引用本文
肖传桃, 龚丽, 梁文君. 川西地区中二叠统—中三叠统古生态研究. 地球科学进展, 2014, 29(7): 819-827
Xiao Chuantao, Gong Li, Liang Wenjun. Research on Paleoecology of Middle Permian-Middle Triassic in the Western Sichuan Basin. Advances in Earth Science, 2014, 29(7): 819-827]  
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川西地区中二叠统—中三叠统古生态研究
肖传桃, 龚丽, 梁文君
长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室,湖北武汉430100

作者简介：肖传桃(1965-),男,江西九江人,教授,主要从事油气区古生物学与勘探地层学研究. E-mail:ctxiao@yangtzeu.edu.cn

基金:全国油气资源战略选区调查与评价国家专项“四川西部海相二叠系—三叠系层序地层与岩相古地理”（编号：2009QYXQ09）资助
摘要

研究区内二叠系—三叠系生物化石较丰富,门类有腕足类、蜓类、珊瑚、菊石、牙形石、双壳类及有孔虫等。这些生物门类明显受沉积环境控制。对研究区内中二叠统—中三叠统的古生物化石进行了详细的分析和埋藏特征研究,根据生物化石在时间与空间上的组合特征,将研究区中二叠统—中三叠统生物群划分为17个生物群落,并论述了各群落的组成、结构和环境特征。研究表明,不同生态类型的群落其分布的地理位置有一定差异,主要体现在以下2个大的区块,即分别分布于研究区的主体区块和其边缘区块,前者以底栖固着型为特征,后者以游泳型及底栖游移型为特征。根据化石群落与沉积特征的组合情况,识别出6种类型的生物相,并总结了其生物相模式,阐述了各生物相中的生物类别、生态类型、典型群落以及对应的沉积相等特征。化石群落的划分和分析对于四川盆地二叠纪—三叠纪的古环境、古地理及其演化的研究具有一定的意义,生物相的研究对于研究区古生物地理学和古板块构造的恢复具有一定的意义。

关键词: 群落; 生物相; 沉积相; 四川西部
中图分类号:P52 文献标志码:A 文章编号:1001-8166(2014)07-0819-09
Research on Paleoecology of Middle Permian-Middle Triassic in the Western Sichuan Basin
Xiao Chuantao, Gong Li, Liang Wenjun
Key Laboratory of Exploration Technologies for Oil and Gas Resources, Ministry of Education, Yangtze University, Wuhan 430100,China
Abstract

The research area is located in the western part of Sichuan basin as a Yangtze ecotope of Cathaysian Tethyan area. It is dominated by benthic fauna, including brachiopods, Fusulinids, corals, bivalves, foraminifers, ammonites, bryozoans,Crinoids and pleopods which are less common with traces of trilobites, stromatoporas, nautilus and sporopollens seen in one or two areas,which are obviously controlled by sedimentary environments and in accordance with sedimentary facies.Through the analysis of fossils and research on burial characteristics from middle PermianmiddleTriassic, based on the combination of the feature of fossils in time and space, seventeen communities are recognized, the coposition, construction and palaeoenvironment of each community are expounded. Study shows that different ecological type biocoenose are distributed in different locations, which are mainly represented by sessile benthic community in the main research area, composed of Mianzhu, Mianyang, Deyang and Santai and nektonic community in marginal areas in the research area subdivided into two parts: Areas around Guangyuan-Nanjiang-Tongjiang, located at the margins in the northeast of the research area, and areas around Wenchuan-Maoxian-Dayidafeishui situated at the western borders of the research area. According to the combination of communities with sedimentary characteristics,six kinds of biofacies have been recognized and described in the study area and biofacies pattern are established. Category,ecotype, typical community and sedimentary facies of each biofacies are elucidated in this paper. The subdivision and analysis of community are meaningful for the studies of paleoenvironment ,paleogeography and their evolutions,The research of biaofacies is important for the recovery of paleobiogeography and paleoplate tectonic characteristics.

Keyword: Community; Biofacies; Sedimentary facies; Western Sichuan.
1 引言

研究区位于四川省中西部,地理范围为东南起乐山—西充一线、北西起宝兴—平武一线、东北至青川—仪陇一线,面积约为40 000 km。构造位置上研究区位于四川盆地西部,属于川西坳陷,西部为龙门山推覆构造带,东邻为川中隆起,北邻米仓山褶断带,南抵峨眉—瓦山断块。在古地理位置上,位于上扬子板块的西部,包括西北边缘,在二叠纪—中三叠世期间,总体处于陆棚、陆表海碳酸盐岩台地环境,北部和西北边缘存在斜坡和深水环境。关于川西前陆盆地的形成,多数学者认为主要受板块碰撞引起的挤压构造背景条件控制[ 1~ 5],但对四川盆地的形成和演化阶段的构造性质众说纷纭[ 6~ 9],有待进一步研究证实。

川西地区二叠纪—三叠纪的充填以碳酸盐岩沉积为特色,其地层序列较为完整（表1）。该时期研究区根据其岩相古地理特征可以划分为2个区域：第一个区域称为边缘区（下称边缘区）,主要围绕研究区东北、西部边缘,即包括研究区东北部边缘的广元—南江—通江一带和西部边缘的汶川—茂县—大邑大飞水一带,其水体较深;第二个区域就是研究区的主体区域（下称主体区域）,包括绵竹、绵阳、德阳以及三台一带。

表1 川西地区二叠—三叠纪地层序列 Table 1 Stratigraphic sequence of PermianTriassic in Western Sichuan basin

有关四川地区的二叠纪—三叠纪的古生态研究的实例较少[ 10~ 13],关于研究区的二叠纪—三叠纪的古生态学方面研究的系统论述则几乎未曾涉及。近年来作者等在进行全国油气资源战略选区调查与评价国家专项“四川西部海相二叠系—三叠系层序地层与岩相古地理”研究过程中,系统分析了研究区中二叠世—中三叠世古生态特征,系统划分了生物群落,并在此基础上,识别出不同类型的生物相。

2 材料、数据与方法

研究区生物化石很丰富,主要类别有四射珊瑚、腕足类及蜓类,其次为双壳类、菊石、有孔虫、牙形石及腹足类,其中,地层中的宏体化石保存较为完整。本文所涉及的大部分化石材料与数据来自于野外调查,少数参考前人已有成果。本研究采用的方法主要有野外调查法、统计学方法、比较法、分析法和描述法。通过野外调查,可以得知生物化石的主要类别、保存状态和共生状态等信息,通过统计学方法,了解化石在时间和空间上的分布规律,通过比较法,可以得出不同群落的生态环境等信息,通过分析法和描述法,建立起不同的化石群落,并得出其环境信息等结论。

3 古生态特征研究

生态学的研究在现今时代越来越重要,因为生态环境的变化不仅对生物演化有重要影响,而且对人类可持续发展至关重要[ 14, 15]。群落是特定环境中生物的有机组合,通过对群落古生态研究不仅可以恢复生态环境,而且还可以恢复生态环境的演变及盆地古地理特征[ 16, 17]。

研究区内二叠纪—三叠纪生物化石较丰富,门类有腕足类、蜓类、珊瑚、菊石、牙形石、双壳类及有孔虫等。这些生物门类不仅受沉积环境控制,体现出其形态结构与沉积相的一致性,而且不同类型群落分布的地理位置也有差异。对研究区内中二叠统—中三叠统的古生物化石进行了详细的分析和埋藏特征研究,根据生物化石在时间与空间上的组合特征,将研究区海相二叠系—三叠系生物群划分为17个生物群落（表2）,以下自老到新介绍这些群落。

表2 研究区主要生物群落 Table 2 The major biocommunities of the study area
3.1 中二叠世生物群落

该时期包括6个生物化石群落,以下分述。

（1） Hayasakaia群落

该群落主要见于研究区主体区域的栖霞组下部,对应时间为中二叠世栖霞期早期,具有以下特征：

组成：组成该群落的生物主要有蜓类: Nankinella mianzhuensis, Pisolina exessa,珊瑚: Hayasakai a cystosa, H.sichuanensis, H.tianquanensis, H.syringoporoides, Iranophyllum sp.等。

结构：在该群落中 Hayasakaia占优势,为优势分子,其丰度约为60%,营底栖固着方式生活,以滤食为捕食方式,该群落的分异度较低。

生态环境分析：该群落中,营底栖固着方式生活的生物（珊瑚等）约占65%,其次均为营底栖移动方式生活的蜓类。该群落多以较完整形式保存,其岩石类型均为深灰—灰黑色中—厚层弱白云化灰岩,偶夹生物碎屑灰岩,沉积相多为内缓坡相,据以上特征推测该群落代表的生态环境为正常浅海环境。

（2） Verbeekina群落

该群落主要见于研究区主体的栖霞组上部,对应时期为中二叠世栖霞期晚期,具有以下特征：

组成：组成该群落的生物主要有蜓类: Neoschwagerina sp., Verbeekina hemi, V.crassispira, V.minor, Afghanella cf.schenki var.megaspirica, Cancellina primigena, Pseudodoliolina sp., Staffella sp.;腕足类: Tyloplecta nankingensis, Athyris mongoliensis, Urushtenia sp.; 珊瑚: Tetroporinus aff.holysitiformis, Hayasakaia aff.syringoporoides, Liangshanophyllum chihsiaense等。

结构：该群落中以 Verbeekina占优势,为优势分子,其丰度约为20%,营底栖移动方式生活。该群落中以蜓类最为丰富,约占70%,分异度较高,其次为腕足类和珊瑚等。

生态环境分析：该群落中,营底栖生活的生物占100%,且该群落多以较完整形式保存,其岩石类型为浅灰、灰色厚层块状灰岩,属于内缓坡相。该群落代表正常浅海环境。

（3） HayasakaiaMisellina群落

该群落主要见于研究区边缘地区的栖霞组,对应时期为中二叠世栖霞期,具有以下特征：

组成：组成该群落的生物主要有蜓类: Schwagerina sp., Nankinella sp., Pisolina sp., Misellina sp., M.cf.claudiae, Ozawainella sp., Schubertella sp., Schwagerina sp.;珊瑚: Hayasakaia sp., Michelinia sp., Dibunophyllum sp., Polythecalis sp., Szechuanophyllum sp., Wentzellophyllum denticulatam, W.kueichouensis, Wentzelella sp.;腕足: Prodactus sp.等。

结构：该群落以 Hayasakaia和 Misellina占优势,为优势分子,其丰度为20%~30%,前者营底栖固着方式生活,后者营底栖移动方式生活。该群落主要为珊瑚、蜓类,约占整个群落的90%以上,分异度中等。

生态环境分析：该群落中以营底栖方式生活的生物占100%,其中营底栖固着和底栖移动的各约占50%。主要产于厚层块状灰岩,含白云质团块及条带,代表环境为内缓坡浅海环境。

（4） NeoschwagerinaVerbeekina群落

该群落主要见于研究区主体地区的茅口组下部,对应时期为中二叠世茅口期早期,具有以下特征：

组成：组成该群落的生物主要有腕足类： Cryptospirifer omeishanensis, C. semiplicatu s, Monticulifera sinensis;蜓类： Neoschwagerina margaritae, N.craticulfera, Verbeekina hemi, V.grabaui, Pseudodoliolina chinghaiensis, P.pseudolepida, Schwagerina sp.等;珊瑚： Duplophyllum cf.alternatum等。

结构：在该群落中 Neoschwagerina和 Verbeekina占优势,为优势分子,其丰度约为50%,营底栖移动方式生活。该群落主要为腕足类、蜓类,分异度较高。

生态环境分析：该群落中,营底栖固着方式生活和移动方式生活的生物各占50%,主要产于浅灰—深灰色中—厚层生物灰岩,中下部夹泥质条带,代表环境为内缓坡浅海环境。

（5） Tyloplecta群落

该群落主要产于研究区主体茅口组上部,对应时间为中二叠世茅口期晚期,具有以下特征：

组成：组成该群落的生物主要有蜓类： Verbeekina verbeeki, Pseudodoliolina sp., Neoschwagerina sp., Schwagerina sp.;珊瑚： Wentzelella sp., W.timorica; 腕足： Tyloplecta nankingensis等。

结构：该群落中以 Tyloplecta占优势,为优势分子,其丰度约为25%。该群落中蜓类最为丰富,约占50%,营底栖缓慢移动方式生活;其次为腕足类、珊瑚,营底栖固着方式生活。

生态环境分析：该群落中,营底栖方式生活的生物占80%,其岩石类型有浅灰略带棕色块状灰岩和深灰—棕灰色块状灰岩,属于内缓坡相沉积,代表环境为内缓坡浅海环境。

（6） Verbeekina Pseudodoliolina 群落

该群落主要见于研究区边缘广元—旺苍—南江茅口组,对应时间为中二叠世茅口期,具有以下特征：

组成：组成该群落的生物主要有腕足类： Athyris sp., Chonetes sp., Cryptospirifer striatus, Dictyoclostus nakingensis, Orthotichia cf.indica, Schellwienella sp., Sinoproductus sinensis, Spirifer sp., Streptorhynchus sp., Tyloplecta nankinge nsis;蜓类： Schwagerina longiperntica, Verbeekina sp., V.verbeeki, Neoschwagerina sp., Chusenella sp., Pseudodoliolina chinghaiensis;珊瑚： Protomichelinia microstoma, Michelinia grandispinosa, Polythecalis cf.chineusis, Paracaninia liangshanensis等。

结构：该群落中以 Verbeekina 和 Ps eudodoliolina占优势,为优势分子,其丰度约为25%,两者均营底栖方式生活。该群落中以蜓类最为丰富,其次为腕足类和珊瑚,分异度较高。

生态环境分析：该群落属于较典型的底栖型群落,主要产于灰—深灰色薄层至厚层块状灰岩,其顶部为厚硅质岩,中部含燧石结核及透镜体,属于外缓坡相沉积,因此,该群落代表了水体较深的外缓坡环境。

3.2 晚二叠世生物群落

该时期包括5个生物化石群落,分述如下。

（1） Dictyoclostus群落

该群落主要见于研究区主体区域的吴家坪组,对应时间为晚二叠世吴家坪期,具有以下特征： 组成：组成该群落的生物主要有腕足类： Dictyolostus margarilatus, D.yangtzeensis, Squamularia sp.,Martinia sp.,Uncinunellina sp.;珊瑚：Wentzelella timorica,Syringopora sp.等。

结构：该群落中以 Dictyolostus占优势,且为优势分子,其丰度约为30%,营底栖固着生活。该群落以腕足类为主,含少量的珊瑚。

生态环境分析：该群落中,营底栖固着方式生活的生物占100%,属于典型的底栖固着型群落（图1）,且主要为腕足类,其次为珊瑚,它们主要产于开阔台地相的深灰色中—厚层含泥质及燧石生物碎屑灰岩。代表环境为正常浅海环境。

图1 底栖固着型群落Fig.1 The sessile benthic community

（2） Codonofusiella群落

Codonofusiella群落主要产于研究区边缘区域的吴家坪组中,对应时期为晚二叠世吴家坪期,具有以下特征：

组成：组成该群落的生物主要有蜓类 Codonofusiella schubertelloides ,C.paradoxica , C.hwangsiana ,C.cf.asiatica, Nankinellasp . ,Reichelina simplex;珊瑚 Waagenophyllum cf. simplex ,Lophophyllidiumsp . ;腕足类： Athyris subexpansa;有孔虫： Cribrostomumsp . , Nodosaria sp.等。

结构：本群落中,以 Codonofusiella占优势,且为优势分子,其丰度约为30%,主要营底栖移动生活。本群落中主要生物为蜓类,其次有珊瑚,腕足类及深水有孔虫： Cribrostomumsp . , Nodosaria sp.等。

生态环境分析：本群落以底栖型生物为主,其中,它们主要产于台地前缘斜坡相的灰、深灰、灰黑色含燧石灰岩中,因此,代表水体较深台地前缘斜坡上部环境。

（3） Palaeofusulina群落

该群落主要见于研究区主体区域的长兴组下部,对应时期为晚二叠世长兴期早期,具有以下特征：

组成：组成该群落的生物有蜓类 Palaeofusulina s inensis , P.sichuanensis ,Sphaerulina zisonzenensis等 。

结构：本群落中,以 Palaeofusulina占优势,且为优势分子,其丰度约为70%。

本群落营底栖移动方式生活,丰度较高,分异度中等。

生态环境分析：本群落为较典型的底栖移动生态型,多以较完整形式保存,主要产于开阔台地相的灰、深灰薄层夹中厚层微晶灰岩,代表环境为开阔台地水环境。

（4） Oldhamina群落

Oldhamina群落主要见于研究区主体区域的长兴组上部,对应时期为晚二叠世中晚期,具有以下特征：

组成：组成该群落的生物主要有腕足类 Dictyoclostus margarilatus、Martinia sp., Oldhamina sp. , Squamularia elegantuloides, Uncinunellina sp.;蜓类 Codonofusiella sp. , Palaeofusulina sp.;珊瑚 Syringopra sp. , Waagenophyllum lui, Wentzelella timorica等。

结构：本群落中,以 Oldhamina占优势,为优势分子,其丰度约为20%,为遍布分子。本群落以腕足类较为丰富,约占整个群落40%、其次为蜓类、珊瑚。

生态环境分析：本群落中,均为营底栖方式生活的生物,且多以较完整形式保存,均产于吴家坪组上部—长兴组开阔台地相的中-厚层块状灰岩中,代表正常浅海生态环境。

（5） Altudoceras群落

该群落主要见于研究区边缘区域的大隆组,对应时期为晚二叠世,具有以下特征：

组成：组成该群落的生物主要有菊石 Altudoceras(Paragastrioceras)sp . , Altudoceras cf. zitteli, Pseudogastriocerassp . , Pseudotirolitessp ., P.asiaticus等。

结构：该群落中以 Altudoceras占优势,且为优势分子,其分度约为30%-40%,该生物营浮游方式生活,分异度低较至中等。

生态环境分析：本群落属于较典型的游泳生态类型,且主要产于陆棚斜坡-盆地相的黑色硅质岩、灰色中至厚层含燧石致密灰岩与硅质岩互层中,代表了水体较深的陆棚斜坡-盆地环境。

3.3 早三叠世生物群落

（1） Claraia -Ammodiscus群落

该群落主要见于研究区主体区域的飞仙关组中,对应时间为早三叠世印度期（飞仙关期）,具有以下特征：

组成：组成该群落生物有双壳类 Claraiasp ., C.aurita, Eunmorphotis multiformis;有孔虫 Ammodiscussp .。

结构：本群落中,以 Claraia和 Ammodiscus占优势,为优势分子,其丰度约为95%,丰度高,分异度较低,且均营底栖方式生活。

生态环境分析：本群落生物主要产于开阔台地相灰色薄层灰岩及潮坪相的紫红色砂岩、泥岩与浅滩亚相的生物碎屑、鲕状灰岩互层之中,代表开阔台地及潮坪环境。

（2） Claraia群落

Claraia群落主要见于研究区边缘区域的飞仙关组中,对应时期为为早三叠世印度期,具有以下特征：

组成：组成该群落的生物有双壳类 Claraia stachei, C.stachei, C.cf.wangi, C.aurita, C.cf.intermedia, Eumorphotissp ., E.cf.maritina, E.cf.multiformis, Myophoriasp ., Nuculasp .;腕足类 Lingulasp ., L.tenuissima; 腹足类： Bellerophon cf. asiaticus等 。

结构：该群落中,以 Claraia占优势,且为优势分子,其丰度约为40%。该群落的生物以双壳类为主,约占整个群落的80%左右,其次共生的由腕足类、腹足类等,均营底栖方式生活。

生态环境分析： Claraia主要以足丝附着的生物,幼年时期能营漂游方式生活,该群落生物主要产于陆棚斜坡相钙质泥岩、灰色薄层泥晶灰岩夹砾屑灰岩中,因此,该群落代表了陆棚斜坡环境。

（3） Eumorphotis群落

该群落主要见于研究区主体地区的嘉陵江组中,对应时期为早三叠世奥伦尼克期,具有以下特征：

组成：组成该群落的生物主要有双壳类 Eumorphotissp ., Unionites sp.;有孔虫 Glomospirasp ., Arenovidalinasp . ;Trochamminoides sp等。

结构：该群落中,以 Eumorphotis占优势,为优势分子,其丰度约为30%。其次为,有孔虫为主,约占20%。此外,共生双壳类,均为底栖型生物。

生态环境分析：该群落都属于底栖生态型的生物,主要产于开阔台地至局限台地相中的灰色灰岩、泥质灰岩,间夹紫红、灰绿色泥岩与紫红色泥质白云岩中。代表正常浅海—咸化海局限台地环境。

（4） Glomospira- Ammodiscus群落

Glomospira- Ammodiscus群落主要见于研究区边缘地区的嘉陵江组,对应时间为早三叠世奥伦尼克期（嘉陵江期）,具有以下特征：

组成：组成该群落的生物主要有双壳类 Eumorphotissp ., Anodontophorasp ., Entolium discites microti, Bakevelliasp ., "Gervillia"pannonica, Pteria cf.murchisoni ; 有孔虫： Arenovidalina amylovoluta, Ammodiscus incertus, Glomospirella sp.;腕足类 Lingulasp ., Rhaetinasp .;棘皮类 Ophiuoidea。

结构：该群落中,以 Glomospira和 Ammodiscus占优势,为优势分子,其丰度约为25%,分异度中等。该群落以双壳类最为丰,约占整个群落40%,其次为有孔虫,约占30%。

生态环境分析：该群落的生物都属于底栖型,且主要产于白云岩、灰岩夹紫色页岩,紫红色泥质灰岩,钙质粉砂岩与页岩互层。代表干旱气候下的局限台地环境。

3.4 中三叠世生物群落

（1） Glomospira群落

该群落主要见于研究区主体地区的雷口坡组,对应时间为中三叠世安尼期（雷口坡组）,具有以下特征：

组成：组成该群落的生物主要有双壳类 Unionites sp., Myophoria sp.;有孔虫 Glomospira sp.。

结构：该群落中,以 Glomospira占优势,为优势分子,其丰度约为60%,分异度较低。

生态环境分析：该群落生物均为底栖移动生态型（图2）,且主要产于局限台地相的浅灰色薄至中厚层泥质白云岩中,因此,该群落代表环境为局限台地环境。

图2 底栖移动型群落Fig.2 The benthic active communities

（2） Entolium-Lituotuba群落

Entolium-Lituotuba群落主要见于研究区雷口坡组边缘区域,对应时间为中三叠世安尼期（雷口坡组）,具有以下特征：

组成：组成该群落的生物主要有双壳类 Entolium discites, Halobiasp . , Myophoriasp ., Nuculasp . , Pleuromyasp ., Avicula aff. Cassiana;有孔虫 Dichotospira sinensis, Glomospirasp ., G.articulosa, Lituotubasp ., L.suevica等。

结构：该群落中,以 Entolium和 Lituotuba占优势,为优势分子,其分度约为60%,营底栖方式生活。该群落中以有孔虫最为繁盛,其次为双壳类。

生态环境分析：该群落主要产于灰色至深灰色白云岩、白云质灰岩、灰岩间夹钙质页岩,该群落代表环境为局限台地环境。

4 生物相特征

在生物群落划分和研究基础上,根据其与沉积特征的组合情况,识别出6种类型的生物相,即局限台地底栖型生物相、开阔台地底栖型生物相、内缓坡底栖型生物相、外缓坡底栖型生物相、陆棚斜坡底栖型生物相、深水盆地游泳型生物相（表3）

表3 研究区中二叠世—中三叠世生物相模式及特征 Table 3 The biofacies pattern and characteristics of Middle Permian-Middle Triassic in study area
5 结论与认识

通过对研究区中二叠世—中三叠世古生态特征的研究,取得了一下认识：

（1）通过对内中二叠统—中三叠统的古生物化石进行了详细的分析和埋藏特征识别,根据生物化石在时间与空间上的组合特征,将研究区中二叠统—中三叠统生物群划分为17个生物群落,并论述了各群落的组成、结构和环境特征。

（2）研究表明,不同生态类型的群落其分布的地理位置有一定差异,主要体现为以下两个大的区块,即分别分布于研究区主体区块和其边缘区块,前者以底栖固着型为特征,后者以游泳型及底栖游移型为特征。

（3）根据化石群落与沉积特征的组合情况,识别出6种类型的生物相,并总结了其生物相模式,阐述了各生物相中的生物类别、生态类型、典型群落以及对应的沉积相等特征。

（4）本成果中化石群落的划分和分析对于四川盆地二叠-三叠纪的古环境、古地理及其演化的研究具有一定的意义,生物相的研究对于研究区古生物地理学和古板块构造的恢复具有一定的意义。

The authors have declared that no competing interests exist.

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