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一种让岛屿和海岸线 “生长” 的新方法

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    近十年来,
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    我和自组装实验室的同事们
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    一直在研究能够实现自我转换、
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    自我组装,
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    并适应环境的材料系统。
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    其中包括了我们早期的 4D 打印研究,
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    我们打印出物品,将其浸入水中,
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    而后,它们便会转变形态;
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    到后来我们做出会对温度和日光
    起反应的活性拉胀材料;
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    接着是最近研究的活性纺织材料,
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    它们能根据人体体温改变孔隙率;
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    我们的快速液体打印技术
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    能让我们打印出可充气结构,
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    这些结构会随气压变形,
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    在不同形态间转换;
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    还有我们的自组装研究,
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    把物体浸入水中,
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    它们就会对波浪能产生反应,
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    自组装成家具之类的精密物体。
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    或者是规模更大的,
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    我们研制出了直径一米
    用于探测大气参数的探空气球,
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    它们可以借助风能
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    在建筑工地上空进行组装。
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    在人员与仪器难以抵达的
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    危险环境或严酷的极端地带,
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    它们能在空域自行组装,
    填充的氦气耗尽之后
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    就会回到地面,
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    留下一个巨型球节架结构。
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    所有这些研究都是利用简单的材料,
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    用环境中的力将它们激活——
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    重力、风能、波浪能、温度、阳光——
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    让它们执行工作、
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    进行形态转化、自我组装等等。
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    不借助复杂的电动机械设备,
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    我们该如何建造智能物体呢?
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    不过最近,马尔代夫
    有个机构联系了我们,
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    他们有兴趣将这些研究以及思维方式
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    应用到他们面临的
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    一些气候变化的挑战中。
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    当有来自马尔代夫的人
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    与你联络时,
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    你要做的第一件事
    就是告诉他,你想去实地考察。
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    (笑声)
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    简直美妙极了。
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    于是我们去了马尔代夫,
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    而其实在离开时,我带走的是一种
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    对气候变化未来完全不同的看法。
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    因为你会感觉到马尔代夫正在沉没。
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    他们要完蛋了。他们该怎么办?
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    但当我离开时,我想的是,
    我们或许可以把马尔代夫
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    当作未来人造环境的典范,
    让他们能够适应气候变化,
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    而不受固有人造设施的局限。
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    不过针对海平面上升和气候变化,
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    一般来说有三种主要的应对方案。
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    一是无动于衷、逃之夭夭。
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    这个想法挺糟糕的。
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    由于世界上有超过 40% 的人口
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    住在沿海地区,
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    随着海平面上升、暴雨加剧,
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    越来越多的地方会没入水中,
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    因此解决这个苛刻的问题是当务之急。
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    二是修建屏障。
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    我们可以建防波堤。
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    但问题在于试图用静态的解决方法
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    去解决超不稳定的、高能的问题,
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    几乎可以肯定大自然会胜出。
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    所以这个方案也没用。
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    第三个方案是吹沙填海。
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    吹沙填海就是
    从深海里吸起一堆沙子,
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    然后用泵倾倒回海滩上。
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    如果你去美国东北沿岸
    或西海岸的任何沙滩,
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    你都能看到他们
    年复一年地吹沙填海,
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    只为了求生。
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    这并不是一个很好的解决方案。
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    在马尔代夫,他们也这么做,
    一个月内就能建成一座岛,
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    一座用吹沙填海修建的崭新岛屿。
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    但这对海洋生态系统
    非常、非常不好。
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    可他们已经吹沙填海成瘾了。
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    他们年复一年都要这么做。
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    但在他们建起那一座岛的时间里,
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    有三座沙洲已经自然形成了,
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    沙洲里沙子的量多到
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    足以让你的船搁浅在上面,
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    这就是所谓的 “实地考察” 。
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    工作非常辛苦。
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    (笑声)
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    波士顿那时候正好是冬天。
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    这些巨量的砂砾
    仅仅依靠波浪的力量
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    和海洋的形态
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    就能自然堆积而成。
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    于是我们开始对其进行研究。
    为什么会形成沙洲?
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    如果对这个问题进行发掘,
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    我们就能理解原理并加以应用。
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    它是基于海洋中的能量,
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    以及促进砂砾堆积的地形。
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    所以我们提出的方案是,
    运用大自然的力量
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    来加以建设,而非破坏。
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    在我在麻省理工大学的实验室里,
    我们安置了一个波浪水箱,
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    也就是一个能泵送波浪的大水箱,
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    然后我们把几何物体放进水里。
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    我们试了各种不同的几何形状。
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    波浪和这些几何形状相互作用,
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    形成湍流,并开始堆积砂砾,
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    于是,这些砂砾
    就开始自行形成沙洲。
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    这是一个俯瞰的画面。
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    在左侧能看到正在向前推进的沙滩。
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    在中间能看到形成的沙洲。
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    这些几何形状可以
    和波浪的力量合作进行建设。
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    接着我们开始制造这样的形状。
    这时是波士顿的二月。
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    我们使用了几大卷帆布,
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    这是一种可生物降解的材料,
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    非常便宜,很容易加工。
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    我们用这种帆布
    缝制出了巨大的口袋,
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    然后我们飞去了马尔代夫。
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    我知道各位在想什么,
    这不是骗人的 Fyre 音乐节。
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    (笑声)
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    这是现实生活,是真事。
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    我们行李箱里塞着
    这些帆布口袋飞了过去,
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    因为波士顿是冬天,
    所以我们都被晒脱了皮,
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    然后我们把这些口袋
    填满了沙,放进水下。
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    它们和水箱里的几何物体
    形状一模一样,
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    只不过这些是人类大小的。
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    我们把这些装满了沙子的巨型物体
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    放进了水里,它们其实
    就是一些简单的几何形状。
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    在这些物体正面,
    可以看到是清澈的水。
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    海浪翻涌而至,
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    非常清澈。
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    而在背面则出现了湍流,
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    水和沙混合在一起。
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    它导致了搬运作用,
    砂砾于是堆积起来。
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    你还能看到几条
    友好的黄貂鱼前来拜访。
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    左边是第一天,右边是第三天。
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    在浅色地方能看到,
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    仅仅经过两天,砂砾就开始了堆积,
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    并在沙中形成了涟漪。
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    这是去年二月底,
    这项工作的大部分还是进行时。
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    这项研究也才刚刚开始。
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    明年以及更久之后,
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    我们会通过卫星图像
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    以及测深学数据,
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    了解环境中的自然砂砾堆积
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    会造成哪些短期及长期影响。
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    而我们更长远的设想
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    是建造可下潜的几何物体,
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    就像是能够控制浮潜的潜水艇一样。
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    比如说可调配的人工礁石,
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    如果某个方向有风暴来临时,
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    就可以让这些人工礁石就位;
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    或者在季节交替时,
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    你可以使用这些可变的礁石结构,
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    来利用波浪能堆积砂砾。
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    我们觉得这项技术能够应用到
    全球各地的很多沿海地区
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    以及全球的岛屿国家。
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    但当我们想到智能环境,
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    想到智能建筑、智能汽车
    或者智能服装时,
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    这些通常意味着会消耗更多能源、
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    更多电池、设备、成本,
    且更加复杂,
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    最终,也更多是失败。
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    所以我们一直不断努力设想
    怎样用更少的资源创造更智能的东西?
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    怎样建造得更简单?
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    因此,我们的实验室,
    特别是这个项目所提倡的
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    是利用像沙子这样简单的材料,
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    借助环境中类似波浪的力量,
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    来堆积和适应。
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    我们想与大家一起携手,
    共同协作,来发展这个技术,
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    扩大它的规模,
    并运用这种思考方法。
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    我们认为这是一个
    应对气候变化的新模型,
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    提高我们的适应力与韧性,
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    而不再抵抗与恐惧。
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    请帮助我们把大自然的破坏力
    转化成自然的建设力。
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    谢谢。
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    (掌声)
Title:
一种让岛屿和海岸线 “生长” 的新方法
Speaker:
斯凯勒 · 提比茨
Description:

我们能否驾驭海洋的动向,来保护沿海社区免受海平面上升的威胁?设计师、TED 学者斯凯勒 · 提比茨(Skylar Tibbits)展示了他的实验室如何创造出一个由水下结构组成的动态应变系统,它能利用海浪的能量堆积砂砾,修复被侵蚀的海岸线——运用大自然的力量来加以建设,而非破坏。

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Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TEDTalks
Duration:
07:27

Chinese, Simplified subtitles

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