煤矿地表沉陷岩移观测设计

矿井岩移观测方案矿井岩移是指由于围岩应力作用及其与巷道交界面的相互作用引起的岩体破裂、滑动或变形现象。

岩移是矿山开采过程中的一个重要问题，可能导致采掘安全事故和资源浪费。

为了监测矿井岩移情况，制定合理的观测方案至关重要。

观测方案应包括观测的目标、观测的方法、观测设备的选择、观测频率和观测时机等。

1.观测目标：观测目标是了解矿井岩移的发生、发展和演化特征，预测岩移危险性，指导矿山安全生产。

观测目标应明确，并根据具体情况确定。

2.观测方法：观测方法可采用定点观测法、连续观测法和间歇观测法。

-定点观测法：选取固定点位，通过测量点位的位移变化来判断岩移情况。

可以采用GPS定位技术、激光测距技术等。

-连续观测法：通过安装传感器设备，实现对岩体位移的实时连续监测。

传感器设备可以是应变计、位移传感器、倾角传感器等。

-间歇观测法：按照规定的频率进行岩体位移观测，可以利用全站仪进行岩壁测量、侧向位移测量等。

3.观测设备选择：观测设备的选择应根据具体的岩移类型和观测方法来确定。

例如，对于断裂岩体的观测，可以选用应变计观测设备，对于滑移岩体的观测，可以采用位移传感器等设备。

4.观测频率和观测时机：观测频率应根据岩移的发展情况和特点来确定。

对于稳定的岩体，观测频率可以适当降低；而对于危险性较大的岩体，观测频率应增加。

观测时机可选择在矿山生产前、生产过程中和生产后等时期。

5.数据分析与报告：观测数据的分析是观测方案的重要组成部分。

观测数据应按照一定的方法进行处理和分析，得到有意义的结果。

观测结果应及时编制观测报告，向有关部门和人员进行通报和解释。

总之，矿井岩移观测方案应该根据具体情况确定观测目标、选择合适的观测方法和设备、确定观测频率和观测时机，并对观测数据进行分析和报告。

这样可以为矿山安全生产提供有效的监测和预警手段，保障人员和设备的安全。

第六章矿山开采沉陷规律及观测站设计开采沉陷规律：地下开采引起的地表移动变形的大小、空间分布形态及其与地质采矿条件的关系岩层移动分区三个移动特征区：Ⅰ—充分采动区（减压区COD）；Ⅱ、Ⅱ’—最大弯曲区；Ⅲ、Ⅲ’—岩石压缩区（支承压力区）GKMC、HLND岩层移动和破坏的形式（1）弯曲（2）垮落（冒落）（3）滚动（垮落岩石的下滑）（4）片帮（挤出）（5）岩石沿层面的滑移（6）底板岩层的隆起岩层移动和破坏形成的“三带”根据岩层移动破坏的不同，把采动岩层分为三个部分，即岩层移动的“三带”：1）垮落带Ⅰ；2）裂缝带Ⅱ；3）弯曲带Ⅲ；在水体上采煤时，将采动岩体底板也分为三带：1）底板采动破坏带；2）底板阻水带；3）底板承压水导升带1、垮落带指工作面开采达到一定宽度时引起上覆岩层顶板垮落的岩层移动区域垮落带内岩层破坏特点是：（1）分区性：不规则垮落带和规则垮落带（2）碎胀性，碎胀系数值恒大于1，一般在1.5～1.80之间。

（3）可压缩性（4）垮落带高度主要取决于采出厚度和上覆岩层的碎胀系数、岩性等，通常为采出厚度的3～5倍2、裂缝带在采空区上覆岩层中产生裂缝、离层及断裂，但仍保持层状结构的那部分岩层称为裂缝带特征：（1）岩体内裂隙多，但仍保持层状结构（2）导水裂隙带高度与岩性密切相关3、弯曲带指裂缝带以上至地表的区域特点：1）保持整体性和层状结构，隔水性能好2）移动过程连续而有规律，不存在或极少存在离层裂缝3）在竖直面内，各部分的移动值相差很小4）当开采深度大时，H弯＞＞H裂地表移动：指地下采空区面积扩大到一定范围后，岩层移动发展到地表，使地表产生移动与变形，在矿山开采沉陷的研究中称这一过程和现象为地表移动分为两种形式：（1）连续的移动与变形；（2）非连续的破坏地表移动主要的三种形式：（1）地表移动盆地当地下开采达到一定范围后，开采影响波及到地表，受波及影响的地表从原有的标高向下沉降，从而在采空区上方形成一个比采空区范围大得多的沉陷区域，称为地表移动盆地（2）裂缝及台阶（3）塌陷坑下沉：地表移动向量的垂直分量称为下沉，用w表示水平移动：地表移动向量的水平分量称为水平移动，用u表示充分采动：使地表下沉值达到该地质采矿技术条件下应有的最大值的采空区面积为临界开采面积，此时的地表采动影响称为充分采动非充分采动:当采空区尺寸小于该地质采矿条件下的临界开采尺寸时，地表最大下沉值未达到该地质采矿条件下应有的最大值，称这种采动程度为非充分采动超充分采动：当地表达到充分采动后，开采工作面继续推进时，地表酱油多个点的下沉值达到该地质采矿条件下应有的最大下沉值，此时的采动称为超充分采动地表移动盆地的特征特征：移动范围大于采空区范围；形状与倾角有关移动盆地的分区1）中间区；2）内边缘区（压缩区）；3）外边缘区（拉伸）拐点：内外边缘区的分界点称为或下沉曲线的凹凸变化点地表移动盆地的主断面通过地表移动盆地最大下沉点所作的沿煤层走向和倾向的垂直断面称为地表移动盆地主断面当地表非充分采动或者充分采动时，沿一个方向的主断面只有一个；当地表达到超充分采动时，垂直于充分采动方向的主断面有无数个地表移动盆地主断面具有以下特征：（1）在主断面上地表移动盆地的范围最大（2）在主断面上地表移动最充分，移动量最大（3）在主断面上，不存在垂直于主断面方向的水平移动描述地表移动盆地内移动和变形的主要指标：下沉、倾斜、曲率、水平移动、水平变形地表移动盆地主要角量参数描述地表移动盆地形态和范围的角量参数主要是边界角、移动角、裂缝角、充分采动角和最大下沉角（1)边界角在充分采动或接近充分采动的条件下，地表移动盆地主断面上盆地边界点（下沉为10mm）至采空区边界的连线与水平线在矿柱一侧的夹角称为边界角走向δ0、下山β0、上山γ0、急倾斜矿层底板λ0以下沉10mm作为移动盆地最外边界点，以这些点圈定的边界称为移动盆地最外边界（2)移动角在充分采动或接近充分采动的条件下，地表移动盆地主断面上三个临界变形中最外边的一个临界变形值点至采空区边界的连线与水平线在矿柱一侧的夹角称为移动角走向δ、下山β、上山γ、急倾斜矿层底板λ，表土移动角用φ表示，φ与α无关对建筑物有影响的变形主要有：倾斜、曲率、水平变形临界变形值：不需要维修能保证建筑物正常使用所允许的地表最大变形值称为临界变形值（3)裂缝角在充分采动或接近充分采动的条件下，地表移动盆地主断面上，移动盆地最外侧的地表裂缝至采空区边界的连线与水平线在矿柱一侧的夹角称为裂缝角走向δ〃、下山β〃、上山γ〃、急倾斜矿层底板λ〃（4)充分采动角在充分采动条件下，在地表移动盆地主断面上，移动盆地平底的边缘在地表水平线上的投影点和同侧采空区边界的连线与煤层在采空区一侧的夹角称为充分采动角走向ψ3、下山ψ1、上山ψ2（5)最大下沉角在倾斜主断面上，由采空区的中点和地表移动盆地最大下沉点（非充分或充分采动）或地表移动盆地平底中心点（超充分采动）在地表水平上投影点的连线与水平线之间在煤层下山方向一侧的夹角，用θ表示（观测站：开采进行之前，在开采影响范围内的地表，按照一定要求设置的一系列互相联系的观测点观测站的任务(1)研究地质采矿条件与移动变形的关系，获得开采沉陷参数与地质采矿条件的关系(2)获得地表与岩层内部的移动变形规律(3)获得移动变形与建筑物破坏关系，确定临界变形值(4)获得岩体内部破坏规律观测站设计的原则①观测线应布设在地表移动盆地的主断面上②设站地区在观测期间不受邻近开采的影响③观测线的长度要大于地表移动盆地的范围④观测线上的测点应有一定的密度⑤观测站的控制点要设在移动盆地范围以外，埋设要牢固。

建立岩移观测站2建立观测站的目的和意义建立地表移动观测站实测研究是开采沉陷规律研究的最可靠手段。

本工作面已经进入了秦庄、前卓庙、后卓庙及金桥集团保护煤柱，属于建筑物下采煤范畴，另外工作面回采引起的地表移动将会对济东公路、幸福河及河堤造成影响；根据有关规程也必须设立地表移动观测站。

因此，在工作面上方建立地表移动变形观测站的主要目的有：（1）由于本矿煤3上采用综合机械化开采技术，设置观测站的目的主要是为了取得本地区因地下煤层开采后，采动地表的移动、变形及破坏规律，包括各种移动角、边界角、移动与变形预计参数，并为进行矿区总体规划、环境评价和矿井设计时，对于建筑物、水体、铁路及主要井巷的压煤开采论证提供评价依据；（2）为安全合理的留设保安煤柱提供技术参数，也为安全合理开采保安煤柱提供理论依据；（3）为开展建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱的开采提供变形预计方法，以便在进行“三下”采煤时，为合理布设工作面和选定开采顺序、制订建（构）筑物及河堤加固保护措施提供依据；（4）由于综合机械化开采地表沉陷变形的特殊规律，为了寻求在观测站布设方法、观测手段、研究内容及分析方法等方面的合理性。

3观测站工作内容地表移动变形观测站的基本工作内容可归纳如下：（1）地表变形观测站设计；（2）地表观测站实地布设；（3）地表移动观测（包括联测、首次全面观测、重复水准测量、最终全面测量等）；（4）数据处理与分析；（5）各阶段参数求取；（6）地表移动观测总结报告编制。

4地表移动观测站设计依据中华人民共和国煤炭工业局2005年五月颁布的《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》。

5地表移动观测站设计方案5.1观测站的布设形式123上04工作面结构简单，[改为设计]形状规整，是十二采区首采工作面，受外界影响因素相对较少，地表移动观测站设计相对较易。

结合该工作面上方地表实际情况，初步设计布设两条观测线：一条倾向观测线和一条走向观测线。

煤矿地表岩移观测招标技术要求一、项目背景。

咱们这煤矿啊，地下一采动，地表就像个调皮的小孩，到处晃悠（岩移嘛）。

为了搞清楚这地表岩移到底是咋回事，啥规律，可不能糊里糊涂的，所以就有了这个地表岩移观测项目，这可关系到咱煤矿的安全、生产规划啥的，重要得很呢！二、观测区域及范围。

1. 具体区域。

要把咱煤矿开采影响到的地表范围都给划进去。

这个范围啊，得根据现有的开采计划，从那些已经开采的区域，一直到未来几年可能开采的区域周边，就像给这些区域盖上一个“观测大网”。

简单来说，就是从[具体的起始坐标，比如X1，Y1]到[结束坐标，比如X2，Y2]这片地方，具体坐标以咱煤矿现有的图纸为准哈。

2. 特殊区域关注。

那些靠近居民区、重要建筑物（像村里的祠堂、学校啥的）还有铁路、公路的地方，得重点观测。

这些地方要是因为岩移出了啥问题，那可就麻烦大啦。

三、观测内容。

1. 位移观测。

水平位移。

要能精确地测量地表在东西方向和南北方向上的移动距离。

就像看一个小蚂蚁在平面上是怎么横着爬、竖着爬的一样，得知道这地表在水平面上到底跑哪儿去了。

测量的精度呢，怎么着也得达到[X]毫米，这可不是随便说说的，是为了能准确掌握岩移情况。

垂直位移。

也就是地表是往上拱了还是往下陷了，这个更得小心测量。

毕竟地表下陷太多的话，可能就会有房子开裂、道路变形这些事儿。

测量精度要达到[Y]毫米，这样咱们心里才有底。

2. 变形观测。

要观测地表的倾斜情况。

就好比看一个桌子是不是歪了，是朝哪个方向歪的，歪了多少度。

这倾斜的测量精度要达到[Z]度，这样就能知道地表有没有“站不稳”的趋势。

还有地表的曲率变形也得测。

想象一下地表像个弯曲的板子，哪里弯得太厉害，哪里弯得比较平缓，这个曲率的测量精度也要达到[具体精度数值]。

四、观测方法及技术要求。

1. 观测点设置。

观测点得像棋盘上的棋子一样，有规律地分布在观测区域内。

一般的区域呢，每隔[具体间距，比如50米]就得设一个点。

第一节 煤矿地表岩移观测点及观测线设计一、参数取值由于煤矿过去未开展过岩移工作，没有地表移动各项参数，因此采用类比的方法取用各参数。

该煤系地层上覆岩性可定为中硬，参照《煤矿测量手册》取定各参数如下：走向移动角：δ=550 上山移动角：γ=550 下山移动角：β=550最大下沉角：θ=90-0.6α 松散层移动角：Φ=450煤层移动角的修正值：Δγ=Δδ=Δβ=200α――为煤层倾角 二、平面位置设计 1、走向观测线的设计根据最大下沉值，在倾向主断面上确定出地表最大下沉点，通过该点沿矿体走向做剖面线，即得到走向观测线平面位置，并且依据移动角值确定开采影响范围的边界点。

工作面地表岩移观测站沿走向布设一条观测线。

2、倾向观测线的设计倾向观测线位于主断面内，和走向观测线垂直，在走向主断面图上自开切眼用(δ-Δδ)角和Φ角向工作面推进方向划线交地表于E 点，倾向线必须在工作面推进方向上超过E 点的位置。

观测站布设两条倾向观测线。

3、观测线的长度设计观测线的长度应保证两端（半条观测线时为一端）超出采动影响范围，以便建立观测线控制点和测定采动影响边界。

设站时移动盆地边界是根据地质采矿条件类似的其它矿区的沉陷参数类比确定的。

设置走向观测线的具体做法：自开切眼向工作面推进方向，以角值(δ-Δδ)划线与基岩和松散层交接面相交，再从交点以Φ角划线与地表相交于H 点。

H 点便是不受邻区开采影响的点。

在工作面停采线处，向工作面外侧用(δ-Δδ)角划线与基岩和松散层的交接面相交于一点，再从此交点用Φ角划线与地表相交于F 点。

在HF 方向上设走向观测线。

要求走向观测线和倾斜观测线垂直、相交，并稍微超过交点一段距离得G 点（G 点不得超过E 点），HF 便是走向观测线的工作长度，如图（2）。

走向观测线长度HF 按下式计算： l ctg h H ctg HF +∆-⨯-+=)()(220δδϕ 式中： h —表土层厚度 H 0—采深l —工作面走向长度工作面观测站沿走向布设一条观测线长约1000m。

3-3-2盘州市煤炭开发总公司盘县老沙田煤矿1105采煤工作面地表岩移观测设计方案编制单位：地测科编制日期：2021年04月05日老沙田煤矿会审意见表老沙田煤矿1105采煤工作面地表岩移观测设计方案对煤矿地下开采导致的地面沉陷进行观测站设计并进行地表移动观测与分析，对于保障煤矿安全生产、预测地表沉陷范围、降低开采成本具有重要意义。

进行了地表移动站设计，采用实地观测法对采煤工作面进行地表移动观测，以获取本矿区特有条件下，因地下煤层开采后，引起的地表移动、变形及破坏规律，并计算获得各种移动角、边界角、最大下沉角、充分采动角等数据，提出适用于本矿的地表移动参数及预计方法，为矿区规划、环境评价、矿井设计、以及安全合理的留设保安煤柱提供理论依据。

一、采煤工作面地表岩移观测老沙田煤矿地面工业广场，有2020年8月2日由中介公司卫星定位坐标共4个GPS点，点位保存完好，成果可靠，可作为本项目连接测量工作的起算数据。

1105采煤工作面对应地表部分基本为坡地、山林，观测站埋设比较困难，地形陡峭，工作难度大，观测线尽可能布置成直线，根据实际地形条件，观测站、控制点距离可适当调整。

因此布设方案拟定为：沿走向每50m布设一个控制点，布设三条走向观测线（A、B、C），布置14个控制点，每条长度约200m，尽可能布置成直线，贯穿整个1105采煤工作面对应地表位置，受地形及工作面斜长影响，不布置倾向观测线。

（具体见1105采煤工作面地表移动观测布设图）二、观测内容、方法及精度要求（一）观测的主要内容地表移动观测的基本内容是在地下开采过程中，定期地、重复地测定观测线上各测点在不同时期内空间位置变化。

（二）观测的方法及精度要求地表移动观测工作可分为：观测站的连接测量、全面观测、控制点联测、地表破坏的测定和编录。

1、连接测量为了确定观测站与开采工作面之间的相互位置关系，应在观测站的所有控制点与矿区控制网之间进行测量，以确定控制点的平面位置和高程。

16中03工作面地表移动观测站设计说明书编制：日期：年月日审核：日期：年月日部长：日期：年月日地测副总：日期：年月日批准：日期：年月日16中03工作面地表移动观测站设计说明书观测站设计由文字说明和图纸两部分组成。

文字部分包括观测站设计说明书，图纸包括井上、下对照图（包括观测线和观测点的位置）、观测线剖面图（包括观测线的确定）、岩层柱状图、观测点的构造图。

16中03工作面为小屯煤矿首采工作面，工作面走向长1203m倾向长150m埋深200-325m工作面内煤层总体走向为87〜176°〜254°,倾向为167〜266°〜344°,彳角0°〜3°,煤厚2.4m。

开采方法为走向长壁综采煤，顶板管理为自然跨落法。

按照工作计划，工作面日推进3nl为了掌握地表移动变形规律，获得本矿地表移动角值参数和预计参数，为地表保护煤柱留设提供基础，合理开采三下压煤，防止各类地质灾害，从而保证矿井安全生产，特建立16中03工作面地表移动观测站，设计如下：一、目的和任务通过在小屯煤矿首采面上方布设地表移动变形观测站，掌握山区地表移动变形规律，获得地表移动角值参数和预测参数，为各类保护煤柱留设提供基础，从而指导矿井安全生产。

二、观测站地区的地形、地物及地质采矿条件工作面位于矿工广区的东南，龙潭口村旧址在运输顺槽的上方，靠近切眼附近；湾寨村位于切眼的东部，距离切眼260米。

龙谭口村农户已搬迁。

16中03工作面为小屯煤矿首采工作面，工作面走向长1203m倾向长150m埋深200m~325m,煤层彳角为0〜3°。

煤厚2.4m,开采方法为走向长壁综采煤，顶板管理为自然跨落法。

16中03工作面老顶为细砂岩、粉砂岩和泥质粉砂岩，呈浅灰色，薄〜中厚层状，钙质胶结，波状及交错层理，含泥质团块和泥质条带，钙质胶结，分选性差。

局部含有6上煤。

f=4〜6。

三、观测站设计时所用的开采沉陷参数观测站设计所用的参数选自《煤矿测量规程》和地质采矿条件相似的矿已求得的角值进行，具体参数为：冲积层移动角3=40。

***煤业有限公司煤矿关于矿区沉陷参数和位移、沉陷观测方案编制：审核：矿长：编制单位：××煤矿地测科20XX年1月会审意见1、会审日期：2、会审意见会审单位及人员签字：矿区沉陷参数和位移、沉陷观测方案说明：为了获得工作面最煤矿可靠的地表移动参数，掌握该工作面地质采矿条件下的地表移动规律，我矿建立了工作面地表移动观测站，进行工作面地表移动的观测和研究工作。

一、进行地表移动观测的意义和任务1.进行地表移动观测站的意义《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》第一章第十二条中规定：煤炭开采必然伴随着发生围岩及地表移动和变形。

各矿区的围岩及地表移动规律及有关参数具有地区特征，获取和积累有关围岩及地表移动的科学数据，是煤矿企业工程技术和有关业务主管部门的职责。

每个矿区应有计划、有目的在开展上述科学试验与现场勘测，综合分析，求取参数，总结规律，用于解决本矿区的开采沉陷问题。

生产矿井必须解决好建筑物下、铁路下和水体下（简称“三下”）安全、合理地开采煤炭和留设保护煤柱，必须开展地表移动和岩层移动的观测工作，掌握地表和岩层移动的基本规律。

为此，拟在+1653m井口沿冲沟上方及65#、61#、60#、59#煤层在此段地表采空区。

进行地表移动变形观测，研究开采引起的地表移动变化和破坏规律，以及地表移动与变形对地面建筑物的影响。

2.进行地表移动观测的任务煤矿开采引起岩层和地表移动的过程非常复杂，是地质、水文、开采、地形等多种因素综合影响的结果。

通过进行地表移动观测可以获取并确定以下数据，并获取相关关系：①分析特定采矿条件、地质条件与地表移动和变形的关系。

②地表在移动过程中的移动和变形特点及分布规律。

③地表移动和变形中的动态移动变化规律。

④用实测的移动变形参数确定矿区范围内建筑物的受破坏程度，有效地减少建筑物下压煤量，合理确定工作面的尺寸，提高煤炭采出率。

二、进行地表移动变形观测所依据的规程规定1.《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》，煤炭工业管理局制定，2000年。

3131首采工作面地表移动沉降观测实施方案一、设计地表移动观测站的目的和任务建立龙门峡南煤矿首采面的地表移动观测站，通过数据采集、处理、分析，获得该工作而地质采矿条件下准确可靠的地表移动变形参数和地表移动变形规律，为下一步的生产决策服务。

二、测区概况3131工作面地面位于邓家瓦厂、石朝门一带，地形为坡地，植被为灌木,地表有少量民房、交错小路和部分碎石公路,无高压铁塔、大的积水体。

相邻岩层有龙潭组、栖霞组。

3131工作面东与+478m北西翼回风大巷基本平行，西部为3133 工作面，中部为+400北西翼底板抽放巷。

3131工作面位于二叠系下统茅口组（Pim）,该段岩层岩性主要为薄层状粉晶灰岩，显水平层理，岩层倾向北西298。

，倾角25°〜29° , f=8〜10,其上覆岩层为龙潭组一段岩层，下覆岩层为栖霞组岩层。

3131工作面沉降观测整个测区面积约，经度107° 00' 〃 ~107。

01，”,纬度 30。

36' " "30。

37'"。

三、沉降观测方案1、精度要求（1）观测点及基点的初始值采用GPS四等平面控制测量。

（2）沉降观测采用5秒导线测量精度观测。

（3）高程控制采用5秒导线测量精度观测三角高程。

2、基准点的布设（1）基准点须埋设在工作面的沉降范围以外，位置稳定、易于长期保存的地方。

基准点采用混凝土浇筑永久点，并且基准点必须要有检核条件。

基准点不能少于3个。

（2）基准点应定期复测，复测周期应视基准点所在位置的稳定情况而定，在点位稳定后宜每季度或每半年复测一次。

当观测点变形测量成果出现异常或外界因素影响时，应及时进行复测，并对其稳定性、可靠性进行分析。

（3）基准点埋设后，应达到稳定后方可开始观测。

稳定期应根据观测要求与地质条件确定，标准埋石稳定期不宜小于10天。

（4）工作基点应在变形区域外相对稳定且不受施工影响的地点选埋，这些点应形成闭合环、节点网或附合路线。

4210工作面地表移动观测站观测线布物探测绘有限公司,工程师,主要从事与测绘学院大地测量学与测量工程专
(3)动盆地线之间
2,3。

结果表明:走向线方向最大下沉点位于B120,下沉值为1007mm;同时倾斜值趋近于0,符合沉降最大下沉点附近倾斜趋近于0,负曲率的规律;同时水平变形曲线和曲率曲线相似,符合一般般规律。

(下转第228页)图2走向线变形曲线图
图3倾向线变形曲线图
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Science&Technology Vision科技视界
生雷雨。

图1K指数在不同阈值条件下的雷雨概率
3结论
(1)桂林机场春季午后雷雨发生时,K指数>20℃的占比极高,达到91.7%。

(2)桂林机场春季午后K指数>39℃时对应的雷雨日数最多。

(3)桂林机场春季午后K指数>39℃时雷雨发生概率为最高,达到50.0%;其次是K指数在37-39℃时雷雨发生概率为20.0%。

【参考文献】
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