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基层要闻

彬长矿业:20年重大灾害防治之路

作者: 王英楠     时间: 2023-09-04     

2023813日,对于彬长矿业集团来说,是一个很不寻常的日子。中国煤炭工业协会等单位主办的复杂地质条件多元灾害治理高层论坛暨十四五国家重点研发计划项目研讨会在陕煤集团彬长矿业集团公司召开。中国工程院院士谢和平、彭苏萍、王双明、康红普、王国法、葛世荣、杨春和齐聚彬长,探讨煤矿灾害治理新良策;见证中国矿业大学(北京)博士后科研流动站彬长分站揭牌。这是彬长集团成立20年来举办的层次最高的院士专家论坛。

彬长矿区是被国家矿山安全监察局定性为全国煤矿灾害最重、治理难度最大、安全风险最高、有效防范和遏制重特大事故任务最繁重的矿区。2022811日,全国煤矿瓦斯和冲击地压重大灾害防治现场会在彬长矿区召开,标志着彬长矿业集团重大灾害防治走在全国前列。

2003年到2023年的20年里,彬长矿业走过了一条艰辛而成就斐然的治灾之路。

前身:应时而生 优势明显

彬长矿区位于陕甘两省交界处,东南距咸阳120公里、西安150公里,西北距甘肃平凉160公里,是连接秦陇的咽喉要道。彬长地区历史悠久,是中国古代农业的发祥地之一,是古丝绸之路陕西的最后一站。

3500年前,周族部落首领公刘在这里建立了一个叫做的小国,著名的《诗经》十五国风中的《豳风》所描绘的就是彬州市一带的风土人情。秦朝时在这里设置漆县,东汉时设置新平郡,北魏时改为白土县。

西魏时在这里设置豳州,唐开元年间改称邠州,古邠州的管辖范围大约在今旬邑、淳化、彬州市、长武四县区域。1964年文字改革时,经国务院批准邠州改称彬县。但彼时的彬县,还是黄土漫漫,泾河滔滔,丰富的煤炭资源,静静地沉睡在这片广袤大地。

命运的齿轮总在不经意间开始转动。

进入新世纪,这片热土再次引起广泛关注:彬长煤田是陕西省第二大煤田,煤区原煤埋藏浅、储量大、煤层厚、煤质好,彬长煤既是优质的动力用煤和气化用煤,也是符合有关标准要求的环保煤。彬长矿区面积790平方公里,已探明煤炭地质储量67.29亿吨,属黄陇侏罗纪煤田。关于我国煤炭基地的划分,还有一个特定的历史背景。

20026月开始,我国部分地区电力供应紧张,并逐渐扩展到全国较大范围,继而引发了作为主要一次能源的煤炭供应紧张和价格上扬,煤炭成为制约经济社会发展的重要因素之一。

为了从根本上改变煤炭工业面貌,推动煤炭工业走上经济效益好、科技含量高、安全状况好、资源消耗低、环境污染少的新型工业化发展道路,实现煤炭工业可持续发展,更好地满足国民经济发展对煤炭的需求,国家规划建设13个煤炭基地98个矿区。

13个煤炭基地依次为:神东基地、陕北基地、黄陇基地、晋北基地、晋中基地、晋东基地、蒙东基地、两淮基地、鲁西基地、河南基地、冀中基地、云贵基地、宁东基地。

黄陇基地又包含彬长(含永陇)、黄陵、旬耀、铜川、蒲白、澄合、韩城、华亭8个矿区。

当时,省外不少企业提出参与彬长矿区的开发,竞争十分激烈。

针对这种情况,陕西省政府审时度势,毅然决定在彬长矿区组建大型煤炭企业,尽快启动矿区开发,尽快将资源优势转化为经济优势,促进陕西经济发展。

200271日,陕西省政府第十二次常务会决定开发彬长矿区,列为十二五重点项目,省政府成立彬长矿区开发建设协调小组。省政府设想将彬长建成陕西乃至全国现代化大型煤炭企业,全面提高我省煤炭市场竞争力。

2003年311日,彬长集团在咸阳挂牌成立。

彬长矿区要开发了,地下沉睡许久的煤炭将迎来新生。20033月,成立陕西彬长矿区开发建设有限责任公司,陕西煤炭运销集团公司等9个煤炭企业共同出资,注册资金3900万元。2003311日,彬长矿业集团挂牌成立,由此也拉开了轰轰烈烈的矿井建设序幕。

建设:困难重重 灾害严重

信心满满,开工建设。然而待矿井真正破土动工、大干快干之时,却也遇到了很多意想不到的问题。

大佛寺煤矿是彬长矿业第一个矿建项目,建设初期遇到的最大难题是,煤矿瓦斯含量西北最高。

为了解决这一问题,彬长的建设者采取了地面、井下联合抽采的办法,运用当时国内最先进的水平井钻机,建成高负压、大流量瓦斯抽采系统,经三年奋斗攻克这一难题,形成一套成熟的瓦斯治理体系。

2010511日,全国单台处理能力最大的煤矿通风瓦斯氧化技术装置在大佛寺煤矿应用成功,通过国家验收,大佛寺煤矿成为我国第一个实现瓦斯排放的矿井。

胡家河矿是彬长矿业第二对建设矿井,建设过程中,井筒要穿过多个含水层,成为矿井建设初期的主要困难。

经过多方考证,最终采用了特大断面全井深基岩冻结施工法,这在国内当时尚属首例。

所谓冻结井筒施工法,就是在地面按设计钻冻结钻孔到预计需冻结的深度,然后在冻结钻孔内下冻结管,利用冻结站内的制冷设备压缩低温盐水在冻结钻孔内循环流动,形成冻结帷幕,当冻结帷幕达到设计强度后,就可以在冻结帷幕的保护下进行井筒掘砌。

胡家河矿井筒施工创造了全国矿建施工两项新纪录。

冻结井筒施工和解冻水害治理两项科研项目,分别获2010年、2012年陕西省科学技术二等奖和一等奖。

在矿井建设时期,彬长人艰苦卓绝,勇猛精进,一座座用时34年建成的现代化矿井在泾河之畔拔地而起,呈现彬长速度

1项鲁班奖、15项太阳杯工程、12项省级文明工地等建设殊荣不胜枚举。

20127月,全国煤矿基本建设现场会在彬长集团召开,会议肯定彬长矿业的十年建设决策准、投资少、速度快、质量高、安全好,为全国煤炭行业矿建树立典范。

2015年,彬长矿业大佛寺(小庄)、胡家河(孟村)两条铁路专用线全面建成,彻底解决了外运瓶颈。

公转铁”9年来,超过1亿吨优质彬长煤通过铁路远销全国各地。彬长煤化为光和热,点亮了万家灯火。

治灾:分而治之 协同治理

企业要发展、矿井要出煤,就必须翻过灾害治理这个火焰山,否则矿无宁日。

但对于彬长来说,治灾注定是一条异常艰辛之路。

彬长矿区地质条件复杂,煤层埋深400890米,这里水、火、瓦斯、煤尘、顶板、地热、冲击地压等多元灾害耦合叠加,每一项灾害都很严重,每一项灾害都不能单独治理。

瓦斯:“11543”瓦斯治理体系

煤矿有瓦斯、煤尘、水、火和顶板五大灾害,排名第一的便是瓦斯。

煤矿瓦斯又称煤层瓦斯,是一种从煤和围岩中溢出的甲烷、二氧化碳和氮等组成的混合气体。瓦斯是煤矿生产中的有害因素,它不仅污染空气,而且当空气中瓦斯含量为5%16%时,遇火会引起爆炸,造成事故。

《煤矿安全规程》规定,一个矿井中只要有一个煤(岩)层发现瓦斯,该矿井即为瓦斯矿井。根据矿井相对瓦斯涌出量、矿井绝对瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式划分为:低瓦斯矿井、高瓦斯矿井和煤(岩)与瓦斯突出矿井。

彬长矿业所属的5对生产矿井全部为高瓦斯矿井。大佛寺矿绝对瓦斯涌出量最大曾达到230m³/min,是陕西瓦斯涌出量最大的矿井,彬长矿区瓦斯治理任务十分艰巨。

近年来,彬长矿业在国内首创“2-111”高效瓦斯抽采技术,将采煤工作面(生产区)划分为3—5个单元,按照一面一策”“一段一策原则和一单元一设计,一钻孔一工程标准,利用高压水射流割缝卸压和液态CO2气相驱替原理,在钻孔内开展2种技术作业,实现1次割缝卸压、1次气相脱附驱替及1次导向扩充驱气,瓦斯抽采效果提高2.17倍,钻孔工程量减少50%

彬长矿业瓦斯治理采取“11543”治理模式,即以精准治理零盲区,严格管控零超限,综合利用零排放为理念,推行井上下三区联动联合瓦斯治理模式,深耕“2-111”瓦斯高效抽采技术、特厚煤层长钻孔水力压裂技术、邻近层立体掩护式抽采技术、高位定向钻孔以孔代巷技术、本煤层网格化采前预抽技术等五项技术,筑牢超前地质保障、供电可靠保障、过程控制保障和组织管理保障四个保障体系,创新瓦斯发电、地面煤层气开发及输送利用、余热综合利用三个瓦斯综合利用途径,实现瓦斯零排放

2012年,彬长矿业等单位共同完成的煤矿井下随钻测控千米定向钻进技术与装备科技项目荣获国家科技进步二等奖。2013年,彬长矿区被国家能源局确定为全国首个瓦斯零排放建设示范矿区。

彬长矿业五对矿井连续多年实现瓦斯零超限目标,走出了一条高瓦斯矿井安全绿色发展的新路子。

冲击地压:“1155”冲击地压防治体系

煤矿冲击地压是一种矿井动力现象,是矿山压力的一种特殊显现形式,在一定条件的高地应力作用下,井巷或回采工作面周围的煤体由于弹性能的瞬时释放而产生破坏的动力现象,常伴随有巨大的声响、煤体被抛向采掘空间和气浪等。

冲击地压具有突发性、瞬时震动性、巨大破坏性,发生时巷道破坏,煤块弹射,锚杆锚索断裂,给生产经营带来巨大困难。

国内外学术界普遍认为,防治冲击地压是采矿工程和岩石力学领域面临的一项世界性难题,其致灾机理尚未研究清楚,相关防治技术手段仍需完善。

以前陕西矿井是没有冲击地压这一概念的。2013年以来,冲击地压首次在彬长矿区显现,威胁矿井安全生产。

面对冲击地压这一情况,彬长矿业结合矿区实际情况,逐步探索形成了以地面区域压裂为主、井下局部治理为辅的井上下立体防冲“1155”冲击地压防治体系。即围绕零冲击这个目标,坚定冲击地压可预、可防、可控的理念,推行微震、地音、应力在线、矿压等多元监测方法,将监测信息汇集于分源权重综合预警平台,形成井上下联合监测五种方法;应用地面“L水平井分段压裂,井下定向长钻孔水力压裂、顶板预裂爆破、爆破卸压、大直径钻孔卸压等多元卸压手段,形成井上下协同卸压五项技术

“1155”这一新模式从时间和空间上为彬长赢得灾害防治的主动权,2022年以来,五对矿井基本消除了10J及以上微震事件。

今年4月份,孟村矿国内首个地面“L水平井分段压裂防治冲击地压采煤工作面回采结束,该矿地面“L水平井分段压裂技术的成功实施,突破了防治冲击地压的传统技术壁垒,填补了国内区域性防治冲击地压的空白,为煤炭行业防治冲击地压工作提供了彬长方案。

孟村矿地面水平井压裂施工现场

彬长集团实施的煤矿冲击地压区域应力监测与源头防治关键技术及示范应用项目,被列入十四五国家重点研发计划;煤矿坚硬厚层顶板先压后采治理冲击地压关键技术项目,经专家鉴定,达到国际领先水平。

今年3月,陕西省煤炭学会在彬长矿业挂牌设立煤矿冲击地压防治专业委员会,汇集各方力量,搭建平台,聚力攻关,全面提升彬长矿业防冲能力,推动企业高质量发展。

“11235”水害防治管理体系

矿井水害作为煤矿五大灾害之一,伴随着矿井开工建设、生产运行直至闭坑回填,成为困扰煤炭企业的一大顽疾。

彬长矿区穿过泾河含水层,5对矿井地质及水文地质条件均为复杂型,顶板巨厚洛河组砂岩含水层是矿区煤层开采的主要涌水来源,顶板水、离层水、老空水、断层水、井筒水等5种典型水害严重影响矿井安全建设及生产。

彬长矿区出水方式为持续性出水和脉冲式离层突水两种形式,其中脉冲式离层突水对矿井安全生产威胁极大。

为了解决这一难题,近年来,彬长矿业始终坚持与科研院所深度合作,超前研究矿区区域水害形成机理,超前探查采掘活动区域水害影响范围,制定相应水害防治措施,不断修正、梳理水害治理新技术,形成以地质透明、科技引领、系统保障为支撑的“11235”水害防治模式。

这种模式既确立了有水无灾的水害零事故目标;坚持立体探查、精准预报、主动疏放、综合治理这一防治水管理理念;形成了水煤分离、分区排水、清污分排、综合利用的矿井水管理模式,筑牢透明地质基础保障、排水系统安全保障、科研技术治理保障。为有效执行预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采的防治水原则提供了可靠的技术保障。

环形措施巷+注浆工艺方法解决了立井全深冻结法施工后的水害问题,推动了煤炭领域深井井筒水害治理技术发展,被评为陕西省科学技术一等奖,并获得国家发明专利。

面对顶板涌水和老空积水两大主要水害,彬长矿业坚定执行查条件、辨机理、强措施、联合防、协同治五项基本举措,综合运用精细探查、动态监测、定向探放、井上下疏排等防治水技术,推进防治水工作向主动防治、区域治理和立体综合治理转变,逐步形成了立体探查、精准预测、主动疏排、综合防治“11235”水害防治管理体系,连年实现了水害零事故目标。

火:“1343”自然发火综合防治体系

矿井火灾是指发生在矿井巷道内、硐室内和采区内,也包括发生在地面井口附近和烟气能随风蔓延到矿井中,威胁煤矿生产及人身安全的火灾,是煤矿生产的主要灾害之一。不仅会烧毁井下大量的机电设备器材和煤炭资源,给矿井安全生产带来损失,而且还可能产生大量有毒气体,弥漫井下,使大批矿工中毒死亡。在有瓦斯、煤尘爆炸危险的矿井中,还可能引起瓦斯、煤尘爆炸事故,严重地影响了矿井的安全生产。

彬长矿业五对矿井开采煤层均为容易自燃煤层,一旦发生火灾,后果将不堪设想。

为了科学有效防止发生火灾,彬长矿业以分级预警防控技术、灌注液态二氧化碳技术为核心,构建形成了“1343”自然发火综合防治体系,保证矿井安全生产。

这个体系围绕监测预警全覆盖、分级管控无疏漏、综合治理零发火一个目标;突出采煤工作面自然发火防治、采后封闭区自然发火防治、系统巷道自然发火防治三类重点;强化多维监测+分级预警的监测预警技术,灌注液态二氧化碳为核心的降温控热技术及惰化降氧技术,封堵控氧技术四项技术;做实网格化管理机制+多系统装备的检查监测管理保障,常规措施+关键措施的措施落实管理保障,关键、隐蔽工程视频化存档的工程治理管理保障三个保障

通过大力实施综合防灭火措施,彬长矿业连续多年实现矿井零发火目标。

多元灾害协同治理体系

彬长灾害多元,在国内没有完全可借鉴的经验,只有边治理边总结,摸索出一条适合彬长特点的路子。在实践中彬长人逐步认识到,灾害的治理不能厚此薄彼,需要协同治理通盘考虑,否则就会按下葫芦起了瓢。

彬长矿业多元灾害协同治理,探索形成基于小煤柱留设条件下的防治水与冲击地压协同、基于超长工作面条件下的防灭火与防治水的协同、基于一孔多用的煤岩层防冲与瓦斯卸压抽采协同、基于构建功能巷的超前预抽瓦斯与防冲卸压协同、基于合理推进度的冲击地压与防灭火等多项灾害协同治理新做法。

治理手段由局部治理向区域治理、超前治理和系统治理转变,全面构建起耦合因素分源治、区域局部协同治、井上井下立体治的精准高效治灾新格局、新体系。

2022年312日,全国首个煤矿多元灾害治理企业标准在彬长矿业发布。

2022年3月,彬长矿业在全国煤炭行业率先发布实施5项灾害治理企业标准,填补全国煤矿多元灾害治理企业标准空白。

20228月,因灾害治理方面取得的成绩和经验,全国煤矿瓦斯和冲击地压重大灾害防治现场会在彬长矿区召开。应急管理部、国家矿山安全监察局、陕西省人民政府领导充分肯定彬长冲击地压、瓦斯防治为全国煤矿重大灾害治理树立典范。应急管理部副部长、国家矿山安全监察局局长黄玉治指出,彬长集团在冲击地压、瓦斯防治不懈努力,为全国煤矿重大灾害治理树立了典范。

“123466”安全管理体系

灾害治得住了,矿井安全才有保证。

今年安全工作会,彬长矿业确立了杜绝死亡事故和重大涉险事故,实现零超限、零发火、零水害、零冲击年度安全六零目标。

彬长紧扣强安全、精治灾、优接续、严标准、提质量、促发展工作主线,从安全思想行为整顿、难点攻关、精细管控、文化培育等方面,系统实施来三查一反”“安全十大难题”“一专业一难点、一矿井一弱项”“人人考核、岗岗评估、干部包岗等配套措施。

在陕煤集团的正确领导和社会各界的大力支持下,彬长矿业先后荣获联合国清洁煤技术示范和推广企业、全国节能减排十佳标志企业、全球工业互联网大会年度十大优秀典型案例、中国文化管理协会新时代1分6合建设优秀单位等殊荣。

回首:长路漫漫 星河璀璨

2003年到2023年这20年来,面对多元复杂地质条件这一客观现实,彬长矿业加强重在灾害治理步伐,推动企业高质量发展。20年累计生产煤炭1.97亿吨,营业收入844亿元,利润157亿元,上缴税费173亿元,资产规模370亿元。

彬长矿业终不负所托,交出了一份沉甸甸的成绩单

20年来,从白手起家到现在关中最大的煤炭企业,彬长矿业已形成煤炭核定产能2800万吨/年、权益发电装机89.88万千瓦、铁路发运能力2300万吨/年、生产服务保障能力6000万吨/年,是关中地区最大的煤炭生产基地和新兴能源基地。

大佛寺、胡家河、小庄、文家坡、孟村等5对生产矿井和生产服务中心、铁运分公司、救援中心、电力公司、彬长发电公司等8个子(分)公司先后成立,1万余名职工在这里工作、成长、安家、立业。

事非经过不知难,成如容易却艰辛。

回首过往,彬长矿业也经历了许多重要的历史节点。

2003311日,彬长矿业集团挂牌成立。

200381日,大佛寺煤矿奠基,20068月联合试运转。

200612月,彬长矿业集团打造四大板块,发展循环经济,构建百亿彬长的产业格局基本形成。

2012710日,全国煤炭建设工作现场会在彬长矿区召开。

20135月起,接收安置韩城、蒲白、澄合1800余名职工,谱写了陕西省煤炭建设史上职工大规模、成建制迁徙的历史壮举。

201312月,彬长矿业集团煤炭产量突破1000万吨。

201812月,彬长矿业集团煤炭产量突破2000万吨。

201912月,彬长矿业集团营业收入突破100亿元,标志着四大板块落地,百亿彬长梦想成真。

20216月,彬长矿业集团五对矿井实现智能化开采全覆盖。

2022811日,全国煤矿瓦斯和冲击地压重大灾害防治现场会在彬长矿区召开。

2023815日,复杂地质条件煤矿多元灾害综合治理高层论坛暨十四五国家重点研发计划项目学术研讨会在彬长集团召开。

……

花园式矿区

二十年来,面对多元复杂地质条件下多重灾害耦合叠加的局面,彬长干部职工勠力同心、踔厉奋发、填海移山、石赤不夺,最终走出了一段极为不平凡奋斗历程,也注将迎来属于自己的荣耀时刻。

未来:道阻且长 行则将至

党的二十大报告指出,加强重点领域安全能力建设,确保粮食、能源资源、重要产业链供应链安全

压舱石作用不会变

根据国家统计局最新公布的数字,2022年能源消费总量54.1亿吨标准煤,同比增2.9%;煤炭占能源消费总量的56.2%,同比上升0.3个百分点。这是自2012年以来,国内煤炭消费比重首次出现回升。

《煤炭工业十四五结构调整指导意见》指出,到十四五末,国内煤炭产量控制在41亿吨左右,全国煤炭消费量控制在42亿吨左右,年均消费增长1%左右。《意见》称,当前和今后较长时期内,煤炭在我国能源体系中的主体地位和压舱石作用不会改变,但在一次能源消费结构中的比重还将下降,煤炭消费总量、强度双控政策措施将更加严格。

2022年中央经济工作会议强调加强重要能源、矿产资源国内勘探开发和增储上产。

在未来一段时期内煤炭作为一次能源的主体地位不会改变,煤炭能源供给压舱石稳定器的作用不会变,仍肩负着保障能源安全的重任。

建设幸福彬长

我国煤矿工人工作和生活条件的演变,是一个漫长的过程。

新中国成立前,煤矿工人多是农闲时的农民,没有固定产业工人,矿井设备简陋,矿工安全无保障,条件极其艰苦。矿工在井下昼夜赤身裸体,跪卧窝面,持铁镐挖煤,爬窄小巷道拉煤斗运煤。稍有怠慢,监工就用皮鞭抽打。

矿工流传的歌谣是头顶灯,身勒绊,下到阎王殿拉煤斗,煤巷转,像过鬼门关一步走得慢,当心紧三鞭井下巷道到处险,矿工苦命交给天

跟过去相比,今天的煤矿开采工艺、生活条件都发生了翻天覆地的变化。

彬长矿业始终坚持少人则安、无人则安理念,大力推进智能化开采。20193月,率先在小庄矿建成西北地区首个复杂地质条件下特厚煤层智能化综放工作面。20216月,所属5对矿井全部实现智能化开采。

20219月,在小庄矿建成5G数字孪生智能化工作面,利用开采数据的虚拟——现实交互,实现一键透明化智采;大佛寺矿300米超长智能化工作面,填补了煤炭行业复杂地质条件下特厚煤层超长智能化工作面的空白。

全国首个煤炭产供销价值链智慧联动平台上线,“5G+智慧矿山项目入选工信部5G应用安全创新推广中心榜单。

彬长矿业始终将职工在矿区的衣食住行安全放在首位,紧盯食品、用电、消防等安全工作,严把食材引进、筛选、加工等各环节关口,努力为职工创造良好生活条件。

为便捷职工生活,在矿区应用人脸识别及AI大数据处理技术,建成了集用餐、就医、购物于一体的矿区一脸通

节假日期间开展档口饭菜打折、超市购物满减、井口慰问等活动,定期调整饭菜品类,推出特色美食,让职工舌尖上更幸福。精准发放劳动保护用品,持续优化提升劳保质量,保护职工健康。

矿区新建职工公寓楼

彬长集团在发展的同时,不断改善职工作业环境、降低职工劳动强度,保障职工合法权益,增强职工福祉。二十年来,彬长员工人均收入从2004年的2.2万元,提高到2022年的18万元。

今年上半年,彬长集团煤炭产销完成计划106.78%,较去年同期增加204.32万吨,营业收入、利润超额完成计划指标,创历史同期最好水平,顺利实现时间任务双过半

展望未来,我们的目标是:到2025年,职工总数1万人,年营业收入200亿元,职工年收入30万元,年煤炭产销量3000万吨,年利润50亿元,资产规模500亿元。彬长集团党委副书记、总经理焦小年说。

彬长的20年,是不断洞悉矿井各种灾害发生规律,构建科技治灾体系的20年;是几代人接续奋斗、将矿井灾害从治得住向治得好转变的20年;是煤炭开采技术不断迭代,走向智能化智慧化矿山建设的20年;也是企业树立以人为本理念,干部职工工作生活条件不断改善幸福感不断获得的20年。

“20年来,彬长人胸怀大业、勠力同心,走出了不凡的奋斗历程。站在新的起点上,公司上下要深入贯彻党的二十大精神,立足新发展阶段,践行新发展理念,坚持稳字当头、立足稳中求进,围绕以煤为基、路电协同、绿色低碳、智领未来发展战略,发扬勇立潮头、奋勇争先企业精神,践行发展企业、造福职工、奉献社会企业使命,奋力打造复杂地质条件下世界一流煤炭企业,开创更加美好的明天。彬长集团党委书记、董事长白永明说。(王英楠)

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