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中国深海采矿技术的发展 被引量：24
1
作者 陈新明 《矿业研究与开发》 CAS 北大核心 2006年第B10期40-48,共9页
我国深海采矿技术的研究历经15年的发展,基本完成了深海多金属结核开采专有技术体系的构建及主要装备的研制。在解析发展背景、总结技术进步的基础上,对如何加快我国发展深海采矿技术提出了新的见解。
关键词 深海采矿 矿物资源 开采技术 深海产业 区域
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5000m扬矿管的纵向振动 被引量：10
2
作者 冯雅丽 张云仙 李浩然 《金属矿山》 CAS 北大核心 1999年第4期13-15,共3页
运用有限元的方法对深海采矿系统中的扬矿管进行了静力分析和动态分析。采用ＡＮＤＩＡ有限元分析软件，通过研究在海水中不同海浪周期下扬矿管的振动特性可知，扬矿管的一阶纵向共振周期处于海洋中海浪通常出现的周期范围内；共振时扬... 运用有限元的方法对深海采矿系统中的扬矿管进行了静力分析和动态分析。采用ＡＮＤＩＡ有限元分析软件，通过研究在海水中不同海浪周期下扬矿管的振动特性可知，扬矿管的一阶纵向共振周期处于海洋中海浪通常出现的周期范围内；共振时扬矿管顶端与末端的纵向振动的相位差接近π／２，产生轴向应力很大。 展开更多
关键词 深海采矿 扬矿管 有限元 共振 纵向振动
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深海采矿储料罐输送设备固液两相流数值计算与分析 被引量：13
3
作者 徐海良 周刚 +1 位作者 吴万荣 吴波 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期111-117,共7页
针对深海采矿所使用的水泵与储料罐组合的矿石输送设备在矿石输送过程中矿石输送浓度难以控制,不利于矿石稳定和持续输送等问题,基于Fluent软件中的Euler-Euler模型,采用SIMPLE算法和标准k-ε湍流模型对储料罐输送设备内固液两相流进行... 针对深海采矿所使用的水泵与储料罐组合的矿石输送设备在矿石输送过程中矿石输送浓度难以控制,不利于矿石稳定和持续输送等问题,基于Fluent软件中的Euler-Euler模型,采用SIMPLE算法和标准k-ε湍流模型对储料罐输送设备内固液两相流进行数值计算和分析。计算结果表明:储料罐内的矿石在inlet1的水射流冲击和自身重力作用下能顺利进入输送管道,在inlet2水射流的卷吸和不断紊动稀释作用下,在出口处能得到稳定持续的矿浆流。同时,仿真结果表明:矿石体积分数随粒径增大而变小,当矿石粒径在5～10 mm范围内时矿石输送的体积分数保持在10%左右;随着储料罐内矿石堆积高度增加,矿石输送体积分数有所增大,但增大的幅度很小;随着inlet1速度增大,矿石输送体积分数也相应升高,两者之间呈良好的线性关系,因此通过阀门控制inlet1的水流速度就可以实现对矿石输送体积分数的控制;最后通过实验验证该输送设备的可行性,并进一步验证通过控制inlet1入口速度控制矿石输送体积分数。 展开更多
关键词 矿石输送设备 固液两相流 数值计算 深海采矿
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深海采矿提升系统研究综述 被引量：12
4
作者 康娅娟 刘少军 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第20期232-243,共12页
将粗颗粒矿物从数千米的海底提升到水面是深海采矿需要解决的一个关键技术难题。以深海矿产的商业开采为背景,从技术原理的角度对当前几种典型的深海采矿提升系统进行研究,根据深海矿物商业开采的高产能高效率要求,从提升系统的工作机... 将粗颗粒矿物从数千米的海底提升到水面是深海采矿需要解决的一个关键技术难题。以深海矿产的商业开采为背景,从技术原理的角度对当前几种典型的深海采矿提升系统进行研究,根据深海矿物商业开采的高产能高效率要求,从提升系统的工作机理、结构方案、输送能力、系统效率及实施可行性等方面进行剖析,结果表明,机械式提升系统能量利用率高,但存在作业过程中缆绳可能发生缠绕,实现商业开采产能尚有难度;气力提升系统结构简单,但系统效率低且需采用大直径的提升管道,会增加管道布放回收及整个采矿系统运行的成本和难度;综合对比各方面,对于高扬程大产能的深海矿物提升而言,离心泵水力管道提升是一种综合性较优的提升方案。 展开更多
关键词 深海采矿 机械提升系统 气力提升系统 水力提升系统 离心泵
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稀软底质表面深海采矿作业车触底特性分析 被引量：12
5
作者 程阳锐 曾轩 +1 位作者 李小艳 郑皓 《矿冶工程》 CAS CSCD 北大核心 2018年第6期44-47,共4页
为分析深海采矿作业车在稀软底质表面行走时自身沉陷以及与底质的法向粘附力的触底特性,通过室内小型底板代替作业车底部触底部件,开展了作业车触底沉陷特性以及法向粘附特性试验。结果表明,压陷量随接地比压增大而增大;长宽比较大的底... 为分析深海采矿作业车在稀软底质表面行走时自身沉陷以及与底质的法向粘附力的触底特性,通过室内小型底板代替作业车底部触底部件,开展了作业车触底沉陷特性以及法向粘附特性试验。结果表明,压陷量随接地比压增大而增大;长宽比较大的底板压陷量明显大于长宽比较小的底板。粘附力与底板面积呈现较好的线性关系,相关系数R2=0.94,回归直线的斜率为894.56 N/m2。 展开更多
关键词 深海采矿 多金属结核 稀软底质 采矿作业车 沉陷 粘附
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深海矿产资源勘查开发进展、挑战与前景 被引量：10
6
作者 周平 杨宗喜 +2 位作者 郑人瑞 夏烨 伦知颍 《国土资源情报》 2016年第11期27-32,共6页
人类对深海矿产资源的探索始于20世纪70年代。近50年来,受深海海底技术进步、原材料价格上涨和价格大幅波动造成的原材料供应风险上升等一系列重要因素推动,世界多国对深海矿产资源的勘查开发进度明显加快,签订的勘查开发合同不断增加... 人类对深海矿产资源的探索始于20世纪70年代。近50年来,受深海海底技术进步、原材料价格上涨和价格大幅波动造成的原材料供应风险上升等一系列重要因素推动,世界多国对深海矿产资源的勘查开发进度明显加快,签订的勘查开发合同不断增加。深海富集的矿产资源多是现代高科技、绿色技术或新兴技术必不可少的原材料,相较于陆地矿床,品位高、易采选、采矿环境扰动小。但深海采矿也面临挑战,如资源探明程度不够、国际法律框架缺失、勘查开采技术仍存难题、受矿产品价格和资本成本制约等。但无论如何,深海采矿将是本世纪人类满足自身发展需求的战略之举,已成为各国资源竞争的前沿热点领域。对此,需要加强深海矿产勘查开发研究及技术储备,强化政策引导、监管与服务,铺就一条"产学研用"的深海采矿创新之路。 展开更多
关键词 深海采矿 资源竞争 矿产勘查
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关于中国国际海底区域矿区采矿的思考 被引量：10
7
作者 朱永灵 《海洋开发与管理》 2017年第8期109-112,共4页
文章结合国际深海采矿的现状和中国现有国际海底区域矿区的情况,分析中国国际海底区域矿区采矿存在缺少法律依据、尚未完成矿区资源评价和"区域"放弃、深海采矿技术发展相对滞后、海洋环境影响评估尚有不足等问题;在此基础上... 文章结合国际深海采矿的现状和中国现有国际海底区域矿区的情况,分析中国国际海底区域矿区采矿存在缺少法律依据、尚未完成矿区资源评价和"区域"放弃、深海采矿技术发展相对滞后、海洋环境影响评估尚有不足等问题;在此基础上提出未来发展建议,即开展与国际海底管理局的深度合作,在制定"区域"内矿产资源开发规章中有所作为;加快对中国国际海底区域的勘探工作,尽快完成矿区资源评价和"区域"放弃;跟踪国际深海采矿行业进展,加快推进中国深海采矿系统的建造并尽快试开采;继续加大深海采矿对海洋环境的影响研究,尽快形成深海采矿环境影响预测评价技术指南。 展开更多
关键词 国际海底区域 深海采矿 勘探开发 矿产资源
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深海采矿系统长距离垂直输运管道力学性能研究 被引量：10
8
作者 陈智昊 吕海宁 吴琪 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2021年第1期72-82,共11页
深海采矿系统中的长距离垂直输运管道在工作中具有复杂的流固耦合力学特性,在生产作业中其结构安全性和可靠性面临严峻考验。建立深海采矿系统从海底到水面的完整模型,采用集中质量法对于其中的长距离垂直输运管道的环境载荷进行了研究... 深海采矿系统中的长距离垂直输运管道在工作中具有复杂的流固耦合力学特性,在生产作业中其结构安全性和可靠性面临严峻考验。建立深海采矿系统从海底到水面的完整模型,采用集中质量法对于其中的长距离垂直输运管道的环境载荷进行了研究,并将计算结果与模型试验测量值进行对比验证,重点分析管道顶部轴向张力和剪力的大小关系以及变化规律。分析结果表明:在深海采矿系统的长距离垂直输运管道中,轴向张力在结构载荷占主要成分,由波浪引起的结构轴向张力增加会达到管体自重的38%~48%。因此,选择合适的作业工况对降低结构载荷,加强结构安全性能有很大帮助。 展开更多
关键词 深海采矿 长距离垂直输运管道 势流理论 模型试验
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深海采矿对海洋生态系统影响的评价Ⅱ.底层生态系统 被引量：10
9
作者 王春生 周怀阳 《海洋环境科学》 CAS CSCD 北大核心 2001年第2期32-37,共6页
根据现有深海采矿环境影响实验的主要成果 ,分析了深海采矿对底层海洋生态系统的潜在影响。结果表明 :深海采矿对底层水环境不会产生明显的影响 ;矿区生物种类多样性明显降低 ,尤其是以结核作为硬基质固着的底栖生物 ,但由于大部分大型... 根据现有深海采矿环境影响实验的主要成果 ,分析了深海采矿对底层海洋生态系统的潜在影响。结果表明 :深海采矿对底层水环境不会产生明显的影响 ;矿区生物种类多样性明显降低 ,尤其是以结核作为硬基质固着的底栖生物 ,但由于大部分大型和巨型底栖生物在海洋中分布较广泛 ,因此局部海底的采矿不太可能导致某一物种从海洋里完全灭绝 ;除细菌外 ,巨型、大型和小型底栖动物的密度都明显下降 ,但 3a后运动能力较强的软相底质动物的密度基本上恢复至扰动前的水平。尽管大量关于深海采矿环境影响的工作已做或仍在进行 ,但目前人们对深海生态学的了解还十分有限 。 展开更多
关键词 深海采矿 海洋生态系统 评价 底层生态系统
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深海采矿扬矿系统水下构形与动力学特性数值仿真 被引量：8
10
作者 王刚 刘少军 李力 《计算机仿真》 CSCD 2005年第10期295-298,共4页
深海多金属结核开采系统的扬矿系统主要由扬矿硬管、扬矿泵、中间仓、扬矿软管等组成的长管线系统构成,其水下运动学和动力学行为,决定了深海采矿的成败。运用非线性有限元方法,建立了基于1000m深海采矿试验扬矿系统的有限元模型,进行... 深海多金属结核开采系统的扬矿系统主要由扬矿硬管、扬矿泵、中间仓、扬矿软管等组成的长管线系统构成,其水下运动学和动力学行为,决定了深海采矿的成败。运用非线性有限元方法,建立了基于1000m深海采矿试验扬矿系统的有限元模型,进行了系统水下空间构形的静态和动态数值仿真,计算分析了海洋环境中的波流载荷,软管长度,软管集中吊挂浮力配置,以及采矿船和集矿机的运动状态等因素,对系统空间构形,尤其对软管形态的影响。水下管线的液动力载荷采用M orison公式计算。 展开更多
关键词 深海采矿 扬矿管 构形 动力学 非线性有限元法
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基于ADAMS的深海采矿装置升沉补偿系统仿真研究 被引量：3
11
作者 黄锴 刘少军 肖永山 《计算机仿真》 CSCD 2003年第10期57-59,共3页
应用机械系统动力学分析软件ADAMS,建立了深海采矿装置升沉补偿系统的虚拟样机;并根据设计要求对样机进行了仿真检验,结合对仿真结果进行的进一步分析研究。为升沉补偿系统的设计、制造及开采(试验)作业提供了理论依据和主要参数。
关键词 深海采矿装置 升沉补偿系统 系统仿真 ADAMS
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5000m扬矿管纵向振动研究 被引量：5
12
作者 冯雅丽 李浩然 张云仙 《有色金属》 CSCD 1999年第4期13-18,共6页
运用有限元的方法对深海采矿系统中的扬矿管进行了静力分析和动态分析，将５０００ｍ扬矿管等分成２０个两节点梁单元，应用等效线性化方法及结构对地震的反应原理建立了扬矿管纵向运动模型．采用ＡＤＩＮＡ有限元分析软件．通过研究在... 运用有限元的方法对深海采矿系统中的扬矿管进行了静力分析和动态分析，将５０００ｍ扬矿管等分成２０个两节点梁单元，应用等效线性化方法及结构对地震的反应原理建立了扬矿管纵向运动模型．采用ＡＤＩＮＡ有限元分析软件．通过研究在海水中不同海浪周期下扬矿管的振动特性可知：扬矿管的一阶纵向共振周期处于海洋中海浪通常出现的周期范围内；共振时扬矿管顶端与末端的纵向振动的相位差接近１８０°，产生轴向应力很大，给管子的设计和操作带来极大的影响． 展开更多
关键词 深海采矿 扬矿管 有限元 纵向振动
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深海采矿对海洋生态系统影响的评价Ⅰ.上层生态系统 被引量：10
13
作者 王春生 ZHOU Huai-yang 周怀阳 《海洋环境科学》 CAS CSCD 北大核心 2001年第1期1-6,11,共7页
根据现有试验规模及资料分析了深海采矿对上层海洋生态系统的潜在影响。结果表明 :深海采矿对上层环境 ,如悬浮颗粒物质增加、光衰减、冷的底层水与表层水混合、表层水中营养盐、痕量金属、海水密度等都有一定影响 ,但都不足以危及上层... 根据现有试验规模及资料分析了深海采矿对上层海洋生态系统的潜在影响。结果表明 :深海采矿对上层环境 ,如悬浮颗粒物质增加、光衰减、冷的底层水与表层水混合、表层水中营养盐、痕量金属、海水密度等都有一定影响 ,但都不足以危及上层生态系统。尽管这些结果是令人欣慰的 ,但由于这些试验的规模和持续的时间是十分有限的 ,为了更充分地评估深海采矿对海洋生态系统的潜在影响 ,需要进行进一步的模拟实验和更大规模商业开采的现场监测。 展开更多
关键词 深海采矿 海洋生态系统 评价 上层生态系统
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扬矿管在海水中的整体运动分析 被引量：5
14
作者 申焱华 李浩然 +1 位作者 张云仙 张文明 《有色金属》 CSCD 2002年第1期78-83,共6页
在对扬矿管进行受力分析的基础上 ,运用有限元的方法将 5 0 0 0m扬矿管等分成 2 0个两节点梁单元 ,将梁单元受力简化 ,推导出梁单元运动方程。将单元总装成整体结构 ,并将节点力加到具体节点上 ,得出整体结构运动方程 ,用ADINA得到扬矿... 在对扬矿管进行受力分析的基础上 ,运用有限元的方法将 5 0 0 0m扬矿管等分成 2 0个两节点梁单元 ,将梁单元受力简化 ,推导出梁单元运动方程。将单元总装成整体结构 ,并将节点力加到具体节点上 ,得出整体结构运动方程 ,用ADINA得到扬矿管整体运动的动态响应解。分析扬矿管的整体运动过程 ,扬矿管的横向、纵向振动及变形与各因素的关系 ,其结果可作为扬矿管设计和操作控制的依据。 展开更多
关键词 深海采矿 扬矿管 有限元 整体运动
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深海采矿机行星轮式行走机构越障行为 被引量：7
15
作者 冯雅丽 马佳珍 +2 位作者 张文明 张杰 杨泉 《北京科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第7期923-928,共6页
为了适应深海富钴结壳和热液硫化调查区复杂地形多变底质,提出了深海采矿行星轮式行走机构.利用虚功原理建立了行星轮式行走机构越障动力学模型,分析了越障高度的影响因素,按1∶2.25传动比确定行星轮系结构尺寸,利用ADAMS进行双边越障... 为了适应深海富钴结壳和热液硫化调查区复杂地形多变底质,提出了深海采矿行星轮式行走机构.利用虚功原理建立了行星轮式行走机构越障动力学模型,分析了越障高度的影响因素,按1∶2.25传动比确定行星轮系结构尺寸,利用ADAMS进行双边越障性能分析(垂直障碍高度900mm).行星轮系的结构尺寸、车体质心位置及附着系数对越障高度影响较大;各轮系越障时出现驱动力矩、速度和正压力急增的现象,前轮系的前轮越上障碍后,各参数值趋于平稳,后轮越障时又出现瞬时脉动,但脉动较小,后轮系也有相同的变化趋势,各轮的阻力矩和输出功率与正压力变化趋势相同.行星轮式行走机构可根据地变化在定轴轮系和行星轮系间演变,具有较好的自主越障性能. 展开更多
关键词 深海采矿 采矿机 行走机构 行星轮 越障性能
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深海采矿扬矿管横向运动特性 被引量：5
16
作者 冯雅丽 张文明 俞洁 《有色金属》 CSCD 2002年第3期120-123,共4页
将扬矿管考虑成弹性梁 ,通过分析梁单元在垂直平面所受的各种横向载荷的影响 ,建立梁单元横向振动的数学模型 ,同时根据扬矿管的边界条件 ,利用伽疗金法 ,对运动方程进行求解。求出扬矿管相对于船的偏移、扬矿管的弯曲应力以及在不同拖... 将扬矿管考虑成弹性梁 ,通过分析梁单元在垂直平面所受的各种横向载荷的影响 ,建立梁单元横向振动的数学模型 ,同时根据扬矿管的边界条件 ,利用伽疗金法 ,对运动方程进行求解。求出扬矿管相对于船的偏移、扬矿管的弯曲应力以及在不同拖航速度及不同时刻扬矿管的偏移和弯曲应力的变化规律 。 展开更多
关键词 深海采矿 扬矿管 横向偏移
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深海采矿扬矿管横向运动动态分析 被引量：4
17
作者 刘江 毛纪陵 刘北英 《中国工程科学》 2001年第11期74-79,共6页
运用非线性有限元方法对深海采矿扬矿管的横向运动特性进行了研究 ;对影响扬矿管横向变形和动态应力的各种因素作出详细的分析 ,提出了“位移滞后期”的概念 。
关键词 深海采矿 扬矿管 动态应力 非线性有限单元法 横向运动 动态分析 受力分析 海水 振动状态
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深海多金属结核矿物输送模式特征与适应性研究 被引量：3
18
作者 张浩 陈小平 +3 位作者 汤明刚 许锋炜 卞鑫 李生鹏 《矿冶工程》 CAS 北大核心 2023年第4期32-38,共7页
在分析多金属结核矿区环境特征的基础上,研究了连续链斗、自动潜浮穿梭采矿车以及各类管道提升模式应用于深海多结核矿物输送的具体特征及适应性。综合考虑机动性、干矿输送能力、布放回收作业效率、造价及运行成本、作业水深适配性、... 在分析多金属结核矿区环境特征的基础上,研究了连续链斗、自动潜浮穿梭采矿车以及各类管道提升模式应用于深海多结核矿物输送的具体特征及适应性。综合考虑机动性、干矿输送能力、布放回收作业效率、造价及运行成本、作业水深适配性、极端海况适应性、海底扰动适应性以及环境友好性等八个方面,建立涵盖多维度评价因素的数学模型以及适应性评价体系。分析结果表明,连续链斗以及管道戽斗提升模式不适用于多金属结核输送;自动潜浮穿梭采矿车研发成本高,不具备经济适应性。随着水下装备可靠性提高,在可以高质量解决重介质密封问题的前提下,重介质管道提升有可能发展成为高效的深海多金属结核矿物输送模式。 展开更多
关键词 深海采矿 多金属结核 矿物输送模式 适应性分析
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采掘机器人滚筒式采集头载荷谱计算机模拟 被引量：5
19
作者 卜英勇 刘勇 《中南工业大学学报》 CSCD 北大核心 2002年第3期289-292,共4页
从国内外深海开采锰结核的经验出发 ,通过分析比较钴结壳最新研究成果 ,提出了深海开采富钴结壳采掘机器人滚筒式采矿头的方案 ;通过对其切削破碎钴结壳载荷波动性的分析 ,建立了其载荷波动的数学模型 ,编制了模拟计算采集头载荷及其波... 从国内外深海开采锰结核的经验出发 ,通过分析比较钴结壳最新研究成果 ,提出了深海开采富钴结壳采掘机器人滚筒式采矿头的方案 ;通过对其切削破碎钴结壳载荷波动性的分析 ,建立了其载荷波动的数学模型 ,编制了模拟计算采集头载荷及其波动性指标的计算机程序 ,并对设计的深海钴结壳采集头理论模型的载荷特性进行了模拟和分析 。 展开更多
关键词 钴结壳 深海采矿 机器人 载荷谱 计算机模拟
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深海采矿提升硬管受力特性影响因素敏感性分析
20
作者 黄滨 陈佳呈 +1 位作者 倪平 丁可金 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2024年第5期151-159,共9页
管道提升式深海采矿系统已逐渐成为深海采矿的主流系统,其系统中提升硬管流固耦合力学特性的分析成为深海矿产开发的关键问题。以适用于6 000 m水深深海采矿系统的提升硬管为研究对象,建立包括采矿船、提升硬管、提升泵与中继站等的全... 管道提升式深海采矿系统已逐渐成为深海采矿的主流系统,其系统中提升硬管流固耦合力学特性的分析成为深海矿产开发的关键问题。以适用于6 000 m水深深海采矿系统的提升硬管为研究对象,建立包括采矿船、提升硬管、提升泵与中继站等的全系统耦合模型,对硬管运动响应进行时域分析,研究不规则波引起的船舶运动以及水动力作用、海流以及浪流耦合作用对于提升硬管力学性能的影响和各影响因素的敏感性分析。结果表明管系受轴向张力为主,采矿船在波浪影响下的大幅运动将增加张力变化范围,改变管系受力特性,是影响管系受力特性最关键的因素。 展开更多
关键词 深海采矿 提升硬管 受力特性 参数敏感性
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