CN113406723A - 一种火山岩型铀矿深部成矿潜力的评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于地质勘查领域，具体公开一种火山岩型铀矿深部成矿潜力的评价方法，包括：步骤(1)、选择典型矿床进行样品采集及光片制作；步骤(2)、确定铀矿物组合类型；步骤(3)、构建铀矿物组合空间垂向变化趋势模型并对深部铀矿成矿潜力进行快速评价。本发明方法通过对典型火山岩型铀矿床矿石矿物、蚀变矿物组合空间变化特征研究并总结其共性规律，建立火山岩型矿床、矿带的铀矿物组合空间变化预测模型，以用于快速评价火山岩型铀矿区深部成矿潜力。
Description
技术领域
本发明属于地质勘查领域，具体涉及一种火山岩型铀矿深部成矿潜力的评价方法。
背景技术
火山岩型铀矿是我国铀矿的四大类型之一，我国对该类型矿床已开展了近60多年的铀矿勘查工作。随着地表矿和浅部矿的逐渐枯竭，尤其是大型、超大型铀矿床更是鲜有发现于地表或浅部，为了满足我国对铀资源日益增长的需求，将隐伏和深部矿作为勘查目标的“攻深找盲”、“探边摸底”已成为我国目前实施深部找矿计划的勘查重点。深部矿体均埋于地下，而尤其对于超过500m以深的矿化常见的地质识别标志和技术很难发挥作用。通常热液型矿床均会表现出较为明显的水平和垂向的蚀变分带现象，而在不同蚀变带中则会有特定的矿石矿物组合、蚀变矿物组合以及元素组合。例如，VMS型铅锌矿具有上部铜矿向下部铅锌矿转变的变化趋势；矽卡岩型矿具有从中心带钼、铜矿向远端带铅锌矿的过渡趋势；在俄罗斯Streltsovka火山岩型铀矿床中，从浅部到深部存在沥青铀矿+辉钼矿(800m以浅)→沥青铀矿+铀石+钛铀矿(800-1300m)→钛铀矿(1300m以深)的铀矿物组合变化规律。因此，特定类型蚀变组合在空间上的变化规律可以作为深部矿体、矿床成矿潜力预测的重要标志。
本发明正是基于上述较为成熟的矿化分带理论基础之上，根据我国火山岩型铀矿的实际特点进行梳理优化，通过对典型火山岩型铀矿床矿石矿物、蚀变矿物组合空间变化特征研究并总结其共性规律，建立火山岩型矿床、矿带的铀矿物组合空间变化预测模型，可用于快速评价火山岩型铀矿区深部成矿潜力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种火山岩型铀矿深部成矿潜力的评价方法，该方法通过对典型火山岩型铀矿床矿石矿物、蚀变矿物组合空间变化特征研究并总结其共性规律，建立火山岩型矿床、矿带的铀矿物组合空间变化预测模型，以用于快速评价火山岩型铀矿区深部成矿潜力。
实现本发明目的的技术方案：一种火山岩型铀矿深部成矿潜力的评价方法，所述方法包括以下步骤：
步骤(1)、选择典型矿床进行样品采集及光片制作；
步骤(2)、确定铀矿物组合类型；
步骤(3)、构建铀矿物组合空间垂向变化趋势模型并对深部铀矿成矿潜力进行快速评价。
所述步骤(1)中的样品采集具体为：在钻孔或坑道不同中段或标高开展铀矿石取样，根据定向辐射仪测定结果初步确定铀矿石的矿化品位。
所述步骤(1)中的光片制作具体为：将采集的样品送至磨片制样室，将其打磨成厚度为0.03cm的岩石薄片以用于镜下矿相学观察。
所述步骤(2)包括：
步骤(2.1)、初步判断光片中的铀矿物组合类型；
步骤(2.2)、对光片中未鉴定出的铀矿物开展化学成分测定并厘定铀矿物组合类型。
所述步骤(2.1)具体为：将野外采集到的矿石样品磨制成光片后，结合野外地质研究成果，利用矿相显微镜、偏光显微镜确定铀成矿期次和阶段，查明铀矿石中矿物共生组合，初步判断出可能的铀矿物，并用标记笔圈定出每个片子中的疑似铀矿物。
所述步骤(2.2)采用电子探针(EPMA)和扫面电镜(SEM)相结合进行化学成分测定并厘定铀矿物组合类型。
所述步骤(2.2)还包括：采用激光剥蚀电感耦合等离子质谱技术LA-ICP-MS进行微区成分分析。
所述步骤(2.2)还包括：结合背散射图像和阴极发光图像，进行化学成分测定并厘定铀矿物组合类型。
所述步骤(2.2)化学成分测定并厘定铀矿物组合类型包括查明不同类型铀矿物的矿物学特征，确定每个中段或标高的矿体中的铀矿物组合及其各自所占比重，分析和对比不同标高的铀矿石中不同类型的铀矿物的主微量元素含量、赋存规律上的差异性。
所述矿物学特征包括铀矿物的形态、粒度大小、相对含量、含矿物包裹体情况等。
所述步骤(3)具体为：结合钻孔或坑道剖面不同中段或者标高的含矿构造、热液脉体、蚀变围岩等变化规律，自矿床上部至矿床下部，系统总结不同的中段蚀变矿物组合类型和铀矿物组合类型，构建铀矿物组合的垂向变化趋势图，根据铀矿物组合的变化趋势来快速判断深部铀矿化的成矿潜力。
所述步骤(3)中深部铀矿成矿潜力的评价标准为：如果某一矿带或矿体群从浅部到深部一直以沥青铀矿或沥青铀矿+铀石的铀矿物组合为主，钛铀矿含量较少，说明该矿带或者矿体群在深部可能还有较好的延伸；如果某一矿带或矿体群从浅部到深部存在沥青铀矿为主(浅部)→沥青铀矿+铀石+钛铀矿(中部)→钛铀矿为主(深部)的铀矿物组合变化规律，说明该矿带或矿体群具有从矿头到矿尾完整的垂向矿化分带，表明该矿带或矿体在深部的成矿潜力有限；在第二种情况下，如果在某一深度铀矿物组合又突然转变为以沥青铀矿或沥青铀矿+铀石的铀矿物组合，则表明矿带或矿体的歼灭再现，即深部将发现新的矿带或矿体群。
本发明的有益技术效果在于：
1、本发明提供的一种火山岩型铀矿深部成矿潜力的评价方法对已知矿床(如邹家山矿床、山南矿床、云际矿床等)深部成矿潜力进行了预测评价，为相山矿田铀矿深部找矿和工作部署提供了依据。
2、本发明提供的一种火山岩型铀矿深部成矿潜力的评价方法基于显微观察、微区地球化学分析方法，利用铀矿物空间变化特征，对火山岩型铀矿深部成矿潜力进行预测评价，该方法经济、快捷、适用范围广泛。
3、本发明提供的一种火山岩型铀矿深部成矿潜力的评价方法对相山火山岩型铀矿田的多个铀矿床深部开展了相关预测评价，与实际勘探开采结果较为相符。
4、本发明提供的一种火山岩型铀矿深部成矿潜力的评价方法适用于我国华南地区大多数火山岩型铀矿成矿区。
5、本发明提供的一种火山岩型铀矿深部成矿潜力的评价方法对于深化火山岩型铀矿找矿方法，全面开展深部铀成矿综合预测、评价具有重要意义。
附图说明
图1邹家山铀矿床4号矿带蚀变矿物组合垂向变化趋势图；
图2邹家山铀矿床57号勘探线剖面图；
图3云际铀矿床蚀变矿物组合垂向变化趋势图；
图4云际铀矿床4号勘探线剖面图。
具体实施方式
下面以相山铀矿田邹家山矿床4号矿带和云际矿床为例，对本发明作进一步详细说明。
实施例1邹家山矿床4号带
本发明提供的一种火山岩型铀矿深部成矿潜力的评价方法，所述方法包括以下步骤：
步骤(1)、选择典型矿床进行样品采集并制作光片
我国的火山岩型铀矿床中发育的铀矿体普遍以群脉型为主，不同于花岗岩型铀矿(如棉花坑矿床)中的大脉型，矿体多呈成群、成带出现，因此最好选择典型矿床中相对较为连续集中的一个铀矿带开展系统取样。充分利用典型矿床钻孔剖面及平面资料，视矿床具体情况可按钻孔岩心或坑道剖面开展野外工作，在钻孔或坑道不同中段或标高开展系统的铀矿石取样工作，根据伽马定向辐射仪测定结果来初步确定铀矿石的矿化品位，并尽量保证不同标高的矿化体的铀品位一致或接近，同时兼顾矿床含矿构造、蚀变围岩等地质特征的变化规律。在完成系统的取样工作后，对所取样品进行系统的光片或光薄片磨制以备后续镜下观察和实验。
选取目前开采深度最深的邹家山铀矿床为研究目标。邹家山矿床是相山铀矿田内储量规模最大的铀矿床，现已查明矿床内有1、2、3、4、14等矿带。矿体呈脉状、透镜状，成群、成带出现，现已发现工业矿体482个，以中、小矿体为主，矿化垂幅大于700m以上。用于研究的铀矿石样品采自该矿床目前开采深度最大的主力矿带：4号矿带，在4号矿带坑道-90m中段、-130m中段、-170m中段、-210m中段、-250m中段以及钻孔-450m中段分别采集足量的铀矿石，根据伽马定向辐射仪(可直接给出铀矿石品位)测定结果来确定铀矿石的矿化品位，如U含量测定值大于500ppm，可认定为符合工业开采品位的铀矿石。为方便研究，尽量选择U含量大于1000ppm的富矿石且保证不同标高的矿化样品铀品位一致或者接近。
在完成系统的取样工作后，对遴选出可作为进一步研究的样品送至磨片制样室加工，制成厚度为0.03cm的岩石光薄片，以备后续观察和实验。
步骤(2)、确定不同中段或标高铀矿体中的铀矿物组合类型
步骤(2.1)、初步判断光片中的铀矿物组合类型
将野外采集到的矿石样品磨制成光片和光薄片后，结合野外地质研究成果，利用矿相显微镜、偏光显微镜确定铀成矿期次和阶段，查明铀矿石中矿物共生组合，初步判断出可能的铀矿物，并用标记笔圈定出每个片子中的疑似铀矿物。
首先将野外采集到的铀矿石样品磨制成光片或光薄片后，通过对蚀变岩石、矿物组合及其结构构造特征仔细观察，结合大量矿体的野外地质现象统计、观察和镜下鉴定结果，确定该矿床四号矿带自上而下矿化类型由酸性蚀变型(主要指铀-萤石-水云母型)逐渐向酸碱蚀变叠合型转变的趋势，在深部(-250m中段)主要以酸碱蚀变叠合型矿化为主；在蚀变矿物组合方面，在不同的中段或标高的蚀变矿物组合类型不完全相同，自矿带上部至矿带下部，蚀变矿物种类越来越多，矿物组合也越来越复杂，大致上，自上而下依次为紫黑色萤石化+水云母化±绿泥石化+磷灰石化±碳酸盐化→水云母化+萤石化+绿泥石化+磷灰石化±碳酸盐化±钠长石化±赤铁矿化→水云母化+绿泥石化+磷灰石化+少量碳酸盐化±钠长石化±赤铁矿化。
步骤(2.2)、对光片中未鉴定出的铀矿物开展化学成测定并厘定铀矿物组合类型
在上述详实的野外、室内镜下观察和矿化蚀变规律总结基础上，采用电子探针(EPMA)和扫面电镜(SEM)相结合的测试手段，对从不同深度、标高采集的样品光薄片或光片中圈定的疑似铀矿物或样品中未鉴定出的铀矿物开展进一步的化学成分测定并厘定铀矿物组合类型。结合背散射(BSE)图像和阴极发光(CL)图像，查明矿带上部(指-90m中段、-130m中段)矿石主要以沥青铀矿和含钍沥青铀矿为主，并有少量的钛铀矿，其中，沥青铀矿和含钍沥青铀矿以浸染状-微细脉状集合体存在，约占铀矿物总量的90-95％，而钛铀矿呈颗粒状、分散状形式赋存，约占铀矿物总量的5-10％；矿床中部(-170m中段、-210m中段)铀矿物种类和成分逐渐增多且变复杂，但总体仍以含钍沥青铀矿为主，钛铀矿的含量明显有所增加，出现大量的铀石、钍铀石，其中，沥青铀矿和含钍沥青铀矿以肾球状、浸染状微粒或集合体与钛铀矿共存，约占铀矿物总量的30-50％，而钛铀矿呈片状、浸染状集合体，约占铀矿物总量的30-45％，其余铀矿物(如铀石、钍铀石)占20％以下；在矿床深部(-250m中段)，发现铀矿物主要以钛铀矿为主，并有部分含钍沥青铀矿和铀钍石，其中，主要铀矿物钛铀矿呈浸染状赋存，约占铀矿物总量的75-90％，其余铀矿物主要为沥青铀矿和含钍沥青铀矿，约占铀矿物总量的10-25％。总体上，由浅部向深部具有沥青铀矿减少、钛铀矿增多的变化趋势，在-170m、-210m、-250m中段矿石中钍矿物、含钍矿物含量有明显偏高。在-450m中段，铀矿物以(含钍)沥青铀矿和钛铀矿两种铀矿物为主，(含钍)沥青铀矿含量比重又明显增高，其铀矿物总量占比可达75％以上，而钛铀矿约占铀矿物总量的20％左右，另有少量铀石和铀钍石。
步骤(3)、构建铀矿物组合空间垂向变化趋势模型并对深部铀矿成矿潜力进行快速评价
根据上述不同中段发育的铀矿物、蚀变矿物、主要伴生金属种类等，系统总结了不同中段或标高的蚀变矿物组合类型和铀矿物组合类型，发现自矿带上部至矿带下部(-90m中段至-250m中段)，存在沥青铀矿为主(浅部)→沥青铀矿+铀石+钛铀矿(中部)→钛铀矿为主(深部)的铀矿物组合变化规律，这一规律与俄罗斯Streltsovka火山岩型铀矿床垂向上铀矿物组合的变化规律基本一致，而该矿床在深部的铀矿化强度显著减弱或者完全消失。根据这一既定事实或现象，推测邹家山4号带-90m中段至-250m中段的矿带或矿体群具有从矿头到矿尾较为完整的矿化分带，表明该矿带或矿体在深部的成矿潜力有限。但在-450m中段，铀矿物转变为沥青铀矿为主+钛铀矿的铀矿物组合，沥青铀矿含量又显著增高，暗示矿带或矿体群的歼灭再现，即深部将发现新的矿带或矿体群，这可能是因为深部矿带或矿体群前缘叠加于上部矿带或矿体尾部所致。
基于此认识，首次构建了邹家山矿床4号带铀矿物组合和蚀变矿物组合垂向变化趋势图，矿物-元素组合类型如表1所示，蚀变矿物组合垂向变化趋势图如图1所示。
表1邹家山铀矿床4号矿带不同中段矿物-元素组合类型
根据表1及图1可知，该矿床-450m中段以下可能存在另一工程勘探未揭露到的矿带或矿体群的深部延伸部分，表明邹家山矿床深部仍有较大的铀成矿潜力。
图2为邹家山铀矿床57号勘探线，可见，实际钻探结果也显示，在四号带-450m至-570m中段仍揭露到较多的工业矿体。由此可见，本发明评价方法与实际勘探开采结果一致，有较好的推广应用潜力。
实施例2云际矿床
步骤(1)、选择典型矿床进行样品采集并制作光片
另一研究实例为相山矿田东部的云际矿床。云际矿床是相山铀矿田东部唯一一个典型碱交代型铀矿床，位于相山铀矿田东部，是矿田内最典型的碱交代型铀矿床，矿石品位普遍偏低。矿体主要分布在主断裂的密集裂隙带中，矿体稳定、规模大、连续性好，如图4所示。用于研究的铀矿石样品采自坑道445m中段、315m中段、265m中段，根据伽马定向辐射仪(可直接给出铀矿石品位)测定结果来确定铀矿石的矿化品位，如U含量测定值大于500ppm，可认定为符合工业开采品位的铀矿石，并保证采集到的不同标高矿化样品铀品位一致或者接近。由于矿山开采原因，未能采集到深部215m中段和165m中段的矿石样品。
在完成系统的取样工作后，对遴选出可作为进一步研究的样品送至磨片制样室加工，制成厚度为0.03cm的岩石光薄片，以备后续观察和实验。
步骤(2)、确定不同中段或标高铀矿体中的铀矿物组合类型
步骤(2.1)、初步判断光片中的铀矿物组合类型
将野外采集到的矿石样品磨制成光片和光薄片后，结合野外地质研究成果，利用矿相显微镜、偏光显微镜确定铀成矿期次和阶段，查明铀矿石中矿物共生组合，初步判断出可能的铀矿物，并用标记笔圈定出每个片子中的疑似铀矿物。
首先将野外采集到的铀矿石样品磨制成光片或光薄片后，通过对蚀变岩石、矿物组合及其结构构造特征仔细观察，结合大量矿体的野外地质现象统计、观察和镜下鉴定结果，确定该矿床在不同的中段或标高的蚀变矿物组合类型基本一致，自矿带上部至矿带下部，伊利石化越来越弱直至消失。
步骤(2.2)、对光片中未鉴定出的铀矿物开展化学成分测定并厘定铀矿物组合类型
在上述详实的野外、室内镜下观察和矿化蚀变规律总结基础上，采用电子探针(EPMA)和扫面电镜(SEM)相结合的测试手段，对从不同深度、标高采集的样品光薄片或光片中圈定的疑似铀矿物或样品中未鉴定出的铀矿物开展进一步的化学成测定并厘定铀矿物组合类型。结合背散射(BSE)图像和阴极发光(CL)图像，查明矿带上部(指445m中段)矿石主要以沥青铀矿、铀石为主(65％)，并有少量的(含硅)钛铀矿(35％)，此外有少量钙铀云母及分散铀；矿床中部(315m中段)铀矿物种类总体以沥青铀矿、(含硅)钛铀矿为主，钛铀矿的含量明显有所增加，同样出现大量的铀石、钍铀石，其中，沥青铀矿以肾球状、浸染状微粒存在，约占铀矿物总量的30％，而(含硅)钛铀矿呈片状、针状，约占铀矿物总量的40-50％；在矿床下部(265m中段)，发现铀矿物主要以(含硅)钛铀矿为主(80％以上)，而含钍沥青铀矿和铀石仅占少量(<20％)。总体上，由浅部向深部具有沥青铀矿减少、钛铀矿增多的变化趋势，如图3所示。
步骤(3)、构建铀矿物组合空间垂向变化趋势模型并对深部铀矿成矿潜力进行快速评价
根据上述不同中段发育的铀矿物、蚀变矿物、主要伴生金属种类等，系统总结了云际矿床不同中段或标高的蚀变矿物组合类型和铀矿物组合类型，发现自矿床上部至下部(445m中段至265m中段)，存在沥青铀矿为主+钛铀矿(浅部)→沥青铀矿+钛铀矿(中部)→钛铀矿为主+沥青铀矿(深部)的铀矿物组合变化规律，其中浅部445m中段沥青铀矿铀矿物总量占比约为50％，至深部265中段减少至15％，而钛铀矿则从30％左右升高至80％以上。这与上述实施例1(邹家山矿床4号带)有相似变化规律，即由浅部向深部具有沥青铀矿减少、钛铀矿增多的变化趋势。
基于此认识，初步构建了云际矿床铀矿物组合和蚀变矿物组合垂向变化趋势图，矿物-元素组合如表2所示，蚀变矿物组合垂向变化趋势图如图3所示。
表2云际矿床不同中段矿物-元素组合类型
表2及图3表明，265m中段可能已属于该矿床或矿体中尾部分，深部的成矿潜力不大。
如图4所示，实际钻探和坑探结果也显示，仅在165m中段和215m中段揭露到矿体，勘探资料显示其矿体品位和厚度也呈现愈来愈弱的趋势，再往深部已无矿化显示。这与通过本发明评价方法的预测结果基本一致，进一步证明了本发明评价方法的有效性。
上面结合附图和两个实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。本发明中未做详细描述的内容均可以采用现有技术。
Claims (12)
1.一种火山岩型铀矿深部成矿潜力的评价方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤(1)、选择典型矿床进行样品采集及光片制作；
步骤(2)、确定铀矿物组合类型；
步骤(3)、构建铀矿物组合空间垂向变化趋势模型并对深部铀矿成矿潜力进行快速评价。
2.根据权利要求1所述的一种火山岩型铀矿深部成矿潜力的评价方法，其特征在于，所述步骤(1)中的样品采集具体为：在钻孔或坑道不同中段或标高开展铀矿石取样，根据定向辐射仪测定结果初步确定铀矿石的矿化品位。
3.根据权利要求1所述的一种火山岩型铀矿深部成矿潜力的评价方法，其特征在于，所述步骤(1)中的光片制作具体为：将采集的样品送至磨片制样室，将其打磨成厚度为0.03cm的岩石薄片以用于镜下矿相学观察。
4.根据权利要求1所述的一种火山岩型铀矿深部成矿潜力的评价方法，其特征在于，所述步骤(2)包括：
步骤(2.1)、初步判断光片中的铀矿物组合类型；
步骤(2.2)、对光片中未鉴定出的铀矿物开展化学成分测定并厘定铀矿物组合类型。
5.根据权利要求4所述的一种火山岩型铀矿深部成矿潜力的评价方法，其特征在于，所述步骤(2.1)具体为：将野外采集到的矿石样品磨制成光片后，结合野外地质研究成果，利用矿相显微镜、偏光显微镜确定铀成矿期次和阶段，查明铀矿石中矿物共生组合，初步判断出可能的铀矿物，并用标记笔圈定出每个片子中的疑似铀矿物。
6.根据权利要求4所述的一种火山岩型铀矿深部成矿潜力的评价方法，其特征在于，所述步骤(2.2)采用电子探针EPMA和扫面电镜SEM相结合进行化学成分测定并厘定铀矿物组合类型。
7.根据权利要求4所述的一种火山岩型铀矿深部成矿潜力的评价方法，其特征在于，所述步骤(2.2)还包括：采用激光剥蚀电感耦合等离子质谱技术LA-ICP-MS进行微区成分分析。
8.根据权利要求4所述的一种火山岩型铀矿深部成矿潜力的评价方法，其特征在于，所述步骤(2.2)还包括：结合背散射图像和阴极发光图像，进行化学成分测定并厘定铀矿物组合类型。
9.根据权利要求4所述的一种火山岩型铀矿深部成矿潜力的评价方法，其特征在于，所述步骤(2.2)化学成分测定并厘定铀矿物组合类型包括查明不同类型铀矿物的矿物学特征，确定每个中段或标高的矿体中的铀矿物组合及其各自所占比重，分析和对比不同标高的铀矿石中不同类型的铀矿物的主微量元素含量、赋存规律上的差异性。
10.根据权利要求9所述的一种火山岩型铀矿深部成矿潜力的评价方法，其特征在于，所述矿物学特征包括铀矿物的形态、粒度大小、相对含量、含矿物包裹体情况等。
11.根据权利要求1所述的一种火山岩型铀矿深部成矿潜力的评价方法，其特征在于，所述步骤(3)具体为：结合钻孔或坑道剖面不同中段或者标高的含矿构造、热液脉体、蚀变围岩等变化规律，自矿床上部至矿床下部，系统总结不同的中段蚀变矿物组合类型和铀矿物组合类型，构建铀矿物组合的垂向变化趋势图，根据铀矿物组合的变化趋势来快速判断深部铀矿化的成矿潜力。
12.根据权利要求11所述的一种火山岩型铀矿深部成矿潜力的评价方法，其特征在于，所述步骤(3)中深部铀矿成矿潜力的评价标准为：如果某一矿带或矿体群从浅部到深部一直以沥青铀矿或沥青铀矿+铀石的铀矿物组合为主，钛铀矿含量较少，说明该矿带或者矿体群在深部可能还有较好的延伸；如果某一矿带或矿体群从浅部到深部存在沥青铀矿为主(浅部)→沥青铀矿+铀石+钛铀矿(中部)→钛铀矿为主(深部)的铀矿物组合变化规律，说明该矿带或矿体群具有从矿头到矿尾完整的垂向矿化分带，表明该矿带或矿体在深部的成矿潜力有限；在第二种情况下，如果在某一深度铀矿物组合又突然转变为以沥青铀矿或沥青铀矿+铀石的铀矿物组合，则表明矿带或矿体的歼灭再现，即深部将发现新的矿带或矿体群。
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