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海洋科学体系包括基础性科学、应用与技术研究、管理与开发研究。
基础性科学的分支学科体系包括物理海洋学、化学海洋学、生物海洋学、海洋地质学、环境海洋学、海气相互作用以及区域海洋学等。
应用与技术研究的分支有卫星海洋学、渔场海洋学、军事海洋学、航海海洋学、海洋声学、光学与遥感探测技术、海洋生物技术、海洋环境预报以及工程环境海洋学等。
管理、开发研究的分支有海洋资源、海洋环境功能区划、海洋法学、海洋监测与环境评价、海洋污染治理、海域管理等。
海洋科学研究的特点:
首先,它明显地依赖于直接的观测,其次是信息论、控制论、系统论等方法多种方法融合,第三,学科分支细化与相互交叉、渗透并重,而综合与整体化研究的趋势日趋明显。
(二)地球运动和结构
2.[熟悉]:
科氏力(地球自转偏向力)的作用;
科氏力与地球自转产生的惯性离心力差别
科氏力(地球自转偏向力)的作用:
地球上只有相对地球运动的物体,才会受到科氏力(地球自转偏向力)的作用。
该力不改变运动物体的运动速度,只改变运动物体的方向,在北半球,总是使运动物体向右偏,南半球则向左偏。
地球自转产生的惯性离心力:
在地球上的物体,都会受到的由于地球自转产生的惯性离心力,在不同的纬度惯性离心力大小不同。
3.[掌握]:
地球圈层结构及内部和外部圈层的构成
地球的圈层结构:
地球是一个具有同心圈层结构的非均质体,以地球固体表面为界分为内圈和外圈。
内圈和外圈又再分为几个圈层,每个圈层都有自己的物质运动特征和物理化学性质。
内圈:
地球内部物质呈同心层圈结构,各圈层间存在着地震波速度变化明显的界面(或称不连续面),它们把地球内部分为地壳、地幔和地核三大圈层。
地球上部根据地震波横波速度变化划分出软流圈和岩石圈,地幔又分为上地幔和下地幔,地核又分为外核和内核。
外圈:
地球固体表面以上的外圈,根据物质性状可以分为大气圈、水圈和生物圈。
4.[熟悉]:
地球表面海陆分布的特点
地球表面海陆分布的特点:
地球表面总面积约5.1×
108km2,分属于陆地和海洋。
如以大地水准面为基准,陆地面积为1.49×
108km2,占地表总面积的29.2%;
海洋面积为3.61×
108km2,占地表总面积的70.8%。
海陆面积之比为2.5:
1,可见地表大部分为海水所覆盖。
地球上的海洋是相互连通的,构成统一的世界海洋;
而陆地是相互分离的,故没有统一的世界大陆。
在地球表面,是海洋包围、分割所有的陆地,而不是陆地分割海洋。
地表海陆分布极不均衡。
1)、陆地主要分布在北半球。
在北半球,陆地占其总面积的67.5%,在南半球,陆地占总面积的32.5%。
北半球海洋和陆地的比例分别为60.7%和39.3%,南半球海陆比例分别是80.9%和19.1%。
如果以经度0°
、北纬38°
的一点和经度180°
、南纬47°
的一点为两极,把地球分为两个半球,海陆面积的对比达到最大程度,两者分别称“陆半球”和“水半球”。
陆半球的中心位于西班牙东南沿海,陆地约占47%,海洋占53%;
这个半球集中了全球陆地的81%,是陆地在一个半球内最大的集中。
水半球的中心位于新西兰的东北沿海,海洋占89%,陆地占11%;
这个半球集中了全球海洋的63%,是海洋在一个半球的最大集中。
这就是它们分别称为陆半球和水半球的原因。
必须说明,即使在陆半球,海洋面积仍然大于陆地面积。
陆半球的特点,不在于它的陆地面积大于海洋(没有一个半球是这样),而在于它的陆地面积超过任何一个半球;
水半球的特点,也不在于它的海洋面积大于陆地(任何一个半球都是如此),而在于它的海洋面积比任何一个半球都大。
2)、南半球的水域连成一体;
北半球陆地几乎连成一体。
太平洋、大西洋和印度洋就像深入大陆的三个大湾。
3)、北极是水,南极是陆。
(三)海、洋概观
5.[掌握]:
洋、海、海湾、海峡的概念
[熟悉]:
海和洋的主要特征
洋:
洋或称大洋,是海洋的主体部分,一般远离大陆,面积广阔,深度大,一般>2000m;
海洋要素如盐度、温度等不受大陆影响,具有独立的潮汐系统和强大的洋流系统。
海:
海是海洋的边缘部分,被陆地围隔成的形态各异的小水体。
海的深度较浅,平均深度一般在2000m以内。
其温度和盐度等海洋水文要素受大陆影响很大,并有明显的季节变化。
水色低,透明度小,没有独立的潮汐和洋流系统,潮波多系由大洋传入,但潮汐涨落往往比大洋显著。
海湾:
海湾是洋或海延伸进大陆且深度逐渐减小的水域,一般以入口处海角之间的连线或入口处的等深线作为与洋或海的分界。
海湾中的海水可以与毗邻海洋自由沟通,故其海洋状况与邻接海洋很相似,但在海湾中常出现最大潮差。
海峡:
海峡是两端连接海洋的狭窄水道。
海峡最主要的特征是流急,特别是潮流速度大。
海湾潮差、海峡流速的主要特征
当潮波传入不同形态的海区,将有不同的波动形式,如果是窄长半封闭海湾,由于湾顶的反射将形成驻波;
若在半封闭的宽海湾,因科氏力对潮波运动的影响不能忽略,潮波成为旋转潮波;
当在长海峡中传播,由于地转效应也使潮波发生变形。
在不同形态的海区,潮流、潮汐的变化规律往往有较大的差异,即使是相近的海区,潮差及潮时都可能不一样,潮汐动力理论对这些现象能给出很好的解释。
表各种形态中潮波特性的比较(据文献)
长海峡(北半球)
窄长半封闭海湾
半封闭宽海湾(北半球)
潮波
前进波
驻波(因湾顶全反射形成)
两驻波的叠加(因湾顶反射与地转效应形成)
潮流
来复流
高潮:
流向与潮波传向相同
低潮:
流向与潮波传向相反
高、低潮时流速最大
半潮面时流速为0
涨潮向里,高潮时流速为0
退潮向外,低潮时流速为0
半潮面时流速最大
湾顶处潮流始终为0
旋转流
潮流矢量反时针偏转
矢量末端联线为椭圆
无潮点潮流始终为最大各地潮流始终不为0
等潮
时线
一组与潮波传向垂直的直线
各地高潮的发生时刻取决于潮波的波速和波向
一条与潮波传向相同的直线
各地同时达到高潮
绕无潮点反时针偏转
潮差
沿潮波传向看右岸大于左岸
不存在无潮线
湾顶大,湾口小
存在无潮线(离湾顶λ/4处)
岸边大,中间小
存在无潮点
6.[熟悉]:
海按照位置的分类;
中国近海海洋区域划分及基本形态特征
海洋按照位置的分类:
海的分类(按所处位置):
陆间海、内海和边缘海。
陆间海是指位于大陆之间的海,面积和深度都较大,如地中海、红海和加勒比海。
内海是伸入大陆内部的海,面积较小,其水文特征受周围大陆的强烈影响,如渤海和波罗的海等。
陆间海和内海一般只有狭窄的水道与大洋相通,其物理性质和化学成分与大洋有明显差别。
边缘海位于大陆边缘,以半岛、岛屿或群岛与大洋分隔,但水流交换通畅,如东海、日本海、白令海等。
世界大洋按照位置的分类:
太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋
1、渤海:
内陆海,从老铁山角(老铁山头)至蓬莱角(登州头)联线与黄海为界。
面积7.7万km2,平均深度18m,最深83m。
2、黄海:
半封闭浅海,南界为启东嘴至济州岛连线与东海相接。
面积38万km2,平均深度44m,最深超过100m。
地形中央凹地。
3、东海:
太平洋边缘海,水域辽阔,面积77万km2,平均深度370m,最深2719m。
4、南海:
太平洋边缘海,350万km2,平均深度1212m,最深5377m。
属于深海,大陆架、大陆坡和深海盆地等形态相当齐全。
中国近海各海区所属海洋类型
一、渤海
渤海是中国内海。
是深入中国大陆的近封闭性的一个浅海。
它通过东面的渤海海峡与黄海相沟通;
其北、西、南三面均被陆地包围,即分别邻接辽宁、河北、山东三省和天津市。
渤海海峡北起辽东半岛南端的老铁山角,南至山东半岛北端的蓬莱角,宽度约106km。
渤海的总面积为
,海区平均水深仅18m,最深处也只有83m,位于老铁山水道西侧。
渤海海岸以粉砂淤泥质海岸占优,尤以渤海湾与莱州湾为最。
黄河口附近的三角洲海岸,则是比较典型的扇状三角洲海岸。
辽东半岛西岸盖平以南,小凌河至北戴河,鲁北沿岸虎头崖至蓬莱角等几段,属基岩沙砾质海岸。
二、黄海
黄海是全部位于大陆架上的一个半封闭的浅海。
因古代黄河在江苏北部入海时,携带大量泥沙而来,使水色呈黄褐色,从而得名。
黄海北界辽宁,西傍山东、江苏,东邻朝鲜、韩国,西北边经渤海海峡与渤海沟通,南面以长江口北岸的启东嘴至济州岛西南角的连线与东海相接,东南面至济州海峡。
习惯上,以山东半岛的成山角与朝鲜半岛的长山串连线为界,将黄海分为两部分:
北黄海和南黄海。
黄海南北长870公里,东西宽约556公里,最窄处193公里,总面积38万平方公里,其中北黄海面积
,南黄海面积更大,为
,比渤海大3倍多。
黄海海底为一近南北向的浅海盆,西、北、东三面向中部及东南部倾斜,坡度较缓,平均坡度为0°
01′21〃,中部水深约60~80米,最大水深位于济州岛西北,可达140米。
平均水深44米,具西浅东深,北浅南深的特征。
黄海海岸类型复杂。
沿山东半岛、辽东半岛和朝鲜半岛,多为基岩沙砾质海岸或港湾式沙质海岸。
苏北沿岸至长江口以北以及鸭绿江口附近,则为粉砂淤泥质海岸。
三、东海
是西太平洋的一个边缘海。
为一西有宽广陆架、东有深海槽,兼有深浅海特征,海况十分复杂的海区。
位于中国近海的中部,西接中国大陆,北以长江口北岸的启东嘴与济州岛西南角连线和黄海相连。
东北部以济州岛—五岛列岛—长崎半岛南端连线为界,并经对马海峡及朝鲜海峡与日本海相通。
东以九州岛、琉球群岛和台湾诸岛连线与太平洋相隔。
南以福建、广东省交界线经东山岛南端至台湾南端猫鼻头连线与南海为界。
面积约
,相当于黄海的2倍,渤海的10倍。
平均深度约为370m,最大水深2719m,位于台湾东北方的冲绳海槽中。
东海岛屿众多,东部各岛间有一系列海峡、水道与太平洋相通。
东海沿岸的最大海湾为杭州湾。
流入东海的河流主要有长江、钱塘江、闽江、瓯江和浊水溪等。
其中以长江的径流量最大,为东海沿岸低盐水的主要来源。
海岸类型北部多为侵蚀海岸,但在杭州湾以南至闽江口以北,也间有港湾淤泥质海岸。
南部在北纬27度以南,则有红树林海岸,属于生物海岸的一种;
台湾东岸则属于典型的断层海岸,陡崖逼临深海,峭壁高达数百米。
四、南海
南海位于我国大陆的南方。
南海是我国最深、最大的海,也是仅次于珊瑚海和阿拉伯海的世界第三大陆缘海。
位居热带,海底高台上多珊瑚礁,大陆架富石油。
盛产鱼、虾和名贵海产。
南海北边是我国广东、海南、广西、福建和台湾等省区,以广东省南澳岛到台湾省本岛南端(一作经澎湖到台湾东石港)一线同东海分界。
东南边至菲律宾群岛,西南边至越南和马来半岛,最南边的曾母暗沙靠近加里曼丹岛。
整个南海几乎被大陆、半岛和岛屿所包围。
南海东北部经台湾海峡和东海与太平洋相通,南部经马六甲海峡与爪哇海、安达曼海、印度洋相通,东部经巴士海峡通苏禄海。
它的面积最广,约有
,几乎为渤、黄、东海面积总和的3倍。
南海也是邻接我国最深的海区,平均水深约1212m,最深处在马尼拉海沟南端,可达5377m。
北部有珠江、红河、湄公河、湄南河等注入。
南海岸线绵长,曲折多变,形态类型更为复杂,但以各种形式的生物海岸占优势,如众多的红树林海岸和各种形式的珊瑚礁海岸。
珠江口附近属于三角洲海岸,但以多汊道多岛屿为特色。
7.[掌握]:
世界大洋按照位置的划分及各大洋形态特征
世界大洋的划分
世界大洋通常被分为四大部分,即太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋。
太平洋是面积最大、最深的大洋,其北侧以白令海峡与北冰洋相接;
东边以通过南美洲最南端合恩角的经线(68°
W)与大西洋分界;
西以经过塔斯马尼亚岛的经线(146°
51E)与印度洋分界。
印度洋与大西洋的界线是经过非洲南端厄加勒斯角的经线(20°
E)。
大西洋与北冰洋的界线是从斯堪的纳维亚半岛的诺尔辰角经冰岛、过丹麦海峡至格陵兰岛南端的连线。
北冰洋大致以北极为中心,被亚欧和北美洲所环抱,是世界最小、最浅、最寒冷的大洋。
世界各大洋形态特征
1)、太平洋
面积最大:
占地表总面积1/3,海洋表面积的1/2;
平均深度4028m,东西最宽达半个赤道。
海底地形:
东部洋脊为主;
东北部为洋盆,上有断裂带;
中部海山集中,群岛很多;
北部和西部多岛弧、海沟和边缘海。
2)、大西洋
面积:
占世界大洋面积1/4,平均深度3627m。
海沟4个,最深9218m。
洋脊横贯南北。
赤道窄,分南北大西洋,海岸形态:
南:
平直无附属海;
北:
迂回曲折,多岛屿、港湾和附属海
3)、印度洋
面积:
占世界洋面积的1/5,平均深度超过大西洋,平均3897m。
最深7450m。
“入”字型洋脊:
由南而北扩张速度减小。
4)、北冰洋
最小,水深最浅,平均1200m。
有人称其为北极地中海。
具有世界上最宽的大陆架:
1000km。
“南大洋”的概念
太平洋、大西洋和印度洋靠近南极洲的那一片水域,在海洋学上具有特殊意义。
它具有自成体系的环流系统和独特的水团结构,既是世界大洋底层水团的主要形成区,又对大洋环流起着重要作用。
因此,从海洋学(而不是从地理学)的角度,一般把三大洋在南极洲附近连成一片的水域称为南大洋或南极海域。
联合国教科文组织(UNESCO)下属的政府间海洋学委员会(IOC)在1970年的会议上,将南大洋定义为:
“从南极大陆到南纬40°
为止的海域,或从南极大陆起,到亚热带辐合线明显时的连续海域。
”
(四)海岸带和海底地形
8.[掌握]:
海岸带、潮间带等概念
海岸带组成
海岸带类型
海岸带概念:
海岸带是海陆交互作用的地带。
水位升高便被淹没、水位降低便露出的狭长地带即是海岸带。
海岸带组成:
现代海岸带一般包括海岸、海滩和水下岸坡三部分或称之为潮上带、潮间带、潮下带。
.
潮上带、潮间带、潮下带概念:
海岸是高潮线以上狭窄的陆上地带,大部分时间裸露于海水面之上,仅在特大高潮或暴风浪时才被淹没,又称潮上带。
海滩是高低潮之间的地带,高潮时被水淹没,低潮时露出水面,又称潮间带。
水下岸坡是低潮线以下直到波浪作用所能到达的海底部分,又称潮下带。
海岸带类型:
全国海岸带和海涂资源综合调查《简明规程》将我国海岸分为河口岸、基岩岸、砂砾质岸、淤泥质岸、珊瑚礁岸和红树林岸等六种基本类型。
9.[掌握]:
大陆边缘类型及各部分的名称
大陆边缘各部分的名称及基本特征:
大陆边缘是大陆与大洋之间的过渡带,按构造活动性分为稳定型和活动型两大类。
稳定型大陆边缘由大陆架、大陆坡和大陆隆三部分组成.
大陆架简称陆架,亦称大陆浅滩或陆棚。
根据1958年国际海洋法会议通过的《大陆架公约》,大陆架定义为“邻接海岸但在领海范围以外深度达200m或超过此限度而上覆水域的深度容许开采其自然资源的海底区域的海床和底土”,以及“邻近岛屿与海岸的类似海底区域的海床与底土”。
依自然科学的观点,大陆架则是大陆周围被海水淹没的浅水地带,是大陆向海洋底的自然延伸。
其范围是从低潮线起以极其平缓的坡度延伸到坡度突然变大的地方为止。
大陆坡是一个分开大陆和大洋的全球性巨大斜坡,其上限是大陆架外缘(陆架坡折),下限水深变化较大。
大陆坡的坡度一般较陡,但不同海区差别很大,Sherpard(1973)计算的世界大陆坡的平均坡度为4°
17ˊ。
大陆坡一般宽度大、坡度小,多数大陆坡的表面崎岖不平,其上发育有复杂的次一级地貌形态,最主要的是海底峡谷和深海平坦面。
海底峡谷是陆坡上一种奇特的侵蚀地形,它形如深邃的凹槽切蚀于大陆坡上,横剖面通常为“V”型,下切深度数百甚至上千米,谷壁最陡40°
以上,与陆上河谷极为相似。
大陆隆又叫大陆裾或大陆基,是自大陆坡坡麓缓缓倾向洋底的扇形地,位于水深(2000~5000)m处。
它跨越陆坡坡麓和大洋底,是由沉积物堆积而成的沉积体。
大陆隆表面坡度平缓,沉积物厚度巨大,常以深海扇的形式出现。
大陆隆的巨厚沉积是在贫氧的底层水中堆积的,富含有机质,具备生成油气的条件。
活动型大陆边缘与现代板块的汇聚型边界相一致,是全球最强烈的构造活动带,集中分布在太平洋东西两侧,故又称太平洋型大陆边缘。
最大特征是具有强烈而频繁的地震(释放的能量占全世界的80%)和火山(活火山占全世界80%以上)活动,有环太平洋地震带和太平洋火环之称。
太平洋型大陆边缘又可进一步分为岛弧亚型和安第斯亚型两类,两者都以深邃的海沟与大洋底分界。
海沟是由于板块的俯冲作用而形成的深水(>6000m)狭长洼地,往往作为俯冲带的标志。
海沟长数百至数千千米,宽数千米至数十千米,横剖面呈不对称的“V”形,一般是陆侧坡陡而洋侧坡缓。
全球共识别出海沟20多条,绝大多数分布在太平洋周缘,其中深度超过万米的6条海沟也全部在太平洋。
洋中脊的定义及分布特征
大洋中脊又称中央海岭,是指贯穿世界四大洋、成因相同、特征相似的海底山脉系列。
它全长6.5×
104km,顶部水深大都在2~3km,高出盆底1~3km、有的露出海面成为岛屿,是世界上规模最巨大的环球山系.
大洋中脊体系在各大洋的展布各具特点。
在大西洋,中脊位居中央,延伸方向与两岸平行,边坡较陡,称为大西洋中脊;
印度洋中脊也大致位于大洋中部,但歧分三支,呈“入”字型展布;
在太平洋内,因中脊偏居东侧且边坡平缓,故称东太平洋海隆。
大洋中脊的北端在各大洋分别延伸上陆,如印度洋中脊北支延展进入亚丁湾、红海,并与东非大裂谷和西亚死海裂谷相通;
东太平洋海隆北端通过加里福尼亚湾后潜没于北美大陆西部;
大西洋中脊北支伸入北冰洋的部分成为北冰洋中脊,在勒拿河口附近伸进西伯利亚。
太平洋、印度洋和大西洋中脊的南端互相连接,东太平洋海隆的南部向西南绕行,在澳大利亚以南与印度洋中脊东南支相接,印度洋中脊的西南分支绕行于非洲以南与大西洋中脊南端相连。
大洋中脊的轴部都发育有沿其走向延伸的断裂谷地,称为中央裂谷,向下切入的深度约(1~2)km,宽数十至一百多千米。
中央裂谷是海底扩张中心和海洋岩石圈增生的场所,沿裂谷带有广泛的火山活动。
海底地貌所包括内容
海底地貌所包括内容:
大陆边缘、洋中脊、海盆。
大洋盆地是指大洋中脊坡麓与大陆边缘(大西洋型的大陆隆、活动型的海沟)之间的广阔洋底,约占世界海洋面积的1/2。
大洋盆地的轮廓受洋中脊分布格局的控制,在大洋盆地中还分布着一些隆起的正向地形,它们进一步把大洋盆地分割成许多次一级盆地。
大洋盆地水深一般为(4~6)km,局部可超过6km。
10.[了解]:
海底构造主要学说
大陆漂移说、海底扩张说、板块构造说
大陆漂移的观点一般认为魏格纳是大陆漂移说的创始人。
大陆漂移说立足于陆块漂浮的地壳均衡理论。
他认为,地球上所有大陆在中生代以前曾结合成统一的联合古陆(Pangaea),或称泛大陆,其周围是围绕泛大陆的全球统一海洋——泛大洋。
中生代以后,联合古陆解体、分裂,其碎块——即现代的各大陆块逐渐漂移到今日所处的位置[6]。
由于各大陆分离、漂移,逐渐形成了大西洋和印度洋,泛大洋(古太平洋)收缩而成为现今的太平洋
Hess(1960,1962)和Dietz(1961)几乎同时提出了“海底扩张”这一概念,大洋中脊轴部裂谷带是地幔物质涌升的出口,涌出的地幔物质冷凝形成新洋底,新洋底同时推动先期形成的较老洋底逐渐向两侧扩展推移,这就是海底扩张。
海底扩展移动的速度大约为每年几厘米。
“板块”一词是Wilson(1965)后经Morgan、McKenzie、Parker、LePichon等人的不断综合和完善,于1968年正式提出了“板块构造”学说。
地球表层刚性的岩石圈并非“铁板一块”,它被一系列构造活动带(主要是地震活动带)分割成许多大小不等的球面板状块体,每一个构造块体就叫岩石圈板块,简称板块。
板块构造学说初创时曾将全球划分为六大板块:
欧亚板块、太平洋板块、美洲板块、非洲板块、印度-澳大利亚板块(也称印度板块、印度洋板块或澳大利亚板块)和南极洲板块;
后来又把美洲板块划分为北美板块和南美板块,这样全球可划分为七个板块。
它们属于一级大板块,一般既包括陆地,也包括海洋,控制着全球板块运动的基本特征。
不过现在比较流行的是十二板块的划分方案,除七大板块外,还有纳兹卡板块,科科斯板块、加勒比板块、菲律宾海板块和阿拉伯板块。
板块构造学说是大陆漂移和海底扩张的引伸和发展.
(五)海洋矿产资源和动力资源
11.[掌握]:
海洋主要矿产资源类型(滨海砂矿、海底石油、天然气水合物、锰结核、热液硫化物等)
★滨海矿沙
当陆上碎屑物质被径流搬运至河口、海滨地带,或者原地残存的物质和海底产物经波浪、潮流、沿岸流反复分选,其中一些化学性能稳定和密度较大的有用矿物,在特定地貌部位富集到具有经济意义时便成为滨海砂矿。
此类矿产开采方便、选矿技术简单、投资小,是开发最早的海底矿产资源。
滨海砂矿的种类很多,Cronan(1980)将滨海砂矿分为非金属砂矿、重金属砂矿、宝石及稀有金属砂矿三大类,每大类包括若干种。
据统计,滨海钛铁矿产量占世界钛铁砂矿总产量的30%、锡砂占70%、独居石占80%、金红石占98%、金刚石占90%、锆石占96%。
一个滨海砂矿往往是由一种或几种矿产为主、有时伴生有若干种有用矿物的不同组合。
我国是世界上滨海砂矿种类较多的国家之一,矿种多达60多种,总探明储量达数亿吨。
具有工业开采价值的主要有钛铁矿、锆石、金红石、磷钇矿、铌铁矿、钽铁矿及石英砂等。
我国滨海以海积砂矿为主,其次为海/河混合堆积砂矿,多数矿床以共生─伴生组合形式存在。
★海底石油和天然气
海底石油和天然气是最重要的海底矿产资源。
自50年代以来,世界油气勘探和开采工作由陆地逐渐转向海洋,目前已有100多个国
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