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Battre le gel : jusqu'à 11,5 millions de dollars pour un contrôle écologique de la glace et de la neige

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Battre le gel : jusqu'à 11,5 millions de dollars pour un contrôle écologique de la glace et de la neige

S'inspirer du livre de la nature pourrait permettre aux humains d'atténuer les températures inférieures à zéro sans nuire à l'environnement

Sudip Sharma, chercheur postdoctoral en science et ingénierie des matériaux qui travaille dans le laboratoire d'Anish Tuteja, ajoute des gouttes d'eau dans une unité de refroidissement. Chaque goutte contiendra un mélange chimique différent qui peut modifier la température à laquelle l'eau gèle. Sharma et d'autres du laboratoire Tuteja espèrent que ces tests les aideront à trouver des produits de dégivrage plus respectueux de l'environnement. Crédit image : Marcin Szczepanski, Michigan Engineering.
Un élégant réseau de trous est percé dans une plaque métallique recouvrant un grillage gris.  L'écran est visible sous les fentes du panneau.  La pointe de la pipette en plastique dépose de petites billes d'eau dans plusieurs puits.
Sudip Sharma, chercheur postdoctoral en science et ingénierie des matériaux qui travaille dans le laboratoire d'Anish Tuteja, ajoute des gouttes d'eau à une unité de refroidissement conçue pour mesurer la température de congélation de l'eau. La plaque contient 96 puits, chacun pouvant contenir une goutte d'un mélange chimique unique qui fait geler l'eau à des températures plus chaudes ou plus froides que la normale. Au-dessus de chaque puits de la plaque se trouvent des lentilles de caméra individuelles qui permettent aux chercheurs de voir quand les gouttelettes gèlent à mesure que la température de l'enceinte baisse. À l’heure actuelle, Sharma doit traiter chaque échantillon manuellement, mais l’équipe travaille sur un moyen d’automatiser le processus afin de pouvoir tester rapidement des milliers d’échantillons. Crédit image : Marcin Szczepanski, Michigan Engineering.

De nouveaux matériaux non toxiques pourraient un jour protéger les panneaux solaires et les ailes d’avion de la glace, protéger les premiers intervenants des engelures et bien plus encore, grâce à un nouveau projet dirigé par l’Université du Michigan avec le financement de la Defense Advanced Research Projects Agency.

L’équipe de recherche étudiera les molécules biologiques que d’autres organismes utilisent pour survivre à des températures glaciales. Le projet est officiellement lancé cette semaine et inclut des chercheurs de Raytheon Technologies, de l'Université d'État du Dakota du Nord et de l'Université du Minnesota.

Les matériaux existants utilisés pour accomplir ces exploits présentent de sérieux inconvénients. Par exemple, les sels de voirie empêchent les trottoirs et les rues de geler, mais érodent également le béton et l'eau douce naturelle pénètre dans les eaux de ruissellement par ruissellement. Dommage pour la vie aquatique.

Pulvérisation d'aéronefs b Liquides de dégivrage Les vols hivernaux sont garantis sûrs, tout comme les produits chimiques contenus dans ces fluides. Toxique Ça peut aussi Pollution des cours d'eau. Une partie de ce que les chercheurs visent à réaliser grâce à ce projet de 11,5 millions de dollars n'a pas d'équivalent actuel, comme une lotion qui protège contre les engelures sans lourdes couches hivernales.

« Depuis sept ou huit ans, mon groupe fabrique des surfaces avec une très faible adhérence à la glace. Ces couches de déglaçage pourraient être très utiles pour un certain nombre d'applications telles que les éoliennes, les lignes électriques ou les ailes d'avion », a-t-il déclaré. Anish Tutejachercheur principal du projet et professeur de science et d'ingénierie des matériaux à l'Université du Michigan.

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Une goutte d'eau tombe sur une grille grise, réfléchissante et transparente comme une bille de verre trouble.
Le coussin réfrigérant du laboratoire Tuteja repose sur un maillage fin recouvert d'une matière déperlante. Le revêtement permet à chaque cocktail chimique de rester sur la plateforme sous la forme d'une sphère presque parfaite, minimisant ainsi l'effet du matériau de la plateforme sur le point de congélation de la goutte. Crédit image : Derek Smith et Marcin Szczepanski, Michigan Engineering.

« Cependant, pour de nombreuses autres applications, il serait avantageux d'éliminer complètement la formation de glace. Empêcher la formation de glace pendant des heures dans des conditions glaciales a été très difficile jusqu'à présent. »

Le projet vise à trouver des molécules qui peuvent être utilisées pour manipuler la glace et la neige de plusieurs manières, notamment en modifiant la température à laquelle l'eau gèle, en augmentant et en diminuant la force d'adhérence de la glace aux surfaces, en modifiant la structure de la glace qui se forme et en décourageant ou en encourageant glaçage. Les cristaux poussent sur les surfaces.

Pour atteindre leurs objectifs, l’équipe de recherche s’inspire des plantes, des animaux et des microbes. De nombreux organismes produisent des molécules qui leur permettent de survivre au gel ou qui empêchent leur corps de geler. Grenouilles des boisPar exemple, des lipides antigels sont produits pour empêcher la glace d'endommager les membranes cellulaires lorsqu'elles gèlent pendant l'hiver.

Olsen place sa main sur un dynamomètre fixé à un bloc d'acier avec une tige métallique rétractable.  Le bloc est aligné avec l'extrémité du bloc de glace qui repose sur une surface métallique.  La tige pousse toute l’extrémité du marteau dans le bloc de glace.
Tyler Olson, doctorant en physique appliquée qui travaille dans le laboratoire d'Anish Tuteja, teste la force avec laquelle les morceaux de glace adhèrent aux couches conçues pour maintenir les surfaces libres de glace. Vous utilisez un marteau pour déplacer des blocs de glace sur la surface et mesurez la force nécessaire pour déplacer la glace à l'aide d'un dynamomètre. Grâce à ces types de tests, le laboratoire de Tuteja peut voir si ses nouvelles molécules bio-inspirées peuvent faciliter l'élimination de la glace des surfaces. Les meilleurs revêtements permettront de déplacer la glace avec peu d'effort. Crédit image : Marcin Szczepanski, Michigan Engineering.

D'autres organismes produisent des molécules « nucléatrices de glace » qui stimulent la formation de glace à des températures plus chaudes que la normale. Bactéries Fausses seringues Produit des protéines nucléaires de glace pour geler les feuilles des plantes. La glace aide à décomposer les cellules végétales afin que les bactéries puissent accéder aux nutriments qu'elles contiennent.

En créant ces molécules naturelles et en les mélangeant en laboratoire, les chercheurs espèrent trouver des alternatives moins toxiques et biodégradables aux produits chimiques utilisés aujourd'hui dans le dégivrage, ainsi que des cocktails moléculaires qui pourraient permettre des technologies entièrement nouvelles.

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« Si vous combinez les molécules dans les bonnes proportions, le point de congélation peut être abaissé davantage que ce que chaque molécule pourrait atteindre individuellement », a déclaré Tuteja.

Même si l’on part d’un petit sous-ensemble de molécules connues, le nombre de combinaisons et de rapports possibles peut devenir compliqué. L’équipe de recherche doit mesurer l’efficacité de plus de 5 000 molécules différentes de formation de glace et d’antigel au cours de la première année du projet. Ce nombre peut doubler ou tripler au fur et à mesure de l'avancement du projet.

Une grenouille tonnelier orange avec des rayures brunes et blanches s'ébattre sur une litière de feuilles mouchetées de glace.  Les yeux de la grenouille sont fermés et ses bras et ses jambes sont repliés rigidement sous son corps, presque comme si elle était morte.  Une couche transparente de glace recouvre la peau de la grenouille, mais de plus gros morceaux de glace blanche sont répartis sur le corps de la grenouille.
Les grenouilles des bois gèlent complètement chaque hiver, mais reprennent vie au printemps. Ils survivent aux températures glaciales en fabriquant des produits chimiques qui protègent leurs cellules des dommages causés par la glace et abaissent les températures auxquelles l'eau gèle. De telles molécules donneront aux Laboratoires Toteja un point de départ pour concevoir de nouveaux produits de dégivrage. Crédit image : Jean Storey, fourni par la National Science Foundation.

Pour étudier rapidement ces amas moléculaires, l’équipe prévoit de construire une plateforme automatisée permettant de déterminer les températures de congélation de jusqu’à 1 500 échantillons par jour. L’équipe espère limiter sa recherche aux 30 molécules candidates les plus prometteuses pour des études plus approfondies d’ici la fin de leur première année.

Au cours de la deuxième année du projet, l'équipe testera la sécurité et la toxicité de chaque molécule candidate ainsi que son efficacité à plus grande échelle et sous plusieurs formes, telles que des liquides, des crèmes et des revêtements.

Non seulement ces expériences aideront les chercheurs à trouver les meilleurs mélanges d’antigivrage et de formation de glace, mais le vaste ensemble de données aidera également à révéler comment les différentes molécules formant de la glace et les inhibiteurs de glace font leur travail.

« Une fois que nous aurons commencé à collecter beaucoup de données sur le fonctionnement de ces molécules, nous travaillerons avec des experts en apprentissage automatique qui seront en mesure d'identifier quelles parties de la molécule peuvent être modifiées pour améliorer encore leurs performances », a déclaré Tuteja.

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Une orque solitaire tue un grand requin blanc en moins de deux minutes

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Une orque solitaire tue un grand requin blanc en moins de deux minutes
Une attaque tribord sur le Great White s'est terminée en quelques secondes (Photos : Christian Stopforth/Alison Towner et autres)

L'éviscération rapide d'un grand requin blanc à Mossel Bay, en Afrique du Sud, a changé la façon dont la science perçoit la prédation des grands requins blancs par les épaulards.


par

L'épaulard connu sous le nom de Starboard – qui fait partie d'un duo qui terrorise les grands requins blancs en Afrique du Sud depuis près d'une décennie – a été vu en train de tuer et de retirer chirurgicalement le foie d'un grand requin blanc – par lui-même – en moins de deux minutes. . C’est la première fois qu’une orque solitaire est documentée en train de tuer.

On pense que les épaulards mâles, connus sous le nom de Port et Tribord – du nom de la façon dont leurs nageoires dorsales battent dans des directions opposées – étaient des prédateurs des grands bélugas de la région depuis 2015, les premières preuves ayant été publiées en 2017. On pensait auparavant qu'ils poursuivaient leurs proies ensemble ou dans le cadre d'un groupe plus large comprenant jusqu'à six animaux.

La dernière observation, survenue à Mossel Bay en juin 2023, a été publiée dans une revue Journal africain des sciences marinespar une équipe dirigée par le Dr Alison Towner, de l'Université de Rhodes en Afrique du Sud, qui étudie la grande prédation blanche dans la région depuis le début de la frénésie meurtrière à bâbord et à tribord.

« Les épaulards, ou orques, coopèrent généralement lorsqu'ils chassent, bien qu'ils puissent chasser seuls », a déclaré Towner. « L'aspect inhabituel était de voir le tribord attraper un requin blanc tout seul et dans un laps de temps remarquablement court. »

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le Fondation du patrimoine terrestre Vidéo documentant l'attaque sans précédent

L'étude note que bâbord et tribord ont été aperçus dans la zone autour de Mossel Bay le 18 juin, avec une « tache de surface visible » et une « odeur distincte de foie de requin » dans l'eau – ce qui suggère que les épaulards avaient déjà tué un requin. Au moins plus tôt dans la journée.

Plus tard dans l'après-midi, un petit animal blanc d'environ 2,5 mètres de long a été repéré à la surface. Celui de tribord serait apparu directement derrière lui, après quoi il « a saisi la nageoire pectorale gauche du requin et l'a poussé plusieurs fois vers l'avant avec le requin avant de finalement l'éviscérer ».

Des témoins de l’incident ont rapporté qu’après l’éventration, Maimana s’est approchée de leur bateau et qu’un « morceau de foie sanglant de couleur pêche est apparu dans sa bouche ».

Cette observation a changé la façon dont les scientifiques envisagent la façon dont les épaulards chassent les grands requins. Bien qu'il ne soit pas rare que les épaulards se chassent eux-mêmes, c'est la première fois que ce comportement est associé à la prédation des grands poissons blancs.

En 2019, Port a été vu portant le corps d'un baleinier en bronze dans sa bouche. Le journal affirme donc que l'âge et la taille du requin sont importants pour déterminer la stratégie de chasse aux épaulards : il ne mesure que 2,5 mètres de long et pèse 100 kg. Le grand requin blanc juvénile présente peu de défi physique pour l'orque mâle adulte, qui peut atteindre plus de 8,5 mètres de long et peser plus de cinq tonnes.

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Des épaulards noirs s'approchent du bateau transportant du foie de grand requin blanc
Tribord s'approchant du bateau des observateurs avec sa tasse (Photo : Francesca Romana Romero/Alison Towner) et autres)

Cependant, une grande femelle à queue blanche pourrait peser plus de 5 mètres et 2 000 grammes et constituerait un défi plus sérieux pour les épaulards – même si à en juger par le nombre de carcasses de requins trouvées au fil des ans, ce n'est clairement pas beaucoup.

« Cette observation a révélé des preuves de chasse solitaire par au moins un épaulard, remettant en question les comportements de chasse coopératifs traditionnels connus dans la région », a déclaré Towner. « Il s'agit d'informations révolutionnaires sur le comportement prédateur de cette espèce, et nos résultats contribuent de manière significative à la compréhension mondiale de la dynamique de prédation des épaulards, en faisant progresser la connaissance des écosystèmes marins et des relations prédateurs-proies. »

La présence de bâbord et de tribord autour de la côte sud de l'Afrique du Sud a eu un impact significatif sur l'importante population blanche de la région. False Bay, autrefois un haut lieu de la plongée en cage blanche, était pratiquement dépourvue de l'espèce depuis 2017, jusqu'à ce qu'une vague d'observations en novembre 2023 signale son retour.

Les deux hommes sont devenus des célébrités locales et bénéficiaient probablement de l'attention des médias – à en juger par le comportement de Starboard après le meurtre.

« L’autre chose étonnante de cette observation, c’est que l’épaulard est venu avec le foie dans la bouche et s’est dirigé vers le bateau. [that witnessed the attack]Towner a dit Entretien avec Sky News. « Ils ont eu un aperçu direct de ce à quoi ça ressemble – c'est plutôt cool. » Le silence des agneaux-nid!'

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Le document s’intitule « Plus de réflexions sur les épaulards ». Orque Ursinus S'attaque aux requins blancs Carcharodon carcarias En Afrique du Sud, par Alison Towner, et autresPublié dans Journal africain des sciences marines Sous licence libre d'accès.

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Un signal d’alarme depuis l’Antarctique

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Un signal d’alarme depuis l’Antarctique

Dans cette illustration, l’eau de mer s’écoule profondément sous la surface dans une fissure de la banquise qui s’ouvre activement en Antarctique. De nouvelles recherches montrent que de telles fissures peuvent s’ouvrir très rapidement et que l’écoulement de l’eau de mer aide à contrôler la rapidité avec laquelle la banquise se brise. Crédit : Rob Soto

Il y a suffisamment d'eau gelée dans les glaciers du Groenland et de l'Antarctique pour que, s'ils fondaient, les mers du monde s'élèveraient de plusieurs mètres. Ce qui arrivera à ces glaciers au cours des prochaines décennies constitue la plus grande inconnue en ce qui concerne l’augmentation future du niveau de la mer, en partie parce que la physique du vêlage des glaciers n’est pas encore entièrement comprise.

La question cruciale est de savoir comment des océans plus chauds peuvent entraîner une désintégration plus rapide des glaciers. Université de Washington Les chercheurs ont démontré la fracture à grande échelle la plus rapide connue le long de la plate-forme de glace de l'Antarctique. L'étude a été récemment publiée dans Fourni par l'Université du Golfe ArabiqueIl montre qu'une fissure de 10,5 kilomètres de long s'est formée en 2012 sur le glacier de Pine Island – une plate-forme de glace en retrait retenant la plus grande calotte glaciaire de l'Antarctique occidental – en 5 minutes et demie environ. Cela signifie que la fissure s'est ouverte à une vitesse d'environ 115 pieds (35 mètres) par seconde, soit environ 80 miles par heure.

« À notre connaissance, il s'agit de l'événement d'ouverture de faille le plus rapide jamais observé », a déclaré l'auteur principal Stephanie Olinger, qui a réalisé ce travail dans le cadre de ses recherches doctorales à l'Université du Wisconsin et à l'Université Harvard et est maintenant chercheuse postdoctorale à l'Université de Stanford. . « Cela montre que, dans certaines conditions, les plates-formes de glace peuvent se briser. Cela nous indique que nous devons rechercher ce type de comportement à l'avenir et cela nous indique comment nous pouvons décrire ces fractures dans des modèles de calotte glaciaire à grande échelle. « .

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L'importance de la formation de fissures

La crevasse est une fissure qui traverse environ 1 000 pieds (300 m) de glace flottante d'une plate-forme de glace typique de l'Antarctique. Ces fissures sont un précurseur du vêlage de la banquise, où de gros morceaux de glace se détachent d'un glacier et tombent dans la mer. De tels événements se produisent souvent au glacier Pine Island, où l'iceberg observé dans l'étude s'est longtemps séparé du continent.

Image satellite de la faille

Des images satellite prises le 8 mai (à gauche) et le 11 mai (à droite), à ​​trois jours d'intervalle en 2012, montrent une nouvelle faille formant un « Y » bifurquant à gauche de la faille précédente. Trois instruments sismiques (triangles noirs) ont enregistré des vibrations qui ont été utilisées pour calculer des vitesses de propagation des failles allant jusqu'à 80 mph. Crédit : Olinger et al./AGU Advances

« Les plates-formes de glace exercent une influence importante sur la stabilité du reste de la calotte glaciaire de l'Antarctique. « Si la plate-forme de glace se brise, la glace située derrière elle s'accélère », a déclaré Ollinger. « Ce processus de fracturation est essentiellement la façon dont les plates-formes de glace de l'Antarctique travail. »Création de grands icebergs.

Dans d’autres régions de l’Antarctique, les failles se développent souvent sur des mois ou des années. Mais cela pourrait se produire plus rapidement dans un environnement en évolution rapide comme le glacier de Pine Island, où les chercheurs pensent que la calotte glaciaire de l’Antarctique occidental s’est déjà formée. Un tournant est passé Quand il s'effondre dans l'océan.

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Défis liés à la surveillance des changements glaciaires

Les images satellite fournissent un retour d’information continu. Mais les satellites en orbite autour de la Terre ne traversent chaque point de la Terre que tous les trois jours. Il est difficile de déterminer ce qui se passera pendant ces trois jours, surtout compte tenu de la vue dangereuse de la fragile banquise antarctique.

Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont combiné des outils pour comprendre la formation des failles. Ils ont utilisé des données sismiques enregistrées par des instruments placés sur la banquise par d'autres chercheurs en 2012 ainsi que des observations radar de satellites.

La glace glaciaire se comporte comme un solide sur de courtes échelles de temps, mais plutôt comme un liquide visqueux sur de longues échelles de temps.

« La formation d'une fissure ressemble-t-elle davantage à un bris de verre ou à un bris de Silly Putty ? C'était la question », a déclaré Ollinger. « Nos calculs de cet événement montrent que c'est très similaire au bris de verre. »

Le rôle de l’eau de mer et les recherches futures

Si la glace était un simple matériau fragile, elle se décomposerait plus rapidement, a déclaré Olinger. Une enquête plus approfondie a mis en évidence le rôle de l'eau de mer. L'eau de mer contenue dans les crevasses maintient l'espace ouvert contre les forces intérieures du glacier. Étant donné que l’eau de mer a une viscosité, une tension superficielle et une masse, elle ne peut pas combler un vide instantanément. Au lieu de cela, la vitesse à laquelle l’eau de mer remplit l’ouverture de la fissure contribue à ralentir la propagation de la fissure.

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« Avant de pouvoir améliorer les performances des modèles de calotte glaciaire à grande échelle et les prévisions de l'élévation future du niveau de la mer, nous devons avoir une bonne compréhension, basée sur la physique, des nombreux processus différents qui influencent la stabilité de la plate-forme de glace », a déclaré Olinger.

Référence : « Le couplage océanique limite la vitesse de rupture pour l'événement de propagation de fissure de plate-forme glaciaire le plus rapide » par Stephanie D. Olinger et Bradley B. Lipofsky et Marin A. Denol, 05 février 2024, Fourni par l'Université du Golfe Arabique.
est ce que je: 10.1029/2023AV001023

La recherche a été financée par la National Science Foundation. Les co-auteurs sont Brad Lipofsky et Marine Degnole, tous deux membres du corps professoral de l'UW en sciences de la terre et de l'espace, qui ont commencé à conseiller leurs travaux à Harvard.

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La puce NVMe de l'iPhone 6S a été exploitée avec un PCB flexible

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La puce NVMe de l'iPhone 6S a été exploitée avec un PCB flexible

Psst ! Hé, gamin ! Vous souhaitez procéder à l'ingénierie inverse sur certains iPhones ? Eh bien, saviez-vous que les iPhones modernes utilisent PCIe, en particulier NVMe pour leurs puces de stockage ? Si oui, vous êtes-vous déjà demandé comment détecter ces communications ? Ce n'est plus étonnant, comme cette équipe de recherche Nous montre comment les exploiter Avec un interposeur BGA à circuit imprimé flexible (FPC) sur l'iPhone 6S, le premier iPhone à utiliser le stockage basé sur NVMe.

La recherche a été menée par [Mohamed Amine Khelif], [Jordane Lorandel]Et [Olivier Romain], et nous montre les détails de l'accès à une puce NVMe – à condition que vous soyez à l'aise avec le soudage BGA et que vous disposiez peut-être d'un appareil à rayons X pratique pour vérifier les erreurs. Au fur et à mesure que la recherche progressait, ils ont réussi à retirer la puce mémoire qui traitait des nuances de soudure, du manque d'emballage et du BGA, et ont ajouté une carte FR4 1:1 pour le premier test, qui s'est avéré concluant. Ensuite, ils ont créé un intermédiaire FPC qui a également exploité les broches de signal et de données, soudé la puce flash dessus, et l'iPhone 6S a démarré avec succès, analysant les lignes de données pour que nous puissions les voir.

Cela ressemble aux débuts d’une plateforme amusante pour la rétro-ingénierie des appareils iOS ou iPhone, et nous attendons avec impatience d’autres résultats ! Cette équipe de chercheurs En particulier, il était prolifique, abordant des sujets comme les attaques du MITM. I2C Et PleurerEn plus des recherches sur la sécurité des appareils et des smartphones de l'Internet des objets. Nous n'avons vu aucun fichier Eagle CAD publié pour les intrus, mais heureusement, la plupart des connaissances tournent autour de la technique de soudage, et l'article en décrit beaucoup. Vous voulez en savoir plus sur ces puces ? Nous avons parlé d'un autre pirate informatique qui a déjà tenté de les réutiliser. Ou peut-être souhaitez-vous en savoir plus sur NVMe ? Si tel est le cas, nous avons l’article pour vous.

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Nous te remercions [FedX] Pour le partager avec nous sur le serveur Hackaday Discord !

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