波浪与水流并存时水体的载沙能力

波浪与水流并存时水体的载沙能力

一、波、流共存时的水体挟沙力(论文文献综述)

任剑波[1](2020)在《台风驱动的长江口波浪动力场及其泥沙输运影响研究》文中研究表明河口海岸是陆海相互作用最为强烈的区域,也是动力环境最为复杂的水域,在径流、潮流、波浪和风等多种动力因子作用下,河口受陆域和海域水动力和泥沙运动过程相互作用,致使地貌呈现出极其显着的时空变化特性。研究河口的水动力、泥沙运动和沉积地貌的特征、过程和机制是研究的难点问题;为可持续开发利用河口资源服务,对港口建设、航运安全、岸线防护、海洋资源利用开发利用,具有十分重要的意义。台风期间,河口受到风暴导致的强烈波浪场作用和地貌冲淤演变;波流相互作用驱动的“波浪掀沙,潮流输沙”,是河口近岸泥沙运动和海床侵蚀的重要研究内容。然而,以往对于长江河口波浪场的研究,重点关注风暴潮的预报、波高变化、波浪增水以及波浪模型的开发应用等,但对台风作用下波浪动力场演化及其对泥沙输运的影响研究较少,特别是针对远区、近区和登陆型等不同路径的台风,开展系统的波浪场特性及其从深水向浅水区沿程衰减程度的量化研究,波浪条件对泥沙侵蚀、输运及冲淤演变的作用程度研究,都是目前河口水沙运动地貌演变研究中亟需加强的重要内容。本文通过台风期间水沙运动观测资料分析和数学模型系统研究,给出了台风驱动下河口波浪动力场的变化特征,探讨了长江口波浪动力场和波浪能量耗散对不同路径台风的响应过程;阐明了波浪侵蚀作用的分布格局;探讨了悬沙输运的内在动力机制;基于台风-天文潮-波浪实时耦合数学模型,论述了潮流和波浪在泥沙侵蚀过程中的作用。研究成果不仅能丰富长江河口风暴潮动力场及其水沙运动的基础理论,对长江河口台风期间的海洋工程安全与防灾减灾具有重要应用意义。本文核心认识包括:1、阐明不同路径台风对长江口波浪动力场的影响特征,指出5~20 m水域是波浪发生显着浅水变形的区域,波能耗散是导致波浪动力场变化的主要原因2、揭示涌浪是台风期间造成泥沙侵蚀增强和悬沙含量增大的主要动力机制;提出波流共同作用导致的侵蚀能力,是潮流或波浪作用导致侵蚀能力的2~6倍;波流共存时平均悬沙浓度是潮流作用的2~9倍3、近底边界层观测研究表明,台风浪是引起底部切应力和悬沙浓度增大的主导动力因素;波流非线性作用的底部切应力高达4.9 Pa,近底悬沙浓度是常态天气的3~4倍本文系统的阐述了不同路径台风影响下,长江口及邻近海域波浪动力场的变化规律,揭示了台风期间的侵蚀特征、波浪对河口泥沙侵蚀和地貌演变的主导作用和动力机制,诠释了“波浪掀沙、潮流输沙”的物理过程。研究成果弥补了目前关于台风对长江河口波浪动力场和泥沙侵蚀影响研究的不足,丰富了长江口风暴沉积动力过程的量化认识,对河口海岸防灾减灾及海洋工程建设保护具有科学指导意义。

甘申东,余艳鸽,韩铠御[2](2018)在《淤泥质海岸波、流共存时悬移质挟沙力构建》文中研究指明淤泥质海岸波、流共存时悬移质挟沙力的确定,对于利用泥沙数学模型来模拟海岸泥沙运动和海床冲淤变化具有重要意义。根据Bagnold的悬浮功理论和Bijker的波、流共存时床面剪切应力,从能量平衡角度出发,建立了新的波、流共存时水体挟沙力公式。利用2009年8—11月连云港徐圩海域波浪潮流泥沙短期连续观测资料对公式中的系数进行率定,并验证所建立的公式。结果表明,建立的公式计算值与实测值符合程度良好。

张文虎,周长友,甘申东[3](2018)在《近岸海域水流挟沙力研究进展》文中研究说明泥沙输运过程是研究海洋环境问题的一个基础课题,水流挟沙力是近岸海域泥沙输运研究的一个关键技术。通过对国内外海洋水流挟沙力研究成果的分析,分析了各类水流挟沙力公式应用的可能性和局限性,综述了波、流共同作用下的挟沙力研究进展。

陈超[4](2016)在《基于过程的沿岸输沙及地形演变平面二维数学模型研究》文中研究表明沙质海岸具有丰富的自然资源和优美的风光,是人类生活的聚居地。近年来,人们对沙质海岸的开发利用日益频繁。人工建筑物的出现打破了沙质海岸原有的动力平衡,加剧了海岸地形的演变。沿岸输沙是影响沙质海岸长期地形演变的重要因素。因此,建立能合理地反映沿岸输沙分布特征的数学模型,研究人类活动影响下沙质海岸地形演变的规律具有重要意义。为了克服传统一线模型的不足,本文在提出具有横向分布悬移质沿岸输沙率公式、建立波浪与水动力实时耦合波生沿岸流数学模型的基础上,建立了非结构化网格海岸地形演变的二维数学模型,并应用于人工建筑物影响下沙质海岸沿岸输沙和地形演变规律的研究。具体的研究内容和结论如下:(1)基于能量原理建立了悬移质沿岸输沙公式,该公式可以描述沿岸输沙的横向分布。收集了大量观测数据率定公式中的能量传递系数。提出了破碎波能量传递系数与Dean数之间的关系。将公式的计算结果与野外观测数据进行比较,结果表明本文建立的公式能较合理地反映不同波浪条件下沿岸输沙的横向分布规律。(2)将本文建立的悬移质输沙公式沿破波带积分获得总沿岸输沙,收集了高质量的观测数据,对该公式以及工程中常用的总沿岸输沙公式进行比较评价。结果表明本文提出的公式、van Rijn公式和《港口与航道水文规范》公式的计算结果与实测数据具有较好的一致性。(3)将波浪模型SWAN和近岸流模型FVCOM进行实时耦合,建立了平面二维波生沿岸流数学模型。模型综合考虑了波面水滚、波浪引起的水平掺混和波流共存时底部切应力的影响。对水滚能量传递系数α和波浪引起的水平掺混公式中的经验系数λ进行敏感性分析,并基于数值实验的结果,给出了经验系数的推荐取值。收集了实验室和现场波生流的观测数据检验模型的合理性。结果表明,模型能较为合理地反映近岸波浪的传播变形以及沿岸流的分布规律。(4)基于有限体积法,建立了非结构化网格平面二维海岸地形演变数学模型。该模型由波浪模型、近岸流模型、泥沙输运模型和地形演变模型四部分组成。泥沙输运模型综合考虑了底坡对推移质输沙的影响、波浪破碎对悬移质输沙的影响和波浪上爬带沿岸输沙的作用。地形演变模型采用有限体积法求解泥沙的质量守恒方程。收集了防波堤影响下海岸地形演变的物模实验验证模型的合理性。结果表明,模型能较合理地描述防波堤周围的地形演变。(5)应用建立的海岸地形演变数学模型,研究了广东惠来电厂防波堤工程实施前后靖海湾的沿岸输沙和岸线演变规律。防波堤工程实施前,靖海湾湾顶海域的净沿岸输沙方向为自东向西,湾顶处于侵蚀状态。防波堤工程实施后,湾顶海域的净输沙方向变为自西向东,使得该区域出现了显着的泥沙淤积。卫星遥感图像与模拟结果的比较表明,模型较为合理地反映了靖海湾岸线演变的规律。

王宁舸,龚政,张长宽,赵堃,耿亮[5](2016)在《淤泥质潮滩地貌演变中的水动力及生物过程研究进展》文中研究表明淤泥质潮滩对于海岸防护、增加土地资源、保持生物多样性等具有重要作用。从淤泥质潮滩演变的主要驱动因子——潮流、波浪、生物作用及地下过程四个方面回顾和总结了潮滩演变动力地貌过程的相关研究进展,提出应关注潮滩短期演变规律、波浪与浮泥作用机理、生物生长与潮滩演变定量关系,以及地下过程作用机理等。

吴焱,陆秋荣[6](2013)在《南汇东滩水域水流挟沙力公式分析》文中研究指明南汇东滩水域位于长江口南槽入海口南侧水域,该水域受径流、潮流、波浪等综合影响,水体含沙量较高,泥沙来源丰富,其泥沙来源主要有上游来沙、区域床沙、以及海域来沙,区域水体挟沙力计算比较复杂。本文通过对河口区域常用挟沙力计算公式进行比较分析,依据区域实测水沙资料,拟合区域水体挟沙力计算公式,并采用实测资料进行验证,得出该水域比较合理的挟沙力计算公式。

杨泛,张玮[7](2012)在《韦帕台风对连云港典型水域波能损耗及悬沙含沙量影响研究》文中指出旨在建立淤泥质海岸条件下波能功率沿程损耗和水体悬沙垂向悬浮功率之间的时间对应关系。通过韦帕台风时期连云港波浪数学模型,求解了测点处波能功率沿程损耗的变化过程。结合实测资料进行分析后认为,该过程与波高过程存在相位差,同时与实测水体悬沙含沙量变化过程对应关系较好。结合以往研究成果,说明利用波能功率衰减变化推求淤泥质海岸风天条件下的水体含沙量变化可以同时满足空间和时间上对应关系。还分析了底部摩阻损耗与底部含沙量之间的对应关系,两者在时空分布上也较为吻合。通过韦帕台风实测资料和数学模型结果,推求出波能功率沿程损耗与悬沙垂向悬浮功率之间的转化因子为0.3。

甘申东,张金善,蔡相芸[8](2011)在《波、流共存时水体挟沙能力研究》文中提出海岸地区波、流共存时水体挟沙能力公式的确定对波、流共存时的泥沙数学模型的发展有着重要的意义.如何科学研究波、流共存时水体挟沙能力是关键.从研究方法、实测资料选取和拟合方法三大要素出发,研究波、流共存时水体挟沙能力.

曹祖德,孔令双[9](2011)在《粉沙质海岸泥沙运动特性研究》文中研究表明文章对粉沙质海岸的泥沙运动特性进行了系统、全面的研究。从5个方面进行了论述:粉沙质海岸的界定、泥沙基本水力特性、泥沙运移型态、航道骤淤的统计特性和航道淤积计算。提出粉沙质海岸的界定应综合考虑泥沙平均中值粒径、黏土含量和泥沙粒径分选性三方面因素;泥沙基本水力特性是起动流速小、沉降速度大、沉积密实快,泥沙运动十分活跃;泥沙运移型态有悬移质、推移质和底部高浓度含沙水体层,因此航道淤积计算中应采用三层淤积模式;提出大风骤淤概率统计分析方法,建立了大风骤淤与有效风能之间关系,可进行大风骤淤的预报。

庞启秀,辛海霞[10](2011)在《大风浪期间淤泥质海岸实测含沙量影响因素研究》文中研究说明水体含沙量是计算淤泥质航道泥沙淤积强度的一个重要参数。依据三场大风浪期间的含沙量、潮流速、流向、波高和波向等实测资料,分析了含沙量与动力条件随时间的变化过程。结果表明大风浪过程中的含沙量垂线分布与正常天气下的有着本质区别,采用挟沙力公式计算的挟沙力均值可以用来代表风浪期间的平均含沙量,但难以反映含沙量的实际变化过程。含沙量除受波高、流速影响外,还在很大程度上受流向与波浪传播方向的夹角的影响,以及床面泥沙特性的影响。床面泥沙特性在风浪过程中不断变化造成了仅考虑动力条件的挟沙力与实际含沙量的较大差别。

二、波、流共存时的水体挟沙力(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、波、流共存时的水体挟沙力(论文提纲范文)

(1)台风驱动的长江口波浪动力场及其泥沙输运影响研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究意义和背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 波浪动力场研究
        1.2.2 泥沙输运研究
        1.2.3 台风期间悬沙输运研究
        1.2.4 现状研究存在的不足
    1.3 本文研究内容
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 论文结构
第二章 研究区域和研究方法
    2.1 研究区域概况
        2.1.1 流域来水来沙
        2.1.2 潮汐和潮流
        2.1.3 风和波浪
        2.1.4 泥沙输运和地形变化
        2.1.5 热带气旋
    2.2 数值模型
        2.2.1 台风气压场和风场模型
        2.2.2 水动力和泥沙输运数学模型
        2.2.3 波浪模型SWAN
        2.2.4 模型设置
        2.2.5 模型验证
第三章 台风驱动的长江口波浪动力场特征
    3.1 台风路径的设置
    3.2 台风浪动力场分布特征
        3.2.1 有效波高
        3.2.2 平均波长
        3.2.3 底部波浪周期
        3.2.4 近底部最大轨道流速的均方根值分布
    3.3 波浪能量耗散
        3.3.1 波浪能量耗散分布
        3.3.2 不同计算方案的异同点
    3.4 波浪谱特征
        3.4.1 波浪谱变化特征
        3.4.2 不同计算方案的异同点
    3.5 本章小结
第四章 台风作用下波流侵蚀特征及其泥沙输运
    4.1 波流侵蚀分布特征与作用机制
        4.1.1 波流侵蚀速率分布
        4.1.2 波流侵蚀机制
    4.2 悬沙场分布与特征
        4.2.1 悬沙场分布
        4.2.2 悬沙场分布与侵蚀速率的关系
    4.3 波流输沙过程和作用机制
        4.3.1 波浪对泥沙的侵蚀作用
        4.3.2 潮流对泥沙的输运作用
    4.4 波流作用对三角洲前缘地貌演变的影响
    4.5 本章小结
第五章 台风对长江口水沙输运案例研究-以“三巴”台风为例
    5.1 波流作用下水沙输运观测研究
        5.1.1 现场观测概况
        5.1.2 波流作用的水动力条件分析
        5.1.3 近底层悬沙输运研究
    5.2 波浪对水沙输运影响的模型研究
        5.2.1 波浪对水位的影响
        5.2.2 波浪产生的流场变化
        5.2.3 波浪对悬沙浓度的影响
    5.3 本章小结
第六章 结论和展望
    6.1 主要结论
    6.2 创新点
    6.3 不足与展望
参考文献
附录
致谢

(2)淤泥质海岸波、流共存时悬移质挟沙力构建(论文提纲范文)

1 波、流共存时的床面剪切应力
2 公式建立
    2.1 波、流共存时综合水平流速
    2.2 波、流共存时水体挟沙力
3 公式系数率定与验证
    3.1 公式系数率定
    3.2 公式验证
4 结语

(3)近岸海域水流挟沙力研究进展(论文提纲范文)

1 研究意义
2 近岸海域水流挟沙力公式研究进展
    2.1 明渠移植法
    2.2 刘家驹公式
    2.3 窦国仁公式
    2.4 曹祖德公式
    2.5 曹文洪公式
3 波、流共同作用下挟沙力的构建
    3.1 挟沙力三大影响因素
    3.2 实测资料选取
    3.3 拟合方法
4 结论

(4)基于过程的沿岸输沙及地形演变平面二维数学模型研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 选题背景和意义
    1.2 研究现状
        1.2.1 沿岸流研究进展
        1.2.2 沿岸输沙研究进展
        1.2.3 海岸地形演变数学模型研究进展
    1.3 存在的问题和不足
    1.4 论文结构和本文的主要工作
第二章 基于能量原理的悬移质沿岸输沙横向分布公式
    2.1 概述
    2.2 公式的建立
        2.2.1 水流挟沙能力
        2.2.2 波浪挟沙能力
        2.2.3 波流共存时的挟沙能力
        2.2.4 悬移质输沙率公式
        2.2.5 等效粗糙高度的计算
    2.3 公式验证
        2.3.1 Sandyduck野外实验
        2.3.2 Galveston岛野外实验
        2.3.3 结果分析
    2.4 总沿岸输沙率比较研究
        2.4.1 总沿岸输沙观测数据
        2.4.2 总沿岸输沙率公式与实测数据比较
    2.5 本章小结
第三章 基于非结构化网格的二维波生沿岸流数学模型
    3.1 模型建立
        3.1.1 模型结构
        3.1.2 波浪模型SWAN
        3.1.3 近岸流模型FVCOM
    3.2 参数敏感性分析
        3.2.1 实验设置和实验条件
        3.2.2 水滚能量传递系数α
        3.2.3 波浪引起的水平掺混公式中的经验系数 λ
    3.3 模型验证
        3.3.1 波生沿岸流物模实验
        3.3.2 理想潮汐汊道波生流物模实验
        3.3.3 Leadbetter海滩沿岸流实验
    3.4 本章小结
第四章 非结构化网格二维海岸地形演变数学模型的建立和验证
    4.1 泥沙输运模型
        4.1.1 推移质输沙率
        4.1.2 悬移质输沙率
        4.1.3 波浪上爬带沿岸输沙率的计算
    4.2 地形变化模型
        4.2.1 控制方程
        4.2.2 数值方法
        4.2.3 坍塌模式
    4.3 模型验证
        4.3.1 突堤动床物模实验
        4.3.2 T型防波堤动床物模实验
    4.4 本章小结
第五章 靖海湾沿岸输沙及地形演变数值模拟研究
    5.1 工程概况
    5.2 靖海湾海域的自然条件
        5.2.1 波浪
        5.2.2 潮汐、潮流
        5.2.3 泥沙条件
    5.3 研究方法
    5.4 防波堤工程实施前的模拟结果
        5.4.1 波浪场
        5.4.2 波生流场
        5.4.3 沿岸输沙与地形演变
    5.5 防波堤工程实施后的模拟结果
        5.5.1 波浪场
        5.5.2 波生流场
        5.5.3 沿岸输沙与地形演变
    5.6 靖海湾湾顶出现“反向输沙”主要原因的分析
    5.7 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 本文的主要结论
    6.2 研究展望
参考文献
发表论文情况
参与的科研项目
附录
    符号说明
致谢

(5)淤泥质潮滩地貌演变中的水动力及生物过程研究进展(论文提纲范文)

1 潮流作用下潮滩动力地貌过程研究
    1. 1 潮流作用下潮滩地貌特征
    1. 2 潮流沉积动力过程
2 波浪作用下潮滩动力地貌过程研究
    2. 1 波浪作用下潮滩剖面特征与浮泥运动
    2. 2 潮滩环境下波浪作用的机制和特征
    2. 3 风暴潮作用下潮滩地貌演变规律
3 潮滩地貌演变生物作用机理
    3. 1 底栖动物对潮滩演变的影响
    3. 2 盐沼植物对潮滩演变的影响
4 潮滩演变过程中地下过程作用机理
    4. 1 地下过程初步探索
    4. 2 地下过程影响因素与作用机理
5 结论与展望

(7)韦帕台风对连云港典型水域波能损耗及悬沙含沙量影响研究(论文提纲范文)

1 实测资料分析
2 数学模型建立
3 波能功率损耗的计算分析
4 波能功率损耗与泥沙含量关系分析
5 理论分析及公式建立
6 结 语

(9)粉沙质海岸泥沙运动特性研究(论文提纲范文)

1 引言
2 粉沙质海岸的界定
    (1) 中值粒径:
    (2) 黏土含量:
    (3) 泥沙粒径的分选性, 表示泥沙粒径大小的均匀程度, 可用下式计算
3 粉沙质海岸泥沙基本水力特性
    3.1 粉沙质海岸泥沙的起动流速
    3.2 黏土含量对沉速的影响
    3.3 淤积密实过程
4 粉沙质海岸的泥沙运动
    4.1 周期性往复流作用下的泥沙运动
        4.1.1 周期性往复流作用下泥沙运动变化过程
        4.1.2 海岸泥沙运动特点
        (1) 淤泥质海岸
        (2) 粉沙质海岸
        (3) 沙质海岸
    4.2 粉沙质海岸水流挟沙力
    4.3 粉沙质海岸水体含沙量垂线分布和临底高含沙量
    4.4 粉沙质海岸推移质运动
5 粉沙质海港大风骤淤概率统计特性
    5.1 有效风能的概率统计特性
    5.2 骤淤量与有效风能的关系
    5.3 骤淤量的概率统计特性
6 粉沙质海岸外航道淤积计算
    6.1 计算模式
    6.2 计算公式
        (1) 悬移质淤强Δ1
        (2) 底部高浓度含沙量的淤强Δ2
        (3) 推移质淤强Δb
    6.3 应用计算实例
7 小结

(10)大风浪期间淤泥质海岸实测含沙量影响因素研究(论文提纲范文)

1 引言
2 含沙量主要影响因素分析
3 现场观测和数据处理
    3.1 测量仪器及其率定和安装
    3.2 大风浪期间实测数据处理
        3.2.1 赣榆海域大风期间的资料
        3.2.2 徐圩海域韦帕台风期间的资料
        3.2.3 徐圩海域寒潮大风期间的资料
4 含沙量的主要影响因素研究
    4.1 动力因素分析
    4.2 计算挟沙力与实测含沙量对比分析
    4.3 潮流向和波浪传播方向对含沙量的影响
    4.4 床面泥沙特性对含沙量的影响
5 床面泥沙因素的研究方法探讨
    5.1 床面泥沙的变化
    5.2 底层悬沙的再悬扬
6 结论

四、波、流共存时的水体挟沙力(论文参考文献)

  • [1]台风驱动的长江口波浪动力场及其泥沙输运影响研究[D]. 任剑波. 华东师范大学, 2020
  • [2]淤泥质海岸波、流共存时悬移质挟沙力构建[J]. 甘申东,余艳鸽,韩铠御. 人民珠江, 2018(09)
  • [3]近岸海域水流挟沙力研究进展[J]. 张文虎,周长友,甘申东. 科技导报, 2018(14)
  • [4]基于过程的沿岸输沙及地形演变平面二维数学模型研究[D]. 陈超. 天津大学, 2016(11)
  • [5]淤泥质潮滩地貌演变中的水动力及生物过程研究进展[J]. 王宁舸,龚政,张长宽,赵堃,耿亮. 海洋工程, 2016(01)
  • [6]南汇东滩水域水流挟沙力公式分析[A]. 吴焱,陆秋荣. 中国水利学会2013学术年会论文集——S5河口治理与保护, 2013
  • [7]韦帕台风对连云港典型水域波能损耗及悬沙含沙量影响研究[J]. 杨泛,张玮. 海洋工程, 2012(04)
  • [8]波、流共存时水体挟沙能力研究[J]. 甘申东,张金善,蔡相芸. 水利水运工程学报, 2011(04)
  • [9]粉沙质海岸泥沙运动特性研究[J]. 曹祖德,孔令双. 海洋学报(中文版), 2011(05)
  • [10]大风浪期间淤泥质海岸实测含沙量影响因素研究[J]. 庞启秀,辛海霞. 水动力学研究与进展A辑, 2011(04)

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波浪与水流并存时水体的载沙能力
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