梁曉妮 駱月珍 雷俊

(浙江省氣象服務(wù)中心，浙江杭州310017)

0 引言

大量研究表明全球氣候正在發(fā)生變化，而大部分變暖是由人類活動(dòng)造成的。經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，極大依賴于化石燃料的燃燒，而這將導(dǎo)致溫室氣體的大量釋放。在過(guò)去的100年中，中國(guó)也和世界其它國(guó)家一樣，正經(jīng)歷著顯著的氣候變化。

以氣候變暖為主要特征和趨勢(shì)的全球氣候變化正在加劇人類生存環(huán)境的惡化。氣候事件本身可直接危害人類的健康和生命安全，而由氣候變化引起的生態(tài)環(huán)境變化可能產(chǎn)生更為廣泛的適合媒介生物及病原體孳生的環(huán)境，引起疾病分布范圍的擴(kuò)大和流行強(qiáng)度的增強(qiáng)，加劇傳染病的傳播。氣候變化也可能引起大范圍的極端天氣事件，包括臺(tái)風(fēng)、洪水、暴風(fēng)雪、風(fēng)暴、干旱和山體滑坡。已有數(shù)據(jù)表明，世界范圍內(nèi)的許多地區(qū)，日死亡的增加與極端氣候變化有關(guān)。WHO(世界衛(wèi)生組織)估測(cè)在最近的30年中有超過(guò)15萬(wàn)的死亡病例以及500萬(wàn)疾病而導(dǎo)致的傷殘人士都受到氣候變化的影響。

在此背景下，本文將近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)氣候變化對(duì)人類疾病的影響的研究進(jìn)行概括綜述，一方面指出氣候變化下極端氣候事件對(duì)疾病的發(fā)生和死亡將產(chǎn)生深刻影響;另一方面，在意識(shí)到了氣候變化對(duì)人類健康的負(fù)面作用之后，介紹了國(guó)際上進(jìn)行的對(duì)人類未來(lái)熱引起的疾病死亡率的預(yù)測(cè)計(jì)劃，提高人們對(duì)氣候變化以及其對(duì)人類疾病的影響的認(rèn)識(shí)，為今后醫(yī)療氣象的研究提供參考。

1 極端氣候事件對(duì)疾病的影響研究

對(duì)氣候均值的偏離都幾乎必然影響到熱浪和暴雨等極端氣候現(xiàn)象的頻率，在氣候變暖背景下，熱浪、風(fēng)暴、洪水、干旱、極寒天氣等極端氣候事件會(huì)通過(guò)各種方式對(duì)人類健康造成影響，另外臭氧層破壞、空氣污染加劇等間接因素也共同威脅著人類的健康。

1.1 高溫?zé)崂伺c疾病

大量文獻(xiàn)表明溫度的增加會(huì)增加與天氣相關(guān)疾病的發(fā)病率以及死亡率。Knowlton等研究發(fā)現(xiàn)，極端氣溫主要是引起心腦血管和呼吸疾病導(dǎo)致的死亡，尤其是對(duì)于老年人［1］。McMichael等人的研究表明，對(duì)于那些最熱的月份，氣溫超過(guò)30℃的地區(qū)，氣溫每升高1℃，就會(huì)增加3%的死亡率。Basu R等的研究指出，在北美，一天內(nèi)大約每4.7℃的增溫，就對(duì)應(yīng)著2.6%的心血管疾病死亡率的增加，對(duì)于心臟方面的疾病也有同樣的危險(xiǎn)［2］。

Rogot E等認(rèn)為高溫能引起生理上深刻的變化，如血液粘性和心輸出量的增加，這些將導(dǎo)致脫水、低血壓，甚至是內(nèi)皮細(xì)胞的壞死［3］。Ockene等的臨床試驗(yàn)表明，在高溫下，血液粘性和血清膽固醇水平升高［4］。Tsai等認(rèn)為高溫會(huì)加速冠狀動(dòng)脈疾病和腦血管的梗塞［5］。Flynn A的研究表明，在高溫期間，導(dǎo)致死亡最可能的原因是血栓栓塞疾病和嚴(yán)重的心律不齊以及熱引起的休克等［6］。

總之，未來(lái)氣候變化只會(huì)加劇高溫?zé)崂藢?duì)人類健康的影響，這一點(diǎn)已經(jīng)獲得了普遍的認(rèn)識(shí)，然而在氣候變得更加極端之前，需要更多的研究證實(shí)高溫對(duì)疾病的影響途徑和機(jī)制，以便人們更好的應(yīng)對(duì)。

1.2 極端低溫與疾病

寒冷、低溫等氣候異常對(duì)人類健康的影響也越來(lái)越引起研究人員的重視。Spencer FA等的研究發(fā)現(xiàn)，在冬天，急性心肌衰弱侵害的發(fā)生比在夏天增加了53%［7］。Morabito M指出，當(dāng)日平均氣溫低于26.2℃，急性冠狀病綜合征增加30%～70%。如果日平均氣溫降低，那么每天的心血管疾病病人都會(huì)增加(降低10℃，將會(huì)在65歲以上人群中增加19%的心血管發(fā)病率)［8］。Danet等的研究表明，氣溫降低10℃，將引起冠狀疾病發(fā)生率增加13%，伴隨癥狀以及冠狀病死亡增加11%，同時(shí)增加26%的復(fù)發(fā)率［9］。

大量試驗(yàn)試圖找出冷應(yīng)激如何引起人體生理變化，從而認(rèn)識(shí)和預(yù)防寒冷、低溫對(duì)人類健康產(chǎn)生的影響。Argiles A等的研究表明，血液的平均收縮壓和舒張壓在冬天最高在夏天最低［10］。Keatinge WR發(fā)現(xiàn)冷應(yīng)激會(huì)引起血壓增加、交感神經(jīng)活動(dòng)頻繁以及血小板的聚集［11］。冷能引起血壓的增加，這歸因于心輸出量的增加，Cui J為證明這一結(jié)論所做的試驗(yàn)表明，冷應(yīng)激首先是導(dǎo)致肌肉交感神經(jīng)系統(tǒng)活動(dòng)的增加，而接下來(lái)是人體提升外部抵抗力活動(dòng)的增加［12］。The Eurowinter Group 針對(duì)歐洲人的試驗(yàn)則表明，冷能引起心跳加速，全身血管阻力的增加，血漿腎上腺素、血管收縮神經(jīng)縮氨酸水平以及血壓的增加［13］。Nabel EG等發(fā)現(xiàn)，在冷加壓試驗(yàn)中，冠狀動(dòng)脈粥樣硬化被證明與冷有關(guān)的交感神經(jīng)變化相關(guān)，潛在的改變了心肌需氧量和供氧量之間的平衡［14］。激光多普勒血流儀［15］、體積描記器［16］和手指皮膚溫度等都證實(shí)了冷能引起皮膚組織的血管收縮［17］。

世界范圍內(nèi)，快速積累的溫室氣體，不僅使平均溫度增加，也增加了溫度的變化。這一變化迫使人們要更好的認(rèn)清極端氣溫對(duì)健康的影響，包括熱浪和寒冷。

1.3 大氣污染與疾病

現(xiàn)有對(duì)大氣污染的研究主要表現(xiàn)為兩方面的認(rèn)識(shí)，有人認(rèn)為其對(duì)溫度－死亡率之間的關(guān)系有影響，有人卻認(rèn)為是干擾因素。Medina-Ramon等和Ren等的研究認(rèn)為大氣污染是溫度和死亡率之間關(guān)系的干擾項(xiàng)［18－19］，而B(niǎo)asu等和Zanobetti等的研究則認(rèn)為沒(méi)有證據(jù)證明其干擾作用，大氣污染和溫度對(duì)死亡率的影響基本相互獨(dú)立［20－21］。

Jiminez-Conde等的一項(xiàng)針對(duì)婦女的研究顯示增加粒子濃度會(huì)增加心血管疾病的發(fā)病率，直徑小于2.5μm的粒子每增加10μg/m3，心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)比率將增加1.24［22］。在低空氣污染的赫爾辛基地區(qū)，也發(fā)生同樣的影響，這說(shuō)明極端精細(xì)的粒子(直徑小于0.1μm)會(huì)增加中風(fēng)死亡的風(fēng)險(xiǎn)［23］。Lin C等考察了中風(fēng)住院病例與幾種污染物之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)直徑小于10μm的懸浮粒子和二氧化硫各自獨(dú)立的負(fù)面影響。而其它污染物對(duì)腦血管和心血管疾病發(fā)生的影響，僅有二氧化碳的影響達(dá)到了統(tǒng)計(jì)學(xué)上的意義［24］。

而Qian Z等發(fā)現(xiàn)，在因炎熱的夏季而被稱為“火爐”的武漢，高溫會(huì)增強(qiáng)PM10對(duì)心肺疾病的影響，盡管在高溫期PM10濃度比在正常的或低溫期更低［25］。而一些空氣污染物的濃度則會(huì)受到溫度的影響，如臭氧的濃度在熱天是增加的。Zhang Y等的流行病學(xué)研究還證明臭氧危害也與溫度增加有關(guān)［26］?？偠灾髿馕廴緦?duì)人類健康產(chǎn)生不利的影響，但是其中的影響機(jī)制還不明確，通過(guò)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)還很難得出結(jié)論。

由于氣候變化，城市的大氣污染很可能增加，因此未來(lái)城市人口將更多的暴露在高溫和大氣污染中［27］。大氣污染(如臭氧)的增加和極端高溫事件經(jīng)常同時(shí)發(fā)生，未來(lái)因熱引起的死亡的原因不僅表現(xiàn)為溫度的作用，也很可能是因?yàn)殚g接的原因，如溫度升高引起的臭氧的增加，或者是高溫和大氣污染的協(xié)同作用［28］。因此有必要去認(rèn)識(shí)高溫和大氣污染對(duì)死亡的任何可能的共同作用，而不僅僅是溫度的作用［29］。

2 氣候變化與疾病死亡率預(yù)測(cè)研究

2.1 預(yù)測(cè)疾病死亡率的必要性和可能性

IPCC 報(bào)告指出炎熱的天氣在未來(lái)可能導(dǎo)致更多的與熱有關(guān)的死亡率。全球一半以上人口居住的城市，由于城市熱島效應(yīng)的影響，粗劣的城市設(shè)計(jì)和規(guī)劃，以及空氣污染和熱之間的相互作用，使得城市人口更易受到全球變暖的影響。

各種研究試驗(yàn)方法被用于證明溫度對(duì)死亡率的影響，包括描述、病例對(duì)照、病例交叉，時(shí)間序列法，空間和天氣圖方法。一般而言，時(shí)間序列和病例交叉方法對(duì)于研究溫度－死亡率之間單一的或多重的關(guān)系方面較為有效。

許多研究證明了高溫和死亡率之間的關(guān)系，然而需要更多的對(duì)于未來(lái)氣候變化對(duì)死亡率的影響的研究。在未來(lái)氣候不確的背景下，情景預(yù)測(cè)作為主要的方法用于政府決策和計(jì)劃。IPCC在排放情景特別報(bào)告中提出一系列的未來(lái)氣候情景(SRES)［30］。這些情景沒(méi)有賦予概率值，因而都被認(rèn)為是未來(lái)可能的情景，其區(qū)別基于人口、技術(shù)、政治、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不同［30］。這些情景不僅用于更好的預(yù)測(cè)未來(lái)，而且能更好的理解氣候變化的不確定性，從而幫助決策者在一系列可能的未來(lái)情境下得出更好的結(jié)論。

大量的方法被應(yīng)用于預(yù)測(cè)未來(lái)氣候變化下的與熱有關(guān)的死亡率。盡管每一種方法都存在局限性，卻提供了在氣候變化情景下預(yù)測(cè)熱引起的死亡率的可能。預(yù)測(cè)熱引起的死亡率要求分析歷史的溫度－死亡率關(guān)系函數(shù)，同時(shí)需要考慮未來(lái)氣候、人口和氣候適應(yīng)性的變化。一些研究人員已經(jīng)在不同的氣候變化情境下預(yù)測(cè)了熱引起的死亡率，在不同的排放情景下預(yù)測(cè)死亡率有很大的不同，表明溫室氣體減緩政策對(duì)保護(hù)人類健康有很重要的作用。盡管預(yù)測(cè)方法仍處于初期且存在局限，基于證據(jù)的未來(lái)氣候變化對(duì)人類健康的影響評(píng)估顯得尤為緊迫。

盡管未來(lái)氣候變化的程度仍有不確定性，然而，氣候模擬實(shí)驗(yàn)認(rèn)為未來(lái)的熱浪將更經(jīng)常的發(fā)生，且強(qiáng)度更強(qiáng)、持續(xù)得更久?？紤]到我們對(duì)未來(lái)人口對(duì)熱的敏感性的認(rèn)識(shí)仍不明確，因此利用各種方法得到氣候變化對(duì)健康的最合理的影響就顯得很重要。進(jìn)一步的研究需要提供更強(qiáng)的與熱有關(guān)的死亡的理論框架，包括對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、土地使用情況、空氣污染和改善戰(zhàn)略的更好的認(rèn)識(shí)。

2.2 預(yù)測(cè)氣候變化下的疾病死亡率需要考慮的問(wèn)題

2.2.1 溫度指標(biāo)的選擇

預(yù)測(cè)未來(lái)死亡率基于歷史的溫度和死亡率之間的函數(shù)關(guān)系，其被應(yīng)用于氣候變化模式和排放情景，去評(píng)估未來(lái)熱引起的死亡率。因此，選擇哪一個(gè)溫度量作為預(yù)測(cè)死亡率的最好的指標(biāo)是很重要的。

日最高氣溫和平均氣溫常被用來(lái)衡量熱的程度。也有使用復(fù)合指數(shù)的，這樣能夠考察外界的溫度、濕度和其它氣象要素的綜合作用。例如，天氣學(xué)方法就是基于氣團(tuán)的研究方法，用于量化天氣和露點(diǎn)溫度、風(fēng)速、云量、氣壓以及其它要素之間的關(guān)系。表觀溫度和溫濕指數(shù)就反應(yīng)了溫度和濕度的共同作用。Kalkstein和Greene利用空間天氣學(xué)方法評(píng)估美國(guó)的氣候－死亡率之間的關(guān)系［31］。Hayhoe等認(rèn)為在加利福尼亞，最高溫度的臨界值與熱引起的死亡率升高有關(guān)［32］。Barnett等人試圖證明溫度的哪一個(gè)衡量方法對(duì)預(yù)測(cè)死亡率是最優(yōu)的。他們比較了7個(gè)溫度值:最高、平均和最低溫;最高、平均和最低表觀溫度以及溫濕指數(shù)，資料來(lái)源是美國(guó)107個(gè)城市的1987—2000年的日資料。結(jié)果表明沒(méi)有哪一個(gè)指標(biāo)更優(yōu)。這些值之間的高相關(guān)性表明它們對(duì)死亡率的預(yù)報(bào)能力基本相同。因此，可根據(jù)實(shí)際需要選擇合適的溫度衡量方法，如使用平均溫度，這在氣候模式中比較普遍［33］。

選擇研究溫度－死亡率的時(shí)間段也是很重要的。對(duì)于同一個(gè)城市而言，溫度－死亡率之間的關(guān)系在1960年代和2000年代的表現(xiàn)就不一樣。原因可能是社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人口統(tǒng)計(jì)信息的變化和人類氣候適應(yīng)性的不同。由于日死亡數(shù)據(jù)在許多城市里沒(méi)有早于1990年的，因此1996—2005年，以2000年為中心的這一時(shí)間段，被認(rèn)為可用于作為基本的研究時(shí)間。

2.2.2 未來(lái)氣候情景的選擇

未來(lái)氣候狀況的模擬也是預(yù)測(cè)未來(lái)疾病死亡率的重要問(wèn)題之一。IPCC定義的未來(lái)溫室氣體排放的情景主要分為4組:第1組(A1)代表快速的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，全球人口達(dá)到頂峰，以及高效的新技術(shù)的應(yīng)用，其中又分為3個(gè)分組，分別是很強(qiáng)的燃料排放組(A1FI)、無(wú)燃料排放組(A1T)和平衡組(A1B);第2組(A2)代表高速的人口增長(zhǎng)，低速的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)發(fā)展;第3組(B1)代表的人口狀況與第一組一致，而高速發(fā)展的是服務(wù)和信息經(jīng)濟(jì);第4組(B2)代表了人口和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的中間型，并保持區(qū)域性的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境的可持續(xù)性。利用不同的大氣環(huán)流模式，上述情景可以模擬未來(lái)的氣候。由于不同的大氣環(huán)流模式有不同的優(yōu)勢(shì)和缺點(diǎn)，IPCC認(rèn)為沒(méi)有任何一個(gè)單一的環(huán)流模式是最好的。因此選擇合適的氣候模式也是很重要的［34］。

氣候變化情景將決定預(yù)測(cè)熱引起的死亡率的大小。因此，在影響評(píng)估時(shí)應(yīng)考慮不同的排放情景，提供一系列的未來(lái)氣候和健康之間的可能的影響關(guān)系。這些不確定的關(guān)系也在英國(guó)的氣候?qū)嶒?yàn)中得到證實(shí)，實(shí)驗(yàn)使用了高、中和低的排放情景，這也與IPCC所述的第1組的第1分組(A1FI)、第1組的第3分組(A1B)和第3組(B1)情景相對(duì)應(yīng)。

2.2.3 人類氣候適應(yīng)性的變化

氣候適應(yīng)性是人體適應(yīng)他們所處的環(huán)境的生理調(diào)節(jié)過(guò)程。在更暖和的地區(qū)，溫度的臨界值趨向于更高，這反應(yīng)了氣候適應(yīng)性的作用。Balloux等認(rèn)為，生活在較寒冷地區(qū)的人，線粒體多樣性水平較低，同時(shí)發(fā)現(xiàn)，生活在不同溫度下的人們的基因也存在差異［35］。這些研究表明氣候決定的自然選擇結(jié)果導(dǎo)致形成了目前人類線粒體基因組序列的分布。隨著經(jīng)濟(jì)水平的提高，人們通過(guò)增加使用空調(diào)、減少運(yùn)動(dòng)、改善房屋設(shè)計(jì)和城市規(guī)劃，都能夠逐漸適應(yīng)極端高溫天氣。隨著時(shí)間推移，人類可能適應(yīng)日益升高的氣溫，這也是影響死亡率研究的問(wèn)題之一。

因此，氣候變化導(dǎo)致基因多態(tài)性的變化以及因此導(dǎo)致的人類對(duì)氣候的適應(yīng)性的改變，從而對(duì)人類疾病發(fā)生率和死亡率產(chǎn)生影響，它們之間如何發(fā)生聯(lián)系以及會(huì)產(chǎn)生多大的影響，目前還沒(méi)有定論，還有待進(jìn)一步的研究。

有研究者綜合考慮氣候適應(yīng)性的變化進(jìn)行溫度－死亡關(guān)系的研究。其中的一個(gè)方法是，在相似的城市中使用暴露－反應(yīng)曲線進(jìn)行試驗(yàn)，利用所選擇的相似的城市現(xiàn)在的氣候狀況，能夠最接近的反映和模擬出目標(biāo)城市未來(lái)的氣候狀況。例如，Knowlon等模擬紐約的氣候適應(yīng)性，則是利用由華盛頓、亞特蘭大和佐治亞州1973—1994年的平均夏季氣溫推導(dǎo)的溫度－死亡率反應(yīng)公式來(lái)反映紐約2050年代的溫度和疾病狀況［36］。另一個(gè)方法是在目標(biāo)城市中選擇相似的夏季來(lái)模擬氣候適應(yīng)性，Hayhoe等研究未來(lái)氣候適應(yīng)性依據(jù)歷史上記錄的最熱的夏季中的溫度－死亡率關(guān)系來(lái)進(jìn)行［37］。

3 結(jié)語(yǔ)

總之，有足夠的證據(jù)表明氣候變化威脅著人類的健康。未來(lái)的研究應(yīng)該提供適應(yīng)氣候變化的方法，改善氣候－健康關(guān)系特征?；趪?guó)內(nèi)外大量的對(duì)氣候變化下醫(yī)療氣象研究的結(jié)論，我們發(fā)現(xiàn)氣候均值的偏離必然導(dǎo)致極端氣候事件的增加，在氣候變化和更大的氣溫的極端變化下，這種影響只會(huì)加強(qiáng)而不是減弱。研究氣候變化對(duì)人類健康的影響，更重要的是研究極端氣候事件對(duì)人類疾病的影響途徑和機(jī)制，同時(shí)，大量研究表明，氣候變化對(duì)亞人群(如老人和小孩)的影響更大，不過(guò)也有研究指出城市熱島效應(yīng)和空氣污染的加劇，使得城市人口成為氣候變化下的易感人群和脆弱人群，針對(duì)不同人群特征(如年齡、性別、是否有疾病史等)展開(kāi)研究可以更精確的確定氣候變化對(duì)人類的影響，另外，大氣污染與氣候變化，尤其是高溫之間的關(guān)系越來(lái)越引起人們的重視，它們對(duì)疾病的影響究竟是相互獨(dú)立還是協(xié)同的作用是未來(lái)研究的課題之一，而大氣環(huán)流模式的發(fā)展和未來(lái)氣候情景的確定為醫(yī)療氣象的研究提供了有利的工具。

在氣候變化與人體健康科研和業(yè)務(wù)方面，目前我國(guó)尚存在很大的不足，如基本數(shù)據(jù)獲得困難，衛(wèi)生信息系統(tǒng)不健全，防治措施滯后等等。此外，我國(guó)現(xiàn)有的相關(guān)研究中，大多是氣象條件對(duì)疾病影響方面的，極少是嚴(yán)格意義上的氣候變化對(duì)人體健康的影響研究。今后在開(kāi)展氣候變化與人類健康的研究可以考慮以下幾方面的問(wèn)題:

1)確認(rèn)溫度對(duì)疾病影響的臨界點(diǎn)。熱對(duì)健康的影響可利用溫度的臨界值和曲線的斜率表示。溫度－死亡率常常表現(xiàn)為非線性的U、V或J型，即當(dāng)氣溫低于或高于某一臨界溫度時(shí)，隨著溫度的降低或升高，某一類疾病的發(fā)病率和死亡率逐漸升高［38－39］。確定某一疾病的溫度臨界值，即熱的危害開(kāi)始出現(xiàn)的溫度，對(duì)疾病預(yù)防可以起到積極的作用。

2)研究不同人群適應(yīng)氣候變化的比較研究。開(kāi)展針對(duì)亞人群(如老年人和兒童)以及易感人群和脆弱人群的研究，為特定人群制訂有針對(duì)性的預(yù)防措施提供依據(jù)。

3)建立健全健康疾病登記或數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)。在許多發(fā)達(dá)國(guó)家，疾病發(fā)病和死亡的登記系統(tǒng)較為健全，為疾病的發(fā)生、變化研究提供可靠的資料保障。收集和加強(qiáng)監(jiān)控可能影響健康的數(shù)據(jù)，如極端氣溫導(dǎo)致的死亡率、極端天氣事件影響的媒介傳播疾病、空氣質(zhì)量、花粉和霉菌數(shù)量、經(jīng)食物和水傳染的疾病和精神疾病等是未來(lái)開(kāi)展疾病研究的基礎(chǔ)。

4)開(kāi)發(fā)建立氣候變化與人體健康早期預(yù)警系統(tǒng)和應(yīng)急預(yù)案等相應(yīng)的適應(yīng)技術(shù)。如果人們想要有效的減少因氣候變化導(dǎo)致的死亡，那么這些研究對(duì)于能夠在更極端的氣候變化到來(lái)之前制定計(jì)劃和采取有效措施是很重要的。

5)加強(qiáng)大氣污染與氣候變化之間關(guān)系的研究。環(huán)境和大氣污染問(wèn)題日益突出，而其與氣候變化，尤其是高溫?zé)崂酥g可能存在相互作用，并且可能共同的對(duì)人類健康產(chǎn)生影響。在加速城市化和氣候變暖的大背景下，大氣污染和城市熱島效應(yīng)將使城市人口受到更大的威脅，因此，有必要加強(qiáng)大氣污染與氣候變化以及它們對(duì)疾病的影響研究。

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