为什么碳基生命和硅基生命是死敌

与碳-氢、碳-碳键不同，硅-氢键和硅-硅键容易被各类质子溶剂完全破坏。这也就意味着常见的水，氨甚至氟化氢等溶剂都不能作为硅基生命的载体。

当碳在地球生物的呼吸过程中被氧化时，会形成二氧化碳气体，这种物质相对惰性易于产生且很容易从生物体中移除。但是，符合条件的无机气态硅化合物却不存在。

而易于产生的二氧化硅则是固体，因为在二氧化硅刚形成的时候就会形成晶格，使得每个硅原子都被四个氧原子包围，而不是象二氧化碳那样每个分子都是单独游离的，处置这样的固体物质会给硅基生命的呼吸过程和植物光合作用带来很大挑战。

碳基生命以碳水化合物储存能量，硅基生命也可以用类似的化合物进行能量储存，但如何使用这些能量则比较难办。碳基生命用左旋或右旋的大分子———酶来控制碳水化合物，但硅则难以组成这样的大分子。

有人认为，硅可能不能像碳一样产生众多的具有左旋右旋特征的化合物，只要是生命形态，就必须从外界环境中收集、储存和利用能量。在碳基生物这里，储存能量的最基本的化合物是碳水化合物。

在碳水化合物中，碳原子由单键连接成一条链，而利用酶控制的对碳水化合物的一系列氧化步骤会释放能量，废弃物产生水和二氧化碳。

这些酶是些大而复杂的分子，它们依照分子的形状和左旋右旋对特定的反应进行催化，这里说的左旋右旋是因分子含有的碳的手性使得分子出现左旋或者右旋，而多数碳基生物体内的物质都显示这个特征，正是这个特点使得酶能够识别和规范碳基生物体内的大量不同新陈代谢进程。

然而，硅没能像碳这样产生众多的具有左旋右旋特征的化合物（主要由于复杂硅烷衍生物稳定性太低，导致硅难以形成烃衍生物的复刻品），这也让它难以成为生命所需要大量相互联系的链式反应的支持元素。即它不能像类似碳基生命一样识别和规范碳基生物体内的大量不同新陈代谢进程，把储存的能量释放出来。

遗传又是另一个难题。碳形成的基因链在水中很稳定，这使得碳基生物体内可以充满着。但是，硅形成的基因链在水中很不稳定，这决定了硅基生物无法以水充实身体，而其他的液体，如铁水、熔化玻璃，也很难保持其基因链的稳定。

扩展资料

除硅基生命和碳基生命以外的生命形式

1、硼基生命

在一系列硅烷被合成后，人们又成功合成了种类众多的硼烷。于是，有人将目光投向了这种位于碳左边的元素：硼拥有比硅更小的原子半径和远比硅强的连接能力——硼是唯一和碳一样具有无限延伸自身的能力的同时氢化物系列稳定性不受原子数目制约的元素；

同时硼还具有比碳更丰富的成键多样性；硼烷拥有种类众多的衍生物，且复杂硼烷及其衍生物稳定性也十分可观。有人据此猜测，硼也可能作为生命骨架。（详见词条“硼基生命”）

有人猜测，硼基生命可能诞生在以氟化氢为溶剂的海洋中，以硫或多硫化物作为氧化剂。以类似嘌呤和嘧啶的基于二十面体结构的碳硼烷和碳氮硼烷作为遗传信息的载体的核心部分。

而氮配合的硼烷基硼酸则相当于氨基酸，其中，对应氨基NH₂C的RNH2B和对应羧基COOH的B(OH)2通过脱水和重分配可产生类似于蛋白质，以类似肽键-CO-NH-C的B(-NHR-B)2为连接中心的多聚物。

2、科幻作品

然而，科幻作家仍不满足于生命的这些多样性，他们在各自的作品中充分发挥了想像力，为我们创造出一些更不可思议、但细想之下又似乎不无道理的生命世界。一些作家设想，在某些极寒冷的星球之上，可能存在着以液体氦为基础，并以超导电流作联系的生命形式；

另一些作家则认为，即使在寒冷而黑暗的太空深处，亦可能有一些由星际气体和尘埃组成，并由无线电波传递神经讯号的高等智能生物——霍耳的科幻小说正是这方面的代表作；

还有一些想像力更丰富的作家甚至认为外星生命也许根本不需要化学物质基础，他们可能只是一些纯能量的生命形式，比如一束电波。

3、金属细胞和金属生命体

就在科幻作家构思“硅基生命”的时候，实验室里的“金属细胞”已经有了生命征象，并且初步显露出进化的趋势。 不同于碳元素的共价键有机物，这种“无机生命”的基础是金属钨的杂多酸阴离子——6族元素能与氧配位成多面体（姑且理解成酸根），然后脱水缩聚成共用氧原子的巨大结构。

这些庞大的阴离子可以继续缩聚并容纳其它含氧酸，进而在强酸溶液里自组织成泡状结构，如同活细胞——这或许意味着，我们的生物学只是生命科学里的一小部分。

克罗宁和同事通过从大分子金属氧化物中提取负电荷离子形成盐溶液，来束缚氢或者钠一些较小的正电荷离子；这种盐溶液注入另一种含有较大负电荷有机离子的溶液中，可以束缚较小负电荷离子的活动性。

当这两种盐溶液混合，交换其中部分大分子金属氧化物，使其不再形成较大的有机离子。这种新溶液在水中无法溶解：沉淀物质像包裹注射溶液的壳状物。克罗宁称这种沉淀物质为泡沫无机化学细胞，并表示它们还具有更多的特性。通过修改它们的金属氧化物主干部分使iCHELLs具备自然细胞膜的属性。

同时，研究小组还在泡沫中制造泡沫，建立的隔膜模拟生物细胞的内部结构。他们通过连接一些氧化分子至光敏染料，可灌输iCHELLs细胞进行光合作用。克罗宁称，早期实验结果形成的细胞膜可将水分解为氢离子、氢电子和氧分子，这是光合作用的初始状态。

克罗宁称，我们可以抽吸质子分布在细胞膜上，来设置形成一个质子坡度。这是从光线中获得能量的关键一步，如果生命体能够完成这些步骤，将建立形成具有类似植物新陈代谢功能的自供给细胞。

这项实验仍处于早期阶段，一些合成生物学家目前保留发言意见。西班牙巴伦西亚大学的曼纽尔-波尔卡说：“克罗宁研制的金属细胞泡沫目前还不能说完全具备生命特征，除非这些细胞可以携带类似DNA的物质，可驱动自我繁殖和进化。”

克罗宁回应称，在理论上这是可能实现的，去年他在实验中显示利用金属氧酸盐彼此作为模板可实现自复制功能。

在为期7个月的实验中，目前克罗宁可以大批量生产这些金属细胞泡沫，并将它们注入充满不同pH值的试管容器中，他希望这种混合环境将测试它们的生存性。如果pH值过低，一些细胞将溶解死亡。

如果克罗宁的实验是正确的，或许宇宙生命的存在性将更加广阔。日本东京大学的Tadashi Sugawara说：“这项实验结果说明生命体并不全是基于碳结构，水星的物质结构与地球相差很大，或许在水星上也有可能通过无机元素形成生命体。克罗宁的这项研究开辟了一个新的领域。”

参考资料来源：百度百科-硅基生命

1、碳基生物：以碳元素为有机物质基础的生物。地球上已知的所有生物都是碳基生物，包括人类在内都是以碳和水为基础。

2、轨基生物：以含有硅以及硅的化合物为主的物质构成的生命。

从物质组成上看，地球上所有生物都具由基本相似的物质组成——基本上都由碳、氢、氧、氮、磷、硫、钙等元素构成。这些元素相互结合，构成氨基酸、核苷酸、葡萄糖等生命小分子；这些小分子再通过特殊的方式相互结合，形成蛋白质、核酸、多聚糖和脂类等生物大分子。这些分子成为构建生命的基本的“砖块”。由于构成这些生命的这些重要的生物大分子都以碳骨架为基础，所以研究者称这样的生命为“碳基生命”。

扩展资料：

生命形式的早期总结:

用硅、硼或磷代替碳；用氨、氟化氢或硫化氢等代替水；用砷酸代替磷酸；用硫代替氧等都只是个别的、零星的构想，真正对问题作出全面性的考察和系统性的分析的，是著名生化学家，科幻、科普作家阿西莫夫所写的一篇文章《并非我们所认识的》。他在文中提出了六种生命形态：

一、以氟化硅酮为介质的氟化硅酮生物；

二、以硫为介质的氟化硫生物；

三、以水为介质的核酸/蛋白质(以氧为基础的)生物；

四、以氨为介质的核酸/蛋白质(以氮为基础的)生物；

五、以甲烷为介质的类脂化合物生物；

六、以氢为介质的类脂化合物生物。

参考资料来源：百度百科-碳基生物

参考资料来源：百度百科-硅基生物

本期我们就来啃啃这块硬骨头。先说说， 大自然为什么让地球生命自然选择碳基生命？

大家知道，自从化学尤其是分子生物学快速发展以来，科学家们发现：地球上所有生命形态和物种，无外乎都是由25种化学元素构成的。

一个典型的生物细胞比如人体细胞的总质量当中，有96%是由氧（65%）、碳（18%）、氢（10%）、氮（3%）这4种主要元素构成的，其余的则是由少量其他元素构成的，比如说钙、磷、钾、硫、钠、氯、镁、铁等等。

有人马上会问，人体总质量不是氧元素占了大部分吗？高达65%！我们不是以氧为基础的生命形态吗？ 为什么我们不叫氧基生命，而叫碳基生命呢？

是这样的，包括人类在内的所有地球生命，活体细胞中多数的氧元素，其实是以水的形式存在的，含在水分子H2O里了。

然而，对细胞结构和功能起关键作用的，却是另外一种元素——这就是碳。所以呢，我们说地球生命都是以碳元素为基础的，于是就叫 碳基生命 Carbon-Based Life。

最关键的问题来了， 为啥生命选择的是碳元素，而不是其他元素呢？

要想回答这个问题，我们就得进入粒子尺度下，看看碳元素的特点。凡是学过点化学的都知道，分子中的原子，都是通过化学键相互连接在一起的。

什么？忘了啥是化学键啦？化学键，就是一种粒子间的吸引力，让原子、分子透过这种吸引力，组成——我们宏观尺度下看得见的物质。

文科生不妨 把化学键想象成每一种元素的手臂 。有了这种手和胳膊——化学键，原子之间就可以手拉手，勾勾搭搭混迹天涯了。

不同元素拥有手臂的数量也不同。 像氢原子只有一只手，这就意味着一次只能跟另一个原子手拉手。像氧原子就有两只手，意味着同时能跟两个原子勾勾搭搭。

像碳原子竟有四只手，这就意味着： 它最多可以同时跟4个原子勾勾搭搭 。这就有意思了，想想看每个碳原子都有四只手，如果相互连接一起，上下左右前后，手拉手成三维结构，就会创造出千差万别的各种碳骨架——这就成了各种各样有机化合物的基础。

科学家把这种含碳的分子统称为 有机分子 ，从最简单的有机分子（碳氢化合物甲烷），一直到复杂多样的高分子有机物（DNA分子），这就为碳基生命的形成，提供了丰富的物质基础。

就像搭建乐高积木一样，大自然通过神奇的碳元素，搭建出丰富多彩的碳基生命。

——这一过程就是壮丽的 地球生命演化史 ，也是大自然本身 自然选择生命形态的唯一路径 。也是迄今为止 人类已知的唯一路径 。

有人可能会问：碳原子不过区区四只手，比碳原子手多的原子，不是更能演绎出千奇百怪的分子结构吗？千手观音，不是更精彩嘛？！

碳与各元素之间的键合关系

问题是，粒子尺度下的三维世界，并非手臂越多就越好。越重的元素虽然手臂越多，复杂度是足够了，但稳定性却远远不行。 化学世界拼的不是量，而是巧。

要知道，碳元素是所有元素中化合物种类最多的，目前已知的纯有机化合物就有近1000万种，但这还只是理论上存在化合物世界的冰山一角而已。

碳的同素异形体结构：钻石（a）、石墨（b）、蓝丝黛尔石、富勒烯（C60（d）、C540（e）、C70（f））无定形碳（g）、碳纳米管（h）

再看看，碳元素的异形（学名叫同素异形体）：从极软的石墨，到极硬的钻石，都是碳元素的百变造型。

再看看，碳元素的丰度（丰富程度），在地球地壳上排名第15位，在宇宙中排名更靠前，竟然排在第四。所以毫不夸张地说， 碳是地球生命的基石，是碳基生命的化学根本 。

此处，一定有人会跳出来质疑：要是论元素丰度，硅元素可比碳元素丰富多了，在地球地壳上，硅是碳的1000倍！硅基文明早晚会替代碳基文明，占领地球世界，甚至统治全宇宙的！

对于这种深陷科幻思维，搞不清科幻世界与真实世界区别的人，我恰恰要反问： 既然硅元素丰度如此高，像地球这种固态岩质行星在宇宙更是数不清，那为啥还没有演化出硅基生命呢？大自然为何不青睐硅元素——诞生硅基生命（Silicon-Based Life），而是自然选择碳元素——演化出碳基生命？

针对这种论智商的问题，我还是自问自答吧。

假设我们充当一把大自然的角色，硬要扶持硅元素当家作主，成为硅基生命的主人，世界将会怎样？

①回到微观尺度下，先说说除了碳元素外，地球天然存在的92种元素王国里，只有硅元素跟碳元素一样，拥有四只手——能够同时形成4个化学键，但 硅元素这四只手天生不给力 ，明显没有碳元素四只手臂，粗壮有力。

所以呢，以硅元素为基础的复杂分子很容易断裂，以至于脆弱到——没法形成活体细胞结构的程度。虽说平时勾勾搭搭也有点感情，一旦有点风吹草动，甩手散伙，那是必然。

②硅元素另一个缺陷就是，通常只能伸出一只手臂，不能同时伸出双臂，给其他原子一个温暖的熊抱。 硅元素这种形不成双键的化学关系， 自然人缘不够好，能够参与的化学反应就很少，大多数趴体都不带它玩。

结果可想而知，不仅找不到女票，就连男票也找不到，更别提什么繁衍下一代了，硅基生命还能延续？

③人家碳元素就跟大白似的，不仅人缘好，而且百变真身。上天入地，去哪儿都行！气态变成二氧化碳，固态变成干冰。相反，再瞧瞧硅元素， 最常见的模样就是二氧化硅 ，纯度高点的叫石英、水晶，不纯的都是些呆头呆脑的石头嘛。

能从石头缝里蹦出来，创世以来，唯有孙猴儿一个孤例。你还指望能有什么样的硅基生命？

艺术家笔下的外星生物——硅基生物。

说了这么多硅元素的硬伤，恐怕有人要说我是个 碳基沙文主义者 。

还可能有人搬出鼎鼎有名的科学家 卡尔·萨根 ——对此颇有微词的观点来：「碳基生命唯一论、中心论，很可能大大限制了人类对外星生命的 探索 和想象。」

甚至，有人会搬出一门名叫「 假定型生物化学 」Hypothetical types of biochemistry的学科，而且附上——瞧瞧，这可是正经八百的科学家正在严肃研究的课题呀！看你还敢无视！

这门学科主要是指，替代现有碳基生命为中心的生物化学理论，提出若干种生物化学形式和生命形态，比如 硅基生命、氨基生命、硼基生命 等。

根据假定型生物化学理论，艺术家绘制出的含有氨基生命的行星外表。

作为一种理论甚至称其为科学理论，我当然双手赞同，这是学术自由的基本准则嘛。只要有能力有条件搞就好了。说不准，万一搞成了呢！免得被那篇来自美国国家研究委员会NRC的报告——不幸言中咋办？那份报告称： 「没有什么会比这更悲催的了……在太空 探索 中人类遇到了外星生命，却认不出来它们！」

我当然也不想看到这种结果。但我要强调的是，理论就是理论，凡是未被实证的理论都还只是理论，不能进入科学认知体系之内，更不能拿来当作科学四处说事。

就算是科学家在以科研态度、科学思维建构出来的一套科学理论，也只能算作是理论——一种未经验证的假说而已，当然进不了科学殿堂。

总之一句话， 碳基生命是人类科学认知体系当中唯一的生命形态。

而其他硅基生命、氨基生命等，目前只是一种假说。

至于科幻、玄幻、宗教、迷信层面所说的那些生命形式，在各自地盘穿越、飞舞，对我来说都无所谓——只要别硬掺乎到科普里就行。

碳基生命就是以碳元素为有机物质基础的生物。硅基生命指以含有硅以及硅的化合物为主的物质构成的生命。

硅基生命是相对于碳基生命而言的。所谓碳基生命，根源于有机物的原始概念：只能由生物产生的物质，而过去人类知道的这样的物质都含碳元素；后来证明“有机物”可以通过化学方法合成。

“有机物”虽然作为一个历史概念沿用下来，人们却不再将碳视作生命必然的核心元素。并由此提出了以硅、硼或磷而非碳为核心元素的“非碳基生命”。

从物质组成上看，地球上所有生物都具由基本相似的物质组成——基本上都由碳、氢、氧、氮、磷、硫、钙等元素构成。这些元素相互结合，构成氨基酸、核苷酸、葡萄糖等生命小分子。硅基生命相对的也可以这样定义:以含有硅以及硅的化合物为主的物质构成的生命。

扩展资料：

硅基生命的溶液和介质：

水是一切蛋白质生命所必需的溶液和介质。然而硅-硅键和硅-氢键在质子溶剂中的不稳定却导致了水无法作为硅基生命的介质。

虽然这点不会因此排除硅基生命存在的可能，但存在大量液态水的星球肯定是排斥硅基生命的。而同为质子溶剂的氨也无法胜任这项工作。因此硅基生命也不能是氨基生物。因此，硅基生命只能在非质子溶剂中诞生。

硅基生物的细胞比碳基生物的细胞更大。如果一个细胞体积越大，那么它的相对表面积就越小。如果一个细胞相对表面积越小，那么物质进入细胞膜的速度就越小。所以硅基生物的新陈代谢比碳基生物更慢。

参考资料来源：

百度百科—碳基生命

百度百科—硅基生命

碳基生命是指以碳元素为基础的生命，而地球上所有的生物都是碳基生命包括人类，碳十分的复杂多变，碳原子本身只有四个自由电子，最终却形成了DNA等一些复杂的高分子有机物，而且化学反应速度极快，对于生命来说，新陈代谢和繁殖都是依靠化学反应来进行的，本站带大家共同了解下。

碳基生命的特点

1、复杂多变

大家都知道碳原子有四个自由电子，而电子的还原性和氧化性是相当的，最终形成了DNA等一些比较复杂的高分子有机物，也为生命的形成提供了条件，让自然选择有了更多的可能性。

同时假如外层电子太多的话，可能造成氧化性太强或者惰性太强;外层电子太少或者太多的话又没有办法形成更加复杂的分子。

2、化学反应速度及时

对于生命来说，不管是新陈代谢又或者是繁殖等，都是需要依靠一些化学反应来进行的。比如一些动物捕猎，眼睛看到刺激性的瞳孔不由收缩等等，这些都是生物的基本本能，当然也是生物体自然的化学反应而来的。

3、硅基生命

只要讲到碳基生命，可能有有人联系到硅基生命。硅元素能不能成为生命的基本组成部分，这也是很多人在不断的探索的点，同时也有科学家进行了相关的设想。

在科学家的想象中，硅基动物主要生活在硅基植物中，它的生物结构可能就像是玻璃纤维丝线联系在一起一样，而中间是张肌件连接在一起的。

这种生物从外表上看是比较漂亮的，甚至于假如可以在自然条件生活的话，很多地球人都是愿意当做宠物来饲养的，另外这种生物不会带着细菌和寄生虫，不管是细菌还是寄生虫对这种生物都是无能为力的。

大家也知道了地球上所有的生物都是碳基生物，包括人类在内，当然也有人提出诸如电磁生命、硼基生命等可能性，不过目前都没有找到其他生命的踪迹。

从已经正式公开的资料来看，人类还没有证明外星人的存在，部分专家通过研究和分析判定，外星人可能是存在的，但要说到生命形态，谁也不敢说一定是“碳基生命”，而维持生命形态存在消耗的也不一定是氧气，可能是能量或其他物质。

什么是碳基生命？

所谓的“碳基生命”，是人类以地球生物为基础，对地球上已知的生物进行研究、对比，最终发现其相同、相似之处，并对其进行命名后衍生出的叫法，泛指以“碳元素”为有机物质基础的生物，而地球上已知的、被发现的所有生物都是碳基生物，其中也包括人类，以及日常生活中见到的所有生物。

不过有一点要搞清楚，人类定义“碳基生命”的范围是以部分已知的地球生物为基准，而不是以全宇宙为基准，人类虽然成为了地球的统治者，但人类发现的生物种类并非地球的全部，还有很多生物物种并没有被人类发现，这包括已经灭绝的，及新诞生的。

外星人必须是碳基生命吗？

答案是否定的，既然地球的环境能够诞生出碳基生命，那么在其他特定的环境内必然也能够诞生出其他形态的生命，人类之所以将地球生物定义为碳基生命，是因为人类能够研究、分析的只有地球生物，这并不能直接判定宇宙中没有其他生命，虽然生命的产生、生命形态的形成充满随机性，但从概率上讲，产生其他生命形态的几率并不低。

而地球上的一些研究者们，在判定外星人是否存在时，犯了一个严重的错误，那就是以“碳基生命”的眼光去看待其他生命形态，认为只有宇宙中存在与地球相同环境的星球，才能够诞生生命，诞生所谓的“碳基生命”，但这都是“自以为是”，假设生命形态有很多种，那么外星人都不能称为“人”，它只能被称为“外星生命”，区别于地球生物的外星生物，其生命形态可能高于地球，但也可能低于地球。

氧气是生命生存的必需品么？

生命的形态包罗万象，小到病毒、大到鲸鱼，它们都属于一种生命，在漫长的自然进化过程中，因为生存环境的不断变化，它们为了存活下去，于是跟随着环境的变化而进化，而人类进化过程中形成的惯性思维就是“生命存活一定需要氧气”，但事实并非如此，以细菌为例，在地球上存在很多不需要氧气就能存活的细菌，在医学领域被称为“厌氧菌”，当这种细菌处于无氧的环境下时，生长、生存的状态要比在有氧环境中更好，就这样一种看似不常见的细菌，在人体内就可以找得到。

综上所属，可以确认的是，细菌也属于碳基生命，并不是所有的细菌都需要氧气才能存活，而人类在讨论外星生命是否存在时，都是在使用已知的知识体系和理论去判定、分析，这明显不符合逻辑，先不说是否存在外星生命这个问题，就拿“氧气到底是不是碳基生物的必需品”这个问题来讨论，就可以看出很多问题。

结束语：地球上的生命被人类归纳为“碳基生命”，但如果有更高级的文明存在，如果发现了地球文明，基于文明体系的不同，可能并不会将地球上的生命定义为碳基生命，这只不过人类自我发明、创造、灌输的生命体系而已，不过人类也曾做出过一些预测，如果地球之外真的存在外星生命，那么它们的生命形态不一定像地球上的生物一样，可能是以能量、电磁波等形态存在。

因为在这个世界上，所有的生物都是碳基生物，碳基构成了生命的基础，控制着生物体内的基本新陈代谢。碳基分子的活性，保证了体内化学反应能够及时进行，也促进了生物的遗传进化与变异。

一、碳基是生命的基础

地球上的生命都是碳基生命，碳基是生命的基础。所谓碳基，就是以碳和水作为基础的原子团，碳连接了氨基和羧基，构成了遗传物质、蛋白质等生物大分子，所以称之为碳基。在这个世界上，包括人类在内的所有生命，都是碳基生命。因为无论是谁，无论是哪种生物，都要以碳和水为基础，没有碳，没有水，生命就无法继续下去。

二、碳基控制着生命的新陈代谢

碳基构成了基本的蛋白质、核酸、嘧啶、嘌呤等物质，在生物体内有不同的作用，控制着人的新陈代谢。生物的任何特征，比如新陈代谢，繁殖，进化等都需要依靠化学反应来进行，例如猎豹追捕猎物，变色龙改变体表的颜色，植物具有向光性。这些反应实际上都是由生物体内化学反应来支撑的，而碳基分子的活性，则对这些化学反应奠定了基础。

三、自然界的所有生物都是碳基生物

自然界的所有生物都是碳基生物，只要是自然界的一种生物，都必须从外界获取能量来维持自身的生存。而碳基生物能量的储存基本化合物就是碳水化合物，在碳水化合物中，由于碳原子得电子和失电子的能力相当，所以能够构成复杂多样的高分子化合物。它们经过一系列的反应，释放出能量，产生水和二氧化碳，维持了生物的基本代谢。

亲爱的读者朋友们，关于碳基生命，你们明白了吗？

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