检索结果-内蒙古大学图书馆

第四纪研究 2023年第4期43卷 1123-1132页

作者：宁亮刘健刘征宇严蜜孙炜毅陈可凡覃燕敏薛姣王鎏琳汪琪李楚鑫吴芬李奔月南京师范大学虚拟地理环境教育部重点实验室/江苏省地理环境演化国家重点实验室培育建设点/江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心南京师范大学地理科学学院江苏南京210023 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋-气候-同位素模拟开放工作室山东青岛266237 马萨诸塞大学地球科学系气候系统研究中心阿默斯特马萨诸塞州01002 中国科学院机构地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室陕西西安710061 江苏省大规模复杂系统数值模拟重点实验室南京师范大学数学科学学院江苏南京210023 俄亥俄州立大学地理系哥伦布俄亥俄州43210

本文总结了历史时期中国东部年代际干旱时空特征及成因机制的最新研究进展。作为典型季风区,中国东部年代际干旱均与典型的弱季风事件相关,空间特征上呈现出南涝北旱或者全区干旱的模态。成因机制方面,年代际干旱由气候系统内部变率(PDO... 详细信息

本文总结了历史时期中国东部年代际干旱时空特征及成因机制的最新研究进展。作为典型季风区,中国东部年代际干旱均与典型的弱季风事件相关,空间特征上呈现出南涝北旱或者全区干旱的模态。成因机制方面,年代际干旱由气候系统内部变率(PDO、AMO)和外强迫(包括火山活动、太阳辐射、温室气体、人为气溶胶、土地利用等)共同作用引发,其中,气候系统内部变率主要对年代际干旱起到触发作用,外强迫对干旱强度和持续时间起到加剧作用;此外,外强迫还通过改变气候系统内部变率的频次和强度来改变年代际干旱的频次、强度、持续时间;最后,本文还探讨了历史时期中国东部年代尺度干旱研究中未解决的问题及未来研究方向。

关键词：历史时期年代际干旱东亚季风气候模拟

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过去2000年北半球不同纬度温度对火山活动的响应

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科学通报 2021年第24期66卷 3194-3204页

作者：孙炜毅刘健高超超陈敏南京师范大学地理科学学院虚拟地理环境教育部重点实验室/江苏省地理环境演化国家重点实验室培育建设点/江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心南京210023 南京师范大学数学科学学院江苏省大规模复杂系统数值模拟重点实验室南京210023 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋-气候-同位素模拟开放工作室青岛266237 浙江大学环境与资源学院杭州310058 江苏省测绘工程院南京210013

火山活动是影响气候变率的重要外强迫因子,研究火山喷发对气候的影响有助于提高对温度变化的提前预警,也对未来地球工程计划具有指示意义.然而,目前仍不清楚不同纬度的火山喷发影响北半球不同纬度温度变化的特征、敏感性和影响机理.本... 详细信息

火山活动是影响气候变率的重要外强迫因子,研究火山喷发对气候的影响有助于提高对温度变化的提前预警,也对未来地球工程计划具有指示意义.然而,目前仍不清楚不同纬度的火山喷发影响北半球不同纬度温度变化的特征、敏感性和影响机理.本研究基于通用地球系统模式完成了涵盖过去2000年的火山活动敏感性试验,并挑选出大于5 Tg的21个北半球火山(NHV)、31个热带火山(TRV)和18个南半球火山(SHV)喷发事件,分别探究了这三类火山喷发对北半球低、中和高纬度温度变化的影响.研究发现:TRV的总喷发强度是NHV和SHV的1.9和3.3倍,喷发后对各纬度的降温影响最强.然而,换算为相同喷发强度下,在火山喷发后第1~24月, TRV和NHV对北半球低纬度降温效率相近(约-1℃/100 Tg),而SHV贡献相对较弱;NHV对北半球中、高纬度降温效率最强(-1.9和-2.3℃/100 Tg),约是TRV的2倍,而SHV则没有显著影响.具体的影响机理是:不同纬度的火山喷发均通过阻挡大气顶层短波辐射的直接作用造成北半球低、中纬度的降温.在高纬度地区, NHV和TRV在第1~24月通过减弱短波辐射造成地表降温,引起海冰扩张,从而触发海冰-反照率正反馈机制加强夏、秋季降温;而在第25~48月火山气溶胶大量衰退,高纬度降温则来自于中高纬度海洋向北热输送的减少这一间接作用使海冰-反照率机制得以维持的影响,且海洋向北热输送的减弱对NHV更为敏感,约为TRV的2倍.

关键词：火山活动地球系统模式温度变化敏感性影响机理

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过去2000年3个典型暖期北半球季风降水的模拟研究

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第四纪研究 2021年第2期41卷 510-521页

作者：戴张奇刘健孙炜毅易慧郁南京师范大学虚拟地理环境教育部重点实验室/江苏省地理环境演化国家重点实验室培育建设点/江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心南京师范大学地理科学学院江苏南京210023 江苏省大规模复杂系统数值模拟重点实验室南京师范大学数学科学学院江苏南京210023 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋-气候-同位素模拟开放工作室山东青岛266237

理解北半球季风降水在暖期的变化特点及其对外强迫的响应对现代社会经济发展至关重要。文章基于通用地球系统模式(CESM)过去2000年气候模拟试验结果和气候同化资料(LMR),探究罗马暖期、中世纪气候异常期和现代暖期北半球季风降水的特征... 详细信息

理解北半球季风降水在暖期的变化特点及其对外强迫的响应对现代社会经济发展至关重要。文章基于通用地球系统模式(CESM)过去2000年气候模拟试验结果和气候同化资料(LMR),探究罗马暖期、中世纪气候异常期和现代暖期北半球季风降水的特征及其成因机制。结果表明:在这3个典型暖期中,北半球季风降水都呈现增加的趋势,其降水异常场的空间分布是相似的,但是3个暖期的季风降水强度截然不同,罗马暖期和中世纪气候异常期降水强度相似,而现代暖期季风降水强度明显强于前两个暖期,其降水异常值约为前两个暖期的1.2倍。3个暖期的降水增多均由热力作用主导,其中罗马暖期和中世纪气候异常期主要受到太阳辐射增强而引起的热力作用增强的影响,火山活动微弱导致的动力作用增强也有一定的贡献;而在现代暖期,太阳辐射和火山活动对于热力、动力的贡献与前两个暖期相似,但是温室气体增多引起热力、动力作用显著增强,从而导致现代暖期总的热力、动力作用都明显高于前两个暖期。

关键词：北半球季风降水罗马暖期中世纪气候异常期现代暖期热力动力过程

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过去千年3个特征时期东亚冬夏季风关系的模拟研究

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第四纪研究 2021年第2期41卷 536-549页

作者：朱信国严蜜宁亮刘健南京师范大学虚拟地理环境教育部重点实验室/江苏省地理环境演化国家重点实验室培育建设点/江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心南京师范大学地理科学学院江苏南京210023 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋-气候-同位素模拟开放工作室山东青岛266237 中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室陕西西安710061 江苏省大规模复杂系统数值模拟重点实验室南京师范大学数学科学学院江苏南京210023

使用美国大气研究中心开展的过去千年集合模拟试验(Community Earth System Model-Last Millennium Ensemble,简称CESM-LME)数据,对过去千年(公元850~2005年)3个重要的特征时期——中世纪气候异常期、小冰期和现代暖期的东亚冬、夏季风... 详细信息

使用美国大气研究中心开展的过去千年集合模拟试验(Community Earth System Model-Last Millennium Ensemble,简称CESM-LME)数据,对过去千年(公元850~2005年)3个重要的特征时期——中世纪气候异常期、小冰期和现代暖期的东亚冬、夏季风关系,尤其是年代-多年代尺度上的关系进行了对比研究。结果表明:在年代和多年代尺度上,由自然外强迫主导的中世纪气候异常期和小冰期及人类活动主导的现代暖期,东亚冬、夏季风均呈负位相变化形势,但影响二者关系的机制在3个时期并不相同。研究发现,太平洋年代际振荡(Pacific Decadal Oscillation,简称PDO)可能是造成前两个特征时期东亚冬、夏季风反位相变化的主要原因,大西洋多年代际振荡(Atlantic Multidecadal Oscillation,简称AMO)的作用相对较小。现代暖期AMO的作用有所加强,与PDO的作用相当,同时夏季风环流对PDO和AMO的响应较前两个时期强,且响应特征有所不同,这可能与人类活动有较大关系。另外在人类活动作用下,季风指数的定义方法可能会对季风关系的研究结果产生影响,这是未来预估研究中需要留意的地方。

关键词：东亚夏季风东亚冬季风特征时期过去千年

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过去2000年典型暖期北半球温度变化特征及成因分析

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第四纪研究 2021年第2期41卷 497-509页

作者：易慧郁刘健孙炜毅戴张奇严蜜宁亮南京师范大学虚拟地理环境教育部重点实验室/江苏省地理环境演化国家重点实验室培育建设点/江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心南京师范大学地理科学学院江苏南京210023 江苏省大规模复杂系统数值模拟重点实验室南京师范大学数学科学学院江苏南京210023 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋-气候-同位素模拟开放工作室山东青岛266237 中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室陕西西安710061

过去2000年包含了罗马暖期(Roman Warm Period,简称RWP)、中世纪气候异常期(Medieval Climate Anomaly,简称MCA)和现代暖期(Present Warm Period,简称PWP)这3个典型暖期,前人对罗马暖期的关注相对较少。为了更好地对比自然暖期和叠加了... 详细信息

过去2000年包含了罗马暖期(Roman Warm Period,简称RWP)、中世纪气候异常期(Medieval Climate Anomaly,简称MCA)和现代暖期(Present Warm Period,简称PWP)这3个典型暖期,前人对罗马暖期的关注相对较少。为了更好地对比自然暖期和叠加了人类活动的暖期的温度变化特征及成因,文章利用通用地球系统模式(Community Earth System Model,简称CESM)的过去2000年气候模拟试验资料,在与重建资料和同化资料(Last Millennium Reanalysis,简称LMR)进行对比验证的基础上,对这3个典型暖期北半球的温度变化特征和成因机制进行了初步探讨。结果表明:CESM的全强迫试验能很好地模拟出重建资料与LMR所反映的两个自然暖期(RWP和MCA)以及PWP,PWP相较于RWP和MCA北半球增温幅度明显更大。通过对比单因子敏感性试验结果发现,RWP时期主要受土地覆盖变化的影响,同时太阳活动、火山活动强迫对地表增温有一定调节作用;而MCA时期的火山活动频率相比RWP时期更小,且太阳活动稳定,此时土地覆盖的调节作用相比RWP时期减弱;PWP时期在温室气体强迫驱动下,地表温度增加显著,其贡献远超过火山活动、太阳活动两个外强迫因子,此时土地利用/覆盖强迫对增温显示出负向影响,同时北极涛动增强,进一步加剧PWP时期的增温。

关键词：过去2000年气候模拟典型暖期温度变化成因机制

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过去2000年亚澳夏季风降水百年际变化特征及成因的模拟研究

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气象学报 2020年第1期78卷 60-71页

作者：井云清刘健万凌峰张宏栎虚拟地理环境教育部重点实验室/江苏省地理环境演化国家重点实验室培育建设点/江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心/南京师范大学地理科学学院南京210023 江苏省大规模复杂系统数值模拟重点实验室/南京师范大学数学科学学院南京210023 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋-气候-同位素模拟开放工作室青岛266237

利用地球系统模式(CESM)开展过去2000年气候模拟试验,在利用观测资料、再分析资料对模拟资料进行检验的基础上,探讨百年时间尺度上亚澳夏季风降水的时、空变化特征及其成因,对于认识百年尺度气候变化规律、定量区分自然因子和人类活动... 详细信息

利用地球系统模式(CESM)开展过去2000年气候模拟试验,在利用观测资料、再分析资料对模拟资料进行检验的基础上,探讨百年时间尺度上亚澳夏季风降水的时、空变化特征及其成因,对于认识百年尺度气候变化规律、定量区分自然因子和人类活动对亚澳夏季风的影响具有重要意义.结果表明:过去2000年亚澳夏季风降水和温度的波动较为一致,暖期降水多,冷期降水少.两者相关系数为0.83,达到99%置信度.此外,亚澳夏季风降水存在105、130、180 a的百年尺度周期.亚澳夏季风降水经验正交函数分解第一模态在印度洋北部呈南北反向的分布型态,在东亚地区呈负、正、负的分布型态;第二模态在印度洋北部呈正、负、正的分布型态,在东亚地区呈全区一致型的分布型态.经验正交函数分解第一特征向量和第二特征向量的正、负值中心大多出现在印度洋北部地区,南北呈不对称分布.亚澳夏季风降水的105a周期主要受火山活动和土地利用/覆盖的影响,130a周期主要受太阳辐射、气候系统内部变率的影响,180 a周期主要受火山活动的影响.从经验正交函数分解第一特征向量来看,整个亚澳夏季风降水主要受土地利用/覆盖、太阳辐射的影响;第二特征向量表明亚澳夏季风降水在百年际空间变化上主要受太阳辐射和气候系统内部变率的影响;第三特征向量表明亚澳夏季风降水在百年际空间变化上主要受气候系统内部变率和温室气体的影响.该研究对揭示百年际时间尺度气候变化特征、辨识影响气候变化的自然因素与人为因素、理解其影响气候的物理机制等具有重要意义,也为应对该区域气候变化提供了参考依据.

关键词：亚澳夏季风百年尺度过去2000年降水气候模拟

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全新世北半球中纬度降水变化对不同外强迫响应的模拟研究

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第四纪研究 2020年第6期40卷 1588-1596页

作者：孙炜毅刘健万凌峰宁亮严蜜虚拟地理环境教育部重点实验室/江苏省地理环境演化国家重点实验室培育建设点/江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心南京师范大学地理科学学院江苏南京210023 江苏省大规模复杂系统数值模拟重点实验室南京师范大学数学科学学院江苏南京210023 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋-气候-同位素模拟开放工作室山东青岛266237 中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室陕西西安710061

北半球中纬度(30°~50°N)降水变化一直是当今社会关注的热点。文章基于重建资料、气候系统模式CCSM开展的TraCE-21 ka瞬变试验和地球系统模式CESM完成的NNU-12k瞬变加速气候模拟试验结果,探讨了全新世以来中纬度降水变化趋势... 详细信息

北半球中纬度(30°~50°N)降水变化一直是当今社会关注的热点。文章基于重建资料、气候系统模式CCSM开展的TraCE-21 ka瞬变试验和地球系统模式CESM完成的NNU-12k瞬变加速气候模拟试验结果,探讨了全新世以来中纬度降水变化趋势及其对外强迫的响应。结果表明:全新世以来重建的中纬度降水呈增加趋势,在距今10~7 ka,TraCE-21 ka全强迫试验模拟出了这一趋势,主要受陆地冰盖衰退、淡水注入和轨道参数(ORB)的共同影响。在7~0 ka,NNU-12k的ORB试验与重建的降水增加趋势一致,但主要集中在海洋地区。两个模式均模拟出了欧亚大陆中纬度地区比北美大陆干燥的趋势特点,并发现是ORB的作用引起的;而温室气体(GHGs)主要对欧亚大陆降水增强有所贡献,但不能抵消ORB的负贡献。然而,模拟的中纬度降水对全新世以来ORB、GHGs的响应存在模式依赖性,这是今后重建-模拟资料对比时需要考虑的重要因素。

关键词：全新世中纬度降水重建-模拟资料对比轨道参数温室气体

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过去1500年典型暖期东亚夏季风年代际变化特征对比及其可能成因

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气象学报 2020年第2期78卷 237-249页

作者：王晓青刘健王志远刘斌河北省气象与生态环境重点实验室石家庄050021 河北省人工影响天气办公室石家庄050021 虚拟地理环境教育部重点实验室/江苏省地理环境演化国家重点实验室培育建设点/江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心南京师范大学地理科学学院南京210023 江苏省大规模复杂系统数值模拟重点实验室南京师范大学数学科学学院南京210023 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋-气候-同位素模拟开放工作室青岛266237 浙江师范大学地理与环境学院金华321004

利用通用地球系统模式开展的过去1500年气候模拟全强迫试验和对照试验结果,在验证模式模拟性能的基础上,采用多变量经验正交函数分解等方法,对比分析了典型暖期东亚夏季风年代际变化特征及其成因机制。结果表明,两个典型暖期东亚夏季风... 详细信息

利用通用地球系统模式开展的过去1500年气候模拟全强迫试验和对照试验结果,在验证模式模拟性能的基础上,采用多变量经验正交函数分解等方法,对比分析了典型暖期东亚夏季风年代际变化特征及其成因机制。结果表明,两个典型暖期东亚夏季风变化的主周期均为准10 a和准20 a。中世纪暖期黄河流域至日本南部一带降水偏多,长江流域以南和西北太平洋一带降水偏少;现代暖期东亚夏季风降水表现为"南涝北旱"型分布特征。内部变率是影响典型暖期东亚夏季风变化的主控因子之一,其中太平洋年代际振荡起决定性作用。当太平洋年代际振荡处于正位相时,热带西太平洋(东亚大陆)变暖(变冷),东亚地区海、陆热力差减小,对应弱的东亚夏季风。另外,中世纪暖期海平面气压的动态变化对应850 hPa风场在西北太平洋(日本海)一带均出现了经向排列的异常反气旋(气旋),从而导致中国南部(北部)降水偏多(偏少)。

关键词：中世纪暖期现代暖期东亚夏季风年代际变化机理研究

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全新世火山喷发对温度变化趋势影响的模拟研究

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第四纪研究 2020年第6期40卷 1597-1610页

作者：万凌峰刘健高超超孙炜毅宁亮严蜜虚拟地理环境教育部重点实验室/江苏省地理环境演化国家重点实验室培育建设点/江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心南京师范大学地理科学学院江苏南京210023 江苏省大规模复杂系统数值模拟重点实验室南京师范大学数学科学学院江苏南京210023 中国海洋大学海洋高等研究院山东青岛266100 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋-气候-同位素模拟开放工作室山东青岛266237 浙江大学环境科学系浙江杭州310058 中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室陕西西安710061

全新世气候变化模拟对了解气候变化的特征和驱动机制具有重要意义。而利用地球系统模式CESM对全新世气候进行瞬变模拟的研究至今还是空白。同时前人只考虑地球轨道参数、温室气体、大陆冰盖、融水这4种外强迫因子作用的模拟结果和集成... 详细信息

全新世气候变化模拟对了解气候变化的特征和驱动机制具有重要意义。而利用地球系统模式CESM对全新世气候进行瞬变模拟的研究至今还是空白。同时前人只考虑地球轨道参数、温室气体、大陆冰盖、融水这4种外强迫因子作用的模拟结果和集成重建的全新世全球年平均温度的变化呈相反的趋势,尤其是在5.00~0.15 ka B.P.时段差异最为显著,被称为全新世"温度悖论",至于其原因至今尚无定论。因此,文章利用CESM1.0.3,并考虑更全面的外强迫(地球轨道参数、太阳辐射、火山喷发、温室气体、土地利用/土地覆被)对全新世气候变化进行瞬变模拟。基于本文模拟结果分析发现全强迫试验模拟的全球范围合成年平均温度与Marcott等(2013)集成重建的全球年平均温度在5.00~0.15 ka B.P.时段的变化趋势基本一致,均下降0.50℃左右,有效地化解了5.00~0.15 ka B.P.时段的"温度悖论"。研究还发现,此降温趋势主要是由火山喷发外强迫作用导致的,在此时段火山喷发外强迫导致了0.86℃的降温效应,温室气体强迫作用导致0.38℃的升温趋势,而其他外强迫的贡献较小,合计约为-0.02℃。5.00~0.15 ka B.P.时段火山喷发导致降温趋势的原因在于连续增强的火山气溶胶改变了地表辐射平衡,使得地表接收的太阳辐射减少和射出长波辐射增加。

关键词：全新世气候模拟通用地球系统模式模拟与重建对比外强迫因子

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基于PMIP3和CMIP5模拟结果的过去千年特征时段北极涛动的变率特征及成因分析

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气候与环境研究 2020年第4期25卷 429-442页

作者：陈可凡宁亮孙炜毅覃燕敏薛姣刘健严蜜南京师范大学虚拟地理环境教育部重点实验室/江苏省地理环境演化国家重点实验室培育建设点/江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心/地理科学学院南京210023 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋—气候—同位素模拟开放工作室山东青岛266237 马萨诸塞大学地理科学学院地球科学系气候系统研究中心阿姆赫斯特01003美国中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室西安710063 江苏省大规模复杂系统数值模拟重点实验室/南京师范大学数学科学学院南京210023

利用参与第三次古气候模式评估比较计划(Paleoclimate Modelling Intercomparison Project Phase Ⅲ,PMIP3)过去千年气候模拟试验以及参与第五次耦合模式评估比较计划(Paleoclimate Model Intercomparison Project Phase 5,CMIP5)全强迫历史情景试验的9个地球系统模式模拟试验结果,对过去千年3个特征时段(中世纪气候异常期、小冰期和现代暖期)北极涛动(Arctic Oscillation, AO)的变率及成因进行了分析。通过与NCEP再分析资料的对比发现,模式能够较好地模拟出AO的空间模态及年际变化周期,且大部分模式能够模拟出过去50年AO的增强趋势。过去千年3个特征时段中,不同模式对中世纪气候异常期AO位相的模拟并不一致,但大部分模式显示小冰期AO基本呈现负位相,而现代暖期则表现为显著的正位相,与重建结果一致。基于多模式集合平均的机制分析表明,中世纪气候异常期北极地区海平面气压变化不显著,小冰期北极地区海平面气压显著偏正,现代暖期海平面气压显著偏负,这与现代暖期北极温度偏高而小冰期北极温度偏低有关。过去千年中,小冰期和现代暖期的AO变率分别受自然外强迫和人为外强迫的影响。

关键词：北极涛动 PMIP3 计划 CMIP5 计划过去千年特征时段

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