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    新疆鄯善縣鹽灘銅礦地球化學(xué)特征及找礦前景

    2018-11-10 03:58:46任燕楊剛剛
    新疆地質(zhì) 2018年3期
    關(guān)鍵詞:孔雀石凝灰?guī)r斑巖

    任燕,楊剛剛

    (新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院,新疆 烏魯木齊 830000)

    新疆鄯善縣鹽灘銅礦位于東天山覺羅塔格成礦帶,該成礦帶長期以來都是地質(zhì)勘查和科學(xué)研究的重點(diǎn)地區(qū),它以有色金屬、鐵、金礦為主,資源豐富,成礦作用多樣,在不長的地質(zhì)演化史中發(fā)育眾多礦床系列及類型,成礦規(guī)律極具特色[1]。2015年新疆地質(zhì)調(diào)查院在百靈山一帶開展1∶5萬化探及異常查證工作時(shí)發(fā)現(xiàn)了鹽灘銅礦。

    1 區(qū)域地質(zhì)背景

    區(qū)域上以阿其克庫都克斷裂為界,以南主要出露長城系星星峽巖群、薊縣系卡瓦布拉克巖群和青白口系庫什臺群,為中淺變質(zhì)巖系。北側(cè)以下石炭統(tǒng)苦水組、下石炭統(tǒng)阿齊山組、下石炭統(tǒng)雅滿蘇組、上石炭統(tǒng)吐古土布拉克組、下侏羅統(tǒng)三工河組、新近系和第四系為主。石炭系總體為一套濱、淺海相火山-沉積巖系,但分屬不同的構(gòu)造沉積相區(qū),康古爾塔格韌性剪切帶內(nèi)的石炭系普遍經(jīng)歷了強(qiáng)烈的構(gòu)造變形;侏羅系在區(qū)內(nèi)零星出露,主要發(fā)育一套陸相碎屑含煤巖系;新近—第四系總體為一套陸相碎屑沉積,廣布于區(qū)內(nèi)一些低洼地帶[2-6]。從出露面積上看,區(qū)域分布最廣的是石炭系(圖1)。

    構(gòu)造主要為近EW向阿其克庫都克深大斷裂,該斷裂帶被認(rèn)為是在古生代晚期發(fā)育的走滑并疊加向北俯沖的斷裂帶[7]。前人研究表明,右行走滑剪切運(yùn)動發(fā)生在(350±7)Ma之后[8]。該斷裂帶為壓性,總體南傾,傾角65°~85°,局部直立,斷面上擦痕構(gòu)造顯示該斷層帶運(yùn)動方向?yàn)橛赡舷虮备_。

    侵入巖漿活動強(qiáng)烈,侵入巖發(fā)育,巖石類型齊全,超基性、基性、中酸性均有出露,以中酸性侵入巖分布范圍最廣,從侵入巖分布的空間范圍來看,上元古代侵入巖主要分布在阿其克庫都克斷裂以南,晚古生代巖體廣泛出露。巖體侵入時(shí)代從中元古代到三疊紀(jì)均有,以晚古生代泥盆紀(jì)、石炭紀(jì)和二疊紀(jì)侵入巖分布范圍最廣。其中石炭紀(jì)侵入巖漿活動較強(qiáng),分布面積最大,侵入到下石炭統(tǒng)雅滿蘇組、苦水組、阿奇山組、干墩組和上石炭統(tǒng)吐古土布拉克組中,圍巖局部發(fā)生角巖化。出露巖性較全,超基性、基性及中酸性均有發(fā)育,以中酸性巖體為主,超基性、基性出露較少。

    2 礦區(qū)地質(zhì)特征

    礦區(qū)處于南部基巖區(qū)與北部山間盆地過渡帶,地質(zhì)條件簡單(圖2)。出露地層為上石炭統(tǒng)吐古土布拉克組晶屑玻屑熔結(jié)凝灰?guī)r、玻屑晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r、含角礫凝灰?guī)r、晶屑巖屑凝灰?guī)r、晶屑凝灰?guī)r、巖屑凝灰?guī)r、火山灰塵凝灰?guī)r、火山角礫巖、凝灰質(zhì)砂巖、長石巖屑砂巖、硅質(zhì)巖等,分布于礦區(qū)南部和中北部第四系中呈孤立露頭。整體來看礦區(qū)以凝灰?guī)r為主,發(fā)育部分火山角礫巖,并夾部分長石巖屑砂巖、凝灰質(zhì)砂巖。含角礫凝灰?guī)r、火山角礫巖、晶屑玻屑熔結(jié)凝灰?guī)r為主要的含礦巖性。礦區(qū)地層受后期熱液影響,蝕變發(fā)育,且種類多、強(qiáng)度高。

    由硅質(zhì)體組成的石英巖是區(qū)內(nèi)一大特色,主要分布于礦區(qū)中、北部,主要露頭有6個(gè),因其抗風(fēng)化形成正地形的硅質(zhì)巖孤包(或梁),規(guī)模長50~180 m不等,寬20~40 m,巖石中空洞和褐鐵礦化均非常普遍,硅質(zhì)巖有孔雀石化石英巖、褐鐵礦石英巖、孔雀石化褐鐵礦化次生石英巖、含鐵綠泥石英蝕變巖、碎粒狀硅化硅質(zhì)巖、褐鐵礦化硅質(zhì)巖等,與之相伴的蝕變巖有含鐵高嶺石巖、地開石巖、孔雀石化地開石巖、赤鐵礦地開石巖等蝕變巖。

    圖1 東天山鹽灘一帶地質(zhì)礦產(chǎn)圖Fig.1 Geological and mineral maps of the Yantan area in East Tianshan

    圖2 鹽灘銅礦1∶1萬地質(zhì)草圖Fig.2 1∶10 000 scale geological sketch of the Yantan copper mine

    第四系洪積物位于礦區(qū)中北部,主要受洪水沖刷搬運(yùn)堆積而成,厚度一般大于0.5 m。

    礦區(qū)中部槽探揭露到輝石閃長玢巖脈一條,因處于第四系中,具體規(guī)模形態(tài)無法判斷。巖石斑晶由輝石(2%)、斜長石(10%)組成,基質(zhì)為輝石(20%)、斜長石(66%)、褐鐵礦(2%)。在輝石閃長玢巖脈北部,淺坑揭露到電氣石化霏細(xì)巖,巖石由斑晶(3%)和基質(zhì)(97%)構(gòu)成;斑晶為單一石英,有重結(jié)晶現(xiàn)象;基質(zhì)由霏細(xì)狀、微晶質(zhì)長英質(zhì)組成;電氣石(30%)呈針柱狀放射集合體斑點(diǎn)分布于長英質(zhì)中。銅礦體東南的凝灰?guī)r中,有石英脈一條,走向NW,長約180 m,無明顯礦化。

    礦區(qū)北部2 km處為百靈山巖體,東南和西南有不規(guī)則灰白色、淡紅色、紫紅色石英斑巖、石英鈉長斑巖、霏細(xì)巖、霏細(xì)斑巖出露,在其與凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)粉砂巖的接觸部位,具較強(qiáng)的角巖化、硅化、褐鐵礦化、鏡鐵礦、絹云母化等。其中,石英斑巖強(qiáng)富集Ag,顯著富集Cu,Mo,Zn,Bi,Co,相對富集Sn,推測其為鹽灘銅礦和東部3 km處的斑巖嶺銅銀礦及鉬特高值點(diǎn)的成礦母巖。

    地表未觀察到明顯的斷層證據(jù),探槽中可見明顯的斷層裂隙面,斷層產(chǎn)狀為215°∠65°,與礦體延伸方向基本一致,礦體受斷裂構(gòu)造控制的特征明顯。礦區(qū)周邊NE向、NW向及近EW向延伸的斷裂發(fā)育,地貌上構(gòu)成沿上述方向的溝谷。南部6 km處為近EW向延伸的阿其克庫都克深大斷裂。因此,礦區(qū)周邊構(gòu)造巖漿活動極強(qiáng)烈。

    3 礦化蝕變特征

    礦區(qū)礦化蝕變極普遍,地表出露地質(zhì)體均有不同程度蝕變。主要蝕變有硅化、泥化(高嶺土化)、絹云母化、黃鉀鐵礬化、綠泥石化、綠簾石化、碳酸鹽化等,基本為中-低溫?zé)嵋何g變作用的產(chǎn)物。本區(qū)泥化以高嶺土為主,絹云母為輔,常伴生綠泥石化。在巖石中長石(斜長石、鉀長石)、巖屑、玻屑、火山灰塵、膠結(jié)物中均可見泥化,是該區(qū)域較普遍的蝕變,但強(qiáng)度差異明顯,以中-強(qiáng)泥化為主。

    主要礦化有自然銅礦化、赤銅礦化、藍(lán)銅礦化、孔雀石化、黃鐵礦化、赤鐵礦化、褐鐵礦化。

    自然銅礦化、赤銅礦化、藍(lán)銅礦化僅存在于探槽中高品位礦石中,分布范圍較窄。地表礦化與探槽中礦化類型存在差異。地表可見部分紫紅色團(tuán)塊狀強(qiáng)礦化蝕變巖碎塊,直徑在5~30 cm,其中可見孔雀石化、赤銅礦化、自然銅礦化,且以自然銅礦化為主。自然銅以稠密浸染狀、浸染狀分布,孔雀石在巖石表面呈薄膜狀,赤銅礦與自然銅伴生,為自然銅氧化后產(chǎn)物,含量較少,星點(diǎn)狀分布。探槽中可見強(qiáng)礦化含角礫凝灰?guī)r,礦石礦物有孔雀石、藍(lán)銅礦、赤銅礦化、自然銅礦化,以赤銅礦化、自然銅礦化為主,孔雀石呈暗綠色,以薄膜狀、細(xì)脈狀分布在巖石表面及裂隙中,使巖石風(fēng)化面整體呈暗綠色;赤銅礦與自然銅相伴生,僅在巖石新鮮面中可見,以集合體斑塊狀、浸染狀、稠密浸染狀分布。

    孔雀石化較普遍,在礦體及圍巖中均有發(fā)育。在銅礦體及以北,南北長1 000 m、東西寬約400 m的范圍內(nèi),均可見強(qiáng)度不一的孔雀石化,主要呈星點(diǎn)狀、薄膜狀分布,局部礦化較強(qiáng)地段可見沿巖石裂隙分布的細(xì)脈狀孔雀石。

    4 地球化學(xué)特征

    4.1 1∶5萬土壤測量

    鹽灘銅礦是通過檢查百靈山地區(qū)1∶5萬土壤測量圈定的綜合異常時(shí)發(fā)現(xiàn)(圖3)。該異常元素組合為Cu-W-Ag-Pb-Zn,綜合異常面積15.7 km2,呈近NNE向帶狀分布。Cu,W,Ag 3種元素含量高、連續(xù)性好、濃集趨勢明顯,且元素之間相關(guān)性最好,是異常主要元素。區(qū)域上構(gòu)成該綜合異常的W,Ag異常,分別是百靈山地區(qū)單元素異常排序第二和第四的異常。Cu異常面積13 km2,平均值549×10-6,最大值3 050×10-6,異常襯值高達(dá)6.45,具三級濃度帶,有兩個(gè)明顯的濃集中心;W異常面積14 km2,平均值10.2×10-6,最大值89.6×10-6,異常襯值5.08,具三級濃度帶,有4個(gè)明顯的濃集中心;Ag異常面積12.3 km2,平均值343×10-9,最大值2 320×10-9,襯度2.86,具三級濃度帶。Cu,W,Ag 3個(gè)元素異常主體,在空間上與Pb,Zn異常高度疊加。與Cu,W,Ag相比,Pb,Zn異常范圍較少,但主體均疊加于Cu異常上,有較高含量,最大值為192×10-6、896×10-6。鹽灘銅礦產(chǎn)于異常最大值偏北部的濃集區(qū)。

    圖3 鹽灘綜合異常剖析圖Fig.3 Profile chart in the Yantan area

    表1 鹽灘礦區(qū)1∶1萬土壤樣品測試元素主要參數(shù)Table 1 1∶10 000 scale Geochemical Parameter statistics of the Yantan copper mine area

    4.2 1∶1萬土壤測量

    4.2.1 地球化學(xué)參數(shù)特征

    由于鹽灘礦區(qū)第四系覆蓋發(fā)育,根據(jù)具體情況,在該區(qū)采用非正規(guī)1∶1萬土壤測量的方法,采集土壤樣161件,分析Cu,Pb,Zn,Ag,Au,As,W,Mo,Bi 9種元素。

    非正規(guī)指采樣區(qū)形態(tài)不完整、采樣點(diǎn)不連續(xù),能采巖石樣的采巖石樣、不能采巖石樣的采土壤樣、土壤樣也采集不到則舍棄。

    對礦區(qū)土壤樣品原始數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)統(tǒng)計(jì),分析結(jié)果顯示鹽灘查證區(qū)及外圍,銅、銀含量普遍較高,出現(xiàn)特高含量且高含量相對集中?? 新疆地質(zhì)調(diào)查院.新疆東天山成礦帶中段1∶5萬區(qū)域地質(zhì)綜合調(diào)查報(bào)告,2014-2016.。土壤樣中Cu含量大于800×10-6的樣品有20件,最高值2 835×10-6;Ag含量大于1 200×10-9的樣品有19件,最高值大于5 000×10-9;巖石樣品中Cu含量大于800×10-6的樣品有8件,最高值為2 437×10-6;Ag含量大于1 200×10-9的樣品有21件,最高值大于10 000×10-9。

    鹽灘地區(qū)1∶1萬土壤樣品地球化學(xué)參數(shù)見表1??梢?,除Pb,Au外,區(qū)內(nèi)元素含量普遍較高,濃集克拉克值都在2以上,主要元素Cu為8.93,Ag為9.11,屬高度富集元素。變化系數(shù)都在1以上,表明元素含量極不均勻,屬強(qiáng)分異元素。不僅如此,除Pb,Au以外的其它元素均出現(xiàn)特高含量,分別為Cu:2 835×10-6、Ag:5 000×10-9、Zn:1 628×10-6、As:558×10-6、W:56.6×10-6、Mo:48×10-6、Bi:440×10-6。各元素最大值與最小值之差為66~10 999倍,其中Cu為435倍,Ag為207倍,Bi最大為10 999倍。這種高背景(平均值)、強(qiáng)分異、高級差的元素含量特征,正是礦化區(qū)域的地球化學(xué)典型特征,區(qū)內(nèi)礦化普遍的事實(shí)也說明這點(diǎn)。

    4.2.2 元素組合特征

    對礦區(qū)內(nèi)土壤樣品原始數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析,結(jié)果顯示,主成礦元素Cu與伴生元素Pb,Zn,Au,Ag,As,W,Mo,Bi呈正相關(guān)關(guān)系,其中Au,Ag,As,Mo,W相關(guān)性最高,Cu與Pb,Zn相關(guān)性較高(表2)。以上特征在R型聚類分析圖上更明顯(圖4),取0.3的相似水平,可將礦區(qū)9種元素分為3組:①Au,Ag,As,Mo,W;②Cu,Pb,Zn;③Bi。從主成礦元素來看,Cu首先與伴生元素Pb,Zn聚類,再與Au,Ag,As,Mo,W聚類,其次與Pb相關(guān)性好,其他6種元素與Cu相關(guān)性均較差。綜合以上分析,認(rèn)為Cu,Zn,Pb是礦區(qū)重要的成礦及指示元素,可作為異常組合來圈定靶區(qū),進(jìn)行隱伏礦體的定點(diǎn)預(yù)測。

    表2 鹽灘銅礦區(qū)元素相關(guān)系數(shù)矩陣Table 2 Matrix of element Correlation coefficient of the Yantan copper mine area

    圖4 鹽灘銅礦區(qū)元素R聚類分析圖Fig.4 Pedigree chart of R-type cluster analysis of the Yantan copper mine area

    4.3 巖石地球化學(xué)參數(shù)

    在鹽灘礦區(qū)共采集巖石樣70件,地球化學(xué)參數(shù)見表3,圖5。與土壤樣類似,除Pb,Zn外,區(qū)內(nèi)元素含量普遍較高,富集系數(shù)都在2以上,主要元素Cu為9.94,Ag高達(dá)27.42,屬高度富集元素。變化系數(shù)都在1以上,表明元素含量極不均勻,屬強(qiáng)分異元素。不僅如此,除Pb,Zn以外的其它元素均出現(xiàn)特高含量,分別為Cu:2 437×10-6、Ag:5 700×10-9、Au:318×10-9、As:245×10-6、W:109×10-6、Mo:82.5×10-6、Bi:178×10-6。各元素最大值與最小值之差為64~2 119倍,其中Cu為79倍,Ag為64倍,Au最大為2 114倍,總體差異小于土壤樣。

    表3 鹽灘地區(qū)巖石地球化學(xué)參數(shù)表Table 3 Petrogeochemistry parameter table of the Yantan copper mine area

    圖5 鹽灘銅礦區(qū)巖石地球化學(xué)變化系數(shù)排序Fig.5 The sorting diagram of petrogeochemistry variation coefficient of the Yantan copper mine area

    4.4 礦區(qū)地球化學(xué)參數(shù)對比

    與土壤樣相比,元素組合存在明顯差異,主要表現(xiàn)在Zn,Au。Zn在巖石樣中含量低,濃集克拉克值僅為0.65,屬顯著貧化元素。Au在土壤樣中含量低,濃集克拉克值僅為0.59,屬顯著貧化元素。如不考慮采樣部位的差異,則可認(rèn)為Zn在表生環(huán)境(土壤中)相對富集,而Au則相反。

    對比礦區(qū)巖石樣和土壤樣,不難看出無論平均值還是中位數(shù),Cu,Ag,Pb,Au,As,W,Mo,Bi均是巖石樣大于土壤樣,平均值差異11%~441%,最小的為Cu,最大為Au,Ag為201%,按差異由大到小排序?yàn)锳u>Ag>Mo>Bi>As>Pb>W(wǎng)>Cu;中位數(shù)差異在2%~244%之間,最小為Mo,最大為W,Cu為55%,Ag為163%,按差異由大到小排序?yàn)镸o>Au>Ag>Bi>Pb>As>Cu>W(wǎng),W的中位數(shù)在兩種介質(zhì)中差異不大。兩種介質(zhì)中各元素的排序位置大體一致,估計(jì)是元素地球化學(xué)行為所致。

    由此,可認(rèn)為Cu,Ag,Pb,Au,As,Mo,Bi 7個(gè)元素,其含量在巖石樣中大于在土壤樣中,即表生環(huán)境下,Cu,Ag,Pb,Au,As,Mo,Bi貧化。Zn則相反,W較穩(wěn)定,含量基本無差異。

    按集中程度,大體可分為中部、南部、北部和西南富集區(qū),以中部富集區(qū)高含量點(diǎn)密集程度最高,北部富集區(qū)高含量點(diǎn)較稀疏,南部集中規(guī)模較小,西南介于中部與北部之間。

    銅、銀高含量集中區(qū)域大體一致但強(qiáng)度、集中程度存在差異,這種差異以中部最明顯,銅只有幾個(gè)高值點(diǎn),銀高度集中,不大的范圍集中了一半以上大于1 200×10-9的高值點(diǎn),銅以北部和南部較重要。二者共同指示礦區(qū)北部地球化學(xué)條件更有利。

    5 找礦遠(yuǎn)景分析

    鹽灘銅礦北部已發(fā)現(xiàn)彩珠、玉西、十里坡、木馬山、百合等多處銅礦(化)點(diǎn),均產(chǎn)于吐古土布拉克組中。礦區(qū)西部已發(fā)現(xiàn)鐵嶺銅鉬礦,東部已發(fā)現(xiàn)多頭山銅鉬礦,兩者均產(chǎn)于斑巖體中。

    礦區(qū)內(nèi)含礦巖性主要為上石炭統(tǒng)吐古土布拉克組第三巖性段含角礫凝灰?guī)r、火山角礫巖、晶屑玻屑熔結(jié)凝灰?guī)r,探槽中可見礦體明顯受斷裂破碎帶控制,但在已知礦體北部南北1 000 m范圍內(nèi),孔雀石化在凝灰?guī)r、砂巖、硅質(zhì)巖中均有分布,礦化與地表地質(zhì)體各種熱液蝕變現(xiàn)象發(fā)育,以硅化、泥化(高嶺土、地開石)、絹云母、綠泥石化、褐鐵礦化最具特色,且呈面型分布,延伸到東部3 km的斑巖嶺。

    根據(jù)1∶5萬化探成果,礦區(qū)東南部的石英斑巖顯著富集Ag,Cu,Mo,Zn,Bi,Co,礦化地段巖石富集元素呈現(xiàn)Cu-Ag-Au-As-Hg-Sb-W-Mo-Bi-Pb-Zn組合。就目前圈定的礦體來看,應(yīng)屬熱液成因和表生富集的共同結(jié)果,大范圍的孔雀石化也是表生作用的產(chǎn)物。

    因此,從礦區(qū)及周邊斑巖體的分布、面型蝕變、蝕變類型及規(guī)模、富集元素組合、局部銅、銀(斑巖嶺)強(qiáng)礦化、鉬特高值點(diǎn)的存在及東、西已發(fā)現(xiàn)的多頭山、鐵嶺銅鉬礦等來看,該區(qū)(包括東部的斑巖嶺)具有尋找斑巖銅、銀、鉬礦的潛力。

    6 找礦標(biāo)志

    根據(jù)鹽灘銅礦地質(zhì)、地球化學(xué)特征,總結(jié)以下幾點(diǎn)找礦標(biāo)志:①斑巖體分布區(qū)。含巖體內(nèi)及周邊巖體影響區(qū),是成礦有利區(qū),包括石英斑巖、鈉長斑巖、流紋斑巖和霏細(xì)斑巖;②硅質(zhì)巖分布區(qū)。包括石英巖、褐鐵礦石英巖、褐鐵礦化次生石英巖、含鐵綠泥石英蝕變巖、碎粒狀硅化硅質(zhì)巖、褐鐵礦化硅質(zhì)巖等,地表多呈正地形,地表易于識別;③硅化、泥化(高嶺土、地開石)、絹云母、綠泥石化、褐鐵礦化蝕變發(fā)育區(qū);④地表孔雀石化、褐鐵礦化普遍,預(yù)示著地質(zhì)體中銅元素較富集,孔雀石化、黃鐵礦化,是直接找礦標(biāo)志,強(qiáng)褐鐵礦也可視為直接找礦標(biāo)志;⑤以Cu,Ag為主的化探異常區(qū)或Cu,Ag高值點(diǎn),區(qū)內(nèi)已有Cu高值點(diǎn)(大于800×10-6)28個(gè)、Ag高值點(diǎn)(大于1 200×10-9)40個(gè),其它元素高值點(diǎn)也應(yīng)重視。

    7 結(jié)論

    (1)鹽灘銅礦位于百靈山巖體以南2 km處,阿其克庫都克斷裂附近,具優(yōu)越的成礦地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境。礦區(qū)主要出露上石炭統(tǒng)吐古土布拉克組,含礦巖性主要為強(qiáng)蝕變凝灰?guī)r。

    (2)區(qū)內(nèi)發(fā)育明顯的Cu-W-Ag-Pb-Zn綜合異常,元素組合多,套合性好。各元素異常強(qiáng)度高、面積大、發(fā)育多個(gè)明顯的濃集中心,且均有特高值出現(xiàn),屬于典型的礦致異常。異常分布范圍及延伸方向與上石炭統(tǒng)吐古土布拉克組、以及礦區(qū)內(nèi)與阿其克庫都克深大斷裂相關(guān)的構(gòu)造巖漿活動有明顯的相關(guān)性。

    (3)通過地質(zhì)、化探綜合分析研究,建立了鹽灘地區(qū)尋找銅礦的找礦標(biāo)志,包括以地質(zhì)、礦化蝕變、地球化學(xué)特征為主的5個(gè)找礦標(biāo)志。

    (4)前人在鹽灘銅礦南部地區(qū)已開展了大量的、不同比例尺的地質(zhì)、物探、化探工作,并投入了一定的探槽和鉆探工作,未能圈定礦體。鹽灘銅礦的發(fā)現(xiàn),實(shí)現(xiàn)了該區(qū)由礦化向礦體的轉(zhuǎn)變,面型蝕變和面型孔雀石化的確立,高溫、中溫、低溫完整熱液成礦元素組合及斑巖體的存在,為下一步該區(qū)地質(zhì)找礦突破指明了方向。

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