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第 3 4卷第 5期 2 0 0 7年 1 0月 中 国 地 质 GEoLo GY I N CHI NA Vo l _ 3 4． NO． 5 oC t ． ． 2 00 7 内蒙古东南部晚古生代裂谷区花岗质岩石锆石 S HR I MP U P b定年及其地质意义 鲍庆 中 张长捷 吴之理 2王 宏 李 伟 桑家和 2刘永 生 2 1 ． 中国地质调 查局 沈阳地质矿产研究所， 辽宁 沈阳1 1 0 0 3 2 ； 2 ． 内蒙古地质矿 产勘查院 ． 内蒙古 呼和浩特0 1 0 0 1 0 提要 该区花岗质岩石主要岩性为石英 闪长岩 、 英 云闪长岩 、 花岗闪长岩 、 二长花岗岩和正长花 岗岩。 通过对石英闪长 岩锆石 S HRI MP U P b定 年lj 1 ． 所获得年龄 为 3 1 3 5 Ma ～ 3 2 3 4 Ma ， 属 于晚石炭世侵入体 ； 前进 场和达青 二长花 岗岩各单 元岩体均侵入 了该 区早二叠世寿 山沟组海陆交互 相碎 屑沉积岩 ， 侵入接触关系明确 ． 红柱石角岩发育。 测得 前进场岩体 和达青岩体锆石 S HRI MP U P b年龄分别为 2 8 0 ． 8 3 ． 6 Ma 和 2 8 1 ．5 0 ． 5 Ma ． 说 明岩体形 成于早二叠 世晚期 ； 乌兰陶勒盖正长花 岗岩岩体获得 了 2 5 9 Ma 、 羊角林高勒二 长花 岗岩为 2 4 6 - 2 1 6 Ma 的 u P b同位 素年龄 ． 说 明在晚二叠世一三叠世又有一次侵入高峰 。石炭一二叠纪裂谷发育时期 ， 部分跨入三叠纪 ． 先后有 3次侵入高峰 ， 即 晚石炭世的石英 闪长岩 、 早 二叠世 的英云闪长岩一 二长 花岗岩 、 晚二叠世一三叠纪的二长花岗岩一 正长花 岗岩。 关键词 花岗质岩石 ； 锆石 S HRI MP U P b定年 ； 晚古生代裂谷 区； 内蒙古东南部 中图分类号 P 5 9 7 文献标志码 A 文章 编号 1 0 0 0 - 3 6 5 7 2 0 0 7 0 5 0 7 9 0 0 9 研究表明．原来被认为属晚古生代晚期 的贺根山蛇绿岩 带 ． 已被证明是早 、 中泥盆世形成的【} ， 。 现在已有愈来愈多的 资料表 明石炭一 二叠纪时在本 区广泛形成具有双峰式火 山岩 活动和碱性花 岗岩侵位 ． 该时期已不存在大洋 ． 那时 的主要地 质作用是裂谷作用l1 这些资料和前苏联地质学者 在蒙 古 国的研究成果可 以互相印证 ． 特别 是他 们在南蒙 古划分的 戈壁 天山裂谷 和内蒙古的宝力格 裂谷实 际上 是同一个 晚石 炭世 的大陆裂谷带 这些进展说 明南北两大陆的碰撞早在石 炭纪之前就 已经发生 1 地质概况 研究 区位 于锡林浩特东北部 ． 在研究区西南部和北部 出 露前 石炭纪地 质块体 ． 呈北东 向展布 ， 主要地 质体有锡林郭 勒杂 岩块 体和乌斯 尼黑 蛇绿 混杂 岩块 体。在线性块 体两侧 ， 为北东向展 布之裂谷沉积 物 ．包括 本巴图组海相 陆源 碎屑 岩 、 阿木 山组碳酸盐岩 、 寿山沟组海陆交互相陆源碎屑岩 、 大 石寨组 中基性一中酸性 火山岩 、 和哲斯组碎 屑岩夹碳酸盐岩 。 这些石炭一二叠纪地层 呈不 整合关 系覆于前 石炭纪块 体之 上 笔者根据最近在该区所做工作 ． 综合前人最新资料【1 ll 1 z 2 嘎 ． 认为前 石炭纪块体形成于早古生代晚期 到晚古生代早期。 该 区在晚石炭世至早 二叠世时期为拉张环境 ． 沉积 了从 粗碎屑岩一 碳 酸盐岩一 细碎屑沉积岩 中二叠世再次拉张形成 海盆地 ． 形成 了大石寨组海相双峰式火 山岩和哲斯组海 相粗 碎屑岩 ； 晚二叠世开始抬升 ． 海水退 出 ． 伴之 以林西组 陆相盆 地和 山间盆地沉积 这期 间． 在隆起区及 裂谷 区形成 了大面 积分布之石英闪长岩岩体 c 、 英云 闪长岩一 二长花岗岩体一 钾长花 岗岩岩体 P ， 一 P 。主要岩体 表 1 、 图 1 特征及分布 如下 收稿 日期 2 0 0 6 1 1 2 6 改 回日期 2 0 0 7 0 3 1 3 基金项 目 中国地质调查局地 质大调查项 目 2 0 0 2 1 3 0 0 0 0 2 6 资助。 作者简介 鲍庆 中， 男 ． 1 9 6 4年生 ， 教授级高级工程师 ， 博士 ， 主要从 事区域地 质和矿 产地质调查与研究T作 ； E Ma i l l n s y 3 2 1 3 2 1 y a h o o ． t o m． c n 。 o张长捷， 鲍庆中， 吴之理， 等． L 5 0 c 0 HO 4 0 0 3 西乌珠穆沁旗 幅 1 2 5 万区域地质调查， 2 0 0 3 ． 维普资讯 第 3 4卷 第 5 期鲍庆中等 内蒙古东南部 晚古生代裂谷区花岗质岩石锆石 S HRI MP U P b定 年及其地质意 义7 9 1 2 侵入岩体岩性特征 2 ． 1 前进场岩体 样号 X 4 1 1 9 T W 该岩体主要分布在前进场一 老营盘山一带 ． 呈不规则椭 圆形产 出， 长轴 呈北东 向 ． 出露面积约 1 7 3 k m2 岩体主要侵 入了下二叠统寿山沟组 。 原生节理 比较发育 。 倾 向 1 9 0 2 4 0 ． 倾 角 2 0 8 0 ； S节理倾 向变化较大 ，倾角 4 5 7 5 Q节 理较 少 ， 倾 向北东向 ， 倾角 5 0 7 0 。 流面产状 。 北部倾 向 3 5 5 ． 倾角 3 0 。 ； 南部倾 向 1 9 0 ， 倾角 4 0 。岩体 组构资料显示 ． 流面产状 北部北倾 ， 南 部南倾 ． 中部形成 向形 。 总体 为外 倾的“ 臼” 形特 征 。 球形风化特征普遍 。 岩体 内包体极 为发育 ． 同源包体 以细 粒石英 闪长岩为主 。 其次为细粒黑 云花岗岩 细粒石英闪长 岩包体形态为透镜状 ， 椭圆状。与围岩多呈 突变接触 ． 包体产 状与流面产状基本一致 岩性 主要为中粒似斑 状黑云二 长花 岗岩 ．岩 石呈灰 白 色 ， 中粒 似斑 状花 岗结构 ， 块状构造 。斑 晶含量为 1 0 ％左右 ． 钾长石 条纹长石 粒径大 于 1 0 1 T I L T 1 。 基质 由钾长石 、 斜长石 、 石英等组成 。 含量为 9 0 ％。 粒度 1 3 mm 岩体围岩蚀变强烈 一般可见 1 0 3 0 0 m 宽 的堇青石角 岩带及硅化带 2 _ 2 达青黑云母二长花岗岩 样号 X P 5 1 ． r 、 ／ ＼ ， 3 岩体 主要分 布在 达青牧场 旧场部 一带 ．出露面积约 5 1 k m 。岩体北东部与猴头庙云英闪长岩体呈 涌动接触 ． 东部被 第 四系覆盖 ． 南部侵入下古生界片麻岩 岩体包体不发育 ， 偶尔见有 同源包体 岩体原生节 理较 发 育 ， 岩 体内脉岩 十分 发育 。 尤以花 岗岩脉及花 岗细晶岩脉 最 多 ， 规模较大 ， 多成 群出现 ， 产状多为北东 向， 倾 向南东 ， 倾 角 7 0 左右。 花岗伟 晶岩 、 石英脉 、 角闪二长斑 岩也较发育 。 岩 体流面产状较发育 ， 南 部产状为 2 2 0 ／ _ 7 0 ， 2 8 4 ／_6 8 。 与侵 入体边缘形态近 于一致 ； 北部产状为 3 2 5 9 岩体南部 岩 石颜 色较深 ， 黑云母 含量较北部 高 ． 可能与 岩浆 部分熔融 下 古生界片麻杂岩有关 。岩体北部侵 入猴头庙 云英 闪长岩体 ． 局部产生混染 ， 形成斑杂构造。综上所述 ． 本岩体为一剥蚀较 深的深成岩体 岩体主要岩性为黑云母二长花 岗岩 ． 灰 白色 中细粒 花岗 结构 ， 块状构造 。主要矿物成分为 斜长石 ， 呈半 自形 、 他形板 状或似板状 。聚片双 晶， 双晶纹细 ， 有 的不清楚 。 一般 晶体 干 净 ， 有 的轻微绢云母化。 粒径 1 3 h i l T 1 ， 含量 3 0 ％左右 。 钾 长石 为条纹 长石 ， 条纹不规 则 ， 具 裂纹状 ． 他形粒 状 ．有 的 具 不 规 则条纹 ， 未见双晶 ． 交代包掳斜长石及黑 云母 ． 有轻微高岭 土 化 。 粒 径 1 4 1 T I L T 1 ， 含量 3 5 ％ “ 4 0 ％； 石英呈他形粒状 。 有的呈文 象状贯穿钾 长石 。晶体洁净 ，有裂纹 ．波状消光。粒径 1 3 m m． 含 量 2 5 ％ 3 0 ％； 黑 云母为半 白形 、 他形 片状 。 具棕褐一浅 棕黄 多色性 ， 基本新 鲜 ， 少 数有 绿泥石化 ， 析出铁质 。粒 径 1 mm， 含量 5 ％左右。 2 ． 3 羊角林高勒似斑状二长花 岗岩 样号 X 4 0 0 4 T W 该岩体主 要分布在研 究区北西部 ．呈 不规则枝 权状产 出， 出露面积 2 4 k m2 。岩体南部被上侏罗统 白音高老组流纹 岩不整合覆盖 ， 东部 与白音胡 硕单元脉 动接 触 ． 北部 、 西部被 第 四系覆盖 。 中部被第四系沼泽分隔成两个岩体 岩体内流动构造不发育 。 未发现包体 岩体内脉岩较发 育 ， 主要为花岗细晶岩和石英斑岩 。 花 岗细 晶岩成 群出现 ． 走 向近东西， 规模一般 不大 ， 宽 3 5 m， 长 1 0 0 2 0 0m。 石英斑岩 走 向近东西 ， 宽 5 0 0 m， 长 1 5 0 0 m， 呈椭圆状 。反映该 区晚期 断裂破碎明显 岩性主要为似斑状二长花岗岩 ．岩石呈灰褐一灰 绿色 ． 似斑状 结构 、 花岗结构 ， 块状构 造 似斑 晶主要 由斜 长石组 成 ； 基质 主要为钾长石 、 斜长 石 、 石英及少量黑 云母 ． 细粒花 表 1花岗质岩体特征 T a b l e 1 Li n e a g e u n i t s o f g r a n i t o i d r o c k s 单 元 岩 石 名 称 同位素年龄／ Ma 与周围地质体关系 岩体名称 代号及编号 2 5 9 706，2 3 9 51 ． 1 鸟兰陶勒盖 P W y ① 中粒止长花岗岩 单颗粒锆石 U ．P b法 侵入 C P a 中粒黑云母 被 k 1 m覆盖 达青 P D y ② 二长花岗岩 2 8 1 ． 5 单颗粒锆石 U． P b法 前进场 P Q y ③ 二长花岗岩 2 8 0 8 3 6 S H R I MP锆石 U- P b法 侵入 P l 目 猴头庙 P H y o口 ④ 英云闪长岩 侵入 C P a 毡铺 P Z y o口 ⑤ 英云闪长岩 侵入 P l 目，被 J 覆盖 羊角林高勒 P Y y 6 ⑥ 花 岗闪长玢岩 侵入 C P g被 J 3 6覆盖 白音胡硕 P B v 6 ⑦ 花岗闪长岩 31 5 24 l ，31 2 8 5 2，3 2 2 94 7 梅林 CM 6 o ⑧ 石英闪长岩 S H R I MP锆石 U ．P b法 l I I 侵入锡林郭勒杂岩 维普资讯 7 9 2 中 国 地 质 2 0 0 7年 四 固2目3圈 口s口6囝 图 1 西乌珠穆沁旗地 区地质简 图 I 2 - 3 一 中一晚侏 罗世火 山碎屑沉积岩 ； c P 一石炭一二叠纪地层 ； 1 一晚侏 罗世中酸性火 山碎屑岩 ； 2 一锡林郭勒杂岩 ； 3 一乌斯尼黑蛇绿混杂岩 ； l 1 1 一侏 罗纪二长花岗岩 ； 4 一二叠纪二长花岗岩 ； 5 一二叠纪英云闪长岩 ； 6 一 石炭纪石英 闪长岩 7 一地质界线／ 角度不整合界线； ①一⑧为侵入岩单元编号， 与表 1 中编号对应 F i g ． 1 Ge o l o g i c a l s k e t c h ma p o f t h e Xi U i mq i n Qi a r e a J 2 一 Mi d d l e L a t e J u r a s s i c p y r o c l a s t i c s e d i me n t a r y r o c k s ； C P Ca r b o mf e r o u s ～ P e r mi a n s t r a t a ； 1 一 L a t e J u r ass i c in t e r me d i a t e a c i d p y r o c l as t i c r o c k s ； 2 一 Xil i n G o ] c o mp l e x； 3 - Wu s i n i h e i o p h i o l i t i c m l a n g e ； J 1 - j u r a s s i c mo n z o g r a n i t e ； 4 - P e n ma n mo n z o g r a n i t e ； 5 -Pe r mi an t o n a li t e； 6 一Ca r b o n i fe r o u s q u a r t z di o ri t e 7 一Ge o l o g i c a l b o u n d a ry ／ u n c o n f o r mi t y； ①一 a r e t h e n u m b e r s 0 f i n t r u s i v e r o c k u n i t s ， w h i c h C O r r e s p ，o n d t 0 th e ll U m b e r s i n T a b l e 1 岗结构。斑晶为斜长石 。 半 自形 、 自形 ． 长板状 、 方板状 ， 聚 片 双晶 ． 双晶纹 中细不均匀 ， 多数 具净边结 构 ． 普 遍绢 云母化 ， 粒径 2 4 r t l l T 1 ． 个别聚晶可达 5 r tl l T 1 ． 含量 占岩 石总量 的 2 0 ％。 基质为 斜长石 ． 半 自形板 状 、 他形粒状 ． 聚片双晶不甚发 育 ， 绢云母化亦较轻 微 ． 粒 径 0 3 ～ 1 I n l T 1 ． 含量为 3 0 ％； 钾 长石 ， 他 形粒状 ． 无双 晶 ． 有 的具不 规则条 纹 ， 普 遍高岭 土化 。粒 径 0 ．2 ～ 1 r t l l T l ， 含量为 2 5 ％ 石英 ， 他形粒状 ， 交代长石及黑 云母 ， 粒径 0 ． 3 “ 2 n l n 1 ， 含量 2 5 ％左右 ； 黑 云母 ， 片状 ， 具淡 绿一黄微 弱 多色性 ． 普遍绿泥石化 ． 析出铁 质 ． 并伴有 少量 绿帘石 。副 矿物见有磷灰石及锆石 2 ． 4 乌兰啕勒盖正长花岗岩 样号 X 4 1 5 9 - r 、 ， 岩体呈长条状 ． 长轴近东西向。分布在猴头庙苏木附近 ． 面积约 1 6 k m2 。北部侵入本巴图组和阿木山组 ； 东 、 西部 、 南 部被第 四系覆盖 基岩出露 较好 ． 岩石类型 为砖 红色 中粒正 长 花岗岩 原生流动构造和原生节理少见 ． 脉岩为派生 的细 晶岩和石英脉 岩体特征为 中粒花 岗结构 ． 块状 构造 。一般钾长石颗粒 较大 ， 斜长石颗粒较小 。斜长 石呈半 自形板状 ， 具 聚片双晶 。 少数为卡钠联 合双晶． 双晶纹 中细 ． 为更一 中长石。粒径 0 ． 3 ～ 2 ． 5 I n l T 1 ． 含量为 1 5 ％ 2 0 ％。钾长石呈他形粒状 ． 未见双晶 ， 有 维普资讯 第 3 4卷 第 5期鲍庆 中等 内蒙古 东南部晚古生代裂谷区花岗质岩石锆石 S HRI MP U P b定年及其地质意义7 9 3 不规 则条纹 。粒径 0 ． 3 ． 5 ml n，个别 可达到 5 ml n ．含量 为 5 0 ％ 5 5 ％。石英 他形粒状 ， 表面不沽 。粒径 0 ． 3 ～ 2 ． 5 m l n ， 含量 为 2 0 ％ 2 5 ％。黑云母呈 片状 、 碎片状 ， 褪色水解 ． 析铁或退变 为白云母 。粒径 0 ． 5 o ．8 m l n ， 含量为 3 ％。 3 锆石 S H R I MP U P b定年法 从重约 1 0 k g新鲜 岩石 样品 中分选 出错 石 ，并 与标样 T E M 一起制靶 ， 进行光学显微镜照相 和电子探 针阴极发光 照相 ， 清洗样品靶并镀金 ． 然后进行 S HRI MP年龄测定 锆石 S HRI MP U P b测年 在北京离 子探针 中心测试 完 成 ， 具体分析流程及原理参见简平等 - a 9 1 。 应用标准锆石 S L 1 3 5 7 2 Ma 标 定标准 锆石 T E M 年龄 4 1 7 Ma 和 未知样 品的 U、 T h及 P b含量 ． 应用 T E M 校正元素 间的分馏 和未知样 品 的 P b ／ 年龄 。 采样 S QUI D程序进行数据处理 ． 本次所 研究 的岩体形成于显生宙 ．测试样 品年龄计算均 采用 S p b ／ 年龄。 为了测试岩体的侵入年龄 ． 首先 根据锆 石电子显微 镜图像选择结 晶程度好 的颗粒 ． 再在阴极发光 图像 上选择不 同晶体结 晶位置和相对较高 U 含量 部位进行测试 4 锆石 S HR I MP U P b分析结果 笔 者仅 对前进 场 岩体 样 号 X4 1 1 9 T W 进 行 了锆 石 S HRI MP U P b分析 表 2 样 品中锆石为淡黄 色半 透明状 ． 多以长柱 状 自行晶为主 ， 晶体干净 ， 部分晶体略有熔蚀现 象 ， 具有 规则的岩浆结晶环 带 图 2 从锆石 S HRI MP U P b一 致 曲线 图 图 3 中可以看 出 ， 除 7 ． 1点 较分 散 ． 年 龄值较 大 外 ， 其他 1 2个点重 合在一起 ， 均分布在一致 曲线 上。该样 品 的加权平均年龄为 2 8 0 ． 8 3 ．6 Ma 。 5 单颗粒锆石 U P b年龄测定 5 ． 1 达青黑云母二长花 岗岩 样号 X P 5 1 1 _ v V 3 样 品中锆石 为淡黄 色半 透明状 ．多以短柱状 晶形为主 ． 晶体干净 ． 部分 晶体略有熔 蚀现象 ． 锆石 具有岩浆锆 石的特 征。从所测样 品锆 石 u P b同位素分析 表 3 和谐合 图 图 4 可看 出 3号点 b ／ 年龄 值较 大 ． 其他 2个点的 b ／ z IR U 年龄一致且均分布于谐 合曲线上 。取这 2个点的 b ／ 年龄 的加权平均值 2 8 1 ． 5 0 ． 5 Ma 作为此样品的年龄 表 2 前进场岩体 S HRI MP锆石 U P b离子探针分析 Ta b le 2 S HR I MP U - P b z i lo n a n a l y s i s o f t h e Q i a n j i n e h a n g p l u t o n 注 P b c指普通铅 中的 P b占全铅 P b的百分数 ； 表示放射成 因铅 ； 应 用 b校正普通铅 所有分析误 差 为 1 ， 加权平均 年龄为 2 盯 。 维普资讯 维普资讯 第 3 4卷 第 5 期鲍庆中等 内蒙古 东南部 晚古生代裂谷区花岗质岩石锆 石 S HRI MP U P b定年及其地 质意 义7 9 5 表 3 单颗粒锆石 U- P b法年龄 分析 Ta b l e 3 S i n g ] Ie - z i r c o n U- Pb d a t i n g 注 a P b ／ a ” P b已对实验空 白 p b 0 ．0 5 0 n g ， U O ． 0 0 2 n g 及稀释剂作 了校正 。其他 比率中的铅同位素均为放射成 因铅 同位素 ． 方括号内的数字为 2 绝对误差 。O ． O 4 1 O 9 表示 0 ． 0 4 1 0 9 _ 0 ．0 0 0 2 2 2 r 。测试仪器 VG3 5 4质谱计 。 图 5 羊角林高勒二长花 岗岩锆石 u P b一致曲线 F i g ． 5 Z i r c o n U P b c o n c o r d i a p l o t o f t h e Y a n g j i a o l i n Gol mon z o g r a n i t e 贝 、 C a n c r i n e l l a C a p i l l a c e a l e e e l g u 发形蟹形 贝 、 F e n e s te l la s p ． i n d e t S p t O r a p h e l la s p ． 旋 线螺 、 C a m a to t o e c h i a s p ． 穹 房 贝 、 Rh ip i d o m e l l a s p ． 扇房 贝 ， Rh o m b o t r y p e l la s p ． 拟菱 穴苔藓虫 、 F e “ t e ／／ a s p ． 窗 格 苔 藓 虫 、 S t e ” 0 p 0 r a s p ． 窄 管 苔 藓 虫 、 C a l a 卅i t e s s p ． 卢 木 、 S t e n o p o r a s p i n d e t 、 C a l a mi t e s s p ． ； 第 三 ， 前进 场 岩体和达 青岩体 中均获得 了 2 8 0 - 2 8 1 Ma的 S HRI MP锆 3 D 图 6 乌兰陶勒盖正长花 岗岩锆石 U P b一致曲线图 Fi g． 6 Zi r c on U Pb c o nc or d i a p l ot of t h e Ul a n Tol g oi s ye nog r a n i t e 石 u P b同位 素年龄 ． 说 明岩体形成 于早 二叠 世晚期 ， 寿 山 沟 组 沉 积 之后 研究表 明．乌兰陶勒盖正长花 岗岩岩体获得 的 2 5 9 Ma 和获得 的羊 角林高勒二长 花岗岩 2 1 6 Ma 的 U P b同位素年 龄 ． 都 说明在晚 二叠世一三叠世 又有一 次侵入高 峰 ， 与研究 区该时期整体抬升相一致。 维普资讯 7 9 6 中 国 地 质 2 0 0 7年 年 龄样 品测试过 程中得到了北京离子探针 中心陶华 、 王 彦斌两位老师的大力支持和帮助 ． 文章得 到了审稿专家 的精 心审阅并提 出了宝贵的意见 ， 在此一并致 以衷心的感谢。 参考文献 R e f e r e n c el 【 1 】 鲍庆 中， 张长捷， 吴之理， 等． 内蒙古 白音高勒地 区石炭 纪石英 闪 长岩 S HRI MP锆石 UP b年代学 及其意 义卟 吉林大学学 报 地 球科学版 ， 2 0 0 7 ， 3 7 1 1 5 - 2 3 ． Ba o Qi n g z h o n g ， Z h a n g C h a n g j i e ， Wu Zh i l i ， e t a1 ． S HRI MP U P b Zi r c o n Ge o c h r o no l o g y a n d I t s I mp l i c a t i o n s o f Ca r b o n i f e r ou s P e ri o d Qu a l -t Z Di o ri t e i n B a i y i n g a o l e A r e a ， I n n e r Mo n g o h a U I ． J 0 u ma l o f J i l i n Univ e r s i t y E a r t h S c ie n c e E d i ti o n ，2 0 0 7 ，3 7 1 1 5 2 3 in C h i n e s e、 v i t } 1 E n s h a b s t r a c t ． 【 2 】黄本宏． 东北北部石炭一二叠纪陆相地层及古地理概况 U I ． 地质 论评， 1 9 8 2 ， 2 8 5 3 9 5 - 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