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STUDIO DEI SEDIMENTI TARDO-QUATERNARIDEL LITORALE
VENEZIANO:CONTRIBUTO ALLE INDAGINI
PALEOCLIMATICHE ED AMBIENTALI
M. BONARDI - L. TOSI
Estratto da:
LA RICERCA SCIENTIFICA PER VENEZIAIl Progetto Sistema Lagunare
Veneziano
VoI. II, Tomo II
Modellistica del Sistema LagunareStudio di Impatto
Ambientale
30124 VENEZIAISlITUTO VENETO DI SCIENZE, LETfERE ED ARTI
CAMPO S. STEFANO, 2945 (pALAZZO LOREDAN)
TELEFONO 041.2407711 . TELEFAX 041.5210598e-rnaìl:
[email protected]
nup.z/wwwtvsra.umve.n
mailto:[email protected]
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STUDIO DEI SEDIMENTI TARDO-QUATERNARIDEL LITORALE VENEZIANO:
CONTRIBUTO ALLEINDAGINI PALEOCLIMATICHE ED Al\IBIENTALI
Maurizio Bonardi, Luigi TosiIstituto per lo Studio della
Dinamica delle Grandi Masse C.N.R.
San Polo 1364,30125 Venezia, Italv.
ABSTRACT
The imprints of paleoevolutionary processes that affected the
Venicelagoon and its littoral during the Late-Quaternary, can be
found in the sandand c/ay layers underlying the Venetian basin.
Sedimentologicalcharacteristics of the Late-Pleistocene and
Holocene sand and claysedimentation during the past 25-30.000
years. bejore the human impact, inthe lagoon ofVenice, are
reported. The multidisciplinary investigation ofclayand sand
sediments and the development and application of new
analyticaltechniques and methodologies, allowed the detailed
mineralogical.geochemical and textural characterisation of the
recent sediments.
The new data obtained not 01'11;: ma)' contribute to better
understandthe paleoevoluuonary events that took piace in the
Venetian basin and theimpact oj the paleoclimatic variations on the
depositional environments, butalso they may be used as a sediment
natural reference base .101' a moreaccurate quantification oj the
pollution level in the bottom sediments oj thelagoon ojVenice.
RIASSUNTO
Gli strati di sabbia e di argilla sottostanti il bacino
venezianoconservano le traccie dei processi paleoevolutivi che
hanno influenzato lalaguna di Venezia ed il suo litorale. Lo studio
multidisciplinare dei sedimentisabbiosi ed argillosi depositatisi
durante gli ultimi 25-30.000 anni, primadell'impatto antropico, e
losviluppo ed utilizzo di nuove metodologie analitiche,hanno
permesso una caratterizzazione mineralogica, geochimica e
tessituraledettagliata dei sedimenti recenti.
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STUDIO DEI SEDIMENTI TARDO-QUATERNARI DEL LITORALE VENEZIANO
ECC. 921
I nuovi dati ottenuti possono non solo contribuire a meglio
comprenderegli eventi paleoevolutivi succedutisi nel bacino
veneziano e l'impatto dellevariazioni paleoclimatiche sugli
ambienti deposizionali, ma possono ancheservire come base naturale
di riferimento per una piu' accurata quantificazionedei livelli di
inquinamento dei sedimenti di fondo soggetti ad
antropizzazionedella laguna di Venezia.
l. INTRODUZIONE
Un ruolo di particolare importanza per la progettazione di
interventi asalvaguardia della citta' storica e delle altre isole
lagunari, notoriamentesoggette ad allagamenti a seguito di maree
eccezzionali, e' lo sviluppo di unmodello di previsione evolutiva
dell'assetto morfologico del bacino lagunare chenon puo'
prescindere dalla conoscenza dei processi paleoevolutivi della
lagunadi Venezia e del suo litorale.
I sedimenti sotto stanti il cordone litoraneo veneziano
conservanoimpressi nelle caratteristiche degli ambienti di
deposizione gli effetti dellediverse condizioni climatiche
tardo-quatemarie. In particolare negli ultimi trentametri di
sedimentazione la deposizione continentale e la successiva
marino-lagunare ben documentano le condizioni climatiche glaciali
del tardo-pleistocene ed il riscaldamento globale olocenico.
2. MATERIALI E METODI
Per lo studio mineralogico dei livelli sabbiosi sono stati
analizzati circa170 campioni provenienti da 18 sondaggi (Fig. l),
eseguiti a carotaggiocontinuo, profondi 25-30 metri dal piano
campagna ed ubicati lungo il litoraleveneziano compreso tra la foce
del Fiume Brenta a Sud e del Fiume Sile aNord.
I campioni sono stati preventivamente lavati con acqua
distillata,filtrati, asciugati, privati della parte organica e
montati su sezioni lucide.
Le analisi mineralogiche sono state eseguite utilizzando una
microsondaelettronica (EPMA) CAMECA/CAMEBAX equipaggiata con EDS
(EnergyDispersion Spectrometer), WDS (Wavelength Dispersion
Spectrometer) e conBSD (Backscattered Detector) in grado di
produrre analisi non distruttive conun alto livello di
automatismo.
Preliminari all'analisi mineralogica sono stati eseguiti dei
test ditaratura per determinare il numero ottimale di grani
rappresentativi della
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922 M. BONARDI E L. TOSI
granulometria media e della composizione mineralogica del
campione prelevato.I test hanno indicato che 200 grani soddisfano
questo requisito. Infatti ladistribuzione granulometrica e' ben
rappresentata da circa 140-160 grani1,2mentre la composizione
mineralogica da 200 grani'".
Questa strumentazione permette la corretta identificazione di
tutti iminerali presenti. Tuttavia, la metodologia analitica
utilizzata, identificando unminimo di 200 grani per campione, ha
consentito una rapida analisi modale deiminerali più frequenti
presenti quali: Quarzo, feldspati, Calcite, Dolomite,Muscovite,
Biotite, Clorite.
o 5Km----
Fig. l
In totale sono stati analizzati circa 36.000 grani di sabbia di
campioniopportunamente scelti e rappresentativi della
sedimentazione tardo-pleistocenicaed olocenica.
Per lo studio mineralogico e geochimico dei livelli argillosi
sono statianalizzati 60 campioni rappresentativi della
sedimentazione del limitePleistocene-Olocene provenienti da 13
sondaggi (lito 1-13) (v. Fig l)
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STUDIO DEI SEDIMENTI TARDO-QUATERNARI DEL LITORALE VENEZIANO
ECC. 923
utilizzando le seguenti strumentazioni: Scanning Electron
Microscope (SEM),Electron Microprobe (EPMA), Backscattered Detector
(BSD), Energy DispersionSpectrometer (EDS), X-Ray Di:ffraction
(XRD), X-Ray Fluorescence (XRF),Induced Coupled Plasma (ICP-ES),
Atomic Absorption (AA).
Lo studio tessiturale dei livelli di argilla e' stato eseguito
analizzando icampioni di argilla sovraconsolidata montati su
sezioni sottili lucide mediante SEMequipaggiato di EDS e di
BSD.
Le informazioni paleoclimatiche e le radiodatazioni utilizzate
provengonoda studi di vari Autori noti in
letteratura5.6,7,8,9,10,11.
3. CARATTERIZZAZIONE MINERALOGICA DEI LIVELLI .SABBIOSI
In questo studio e' stata eseguita la caratterizzazione
mineralogica deilivelli sabbiosi appartenenti a due eventi
deposizionali principali: lasedimentazione tardo-pleistocenica
continentale sulla paleopianura wurmiana equella olocenica
marino-lagunare relativa alla trasgressione flandriana,
distintesecondo il limite stratigrafico definito da P. Gatto12.
L'elaborazione statistica dei dati analitici ha indicato la
distribuzionedei campioni in due raggruppamenti che corrispondono
bene ai due eventideposizionali pleistocenico ed olocenico e
solamente il 20% di campioniappartenenti a livelli di deposizione
olocenica viene classificato statisticamentedi "tipo
pleistocenico". Analizzando in dettaglio i livelli sedimentari di
questicampioni "anomali" e' stato osservato che alcuni appartengono
allasedimentazione olocenica basale, nella quale si mescolano i
sottostantisedimenti continentali pleistocenici rimaneggiati dalla
trasgressione, altri adeventi deposizionali caratterizzati da
abbondanti apporti terrigeni dovuti a brevifasi di deterioramento
climatico olocenico.
Sulla base di considerazioni stratigrafiche'v'Y" ,
geocronologiche'Y" esu altre di carattere micropaleontologico'Ì'" i
campioni di deposizionepleistocenica ed olocenica sono stati
suddivisi come segue:- tipo a), sabbie di deposizione olocenica in
ambiente marino-lagunare;- tipo b), sabbie di deposizione
pleistocenica in ambiente continentale;- tipo c), sabbie di
deposizione oloccnica in ambiente fluvio-deltizio;- tipo d), sabbie
di deposizione olocenica precedente la trasgressione marina.
La composizione mineralogica media di tutti i campioni suddivisi
sullabase dei quattro tipi di deposizione descritti e' riportata in
Figura 2.
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924 M. BONARDI E L. TOSI
100 ElIChiarite
80 .Siotile~t.- eMuscovftew 60 IlK-Feldspar~a: 40 • Ca-Feldsparw
IlNa·Feldspar~ 20 IlDQuartz
o eOolomitea b c d EJCalcite
A DEPOSmON TYPE
l20w~IX:
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O
B
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'ij- 10IJJ~w 5~
O
C
a b cDEPOSmON TYPE
d
llDK-FeldsparCCa-FetdsparElINa-Feldspar
I!D Chlorite.SiotiteaMuscovìte
Fig. 2. Composizione mineralogica media secondo il tipo di
deposizione dei sedimentisabbiosi: a) di tutti i minerali presenti;
b) dei feldspati totali; c) della Muscovite, Biotite eClorite.
a b c dDEPOSITION TYPE
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STUDIO DEI SEDIMENTI TARDO-QUATERNARI DEL LITORALE VENEZIANO
ECC. 925
Nella Figura 3 vengono rappresentate rispettivamente le
relazioni trasilicati-carbonati, Quarzo-Felspati e Calcite-Dolomite
per i quattro tipi dideposizione. Si possono notare i due
raggruppamenti maggiori corrispondentialla deposizione continentale
e a quella marino-lagunare. Le sabbie tardo-pleistoceniche ed
oloceniche depositate in ambiente continentale presentano
unacomposizione analoga tra loro, ma differente da quella delle
sabbie dideposizionemarino-lagunare olocenica.
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CALCITE (%)
40
35itcr 30~ 25ti)
9 20wIl. 15..J
-
926 M. BONARDI E L. TOSI
oloceniche marino-lagunari. Per le prime infatti, le percentuali
dei silicati sonosempre prevalenti su quelle dei carbonati,
viceversa, per le seconde, prevalgonoi carbonati sui silicati.
In particolare questa netta differenza e' stata sempre
riscontrata per ilQuarzo, il Feldspato potassico e la Dolomite ma
non per il Plagioclasio sodico,il Plagioclasio calcico, la Calcite
e le miche.
Per quanto riguarda le variazioni composizionali areali lungo il
litoraleuno studio preliminare' basato sulle percentuali medie dei
carbonati e deisilicati diogni sondaggio ha indicato la
differenziazione in tre zone: unameridionale più ricca in silicati,
una settentrionale prevalentemente carbonaticaed una centrale di
composizione intermedia. Tale differenziazione corrispondeanche
all'interpretazione di altri AutoriI5,12,14 che suggeriscono un
contributo disedimenti più ricchi in silicati da parte dei fiumi Po
ed Adige nell' area piùmeridionale ed uno più ricco in carbonati da
parte dei fiumi Sile, Tagliamento ePiave in quella
settentrionale.
Per migliorare l'interpretazione dei risultati, si e' ritenuto
opportunodifferenziare informaImente la sedimentazione olocenica,
in "inferiore" e"superiore" in quanto avvenuta, come evidenziato da
Fairbridge'', con uninnalzamento eustatico inizialmente molto
rapido e successivamente, a partireda 5.000-6.000 b.p. più lento.
Sulla base di numerose radiodatazioni eseguitesui campioni
provenienti dai sondaggi in esame" si ritiene che lasedimentazione
"superiore" mediamente corrisponda agli ultimi 6-8 metri.
In Figura 4 sono state rappresentate le percentuali medie dei
silicati, deicarbonati e delle miche dei depositi sabbiosi
pleistocenici ed olocenici per isettori meridionale e
settentrionale.
Come si può osservare, la composizione mineralogica media
deisedimenti tardo-pleistocenici non presenta differenze tra il
settore Sud (sondaggil-IO) e quello Nord (sondaggi 11-18) ed indica
per entrambi la prevalenza deisilicati sui carbonati. .
Viceversa, nella deposizione olocenica "inferiore" e' stata
riscontratauna discreta differenza tra i due settori litoranei con
la prevalenza dei carbonatisui silicati più marcata nella zona
meridionale rispetto alla zona settentrionale.
Infine, la deposizione olocenica "superiore" presenta le
differenze arealidi composizione mineralogica media più evidenti
con prevalenza dei carbonatinel settore settentrionale, e dei
silicati in quello meridionale.
Le percentuali medie di ogni sondaggio dei minerali principali
.e lorovariazioni lungo l'intero cordone litorale vengono
rappresentate in Figura 5.
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STUDIO DEI SEDIMENTI TARDO-QUATERNARl DEL LITORALE VENEZIANO
ECC. 927
E' evidente la diminuzione dei silicati ed il contemporaneo
aumento deicarbonati, da Sud verso Nord, nella deposizione
olocenica e l'andamentopressoché costante in quella pleistocenica.
A differenza di Quarzo, Ca-feldspatie K-feldspati il trend dei
plagioclasi sodici si discosta dal quello dei silicatitotali.
100%
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80%
60%
40%
20%
!.Muscovite+Biotite+Chlorite EtCarbonati lIDSilicati IFig. 4.
Composizione mineralogica media dei sedimenti sabbiosi
tardo-pleistocenici edoloccnici per il settore settentrionale e
meridionale del litorale veneziano.
Le percentuali della Calcite e della Dolomite nei depositi
manmolocenici (tipo a), indicano andamenti opposti, crescente da
Sud verso Nord laDolomite e decrescente la Calcite; in quelli
continentali pleistocenici (tipo b)entrambi i minerali assumono
invece valori medi abbastanza costanti per isettori meridionale e
settentrionale.
Come si e' potuto osservare, le maggiori differenze areali
dellepercentuali di Quarzo, feldspati, Calcite e Dolomite sono
riscontrabili nellasedimentazione marino.•lagunare olocenica; al
contrario, per le miche e la.Clorite, queste differenze sono più
marcate nella sedimentazione pleistocenica(tipo h).
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STUDIO DEI SEDIMENTI TARDO-QUATERNARI DEL LITORALE VENEZIANO
ECC. 929
4. CONTRIBUTO ALLO STUDIO PALEOCLlA1ATlCO
Gli effetti dei maggiori cambiamenti climatici durante il
PleistoceneSuperiore e l'Olocene sono ben riconoscibili nelle
sequenze sedimentariestratigrafiche sottostanti la laguna ed il
litorale di Venezia19.
Infatti, l'avanzamento o la recessione dei ghiacciai con
conseguentevariazione del livello medio mare e della linea di
costa, l'attivita' fluviale, didilavamento e dei processi
diagenetici regolati dalle variazioni di temperatura edumidita',
hanno lasciato la loro traccia nelle caratteristiche
sedimentologiche deilivelli sabbiosi ed argillosi
In Figura 6 vengono riportate le variazioni delle percentuali
deicarbonati (Calcite e Dolomite) e dei silicati (Quarzo e
fe1dspati) nei livellisabbiosi, in relazione alle principali
condizioni climatiche succedutesi durantegli ultimi 25,000
anni.
Si puo' notare che durante l'ultima glaciazione wurmiana, in
condizionicostanti di clima freddo ed arido, la composizione
mineralogica delle sabbiedepositate sulla paleopianura
continentale, e' abbastanza omogenea con lepercentuali dei silicati
superiori a quelle dei carbonati.
Viceversa, durante il post glaciale e la trasgressione
oloccnica, incondizioni climatiche variabili, le sabbie di
deposizione marino-lagunarepresentano variazioni marcate dovute
all'impatto di brevi periodi freddi durantela fase di riscaldamento
generale. Si puo' osservare infatti la prevalenza deicarbonati sui
silicati durante la fase di generale aumento della temperatura
equella dei silicati sui carbonati in corrispondenza dei periodi dì
deterioramentoclimatico.
Un esempio degli effetti delle particolari condizioni climatiche
sulladiagenesi dei sedimenti argillosi e' dato dall'indurimento
degli ultimi stratipleistocenìci. Queste argille, localmente note
come caranto, sono ritenute unpaleosuolo13,12 e, anche se
discontinue, per la loro tipica colorazione bruno-giallastra, le
caratteristiche fisiche, meccaniche. mineralogiche e
gcochimiche(Figg. 7, 8) possono essere considerate un buon livello
guida per individuare illimite stratigrafico
Pleistocene/Oloccne22,2o,21, 12, 13 .
Questo livello argilloso, di spessore variabile da alcune decine
dicentimetri ad alcuni metri, dato illimitato carico geostatico
sovrastante presentauna anomala consistenza attribuibile al
processo di sovraconsolidazioneavvenuto a seguito di una prolungata
esposizione subaerea in condizioni aridedi clima glaciale (Foto l,
2).
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930 M. BONARDI E L. TOSI
Queste condizioni climatiche e le peculiari caratteristiche di
plasticita' e digranulometria di quest' argilla hanno consentito il
drenaggio ed ildisseccamento.
',44020oO+-----+---~~--~----~
6
10
16
20
26
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..: ~~-~--~----- -. -
•.- Warm event ~ Cold event
.-- - 1,500
.-- - 2,600
Radiocàrbon datingy_ara a.p.
PRESENT
- 3,000
- 4,000
- 5,000
- 6,000
- 10,000
- 18.000
- 25,000
wzw
~~
Fig. 6, Variazioni delle percentuali dei silicati (linea
tratteggiata) e dei carbonati (lineacontinua) dei sedimenti
sabbiosi in relazione ai cambiamenti paleoclimatici.
-
STUDIO DEI SEDIMENTI TARDO-QUATERNARI DEL LITORALE VENEZIANO
ECC. 931
Foto 1. Allineamento preferenziale dei fillosicati nel caranto:
A) parallelo, B) circolare
,-
-
932 M. BONARDI E L. TOSI
jj IJ
36
It'J Chiome • mite/Mica mSmectlte làQual1Z • ca!cite la OoIomite
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Fig. 7. Composizione mineralogica del caranto e dei livelli
argillosi sopra e sottostauti
30
26
20
16
10·
_..• - Al203 e,i,____ S102%
"."caO% ......••----~.-' -..-,,' -~-------.•......
Carantotop Caranto
middJeo+-----------+-----------+-----------+-------~Holoc:ene
PleistocenePleistoc:ene Pleistocene
Fig. 8. Composizione geochimica del caranto e dei livelli
argillosi sopra e sottostauti
-------- - --
-
STUDIO DEI SEDIMENTI TARDO-QUATERNARI DEL LITORALE VENEZIANO
ECC. 933
5. RlFERhUENTO GEOCHhvilCO NATURALE PER UNA CORRETTAVALUTAZIONE
DEI METAlLI PESANTI NEl SEDhUENTlANTROPIZZATI.
La corretta valutazione del tasso di inquinamento da metalli
pesantidovuto all'attività' antropica nei sedimenti di fondo
attuali della laguna venetarichiede una base di riferimento
naturale non contaminata dalle attivita'umane'", A questo proposito
viene proposto il confronto tra i dati analitici dicampioni di
sedimenti argillosi di fondo provenienti da sei località'
all'internodella laguna, tra le bocche di porto di Chioggia e di
Lido, e quelli' di campioniattribuibili alla sedimentazione
tardo-pleistocenica presi nel sottosuolo aprofondità' di
10-15metri, nei pressi delle stesse località' (Fig. 9).
Cr Ni
234 5SMlPl..ING SlTES
8 2 3 4 5SAMPUNG SlTES •
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234 5SMlPl..ING SlTES
6 2 3 4 5SAMPUNG SlTES
6
Fig. 9. Confronto tra i valori di alcuni metalli pesanti dei
sedimenti di antica deposizione(circa 15-20.000 anni fa) (linea
continua) e quelli di fondo attuali antropizzatii"campionamento
1976-'78 linea tratteggiata, campionamento 1995 linea
punteggiata''' .
-
934 M. BONARDI E L. TOSI
La linea continua si riferisce alla composizione geochirnica
deisedimenti indisturbati antichi, mentre per i sedimenti 'di fondo
recenti, la lineatratteggiata riporta i valori di un campionamento
effettuato nel periodo 1976-197824 e quella punteggiata riporta i
valori dei campioni prelevati nel 199525.
Uno studio dettagliate" mediante SEM, BDS e EDS dei campioni
profondiindisturbati ha inoltre evidenziato la presenza di grani
naturali di Monazite eUraninite con valori in p.p.m. di Ce, La, Nd,
Cr, U e Th che potrebbero essereconsiderati nocivi.
CONCLUS10NI
Lo studio mineralogico delle sabbie ha permesso inizialmente
ladifferenzazione dei sedimenti olocenici da quelli
tardo-pleistocenici esucessivamente e' stato riscontrato che le
variazioni della composizionemineralogica sono correlate a quelle
degli ambienti deposizionali generalmentein relazione ai
paleoclimi.
Le differenze verticali delle percentuali mineralogiche tra
lasedimentazione tardo pleistocenica e quella olocenica sono da
attribuirsi allasuccessione dei diversi ambienti di deposizione
legata principalmente allevariazioni climatiche, all'eustatismo e,
secondariamente, a variazioni delrapporto tra i tassi di subsidenza
e quelli di sedimentazione, Le differenze arealiinvece, tra i
settori settentrionale e meridionale, sono imputabili alle
diversecaratteristiche petrografiche degli apporti solidi fluviali,
prevalentementecarbonatici a Nord e silicatici a Sud.
La relazione tra la composizione mineralogica, geochimica c
tessituraledei sedimenti e le condizioni climatiche e' stata
evidenziata con alcuni esempi.
Nel caso dei sedimenti sabbiosi e' stato evidenziato un aumento
deisilicati durante le fasi di deterioramento climatico (periodi a
clima freddo) ed unaumento invece dei carbonati durante le fasi di
miglioramento climatico.
Per i sedimenti argillosi e' stato riportato l'esempio
dell'impatto delclima glaciale arido sull'ultimo livello di argille
pleistoceniche icarantoi. Inquesto caso, gli effetti del clima sono
stati ben evidenziati, mediante lo studiotessiturale,
nell'allineamento preferenziale dei minerali lamellari che
haconferito una elevata consistenza a questo livello.
Infine e' stata evidenziata l'importanza di determinare una
basegeochirnica di riferimento quale background naturale per una
correttavalutazione dell'impatto antropico sui contenuti di metalli
pesanti nei sedimentiattuali.
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STUDIO DEI SEDIMENTI TARDO-QUATERNARI DEL LITORALE VENEZIANO
ECC. 935
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