《矿物加工学》教学大纲之令狐文艳创作.docx
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《矿物加工学》教学大纲之令狐文艳创作
《矿物加工学》教学大纲
令狐文艳
一、课程教学目的矿物加工学是研究矿物分选、分离、富集、综合利用矿产资源的一门综合性技术科学，矿物加工学是矿物加工工程专业的专业主干必修课程（核心课程A），本课程整合了矿物学、矿物粉体技术、磁电分离技术、重力分离技术、界面分选技术、矿物的化学与生物处理、物料的脱水与干燥等多门课程内容，通过该课程学习，使学生掌握矿物加工过程中各种矿物加工方法、基本理论、工艺、主要设备工作原理、矿物加工过程分析与评价及应用实践，理论与实践并重，突出煤炭、兼顾其它非煤矿物。
并注意将国内外生产科研中的一些前沿最新研究成果，充实到教学内容中，使学生掌握牢固的专业基础知识，并注重培养学生的自学能力和在工程实践中善于分析问题、解决问题的能力。
二、课程教学任务
1．“矿物加工学”课程紧紧围绕矿物加工工程专业人才培养目标，不断进行教学改革研究和实践，使学生掌握较系统的专业基础理论，充分体现加强基础，切实拓宽专业知识面，将素质教育与创新能力培养贯彻于课程教学中。
2．在教学内容上围绕绪论、破碎与筛分技术、磁电分离技术、重力分离技术、浮游选矿、矿物（煤）的化学与生物处理、固体物料脱水技术七个模块，讲授各种矿物加工方法的原理、矿物加工机械、矿物加工工艺、矿物加工过程分析与评价、矿物加工应用实践，深入浅出，理论与实践并重，注重将国内外教改成果、生产科研中的一些最新研究成果和当前生产中的主流技术充实到课堂教学中，并扩充了生物、化学选矿的内容，注意基本理论、基本技能训练，突出选煤、兼顾其它非煤矿物分选，增加信息量，充分体现矿业特色。
3．突出素质教育和创新人才培养。
课程教学中利用校内独立设课开设“矿物加工实验技术”实验课并与课堂教学进度一致、校外安排5周到选矿厂（选煤厂）等企业现场生产实习、课外实施导师制下的大学生科技训练计划开展第二课堂这三个层次的实践环节，加深对课堂教学内容的理解，并培养学生的动手能力、分析问题和解决问题的能力，激发学生创造性思维，培养创新能力。
通过本课程的学习，学生应达到以下要求：
（1）了解与矿物加工过程有关的被选物料的各种特性；掌握在什么样的特性差异下采用什么样的矿物物理加工方法以便使分选效果最佳；
（2）掌握矿物加工过程中各种方法的分选原理，分选工艺及主要矿物分选设备的原理、结构及其选择与使用。
（3）了解矿物加工技术的的最新研究成果及发展趋势。
（4）具有对矿物加工过程分析与评价的初步能力。
（5）生产实习是本课程学习的延续，因此应了解矿物加工过程的操作工艺及基本技能。
三、课程教学内容结构、模块或单元教学目标与任务模块一绪论
第一章概述第一节矿物加工的基本概念一、什么叫矿物加工？
二、为什么要对原矿进行加工？
三、矿物加工的依据和方法四、矿物加工的一般工艺过程五、重要名词概念第二节矿物加工在国民经济中的地位和作用第三节矿物加工与其它学科的关系一、矿物加工与其它学科的关系二、矿物加工学科基础与主要研究方向三、矿物加工单元作业与其它领域单元作业的关系第二章矿物成因及其物理化学性质第一节矿物成因及其分类一、内生作用二、外生作用三、变质作用第二节煤的形成与地质年代一、煤的形成过程二、煤的地质年代第三节矿物的形态第四节矿物的分类与命名一、矿物的分类二、矿物的命名第五节矿物的物理化学性质一、矿物的化学成分二、矿物的物理性质三、煤的结构与性质第三章矿物的分离特性与分选效果分析第一节矿物颗粒的特性一、矿物颗粒的大小二、物料的粒度组成与分析三、颗粒的几何特性四、颗粒的测量分析方法及选择第二节矿物嵌布特性及其解离一、矿物元素的赋存状态二、矿物嵌布特性及中矿行为三、矿物的解离方法四、矿物的解离度第三节矿物的分离特性与分选效果分析一、矿物的分离过程分析二、分布特性与特征值三、可分离曲线与分选效果分析模块二破碎与筛分技术第一章破碎与粉碎技术第一节概述一、破碎的基本概念二、破碎方法三、破碎的工艺特征四、破碎效果的评定第二节破碎与粉碎理论一、面积假说二、体积假说三、裂缝假说四、几种破碎理论的实际应用条件第三节破碎与粉碎机械第四节磨碎机械一、概述二、磨矿的作用及磨矿条件的确定三、球磨设备第五节超细粉体制备技术一、超细粉体技术的发展与应用二、超细粉体制备设备第二章筛分技术第一节概述一、筛分作业的分类二、筛分机械的类型三、筛分顺序四、筛分技术与设备在工业中的应用五、筛分设备的发展趋势第二节筛分过程与筛分理论一、筛分过程分析二、颗粒的透筛概率三、倾斜筛面的筛分粒度四、筛分效果评价与分析五、筛分过程动力学六、筛分过程影响因素第三节筛分技术与设备一、筛分机的类型二、惯性振动筛的基本组成与工作原理三、DD型、ZD型、DS型、ZS型振动筛四、YK型、ZKX型、ZKB型、ZKS型振动筛五、GS型概率筛、ZD型等厚筛、GDS型概率等厚筛六、高频筛七、干法深度筛分设备八、新型潮湿细粒煤深度筛分技术九、其它筛分与分级设备第四节筛分设备工艺性能计算实例模块三磁电分离技术第一章磁选技术第一节磁选的基本原理一、概述二、磁选原理三、矿物的磁性四、矿物磁性的测量五、磁选效果评价第二节磁选设备一、磁选机的类型二、磁选机常用磁性材料及其特性三、磁选机的磁系四、弱磁选设备五、强磁选设备六、高梯度与超导磁选设备第三节磁选工艺与实践一、铁矿石的磁选二、锰矿石的磁选三、有色和稀有金属矿石的磁选四、非金属矿物的提纯与煤的脱硫第二章电选技术第一节电选的基本原理一、概述二、矿物的电性质三、矿物的带电方式四、电选过程原理第二节电选设备一、概述二、鼓筒式电选机三、其它型式电选机第三节电选工艺与实践模块四重力分离技术第一章重力选矿概论第一节矿粒的性质一、矿粒的物理性质二、矿粒的物理化学性质第二节分选介质的类型一、均质介质二、非均质介质第三节重力分离（选矿）及其特点和应用一、重力选矿目的及重力选矿过程特点二、常用重力选矿方法三、重力选矿应用第二章重选基本原理第一节概述一、重选（重力选矿）的实质二、沉降及其类型三、介质运动形式第二节颗粒及颗粒群沉降理论一、矿粒在介质中的自由沉降二、矿粒在介质中的干扰沉降第三节粒群按密度沉降理论一、按颗粒自由沉降速度差分层学说二、按颗粒的干扰沉降速度差分层学说三、按矿物悬浮体密度差分层学说四、按重介质作用原理分层学说第四节颗粒在离心力场中的运动规律一、颗粒在离心力场中的运动特点二、颗粒在离心力场中的径向速度第三章重介质分选技术第一节概述一、重介质选矿的基本原理二、重介质的种类和加重质的选择三、重介质选矿的应用第二节悬浮液的性质一、悬浮液的密度二、悬浮液的粘度和流变性三、悬浮液的稳定性四、影响悬浮液密度、粘度及稳定性的因素第三节重介质分选机一、选煤用块煤重介质分选机二、选矿用重介质分选机第四节旋转重介质流选矿一、圆锥型重介质旋流器二、圆筒型重介质旋流器三、三产品重介质旋流器第五节重悬浮液的回收与净化一、重悬浮液的回收与净化系统二、重悬浮液中煤（矿）泥量的动平衡三、重悬浮液回收与净化的主要设备四、重悬浮液回收与净化中的损失第六节悬浮液密度自动控制系统一、块煤重介质分选机中悬浮液密度与实际分选密度差值二、重介质旋流器中悬浮液密度与实际分选密度差值三、常用悬浮液密度自动控制系统第七节干法选煤一、空气重介质流化床干法选煤二、复合式干法选煤第四章跳汰分选技术第一节概述一、跳汰选矿及跳汰机二、床层及交变水流三、矿粒在跳汰机中的分层过程四、跳汰机分选技术的应用第二节跳汰选矿原理一、按密度分层的位能学说二、分层过程的动力学学说第三节跳汰机一、选煤用跳汰机二、选矿用跳汰机第四节跳汰机的操作工艺与制度一、跳汰机的给料二、跳汰频率和跳汰振福三、风量和水量四、风阀周期特性五、床层状态六、产物的排放、分离第五章流膜分选技术第一节概述一、斜面流选矿二、溜槽选矿与摇床选矿第二节摇床选矿一、摇床的工作过程二、摇床的分选原理三、摇床的类型第三节粗煤泥干扰床分选机一、炼焦煤分选工艺的变革二、粗煤泥分选（回收）方法及对比三、TBS的分选的基本原理四、TBS的结构组成第六章重选生产工艺第一节炼焦煤选煤典型重选工艺一、跳汰主再选工艺二、块煤重介、末煤跳汰工艺三、块、末煤全重介工艺四、跳汰粗选、粗精煤重介旋流器精选工艺五、块煤重介、末煤跳汰-跳汰中煤重介旋流器再选工艺六、不脱泥无压三产品重介旋流器-小直径旋流器煤泥重介工艺七、脱泥无压三产品重介旋流器重介-粗煤泥干扰床分选工艺八、脱泥有压二产品重介旋流器重介主再选-粗煤泥螺旋分选机+干扰床分选工艺第二节动力煤选煤典型重选工艺一、块煤重介排矸-末煤不入选工艺二、块煤重介排矸-末煤跳汰工艺第三节金属矿物典型重选工艺一、黑钨矿重选的二段通过流程二、锡石-硫化矿的重-浮-重联合生产工艺流程第四节非金属矿物典型重选工艺一、硫化矿-萤石重选工艺流程二、铅-萤石重选工艺流程三、天青石重选工艺流程第七章物料的可选性及重选工艺效果评定第一节概述一、密度组成二、可选性第二节物料的密度组成及可选性一、密度组成及其测定二、煤的可选性曲线绘制及应用第三节重力选矿工艺效果的评定一、矿粒在产物中的分配率二、分配曲线及其特性参数三、重力选矿工艺效果的评定模块五浮游选矿第一章概述一、为什么要学浮选二、怎么学三、学习这门课的主要基础知识四、学习本课程主要参考书五、与本课程相关的科技期刊六、教学要求七、教学难点和重点八、教学的切入点九、本课程的成绩计算十、本课程学习的主要内容第二章浮选基本原理第一节概述一、浮选及其作用（Function）二、浮选发展简史（Development）三、浮选过程主要作业环节（Operation）第二节浮选系统中气-液-固各相性质一、矿物表面的亲水性和疏水性二、浮选系统中各相的浮选性质第三节相界面性质与可浮性一、矿物表面的水化作用二、双电层理论及其与浮选的关系三、吸附现象与可浮性第四节气泡矿化一、矿粒与气泡碰撞附着的矿化过程二、溶解气体在矿物表面以微泡析出的矿化过程第五节浮选动力学一、浮选动力学研究的内容及意义二、浮选速率方程三、影响浮选速率的因素第三章浮选药剂第一节浮选药剂的分类与作用一、按浮选药剂的作用分二、按浮选药剂的结构特点分:
第二节捕收剂一、非离子型捕收剂二、离子型捕收剂第三节起泡剂一、起泡剂分类及其作用二、选择起泡剂的要求三、起泡剂结构与起泡剂性能的关系四、起泡剂用量五、矿浆pH值对起泡剂作用的影响六、常用起泡剂第四节调整剂一、活化剂二、抑制剂三、pH值调整剂四、分散剂和絮凝剂第四章浮选设备第一节浮选设备基本作用和分类一、对工业用浮选设备的要求二、浮选设备中矿浆的充气三、浮选设备分类第二节机械搅拌式浮选机一、机械搅拌式浮选机分类二、机械搅拌式浮选机举例1、XJM-4型机械搅拌式浮选机2、XJX系列机械搅拌式浮选机3、SFJG-S8振荡型及XJM-S系列机械搅拌式浮选机4、国外机械搅拌式浮选机举例第三节喷射/旋流式浮选机一、XPM-4型旋流喷射式浮选机二、XPM-8型、FJC系列喷射式浮选机三、喷射旋流式浮选机六大特点第四节国外非机械搅拌式浮选机一、达夫可勒型喷射式浮选机二、充气式分选槽（Jameson分选槽）第五节浮选柱一、浮选柱发展概况二、浮选柱技术三、浮选床四、柱分选设备应用五、中国矿业大学柱分选技术专利六、短体浮选柱简介七、双层浮选柱认识第六节浮选机性能评价指标及影响因素一、浮选机性能评价指标二、影响浮选机性能的因素第七节浮选辅助设备一、三种调浆设备结构比较二、矿浆准备器三、矿浆预处理器第五章浮选工艺第一节原料性质一、煤的表面性质对浮选的影响二、煤的密度和粒度组成的影响三、煤中杂质对浮选的影响第二节矿浆特征一、矿浆浓度对浮选的影响二、矿浆温度对浮选的影响三、矿浆pH值对浮选的影响第三节药剂制度一、药剂种类及用量二、加药地点和方式三、药剂的加工处理第四节充气和搅拌一、充气二、搅拌第五节浮选流程一、矿物浮选流程的内部结构二、煤泥的浮选流程1、泥浮选原则流程2、浮选流程内部结构3、不同浮选流程及其分选结果4、几种典型浮选流程第六节浮选工艺效果的检查和评价一、浮选机单机检查和分析二、浮选机处理量三、浮选机产率四、泥浮选效果评定第七节浮选工艺参数自动控制第六章典型矿石的浮选工艺流程第一节铅-锌硫化矿的浮选一、有用成分二、浮选流程三、浮选所用药剂四、浮选结果第二节硫化铜矿的浮选一、最常遇见的硫化铜普通矿物二、硫化铜矿石的可浮性三、浮选硫化铜矿的药剂四、含钼铜矿的分选第三节磷酸盐矿的浮选一、正浮选—适合于磷酸盐含量低的矿石二、反浮选—适合于磷酸盐含量高的矿石三、反浮选（药剂不同于上一种反浮选）—适合于磷酸盐含量较低矿石模块六矿物（煤）的化学与生物处理第一章概述第二章矿物的化学处理第一节矿物的化学处理一、化学选矿的特点二、化学选矿的一般过程三、常见的化学选矿方法、第二节煤炭的化学脱灰一、煤炭化学脱灰的特点二、煤炭化学脱灰的影响因素第三节煤炭化学脱硫一、煤炭化学脱硫定义二、煤炭化学脱硫方法第三章矿物的生物处理第一节生物冶金技术一、浸矿微生物二、矿物-微生物作用三、微生物浸矿工艺四、微生物浸出新技术发展五、酸性废水的治理六、微生物选矿技术发展趋势第二节煤炭生物脱硫一、煤炭生物脱硫的发展二、微生物浸滤法三、微生物-浮选法四、微生物脱硫技术的发展潜力模块七固体物料脱水技术第一章概述第二章物料脱水方法与工艺第一节粗粒悬浮体系第二节煤泥水的组成及性质一、固体物料组成二、水三、煤泥水浓度四、煤泥粒度组成五、煤泥水的分散状态六、煤泥水粘度七、煤泥水的沉降特性和可过滤性第三节松散体水分及其脱水方式一、松散体的水分存在形式二、物料粒度与脱水方式三、物料性质与脱水方式第四节粗粒产品脱水工艺一、粗粒精煤脱水工艺二、粗粒中煤脱水工艺三、矸石脱水工艺第五节细粒产品脱水工艺一、浮选精煤脱水工艺二、浮选尾煤脱水工艺三、不分选煤泥的脱水回收工艺第六节煤泥水处理流程一、浓缩浮选二、直接浮选三、半直接浮选第七节洗水闭路循环一、洗水闭路循环系统二、洗水闭路循环状况三、洗水闭路循环的实施第八节选矿产品脱水工艺流程一、精矿脱水二、尾矿脱水三、中矿脱水四、分级脱泥第三章粗粒物料脱水方法与设备第一节重力脱水设备一、脱水斗子提升机二、直线条缝筛三、弧形筛四、脱水仓第二节振动筛脱水第三节离心脱水设备一、旋流筛二、惯性卸料离心脱水机三、螺旋卸料离心脱水机四、振动卸料离心脱水机五、离心脱水机脱水效果评价第四章沉降与分级第一节沉降类型及作业划分一、煤泥水状态与沉降类型二、沉降过程及沉降特性三、沉降分离作业第二节分级原理及设备一、分级原理二、分级设备第三节浅池原理及应用一、浅池原理二、浅池原理应用第四节浓缩原理及设备一、连续浓缩过程及原理二、浓缩设备第五节煤泥沉淀池第六节沉降分离效率一、分离效率二、沉降曲线三、辅助评价指标第五章凝聚与絮凝第一节凝聚理论一、DLVO理论二、颗粒受力情况三、同相凝聚与异相凝聚第二节絮凝原理第三节无机凝聚剂一、铝盐和铁盐凝聚剂二、无机高分子聚合物三、低价金属的盐类第四节絮凝剂一、类型二、凝聚剂与絮凝剂的配合使用第五节药剂的应用及选择一、应用范围二、种类选择与用量确定三、药剂准备与添加第六章细粒物料脱水与设备第一节过滤原理一、过滤过程二、可过滤性三、过滤的分类四、过滤介质五、助滤剂六、过滤与压滤的比较第二节过滤机及过滤系统一、真空过滤机二、圆筒式和带式真空过滤机三、过滤系统四、过滤效果评价及影响因素第三节压滤机一、板框压滤机二、带式挤压机三、加压过滤机四、隔膜式快速压滤机第四节离心脱水设备一、沉降式离心过滤机二、沉降过滤式离心脱水机三、细粒离心脱水设备的影响因素及特点第五节高频振动筛第七章水质硬度调控的煤泥水溶液化学第一节煤泥水处理研究背景第二节基于硬度调控的煤泥水溶液化学一、循环煤泥水溶液化学性质及体系特征二、煤泥水澄清处理的传统方法三、以矿物凝聚为核心的煤泥水绿色澄清四、“水质硬度—固体浓度”煤泥水澄清双控方法五、水质硬度调控对煤泥浮选的影响六、两种硬度、两种生产的煤泥水循环体系第三节结论
四、教学活动1．学时分配表
内容
讲课
研讨
录像课
实验
实习
上机
小计
模块一绪论
9
0
9
模块二破碎与筛分技术
15
1
16
模块三磁电分离技术
6
1
7
模块四重力分离技术
30
2
32
模块五浮游选矿
30
2
32
模块六矿物的化学与生物处理
5.5
0.5
6
模块七固体物料脱水技术
22.5
3.5
26
合计
118
10
128
2．课堂讲课118学时；3．课堂研讨10学时，研讨内容：
（1）潮湿细粒煤深度筛分技术；
（2）磁选的工艺与实践；（3）矿粒干扰沉降规律；（4）有压圆锥与无压圆筒型重介旋流器；（5）超细粉体技术设备的发展及应用；（6）煤用（二产品、三产品）重介旋流器；（7）典型浮选设备和工艺；（8）细粒物料过滤设备与系统。
4．其他说明实验与上机单独设课32学时（不在此课程中）；课程结束后集中实习5周，在大型选煤厂、选矿厂企业进行。
五、课程教学方法本课程以课堂讲为主，课堂提问、例题和案例讨论、课外布置一定的复习题和思考题、大作业为辅等灵活多样的形式，课堂讲授注意采用启发式、探究式、综合法以及生产实际案例分析教学等方法，激励学生思考，使同学带着问题学习，激发学生自主性学习和研究性学习的热情和兴趣，体现以学生为主体的教学观念。
利用幻灯、录相片、多媒体课件等教学手段，强化讲课效果；与课程教学进度相一致独立开设的矿物加工技术实验课和课程学习结束后安排的生产实习等教学环节作为课程学习的补充，培养学生的动手能力和在工程实践中分析问题、解决问题的能力。
六、课程考核方式课程考核以闭卷笔试和平时成绩综合评分。
总成绩中：
笔试成绩占75%；平时成绩占25%。
闭卷笔试重点考核学生掌握矿物加工过程中各种矿物加工方法、矿物加工基本理论、矿物加工工艺、主要矿物加工设备工作原理、矿物加工过程分析与评价及应用实践等基本概念、基本理论、基本方法的情况，并注重考核学生利用专业基础知识分析问题、解决问题的能力。
平时成绩主要以上课出勤率，课堂提问回答、研讨问题、课外布置一定的复习题和思考题、大作业完成情况等形式综合评定。
矿物加工学
（1）（含模块一、模块二、模块三及模块四）总分100分，在第5学期分两次考核：
矿物加工学
（1）-1（含模块一、模块二及模块三）占50分，在第5学期中间考试周考核，以闭卷笔试和平时成绩综合评分，卷面笔试成绩以100分制计算，总成绩中：
笔试成绩占75%；平时成绩占25%。
矿物加工学
（1）-2（含模块四）占50分，在第5学期末考试周考核，以闭卷笔试和平时成绩综合评分，卷面笔试成绩以100分制计算，总成绩中：
笔试成绩占75%；平时成绩占25%。
矿物加工学
（2）（含模块五、模块六及模块七）总分100分，在第6学期末考核，以闭卷笔试和平时成绩综合评分。
闭卷笔试卷面成绩以100分制计算，平时成绩主要以课堂提问、讨论、课外布置一定的复习题和思考题、大作业等形式综合评定。
总成绩中：
笔试成绩占75%；平时成绩占25%。
七、适用专业矿物加工工程及相关专业。
八、本课程与其它课程的关系本课程是以在学习了基础课：
高等数学、大学物理、工程力学、工程制图；专业基础课：
工程流体力学、机械设计基础、物理化学、有机化学、无机与分析化学、矿物岩石学与煤化学等必修课后开设的一门专业主干必修课，属于核心课程（A）。
在学习过程中需要运用到数学、物理、化学、力学、制图、机械等方面的基础知识来解决一些专业中的问题。
九、教材及参考资料目录1．主教材：
谢广元等.选矿学.中国矿业大学出版社,2012.82．辅助教材：
（1）王淀佐等.《资源加工学》.科学出版社，2008.04
（2）BarryA.Wills威尔斯[英].Wills’MineralProcessingTechnology.第七版StaffofJuliusKruttschnittMineralResearchCentreTheUniversityofQueensland,20063．参考资料目录：
[1]王淀佐等.《矿物加工学》.中国矿业大学出版社，2001.8[2]赵跃民等.《煤炭资源综合利用手册》.科学出版社，2004.3[3]张家骏、霍旭红.物理选矿.煤炭工业出版社，1992.10[4]王祖瑞等.重介质选煤的理论与实践.煤炭工业出版社，1988.11[5]陈迹.跳汰选煤的理论与实践.煤炭工业出版社，1988.11[6]王敦曾.选煤新技术的研究与应用.煤炭工业出版社，1999.8[7]张强.选矿概论.北京：
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科学出版社，1992[9]卢寿慈.矿物颗粒分选工程.北京：
冶金工业出版社.1990[10]B.A.威尔斯[英].选矿工艺学.北京：
冶金工业出版社，1985[11]E.G.凯利[新西兰]、D.J.斯波蒂斯伍德[美].选矿导论.北京：
冶金工业出版社，1991[12]王常任等.磁电选矿.北京：
冶金工业出版社，1986[13]蒋朝澜.磁选理论及工艺.北京：
冶金工业出版社，1994[14]《选矿手册》编辑委员会.选矿手册（第一卷）.北京：
冶金工业出版社，1991[15]《选矿手册》编辑委员会.选矿手册（第三卷第一分册）.北京：
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中国石化出版社，2000[23]有关专业期刊：
煤炭加工与综合利用、选煤技术、煤质技术、煤炭工程、煤矿机械、化工矿物与加工、非金属矿、金属矿山、中国矿业、矿产综合利用、矿冶工程、矿山机械等。
[24]胡岳华冯其明等.矿物资源加工技术与设备.科学出版社,2006[25]黄礼煌.化学选矿,冶金工业出版社,1990[26]魏德洲,资源微生物技术,冶金工业出版社,1996
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