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23.11.2009, Tulln 6.NÖ.Katastrophenschutztagung
WETTEREXTREME AUS DER SICHT DER KLIMATOLOGIE
Reinhard Böhm ZAMG-
Abteilung für Klimaforschung-3
1760
23.11.2009, Tulln 6.NÖ.Katastrophenschutztagung
Basierend auf:
Arbeiten der Abteilung für Klimaforschung der ZAMG-Wien (Ingeborg Auer, Reinhard Böhm, Wolfgang Schöner, Christoph Matulla und Projekt-Mitarbeiter, wie zurzeit: Christine Gruber, Johann Hiebl, Bernhard Hynek, Ivonne Anders, Manfred Ganekind, Barbara Chimani, Michael Hofstädter, Klaus Haslinger, Claudia Springer, Daniel Binder, Gernot Weyss, Konrad Türk)
in formaler und informellen Zusammenarbeit mit zahlreichen in- und ausländischen Forschungseinrichtungen wie:
GKSS Research Centres Geesthacht (Hans von Storch, Eduardo Zorita, Sebastian Wagner,…)
Climatic Research Unit, Univ. of East Anglia (UK) (Phil Jones, Dimitrios Efthimiadis, Keith Briffa…)
Institute der Univ. Innsbruck (Kurt Nicolussi, Christoph Spötl, Roland Psenner, Karin Koinig, Michael Kuhn,…)
BOKU-Wien (Michael Grabner, Sofia Leal,…)
ISAC-CNR-Bologna und IFGA-Uni-Milano (Michele Brunetti, Teresa Nanni, Maurizo Maugeri,…)
WSL-Institut Zürich und GIUZ-Zürich (Jan Esper, Ulf Büntgen, Jan Esper, Michael Zemp, Wilfried Haeberli,…) und mit vielen anderen mehr…
sowie IPCC-2007, Band 1 und 2 und andere Fachliteraur
23.11.2009, Tulln 6.NÖ.Katastrophenschutztagung
DIE ÖFFENTLICHE MEINUNG IST EINDEUTIG:
Klimawandel = Katastrophe!
„Bis in das Jahr 2050 werden alle Gletscher unter 3000 Höhenmeter verschwunden sein. Bis 2100 folgt der Rest.“(aus: Helga Kromp-Kolb, Kurier Interview, 29.10.2006)
DER JÜNGSTE BEITRAG: KÜRZLICH ALS LEITARTIKEL IM PROFIL
WIR WOLLEN ES HEUTE ZUR ABWECHLUNG EINMAL RATIONAL VERSUCHEN!
23.11.2009, Tulln 6.NÖ.Katastrophenschutztagung
Geplanter Inhalt
URSACHEN:Wie funktioniert Klimawandel (äußere und innere Klimaantriebe)
TATSACHEN:Fakten aus der Klimavergangenheit
ERWARTUNGEN:Anmerkungen zur Klimazukunft
Klima- und sonstige Modelle – was sie können und was nicht
23.11.2009, Tulln 6.NÖ.Katastrophenschutztagung
URSACHEN:Wie funktioniert Klimawandel (äußere und innere Klimaantriebe)
TATSACHEN:Fakten aus der Klimavergangenheit
(wie rekonstruiert man das Klima und was kommt dabei heraus)
ERWARTUNGEN:Anmerkungen zur Klimazukunft
Klima- und sonstige Modelle – was sie können und was nicht
KLIMAANTRIEBE
23.11.2009, Tulln 6.NÖ.Katastrophenschutztagung
Natürliche Klimaantriebe auf der mittleren Zeitskala:1000 Jahre
-12-11-10-9-8-7-6-5-4-3-2-10
1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000
Klim
aant
rieb
W/m2
Kalenderjahre
1992 Pinatubo1815
Tambora1259 el
Chichón?1883
Krakatau
Rekonstruktion der zeitlichen Variabilität der „Solarkonstante“:Schwarz: Aus direkten Satellitenmessungen, Sonnenfleckenbeobachtungen (Lean et al., 2000)und aus aus kosmogenen Baum- Jahrring- 14C- und 10Be-Isotopenreihen aus Eisbohrkernen (Bard et al., 2000, Solanki et al., 2004)
1000-jährige Rekonstruktion des Klimaantriebes durch Vulkanausbrüche,die Schwefeldioxid in die Stratosphäre schleuderten aus verschiedenen Eisbohrkernen und aus direkten Messungen. (Crowley, 2000)
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W/m2 SOLARKONSTANTE
23.11.2009, Tulln 6.NÖ.Katastrophenschutztagung
Anthropogene Klimaantriebe auf der kurzen Zeitskala
Entwicklung von zwei der langlebigen Treibhausgase1500-2007 aus Eisbohrkernen und aus direkten Messungen, Quelle: Robertson et al, 2001 (aktualisiert)
Sulfatgehalt im Firn und Eis der Hochalpen. Kombiniert aus den stark geglätteten Daten eines Eisbohrkerns (Colle Gnifetti,4450m, Monte Rosa Gipfelzone) seit 1800 mit jährlichen Messungen im Winterschnee im Sonnblickgebiet (3100m, Hohe Tauern) seit 1982Quellen: Wagenbach, pers. Mitt, 2008 und Schöner, 1995 (aktualisiert bis 2007)
NETTO-EFFEKT ERWÄRMEND
NETTO-EFFEKT ABKÜHLEND
Winterschneedecke Sonnblick
02468
101214161820
1800 1820 1840 1860 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000
SULFAT IN SCHNEE UND EIS
1 =
Kon
zent
ratio
n vo
n 18
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Monte RosaSonnblick
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ppm
ppb
CO2 CH4
Kalenderjahre
CO2
CH4
TREIBHAUSGASE
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Natürlich – anthropogen GLOBAL
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-0.6
-0.4
-0.2
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°C Abweichungen vom Mittel des 20.Jahrhunderts
Sulfat
solar + Vulkanismus
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2
GHGs
Temperaturentwicklung global, 1855-2007
Die vier wirksamen Haupt-Klimaantriebe der letzten 150 Jahre
23.11.2009, Tulln 6.NÖ.Katastrophenschutztagung
URSACHEN:Wie funktioniert Klimawandel (äußere und innere Klimaantriebe)
TATSACHEN:Fakten aus der Klimavergangenheit
(auf der Basis unserer HISTALP-Datenbank)
ERWARTUNGEN:Anmerkungen zur Klimazukunft
Klima- und sonstige Modelle – was sie können und was nicht
23.11.2009, Tulln 6.NÖ.Katastrophenschutztagung
Seit kurzem im Web: http://www.zamg.ac.at/histalp
HISTALP ist ein:räumlich dichter (über 200 Einzelstationen) multipler (sieben Klimaelemente) langer (längste Reihen zurück bis 1760) qualitätsgeprüfter (tausende Inhomogenitäten und Ausreißer entfernt)lückenloser (ursprüngliche Ausfallsrate ca. 5%)Klimadatensatz aus dem Großraum Alpen (4-19°E, 43-49°N)
Die Daten wurden von zahlreichen (mehr als 20) Providern aus 10 Alpenländern gesammelt und vorläufig als geschlossener Datensatz in „station-mode“ und in 2 verschiedenen „grid-modes“ aufbereitet.
23.11.2009, Tulln 6.NÖ.Katastrophenschutztagung
Seit kurzem im Web: http://www.zamg.ac.at/histalp
Beschrieben in: Böhm R, Auer I, Schöner W, Ganekind M, Gruber C, Jurkovic A, Orlik A, Ungersböck M, 2009. Eine neue Website mit instrumentellen Qualitäts-Klimadaten für den Großraum Alpen zurück bis 1760. Wiener Mitteilungen 216: 7-20
23.11.2009, Tulln 6.NÖ.Katastrophenschutztagung
Der Alpenraum hat sich etwa doppelt so stark erwärmt wie die gesamte Erde
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2000
anom
alie
s fro
m 1
901-
2000
(K)
NE NW SE SWGAR-all GAR-all CRU-NH
EI-corrected regional mean temperature series in the greater alpine Region : ANNUAL MEANS 1760-2006
source: HISTALP T01-2007 LS-subset, EI-corrected and 30-years LP-f iltered
ca. 2°
ca. 1°
23.11.2009, Tulln 6.NÖ.Katastrophenschutztagung
Aktuelle Niederschlagstrends in Österreich(aus dem regelmäßig erscheinenden HISTALP-Austria Newsletter)
AUT - Niederschlag 1820 - 2008:
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Einzeljahre u. 20 Jahre Tiefpassfilter
Abw
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Mitt
el 1
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(%)
Nord Jahr (1bis12)
AUT - Niederschlag 1813 - 2008:
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1970
1980
1990
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2010
Einzeljahre u. 20 Jahre Tiefpassfilter
Abw
eich
unge
n v.
Mitt
el 1
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2000
(%)
Südost Jahr (1bis12)AUT - Niederschlag 1854 - 2008:
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Einzeljahre u. 20 Jahre Tiefpassfilter
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eich
unge
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Mitt
el 1
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(%)
Inneralpin Jahr (1bis12)
AUT - Niederschlag 1858 - 2008:
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1920
1930
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1960
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2010
Einzeljahre u. 20 Jahre Tiefpassfilter
Abw
eich
unge
n v.
Mitt
el 1
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2000
(%)
West Jahr (1bis12)
JAHRESSUMMEN
23.11.2009, Tulln 6.NÖ.Katastrophenschutztagung
Extremwerte:
Öffentliche Meinung:
„Das Klima wird immer verrückter“
stimmt das??
Jänner 1951: Alter Pocher, Heiligenblut
Waldviertler Tornado
1960er Jahre
23.11.2009, Tulln 6.NÖ.Katastrophenschutztagung
Antworten der HISTALP-Klimadaten:
Das gehört zu den ganz weichen „Fakten“
Dazu einige Beispiele:
Extremwerte:
23.11.2009, Tulln 6.NÖ.Katastrophenschutztagung
Extremwerte 1:
Trends der Varianz
von langen HISTALP-Monatsdaten
Böhm R., 2006: Veränderungen der Klimavariabilität im Großraum Alpen in der instrumentellen Periode. 7. DKT., Oct. 2006, München
23.11.2009, Tulln 6.NÖ.Katastrophenschutztagung
Systematik der Analyse am Beispiel RegensburgRegensburg
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T01 SUM (JJA)
deg
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Regensburg
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1940
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T01 SUM lowpass-30
deg
C
Regensburg
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T01 SUM highpass-30
deg
C
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RegensburgT01 SUM (JJA)F30-lowpass, Q5, Q10, Q90, Q95
deg
C
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RegensburgT01QR80, QR90 (30 years running windows)SUM (JJA)
deg
C
Die Urreihe
30-jähr. Hochpass
30-jähr. Tiefpass
Zeitreihen der IQR80 und IQR90
80/90% Interquantilbereich
23.11.2009, Tulln 6.NÖ.Katastrophenschutztagung
Résumé aus 36 Langzeitreihen im Alpenraum
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YEAR QR80 mean NE YEAR QR90 meanNEYEAR QR80 mean NE YEAR QR90 meanNEYEAR QR80 mean NE YEAR QR90 meanNE
GAR NE,NW,S annual-highpass-P99 1760-2005: Quantile ranges (QR80, QR90) in 30 years running
windows
hPa
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K
YEAR QR80 mean NEYEAR QR90 meanNEYEAR QR80 mean NWYEAR QR90 mean NWYEAR QR80 mean SYEAR QR90 S
GAR NE,NW,S annual-highpass-T01 1760-2005: Quantile ranges (QR80, QR90) in 30 years running
windows
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YEAR QR80 mean NEYEAR QR90 meanNEYEAR QR80 mean NWYEAR QR90 mean NWYEAR QR80 mean SYEAR QR90 S
GAR NE,NW,S annual-highpass-R99 1760-2005: Quantile ranges (QR80, QR90) in 30 years running
windows
% o
f 190
1-20
00 m
ean
LUFTDRUCK
NIEDERSCHLAG
TEMPERATUR
MAX 1 (1820-1840)
MIN 1 (1890-1910)
MAX 2 (1930-1950)
MAX 1 (1820-1840)
MAX 1 (1820-1840)
MIN 1 (1890-1910) MIN 1 (1890-1910)
MAX 2 (1930-1950)
MAX 2 (1930-1950)
blau: Nordwesten
pink: Nordosten
rot: Süden
dick: IQR-80
dünn: IQR-90
23.11.2009, Tulln 6.NÖ.Katastrophenschutztagung
Extremwerte 2:
Die 31 extremsten Monatniederschläge der letzten beiden Jahrhunderte
Grundlage: der ALP-IMP-grid-2 Datensatz 1800-2003
23.11.2009, Tulln 6.NÖ.Katastrophenschutztagung
2448 monatliche grid-Felder in 1/6 Grad Auflösung, 1800-2003 9 davon hier
(aus den 31 ganz extremen Niederschlägen von jeweils mehr als 800mm)
Quelle: Efthymiadis et al., 2005
23.11.2009, Tulln 6.NÖ.Katastrophenschutztagung
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00
GAR-grid-2 Niederschlag:Zeitreihe aller >800mm Niederschlagsmonate 1800-01 bis 2003-
12
mm
Trend der extremsten Niederschläge seit 1800: (alle 31 Fälle mit mehr als 800mm/Monat)
der Langzeittrend dieser exzessiven Niederschlagsmonate ist nicht steigend
23.11.2009, Tulln 6.NÖ.Katastrophenschutztagung
Extremwerte 3:
Werden Stürme in Europa häufiger ?
Eine Antwort mit
langen europäischen Tagesreihen des Luftdrucks
Matulla C, Schöner W, Alexandersson H, von Storch H, Wang XL, 2007. European storminess: late nineteenth century to present. Climate Dynamics 29: DOI 10.1007/s00382-007-0333-y
23.11.2009, Tulln 6.NÖ.Katastrophenschutztagung
STURMHÄUFIGKEIT 1870-2006 vorläufiges Resultat aus einer Analyse unserer Gruppe zusammen mit dem schwedischen
und dem kanadischen Wetterdienst und dem GKSS-Institut Geesthacht
23.11.2009, Tulln 6.NÖ.Katastrophenschutztagung
Extremwerte 4:
HOCHWÄSSER
Zwei Antworten für große europäische Flüsse
23.11.2009, Tulln 6.NÖ.Katastrophenschutztagung
180 Jahre Donau
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m3/sec
maximales jährliches Donauhochwasser Wien
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% von 1901-2000
Niederschlags-Jahressumme-Donaueinzugsgebiet
Zeitreihe der jährlich größten Durchflussmengen der Donau bei Wien (HQj), 1828-2006, Quelle: Godina R, Hydrographisches Zentralbüro, Wien, 2008, persönliche Mitteilung
Flächenmittel der Jahressummen des Niederschlagesim Einzugsgebiet der Donau oberhalb Wiens
Quelle: HISTALP (Auer et al., 2007)
23.11.2009, Tulln 6.NÖ.Katastrophenschutztagung
500 Jahre Elbe500-jährige Rekonstruktion der Elbe-Hochwässer, getrennt nach Winter (oben) und Sommer (unten). Die Kreuze zeigen alle Einzelereignisse der Kategorien 1 bis 2, die Punkte jene der Kategorie 3, die dicken grauen Kurven die (geglättete) Häufigkeit der Kategorien 2 und 3 in 25 jährigen Intervallen (linke Skala). Die dünnen Linien sind ein statistischer Vertrauensbereich.
Mudelsee M, Börngen M, Tetzlaff G, Grünewald U, 2003. No upward trends in the occurrence of extreme floods in central Europe. Nature 425: 166-169
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4WINTER-HOCHWASSERHäufigkeit pro 25 Jahre Kategorie
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4SOMMER-HOCHWASSERHäufigkeit pro 25 Jahre Kategorie
23.11.2009, Tulln 6.NÖ.Katastrophenschutztagung
URSACHEN:Wie funktioniert Klimawandel (äußere und innere Klimaantriebe)
TATSACHEN:Fakten aus der Klimavergangenheit
(wie rekonstruiert man das Klima und was kommt dabei heraus)
ERWARTUNGEN:Anmerkungen zur Klimazukunft
Klima- und sonstige Modelle – was sie können und was nicht
KLIMASIMULATION
23.11.2009, Tulln 6.NÖ.Katastrophenschutztagung
IPCC-Entwicklungsszenarien für die Zukunft
IPCC Szenarienbaum
23.11.2009, Tulln 6.NÖ.Katastrophenschutztagung
Daraus folgende EMISSIONSSZENARIEN bis 2100
umgelegt in Emissions-Szenarien IPCC 2007
23.11.2009, Tulln 6.NÖ.Katastrophenschutztagung
Erst auf diese politisch-sozio-ökonomischen Weltmodelle können die
physikalisch-mathematischen Klimamodelle aufgesetzt werden
23.11.2009, Tulln 6.NÖ.Katastrophenschutztagung
HARTE FAKTEN (hier sind die Modelle gut):GLOBAL: Weitere globale Erwärmung
weiterer Meeresspiegelanstieg
Niederschlag im globalen Mittel steigend
ALPENRAUM:
anhaltender Gletscherrückgang
ab Jahrhundertmitte merkbare Probleme im Winter-, Vorteile im Sommertourismus
Im Südosten zunehmende Trockenheitsprobleme in der Landwirtschaft
23.11.2009, Tulln 6.NÖ.Katastrophenschutztagung
WEICHE FAKTEN (hier sind die Modelle eher schlecht):•Aussagen über den Wasserkreislauf, speziell wenn es ins regionale und lokale geht
•Aussagen über extreme Wetter- und Klimaereignisse
23.11.2009, Tulln 6.NÖ.Katastrophenschutztagung
ZUKUNFTSERWARTUNGEN FÜR DEN NIEDERSCHLAG - MITTELEUROPA
Generell gehören die Modellaussagen über die Zukunft des Niederschlages zu den weicheren „Fakten“ zu Klimawandel:Eher Niederschlagszunahme nördlich der Alpen, Abnahme südlich der Alpen, die Grenze zwischen Zu- und Abnahme weiter im Süden im Winter, weiter im Norden im Sommer. Die Größenordnung der Änderungen : +5 bis +10% im Winter, -7 bis -12% im Sommer. Diese saisonale Aufgliederung lässt eine Dämpfung des in Österreich üblichen Jahresganges des Niederschlages um 10 bis 20% erwarten (geringeres Sommermaximum, höheres Winterminimum). Die Messbefunde der Vergangenheit lassen einen relativ scharfen Übergang von der Nord- zur Südcharakteristik am Alpenhauptkamm erwarten. Im wesentliche wird eine Fortsetzung der aus den letzten 150 Jahren gegebenen Niederschlagstrendmuster erwartet Kaum belegte Aussichten:Änderung der konvektiven Niederschläge, Gewitter, Hagel, Tornados, also der meisten kleinräumigen Extremausformungen des Klimas, die schlecht bis zum Teil gar nicht in der Modellphysik der großräumigen Modelle enthalten sind, und beim Downscaling Schwierigkeiten machen. Mehr dazu in IPCC-2007, chapt.8
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Das Ergebnis der 2 besten Klimamodelle für die Sturmhäufigkeit (offenbar weiche Fakten, wenn man die beiden Modelle vergleicht)
VERÄNDERUNG IN EUROPA: 1970-2000 bis 2070-2100 in %
MPI f. Meteorologie-Hamburg (ECHAM4) Hadley Centre for Climate Research (GB)
Tulln: -1%Tulln: -2%
23.11.2009, Tulln 6.NÖ.Katastrophenschutztagung
Es gibt harte und weiche Fakten in unserem Wissen über den Klimawandel
Sowohl über die Klimavergangenheit als auch über die Klimazukunft
CONCLUSIO
23.11.2009, Tulln 6.NÖ.Katastrophenschutztagung
Vieles – vor allem viele der Geschichten über die Zunahme der Extremwerte - gehören zu den
weichen „Fakten“
Aber wir haben ein ernstes Problem im Verhältnis Wissenschaft - Öffentlichkeit
23.11.2009, Tulln 6.NÖ.Katastrophenschutztagung
ICH ERINNERE AN DEN HEUTIGEN BEGINN:
„Bis in das Jahr 2050 werden alle Gletscher unter 3000 Höhenmeter verschwunden sein. Bis 2100 folgt der Rest.“(aus: Helga Kromp-Kolb, Kurier Interview, 29.10.2006)
DER JÜNGSTE BEITRAG: KÜRZLICH ALS LEITARTIKEL IM PROFIL
DAZU EIN PHILOSOPH AUS FRANKREICH:
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André Gide:
„Glaube denen, die die Wahrheit suchen.“
„Und zweifle an denen, die sie gefunden haben.“
23.11.2009, Tulln 6.NÖ.Katastrophenschutztagung
Aktuelle Beiträge aus unserer Arbeitsgruppe zum „fundierten Zweifel“
2007
Erschienen am 17.Nov. 2009
2008
(vergriffen, aber bei mir als pdf erhältlich)
In DruckTHE end
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