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PAGEADDINCNKISM.UserStylexxxxx學(xué)院《井巷與隧道工程》課程設(shè)計某煤礦雙軌運輸水平大巷斷面及爆破設(shè)計學(xué)生姓名:學(xué)生學(xué)號:201510學(xué)院:安全工程學(xué)院專業(yè)班級:采礦工程1542班專業(yè)課程:井巷與隧道工程指導(dǎo)教師:20xx年12月15日

《井巷與隧道工程》課程設(shè)計題目題目:某煤礦年設(shè)計生產(chǎn)能力180萬噸t,為瓦斯礦井,采用立井單水平上下山開拓方式,采用中央分列式通風,井下最大涌水量為400m3/h。設(shè)計巷道為雙軌水平運輸大巷,長3000m,服務(wù)年限為25年;巷道通過的流水量為120m3/h,風量為42m3/S;采用ZK10-9/550型直流架線式電機車牽引1.5t礦車運輸。巷道內(nèi)鋪設(shè)一趟直徑Φ為200mm的壓氣管和一趟直徑Φ為100mm的供水管。設(shè)計的大巷穿過中等穩(wěn)定巖層,巖石堅固性系數(shù)=4~6。該礦實行“三八”工作制,敷設(shè)有動力電纜和通訊電纜;計劃月進尺180m,每月實際工作30d,實行掘支平行作業(yè),每一掘進班完成一個循環(huán)。預(yù)計正規(guī)循環(huán)率為0.9,炮眼利用率為0.9。設(shè)計內(nèi)容:1、選擇合適的巷道斷面形狀。2、設(shè)計雙軌直線段的巷道斷面。確定巷道凈寬、拱高、墻高、凈斷面面積、凈周長,并進行風速校核。選擇合適的支護方式,確定支護參數(shù)。最后確定巷道的掘進斷面尺寸。3、布置巷道內(nèi)水溝和管線。4、計算巷道掘進工程量和材料消耗量。5、繪制巷道斷面施工圖,編制巷道特征表和每米巷道掘進工程量和材料消耗表。6、根據(jù)設(shè)計的斷面圖,編制爆破作業(yè)圖表。包括爆破原始條件,三個方向的炮眼布置圖、裝藥量及起爆順序、預(yù)期爆破效果表。設(shè)計要求:1、在規(guī)定的時間內(nèi)認真、獨立地完成計算、繪圖、編寫說明書等全部工作。作到分析論證清楚、論據(jù)確鑿,并積極采用切實可行的先進技術(shù),力爭使設(shè)計成果達到較高水平。2、要通過計算確定的,必須有必要的計算步驟和過程。要參照有關(guān)規(guī)范和經(jīng)驗確定的,請說明確定理由。設(shè)計參照依據(jù):《煤礦安全規(guī)程》、《煤礦井巷工程質(zhì)量驗收規(guī)范》、《煤礦巷道斷面和交岔點設(shè)計規(guī)范》、《煤礦礦井采礦設(shè)計手冊》、《井巷工程》東兆星等。3、說明書用稿紙手寫(或打?。笞舟E工整,內(nèi)容完整,表格要用統(tǒng)一編號和表頭。圖紙繪制用CAD,繪圖比例用1:50,紙型為A4。圖紙格式要求按示例一,示例二;線型、線寬及圖例,參照采礦設(shè)計手冊采礦制圖部分要求。4、提交的設(shè)計成果包括:設(shè)計說明書及有關(guān)圖紙(巷道斷面施工圖,炮眼布置圖)。目錄第一節(jié)選擇巷道斷面形狀與支護方式 1第二節(jié)巷道凈斷面尺寸確定 1一、確定巷道凈寬度B 1二、確定巷道凈高度H 1三、確定巷道凈斷面面積S和凈周長P 3第三節(jié)風速校核巷道凈斷面面積 3第四節(jié)巷道水溝尺寸選擇及管線布置 3第五節(jié)確定巷道掘進斷面尺寸 3一、選擇支護參數(shù) 3二、選擇道床參數(shù) 4三、確定巷道掘進斷面尺寸 4四、計算巷道掘進工程量和材料消耗量 5第六節(jié)繪制巷道斷面施工圖 6第二部分爆破說明書及爆破圖表編制 7第一節(jié)爆破工程的原始條件 7第二節(jié)爆破器材選擇 7一、炸藥 7二、雷管 7三、鑿巖機具的型號 7四、起爆器材 7第三節(jié)爆破參數(shù)的設(shè)計與計算 8一、掏槽方法、炮眼直徑、深度、數(shù)目、單位炸藥消耗量 8二、炮眼的名稱、位置、個數(shù)、深度、角度及炮眼編號 9三、各類炮眼的裝藥結(jié)構(gòu)、裝藥量、炮泥填塞長度、連線方法和起爆順序 10第四節(jié)爆破作業(yè)安全措施 11一、鉆眼安全技術(shù)措施 11二、爆破安全技術(shù)措施 12第五節(jié)爆破圖表 13參考文獻 14

第一部分巷道斷面設(shè)計第一節(jié)選擇巷道斷面形狀與支護方式設(shè)計年產(chǎn)180萬噸t礦井的第一水平運輸大巷,一般服務(wù)年限在20年以上,采用900mm軌距雙軌運輸?shù)拇笙?,其凈寬?m以上,巷道穿過中等穩(wěn)定巖層,在簡化設(shè)計同時既有利于施工和安全生產(chǎn),又具有明顯的經(jīng)濟效益的條件下,設(shè)計該巷道斷面為圓弧拱形,采用鉆眼爆破方法掘進。該巷道設(shè)計選用螺紋鋼樹脂錨桿和噴射混凝土支護,局部需要加強支護地段鋪設(shè)鋼筋網(wǎng),形成錨噴網(wǎng)聯(lián)合支護。第二節(jié)巷道凈斷面尺寸確定一、確定巷道凈寬度B查《井巷工程》【1】表3-2知ZK10-9/550電機車寬A1=1360mm、高h=1550mm;1.5t礦車寬1050mm、高1150mm。根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》【2】,取巷道人行道寬C=840mm>800mm,非人行道一側(cè)安全間隙寬a=400mm。又查《井巷工程》表3-3知巷雙軌中線距b=1600mm,則兩電機車之間距離為1600-(1360/2+1360/2)=240mm>200mm故巷道凈寬度:B=a1+b+c1=(400+1360/2)+1600+(1360/2+840)=4200mm二、確定巷道凈高度H(一)確定巷道拱高h0一般情況下,圓弧拱形巷道拱高h0取h0=B/3=4200/3=1400mm。圓弧拱半徑R由《井巷工程》【1】圖3-7(b)圓弧拱行巷道斷面壁高幾何分析:B3+R2-解的R=2275mm。(二)確定巷道壁高h31.按架線電機車導(dǎo)電弓子要求確定h3查《井巷工程》表3-6中圓弧拱形巷道拱高公式:h3式中h4——軌面起電機車架線高度,按《煤礦安全規(guī)程》取h4=2000mm;hc——道床總高度。查《井巷工程》【1】表3-10選30kg/m鋼軌,再查《井巷工程》表3-5得hc=410mm,道碴高度hb=220mm;n——導(dǎo)電弓子距拱壁安全間距,取n=300mm;K——導(dǎo)電弓子寬度之半,K=718/2=359,取K=360mm;b1——軌道中線與巷道中線間距,b1=B/2-a1=4200/2-1080=1020mm。由于本設(shè)計中斷面形式是圓弧拱且R=2275mm故h3≥h4+hc+R2-B22.查《井巷工程》【1】表3-6中圓弧拱形巷道拱高按管道裝設(shè)要求確定h3h3式中h5——渣面至管子底高度,按《煤礦安全規(guī)程》取h5=1800mm;h7——管子懸吊件總高度,取取h7=900mm;m——導(dǎo)電弓子距管子間距,取m=300mm;D——壓氣管法蘭盤直徑,D=335mm;b2——軌道中線與巷道中線間距,b2=B/2-c1=4200/2-1520=580mm。h3=1800+900+220+875-1787=2008mm3.查《井巷工程》【1】表3-6中圓弧拱形巷道拱高按人行高度要求確定h3:h3式中j——距壁j處的巷道有效高度不小于1800mm。j≥100mm,一般取j=200mm,h3≥1800+hb+R綜上計算,并考慮一定的富余量,確定本巷道壁高為h3=2220mm。則巷道凈高度H=h3-h(huán)b+h0=2220-220+1400=3400mm。三、確定巷道凈斷面面積S和凈周長P查《井巷工程》【1】中圓弧拱形巷道表3-8凈斷面積S=B(0.24B+h2)式中h2——道碴面以上巷道壁高,h2=h3-h(huán)b=2220-220=2000mm故S=B(0.24B+h2)=4200×(0.24×4200+2000)=12633600mm2=12.6m2查《井巷工程》中圓弧拱形巷道斷面計算公式表3-8凈周長P:P=2.27B+2h2=2.27×4200+2×2000=13534mm=13.5m第三節(jié)風速校核巷道凈斷面面積查《井巷工程》【1】中巷道允許的最高風速表3-9,知vmax=8m/s;已知通過大巷風量Q=42m3/s,代入式(1-4)得v=QS=故設(shè)計的大巷斷面積,風速沒超過規(guī)定,可以使用。第四節(jié)巷道水溝尺寸選擇及管線布置已知通過本巷道的水量為120m3/h,現(xiàn)采用水溝坡度為3‰,查《井巷工程》中巷道水溝規(guī)格和材料消耗表3-12得:水溝深400mm、水溝寬400mm,水溝凈斷面積0.16m2;水溝掘進斷面積0.203m2,每米水溝蓋板用鋼筋1.633kg、混凝土0.0276m3,水溝用混凝土0.133m3。管子懸吊在人行道一側(cè),電力電纜掛在非人行道一側(cè),通訊電纜掛在管子上方。第五節(jié)確定巷道掘進斷面尺寸一、選擇支護參數(shù)本巷道采用錨噴支護,根據(jù)巷道凈寬4.2m、穿過中等穩(wěn)定巖層即屬Ⅳ類圍巖、服務(wù)年限大于20年等條件,確定選用錨固可靠、錨固力大并且能迅速安裝的樹脂錨桿。錨桿桿體為φ20mm螺紋鋼,每個孔安裝兩個樹脂藥卷,錨固長度≥700mm,設(shè)計的錨桿預(yù)緊力≥50kN,錨固力≥120kN。錨噴支護參數(shù):錨桿長度選取2.0m,間距0.78≈0.8m,排距0.8×0.8m,噴射混凝土層厚T1=100mm,設(shè)計強度為C18,分兩次噴射,每次噴射50mm厚,故支護厚度T=T1=100mm。巷道局部需加強支護段,在首次噴射50mm厚混凝土后鋪設(shè)φ6mm的鋼筋網(wǎng),網(wǎng)格尺寸為100mm×100mm,形成錨噴網(wǎng)聯(lián)合支護。二、選擇道床參數(shù)根據(jù)本巷道通過的運輸設(shè)備,已選用30kg/m鋼軌,其道床參數(shù)hc、hb分別為410和220mm,道渣面至軌面高度ha=hc-h(huán)b=410-220=190mm。采用鋼筋混凝土軌枕。三、確定巷道掘進斷面尺寸查《井巷工程》【1】中圓弧拱形巷道斷面計算表3-8計算公式得:巷道設(shè)計掘進寬度B1=B+2T=4200+2×100=4400mm。巷道計算掘進寬度B2=B1+2δ=4400+2×75=4550mm。巷道設(shè)計掘進高度H1=H+hb+T=3400+220+100=3720mm。巷道計算掘進高度H2=H1+δ=3720+75=3795mm。巷道設(shè)計掘進斷面面積:S1=0.24B2+1.27BT+1.57T2+B1h3=0.24×42002+1.27×4200×100+1.57×1002+4400×2220=14550700mm2取S1=14.6m2。巷道計算掘進斷面積S2=0.24B2+1.27BT+1.57T2+0.24T+0.1B+0.01+B2h3則:s2=0.24×42002+1.27×4200×100+1.57×1002+0.24×100+0.1×4200+0.01+4550×2220=14884144mm2,取S2=14.9m2四、計算巷道掘進工程量和材料消耗量查《井巷工程》【1】中圓弧拱形巷道斷面計算表3-8計算公式得:每米巷道拱與墻計算掘進體積V1=S2×1=14.9×1=14.9m3每米巷道墻腳計算掘進體積V1=0.2(T+δ)×1=0.2×(0.1+0.075)×1=0.04m3每米巷道拱與墻噴射材料消耗V2=(1.27B+1.57T+0.24)T1+2h3T1則:V2=(1.27×4.2+1.57×0.1+0.24)×0.1+2×2.22×0.1=1.02m每米巷道墻腳噴射材料消耗V4=0.2T1×1=0.2×0.10×1=0.02m3每米巷道噴射材料消耗(不包括損失)V=V2+V4=1.02+0.02=1.04m3每米巷道錨桿消耗N=(P1-0.5M)/(MM')式中P1——計算錨桿消耗周長且P1=1.27×4.2+3.14×0.1+0.24+2×2.22=10.3(根)故N=(P1-0.5M)/(MM')=(10.3-0.5×0.8)/(0.8×0.8折合重量為:G=15.5×[l×π×d24×ρ]=15.5×[2.0×3.14×0.022/4×7850]=76.41kg式中l(wèi)——錨桿長度,l=2.0m;d——錨桿直徑,d=20mm;ρ——錨桿材料密度,ρ=7850kg/m3。經(jīng)計算的G=76.41kg。由于每根錨桿安裝兩個樹脂藥卷,則每米樹脂藥卷消耗M=2×N=31(支)每排錨桿數(shù)為:N'×0.8=15.5×0.8≈13(根每排樹脂藥卷數(shù): M×0.8=31×0.8≈25(支)每米錨噴巷道粉刷面積:Sn=1.27B3+2h2+0.24式中B3=B2-2T=4.55-2×0.10=4.35m故Sn=1.27×4.35+2×2.0+0.24=9.8m2第六節(jié)繪制巷道斷面施工圖表1-1運輸大巷特征圍巖類別斷面面積/m2設(shè)計掘進尺寸/mm噴射厚度/mm錨桿/mm凈周長/m凈面積設(shè)計掘進寬高型式外露長度排列方式間距排距錨桿長直徑Ⅳ12.614.644003720100螺紋鋼樹脂錨桿50方形80080020002013.5表1-2運輸大巷每米工程量及材料消耗圍巖類別計算掘進工程量/m3錨桿數(shù)量材料消耗/mm粉刷面積/m2巷道墻腳噴射材料/m3錨桿錨桿消耗/kg樹脂藥卷/支Ⅳ14.90.0415.51.0476.41319.8圖1-1運輸大巷斷面施工圖

第二部分爆破說明書及爆破圖表編制第一節(jié)爆破工程的原始條件水平運輸大巷長度3000m,服務(wù)年限為25年;采用圓弧拱型巷道斷面,巷道設(shè)計掘進面積14.6m2,巷道設(shè)計掘進寬度4.4m,掘進高度3.72m。該大巷穿過中等穩(wěn)定巖層,巖石堅固性系數(shù)=4~6。并有少量瓦斯與少量涌水,該礦實行“三八”工作制,計劃月進尺180m,每月實際工作30d,實行掘支平行作業(yè),每一掘進班完成一個循環(huán)。預(yù)計正規(guī)循環(huán)率為0.9,炮眼利用率為0.9。第二節(jié)爆破器材選擇一、炸藥我國目前使用的礦用炸藥有煤礦許用乳化炸藥、水膠炸藥根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》采用規(guī)格性能為直徑:32mm,長度:160mm,質(zhì)量:150g的煤礦許用乳化炸藥藥卷。二、雷管采用瞬發(fā)雷管或總延期時間在130ms內(nèi)的煤礦許用毫秒延期雷管。三、鑿巖機具的型號根據(jù)設(shè)計條件,巖石的堅固性系數(shù)(f=4~6)、土壤及巖石分類選用YT-24型氣腿式鑿巖機。本設(shè)計選用防爆型組合釬子,且規(guī)格為L(mm):3500mm;Φ(mm):38,釬頭的規(guī)格為一字形釬頭,直徑與釬桿吻合為Φ40~45。四、起爆器材煤礦井下均采用電力起爆發(fā),是通過由電雷管、導(dǎo)線和起爆電源(專用發(fā)爆器)三部分組成的起爆網(wǎng)路來實現(xiàn)的。巷道掘進電爆網(wǎng)絡(luò)的起爆電源,主要采用防爆型電容式發(fā)爆器。電容式發(fā)爆器所能提供的電流不太大,一般只用于起爆串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的電雷管。MFB系列煤礦許用電容式發(fā)爆器(簡稱發(fā)爆器)適用于具有甲烷、煤塵爆炸性氣體混和物的煤礦井下,在周圍環(huán)境溫度為-20℃~40℃,相對濕度為95%左右時作起爆電雷管之用。也可適用于其他礦業(yè)、開山、采石及消除障礙等爆破工程中作起爆電雷管之用。此次施工選用型號為MFB-80A的電容式發(fā)爆器,其發(fā)爆器的性能指標由《井巷工程》表2-14查的:引發(fā)能力為80/發(fā),峰值電壓為950/V,主電容量為40×2/μF,輸出沖能27/A2·ms,供電時間4-6/ms,最大外阻260/Ω。第三節(jié)爆破參數(shù)的設(shè)計與計算一、掏槽方法、炮眼直徑、深度、數(shù)目、單位炸藥消耗量1.掏槽方法本次設(shè)計采用直眼掏槽。因為設(shè)計巷道穿過巖層的巖石堅固性系數(shù)?=4~6,并且這種掏槽方式簡單,易于掌握,適用于各種巖層條件,效果較好。2.炮眼直徑設(shè)計使用炸藥藥卷直徑為32mm,根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗,一般炮眼直徑比藥卷直徑大6~8mm,所以,確定炮眼直徑為40mm。不偶合系數(shù)D為1.25。3.炮孔深度炮眼深度可按計劃月進度確定,即l≥LyN·n式中l(wèi)—炮眼深度,m;—計劃月進尺,180m;N—每月實際用于掘進的天數(shù),30d;n—每日完成掘進循環(huán)數(shù),3次;—正規(guī)循環(huán)率,0.9;—炮眼利用率,0.9。根據(jù)氣腿式鑿巖機最佳深度范圍(1.82~2.5),確定炮眼深度為2.5m。4.炮眼數(shù)目:查《平巷掘進》炸藥消耗定額,確定單位炸藥消耗量q=2.15kg/m3,雷管消耗定額為2.64個/m3。(1)每循環(huán)理論炸藥消耗量和雷管消耗炸藥=2.15×14.6×2.5×0.9=70.6kg雷管2.64SLη=2.64×14.6×2.5×0.9=86.7個式中S—掘進斷面積,14.6m2q—單位炸藥消耗量,2.15η—炮眼利用率,0.9:L—炮眼深度,2.5m(2)炮眼個數(shù)可按下式估算(2-2)式中N—炮眼數(shù)目m—設(shè)計使用炸藥藥卷長度,0.16m;P—設(shè)計使用炸藥每個藥卷的重量,0.15kg;S—巷道掘進面積,14.6m2;q—單位炸藥消耗量,2.15a—裝藥系數(shù),0.5N≥2.15×14.6×0.16×0.90.5×0.15=5.單位巖石消耗量確定單位炸藥消耗量q=320220×1.48=2.15kg/m二、炮眼的名稱、位置、個數(shù)、深度、角度及炮眼編號(一)掏槽眼由于巷道寬度較小,根據(jù)掏槽眼類型和適應(yīng)條件,確定采用以直眼掏槽。掏槽眼共布置5個,其中裝藥眼4個,編號空2~5。空眼1個,編號1。掏槽眼、空眼布置成近似菱形,眼深加長0.2m為2.2m。(二)周邊眼中硬巖石光面爆破周邊眼間距一般為400~600mm,炮眼密集系數(shù)為0.8~1.0。根據(jù)該石門巖石性質(zhì)和石門寬度確定頂眼間距400mm、幫眼間距均為500mm,炮眼密集系數(shù)取0.8,則周邊眼最小抵抗線(光面層厚度)為600mm,共布置頂眼10個,編號43~52。幫眼9個,編號40~42和53~58。底眼布置8個,編號59~66,間距為500mm,眼深度為2.0m,另外加一個水溝眼,將水溝一起爆出(三)輔助眼根據(jù)周邊眼最小抵抗線和掏槽眼的位置,確定布置二圈輔助眼。第一圈間距600mm,炮眼為7個,編號6-12;第二圈間距400mm,炮眼27個,編號13~39。三、各類炮眼的裝藥結(jié)構(gòu)、裝藥量、炮泥填塞長度、連線方法和起爆順序(一)裝藥結(jié)構(gòu):掏槽眼、輔助眼、底眼和水溝眼均采用反向連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu),藥卷直徑為φ32mm。(二)裝藥量1、掏槽眼裝藥系數(shù)取為0.6,則其每個炮眼裝藥卷數(shù)為 N=(L×式中,L為炮眼深度,a為裝藥系數(shù),m為藥卷長度故N=2.2×2、輔助眼裝藥系數(shù)取為0.5,則其每個炮眼裝藥卷數(shù)為N故N=則掏槽眼所需質(zhì)量共M=73、周邊眼頂眼和幫眼裝藥集中度均取200g/m,炮泥填封長度取0.3m。則炮眼可裝藥長度=炮眼長度-封泥長度=2.0-0.3=1.7m每眼裝藥量=0.2×1.7=0.34kg,可取為0.4kg,合直徑35mm和32mm各一卷頂眼裝藥量=0.4×10=4kg幫眼裝藥量=0.4×9=3.6kg底眼裝藥系數(shù)取為0.55,則其每個炮眼裝藥卷數(shù)為 N=(故N=M水溝眼裝藥量N綜上,工作面每循環(huán)使用炸藥炸藥量=5.4+35.7+4+3.6+8.4+1.03=58.1kg設(shè)計總裝藥量小于循環(huán)理論炸藥消耗量70.6kg,符合定額要求。第四節(jié)爆破作業(yè)安全措施一、鉆眼安全技術(shù)措施1.操縱中必須精力集中,發(fā)現(xiàn)不正常的聲音或震動,應(yīng)立即停機進行檢查,并及時排除故障,方準繼續(xù)作業(yè);2.換釬、檢查風鉆加油時,應(yīng)先封閉風門,方準進行,在進行中不得碰觸風門以免發(fā)生傷亡事故。3.鉆眼機具要扶穩(wěn),鉆桿與鉆孔中心必須在一條線上;鉆機運轉(zhuǎn)過程中,嚴禁用身體支撐風鉆的轉(zhuǎn)動部分;4.經(jīng)常檢查風鉆有無裂紋,螺栓有無松動,長套和彈簧有無松動是否完整,確認無誤后方可使用,5.工作時必須戴好風鏡、口罩和安全帽。二、爆破安全技術(shù)措施1.裝藥時必須采取連續(xù)裝藥,藥卷間不得留有間隙,裝藥剩余部分使用黃土泥封填,封泥長度不得小于0.5m,嚴禁用塊狀材料或可燃性材料做封泥,無封泥炮孔嚴禁放炮,嚴禁放糊炮和明火放炮。

2.裝藥時,每裝好一個炮眼,其雷管腳線,必須及時擰成短路,嚴禁拖在刮板運輸機上,不得與電纜、電線等導(dǎo)體接觸。

3.放炮母線必須用絕緣的雙線,嚴禁用金屬管或大地做回路,不得有明接頭。

4.放炮聯(lián)線串聯(lián),嚴禁并聯(lián)或串并聯(lián)。

5.采用分組裝藥時,一組裝藥必須一次起爆。嚴禁在一個采煤工作面使用兩臺放炮器同時進行放炮。

6.有下列情況之一者,不準裝藥放炮:

(1)風量不足或無風時;

(2)放炮地點附近20m范圍內(nèi)風流中瓦斯?jié)舛冗_到1%及以上時或局部瓦斯?jié)舛冗_到2%及以上時;

(3)炮眼內(nèi)出現(xiàn)水異狀,溫度驟高、驟低有顯著瓦斯涌出,煤巖變松,透老空等情況時;

(4)炮眼質(zhì)量不合格或數(shù)量不足時,放炮時\o"煤礦安全網(wǎng)"安全員、放炮員、\o"煤礦班組建設(shè)"班組長三者缺一人時。

7.放炮時放炮員和\o"煤礦班組建設(shè)"班組長派責任心強人員在工作面的運輸巷和回風巷站崗警戒,所有人員必須撤到

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