能源、碳排放約束下的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)——基于新古典增長(zhǎng)的理論分析

孟 軍

(東北財(cái)經(jīng)大學(xué) 數(shù)學(xué)與數(shù)量經(jīng)濟(jì)學(xué)院，遼寧 大連 116025)

一、引言

隨著全球氣候變暖和環(huán)境的惡化，人類越來越重視資源節(jié)約、環(huán)境保護(hù)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。通過對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)理論的回顧，我們不難發(fā)現(xiàn)主流的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)理論經(jīng)歷了對(duì)自然資源、環(huán)境要素從忽視到重視的不同發(fā)展階段。那么，在資源不斷枯竭、環(huán)境繼續(xù)惡化的今天，經(jīng)濟(jì)還能否實(shí)現(xiàn)持續(xù)增長(zhǎng)?很多學(xué)者從不同角度，應(yīng)用不同的方法進(jìn)行了研究(馬歇爾(1890)、Rasche和Tatom(1977)、Ramanathan(2006)、涂正革(2008)等)，得到的結(jié)論也不盡相同。本文基于新古典增長(zhǎng)理論，將資源和環(huán)境約束納入到模型中，從理論上說明，在資源和環(huán)境的約束下經(jīng)濟(jì)是否可以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)增長(zhǎng)。

二、資源、環(huán)境約束下的新古典增長(zhǎng)模型

(一)模型的建立

本節(jié)所建立的資源、環(huán)境約束下的索羅增長(zhǎng)模型，源于Romer(1996)曾利用索羅模型建立的一個(gè)自然資源約束下經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模型的思想。雖然模型簡(jiǎn)單，但是為了簡(jiǎn)明扼要，首先剔除Romer(1996)所建立模型中的土地資源約束，這當(dāng)然不會(huì)影響到該模型的基本結(jié)論與思想，將資源(這里特指重要的生產(chǎn)要素——能源)和環(huán)境(本文中主要指碳排放)納入到最基本的索羅模型，擴(kuò)展后的模型中包括產(chǎn)出(Y)、資本(K)、勞動(dòng)(L)、能源(E)、環(huán)境(C)和知識(shí)(A)六個(gè)變量。因此，在考察的時(shí)間路徑上，真實(shí)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)就表現(xiàn)為資本(K)、勞動(dòng)(L)、能源(E)、碳排放(C)和知識(shí)(A)共同作用的結(jié)果，當(dāng)然，碳排放在這里被認(rèn)為是一種負(fù)產(chǎn)出。于是，采用柯布—道格拉斯(C－D)的形式，生產(chǎn)函數(shù)就可以表示為:

其中，t表示時(shí)間，αK＞0，αAL＞0，αE＞0，αC＜0，且αK+αAL+αE+αC=1，表示規(guī)模報(bào)酬不變，A和L是乘積的關(guān)系，表示的是廣義的勞動(dòng)，即知識(shí)(A)是哈羅德中性(Harrod Neutral)的。這個(gè)模型就是我們要進(jìn)行理論分析的基本模型。

(二)模型的均衡解

在上一節(jié)模型設(shè)定的基礎(chǔ)上，我們接下來設(shè)定資本(K)、勞動(dòng)(L)、能源(E)、碳排放(C)和知識(shí)(A)的存量如何隨時(shí)間而變化。模型在連續(xù)時(shí)間上建立，即模型的變量在每個(gè)時(shí)點(diǎn)上定義。

資本(K):假定產(chǎn)出在消費(fèi)和投資之間分割。用于投資的產(chǎn)出份額s是外生且不變的，用于投資的1單位產(chǎn)出可獲得1單位的新資本。另外，現(xiàn)有的資本折舊率為γ，因此有

即凈投資等于總投資減去折舊投資。

勞動(dòng)(L):給定勞動(dòng)力的初始水平，勞動(dòng)以不變的增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，即

這里，gL為外生參數(shù)，而變量上的點(diǎn)表示該變量關(guān)于時(shí)間的一個(gè)導(dǎo)數(shù)(即L·(t)=dL(t)/dt)。變量的增長(zhǎng)率是指其比例性的變化率。關(guān)于增長(zhǎng)率的關(guān)鍵事實(shí)是一個(gè)變量的增長(zhǎng)率等于其自然對(duì)數(shù)的變化率。即L·(t)/L(t)=d ln L(t)/dt。這是因?yàn)閘n X是X的函數(shù)，X是t的函數(shù)，在此可以利用鏈?zhǔn)椒▌t寫成

其中，L(0)為L(zhǎng)在0時(shí)刻的值，即初始水平。上式(5)兩邊同時(shí)取指數(shù)，則有

這樣一來勞動(dòng)以不變的增長(zhǎng)率增長(zhǎng)即勞動(dòng)為指數(shù)增長(zhǎng)型。

知識(shí)(A):同勞動(dòng)的假定一樣，也是給定知識(shí)的初始水平，其以不變的增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，即

其中，gL為外生參數(shù)。同理，按照上面的方法，式(7)又可以寫成

和

能源(E):假定在考察期t內(nèi)，經(jīng)濟(jì)體中存在一種經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)不可或缺的資源(能源)，且該資源是一種“可再生型”的生產(chǎn)要素，只有技術(shù)的改進(jìn)才可能實(shí)現(xiàn)其盡可能小的耗費(fèi)或使其再生，比如技術(shù)進(jìn)步對(duì)光能風(fēng)能的利用。則能源(E)隨時(shí)間t的變化為

其中，gE＞0，表示資源消耗率，ε＞0，表示可再生率。引入能源(E)就是為了考察若存在資源約束的情況下，經(jīng)濟(jì)能否實(shí)現(xiàn)持續(xù)增長(zhǎng)。

碳排放(C):假定在考察期t內(nèi)，經(jīng)濟(jì)體在運(yùn)行過程中，不可避免地產(chǎn)生了一些負(fù)產(chǎn)出，其又會(huì)抑制經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)。我們把其也作為一種必然的生產(chǎn)要素，引入到模型中，其隨時(shí)間t的變化為

其中，gC＞0，表示碳排放率，δ＞0，表示新技術(shù)的應(yīng)用使碳排放的縮減率。

接下來求解模型的均衡解。

對(duì)式(1)兩邊同時(shí)取對(duì)數(shù)可得

由設(shè)定的資本(K)運(yùn)動(dòng)方程(2)兩邊同時(shí)除以K(t)得

根據(jù)假設(shè)，要想保證K(t)的增長(zhǎng)率不變，則Y(t)/K(t)不變，即Y(t)和K(t)的增長(zhǎng)率相等，即gY=gK。由式(13)、(14)可得存在能源和碳排放約束下的均衡增長(zhǎng)路徑為

由式(13)、(15)又可以得存在能源和碳排放約束下的人均產(chǎn)出均衡增長(zhǎng)路徑為

由此我們也可以得到無能源約束下的均衡增長(zhǎng)路徑和人均均衡增長(zhǎng)路徑分別為

無碳排放約束下的均衡增長(zhǎng)路徑和人均均衡增長(zhǎng)路徑分別為

無能源和碳排放雙重約束下的均衡增長(zhǎng)路徑和人均均衡增長(zhǎng)路徑分別為

(三)均衡解解析

以上分析可見，無論是否存在能源和碳排放約束，知識(shí)和勞動(dòng)力的增長(zhǎng)都是經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的源泉，其推動(dòng)力分別為這表明在其他條件不變的情況下，知識(shí)將提高經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)率，勞動(dòng)力的增長(zhǎng)也將推動(dòng)經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，當(dāng)然這里指的是經(jīng)濟(jì)總量的增長(zhǎng)。對(duì)于人均均衡解來說，由式(18)可以說明，勞動(dòng)力的增長(zhǎng)不再是經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的動(dòng)力，而成為了經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的阻礙，其阻礙作用的大小為

但是在存在能源和碳排放約束下，能源和碳排放或?qū)?duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)形成阻礙，其作用的大小分別為若gE＞ε，gC＞δ，則能源和碳排放對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)存在阻礙作用。

這充分表明，不存在能源和環(huán)境約束時(shí)，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)只與gA和gL有關(guān)，即經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)只受到知識(shí)增長(zhǎng)和勞動(dòng)力增長(zhǎng)的影響。當(dāng)存在能源和環(huán)境約束時(shí)，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和gA、gL、gE、gC、ε、δ、αK、αAL、αE、αC都有關(guān)系，即不僅受到生產(chǎn)要素資本、勞動(dòng)力、能源和碳排放增長(zhǎng)率(消耗率、排放率)的影響，又要受到資源再生和抑制碳排放的影響，還要受到生產(chǎn)要素資本、勞動(dòng)力、能源和碳排放彈性的影響。因此，在能源和環(huán)境的約束下，想要突破能源和環(huán)境的約束，實(shí)現(xiàn)持續(xù)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，必須綜合考慮以下兩個(gè)方面的因素:

1．技術(shù)進(jìn)步

由上面的分析可知，gA、ε、δ都是直接和技術(shù)相關(guān)的因素。整個(gè)經(jīng)濟(jì)體生產(chǎn)率的提高，會(huì)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)。同時(shí)，由于技術(shù)進(jìn)步，可再生能源不斷利用及能源的綠色使用，能源對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的約束就會(huì)變小。

技術(shù)進(jìn)步或技術(shù)創(chuàng)新與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的研究可以追溯到古典經(jīng)濟(jì)學(xué)時(shí)期，在亞當(dāng)·斯密的《國(guó)富論》中，已經(jīng)有關(guān)于技術(shù)進(jìn)步與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)關(guān)系的初步論述。然而，最早認(rèn)識(shí)到技術(shù)創(chuàng)新對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要推動(dòng)力作用的是馬克思。馬克思在《資本論》中論述了生產(chǎn)量的擴(kuò)大可以不依賴于資本量的增加情況。其中如加強(qiáng)對(duì)自然力的利用，提高勞動(dòng)者的技術(shù)熟練程度，改進(jìn)勞動(dòng)協(xié)作和組織，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率等，實(shí)際上都與技術(shù)進(jìn)步的作用及其效應(yīng)相聯(lián)系。

而創(chuàng)新的概念是由熊彼特于1912年首次提出，并在1939年提出了創(chuàng)新理論。熊彼特理論的主要內(nèi)容就是始終強(qiáng)調(diào)“技術(shù)創(chuàng)新”是推動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和社會(huì)進(jìn)步與發(fā)展的“內(nèi)生變量”，并強(qiáng)調(diào)了它對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)不可替代的作用。熊彼特雖然在關(guān)于技術(shù)創(chuàng)新對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的作用的研究成就顯著，但是沒有建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。而在新古典經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)理論中，技術(shù)創(chuàng)新雖然被看作外生的變量，但羅伯特·索洛的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模型表明:技術(shù)和傳統(tǒng)投入的比較中，技術(shù)創(chuàng)新導(dǎo)致了80%的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。后來發(fā)展的新增長(zhǎng)理論，將技術(shù)內(nèi)生化。如以Lucas為代表的一批經(jīng)濟(jì)學(xué)家，提出了以內(nèi)生技術(shù)變化為核心的新增長(zhǎng)理論。技術(shù)創(chuàng)新究竟是如何影響經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的，一般認(rèn)為是由于技術(shù)創(chuàng)新對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的基礎(chǔ)性作用和技術(shù)創(chuàng)新對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的宏觀效應(yīng)。技術(shù)創(chuàng)新對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的基礎(chǔ)性作用因?yàn)樗芴岣呱鐣?huì)勞動(dòng)生產(chǎn)率以及生產(chǎn)要素的邊際生產(chǎn)率和使用效率。同時(shí)，通過影響供需結(jié)構(gòu)變化，帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，從宏觀上對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)做出貢獻(xiàn)。

2．結(jié)構(gòu)調(diào)整

由上面的分析可知，gE、gC、αK、αAL、αE、αC都是和生產(chǎn)過程中生產(chǎn)要素投入相關(guān)的因素。而投入要素的比例問題又涉及到結(jié)構(gòu)的調(diào)整，主要包括產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、工業(yè)結(jié)構(gòu)、能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)、進(jìn)出口貿(mào)易結(jié)構(gòu)的調(diào)整等方面。

產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整:我們知道經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)資本、廣義勞動(dòng)、能源和碳排放依賴程度可以用各個(gè)生產(chǎn)要素的產(chǎn)出彈性比來表示，即為αK/αAL/αE/αC。如果在上述比例中αE和αC的份額越大，說明經(jīng)濟(jì)體對(duì)能源和環(huán)境的依賴程度就越大，反之，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)受能源和環(huán)境的約束就越小。由于不同的產(chǎn)業(yè)一般對(duì)其生產(chǎn)要素的依賴程度是不同的，即對(duì)能源和環(huán)境的依賴程度也是有差異的，此時(shí)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，若其他條件不變，則完全依賴于各產(chǎn)業(yè)的增長(zhǎng)狀況和各產(chǎn)業(yè)在經(jīng)濟(jì)中所占的比重。于是，在消耗同等能源量的情況下，即存在能源和環(huán)境的約束下，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整至少可以緩減能源和環(huán)境的約束。一個(gè)極端的情況是，若產(chǎn)業(yè)調(diào)整到了一個(gè)完全不依賴能源和環(huán)境的結(jié)構(gòu)下，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)就不再受到能源和環(huán)境的約束，只由知識(shí)和廣義勞動(dòng)決定了。但是，到目前為止，世界任何一國(guó)或一個(gè)經(jīng)濟(jì)體不會(huì)不依賴于能源和環(huán)境，只是依賴的程度不同。一些早期完成工業(yè)化的國(guó)家，其產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定，且較大程度依賴于能源和環(huán)境的產(chǎn)業(yè)在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中所占的比重較小，而一些沒有實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的國(guó)家或正在實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的國(guó)家中，其較大依賴于能源和環(huán)境的產(chǎn)業(yè)在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中所占的比重就較大。因此，這些正在經(jīng)歷工業(yè)化或還沒有經(jīng)歷工業(yè)化的國(guó)家，其通過產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，緩減對(duì)能源和環(huán)境的約束，實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約、環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)更具有重要的意義。

工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整:我們知道不同的產(chǎn)業(yè)對(duì)能源和環(huán)境的依賴程度不同，三次產(chǎn)業(yè)中第二產(chǎn)業(yè)對(duì)能源和環(huán)境的依賴程度最大。事實(shí)上，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)內(nèi)部對(duì)能源的依賴程度也是有差別的。如第二產(chǎn)業(yè)中的重工業(yè)，其對(duì)能源和環(huán)境的依賴程度就較大。因此在能源和環(huán)境的約束下，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)內(nèi)部工業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，對(duì)于減小能源和環(huán)境的壓力尤為重要。

能源結(jié)構(gòu)調(diào)整:經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)在受到能源和環(huán)境約束時(shí)，能源的消耗率gE和碳排放率gC也是影響均衡增長(zhǎng)的重要因素。由式(17)可知在其他條件不變的情況下，能源消耗率越大，能源對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的約束就越大;碳排放系數(shù)越大，碳排放對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的約束也就越大。目前，用于生產(chǎn)生活的能源按能源的性質(zhì)可分為燃料型能源和非燃料型能源。燃料型能源主要有煤炭、石油、天然氣、泥炭、木材，非燃料型能源主要有水能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能。根?jù)能源消耗后是否造成環(huán)境污染可分為污染型能源和清潔型能源。污染型能源包括煤炭、石油等，清潔型能源包括水力、電力、太陽(yáng)能、風(fēng)能以及核能等。如果污染型能源在能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中所占的比例較大，其造成的環(huán)境污染就越大，則經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)就越受其約束，反之約束就小。因此，能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的調(diào)整對(duì)于突破能源環(huán)境約束、實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)具有重要意義。

貿(mào)易結(jié)構(gòu)調(diào)整:貿(mào)易結(jié)構(gòu)是指某一時(shí)期貿(mào)易的構(gòu)成情況，其反映的是一個(gè)國(guó)家的比較優(yōu)勢(shì)、工業(yè)化程度以及在國(guó)際分工中的地位。同產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和工業(yè)結(jié)構(gòu)一樣，如果一個(gè)國(guó)家以高耗能的低端貿(mào)易結(jié)構(gòu)為主，則其經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)受到能源和環(huán)境的約束就大。因此，貿(mào)易結(jié)構(gòu)的調(diào)整，對(duì)于減小能源和環(huán)境的壓力，也具有重要的意義。

經(jīng)典的經(jīng)濟(jì)學(xué)理論一般更注重要素投入的研究，而忽略了結(jié)構(gòu)變動(dòng)對(duì)于經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的貢獻(xiàn)。雖然英國(guó)經(jīng)濟(jì)學(xué)家威廉配第最早注意到經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)之間存在關(guān)聯(lián)，但自從庫(kù)茲涅茨出版了其名著《各國(guó)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)》，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和結(jié)構(gòu)變動(dòng)之間的關(guān)系才成為經(jīng)濟(jì)學(xué)家普遍關(guān)注的一個(gè)重大問題。庫(kù)茲涅茨就認(rèn)為現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)本質(zhì)上是一個(gè)結(jié)構(gòu)問題。之后錢納里使用庫(kù)茲涅茨的方法得出一個(gè)具有一般意義的“標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)”。這個(gè)“標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)”對(duì)于揭示總量增長(zhǎng)與結(jié)構(gòu)變動(dòng)之間的關(guān)系，具有更大的價(jià)值。另外，喬根森對(duì)美國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的根源分析及所進(jìn)行的國(guó)際化比較也揭示了結(jié)構(gòu)變動(dòng)在經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)中的作用。在我國(guó)，余江詳細(xì)探討了資源約束、結(jié)構(gòu)變動(dòng)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，并得出了相似的結(jié)論。

現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的發(fā)展不僅來源于資源投入量的增加，而且取決于投入資源的合理配置和優(yōu)化組合。合理的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)是提高宏觀經(jīng)濟(jì)效益的基本前提，如果產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理，各產(chǎn)業(yè)發(fā)展的比例關(guān)系不協(xié)調(diào)，就會(huì)影響資源投入的效率，造成產(chǎn)業(yè)之間的“瓶頸”制約，使宏觀經(jīng)濟(jì)運(yùn)行失衡，整個(gè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和效益的提高就失去了合理的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)條件。

三、政策含義

通過對(duì)加入能源、碳排放約束下新古典增長(zhǎng)理論的分析可知，在滿足一定的條件下，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)是可以持續(xù)增長(zhǎng)的。通過對(duì)均衡增長(zhǎng)路徑的分析可知，在能源和碳排放的約束下，經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)增長(zhǎng)要依靠技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的調(diào)整。面對(duì)我國(guó)正處于工業(yè)化、城市化的特殊歷史時(shí)期，必須加快我國(guó)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級(jí)。不管是能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，還是工業(yè)結(jié)構(gòu)(輕工業(yè)與重工業(yè)的比例)調(diào)整、貿(mào)易結(jié)構(gòu)的調(diào)整，都要立足于改變粗放式的生產(chǎn)方式，走可集約化的新路，要對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提出全新的發(fā)展思路。這種經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式從根本上的轉(zhuǎn)變，必須實(shí)施技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略?？茖W(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，要從根本上通過采用先進(jìn)技術(shù)的利用來實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)。技術(shù)進(jìn)步不僅要靠引進(jìn)吸收還要靠自主創(chuàng)新，通過自主創(chuàng)新和引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新，形成了一批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的先進(jìn)技術(shù)用于生產(chǎn)，極大地提高技術(shù)整體水平，發(fā)揮其在經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)中的決定性作用。

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