中国南方喀斯特,有多美?

中國南方喀斯特,有多美?

  Apr.

  8

  一起领略大自然的鬼斧神工。

  来源 |星球研究所(ijiwulife)

  聚沙可以成塔

  滴水可以穿石

  如果水量高达亿万吨

  持续冲刷大地亿万年

  会是怎样一番景象呢?

  在中国南方

  水对大地的改造持续上演

  大地溶蚀、山岳重塑

  新的景观不断产生

  它们被统称为

  中国南方喀斯特

  (喀斯特是水对可溶性岩石改造后形成的一系列地貌,因西方地理学家最早在南欧的喀斯特高原进行研究而得名,也被称为岩溶地貌;下图为中国南方喀斯特分布,制图@郑伯容&巩向杰,依据王世杰等《中国南方喀斯特地貌分区纲要》)

  

中國南方喀斯特,有多美?

  其分布面积高达55万平方千米

  涉及湖北、湖南、四川、重庆、贵州

  云南、广西、广东等多个省市自治区

  是世界上规模最大、最壮观的

  喀斯特地貌分布区

  桂林山水云南石林

  重庆武隆的天坑、天生桥

  贵州荔波水上森林

  以及九寨沟黄龙的钙华堆积

  一众名声在外的超级风景

  都是它的家族成员

  (中国南方喀斯特主要景点分布,制图@郑伯容&巩向杰)

  

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  近年来

  在这片不断溶蚀的大地之上

  还密集建立起一个个超级工程

  例如桥梁隧道占到总里程74%的

  宜万铁路

  从谷底到桥面高达565米的北盘江大桥

  以及口径达500米

  世界最大单口径的射电望远镜

  中国天眼(FAST)等等

  (中国南方喀斯特主要工程分布,制图@郑伯容&巩向杰)

  

中國南方喀斯特,有多美?

  中国南方喀斯特

  为什么会拥有如此众多的美景?

  又为什么会出现

  如此众多的超级工程?

  1

  缘起

  数亿年前

  中国南方还是一片汪洋

  大量海洋生物的钙质骨骼

  以及其他碳酸盐类物质不断沉积

  形成了总厚度达10千米的碳酸盐岩地层

  之后

  沧海桑田、汪洋成陆

  巨厚的碳酸盐岩从海底抬升为陆地

  加上中国南方气候湿热

  每年1000-2000mm的降雨不断落下

  水流流量大、流速快

  (碳酸盐岩的沉积与抬升,制图@郑伯容)

  

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  水中的二氧化碳与碳酸盐

  发生化学反应

  碳酸盐被溶解

  并随着流水流走

  (含有二氧化碳的水对碳酸盐溶解的化学反应式;可溶性岩石包括碳酸盐岩及多种蒸发岩类,如石膏岩、盐岩)

  

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  无数次的化学反应

  积少成多

  居然开始重塑地表

  四道超级风景

  即将逐一诞生

  2

  超级风景

  水流沿着岩石表面流动

  溶蚀出凹槽

  凹槽愈溶愈深

  中间突出的部分愈发尖削高大

  如同30-40米的微型山峰

  第一道超级风景

  “峰”

  诞生了

  万千“峰”群铺天盖地

  又好似一片岩石森林

  因此得名石林

  (石林形成过程示意图,石林是一种高大的石芽,制图@郑伯容&兰泽玉)

  

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  在重庆

  万盛石林如同一簇簇石质火炬

  指向苍穹

  (重庆万盛石林,摄影师@彭渤)

  

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  在湖南

  碳酸盐沉积时

  因夹杂了氧化铁等物质而呈现紫红色

  流水溶蚀与风化剥蚀之后

  发育出了独特的古丈红石林

  (古丈红石林,图片源自@图虫创意)

  

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  在云南

  石林呈剑状、塔状、柱状等等

  形态丰富,千变万化

  (云南石林,摄影师@姜轲)

  

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  方圆400平方千米

  有如刀墙剑阵

  这便是声名赫赫的云南石林

  (请将手机横屏观看,云南石林全景,摄影师@姜轲)

  

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  但中国南方的石林又何止于此

  它散布各处

  数量不低于40处

  (中国南方喀斯特区域主要石林分布,制图@郑伯容&巩向杰)

  

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  石林之外

  另一种“峰”更加庞大

  在极厚的可溶性岩石区域

  水流切割出连绵不绝的群峰

  如果山与山之间基座相连

  则被称为峰丛

  在广西大化县七百弄

  486平方千米的范围内

  分布着9000多座800米以上的石峰

  平均每平方千米18.51座

  是世界上密度最大、数量最多的喀斯特峰丛

  从高处俯瞰

  千峰万刃排山倒海

  气势恢宏

  (广西大化七百弄峰丛,摄影师@江海荣)

  

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  当峰丛进一步溶蚀

  基座被切开

  山与山之间变得相对独立散布

  则为峰林

  广西桂林漓江两岸

  正是典型的喀斯特峰林地貌

  疏密有致、挺拔秀立

  (桂林阳朔兴坪镇相公山,摄影师@蒙洪中)

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  日出时分,云海蒸腾

  如在仙境

  (请将手机横屏观看,桂林尧山云海日出,摄影师@黄一骏)

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  然而

  人们以为桂林山水甲天下

  殊不知

  全国喀斯特峰林峰丛分布面积

  高达14万平方千米

  相当于一个安徽省大小

  类似桂林山水的景象绝非鲜见

  在云南

  罗平县的一座座喀斯特山峰

  圆润得如同小馒头、小豆包

  (云南罗平金鸡岭峰林,摄影师@韦革宁)

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  丘北县普者黑

  喀斯特峰林层层叠叠

  构成了一幅天然水墨画

  (请将手机横屏观看,云南普者黑,摄影师@覃光辉)

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  在贵州

  兴义市万峰林

  近两万座奇峰翠峦

  组成了长200多千米、宽30-50千米的

  超大喀斯特峰林

  气势磅礴,景观奇特

  (兴义万峰林,摄影师@陈喆)

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  当峰林继续溶蚀

  许多山峰消失无踪

  广袤的平原上有时会徒留一座山峰

  是为孤峰

  (孤峰,桂林伏波山航拍,摄影师@陆宇堃)

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  从峰丛到峰林

  再从峰林到孤峰

  中国南方大地上

  喀斯特山峰拔地而起、群峰竞秀

  如教科书般展现了

  峰丛峰林演化的典型模式

  (喀斯特峰丛峰林地貌演化模式图,制图@郑伯容&兰泽玉,依据@朱学稳《桂林岩溶地貌与洞穴研究》)

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  与此同时

  流水的溶蚀还开启了

  地下世界的大门

  (贵州紫云县格凸河燕子洞,摄影师@李贵云)

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  南方充沛的降水

  通过各种缝隙、孔洞进入地下

  制造出巨大的洞穴与地下河系统

  这便是中国南方喀斯特的

  第二道超级风景

  目前流量在50升/秒以上的地下河

  在中国南方已知超过2800条

  仅广西的地下河总长就超过1.3万千米

  相当于两条黄河的长度

  如此庞大的地下河水系偶尔露出地面

  会形成壮观的瀑布

  “口若悬河”

  (贵州清镇市暗流河,摄影师@李贵云)

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  喀斯特洞穴更是以数十万计

  其中实测长度超过5千米的有79个

  长度大于10千米的有26个

  深度大于400米的有20个

  绝大部分位于中国西南部

  (上述的数据源自张远海等《中国大型岩溶洞穴空间分布及演变规律》;下图为中国南方喀斯特主要大型洞穴分布,制图@郑伯容&巩向杰)

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  在贵州

  流水溶蚀出了长达257.4千米的

  双河溶洞

  是中国目前已知最长的喀斯特洞穴

  长度相当于北京五环路的2.6倍

  (贵州双河洞,摄影师@无影)

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  洞穴中还拥有地下世界的“殿堂”

  即洞穴大厅

  最大者厅高200米以上

  面积11.6万平方米

  相当于16个足球场

  (目前已知最大的洞穴大厅为贵州紫云县的苗厅;下图为双河洞大厅,注意下方的探洞者,摄影师@赵揭宇)

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  原本溶解了碳酸盐的水

  从洞顶上滴下来

  碳酸盐析出并再次沉淀为固体

  形成千奇百怪的钟乳石

  (刺猪洞,位于黔西县素朴镇塘山村营盘坡观音岩,摄影师@赵揭宇)

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  如洪钟

  (荔波天钟洞,摄影师@李贵云)

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  如神灯

  (广西乐业的溶洞,摄影师@韦革宁)

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  如幽冥世界

  (广西乐业溶洞中的湖水镜像,摄影师@韦革宁)

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  当洞穴的溶蚀继续

  洞穴大厅发生坍塌

  第三道超级风景便孕育而生

  天坑

  (请将手机横屏观看,云南镇雄县天坑群,摄影师@柴峻峰)

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  位列全球前三的大型天坑

  全部位于中国西南部

  在重庆

  小寨天坑深达666米

  是目前已知全球最深的天坑

  可以将上海“三件套”轻松放入

  (奉节小寨天坑,上海三件套中最高的上海中心为632米,摄影师@李贵云)

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  在广西

  乐业县的地下溶洞系统坍塌频发

  造成天坑数量和密度

  居于世界首位

  堪称“天坑王国”

  (广西河池市凤山县江州向地下长廊,摄影师@蒙洪中)

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  从空中俯瞰

  著名的大石围天坑

  巨大的凹陷令人目眩神迷

  其容积达751万立方米

  可以盛下半个西湖的水量

  (广西乐业大石围天坑,摄影师@覃光辉)

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  如果天坑四周岩壁溶蚀坍塌

  还会形成天然的桥梁

  人称“天生桥”

  (广西凤山江洲天生桥,天生桥的成因有多种,地下河通道坍塌也是其中一种,摄影师@李贵云)

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  位于湖南张家界的锅灶天坑

  其南侧溶蚀崩塌后

  一个跨度达50米的天生桥

  便诞生了

  (湖南锅灶天坑,摄影师@童迪)

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  至此

  水流溶蚀出了山峰

  溶蚀出了地下洞穴和天坑

  它裹挟着溶解后的碳酸盐离子四处流淌

  穿过峡谷

  (请将手机横屏观看,贵州安顺油菜河,摄影师@陆宇堃)

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  穿过森林

  (贵州荔波樟江风景区,摄影师@卢文)

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  但是岩与水的化学反应并未停止

  在适宜的条件下

  水中的碳酸盐离子因为饱和而沉积

  这便是第四道超级景观

  钙华

  著名的九寨沟、黄龙

  即是钙华堆积地貌的代表

  在河流跌水处

  碳酸钙堆积形成钙华坝

  以及瀑布

  (九寨沟钙华瀑布,摄影师@魏炜)

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  在高山海子的底部

  微生物群落在钙华表面生长

  形成色彩斑斓的湖池

  (九寨沟的海子,摄影师@曾勇前)

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  由石坝相围而成的钙华池

  数量众多

  藻类生长繁茂

  层层叠叠、绚丽多姿

  (黄龙,摄影师@刘夙培)

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  峰、洞、坑、钙华

  这便是中国南方喀斯特的四道超级风景

  它们之中最具代表性的部分

  相继在2007年和2014年

  以“中国南方喀斯特”为名

  入选世界遗产名录

  作为大自然的创造

  超级风景得到了世界的认同

  那么

  超级风景之中

  又为什么会诞生超级工程呢?

  3

  超级工程

  在人们印象中

  拥有超级风景的中国南方喀斯特区域

  都应是桂林一样的田园生活

  (桂林兴坪镇大面山,摄影师@桂林大河)

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  然而事实并非如此

  因为大地已经被溶蚀得

  支离破碎、峰谷密布

  (卫星拍摄的都安瑶族自治县隆福乡的喀斯特地形,制图@巩向杰,底图源自@Esri World Imagery)

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  道路阻隔

  闭塞落后

  (广西河池市大化县莲花山,摄影师@江海荣)

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  全国14个连片特困地区中

  有3个位于喀斯特集中分布的区域

  (中国南方喀斯特范围内的集中连片特困区,制图@郑伯容&巩向杰)

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  云南、贵州等地的人均GDP

  更是曾经常年位居全国末位

  (以2010年各省人均GDP排名为例,云南贵州广西排名都靠后,制图@郑伯容)

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  想要改变这种落后状况

  交通

  是其中的关键

  但是在喀斯特地质条件下修路造桥

  是一件难度非常大的事

  首先

  群峰连绵、峡谷纵横

  大量路段都需要架桥或穿凿隧道

  (广西河池市小三峡,摄影师@江海荣)

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  其次

  交通工程多以作为基础

  脆弱的碳酸盐岩极易被溶蚀坍塌

  根本无法支撑

  所以必须钻到更深处

  同时进行大量混凝土充填加固

  (贵昆铁路天生桥大桥,这幅作品中可以明显看到大桥建于暗河之上,形成了桥上桥的奇观,摄影师@高坤煜)

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  第三

  建设过程中

  发达的地下河水系会带来大量涌水

  严重威胁施工安全和后续运行

  必须进行导流,将水排出

  (施工中的地下涌水,源自纪录片《讲述:中国建设者穿越喀斯特》)

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  最后

  即便建设完成

  一些隐匿的地下洞穴也随时会引发塌陷

  毁坏道路

  (地面塌陷)

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  所有这些都会造成

  建设和维护的成本大大增加

  所以中国南方喀斯特区域的工程

  一旦开工建设

  都必将是高难度、高投入、高技术含量的

  超级工程

  2003年开工的宜万铁路

  试图穿越连片的喀斯特区域

  连通湖北宜昌和重庆万州

  然而直到2010年才得以建设完成

  7年间

  平均每年只能推进50余千米

  (宜万铁路龙鳞宫隧道施工场面,摄影师@文林)

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  这段总长377千米的铁路

  共有隧道159条、桥梁253座

  桥隧相加占全部里程的74%

  其中

  长达10千米的齐岳山隧道

  历经6年才打通

  相当于一天推进5米

  宜万铁路桥梁的桥墩

  平均高度达到50米

  墩高超过100米的桥梁5座

  最高的主墩达128米

  相当于40多层楼

  为当年世界铁路桥梁墩高之最

  堪称“云中筑路”

  (宜万铁路大桥,拍摄于建始县境内野三河,摄影师@文林)

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  宜万铁路还穿越20余条暗河

  100余处大型溶洞

  战胜了100余次严重地质灾害

  至少20名工人付出生命的代价

  平均每千米投资6000万元

  是青藏铁路的两倍

  被称为中国铁路史上最难修的铁路

  (湖北恩施市白果乡的宜万铁路与高速交汇,摄影师@文林)

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  2008年

  作为普速铁路的宜万铁路尚未修完

  穿越南方喀斯特的第一条高速铁路

  从贵阳到广州的贵广高铁

  便也已开工建设

  它全长857千米

  隧道长度却占了464千米

  相当于有一半穿行于地下

  这已经不是修高铁

  而是在修建“超级地铁”

  (刚从隧道中钻出的贵广高铁,幸福源水库大桥,摄影师@刘慎库)

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  虽然有一半在地下穿行

  贵广高铁的标准却并未降低

  沿线通讯信号全面覆盖

  不仅可以正常接打电话

  刷微博、玩微信统统不在话下

  (贵广高铁穿越桂林农田,摄影师@黄一骏)

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  2010年开工建设的贵昆高铁

  同样不容小觑

  仅是在贵州境内

  就有隧道92座144千米

  桥梁126座63千米

  相当于每100千米

  就有77.5千米的桥梁和隧道

  (贵昆高铁北盘江大桥,高铁列车正在通过,摄影师@王璐)

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  铁路之外

  公路建设也是奇迹不断

  为跨越峡谷

  2005年开建的沪昆高速坝陵河大桥

  用6.5万吨钢材

  25万立方米的混凝土

  80万个螺栓组

  让大桥跨度达到1088米

  在高山峡谷区修建如此大跨度的桥梁

  为世界建桥史上的首次

  (沪昆高速坝陵河大桥,摄影师@李贵云)

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  但是一山更比一山高

  一桥更比一桥长

  2013年开建的贵瓮高速清水河大桥

  以1130米的主跨度

  随即打破了坝陵河大桥的记录

  (贵瓮高速清水河大桥,摄影师@龚小勇)

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  同年开建的杭瑞高速北盘江大桥

  则在另一个指标上发起冲击

  其桥面到谷底的垂直高度达到565.4米

  相当于近两百层楼的高度

  为世界桥面最高的桥梁

  从桥上俯瞰

  奔腾的北盘江渺小如溪流

  (杭瑞高速北盘江大桥,摄影师@龚小勇)

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  这是中国南方喀斯特区域

  桥梁建设的黄金年代

  截止到2017年年底

  仅贵州一省便在喀斯特高原上

  架起了2.1万座公路桥梁

  世界高桥前100名中

  有46座在贵州

  称其为“桥梁博物馆”毫不为过

  (密密麻麻的贵州省公路桥梁分布,每一个点代表一座公路桥,制图@巩向杰)

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  这些公路桥梁

  穿云入霄

  (2016年10月7日清晨,湖北宣恩县境内的恩来高速公路贡水河大桥宛如仙境,摄影师@文林)

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  在溶蚀的大地上

  虎踞龙盘

  (百色合那高速,摄影师@韦革宁)

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  连通四方

  (请将手机横屏观看,合那高速,摄影师@江海荣)

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  而对喀斯特运用最巧妙的超级工程

  当属近年声名大噪的

  中国天眼(FAST)

  它是一个接收面积相当于30个足球场的

  大型射电望远镜

  超大的口径

  令选址成为首要破解的难题

  喀斯特峰丛间的洼地

  拥有天然的碗型结构

  可以降低工程建设成本

  在经过反复比较后

  峰丛洼地最终脱颖而出

  (FAST原址:克度镇航龙村大窝凼洼地,摄影师@李贵云)

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  2016年9月25日

  历时22年

  “中国天眼”在贵州的大窝凼洼地落成

  从此成为世界上最大的

  单面口径球面射电望远镜

  (中国天眼,摄影师@李贵云)

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  4

  秀丽的峰林、魔幻的溶洞

  以其奇异和神秘吸引着世界的目光

  飞速的高铁、横亘的长桥

  让内外沟通如此便捷

  (请将手机横屏观看,桂林阳朔兴坪镇全景,摄影师@李一鸣)

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  中国南方喀斯特

  一片溶蚀的大地

  一片你可能并未认真了解过的土地

  大自然在这里创造了超级风景

  人类在这里创造了超级工程

  风景与工程共同开启了

  我们认识这片土地的两扇窗口

  (桂林平乐县粉岩,摄影师@黄俊霖)

  

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  参考资料:

  杨景春等《地貌学原理》

  李高聪《中国南方喀斯特地貌全球对比及其世界遗产价值研究》

  尤联元等《中国地貌》

  张远海等《中国大型岩溶洞穴空间分布及演变规律》

  — THE END —

  本文选自星球研究所(ID:xingqiuyanjiusuo),灼见经授权发布。

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