EL FENÓMENO DE EL NIÑO

V. M. Ponce y A. V. Shetty

Traducción: F. Pérez

 1.   DEFINICIÓN

Las variaciones del clima pueden afectar las vidas de los seres humanos. Éstos están enlazados a su ecosistema a través de eventos climáticos tales como inviernos extremadamente fríos, sequías persistentes o emergencias tales como inundaciones, períodos de calor intenso, o incendios forestales. Una planeación efectiva requiere estudiar y analizar las variabilidades climáticas, entre ellas, aquéllas relacionadas con el fenómeno de El Niño.

El fenómeno de El Niño está relacionado con la Oscilación Meridional, la cual es una fluctuación de presiones de aire en las mitades Este y Oeste del Océano Pacífico. Normalmente, la atmósfera encima del Este del Pacífico Sur está dominada por una persistente zona de alta presión, mientras que una zona de baja presión domina la porción Oeste. Estos dos sistemas están conectados; cuando la presión se eleva en el Este, cae en el Oeste, y viceversa. Para medir este acoplamiento, los meteorólogos miden la presión en la Isla de Pascua, cerca de 2,700 millas al Oeste de la América del Sur, y substraen este valor de la presión en Darwin en el Norte de Australia, y de esta diferencia calculan el Índice Oscilatorio Meridional (IOM).

Bajo condiciones normales, esta diferencia de presiones origina los vientos que van de Este a Oeste a lo largo del Ecuador, denominados "vientos (que provienen) del Este" o "vientos viajeros." Al mismo tiempo, muy arriba de la superficie del océano, la circulación del viento se completa y continúa de Oeste a Este. Esta convección de aire se llama la célula de Walker, en honor a Sir Gilbert Walker, quien la identificó por primera vez en la década de 1920.

Cada dos a siete años, el IOM pasa a ser negativo. La presión oscilatoria del Este disminuye, la del Oeste aumenta, y la célula de Walker se colapsa y algunas veces cambia de dirección. Con el colapso de los vientos llega el característico flujo de agua caliente hacia el Este, y las normalmente aguas frías de la costa de América del Sur se calientan de 2o a 8oC. Todos estos elementos se combinan para formar el fenómeno de El Niño, caracterizado por el decaimiento, y a veces cambio de dirección, de los vientos viajeros del Este, lo cual causa el aumento inusual de las temperaturas de la superficie del oceáno a lo largo del Pacífico tropical Este.

 2.   HISTORIA

Existe un récord histórico de El Niño que se remonta al año 1567. Los primeros en dar nombre a esta anomalía del clima fueron unos pescadores peruanos en la orillas más occidentales de la América del Sur. En un año normal, las aguas eran frías y circulaban de Sur a Norte; sin embargo, cada cierto número de años, las aguas se calentaban e invertían su dirección de flujo. El fenómeno usualmente se intensificaba alrededor de la Navidad; por eso los pescadores lo llamaron "El Niño," el cual se refiere a "El Niño Jesús," en referencia a la Navidad.

A principios del siglo veinte, el concepto de El Niño se extendió gradualmente a través de la comunidad científica internacional. Al inicio, los científicos creyeron que este extraño fenómeno ocurría independientemente de otros patrones climáticos. Durante los años 1920, mientras los científicos de la América del Sur se ocupaban en documentar los efectos locales de El Niño, un científico británico, Sir Gilbert Walker, notó separadamente que las anomalías del clima ocurrían alrededor del mundo cada cierto número de años.

Conforme Walker estudiaba los datos de climas en el mundo, él reconocía algunos patrones de lluvia en la América del Sur y asociaba a ellos cambios de temperaturas en el oceáno. Walker encontró una conexión entre las lecturas del barómetro en las estaciones del Este (Tahiti) y Oeste (Darwin) del Pacífico. Observó que cuando las presiones se elevan en el Este, usualmente caen en el Oeste, y viceversa. Por consiguiente, creó el término Oscilación Meridional para enfatizar los altibajos de estos efectos oscilatorios de dirección Este-Oeste. También se percató que bajo ciertas condiciones barométricas las estaciones monsónicas del Asia estaban ligadas a sequías en Australia, Indonesia, India, y parte de África, y a inviernos suaves en el Oeste del Canadá. Walker fue la primera persona en afirmar que existía una conexión entre los monsones en la India y el inusual invierno suave en Canadá.

Al final de la década de 1960, Jacob Bjerknes, meteorólogo noruego, propuso que El Niño era la expresión oceánica de una interacción a gran escala entre el oceáno y la atmósfera, y que las anomalías climáticas podrían ser mejor entendidas como teleconexiones atmosféricas que emanan desde las regiones de agua caliente del Pacífico central a lo largo del Ecuador. A principios de 1975, los oceanógrafos y meteorólogos llegaron a combinar sus esfuerzos para expandir y refinar la hipótesis de Bjerknes, estudiando sistemáticamente juntos los fenómenos de El Niño y la Oscilación Meridional, en lo que se ha dado en llamar "El Niño - Oscilación Meridional" (ENOM).

El Niño de 1982-83 ha sido ampliamente reconocido como el más severo del siglo. En Norteamérica se experimentaron climas localmente inusuales durante todo el año 1983. Australia experimentó sequías severas e incendios devastadores. El año 1983 fue uno de los peores períodos de sequías en la región del Sub-Sahel, y los monsones fallaron en el Oceáno Índico. Los daños se estimaron entre 9 y 13 mil millones de dólares, y se perdieron 2,000 vidas. Después del evento de 1982-83, siguió otro evento en 1986-88, y otro en 1990-95; este último parece ser el más largo El Niño de la historia (Fig. 1).


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Fig. 1  Record histórico de años con El Niño
desde los 1500 hasta 1995.

 
 3.   CAUSAS

La causa principal del fenómeno de El Niño está relacionada con la complejidad de interacciones oceáno-atmosféricas a escala global. Aunque la causa no se conoce con certeza, los científicos conocen cómo evoluciona el fenómeno una vez que se inicia. Esto proporciona una habilidad práctica para hacer pronósticos con seis a nueve meses de anticipación en algunas regiones.

Durante años normales, en los cuales no hay El Niño, los vientos de superficie en el Oceáno Pacífico cerca del ecuador soplan del Noreste y el Sureste, convergen en el ecuador y viajan en dirección Oeste. Estos vientos son llamados vientos viajeros porque soplan regularmente; por lo tanto, las naves comerciales han dependido de ellos para transportar su carga a través del oceáno. Los vientos se encuentran en una banda paralela al ecuador, creando una zona de convergencia.

Los vientos viajeros mueven las corrientes oceánicas, y causan un flujo de agua superficial, de Este a Oeste, a lo largo del Pacífico ecuatorial. El movimiento del viento causa que el agua superficial caliente aumente en el Pacífico Oeste. Esta región de calentamiento del agua superficial es conocida como la alberca caliente del Pacífico Oeste. Los vientos también producen mezclas en la capa superior del oceáno, el cual causa que el agua superficial caliente se mezcle con aguas frías más al fondo del oceáno. Esta capa superior, conocida como la capa mezclada, es bastante uniforme en temperatura, salinidad y densidad. La región que separa el agua relativamente caliente (la capa mezclada) de las aguas frías del fondo del oceáno se llama la termoclina.

El aumento de agua caliente y los vientos fuertes sobre la superficie del Pacífico tropical Oeste crean una termoclina a aproximadamente 100 m bajo la superficie. En el Pacífico Este, el agua fría de la profundidad del oceáno se levanta en la costa de la América del Sur para reemplazar el agua de superficie removida por el viento. Esto produce una termoclina poco profunda, a aproximadamente 10-50 m de profundidad. Estas aguas levantadas son ricas en nutrientes y producen algunas de las zonas pesqueras más ricas del globo.

En la alberca caliente del Pacífico Oeste, las aguas calientes de la superficie y los fuertes vientos viajeros causan que una gran cantidad de agua se evapore de la superficie del oceáno. La evaporación del aire húmedo caliente causa la elevación del aire y crea una zona de baja presion atmósferica en la superficie. Este sistema de presión baja es conocido como el Indonesio Bajo. El aire que asciende encuentra bajas temperaturas y presiones a altitudes mayores, resultando en la formación de nubes cumulus, las cuales producen lluvias intensas. Un mayor enfriamiento de las nubes produce fuertes lluvias sobre la zona de convergencia en el Pacífico Oeste. Después de que la humedad se condensa y precipita, el aire seco continúa viajando en las zonas altas de la atmósfera. Algunas masas de aire regresan hacia el Este y se acumulan en el Pacífico Este. La acumulación de aire desciende, creando un sistema atmosférico de alta presión sobre el Pacífico tropical Este. Muy pequeñas cantidades de lluvia son experimentadas en el Pacífico Este porque el aire descendiente no permite la formación de un sistema fuerte de nubes.

La diferencia de las presiones superficiales entre el Pacífico Este y Oeste produce un gradiente de presiones a lo largo del ecuador. Naturalmente el viento se mueve a través del gradiente de presiones desde la presión alta hacia la presión baja. Esta célula de circulación Este-Oeste se completa con la continua masa de aire que se mueve hacia el Oeste de la superficie del océano, donde adquiere otra vez humedad proveniente de la evaporación oceánica. Estos patrones de movimiento de aire de Este a Oeste a través de la superficie y de Oeste a Este a gran altura es la circulación de la célula de Walker, y ésta constituye el componente Este-Oeste de la circulación tropical a gran escala. La Fig. 2 muestra una representación esquemática bajo condiciones normales (ausencia de El Niño) en el Pacífico tropical.


ICESS-ESRG, University of California, Santa Barbara

Fig. 2  En años normales, los vientos viajeros soplan de Este a Oeste, y calientan la superficie del océano en el Pacífico tropical Oeste.

El componente Norte-Sur del flujo de aire tropical a gran escala es la llamada célula de Hadley. Ésta consta de dos células, las cuales transportan calor atmosférico desde zonas tropicales (centro) a zonas subtropicales (Norte y Sur). Donde los vientos viajeros convergen, crean una banda de presión baja en el trópico llamada la Zona de Convergencia Intertropical (ZCIT). En la ZCIT se eleva el aire caliente cargando con él el calor latente. Como el aire se encuentra con bajas temperaturas a altitudes mayores, se enfría y se produce la condensación, liberando el calor latente. La humedad condensada puede eventualmente conducir a la formación de nubes y lluvia. Después de la lluvia, el aire seco continúa viajando a altitudes altas transportando calor a aproximadamente 30o latitud N y S, donde se inicia el descenso. Como el aire seco desciende, se comprime y calienta debido al aumento de presión. El aire cercano a la superficie regresa a la región ecuatorial, recogiendo humedad a lo largo del camino y completando la circulación de la célula de Hadley.

Durante el fenómeno de El Niño, ocurren muchos cambios en el oceáno y la atmósfera debido a los procesos dinámicos y termodinámicos descritos en los párrafos anteriores. Los oceanógrafos y meteorólogos aún no conocen qué inicia un fenómeno ENOM, pero son capaces de identificar y describir los cambios asociados con un ENOM. Estos cambios impactan la circulación atmosférica y pueden alterar las condiciones climáticas en todo el globo.

Durante las primeras etapas de El Niño, los vientos viajeros del Este se debilitan y se retiran hacia el Este, reduciendo los levantamientos de aguas frías en el Pacífico Este, y permitiendo que las masas de agua caliente del Oeste se muevan hacia el Este en dirección a la América del Sur. Conforme se calienta el Pacífico central y Este, el gradiente de presión atmosférica a lo largo del ecuador se debilita, y los vientos viajeros disminuyen aún más. El aire húmedo arriba del oceáno también se calienta y llega a flotar suficientemente para formar nubes grandes, las cuales producen fuertes lluvias a lo largo del ecuador. Los cambios en temperaturas oceánicas causan que la zona de mayor lluvia sobre el Pacífico Oeste se mueva hacia el Este. Los cambios asociados en la atmósfera causan que caiga el barómetro en el Pacífico central y Este y que se eleve sobre Indonesia y Australia, resultando en un debilitamiento y un retiro hacia el Este de los vientos viajeros. La Fig. 3 muestra una representación esquemática de las condiciones propicias para el fenómeno de El Niño en el Pacífico tropical.


ICESS-ESRG, University of California, Santa Barbara

Fig. 3  Durante años de El Niño, los vientos viajeros cambian de dirección y soplan del Oeste a Este, calentando las normalmente frías aguas del Pacífico tropical Este.

 

 4.   CARACTERÍSTICAS

El fenómeno de El Niño ocurre cada 2 a 7 años en promedio, pero sólo irregularmente y no en forma tan previsible como el caso de las mareas. El período de retorno de El Niño varía, así como su intensidad y duración. Típicamente un evento dura de 14 a 22 meses, pero puede ser más largo o más corto. Cada dos eventos, uno tiende a ser fuerte o débil, y los fenómenos fuertes ocurren a intervalos de 8 a 15 años. El fenómeno decae cuando no hay suficiente agua caliente para sustentar el ciclo. Existen algunos casos excepcionales: una onda de agua caliente de El Niño de 1982 sobrevivió por 12 años, midiendo sólo 8 pulgadas de altura en 1994 y viajando a una velocidad de 5 millas por hora. La Fig. 4 muestra la secuencia de las anomalías de la temperatura de la superficie del mar en el Pacífico central durante el período 1982-99.


World Meteorological Organization
Fig. 4  Record de anomalías de la temperatura de la superficie del océano en el Pacífico ecuatorial central durante el período 1982-99.

 

El fenómeno de El Niño comienza al principio del año y alcanza su máximo nivel entre noviembre y el siguiente enero, pero dos fenómenos consecutivos no se comportan de la misma manera. Los fenómenos débiles y moderados no tienen consecuencias desastrosas. El fenómeno de 1982-83 fue inusualmente fuerte, y fue igualado sólo por un evento al final del 1800 y el más reciente de 1997-98. Los grandes eventos como el de 1982-83 y 1997-98 sólo ocurren algunas veces por siglo. Las evidencias del fenómeno de El Niño se remontan a cientos de años atrás, en la forma de los análises de anillos en los árboles, depósitos de sedimentos o hielo, arrecifes, y recuentos históricos. El Cuadro 1 muestra los fenómenos de El Niño ocurridos en el siglo 20. Existe un total de 30 años con El Niño y 26 eventos, lo que equivale a una frecuencia de aproximadamente cada cuatro años.

Cuadro 1.  Años de El Niño del siglo 20.
1900-011902-031905-061911-121914-151918-191923-241925-26 1930-311932-33
1939-401940-411941-421946-471951-521953-541957-581963-64 1965-661969-70
1972-731976-771977-781982-831986-871987-881991-92 1993-94 1995-961997-98
K. Amaral, University of Massachusetts

 5.   IMPACTOS

Los disturbios océanicos y atmosféricos creados por el fenómeno de El Niño pueden tener impactos considerables en el medio ambiente. Los cambios en los patrones normales del clima pueden producir inundaciones, creando lagunas donde normalmente existía un lugar desértico. Asimismo, los disturbios de El Niño pueden traer sequías a los bosques tropicales húmedos, las regiones más húmedas del planeta, causando algunas veces incendios forestales. Los efectos son globales y se extienden en dirección Norte-Sur desde Canadá hasta Nueva Zelandia, y en dirección Este-Oeste sobre todo el globo. Los efectos son sentidos por muchas especies, desde los fitoplancton hasta los seres humanos. Los cambios en los patrones normales de circulación del océano pueden causar grandes disturbios en la biosfera marina. Los cambios en la temperatura de la superficie del mar y sus efectos asociados afectan todas las formas de vida. La lluvia sigue al agua caliente hacia el Este y resulta en inundaciones en Perú y sequías en Indonesia y Australia.

Los cambios en los patrones del clima durante un ENOM alteran regiones de altas y bajas presiones alrededor del globo. El aire descendiente de la circulación atmosférica crea zonas de altas presiones en la superficie. Las altas presiones no permiten que áreas de precipitación se muevan hacia esta región. Cuando estos patrones anormales de alta presión persisten, llevan a condiciones de sequía, privando el área de lluvia. Durante el fenómeno del ENOM, las sequías generalmente ocurren en el Pacífico Oeste, un área normalmente rica en lluvia. Durante los años de El Niño, las sequías han sido observadas en muchas regiones, incluyendo el Sudeste de Africa, la India y la región Noreste de la América del Sur.

Durante el evento de 1982-83, Australia fue particularmente afectada por la sequía. Después de varios meses sin lluvia, los incendios y las tormentas de polvo devastaron el Oriente de Australia. Las sequías fueron también experimentadas en partes de Indonesia y las Filipinas, donde los bosques húmedos tropicales se secaron y luego se incendiaron. Los monsones de verano del Océano Índico fueron bloqueados de entrar al subcontinente de la India por un sistema de alta presión, lo cual causó muchas dificultades a los habitantes de la India meridional. Sud África y Botswana también tuvieron sequías severas, con efectos devastadores en los bosques y habitantes de la región.

Los cambios de precipitación asociados con El Niño pueden traer fuertes lluvias a áreas en las cuales no acostumbra llover. Las lluvias pueden llegar a proveer mucha agua a regiones normalmente secas como la costa del Perú. Sin embargo, la fuerte precipitación puede crear destrozos, causando avenidas y avalanchas de lodo si la precipitación cae como nieve en áreas montañosas. Algunos de los impactos devastadores de las avenidas incluyen pérdidas de vidas humanas, la destrucción de hogares, daños a cultivos y a la vegetación natural, pérdidas de ganado y la propagación de enfermedades. En 1982, durante el ENOM más fuerte del record, el Perú registró las lluvias más intensas de los últimos 200 años. Las lluvias cayeron en el Norte del Perú y Ecuador, y causaron grandes avenidas en el río Piura y la ciudad de Guayaquil. Los ríos repletos de agua destruyeron las plantaciones de plátanos y las regiones arroceras, barriendo con puentes e inundando pueblos, desbordando los servicios públicos y causando enfermedades virulentas en las áreas afectadas. Las lluvias cayeron sobre los cerros, causando el deslizamiento de miles de casas. En Australia, a finales del fenómeno ENOM de 1982-83, y directamente después de sufrir penas devastadoras por la sequía, las lluvias torrenciales barrieron con todo e inundaron grandes áreas del oriente australiano. Decenas de miles de ganado ovino y vacuno se quedaron aisladas en áreas secas rodeadas de áreas inundadas. Las inundaciones ocurrieron en muchas otras regiones del mundo, incluyendo Brasil, Europa, China, Cuba y los Estados Unidos. En este último, la mayor parte de la precipitación cayó como nieve en las montañas del occidente, demorando las inundaciones hasta la siguiente primavera.

Las altas temperaturas de la superficie del océano en el Pacífico Este provéen un ambiente propicio para los huracanes y las tormentas tropicales. El Pacífico Este normalmente tiene agua más fría, pero el agua caliente invade la zona durante un fenómeno de El Niño. Los huracanes son producidos por agua caliente que se evapora de la superficie del océano. En 1982, Tahiti y las islas vecinas de la Polinesia Francesa experimentaron los primeros huracanes en 75 años. Seis tormentas golpearon las islas en un período de cinco meses, destrozando villas enteras en el archipiélago de Tuamotu con vientos fuertes y grandes olas. Esta agitación, combinada con el aumento de la elevación de la superficie del mar hizo que los mamíferos marinos que viven cerca de la orilla tuvieran dificultades para alimentarse. Los científicos documentaron que las iguanas marinas jóvenes de las Islas Galápagos tenían un tamaño más pequeño que lo normal. En el mismo período, dieciocho tormentas con olas que excedían seis metros arremetieron contra la costa suroeste de los Estados Unidos, causando daños a más de diez mil hogares, desarraigando las gigantescas camas de algas marinas en la costa, y causando extensas erosiones en la costas, eliminando virtualmente playas enteras.

El levantamiento de las corrientes marinas profundas en la costa del Perú crea una de las zonas pesqueras más productivas del globo. Las corrientes marinas levantadas conducen a la superficie aguas ricas en nutrientes. Durante las condiciones ENOM, el levantamiento se reduce y a veces se detiene si el evento es suficientemente intenso. El menor levantamiento reduce la cantidad de diatomas planctónicos, los cuales constituyen la base de la cadena trófica. Sin el plancton, las formas más altas de vida mueren o se mudan fuera de la región. Las especies marinas como zooplancton, anchoveta, y calamares mueren por falta de nutrientes, trastornando las industrias de pesca. Las especies de aves, las cuales dependen de estos peces como base alimenticia, también mueren de hambre o emigran. A menudo esto lleva al abandono de nidos. En 1983, casi el 85% de los pájaros marinos de la costa peruana murieron. Durante este período, los Galapágos y las islas de Navidad, las cuales tiene más de 17 millones de pájaros, fueron casi completamente abandonadas debido a la carencia de comida. En la Isla Navidad, esto representó un fracaso del ciclo reproductivo por un año.

Los mamíferos del mar también son afectados por la falta de peces. Los leones marinos y las focas reducen marcadamente su reproducción en los años que siguen a un fenómeno ENOM. Otras especies afectadas desfavorablemente por la falta de comida son los albatros, bobos, pingüinos, cormorantes e iguanas marinas. Un problema que complica el fenómeno de El Niño es el tiempo en que ocurren los eventos. La temperatura más calurosa de la superficie del mar y los impactos asociados ocurren cuando muchos mamíferos están criando sus vástagos. En el tiempo que la disponibilidad de comida debe ser la máxima, El Niño disminuye la provisión de comida mediante la reducción del levantamiento del fondo del mar y el desaliento de la producción de comida primaria. Particularmente, la pérdida de comida tiene efectos perjudicales en las hembras embarazadas o en sus crías jóvenes o nonatas. Los mamíferos machos territoriales sufren por su inabilidad de moverse de lugar en busca de nuevas fuentes de comida.

A pesar de la naturaleza destructiva del fenómeno de El Niño, algunas especies marinas se benefician con las anomalías climáticas. Durante El Niño de 1982-83, los moluscos aceleraron su crecimiento y alcanzaron enormes densidades. Los caracoles púrpura y los pulpos llegaron a ser más comunes y la pesca de camarones se produjo a los más altos niveles. Éste es probablemente el resultado del incremento de escorrentía de los ríos, los cuales provéen una gran abundancia de nutrientes, y a la reducción de predación de una población dispersa de peces.

Los arrecifes de coral son un ecosistema notablemente sensible. Los incrementos de temperatura crean tensiones termales que matan las algas endosimbióticas que viven en los corales. Las algas protegen los corales de los rayos ultravioleta provenientes de la radiación solar. Sin las algas, de pronto los corales se vuelven blancos porque están desprotegidos de la radiación ultravioleta. El proceso de enblanquecimiento de los corales se conoce como descoloración del coral. Luego de dos a cuatro semanas de la descoloración, la estructura ósea del coral es destruída y la planta se muere. El Niño de 1982-83 destruyó muchas comunidades de coral en el Pacífico Este. Los científicos han estimado que la mortalidad del coral estuvo cerca del 98%. Durante este período, los daños también fueron observados en arrecifes en el Pacífico Central y Oeste, Japón, el Golfo Pérsico y el Atlántico tropical Oeste, con mortalidades que llegaron en algunas regiones a 70-90%. Los daños a los arrecifes son particularmente devastadores pues la recuperación requieren de períodos que fluctúan de décadas a siglos.

 6.   RESUMEN

  • El fenómeno de El Niño es una anomalía climática de alcances globales causada por un debilitamiento de los vientos viajeros del Pacífico tropical, lo cual produce que las aguas superficiales a lo largo del Pacífico tropical Este se pongan más calientes de lo normal.

  • El nombre de El Niño fue originado por pescadores peruanos, quienes notaron por primera vez que las aguas superficiales más calientes producían una reducción en la cantidad de pesca. El fenómeno tendía a alcanzar su mayor intensidad cerca de la Navidad; por eso, los pescadores lo llamaron El Niño, en alusión al Niño Jesús.

  • La causa principal de El Niño no se conoce con certeza. Los meteorólogos la atribuyen a teleconexiones a gran escala que emanan de las regiones de aguas calientes en el Pacífico medio a lo largo del ecuador.

  • El período de retorno de El Niño es de dos a siete años, con un promedio de cuatro años. Usualmente, cada fenómeno tiene una longitud de catorce a veintidós meses. Dos fenómenos consecutivos no occurren de la misma forma. Los fenómenos más intensos ocurren en intervalos de ocho a quince años.

  • El Niño puede alterar la magnitud y frecuencia de inundaciones y sequías. Típicamente, si una región es inundada, otras regiones cercanas experimentarán sequías. Las inundaciones y sequías pueden causar extensos daños materiales y personales. Los efectos de El Niño también puede impactar a los ecosistemas terrestes y marinos.

 
http://elninofenomeno.sdsu.edu

040307

 

 

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