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法國科學雜誌《研究》期刊選出2010年全球十大科學發現與2011年值得追蹤的研究領域
標題：法國科學雜誌《研究》期刊選出2010年全球十大科學發現與2011年值得追蹤的研究領域
作者：中華民國駐法科技組
出處：http://stn.nsc.gov.tw/
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內容：
法國科學雜誌《研究》期刊（La Recherche）發表2010年十大科學發現的獲選名單，最重要的是發現讓地球多細胞生物出現時間往前推了15億年的化石，這項研究發表在2010年7月的英國科學雜誌《自然》期刊（Nature）上。其他如物理學、神經科學、古人類學、生物學等等領域，也都有重大發現。
英國曼徹斯特大學的Andre Geim與Konstantin Novoselov以石墨烯（graphene）研究獲得2010年諾貝爾物理學獎，這項研究在2009年初就被法國《研究》期刊列為2008年最重大的發現。《研究》期刊秉持關注明日科學的精神，同時也提出2011年值得關切的研究。
一. 2010年十大發現獲選名單
法國《研究》期刊選出的2010年十大科學發現如下：
1. 將多細胞生命起源往前推15億年的化石
2010年7月1日發表在英國科學雜誌《自然》期刊上的一篇文章指出，研究人員在非洲加彭一個約有21億年的化石中發現截至目前為止最古老的多細胞生命。在此之前，科學界認為多細胞生命形式僅在6億年前才開始大量出現。這項發現使得多細胞生命形式的發展時間提早了15億年。
2. 能捕捉電子運動的雷射
自1990年代成功發展出飛秒（femtoseconde）雷射脈衝後，科學界不斷研究如何縮短雷射脈衝，進而發展出極短暫的埃秒（attoseconde）脈衝。1埃秒相當於10的負18次方秒 。
科學界已經能夠利用埃秒脈衝來拍攝電子在原子與分子內部的移動路徑。德國馬克斯．普朗克研究院（Max Planck Institute）量子光學研究所的研究團隊以150埃秒脈衝觀察到氪氣正離子（ion krypon +）的價電子（électron de valence）運動情況；由瑞典Lund大學Anne L’Huillier主持的歐洲合作團隊則在氫分子和氘（deutérium）分子進行離子化之後，成功找出電子的位置。未來埃秒脈衝技術可協助物理學家繼續更深入的研究。
3. 大腦的依賴性和可塑性
只有20％至30％的酒精、煙草與古柯鹼慣用者才會達到美國《精神疾病診斷與統計手冊》（DSM）於1994年定義的依賴程度，亦即對某一物品的濫用已經導致使用者出現身體與精神上的障礙。
法國波爾多François-Magendie醫學研究中心的團隊於2010年6月首次在老鼠大腦中發現與藥物成癮有關的神經可塑性（plasticité neuronale），指出神經可塑性的轉變可能是導致藥物成癮者無法戒癮的原因。
4. 尼安德塔人的基因定序結果
德國馬克斯．普朗克研究院萊比錫分院的Svante Pääbo研究團隊於2010年5月7日發表尼安德塔人基因定序結果，指出現代歐洲人和亞洲人體內都帶有尼安德塔人的基因，顯示現代人種和尼安德塔人之間有混血現象。
5. 海洋綠色浮游生物正逐漸消失
水中能夠行光合作用的浮游生物是海洋食物鏈的最底層。這些浮游生物透過光合作用產生一半以上人類所需的氧氣，同時還能吸收30％由人類製造的二氧化碳。這些二氧化碳是溫室效應氣體的主要來源之一。
加拿大Dalhousie大學的Daniel Boyce於2010年7月29日在英國科學雜誌《自然》期刊中指出，這些海中浮游生物在二十世紀時，以平均每年1％的速度消失，對海洋、人類與氣候調節都造成重大的威脅。
6. 第一個由合成基因體控制的細菌
美國馬里蘭州John Craig Venter研究所投資4千萬美元，經過十五年的時間與二十多位研究員的努力，於2010年5月20日宣佈製造出全球第一個由合成基因體控制的細菌。
研究人員希望利用基因合成與轉植技術取得更微小的基因體，以便研究微小細胞的運作，進而製造出有能力合成醫藥產品或綠色燃料的細菌。
7. 質子尺寸比已知的更小
以往科學界公認最精準的質子半徑為0.8468飛米（femtomètre），但是一個由32名物理學家組成的國際團隊於2010年發現質子的半徑數值應為0.84184飛米。這項發現震撼了物理界，顯示物理學家目前尚無法精確地描述質子。
8. 重新編程的成人細胞
幾年前，科學界還無法想像可以相互轉換神經元、心肌細胞、胰島素細胞與真皮細胞，因為同一基因體會依不同的細胞形式而有不同的表達方式。直到2010年，研究人員終於成功將這些細胞轉化為成人細胞，而且無須先將這些細胞轉成誘導式多能幹細胞（iPS）。
研究人員希望未來能利用該技術將容易取得的血液細胞轉變成其他不同類型的細胞。
9. 用雷射冷卻分子
以往科學界認為將分子冷卻到使其無法動彈是一件極其困難的事情，直到2010年一個美國研究團隊利用雷射首次成功將分子冷卻到近乎絕對零度（攝氏零下273.15度）的溫度。這是一個很重要的進展，因為這些冷分子可以有眾多用途，例如用來精確測量其他物理常數或是運用在量子計算機上。
10. 基因治療乙型地中海型貧血
每年有6萬名新生兒罹患乙型地中海型貧血，30萬名新生兒患有鐮狀細胞貧血，這是全球最常見的兩種遺傳性疾病，主要是因為組成血紅素的乙型球蛋白（beta-globine）基因突變造成，嚴重者甚至會有生命危險，必須定期輸血。唯一可能的治療方式是進行骨髓移植，前提是必須找到合適的捐贈者。
2010年9月，由Leboulch教授領導的法國團隊表示他們已經成功利用基因療法來治療乙型地中海型貧血。2007年，一名年僅十八歲的病人同意利用他自己的骨髓幹細胞進行基因治療，三年後他已經不再需要接受輸血。第二名接受基因療法的病患已於2011年初開始接受治療。若一切順利，其餘八名病患也將加入治療的行列。在這十名志願受試者中，乙型地中海型貧血患者與鐮狀細胞貧血患者各佔五位。
上述法國學界的選項與美國《科學》期刊選出的2010年十大科學突破，除了「尼安德塔人的基因定序」與「細胞重組工程」這兩項與法國《研究》期刊相同外，其他八項重大發現則分別為(1)第一台量子機(Quantum machine)問世、(2)建立個人基因圖譜、(3)下世代的基因體學、(4)為迷途基因指出回家的路、(5)量子模擬器通過第一次關鍵測試、(6)分子動態模擬、(7)實驗鼠重返江湖，以及(8)愛滋病毒預防法。
另一個有趣的比較在於雙方對於2011年值得追蹤的研究主題的差異，其中美國《科學》期刊認為
1)即將在2011年產出具體數據的大型強子碰撞儀(LHC)、(2)選出有助於器官適應性的基因(Adaptation genes)、(3)美國國家點燃實驗設施(NIF)即將在2011年針對雷射熔解(Laser fusion)做最後一輪實驗、(4) 運用廣域中和抗體(bNABs)對抗頑強的變種病毒、(5)快速且充電方便的電動車，以及(6)在非洲進行第三階段人體試驗的瘧疾疫苗研究等六項，值得加以注意，而法國《研究》期刊則選擇底下十項研究方向：
二. 2011年值得追蹤的十項研究
法國科學雜誌《研究》期刊列出2011年值得追蹤的十項研究如下：
1. 胚胎幹細胞治療心臟疾病
巴黎的喬治．龐畢度歐洲醫院預計於2011年進行胚胎幹細胞治療心臟細胞的首次臨床試驗。該項試驗由外科醫生Philippe Menasché與研究員Michel Pucéat主持，計有六名患有心力衰竭的病人志願參與。
2. 利用小片段DNA定序技術清點土壤樣本中所有的物種
快速且低成本的焦磷酸定序技術（pyrosequencing）可以測定在土壤中找到的一小段DNA，讓研究員可以從只有幾匙容量的土壤採樣中獲知經常出現在樣本來源地的物種。這項新技術的試驗成果預計將於2011年初發表。
3. 歐盟考慮解除動物蛋白製品的限制
十年前歐盟禁止使用動物蛋白製品餵養人類食用的動物，因為當時狂牛症出現在以肉粉或骨粉餵養的牲畜中，而這些牲畜多半為人類所食用。如今歐盟考慮部份解除此一限制。法國目前由國家衛生安全署與國家食品委員會針對該議題進行研究。國家食品委員會預計於2011年6月提出研究報告，說明將動物蛋白製品重新引入歐洲的條件與社會接受度。
4. 衛星專用的降落傘
太空污染問題因圍繞在地球軌道上的5500噸碎片而引起關注。為了疏通地球低軌道上的碎片、清除壽命終了的衛星，預計將於2011年底進行新的技術測試，以解決相關問題。
5. 印度人口統計
印度預計將於2011年2月底完成十年一次的人口統計，除了清點個人與家庭資料，以利政府制定相關的公共政策之外，此次大清點還可以讓政府評估出生率變化、男女新生兒比例的失衡狀況、城市人口的增長與人口遷徙狀況。人口統計員還必須趁此機會取得年滿十五歲以上之國民的照片與指紋，以便為他們製作身分證，更重要的是完成印度首次國家人口登記制度。
6. 歐洲的大學排名
歐盟執委會於2008年決定耗資100萬歐元，採用自訂的標準來評量歐洲的大學，並預計於2011年夏天公佈排名結果。執委會參考全球知名的世界大學學術排名（ARWU），進行評估時會考量該大學在研究領域的表現，再加上其他評量標準如培訓品質、就業率、接待外國人的程度等等。為了使這份排行榜能真正對學生有所幫助，不同的學科會有不同的排名。
7. 巴黎-紐約的無碳飛行
標榜無碳的太陽能飛機Solar Impulse號已於2010年7月8日完成太陽能飛機史上最長的飛行。負責該項計畫的瑞士飛行員Bertrand Piccard與André Borschberg表示，太陽能飛機以平均時速40公里的速度成功地連續飛行了大約26個小時，證明全太陽能動力的飛機可以不分晝夜地飛行。
這架太陽能飛機的型號為HB-SIA，展翼寬度為60多公尺，與一架空中巴士A340相當，重量大約等於一輛汽車，配有11628個超薄太陽能電池，可以供電給四個10馬力的電動引擎。
研究團隊目前正在設計型號為HB-SIB的第二架太陽能飛機，希望能在2011年年底進行不著地跨洲與橫越大西洋的飛行，並於2013年實現環球一周的計畫。
8. 火星的視覺之旅
六位來自中國、歐洲與俄國的志願者共同參與一項名為「Mars 500」的虛擬火星任務計畫。六名參與者於2010年6月3日起進入一個由三個互連的太空艙組成的虛擬太空船中，模擬太空人來回火星的太空旅行情況。六名參與者必須在虛擬太空船中待上520天，直到2011年11月5日才能離開。
9. 歐洲核子物理學的優先方向
歐洲已經決定未來核子物理的三大優先研究方向分別是(1)改善粒子探測技術、(2) 研究新一代粒子加速器、(3)研究宇宙化學元素的產生與演化。歐洲核子物理網絡NuPNET已經於2011年1月針對這三大方向進行相關議題的計畫徵求，預計於2011年秋天遴選兩個或三個計畫，計畫期限為三年，預算為3至5百萬歐元。
10. 細菌與肥胖症
人體消化管內有100至150種總計共百萬億的細菌，形成被稱為「微生物」的腸道細菌。美籍研究員Jeffrey Gordon已經在2004年透過老鼠實驗，幾乎確定這些微生物在增加人體重量上佔有極重要的位置。法國國家研究署於2008年1月進行MicroObes計畫，48名志願接受實驗的肥胖者首先接受為期六週的低卡路里飲食，接著是為期六週的正常飲食。醫生會在每一階段前後測量這些受試者的體重、身高、血脂防等等數值。研究成果將於2011年公佈。
資料來源
法國研究雜誌(Le Recherch) 2011年1月No.448
http://www.larecherche.fr/content/parution/article.html?id=29034
美國科學雜誌(Science) 2010年12月17日Vol 330, No. 6011
http://www.sciencemag.org/content/330/6011/1604.summary
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National Science Council International Cooperation Sci-Tech Newsbrief
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作者：中華民國駐法科技組
出處：http://stn.nsc.gov.tw/
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法國科學雜誌《研究》期刊（La Recherche）發表2010年十大科學發現的獲選名單，最重要的是發現讓地球多細胞生物出現時間往前推了15億年的化石，這項研究發表在2010年7月的英國科學雜誌《自然》期刊（Nature）上。其他如物理學、神經科學、古人類學、生物學等等領域，也都有重大發現。
英國曼徹斯特大學的Andre Geim與Konstantin Novoselov以石墨烯（graphene）研究獲得2010年諾貝爾物理學獎，這項研究在2009年初就被法國《研究》期刊列為2008年最重大的發現。《研究》期刊秉持關注明日科學的精神，同時也提出2011年值得關切的研究。
一. 2010年十大發現獲選名單
法國《研究》期刊選出的2010年十大科學發現如下：
1. 將多細胞生命起源往前推15億年的化石
2010年7月1日發表在英國科學雜誌《自然》期刊上的一篇文章指出，研究人員在非洲加彭一個約有21億年的化石中發現截至目前為止最古老的多細胞生命。在此之前，科學界認為多細胞生命形式僅在6億年前才開始大量出現。這項發現使得多細胞生命形式的發展時間提早了15億年。
2. 能捕捉電子運動的雷射
自1990年代成功發展出飛秒（femtoseconde）雷射脈衝後，科學界不斷研究如何縮短雷射脈衝，進而發展出極短暫的埃秒（attoseconde）脈衝。1埃秒相當於10的負18次方秒 。
科學界已經能夠利用埃秒脈衝來拍攝電子在原子與分子內部的移動路徑。德國馬克斯．普朗克研究院（Max Planck Institute）量子光學研究所的研究團隊以150埃秒脈衝觀察到氪氣正離子（ion krypon +）的價電子（électron de valence）運動情況；由瑞典Lund大學Anne L’Huillier主持的歐洲合作團隊則在氫分子和氘（deutérium）分子進行離子化之後，成功找出電子的位置。未來埃秒脈衝技術可協助物理學家繼續更深入的研究。
3. 大腦的依賴性和可塑性
只有20％至30％的酒精、煙草與古柯鹼慣用者才會達到美國《精神疾病診斷與統計手冊》（DSM）於1994年定義的依賴程度，亦即對某一物品的濫用已經導致使用者出現身體與精神上的障礙。
法國波爾多François-Magendie醫學研究中心的團隊於2010年6月首次在老鼠大腦中發現與藥物成癮有關的神經可塑性（plasticité neuronale），指出神經可塑性的轉變可能是導致藥物成癮者無法戒癮的原因。
4. 尼安德塔人的基因定序結果
德國馬克斯．普朗克研究院萊比錫分院的Svante Pääbo研究團隊於2010年5月7日發表尼安德塔人基因定序結果，指出現代歐洲人和亞洲人體內都帶有尼安德塔人的基因，顯示現代人種和尼安德塔人之間有混血現象。
5. 海洋綠色浮游生物正逐漸消失
水中能夠行光合作用的浮游生物是海洋食物鏈的最底層。這些浮游生物透過光合作用產生一半以上人類所需的氧氣，同時還能吸收30％由人類製造的二氧化碳。這些二氧化碳是溫室效應氣體的主要來源之一。
加拿大Dalhousie大學的Daniel Boyce於2010年7月29日在英國科學雜誌《自然》期刊中指出，這些海中浮游生物在二十世紀時，以平均每年1％的速度消失，對海洋、人類與氣候調節都造成重大的威脅。
6. 第一個由合成基因體控制的細菌
美國馬里蘭州John Craig Venter研究所投資4千萬美元，經過十五年的時間與二十多位研究員的努力，於2010年5月20日宣佈製造出全球第一個由合成基因體控制的細菌。
研究人員希望利用基因合成與轉植技術取得更微小的基因體，以便研究微小細胞的運作，進而製造出有能力合成醫藥產品或綠色燃料的細菌。
7. 質子尺寸比已知的更小
以往科學界公認最精準的質子半徑為0.8468飛米（femtomètre），但是一個由32名物理學家組成的國際團隊於2010年發現質子的半徑數值應為0.84184飛米。這項發現震撼了物理界，顯示物理學家目前尚無法精確地描述質子。
8. 重新編程的成人細胞
幾年前，科學界還無法想像可以相互轉換神經元、心肌細胞、胰島素細胞與真皮細胞，因為同一基因體會依不同的細胞形式而有不同的表達方式。直到2010年，研究人員終於成功將這些細胞轉化為成人細胞，而且無須先將這些細胞轉成誘導式多能幹細胞（iPS）。
研究人員希望未來能利用該技術將容易取得的血液細胞轉變成其他不同類型的細胞。
9. 用雷射冷卻分子
以往科學界認為將分子冷卻到使其無法動彈是一件極其困難的事情，直到2010年一個美國研究團隊利用雷射首次成功將分子冷卻到近乎絕對零度（攝氏零下273.15度）的溫度。這是一個很重要的進展，因為這些冷分子可以有眾多用途，例如用來精確測量其他物理常數或是運用在量子計算機上。
10. 基因治療乙型地中海型貧血
每年有6萬名新生兒罹患乙型地中海型貧血，30萬名新生兒患有鐮狀細胞貧血，這是全球最常見的兩種遺傳性疾病，主要是因為組成血紅素的乙型球蛋白（beta-globine）基因突變造成，嚴重者甚至會有生命危險，必須定期輸血。唯一可能的治療方式是進行骨髓移植，前提是必須找到合適的捐贈者。
2010年9月，由Leboulch教授領導的法國團隊表示他們已經成功利用基因療法來治療乙型地中海型貧血。2007年，一名年僅十八歲的病人同意利用他自己的骨髓幹細胞進行基因治療，三年後他已經不再需要接受輸血。第二名接受基因療法的病患已於2011年初開始接受治療。若一切順利，其餘八名病患也將加入治療的行列。在這十名志願受試者中，乙型地中海型貧血患者與鐮狀細胞貧血患者各佔五位。
上述法國學界的選項與美國《科學》期刊選出的2010年十大科學突破，除了「尼安德塔人的基因定序」與「細胞重組工程」這兩項與法國《研究》期刊相同外，其他八項重大發現則分別為(1)第一台量子機(Quantum machine)問世、(2)建立個人基因圖譜、(3)下世代的基因體學、(4)為迷途基因指出回家的路、(5)量子模擬器通過第一次關鍵測試、(6)分子動態模擬、(7)實驗鼠重返江湖，以及(8)愛滋病毒預防法。
另一個有趣的比較在於雙方對於2011年值得追蹤的研究主題的差異，其中美國《科學》期刊認為
1)即將在2011年產出具體數據的大型強子碰撞儀(LHC)、(2)選出有助於器官適應性的基因(Adaptation genes)、(3)美國國家點燃實驗設施(NIF)即將在2011年針對雷射熔解(Laser fusion)做最後一輪實驗、(4) 運用廣域中和抗體(bNABs)對抗頑強的變種病毒、(5)快速且充電方便的電動車，以及(6)在非洲進行第三階段人體試驗的瘧疾疫苗研究等六項，值得加以注意，而法國《研究》期刊則選擇底下十項研究方向：
二. 2011年值得追蹤的十項研究
法國科學雜誌《研究》期刊列出2011年值得追蹤的十項研究如下：
1. 胚胎幹細胞治療心臟疾病
巴黎的喬治．龐畢度歐洲醫院預計於2011年進行胚胎幹細胞治療心臟細胞的首次臨床試驗。該項試驗由外科醫生Philippe Menasché與研究員Michel Pucéat主持，計有六名患有心力衰竭的病人志願參與。
2. 利用小片段DNA定序技術清點土壤樣本中所有的物種
快速且低成本的焦磷酸定序技術（pyrosequencing）可以測定在土壤中找到的一小段DNA，讓研究員可以從只有幾匙容量的土壤採樣中獲知經常出現在樣本來源地的物種。這項新技術的試驗成果預計將於2011年初發表。
3. 歐盟考慮解除動物蛋白製品的限制
十年前歐盟禁止使用動物蛋白製品餵養人類食用的動物，因為當時狂牛症出現在以肉粉或骨粉餵養的牲畜中，而這些牲畜多半為人類所食用。如今歐盟考慮部份解除此一限制。法國目前由國家衛生安全署與國家食品委員會針對該議題進行研究。國家食品委員會預計於2011年6月提出研究報告，說明將動物蛋白製品重新引入歐洲的條件與社會接受度。
4. 衛星專用的降落傘
太空污染問題因圍繞在地球軌道上的5500噸碎片而引起關注。為了疏通地球低軌道上的碎片、清除壽命終了的衛星，預計將於2011年底進行新的技術測試，以解決相關問題。
5. 印度人口統計
印度預計將於2011年2月底完成十年一次的人口統計，除了清點個人與家庭資料，以利政府制定相關的公共政策之外，此次大清點還可以讓政府評估出生率變化、男女新生兒比例的失衡狀況、城市人口的增長與人口遷徙狀況。人口統計員還必須趁此機會取得年滿十五歲以上之國民的照片與指紋，以便為他們製作身分證，更重要的是完成印度首次國家人口登記制度。
6. 歐洲的大學排名
歐盟執委會於2008年決定耗資100萬歐元，採用自訂的標準來評量歐洲的大學，並預計於2011年夏天公佈排名結果。執委會參考全球知名的世界大學學術排名（ARWU），進行評估時會考量該大學在研究領域的表現，再加上其他評量標準如培訓品質、就業率、接待外國人的程度等等。為了使這份排行榜能真正對學生有所幫助，不同的學科會有不同的排名。
7. 巴黎-紐約的無碳飛行
標榜無碳的太陽能飛機Solar Impulse號已於2010年7月8日完成太陽能飛機史上最長的飛行。負責該項計畫的瑞士飛行員Bertrand Piccard與André Borschberg表示，太陽能飛機以平均時速40公里的速度成功地連續飛行了大約26個小時，證明全太陽能動力的飛機可以不分晝夜地飛行。
這架太陽能飛機的型號為HB-SIA，展翼寬度為60多公尺，與一架空中巴士A340相當，重量大約等於一輛汽車，配有11628個超薄太陽能電池，可以供電給四個10馬力的電動引擎。
研究團隊目前正在設計型號為HB-SIB的第二架太陽能飛機，希望能在2011年年底進行不著地跨洲與橫越大西洋的飛行，並於2013年實現環球一周的計畫。
8. 火星的視覺之旅
六位來自中國、歐洲與俄國的志願者共同參與一項名為「Mars 500」的虛擬火星任務計畫。六名參與者於2010年6月3日起進入一個由三個互連的太空艙組成的虛擬太空船中，模擬太空人來回火星的太空旅行情況。六名參與者必須在虛擬太空船中待上520天，直到2011年11月5日才能離開。
9. 歐洲核子物理學的優先方向
歐洲已經決定未來核子物理的三大優先研究方向分別是(1)改善粒子探測技術、(2) 研究新一代粒子加速器、(3)研究宇宙化學元素的產生與演化。歐洲核子物理網絡NuPNET已經於2011年1月針對這三大方向進行相關議題的計畫徵求，預計於2011年秋天遴選兩個或三個計畫，計畫期限為三年，預算為3至5百萬歐元。
10. 細菌與肥胖症
人體消化管內有100至150種總計共百萬億的細菌，形成被稱為「微生物」的腸道細菌。美籍研究員Jeffrey Gordon已經在2004年透過老鼠實驗，幾乎確定這些微生物在增加人體重量上佔有極重要的位置。法國國家研究署於2008年1月進行MicroObes計畫，48名志願接受實驗的肥胖者首先接受為期六週的低卡路里飲食，接著是為期六週的正常飲食。醫生會在每一階段前後測量這些受試者的體重、身高、血脂防等等數值。研究成果將於2011年公佈。
資料來源
法國研究雜誌(Le Recherch) 2011年1月No.448
http://www.larecherche.fr/content/parution/article.html?id=29034
美國科學雜誌(Science) 2010年12月17日Vol 330, No. 6011
http://www.sciencemag.org/content/330/6011/1604.summary
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