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    河南長竹園地區(qū)地質(zhì)特征與成礦規(guī)律

    2010-09-08 03:09:00高光明金文強(qiáng)
    資源環(huán)境與工程 2010年3期
    關(guān)鍵詞:藥鋪竹園北西

    席 振,高光明,張 楊,金文強(qiáng)

    (中南大學(xué)地學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院,湖南長沙 410083)

    河南長竹園地區(qū)地質(zhì)特征與成礦規(guī)律

    席 振,高光明,張 楊,金文強(qiáng)

    (中南大學(xué)地學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院,湖南長沙 410083)

    長竹園地區(qū)位于秦嶺褶皺系桐柏—大別褶皺帶的中段,經(jīng)歷了多階段、多期次構(gòu)造運(yùn)動(dòng),特別是加里東、海西、印支期和燕山期運(yùn)動(dòng)的復(fù)合造山。結(jié)合本區(qū)地質(zhì)特征、遙感圖像解譯和地球化學(xué)特征,對本區(qū)成礦條件進(jìn)行分析,總結(jié)本區(qū)成礦規(guī)律:鐵礦化受青山—藥鋪斷裂帶控制,走向?yàn)楸蔽魑飨?鉬礦化異常主要分布于藥鋪—馬鞍譚河流北側(cè)花崗巖侵位的周緣;銀鉛礦化主要受北西向斷裂控制。

    地質(zhì)特征;成礦條件;成礦規(guī)律;長竹園

    0 引言

    河南省商城縣長竹園東鉛鋅礦區(qū)位于大別山地區(qū)的中段北緣。屬揚(yáng)子地臺北緣太古宙大別構(gòu)造地體。近20年來,特別是“七五”—“九五”期間,對大別山造山帶的研究進(jìn)一步深入。研究集中在對大別山地區(qū)超高壓變質(zhì)帶的巖石學(xué)(榴輝巖類)、變質(zhì)作用及大陸折返帶形成的構(gòu)造背景、折返機(jī)理、形成時(shí)代方面。這些研究對本礦區(qū)成礦規(guī)律分析提供了參考。

    1 區(qū)域地質(zhì)背景

    區(qū)域出露地層主要為太古宇大別群、下元古界天臺山群、上元古界蘇家河群及第四系等。區(qū)內(nèi)巖石以片麻巖、片巖、花崗片麻巖為主,其內(nèi)有花崗巖、花崗閃長巖侵位。本區(qū)構(gòu)造復(fù)雜,具多期多次活動(dòng)特征(見圖1)。具有一定規(guī)模的大斷裂主要有北西西向桐柏—商城、曉天—磨子塘、龜山—梅山、藥鋪—青山斷裂,表現(xiàn)為分割基底核雜巖單位(CC)、超高壓單位(UHP)、高壓單位(HP)和綠簾—藍(lán)片巖單位(EB)的下拆離帶、中拆離帶和上拆離帶[3];北東向商城—麻城、金剛臺、黃土崗斷裂,為與東部郯廬斷裂帶平行的一組次級斷裂,表現(xiàn)為明顯的右行平移走滑剪切;以及近南北向樓房斷裂三組方向。巖漿活動(dòng)頻繁,以侵入巖最為發(fā)育。侵入巖分為揚(yáng)子、燕山二期,其中燕山期侵入巖發(fā)育,并具多期多次活動(dòng)特征,與構(gòu)造及成礦關(guān)系密切。

    2 礦區(qū)地質(zhì)特征與成礦條件分析

    2.1 地層

    礦區(qū)主要出露地層為下元古宇天臺山群新縣組片麻巖、片巖等變質(zhì)深成巖系段。巖性變化比較簡單,多為角閃黑云二長片麻巖、斜長角閃片麻巖、白云石英片巖等。巖石受后期構(gòu)造熱事件影響,普遍具糜棱巖化及絹云母化、綠泥石化蝕變。巖石受構(gòu)造熱事件影響變形及退變質(zhì)現(xiàn)象明顯。另外,在礦區(qū)南部見呈透鏡狀、似層狀包體形式以菱形分布的太古宇大別群斑竹園組巖系,如云英閃長質(zhì)片麻巖、黑云斜長片麻巖等,巖石多具糜棱巖化,拉伸線理方向,片(麻)理產(chǎn)狀與變質(zhì)深成巖系中的拉伸線理方向、片麻理產(chǎn)狀一致,表明其與變質(zhì)深成巖一起遭受了后期剪應(yīng)力作用。區(qū)內(nèi)還見有燕山晚期第三次花崗巖侵入體,與成礦元素的上涌、富集有重要作用。

    2.2 構(gòu)造

    本區(qū)位于大別山北麓與華北板塊結(jié)合帶附近,由于陸—陸碰撞造山運(yùn)動(dòng)使得該區(qū)構(gòu)造十分發(fā)育。區(qū)內(nèi)早期的構(gòu)造活動(dòng)主要以剪切韌性變形為主,在后期局部疊加脆性斷裂。在構(gòu)造分析中,遙感具有明顯的優(yōu)越性。遙感圖像結(jié)合地質(zhì)特征對構(gòu)造的控礦規(guī)律、運(yùn)動(dòng)形態(tài)、形成時(shí)間能有更清晰的認(rèn)識。下面以遙感圖像和野外地質(zhì)實(shí)際情況對本區(qū)構(gòu)造及其成礦因素進(jìn)行分析。

    本次分析采用的是美國陸地衛(wèi)星ET M數(shù)據(jù),運(yùn)用比值、主成分、波段融合等遙感處理技術(shù),然后對加工過的遙感圖像進(jìn)行目視解譯,主要是線性和環(huán)形構(gòu)造解譯(見圖2)。本區(qū)環(huán)形構(gòu)造不發(fā)育,且均為侵入巖形成,對于環(huán)形構(gòu)造,其控礦作用越來越被人重視,許多人對其成因更是提出多種假說。對長竹園礦區(qū),構(gòu)造—巖漿學(xué)說和熱液蝕變成因說[4]應(yīng)該是解釋環(huán)形構(gòu)造成因的可靠理論。這些環(huán)形構(gòu)造多數(shù)可表示巖體或火山活動(dòng)區(qū)域,對金屬礦床有重要意義。本區(qū)面積不大,環(huán)形構(gòu)造不明顯,在王家灣和崗上等地能看出環(huán)形構(gòu)造,都為已知的花崗巖體。

    圖1 大別山造山帶地質(zhì)構(gòu)造略圖(據(jù)[1,2]修改)Fig.1 Simplified geological structuralmap ofDabie orogenic belt

    圖2 長竹園礦區(qū)遙感影像圖及其目視解譯Fig.1 Remote sensing image and visual interpretation of Changzhuyuan ore district

    區(qū)內(nèi)線性構(gòu)造密集發(fā)育,但總體來講,可分為北西向、北西西向、北東向和北北東向等線性構(gòu)造。在區(qū)域范圍內(nèi),北西向線性構(gòu)造發(fā)育最顯著。但就長竹園礦區(qū)來說,北東向和北西西向構(gòu)造占主導(dǎo)地位,其顯示了主要礦脈的延伸方向。也有部分北西向延伸的線性構(gòu)造,它們與北東向構(gòu)造相互交切錯(cuò)斷,成為礦區(qū)主要的控礦構(gòu)造。

    (1)從礦區(qū)范圍來看,北西—北西西向斷裂主要發(fā)育三條,北部一條經(jīng)坳上—左灣—西灣;與礦區(qū)北側(cè)北西向石英脈及鉛異常帶相吻合;中部一條經(jīng)崗上—周家山—新鋪灣,同樣與鉛異常帶相吻合;本區(qū)中部一條由香鋪穿過長竹園河溝,經(jīng)水竹盒—雨淋尖—屋瓦灣北西向斷裂,其規(guī)模在礦區(qū)最大。該北西向斷裂具右旋剪切特征,在雨淋尖南東側(cè)河溝一帶,無論從地貌特征、斷層碎裂巖、斷裂蝕變帶及片理化帶尤為明顯,斷層面多染有煙褐色鐵錳質(zhì),并偶見片理化帶中含有孔雀石及細(xì)粒立方體溶蝕空洞;在礦區(qū)1∶1萬化探圖上,水竹盒—坎上Ag-Cu異常帶與該北西向斷裂帶相吻合。該斷裂帶往北西經(jīng)香鋪切割商麻斷裂帶。

    青山—藥鋪斷裂位于礦區(qū)南部,東起青山經(jīng)抱兒山進(jìn)入長竹園地區(qū)藥鋪,是曉天—磨子潭斷裂的西延部分。在礦區(qū)內(nèi)它分割太古界大別群斑竹園組與元古界天臺群新縣組,以青山—藥鋪斷裂為界,斷裂以南為斑竹園組,斷裂以北為新縣組,二者變形變質(zhì)度有明顯差別。

    青山—藥鋪斷裂主要是在中生代形成的,在青山—丁埠一帶走向近東西,而丁埠—藥鋪一帶,呈明顯向北突出的弧形,弧頂在關(guān)廟一帶。其緩形突出與南部往西到黃柏山林場場部一帶被北東向的三河水庫—藥鋪—銀沙畈—全軍—武廟集斷裂所截,斷層西盤往南錯(cuò)動(dòng),整體青山藥鋪斷裂為上陡下緩,呈波狀起伏。再往西,在馬鞍潭一帶被商麻斷裂所切錯(cuò),同樣具左行剪切特征。地表上該斷裂帶糜棱巖十分發(fā)育,局部有狹縮現(xiàn)象。因斷裂帶中糜棱巖被?;瘞r切割,早期構(gòu)造巖中的糜棱巖面理發(fā)生波狀起伏,斷層北盤發(fā)生多次滑落特征,表明該斷裂有多期活動(dòng)。

    青山—藥鋪斷裂帶對本區(qū)礦床成礦有很重要的控制作用。在區(qū)域礦產(chǎn)分布上,該斷裂帶所形成的太古界(Ar)與元古界(Pt)兩大地層單元的分界面構(gòu)成了燕山期巖漿巖及內(nèi)生礦產(chǎn)分布的南緣屏界。

    (2)北東—北北東向線性構(gòu)造以麻城—汪河水庫—泗河斷裂,三河水庫—藥鋪—銀沙畈—全軍—武廟集斷裂和麻城—商城斷裂最為顯著。

    麻城—汪河水庫—泗河斷裂表現(xiàn)出右行雁列式排列,斷裂面不連續(xù),其主要原因是由于一些后成的北北東向斷裂將其錯(cuò)斷。在麻城—汪河水庫—泗河斷裂的北西側(cè),長竹園礦區(qū)地段,發(fā)育密集的北東向線性構(gòu)造,而在該斷裂的南西側(cè),北西向密集的線性構(gòu)造特別發(fā)育。

    三河水庫—藥鋪—銀沙畈—全軍—武廟集斷裂走向北東45°左右,在平面上呈舒緩波狀,分支復(fù)合現(xiàn)象明顯,該斷裂在黃柏山林場場部一帶被黃柏山林場場部—雨淋尖—水竹盒北西向斷裂切割。

    對區(qū)域地質(zhì)發(fā)展史有明顯控制意義的為商城—麻城大斷裂,從麻城延伸到長竹園礦區(qū),依北東走向再經(jīng)新店—商城縣。斷裂帶總體走向NE20°~NE30°,傾向NW280°~NW320°,傾角30°~60°,是一條具多期活動(dòng)性的強(qiáng)構(gòu)造變形帶,它在造山帶的構(gòu)造格局中占有重要地位。王樸、王國燦[5]等認(rèn)為:商麻斷裂早期向北西方向滑脫型韌性剪切,與大別山核部雜巖的北邊界磨子潭—曉天斷裂向北西方向的韌性滑脫具有協(xié)調(diào)的運(yùn)動(dòng)格式。沿北北東向商麻斷裂向北追索,過渡到近東西向的磨子潭—曉天斷裂,商麻斷裂早期韌性剪切糜棱面理由北北東向逐漸過渡到北東向直至近東西向,呈現(xiàn)出整體的弧形過渡,而面理上的拉伸線理則始終保持向北西方向傾伏。因此,商麻斷裂早期的向北西方向的韌性剪切與曉天—磨子潭斷裂早期向北西方向的韌性剪切實(shí)際上是統(tǒng)一的整體,構(gòu)成麻城—藥鋪—青山—曉天弧形韌性剪切帶,反映東南部大別雜巖的抬升剝露可能與羅田穹隆的形成有關(guān),二者處于統(tǒng)一的動(dòng)力學(xué)背景下。根據(jù)野外觀測,至少晚期北北東向商—麻斷裂切割了青山—藥鋪糜棱巖帶。

    商麻斷裂帶對內(nèi)生礦產(chǎn)的控制主要表現(xiàn)為:在其與緯向斷裂構(gòu)造的交叉復(fù)合部位,有利于內(nèi)生礦床的形成,商城縣湯家坪斑巖鉬礦便產(chǎn)在其與藥鋪—青山斷裂的交叉處北東4 km的地方;其次,斷裂帶西側(cè)有商城縣黃家墻多金屬礦點(diǎn)、湯泉池溫泉、塔墻爆發(fā)角礫巖體以及Cr、Ni、Co、Cu、Pb等化探異常的發(fā)育。在長竹園礦區(qū),商麻斷裂從礦區(qū)的西邊通過,走向近南北,并切割青山—藥鋪斷裂,在雨淋尖、馬鞍潭地區(qū)與青山—藥鋪斷裂交匯,形成了礦區(qū)最值得重視的找礦潛力地區(qū)之一。礦區(qū)西側(cè)的周家山—石鼓斷層、崗山斷層、周家山—馮灣斷層等一系列近南北向,及北北東向的線性斷裂構(gòu)造可能都是受商麻斷裂影響而形成的次級斷裂。

    2.3 巖漿巖

    巖漿巖的成礦專屬性是指一定的礦種和礦床類型受一定時(shí)代、一定成分的巖漿巖控制。在礦區(qū)主要表現(xiàn)為燕山晚期中酸性侵入巖控制了鉬、銅、鉛鋅(銀)、螢石等礦床的形成。

    商城縣區(qū)域燕山晚期中酸性巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈,劃分為三次侵入。依巖漿巖的期次劃分、形態(tài)產(chǎn)狀、巖性組合等特征,大致以商城新店—伏山—糊紙棚一線為界。長竹園礦區(qū)主要是以燕山晚期第三次花崗(斑)巖為主體,多呈瘤狀、株?duì)睢⒉灰?guī)則狀的小型侵入體或巖脈,相互穿插伴生,與廣泛分布的中生代中酸性噴出巖總體組成一個(gè)淺成相—噴出相的中酸性雜巖分布區(qū),對內(nèi)生礦產(chǎn)的形成極為有利。據(jù)現(xiàn)有資料分析,與第三次侵入有關(guān)的礦產(chǎn)有鉬、多金屬、鉛鋅(銀)、銅等。礦床類型主要為熱液型、矽卡巖型和斑巖型。

    3 成礦規(guī)律分析

    3.1 礦區(qū)礦床地球化學(xué)特征

    區(qū)內(nèi)Ag、Pb、Zn、As、W、Sn、Bi元素背景場與維氏(1962)相比,呈高背景場特征,其中Pb、Zn、As、W更為明顯。溝系次生暈測量共圈定出13處綜合異常,其中左灣、張家灣—文家灣、周家山、左灣—文家灣、馬鞍潭—游家灣異常找礦前景較好,尤以馬鞍潭—游家灣異常最佳。

    (1)馬鞍潭—游家灣異常 評序值5.549,評序?yàn)?。異常元素組合復(fù)雜,以Ag為主,伴生Bi、Au、Pb、Zn、Cu等。Ag最高0.789×10-6,平均0.307×10-6,面積0.619 0 km2。異常呈面狀展布,Ag、Pb、Zn元素異常規(guī)模大,強(qiáng)度高,濃集中心和濃度分帶明顯,有三個(gè)濃集中心,且與Au、Bi、Cu等元素異常吻合性較好。沿藥鋪—青山斷裂展布。

    (2)周家山異常 評序值1.840,評序?yàn)?。異常元素組合復(fù)雜,以Pb為主,伴生Zn、Bi、Ag、W等。Pb最高1 980.0×10-6,平均216.0×10-6,面積0.279 0 km2。異常呈北西向面狀展布,Pb、Zn元素異常規(guī)模大,強(qiáng)度高,濃集中心和濃度分帶明顯,有二個(gè)濃集中心,且與Bi、Ag、W等元素異常吻合性較好。異常附近發(fā)現(xiàn)大面積的褐鐵礦化及硅化,并見有斷續(xù)的石英脈及蝕變碎裂巖出露,該異常為鉛(鋅)礦(化)體引起。

    (3)張家灣—文家灣異常 評序值1.496,評序4。異常元素組合復(fù)雜,以Pb、Zn為主,伴生W、Ag、Sn等。Pb最高479.5×10-6,平均192.8×10-6,面積0.258 2 km2;Zn最高852×10-6,平均387×10-6,面積0.262 5 km2。異常呈南北向面狀展布,Pb、Zn元素異常規(guī)模大,強(qiáng)度高,濃集中心和濃度分帶明顯,有二個(gè)濃集中心,且與Ag、W等元素異常吻合性較好。異常周圍見有零星的花崗巖體,該異常為鉛、鋅礦(化)體引起。

    (4)左灣異常 評序值1.119,評序5。異常元素組合復(fù)雜,以Zn為主,伴生Pb、W、Ag等。Zn最高746×10-6,平均366×10-6,面積0.304 3 km2。異常呈北西向面狀展布,Zn、Pb元素異常規(guī)模大,強(qiáng)度高,濃集中心和濃度分帶明顯,有三個(gè)濃集中心,且與Ag、W等元素異常吻合性較好。異常西端出露較強(qiáng)的硅化體,該異常為鋅(鉛)礦(化)體引起。

    (5)左灣—文家灣異常 評序值1.062,評序6。異常元素組合簡單,以Mo為主,伴生W、Sn等。Mo最高17.87×10-6,平均4.09×10-6,面積0.326 7 km2。異常呈北東向帶狀展布,Mo元素異常規(guī)模大,強(qiáng)度高,濃集中心和濃度分帶明顯。該異常為鉬礦(化)體引起。

    3.2 成礦規(guī)律分析

    礦區(qū)礦化點(diǎn)基本都位于構(gòu)造活動(dòng)地帶,礦化蝕變帶產(chǎn)狀受本礦區(qū)北西向、北西西向、北東向、北北東向斷裂帶控制,蝕變大多為褐鐵礦化、磁鐵礦化,蝕變巖中可見閃鋅礦、方鉛礦、鏡鐵礦等顆粒。通觀全區(qū),脈狀礦床遭剝蝕較淺,花崗巖剝蝕程度較深。

    區(qū)內(nèi)礦脈地表露頭風(fēng)化后都呈暗褐色,說明鐵錳礦化強(qiáng)烈,而這種鐵錳礦化是低溫成礦或者是礦體上部礦化的標(biāo)志特征。同時(shí),錳與銀具一定的親和力,

    區(qū)內(nèi)許多礦脈露頭為強(qiáng)硅化—黃鐵礦化—綠泥石化—絹云母化蝕變巖,這種蝕變巖是礦體上部或頭部的蝕變組合。其中青盤巖化是低溫礦化的標(biāo)志特征,而區(qū)內(nèi)花崗巖體剝蝕較深,未見典型的蝕變分帶特征。

    根據(jù)所觀測到的礦化點(diǎn)特征,結(jié)合化探異常及遙感圖像分析,初步認(rèn)為礦區(qū)礦化按方向分為北西西向、北西向;按礦種分為鐵礦化、銀鉛鐵錳礦化、鉬礦化。這些礦化集中分布具有一定的規(guī)律。

    (1)鐵礦化受青山—藥鋪斷裂帶控制,走向?yàn)楸蔽魑飨?青山—藥鋪斷裂帶是本區(qū)主要的控礦構(gòu)造,研究區(qū)南部的鄧家畈鐵礦、前河鐵礦,西部的馬鞍潭礦化蝕變區(qū)及糜棱巖帶中隨處可見的鏡鐵礦化、磁鐵礦化都說明該斷裂帶控制著本區(qū)鐵礦化的展布。主要產(chǎn)出層位為兩大構(gòu)造層的接觸部位,大陸折返帶榴輝巖與鐵礦層均呈透鏡狀展布,可能為太古界斑竹園組(Arb)與下元古界天臺山群新縣組(Pt1x)兩大構(gòu)造層之間波狀起伏的古不整合面有關(guān),即沿太古界頂部古不整合面低洼部位沉積了含鐵巖系,經(jīng)后期變質(zhì)作用形成磁鐵礦透鏡體,又經(jīng)大陸折返帶榴輝巖侵位和熱液疊加富集成礦(前河鐵礦中見榴輝巖帶中有磁鐵礦脈狀貫入體和熱液型硫化物細(xì)脈),經(jīng)多期斷裂帶到地表,形成透鏡狀礦床。因此,礦化富集與兩大構(gòu)造層之間的古風(fēng)化面起伏、后期斷裂切割作用密切相關(guān)。

    (2)鉬礦化異常主要與藥鋪—馬鞍潭河流北側(cè)花崗巖侵位有關(guān),其南以河流為界,西達(dá)游家灣—瓦房灣一線,東以長竹園—藥鋪公路為界,北到文家灣—瓦房灣一線,異常主要分布于花崗巖侵位的周緣。異常集中點(diǎn)與花崗巖接觸帶、周家山—左灣—文家灣及游家灣—崗上—西灣北東向斷裂有關(guān)。由于礦區(qū)所見花崗巖均為等粒狀結(jié)晶,未見淺成斑狀結(jié)構(gòu)特征,由此推測,花崗巖剝蝕程度較深,雖然有異常存在,但可能接近底部,盡管距湯家坪大型鉬礦不遠(yuǎn)[6],但找礦潛力不大。

    (3)銀鉛礦化主要受北西向斷裂控制,由于地表植被覆蓋強(qiáng)烈,地形陡峭,北部兩條北西向斷裂帶在地質(zhì)圖上未圈出,但從遙感圖像解譯,圖區(qū)北西角存在三條明顯的北西向斷裂帶,北部兩條斷裂均未穿過花崗巖體,南部一條沿水竹盒—雨淋尖北—坎上展布,斷裂規(guī)模較大,地表蝕變較強(qiáng),分析Ag、Pb、Cu、Au異常圖,其長軸與斷裂方向基本一致,地表鏡鐵礦化強(qiáng)烈,可能反映出近地表氧化帶的特征,深部硫化物找礦具一定的潛力。雨淋尖北一帶可作為重點(diǎn)解剖區(qū)。

    長竹園礦區(qū)無論從大地構(gòu)造位置、區(qū)域成礦分布,還是本區(qū)具體成礦條件,都具有很大的成礦找礦潛力。其周圍聚集有湯家坪大型鉬礦、木場河銀多金屬礦區(qū)、前河鐵礦、鄧夾畈鐵礦等礦床,為本區(qū)成礦規(guī)律分析提供了重要依據(jù)。

    [1] 大別山超高壓變質(zhì)作用于碰撞造山帶動(dòng)力學(xué)編寫組.大別山超高壓變質(zhì)作用與碰撞造山帶動(dòng)力學(xué)[M].北京:科學(xué)出版社,2005.

    [2] 胡靜波,高光明,成靜亮.河南商城縣木場河銀多金屬礦區(qū)成礦地質(zhì)特征及成礦規(guī)律[J].資源環(huán)境與工程,2006,20(6):746-750.

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    (責(zé)任編輯:于繼紅)

    Geological Characteristics and Minerogenetic Regularity of Changzhuyuan District,Henan Province

    XI Zhen,GAO Guanming,ZHANG Yang,J IN Wenqiang
    (College of Geoscience&Environment Engineering,Central South University,Changsha,Hunan410083)

    Changzhuyuan district is located in the middle Tongbai-Dabie fold belt of Qinling fold system,which has experienced a multi-stage,multi-period tectonism.In particular,Caledonian,Hercynian,Indosinian and Yanshanian orogenic movements happened in mutual influence.W ith combination of geological characteristics,interpretation of remote sensing image and geochemical characteristics,it can analyze ore-for ming conditions and summarize metallogenic regularity about this area.

    geological characteristics;minerogenetic condition;metallogenic regularity;Changzhuyuan

    P618.42;P618.43

    A

    1671-1211(2010)03-0223-05

    2009-12-14;改回日期:2010-01-14

    席振(1986-),男,在讀碩士研究生,構(gòu)造與成礦專業(yè)。E-mail:xz000111222@163.com

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