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花岗岩景观地貌

地貌学是研究地表形态的特征、类型、结构以及他们是如何形成和发展的科学,是介于地理学和地质学之间的边缘学科。地球表层处在岩石圈、大气圈、水圈、生物圈(和土壤圈)以及人类圈的交叉部位,它受到这些圈层的共同作用,这里既是能量积聚和释放频繁发生,又是物质迁移和积聚永不停止的地带。地表形态处在不断变化的过程中。每当人们面对各种地貌形态,都说这是大自然雕刻家的杰作。这是一种生动、确切的比喻。一具栩栩如生的人物雕像的造成,是雕刻家发挥他艺术的思维,使用合适的工具,以其高超的技术对木料、石料等不同的雕料进行雕刻所成。一具雕像的成功除了雕刻家的技艺之外,最基本的是雕料和工具,一种地貌形态的形成也是如此。

传统地貌学认为地貌是地球内外营力共同作用于地表的结果。外营力包括风化、剥蚀、搬运和堆积,如流水、冰川、风、海洋、湖泊的作用;内营力包括先前地壳运动形成的地质构造和新近的地壳升降。于是形成气候地貌学和构造地貌学两大地貌学分支学科。我国的地貌学基本上沿着这条道路发展(杨景春、李有利,2005;张根寿,2005;高抒、张捷, 2006)。在这里,对地貌形成的基本物料——岩石却被忽视了。早在1960年代曾昭璇就注意了岩石性质在地貌形成中的贡献,提出了岩石地形学这一科学命题,明确指出“地貌是岩性、动力相互作用的发育阶段表现”,有关花岗岩地貌他对冲沟地形、石蛋地形、高山花岗岩地形、热带花岗岩地形和干燥地区花岗岩地形进行探讨(曾昭璇,1960)。近年来,地球科学的新思维和科学技术的进步,地貌研究中引进了动力、定量的概念和方法,例如河流动力、海洋动力、溶解动力、冰川动力、冰冻动力和活动构造动力等,并将这些动力的分解、侵蚀、搬运和堆积数量化(崔之久等)。随着第四纪地质学的发展,进入全球变化研究的新阶段,对地貌演变的年代、历史也受到重视,地貌学应用到海港建设、河道整治、矿产勘查和各种工程建设也更为广阔,其中为旅游资源的开发和地质公园的建设服务的景观地貌(或旅游地貌)研究就是众多应用的一个方面。

综上所述,一个地区的地貌形成和演变取决于四个因素:一是组成地貌的岩石性质,好比雕刻工艺所用的材料;二是地壳的构造运动,尤其是新构造运动的性质,类似固定木料或石料的“床”,或者木料和石料的变形情况;三是自然界的风化、侵蚀、搬运和堆积作用,也就是雕刻用的刀、锉、凿等工具和冲洗方法;四是上述动力作用的时间和随着时间的变化,好比雕刻的时间和随时使用雕刻工具的变换。本项目研究就是用上述现代地貌学的理论和方法对三清山核心景区的景观地貌的类型、成因、演化及其美学价值进行剖析。

第一节  景观地貌类型的划分

地貌发育的动力过程、组成物质相似或相近,并在一定地域内重复出现的形体的组合称为地貌类型。地貌类型的划分是地貌学研究的基本内容。地貌类型主要决定于地貌形体的物质组成、形态特征和他们的成因,按照不同分类原则和相应的标准可作若干分类。例如:中国1∶100万地貌制图规范按照地貌类型的地貌体的形态-成因原则,将我国地貌类型划分为五个等级,第一级以海岸线为界划分为陆地地貌和海底地貌;第二级按地貌基本形态将陆地地貌划分为平原、台地、丘陵、低山、中山、高山和极高山;将海底地貌划分为大陆架、大陆坡、大陆裙、深海平原或深海盆地;第三级按具体的地貌动力所形成的地貌划分为流水地貌、冰川地貌、冰缘地貌、风沙地貌、海岸和河口地貌、喀斯特(岩溶)地貌、黄土地貌、火山和熔岩地貌等;第四级将同一营力形成的地貌按其形态特征,将第二、三级类型组合而成,如湖积平原、洪积平原、冲积平原、剥蚀平原和风蚀平原等;第五级是在第四级的基础上按地貌形态和成因的进一步划分,如将黄土塬划分为平坦黄土塬和倾斜黄土塬,将洪积平原划分为平坦洪积平原、倾斜洪积平原和起伏洪积平原。这个地貌类型的分类系统,是为1∶100万中国地貌图设计的,其第二、第三、五级分类对于我们研究三清山花岗岩景观地貌并不适用。

三清山是怀玉山脉的主峰地区,在第二级分类中应属中山类型。我国山地的划分标准如表3-1。

 

表3-1   中国山地类型及划分标准

按海拔高程衡量三清山地区是以花岗岩为基础形成的中山地貌,但相对高度和山坡坡度却明显超过中山的指标,具有高山的特征,这是三清山地貌的特殊性,这个特殊性就是三清山地貌的基本特征。

一、三清山景观地貌类型划分原则

如上所述,三清山景观地貌在全国地貌分类系统中是花岗岩中山地貌,对于这里地貌类型的进一步划分我们以地质遗迹的保护、旅游资源的开发为目的,主要按照形态特征,结合形成因素的原则进行。在其他岩石地貌中已经使用的地貌类型名词,按照命名优先原则,尽量不用,例如“石林”“峰林”“峰丛”早已是喀斯特地貌类型的专用名称,在花岗岩地貌类型中尽量不用,另起新名。此外,在花岗岩地貌中已经命名的地貌类型,例如石蛋地形,也按优先命名原则,不另起新名。

下列三清山花岗岩地貌,其形体的规模相差很大,如峰群和造型石、堡峰和石锥。我们也只依其形态分别归入某种类型,不按其规模来区分级别。

三清山花岗岩地貌类型的划分,我们参考了承担三清山地质公园调查和规划者的意见(尹国胜等,2006)。

1.峰群

峰群是花岗岩山峰聚集的总称,到三清山人们首先注意到的是高耸入云的众多的山峰,这些山峰姿态各不相同,峰顶高程从海拔1300m到1800m都有,从主峰玉京峰、玉虚峰、玉华峰的主峰区向周围逐级下降,主要分布在1700~1800m,1500m 和1350~1400 m 等几个高程范围内。按照单个山峰的形态和塑造过程可划分为堡峰、塔峰、屏峰和柱峰。

(1)堡峰:山峰规模较大,四周为陡崖,平面形态呈方形、长方形或似圆形,像城堡或碉堡,玉京峰,玉虚峰、玉华峰等山峰都是堡峰的代表。主峰区是三清山花岗岩第三期侵位的岩体。堡峰的规模较大,形体雄伟,顶部平坦,古壮年期地面的残留是花岗岩节理不太发育或花岗岩组成矿物颗粒较细所致,也可能是沟谷溯源侵蚀尚未到达核部所成。(照片3-1,3-2)

(2)塔峰:山峰规模比堡峰小,呈塔状,四周为陡壁,侧面呈三角形或梯形,平面投影为似同心圆形,东海岸和西海岸都有发育,神龙峰为其代表,也是沿两组垂直节里风化剥蚀而成。(照片3-3,3-4)

(3)屏峰:峰体成板状,如屏风一般,屏峰峰壁呈各种方形或三角形,而侧视如柱状,是沿一组主要节理风化崩塌所成。西海岸、东海岸和南清园都有,以南清园的万笏朝天为典型。(照片3-5)

(4)柱峰:由塔峰和屏峰发展而成,峰体呈柱状,如“巨蟒出山”景点。(照片3-6)

(5)簇峰:沿峰顶的花岗岩节理风化侵蚀,使峰顶成石英晶簇状或犬牙交叉状,有的成排列队,有的扎堆屹立。(照片3-7,3-8)

上述塔峰、柱峰和簇峰大多是尖峰。

 

2.石丛

规模较峰群为小,且不处在山峰的位置,由花岗岩石墙、石柱等组成,有时他们成为单独的个体,并未成丛。石丛的相对高度一般数米至数十米不等。三清山东北部的玉林石丛由多个石柱组成。

(1)石墙:三清山的石墙比较发育,他们是沿着一组主要节理风化剥蚀而成,如院子的围墙那样延伸长而墙体又很薄。以西海的石墙规模较大,从南到北延伸达2km,从山顶的屏峰顺山坡下到谷底,重新升到山谷另一侧的屏峰,再延伸到另一山谷的谷底以致到另一山坡。西海栈道就是时而顺着石墙墙面,进而横跨石墙修建的,石墙数道平行,一道道沿着山坡向两端伸展,如同万里长城。因此“西海重墙”这一景点应该改称“西海长城”更能吸引眼球。(照片3-9,3-10)

(2)石柱:主要景区所见的石柱以单独的个体为多见,“巨蟒出山”“观音送子”、“秀峰”、“仙人观指”、“神童负松”等都是单独的石柱。在西海栈道下面经常能见到单体石柱,石柱高度一般10多米。此外,还有一种石柱,如“神龙戏松”的神龙尾部,一线天的长寿岛与爱情岛之间的隔档,他们是沿垂直节理或断层带侵蚀、残留在谷壁上的上下两端又与谷壁连接的柱子,使人感到好像是他们支撑着谷壁而不致倒塌。(照片3-11,3-12)

 

3.造型石

顾名思义,此类地貌是形态像某种造型,即像人包括人们想像中的神仙,像禽兽,像物,像某种生产和生活用品,像人、物、禽兽的组合,人物的某些动作等等。造型石形体比较大,是不可移动的、寓于周围环境中的观赏石,以他们与人们生活经验中或心目中的偶像相似,而又具有观赏性而被游客认同。因此,这类观赏石的数量会随着游人的鉴别和欣赏能力的增加和想像力的传递而增加,据调查在核心景区范围内已发现有造型石89处(尹国胜等,2006)。三清山的造型石,不管他们像什么,如万笏朝天、巨蟒出山、东方女神、观音赏曲、玉女开怀、观音送子、西海长城(西海重墙)、侧刀石、小将争雄、 狐狸戏鸣(狐狸啃鸡)、神龟探海、葛洪炼丹、猴王观宝、“松鼠思过”、“神龙戏松”等等,从他们的造型和形成过程可分为三类。(照片3-13,3-14,3-15,3-16)

 

(1)石蛋类造型石:这类造型石是古壮年期地面上花岗岩球状风化所成,是古壮年期地面被破坏后残存在其顶部的石蛋。如“万笏朝天”顶部的“狐狸戏鸡”,东海岸的“猴王观宝”、“神龟探海”和“葛洪炼丹”等。

(2)石柱类造型石:这类造型地貌是在第四纪融冻风化或寒冻风化作用下花岗岩剥落形成的石柱造型如“观音送子”、“观音赏曲”、“小将争雄”、“神童戏水”等。

(3)综合类造型石:这类造型地貌综合上述两类所成,即先形成顶部的石蛋,即在古壮年期地面上花岗岩古风化壳,然后古壮年期地面被破坏,融冻风化和寒冻风化形成石柱,由顶部的石蛋和其下的石柱组成一个造型石,如“东方女神”、“巨蟒出山”,其次还有“神龙戏松”“松鼠思过”(“神童负松”)“蜗牛负松”(“蜗牛戏松”)是花岗岩造型石与松树组合成的景点。

此外,有些规模较大的景观,如“西海长城”“万笏朝天”“众仙下凡”(“开门丛峰”)已超出造型石的规模,应看作是造型山。

(4)石锥:这是一类微型花岗岩造型石,他们一般都突出在其他造型石上面,非常引人注目,例如“犀牛昂首”的右端,“神龟探海”的龟头,“企鹅滚球”的企鹅嘴,“蜗牛负松”的蜗牛触角,“海狮望月”的狮下唇。从他们发育和分布的部位,以及他们往往和石蛋共存分析,石锥是古壮年期地面上花岗岩球状风化的产物。有的是在球状风化基础上沿节理崩解所成。也有可能是花岗岩长期暴露地表被雨水长期风化、淋溶、冲洗而成。

4.其他类型的景观地貌

这类景观地貌不是不重要,只是由于我们考察的是核心景区,即玉京峰景区、南清园景区和万寿园景区,以及西海岸景区和三清宫景区的一部分,局限在主峰其周围的山上部分,对海拔1300m以下的地区尚未涉及,对三清山的水景并无感性认识。因此,本文对瀑布、水潭、峡谷、岩壁等景观地貌未作专门论述。

第二节  景观地貌类型和命名的讨论

地貌类型的划分从不同概念和不同的观点出发往往会提出不同的标志和标准,划分出很不相同的类型。以海拔高度和切割程度可将山地划分为极高山、高山、中山、低山和丘陵。对于这类山地的划分标准也不相同,1∶100万中国地貌图将中山的海拔高度规定为1000~3500m,相对高度规定为500~1000m,高山的海拔定为3500~5000 m,相对高度为1000m;而湖南省1∶50万农业地貌图将中山的海拔高度定为>800m,相对高度>500m,也就是说涉及的地域范围大小和比例尺大小的不同,划分类型的角度不同,人为规定的地貌形体类型的高程和相对高度指标(划分标准)是不相同的。现在我们进行的是观赏地貌类型的划分,局限在数百km2的景区范围内,也就是说是大比例尺的划分。不可能,也没有必要遵循数百万km2小比例尺的划分标准。而是根据风景区内和周围山地形体的特征,参考有关指标进行划分。按照1∶100万中国地貌图的山地形体分类及指标,我国东部除台湾玉山和秦岭太白山以外,没有高山。1994年1∶400万中国地貌图增加了高中山一类,并将海拔2000~4000m、相对高度差1000~2500m的称为大起伏高中山。2006年出版的施雅风等所著《中国第四纪冰川与环境变化》一书的附图(1∶500万)将海拔2000~4000m定为亚高山,可见这是根据需要所作的调整。这样中国东部山地有不少气势雄伟,切割很深相对于周围平原明显突起的山体,例如江西三清山(1819.9m)、福建白石峰(1858m)、石牛山(1781.64m)、浙江黄茅尖(1921m)、百山祖(1857m)、清凉峰(1787m)、海南五指山(1867m)等。从海拔高程只能将他们归之为中山,而相对高度却超过了1000m,甚至达到极高山的程度,其坡度亦然。因此,我们针这些山地也称为高山。这样划分,有利于对景区的保护和旅游者的习惯。

从地貌成因的角度对地貌类型的划分有流水地貌、岩溶(喀斯特)地貌、冰川地貌、冻土(冰缘)地貌、荒漠地貌、海岸地貌;黄土地貌、砂岩地貌、花岗岩地貌、火山岩地貌;大构造地貌、褶皱构造地貌、断层构造地貌,等等。每类又可细分各种类型。我们所作的是以地质遗迹保护和旅游资源开发为目的的花岗岩地貌类型划分,已发表的文献有些花岗岩地貌从形态的角度使用了与喀斯特地貌相同的名称,如峰林、峰丛、石林等,应该以优先律进行调正。

一、关于峰群、峰林和峰丛

峰林是喀斯特地貌的专用术语,指的是高耸林立的石灰岩山峰,分散或者成群地出现在平地上,远望或腑瞰如森林,这些山峰彼此分立。峰丛与峰林的差别在于前者山峰的峰脚彼此相连,即是连座式的,两两之间的坡形呈U字型。因此,峰林往往与溶蚀平原组合在一起称为峰林平原,峰丛往往与溶蚀洼地组合在一起称为峰丛洼地。,而三清山的山峰与喀斯特峰林、峰丛既有相似之处,也有差异。这些花岗岩山峰有的彼此相连,有的彼此分立,但都有高大的共同基座,而且这些山峰的海拔高度、个体高差、山体大小各不相同,因此,为区别起见,建议不借用喀斯特地貌中的峰林和峰丛这两个术语,另起新名,本报告用峰群名之。

二、关于石林

石林也是喀斯特地貌的专用术语,指的是锥状、塔状、柱状的石柱林立的景观,石柱规模小,一般高差20~30m。石林这一术语生动地描述了石柱林立的地貌景观,与森林相似。由此延伸,将土质的石柱群叫做土林。除石灰岩外,砂岩、花岗岩、火山岩等也会形成石柱林立的景观,但是他们的形态和组合相互都是有差别的。建议除喀斯特的石林外,其他营力形成的“石林”不再占用。花岗岩的“石林”称为石丛,单独的个体称石柱。有一种意思认为石林一词的形象生动、不同岩性的都可使用,前面加上岩性名称即可区别,如灰岩石林、花岗岩石林、砂岩石林等。这也是一种方案。

三、关于造型石

这类观赏地貌旅游地学工作者一般叫他为像形石、造型石。我们认为所谓像形石并未抓住这类观赏地貌的主要特点,凡是一样东西都有他自己的形状,那么他像什么形呢?并没有表达出来。称其为造型石则表明他像某种型式,如球、桌、黾、人、猴、鼠、或拟人的神仙、鬼怪。而不是随便什么形状。造型石又可称为像生石,生者为生物,人也是生物,神怪表征生物的灵魂,球、桌、柱等为生物认同的物品。因此,像生石和造型石能较好地反映这类观赏微地貌的特征。这里也按优先命名原则,采用造型石这一名词。

第三节  岩性在花岗岩地貌形成中的作用

物理风化和化学风化是岩石地貌形成的重要因素,抗风化能力是不同岩石形成不同地貌的重要条件。花岗岩是致密块状结构的结晶岩,主要由石英、钾长石和钠长石晶体镶嵌而成,还有少量黑云母和角闪石。这就决定了花岗岩的致密、坚硬和不透水的特性。抗风化能力强,多成为高峻的山岳。

可是花岗岩中的黑云母和角闪石是比较容易受到化学风化的矿物,在湿热条件下,他们风化成为蛭石、蒙托石和高岭石等粘土矿物,增加了花岗岩的透水性,加快化学风化的速度,继而钾长石和钠长石也被风化成为高岭石、绢云母或铝钒土。花岗岩的节理增加了他的透水性,化学风化的强度也会增加。在热带和亚热带地区,花岗岩体上的风化壳达到几十米到100多米的厚度。在寒冷条件下,花岗岩主要受物理风化,特别是寒冻风化和融冻风化作用,发生机械破碎。石英、长石、角闪石和云母的热膨胀率相差很大,在阳光照射下结晶矿物发生不同程度的膨胀,太阳下山后矿物释放热量而发生收缩,也不均匀,使晶体之间产生松动,在冬季和寒冷时期,这种差别风化更为显著。物理风化和化学风化交互作用,更加快了花岗岩的破解。在冰缘环境中花岗岩的节理和裂隙的水份冻结,冰的膨胀使岩石破碎而脱落,特别是昼夜性、季节性和年际性甚至更长周期的冻融作用,频频出现的冻胀和热融,更加速了花岗岩的冰劈作用,这是三清山石柱、峰群和陡壁地貌形成的重要原因。花岗岩不同阶段侵位的岩体,结晶颗粒大小的差异,例如第一期的粗粒花岗岩、第二期中粗粒花岗岩和第三期的细粒花岗岩,他们抗风化能力的差异,导致前者形成相对较低浑圆山形和球状风化显著的山地,后者成为玉景峰主峰区的高耸的堡峰。

第四节  气候因素对花岗岩地貌形成的作用

气候是地貌形成的重要因素,不同气候带形成不同的地貌类型,气候变化的不同阶段也在地貌发育过程中留下深深的烙印。南方喀斯特和北方喀斯特的形态和类型的差异、干旱区和湿润区地貌类型的不同,都是气候对地貌发育的不同影响所致。热带和亚热带地区的花岗岩石蛋地貌,寒带和寒温带地区的花岗岩石丛地貌,多年冻土区的石海和石河等,都是不同气候带地貌作用的差异所致。

三清山地区在不同高程上存在各异的地貌类型是新近纪以来三清山地区气候变化的结果。他们也是古气候演变的历史烙印。

一、在热带和亚热带环境中,花岗岩以化学风化为主,形成较厚的风化壳

三清山的石蛋主要在二个高程上发育,一是海拔1600m上下的山顶地区,玉京峰至三清宫路旁、木鱼石附近,海拔约1735m处,这里“万笏朝天”、“巨蟒出山”和“东方女神”顶部,海拔大约1600m左右;二是海拔1200~1300m的山腰地区,“神龟探海”附近,大约海拔1200~1250m。这是两个古壮年期地面的残余,在这两个原始壮年期地面上曾分别发育过两个古风化壳。第一个古壮年期地面在三清宫附近保存最为完整,包括三清宫所在的洼地(海拔1520~1545m)和周围晕圆状山地(海拔1600m左右)。这两级古地面在当时,原始地面上曾有风化壳发育,只是在古剥夷面抬升、侵蚀和分割过程中,这些古风化壳都已被侵蚀干净了,只在三清宫附近古剥夷面原始形态保留相对完整的洼地中还有些遗存而已。

J.Budel(1957,1965)对花岗岩的风化壳的形成提出了“双面风化壳”的观念,即在热带和亚热带地区花岗岩受到深度的化学风化,形成厚层的风化壳,上部是风化程度很深的风化壳体,顶部是比较平坦的地面,这是一个夷平面,随着风化和剥蚀作用的继续进行,夷平面不渐被冲刷和侵蚀,地面逐渐被蚀低;风化壳下部接触由新鲜岩层构成的起伏不平的基岩面,即风化前锋,随着风化作用的连续进行,风化前锋不断向下部推进,而风化壳表面则受到侵蚀。C.R.Turidale(1982,1986,1993,1999)应用双面风化壳的原理,对花岗岩石蛋、残丘等地形进行了合理的解释。

花岗岩风化壳剖面从地表往下一般具有以下层次:

(6)土壤层:现代红壤或砖红壤,具有土壤发生层,厚约0.5~1.5m。

(5)红土层:这是特别强烈的风化带,花岗岩原生矿物全部被分解成粘土矿物,甚至硅酸盐矿物也被分解,富含铁质,厚3~30m。

(4)砂土层:花岗岩经受强烈化学风化,钾、钠、钙、镁等元素全都被析出,并由水溶液带走,硅酸盐和铝硅酸矿物也都分地被分解成高岭石、蒙托石等粘土矿物,厚3~25m。

(3)碎石层:花岗岩受到中度风化,仍残留一些粒径较小的花岗岩石块,为中、小石蛋。从下到上粒径变小,基本保存花岗岩原生构造。是中等风化带,厚3~5m。

(2)块石层:沿花岗岩基岩的节理风化,使花岗岩块相互分离,不断进行沿破裂面的球状风化,因其保存花岗岩的原生构造与下层基岩逐渐过渡,故又叫上基岩层或裂隙风化层。这是大石蛋生成带,又称石蛋层,属弱风化带,厚3~6m。

(1)基岩:是未受风化的花岗岩原岩。

花岗岩的这种风化壳剖面在我国华中和华南普遍存在,他们一般发育在500m以下的丘陵和岗地上,厚度20~30m,最厚可达40~50m,甚至70~80m,或超过80m。这些红色风化壳一般都是新近纪形成的,风化壳受到侵蚀后有的暴露了砂土层,有的暴露了碎石层,有的则暴露了块石层或新鲜的基岩。从华中和华南海拔500m以下第四纪红色风化壳,可以使我们联想到三清山海拔1200m以上高度几个台面上的石蛋所显示的第四纪前的古红色风化壳的存在。其实三清宫所在凹地保存的红色风化壳(出露砂土层和碎石层),就是一个第四纪前古风化壳残留的标本。

当平坦地面开始风化时,是物理和化学作用,也包括生物作用共同施加于新鲜的花岗岩表面。使花岗岩沿着节理面开裂,产生块石层(图3-1,A);块石层继续受到风化,使块石变成碎石,在碎石层下面基岩面上又形成新的块石层(图3-1,B);风化继续进行下去,碎石层转变成砂土层,新的块石层转变为新的碎石层,在它下面的基岩面上又形成更新的块石层(图3-1,C);再继续,砂土层成为红土层或砖红土层,新的块石层成为砂土层,更新的块石层成为更新的碎石层,在花岗岩基岩上又产生一个最新的块石层(图3-1,D)。各个风化壳层不断向下传递,风化壳愈趋成熟,不管风化作用发育到那个阶段,块石层不但始终存在,而且不断向深处传递(图3-1)。也不管风化过程处在那个阶段,当地面受构造作用抬升,风化壳上部受到散流、泻溜和暴流作用而被剥蚀,使得风化壳的红土层、砂土层和碎石层相继消失,留下块石层的残余甚至基岩风化面全都出露地表。这就是双面风化壳前锋的向下移动和顶面的蚀低过程。如果风化壳顶面蚀低的速度超过前锋下移的速度,最终会把风化壳剥蚀贻尽,而使块石带甚至新鲜花岗岩出露地表。这就是地表石蛋形成和出露的过程(图3-2)。

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