楊建嶺,呂建剛,張 沖,劉小斌
華北地質(zhì)勘查局第四地質(zhì)大隊(duì),河北 秦皇島 066000
鋼鐵工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),是中國(guó)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)柱產(chǎn)業(yè)之一,是國(guó)家經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展水平、綜合實(shí)力的重要標(biāo)志,鐵礦石是鋼鐵工業(yè)的基礎(chǔ)材料。目前國(guó)內(nèi)鐵礦石產(chǎn)量已經(jīng)取得很大成就,但隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,我國(guó)仍需要進(jìn)口大量鐵礦石,由此國(guó)外鐵礦石勘查已成為潮流。2011年11月江蘇省地質(zhì)勘查技術(shù)院對(duì)塞拉利昂共和國(guó)北方省進(jìn)行了1:5萬(wàn)航空磁法測(cè)量工作,圈定了5個(gè)航磁異常;2012年11月中色地科礦產(chǎn)勘查股份有限公司采用動(dòng)力滑翔機(jī)式低空磁測(cè)方法,對(duì)編號(hào)為NHC5-1、NHC-4、NHC-3的航磁異常進(jìn)行了1:10 000低空高精度磁測(cè)工作。均認(rèn)為NHC-3航磁異常是由磁鐵礦引起。本區(qū)太古代地層廣泛分布,具有形成鐵礦的地質(zhì)條件。在此工作的基礎(chǔ)上,天津華勘集團(tuán)有限公司,在收集相關(guān)地質(zhì)、礦產(chǎn)資料的基礎(chǔ)上,對(duì)塞拉利昂共和國(guó)北方省NHC-3航磁異常進(jìn)行礦產(chǎn)普查、詳查工作。
礦區(qū)位于西非克拉通蘇拉山-坎格瑞丘陵弧形構(gòu)造帶中部,出露地層除第四系外,其余均為太古宇。區(qū)域地層主要為中太古界(Ar2)及在弧形構(gòu)造帶的核部發(fā)育的新太古界早期(Ar31)綠巖帶建造(見(jiàn)圖1)。它的主要組成巖石是云母片巖、石英巖、鈣質(zhì)巖、鐵質(zhì)巖和變質(zhì)的基性及酸性火山巖。這些地層的年齡約2 800 Ma。
區(qū)域巖漿巖主要有太古界的古老花崗巖、基性-超基性巖、古生代的基性侵入巖、粗玄巖巖脈、巖墻及金伯利巖脈、巖墻。
蘇拉山—坎格瑞丘陵地區(qū)斷裂構(gòu)造較為發(fā)育,主要分為區(qū)域性的北東向—北北東向、北東東—近東西向等兩組方向。北東—北東東向斷裂為本區(qū)的主要斷裂,多為脆性斷裂;北東東—近東西向斷裂為本區(qū)較為重要的一組斷層,該組斷層形成的時(shí)間較晚,為鐵礦成礦后斷裂,局部將鐵礦體撕裂破碎。
圖 1 蘇拉山—坎格瑞丘陵地區(qū)地層柱狀圖Fig.1 Stratigraphic column of Sura - Mr Greg mountain hills region
從1/5萬(wàn)航磁圖可以看出,鐵礦異常反映為負(fù)磁異常,磁異常強(qiáng)度一般在-780~-1 480 nT,而本區(qū)地層及巖漿巖均反映為幾十納特低緩負(fù)磁場(chǎng),結(jié)合實(shí)踐證明,該航磁異常明顯負(fù)異常區(qū)均為磁鐵礦床引起。
區(qū)內(nèi)主要地質(zhì)建造為太古代變質(zhì)結(jié)晶基底及上部蓋層。變質(zhì)結(jié)晶基底主要出露Tonkolili(Lt)和Sonfon(Ls)綠巖帶建造,局部有花崗巖類(lèi)巖石(LG)的侵入活動(dòng);上部蓋層為第四系覆蓋層,主要是殘坡積物及山前沖洪積砂粘土、碎石。
2.1.1 太古代變質(zhì)結(jié)晶基底
太古代變質(zhì)結(jié)晶基底主要出露巖石為斜長(zhǎng)角閃巖、云母石英片巖、綠泥陽(yáng)起片巖、磁鐵云母石英片巖和磁鐵石英角閃片巖。
斜長(zhǎng)角閃巖:在礦區(qū)西部大面積出露,粒狀柱狀變晶結(jié)構(gòu),片狀構(gòu)造。巖石主要礦物為角閃石、斜長(zhǎng)石、石英,金屬礦物。角閃石呈自形、柱狀,褐-綠色,閃石解理,粒徑0.2~0.5 mm,長(zhǎng)軸定向排列,呈片狀構(gòu)造,質(zhì)量分?jǐn)?shù)約75%~80%。斜長(zhǎng)石呈他形、柱狀,聚片雙晶,主要為鈉-更長(zhǎng)石,粒徑0.1~1 mm,質(zhì)量分?jǐn)?shù)約15%~20%。石英呈他形、粒狀,粒徑0.1~2 mm,質(zhì)量分?jǐn)?shù)約占4%~5%。金屬礦物為磁鐵礦,呈自形、粒狀,約占巖石總量1%~2%。
云母石英片巖:為賦礦圍巖,沿礦區(qū)中部呈帶狀分布。巖石呈灰綠—灰白色,鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu),片狀構(gòu)造。巖石主要礦物為斜長(zhǎng)石、石英、黑云母、電氣石,少量金屬礦物。石英呈他形、粒狀,粒徑0.1~0.5 mm,質(zhì)量分?jǐn)?shù)約占60%~65%。斜長(zhǎng)石呈半自形、柱狀,聚片雙晶,An=27,粒徑0.1~0.5 mm,質(zhì)量分?jǐn)?shù)約10%~15%。黑云母呈自形、片狀,褐色,分解析出鐵質(zhì),片徑0.1~0.5 mm,質(zhì)量分?jǐn)?shù)約占20%~25%。電氣石呈自形、柱狀,無(wú)色-綠色,反吸收,平行消光,粒徑0.1~1 mm,質(zhì)量分?jǐn)?shù)約占1%~2%。金屬礦物呈他形、粒狀,少量。綠泥陽(yáng)起片巖:在礦區(qū)局部零星出露,呈淺灰綠色,片狀柱狀變晶結(jié)構(gòu),片狀構(gòu)造。巖石主要成分為陽(yáng)起石、綠泥石、黑云母,少量金屬礦物。陽(yáng)起石呈自形、針柱狀,無(wú)色-淺綠色,閃石型解理,二級(jí)干涉色,定向排列呈片狀構(gòu)造,粒徑0.02~0.2 mm,質(zhì)量分?jǐn)?shù)約占60%~65%。綠泥石呈自形、片狀,淺綠色,一級(jí)異干涉色,粒徑0.02~0.2 mm,定向排列呈片狀構(gòu)造,質(zhì)量分?jǐn)?shù)約占30%~35%。黑云母呈自形、片狀,淺褐-褐色,褪色析出鐵質(zhì),粒徑0.02~0.1 mm,定向排列呈片狀構(gòu)造,質(zhì)量分?jǐn)?shù)約占4%~5%。金屬礦物為磁鐵礦等,少量。
磁鐵云母石英片巖:為磁鐵礦礦體或近礦圍巖,分布在礦區(qū)中部,在云母石英片巖范圍內(nèi),呈淺灰白-灰黑色,鱗片細(xì)粒變晶結(jié)構(gòu),片狀構(gòu)造,主要礦物為石英、長(zhǎng)石、云母及磁鐵礦;石英呈灰白色或深灰色,粒狀,油脂光澤,均勻分布,質(zhì)量分?jǐn)?shù)約40%;長(zhǎng)石,粒狀,玻璃光澤,常與石英呈集合體,質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%;云母,白色,鱗片狀,質(zhì)量分?jǐn)?shù)約30%;磁鐵礦,灰黑色細(xì)粒狀,呈條帶狀分布,質(zhì)量分?jǐn)?shù)8%左右;其它暗色礦物,質(zhì)量分?jǐn)?shù)約5%。
磁鐵石英角閃片巖為磁鐵礦礦體或近礦圍巖,分布在礦區(qū)中部,在云母石英片巖范圍內(nèi)?;疑液谏?,細(xì)粒狀變晶結(jié)構(gòu),條帶狀構(gòu)造。巖石主要礦物為石英、角閃石,金屬礦物。角閃石呈自形、柱狀,褐-綠色,閃石解理,粒徑0.2~0.5 mm,長(zhǎng)軸定向排列,呈片狀構(gòu)造,與富石英部分呈現(xiàn)條帶狀,質(zhì)量分?jǐn)?shù)約60%~65%。石英呈他形、粒狀,定向拉長(zhǎng)、長(zhǎng)軸定向,呈片狀構(gòu)造,粒徑0.1~5 mm,質(zhì)量分?jǐn)?shù)約占20%~25%。金屬礦物主要為磁鐵礦,質(zhì)量分?jǐn)?shù)約10%~15%。
2.1.2 第四系蓋層
第四系覆蓋層主要分為三種類(lèi)型:
鐵帽:分布在區(qū)內(nèi)中部山脊,以紅褐色和黃褐色的致密、堅(jiān)硬的巖石形態(tài)產(chǎn)出,是由含鐵巖石和含磁鐵礦片巖經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期風(fēng)化淋濾作用形成,部分具有角礫,孔洞,鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高;一般厚度5~30 m,局部地段厚度可達(dá)80余米,構(gòu)成本區(qū)的富鐵礦。
沼澤相堆積物:僅出現(xiàn)在區(qū)內(nèi)的東部,面積0.08 km2,由淺紅褐色含鐵較高的粘土及基巖碎石混合物組成,覆蓋于強(qiáng)風(fēng)化基巖之上,厚度不等,隨地形起伏變化,一般厚度10~20 m。
洪、沖積和松散堆積物:大面積分布于區(qū)內(nèi)現(xiàn)代河床、沖溝和山前洼地、灘地等,主要為磨園度較高的砂、粘土和少量礫石組成;一般厚度為5~15 m。
除上述三種類(lèi)型,本區(qū)內(nèi)第四系殘坡積覆蓋廣泛。
區(qū)內(nèi)構(gòu)造總體上以單斜構(gòu)造為主,主體構(gòu)造線方向大致為NE20°,從基巖露頭及鉆孔巖心中觀察:褶曲(揉皺)構(gòu)造極其發(fā)育。
區(qū)內(nèi)巖漿巖較發(fā)育,出露的巖體呈小巖株、巖脈狀產(chǎn)出,主要為花崗巖和花崗閃長(zhǎng)巖,局部見(jiàn)白云母花崗偉晶巖脈、輝綠巖脈。
花崗巖:主要分布于礦區(qū)東部和南部,呈巖株、巖脈出露,推測(cè)深部相連,為綠巖帶下部基底混合巖化深變質(zhì)建造的組成部分。細(xì)?;◢徑Y(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造。巖石主要礦物為斜長(zhǎng)石、石英、鉀長(zhǎng)石、黑云母,少量金屬礦物。鉀長(zhǎng)石呈半自形、柱狀,格子雙晶,主要為微斜長(zhǎng)石,粒徑0.2~2 mm,質(zhì)量分?jǐn)?shù)約占巖石總量40%~45%。石英呈他形、粒狀,定向拉長(zhǎng),粒徑0.2~2 mm,質(zhì)量分?jǐn)?shù)約占25%~30%。斜長(zhǎng)石呈半自形、柱狀,聚片雙晶,An=25,不同程度絹云母化,粒徑0.2~2 mm,質(zhì)量分?jǐn)?shù)約20%~25%。黑云母呈自形、片狀,褐色,分解析出鐵質(zhì),片徑0.1~1 mm,質(zhì)量分?jǐn)?shù)約占4%~5%。金屬礦物呈自形、粒狀,少量。
花崗閃長(zhǎng)巖:灰黑色,半自形粒狀結(jié)構(gòu),花崗結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造。主要礦物為角閃石、斜長(zhǎng)石、石英,金屬礦物。斜長(zhǎng)石呈他形、柱狀,聚片雙晶,主要為更長(zhǎng)石,粒徑0.2~2 mm,質(zhì)量分?jǐn)?shù)約40%~45%。石英呈他形、粒狀,粒徑0.2~2 mm,質(zhì)量分?jǐn)?shù)約占30%~35%。角閃石呈自形、柱狀,褐-綠色,閃石解理,常含石英包體,粒徑0.2~2 mm,質(zhì)量分?jǐn)?shù)約20%~25%。金屬礦物主要為磁鐵礦,少量。
在礦區(qū)西北部見(jiàn)1條白云母花崗偉晶巖脈和1條輝綠巖脈。白云母花崗偉晶巖呈灰白色,偉晶結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,由斜長(zhǎng)石、白云母、石英組成;輝綠巖呈灰黑色,輝綠結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,由斜長(zhǎng)石、輝石、少量的黑云母、石英組成。
礦區(qū)內(nèi)的變質(zhì)作用主要為區(qū)域變質(zhì)作用。蘇拉山—坎格瑞丘陵鐵礦成礦帶均由區(qū)域變質(zhì)巖石組成,變質(zhì)巖石類(lèi)型主要為云母石英片巖、斜長(zhǎng)角閃巖和綠泥片巖等。
通過(guò)對(duì)所采集的74塊標(biāo)本進(jìn)行了磁參數(shù)測(cè)定,結(jié)果見(jiàn)表1。
從表1可以看出:區(qū)內(nèi)磁鐵石英巖的磁性最強(qiáng),磁化率幾何平均值為7.95×104×4π×10-6SI,剩磁為8.17×104×10-3A/m;鐵質(zhì)礫巖,其磁化率幾何平均值為1 578.59×4π×10-6SI,剩磁為1 204.23×10-3A/m;其它類(lèi)巖石如云母石英片巖、斜長(zhǎng)角閃巖、糜棱巖等磁化率及剩磁均很小。因此,礦區(qū)內(nèi)的磁異常均是由鐵礦引起。
區(qū)內(nèi)圈出三條鐵礦體,礦體編號(hào)自西向東分別為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ(見(jiàn)圖2)。其中未對(duì)Ⅲ號(hào)鐵礦體進(jìn)行深部工程驗(yàn)證,Ⅰ、Ⅱ號(hào)兩條鐵礦體平面形態(tài)呈近似的斜“八”形,兩條鐵礦體相距幾十米至上百米。
表 1 巖、礦石磁參數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表Table 1 Statically results of rock, ore magnetic parameters
圖 2 NHC-3航磁異常鐵礦地質(zhì)圖Fig.2 Geological map of NHC-3 aeromagnetic anomalies iron ores
Ⅰ礦體位于礦區(qū)中北部(見(jiàn)圖2),由300勘探線至331勘探線控制,總體走向40°,傾向北西西向,傾角86°~89°,該礦體上施工了6個(gè)鉆孔,根據(jù)磁異常特征及鉆孔見(jiàn)礦情況,該礦體為低品位礦體,賦存于石英角閃片巖、云母石英片巖中,賦存標(biāo)高-310~539 m,長(zhǎng)度2 040 m,厚度變化17.27~53.98 m,平均厚度46.47 m,控制最大延深530 m。礦體呈層狀、似層狀產(chǎn)出,走向40°,近直立。平均品位TFe:23.03 %、mFe:13.65 %。
Ⅱ礦體位于Ⅰ礦體的東側(cè)(見(jiàn)圖2),由332勘探線至323勘探線控制,總體走向25°,傾向北西西向,傾角61°~88°,該礦體上共施工了20個(gè)鉆孔,根據(jù)磁異常特征及鉆孔見(jiàn)礦情況,該礦體為工業(yè)礦體,賦存于石英角閃片巖、云母石英片巖中,賦存標(biāo)高-404~517 m,控制長(zhǎng)度3 210 m,厚度變化較大17.58~196.72 m,平均68.55 m,變化系數(shù)為72.98%,其中在324勘探線、300勘探線和323勘探線附近具有膨脹現(xiàn)象,且沿傾向方向也有變寬趨勢(shì),控制最大斜深710 m,總體走向25°、傾角近直立,局部因構(gòu)造影響具有陡反傾現(xiàn)象,由南端332勘探線至北端331勘探線礦體的傾向變化較大,其中332勘探線和324勘探線控制礦體傾向?yàn)楸蔽鳎?16勘探線和308勘探線控制礦體傾向?yàn)槟蠔|,300勘探線控制礦體傾向?yàn)楸蔽鳎?07勘探線和315勘探線控制礦體傾向?yàn)槟蠔|,323勘探線控制礦體傾向北西。平均品位TFe:31.94 %、mFe:14.82 %。
Ⅲ礦體總體走近南北向(見(jiàn)圖2),傾向西,傾角75°~89°,根據(jù)高精度磁測(cè)剖面和填圖工作推斷礦體長(zhǎng)度800余米。
3.2.1 礦石礦物成分
區(qū)內(nèi)礦石礦物主要為磁鐵礦、褐鐵礦,少量黃鐵礦,地表及近地表礦石中含有磁鐵礦的氧化礦物-赤鐵礦、褐鐵礦;脈石礦物主要為石英、黑云母,石榴子石,次為斜長(zhǎng)石,另有少量的綠泥石、角閃石等造巖礦物。
3.2.2 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造
鐵礦石結(jié)構(gòu)以他形粒狀結(jié)構(gòu),交代結(jié)構(gòu)為主,常呈中-細(xì)粒浸染狀分布于脈石礦物中,多具定向排列;鏡下觀察,磁鐵礦主要呈半自形細(xì)粒-微粒狀變晶結(jié)構(gòu),偶有自形變晶結(jié)構(gòu)。磁鐵礦主要以集合體的形式分布于脈石礦物中,近地表礦體礦石標(biāo)本中,交代包含結(jié)構(gòu)、交代殘留結(jié)構(gòu)普遍,鏡下可見(jiàn)磁鐵礦被褐鐵礦、赤鐵礦沿著邊緣和裂隙交代,少量被赤鐵礦交代呈蝕變殘余結(jié)構(gòu),少量磁鐵礦中包含有細(xì)粒磁黃鐵礦和其它脈石礦物。磁鐵礦的嵌布粒度以細(xì)粒為主,粒度范圍集中分布在0.02~0.50 mm之間。
磁鐵礦礦石的構(gòu)造主要為(條紋)條帶狀構(gòu)造,隨磁鐵礦條帶的疏密和脈石礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)的不同,礦石中磁性鐵品位變化較大,磁鐵礦(條紋)條帶越密集,礦石品位越高,相反磁鐵礦品位越低。
3.2.3 礦石類(lèi)型
礦石自然類(lèi)型:按礦石的礦物成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造和成因特征,本區(qū)礦石自然類(lèi)型為條帶狀磁鐵礦礦石和浸染狀磁鐵礦礦石,其中條帶狀磁鐵礦礦石主要分布在工業(yè)品位鐵礦石中;浸染狀磁鐵礦礦石,該類(lèi)礦石少量,主要分布在低品位鐵礦石中。
礦石工業(yè)類(lèi)型:區(qū)內(nèi)圈出的Ⅰ礦體平均品位TFe:23.03%、mFe:13.65%,磁性鐵對(duì)全鐵的占有率(mFe/TFe×100)為58.03%;Ⅱ礦體平均品位TFe:31.94%、mFe:14.82%,磁性鐵對(duì)全鐵的占有率為47.32%,兩礦體內(nèi)礦石中磁性鐵對(duì)全鐵的占有率均小于85%,為弱磁性鐵礦石。各礦體礦石TFe平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)均<50%,為需選鐵礦石。據(jù)此,區(qū)內(nèi)礦石的工業(yè)類(lèi)型均為需選弱磁性鐵礦石。
3.2.4 圍巖特征
礦體的頂、底板圍巖及夾石均為(石榴石)石英角閃片巖、云母石英片巖。礦體圍巖和夾石中有用組分為鐵,一般品位TFe: 5%~19%,與鐵礦體呈漸變過(guò)渡關(guān)系(磁鐵礦條帶的疏密與品位變化目估誤差較大),礦體圈定需借助化學(xué)分析結(jié)果進(jìn)行界定。
礦區(qū)鐵礦體位于蘇拉山-坎格瑞丘陵弧形構(gòu)造帶中部,蘇拉山-坎格瑞丘陵弧形構(gòu)造帶總體上近南北-北北東向展布,其地質(zhì)發(fā)展時(shí)期主要包括初始的海底含鐵建造的沉積成礦和后期改造兩大階段,早太古代海相環(huán)境中該地域?yàn)樾螒B(tài)狹長(zhǎng)、近南北向展布的古海盆,其邊緣地帶為太古代最古老部分組成的穩(wěn)定的克拉通基底,期間接受了大量的含鐵沉積,同時(shí)又有海底含鐵熱液噴流的鐵質(zhì)沉積物和改造作用,形成初始的含鐵建造,后期經(jīng)造山運(yùn)動(dòng),初始含鐵建造及圍巖經(jīng)區(qū)域變質(zhì)作用,形成綠巖帶,期間受變質(zhì)熱液、混合巖化作用,并伴隨基性-超基性巖巖脈的侵入活動(dòng),巖(礦)石發(fā)生重結(jié)晶、重組合及變形,改變了礦物組成和結(jié)構(gòu)構(gòu)造,含鐵建造中鐵礦物進(jìn)一步富集并成礦。
區(qū)內(nèi)北部及外圍以北至Tonkolili鐵礦的鐵質(zhì)來(lái)源中,以海底火山熱液和攜帶大量含鐵礦物的噴流物為主導(dǎo),經(jīng)受區(qū)域變質(zhì)作用而形成的主要含礦巖系為T(mén)onkolili綠巖建造,所賦存的鐵礦相對(duì)規(guī)模大,同時(shí)伴隨有金、鈦鐵礦、鉛鋅等礦產(chǎn);區(qū)內(nèi)中部及其南部地域則以原始沉積的含鐵建造及其沉積圍巖經(jīng)區(qū)域變質(zhì)作用而富集,形成的含礦巖系為Sonfon綠巖建造,所賦存的鐵礦相對(duì)規(guī)模較小,伴生的其它礦產(chǎn)亦少。賦礦的綠巖帶在區(qū)域變質(zhì)過(guò)程中,巖石強(qiáng)烈變形,形成復(fù)式褶皺和緊閉褶皺,其中的各類(lèi)面理、線理和層間裂隙、斷裂構(gòu)造,為各類(lèi)含礦熱液活動(dòng)提供了通道和賦礦空間,在有利部位形成厚薄不均的層狀或似層狀鐵礦體,在褶皺的鞍部往往形成形態(tài)不規(guī)則的厚大鐵礦體,整體上與圍巖呈整合接觸。晚太古代—元古代后,區(qū)內(nèi)主要經(jīng)受成礦后期的風(fēng)化淋濾作用,主要是對(duì)原生磁鐵礦礦體破壞,部分原地氧化淋濾形成氧化鐵礦體,賦存于地表,部分異地搬運(yùn)沉積膠結(jié)形成富鐵角礫巖。
綜合以上分析認(rèn)為,區(qū)內(nèi)磁鐵礦礦床類(lèi)型為沉積變質(zhì)型鐵礦床,其成因類(lèi)型類(lèi)似于國(guó)內(nèi)的“鞍山式鐵礦”。
(1)地表礦體露頭、磁鐵礦片巖轉(zhuǎn)石等為直接找礦標(biāo)志。
(2)高精度磁測(cè)所獲得的正負(fù)異常交替處是尋找磁鐵礦的有利部位。
(3)磁鐵礦礦體往往產(chǎn)于云母石英片巖、石英角閃片巖中,因此,(石榴石)云母石英片巖、(石榴石)石英角閃片巖發(fā)育地段為尋找磁鐵礦礦體的重點(diǎn)區(qū)域。
(4)磁鐵礦礦體賦礦巖石硅質(zhì)礦物成分很高,屬硅鐵建造,在地貌上往往形成高地形,這些高地形處,若氧化轉(zhuǎn)石大量發(fā)育,其附近是尋找鐵礦體的有利地段。
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