桑廣書, 葉 瑋, 呂惠進(jìn), 裘善文, 鄭本興, 俞仲輝
(1.浙江師范大學(xué)地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,浙江金華 321004;2.中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所,吉林長(zhǎng)春 130012;3.中國科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所,甘肅蘭州 730000;4.浙江省新昌縣硅化木國家地質(zhì)公園,浙江新昌 312500)
1999年,中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所韓同林先生回鄉(xiāng)探親時(shí),在其家鄉(xiāng)廣東揭西縣石肚溪等地現(xiàn)代河谷中發(fā)現(xiàn)花崗巖上的穴狀微地貌,并將其取名為“冰臼”,且確認(rèn)為距今二、三百萬年前早更新世的冰川作用形成.這一消息披露后,廣東傳媒以顯著版面予以報(bào)道,引起了廣東地學(xué)界對(duì)華南有無第四紀(jì)冰川問題的嚴(yán)肅、認(rèn)真的討論.歷經(jīng)數(shù)年,現(xiàn)在華南地學(xué)界絕大多數(shù)知名專家、學(xué)者對(duì)“冰臼論”予以否定[1].近年來韓同林又將浙江一些地區(qū)的地貌類型說成是第四紀(jì)冰川遺跡[2].雖然浙江地學(xué)界的專家、學(xué)者不以為然,但在新聞媒體中廣為傳播,使得一些旅游管理部門對(duì)其旅游資源的開發(fā)和科學(xué)界定造成混亂.
浙江省境內(nèi)由韓同林先生鑒定的第四紀(jì)冰川遺跡主要分布在浙江東部四明山、天臺(tái)山、大盤山等地區(qū),包括上虞市的覆卮山、余姚市四明山的羅成山、天臺(tái)山天姥山的萬馬渡、磐安縣的夾溪十八渦,以及新昌縣的千丈幽谷和穿巖十九峰等,這些地區(qū)自然風(fēng)景優(yōu)美,是浙江省著名的旅游觀光勝地.將上面這些點(diǎn)標(biāo)注到地圖上,不難看出,各點(diǎn)均位于大盤山的東北段 、天臺(tái)山和四明山的西南端,而且均屬于曹娥江的上游,地貌的形成屬相同的自然環(huán)境背景.
對(duì)于被媒體熱炒的浙江“第四紀(jì)冰川遺跡”,浙江師范大學(xué)地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院認(rèn)為有必要、有責(zé)任從地貌學(xué)角度對(duì)其地貌類型和形成原因進(jìn)行考察和研究,以期得出客觀、科學(xué)的結(jié)論,為旅游資源的科學(xué)解釋、旅游資源的開發(fā)提供科學(xué)依據(jù).為此,浙江師范大學(xué)地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院邀請(qǐng)中國科學(xué)院蘭州寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所 (原中國科學(xué)院蘭州冰川凍土研究所)著名冰川學(xué)家鄭本興研究員,中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所著名地貌學(xué)家裘善文研究員,與本學(xué)院的教授并邀請(qǐng)當(dāng)?shù)氐貙W(xué)界的研究人員,對(duì)浙江東部四明山、天臺(tái)山、大盤山地區(qū)的地貌進(jìn)行了考察.本文對(duì)浙江“第四紀(jì)冰川遺跡”做一討論.
壺穴在浙東地區(qū)河谷中發(fā)育較好,尤其在新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈上升、河流強(qiáng)烈下切山谷中的急流及瀑布地段成群分布,如曹娥江支流澄潭江上游的夾溪十八渦的聚秀渦,位于 29°12′47.3″N,120°44′45.2″E,海拔 280 m,河床寬處 19 m,窄處只有 3 m左右,河床基巖為流紋巖,附近落差 8 m左右的瀑布下方分布?jí)匮ㄈ?壺穴大小不等,直徑0.2~0.8 m.天螺渦位于 29°12′55.1″N,120°44′48.2″E,海拔 266 m,在這一壺穴群中 ,天螺渦最為典型,大小為 5.8 m ×4.6 m ×8.0 m,長(zhǎng)軸走向 160°,狀如螺絲、內(nèi)壁光滑,發(fā)育在河床基巖的流紋巖上.基巖節(jié)理發(fā)育、巖石破碎、河床流水湍急,裂點(diǎn)和瀑布呈串珠狀,河流成深切嵌入河曲,河谷多為交錯(cuò)山咀,呈 V字形.
上虞市嶺南鄉(xiāng)覆卮山下丁山村河床分布的“壺穴”、新昌縣萬馬渡的寶珠廟前河床近圓形“壺穴 ”40 cm ×30 cm ×40 cm,是發(fā)育在花崗巖河床上由湍流漩渦環(huán)流作用形成的,規(guī)模較小,呈零星分布.新昌縣千丈幽谷,河床由砂礫巖組成,河床坡度較大,豐水期形成急流,考察所見河床的礫巖由于風(fēng)化、侵蝕礫石脫落后的凹坑在急流漩渦環(huán)流作用下,形成數(shù)以百計(jì)的“窩穴”,口徑一般20~45 cm,最大可達(dá)數(shù)米,深度不一,最深可達(dá)1~2 m,最大的地方形成了鴛鴦池等[3-4].
從以上地區(qū)“壺穴”的形成可以得出,不論河床是什么巖石組成,只要具備以下條件在急流、漩渦的作用下,即可形成“壺穴”:1)河床具有急流、瀑布和漩渦環(huán)流作用;2)河床基巖具有多組節(jié)理或巖性軟弱不均.
韓同林先生將非常常見的微地貌“壺穴”說成是“冰臼”,并且將它定為二、三百萬年前冰川運(yùn)動(dòng)的證據(jù)[2].然而,“壺穴”的形成是多解的,將“壺穴”作為“第四紀(jì)冰川”的判斷證據(jù)是站不住腳的[5-6].澄潭江發(fā)源于大盤山,這些山地受新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈上升,河流強(qiáng)烈下切發(fā)育成深切嵌入曲流峽谷,“夾溪十八渦”屬于此深切峽谷的一部分,河流發(fā)育了 3級(jí)循環(huán)裂點(diǎn)和多級(jí)構(gòu)造裂點(diǎn),形成了 5級(jí)以上瀑布群,在急流瀑布和漩渦的作用下,形成 3~5級(jí)“壺穴”群.這些河谷屬青年期河谷,“壺穴”是在青年期河谷中生成的微地貌,不可能是二、三百萬年前形成的“冰臼”,如果是二、三百萬年前的冰川作用產(chǎn)物,在長(zhǎng)期的外力風(fēng)化、侵蝕作用下,早就被剝蝕、侵蝕殆盡了;即便是二、三百萬年前冰川作用的產(chǎn)物,也不應(yīng)分布在現(xiàn)代河床上,而應(yīng)隨構(gòu)造抬升分布在距現(xiàn)代河床一定高度的山坡上.另外,這些河谷均為深切嵌入曲流峽谷,河谷中多為交錯(cuò)山咀,谷地呈 V型,這些形態(tài)特征都是典型的流水地貌特點(diǎn).以上地貌形態(tài)分析難以支持“第四紀(jì)冰川”遺跡“壺穴”說的觀點(diǎn).夾溪十八渦、上虞丁山村、新昌千丈幽谷的所謂“冰臼”是現(xiàn)代河床上由急流、瀑布等流水作用形成的“壺穴”.
浙東四明山、天臺(tái)山、大盤山等山地,新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈上升,河流強(qiáng)烈下切,形成山高谷深的谷地,如新昌縣的千丈幽谷,河流多急流瀑布;如天臺(tái)山石梁瀑布、大盤山的夾溪十八渦等,山巒起伏,山脈與谷地相間分布,懸崖峭壁與山峰比比皆是.山地中三級(jí)夷平面殘留的老年期寬谷和山間盆地也時(shí)有可見.韓同林先生將上虞市覆卮山的一般山脊說成刃脊,將一般山峰說成角峰,將夷平面殘留的寬谷甚至 V形谷,說成冰川 U形谷,將山間盆地說成冰斗,將坡積物、沖洪積物說成冰磧物和冰水沉積物,將花崗巖球狀風(fēng)化的石蛋和崩積巖塊以及水石流形成的大礫石,說成是冰川漂礫[2].經(jīng)考察,筆者認(rèn)為都是站不住腳的.
其實(shí),一般山脊與刃脊、一般山峰與角峰、一般寬谷與冰川谷、一般山間盆地與冰斗都是有嚴(yán)格區(qū)別的,它們?cè)诔梢蛏细鞑幌嗤?冰川刃脊,在冰川谷與冰川谷之間往往夾一條尖銳陡峻山脊,狀似刀刃或鋸齒狀山脊稱為刃脊或鋸狀脊.這是受相鄰兩條冰川相對(duì)侵蝕和冰凍作用形成的.角峰是在 3個(gè)或 3個(gè)以上的冰斗間所夾的山嶺,往往被侵蝕為一個(gè)金字塔狀孤獨(dú)而尖銳的山鋒,稱為角峰.冰川槽谷,受冰川侵蝕,橫向呈 U字形,縱向呈槽形的谷地稱為冰川槽谷,又稱 U形谷、冰川谷.冰川谷的谷坡陡,具有近于平直的通道和明顯的谷肩,沒有伸入谷地的交錯(cuò)山咀.冰斗是在雪線附近由山地冰川侵蝕而成的一種圍椅狀凹地,典型的冰斗三面環(huán)以高陡崖,開口處為一高起的巖檻 (稱為冰檻),底部低洼[7-9].
經(jīng)過廣泛的實(shí)地考察可以確認(rèn),韓同林先生關(guān)于覆卮山、萬馬渡、夾溪十八渦、千丈幽谷等地,除“壺穴”、石川確有存在但不是冰川成因外,其他所謂的冰蝕、冰磧遺跡并不存在.實(shí)踐證明,即使在典型的冰川作用地區(qū),一個(gè)地點(diǎn),冰川遺跡也不可能如教科書上那么齊備,更何況低緯度、低海拔的浙江.
在上虞市覆卮山、余姚市羅成山、天臺(tái)山的天姥山等地,由于山地明顯上升,受構(gòu)造斷裂和節(jié)理的影響,山體懸崖峭壁較多,在機(jī)械物理風(fēng)化和重力作用及狂風(fēng)驟雨、水石流 (即稀性泥石流)等的作用下,形成自山頂至山腰的石川和沿山谷堆積的大石河.如覆卮山石川 (當(dāng)?shù)厝罕姺Q烏浪、大浪 ),地理坐標(biāo) 29°45′13″N,120°59′7.7″E,海拔578 m,坡度 31°左右 ,坡向 N20°E,石川可見部分長(zhǎng) 300 m左右,寬 30 m左右,巖塊大小不一.巖性以侏羅系上統(tǒng)高塢組流紋質(zhì)、英安質(zhì)晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r為主,夾少量凝灰質(zhì)砂巖、粉砂巖,比較堅(jiān)硬.巖體上見有大小不一的穴形微地貌,大小分別為20 cm×20 cm×5 cm,18 cm ×16 cm ×10 cm,23 cm×20 cm×10 cm.形成穴狀微地貌的原因是巖石的差異性風(fēng)化脫落.石川的形成原因主要是山體崖壁機(jī)械物理風(fēng)化,在重力作用下崩塌,并且在暴雨時(shí)塊礫石之間細(xì)粒被流水帶走而成.在石川 (鳥浪)山坡可見大塊片狀礫石分布,形成了石海,但其并非冰川作用的產(chǎn)物.理由是附近未發(fā)現(xiàn)冰蝕地貌遺跡,而且此地海拔沒有超過雪線高度[10-11].
萬馬渡大石河,自雪家坑村 (海拔355 m)往上游,可見谷地兩側(cè)山體懸崖峭壁,花崗巖節(jié)理發(fā)育,風(fēng)化強(qiáng)烈,在暴風(fēng)驟雨和重力作用下崩落的塊礫順山坡溝谷堆積,有大巖塊滾至河床,沿河谷兩側(cè)自山頂而下還有石川的分布.至萬馬渡橋以上谷地變寬 ,至 29°18′13.7″N,120°57′56.6″E,海拔 450 m左右,河床中有巨大礫石堆積,次棱角狀,分布面積為 27×964 m2,測(cè)量礫石大小分別為 3.0 m×1.6 m×2.3 m,5.0 m×4.5 m×1.0 m.塊礫面傾向上游 ,傾角 30°,最大為 56°.礫石形狀不一,有方形、尖錐形.其中有一塊大礫塊的礫面上刻有“萬馬渡”明萬歷丙申秋 (1596年)字樣,說明大石河至少在 400多年以前就依然.分析萬馬渡河大石河的成因,是由于河谷兩岸的懸崖峭壁,在新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)不斷間歇性上升、機(jī)械物理風(fēng)化強(qiáng)烈、崩塌重力作用下,懸崖峭壁崩塌的巖塊滾向山坡和河谷,在臺(tái)風(fēng)、暴風(fēng)驟雨形成的水石流作用下形成的萬馬渡大石河.
此外,羅成山頂,海拔 721 m,為新近紀(jì)形成的夷平面,下為燕山期花崗巖,海拔 697 m左右有一苦橄玢巖巖墻侵入,走向 S50°E,形成一條峭壁,高 5~6 m,在巖墻下方,懸崖峭壁由肉紅色花崗巖組成,有 3組節(jié)理,沿節(jié)理風(fēng)化形成石蛋,突出于峭壁之上,當(dāng)?shù)厝朔Q之為“鵓鴣巖”、“鷹咀巖”,經(jīng)實(shí)地勘測(cè),它的后側(cè)是與下伏“花崗巖”基巖連成一體的沿節(jié)理風(fēng)化而成的石蛋.而韓同林先生將它說成是“冰川漂礫”,與事實(shí)根本不符.
上虞市覆卮山苕花嶺村前砂土碎石層剖面,地理座標(biāo) 29°44′49.9″N,120°59′23.0″E,海拔601 m.整個(gè)剖面見厚 3.6 m,底部有潛水滲出,應(yīng)該不深即為基巖,估計(jì)厚在 4 m左右,剖面寬15.3 m,其上種植茶樹,具體見圖 1.
剖面可分 3層:
A層:表土層,現(xiàn)代土壤層,灰黑色,厚14 cm,種植茶樹.
B層:砂土碎石層,見厚 3.46 m,灰黃色,該層以風(fēng)化泥砂為主,含有大小不一的礫石.礫石成分為凝灰?guī)r,流紋巖,凝灰質(zhì)砂巖、粉砂巖.砂巖、粉砂巖徹底風(fēng)化成泥砂.凝灰?guī)r礫石徹底風(fēng)化,可見礫石輪廓,手觸即碎.碎石大小不一,可分 3組:礫徑 5~10,30~35,50~60 cm,砂泥質(zhì)膠結(jié),無分選,干后堅(jiān)硬,礫石排列無方向,剖面底部有地下水滲出,可能不深就見基巖.
C層:砂土碎石層,棕黃色,厚 1.5 m以上,C層與 B層不是上覆接觸,而是側(cè)向上覆,兩層間具有明顯的不整合面,成層覆蓋,層面傾角 35°,泥砂與碎石混雜,膠結(jié)差,比較松散,膠結(jié)物比較新鮮,風(fēng)化較差,稍有磨圓,礫徑 10~15,5~6 cm,有較多粗砂和黏土.
圖 1 覆卮山苕花嶺村前第四紀(jì)堆積物剖面
從整個(gè)剖面來看,分布于苕花嶺村前半山腰,屬于苕花嶺夷平面上山坡與平臺(tái)過渡地段,屬于第四紀(jì) 2個(gè)不同時(shí)期的坡積物和坡洪積物.不可能是韓同林先生所說的冰磧物,因?yàn)槠渖戏胶椭車鷽]有冰川谷,未見有其他冰川遺跡.韓氏測(cè)得地層年代,B層為 (3.5±0.3)Ma BP,C層為(2.9±0.3)Ma BP,按此測(cè)年數(shù)據(jù)為 3.5~2.9 Ma BP,已超過國際上公認(rèn)的第四紀(jì)下限 2.48 Ma BP,應(yīng)屬上新世末期.
千丈幽谷,是在紅色砂礫巖夾凝灰?guī)r的基礎(chǔ)上發(fā)育起來的青年期丹霞地貌,亦可稱為復(fù)合型丹霞地貌.千丈幽谷是一條深切河曲的小河,彎曲系數(shù)為 1.58,在中、下游的切割深度為 200~270 m,中、上游的切割深度為 150~200 m.在河谷兩側(cè)沿節(jié)理及其裂隙發(fā)育崩塌作用下,形成一系列高峻的丹霞赤壁,高可達(dá) 50~100 m,如銅墻鐵壁西側(cè)的丹崖高達(dá) 108 m.丹崖上坍塌下來的巖塊、巖屑堆積在崖麓坡底,形成崩積巖塊、崩積緩坡,甚至形成崩積洞穴.千丈幽谷河床比降較大,常形成一些跌水、瀑布、深潭和巖檻.在“三象臨瀟”至臥龍洞之間的紅色礫巖河床上,還發(fā)育有由流水帶動(dòng)砂、礫漩轉(zhuǎn)形成的“壺穴”,數(shù)目達(dá)數(shù)百個(gè),可稱為“壺穴群”.在千丈幽谷內(nèi)形成一些洞穴,如王棆讀書洞、臥龍洞,洞內(nèi)還留有河流相的砂礫沉積,可見河水的沖蝕作用是這些洞穴形成的原因,并非如韓同林先生所說“是冰川作用的結(jié)果”.
穿巖十九峰,位于千丈幽谷與澄潭江之間狹長(zhǎng)山體,南北長(zhǎng) 10.8 km,東西寬 1.0~3.0 km,面積 25.17 km2.巖石下部為下白堊統(tǒng)朝川組紫紅色粉砂巖,上部為下白堊統(tǒng)方巖組沙礫巖,頂部為新近紀(jì)嵊縣組玄武巖,已被剝蝕侵蝕,僅在臺(tái)頭山一帶尚有殘存.受韓妃江、千丈幽谷和澄潭江的下切侵蝕及沿 S-N、E-W向 2組節(jié)理、斷裂影響,崩塌作用旺盛,形成壯年期的丹霞峰叢地貌.丹霞峰叢由北向南,一線排列,極為秀麗多姿,成為新昌風(fēng)景的精華所在[3-4,12].不存在也不可能像韓同林先生所說為“冰帽冰川退縮過程對(duì)下伏基巖進(jìn)行強(qiáng)烈掘蝕和下切作用形成的冰川峰叢丹霞地貌”.
1)地質(zhì)構(gòu)造.這一地區(qū)的四明山、天臺(tái)山、大盤山是中生代燕山期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)褶皺伴隨著強(qiáng)烈火山噴發(fā)形成的閩浙山地,褶皺軸部有巖漿巖侵入,形成花崗巖類巖石.發(fā)育 NNE,NW和 NE向 3組斷裂.在白堊紀(jì)早期前就形成了新昌-嵊縣、天臺(tái)等地“個(gè)”字型或“人”字型斷陷盆地,及在火山活動(dòng)的共同作用下,在盆地內(nèi)沉積了一套白堊系火山——沉積巖等地層,上覆為第三系火山噴溢的玄武巖.有的盆地以剝蝕為主,第四紀(jì)有簿層沉積,是形成丹霞地貌、斷裂地貌的基礎(chǔ).
2)山地與夷平面.四明山的最高峰海拔為1 017 m,天臺(tái)山最高峰蒼山海拔為 1 113 m,大盤山最高峰清明尖海拔為 1 314 m,均為中、低山地.新生代以來,受喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)和新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響,山地有明顯間歇性上升,普遍形成 250~350,450~550,700~800 m 3級(jí)夷平面.受新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)差異抬升的影響,各級(jí)夷平面各地高度不盡相同.在山地觀察到的殘留夷平面各地級(jí)數(shù)不等,在夷平面上可以看到有較厚風(fēng)化殼和中、老年期地貌,如山間盆地、緩坡、寬谷等.韓同林先生認(rèn)為是“冰斗”、“冰川谷”,是沒有依據(jù)的.
3)河谷瀑布與急流.山地河谷中普遍形成三級(jí)循環(huán)裂點(diǎn),以及一些構(gòu)造裂點(diǎn),形成 3~5級(jí)以上瀑布群.河床在急流、漩渦環(huán)流、瀑布的作用下,形成多級(jí)的“壺穴群”.韓同林先生認(rèn)為是“冰臼”,違背了河流地貌常識(shí).
4)重力作用.山地間歇性強(qiáng)烈上升,河流沿?cái)嗔哑扑閹?qiáng)烈下切,形成高山深谷、懸崖峭壁.河谷兩側(cè)的懸崖峭壁在長(zhǎng)期風(fēng)化、重力作用下,大量的大巖塊墜落,順山坡滾向河谷,再加在水石流的作用下形成石川或大石河.而韓同林先生認(rèn)為這些是冰川作用的漂礫與冰石河.
中國東部山地末次冰期盛冰期發(fā)育過冰川,學(xué)者公認(rèn)的只有長(zhǎng)白山的白頭山、臺(tái)灣的玉山、日本的日高山.長(zhǎng)白山的白頭山,最高峰是朝鮮境內(nèi)的將軍峰,海拔 2 744 m,在中國境內(nèi)的白云峰為2 691 m,是中國東北第一高峰.白頭山末次冰期盛冰期冰斗的雪線高度為 2 200 m,推算長(zhǎng)白山的白頭山現(xiàn)代理論氣候雪線海拔為 3 100 m,雪線降低了 900 m.臺(tái)灣玉山最高峰海拔 3 962 m,古冰斗地形雪線高度 3 500 m,推算現(xiàn)代理論氣候雪線高度 4 300 m,雪線降低了 800 m.日本北海道日高山海拔 2 290 m,末次冰期雪線高度1 500 m.而浙江東部四明山、天臺(tái)山、大盤山等的海拔均不超過 2 000 m,一般在 1 500 m以下,浙江僅龍泉市的黃茅尖海拔 1 921 m,也不超過2 000 m.同時(shí),年降水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于臺(tái)灣玉山和日本的日高山.因此,這些山地高度均在雪線以下,故而不具備末次冰期形成冰川的山體高度.溫度和降水量也達(dá)不到末次冰期形成冰川的條件[10,13].所以沒有發(fā)生過末次冰期盛冰期的冰川作用,也就不可能留下“第四紀(jì)冰川遺跡”.但是寒冷氣候環(huán)境促使崖壁寒凍風(fēng)化和凍裂作用,山上形成了小規(guī)模的石海和石川.至于距今二、三百萬年前,該地區(qū)仍處于上新世末,古氣候由濕熱向溫涼發(fā)展,孢粉組合特征和古植被仍處于亞熱帶植物群落,山地還處于夷平面被新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)抬升階段,從山體高度,氣溫寒冷程度不可能有達(dá)到發(fā)生古冰川的環(huán)境條件[10].另外,從實(shí)地考察也沒有觀察到這一時(shí)期的古冰川遺跡.韓同林先生所說的二、三百萬年前的冰川遺跡,實(shí)則是流水作用形成的地貌類型[14],沒有一處是古冰川作用形成的.此外,日本學(xué)者認(rèn)為,日本中部山地第四紀(jì)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)上升量2 000 m以上.在早、中更新世冰期時(shí),山地高度達(dá)不到雪線高度,降溫程度也達(dá)不到發(fā)生古冰川的要求,故不存在發(fā)育古冰川的可能性,顯然中國東部也可能是同樣的情況.
致謝:張明強(qiáng)、石磊、馮義雄等參加了野外考察并協(xié)助采樣、測(cè)量、記錄;上虞、余姚、新昌、天臺(tái)、樂清、慶元、磐安等市縣旅游局的領(lǐng)導(dǎo)和技術(shù)人員,在考察中給予了大力支持與幫助,使野外考察工作得以順利進(jìn)行并取得寶貴資料,在此一并深表感謝!
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