偶看新闻西附江南中学怎么样:科学之谜（一）
来源：百度文库 编辑：偶看新闻 时间：2024/04/29 15:48:05
在科学研究的过程中，科学家们往往会对同一个问题产生不同的看法，甚至发生争议。但真理却只能有一个。很多人们日常见到的自然现象，虽然经过千百年来的研究也还没有弄清其所以然。这说明，科学的道路并不是平坦的，它也远不是看看书本就可以解决的事情。科学需要人们有理性的头脑，而不能想当然；需要人们具有怀疑精神，而不是唯理论是从；科学更需要实验，而不是纸上谈兵。科学之神秘永远激励着喜欢它的人们，真理也永远不会因为我们的探索而达到终点。这里选择了一些科学问题、奇趣谜团，虽然其中有些问题似乎已经得到答案，但未必就是真理。而要想更接近真理，我们还要继续探索。对于我们大多数人来说，解决这些谜团也许并不重要。重要的是我们要懂得科学的精神。也许你身边就有着许多神奇的科学之谜，答案也许唾手可得。但如果你不具备这种精神，就是擦肩而过，你也不会发现它们。
一、 关于响沙现象。大家都听说过有一些地方有响沙现象，在那种地方，当人们触动沙丘上的沙子时，那些沙子就会发出响声来。有人统计说，世界上能发生这种现象的地方有上百处，而且发出的声音也不相同。有的像打雷，有的像飞机，有的像琴声等等。人们研究后提出了几种可能的原因：一是沙粒同时振动发生空气磨擦，且沙粒上覆有钙、镁化合物所致；一是发生响沙的沙丘具有一个天然共鸣箱，这样的沙丘表面干燥，中部潮湿，内部又是干燥的，因此，潮湿层形成一个天然的壳而成为共鸣箱；一是石英沙占多数所致，石英具有压电性质，一旦受到挤压就会带电，进而振动发出响声；一是响沙上空有空气屏障产生的缘故。这样的地方都可能水蒸汽上升并形成一个热气层罩着沙丘。这一点有点像人们在一个空荡荡的房间中说话时声音会变大一样。遗憾的是，大自然给每种研究结果都配备了否定的样品。因此，响沙现象还是一个谜。
二、 海水为什么是咸的，它会不会越来越咸？约旦有个著名的死海，它其实是一个封闭了的内海。河流冲刷陆地的岩石，溶入盐分进入死海，水分强烈蒸发，留下越来越多的盐，所以死海含盐量越来越高。有人按这种模式来解释地球上的海洋，按照这个解释，海洋也会越来越咸。这种理论认为，海洋开始形成时并不是咸的，是后来整个水循环过程使水变咸的。另一种理论则认为海洋从一开始就是咸的，因为测量的结果并没有发现海水越来越咸。还有比较折衷的理论认为，即有先天的原因，也有后天的原因。海底火山也会给海水中带来盐分。看来似乎海水应该越来越咸，但有人认为，盐类增加到一定程度便会形成某种化合物沉入海底，进而随大洋板块进入地壳内。所以不会越来越咸。
三、 我国西北的黄土高原是一个世界之最，但“那些厚厚的黄土是从哪里来的？”却已经争论了一个世纪。占主导地位的意见是风吹来的。人们认为在黄土高原的西北部有大面积的荒漠，数百万年来的西北风将那里的岩石风化并带走，最后落下来积成黄土高原。这一点从我们见到的沙尘暴可以印证。然而有人经过考察后发现，黄土的分布有一个高度极限，超过这一高度就没有黄土了，而且各地的高度并不相同。如果是风吹来的，应该不会发生这种情况。同时，人们还发现黄土层的底部有一个砾石层，这些砾石明显是河流的沉积物。由此又有了水成说，认为是黄河水将黄土从上游带来的。还有一种理论认为，黄土就是“土生土长的本地人”，是原地岩石风化而成的。也有折衷的看法，说是由上述几种情况共同促成。
四、 大约在6500万年以前，不可一世的恐龙大家族突然从地球上消失了。当时究竟发生了什么变化，使这样一个庞大的种群迅速灭绝了呢？多年以来，人们一直为此而争论不休。小行星碰撞说是比较流行的一种。这种学说认为，小行星碰撞地球后，产生的大量粉尘可以在大气层中漂浮3至5年，阻拦阳光照射到地球上。恐龙赖以生存的植物因此而枯萎，恐龙也就饥饿而死啦。这种理论为此还寻找到某些证据，如在沉积层中发现高含铱层（小行星的含铱量比地球丰富得多），而这一沉积年代刚好与恐龙灭绝年代相符。还有人认为某地下圆形成构造就是当时碰撞形成的大坑。此理论也有说是撞击发生在海洋，造成5公里的巨浪吞没了众多植物和动物。另一种理论认为是有毒彗星撞击后，某些生物中毒死亡，导致生物链中断而引发系列生物灭绝。比较有说服力的是气候说，该理论认为，地球气候是冰期与非冰期交替出现，恐龙不幸遇上了寒冷的时代，可它们偏偏是喜欢温暖的动物，如果不被冻死才是怪事。而造成地球一阵冷一阵热的原因，可能是太阳附近的某颗超新星大爆发或太阳有一颗距离它时远时近的伴星。超新星爆发会使空气中的水形成冰晶并跑到上层大气中屏蔽了阳光的热辐射。而当伴星远离太阳时，地球也会变冷。还有理论说是地球板块发生变化，火山喷发频繁，气候变冷，有花植物增多，而恐龙却不喜欢吃有花植物。也有说大量哺乳动物出现，它们吃了恐龙蛋使其断子绝孙；恐龙天下无敌手，庞大导致失控，造成相对食物缺少，自相争斗而灭绝。不下几十种版本，却没有一个能成为结论。
五、 地球能养活多少人？这个问题看似过于空泛，但事实上是个非常严峻的问题。人类在上个世纪曾经用40年时间将世界人口翻了一翻，如果按这个速度发展下去，用不了一千年，地球上的每个角落都将挤满人，每个人只能得到一张报纸大小的地方。科学家们经过计算，得出地球上的植物每年产生的物质折合成能量为660×1015大卡。而50亿人一年要消耗45.6×1014,只占总量的0.6%多一点。但事实上，地球上可供人食用的植物仅占全部植物的1%左右。有科学家认为，按人类可食植物及地球上可用土地来推算，地球大约能承受七八十亿人口生存，而另一部分科学家则认为可供养470亿人口。后者理论上将可用土地增加了近七倍，这似乎是不可能的，更何况限制人口的因素还远不止仅仅是吃饭的问题。而单就吃饭问题而言，其营养水平也值得考虑。比如我国已经基本解决了温饱，但平均营养水平还较低，肉、蛋、奶、水果的人均消费仅为美国的十分之一。如果我们的饮食水平要达到发达国家的标准，理想人国应为7.8亿。有人认为地球可利用土地达107亿公顷，按人均需要0.2公顷算将非常乐观；有人认为这一数字被夸大，实际只有32亿公顷，且人均占有应为0.4至0.9公顷。按后者计算，世界人口不能高于100亿。
六、 关于石油的成因是一个至今仍争论不休的问题，一派主张有机成因，另一派主张无机成因。有机成因派认为石油是植物或动物或动植物混合物埋藏地下后，在隔绝空气、高温高压下不断分解化合而形成的。无机成因派则认为地球内部或太空中本来就存在碳氢化合物，正是这些碳氢化合物形成了石油。争论双方都掌握一些有利于自己的证据，也都有一些解释不了的问题。比如，有机派说地球内部不可能有大量的水来形成碳氢化合物；无机派说古代生物遍地都是，为什么石油分布却极不均匀？而且油气田常出现伴生氦，但生物对氦的聚集并无作用。按有机派理论，石油生成于沉积岩层中，它的形成不会与沉积层同时，可人们却在沉积层中发现了与其同时形成的石油物质-烃，还在火成岩中也发现有碳、氢甚至天然气。按无机派理论，地球形成时就吸收了原始大气中的碳氢化合物，但原始地球高温熔融状态却会使碳氢化合物分解，难以冷凝，所以不可能形成石油。
七、 关于地球在收缩还是在膨胀的问题早在16世纪就已经提出来。一些人认为地球是在逐渐变冷收缩，因为表面先冷却凝成硬壳，所以进一步的收缩会使表面发生褶皱，就像苹果干瘪的过程。这也就是山脉形成的原因。但这一理论解释不了为什么山脉的分布具有一定的构造方向，因为如果按这种理论，山脉的走向应该杂乱无章。后来人们发现地球内部的放射性元素蜕变时发出大量热，地球不是在变冷而是变热，这就从根本上否定了前者。膨胀论者提出，地球各大陆原来为一块，之所以分开，就是因为地球膨胀的缘故。而膨胀的原因是由于上层高密度岩石受热后变成低密度岩石体积变大造成的。这有点像后来出现的板块学说，虽然它们本质上不同。膨胀论者计算出原始地球的半径比现在要小很多，约为现在的三分之二。后来又有人提出了热收缩理论，说是地核外围物质熔化进入地核时会因密度增加而体积减小。这种理论的发明者确信地球每年收缩十分之一毫米。
八、 19世纪末至20世纪初，科学家提出了大陆漂移理论，现在这一理论已经广为人们所认同，因为它能解释很多地学现象。这一理论认为，现在的几大陆过去曾经是一块大陆。由于大陆是漂在流体状态的地幔上的，而地幔又在不停地对流，所以就把浮在它上面的大陆板块扯裂并推开。人们发现各大板块居然可以像七巧板那样拼起来，这无疑是最好的证据啦。大陆漂移的根本原因就在于地幔的对流，热的地幔物质向上升，升到大洋底再向两边分开并形成年轻的洋底板块。洋底板块与大陆板块交接并钻进大陆板块下面，重新进入地幔中继续参与地幔的对流运动。而问题偏偏就出在这里。反对者说，因为板块碰撞运动而形成高山的现象为什么没有在洋底板块中产生，要知道大陆板块厚达数十公里，而洋底板块则仅五六公里，洋底板块有那么大的力量去挤压大陆板块并使大陆形成高山，为什么它自己平平坦坦不起褶皱呢？按照漂移理论，地幔上升到洋底就会形成洋中脊并从这个位置分向两边，所以上升的地幔岩流应该与洋中脊相互依存，而事实上却并非完全如此，有的洋中脊还正在一头钻进大陆板块下，这恰恰与漂移理论背道而驰。大陆是否在漂移，这漂移的动力是什么？现在还得不出确切的答案。
九、 温室效应与海平面上升的问题近些年来被人们所熟知，但它却还是一个没有准确答案的问题。在地球的历史上，气候曾多次发生剧烈变化，相应的海平面也几升几降。科学家经过对澳大利亚海岸的研究发现，近100年来，这里的海岸线平均每年要后退1.5米。其他一些地方的海岸线也在后退，有的后退速度更快。这样的速度似乎超出了自然规律，科学家们开始把它归结于人为，认为是人类过多燃烧能源造成的。大量的燃烧会产生大量的二氧化碳，大气中的二氧化碳增多如同给地球盖上一床棉被，地球变成了一个大温室。在这种情况下，南极巨大的冰盖会融化，使海平面上升。如果南极冰盖全部融化掉，地球海平面将上升6米，这将是一场灭顶之灾。但有科学却不以为然，他们认为，温室效应虽然是存在的，但当冰融化时必然要从大气中吸收热量，同时大量浮冰分布在南太平洋，使洋面接受阳光照射减少，这些形成正负反馈，又可以降低全球气温。还有科学家说，大气中的二氧化碳增多，绿色植物的光合作用就会加强，这样也会使二氧化碳的增长得到控制。另外，气温上升时水体温度也将上升，进而蒸发量增大，加大大气层湿度。云量增多，减少光照，地表降温，全球性降水增多的同时极地也会聚积大量的水，形成新的冰盖，导致海平面下降。而且，燃烧时产生的浮尘使光辐射降低，也会导致地表温度下降。
十、 通古斯大爆炸过去一个世纪了，但它仍旧还是一个世界著名的大谜团。虽然多数人们都相信这是一次天外来客的大碰撞，但谁也拿不出确凿的证据。一些科学家认为，是一颗巨大的冰雪彗星在空中爆炸，所以既没有像陨石撞击后形成的大坑，也没能留下什么残渣碎屑。一些科学认为那是由天外飞来的反物质造成的。当这颗反物质冲入地球大气时，就会产生巨大的爆炸，正反物质瞬间全部转化为能量，所以既见不到残渣碎屑，也看不到陨石坑。他们认为，这样的爆炸会使大气中的放射性碳素增加并在树木生长中反映出来。结果还真的在树木中发现了高含量的碳14。但提出该理论的科学家自己却很慎重，认为并不一定可靠。有人认为是地下天然气冒出地面在空中聚集，后遇雷暴引起爆炸。更有一些离奇见解，如地外高级智慧发射激光引起、黑洞钻入地球、太阳等离子团撞击等等。几乎年年都有人到通古斯去考察，但带回来的往往是又一场争论。
作者：周文普
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一、 关于响沙现象。大家都听说过有一些地方有响沙现象，在那种地方，当人们触动沙丘上的沙子时，那些沙子就会发出响声来。有人统计说，世界上能发生这种现象的地方有上百处，而且发出的声音也不相同。有的像打雷，有的像飞机，有的像琴声等等。人们研究后提出了几种可能的原因：一是沙粒同时振动发生空气磨擦，且沙粒上覆有钙、镁化合物所致；一是发生响沙的沙丘具有一个天然共鸣箱，这样的沙丘表面干燥，中部潮湿，内部又是干燥的，因此，潮湿层形成一个天然的壳而成为共鸣箱；一是石英沙占多数所致，石英具有压电性质，一旦受到挤压就会带电，进而振动发出响声；一是响沙上空有空气屏障产生的缘故。这样的地方都可能水蒸汽上升并形成一个热气层罩着沙丘。这一点有点像人们在一个空荡荡的房间中说话时声音会变大一样。遗憾的是，大自然给每种研究结果都配备了否定的样品。因此，响沙现象还是一个谜。
二、 海水为什么是咸的，它会不会越来越咸？约旦有个著名的死海，它其实是一个封闭了的内海。河流冲刷陆地的岩石，溶入盐分进入死海，水分强烈蒸发，留下越来越多的盐，所以死海含盐量越来越高。有人按这种模式来解释地球上的海洋，按照这个解释，海洋也会越来越咸。这种理论认为，海洋开始形成时并不是咸的，是后来整个水循环过程使水变咸的。另一种理论则认为海洋从一开始就是咸的，因为测量的结果并没有发现海水越来越咸。还有比较折衷的理论认为，即有先天的原因，也有后天的原因。海底火山也会给海水中带来盐分。看来似乎海水应该越来越咸，但有人认为，盐类增加到一定程度便会形成某种化合物沉入海底，进而随大洋板块进入地壳内。所以不会越来越咸。
三、 我国西北的黄土高原是一个世界之最，但“那些厚厚的黄土是从哪里来的？”却已经争论了一个世纪。占主导地位的意见是风吹来的。人们认为在黄土高原的西北部有大面积的荒漠，数百万年来的西北风将那里的岩石风化并带走，最后落下来积成黄土高原。这一点从我们见到的沙尘暴可以印证。然而有人经过考察后发现，黄土的分布有一个高度极限，超过这一高度就没有黄土了，而且各地的高度并不相同。如果是风吹来的，应该不会发生这种情况。同时，人们还发现黄土层的底部有一个砾石层，这些砾石明显是河流的沉积物。由此又有了水成说，认为是黄河水将黄土从上游带来的。还有一种理论认为，黄土就是“土生土长的本地人”，是原地岩石风化而成的。也有折衷的看法，说是由上述几种情况共同促成。
四、 大约在6500万年以前，不可一世的恐龙大家族突然从地球上消失了。当时究竟发生了什么变化，使这样一个庞大的种群迅速灭绝了呢？多年以来，人们一直为此而争论不休。小行星碰撞说是比较流行的一种。这种学说认为，小行星碰撞地球后，产生的大量粉尘可以在大气层中漂浮3至5年，阻拦阳光照射到地球上。恐龙赖以生存的植物因此而枯萎，恐龙也就饥饿而死啦。这种理论为此还寻找到某些证据，如在沉积层中发现高含铱层（小行星的含铱量比地球丰富得多），而这一沉积年代刚好与恐龙灭绝年代相符。还有人认为某地下圆形成构造就是当时碰撞形成的大坑。此理论也有说是撞击发生在海洋，造成5公里的巨浪吞没了众多植物和动物。另一种理论认为是有毒彗星撞击后，某些生物中毒死亡，导致生物链中断而引发系列生物灭绝。比较有说服力的是气候说，该理论认为，地球气候是冰期与非冰期交替出现，恐龙不幸遇上了寒冷的时代，可它们偏偏是喜欢温暖的动物，如果不被冻死才是怪事。而造成地球一阵冷一阵热的原因，可能是太阳附近的某颗超新星大爆发或太阳有一颗距离它时远时近的伴星。超新星爆发会使空气中的水形成冰晶并跑到上层大气中屏蔽了阳光的热辐射。而当伴星远离太阳时，地球也会变冷。还有理论说是地球板块发生变化，火山喷发频繁，气候变冷，有花植物增多，而恐龙却不喜欢吃有花植物。也有说大量哺乳动物出现，它们吃了恐龙蛋使其断子绝孙；恐龙天下无敌手，庞大导致失控，造成相对食物缺少，自相争斗而灭绝。不下几十种版本，却没有一个能成为结论。
五、 地球能养活多少人？这个问题看似过于空泛，但事实上是个非常严峻的问题。人类在上个世纪曾经用40年时间将世界人口翻了一翻，如果按这个速度发展下去，用不了一千年，地球上的每个角落都将挤满人，每个人只能得到一张报纸大小的地方。科学家们经过计算，得出地球上的植物每年产生的物质折合成能量为660×1015大卡。而50亿人一年要消耗45.6×1014,只占总量的0.6%多一点。但事实上，地球上可供人食用的植物仅占全部植物的1%左右。有科学家认为，按人类可食植物及地球上可用土地来推算，地球大约能承受七八十亿人口生存，而另一部分科学家则认为可供养470亿人口。后者理论上将可用土地增加了近七倍，这似乎是不可能的，更何况限制人口的因素还远不止仅仅是吃饭的问题。而单就吃饭问题而言，其营养水平也值得考虑。比如我国已经基本解决了温饱，但平均营养水平还较低，肉、蛋、奶、水果的人均消费仅为美国的十分之一。如果我们的饮食水平要达到发达国家的标准，理想人国应为7.8亿。有人认为地球可利用土地达107亿公顷，按人均需要0.2公顷算将非常乐观；有人认为这一数字被夸大，实际只有32亿公顷，且人均占有应为0.4至0.9公顷。按后者计算，世界人口不能高于100亿。
六、 关于石油的成因是一个至今仍争论不休的问题，一派主张有机成因，另一派主张无机成因。有机成因派认为石油是植物或动物或动植物混合物埋藏地下后，在隔绝空气、高温高压下不断分解化合而形成的。无机成因派则认为地球内部或太空中本来就存在碳氢化合物，正是这些碳氢化合物形成了石油。争论双方都掌握一些有利于自己的证据，也都有一些解释不了的问题。比如，有机派说地球内部不可能有大量的水来形成碳氢化合物；无机派说古代生物遍地都是，为什么石油分布却极不均匀？而且油气田常出现伴生氦，但生物对氦的聚集并无作用。按有机派理论，石油生成于沉积岩层中，它的形成不会与沉积层同时，可人们却在沉积层中发现了与其同时形成的石油物质-烃，还在火成岩中也发现有碳、氢甚至天然气。按无机派理论，地球形成时就吸收了原始大气中的碳氢化合物，但原始地球高温熔融状态却会使碳氢化合物分解，难以冷凝，所以不可能形成石油。
七、 关于地球在收缩还是在膨胀的问题早在16世纪就已经提出来。一些人认为地球是在逐渐变冷收缩，因为表面先冷却凝成硬壳，所以进一步的收缩会使表面发生褶皱，就像苹果干瘪的过程。这也就是山脉形成的原因。但这一理论解释不了为什么山脉的分布具有一定的构造方向，因为如果按这种理论，山脉的走向应该杂乱无章。后来人们发现地球内部的放射性元素蜕变时发出大量热，地球不是在变冷而是变热，这就从根本上否定了前者。膨胀论者提出，地球各大陆原来为一块，之所以分开，就是因为地球膨胀的缘故。而膨胀的原因是由于上层高密度岩石受热后变成低密度岩石体积变大造成的。这有点像后来出现的板块学说，虽然它们本质上不同。膨胀论者计算出原始地球的半径比现在要小很多，约为现在的三分之二。后来又有人提出了热收缩理论，说是地核外围物质熔化进入地核时会因密度增加而体积减小。这种理论的发明者确信地球每年收缩十分之一毫米。
八、 19世纪末至20世纪初，科学家提出了大陆漂移理论，现在这一理论已经广为人们所认同，因为它能解释很多地学现象。这一理论认为，现在的几大陆过去曾经是一块大陆。由于大陆是漂在流体状态的地幔上的，而地幔又在不停地对流，所以就把浮在它上面的大陆板块扯裂并推开。人们发现各大板块居然可以像七巧板那样拼起来，这无疑是最好的证据啦。大陆漂移的根本原因就在于地幔的对流，热的地幔物质向上升，升到大洋底再向两边分开并形成年轻的洋底板块。洋底板块与大陆板块交接并钻进大陆板块下面，重新进入地幔中继续参与地幔的对流运动。而问题偏偏就出在这里。反对者说，因为板块碰撞运动而形成高山的现象为什么没有在洋底板块中产生，要知道大陆板块厚达数十公里，而洋底板块则仅五六公里，洋底板块有那么大的力量去挤压大陆板块并使大陆形成高山，为什么它自己平平坦坦不起褶皱呢？按照漂移理论，地幔上升到洋底就会形成洋中脊并从这个位置分向两边，所以上升的地幔岩流应该与洋中脊相互依存，而事实上却并非完全如此，有的洋中脊还正在一头钻进大陆板块下，这恰恰与漂移理论背道而驰。大陆是否在漂移，这漂移的动力是什么？现在还得不出确切的答案。
九、 温室效应与海平面上升的问题近些年来被人们所熟知，但它却还是一个没有准确答案的问题。在地球的历史上，气候曾多次发生剧烈变化，相应的海平面也几升几降。科学家经过对澳大利亚海岸的研究发现，近100年来，这里的海岸线平均每年要后退1.5米。其他一些地方的海岸线也在后退，有的后退速度更快。这样的速度似乎超出了自然规律，科学家们开始把它归结于人为，认为是人类过多燃烧能源造成的。大量的燃烧会产生大量的二氧化碳，大气中的二氧化碳增多如同给地球盖上一床棉被，地球变成了一个大温室。在这种情况下，南极巨大的冰盖会融化，使海平面上升。如果南极冰盖全部融化掉，地球海平面将上升6米，这将是一场灭顶之灾。但有科学却不以为然，他们认为，温室效应虽然是存在的，但当冰融化时必然要从大气中吸收热量，同时大量浮冰分布在南太平洋，使洋面接受阳光照射减少，这些形成正负反馈，又可以降低全球气温。还有科学家说，大气中的二氧化碳增多，绿色植物的光合作用就会加强，这样也会使二氧化碳的增长得到控制。另外，气温上升时水体温度也将上升，进而蒸发量增大，加大大气层湿度。云量增多，减少光照，地表降温，全球性降水增多的同时极地也会聚积大量的水，形成新的冰盖，导致海平面下降。而且，燃烧时产生的浮尘使光辐射降低，也会导致地表温度下降。
十、 通古斯大爆炸过去一个世纪了，但它仍旧还是一个世界著名的大谜团。虽然多数人们都相信这是一次天外来客的大碰撞，但谁也拿不出确凿的证据。一些科学家认为，是一颗巨大的冰雪彗星在空中爆炸，所以既没有像陨石撞击后形成的大坑，也没能留下什么残渣碎屑。一些科学认为那是由天外飞来的反物质造成的。当这颗反物质冲入地球大气时，就会产生巨大的爆炸，正反物质瞬间全部转化为能量，所以既见不到残渣碎屑，也看不到陨石坑。他们认为，这样的爆炸会使大气中的放射性碳素增加并在树木生长中反映出来。结果还真的在树木中发现了高含量的碳14。但提出该理论的科学家自己却很慎重，认为并不一定可靠。有人认为是地下天然气冒出地面在空中聚集，后遇雷暴引起爆炸。更有一些离奇见解，如地外高级智慧发射激光引起、黑洞钻入地球、太阳等离子团撞击等等。几乎年年都有人到通古斯去考察，但带回来的往往是又一场争论。
作者：周文普
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