農(nóng)藝農(nóng)機結(jié)合是推進(jìn)山西旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程的突破口

王娟玲

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院旱地農(nóng)業(yè)研究中心，山西太原030006）

山西缺水，旱地面積占總耕地面積的79.4%。因此，大力發(fā)展現(xiàn)代旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)是保障山西省水資源安全、生態(tài)安全、糧食安全，提高農(nóng)民收入，促進(jìn)國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略抉擇和根本出路。生產(chǎn)實踐表明，在旱作農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平較低時期，單項農(nóng)藝節(jié)水技術(shù)、單個農(nóng)業(yè)機械的應(yīng)用都可以對旱作農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生較大作用，但隨著旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平的提升及其所處環(huán)境條件（社會經(jīng)濟、農(nóng)民生產(chǎn)方式等）的變化，這種作用正在弱化，而農(nóng)藝新技術(shù)與農(nóng)業(yè)機具的結(jié)合程度（即機械化程度）對農(nóng)業(yè)效益、農(nóng)民收入的影響日益增大，且這一事實已為國內(nèi)外許多成功的經(jīng)驗所證明。不同國家根據(jù)各自的生態(tài)特點和生產(chǎn)方式，通過農(nóng)機與農(nóng)藝相結(jié)合的大量研究和實踐[1～9]，形成了眾多的發(fā)展模式和研究成果。不同的國家和地區(qū)由于所處生態(tài)條件、生產(chǎn)方式各不相同，需要解決的主要問題也就不同，其相配套的機械裝備也必然存在差異。因此，認(rèn)清山西農(nóng)業(yè)機械化現(xiàn)狀，明確其存在的問題，探討山西旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展之路、加速農(nóng)藝農(nóng)機結(jié)合，對實現(xiàn)山西旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化具有重要的意義。

1 國內(nèi)外農(nóng)業(yè)機械化現(xiàn)狀

1.1 發(fā)達(dá)國家農(nóng)業(yè)機械化現(xiàn)狀

國外農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展，不同國家有著不同的發(fā)展模式，美國是大規(guī)模機械化模式，荷蘭是中等規(guī)模集約機械化模式，而日本則是小規(guī)模精細(xì)機械化模式。不同國家的不同發(fā)展模式由于自然、經(jīng)濟、社會條件的變化，經(jīng)歷了不同的發(fā)展階段。如日本大體經(jīng)歷了3個發(fā)展階段：第一階段是二戰(zhàn)結(jié)束到20世紀(jì)60年代初，日本處于經(jīng)濟恢復(fù)和打基礎(chǔ)時期，主要發(fā)展低價格小型機械代替大部分手工勞動。第二階段是20世紀(jì)60年代初到80年代末，日本經(jīng)濟飛速發(fā)展，農(nóng)村勞動力大量涌向城市，農(nóng)村勞動力不足的矛盾日漸突出，于是寬幅聯(lián)合收割機、高速插秧機、大中型拖拉機及其配套機具相繼問世。第三階段是20世紀(jì)80年代末到現(xiàn)在，這個時期的特點是農(nóng)業(yè)勞動力老齡化和女性化，于是小型、輕便、容易操作、舒適性好、自動化程度高的農(nóng)業(yè)機械成為這個階段需求的主要特征，日本根據(jù)實際需要，引進(jìn)、吸收外國的先進(jìn)經(jīng)驗和技術(shù)，并因地制宜將農(nóng)機與農(nóng)藝有機結(jié)合，擺脫了傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝的束縛，創(chuàng)造出新工藝、新機具，取得了新的突破。總體上講，農(nóng)業(yè)機械化水平高的國家其勞動生產(chǎn)率就高。美、英、法、加、日、澳等國的農(nóng)業(yè)勞動生產(chǎn)率都在6萬美元/人以上。2006年，中國的農(nóng)業(yè)勞動生產(chǎn)率為3 505美元/人，僅為美國92 270美元/人的3.8%。且美、英、加、法、日分別在1940，1948，1950，1953，1967 年就基本實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)機械化，而我國至今尚未達(dá)到他們當(dāng)時的水平，可見差距之大。

1.2 我國農(nóng)業(yè)機械化現(xiàn)狀

近年來，我國的農(nóng)業(yè)機械化水平也有了大幅度提高，到2008年全國農(nóng)機總動力達(dá)到8.22億kW，是1978年1.2億kW的6.85倍，大中型拖拉機、半喂入式聯(lián)合收割機、插秧機、玉米收獲機和保護(hù)性耕作機具的保有量有了大幅度增長，農(nóng)機裝備結(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化。農(nóng)機作業(yè)領(lǐng)域也由糧食作物向經(jīng)濟作物，由大田農(nóng)業(yè)向設(shè)施農(nóng)業(yè)，由種植業(yè)向養(yǎng)殖業(yè)、農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)發(fā)展，由產(chǎn)中向產(chǎn)前、產(chǎn)后延伸。保護(hù)性耕作、精量播種、化肥深施、高效植保、秸稈還田、深松整地等農(nóng)機化新技術(shù)應(yīng)用面積不斷擴大，農(nóng)機標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)程度明顯提高，集收獲、耕整、播種于一體的機械化復(fù)式作業(yè)應(yīng)用范圍擴大，農(nóng)業(yè)搶收、搶種能力和綜合生產(chǎn)能力進(jìn)一步增強。尤其值得我們關(guān)注的是有許多省份走出了一條適合本省省情的農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展之路。例如山東省根據(jù)該省是糧食、花生、薯類生產(chǎn)大省的省情，重點發(fā)展糧食生產(chǎn)、加工，花生、薯類收獲的機械化。廣東省走特色農(nóng)機化和節(jié)約型農(nóng)機化之路，其人均水資源3 044.8 m3，耕地公頃均水資源72 106.5 m3，分別是山西的8倍和26.7倍。然而為節(jié)約水資源，2009年仍將設(shè)施節(jié)水灌溉的設(shè)施設(shè)備列入農(nóng)機購置補貼范圍。

1.3 山西農(nóng)業(yè)機械化現(xiàn)狀

進(jìn)入新世紀(jì)，尤其2004年中央一號文件將農(nóng)機購置補貼項目上升為全國“兩減免三補貼”的惠農(nóng)支農(nóng)政策以來，山西省農(nóng)機事業(yè)有了長足發(fā)展。至2008年，農(nóng)用機械總動力2 509.9萬kW，比1952年的0.04萬kW增長了62 746倍，年平均遞增21.8%；大中型拖拉機51 703臺，比1952年的10臺增長5 169倍；聯(lián)合收割機由1952年的3臺發(fā)展到2008年的6 182臺。在機械數(shù)量增加的同時，農(nóng)機化作業(yè)的面積與范圍也不斷擴展。2008年，全省機耕地面積、機械播種面積、機械收獲面積分別為217.993，176.523，74.596萬hm2，與1954年相比，分別增長了1 022倍、3 393倍和5 737倍。雖然山西農(nóng)業(yè)機械化水平有了較大提高，但同全國平均水平相比仍然滯后，2006年機耕地面積比全國平均水平低3.1個百分點，機電灌溉面積的比例比全國平均水平低3.0個百分點，尤其與機械化水平較高的新疆、東北三省相比，差距更大。山西使用的小麥機械多來自新疆，而玉米機械多來自河北、山東，山西最大的糧食作物——玉米的機械收割率不足8%。雖然山西被譽為小雜糧“王國”，但小雜糧作物的播種機械才剛剛起步，從種到收基本上全是手工操作，這種狀況嚴(yán)重影響著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的提高，并已成為農(nóng)業(yè)整體水平提升的瓶頸。若不能抓住中央有關(guān)農(nóng)業(yè)機械補貼及各項惠農(nóng)支農(nóng)政策的機遇，立足山西實際，強化機械化發(fā)展，就會喪失發(fā)展機遇，在新一輪的競爭中處于更加被動的地位。

2 山西農(nóng)業(yè)機械化存在的問題

山西農(nóng)業(yè)機械化裝備程度與先進(jìn)國家相比明顯滯后，與全國平均水平相比也明顯偏低。分析其成因，除家庭聯(lián)產(chǎn)承包責(zé)任制決定的個人擁有完全自主權(quán)的一家一戶的土地制度，在一定程度上制約了農(nóng)業(yè)機械化普及與發(fā)展這一全國性的共性問題外，山西農(nóng)業(yè)機械化還存在明顯的自身問題。

2.1 缺乏戰(zhàn)略考量，自主研發(fā)與引進(jìn)技術(shù)革新不力

受資源型經(jīng)濟思維的影響，山西省沒有將農(nóng)業(yè)機械化作為發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要內(nèi)容，也沒有從戰(zhàn)略的高度進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃和設(shè)計。多年來，不僅缺乏針對我省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)特點及地形地貌、氣候特征，開展與其相適應(yīng)的、具有產(chǎn)業(yè)及區(qū)域特色的、因地制宜的機械化裝備自主研發(fā)，至今沒有形成有自身特色的研發(fā)體系，而且對引進(jìn)機械裝備的本土化改造也很不夠，致使引進(jìn)的技術(shù)裝備效果不好，難以發(fā)揮應(yīng)有作用，不能滿足生產(chǎn)發(fā)展需求。

2.2 傳統(tǒng)旱作節(jié)水機具散失嚴(yán)重，優(yōu)勢農(nóng)藝技術(shù)難以發(fā)揮優(yōu)勢

在傳統(tǒng)的旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)體系中，我們的祖先為我們積累了十分寶貴的旱作節(jié)水機具財富，如鎮(zhèn)壓土壤懸虛的石輥，保蓄土壤水分的耙、耱等，這些具有山西特色、保水保墑效果突出的傳統(tǒng)抗旱節(jié)水機具都曾發(fā)揮很大作用，對此，我們理應(yīng)借助現(xiàn)代物質(zhì)裝備和技術(shù)手段使其進(jìn)一步完善和提升，更好地使其發(fā)揮作用，但我們并沒有這么做，相反還使其散失殆盡，并大面積應(yīng)用了與山西省情極不相適應(yīng)的旋耕機，使土壤懸虛，造成了一系列突出的問題。春季由于旋耕整地作業(yè)，加速了表土失墑，直接影響到播種出苗。如小麥播后由于土壤懸虛、麥田失墑嚴(yán)重，直接影響麥苗的生長發(fā)育和安全越冬，人為加劇了旱情，加大了凍害。這一問題在大旱的2009年表現(xiàn)尤為明顯。

山西旱作農(nóng)藝節(jié)水技術(shù)在全國處于領(lǐng)先地位。20世紀(jì)中期以來，山西在這一領(lǐng)域取得了一系列重大成果，尤其是20世紀(jì)80年代以來，研究形成了適合山西省情的旱作節(jié)水農(nóng)藝技術(shù)，如土壤擴蓄增容技術(shù)、保護(hù)性耕作技術(shù)、農(nóng)田微生境集雨栽培技術(shù)、非耕地集雨徑流農(nóng)田補灌技術(shù)、抗旱品種利用技術(shù)、節(jié)水高效立體種植技術(shù)、水肥耦合技術(shù)、溝壟地膜覆蓋栽培技術(shù)、化學(xué)抗旱制劑的研發(fā)、草田輪作技術(shù)、旱地玉米（小麥）高產(chǎn)配套栽培技術(shù)等。這些極具山西特色的旱作節(jié)水技術(shù)與產(chǎn)品曾經(jīng)或正在服務(wù)于旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，有些還作出過較大貢獻(xiàn)。但遺憾的是，隨著社會的進(jìn)步，這一系列先進(jìn)的農(nóng)藝技術(shù)多數(shù)由于缺乏相應(yīng)的機械裝備支撐、缺少載體以及自身存在的操作繁雜、費工費力等諸多問題在推廣和應(yīng)用過程中表現(xiàn)得越來越突出，其結(jié)果要么束之高閣，要么只停留在有限的區(qū)域示范之中，長期推而不廣，極大地限制了技術(shù)作用的發(fā)揮。

2.3 研發(fā)體制存在弊端，農(nóng)藝農(nóng)機難以結(jié)合

我們的農(nóng)業(yè)科研無論是學(xué)科設(shè)置，還是評價體系，仍沿用計劃經(jīng)濟體制下的設(shè)置模式。農(nóng)藝農(nóng)機科技人員多數(shù)只關(guān)心技術(shù)的研究，不關(guān)心市場和生產(chǎn)需求，缺乏農(nóng)藝農(nóng)機一體的創(chuàng)新意識。在技術(shù)研發(fā)的當(dāng)初就忽略了農(nóng)藝農(nóng)機的有機結(jié)合，從而使農(nóng)機的單一性、固定性及其對作業(yè)對象所要求的群體性、多樣性、多變性、相對模糊性的矛盾難以解決，最終形成農(nóng)藝農(nóng)機長期處于基本割裂的狀態(tài)。加之旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)的特殊性、復(fù)雜性，其機械化裝備水平尤其薄弱。比如山西最需要的機修梯田、建攔洪壩、淤地壩、打旱井、壟覆膜溝種、山區(qū)小型農(nóng)機、林果機械、抗旱播種、秸稈還田、化肥深施播種等均缺乏適合的、理想的機械設(shè)備，且旱區(qū)作物播后管理特別是小雜糧作物機械幾近空白。

3 山西旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)對機械裝備的特殊需求

3.1 山多坡多的地形地貌決定了山西須走中小型農(nóng)業(yè)機械化之路

山西地形多樣，山地、丘陵、殘塬、臺地、谷地、平原等交錯分布，以山地、丘陵為主。據(jù)量算，全省的山地、丘陵、平原三大類地形各占40.0%，40.3%，19.7%，大體成4∶4∶2。其總的地勢是“兩山夾一川”，即東西兩側(cè)為山地和丘陵的隆起，中部為一列串珠式盆地沉陷，平原分布其間。旱地構(gòu)成則更為復(fù)雜，坡地、梯田、平川、塬地、溝川地、河灘地、溝壩地分別占總旱地面積的55.85%，15.22%，10.98%，6.28%，5.88%，3.30%和2.49%，可謂地表破碎，溝壑縱橫；在比例最大的坡地中，3°～7°和7°～15°的面積分別占總旱地面積的20.54%和18.65%。

山西地形地貌及旱地類型決定了山西農(nóng)業(yè)機械化的特點是：中小型，靈活多樣，中等規(guī)模集約化，小規(guī)模精細(xì)化，不可貪大求洋，片面追求國外（美國、加拿大、澳大利亞）及國內(nèi)（新疆、東北）的大型農(nóng)業(yè)機械，因為我們不具備大型農(nóng)機在千里平原上馳騁的條件。

3.2 干旱少雨的氣候特征決定了山西須走以抗旱保水為核心的農(nóng)業(yè)機械化之路

“十年九旱”是山西的基本氣候特征。進(jìn)入20世紀(jì)80年代以來，旱情頻發(fā)且程度趨重。1980—1989年10年間，全省受旱面積為1 618.1萬hm2，成災(zāi)面積848.7萬hm2，年平均受旱面積為161.8萬hm2，比1949年以來的平均值高1.3倍。頻發(fā)、嚴(yán)重的干旱對春播作物播種出苗和秋播作物第2年生長的影響日趨嚴(yán)重，進(jìn)而影響全省糧食生產(chǎn)能力的穩(wěn)定和提升。2009年因春季干旱，有50萬hm2左右春播作物無法下種，13余萬hm2小麥絕收。這種狀況，單靠純農(nóng)藝節(jié)水技術(shù)顯得十分局限，而依靠農(nóng)藝和農(nóng)機的有機整合就可能有效緩解。因此，山西省的農(nóng)業(yè)機械研發(fā)與引進(jìn)必須以抗旱保水為核心，以農(nóng)田保水、節(jié)水中小型機具與成套設(shè)備為目標(biāo)。例如，具有明顯區(qū)域特征，適合于表土嚴(yán)重干旱的集補水、施肥、覆土（覆膜）、播種為一體的新型多功能行走式抗旱播種機具，適合于秸稈覆蓋還田的豁稈、覆膜、播種的抗旱保水播種機具，適合于旱區(qū)小水源條件下應(yīng)用的提水與灌溉一體化的微型灌溉系統(tǒng)，適用于不同種類小雜糧作物的蓄水保墑耕作、播種和收獲機具等。

根據(jù)山西地形地貌特征和氣候特點，山西農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展須走“因地制宜、靈活多樣、中小規(guī)模、抗旱保水、藝機結(jié)合”的路子。通過傳統(tǒng)與現(xiàn)代相結(jié)合、農(nóng)藝與農(nóng)機相結(jié)合的創(chuàng)新研究，用現(xiàn)代科技改造提升傳統(tǒng)技術(shù)，并積極借鑒國內(nèi)外成功經(jīng)驗，引進(jìn)、吸收先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，走出一條有山西特色的農(nóng)業(yè)機械化跨越式發(fā)展之路。

4 農(nóng)藝和農(nóng)機相結(jié)合的有益探索

山西省農(nóng)科院旱地農(nóng)業(yè)研究中心承擔(dān)著一批國家和山西省“十一五”旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)的重大研究項目，在項目立項及實施過程中，根據(jù)生產(chǎn)中存在的問題和農(nóng)民需求，創(chuàng)新思路，一改過去單一、純粹的農(nóng)藝研究為農(nóng)藝農(nóng)機并重的復(fù)合集成研究，雖只有短短2年時間，卻已取得了明顯成效，先后申報專利8項，已獲得專利3項，授理5項。在播種、田間管理等關(guān)鍵環(huán)節(jié)中，為實現(xiàn)農(nóng)藝和農(nóng)機成功結(jié)合做了有益探索。

4.1 以增密為核心的旱地玉米高產(chǎn)技術(shù)模式實現(xiàn)了機械化配套

在項目實施中，山西省農(nóng)科院旱地農(nóng)業(yè)研究中心研究集成了以增密為核心的“旱地玉米高產(chǎn)綜合栽培技術(shù)體系”，大幅度提高了旱地玉米產(chǎn)量。但原有的覆膜播種機播種時，由于存在壟高不夠、覆膜寬度過窄、行距難以調(diào)整，尤其播種密度偏小等問題，技術(shù)難以到位。根據(jù)這一現(xiàn)狀，該中心在市場原有的機具基礎(chǔ)上，研制出了玉米起壟、施肥、覆膜、播種的多功能一體機，膜幅由0.9 m增至1.4 m且可調(diào)控，并使玉米種植密度達(dá)到每公頃72 000～82 500株。該機具的研制使高產(chǎn)農(nóng)藝技術(shù)與播種機具達(dá)到了較理想的結(jié)合。2008年（旱年）在山西東南部三縣連片示范近6.67 hm2，玉米種植密度60 000～82 500株/hm2，平均公頃產(chǎn)量超15 000 kg，較對照增產(chǎn)40%～60%，經(jīng)專家現(xiàn)場驗收認(rèn)定，創(chuàng)山西旱地玉米大面積高產(chǎn)記錄。2009年特大干旱年型條件下，連片示范27 hm2，平均產(chǎn)量達(dá)10 744.5 kg/hm2，比對照增產(chǎn)1倍以上。該項技術(shù)已被山西省農(nóng)業(yè)廳作為玉米豐產(chǎn)增糧計劃主推技術(shù)，在全省大面積推廣。

4.2 “抗旱補水播種機”的研制為抗旱播種保苗提供了機械化作業(yè)保障

山西“十年九春旱”，且全省每年在不同生態(tài)區(qū)都有近13.3萬hm2的春播作物無法下種，針對這一狀況，山西省農(nóng)科院旱地農(nóng)業(yè)研究中心在起壟、施肥、覆膜、播種一體機具基礎(chǔ)上增加了補水功能，制成抗旱補水播種機。該機具采用拖拉機攜帶雙水箱播種，每次裝水0.6 m3，每公頃用水30～45 m3，可在地膜的兩側(cè)形成10～12 cm寬、深度與底墑相接的濕潤播種帶。2009年山西遭遇了幾十年一遇的春季大旱，旱農(nóng)中心陽曲河村基地示范田干土層厚度達(dá)12～15 cm，在這種不利條件下，我們應(yīng)用該機具播種玉米示范20余hm2，出苗率達(dá)95.3%，實現(xiàn)了苗齊、苗壯。該播種機成本低、效果優(yōu)，可有效解決長期困擾人們的播種難題。機具雖不大，但對山西旱作農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的意義不小。

4.3 旱地小麥田間微集雨增密高產(chǎn)高效技術(shù)模式實現(xiàn)了機械化配套

針對小麥生育期降水量少且無效降雨多的特點，通過起壟覆膜形成產(chǎn)流帶，使種植帶中形成降雨疊加，為小麥生長提供較好的微生境，有效增強小麥生長期抵御干旱逆境的能力。根據(jù)該項技術(shù)特點及要求，山西省農(nóng)科院旱地農(nóng)業(yè)研究中心研制出了“Ⅱ-8型小麥起壟覆膜播種機”。該機具集起壟、施肥、覆膜、播種、鎮(zhèn)壓于一體，一次起2壟，播種8行小麥，壟寬30 cm，壟高12～14 cm，窄膜覆蓋，種植帶寬45 cm，播4行。它既有良好的集雨產(chǎn)流功能，又可保證足夠的密度，有效彌補了“坑?xùn)|模式”、“襄汾模式”群體不足的缺陷，增產(chǎn)效果顯著，較對照增產(chǎn)40.9%，增收1 725元/hm2，水分利用效率提高53.5%。

4.4 其他抗旱保墑機具的研發(fā)

以往農(nóng)業(yè)機械裝備的研發(fā)，多注重播前、播種及收獲等環(huán)節(jié)，作物播后至收獲的相關(guān)機械裝備（或機具）研發(fā)較少。我們根據(jù)作物抗逆栽培技術(shù)原理，針對作物播后田間管理費工、費力及各種逆境問題，開展了多功能中耕保墑追肥機、農(nóng)作物出苗破除板結(jié)表土破解器、新型土壤懸虛鎮(zhèn)壓器等系列機具的研發(fā)，并取得了良好的效果。

5 結(jié)語

旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程不僅受農(nóng)藝節(jié)水技術(shù)及農(nóng)機化裝備水平的影響，更取決于農(nóng)藝和農(nóng)機相結(jié)合的程度。透過山西農(nóng)業(yè)機械化現(xiàn)狀及問題，我們不難看出，山西農(nóng)機化裝備水平明顯滯后于農(nóng)藝節(jié)水技術(shù)水平。因此，強化農(nóng)藝與農(nóng)機的結(jié)合是加速山西旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)機械化，進(jìn)而推進(jìn)現(xiàn)代化進(jìn)程的突破口。

山西省情決定了山西的農(nóng)業(yè)機械化不能靠盲目引進(jìn)大型成套機械一蹴而就，那樣會既脫離實際又浪費錢財。山西必須根據(jù)自身的實際情況，確立農(nóng)藝農(nóng)機一體的創(chuàng)新意識，加強用現(xiàn)代技術(shù)手段完善提升傳統(tǒng)旱作節(jié)水機具的機械化水平，加速現(xiàn)代先進(jìn)農(nóng)藝技術(shù)的機械化進(jìn)程，立足山西省情，自己解決問題。山西農(nóng)機化發(fā)展必須以抗旱節(jié)水為核心，堅持“因地制宜、靈活多樣、中小規(guī)?！钡脑瓌t。我們的實踐也證明，遵循這一原則，不僅可行，而且事半功倍，成效顯著。

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