1
板 块 构 造与汶川地震
2
第一节从大陆漂移到板块构造
－板块学术的起源的沿革
3
板块构造学术
20世纪 60年代兴起的当代地球科学中最有影响的全球构造学说。它认为地球的岩石圈分裂成为若干巨大的板块，岩石圈板块沿着塑性软流圈之上发生大规模水平运动；板块与板块之间或相互分离，或相互汇聚，或相互平移，引起了地震、火山和构造运动。板块构造说囊括了大陆漂移、海底扩张、转换断层、大陆碰撞等概念，为解释全球地质作用提供了颇有成效的格架。
4
1,大陆漂移说
1910年，德国气象学家魏格纳（ Alfred Lothar
Wegener,1880-1930）偶然发现大西洋两岸的轮廓极为相似。此后经研究、推断，他在 1912年发表,大陆的生成,,1915年发表,海陆的起源,,
提出了大陆漂移学说。该学说认为在古生代后期
（约三亿年前）地球上存在一个“泛大陆”，相应地也存在一个“泛大洋”。后来，在地球自转离心力和天体引潮力作用下，泛大陆的花岗岩层分离并在分布于整个地壳中的玄武岩层之上发生漂移，逐渐形成了现代的海陆分布。
5
南美洲非洲
6
如大西洋两岸的轮廓问题；
非洲与南美洲发现相同的古生物化石及现代生物的亲缘问题；
南极洲、非洲、澳大利亚发现相同的冰碛物；
南极洲发现温暖条件下形成的煤层等等。
但它有一个致命弱点：动力
7
2,海底扩张说
上世纪五十年代，海洋探测的发展证实海底岩层薄而年轻（最多二、三亿年，而陆地有数十亿年的岩石）；另 1956年开始的海底磁化强度测量发现大洋中脊两侧的地磁异常是对称的。据此，美国学者赫斯
（ H.H.Hess）提出海底扩张学说，认为地幔软流层物质的对流上升使海岭地区形成新岩石，并推动整个海底向两侧扩张，最后在海沟地区俯冲沉入大陆地壳下方。
8
9
2,海底扩张说
1965年加拿大 J.T.威尔逊建立转换断层概念，并首先指出，连绵不绝的活动带网络将地球表层划分为若干刚性板块。
正是海底扩张学说的动力支持，加上新的证据
（古地磁研究等）支持大陆确实很可能发生过漂移，从而使复活的大陆漂移学说（板块构造学说也称新大陆漂移学说）开始形成。
10
11
3,板块构造学说的诞生
1967至 1968年期间，美国 W.J.摩根,D.P.麦肯齐、
R.L.帕克与法国 X.勒皮雄将转换断层概念外延到球面上，定量地论述了板块运动，确立了板块构造说的基本原理。
1968年，美国 B.L.艾萨克斯,J.奥利弗和 L.R.赛克斯进一步阐述了地震与板块活动之间的联系,并将这一新兴理论称作,新全球构造”。
目前常用的术语“板块构造”，是麦肯齐和摩根在
1969年提出的。
12
板块的概念
所谓板块指的是岩石圈板块，包括整个地壳和莫霍面以下的上地幔顶部，也就是说地壳和软流圈以上的地幔顶部。新全球构造理论认为，不论大陆壳或大洋壳都曾发生并还在继续发生大规模水平运动。但这种水平运动并不象大陆漂移说所设想的，发生在硅铝层和硅镁层之间，而是岩石圈板块整个地幔软流层上像传送带那样移动着，大陆只是传送带上的“乘客”。
13
第二节板块的划分
14
一,六大板块
欧亚板块
非洲板块
美洲板块 （可分南美洲板块和北美洲板块）
印度板块 （印度洋板块、澳大利亚板块）
南极洲板块
太平洋板块。
15
欧亚板块、非洲板块、美洲板块、印度板块（或称印度洋板块、澳大利亚板块）、南极洲板块和太平洋板块。
16
17
二、板块的划分依据板块是由地震带所分割的内部地震活动较弱的岩石圈单元。由于板块的横向尺度比厚度大得多，故得名。狭长而连续的地震带勾划出了板块的轮廓
18
19
三、三种类型的板块边界
离散型（分离型）边界－大洋中脊
汇聚型
① 俯冲边界（毕尼奥夫带）
洋－陆俯冲 洋－洋俯冲
② 碰撞边界 （陆－陆碰撞）
转换型（转换断层）
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俯冲边界洋－洋碰撞洋－
陆碰撞
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陆－陆碰撞造山带
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25
影片欣赏：火环 5’33’’
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第三节 地幔的物质对流与板块运动
28
地幔是均匀的吗？现代地球化学和地球物理资料表明，地幔是不均匀的，它可根据密度、矿物、化学元素等分出不同的“层”。那么在层内是否均匀呢？也不是的。地幔物质在横向上也不均匀，
至少在上地幔是如此。也就是说，地幔物质可以流动，且又是不均匀的。
29
地幔物质也是一样，会自发地进行均一化过程，只是这个均一化过程甚为漫长。
同时，地幔物质的对流也是不均一的。
据研究，地幔中可能存在五种形态的对流，它们是全地幔大尺度对流、上地幔小尺度对流、层状对流,D”层中极小尺度对流和热柱形态对流。
30
五种形态的对流地幔对流是板块运动的动力来源
31
从地球化学角度来说，地幔对流就像一个巨型搅拌器，它使地幔物质混合、均匀化，
但意义不仅仅是这些。地幔对流是动态的，
局部对流可能很快趋于均匀，而又与其他区域形成新的不均匀，自然产生新的对流。
从全地幔大尺度对流来说，板块运动使大洋板块插入地幔中，地壳新的、冷的物质加入，形成新的不均匀，促使对流系统重新调整。
32
在某种意义上说，板块运动不仅是驱动地幔对流的因素之一，同时还涉及到壳幔物质的交换 — 地壳物质加入地幔。另外，热柱对流方式可以将地幔物质带到地壳深部、浅部、表面 — 地幔物质侵入地壳。从地幔来的物质在地壳中可直接进入洋壳或在陆壳上，经抬升接受风化作用，随风化产物进入河流系统，经过千里迢迢的搬运，在海洋中沉积，有朝一日又可随板块运动回到地幔中，
完成一个全球循环。因此，地幔对流的发生可能导致全球至少是壳幔物质的均一化。
33
一般而言，如果板块运动 2厘米 /年，对于一个的平均为 8000千米宽的对流系统来说，
完成一个对流循环的时间为 10亿年。如果此种形态的对流开始于核幔分异之后，那么自地球形成至今，地幔仅仅被搅动了五次或稍多一些。 5次能把这么巨大而不均匀的“熔炉”中的物质搅拌均匀吗？因此，可以认为地幔特别是下地幔仍是不均匀的，它可能保持着分异之后的原始状态。这一点是容易理解的。
34
第 四 节地壳的生长点 — 洋中脊
35
大西洋洋中脊
36
37
按照一般想像，海洋离大陆愈近深度愈小，离大陆愈远深度愈大，海洋中心区应该最深。而事实恰好相反，海洋中部由于洋中脊的存在而变浅。除了近岸岛屿，出现在大洋中部、海洋下面的新生山脊称为洋中脊。它是海底的巨大山系，无论在太平洋和印度洋，还是在大西洋和北冰洋都有洋中脊分布。
洋中脊突出在深海平原之上，规模很大。大西洋中央的洋中脊从北极区开始，呈,S” 形向南延伸，
直至南极洲附近，长达万余千米，平均宽度为 1500
千米，平均高出海底 2000米左右，约占大西洋面积的 1/3。洋中脊由玄武岩等岩浆岩构成，这里地壳极不稳定，是地球上地震最活跃的地区之一。
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39
科学家们发现，洋中脊每年将海洋地壳以 0.5~5厘米的速度向两侧推移，人们多称之为海底扩张。这种现象是不是短暂的或暂时的，它在地质历史时期是否也发生过？倘若海底在扩张，从洋中脊向两侧的岩石年龄应该是不同的，应该随着远离洋中脊而增加，这一点已得到了证实。无论是对深海钻探取得的岩芯进行年龄测定，还是对海底平顶山和死火山上的沉积岩和火山岩进行古生物分析，或是同位素年龄测定都证明：离洋中脊愈近，岩石年龄愈轻，
离洋中脊愈远，岩石年龄愈老。而且这也证实，地质历史时期海底扩张是存在的。
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42
海底火山 4’
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第五节 板块运动与地震汶川 512特大地震成因分析
44
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汶川 512特大地震
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53
地震强度大（ 8级）
地震烈度大（ 11级）
极震区面积大极震区呈线性分布地震烈度在断裂带两侧具不对称性，下盘大于上盘、波及范围广汶川地震的特点
54
第五节地幔流体的蘑菇云
— 地幔柱
55
壳幔系统中，地幔物质除在大洋的洋中脊源源不断喷出外，还在远离板块边缘的一些地方以火山活动或隐伏火山活动方式将地幔物质带入地壳。
在地球科学中，将这种不在板块边缘的火山活动中心称为热点。目前的研究表明，在板块边缘也发生这种现象。随着对全球火山活动研究的积累，
发现全球热点的数量越来越多，全球在距今 1千万年期间，共有火山活动的热点 122个，其中大陆上 69个，大洋中有 53个。
56
地幔柱
热点火山喷发物也以玄武岩类为主，其岩浆较富集挥发分和大离子亲石元素如碱金属 K,Na和稀土元素，且具有高的 87Sr/86Sr,143Nd/144Nd、
206Pb/204Pb,207Pb/204Pb,208Pb/204Pb 值，个别的有高 3He/4He值。普遍认为，热点岩浆来源深度较洋中脊玄武岩浆要深。
这些岩浆来源于哪里，上地幔、下地幔？莫根
(Morgan)的地幔柱假说，能为我们很好地说明这个问题。
57
1971年，美国科学家莫根明确提出地幔柱的概念。所谓地幔柱是指起源于 核幔边界在地幔中上升的热物质流，它在地表表现为热点。自此，许多研究者经过详细观测和实验模拟研究，在
80年代末取得新突破，
形成了地幔柱学说体系。
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东非裂谷系
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哥伦比亚玄武岩成因：黄石公园热点 -
地幔柱的初始阶段
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影视欣赏：地球大裂缝 (33‘)
板 块 构 造与汶川地震
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第一节从大陆漂移到板块构造
－板块学术的起源的沿革
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板块构造学术
20世纪 60年代兴起的当代地球科学中最有影响的全球构造学说。它认为地球的岩石圈分裂成为若干巨大的板块，岩石圈板块沿着塑性软流圈之上发生大规模水平运动；板块与板块之间或相互分离，或相互汇聚，或相互平移，引起了地震、火山和构造运动。板块构造说囊括了大陆漂移、海底扩张、转换断层、大陆碰撞等概念，为解释全球地质作用提供了颇有成效的格架。
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1,大陆漂移说
1910年，德国气象学家魏格纳（ Alfred Lothar
Wegener,1880-1930）偶然发现大西洋两岸的轮廓极为相似。此后经研究、推断，他在 1912年发表,大陆的生成,,1915年发表,海陆的起源,,
提出了大陆漂移学说。该学说认为在古生代后期
（约三亿年前）地球上存在一个“泛大陆”，相应地也存在一个“泛大洋”。后来，在地球自转离心力和天体引潮力作用下，泛大陆的花岗岩层分离并在分布于整个地壳中的玄武岩层之上发生漂移，逐渐形成了现代的海陆分布。
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南美洲非洲
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如大西洋两岸的轮廓问题；
非洲与南美洲发现相同的古生物化石及现代生物的亲缘问题；
南极洲、非洲、澳大利亚发现相同的冰碛物；
南极洲发现温暖条件下形成的煤层等等。
但它有一个致命弱点：动力
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2,海底扩张说
上世纪五十年代，海洋探测的发展证实海底岩层薄而年轻（最多二、三亿年，而陆地有数十亿年的岩石）；另 1956年开始的海底磁化强度测量发现大洋中脊两侧的地磁异常是对称的。据此，美国学者赫斯
（ H.H.Hess）提出海底扩张学说，认为地幔软流层物质的对流上升使海岭地区形成新岩石，并推动整个海底向两侧扩张，最后在海沟地区俯冲沉入大陆地壳下方。
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2,海底扩张说
1965年加拿大 J.T.威尔逊建立转换断层概念，并首先指出，连绵不绝的活动带网络将地球表层划分为若干刚性板块。
正是海底扩张学说的动力支持，加上新的证据
（古地磁研究等）支持大陆确实很可能发生过漂移，从而使复活的大陆漂移学说（板块构造学说也称新大陆漂移学说）开始形成。
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3,板块构造学说的诞生
1967至 1968年期间，美国 W.J.摩根,D.P.麦肯齐、
R.L.帕克与法国 X.勒皮雄将转换断层概念外延到球面上，定量地论述了板块运动，确立了板块构造说的基本原理。
1968年，美国 B.L.艾萨克斯,J.奥利弗和 L.R.赛克斯进一步阐述了地震与板块活动之间的联系,并将这一新兴理论称作,新全球构造”。
目前常用的术语“板块构造”，是麦肯齐和摩根在
1969年提出的。
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板块的概念
所谓板块指的是岩石圈板块，包括整个地壳和莫霍面以下的上地幔顶部，也就是说地壳和软流圈以上的地幔顶部。新全球构造理论认为，不论大陆壳或大洋壳都曾发生并还在继续发生大规模水平运动。但这种水平运动并不象大陆漂移说所设想的，发生在硅铝层和硅镁层之间，而是岩石圈板块整个地幔软流层上像传送带那样移动着，大陆只是传送带上的“乘客”。
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第二节板块的划分
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一,六大板块
欧亚板块
非洲板块
美洲板块 （可分南美洲板块和北美洲板块）
印度板块 （印度洋板块、澳大利亚板块）
南极洲板块
太平洋板块。
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欧亚板块、非洲板块、美洲板块、印度板块（或称印度洋板块、澳大利亚板块）、南极洲板块和太平洋板块。
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二、板块的划分依据板块是由地震带所分割的内部地震活动较弱的岩石圈单元。由于板块的横向尺度比厚度大得多，故得名。狭长而连续的地震带勾划出了板块的轮廓
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三、三种类型的板块边界
离散型（分离型）边界－大洋中脊
汇聚型
① 俯冲边界（毕尼奥夫带）
洋－陆俯冲 洋－洋俯冲
② 碰撞边界 （陆－陆碰撞）
转换型（转换断层）
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俯冲边界洋－洋碰撞洋－
陆碰撞
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陆－陆碰撞造山带
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影片欣赏：火环 5’33’’
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第三节 地幔的物质对流与板块运动
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地幔是均匀的吗？现代地球化学和地球物理资料表明，地幔是不均匀的，它可根据密度、矿物、化学元素等分出不同的“层”。那么在层内是否均匀呢？也不是的。地幔物质在横向上也不均匀，
至少在上地幔是如此。也就是说，地幔物质可以流动，且又是不均匀的。
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地幔物质也是一样，会自发地进行均一化过程，只是这个均一化过程甚为漫长。
同时，地幔物质的对流也是不均一的。
据研究，地幔中可能存在五种形态的对流，它们是全地幔大尺度对流、上地幔小尺度对流、层状对流,D”层中极小尺度对流和热柱形态对流。
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五种形态的对流地幔对流是板块运动的动力来源
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从地球化学角度来说，地幔对流就像一个巨型搅拌器，它使地幔物质混合、均匀化，
但意义不仅仅是这些。地幔对流是动态的，
局部对流可能很快趋于均匀，而又与其他区域形成新的不均匀，自然产生新的对流。
从全地幔大尺度对流来说，板块运动使大洋板块插入地幔中，地壳新的、冷的物质加入，形成新的不均匀，促使对流系统重新调整。
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在某种意义上说，板块运动不仅是驱动地幔对流的因素之一，同时还涉及到壳幔物质的交换 — 地壳物质加入地幔。另外，热柱对流方式可以将地幔物质带到地壳深部、浅部、表面 — 地幔物质侵入地壳。从地幔来的物质在地壳中可直接进入洋壳或在陆壳上，经抬升接受风化作用，随风化产物进入河流系统，经过千里迢迢的搬运，在海洋中沉积，有朝一日又可随板块运动回到地幔中，
完成一个全球循环。因此，地幔对流的发生可能导致全球至少是壳幔物质的均一化。
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一般而言，如果板块运动 2厘米 /年，对于一个的平均为 8000千米宽的对流系统来说，
完成一个对流循环的时间为 10亿年。如果此种形态的对流开始于核幔分异之后，那么自地球形成至今，地幔仅仅被搅动了五次或稍多一些。 5次能把这么巨大而不均匀的“熔炉”中的物质搅拌均匀吗？因此，可以认为地幔特别是下地幔仍是不均匀的，它可能保持着分异之后的原始状态。这一点是容易理解的。
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第 四 节地壳的生长点 — 洋中脊
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大西洋洋中脊
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按照一般想像，海洋离大陆愈近深度愈小，离大陆愈远深度愈大，海洋中心区应该最深。而事实恰好相反，海洋中部由于洋中脊的存在而变浅。除了近岸岛屿，出现在大洋中部、海洋下面的新生山脊称为洋中脊。它是海底的巨大山系，无论在太平洋和印度洋，还是在大西洋和北冰洋都有洋中脊分布。
洋中脊突出在深海平原之上，规模很大。大西洋中央的洋中脊从北极区开始，呈,S” 形向南延伸，
直至南极洲附近，长达万余千米，平均宽度为 1500
千米，平均高出海底 2000米左右，约占大西洋面积的 1/3。洋中脊由玄武岩等岩浆岩构成，这里地壳极不稳定，是地球上地震最活跃的地区之一。
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科学家们发现，洋中脊每年将海洋地壳以 0.5~5厘米的速度向两侧推移，人们多称之为海底扩张。这种现象是不是短暂的或暂时的，它在地质历史时期是否也发生过？倘若海底在扩张，从洋中脊向两侧的岩石年龄应该是不同的，应该随着远离洋中脊而增加，这一点已得到了证实。无论是对深海钻探取得的岩芯进行年龄测定，还是对海底平顶山和死火山上的沉积岩和火山岩进行古生物分析，或是同位素年龄测定都证明：离洋中脊愈近，岩石年龄愈轻，
离洋中脊愈远，岩石年龄愈老。而且这也证实，地质历史时期海底扩张是存在的。
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海底火山 4’
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第五节 板块运动与地震汶川 512特大地震成因分析
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汶川 512特大地震
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地震强度大（ 8级）
地震烈度大（ 11级）
极震区面积大极震区呈线性分布地震烈度在断裂带两侧具不对称性，下盘大于上盘、波及范围广汶川地震的特点
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第五节地幔流体的蘑菇云
— 地幔柱
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壳幔系统中，地幔物质除在大洋的洋中脊源源不断喷出外，还在远离板块边缘的一些地方以火山活动或隐伏火山活动方式将地幔物质带入地壳。
在地球科学中，将这种不在板块边缘的火山活动中心称为热点。目前的研究表明，在板块边缘也发生这种现象。随着对全球火山活动研究的积累，
发现全球热点的数量越来越多，全球在距今 1千万年期间，共有火山活动的热点 122个，其中大陆上 69个，大洋中有 53个。
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地幔柱
热点火山喷发物也以玄武岩类为主，其岩浆较富集挥发分和大离子亲石元素如碱金属 K,Na和稀土元素，且具有高的 87Sr/86Sr,143Nd/144Nd、
206Pb/204Pb,207Pb/204Pb,208Pb/204Pb 值，个别的有高 3He/4He值。普遍认为，热点岩浆来源深度较洋中脊玄武岩浆要深。
这些岩浆来源于哪里，上地幔、下地幔？莫根
(Morgan)的地幔柱假说，能为我们很好地说明这个问题。
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1971年，美国科学家莫根明确提出地幔柱的概念。所谓地幔柱是指起源于 核幔边界在地幔中上升的热物质流，它在地表表现为热点。自此，许多研究者经过详细观测和实验模拟研究，在
80年代末取得新突破，
形成了地幔柱学说体系。
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东非裂谷系
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哥伦比亚玄武岩成因：黄石公园热点 -
地幔柱的初始阶段
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