检索结果-内蒙古大学图书馆

基于2009年初长江中下游地区持续阴雨过程的10～30天延伸期稳定分量的提取及配置分析

中国科学：地球科学 2013年第9期43卷 836-847页

作者：封国林孙树鹏赵俊虎郑志海国家气候中心气候研究开放实验室北京100081 兰州大学大气科学学院兰州730000

2009年2月中下旬至3月上旬,中国长江中下游地区出现了持续阴雨天气,这次持续性异常事件影响范围之广、持续时间之长为历史罕见.本文利用EOF分解方法对相应时段NCEP-DOE Reanalysis2逐日位势高度场距平资料进行分析,定义了10～30天延伸... 详细信息

2009年2月中下旬至3月上旬,中国长江中下游地区出现了持续阴雨天气,这次持续性异常事件影响范围之广、持续时间之长为历史罕见.本文利用EOF分解方法对相应时段NCEP-DOE Reanalysis2逐日位势高度场距平资料进行分析,定义了10～30天延伸期稳定分量,并根据各EOF分量的贡献率的不同变化特征进一步定义了10～30天延伸期气候态稳定分量和异常型稳定分量.气候态稳定分量主要解释气候平均信息对延伸期天气过程的影响,而异常型稳定分量则侧重体现了持续性阴雨过程的"异常"特征.研究发现,稳定分量尤其是异常型稳定分量具有如下特征:(1)时间尺度较长,能维持较长时间(10天以上)的稳定或者表现为月尺度的低频变化及超长波活动;(2)空间活动范围较大,表现为行星尺度的超长波活动,且在垂直各层有稳定一致的配置关系;(3)能够较好地反映中高纬大气环流的变化特征,体现了指数循环和超长波的移动、调整活动;(4)与地面持续性天气过程有较好的对应关系.

关键词：稳定分量气候态稳定分量异常型稳定分量 10~30天延伸期预报

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基于2008年1月中国南方低温雨雪冰冻事件10-30天延伸期稳定分量的研究

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物理学报 2012年第10期61卷 520-529页

作者：王阔封国林孙树鹏郑志海兰州大学大气科学学院兰州730000 国家气候中心中国气象局气候研究开放实验室北京100081

对北半球1978—2007年1月6日—2月4日逐日500 hPa高度场资料带通滤波,得到10—30 d时间尺度分量,结合经验正交函数分解方法(empirical orthogonal function,EOF)提取出气候态基底.同样滤波北半球2008年1月冰冻雨雪事件的逐日实况资料,... 详细信息

对北半球1978—2007年1月6日—2月4日逐日500 hPa高度场资料带通滤波,得到10—30 d时间尺度分量,结合经验正交函数分解方法(empirical orthogonal function,EOF)提取出气候态基底.同样滤波北半球2008年1月冰冻雨雪事件的逐日实况资料,并将其投影到气候态基底上,利用各贡献率作为考察该EOF分量对原场的影响指标.从10—30 d延伸期预报的角度提取稳定分量进行诊断分析,探讨影响此次天气过程的主要因素.通过贡献率分析方法把10—30 d延伸期稳定分量划分为气候态稳定分量和异常型稳定分量两个部分.结果表明:气候态稳定分量在我国南方2008年1月冰冻雨雪事件中占主体地位,异常型稳定分量相当于在气候态稳定分量的基础上叠加的扰动值,但异常型稳定分量在本次过程中的作用不能忽视,甚至起到关键性的作用,并且与实况距平在太平洋地区整体环流形势有较好的对应.这些结论加深了对10—30 d时间尺度可预报性的认识,为10—30 d延伸期预报提供了一种新的思路和解决问题的途径.

关键词：稳定分量气候态稳定分量异常型稳定分量低温雨雪冰冻

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S2S多模式对典型持续雾霾过程稳定分量的预报检验分析

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气象与环境科学 2025年第1期48卷 65-72页

作者：张禄孙树鹏吴洋廖云琛赵玥天津市津南区气象局天津300350 天津市气候中心天津300074

利用NCEP-DOE全球位势高度场1981-2020年逐日再分析资料,对2016年12月至2017年1月京津冀地区的典型持续雾霾天气过程进行稳定分量的提取和分析,选取次季节-季节预报研究计划(subseasonal to seasonal prediction project,S2S)产品集中的... 详细信息

利用NCEP-DOE全球位势高度场1981-2020年逐日再分析资料,对2016年12月至2017年1月京津冀地区的典型持续雾霾天气过程进行稳定分量的提取和分析,选取次季节-季节预报研究计划(subseasonal to seasonal prediction project,S2S)产品集中的5个不同的模式,运用距平相关系数(ACC)、泰勒图和小提琴图等方法,对各个模式和最优模式内部各个预报成员的位势高度距平场稳定分量预报结果进行对比检验分析。结果发现,在中国(CMA)、加拿大(ECCC)、欧洲中心(ECMWF)、美国(NCEP)、日本(JMA)5个模式中,ECMWF的预报结果综合评价最为优异且相对稳定;CMA模式在中低层预报效果最好,尤其在500 hPa表现最好,但在100 hPa预报效果略差;ECCC和JMA模式在100 hPa上表现较好,但在其他层次相对较差。从ECMWF模式的51个成员综合预报情况来看,500 hPa的预报效果最好,在所有成员中分布概率最大的ACC在0.85左右,其次是100 hPa的预报效果,850 hPa和700 hPa的预报效果相对较差。

关键词：持续雾霾稳定分量预报检验

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2016年梅雨持续性强降水期间大气环流稳定分量研究

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大气科学 2021年第2期45卷 245-256页

作者：孙树鹏封国林郑志海谢均赵俊虎天津市津南区气象局天津300350 国家气候中心气候研究开放实验室北京100081 天津市气候中心天津300074 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 珠海519000

梅雨降水具有显著的阶段变化特征,研究持续强降水期间的关键环流稳定分量,对于分析和预测梅雨降水具有重要意义。利用NCEP-DOE1979~2016年逐日再分析资料,对2016年梅雨持续强降水期间位势高度场、风场和相对湿度场进行分析,提取环流系... 详细信息

梅雨降水具有显著的阶段变化特征,研究持续强降水期间的关键环流稳定分量,对于分析和预测梅雨降水具有重要意义。利用NCEP-DOE1979~2016年逐日再分析资料,对2016年梅雨持续强降水期间位势高度场、风场和相对湿度场进行分析,提取环流系统的关键稳定分量,并对其空间结构、演变特征及更长时间尺度的背景形势进行分析,为梅雨区阶段性强降水的延伸期预报提供依据和参考。研究发现:(1)在位势高度场稳定分量中存在的"三极"分布形势,是维持2016年梅雨持续强降水的关键系统。"三极"分别对应着乌拉尔山阻塞高压、鄂霍茨克海阻塞高压以及偏东偏强的南亚高压和偏西偏强的西太平洋副热带高压(副高)。这种配置结构有利于冷暖空气在梅雨区交汇形成持续性强降水。(2)在中高纬度两个正距平区之间,是相对深厚的负距平区,有利于建立冷空气的向南输送通道,同时相对湿度场稳定分量表明北支气流对水汽的输送和汇聚作用对于梅雨区持续降水起到重要作用。(3)中低纬度的正距平区域呈纬向带状分布,且主要存在于对流层中高层,在梅雨区东西两侧各有一个正距平下沉支,它们共同加强了梅雨区南侧暖湿气流的汇聚输送作用。(4)通过对稳定分量的演变分析发现,"三极"系统的建立和演化与梅雨区降水强弱的阶段变化密切相关。(5)更长时间尺度(60 d)环流稳定分量为持续强降水时段的"三极"关键稳定分量提供了重要的环流背景。

关键词：梅雨稳定分量空间结构演变特征

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基于历史资料提取稳定分量方法的改进研究及在模式中的应用

基于历史资料提取稳定分量方法的改进研究及在模式中的应用

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作者：曾宇星兰州大学

学位级别：博士

新世纪以来,全球变暖背景下频发的极端天气、气候事件呈现出爆发范围广且持续时间长的特点,使得目前的短期天气预报已不能满足社会的需求,所以继续深入的开展10-30天延伸期预报的相关研究仍然是十分有必要的,从而可以更好地消除或减少... 详细信息

新世纪以来,全球变暖背景下频发的极端天气、气候事件呈现出爆发范围广且持续时间长的特点,使得目前的短期天气预报已不能满足社会的需求,所以继续深入的开展10-30天延伸期预报的相关研究仍然是十分有必要的,从而可以更好地消除或减少重大的灾难性天气、气候异常对人民生产生活造成的负面影响。本文基于将数值模式的状态变量,将其划分为可预报的稳定分量与不可预报的混沌分量两部分,主要对其可预报的稳定分量特别加以研究,并进一步将此方法延伸,提出以观测得到的历史资料为基础,从历史资料中提取能够很好表征10-30天延伸期尺度内天气系统主体信息的稳定分量,认为其可以解释大气系统运动的整体趋势特征,从而避免了提取数值模式状态变量的可预报分量时对于模式性能的依赖。同时具体的研究结论如下:1)对利用历史资料来提取稳定分量的方法进行了改进,提出在提取稳定分量方法的基础上,需要进一步考虑前期海洋外强迫对于气候背景选取的作用,通过对极端事件前期海洋关键因子的选取,重新定义了与事件联系更为紧密的气候背景场。新方法能够有效地提高异常型稳定分量在个例分析中所占的比重,有利于研究对于环流系统中不同于气候平均状态的异常特征的分析,从而更加凸显了异常型稳定分量在异常事件中的作用。2)通过对2013年8月我国南方地区的持续高温天气以及2014年5月我国北方地区由初期的寒冷天气向月末的高温天气转变过程两个个例的10-30天延伸期稳定分量演变特征的分析,发现个例中异常型稳定分量对应基底的贡献排序与气候态基底的贡献排序差别较大,而气候态稳定分量的对应基底则差别较小,这说明异常型稳定分量能够表征持续性异常过程中超过气候描述所给出的信息之外的补充信息,这将更加有利于研究对于环流系统中不同于气候平均状态的异常特征,而气候态稳定分量只是体现了中高纬地区大尺度环流系统的调整,这进一步说明改进方法的作用。3)利用改进后提取稳定分量的方法,基于不同ENSO位相的典型年个例,分析了不同季节所提取的延伸期稳定分量的方差贡献率(占总体方差的比重)在季节尺度内随时间的变化情况,证明稳定分量对大气的整体变化趋势存在较好的记忆性。即稳定分量能够很好地表征10-30天尺度内天气系统的主体信息,并且这部分信息在之后的时间段内有着非常好的稳定性,能够表征大气系统运动的整体趋势特征。4)基于稳定分量对大气的整体变化趋势有着较好的记忆性,利用10-30天延伸期稳定分量,对2001年以来欧亚大陆中纬度地区极端低温事件频繁发生,但海温背景的不同的原因进行了分析。结果表明,拉尼娜海温异常状态下产生的整体气候背景使得亚洲大陆中纬度地区建立并维持两脊一槽的环流形势,引导冷空气不断沿槽区南下,同时对应着对流层高层纬向西风的减弱以及近地面层西伯利亚高压的驻留,造成了冬季的持续低温天气。而厄尔尼诺型冷冬年虽然同样是受到北半球中纬度地区两脊一槽环流形势的影响,但这种异常环流形势,仅仅是叠加在气候背景之上显著的长时间的相对距平异常状态,表明厄尔尼诺的海温背景并不是造成冷冬的直接原因。5)针对大气系统可预报的稳定分量特别加以研究,抓住其稳定分量的主要特点可以提高对系统的认识和预测水平。基于从历史资料中提取的10-30天稳定分量的理论,将其应用于数值模式的延伸期预报中,并与模式原始的模拟结果进行比较,诊断其对于模式预报水平的改进能力,发现在模式模拟10天之后,改进方案的预测技巧不论在何种海温条件下均优于原始方案,改进方案的距平相关系数在延伸期时段内仍维持在0.2左右,而原始方案距平相关系数几乎为零。这说明改进试验在延伸期尺度内对于模式的预测技巧有一定的提高,说明随着预报时间的延长,模式原初始场所提供的信息已经逐渐耗散,而改进试验中异常稳定分量所表征的延伸期信息开始产生作用,能够较为有效地提升模式在之后时段内的预测技巧。

关键词： 10-30天延伸期预报稳定分量海洋外强迫气候背景场异常型稳定分量气候态稳定分量极端天气事件方差贡献率 BCCCSM模式预测技巧

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可加稳定分量过程局部时的Hllder律

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福州大学学报（自然科学版） 2008年第4期36卷 497-500,505页

作者：熊贤祝福州大学数学与计算机科学学院福建福州350002

讨论可加稳定分量过程局部时的Hlder律,并且分别得到了其局部和整体的H lder律:①设s0∈(0,+∞)N,则存在正的有限常数c1,使得对任意s>s0有:limr↓0supL((s-〈r〉,s+〈r〉])[rN-β(log logr)β]≤c1(a.s.)②设N>β,则存在正的有... 详细信息

讨论可加稳定分量过程局部时的Hlder律,并且分别得到了其局部和整体的H lder律:①设s0∈(0,+∞)N,则存在正的有限常数c1,使得对任意s>s0有:limr↓0supL((s-〈r〉,s+〈r〉])[rN-β(log logr)β]≤c1(a.s.)②设N>β,则存在正的有限常数c2,使得对任意T∈A,成立limε↓0supQ∈AQcT,λ(Q)<εL(Q)[λ(Q)1-β/N(logλ(Q))β]≤c2(a.s.)

关键词：可加Levy过程稳定分量局部时 Hollder律

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10-30天延伸期稳定分量的提取及其可预报性研究

10-30天延伸期稳定分量的提取及其可预报性研究

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作者：孙树鹏兰州大学

学位级别：硕士

近年来,10-30天延伸期预报成为天气和气候业务预报发展的一个重要方向,它对于气象业务发展和国民经济服务具有重要的作用,但目前国内外关于10-30天延伸期的科学基础和业务应用都还在探索阶段。本文通对2009年2月中旬至3月上旬长江中下... 详细信息

近年来,10-30天延伸期预报成为天气和气候业务预报发展的一个重要方向,它对于气象业务发展和国民经济服务具有重要的作用,但目前国内外关于10-30天延伸期的科学基础和业务应用都还在探索阶段。本文通对2009年2月中旬至3月上旬长江中下游地区的持续阴雨天气过程和2009年11月中上旬中国东部地区3次大范围强降温和冰冻雨雪天气过程进行分析,定义了10-30天延伸期稳定分量,并进一步将其分为10-30天延伸期气候态稳定分量和异常型稳定分量两类,分别给出了相应的提取方法,然后考察了稳定分量的配置和演变特征,最后利用非线性局部Lyapunov指数和模式集合预报结果对稳定分量的可预报性进行了检验,并基于数值模式对两类稳定分量不同的预报效果讨论了对10-30天延伸期数值预报的订正思路。首先,基于稳定分量的时空依赖性,给出了稳定分量的定义和提取方法,并讨论了不同时间尺度滤波分量与10-30天延伸期稳定分量的关系,研究发现：1、60天以上低通滤波分量包含季节以上尺度的低频、甚低频变化等信息,其在10-30天延伸期内呈现近线性的缓慢变化,为10-30天延伸期天气变化提供一个稳定的背景形势；2、10-60天带通滤波分量包含了对延伸期有重要影响的准双周(10-20天)振荡和季节内(30-60天)振荡,并且体现了指数循环和超长波活动等与10-30天延伸期天气变化密切相关的大气环流特征,展现了10-30天延伸期的主要形势变化；3、10天以下高通滤波分量体现了快速变化的天气尺度及更小尺度的波动变化,其对于10-30天延伸期而言主要表现出混沌特征。故10-30天延伸期的稳定分量可能主要存在于60天以上低通滤波和10-60天带通滤波分量中,而混沌分量主要集中于10天以下高通滤波分量中,另外10-60天带通滤波分量也可能包含部分混沌分量的信息。在此基础上,对上述两次个例过程的NCEP-DOE Reanalysis2位势高度场的距平场或10-60天带通滤波分量进行EOF分解,根据个例中各EOF分量的贡献率变化及其与多年平均贡献率的对比进一步定义了气候态稳定分量和异常型稳定分量。气候态稳定分量主要体现出气候平均信息对延伸期天气过程的影响,而异常型稳定分量则集中体现了个例过程的“异常”特征。之后,基于两个个例对10-30天延伸期稳定分量的配置及其时空变化特征进行研究,发现稳定分量具有如下特征：(1)时间尺度较长,能维持较长时间(10天以上)的稳定或者表现为月尺度的低频变化及超长波活动；(2)空间活动范围较大,表现为行星尺度的超长波活动,且在垂直各层有稳定一致的配置关系；(3)能够较好地反映中高纬环流的变化特征,体现了指数循环特征和超长波的移动、调整活动；(4)与地面持续性天气过程有较好的对应关系。10-30天延伸期稳定分量应该是在延伸期过程中占主导变化地位的、具有较大时空尺度的大气活动中心或遥相关型的配置。它的活动变化受大气永久和半永久活动中心的影响,甚至也可能是大气活动中心在延伸期尺度上的低频变化分量。另一方面,它不同于天气尺度的长波活动,它更体现了超长波的移动和调整,与西风带的指数循环有较为密切的联系。最后,利用非线性局部Lyapunov指数和模式集合预报结果对10-30天延伸期稳定分量的可预报性进行了分析,进一步验证了气候态稳定分量和异常型稳定分量具有较好的可预报性,但异常型稳定分量可能因个例不同表现出不同的可预报性,总体而言,气候态稳定分量和异常型稳定分量明显比混沌分量具有更好的可预报性,而异常型稳定分量因其在个例过程中演化的特殊性,其可预报性略差于气候态稳定分量,但优于混沌分量。然后基于异常型稳定分量和60天以上低通滤波分量在模式预报中的特殊性,提出了基于稳定分量的数值预报订正思路,为下一步开展10-30天延伸期预报奠定基础。

关键词：稳定分量混沌分量气候态稳定分量异常型稳定分量可预报性 10-30天延伸期预报非线性局部Lyapunov指数

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基于稳定分量探讨京津冀地区雾霾形成的大气环流机制

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河南科学 2022年第3期40卷 433-440页

作者：孙树鹏张禄廖云琛吴洋马宁天津市津南区气象局天津300350 天津市气候中心天津300074

利用NCEP-DOE再分析资料,基于EOF分解方法对京津冀地区2016年12月—2017年1月的典型持续雾霾天气过程进行分析,并研究了该时段位势高度场、风场和相对湿度场距平场稳定分量的分布特征.结果表明,此次持续雾霾过程位势高度场和风场距平场... 详细信息

利用NCEP-DOE再分析资料,基于EOF分解方法对京津冀地区2016年12月—2017年1月的典型持续雾霾天气过程进行分析,并研究了该时段位势高度场、风场和相对湿度场距平场稳定分量的分布特征.结果表明,此次持续雾霾过程位势高度场和风场距平场稳定分量的典型特征为:在中高纬地区存在一个明显的纬向波列,该波列西起乌拉尔山,东到北太平洋地区,体现了较强的纬向环流特征,不利于冷空气南下.在风场距平场稳定分量中,亚欧中高纬地区上空呈现一个非常强大的气旋式环流,中低纬度地区则呈现两个相对较强的反气旋式环流,在它们的共同影响下,欧亚大陆中部的西风带系统得到异常加强,这种形势阻挡了冷空气南下.同时,京津冀地区东侧的反气旋环流带来大量暖湿空气.少冷空气活动以及暖湿气流控制等因素为京津冀地区出现持续性雾霾天气提供了有利条件.

关键词：雾霾稳定分量空间结构演变特征

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1979—2020年京津冀地区持续雾霾与雾霾少发时段环流稳定分量对比分析

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气象与环境学报 2023年第2期39卷 35-43页

作者：孙树鹏张禄吴洋程善俊封国林天津市津南区气象局天津300350 天津市气候中心天津300074 国家气候中心气候研究开放实验室北京100081 扬州大学物理科学与技术学院江苏扬州225002

利用1979—2020年NCEP-DOE再分析资料,基于EOF分解方法提取京津冀地区持续雾霾和雾霾少发时段的环流稳定分量,对比分析其空间结构和演变特征。结果表明:京津冀地区持续雾霾时段的位势高度场稳定分量中存在一个明显的“三极子”结构,雾... 详细信息

利用1979—2020年NCEP-DOE再分析资料,基于EOF分解方法提取京津冀地区持续雾霾和雾霾少发时段的环流稳定分量,对比分析其空间结构和演变特征。结果表明:京津冀地区持续雾霾时段的位势高度场稳定分量中存在一个明显的“三极子”结构,雾霾少发时段该“三极子”结构呈反位相分布。欧亚大陆中纬地区风场稳定分量存在的带状偏强西风距平和中低纬较强的波列,使京津冀地区处于少冷空气活动的偏暖状态,有利于持续雾霾天气的维持。欧亚大陆为较强的经向环流特征时,京津冀地区多处于雾霾少发时段。更长时间尺度(60 d)稳定分量中“三极子”分布形势仍大致存在,为持续雾霾天气提供了有利的环流背景。稳定分量的变化特征表明,持续雾霾时段较雾霾少发时段,稳定分量在雾霾天气发生前期具有更明显且持续性较好的前兆信号。

关键词：三极子稳定分量空间结构环流形势

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Lévy过程轨道的分形几何性质

Lévy过程轨道的分形几何性质

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作者：梁龙跃中国科学院大学

学位级别：博士

随机分形是融概率论和分形几何理论为一体的交叉学科。随机过程样本轨道的分形性质是随机分形中一个重要的研究方向。本文研究了某些特殊Lévy过程轨道的分形几何性质，包括稳定分量过程的像集乘积集的确切分形测度函数，直线上对称... 详细信息

随机分形是融概率论和分形几何理论为一体的交叉学科。随机过程样本轨道的分形性质是随机分形中一个重要的研究方向。本文研究了某些特殊Lévy过程轨道的分形几何性质，包括稳定分量过程的像集乘积集的确切分形测度函数，直线上对称Cauchy过程占时测度的重对数律以及像集的确切分形测度函数.我们还讨论了关于直线上对称Cauchy过程相交局部时的某些问题。\n 本研究分为四个部分：第一章首先介绍了Lévy过程的定义和基本性质。接着回顾了一些分形几何的基本概念及性质，包括Hausdorff测度和维数，填充测度和维数，Bessel-Riesz容度，最后给出了本文的主要结果。第二章研究了有限个相互独立的稳定分量过程像集乘积集上的占时测度的重对数律，并利用密度定理得到了乘积集的确切Hausdorff测度函数及确切填充测度函数。第三章首先建立了直线上对称Cauchy过程占时测度的liminf型和limsup型重对数律，随后利用这些结果得到了对称Cauchy过程像集的填充测度非零即无穷大的判别法则和确切Hausdorff测度函数。第四章利用相交等价的方法讨论了直线上对称Cauchy过程相交集的极集，并利用相交局部时研究了对称Cauchy过程重点集的分形几何性质。

关键词：融概率论随机过程稳定分量重对数律

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