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文檔簡(jiǎn)介

1、礦井井筒內(nèi)提升設(shè)備概述:一、礦井提升設(shè)備的任務(wù)提升煤炭和矸石,下放材料,升降人員、設(shè)備。二、礦井提升設(shè)備的分類1、按用途分:可分為主井提升設(shè)備和副井提升設(shè)備。主井提升設(shè)備主要用于提升有益礦物(如提升煤炭或礦物);副井提升設(shè)備用于輔助提升(如提升矸石,升降人員、設(shè)備,下放材料等)。2、按提升容器分:可分為箕斗提升設(shè)備和罐籠提升設(shè)備。3、按提升機(jī)類型分:可分為纏繞式提升設(shè)備和摩擦式提升設(shè)備。4、按井筒傾角分 可分為立井提升設(shè)備和斜井提升設(shè)備。三、礦井提升設(shè)備的組成組成:主要由提升容器、提升鋼絲繩、懸掛油缸、提升機(jī)、天輪、井架、裝卸載設(shè)備及電氣設(shè)備等組成。圖6-1塔式多繩摩擦提升機(jī)罐籠提升系統(tǒng)和圖6

2、-2單繩纏繞式提升機(jī)箕斗提升系統(tǒng)。 提升容器的種類:按用途和結(jié)構(gòu)可分為:箕斗、罐籠、礦車、吊桶等。箕斗 :分為立井箕斗和斜井箕斗,專用于主提;罐籠 :既可用于主提,也可用于副提;礦車 :斜井提升;吊桶 :立井井筒開鑿時(shí)的提升。1、立井箕斗型號(hào)意義(1)立井單繩箕斗(如:JL3)(2) 立井多繩箕斗2、立井箕斗結(jié)構(gòu)原理(1)結(jié)構(gòu) 立井提煤多采用底卸式,底卸式箕斗分為平板閘門箕斗和扇形閘門箕斗。以單繩立井平板閘門箕斗為例:其結(jié)構(gòu)如圖63所示,主要由斗箱、框架、連接裝置及閘門等組成。提升鋼絲繩:一、鋼絲繩的結(jié)構(gòu)組成:鋼絲股+繩芯(纖維繩芯(常用)、金屬繩芯)。材質(zhì):1、鋼絲 :為優(yōu)質(zhì)炭素結(jié)構(gòu)鋼,一般

3、直徑為0.44。礦井提升抗拉強(qiáng)度一般采用1700Mpa以下的。2、鋼絲繩表面 :光面和鍍鋅(常用于摩擦提升)兩種。鋼絲的表面狀態(tài)標(biāo)記代號(hào)為:光面鋼絲,NAT;A級(jí)鍍鋅鋼絲,ZAA;AB級(jí)鍍鋅鋼絲,ZAB;B級(jí)鍍鋅鋼絲,ZBB。3、繩芯 :分金屬芯纖維芯。纖維繩芯作用:(1)減少股間鋼絲的接觸應(yīng)力; (2)緩和彎曲應(yīng)力; (3)儲(chǔ)存潤(rùn)滑油,防止繩內(nèi)鋼絲銹蝕。金屬繩芯的特點(diǎn):與相同斷面的纖維繩芯相比,金屬斷面大,抗破斷能力大,具有耐橫向壓力大,不易變形等優(yōu)點(diǎn)。但其柔軟性差,不耐腐蝕。繩芯的標(biāo)記代號(hào):纖維芯(天然或合成的),F(xiàn)C;天然纖維芯,NF;合成纖維芯,SF;金屬絲繩芯,IWR;金屬絲股芯,I

4、WS。二、鋼絲繩的分類、特點(diǎn)及應(yīng)用(一)分類及特點(diǎn)1、按鋼絲繩的捻法分可分為右交互捻(ZS)、左交互捻(SZ)、右同向捻(ZZ)、左同向捻(SS)四種。標(biāo)記代號(hào)中,第一個(gè)字母表示鋼絲繩的捻向;第二個(gè)字母表示股的捻向;“Z”表示右捻向,“S”表示左捻向。左捻:按左螺旋方向?qū)⒐赡沓衫K。右捻:按右螺旋方向?qū)⒐赡沓衫K。交互捻:繩中的股的捻向與股中絲的捻向相反。同向捻:繩中的股的捻向與股中絲的捻向相同。特點(diǎn):同向捻鋼絲繩柔軟,表面光滑,接觸面積大,應(yīng)力小,使用壽命長(zhǎng),繩有斷絲時(shí),斷絲頭部會(huì)翹起便于發(fā)現(xiàn),所以礦井提升多用同向捻鋼絲繩。但同向捻鋼絲繩有較大的恢復(fù)力,穩(wěn)定性較差,易打結(jié)。交互捻鋼絲繩的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定

5、 2、按鋼絲在股中互相接觸情況分(1)點(diǎn)接觸鋼絲繩 :股中各層鋼絲捻距不等,鋼絲間呈點(diǎn)接觸狀態(tài)。這種鋼絲繩造價(jià)較低,但鋼絲間接觸應(yīng)力大,特別是鋼絲繩在繞過(guò)滾筒和天輪時(shí),鋼絲有應(yīng)力集中和二次彎曲現(xiàn)象,所以壽命較短。(2)線接觸鋼絲繩 :股中各層鋼絲以等捻距捻制,鋼絲間呈線接觸狀態(tài)。這種鋼絲繩工作時(shí)應(yīng)力降低,耐疲勞性能好,結(jié)構(gòu)緊密,無(wú)二次彎曲現(xiàn)象,壽命較長(zhǎng)。(3)面接觸鋼絲繩 :它是將線接觸鋼絲繩股進(jìn)行特殊碾壓加工,使鋼絲產(chǎn)生塑性變形而呈棉接觸狀態(tài),然后再捻制成繩的。面接觸鋼絲繩具有結(jié)構(gòu)緊密,表面光滑,不易變形,鋼絲間接觸面積大,剛性強(qiáng)和耐磨損等優(yōu)點(diǎn)。3、按繩股斷面形狀分(1)圓形股繩 :繩股斷面

6、為圓形。這種繩易于制造,價(jià)格低,是礦井提升應(yīng)用最多的一種鋼絲繩。(2)異形股繩 :繩股斷面形狀有三角形和橢圓形兩種。三角股鋼絲繩:強(qiáng)度比同直徑圓形股繩要高,承壓面積大,外層鋼絲磨損?。煌鈱愉摻z粗,排列方式好,抗擠壓性能好,尤其是在多層纏繞時(shí),過(guò)渡比較穩(wěn)定;壽命比圓形股長(zhǎng)。橢圓股鋼絲繩:支撐面積大、抗磨損性能好,但繩的穩(wěn)定性差,不適于承受較大的擠壓力。這種繩股多用來(lái)與其它繩股捻制成多層不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩。(二)鋼絲繩結(jié)構(gòu)選擇 1、對(duì)于單繩纏繞式提升,一般宜選用光面右同向捻、斷面形狀為圓形股或三角股、接觸形式為點(diǎn)或線接觸的鋼絲繩;對(duì)于礦井淋水大,水的酸堿度高,以及在出風(fēng)井中,由于腐蝕嚴(yán)重,應(yīng)選用鍍鋅鋼絲

7、繩。 2、在磨損嚴(yán)重的條件下使用的鋼絲繩,如斜井提升等,應(yīng)選用外層鋼絲盡可能粗的鋼絲繩;斜井串車提升時(shí),宜采用交互捻鋼絲繩。 3、對(duì)于多繩摩擦提升,一般應(yīng)選用鍍鋅、同向捻(左右捻各半)的鋼絲繩,斷面形狀最好是三角股。4、 罐道繩最好用半密封鋼絲繩或三角股繩,表面光滑,比較耐磨。3、 鋼絲繩的維護(hù)和保養(yǎng)由于鋼絲繩在工作過(guò)程中受拉、擠壓、摩擦、扭轉(zhuǎn)等載荷作用,不可避免地會(huì)產(chǎn)生各種損傷。若在使用中不注意維護(hù)和保養(yǎng),則會(huì)縮短鋼絲繩的使用時(shí)間,嚴(yán)重者會(huì)發(fā)生斷繩事故,因此對(duì)鋼絲繩的日常維護(hù)和保養(yǎng)具有重要意義。一、鋼絲繩的日常檢測(cè)日常維護(hù)中,鋼絲繩定期檢查對(duì)預(yù)防斷繩事故的發(fā)生,實(shí)現(xiàn)科學(xué)用繩,保證安全生產(chǎn)具有

8、非常重要的實(shí)踐意義。以多繩摩擦式提升機(jī)為例:鋼絲繩工作時(shí)不停地通過(guò)滾筒和天輪(導(dǎo)向輪),承受不同類型載荷作用,不時(shí)地承受反復(fù)彎曲和擠壓,這種情況下會(huì)廣泛引起疲勞斷絲,加之磨損和銹蝕等其它因素的影響,會(huì)加劇鋼絲繩斷絲的惡化。因此,每天應(yīng)對(duì)鋼絲繩進(jìn)行一次外觀檢查,每周應(yīng)進(jìn)行一次全面、深入、細(xì)致的具體檢查,對(duì)少數(shù)斷絲要妥善處置好,以防止斷絲造成其它鋼絲的折斷。鋼絲繩檢測(cè)主要包含以下檢測(cè)項(xiàng)目:(1)檢查斷絲的根數(shù)、部位和捻距斷絲情況;(2)檢測(cè)鋼絲繩直徑變細(xì)情況 ,除目測(cè)外還需定期采用游標(biāo)卡尺測(cè)量繩徑和磨損情況 ;(3)檢查鋼絲繩的張力,盡量保證各繩張力平衡;(4)觀察鋼絲繩的出油情況、清潔和銹蝕情況

9、;(5)檢查繩頭及其組合情況,全長(zhǎng)有無(wú)其它異常情況,如繩的異常伸長(zhǎng)變化等。對(duì)斷絲原因的分析:(1)疲勞斷絲。出現(xiàn)在股彎曲程度最大一側(cè)的外層鋼絲,斷口形狀平齊。(2)磨損斷絲。由鋼絲繩天輪(導(dǎo)向輪)之間磨擦打滑造成。這種斷絲發(fā)生于磨損極其嚴(yán)重的外層鋼絲,斷口兩側(cè)呈斜茬狀,斷口扁平。(3)銹蝕斷絲。發(fā)生在銹蝕嚴(yán)重的位置,斷口不整齊,呈釬尖狀。(4)剪切斷絲。被硬性拉斷或受較大外力打擊、擠壓造成,多數(shù)是由于安裝不當(dāng)造成,斷口呈剪切狀。 二、潤(rùn)滑對(duì)鋼絲繩使用壽命的影響當(dāng)鋼絲繩繞過(guò)滾筒和天輪(導(dǎo)向輪)時(shí),鋼絲繩受到多次反向彎曲,其彎曲應(yīng)力的方向也隨之變化,在此交變應(yīng)力作用下,鋼絲與鋼絲之間相互摩擦產(chǎn)生磨

10、損,必定會(huì)減小鋼絲繩的壽命。因此,使鋼絲繩外部和內(nèi)部有足夠的油脂潤(rùn)滑,對(duì)減少相對(duì)磨損,提高鋼絲繩使用壽命有很大的作用。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)顯示,對(duì)鋼絲繩進(jìn)行良好的系統(tǒng)潤(rùn)滑后,可使其壽命延長(zhǎng)23倍。且據(jù)煤礦安全規(guī)程第四百一十一條規(guī)定:對(duì)使用中的鋼絲繩,應(yīng)根據(jù)井巷條件及銹蝕情況,至少每月涂油1次。摩擦輪式提升裝置的提升鋼絲繩,只準(zhǔn)涂、浸專用的鋼絲繩油(增磨脂);但對(duì)不繞過(guò)摩擦輪部分的鋼絲繩,必須涂防腐油。由此可見(jiàn),采用油脂潤(rùn)滑的重要性。鑒于潤(rùn)滑對(duì)延長(zhǎng)鋼絲繩使用壽命的影響,故要定期對(duì)鋼絲繩進(jìn)行涂油,特別是提升鋼絲繩保養(yǎng)方面工作更為重要,應(yīng)使之處于良好的潤(rùn)滑狀態(tài)。 進(jìn)口鋼絲繩繩芯和表面都涂有NYROSTEN(尼羅

11、斯滕)公司的N113增磨脂。在使用中這種增磨脂對(duì)鋼絲繩的潤(rùn)滑效果很好。基本上鋼絲繩前8個(gè)月到12個(gè)月都不需要對(duì)鋼絲繩進(jìn)行噴油維護(hù)。后期可根據(jù)鋼絲繩廠家的建議,采用NYROSTEN尼羅斯滕公司的N113 FS后期維護(hù)油脂,對(duì)鋼絲繩進(jìn)行噴涂維護(hù),這種油脂噴涂時(shí)不需要加熱,噴涂后潤(rùn)滑脂能充分浸透到鋼絲繩的內(nèi)部。能夠明顯降低鋼絲繩的銹蝕程度,增加鋼絲繩的使用壽命。三、導(dǎo)向輪直徑對(duì)提升鋼絲繩使用壽命的影響對(duì)于礦井提升系統(tǒng)鋼絲繩而言,導(dǎo)向輪主要起到對(duì)提升鋼絲繩的導(dǎo)向作用。提升過(guò)程中,鋼絲繩經(jīng)過(guò)導(dǎo)向輪不斷做反復(fù)的彎曲運(yùn)動(dòng),這時(shí)鋼絲繩上所受的彎曲應(yīng)力稱為一次彎曲應(yīng)力。導(dǎo)向輪的直徑對(duì)使用時(shí)鋼絲繩的一次彎曲應(yīng)力有

12、直接影響,并且提升速度越快,影響越明顯。根據(jù)煤礦安全規(guī)程第四百一十六條規(guī)定:導(dǎo)向輪直徑與提升鋼絲繩的直徑之比(D/d)不得小于90,過(guò)低就會(huì)影響鋼絲繩的彎曲疲勞性能。四、滾筒襯墊繩槽直徑對(duì)提升鋼絲繩使用壽命的影響實(shí)踐證明,提升鋼絲繩出現(xiàn)斷絲現(xiàn)象與滾筒繩槽直徑不合適及滾筒襯墊損壞有密切聯(lián)系。我礦主副井均使用英國(guó)BRIDON公司生產(chǎn)的提升鋼絲繩,英國(guó)BRIDON公司推薦滾筒繩槽直徑比鋼絲繩公稱直徑大1012.5。如果繩槽直徑過(guò)小,鋼絲繩卡在繩槽內(nèi),鋼絲繩就會(huì)受到嚴(yán)重?cái)D壓,壽命將顯著降低;過(guò)大則容易使鋼絲繩在繩槽內(nèi)產(chǎn)生滑動(dòng),使鋼絲繩磨損加劇,嚴(yán)重時(shí)還會(huì)出現(xiàn)提升機(jī)滑繩事故。另外,當(dāng)鋼絲繩出現(xiàn)嚴(yán)重沖擊載

13、荷時(shí),也會(huì)降低鋼絲繩使用壽命,例如在重負(fù)荷、全速運(yùn)行情況下急停跳車,甚至?xí)斐蓴嗬K事故的發(fā)生。五、換繩工藝對(duì)提升鋼絲繩使用壽命的影響目前,我礦對(duì)提升絞車主提升鋼絲繩的更換,主要采取舊繩帶新繩的方式進(jìn)行更換,就是利用鋼絲繩卡,將所需更換的新鋼絲繩卡在舊提升鋼絲繩上,每隔10米卡一道鋼絲繩卡,每隔50米卡一副通長(zhǎng)板卡,開動(dòng)絞車,將新繩下放,直至新繩完全放完。開斷舊繩,將新繩與提升容器相連,開動(dòng)絞車,上提容器,再利用新繩帶舊繩的方式,將舊繩拆除。由于新舊鋼絲繩公稱直徑不同,在新繩受力后會(huì)導(dǎo)致長(zhǎng)度變化,在拆除鋼絲繩卡過(guò)程中,新繩與舊繩之間會(huì)產(chǎn)生相互錯(cuò)動(dòng),從而使鋼絲繩表面受到損傷,在正常提升過(guò)程中,由于

14、反復(fù)受到彎曲應(yīng)力的影響,損傷處就會(huì)出現(xiàn)斷絲。六、滾筒襯墊、導(dǎo)向輪襯墊材質(zhì)對(duì)鋼絲繩使用壽命的影響選擇類型合適的鋼絲繩和滾筒、天輪襯墊材料,對(duì)延長(zhǎng)鋼絲繩的使用壽命有著很重要的作用。通過(guò)多年的使用我們發(fā)現(xiàn),滾筒襯墊要有穩(wěn)定的0.25以上的摩擦系數(shù),襯墊硬度在50邵氏D60邵氏D之間。襯墊硬度過(guò)低,則不能在運(yùn)行過(guò)程中給鋼絲繩以足夠的支撐力;硬度過(guò)高,則在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)擠壓鋼絲繩,且不能提供足夠的接觸面積給鋼絲繩,以致造成鋼絲繩變形磨損。而天輪(導(dǎo)向輪)襯墊要保證硬度和主滾筒一致,摩擦系數(shù)要比較低(0.1),因天輪(導(dǎo)向輪)的作用只是提供鋼絲繩足夠的支撐,而較低的摩擦系數(shù)能夠使鋼絲繩扭力得到很好地釋放,從

15、而提高鋼絲繩的使用壽命。綜上所述,對(duì)鋼絲繩進(jìn)行定期檢測(cè)及良好維護(hù)保養(yǎng),對(duì)提高鋼絲繩的使用壽命有著非常重要的指導(dǎo)意義。這也要求煤炭系統(tǒng)從事安全生產(chǎn)的各級(jí)管理人員、技術(shù)人員、作業(yè)人員,嚴(yán)格落實(shí)各項(xiàng)規(guī)章制度,安全生產(chǎn),科學(xué)用繩,為煤礦的安全生產(chǎn)提供可靠保障。提升鋼絲繩的選擇計(jì)算:鋼絲繩在工作過(guò)程中,產(chǎn)生許多復(fù)雜的應(yīng)力,如靜應(yīng)力、動(dòng)應(yīng)力、彎曲應(yīng)力,扭轉(zhuǎn)應(yīng)力、擠壓應(yīng)力及接觸應(yīng)力等,這些應(yīng)力的反復(fù)作用,必將引起鋼絲的疲勞、損壞;另外還受到磨損及腐蝕這也導(dǎo)致鋼絲繩的損壞。如此復(fù)雜的各種影響因素,計(jì)算時(shí)不能一一考慮。因此,煤礦安全規(guī)程規(guī)定,計(jì)算鋼絲繩時(shí)按最大靜載荷計(jì)算并考慮一定的安全系數(shù)。且規(guī)定:?jiǎn)卫K纏繞式提

16、升裝置的安全系數(shù)為專為升降人員的不得小于9;升降人員和物料用的升降人員時(shí)不得小于9,提升物料時(shí)不得小于7.5;專為升降物料用的不得小于6.5。以顧橋礦副井單罐提升為例:1 .滿足提升機(jī)最大靜張力Fjm要求時(shí)的Q值驗(yàn)算(1)載荷Q時(shí)靜張力Fjm(以寬罐在下井口為工況點(diǎn),且-780水平到尾繩環(huán)的距離大約為22m)Fjm=Q+Qz+n1pHs+ n2qHh=Q+280+4×0.098×(58+808.85)2×0.1912×22=Q+628.2 式中 Q 重物(包括平板車)總重,N Qz罐籠自重 280, N n1主繩根數(shù) n2尾繩根數(shù) p一根主繩每米重量,0

17、.098N/m q一根尾繩每米重量 0.1912 KN/m Hc下井口到天輪中心線高度 866.85m Hh尾繩高度 22m Fjm提升機(jī)設(shè)計(jì)許用最大靜張力,980kN(2)驗(yàn)算FjmFjm時(shí)的Q值Q+628.2Fjm=980kNQ351.8 kN =35 t2、滿足提升機(jī)最大靜張力差要求時(shí)的Q值驗(yàn)算(平衡錘重量為38噸,罐籠在下口)(1)載荷Q時(shí)最大靜張力差FjcFjc= FjmFjh= Q+628.23804×0.098×582×0.1912×(22808.85)= Q-92.25KN(2)驗(yàn)算FjcFjc時(shí)的Q值式中Fjc提升機(jī)設(shè)計(jì)許用最大靜張力差

18、,340kNQ-92.25KN340KN Q432KN =43 t式中 Fjh配重側(cè)總重3、通過(guò)提升繩安全系數(shù)驗(yàn)算選擇Q值(1) 鋼絲繩安全系數(shù)最低值Nmin=8.20.0005Hc=8.20.0005×(808.85+58)=7.767(2)合格鋼絲繩拉斷力總和F=Fi(1919.52+1924.56+1916.56+191912.4)=7673.04(3)送檢鋼絲繩的安全系數(shù)(n1)n1= F/ Fjm=7673.04/( Q+628.2)(4)根據(jù)Nminn1計(jì)算的Q值 7.7677673.04/( Q+628.2) Q 360 KN=36 t(實(shí)測(cè)鋼絲繩破斷拉力見(jiàn)鋼絲繩檢驗(yàn)報(bào)

19、告)4、根據(jù)鋼絲繩懸掛裝置終端載荷驗(yàn)算Q根據(jù)升降物料(按照重物(包括平板車)總重為準(zhǔn))時(shí)鋼絲繩所承受的靜拉力必須小于罐籠四根鋼絲繩的最大終端載荷進(jìn)行計(jì)算:(1)罐籠設(shè)計(jì)四根鋼絲繩最大終端載荷要求FjmQzd式中 Qzd首繩懸掛裝置最大終端載荷,870 KN(2)根據(jù)終端載荷要求計(jì)算的Q值Q+628.2870Q241KN=24.1 t一、 對(duì)下放24.1噸重重物時(shí)設(shè)備能力驗(yàn)算1.提升機(jī)強(qiáng)度驗(yàn)算單罐電機(jī)額定功率P=1700KW,下放重物最大線速度V=2m/s , 滾筒半徑R=2.25m 單罐提升機(jī)設(shè)計(jì)最大靜張力Fjm=980KN 最大靜張力差Fjc=340KN 則電機(jī)下放重物最大轉(zhuǎn)速n=(2

20、15;60)/(2.25×2×3.14)=8.49轉(zhuǎn)/分此時(shí)電機(jī)輸出扭矩:T=9550P/n=9550×1700÷8.49=1912.25KN.m則電機(jī)等效力為:F=T/R=1912.25÷2.25=849.9KNFjc所以應(yīng)根據(jù)提升機(jī)設(shè)計(jì)許用最大靜張力差Fjc驗(yàn)算1、下放重物最大靜張力的驗(yàn)算(以寬罐在上井口為工況點(diǎn),且-780水平到尾繩環(huán)的距離大約為22m)Fjm=Q+Qz+n1pHc+ n2qHh = 241+280+4×0.098×(58+808.85)2×0.1912×22 =869.2KNFjm

21、=980KN 符合要求式中 Q 重物(包括平板車)總重 24.1T Qz罐籠自重 28T n1主繩根數(shù) p主繩每米重量 0.098 KN/m Hc井口到天輪中心線高度 58m N2尾繩根數(shù) q尾繩每米重量 0.1912 KN/m Hh提升高度 808.85m2、下放重物最大靜張力差的驗(yàn)算為Fjc= FjmFjh= 869.23804×0.098×582×0.1912×(22808.85)=148.7KNFjc=340KN 符合要求式中 Fjh配重側(cè)總重3、提升繩安全系數(shù)驗(yàn)算根據(jù)規(guī)程規(guī)定,提升繩最小安全系數(shù)為:N8.20.0005Hc=8.20.0005&

22、#215;(808.5+58)=7.767則:實(shí)際安全系數(shù)n17751/869.2=8.97.767 符合要求其中查鋼絲繩實(shí)驗(yàn)報(bào)告得鋼絲繩最大破斷力為Fi =7751KN4、襯墊比壓驗(yàn)算(Fjm+Fjh)/Ddn=(869.2+720.5)×1000 /(450×4.8×4) =184N/cm2300 N/cm2 符合要求式中 300 N/cm2K25SB摩擦襯墊最大比壓5、防滑驗(yàn)算(1)靜防滑驗(yàn)算j=T2j (e1)/(T1jT2j) 式中T1j,T2j是重載側(cè)和輕載側(cè)鋼絲繩靜張力,N其中 T1j= Fjm T2j= Fjh 計(jì)算摩擦因數(shù),取=0.25 圍包角 按顧橋礦設(shè)計(jì)說(shuō)明書=182°

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