礦井井下排水方案設(shè)計(jì)一、礦井井下排水方案設(shè)計(jì)概述

礦井井下排水是保證礦井安全生產(chǎn)和設(shè)備正常運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)需綜合考慮礦井水文地質(zhì)條件、排水量需求、排水高度、設(shè)備選型、經(jīng)濟(jì)性及可靠性等因素。本方案設(shè)計(jì)旨在提供一套科學(xué)、合理、高效的礦井井下排水方案，確保礦井排水系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，降低事故風(fēng)險(xiǎn)。

二、排水方案設(shè)計(jì)原則

（一）安全性原則

1.確保排水系統(tǒng)在各種工況下均能安全運(yùn)行，防止因排水中斷導(dǎo)致礦井積水。

2.設(shè)備選型應(yīng)符合防爆、防腐蝕等安全標(biāo)準(zhǔn)，適應(yīng)井下惡劣環(huán)境。

（二）經(jīng)濟(jì)性原則

1.優(yōu)化設(shè)備選型，在滿足排水需求的前提下降低初期投資和運(yùn)行成本。

2.采用節(jié)能技術(shù)，如變頻調(diào)速等，減少電力消耗。

（三）可靠性原則

1.設(shè)計(jì)冗余系統(tǒng)，如備用泵、雙路供電等，提高系統(tǒng)可靠性。

2.定期維護(hù)檢查，確保設(shè)備處于良好狀態(tài)。

三、排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（一）排水量計(jì)算

1.確定排水對(duì)象：包括礦井正常涌水量、雨季涌水量、消防用水量等。

2.計(jì)算排水總量：根據(jù)礦井生產(chǎn)規(guī)模和涌水規(guī)律，估算最大排水量。

-示例：某礦井日正常涌水量為500m3，雨季最大涌水量為1200m3，消防用水量按200m3/d考慮。

3.預(yù)留備用系數(shù)：在計(jì)算總排水量時(shí)，預(yù)留1.1～1.2的備用系數(shù)，確保系統(tǒng)應(yīng)對(duì)突發(fā)情況。

（二）排水高度確定

1.根據(jù)礦井最低水位至排水泵出口的高度差，計(jì)算揚(yáng)程需求。

2.考慮管路沿程損失和局部損失，增加10%的安全余量。

-示例：若最低水位至排水泵出口垂直高度為150m，則總揚(yáng)程需按165m設(shè)計(jì)。

（三）排水設(shè)備選型

1.水泵選型：

-根據(jù)排水量、揚(yáng)程選擇離心泵或混流泵，優(yōu)先選用耐腐蝕材料（如不銹鋼）制造。

-示例：選用QY型耐腐蝕離心泵，流量范圍200-1500m3/h，揚(yáng)程范圍30-160m。

2.電機(jī)選型：

-采用變頻調(diào)速電機(jī)，根據(jù)實(shí)際流量自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，降低能耗。

3.備用系統(tǒng)：

-設(shè)置備用泵，定期切換運(yùn)行，確保主泵故障時(shí)系統(tǒng)不中斷。

（四）管路系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.管徑計(jì)算：根據(jù)排水量和流速要求（一般1.5-3m/s），計(jì)算管徑。

2.管材選擇：井下環(huán)境腐蝕性強(qiáng)，推薦使用玻璃鋼、不銹鋼或耐腐蝕鋼管。

3.安裝要求：

-管路應(yīng)盡量減少?gòu)濐^，避免積液；

-設(shè)置檢查井和泄水閥，便于維護(hù)。

（五）供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.雙路供電：主、備用電源獨(dú)立接入，防止單電源故障導(dǎo)致停泵。

2.自動(dòng)切換裝置：設(shè)置ATS自動(dòng)切換柜，確保主電源故障時(shí)自動(dòng)切換至備用電源。

四、排水系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)

（一）日常檢查

1.每日檢查水泵運(yùn)行狀態(tài)（電流、振動(dòng)、聲音等），發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理。

2.檢查管路有無泄漏、堵塞，確保排水暢通。

（二）定期維護(hù)

1.每月清洗水泵濾網(wǎng)，防止雜質(zhì)影響效率。

2.每季度檢查電機(jī)絕緣和軸承潤(rùn)滑，確保運(yùn)行穩(wěn)定。

（三）應(yīng)急處理

1.如遇排水量突增，立即啟動(dòng)備用泵并調(diào)整運(yùn)行頻率。

2.發(fā)現(xiàn)管路爆裂等緊急情況，立即停泵并關(guān)閉閥門，防止事故擴(kuò)大。

五、經(jīng)濟(jì)性分析

（一）初期投資

1.設(shè)備費(fèi)用：水泵、電機(jī)、管路等硬件成本。

-示例：QY型泵組（含電機(jī)）單價(jià)約8萬元，雙泵系統(tǒng)合計(jì)16萬元。

2.安裝費(fèi)用：管路鋪設(shè)、電氣配套等費(fèi)用。

（二）運(yùn)行成本

1.電力費(fèi)用：根據(jù)排水量及電費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算年耗電量。

-示例：日均排水1000m3，變頻泵平均功率30kW，年電費(fèi)約10萬元。

2.維護(hù)費(fèi)用：人工、備件更換等費(fèi)用。

（三）效益評(píng)估

1.通過優(yōu)化排水系統(tǒng)，減少因積水導(dǎo)致的停產(chǎn)損失。

2.節(jié)能技術(shù)可降低長(zhǎng)期運(yùn)行成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

六、結(jié)論

礦井井下排水方案設(shè)計(jì)需綜合考慮技術(shù)、經(jīng)濟(jì)及安全因素，采用科學(xué)合理的設(shè)備選型和系統(tǒng)配置，確保排水系統(tǒng)高效穩(wěn)定運(yùn)行。通過科學(xué)的維護(hù)管理，可延長(zhǎng)設(shè)備壽命，降低運(yùn)行成本，為礦井安全生產(chǎn)提供保障。

三、排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)（續(xù)）

（一）排水量計(jì)算（續(xù)）

1.涌水量分類及測(cè)定

-正常涌水量：通過歷史水文數(shù)據(jù)、鉆孔抽水試驗(yàn)等確定，需考慮季節(jié)性變化。

-方法：收集近3-5年月度排水量記錄，取平均值作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

-最大涌水量：

-方法：結(jié)合水文地質(zhì)勘察報(bào)告，疊加區(qū)域降雨影響系數(shù)（如雨季系數(shù)1.2-1.5）。

-示例：正常涌水量500m3/d，雨季系數(shù)1.3，則最大涌水量可達(dá)650m3/d。

-消防及事故用水量：

-按照礦井設(shè)計(jì)規(guī)范，消防用水量需滿足同時(shí)滅火需求，一般按100-200m3/h計(jì)算。

2.排水系統(tǒng)冗余設(shè)計(jì)

-主/備用泵配置：主泵負(fù)責(zé)70-80%排水量，備用泵至少滿足20%峰值需求。

-管路冗余：設(shè)置至少兩條獨(dú)立管路，其中一條故障時(shí)另一條可承載100%流量。

（二）排水高度確定（續(xù)）

1.靜揚(yáng)程與動(dòng)揚(yáng)程

-靜揚(yáng)程：水泵安裝高度至最低吸水位的垂直距離。

-測(cè)量方法：使用水準(zhǔn)儀測(cè)量泵軸中心與吸水池最低水位的差值。

-動(dòng)揚(yáng)程：包括管路沿程損失和局部損失。

-計(jì)算公式：

動(dòng)揚(yáng)程=靜揚(yáng)程+沿程水頭損失+局部水頭損失

-示例：沿程損失按每100m管道0.5m計(jì)，局部損失按管件數(shù)量估算（如彎頭每處0.3m）。

2.安全裕量

-必須在計(jì)算總揚(yáng)程基礎(chǔ)上增加10-15%的安全余量，防止泵在低流量時(shí)因汽蝕失效。

（三）排水設(shè)備選型（續(xù)）

1.水泵性能匹配

-高效區(qū)選擇：水泵銘牌高效區(qū)應(yīng)覆蓋70%以上設(shè)計(jì)流量范圍。

-示例：某泵高效區(qū)流量范圍為800-1200m3/h，設(shè)計(jì)流量1000m3/h，匹配度良好。

-耐磨設(shè)計(jì)：針對(duì)含沙量高的排水（如>30mg/L），需選用雙流道或流道襯耐磨材料（如高鉻鑄鐵）。

2.電機(jī)防護(hù)等級(jí)

-井下潮濕環(huán)境需選用IP55或更高防護(hù)等級(jí)電機(jī)，并配備密封檢查裝置。

3.自動(dòng)控制配置

-液位控制系統(tǒng)：通過超聲波或壓力傳感器自動(dòng)啟停水泵，避免干轉(zhuǎn)或空載運(yùn)行。

-多泵輪換邏輯：主泵運(yùn)行時(shí)，備用泵以50%負(fù)荷變頻同步運(yùn)行，防止泵長(zhǎng)期閑置銹蝕。

（四）管路系統(tǒng)設(shè)計(jì)（續(xù)）

1.管材腐蝕性評(píng)估

-測(cè)試排水水中氯離子濃度（如>100mg/L），選擇雙相不銹鋼或玻璃鋼管。

2.管路支撐設(shè)計(jì)

-垂直管段每5-8m設(shè)置承重支架，水平管段利用巷道結(jié)構(gòu)錨固，防止震動(dòng)。

3.排氣設(shè)計(jì)

-管路最高點(diǎn)設(shè)置自動(dòng)排氣閥，防止氣蝕影響水泵效率。

（五）供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)（續(xù)）

1.變頻器選型

-采用VFD變頻器，具備過載保護(hù)和軟啟動(dòng)功能，減少電機(jī)啟動(dòng)電流沖擊。

2.電纜選型

-根據(jù)電機(jī)額定電流（如80kW泵組約200A），選用6平方毫米以上銅芯電纜，并敷設(shè)雙路電纜。

四、排水系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)（續(xù)）

（一）日常檢查（續(xù)）

1.振動(dòng)監(jiān)測(cè)

-使用便攜式振動(dòng)儀檢測(cè)泵軸振動(dòng)值（正常值<0.08mm/s），異常時(shí)檢查軸承間隙。

2.泄漏檢測(cè)

-每日目視檢查泵體、管路連接處有無油漬或滴水，重點(diǎn)檢查密封墊片。

（二）定期維護(hù)（續(xù)）

1.葉輪清洗

-每季度拆卸葉輪，清除泥沙和腐蝕物，用專用刷子清洗葉道。

2.軸承潤(rùn)滑

-根據(jù)電機(jī)手冊(cè)要求，每半年更換一次潤(rùn)滑脂（如鋰基潤(rùn)滑脂），并記錄加注量。

（三）應(yīng)急處理（續(xù)）

1.泵組切換測(cè)試

-每月手動(dòng)切換主/備用泵，驗(yàn)證控制回路和電氣連接可靠性。

2.管路爆裂預(yù)案

-預(yù)先在管路易損段（如彎頭處）安裝快速切斷閥，泄漏時(shí)立即隔離故障段。

五、經(jīng)濟(jì)性分析（續(xù)）

（一）初期投資（續(xù)）

1.設(shè)備升級(jí)選項(xiàng)

-可選用磁力驅(qū)動(dòng)泵替代普通離心泵，減少泄漏風(fēng)險(xiǎn)（但成本增加30-40%）。

（二）運(yùn)行成本（續(xù)）

1.節(jié)能措施

-采用智能控制算法，根據(jù)實(shí)際涌水量動(dòng)態(tài)調(diào)整泵組運(yùn)行臺(tái)數(shù)和轉(zhuǎn)速。

（三）效益評(píng)估（續(xù)）

1.減少停產(chǎn)損失

-通過備用系統(tǒng)，可將排水中斷導(dǎo)致的停產(chǎn)時(shí)間控制在0.5小時(shí)內(nèi)。

六、安全與環(huán)保措施

（一）安全防護(hù)

1.電氣安全

-泵房?jī)?nèi)設(shè)置漏電保護(hù)器（額定電流≤200mA），并定期檢測(cè)接地電阻（<2Ω）。

2.機(jī)械防護(hù)

-泵軸伸出部分安裝防護(hù)罩，防止人員接觸。

（二）環(huán)保措施

1.排水處理

-設(shè)置沉淀池去除沙礫，定期清理淤泥（每年2-3次）。

2.噪音控制

-泵房采用隔音罩或消聲器，確保噪聲水平<85dB(A)。

七、系統(tǒng)優(yōu)化建議

（一）智能化升級(jí)

1.安裝遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)，實(shí)時(shí)傳輸泵組參數(shù)至地面控制室。

（二）材料升級(jí)

1.對(duì)高腐蝕性區(qū)域管路采用玻璃鋼襯塑技術(shù)，延長(zhǎng)使用壽命至5年以上。

八、結(jié)論（續(xù)）

礦井排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)需從冗余配置、節(jié)能降耗、智能控制等多維度優(yōu)化，結(jié)合地質(zhì)條件動(dòng)態(tài)調(diào)整方案。通過精細(xì)化維護(hù)和應(yīng)急預(yù)案，可顯著提升系統(tǒng)可靠性，為礦井提供長(zhǎng)效排水保障。

一、礦井井下排水方案設(shè)計(jì)概述

礦井井下排水是保證礦井安全生產(chǎn)和設(shè)備正常運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)需綜合考慮礦井水文地質(zhì)條件、排水量需求、排水高度、設(shè)備選型、經(jīng)濟(jì)性及可靠性等因素。本方案設(shè)計(jì)旨在提供一套科學(xué)、合理、高效的礦井井下排水方案，確保礦井排水系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，降低事故風(fēng)險(xiǎn)。

二、排水方案設(shè)計(jì)原則

（一）安全性原則

1.確保排水系統(tǒng)在各種工況下均能安全運(yùn)行，防止因排水中斷導(dǎo)致礦井積水。

2.設(shè)備選型應(yīng)符合防爆、防腐蝕等安全標(biāo)準(zhǔn)，適應(yīng)井下惡劣環(huán)境。

（二）經(jīng)濟(jì)性原則

1.優(yōu)化設(shè)備選型，在滿足排水需求的前提下降低初期投資和運(yùn)行成本。

2.采用節(jié)能技術(shù)，如變頻調(diào)速等，減少電力消耗。

（三）可靠性原則

1.設(shè)計(jì)冗余系統(tǒng)，如備用泵、雙路供電等，提高系統(tǒng)可靠性。

2.定期維護(hù)檢查，確保設(shè)備處于良好狀態(tài)。

三、排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（一）排水量計(jì)算

1.確定排水對(duì)象：包括礦井正常涌水量、雨季涌水量、消防用水量等。

2.計(jì)算排水總量：根據(jù)礦井生產(chǎn)規(guī)模和涌水規(guī)律，估算最大排水量。

-示例：某礦井日正常涌水量為500m3，雨季最大涌水量為1200m3，消防用水量按200m3/d考慮。

3.預(yù)留備用系數(shù)：在計(jì)算總排水量時(shí)，預(yù)留1.1～1.2的備用系數(shù)，確保系統(tǒng)應(yīng)對(duì)突發(fā)情況。

（二）排水高度確定

1.根據(jù)礦井最低水位至排水泵出口的高度差，計(jì)算揚(yáng)程需求。

2.考慮管路沿程損失和局部損失，增加10%的安全余量。

-示例：若最低水位至排水泵出口垂直高度為150m，則總揚(yáng)程需按165m設(shè)計(jì)。

（三）排水設(shè)備選型

1.水泵選型：

-根據(jù)排水量、揚(yáng)程選擇離心泵或混流泵，優(yōu)先選用耐腐蝕材料（如不銹鋼）制造。

-示例：選用QY型耐腐蝕離心泵，流量范圍200-1500m3/h，揚(yáng)程范圍30-160m。

2.電機(jī)選型：

-采用變頻調(diào)速電機(jī)，根據(jù)實(shí)際流量自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，降低能耗。

3.備用系統(tǒng)：

-設(shè)置備用泵，定期切換運(yùn)行，確保主泵故障時(shí)系統(tǒng)不中斷。

（四）管路系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.管徑計(jì)算：根據(jù)排水量和流速要求（一般1.5-3m/s），計(jì)算管徑。

2.管材選擇：井下環(huán)境腐蝕性強(qiáng)，推薦使用玻璃鋼、不銹鋼或耐腐蝕鋼管。

3.安裝要求：

-管路應(yīng)盡量減少?gòu)濐^，避免積液；

-設(shè)置檢查井和泄水閥，便于維護(hù)。

（五）供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.雙路供電：主、備用電源獨(dú)立接入，防止單電源故障導(dǎo)致停泵。

2.自動(dòng)切換裝置：設(shè)置ATS自動(dòng)切換柜，確保主電源故障時(shí)自動(dòng)切換至備用電源。

四、排水系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)

（一）日常檢查

1.每日檢查水泵運(yùn)行狀態(tài)（電流、振動(dòng)、聲音等），發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理。

2.檢查管路有無泄漏、堵塞，確保排水暢通。

（二）定期維護(hù)

1.每月清洗水泵濾網(wǎng)，防止雜質(zhì)影響效率。

2.每季度檢查電機(jī)絕緣和軸承潤(rùn)滑，確保運(yùn)行穩(wěn)定。

（三）應(yīng)急處理

1.如遇排水量突增，立即啟動(dòng)備用泵并調(diào)整運(yùn)行頻率。

2.發(fā)現(xiàn)管路爆裂等緊急情況，立即停泵并關(guān)閉閥門，防止事故擴(kuò)大。

五、經(jīng)濟(jì)性分析

（一）初期投資

1.設(shè)備費(fèi)用：水泵、電機(jī)、管路等硬件成本。

-示例：QY型泵組（含電機(jī)）單價(jià)約8萬元，雙泵系統(tǒng)合計(jì)16萬元。

2.安裝費(fèi)用：管路鋪設(shè)、電氣配套等費(fèi)用。

（二）運(yùn)行成本

1.電力費(fèi)用：根據(jù)排水量及電費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算年耗電量。

-示例：日均排水1000m3，變頻泵平均功率30kW，年電費(fèi)約10萬元。

2.維護(hù)費(fèi)用：人工、備件更換等費(fèi)用。

（三）效益評(píng)估

1.通過優(yōu)化排水系統(tǒng)，減少因積水導(dǎo)致的停產(chǎn)損失。

2.節(jié)能技術(shù)可降低長(zhǎng)期運(yùn)行成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

六、結(jié)論

礦井井下排水方案設(shè)計(jì)需綜合考慮技術(shù)、經(jīng)濟(jì)及安全因素，采用科學(xué)合理的設(shè)備選型和系統(tǒng)配置，確保排水系統(tǒng)高效穩(wěn)定運(yùn)行。通過科學(xué)的維護(hù)管理，可延長(zhǎng)設(shè)備壽命，降低運(yùn)行成本，為礦井安全生產(chǎn)提供保障。

三、排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)（續(xù)）

（一）排水量計(jì)算（續(xù)）

1.涌水量分類及測(cè)定

-正常涌水量：通過歷史水文數(shù)據(jù)、鉆孔抽水試驗(yàn)等確定，需考慮季節(jié)性變化。

-方法：收集近3-5年月度排水量記錄，取平均值作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

-最大涌水量：

-方法：結(jié)合水文地質(zhì)勘察報(bào)告，疊加區(qū)域降雨影響系數(shù)（如雨季系數(shù)1.2-1.5）。

-示例：正常涌水量500m3/d，雨季系數(shù)1.3，則最大涌水量可達(dá)650m3/d。

-消防及事故用水量：

-按照礦井設(shè)計(jì)規(guī)范，消防用水量需滿足同時(shí)滅火需求，一般按100-200m3/h計(jì)算。

2.排水系統(tǒng)冗余設(shè)計(jì)

-主/備用泵配置：主泵負(fù)責(zé)70-80%排水量，備用泵至少滿足20%峰值需求。

-管路冗余：設(shè)置至少兩條獨(dú)立管路，其中一條故障時(shí)另一條可承載100%流量。

（二）排水高度確定（續(xù)）

1.靜揚(yáng)程與動(dòng)揚(yáng)程

-靜揚(yáng)程：水泵安裝高度至最低吸水位的垂直距離。

-測(cè)量方法：使用水準(zhǔn)儀測(cè)量泵軸中心與吸水池最低水位的差值。

-動(dòng)揚(yáng)程：包括管路沿程損失和局部損失。

-計(jì)算公式：

動(dòng)揚(yáng)程=靜揚(yáng)程+沿程水頭損失+局部水頭損失

-示例：沿程損失按每100m管道0.5m計(jì)，局部損失按管件數(shù)量估算（如彎頭每處0.3m）。

2.安全裕量

-必須在計(jì)算總揚(yáng)程基礎(chǔ)上增加10-15%的安全余量，防止泵在低流量時(shí)因汽蝕失效。

（三）排水設(shè)備選型（續(xù)）

1.水泵性能匹配

-高效區(qū)選擇：水泵銘牌高效區(qū)應(yīng)覆蓋70%以上設(shè)計(jì)流量范圍。

-示例：某泵高效區(qū)流量范圍為800-1200m3/h，設(shè)計(jì)流量1000m3/h，匹配度良好。

-耐磨設(shè)計(jì)：針對(duì)含沙量高的排水（如>30mg/L），需選用雙流道或流道襯耐磨材料（如高鉻鑄鐵）。

2.電機(jī)防護(hù)等級(jí)

-井下潮濕環(huán)境需選用IP55或更高防護(hù)等級(jí)電機(jī)，并配備密封檢查裝置。

3.自動(dòng)控制配置

-液位控制系統(tǒng)：通過超聲波或壓力傳感器自動(dòng)啟停水泵，避免干轉(zhuǎn)或空載運(yùn)行。

-多泵輪換邏輯：主泵運(yùn)行時(shí)，備用泵以50%負(fù)荷變頻同步運(yùn)行，防止泵長(zhǎng)期閑置銹蝕。

（四）管路系統(tǒng)設(shè)計(jì)（續(xù)）

1.管材腐蝕性評(píng)估

-測(cè)試排水水中氯離子濃度（如>100mg/L），選擇雙相不銹鋼或玻璃鋼管。

2.管路支撐設(shè)計(jì)

-垂直管段每5-8m設(shè)置承重支架，水平管段利用巷道結(jié)構(gòu)錨固，防止震動(dòng)。

3.排氣設(shè)計(jì)

-管路最高點(diǎn)設(shè)置自動(dòng)排氣閥，防止氣蝕影響水泵效率。

（五）供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)（續(xù)）

1.變頻器選型

-采用VFD變頻器，具備過載保護(hù)和軟啟動(dòng)功能，減少電機(jī)啟動(dòng)電流沖擊。

2.電纜選型

-根據(jù)電機(jī)額定電流（如80kW泵組約200A），選用6平方毫米以上銅芯電纜，并敷設(shè)雙路電纜。

四、排水系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)（續(xù)）

（一）日常檢查（續(xù)）

1.振動(dòng)監(jiān)測(cè)

-使用便攜式振動(dòng)儀檢測(cè)泵軸振動(dòng)值（正常值<0.08mm/s），異常時(shí)檢查軸承間隙。

2.泄漏檢測(cè)

-每日目視檢查泵體、管路連接處有無油漬或滴水，重點(diǎn)檢查密封墊片。

（二）定期維護(hù)（續(xù)）

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