[转载]国家科研“重点重大”计划中气候与水文研究（）
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气候水文|文章来源:转载
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& &《国家重点基础研究发展计划和重大科学研究计划2013年重要支持方向》摘录 & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & 资源环境科学领域3. 植物固沙的生态-水文过程、机理及其调控研究沙区土壤水分时空分布格局及区域分异规律，揭示固沙植被-土壤系统水分传输机理与水分平衡关系，水文过程对固沙植被演替的驱动及反馈作用，固沙植被适应水分胁迫的生态策略，确定固沙植被稳定性维持的生态-水文阈值，提出植物固沙的生态-水文调控对策。4. 重金属的环境污染特征、效应与控制以对我国环境影响重大的重金属为对象，研究污染物的源识别和排放特征，探索其分子转化机理、微界面行为与环境效应，探讨污染物的区域过程和大尺度迁移规律，为重金属污染控制和履行国际公约提供理论和技术支持。5. 强对流天气系统的监测、演变机理和预报技术针对我国中尺度强对流天气系统，基于业务中尺度观测网开展科学试验，研究其三维结构及其形成、发展、维持和消亡机理，揭示对流云的热力、动力和水物质结构及其变化规律以及对流云和中尺度天气系统的相互作用，发展区域业务数值预报模式和多种资料同化技术，为提高我国强对流天气的业务预报水平提供理论基础和技术支撑。6. 气候变暖背景下我国旱涝灾害的变化规律、机理、影响和对策针对我国旱涝灾害的频发，研究全球气候变化背景下我国旱涝灾害演变特征以及气候变暖在我国旱涝灾害形成中的作用，海洋、陆面和人类活动等因子影响灾害的物理过程以及大气环流变化与旱涝灾害的联系，旱涝灾害预警、预测的理论和方法以及影响、对策和评估方法，为减轻灾害损失提供理论和技术支撑。7. 上层海洋对台风的调控作用、响应机制和预报模式揭示天气尺度上海洋对台风的调控作用和响应机制，阐明上层海洋环境与环流系统在台风过境时的响应机制，探讨海洋中尺度过程对台风强度的影响，研究海气耦合台风预报模式的发展、改进和评估。 & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &全球变化研究1. 海洋多尺度变化过程、机理和可预报性研究研究热带海洋、太平洋-印度洋暖池和西太平洋等海洋子系统在不同时间尺度上的变化过程、特征和机制，揭示海洋动力环境与全球气候变化相互作用机理；发展气候突变前兆信号检测理论和方法，研究海气耦合动力系统演变机制，阐明影响海洋环境可预报性关键过程，提出海洋环境变化可预报性理论和方法。2. 海洋氮动力学和大气物质沉降效应研究开展海洋氮动力学研究，探讨海洋微型生物碳泵变化过程、机制及增汇途径，评估中国海洋固碳、储碳潜力；研究大气物质沉降驱动的海洋固碳过程和机理，评估大气物质沉降对中国陆架边缘海、西北太平洋生物地球化学循环的影响及其全球变化效应。3. 轨道-亚轨道尺度暖期气候及过去2000年亚洲季风系统研究集成黄土等地质生物记录，研究亚洲大陆轨道-亚轨道尺度典型温暖期的气候变率及其驱动因子和环境效应，评估近代温暖期在历史中的位置；集成分析全球高分辨率石笋同位素变化，研究季节到世纪尺度亚洲西风带影响区、印度和东亚季风区大气中水汽输送过程、周期变化，揭示过去2000年亚洲季风系统演变规律。4. 云、气溶胶气候效应研究研究大气气溶胶对云的动力过程和物理-化学过程的影响；改进、检验和发展气候系统模式中云物理参数化方案，揭示云的微观和宏观特性及气溶胶包括霾的物化特征以及对云特征的影响；研究云-气溶胶-降水相互作用过程机理和参数化，发展高精细云模式，揭示大气环境变化与全球气候变化的关系，评估云对气候变化预估不确定性的影响。5. 陆地生态系统和气候环境协同演化及大陆风化剥蚀研究重建上新世以来陆地生态系统变化及其对重大气候事件的适应过程，揭示陆地生态系统与气候环境协同演化机理和模式；研究中国西部新生代以来地表剥蚀风化过程，揭示气候变化与地表风化剥蚀相互作用机理，探讨青藏高原隆升和全球变化的关系。6. 典型陆表关键要素对全球变化的响应研究研究典型陆表关键要素的变化过程和基本特征，评估这些要素的脆弱性，揭示自然因素和人类活动共同作用下典型陆表格局的变化规律；研究有关生态系统变化过程，评估全球变化对典型陆表关键要素的生态环境影响，揭示其对全球变化的响应机理。7. 陆海交互作用研究研究江海三角洲沉积动力过程，揭示流域、海岸、陆架间物质交换机理，评估航道开发、海岸环境保护的气候效应；研究陆海水交换过程及滨海旱涝发生机理,评估全球变化对滨海水文生态系统的影响，提出滨海旱涝风险预警和管理技术。8. 碳循环模式研究研究生物地球化学循环，特别是关键的碳循环过程，揭示不同尺度上大气CO2和气候变化相互作用机理，研发新一代碳循环-气候耦合模式，确定碳-气候反馈强度，评估地球系统的敏感性；研究岩溶碳汇动力学过程和机理，发展岩溶环境下碳循环模式，评估不同环境岩溶碳汇量，研发CO2浓度升高地区增加岩溶碳汇技术体系。& & & & & & & & & & 《国家重点基础研究发展计划和重大科学研究计划2014年重要支持方向》摘录 & & & & & & & & & & & & 资源环境科学领域5.大气成分理化特征及其与气候系统相互作用（C类）分析和应用大气成分站网资料，研究大气成分天气数值模式和百年、年代际尺度预估，评估全球大气成分变化，提出减排策略；研究我国经济发达地区大气成分（含不同尺寸颗粒物）的形成、特征、演化机制，及其对天气、气候、环境的影响与对策。6.雷电重大灾害天气系统的过程、动力、微物理和成灾机理通过对雷电重大灾害天气过程综合探测及物理过程的认知，研究雷电物理过程及雷电成灾机理，分析灾害性雷暴的云微物理结构和成因，研究特种观测资料同化及雷暴灾害的监测预警和成灾机理。 & & & & & & & & & & & & & &全球变化研究1.氮循环过程、机理及其影响（C类）研究不同尺度氮循环关键过程，揭示自然过程和人类活动变化对氮循环影响的机制，评估氮循环在天气和气候、大气环境变化和生物地球化学循环中的作用。2.区域气候变异过程、机理和气候变化对粮食安全的影响研究全球变化背景下区域气候变异关键物理过程和特征，揭示其变异机理、成因和早期信号，评估区域气候异常对全球变化的反馈作用；研究环境和气候变化对农业生产的作用机理，揭示环境和气候因子与粮食安全的关系，评估不同情景下环境和气候变化对我国粮食安全的影响。3.土壤碳潜力评估和自然及人为碳排放气候效应研究土壤有机碳变化过程、机制，检测生态系统土壤碳储量的快速变化、影响因素、源汇特征及其对全球变化的作用；检测自然与人为碳排放过程，揭示碳排放与气温变化之间的关系和作用机制，发展区域碳排放模式，评估自然过程与人类活动对全球变化的影响。4.典型地区生态系统变化特征和城市化气候效应研究全球变化背景下典型地区气候、水分和地表变化过程，揭示其生态系统响应特征和规律，评估全球变化背景下生态系统安全阈值和保护方案；研究城市地面特征，评估城市化气候效应，完善大气边界层参数化方案，揭示城市化在地球系统气候模式中的影响途径和机制。5.全球地表覆盖和能量水分交换监测、模拟和预估 监测全球地表覆盖变化，揭示全球地表覆被变化过程及其与气候变化相互作用机理，发展和完善陆面-气候耦合模式，评估地表覆盖变化对全球变化及生态系统的影响；研究地球表层能量水分交换过程，揭示其变化规律与机理，完善能量水分交换过程模型，模拟和预估地球表层能量水分交换过程及其对全球变化的作用。6.地球工程基础理论、效应和风险评估（C类）研究地球工程在不同减缓气候变化目标下影响气候的理论依据，开展地球工程效应模拟研究，评估各种地球工程方案实施的气候情景、技术可行性、经济效益及其对生态系统和社会经济发展的影响；探索新的地球工程途径、方案和理论，开展地球工程效应模拟研究，评估其可行性、效应和风险。7.全球变化与社会可持续发展模拟与评估（C类）构建群体协同和时空分析方法体系，探讨全球变化背景下有序人类活动与可持续发展的关系，发展碳减排、增汇与区域可持续发展理论和模式，提出人类适应全球变化综合策略。
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如何减少人类活动对氮循环的影响
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1.推动地球和生物界的发展和进化 地球形成初期,是一个没有生命的世界,地球的大气中,也没有游离氧.地球上最早出现的原始生命,是只能从有机物分解中获取能量的化能营养生物.直至出现了蓝藻,有了光合作用的色素,才能利用光能制造有机物,并释放氧气,使大气中氧浓度增加,在高空中逐渐形成臭氧层,阻挡太阳紫外线的直接辐射,改变了地球的整个生态环境.在五亿年之前,地球大气中的氧达到现在的10%时,植物才有了更大的发展.以后大气中的氧含量逐步增加到现有水平.因此可以说没有氧气,就没有生物界,也没有人类.由此可见,绿色植物在地球上的出现,不仅推动了地球的发展,也推动了生物界的发展,而整个动物界都是直接或间简接依靠植物界才获得生存和发展. 2. 为地球上一切生命提供能源 地球上所有生物的生命活动所利用的能量最终来自太阳的光能.绿色植物通过光合作用,把光能转变成化学能贮藏在光合作用的有机产物中.这些产物如糖类,在植物体内进一步同化为脂类、蛋白质等有机产物,为人类、动物及各种异养生物提供了生命活动所不可缺少的能源.人类日常利用的煤碳、石油、天然气等能源物质,也主要由历史上绿色植物的遗体经地质变迁形成的.因此,地球上绿色植物在整个自然生命活动中所起的巨大作用是无可代替的. 目前估算,光合作用(photosynthesis) 产生的干物质达到171×109t/年(其中陆地116.8×109t/年,海洋55×109t/年),而森林最高可达 64.5×109 t/年.总能量为6.9×1017千卡/年, 大大超过任何物质产生的能量, 是无可争议的第一生产力. 3.参与土壤形成,并为一切生物准备栖息的场所 地球表面土壤的形成,主要是由植物参与的.细菌和地衣在岩石表面或初步风化的成土母质上不断侵袭,再经苔藓植物、草本植物到木本植物在漫长岁月中,以强大根系吸收母质中有效矿物质,使养分成有机态,固定在植物体中.植物和别的生物死亡后,尸体经异养微生物分解,部分养料可供植物再利用,另一部分形成腐殖质,改善土壤母质理化性质,使土壤变成具有一定结构和肥力的基质,经过长期利用,使土壤渐趋成熟.这样为一定的植物和动物种类在其中或其上滋生繁衍创造条件,形成一定的生物群落. 4.促进自然界的物质循环 自然界中有各种物质循环,绿色植物和非绿色植物起着非常重要的作用,如碳的循环,绿色植物在光合作用中吸收了空气中的二氧化碳,转变成糖类等有机物构成植物、动物躯体.细菌、真菌等,把动植物尸体,排泄物等有机物分解时,又把碳以二氧化碳的形式释放出来.动植物呼吸、物质燃烧、火山爆发所释放的二氧化碳,又可供绿色植物利用,形成了自然界碳的相对平衡. 绿色植物光合过程中所释放的氧,又可补充动植物呼吸和物质燃烧及分解时所消耗的氧,促成了自然界中氧的相对平衡. 在氮的循环中,固氮细菌和固氮蓝藻把大气中的游离氮,固定成植物能吸收的氨态氮,或经硝化细菌转化成硝态氮,供植物吸收.这些氮化物与糖类被加工成植物细胞内的蛋白质、核酸等,建造了植物自身.植物被动物取食后,植物蛋白等转化为动物躯体的一部分.动植物死亡后,尸体被细菌、真菌分解,又把氮以氨或铵形式释放出来,后者可为植物利用.环境中的硝态氮可由反硝化细菌的作用,形成游离氮或氧化亚氮返回大气中.在氮的循环中,大气氮和土壤中的铵态氮或硝态氮,通过植物辗转而保持相对平衡. 自然界中的其他元素也有循环.总之,在物质循环中,绿色植物和细菌、真菌,通过吸收、合成、分解、释放,互为依存,互为矛盾统一,促进了自然界和地球上生物的不断运动和进化. 在上述物质循环中,也包含着能量的流动.这样,在一定范围中,生物和非生物的成分之间,通过不断的物质循环和能量流动而互相作用,互相依存的统一整体,构成了生态系统.在生态系统中,动物和植物的种类和数量保持相对平衡.如果生态系统受到外界的压力和冲击太大,就会引起生态系统的崩溃,导致生物种类和数量的减少.人类的生产活动强烈地干扰着自然生态系统的平衡和改变其面貌.人类的合理开发自然,能促进生态系统的发展；如果不合理开发,常导致毁灭森林、水土流失、水源枯竭、草原荒废、河流干涸、土地沙漠化、盐渍化,野生动植物趋于绝灭等,这样的开发,在获得一定“成功”之后,必然遭到自然界的报复,而得到更大惨败的结果.与此同时,工业排放的三废和使用大量化肥、农药引起的环境和水质污染,给人类和动植物的生存带来危机,应引起高度重视和警惕
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1L防熊，同时感谢本文原作者，鳄鱼先生。希望对新手下水有所帮助。
橱柜需要使用很多年？
介绍氮循环的基本原理，以及如何利用氮循环保证水族生态环境的稳定“物质既不会被创造，也不会被消灭，只能从一种形式转换成另一种形式。”——拉瓦锡对于一个新建的水族箱来说，头几个星期至关重要，因为这是其水体生态建立的过程。在把鱼放入水族箱之前，我们一定首先为它们准备好居住环境。建立起良好的氮循环，是其中一个重要的工作。鱼的废物、吃剩的食物，以及其他累积的有机物不会自己消失，它们会被微生物分解，产生有毒的物质。不过大自然是聪明的，一些生物会把这些分解物转变成能被其它生物利用的新物质。这些分解物中最主要的是氮基物质，这个逐渐分解的过程称为氮循环。能够造成这种变化的是一种微生物—硝化细菌（nitrifying bacteria），在自然界中它会分解氮化合物。在水族箱刚建好时会有少量的硝化细菌存在（可能来自水或底砂等，也有专门的硝化细菌出售），这就是后期培养的基础。在头几个星期里，我们要让这种细菌大量繁殖直到它们能够分解处理水中的废物，就是我们常说的“养水”。只有在水养好后，才能将鱼放到缸中。这个过程大概需要2－6个星期。氮（N）对生物来说是非常重要的化学元素，因为它可以形成生物必不可少的两种有机物：蛋白质和核酸。自然界的氮主要以氮气（N2）的形式存在于空气中，虽然空气中氮气的含量很多，但大多数生物无法直接利用它，只有一些特殊的菌类，主要是蓝、绿藻类（cyanobacteria），能够吸收N2，用以合成氮基化合物。这个过程叫氮固定。藻类被其他生物吃掉，这些生物又再被生物链中更高级别的生物吃掉，最后氮化合物在整个生态系统中传播开来。当这些氮化合物被释放（生物死亡，或通过其脱落物、排泄物）时，它们被细菌分解，分解的主要产物之一是氨（NH3）。氨在水中与水结合，形成氢氧化铵（NH4OH）。这是毒性比较大的物质，能使鱼类血液中的蛋白质变性而失去生理功能，当水体中氨浓度超过0.2ppm时就会造成鱼类急性死亡。高浓度的氢氧化铵（即氨水）是强烈的腐蚀剂。氨对鱼来说是非常危险的物质，它的毒性随温度，PH值和水中的盐分而不同。由于氨水呈碱性，在越呈酸性（PH&7）的水中，氢氧化铵就越被压制，反之在越呈碱性（PH&7）的水中，它的毒性就越大。氨可以被亚硝化细菌分解,转变成亚硝酸（NO2-），这个过程成为亚硝化：2NH3+3O2---&2HNO2+2H2O+热 HNO2（亚硝酸）也溶于水，释放亚硝酸根离子（NO2-）。高浓度的亚硝酸盐对植物和动物也是有害的，但幸好它会被硝化细菌继续分解成硝酸盐（NO3-），这个过程成为硝化：2HNO2+O2---&2HNO3+热
这样，含氮的有机物最后被分解成毒性较弱的形式。水族箱中的氮通过这个过程慢慢的分解为无害的硝酸盐。但硝酸盐又是植物的营养剂，会导致藻类的大量生长。我们可以通过定期换水来降低硝酸盐的浓度，更好的办法是在缸中种植植物，它们会吸收硝酸盐做为营养物质，而且，植物也会吸收氨，因此非常有助于降低水中有毒物质的危害。硝化细菌可以生长在缸内任何地方，但最适合繁殖的是光线不强，水流缓慢，溶氧丰富的地方。充足的氧气对氮循环非常重要，因为亚硝化细菌、硝化细菌都是好氧菌，从上面公式可以看出，亚硝化和硝化过程都需要大量的氧。如果水中缺氧，硝酸盐会被厌氧细菌转化回亚硝酸盐和氨，这个过程叫反硝化。这样，一个完整的氮循环的模式就是：生物（有机物）——&氨——&亚硝酸盐——&硝酸盐——&生物（有机物）可见，水体中的氮主要以固态和游离两种形式存在。固态的氮在动、植物体内以有机物形式存在，游离态的氮在水中以氨、亚硝酸盐、硝酸盐的形式存在。随着缸外投食以及藻类光合作用，缸内氮元素的含量会逐步增加，我们需要控制的，主要是尽量让这些氮元素固化在生物体内（如水草和鱼体的增长），降低游离氮中氨和亚硝酸盐的浓度，而把硝酸盐控制在一个既有利于植物生长，又不会造成藻类大量繁殖的程度之内。知道了氮循环的原理,我们就知道如何着手建一个新缸, 为我们的鱼提供一个健康的环境。硝化细菌的繁殖不需要人为干涉，只是在开始时需要一点有机物的来源。缸建好后加水，打开过滤装置，我们需要提供一些氨来开始氮循环。一般自来水本身已经包含氨，但最好再加些东西促进一下。再次建议在缸中种植一些植物，因为它们的新陈代谢和脱落的叶片会提供氨，而且植物也会降低水中有毒的亚硝酸盐，吸收和硝酸盐，形成氮的固化。也可以放一些薄片鱼食、几小片鱼片或虾片，或者其它含有机物的东西来刺激循环开始。另一个比较好的方法是加一些其他老缸的底砂或水，因为它们已经有现成的硝化细菌存在，不过要确保取水的缸是健康无病的。在初期可以先放几条小鱼，如斑马、火炬等，虽然这么做不“仁道”——因为现在还没建立好适合鱼生活的舒适环境。在经过一段时间的“养缸”后，用工具、试剂测量缸中各项指标（PH、氨、亚硝酸盐、硝酸盐）的值。当亚硝酸盐浓度在上升后逐渐降为接近于零的值时，说明缸中的氮循环已经建立并稳定，缸就可以放鱼了。需要注意的是鱼的数量要缓慢增加，因为硝化细菌的繁殖周期较长，在20小时左右，要让菌群逐渐适应水中生物的数量，保持循环的平衡。————————————————————————————————————————转载完。
下午木有人呢
大家都去呼呼了，天气热，人犯困-。-
一窍不通~为什么我鱼照样活得好好的
人在呢 人在呢 谢啦
不懂并不代表你的鱼缸里就没有建立起氮循环，这个文章的目的在于让新手不要迷信硝化细菌成品的万能地位，同时对生态缸的建立也有很高的参考价值，如果有深入了解各方面生物和水质的话，相信会明白这张图的好处。
还是发到吧里看的人多点，原来的空间里好多东西估计被搜到的几率很小了
学问太深奥了，学习了。
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结合过滤系统，水草养殖看的话可能会比较容易理解。裸缸或者三湖缸忽略掉水生植物那个环节，取而代之的用换水来帮助氮循环稳定。
对滴，可惜了原来那里的好东西了。有空应该倒腾一下
反硝化说错了，反硝化分为同向反硝化和异向反硝化，同向反硝化是将硝酸盐氮转化为有机氮；异向反硝化是将硝酸盐氮转化为氮气。氮气经生物固氮（如豆类的根瘤菌）、雷电作用等，又重新形成有机氮或者硝酸盐氮，这才是一个完整的氮循环。再说，鱼呼吸会产生氨气吗？打嗝的时候有氨气还有可能。
裸缸咋办？硝酸盐去哪里？裸缸啊？？？？伤不起
感谢这位吧友的指正和补充。关于反硝化这部分确实写得很笼统并且不是很到位，但介于硝化系统要是展开了说会比较长篇大论，我个人觉得整片文章的方向和大体概念还是能够起到指导作用的，所以我个人觉得针对水族箱来说还是具有参考价值。关于呼吸，我想可能是考虑到可能包含的情况下，从而做出的图示。
11L已经提到了，可以通过换水来稳定。鱼虾螺等对硝酸盐有一定的耐受力，并不是一点也不能适应。
反硝化菌是异养兼性厌氧菌，在溶解氧较低（0.5mg/L以下）的情况下，会把硝酸盐氮以及亚硝酸盐氮转化为氮气，因此鱼缸内铺了底砂的情况下，有可能会发生反硝化作用。如果你用洗沙器抽水时，看到底砂里有气泡，那很有可能就是反硝化生产的氮气。
！！这真是学到东西了！我说怎么底砂一搅和就冒泡呢
呵呵，我是学水处理专业的，对养鱼感兴趣，发现养水的一些东西还涉及到了我学的专业知识。
至少我是小缸裸缸起步的，25CM小缸就养鱼了，那时鱼也活得很好，甚至比现在感觉有过无不及，这文章太高深了。。。。。。。。楞是不想去看懂它
还有硝化过程需要消耗一定的碱度，就是会产生一些[H+]离子。因此，如果鱼缸长时间不换水，不光硝酸盐含量会升高，pH值也会有一定降低（我没测过，理论而已）。而反硝化会产生一定的碱度，对产生的[H+]离子有一定的中和作用，我记得大概是能中和一半。
鱼友真是360行全职业通吃哈 这个过程应该就是老鱼们说的长期不换水会造成pH值下降的原理吧？反硝化还真没有了解过相关的pH值变化影响，在一片介绍底砂过滤的文章里倒是看过相似的情况描述，貌似和底砂厚度以及氧含量有关系。
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综 合：　　
国家重大科学研究计划项目“大气物质沉降对海洋氮循环与初级生产过程的影响及其气候效应”中期总结会议召开
作者：孙友庆 来源：科学技术处 发布时间：日 点击数：
&&& 本站讯 7月29日，中国海洋大学承担的国家重大科学研究计划项目&大气物质沉降对海洋氮循环与初级生产过程的影响及其气候效应&中期总结会议在青岛召开。中期总结专家组由项目责任专家、清华大学王斌教授，项目专家组成员、中国海洋大学冯士筰院士等，国外同行专家、德克萨斯A&M大学张人一教授等，国内同行专家、中国农业大学刘学军教授等12位专家组成。
&&& 会议由项目首席科学家高会旺教授主持，李巍然副校长出席会议并代表学校致辞。项目责任专家、清华大学王斌教授介绍了中期评估的相关要求。
&&& 会上，高会旺教授首先介绍了项目背景、项目的总体研究进展及后三年工作计划。之后，各课题负责人分别汇报了课题研究工作及主要进展。与会专家在听取项目和课题负责人汇报后一致认为，项目执行一年多来，在大气物质沉降通量估算、海洋初级生产的响应、海洋氮循环、海洋气溶胶及辐射活性气体释放等方面取得了一定的进展，完成了预定的目标。
通讯员：孙友庆
编辑：李华昌&&&&责任编辑：李华昌
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