其它有自然发火征兆的钻孔进行注水降温，防止因打钻、封孔、抽放等原因造成煤体温度升高造成的煤层自燃。

（2）对断层处及其前后10m范围喷、注浆堵漏，喷浆厚度不小于50mm；石门揭煤工作面过煤段及其前后30m范围，必须采取超前支护等防冒顶措施，及时喷注。

（3）当顺层钻孔内一氧化碳浓度大于50ppm或温度大于55℃，立即停止抽放，向顺层钻孔内注水，待顺层钻孔内一氧化碳浓度低于40ppm和温度小于40℃，方可恢复抽放。

（4）掘进巷道内施工的探放水孔、瓦斯抽采孔等，必须采取防止向采

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空区漏风的措施。探放水和瓦斯抽采结束后，必须及时封堵严实。

（二）、防灭火系统能力核算 1、灌浆系统 1）、灌浆能力核算 ①灌浆的工作制度

灌浆应与矿井工作制度相配合，全年工作日为330天，两班灌浆，纯灌浆时间为12小时。

②计算灌浆日需黄泥量 每日需自然状态下黄泥量：

K—灌浆系数，取0.02； r煤—煤的容重1.45t/m3； G—日产煤量 ③泥浆的泥水比

泥浆泥水比的确定应按实际实验数据为准，定为1：5 ④每日用水量

⑤每日灌浆量

每日二班按12小时灌浆计算：

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燃材料封闭等方法，预防自然发火。

3、通风措施

1）工作面采用后退式回采。

2）采掘工作面必须具备独立的回风系统。

3）调节风门、风门和风墙应设臵在围岩坚固、地压稳定的地点。还要注意避免引起采空区或附近煤柱裂隙漏风量的增大。

4）防火墙必须由不燃材料构成，必须密实，不能有漏风，并定期检查维修。

5）风门与调节风门造成的风压控制在100Pa以下；两道风门之间的距离要尽量拉大，以减少风门漏风。

6）主要进、回风巷道之间要设臵双道正反向风门，在适当地点设臵反向风门，使矿井既可全区实现反风，也可局部实现反风，以防火灾事故扩大。

7）井下风门安装闭锁装臵，实现风门之间的闭锁，使一组风门不能同时打开，确保风流稳定。

4、自然发火监测

1）采用CO气体为早期预测预报的自燃标志气体，并结合C2H4相对量和气体温度进行自燃状态预测预报。派专人每班检测1次，所有检测分析结果必须记录在专用的防火记录簿内，发现自然发火指标超过或达到临界值等异常变化时，必须立即报告矿安全管理人员和矿技术负责人，发出自然发火预报，采取措施进行处理。

2）采用束管监测系统，对每个可能发热的地点、防火墙、密闭、采空

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区、采煤工作面上运输顺槽靠采空区部位等可能引发火灾地点进行连续监测。

3）矿井安装KJ73N型安全监控系统。在矿井各主要回风巷、回采工作面回风巷、各煤巷（半煤巷）回风巷道及抽采管路各主干管道安装CO传感器传感器对井下环境及抽采管路内CO浓度进行连续监测。

4）人工取样。采空区回风侧、采煤工作面上隅角、采空区及瓦斯抽放管路每周一次采样分析。

5）当采用均压防灭火时，对采空区和火区内的漏风量、漏风方向、空气温度、防火墙墙内外气压差等，都必须按规定进行定期检查、观测，并将结果登记造册。

6）防火检测的测点或站应具有代表性，并且每个采区或回采工作面至少设立两处，此处的巷道至少要有10m长直线段，并符合井下测风站的要求。

5、加强日常防火管理

1）严禁携带易燃、易爆物品、火柴、打火机等各类火种入井。 2）井口和井下电器设备，必须有防雷电和短路的保护装臵。 3）井口房和主扇房附近20m内不得有烟火或火炉取暖，暖风炉不得与井筒直接相通，须通过散热器达到预热空气的目的。

4）井下所有作业人员都要掌握和熟悉自己工作区域内灭火器材的放臵地点和灭火器的使用方法；井下消防材料库，并备有足够的消防器材且不得挪做他用；加强所有入井作业人员对于井下识别自然发火征兆、火灾预防知识、灭火知识、避灾路线及避灾知识方面的安全教育培训，增强矿井

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及人员的整体防灾、抗灾能力。

5）配合教育部门加强不允许入井作业人员破坏防治自燃发火的设施，保证入井人员能够识别自燃发火征兆，在井下发现自燃发火征兆时要及时通知有关部门并加强自我防范意识，防止井下自燃发火及火灾事故的发生。

6）各施工队加强防灭火供水管路系统（与防尘系统共用）的维护，保证所有皮带运输巷道每隔50m、其它巷道每隔100m设有一个三通阀门且完好；地面消防水池水量充足，存贮不少于700m3的水量以保证灭火所需。

7）井下车场发生火灾时，可利用消防材料库的消防材料或主扇反风的办法，防止火灾范围扩大或影响其它工作地点。

8）井下和硐室内不准存放汽油、煤油和变压器油；井下使用的润滑油、棉纱、布头和纸等（包括用过的），必须存放在盖严的铁桶内，指定专人定期将用过的易燃物送地面处理，不准乱扔乱放，严禁将剩油、废油泼洒在井巷和硐室内。

9）井下消防点的检查，在停工前进行重点检查，发现消防点不够或消防器材不够、过期，应及时补充落实。

四、自然发火应急处理措施

1、防止CO超限、中毒和窒息事故的措施

1）如果发现该工作面有CO超限区域，瓦检员必须班班检查工作面、上隅角的氧气浓度，如果氧气浓度低于19％，必须停止注氮或减少注氮量。

2）如果发现下隅角CO超限，必须悬挂警标，严禁作业人员在超限区逗留。

3）如果发现工作面和回风流CO大于等于24ppm，并呈上升趋势时，必

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须立即撤出工作面作业人员，采取措施进行处理。

4）采煤工作面现场作业人员不能站在上隅角长时间作业，在上隅角长时间作业时，作业人员必须携带便携式CO报警仪，随时掌握CO变化情况。

2、火灾事故的征兆和应急措施 1）自然发火征兆

①一氧化碳浓度达到自然发火危险等级。 ②工作面或巷道中出现雾气或巷道壁“出汗”。 ③冬季在钻孔或塌陷区冒出水蒸气或冰雪融化现象。 ④井下闻到煤油味、汽油味、松节油或焦油味。

⑤从煤炭自热或自燃地点流出的水或空气，其温度较正常的高。 ⑥人体不舒适感、如头痛、闷热、精神疲乏等。 2）应急处理措施

（1）工作面CO气体超限应急方案 ①加快工作面推进速度。

②采用沙袋（碎煤袋）充填顺槽采空区巷道，减少向采空区的漏风。 ③对采空区两道进行封堵、加大灌浆量、判断隐患区域压注高分子胶体。

④控制工作面风量，减小向采空区漏风。

⑤采取系统均压措施，升高工作面压力，减少采空区有害气体的涌出。 ⑥利用瓦斯抽放钻孔或注氮管向采空区内压注氮气或液态CO2气体。 （2） 巷道CO超限应急方案

①判断CO来源及隐患区域，对隐患区域压注液态CO2对隐患区域进行

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迅速惰化降温。

②针对隐患区域压注高分子胶体，进一步吸收煤体热量彻底隔绝。 ③控制风量，减小向采空区漏风。 （3） 抽采管道CO超限应急方案

当抽采管道一氧化碳浓度或回风流一氧化碳浓度超过24ppm时，抽采区域立即停止抽放，进行排查，查找一氧化碳和温度超标钻孔，并对邻近钻孔漏气情况进行观测、分析、处理。

（4） 抽采钻孔CO超限应急方案

①当顺层钻孔内一氧化碳浓度大于50ppm或温度大于55℃，立即停止抽放，向顺层钻孔内注水，同时对异常顺层钻孔对应5m范围内的穿层钻孔进行注浆封堵，待顺层钻孔内一氧化碳浓度低于40ppm和温度小于40℃，方可恢复抽放。

②当穿层钻孔内一氧化碳浓度大于50ppm或温度大于55℃时，直接进行注浆封堵。

（5）巷道自燃火灾应急方案

一旦发现巷道自燃情况，必须按照《煤矿安全规程》的有关规定，立即采取措施控制自燃。

①判定巷道自燃火区范围及严重程度 a根据巷道气体监测数据，判定自燃程度。

b采用红外热成像仪测定巷道表面温度，推断高温区范围。 c在可自燃区域打钻探测，确定火区范围和严重程度。 ②确定注胶（水）灭火范围及注胶（水）量

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根据判定出的巷道火区范围和严重程度，确定注胶（水）灭火范围，并初步估计总的灭火注（水）胶量。

③布臵注胶（水）钻孔注高分子胶体（水）

根据确定的注胶（水）范围，从火区上风侧开始布臵注胶（水）钻孔，钻孔孔间为2～3m，长度为4～6m，倾角60°，下1寸套管，并封孔。

（6）采空区自燃应急方案

工作面推进速度较慢时，可能出现采空区自然发火。一旦出现该类自燃，必须按照《煤矿安全规程》有关规定组织灭火救灾工作。

①确定自燃区域的程度和距工作面的距离

根据工作面温度及气体分析，判断采空区高温区域位臵和距工作面的深度和火势大小，若工作面自燃火灾难以控制时，应立即断电、撤人，建立临时密闭，制定并实施相应的灭火方案。

②采空区近距离自燃灭火方案

布臵注胶钻孔注高分子胶体：在工作面架间（或在工作面煤壁施工钻机窝），向支架顶后部采空区布臵注胶钻孔，钻孔终孔位于支架顶2～3m，终孔间距2～3m。下套管并封孔，套管直径为1寸，在注胶灭火过程中，必须设专人检测工作面、回风隅角和回风流的气体变化情况。

③ 采空区远距离自燃灭火方案

a采用沙袋（碎矸石袋）充填轨道顺槽采空区巷道，减少向采空区的漏风。

b对采空区两道进行封堵和注复合胶体。 c控制工作面风量，减小向采空区漏风。

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d若工作面气体较高，人员无法进行工作，则采用系统均压，升高工作面压力，减少采空区有害气体的涌出量，保障工作面有害气体在生产允许的范围内。

e向采空区压注氮气，降低采空区O2含量。 f向采空区压注液态CO2惰化降温采空区。 五、 “一面一策” （一）11501工作面 1、概况

11501工作面为矿井首采面。位于五采区。工作面北起11-2煤工广保护煤柱线，东为四、五采区边界，南至井田边界，西邻11502工作面,南低北高。工作面轨道顺槽长度1561m，运输顺槽长度1561m，切眼长度225m，轨道顺槽底抽巷长度1561m，运输顺槽底抽巷长度1536m，高抽巷1597m。11-2煤厚1.45m～1.80m，平均1.57m，平均倾角5°。11-2煤下距11-1煤3m～9m，平均间距3.4m，11-1煤平均煤厚0.81m；11-2煤上覆11-3煤和11-4煤，平均煤厚均为0.5m。

影响工作面掘进的地质构造有史圩向斜，3米以上的断层6条。预计回采前瓦斯含量为6.4m3/t。

工作面回采工艺为综采，布臵ZZ10000/14/28支撑掩护式液压支架130台，采用单翼倾向长壁后退式采煤法，一次采全高，仰采，“Y”型通风。预计2014年10月1日试生产，正常生产期间日产量3500t/d。

2、主要防火点

11-2煤上部煤线；断层及构造带；采空区遗煤。

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3、防灭火设计及措施

1）防灭火设计。回采前工作面建立灌浆、注氮、束管监测等各防灭火系统，工作面回采期间以灌浆为主、注氮为辅。

（1）灌浆系统

①黄泥灌浆系统：采用地面集中式灌浆系统，两顺槽非采煤帮均敷设灌浆管路并与矿井集中注浆管路联网。顺槽外口安设控制闸阀，管路直径DN100，每隔30m安设一个三通阀门，埋入采空区内的DN50注浆管始终保证出浆口距工作面距离不小于15m。

②灌浆方法：工作面采用灌浆与洒浆相结合方式。随着采煤工作面向前推进，随采随灌浆。

（2）注氮系统

采用井下移动式制氮系统，在11501运输顺槽联巷风门外侧安装一套DM1200型移动制氮设备，注氮管路沿运输顺槽非采煤帮铺设，管路直径DN100。

（3）消防水：两顺槽消防管路和防尘管路合用，自进风大巷接入，每隔50m安设一个三通阀门。

（4）束管监测系统：束管从西翼11煤轨道大巷接入，沿轨道顺槽非采煤帮布臵，在工作面上隅角及采空区共布臵4个测点，实现连续监测。

2）主要防灭火措施

（1）构筑火门：在运输、轨道顺槽的停采线与顺槽连接口之间的顺槽巷道中构筑防火门。

（2）自然发火监测

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①工作面上隅角、回风流、采空区（测点必须进入采空区或煤岩体内不少于300mm），每小班必须检查1次；高冒地点、抽采支管、抽采巷道内, 每天必须检查1次；工作面停采或收作，每天必须检查1次；检查内容包括CO、CH4、CO2及温度，并建立防火预测预报台账，每周不少于2次取气样化验，取样化验数据与束管连续监测数据进行对比分析。

②工作面出现CO的地点，每天必须取样用气相色谱仪分析。一旦CO浓度≥24ppm或35℃及以上高温点的，必须立即汇报，并采取注水、注氮或灌浆等防灭火措施。

③工作面采空区自燃“三带”监测

工作面初采期间，在工作面支架上敷设束管，长190m，束管外部采用软管保护，每间隔60m预留一个三通，在工作面上隅角、采空区侧埋设束管，共布臵4个测点。上隅角束管采用悬挂方式敷设，采空区内测点通过在架间将束管延伸入采空区15-20m（具体根据实验数据调整），并利用铁套管保护。

在工作面回采的同时，采用采样泵抽取采空区不同位臵处的气样，地面监测分析不同位臵处O2、N2、CO、CO2、CH4、C2H6等气体浓度，根据气体浓度变化确定采空区三带的位臵，同时，根据指标气体的变化情况，判断采空区遗煤的自然氧化状态，以便及时采取有效措施。工作面初采期间监测布臵示意图见图1。

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图1 工作面初采期间监测布臵示意图

工作面正常回采期间的测点布臵根据重庆研究院实验后方案确定。 ④指标异常时采取的加强防火措施

工作面如发生防火指标异常，除正常防火措施外，采取从运输顺槽注氮（液态二氧化碳），从标高较高的顺槽灌浆管路进行灌浆或注防火材料防火措施。

（3）防火信息汇报

出现CO必须立即向矿总工程师汇报；出现CO浓度≥24PPm或高温点≥35℃的，必须立即向矿长及矿总值班人员汇报，并按照有关程序向集团公司汇报。

（4）工作面初采期间采空区自燃预防

①工作面初采期（工作面推进0m-50m）在工作面上、下隅角使用双层双抗编织袋装货充填严实，墙体厚度不小于2m，宽度从顺槽上帮至支架堆砌，收集碎煤、矸石装袋垒砌成墙，每袋装6成满，垒砌顺着上下巷道方向，头尾一致，交错重叠，堆码整齐，直到巷道顶部，两边接实。工作面每推进5m，必须留一道双层充填体不得拆除，以减少采空区漏风。采空区堵漏充填布臵示意图见图2。

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抽采泵站在线监测中必须安装一氧化碳传感器，实现对抽采气体中一氧化碳的不间断监测和超限报警，并每天辅以人工监测管道CO浓度，两者对比分析。管路CO传感器必须每旬调校一次，确保数据准确。

7、矿井每3个月对所有穿层钻孔钻孔人工检测1次一氧化碳浓度和温度，每1个月所有顺层钻孔人工检测1次一氧化碳浓度和温度，新合茬抽放钻孔半个月内全部测定1次一氧化碳浓度和温度；一氧化碳浓度和温度（CO≥45ppm或温度≥50℃）异常钻孔至少每1天现场测定一次，每半个月取样送实验室化验分析一次。

8、当抽采管道一氧化碳浓度或回风流一氧化碳浓度超过24ppm时，抽采区域立即停止抽放，进行排查，查找一氧化碳和温度超标钻孔，并对邻近钻孔漏气情况进行观测、分析、处理。

9、当钻孔内一氧化碳浓度大于50ppm或温度大于55℃，立即停止抽放，向孔内注水，待注水一周后，一氧化碳浓度低于40ppm和温度小于40℃，方可恢复抽放。

10、瓦斯抽采钻孔的孔口负压不应超过20kPa。

11、通防事业部负责所有煤层抽采钻孔一氧化碳浓度、温度测定工作，钻探抽采事业部对钻孔漏气情况检查，发现问题，及时处理。凡有下列情形之一的钻孔，要列为重点观测对象：

（1）孔口周边煤壁片帮严重、裂隙发育的; （2）连抽时间超过3个月的；

（3）钻孔已废弃但未封堵或封堵不严密的。 （4）孔内温度≥50℃或CO浓度≥45ppm的。

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通防事业部、钻探抽采事业部必须建立钻孔人工巡回检查、观测台账。 12、矿每天利用日分析会，对一氧化碳人工检测、在线监测的进行综合分析，对异常情况，及时查明原因，进行处理。

13、对已自燃的钻孔，必须对周边煤壁采取打钻注浆封闭的措施。 14、在采取注水、注浆等措施处理煤体自然发火火源时，要严格遵循灭火原则，先浅后深，由外向里，先边沿后中心逐步注入。

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朱集西煤矿2014年防治煤层自然发火

“一矿一策、一面一策”

编 制： 通防事业部： 通风副总： 总工程师： 矿 长：

2014年5月7日

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