田树刚1牛绍武2庞其清3
(1.中国地质科学院地质研究所，北京100037;2.天津地质矿产研究所，天津300170;3.石家庄经济学院，河北石家庄050031)
1 前言
2004年全国地层委员会和中国地质调查局主持召开冀北－辽西陆相中生代地层划分暨义县阶现场研讨会，《会议纪要》认为“确立年代地层单位的层型剖面，仍以选择能充分反映时间连续性、化石丰富、单一岩相的沉积连续剖面为宜，冀北滦平地区作为大北沟阶、义县阶及陆相侏罗系—白垩系界线的候选层型剖面地是适宜的”。在全国地层委员会和国家自然科学基金的资助下，本项目的2003～2005年阶段，笔者已经完成在冀北滦平盆地建立上侏罗统大北沟阶及其层型、下白垩统义县阶下亚阶及其层型，及陆相侏罗系—白垩系界线层型研究工作［7］。2006～2007年阶段，通过对与辽西义县组相当的冀北滦平西瓜园组的研究，笔者选定层型剖面，又建立了义县上亚阶，重新厘定和补充了义县阶的定义内容。
2 义县阶名称及其来源
义县阶为1999年12月在北京十三陵召开的第三届全国地层会议预备会期间白垩系工作组提出的名称，阶名和定义源于辽西的岩石地层单位“义县组”，层型剖面曾暂时选在辽西义县马神庙—宋八户之间［1］。辽西义县组尽管含有丰富而举世闻名的化石群，但剖面为沉积不连续的火山喷发－沉积序列，难以成为地层等时划分对比的标准。
3 义县阶上亚阶层型剖面位置
义县阶上亚阶层型剖面位于冀北滦平县城东北3km的李营—西瓜园之间。重新选定的义县阶层型剖面即在该命名剖面附近，具体地点在李营南山—西瓜园小东沟—王家沟村小南沟;义县阶底界的层型剖面选在滦平县城西南8.5km马圈村(图1)。
4 义县阶上亚阶层型剖面描述
现将冀北滦平县李营－王家沟下白垩统义县阶上亚阶层型实测剖面(图2)描述如下。
上覆地层下白垩统九佛堂组(K1j)灰色、浅灰色、灰白色中—厚层凝灰质胶结粗砂砾岩
中国主要断代地层建阶研究报告:2006～2009
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图1 工作区层型剖面的位置和地质略图
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图2 滦平县李营－王家沟西瓜园组实测剖面
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下伏地层 下白垩统大店子组二段(K1d)紫红色块状富气孔安山岩
5 西瓜园组的岩石地层划分
西瓜园组最早为河北省第二区测队所建(1975)，对冀北滦平西瓜园组的研究已有数十年，但一直进展不大［2，3，4，5］。原因是后来的研究者大多沿用了1∶20万区域地质调查(1975)所测的剖面和零星的化石点。岩组定义和范围也未确定，其顶界最初定在县城东北1km大刘家沟沟口英安质火山岩层的底，后来把界线推到了滦平盆地的西北缘(表1)。近年来本课题组重新选择和实测了剖面，系统采集了化石和岩石样品，开展了多学科综合研究，详细地划分并限定了该组的顶、底界，使剖面达到建阶标准。其岩石地层划分如下。
一段(第1 ～21 层)底界以平行不整合与下伏大店子组紫红色块状富气孔安山岩接触，不整合面之上为紫红色泥砂质胶结安山质砾岩。一段整体岩性以灰色、灰绿色、灰黑色泥质粉砂岩、粉砂质泥岩和泥岩，夹黑色页岩和薄—中层中细粒石英砂岩为特征，颗粒明显较细。该段中上部夹有约 22 m 厚的紫红色、灰色、灰白色中—厚层状富气孔安山岩和长石斑晶流纹岩夹暗紫灰色、绿灰色块状凝灰角砾岩。这套火山岩横向分布稳定，东北方向可以追索到岩青村以远，WS 方向可以追索到西台子以远。该套地层富含化石，下部含叶肢介 Diestheria jeholensis，Yanshania dabeigouensis，Y.elongatasp.nov.，Taeniestheria qingquanensis，Diestheria yixianensis，D.longinqua，D.dahuichangensis，D.ovata，D.gigant-ea，D.liyingensis sp.nov.， D.xiaolanggouensis sp.nov.， Eosestheria dongguayuanensis sp.nov.， E.lingyuanensis，Yumenestheria luanpingensis sp.nov.，Jiliaoestheria zhangjiawanensis 等; 昆虫 Ephemeropsis tri-setalis; 介形类 Cypridea sulcata，Cypridea cf.sinensis 等; 腹足类 Sphaerium jeholense，Probaicatia vitimen-sis 等; 鱼类 Lycopteria davidi 等。上部含叶肢介 Eosestheria xiguayuanensis sp.nov.，E.xiaolanggouensissp.nov.，E.sunyingziensis sp.nov.等; 鱼类 Lycopteria davidi 等。
表 1 冀北滦平大北沟组—西瓜园组划分沿革简表
二段(第 22 ～54 层)底界以厚约 5 m 的褐黄色、灰白色厚层—块状含细砾粗砂岩为标志。这层含砾砂岩属水下分流河道成因，分布较广，向东北方向增厚，可作为横向追索的标志层。段内岩性可分为上、下两部，下部为灰色、灰褐色、紫色薄—中层中—细粒石英砂岩和泥质粉砂岩，夹含砾砂岩和砂砾岩; 上部以富含各种藻类的灰色、灰黑色中厚层泥岩、钙质泥岩和粉砂质泥岩为主，局部夹黑色泥页岩。顶界以宏观藻类泥岩的消失为标志。该段尚未采到动物化石。
三段(第 55 ～76 层)底界以厚 8 ～10 m 的粉红色、灰白色薄—中层粗—细粒砂岩为标志，这套地层延伸可追索，剖面平移即以此为依据。三段岩性以灰色、灰黑色、灰绿色薄层板状泥质粉砂岩和粉砂质泥岩为特征，夹灰色薄—中层石英细砂岩和黑色页岩。多数野外分层的灰黑色和黑色泥页岩内富含化石，有叶肢介 Eosestheria aff.middendorfii，E.persculpta，E.jingangshanensis，E.triformis，E.xiaonangouensis sp.nov.，E.wangjiagouensis sp.nov.，Diestheria sp.，Yanshania sp.等; 昆虫 Ephemer-opsis trisetalis; 鱼类 Lycopteria davidi，Peipiaosteus sp.等。
四段(第 77 ～98 层)底界以厚约 4 m 的褐色、紫红色厚层细砾粗砂岩、粗砂细砾岩和粗砂中砾岩，夹灰绿色泥质细—粉砂岩为标志。段内岩性从颜色和粒度明显分为两部分，下部为灰白色、灰绿色薄—中层中—细粒砂岩、泥质粉砂岩和粉砂质泥岩; 上部为灰黑色、黑色薄层板状粉砂质泥岩和页岩，夹具滑卷层理的灰色含砾砂岩。泥页岩夹层中富含化石，有叶肢介 Eosestheria aff.middendorfii，E.persculpta，E.jingangshanensis， E.triformis， E.xiaonangouensis sp.nov.， E.wangjiagouensis sp.nov.，E.yanqingensis sp.nov.，E.cf.elliptica，Diestheria sp.，Yanshania sp.等; 鱼类 Lycopteria davidi 等; 介形类 Lycopteracypria deblis，L.infantilis，Cypridea sp.等; 植物 Archaefructus liaoningensis; 昆虫 Aeschnidi-um heishankowense，Ephemeropsis trisetalis。该段顶部灰色、灰绿色薄—中层中—细粒砂岩和粉砂质泥岩夹透镜状粗砂砾岩，被九佛堂组灰色、浅灰色、灰白色中—厚层凝灰质胶结粗砂砾岩覆盖。后者属扇三角洲成因，显示了 2 个组间界线上下沉积的连续性。
6 义县阶上亚阶底界和界线层型剖面
义县阶上亚阶底界及其层型的建立同样需要连续剖面。笔者在距滦平县城西南约 9 km 的火斗山乡马圈村找到连续剖面并进行了系统研究(图 3)。底界界线位于第 88 层底部。界线以下属大店子组四段半深湖—浅湖相沉积，为灰色、灰白色、灰绿色粉砂质泥岩、钙质泥岩和凝灰质页岩，夹薄层泥灰岩和粉细砂岩。富含叶肢介、介形类、鱼类等化石。界线被西瓜园组一段底部厚约 26 m 的浅灰色、灰白色中—厚层粗砂砾岩和细砾粗砂岩夹泥质砂岩覆盖，属扇三角洲分流河道沉积。向上属浅湖相灰色、灰白色薄—中层凝灰质中细粒杂砂岩、粉砂岩和粉砂质泥岩，夹凝灰质页岩和中酸性火山岩。凝灰质页岩内含有大量虾类、龟鳖类、叶肢介、昆虫、鱼类等化石。界线生物标志为叶肢介 Jiliaoestheria stria-ris 的消失和 Eosestheria ovata 的出现。
图 3 冀北滦平马圈村下白垩统义县阶底界层型剖面
7 义县上亚阶沉积相序与层序地层
滦平盆地西瓜园组的沉积相和层序地层研究尚未见报道［6］。本次研究野外分层即按副层序(或副层序组)，剖面可识别副层序(高频旋回)有130余个，三级层序有4个(图4)。
层序 1(SQ1)所测单位层型剖面(李营 － 王家沟)靠近盆地边缘，与下伏地层呈假整合接触，底部地层略有缺失，并且层序底部出现低位域(LST)沉积。剖面 1 ～2 层紫红色泥砂质胶结安山质砾岩和灰绿色夹砂砾岩透镜体的粉砂质泥岩，属陆上河床和泛滥平原亚相。湖侵域(TST)位于层序 1下部(层 3 ～9)，属滨浅湖和分流河道亚相，第 3 层底部薄—中层富介形类和腹足类的粉细砂岩，及其上部多层砂岩和含砾砂岩发育斜层理可以得到证明。凝缩层段(CS)应在 10 ～ 13 层内，为灰黑色粉砂质泥岩和泥页岩夹细砂岩透镜体，属半深湖相。高位域(HST)为 14 ～30 层，14 ～16 层中酸性火山岩代表了剧烈的火山喷发使湖盆迅速变浅。17 ～30 层以砂岩、粉砂岩为主和大部岩层的灰紫、紫红色，说明它们属滨浅湖和分流河道亚相。
层序 2(SQ2)层序 2 的湖侵域在 31 ～49 层范围内。31 ～37 层以粉红色薄—中层中细粒石英砂岩夹泥质粉砂岩为主，发育微细斜层理，属滨湖亚相。39 ～45 层为灰色、深灰色粉砂岩和粉砂质泥岩夹薄层中—细砂岩和砂岩透镜体，应属浅湖和分流河道亚相。45 ～49 层为单一的粉砂质泥岩和钙质泥岩，富含藻类核形石，属浅湖亚相。50 层为灰黑色泥岩和页岩，为深湖亚相和层序 2 的凝缩层段。51 ～ 54层为高位域，岩性特征与下伏 45 ～ 49 层基本相同，只是增加了多层富含菊花状宏观藻类泥岩，同属浅湖亚相。
层序 3(SQ3)层序 3 整体以灰黑色和含大量硫化铁为特征，湖泊水体滞留，同时砂岩层面上多见泥裂、雨痕、波痕等浅水构造。其底部 55 ～56 层以紫红、粉红色薄 － 中层石英砂岩为主，层面上具不对称波痕，属滨湖相。湖侵域的大部为灰黑色、黑色薄板状粉砂质泥岩和泥质粉砂岩，夹薄—中层砂岩，属半封闭浅湖亚相，偶夹分流河道砂岩。凝缩层段应为 69 ～ 70 层内的黑色页岩夹层。高位域(71 ～76 层)为滨浅湖亚相灰白色、灰绿色薄—中层杂砂岩和粉砂质泥岩，湖泊水体已经通畅。
层序 4(SQ4)层序 4 以出现典型的半深湖和深湖亚相为特征，表明湖底迅速下陷。底部(77层)为紫红色薄—中层粗砂砾岩和含细砾粗砂岩，属滨湖亚相。湖侵域的大部分(78 ～86 层)属浅湖亚相和分流河道亚相，87 ～89 层的砂岩出现团状包卷层理，表明为半深湖亚相的滑塌堆积。凝缩层段(90 ～93 层)为深湖相灰黑色、黑色板状泥岩和页岩。高位域 94 ～95 层又出现半深湖亚相的滑塌含砾砂岩。96 ～98 层变为浅湖亚相灰色、灰绿色粉砂岩和粉砂质泥岩夹砂砾岩和砂岩透镜体，表明湖底快速抬升。最后(99 层)九佛堂组扇三角洲亚相砂砾岩充填覆盖。
8 义县上亚阶生物地层划分对比
前人在西瓜园组采集的化石零星，系统研究较少，尚未建立生物地层层序。近年来，经过系统地大量采集和深入研究(图 4)，建立了 5 个叶肢介地层分带，还找到具有重要对比意义的其他门类化石，如奇异环足虾 Cricoidoscelosus aethus，辽宁古果 Archaefructus liaoningensis，黑山沟衍蜓 Aeschnidiumheishankowense 等。现将叶肢介地层分带简述如下，详细讨论将另文发表。
Eosestheria ovata 带: 以 Eosestheria ovata 的延限为特征，重要组成分子有 E.gongyingziensis，Jil-iaoestheria clithroformis，E.lingyuanensis 等。该化石带还见于辽西义县组尖山沟层或业南沟层。
Diestheria jeholensis 带: 以 Diestheria jeholensis 的 延 限 为 特征，其 他 组 成 分 子 有 Eosestheria sp.，Yanshania dabeigouensis，Y.elongate 等。该带标志化石还见于辽西义县组上园层。
Diestheria yixianensis-D.longinqua 组合带: 以两个带化石的共存延限为特征。重要组成分子有Diestheria yixianensis，D.longinqua，D.dahuichangensis，D.liyingensis，D.xiaolanggouensis，Taeniestheriaqingquanensis 等。与该带相似的 Diestheria yixianensis 带见于辽西义县组的大康堡层。
图 4 冀北滦平李营 － 王家沟西瓜园组化石分布与多重地层划分
Eosestheria xiguayuanensis-E.xiaolanggouensis 组合带: 以 2 个带化石的共存延限为特征。组成分子还有 Eosestheria sunyingziensis 等。目前发现的 3 个种全是新种，在辽西义县组大康堡层与金刚山层之间未见这一组合，是滦平盆地西瓜园组中特有的一个化石组合。
Eosestheria aff.middendorfii-E.persculpta 组合带: 以 2 个带化石的共存延限为特征。重要组成分子有 Eosestheria aff.middendorfii，E.persculpta，E.jingangshanensis ，E.triformis ，E.xiaonangouensis，E.wangjiagouensis，Diestheria sp.，Yanshania sp.等。与该带相似的 Eosestheria aff.middendorfii 带见于辽西义县组朱家沟层至金刚山层。
关于辽西义县组与冀北相应层段的时代对比:该问题是随着近年来冀北滦平地层研究深入出现的。分歧意见有3种，①辽西的“义县组”与冀北的“西瓜园组”对比［7，8］;②辽西“义县组”与冀北“大店子组—西瓜园组”相当［9，10］;③辽西“义县组”与冀北“大店子组上部—西瓜园组”相当［9，11，12］。解决该问题的关键是要找到两地共同的化石带(或组合)和具有对比意义的标志化石。
对辽西义县组古生物化石的研究已相当深入，但能够建立相对完整的生物地层序列的当属叶肢介［9，10，13，14，15，16］。经对前人工作的综合，辽西义县组在火山岩的各个沉积夹层中共识别出3个叶肢介化石带(或组合)，自下而上为见于尖山沟层或业南沟层的Eosestheria ovata带(或组合)、见于大康堡层的Diestheria yixianensis带(或组合)和见于朱家沟层至金刚山层的Eosestheria aff.middendorfii带(或组合)(表2)。具有重要对比意义的化石，除了脊椎动物以外，有广布于辽西北票、义县和凌源义县组的黑山沟衍蜓Aeschnidium heishankowenseZhang，1999;产自北票上园镇尖山沟层的辽宁古果Ar-chaefructus liaoningensis(Sunetal.，1998);产自凌源大新房子、大王杖子、宋杖子和牛营子一带义县组底部的小龙虾组合，组合代表为奇异环足虾CricodoscelosusaethusTaylor，SchramandShen，1999。
表2 冀北－辽西地区早白垩世义县期地层多重划分对比简表
中国主要断代地层建阶研究报告:2006～2009
上述冀北－辽西地区的古生物地层资料清楚表明，辽西义县组的叶肢介化石分带和主要可用于对比的重要化石均已在冀北西瓜园组中找到。尤其是小龙虾组合和叶肢介Eosestheriaaff.middendorfii的大量出现，限定了义县组和西瓜园组的顶、底界。在地层时代上，辽西义县组与冀北西瓜园组完全可以对比，同时也为在冀北滦平盆地建立义县上亚阶的单位和界线层型提供了有力的证据。
9 义县阶上亚阶的定义
(1)层型剖面:“义县阶”层型原暂定在辽宁省义县马神庙—宋八户之间。此次研究建议将层型剖面改定在河北省滦平县城东北3km李营南山—王家沟村小南沟之间。
(2)层型剖面岩性特征:分为4个岩性段。一段岩性以灰色、灰绿色、灰黑色泥质粉砂岩、粉砂质泥岩和砂岩为特征。二段岩性为灰色、灰褐色石英砂岩、泥质粉砂岩和泥岩。三段为灰色、灰黑色泥质粉砂岩和粉砂质泥岩。四段为灰白色、灰绿色泥质粉砂岩和粉砂质泥岩，及灰黑色、黑色粉砂质泥岩和页岩。
(3)旋回地层和层序地层特征:剖面可识别高频旋回130余，可划分三级旋回4个。
(4)生物地层特征:目前已建立了5个叶肢介地层分带。还找到奇异环足虾Cricoidoscelosusaethus，辽宁古果Archaefructus liaoningensis，黑山沟衍蜓Aeschnidium heishankowense等。
(5)界线地层标志:底界层型选在距滦平县城WS约9km的火斗山乡马圈村，界线生物标志为叶肢介Jiliaoestheria striaris的消失，以及Eosestheria ovata的出现。顶界为叶肢介Eosestheria aff.Middendor-fii的消失。
(6)同位素年龄:本次研究测试马圈村西瓜园组底部凝灰岩和凝灰角砾岩，其锆石的206Pb/238U平均年龄为(131.7±1.5)Ma。
10 义县阶的重新厘定
义县阶初始建阶［1］由辽西“义县组”升格而成，定义范围即为义县组所包括的时限。田树刚等2004年［7］在冀北滦平张家沟大店子组的研究基础上，建立了“义县阶下亚阶”和层型剖面，而把原定义县阶的时限范围称为“义县阶上亚阶”。通过近几年对冀北滦平西瓜园组的综合研究，以及与辽西义县组的等时对比，证实辽西的义县组仅相当于冀北的西瓜园组(见上述)。因此笔者认为应该重新厘定“义县阶”定义和层型剖面。建议将冀北滦平西瓜园组的时限范围定为义县阶，确定冀北滦平李营－王家沟剖面作为下白垩统义县阶单位层型，冀北滦平马圈村大店子组—西瓜园组界线剖面作为义县阶底界层型;而对张家沟大店子组时限范围所定的义县阶下亚阶取消，改为张家沟阶。
理由如下:①遵守义县阶初始建阶定义的时限范围，应以西瓜园组的时限范围定义义县阶，才不会引起指导性的研究混乱;②原始定义义县阶的时限范围已足够长，达8～9Ma(王五力等，2004，表2－4－1)［10］，远远大于下伏的张家沟阶和上覆的九佛堂阶;③义县阶与张家沟阶分属不同的生物群演化和地壳发展阶段。义县期是热河生物群大繁盛阶段，种类繁多;该期地层分布广泛，北可以到俄罗斯贝加尔湖，西可以到中亚［14，15］。而张家沟阶的大店子组目前只在冀北找到。
11 九佛堂阶的建阶研究进展
九佛堂阶为 1999 年 12 月在北京十三陵召开的第三届全国地层会议预备会期间白垩系工作组提出的方案和名称(全国地层委员会，2002)，阶名和定义源于辽西同名岩石地层单位 “九佛堂组”，层型剖面暂时选在辽宁喀左县九佛堂村以北小孤山 － 旧烧锅剖面。该剖面底部假整合覆于火山角砾岩之上，剖面覆盖严重，剖面中—上部没有采到化石，缺少顶、底界线标志和测年数据; 生物地层研究只划分有笼统的 “生物组合”，尚未达到系统 “分带”。因此难以作为地层划分对比标准。
此次研究，对滦平盆地内九佛堂期和沙海期地层取得明显进展。发现滦平盆地发育完好的九佛堂期—阜新期地层，并在盆地西北部找到沉积连续、完全暴露的剖面。剖面上含有丰富化石，已经在下部采到九佛堂期以东方叶肢介(Eosestheria jiufotangensis，E.fuxinensis 等)为主的化石组合，中部采到沙海期小个体延吉叶肢介(Yanjiestheria)为主的化石组合。为进一步开展陆相九佛堂阶、沙海阶和阜新阶序列建阶工作奠定基础。
12 陆、海相侏罗系—白垩系界线对比的讨论
12.1 陆相侏罗系—白垩系界线层型与定义
热河生物群演化阶段被认为是划分陆相侏罗系—白垩系界线的重要依据之一。课题前阶段［7］的研究已经证明，大北沟期化石面貌不属于 “热河生物群”，热河生物群最早形成于义县早期(大店子组)。在晚侏罗世—早白垩世界线期发生的强烈构造运动之后，生物迅速复苏和分化辐射，新生物群开始形成，应该作为陆相白垩纪的开始。陆相侏罗系—白垩系界线的定义初步限定如下:
(1)界线层型剖面点: 确定在冀北滦平县火斗山乡张家沟下营村剖面第 9 层的底。
(2)界线地层沉积特征: 界线剖面点上下为单一的远岸浅湖相地层。下伏灰绿色粉砂质泥岩 － 泥岩夹扇三角洲前缘浊积砂体，上覆灰绿色泥岩夹钙质泥岩透镜体。
(3)旋回地层和层序地层特征: 界线剖面点位于第 3 层序的第 3 个副层序的底。
(4)生物标志: 以介形类 Cypridea stenolonga 亚带的 Cypridea stenolonga 的首现为标志。
(5)地球化学标志: 界线剖面点测得碳 － 氧同位素高值异常。
12.2 陆相 / 海相界线对比的讨论
目前海相侏罗系—白垩系界线尚未统一划分对比标准。由于动物群显著差异，特提斯区与太平洋区之间界线过渡地层难以对比; 国际年代地层表(2000)也只是将界线暂时置于特提斯区 Berriasian 阶之底。西欧英国西—北部为特提斯区研究相对深入的代表，该地区非海相 Purbeck Bed 覆于上侏罗统海相地层之上。我国西藏江孜 － 浪卡子地区可为太平洋区的代表，该地区白垩系最底部桑秀组海相地层夹有火山岩，产有菊石和双壳化石。
本研究确定的陆相侏罗—白垩系界线，用介形类化石可以与西欧英国西—北部的界线对比。冀北滦平盆地白垩系底部 Cypridea stenolonga 亚带中 Cypridea granulosa 大量发育，该化石种是英国西—北部C.granulosa 带的特征分子，地层归属早白垩世 Berriasian 阶。
本研究测试马圈村西瓜园组底部凝灰岩和凝灰角砾岩，其锆石的206Pb /238U 平均年龄为(131.7 ±1.5)Ma; 测试张家沟榆树下剖面大北沟组中部凝灰角砾岩及沉凝灰岩，其锆石206Pb /238U 平均年龄分别为(133.9 + / －2.5)Ma 和(130.1 + / －2.5)Ma。该组数据与海相西藏江孜浪卡子桑秀组(133 ±3.0)Ma(朱弟成等，2005)，非海相英国 Purbeck Bed 中部(125 ± 1)Ma(Ogg et al.，1991)，以及法国 Portlandian 顶界年龄 129 ～131 Ma(Odin，G.S.，1982)等测年数据大致对应。联合考虑近年来冀北－ 辽西侏罗系—白垩系界线地层内取得的大量测年数据［10］，表明这些数据有向 130 ～133 Ma 靠拢的趋势，因此目前将陆相侏罗系—白垩系界线置于滦平盆地大店子组底部是合宜的。
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