2011年6月26日

餐桌上的肉,何時被馴化

昨天寫了一篇「人有多少,動物死多少-來自FAO與World Bank的統計資料」之後,突然就想到國家地理雜誌2011年3月份有一個專題在講馴化,裡頭有個圖是列出那些被馴化的動物何時被馴化。

我對那張圖很有興趣,於是就到wikipedia的List of domesticated animals把裡頭講到的動物也學著整理成圖,另外呢,特別把2009年被吃掉最多的10種動物標出來。


馴化

這張圖裡有許多值得玩味的事情:2009年吃的動物,很多早在西元前5000-10000年就已經被人類馴化了,此外,被吃的動物就鳥類和哺乳類兩大類而已。

數千年前的人類一定也遇過兩生類、爬蟲類,不過卻不會把那些動物馴養起來變成肉類主食,想必是有一番道理的,其中的原因可能包含換肉率的因素吧?意思就是餵多少食物能長多少肉。

另外,這些被弄上餐桌的動物們還有些共同特點,牠們大多吃素。

先民一定早就知道了,要馴養一隻老虎來吃,得幫這隻老虎準備肉排大餐才能填飽牠的肚子,與其弄肉給老虎吃,倒不如直接把肉拿來給人吃,這還比較省事一點。


世間的哺乳類和鳥類那麼多種,幾千年的人類怎麼就只挑出這數十種來馴化呢?關於這點,這本好書-槍炮、病菌與鋼鐵解釋了一些原因

而這本書還被PBS拍成影片呢!

2011年6月24日

人有多少,動物死多少-來自FAO與World Bank的統計資料

2011年5月份的國家地理雜誌刊出了一張驚人的圖(文章連結)(圖片連結)
這張圖秀出了2009年全球因食用而宰殺的動物數量。很難想像一年當中,雞居然被殺了520億隻,平均下來,一個人大概就吃了7、8隻雞了!


從圖片的角落我看到這張圖的資料來源是FAO(聯合國糧食及農業組織),所以我就到FAO來看看,如何找到這類型的資料?

翻啊翻的,原來要知道動物被宰殺的數量,是要到FAOSTAT的production的livestock primary搜尋才找得,搜尋的條件分別是

  • country用world+ (Total)
  • year用2009
  • item用Meat,Total >(List)
  • element用Producting Animals/Slaughtered

然後按下右下角的show data就可以找到2009年全球被宰殺的家禽家畜數量了,如果要下載資料,只要點下download就可以了。

FAO


我把資料下載之後,做了列表如下。

統計表
Meat of other Rod我沒有翻到,應該是指rodents



畫成長條圖之後,雞隻數量真是多到破表啊,其他動物跟雞比起來,根本就是零頭。
統計圖
2009年因為被吃而被宰殺的這些家禽家畜合計有60474277423隻啊(604億隻),這還不算野生的那些魚、蝦點點點的。

看到這些數字之後,我就想來查查2009年世界人口有多少,於是我就到world bank的網站查。
連結在此 



Data from World Bank

根據world bank的資料,2009年的世界有6775235741個人(67億多)
這麼多的人,在那年吃掉的家禽家畜有604億之多啊,這還只有一年的數據耶!
這樣算下去還真是蠻嚇人的耶

最後附上一段國家地理雜誌的70億人口影片,如果翻譯成中文,給學生看看也不錯啊



網友u0告知,youtube上也有翻譯版的呦

2011年6月18日

用 lmms 和audacity 做跑台考30秒聲音檔

最近又到了可以考跑台考的時候了,今年季瑾老師很熱心的就步好了考場,基本上和去年的考試差不多-分類跑台考與ppt計時

本來我又想拿電腦接單槍,來幫我做跑台計時,不過一時忘記了,所以那節課,我只好變成拿著計時器一直講「換」的機器了,講了30幾次換之後,我就想,也許可以用電腦做個聲音檔,只要30秒講一次換或是有個聲音不就好了嗎?然後我只要把聲音檔放在手機裡,到時候用手機連續播放,我就省事多了嘛!


有了這樣的想法,我就開始弄了。

一開始用了一個很專業的軟體 lmms(Linux MultiMedia Studio)
1

做的方式就只是在30秒左右的地方放一段音樂,然後就把它匯出來變成wav檔。而為了把檔案容量縮得更小,所以又用audacity把聲音修剪一下,然後壓縮成mp3。
檔案就在這邊

後來想乾脆直接錄個30秒講一次「換」就好了嘛,所以又用audacity錄了一個新的。

錄的時候也不要傻傻的等待30秒才錄個換,應該是直接錄個「換」,然後在前面產生30秒的靜音,這樣是最簡單的了。
檔案就在這邊

手機裡擺了這些檔案之後,到時候再選擇重複播放,這樣應該就可以讓我擺脫當「換換機器人」了吧!目前還沒有試過實際在跑台場上播放的效果,不過我對這個期望還蠻高的。

2011年6月16日

從營養午餐菜單談生物多樣性

菜單


菜單裡的生物多樣性
生物多樣性的層次和意義,其實是可以從一張菜單開始的!
這個單元我是這樣開始的..

「各位同學,請猜猜看,你的營養午餐裡有多少生物?」
「三個」「五個」「十個」

「這樣猜不準,對吧,我這邊有菜單,來看看今天營養午餐吃什麼?胚芽飯、米血滷鴨、海絲拌干絲、青菜、綠豆麥片湯。請問你們這樣裝一碗,這裡頭到底是多少生物提供給你的?」

「胚芽飯有稻子;米血滷鴨除了稻子以外,可別忘了滷這件事情也是需要生物的,雖然我不知道他怎麼滷,不過可能有、糖,糖是什麼生物提供的?甘蔗吧。

除此之外,也會加醬油,那至少也有黃豆和做醬油的真菌

海絲伴干絲呢?應該有海帶黃豆,伴呢?總要有調味料吧,可能有蒜頭、辣椒、麻油、胡
椒、醋,所以至少也有蒜頭辣椒芝麻胡椒、還有做醋的那些微生物

青菜呢?不會只有而已,炒菜也要油,如果是動物油,就會用,植物油可能是大豆
綠豆麥片湯呢,有綠豆燕麥甘蔗做的糖」

「所以這樣算一算,要多少生物才能提供給你一份營養午餐?少說也20種啊。這才只有午餐而已,如果我們繼續算早餐和晚餐,那會有幾種生物?

你每天吃的食物也都不太相同,所以如果我們計算一個月內所吃的食物,那麼會有多少生物參與其中?至少也有100種吧!」

透過這樣的互動,讓學生思考食物中的生物種類,其實就可以引入物種多樣性的概念,在我們的食物中,其實就有物種多樣性,這些多樣的物種提供給生物需求的營養。

接著可以繼續討論生態系多樣性,這一餐中的生物來自於哪些生態系?只有一個嗎?就只拿海帶、稻子和甘蔗來講吧,海帶來自海洋生態系,而稻子生活在水田溼地、甘蔗則是旱作,生活環境和水稻大不同,所以這三個就來自不同的生態系了。

這樣想來,一份午餐的生物其實是來自許多不同的生態系。因為有這麼多樣的生態系,所以才能養出這麼多樣的生物種類。有愈高的生態系多樣性,才能擁有多樣的生物種類。


生物多樣性中還有一個層次:遺傳多樣性,我們就拿稻子來看吧。聽過什麼米的名稱?糯米、紫米、香米....好多米的名稱,其實這些米都是同一種(Oryza sativa),只是它們之間有不同的遺傳特性,有些是味道、有些是澱粉的種類和含量不同。

同一種生物,有著不同的遺傳特性,這就是遺傳多樣性概念。另外的例子就像是狗的品種有好多,臘腸狗、拉不拉多....,可是牠們都是同一種狗(Canis familiaris)。


食衣住行和育樂
多樣的遺傳特性、多樣的生物種類、多樣的生態環境提供給人類營養的需求,然而除了食以外,人類的其他需求是不是也需要生物多樣性呢?就從食衣住行育樂來看看吧。

衣:我們需要棉花、麻、蠶甚至還有古代微生物,它們變成石油,我們再從中提煉出塑膠。

住:當你打開家門或房門,其實就有某種生物了-木材啊,家裡有很多東西都是植物做的,門、天花板、桌椅、餐具,這些不是只有一種植物而已啊。此外,蓋房子用的鋼筋水泥也和生物有關係啊,鋼筋應該是沒有,不過水泥可大有關係呢。水泥來自石灰岩,石灰岩來自珊瑚礁,所以我們住的是房子和珊瑚有關係啊!

行:雖然沒有人騎馬上學嗎,不過行還是需要生物,輪胎、汽油這些都來自石油,石油來自生物。

育:書本、衛生紙和生物有沒有關係?當然有,有植物才能做出這些紙呢。再來很重要一件事,沒有生物,我們就沒有生物課啦!

樂:請想像當你出去野外踏青時,完全沒有生物,那是什麼樣子?沒有青山綠水,因為山上沒有樹,水裡沒有藻,全部都光禿禿的,只有泥土和石頭,那有什麼好玩的?

雖然維護生物多樣性的目的並不是單純的為了人類存活,不過從這個角度來出發,再去講到生物多樣性其實會比較容易切入。除了以上我舉的例子以外,各位也可以看看這本書:《生態存摺:生物多樣性是地球的寶藏》,裡頭也有不少可以引入的例子。

2011年6月13日

碳循環與氮循環怎麼教

我覺得能量流動和物質循環,真的是不太好教的單元。
上次寫過一篇「能量的流動」怎麼教
,這次改來紀錄物質循環怎麼教。

就拿碳循環和氮循環這兩個部份來說吧。我覺得在講的時候,一次就把整張圖片拿出來說,實在太雜亂了,所以我在黑板上就採用逐步呈現的方式,先講空氣中有二氧化碳,植物行光合作用需要二氧化碳,若要完成循環,碳就要還回去,怎麼還,就拉了一個箭頭回去空氣中的二氧化碳,然後再說這是呼吸作用。接著再說植物死掉之後會被分解,產生二氧化碳,最後再講到變成化石燃料那部份。

呈現的順序就像下面這個圖這樣,另外也會利用這個圖講到「節能減碳」是怎麼做的。如何讓二氧化碳量減少,有兩個箭頭可以努力,一個是多一點光合作用,另外一個是少一點燃燒
>


再來是氮循環的部份,氮元素對國中生來說,理論上應該不陌生,因為排泄也講過,一開始講生物圈的時候也稍微提過,然後講到蛋白質的時候,通常也會提一下,不過很有趣的是,到了講循環的時候,其實都忘了差不多了。

所以我特別以植物體內會合成蛋白質來開始,然後空氣中有氮氣,但是植物沒辦法直接用,它得轉換成一些含氮化合物。那些含氮化合物也就是那些NH3、NH4+、NO3-、NO2-等的東西,以前我還會寫上這些東西,然後跟學生說,氮會變成這些東西,不過後來我覺得,寫了那些東西只是增加學生的學習困難,倒不如先給他們一個大的架構,也就是知道氮是怎麼循環的,至於細節就先不談吧。

再來就是講到氮要先經過一些生物的作用或是閃電才變成那些含氮化合物,然後才被植物吸收合成蛋白質,接著總是要說怎麼把氮還回去,其實循環的核心就是那句話「有借有還,再借不難」,說到還回去,植物也沒辦法直接變氮氣回去,它也是死掉之後,被分解然後才能還回去。


以上碳循環和氮循環,或是之前的水循環,我在開始講的時候,都沒有提到消費者,目的是先不要讓圖變得太複雜,等到知道了循環這件事,基本上就是靠生產者和分解者在作用之後,我才會加入消費者到圖裡。

我的畫法是在圖上加上了一個人進去,然後就要學生想想看,那個人會和什麼東西或什麼作用連在一起。比如說在碳循環,就會拉一條線從植物連到人,代表人吃植物;人也可以拉一條線連到屍體,另外也可以拉到呼吸作用。為了不讓消費者和其他生物或作用的關係弄亂整張圖,所以我就會用不同顏色的粉筆去標示這個部份的關係。

以上就是今年我的作法,也許明年又會想出新招吧。

2011年6月4日

「恩少爺的部落格」盜文啊

今晚收到網友來信,有人在部落格裡直接複製貼上我的文章啊!連出處都沒附,嘖嘖
盜文網址:http://tw.myblog.yahoo.com/gtt-1/article?mid=1543&sc=1#1949

被盜的是這篇:我家也有偏光顯微鏡




盜文者應該是台南長榮高中的老師啊,唉。

2011年6月3日

人類遺傳性狀,有很大問題啊

當了生物老師之後,每次帶活動帶到人類的性狀就很頭大。

這個活動是這樣子的啊,首先學生要調查自己的七到八種性狀,像是有沒有美人尖、有沒有酒窩、拇指會不會彎之類的,調查完了之後,再跟班長比,看看到底班上有誰和班長一樣。

只要遇到玩身體的學生都很愛,像是聽心音、測膝反射啦,這個活動當然也不例外,不過玩了幾年下來,就會覺得這個活動有很大的問題。

像是問拇指會不會彎曲,有學生是一手會彎一手不會彎,那要算彎還是不彎,有人的彎曲度在要彎不彎的程度,那算哪種?雙眼皮也是啊,有人內雙,有人一單一雙,那要怎麼算?耳垂緊貼分離那個,有時也會遇上麻煩,有些人的耳垂真的分不清楚到底是緊貼還是分離?

課堂遇上的這個問題都還算可以解決,我後來就直接硬是定義下去:凡是有彎就算彎,有雙就算雙。比較大的問題是,上完這個活動,老師就會跟學生說:「你們回去可以調查一下你爸你媽跟你自己的性狀看看是不是一樣啊」,好幾次我就遇上學生說:「我爸我媽都不會捲舌(隱性),可是我會捲舌耶(顯性)」,遇上這種情況-隱性的父母生出顯性小孩,這要怎麼解釋?突變還是判斷錯誤?

後來我看到力瑩在噗浪上提到的一個網站 Myths of Human Genetics。細看之後,真是讓我有恍然大悟的感覺啊。

作者John H. McDonald 提到了在美國的教科書裡,也是用這些性狀在教遺傳學,但是這些性狀有些並不像我們想像的那麼簡單,有些性狀可能是多基因遺傳,有些性狀在實際調查時確實有隱性父母生出顯性小孩的現象。

例如耳垂緊貼或分離這個性狀,其實是呈現連續性變化

圖片來源:http://udel.edu/~mcdonald/mythearlobe.html



拇指彎曲這個性狀也是同樣的情況

圖片來源http://udel.edu/~mcdonald/myththumb.html

過去有研究的確發現拇指彎曲角度呈現連續的變化,而不是單純的彎與不彎。



而其他像是捲舌/不捲舌或是雙手交疊時,何手在上的這些性狀,過去的研究也都發現有隱性父母生出顯性小孩的現象,更特別的是有研究人員也去看同卵雙生的雙胞胎是不是都是相同性狀,結果發現,也是有雙胞胎卻表現出不同特徵的情形。

更有趣的是,有些在教科書裡被明確寫著哪種特徵是顯性或隱性的性狀,其實是找不到什麼研究依據的。根本不知道當初是根據什麼樣的研究,去判定出何為顯性或隱性。

如果這個活動本身就這麼多問題了,那老師要怎麼教?要教什麼?

其實這個活動目的就是要比較大家像不像,所以去歸類哪個是顯性或是隱性,應該不是重點。(下一學年度的教科書,三家版本中有兩家有分哪個是顯性還是隱性,有一家則是沒有分。)

至於要看到底誰和誰像,與其跟班長一個人比,倒不如讓全班同學互相比,就像這篇提到的方法,這樣真的很容易找到兩個有相同七性狀的人。

顯微鏡觀察蕨類的教學

下學期生物課最後一次用顯微鏡的時間就是觀察蕨類孢子了,其實這也可能是大部份學生這一輩子最後一次用解剖顯微鏡的機會,因為目前高中的課程沒有用解剖顯微鏡,而大學裡除非他讀生物相關科系,否則這真的是最後一次了。

每次想到學生只在上學期的短暫時間內,就要學會精熟使用複式和解剖顯微鏡,就覺得實在不可思議。我相信學生如果再給他們多點時間,的確能夠純熟操作顯微鏡,不過課堂時間就是那麼多,能夠自己操作的人實在不多見,所以老師也只能在「老師,我看不到」的呼喚聲中度過實驗課。

然而,這種情況也許做些小改變,就可以有大改變。學生會喊著「老師,我看不到」,當然不是做實驗的時候突然瞎掉,很多時候是因為他們不知道要看什麼,也不知道目標物實際在視野中的大小。

我有個經驗,3年前在觀察細胞的課程中,由於課本上沒有提供細胞的照片,所以我另外拍了照片印給學生看(詳情我寫在這篇),結果當時有學生看了照片和顯微鏡之後,說了一句「我以為它很大耶」。

對我們這些有經驗的人(教師)來說,預估目標物有多大,不是件難事,但是對一個新手(學生)來說,那卻是個完全陌生的東西。所以除了提供實物的照片外,或許還應該先讓他們有直接觀察的經驗,然後再動手做。

幾個月前,曾和怡嘉老師討論過如何帶顯微鏡觀察的課程,那時候就聽她說,她會準備幾台顯微鏡,先把標本放上去,調好亮度、焦距等,讓學生可以直接來觀察。回想以前唸書的時候,實驗課的助教有些也是這樣帶實驗的。

教師多花幾分鐘準備,也許可以讓學生學得更好吧?基於這樣的理由,最近一次觀察蕨類的時候,我就先搬了幾台解剖顯微鏡在台前,調好影像之後,讓他們可以自己到前面來觀察。

IMAG0537.jpg


IMAG0550.jpg

這樣做下來之後,發現有些好處,一是至少讓學生在動手前有觀摩的機會,二是也讓一些懶得動手的學生,至少有觀察的經驗。現在想想,未來也許可以仿效博物館的作法,在顯微鏡旁邊再加上圖片的說明吧,不過那可就要整個教師團隊的合作了。

血桐流血了

IMAG0566.jpg

從我開始認識植物開始,我就對血桐充滿好奇,因為書上總寫著「將血桐的枝條折斷後,可以看見紅色的汁液,故名血桐」。其實我一直很想看看那個紅色的汁液長什麼樣子,不過我實在不敢也不想刻意去折斷它的枝條,就只是為了滿足好奇心。所以想要看到那景象,對我而言,就只能等天災人禍了。天災是等颱風天之後,看看路上會不會有血桐倒下,人禍就是等人疏枝了。


前幾週上台北一趟,路過一家正在整修門面的店家,門口好大一株血桐給砍了下來,於是我趕緊上前去翻找枝條,看看可不可以看到那紅色的汁。

IMAG0565.jpg

原來那紅色汁液出現的地方是在髓外圍啊,難怪有時我光看葉柄切面沒有看到。
我本來以為這樣的現象會被穿鑿附會,給血桐安上一個溫馨或恐怖的民間傳說,故事也許某冤死的人附身在血桐上,或是某個思念遠方情人的人的化身為血桐。不過顯然只是我想太多了,並沒有看到這樣的故事出現。

就在翻找枝條的時候,也意外看到一個鳥巢,只希望原先住在裡頭的雛鳥或是鳥蛋們一切平安。
IMAG0567.jpg

看得到夕陽的黑子嗎?

這個標題我只敢下疑問句,因為是個令我懷疑的現象。

前幾天(5/30) 6點多,天氣不錯,正好可以從後陽台望見夕陽,一時好奇拿起賞鳥的雙筒望遠鏡看看夕陽,沒想到在夕陽上看到了一些小黑點。
太陽黑子2

不過我去看了NASA當天的太陽影像圖,看到的太陽黑子影像卻又不相同。

我可以肯定的是那個黑影會隨著夕陽而落下,因此我覺得是太陽上面的東西,不過卻又不是黑子,那麼那到底是什麼東西呢?

下回天氣好,而且夕陽不會太強的時候,也許各位也可以試著看看,是不是太陽上面也有黑斑?

「能量的流動」怎麼教

關於能量流動的教學,雖然前年想出了個活動「洞洞杯和滿地溼玩「能量塔教學」

不過我在想,如果沒有帶活動,課堂上該怎麼教這個部份?
課本對這個概念的敘述,僅是短短數行,學生硬背,當然也是背得起來啦。但是我希望這個概念的學習層次,可以從記憶拉高到理解的層次,這是我想努力的部份。

後來我看了月鈴老師的文章從飯盒談起---國中「能量流動」的教學,還有Cambell的普生課本,我覺得可以這麼教看看。

引起動機-與生活連結

「我們一天會吃下多少重量的食物呢?一個排骨便當大約是500g到600g不等,如果一天吃兩餐便當,再加上早餐的麵包牛奶等等,一天至少可以吃下1公斤的食物吧。如果一天吃一公斤,一年就吃下365公斤了,可是我們一年有多出365公斤的體重嗎?為什麼沒有?」

為什麼吃一斤肉沒有長一斤肉?學生至少能回答出「大便大出來了」這個答案,除了這個答案以外,比較進入狀況的學生可能就會回答「我們身體活著,需要能量」。這個時候就可以繼續追問,做什麼事情需要能量?其實吃飯、拉屎、跑步,就算是睡覺也都需要能量。

有了這樣的概念之後,我想,學生至少可以知道,吃進去的食物,有些會拉出來,有些會用掉(產生能量),有些可以用來長肉,不過人能用來長肉的比率並不高就是了。也就是吃下去的只有少部份被留在身體裏面用來成長,大部份都散掉了


如果要講更細,就可以用Campbell 普生的圖片來看
毛蟲
這隻毛蟲吃下去的東西,大概只用了17%的能量拿來長肉,有50%都到屎裡去了,而有33%都是用在呼吸作用。不過如果去算它的生產效率(production efficiency)的話,真正進到身體裡頭的是100J(扣掉拉屎那些),所以這隻毛蟲的生產效率有33%。

鳥類和哺乳類的生產效率大概只有1-3%,魚類那些外溫動物大約可以到10%,昆蟲和一些微生物的效率就更高了,大約可以到40%。鳥類和哺乳類的生產效率這麼低的原因,是因為大多數的能量都用來維持恆溫的狀態了。

再來談到10%的營養效率(Trophic efficiency),也就是一個營養階層的能量到下一個營養階層,大約只有10% 可以被轉移。這個數值要看生態系的種類,大致上是在5% - 20$之間。其實「營養效率」會比「生產效率」還要低,因為下一階的不會整個上一階,例如毛蟲吃葉子,但是不會把樹幹、根都吃光。



能量塔的示意圖

能量塔


另外,能量塔的示意圖,其實我本來是不在意,不過最近在教的時候,就發現圖畫得不好,教就很難教啊。本來我是畫A那種圖,不過後來看了普生上面的圖(圖B)之後,我才發現,雖然兩圖都是金字塔型,可是圖B更能感覺能量漸減的那個概念,因為是真的10%,圖A那個樣子大概是70%。

示意圖的設計,真的要很注意。設計得好,能解釋的概念就夠清楚啊。

2011年6月1日

用Imagej計算各顏色的像素數目

先前在blog寫過用ImageJ作色彩面積分析之後,有讀者寫信來問「我想要用ImageJ來要做出紅色、黃色、綠色等的面積比例圓餅圖要怎麼作?」


其實上述那樣的問題解決流程,應該分成數步來作。首先是定義問題,電腦不知道什麼叫做黃色、紅色,它知道的是RGB值或是HSL值那樣量化的數值,而且它也不會作圓餅圖,所以上面那個問題,就該被轉換成「如何用ImageJ分析圖中各種RGB值顏色的像素數量

有了各種顏色的像素數量之後,要作圓餅圖、折線圖什麼的圖都也可以了。


下載安裝color counter
因為ImageJ本身沒有計算色彩像素數目的功能,所以得用其他plugin來協助。
color counter就是一個符合這樣需求的plugin。下載 Color_Counter.class 放進安裝imagej的資料夾中的plugins資料夾,然後重新開啟imagej就可以了。


減少顏色為64色
不過color counter有個限制,它只能分析64個顏色而已。它可以告訴你64個顏色中,哪個RGB值有多少個點,但如果圖像超過64種顏色,它就只能告訴你這張圖有多少種顏色。


所以我們得先把圖像的顏色減少到只剩下64色,方法如下:
Image > Type >8 -bit Color
輸入 64之後再轉換回 RGB color
Image > Type >RGB Color


接著再使用color counter來計算,它就會告訴你那64種顏色各有多少個像素。如果你沒有把顏色轉換成64個以下,那麼color counter 只會告訴你這張圖有多少種顏色。

如果分析的目的是要知道各種顏色所佔的面積,那麼就必須知道該圖的比例尺,也就是1像素相當於幾公分或幾公尺,這在拍照的時候,就該把一隻尺或是一個已知長度的物體一起拍下。關於比例尺的設定方式,請在blog裡搜尋set scale。

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