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長江、珠江三角洲地區是我國人口、城市和企業分布最稠密、經濟增長最快的經濟支柱地區。隨著人類高強度活動和經濟持續快速增長,該地區土壤、水體環境汙染加劇,質量惡化,已對農産品質量安全、生態安全和人體健康構成威脅。開展該區域土壤環境質量與管理研究,揭示經濟快速發展地區土壤環境質量演變機製與時空分異規律,闡明土壤環境質量退化的人為效應與調控原理,可為高強度人類經濟活動下東南沿海土壤環境質量改善和實現區域可持續發展提供科學依據。
內容簡介
《長江、珠江三角洲土壤及其環境》以長江、珠江三角洲地區的區域土壤環境地球化學與風險管理為主綫,在係統介紹該地區土壤類型、基本理化特徵、肥力質量等基礎上,深人分析瞭這兩個地區土壤環境中有毒金屬、稀土元素及持久性有機汙染物的環境地球化學特徵,探討瞭它們的汙染來源、空間分布特徵、垂直遷移與作物富集規律,預測瞭持久性有機汙染物在區域尺度的遷移趨勢。針對典型農田土壤開展瞭風險評估研究,提齣瞭基於驅動力(D)-壓力(P)-狀態(S)-影響(I)-響應(R)體係(DPsIR)的區域土壤環境質量管理模型,可為其他類似地區乃至全國範圍內的土壤環境風險管理提供藉鑒與理論指導。
《長江、珠江三角洲土壤及其環境》可作為國傢及地方環境保護與區域規劃等管理部門的重要參考資料,也可供土壤、環境、地理、信息等科學領域的科研與教學人員參考。
目錄
序
前言
上篇 長江三角洲土壤及其環境
第一章 長江三角洲代錶性土壤類型及其分布和利用
1.1 長江三角洲土壤形成特點
1.2 長江三角洲主要土壤及其分布規律
1.3 長江三角洲水稻土形成、分布及其影響因素
1.4 長江三角洲地區的土壤利用特徵
主要參考文獻
第二章 長江三角洲土壤基本性質與養分的時空變異
2.1 長江三角洲土壤物理性質
2.2 長江三角洲土壤化學性質
2.3 長江三角洲土壤養分特徵
主要參考文獻
第三章 長江三角洲土壤黏土礦物和磁學特徵
3.1 長江三角洲土壤礦物學和氧化物特徵
3.2 長江三角洲土壤磁學特徵
3.3 長江三角洲土壤磁性的礦物學基礎
主要參考文獻
第四章 長江三角洲土壤稀土元素的環境地球化學特徵
4.1 長江三角洲土壤中稀土的豐度
4.2 長江三角洲土壤中稀土元素的地球化學特徵
4.3 長江三角洲土壤中稀土元素分餾的主控因素
主要參考文獻
第五章 長江三角洲土壤重金屬的環境地球化學特徵
5.1 長江三角洲土壤重金屬的環境地球化學基綫及其應用
5.2 長江三角洲土壤重金屬汙染源解析
5.3 長江三角洲土壤重金屬的剖麵分布規律及其影響因素
主要參考文獻
第六章 長江三角洲典型農田土壤中重金屬固液分配與植物吸收預測模型
6.1 長江三角洲典型農田土壤重金屬固液分配的經驗模型
6.2 長江三角洲典型農田土壤重金屬固液分配的錶麵吸附模型
6.3 長江三角洲典型農田土壤重金屬的植物吸收預測模型
主要參考文獻
第七章 長江三角洲土壤中持久性有機汙染物的環境地球化學特徵
7.1 長江三角洲主要類型土壤剖麵中POPs含量與分布規律
7.2 長江三角洲典型農田土壤中POPs汙染及來源解析
7.3 長江三角洲土壤POPs的最大理論存儲能力及歸趨
主要參考文獻
第八章 長江三角洲典型農田土壤汙染風險評估與基準研究
8.1 長江三角洲典型農田土壤汙染的健康風險
8.2 長江三角洲典型農田土壤汙染的生態風險
8.3 基於風險的典型農田土壤環境質量基準研究
主要參考文獻
第九章 長江三角洲典型區土壤環境質量預測與安全預警
9.1 長江三角洲典型區土壤環境質量的空間預測
9.2 長江三角洲典型區土壤環境質量的時間預測
9.3 長江三角洲典型區土壤環境汙染的安全預警
主要參考文獻
第十章 長江三角洲土壤環境質量綜閤管理的DPSIR模型
10.1 DPSIR模型及其對土壤環境管理的意義
10.2 基於DPSIR模型的區域土壤環境管理研究方法
10.3 運用DPSIR體係構建長江三角洲土壤環境管理策略初探
主要參考文獻
下篇 珠江三角洲土壤及其環境
第十一章 珠江三角洲代錶性土壤類型及其分布和利用
11.1 珠江三角洲土壤形成特點
11.2 珠江三角洲主要土壤及其分布規律
11.3 珠江三角洲農業生産與土壤肥力培育
11.4 珠江三角洲地區主要環境負荷與土壤汙染問題
主要參考文獻
第十二章 珠江三角洲土壤基本性質與養分的時空變異
12.1 珠江三角洲土壤物理性質
12.2 珠江三角洲土壤化學性質
12.3 珠江三角洲土壤養分特徵
12.4 珠江三角洲土壤有機質含量與有機碳儲量
主要參考文獻
第十三章 珠江三角洲土壤黏土礦物與磁學特徵
13.1 珠江三角洲土壤黏土礦物與氧化物總體特徵
13.2 珠江三角洲土壤鐵錳氧化物及其形態特徵
13.3 珠江三角洲典型富鐵土壤的磁學特徵
主要參考文獻
第十四章 珠江三角洲土壤稀土元素的環境地球化學特徵
14.1 珠江三角洲典型土壤類型的稀土豐度
14.2 珠江三角洲土壤稀土元素的分餾特徵
14.3 珠江三角洲土壤成土母質對土壤稀土元素分餾的影響
14.4 珠江三角洲水稻土和潮土鐵錳氧化物對稀土元素分餾的影響
14.5 珠江三角洲土壤黏粒等因素對稀土元素地球化學分餾的影響
主要參考文獻
第十五章 珠江三角洲土壤重金屬汙染及來源解析
15.1 珠江三角洲不同流域重金屬汙染現狀
15.2 珠江三角洲不同元素在典型土壤類型剖麵中的富集規律
15.3 珠江三角洲土壤重金屬汙染來源解析
主要參考文獻
第十六章 珠江三角洲土壤中多環芳烴的區域汙染特徵
16.1 珠江三角洲土壤多環芳烴含量與分布規律
16.2 珠江三角洲土壤中典型的PAHs特徵化閤物
16.3 珠江三角洲土壤多環芳烴分子標誌物特徵及其來源解析
主要參考文獻
第十七章 珠江三角洲土壤中有機氯POPs的區域汙染特徵
17.1 珠江三角洲土壤多氯聯苯和典型有機氯農藥含量特徵
17.2 珠江三角洲土壤多氯聯苯和典型有機氯農藥時空演變規律
17.3 珠江三角洲土壤典型有機氯農藥來源及環境歸趨
主要參考文獻
第十八章 珠江三角洲金屬礦區土壤汙染風險及其修復研究
18.1 金屬礦區汙染成因分析
18.2 金屬礦區周圍毒害元素的汙染研究
18.3 礦區周圍酸化重金屬汙染農田土壤的改良與植物修復研究
主要參考文獻
附錄1 長江三角洲地區主要土壤類型剖麵特性
附錄2 珠江三角洲地區主要土壤類型剖麵特性
結語
精彩書摘
第一章 長江三角洲代錶性土壤類型及其分布和利用 長江三角洲指長江和錢塘江在入海處衝積成的三角洲,包括江蘇省東南部、上海市和浙江省東北部,是長江中下遊平原的一部分。三角洲基底為揚子準地颱的一部分,喜馬拉雅構造運動中斷沉降。第四紀新構造運動中,地殼和海平麵頻繁升降,最後一次大海侵結束後,長江攜帶的泥沙不斷沉積,開始在江口發育三角洲。經濟意義上,長江三角洲指以上海為龍頭的江蘇、浙江經濟帶,這裏是我國目前經濟發展速度最快、經濟總量規模最大、最具有發展潛力的經濟闆塊,總麵積約10萬km2。本書中的“長江三角洲”即指長江三角洲經濟帶。1.1 長江三角洲土壤形成特點 長江三角洲地區的土壤形成發育深受氣候、地形地貌、水文地質、成土母質、生物和人為作用等因素影響。1.1.1 氣候 長江三角洲地區位於我國東部北亞熱帶和中亞熱帶區,屬於季風氣候區,跨越緯度較大,年平均氣溫為16.3~18.5℃,由北而南增加,≥10℃積溫在4600~5300℃;全年日照時數在1838.6~2345.5h;年降水量在787~1529mm,雨量充沛(國傢統計局國際統計信息中心,2005)。水熱豐富的條件有利於生物、生物化學和化學等風化作用進行。水的解離度是決定化學風化的主要因素之一,在潮濕地區它隨溫度升高而增加。在0℃時為1.7,18℃時為2.4,34℃時為4.5,50℃時為9.0,小於0℃時趨於停止。長江三角洲地區北亞熱帶部分20cm深土層年平均地溫為16.0~19.2℃,土壤水的解離度大約為3.0~3.5,長江三角洲中亞熱帶部分20cm深土層年平均地溫為18.6~20.5℃,土壤水解離度大約為3.4~3.7。因此在化學風化強度上,長江三角洲中亞熱帶部分略大於長江三角洲北亞熱帶部分,進而影響瞭土壤的地帶性分布,一般在北亞熱帶部分主要為黃棕壤,中亞熱帶部分為紅壤(全國土壤普查辦公室,1998)。1.1.2 地貌水文 長江三角洲地區的地形地貌比較復雜,有山地、丘陵、颱地、河流衝積平原、三角洲和濱海平原,加上人為作用的影響,形成人工農業地貌類型。地貌類型多種多樣,水文也相應發生變化,這種變化既有自然的作用,也有人為的影響。總體上以平原為主,有太湖平原、杭嘉湖平原、寜紹平原和南部的溫黃平原一部分。這些均為水網平原,外緣都有丘陵相間的濱海塗地,這些地區具有悠久的水稻種植曆史,因此這些水網平原是長江三角洲地區水稻土的主要分布區域。南部和西部有一些山體不大的山地和丘陵,浙江境內主要有天颱山脈和天目山脈,天颱山脈入海後齣露部分即為舟山群島,江蘇省境內有寜鎮山脈、茅山山脈和宜溧山地等,海拔大多在600m以下,整個長江三角洲最高峰為西天目山,海拔1547m。長江三角洲絕大部分為水網平原,水係發達,主要有長江水係和太湖水係(瀋新國,2001)。1.1.3 成土母(岩)質 母岩、母質是土壤形成發育的物質基礎,它直接影響土壤質地、礦物組成與土層薄厚。長江、珠江三角洲及香港地區成土母岩、母質頗為復雜。(1)山丘颱地區 山丘颱地區的土壤母質主要是各種岩石風化物的殘積體和坡積體。長江三角洲天目山、莫乾山一帶和浙皖界嶺,大部分為中生代碎屑中酸性火山岩和花崗岩侵入體。浙東丘陵山地,地層主要是由中生代火山岩係的流紋岩、凝灰岩和火山角礫岩等組成,其中以流紋岩為主。寜鎮山脈西端,花崗閃長岩分布廣泛、蘇州西麵的天平山一帶,花崗岩成片分布。火山噴發堆積母質廣泛分布於盱眙、六閤、江寜等地,形成玄武岩剝蝕構造丘陵區。頁岩和紫色砂頁岩坡積型母質在寜鎮山脈和茅山山脈零星分布;長江兩岸的丘陵崗地局部分布有晚更新統下蜀黃土部分(江蘇省土壤普查辦公室,1995;浙江省土壤普查辦公室,1994)。江蘇宜興、溧陽南部,無锡、蘇州一帶的低山丘陵和浙江舟山、杭州一帶有第四紀紅土少量分布。(2)河流衝積平原區 河流衝積母質廣泛分布於長江三角洲地區的大江、大河下遊衝積平原和河榖盆地,由各大河流懸運泥沙沉積形成。河床兩側的近代衝積層大部分為細砂,並且離河床越遠,質地越細,是河榖盆地和河榖平原地區的主要成土母質。因地處河流下遊,地麵開闊,沉積物深厚肥沃。但各河道流經的路程、範圍、地域、坡降、流量和含泥沙量等不同,緻使沉積物的質地、厚度及養分有一定的差異。共同點是沉積層理明顯,各層次質地粗細與各次洪水的大小、流速等有關,地下水位隨衝積平原的地勢高低而發生變化。但有些地區由於河道變遷,如曆史上黃浦江、婁江(現瀏河)都有過變遷,因而衝積土體往往新老不一,特彆是瀏河下側的衝積物,先前受江海影響較為深刻,故兼有河流與江海的交互作用。(3)湖積平原區 湖積沉積母質主要在長江三角洲的太湖和高郵湖地區,厚約10餘米。湖相沉積母質區並非全部是湖積物,也有由黃土狀物質組成的沉積型,其性狀與下蜀黃土頗為類似。太湖平原在高平原和局部山前地區是以上粉下黏沉積型為主,潛水埋深多在1m以下,淡水型;在平田地區是以黃土性沉積型為主,潛水埋深多在1m左右,為淡水型;在低平田地區是以湖積衝積型為主,潛水埋深0.5~1m,淡水型;低田地區是以湖積型為主,潛水埋深0.5m左右,淡水型;裏下河稻區在邊緣及地勢較高處,土壤母質是以湖積衝積物為主的沉積型,潛水埋深1~2m,多為淡水型;在中心部位及地勢較低處則以湖積物為主的沉積型,潛水埋深0.5~1m,淡水型或少數弱礦化水型。此外,在太湖湖濱地區沿綫,尚分布有深厚的近代沉積物,呈灰白色,粉砂質、透水性好,潛水埋深在1m以下,淡水型(江蘇省土壤普查辦公室,1995)。(4)三角洲及濱海平原區 地質上,長江三角洲共經曆瞭6個發育階段,相應的形成瞭6期亞三角洲沉積體係,從西而東依次退覆疊置,均以河口砂壩為主體。自冰後期海麵穩定,直至距今2000年左右,長江南北各形成古砂嘴(當地稱“崗身”)。近2000年來,南北兩岸古砂嘴之間,又形成瞭新的三角洲沉積平原。新三角洲沉積型母質主要分布於長江南北兩古砂嘴的外緣,海拔2~5m,潛水埋深1m左右,淡水型。一般具有二元結構的特徵,下部為細砂和粉砂,上部為黏土或壤土(瀋新國,2001)。海相沉積主要分布在“崗身”以東的南通、上海、嘉定、川沙、南匯等境內,中南部有寜波、颱州等地的海積平原,主要由不同時期的濱海相沉積物組成。都由貝殼和細砂組成,並雜有植物根莖、石灰結核和鐵錳結核,分選性好。近海一帶由於成陸不久,整個土體和埋深1m左右的潛水中都含有可溶鹽,潛水礦化度高。離海較遠的地區,海相沉積母質的成陸年代和耕墾改良曆史相對較長,土體趨於脫鹽過程(侯傳慶,1992)。1.1.4 植被 長江三角洲經濟區地跨亞熱帶的中部和北部。通揚運河以北,有少數常綠闊葉林,但多數為栽培種;至長江南岸的寜鎮山脈和茅山山脈,則是含有常綠闊葉林樹的落葉闊葉林;到太湖沿岸低山丘陵和湖中島山的植被則與上述兩種類型有較大差彆,已發育為典型的北亞熱帶落葉闊葉林與常綠闊葉混交林。馬尾鬆在北亞熱帶的低山丘陵區內也有廣泛分布。中亞熱帶宜溧山地的常綠闊葉林,浙江省北部的常綠闊葉的落葉林,西部山地及中部丘陵的常綠櫟類林、油茶樹和鬆林。東部沿海及西南山地的常綠櫟類林和鬆杉林。濱海地帶,植被一般都比較矮小,根係較深,有耐鹽的藜科、莎草科等。植被的垂直分布明顯,一般分為三帶,如天目山南坡海拔700m以下為針、闊葉混交林,700~1000m為落葉常綠闊葉混交林,1000m以上為落葉雜木矮林(浙江省土壤普查辦公室,1994)。1.1.5 人為因素 人類活動對土壤及其生成發育具有深刻的影響,總的來說可以分為積極因素和消極因素(浙江省土壤普查辦公室,1994;江蘇省土壤普查辦公室,1995)。積極因素方麵,首先是開墾造田,興修水利,改變農田生態環境,培育水稻土。例如,在長江三角洲太湖平原,通過興修水利,使不少土壤朝有利於農業利用的方嚮發展,如鹽土通過種植水稻後加速瞭土壤淋鹽等。其次是培肥改土,加速土壤熟化。自然土壤如果不注意閤理耕作及培肥改土,一經墾殖,自然肥力迅速下降。但是,通過農田基本建設,閤理排灌,閤理施肥,不但土壤的養分含量有所提高,而且在土體構型上也會由原來的潛育型嚮脫潛型或瀦育型改變。再者是挖塘疊基,創造瞭堆疊土。長江三角洲地區的水網平原有許多圍海築塘的現象,通過築基、蓄水養魚,填高地麵,改善土壤環境,發展桑、果等經濟作物。原來低窪沼澤的水潦地,通過人為改造和培育,形成瞭堆疊土。土壤從沼澤還原型嚮氧化型發展。消極因素方麵,一方麵是破壞森林生態係統,土壤遭受侵蝕,土壤肥力下降。另一方麵,這個地區的城市化和農業集約化程度很好,由此導緻的汙染物排放進入土壤以及土地利用強度增加而引起的土壤復閤障礙問題嚴重,土壤的生産力大大下降,一些地區農作物減産嚴重,土壤生態係統也被摧毀。1.2 長江三角洲主要土壤及其分布規律 長江三角洲地區的主要土壤類型有鐵鋁土、淋溶土、初育土、半水成土、鹽堿土和人為土6個土綱、7個亞綱、12個土類和29個亞類土壤。從土壤分布的麵積來看,地帶性土壤中,黃紅壤亞類在長江三角洲地區的麵積最大,而水稻土則以瀦育型水稻土為主,滲育型和脫潛型水稻土也有相當大麵積的分布。此外,沿江和沿海地區還有較大麵積的灰潮土分布。(1)沿江地區土壤分布規律 長江南北兩側,北有老山、盱眙六低山丘陵、沿江平原、裏下河低地嚮東延伸至濱海平原;南有寜鎮丘陵―茅山低山丘陵崗地、沿江平原。這一帶的土壤分布基本代錶瞭長江三角洲北端的土壤類型特徵。首先以江北沿江一帶的低山丘陵,嚮東延伸至沿江高砂土平原、裏下河低地直至濱海的土壤分布為例。在低山丘陵上主要由花崗岩、砂頁岩風化物發育的黃棕壤分布;在石灰岩山地,則主要有多種類型的石灰(岩)土分布;在地層夾層裏,一旦紫色岩層裸露,還可形成紫色土,但分布麵積甚小。在裸岩露齣地錶,可見錶土覆蓋AR或AC土壤構型的石質土或粗骨土類型分布。在長江兩側,均見有白堊紀火山噴發物形成的火山口及玄武岩體,經風化成土後,形成質地輕鬆的類似火山灰土特徵的基性岩土。及至山體周邊的丘陵崗地,常見厚層下蜀黃土沉積,發育為黃褐土,在黃褐土丘陵上直接墾為旱耕地的則為黃剛土,有的則修築梯田,引水灌溉耕作,形成多種類型的水稻土。在江北平原一帶,可見由長江故道急流沉積形成的高砂土,具有灰潮土特徵,多為旱作。在裏下河低地及沿湖一帶,由於地下水位高,土壤多為灰潮土及水稻土分布,及至濱海平原則為濱海鹽土分布。在江南沿江一綫,從寜鎮低山丘陵起,嚮東延伸經由茅山嚮東仍具有上述類似分布規律。例如在砂頁岩及花崗岩組成的低山丘陵上,多見黃棕壤分布,如南京東郊中山陵側就有發育較完整的黃棕壤剖麵。(2)濱海平原區土壤分布規律 長江三角洲的濱海平原區分布於南通市如東縣的掘港和三餘、慈溪市和上虞市的北部、上海浦東沿海一帶。一般嚮外延伸直至潮間帶理論基準綫,其內側緊接河網平原。地勢低平,海拔在3m左右。土壤組閤分布特徵與成陸年齡及地形母質的形態基本一緻。主要隨沉積覆蓋先後和墾殖利用而變化,呈現由灘塗嚮內側平原逐漸演變的規律,並構成廣泛範圍內若乾類同的土壤組閤。其中內側為老江海沉積母質上發育的瀦育水稻土,即以溝乾泥為主的土壤組閤類型;外側為早、晚、新江海沉積母質上發育的瀦育水稻土和滲育水稻土,還有灰潮土和濱海鹽土等,即以黃泥(或果園黃泥)、夾砂泥(或果園夾砂泥)、鹽化土為主的土壤組閤類型。以杭州灣兩岸的濱海平原為例,從海邊嚮內側,依次分布著:潮灘鹽土→濱海鹽土→灰潮土→(淹育水稻土)→滲育水稻土→(瀦育水稻土)→砂崗(或太古塘)。越靠內側,土壤脫鹽、脫碳酸鹽及瀦育化的發育越深,耕作熟化程度越高。(3)環太湖地區土壤分布規律 環太湖地區主要是廣闊的水網平原和湖蕩平原地貌類型為主,但在蘇南溧陽、宜興一帶也有小部分丘陵崗地分布。蘇南丘陵崗地的土壤類型與沿江地區的低山丘陵土壤分布已有明顯差異,具有嚮南與中亞熱帶北緣相似的土壤屬性。主要為第四紀紅色黏土分布,其土壤性狀在紅色黏土的心底土中結構體錶麵,可見到大量灰褐色鐵錳膠斑沉積,屬棕紅壤範疇。這類分布於低丘崗地下部的黃褐土,上部的棕紅壤與石質高丘、石灰岩土低山上的黃棕壤組成復域,呈規律的分布,在溝榖中及丘陵底部,分布著多種類型的水稻土。廣闊的水網平原和湖蕩平原,母質成因類型多樣,有湖相、河相、海相、河湖相、河海相等分布交錯;長期以來這個地區農業生産活動頻繁,受土地挖、填、整地的影響,形成瞭河浜縱橫交錯,水田與旱地相嵌,土壤分布在中比例尺土壤圖上,十分復雜,大部分土壤以組閤圖斑齣現。例如在太湖以南的杭嘉湖平原,形成瞭六種主要的土壤組閤區域,包括:錢塘江北岸塗地區、東部古黃斑土區、中部古小粉土區、太湖南緣河塘沿岸的白土區、嘉北和菱湖的低窪青紫泥區、西苕溪一帶的鬥塘平原區等。在這些土壤組閤區域內部又存在著諸如階梯式、棋盤式、扇形疊置式的土壤微域分布。以低窪青紫泥區為例,在碟形窪地的邊緣,青紫泥層往往覆蓋在古黃斑土層、古小粉土層或白土層上,形成黃心青紫泥、粉心青紫泥等土種組閤;在微地形較高或河浜密度較大、排水條件較優的地段,土體中古潛體上段的瀦育化比較明顯,土塊麵上的黃斑約占20%,稱黃斑青紫泥田,質地較輕的稱為青粉泥田。(4)主要土壤類型的垂直分布規律 長江三角洲地區的生物氣候條件呈明顯的垂直譜,年平均氣溫隨海拔升高的遞減率在浙江北部山區每升高100m,年平均氣溫下降0.46℃,其中南坡為0.47℃,北坡為0.45℃;年降水量則隨海拔增高而增大,在高海拔的黃壤帶,大氣的彭曼乾燥度年平均為0.5左右,在低海拔的紅壤帶,大氣的彭曼乾燥度年平均在0.6~0.8,而在沿海島嶼飽和紅壤分布區(如舟山群島上),大氣的彭曼乾燥度年平均大於1,這種異常帶譜,與各種類型土壤的形成和分布密切相關。其中以紅壤(500~600m以下)→黃壤(500~600m以上)→山地草甸土或山地黃棕壤(900~1200m)的分布較為典型。以浙江天目山為例,在海拔600m以下基本上為紅壤;土層山峪較厚,山脊較薄,質地轉黏,多為棕黃色、紅黃色,有機質分解較快,腐殖質層薄;海拔600~800m,為紅壤嚮山地黃壤的過渡類型;海拔800~1200m為山地黃壤,質地疏鬆,土層厚薄不均,多為坡
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