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我国岩金现代地下开采技术综述,报告人姚香郭树林单位长春黄金研究院日期2009年11月25日,报告内容,简介黄金资源概述黄金地质资源特点地下开采的技术现状与特点21世纪岩金采矿技术发展方向结语,黄金矿山采矿技术现状与发展方向,1.简介,1.1我国黄金产量我国是世界开发和使用黄金最早的国家之一。中国黄金工业，也曾有过辉煌。历史上清光绪14年间（1888）产金13.5t,居世界第五位。尔后以开采砂金为主的黄金产量到刚解放时只有数t，但随着我国国民经济发展与急需黄金作外汇硬通货，全国各地掀起阵阵采金高潮，随之黄金产量开始飙升,1973年超过历史最高记录；20年后的1993年,我国黄金产量首次突破100t大关；又过了不到10年时间的2002年,包括再生金在内的黄金产量达到202t，居南非395t、美国（299t）、澳大利亚（264t）之后列世界第四位；2008年产金约280t而居南非之上发展成为世界第一产金大国,见下面图1。,黄金矿山采矿技术现状与发展方向,黄金矿山采矿技术现状与发展方向,1.2我国黄金资源储量我国已查明的矿产资源总量大，约占世界12，居世界第3位，见表1所示。其中，有20多种矿产探明储量居世界前列。但我国矿产资源形势并不乐观，人均占有量仅为世界平均水平的58，居世界第53位，只有世界人均占有量的一半。按照与国际接轨的新的储量标准，我国黄金2003年末保有储量、资源量4634t（与原储量标准有一定的概念误差，可比性不强），其中，独立岩金矿山储量资源量2986t，占总量的64.5％，独立砂金493t，占总量的10.69％，伴生金1155t，占总量的24.9％。我国黄金资源保有量仅为世界第八位。,1.简介,表1主要国家矿产储量潜在总值占有情况,1.简介,1.3我国黄金矿山采矿方法简介我国黄金工业生产仍然以岩金开采为主，伴生金和砂金开发为辅；而在岩金矿山生产中，又以地下开采为主，露天为辅。由于黄金是贵金属，所以，国家一直提倡采用损失贫化指标均较低的充填采矿法，进入21世纪，我国岩金矿山使用三大类采矿方法而有30多种回采工艺，并且，随着黄金价格提高和开采品位降低而崩落法的使用也有所增加。目前，岩金矿山大多采用以浅眼留矿法为主，全面、房柱法为辅的空场法约占60以上，各种充填法约占30左右，其余为崩落法及多种方法相结合。,1.简介,2.黄金资源概述,2.1我国黄金资源种类我国黄金地质资源种类比较齐全，黄金矿床分为岩金矿床、砂金矿床和伴生金矿床三种。就国内而言，砂金资源保有量日趋减少，目前存在的资源因与环境相关的众多原因而难以利用，国内黄金产量绝大多数来源于岩金矿山和伴生金矿山的开采。我国岩金资源的主要金矿床地质种类见表2。岩金成矿构造见图2。,黄金矿山采矿技术现状与发展方向,黄金矿山采矿技术现状与发展方向,表2中国主要岩金矿床种类,黄金矿山采矿技术现状与发展方向,黄金矿山采矿技术现状与发展方向,2.2黄金的工业类型黄金的工业类型是以选冶工业生产利用为前提而确定的，它主要包括下列几种①石英脉型金矿床（主要），它又可以分为三个亚类石英单脉型金矿床、石英复脉型金矿床、石英网脉型金矿床；②破碎带蚀变岩型金矿床（我国20世纪70年代发现并探明确定的新工业类型，其总储量仅次于石英脉型金矿床）；③细脉浸染型金矿床；④石英-方解石脉型金矿床；⑤矽卡岩型金矿床；⑥糜棱岩型金矿床；⑦含砷卡林型金矿床；⑧氧化次生低品位型。⑨构造蚀变岩型；⑩铁帽型、隐爆角砾岩型等矿床。,3.黄金地质资源特点,（1）黄金矿床种类多，但缺少世界级大型矿床。我国黄金资源在地区分布上是不平衡的，但类型繁多。其金矿床的主要工业类型有石英脉型、破碎带蚀变岩型、细脉浸染型（花岗岩型）、矽卡岩型、构造蚀变岩型、糜棱岩型、铁帽型、火山-次火山热液型、微细粒浸染（卡林）型等矿床。据统计，我国金矿产地1367处其中小型产地1022处，占全国金矿产地的74．8％，遍布全国各地，探明资源总量占全国的27．0％；大中型矿区345处，占全国金矿产地的25．2％，探明资源总量占全国的73．0％。地质探明资源总量大于50t的矿产地仅9处，不足总产地数的1％（以上是2003年末的统计数据）。没有一座超过数百吨黄金储量的高品位的世界级金矿床。,黄金矿山采矿技术现状与发展方向,3.黄金地质资源特点,（2）资源分布广泛，储量相对集中。我国金矿分布广泛，据统计，全国（不包括台湾省）有1000多个县（旗）有金矿资源。但是，由于各地区成矿地质条件不同及地质供求程度差异较大，各类金矿的地区分布很不均匀。已探明的金矿储量资源量相对集中于我国的东部和中部地区，其储量约占总储量的75以上，集中分布于山东、河南、吉林、河北、陕西等9个省区。其中，山东与小秦岭地区约占总量的38。,黄金矿山采矿技术现状与发展方向,3.黄金地质资源特点,（3）金矿床中富矿少，中低品位居多，品位变化大，贫富悬殊。根据最新的资料统计，目前全国生产矿山岩金地质平均品位不足510-6。总起来看，我国岩金矿山地质品位明显偏低，富矿储量极少。在开采的矿山中，处理品位在1010-6以上仅有黑岚沟、乳山、水银洞等极少数的几个矿山。,黄金矿山采矿技术现状与发展方向,3.黄金地质资源特点,（4）探采深度浅，露采矿山少。探采深度大是国外金矿规模大的重要原因。目前国外开采超过1000m以上的矿山数量不少，特别是南非，矿山的开采深度已经突破4000m，最大达4500m，向5000m进军。而我国黄金矿山的开采深度普遍在浅部（300m以内），部分矿山可到500m，只有像五龙、二道沟、夹皮沟等矿山开采垂深超过700m以上。我国黄金矿采用露天开采的不多，而且数量还在减少，目前仅有福建紫金山、黑龙江乌拉嘎等在继续生产。,黄金矿山采矿技术现状与发展方向,3.黄金地质资源特点,（5）低品位、难处理黄金资源占有比例增高，矿产地增加。多年来我国在滇桂黔三角区、云南哀牢山、川北地区、秦岭等地区探明了一批微细粒浸染型金矿床，而且在其它地区也陆续发现此类矿床。目前探明的主要矿床有广西金牙（30t）、贵州烂泥沟（52t）、贵州紫木凼（26t）、贵州丫他（16t）、云南镇源（50t以上）等。但是由于此类矿石中或含硫、砷、碳、泥等有害含量过高和金的粒度极细，除地表氧化矿可以采用堆浸方法处理外，原生矿石处理难度很大。,黄金矿山采矿技术现状与发展方向,4.地下开采的技术现状,浅眼留矿法所需设备种类少，投资低，工程量少，达产快，所以，它在中小型矿山，特别是乡镇地方企业应用较多。浅眼留矿法在我国黄金矿山生产中占那么大的比重，其主要原因是矿体赋存状态即矿床开采技术条件比较合适。其使用条件是矿岩基本稳固而局部不稳固的急倾斜任何厚度矿体，但多用于2m厚度以上及中厚矿体，薄或极薄矿体多脉合采，要求矿石不结块、不自燃。,黄金矿山采矿技术现状与发展方向,4.1浅眼留矿法,4.地下开采的技术现状,浅眼留矿法的主要优点有（1）采场结构和回采工艺简单（2）采准工程量少，坑木消耗少（3）不需要复杂的设备，所需机械少（4）生产工艺简单，工人容易掌握（5）采场生产能力相对较大（6）矿石块度小，出矿效率高,黄金矿山采矿技术现状与发展方向,4.1浅眼留矿法,4.地下开采的技术现状,浅眼留矿法的主要缺点有（1）采场回采时平场和二次破碎工作量较大（2）工人劳动强度大，作业面环境较差，要求顶帮特别安全，或增加支护工作量（3）不易实现机械化，不能大幅度地提高效率和生产能力（4）回采过程仅能放出1/3矿石，大量矿石滞留在采场而积压流动资金（5）留矿法回采后产生大量采空区，给矿山生产造成极大隐患，如不及时处理，将会发生安全事故。,黄金矿山采矿技术现状与发展方向,4.1浅眼留矿法,4.地下开采的技术现状,留矿法工艺的改进和完善措施有①脉内斜坡道留矿法②溜井式留矿法③斜电耙道留矿法④无矿柱留矿法⑤控制爆破技术在采场落矿中的使用,黄金矿山采矿技术现状与发展方向,4.1浅眼留矿法,4.地下开采的技术现状,在矿山的长期生产实践中，产生了浅眼留矿法的一些变形方案，包括1局部充填留矿法2电耙出矿分段留矿法3全面留矿法4双层耙道留矿法5水力冲矿留矿法,黄金矿山采矿技术现状与发展方向,4.1浅眼留矿法,4.地下开采的技术现状,充填采矿法是黄金工业大力提倡的一种采矿法，因为黄金属于贵金属，并且，我国黄金地质资源可供利用的储量少，它的矿石价值高，国家提倡使用采矿损失贫化率低的工艺方法，以降低其在开采过程中的损失贫化，提高地质资源利用率，提高企业经济效益，相应也提高了社会效益。所以，岩金矿山地下开采充填采矿法所占比例，已由20世纪80年代末期的20，提高到21世纪初期30以上；黄金地质资源利用率也由70年代的45提高到80年代50左右，21世纪初期达到67.5，并有进一步提高的趋势，但与发达国家达85相比，仍有较大差距。,黄金矿山采矿技术现状与发展方向,4.2充填采矿法,4.地下开采的技术现状,干式充填采矿技术包括削壁充填与干式充填法，主要在岩金急倾斜薄与极薄的石英脉开采中应用。它是一种工艺简单、出矿品位高、不需要很多设备的采矿技术，在地方企业和乡镇矿山广泛应用。其中的几项具有特色的技术①提倡使用人工矿柱。在岩金矿山开采中，于20世纪80年代初期发明一种用钢筋混凝土矿柱代替矿石矿柱技术，并且主要是置换矿石底柱而大面积推广应用不论干式或削壁充填法开采薄或极薄矿脉矿山，还是尾砂与尾砂胶结充填法开采中厚矿体矿山，是否使用人工矿柱代替矿石矿柱，看其是否经济合理，需要研究其矿石质量即品位。按目前的黄金价格310-6和选冶总回收率90以上应用都不成问题。,黄金矿山采矿技术现状与发展方向,4.2.1干式充填采矿法,4.地下开采的技术现状,②采场溜矿井结构改进。采场溜矿井的技术要求包括不能卡矿，不能漏矿，也不能混入废石；制造溜矿井的材料应轻便，强度高；构筑方便，节省时间；材料来源广泛，造价低廉。我国岩金地下矿山最早使用的是木材（包括圆木与木板）制作的溜矿井。80年代末期木材价格上涨，而逐步采用3mm厚钢板卷制成圆形钢溜矿井代替。后来钢材涨价，又发明一种用同样长度（700800mm）、宽度（200mm）、厚度（30mm）的4块木板、上下各锯去100mm、30mm宽的豁口，在采场作业中上下相扣便形成一个密闭的方形溜井。河台金矿在采场两端用水泥砂浆胶结1.0m块石形成隔离墙，留出1.5～2.5m宽的空间作为干式充填采场的溜矿井，无论使用30kw电耙出矿或用手工出矿效果奇好。③采场铺垫材料。这种材料应具备下列特点1）足够强度；2材料来源广泛；3便于提升运输；4最好能多次重复使用。岩金矿山曾使用最广泛的是矿山选矿厂替换下来的各种规格废旧运输胶带。实践证明无论是人工出矿，还是耙矿绞车出矿，或是电动铲运机出矿，应用效果都相当不错。这是黄金开采干式充填技术的一大特点。,黄金矿山采矿技术现状与发展方向,4.2.1干式充填采矿法,4.地下开采的技术现状,该充填采矿技术主要用于岩金中厚矿岩不十分稳固，低品位矿山。其原因一是由于矿石品位不太高，采用胶结充填时成本不合理；二是因为其矿岩稳固性要求充填体强度不太高，但是，由于开采深度较大、或地面有公路通过、或地面是丰产农田和村庄等原因而需要采用充填法。然而，即使使用尾砂充填其充填体上面也需要胶结0.5m厚，便于采场出矿与降低采矿损失贫化。,黄金矿山采矿技术现状与发展方向,4.2.2尾砂充填采矿法,4.地下开采的技术现状,其主要工艺技术有①采场隔墙技术。矿体平均厚度较大，采场垂直矿体走向布置，采场之间间隔回采，所以，采场之间须有足够强度的隔离墙。其目的有三一是使相邻采场回采成为可能，并减少矿石损失；二是尽可能提高后采采场作业的安全性；三是减少后采采场充填尾砂混入，降低矿石贫化。我国岩金矿山先后使用过下述几种隔离墙即用尼龙编织袋袋装尾砂筑垛；在采场两侧挖1.01.5m宽而深度见底然后胶结充填隔离墙；以及采用粗细钢筋立柱编网再挂苇箔的柔性隔离墙；或0.5m厚的素混凝土隔离墙等。,黄金矿山采矿技术现状与发展方向,4.2.2尾砂充填采矿法,4.地下开采的技术现状,,黄金矿山采矿技术现状与发展方向,4.2.2尾砂充填采矿法,②泄水构筑物。分级尾砂充填，其质量分数最高仅65，所以有大量水需从采场渗滤出去，必须有泄水构筑物。最早使用钢板围成直径1.0m圆筒，里面焊上角钢或圆钢，外面钻孔，并包裹麻袋片，当作采场泄水井并兼作行人通风井。此外，有的矿山用方木与木板架设方形泄水井。山东招远尹格庄金矿研制成功增强塑料泄水管外缠2层土工布，并在2层土工布之间包一层苇箔。属国内首创，并申请新型发明专利。③负压脱水技术。分级尾砂充填采场使用负压脱水，可大大加快脱水速度，减少密闭墙静水压力，提高充填能力和尾砂利用率。其原理是利用水射流技术，由于改变管径而形成负压，从而带动采场多余的水快速流出。该装置有3个功能一是自然脱水；二是负压脱水；三是过滤材料清理。该装置是长春黄金研究院专利。,4.地下开采的技术现状,这种采矿工艺于20世纪80年代初期，在我国岩金矿山开始使用。当时利用国产设备，采场分一步与二步回采。由于胶结料质量分数仅达65，并因采场脱水慢等原因，使充填料水泥离析，分层现象严重，充填体强度达不到要求，导致二步采场不敢揭露充填体，留下0.51.0m矿石隔墙，增大采矿损失；尾砂混入矿石中，造成大量贫化。初期应用此技术，采矿损失率高达1521.8，矿石贫化率17.826.0。为解决此问题，矿山与研究单位曾多次试验。尾砂胶结充填技术，必须解决好采场脱水问题，才能提高充填体的质量。湖北三鑫公司生产实践证明当揭露5m高采场的充填体强度要求达到1.0Mpa以上；揭露50m高则要大于3Mpa。,黄金矿山采矿技术现状与发展方向,4.2.3尾砂胶结充填,4.地下开采的技术现状,其主要技术有①高压风造浆技术。尾砂造浆设计采用风水联动，使尾砂流态化。但是，在使用时常造成喷嘴堵塞与损坏，因而多用高压水造浆，又导致充填体质量分数和强度不高。随着“九五”黄金科技攻关项目研究，改用风水联动为单纯高压风造浆，并设计出新型压风流态化喷嘴（由山东新城金矿已申报实用新型专利），砂仓内沉积尾砂，经13h活化后放砂，在搅拌筒与水和水泥混合后，使充填料质量分数在短时间内达到7276，使尾砂胶结充填技术达到一个新水平。②高水固结技术。高水材料加分级尾砂或高水材料与全尾砂胶结充填技术，在我国岩金矿山曾经取得不少科技成果，从此在世界范围内我国首先开创了工业实际应用新型充填材料的时代。但是，后来因为各种各样的原因而未能长久坚持下来，在黄金整个系统包括原来第一家使用的焦家金矿也束之高阁，成为昙花一现的科技成果。,黄金矿山采矿技术现状与发展方向,4.2.3尾砂胶结充填,5.3崩落采矿法,崩落采矿法是一步骤回采，是以崩落围岩实现采场地压管理的采矿方法，以达到控制地压之目的。崩落采矿法可分为单层崩落、分层崩落、分段崩落、阶段崩落法等。前两种崩落法使用浅眼落矿，一次落矿量小，工艺过程较为复杂，但采矿损失贫化小。后两种崩落法或应用中深孔或药室爆破落矿，一次崩落矿量大，生产能力高，但是，损失贫化较大。黄金矿山不提倡使用崩落采矿法，但随着开采品位日益降低，以及比较容易回采的矿床日渐减少，而赋存状态极其复杂的黄金矿床开发，因而，崩落采矿法也逐渐被人们所接受。我国第一座全部使用崩落采矿法的是陕西太白金矿，除山东玲珑采用下向分层崩落之外，近年使用最多是中深孔无底柱分段崩落法。其主要问题如下,黄金矿山采矿技术现状与发展方向,5.3崩落采矿法,无底柱分段崩落采场的分段高度确定原则主要是矿体开采技术条件，其次是矿山生产能力与所使用的矿山机械。根据目前国内外矿业开发情况来看，分段高度有越来越大的趋势，但是，作为黄金矿山来说，超大型生产矿山也就是每天处理矿石量数千吨，这对于有色金属矿山来说，也只是小型或中小型。所以，黄金矿山与这些巨无霸相比，不能同日而语。分段高度确定方法对于黄金矿山来说，要根据具体情况进行具体分析，并且，主要是根据矿体水平厚度和倾角来确定；一般来说，很少有垂直矿体走向布置凿岩与出矿进路之开发条件，如果矿体水平厚度在20m左右，为了降低采切工程或在脉内沿矿体走向布置双进路（矿体稳固者），或使用单进路菱形布置矿块（矿体破碎者）。所有这些都说明分段高度不宜过高，一般为8～10m。,黄金矿山采矿技术现状与发展方向,5.3.1确定分段高度,5.3崩落采矿法,凿岩爆破参数是无底柱分段崩落采矿法一项非常重要的技术参数。它与采矿损失贫化率有关，与出矿效率和采场生产能力也有关，与采矿成本及企业经济效益更有关。其优化目的是提高效率，降低消耗，增加效益。无底柱分段崩落采矿法，其落矿方式主要为中深孔落矿，凿岩采用带雪撬行走机构的YGZ-90钻机，采场出矿一般采用小型电动或柴油铲运机，小型矿山也有使用人工手推车出矿方式。所以，为了提高生产效率要求矿石块度适中，不能有太多的大块，但是，又要求矿石不能过于粉碎而造成粉矿过多。,黄金矿山采矿技术现状与发展方向,5.3.2凿岩爆破参数的选择与优化,5.3崩落采矿法,其优化方法有两种一是爆破漏斗现场实验法；二是凿岩爆破参数类比法。而岩金矿山大都使用类比法。其优点一是节省时间；二是简单易行；三是节省大量费用、人力和材料。因此，它可为更多黄金矿山采用。但是，一般矿山选用后在生产实践中要根据具体矿岩地质条件而对炮孔直径、抵抗线、孔底距、单位炸药消耗量进一步优化，以便达到安全、高效、低成本采矿原则。,黄金矿山采矿技术现状与发展方向,5.3.2凿岩爆破参数的选择与优化,5.3崩落采矿法,对于中深孔爆破来说，切割槽的好坏将直接关系爆破效果。它是该采矿方法成败之关键。爆破空间的大小与体积必须满足中深孔爆破的需要，即使是挤压爆破条件其覆盖矿岩也要有15的空隙体积，所以，每次矿石爆破之后必须出矿一定数量才能再行爆破，否则，将会出现立槽、悬拱或其它需要彻底处理的事故。,黄金矿山采矿技术现状与发展方向,5.3.3切割槽形成方法,5.3崩落采矿法,爆破切割槽形成方式有①切割天井扩槽法。这是最常用的一种方法；②浅眼留矿法。采用普通浅眼留矿法落矿而形成一个大爆破的空间，这在有色金属矿山应用较多；③中深孔爆破一次成井法。钻凿17个中深孔其中装药16个炮孔一次分段爆破形成切割天井之方法；④斜天井掏槽法。利用倾斜天井首先使用浅眼逐步扩大，到一定时候采用中深孔扩槽而形成；⑤楔形掏槽法与利用废旧巷道或冒落空区掏槽法等，它们都有一定的使用条件，但效果一般不十分理想。,黄金矿山采矿技术现状与发展方向,5.3.3切割槽形成方法,6.岩金采矿技术研究方向,岩爆是在高应力岩层进行开挖时，由于岩石破坏了岩体周围的力学平衡，围岩中产生了应力集中而使岩石发生脆性破坏并伴随能量释放的动力失稳现象。它在深井开采中经常发生并具有较大危害性的工程地质灾害。岩爆形成与发展有其内因和外因。内因是岩体本身所具有的岩爆力学性质，如果本身没有这个性质，那么外因怎么作用也不会发生岩爆，仅可以破坏。,黄金矿山采矿技术现状与发展方向,6.1岩爆形成与预防,6.岩金采矿技术研究方向,我国金属矿山深井通风技术研究是于20世纪80年代开始的，因为，只有在这个时期某些金属矿山才进入深部开采如辽宁红透山、云南大红山、甘肃金川、安徽冬瓜山等矿山。南非、印度等国家的矿山在19世纪末期或20世纪初期就已经进入深井开采阶段，其开采深度远远超过了1600m。它们采取通风降温技术已经解决不了问题，因而必须采用制冷降温技术。,黄金矿山采矿技术现状与发展方向,6.2深井通风降温技术,6.岩金采矿技术研究方向,我国深井通风技术的研究前提一是大多数矿井是20世纪建设的，后期经过多次技术改造而达到现在的生产能力或生产深度，很多工程无法改造；二是开采深度是逐渐增加的，所以，其开拓系统、通风系统、提升系统等存在问题也日积月累，其技术改造难度很大；三是大多数矿山开采深度都是不足1300或1600m，按照国外已经成功应用的技术，即是利用许多矿山都有的靠近地表低温岩层（即该地区年平均温度上下）预冷入风流，并增加矿井的通风风量或提高入风速度来达到降低工作面的环境温度问题。这也是我国现阶段很多矿山或单位常常采用的一种通风降温技术改造方法。,黄金矿山采矿技术现状与发展方向,6.2深井通风降温技术,6.岩金采矿技术研究方向,可以预言，我国在21世纪初期很少能达到或超过2000m深的矿井，所以，在我国使用制冷通风技术在近一个时期可以不必开展试验研究。如果在一些特殊深或特别长或附近有温泉的矿井之井巷进行作业，也仅可能开展局部制冷技术的实验应用。深井开采技术还需要我国黄金工程技术人员为此而奋斗。,黄金矿山采矿技术现状与发展方向,6.2深井通风降温技术,结语,我国已经查明的黄金地质资源仅占世界第八位，然而，2008年产金量却超过南非而成为全球第一，个中奥秘一是我国在近十几年掌握了世界上所有黄金矿石（精矿）难选冶技术，并国产化、工程化，但还没有系列化、标准化；二是黄金开采地质品位随着时间推移越来越低，由刚解放时大于1010-6，到目前310-6上下，大量残矿、尾矿、低品位矿、难开发矿回收利用，地质资源利用率不断提高；三是我国黄金工业有一个非常显著特点为大量矿产金来自中小企业，产金超过15t的矿山只有一座，产金1.0t以上也仅35个。5个国内知名黄金集团产量约占一半100t，其它非正规军企业也约100t，其余是伴生金及再生金，并且，我国黄金生产三分天下的状况因为行政地域原因要存在很长一段时间；,黄金矿山采矿技术现状与发展方向,结语,四是5大黄金集团都兼营非金矿业，也都上市融资，由于市场经济还不十分发育，近年互相不能兼并，也没有一个集团自身产金超过50t而成为世界黄金十强公司之一。到目前，绝大部分集团公司未能在国外金融市场上市，更没有足够资本、技术、设备、人才与管理能力大规模开发国外黄金或其它矿业。这也是世界黄金生产第一大国的一种非正常现象。,黄金矿山采矿技术现状与发展方向,黄金矿山采矿技术现状与发展方向,谢谢,
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