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ローヴ層[ 1 ]は、アメリカ合衆国ミネソタ州クック郡北東部上部の下層に位置し、カナダのオンタリオ州にまで広がる中期先カンブリア時代の堆積岩層です。アニミキー層群を構成する多くの堆積岩層の中で最も新しい層です。
ローヴ堆積物が堆積する前の始生代には、アルゴマン造山運動によってサウスダコタ州からヒューロン湖地域にかけての境界沿いに陸地が拡大しました。この境界は五大湖構造帯です。数百万年後、サドベリー衝突イベントによる超高速衝突噴出物の薄い層が、その下にあるより古いガンフリント鉄鉱層の上に堆積し、その後、ローヴが噴出物の上に堆積しました。隕石衝突によって発生した地震は、震源地ではリヒタースケールで10.2を記録したと推定されています。
中期先カンブリア時代には、浅い内海がスペリオル湖周辺の大部分を覆い、27億年前の始生代の岩石の上にアニミキー層群と呼ばれる堆積岩が形成された。
ローヴ層の堆積物が堆積した後、ペノキアン造山運動によって南からの付加作用でさらに陸地が加わりました。数億年後、原始北アメリカ大陸はミッドコンチネント・リフトに沿ってほぼ真っ二つに分裂しました。ミッドコンチネント・リフトはカンザス州北東部から現在のスペリオル湖盆地を弧を描くように通り、ミシガン州を南東方向に斜めに伸びる弓形の地溝帯です。その後、氷河の前進と後退の時期が訪れました。より耐性の高い輝緑岩の岩床と岩脈は残りましたが、より軟らかい頁岩は氷河によって削り取られました。氷河の北側の経路は、谷や尾根の一般的な傾向と直交しています。
砂岩の浸食と、浸食に強い岩床や岩脈の浸食の結果、ミネソタ州の地形は平行な丘と谷が繰り返される形になっている。狭い谷に密集する湖は細長く、東から西へと連なっている。これらの狭い谷の崖は、亜寒帯気候の狭い崖地帯を好むいくつかの希少植物の生息地となっている。オンタリオ州では、ローブ層の上に厚い輝緑岩のキャップが重なっている。
ローヴ層は、アメリカ合衆国ミネソタ州北東部のアローヘッド地域に位置し、カナダのオンタリオ州まで広がっています。ミネソタ州では、ガンフリント湖からピジョンポイント（いずれもクック郡北東部）までの米国とオンタリオ州の国境沿いに分布し、北はカナダまで続いています。 [ 2 ]ピジョンポイントはミネソタ州の最東端に位置し、厚さ約152m （500フィート）の輝緑岩の岩床です。[ 3 ] : 68この地点の南北両海岸では、岩床の上下にローヴ粘板岩が露出しています。[ 3 ] : 68岩床内部では、冷却速度と重力によって、興味深い岩石タイプの分布が生じています。[ 3 ] : 68
目に見える地層はミネソタ州にあり、東西方向に伸びる尾根や谷が多数含まれています。カナダとアメリカの国境沿いに広がる幅5～8km （3～5マイル）の帯状の地域には、細長い東西方向の谷に多くの湖があり、カリブー湖、クリアウォーター湖、クロコダイル湖、ダニエルズ湖、ダンカン湖、ダン湖、ハングリージャック湖、アイアン湖、ルーン湖、ムース湖、パイン湖、ポーテージ湖、サウス湖などが含まれます。[ 3 ]： 67オンタリオ州では、ローブ層の上に厚い輝緑岩の岩床が重なっています。
始生代は38億年前から約25億年前まで続いた。
アルゴマン造山運動は28億年前から25億年前に起こり[ 4 ]、地殻形成期である始生代の終わりを告げるものです。この時期には、大陸衝突、圧縮、沈み込みが何度か起こり、その結果、造山運動が起こりました[ 4 ] 。造山運動は、広範囲にわたるメタフォリズム、花崗岩の噴出、不整合によって特徴づけられます。アルゴマン造山運動は、サウスダコタ州からヒューロン湖地域にかけての境界に沿って陸塊を追加しました。この境界は五大湖構造帯（GLTZ）です[ 5 ] 。
ミネソタ州北東部には、27億年前の海底の裂け目から溶岩が染み出した火山活動によって形成された岩石が露出している。 [ 6 ]これらの溶岩流は古代の海から上昇し始め、スペリオル・クラトンを形成した。スペリオル・クラトンは後にカナダ楯状地へと集合し、それが北米クラトンの一部となった。スペリオル地域は、太古代の地殻の最大の保存断片であり、[ 7 ]カナダ楯状地は北米クラトンの核である。
原生代は25億年前から5億7000万年前まで続いた。
アニミキー盆地は、700 km × 400 km (430 mi × 250 mi)の大きさで、主にミネソタ州にあるスペリオル湖の北岸にまたがる細長い楕円形です。 [ 8 ]北西の約 3 分の 2 は海岸線の北西に位置し、南東の 3 分の 1 は海岸線の南東に位置します (つまり、スペリオル湖の水面下にあります)。[ 9 ]
中期先カンブリア時代には、浅い内海がスペリオル湖地域の大部分を覆い[ 10 ]、アニミキー層群を形成しました。アニミキー層群は、27億年前の始生代の岩石を不整合に覆う堆積岩の層です[ 11 ] 。この層群には、ローブ鉄鉱層とガンフリント鉄鉱層の両方が含まれています[ 12 ]。ローブ層は、アニミキー層の多くの層の中で最も新しいもので、緩やかに傾斜した細粒堆積物で構成されています[ 10 ]。ローブ層は、グレイワッケと黒色頁岩で構成されており、下位のガンフリント鉄鉱層よりも鉄とタコナイトの濃度が低くなっています[ 12 ] 。
ローヴ層は、下部の泥岩層、中部の遷移層、上部の薄層グレイワッケ層から構成されています。[ 11 ]下部の泥岩層は約150m （490フィート）の厚さで、この層には細粒グレイワッケ、シルト質および黒鉛質の泥岩が含まれています。[ 11 ]グレイワッケは、砂、シルト、粘土粒子の粒度分布の悪い混合物からなる堆積岩です。泥岩は、主に粘土粒子からなる細粒堆積岩で、本質的には固化した泥と軟泥です。グレイワッケは中部層に多く、上部層では優勢です。[ 11 ]上部の2つの層の総厚は約900m （3,000フィート）です。[ 11 ]
ギュンター・フォーレとジャック・コヴァチは、Rb-Sr年代測定法を用いて、その年代を16億3500万±2400万年前と決定した。[ 13 ]サンダーベイ南部地区の地質学に関する常駐地質学者プログラムは、18億年前の年代を報告している。[ 14 ]
ペノキアン山脈は、 1880～1830百万年前のペノキアン造山運動で、ペンバイン・ウォーソー地塊と呼ばれる海洋島弧がスペリオル地塊の南縁に衝突した際に形成された。[ 15 ] 1880～1850百万年前、この地域は火山活動が活発であった。この火山活動は、1850百万年前に始生代地殻の断片が南から沈み込み帯に到達した際に終息した。南の始生代地殻が北のスペリオル地塊に衝突したことで、地殻の短縮が激しくなった。[ 15 ]ペンバイン・ワッソー地塊の岩石がスペリオル地塊の上に押し上げられ、 [ 15 ]スペリオル湖の最北端を除く全域を覆う山脈を形成し、[ 16 ]米国の 3 つの州 (ミネソタ州中南部、ウィスコンシン州北部、ミシガン州アッパー半島)の一部を横断し、カナダのオンタリオ州の最南端まで続いています。これらの衝上断層による岩石圏への負荷により、岩石圏は下方にたわみ、約 1850 万年前に南部で、約 1835 万年前に北部で前地盆地が形成されました。北部盆地にはローブ層が堆積しました。南部盆地では、地殻の厚化により、1830 万年前までに堆積物の高変成作用が起こりました。 18億3000万年前に一連の造山運動後の深成岩体が上層の岩石に貫入し、これらの深成岩体はペノキアン造山運動の終焉を示している。[ 15 ]
ローヴ層の基底部、ローヴ層と下層のガンフリント鉄鉱層の間には、付着ラピリ、付着した粒子の塊、球状塊の中に見られる衝撃を受けた石英と長石の粒子の側方層があります。 [ 17 ]これらの破片は、この層に超高速衝突噴出物が含まれていることを示しています。[ 17 ]ジルコンの地質年代学的データによると、この層は1878年から1836百万年前に形成されました。サドベリー衝突イベントは1850 ± 1百万年前に発生しました。[ 17 ]年代が近いこととクレーターが近いことから、サドベリー衝突イベントが噴出物の発生源である可能性が高く、これらは地球上の特定のイベントに関連付けられた最古の噴出物です。[ 17 ]ローヴ地域では、この層の厚さは約7.6メートル（25フィート）です。この薄い層は、約18億5000万年前の1日に起こった壊滅的な出来事を表している可能性が非常に高い。[ 18 ]
証拠によると、直径16 km (10マイル)の隕石が、約18億5000万年前に現在のカナダのオンタリオ州サドベリー付近で地球に衝突した[ 18 ]。[ 19 ]隕石は蒸発し、幅240 km (150マイル)のクレーターを作った[ 18 ] (これは地球上で 2 番目に大きな衝突窪地である)。[ 19 ]この衝突は、ローヴ層のミネソタ州とオンタリオ州の境界から770 km (480マイル)東にある。 [ 18 ]数百マイル離れた場所で地震が発生し、数秒以内に噴出物 (灰、岩石の破片、ガス、溶融岩石の液滴の雲) が世界中に広がり始めた。[ 18 ]震源地では、地震はリヒター スケールで 10.2 を記録したと推定されている。[ 18 ]ローヴ層地域は海に覆われ、サドベリー衝突により巨大な津波が発生した。[ 18 ]
サドベリー隕石衝突を別の視点から見ると、ユカタン半島で発生したチクシュルーブ衝突は6600万年前に起こり、衝突した天体はサドベリー衝突体の約60%の大きさだったと考えられています。この衝突の結果、世界中で多くの種（恐竜を含む）が絶滅しました。[ 18 ]
サドベリー衝突は地球規模の影響を及ぼしたと考えられており、[ 18 ]この衝突が鉄鉱床の終焉を引き起こしたと推測されている。衝突は海中の溶存酸素濃度に根本的な影響を与え、縞状鉄鉱層として知られる海洋堆積物の蓄積はほぼ瞬時に停止した。[ 19 ]縞状鉄鉱層は酸化鉄を豊富に含む巨大な堆積物であり、地球の地質学的過去のいくつかの時期に蓄積された。[ 19 ]縞状鉄鉱層の蓄積の長期にわたるエピソードの1つは、約18億5000万年前に突然終了した。[ 19 ]ミネソタ州北東部では、これらの縞状鉄鉱層は噴出物層のすぐ下に位置している。[ 19 ]ミネソタ州のアイアンレンジはこの縞状鉄鉱層の層で構成されている。
ローヴ地域の衝突層の大部分は、地震の際に海底から剥がれ落ちた岩石の破片の混合物であるベッチャで構成されています。[ 18 ]津波は緩んだ岩盤と噴出物を混ぜ合わせ、時間の経過とともにこの層はより新しい堆積物で覆われ、固められ、溶融岩石によって融合して固い層を形成しました。[ 18 ]サドベリー衝突の噴出物は、 2007 年 5 月にミネソタ州クック郡のガンフリント トレイルで発見されました。[ 20 ]ミネソタ大学の地質学者マーク ジルサとポール ワイブレン[ 20 ]は、激しい高温のハム レイク火災によって焼け焦げた景観を利用して、ガンフリント トレイル沿いに新たに露出した地質を調査しました。ジルサは、1,100 km (680マイル)離れた衝突地点からの灰と破片であることが判明した岩石をいくつか拾いました。これは、サドベリーの破片が発見された最も遠い距離です。[ 20 ]
ミッドコンチネント・リフト（キーウィーナワン・リフトとも呼ばれる）は約11億年前に始まり、約 2000 万年間続いた。ペノキアン山脈が浸食された後、原始北アメリカ大陸はこのリフト帯に沿ってほぼ真っ二つに分裂した。長さ2,000 km (1,200マイル)の弓形のリフトは、カンザス州北東部からネブラスカ州南東部を通り、アイオワ州を斜めに北東に通り、現在のミネソタ州とウィスコンシン州の州境に沿ってミネソタ州を通り、現在のスペリオル湖盆地を弧を描くように通り、ミシガン州を南東方向に斜めに走っていた。[ 16 ]
ミッドコンチネントリフトは、世界で知られている最大の大陸リフトです。このリフトは、スペリオル湖地域の下にある玄武岩質マグマのホットスポットとして始まり、最大20 km (12 mi)の厚さの溶岩層を噴出し、リフトの両側に最大100 km (60 mi)まで広がっています。スペリオル湖の北岸沿いに堆積した溶岩は、厚さ7,620 m (5 mi)です。[ 9 ]
これは急速に拡大する地溝帯であり、結果として生じた玄武岩は、当時存在していた岩石との相互作用がほとんど見られない。これらの膨大な量の苦鉄質溶岩は、主に高温のマントルプルームを介して、2つの主要なパルスで生成された。[ 21 ]スペリオル湖の北岸沿いでは、固化した溶岩（火成岩）がほぼ至る所で見られる。ロベ地域では、マグマは地表に到達せず、地層の亀裂に貫入し、ゆっくりと冷えて（玄武岩ではなく）輝緑岩になった。これらの固化した岩体は、ピジョンリバー輝緑岩とローガン貫入輝緑岩である。
大陸が二つに分裂しなかったのは、グレインビル地塊（微小大陸）が東側の原始北アメリカ大陸と収束していたためである。この収束によって地溝帯に圧縮力が加わり、原始北アメリカ大陸が完全に分裂するのを防いだ。
この地溝帯は、現在のミネソタ州における最後の火山活動、あるいは造山活動の痕跡である。固まった溶岩流は沈下、傾斜、断層運動を起こし、地溝帯に沿って深さ5,000メートル（16,000フィート）にも及ぶ盆地が形成された。この盆地は、原始スペリオル湖の水で満たされていた。
パックウンゲ層は黄褐色から灰色の砂岩[ 22 ]で構成されており、これは中大陸リフトの初期段階で堆積した堆積物に由来する。ジルコン年代測定によると、その時期は12億年前から11億年前である[ 23 ] 。
パックウンジ砂岩は、ローブ層の南西境界に沿って非常に狭い（幅数フィート）帯状に露出している。[ 24 ]パックウンジの露出は、ミネソタ州クック郡スペリオル湖のグランド・ポーテージ国定公園内のラズベリー・ポイントから始まり、北西に内陸へ約40 km（25マイル）伸びている。 [ 24 ]ローブ層はパックウンジ砂岩の北東に位置し、境界の南西には存在しない。 [24 ]ローブ層は、ピジョン・リバー・ダイアベースのいくつかの帯によって二分されており、これらの帯は西から東の方向に伸びている。[24] ピジョン・リバー・ダイアベースの帯は、パックウンジ層を越えて南西方向に伸びている。[ 24 ]
第四紀は約200万年前に始まり、現在も続いています。これは氷河の前進と後退の時代です。ローヴェ地域には、傾斜した火山岩と浸食されやすい頁岩の層が複数存在します。より耐侵食性の高い輝緑岩の岩脈と岩床は残りましたが、より軟らかい頁岩は氷河によって削り取られました。これらのかつての頁岩の谷は水で満たされ、この地域に多くの湖が形成されました。粘板岩の性質は、隣接する岩床よりもはるかに氷河による採石に適していました。 [ 25 ] : 28緩やかに傾斜した堆積岩層によって形成された尾根であるケスタ地形が発達し、東西方向の主要な谷が支配的で、その間の尾根にはいくつかの顕著な隙間がありました。[ 25 ] : 28
ウィスコンシン氷河期のレイニーローブは、氷河作用の中で最も新しいもので、約1万 年前に後退しました。ローブ岩石に見られる氷河の擦り傷や溝は、氷河が北方向、あるいは北からやや東方向に移動していたことを示しています。[ 25 ] : 26この方向は、谷や尾根の一般的な流れとは直交しています。[ 25 ] : 26ローブ層の湖は、その長軸が氷河の一般的な流れと直交しているため、北米の他のよく知られた線状の岩盤湖とは独特です。[ 25 ] : 27
大陸氷河がローヴ層地域を移動したとき、氷の厚さは数百メートルにも達し、その表面はパトリシアン中心部から北に向かって緩やかに南に傾斜していた。[ 25 ] : 28氷床の基底部は、数百フィートのケスタ地形の起伏に遭遇した。[ 25 ] : 28谷の上の氷は尾根の上の氷よりも厚かったため、押し出し流が阻害され、谷の採石しやすい粘板岩が除去された。[ 25 ] : 28尾根は、尾根の上の氷が薄く、そのため塑性が低いことと、輝緑岩が氷による採石と摩耗の両方に対して抵抗力があることから、著しく侵食されなかった。[ 25 ] : 28
氷床の重みで大地が圧縮され、窪地ができた。[ 12 ]氷河が後退すると、地表の重みと圧力が解放され、大地が隆起した。[ 12 ]隆起プロセスは継続しており、100 m (330フィート)と推定されている。[ 12 ]
オンタリオ州では、アニミキー層群のローブ層の頁岩とグレイワッケの上に、60 m (200フィート)の輝緑岩のキャップが重なっている。[ 12 ] : 22この輝緑岩のキャップは岩床の残骸であり、輝緑岩の大部分はかなりの厚さの鉱物土壌で覆われている。[ 12 ] : 22ラッセルポイント（サンダーベイの南約16 km (10マイル) ）のメサは、より軟らかいローブ層の変成堆積岩の上に形成されたローガン輝緑岩の岩床である。[ 12 ] : 79これは、サンダーベイの南、スペリオル湖の北西岸沿いに数多く存在する、頂上が平らで側面が急峻なメサの 1 つであり、これらは総称してノーウェスター山脈と呼ばれている。[ 12 ] : 79
ミネソタ州のローブ層地域では、谷と尾根の景観で基盤岩と地形の関係が示されています。[ 25 ] : 24 [ 26 ]露出した頁岩の浸食によって形成された、東西方向に伸びる急峻な谷がいくつも連なっています。[ 27 ]谷間の輝緑岩で覆われた尾根は南に向かって緩やかに傾斜しています（水平面から4° ～ 15°）。 [ 25 ] : 24北側の斜面は険しく、深く冷たい湖から60～140m （200～460フィート）も高くそびえ、非対称な断面形状を形成しています。[ 27 ]尾根の非対称な断面は、節理の少ない塊状の岩石層と節理の多い岩石層が交互に重なっている結果です。[ 26 ]谷には氷河によって削られた基盤岩の湖があります。また、尾根の形状を制御するのと同じ構造要素のため、断面も非対称です。[ 26 ]ほとんどの湖は非対称な底面形状を示し、[ 25 ] : 26南岸に急な水中斜面が見られます。[ 25 ] : 30北向きの崖は、絶滅危惧種の植物の生息地となっています。[ 27 ]ローブ層には、ミネソタ州の他の地域では見られない地形の特徴があります。[ 27 ]
谷の大部分は細長い湖の連なりで占められており、その多くは四方を堅固な岩盤に囲まれている。[ 25 ] : 24東西に伸びる谷の多くは、境界を接する岩床が合流する地点で、片側または両端で急に途切れている。[ 25 ] : 29湖の標高は、ローズ湖の海抜465m （1,526フィート）からルーン湖の海抜532m （1,745フィート）までである。 [ 25 ] : 24一つの尾根の反対側にある湖は、水面標高が最大60m （200フィート）も異なる場合がある。[ 25 ] : 24岩に囲まれた湖の多くは水深が約30m（100フィート）で、61m （200フィート）を超えるものもいくつかある。[ 25 ] : 26
地形図によると、谷と尾根の景観を持つ密集した湖の相互接続複合体の大部分は主にミネソタ州にあり、景観の境界はカナダと米国の国境である。[ 28 ]この境界はピジョン川と、ローヴ層の湖（東から西へ）：サウスファウル、ノースファウル、ムース、マウンテン、ワタップ、ローズ、サウス、リトルノース、ガンフリントで構成されている。[ 28 ]境界はこれらの湖の長さのほぼ中央を通っている。[ 28 ]オンタリオ州にあるローヴ層特有の東西方向の湖はアロー湖とノース湖だけである。
氷河期以前の排水パターンは岩盤構造によって制御されていた。[ 25 ]： 26 Ver Steegは、主要な河川が粘板岩帯を東に流れていたことを示す氷河期以前の排水パターンを復元した。[ 25 ]： 26短い支流と主要な河川の短い南北方向の区間が尾根を横切り、現在も残る小さな隙間を形成していた。[ 25 ]： 27
ローレンシア大陸分水嶺はこの地層の中にあります。オンタリオ州ノースレイクとミネソタ州サウスレイクの間には、境界線上に低い鞍部があり、これが分水嶺です。[ 29 ]ノースレイクはレイニー川に流れ込み、その後ハドソン湾に注ぎます。サウスレイクはピジョン川に流れ込み、その後スペリオル湖に注ぎます。
表土は氷河によって岩盤まで削り取られたため、薄くて貧弱である。土壌は粘土質のシルトである。[ 10 ]
地形的には、これはローヴ粘板岩盤複合体[ 30 ]土地タイプ連合です。[ 31 ]： 15堆積岩と輝緑岩は石灰質で、カナダ楯状地の典型的な貧弱な土壌に比べて、より塩基性で栄養豊富な土壌を生成します。[ 31 ]： 15ロイヤル川は、ミネソタ州のロイヤル湖[サウスファウル湖の東約1.2 km (3,900フィート) ]からジョン湖へと流れ込みます。 [ 28 ]特にロイヤル川流域の比較的肥沃な土壌と、急峻で湿潤な北向きの崖は、これらの希少植物の生息地を提供します。[ 31 ]： 15 1世紀以上にわたり、この土地タイプ連合は生態学的にも植物学的にもユニークであると認識されており、ミネソタ州で最も希少な植物を含む、希少な植物群を擁しています。[ 31 ]： 15この景観群落に生息する既知の感受性植物種のほぼ全ては、崖の北側またはロイヤル川流域に分布している。[ 31 ]： 17
6 種の維管束植物は、分布域の最果てに位置しているか、種の主要な分布域から隔離されているという点で独特である。[ 31 ] : 15それらは、ホウライシバ ( Asplenium trichomanes L.) [ 32 ]で、ミネソタ州のロブ地域で 20 ～ 40 株の小さな個体群が 6 つ発見されている。[ 33 ] : 57ロス (またはショート) カヤツリグサ ( Carex rossii ) は、ロブ地域では 3 つの個体群しか知られていない。[ 34 ]オオバヒメツリグサ ( Moehringia macrophyllaまたはArenaria macrophylla ) は、分布域が限られ、環境条件が厳しい非常に稀な種であることが証拠によって示されている。[ 35 ]ネバネバツリグサ( Oxytropis borealis var. viscida )は、クック郡の 1 つの崖に限定されている。[ 36 ]被覆ユキノシタ ( Saxifraga paniculata ssp. neogaea ) は、Rove 層に 11 個体群が存在することが知られています。[ 33 ] : 142およびスムース ウッドシア ( Woodsia glabella ) は、[ 37 ] Rove 層に小さな孤立した個体群が存在します。[ 37 ]
2003 年 6 月と 7 月、および 2004 年 7 月に実施された 2 つの敏感な植物調査中に、スペリオル国有林の敏感な植物であるカナダ イチイ ( Taxus canadensis ) が発見されました。また、州が懸念している種である、ブント フルイテッド スイート シセリー ( Osmorhiza depauperata ) [ 31 ] : 15 は、互いに30 km (19 mi )以内に 4 つの個体群しかありません。 [ 33 ] : 121ミネソタ州天然資源局は、これらの維管束植物を絶滅の危機に瀕しているとリストしています。[ 38 ]ロッキー マウンテン ウッドシア ( Physematium scopulinum ssp. laurentiana ) [ 27 ] [ 39 ]は、その形成域に孤立した個体群がほとんどありません。[ 27 ]およびホルボエルイワナズナ（Boechera retrofractaまたはArabis holboellii var. retrofracta）は、オンタリオ州とミネソタ州では稀である。[ 40 ]ミネソタ州天然資源局は、ノディングサキシフラガ（Saxifraga cernua）を絶滅危惧種に指定しており、[ 38 ]ある情報源では「非常に稀」であると述べており[ 33 ]： 161、クック郡にはミネソタ州で唯一のコロニーがあり、約12本の植物が生息しているが、個体群全体が1平方メートル（1平方ヤード）未満を占めているため、生息地を変化させるような特異な出来事に対して脆弱である。[ 33 ]： 143
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