張紅旗,王立新,孫廣友,楊 陽
(1.中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所,北京 100101;2.中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所,長(zhǎng)春 130012)
松嫩低平原位于松嫩平原西部,包括尼爾基水庫以下、第二松花江下游部分的河谷平原,以及松花江干流哈爾濱以上的平原區(qū)域,是世界上三大蘇打鹽堿地分布區(qū)之一,行政上隸屬于吉林省和黑龍江省西部的16個(gè)縣市地區(qū),土地總面積約7.81萬km2(圖1)。該區(qū)屬大陸性半濕潤半干旱季風(fēng)氣候區(qū),年均降水量為350~450mm,難以有效支持雨養(yǎng)農(nóng)業(yè),且春旱嚴(yán)重,地勢(shì)低平易澇,旱澇交替加上鹽堿危害導(dǎo)致大量旱耕地淪為中低產(chǎn)田。
該區(qū)的眾多古河道上分布有大量鹽堿荒地,且松花江、嫩江兩大水系在此交匯,過境水量充足,是目前國家水土資源匹配較好、集中連片的后備耕地資源區(qū)之一。在近年的開發(fā)中,由于對(duì)鹽堿地資源及水土匹配缺乏系統(tǒng)評(píng)價(jià),致使區(qū)內(nèi)耕地增加的同時(shí),也帶來土地鹽堿化等生態(tài)問題。遙感調(diào)查表明①王立新,張紅旗等,“松花江流域規(guī)劃”專題研究報(bào)告:松嫩低平原水土資源綜合整治與開發(fā)利用研究,2000~2008年期間,區(qū)內(nèi)耕地面積增加28.6萬hm2的同時(shí),鹽堿地面積也上升28.4萬hm2,耕地和鹽堿地的遞增比例約為1∶1。
“種稻改堿”是開發(fā)治理鹽堿地、改良中低產(chǎn)田的有效途徑。為實(shí)現(xiàn)松嫩低平原鹽堿地資源有效利用和生態(tài)改善的目標(biāo),順利完成國家500億kg糧食增產(chǎn)計(jì)劃,有必要系統(tǒng)評(píng)估區(qū)內(nèi)可開發(fā)鹽堿地的數(shù)量、質(zhì)量及其空間分布狀態(tài),并依據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果結(jié)合水土資源匹配條件確定鹽堿地的合理開發(fā)規(guī)模與布局,這對(duì)促進(jìn)區(qū)域資源開發(fā)和生態(tài)保護(hù),保證國家糧食安全具有重要意義。
圖1 研究區(qū)范圍示意
應(yīng)用“3S”技術(shù)和野外調(diào)查相結(jié)合方法,對(duì)研究區(qū)當(dāng)前鹽堿地資源的數(shù)量、質(zhì)量、空間分布及其開發(fā)潛力進(jìn)行評(píng)價(jià)。研究數(shù)據(jù)包括2008年8~9月中巴衛(wèi)星影像數(shù)據(jù);基于遙感數(shù)據(jù)解譯的2008年土地利用圖;1∶100萬土地資源評(píng)價(jià)圖、1∶100萬土壤圖、1∶100萬植被圖,以及課題組2008年和早期野外鹽堿土采樣數(shù)據(jù)等。
具體的技術(shù)流程為:(1)對(duì)遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行幾何與輻射校正以及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換,取4、3、2波段合成假彩色圖像,同時(shí)與土地資源圖、土壤圖等專題圖進(jìn)行配準(zhǔn);(2)開展野外調(diào)查,針對(duì)鹽堿地類型采集、分析土壤樣品,獲取表征各類鹽堿地鹽堿程度的數(shù)據(jù),建立不同類型鹽堿地的遙感解譯標(biāo)志;(3)依據(jù)土壤分析數(shù)據(jù)、1∶100萬土地資源圖的鹽堿限制等級(jí)以及土壤圖涉及鹽堿類土壤的分類,將研究區(qū)的鹽堿地分為輕、中、重3級(jí)。然后通過目視解譯,并綜合考慮上述3類數(shù)據(jù),在GIS平臺(tái)上對(duì)圖形進(jìn)行疊加、取舍、合并,形成鹽堿土資源分布圖,并完成數(shù)據(jù)匯總 (圖2,表1)。
2008年研究區(qū)鹽堿地為125.6萬hm2,占到區(qū)內(nèi)土地面積的16.1%。其中,輕度鹽堿地25.32萬hm2,占鹽堿地面積的20.2%;中度鹽堿地達(dá)72.84萬hm2,占鹽堿地面積的58.0%;重度鹽堿地27.43萬hm2,占鹽堿地面積的21.8%。
表1 研究區(qū)鹽堿地資源現(xiàn)狀 萬hm2
鹽堿地集中分布于研究區(qū)中部的—半內(nèi)流區(qū),即以松嫩匯流帶為核心,沿河道兩側(cè)的低洼地帶連片分布。區(qū)內(nèi)鹽堿地分布南部多于北部,同時(shí)鹽堿程度也重于北部。重度鹽堿地多分布在沿江、沿湖、沿路、灌渠兩側(cè)、水庫周圍或成環(huán)狀分布于灌區(qū)或城鎮(zhèn)周邊,中度和輕度鹽堿地多呈同心圓狀或馬蹄形分布在重度鹽堿化土地周圍。另外,由于微地形的復(fù)雜性,不同程度的鹽堿地在小范圍內(nèi)呈現(xiàn)高度鑲嵌的復(fù)域狀態(tài)。
從行政區(qū)域上看,區(qū)內(nèi)吉林省鹽堿地面積為86.97萬hm2,占全區(qū)鹽堿地總面積的69.2%。其中,輕度、中度和重度鹽堿地分別為18.28萬 hm2、49.09萬hm2和19.6萬hm2;黑龍江省鹽堿地為38.63萬hm2,其中,輕度、中度和重度鹽堿地各自為7.05萬hm2、23.75萬hm2和7.83萬hm2。
輕度鹽堿地主要分布在通榆縣、大安市、鎮(zhèn)賚縣、杜爾伯特、大慶市和長(zhǎng)嶺縣等縣市境內(nèi),面積合計(jì)為17.1萬hm2,占輕度鹽堿地總面積的67.7%;中度鹽堿地大多積聚于大安市、通榆縣、鎮(zhèn)賚縣、乾安縣和長(zhǎng)嶺縣境內(nèi),面積40.1萬hm2,占中度鹽堿地面積的55.1%;重度鹽堿地集中分布于通榆縣、大安市、鎮(zhèn)賚縣、安達(dá)市和大慶市,面積19.7萬hm2,占重度鹽堿地面積的71.9%。
鹽漬土是該區(qū)的主要土類,主要包括鹽化草甸土、鹽化沼澤土、鹽土和堿土4個(gè)亞類[1]。從土壤分布的空間層次性上看,處于最低層位的是各類鹽化沼澤土,稍高處為鹽化草甸土,鹽土和堿土鑲嵌在上兩類土壤之間,較高層位為草甸黑鈣土類。這些分布于較低層位的鹽化沼澤土、鹽化草甸土、鹽土和堿土是今后進(jìn)行“種稻治理鹽堿”的主體。它們均由沼澤土和草甸土演化而來,結(jié)構(gòu)性狀雖然發(fā)生較大變化,但土壤都具有較高的原始肥力,一旦鹽堿得到淋洗,將形成較高的生產(chǎn)力。
“種稻改堿”的試驗(yàn)表明[2-3],輕度鹽堿地經(jīng)過脫堿洗鹽后,3年后水稻產(chǎn)量即可達(dá)到老灌區(qū)的平均水平,發(fā)展水稻潛力最大。中度鹽堿地脫堿洗鹽后,加強(qiáng)田間管理,5年左右水稻產(chǎn)量可與老灌區(qū)平均產(chǎn)量持平,開發(fā)潛力較大。重度鹽堿地經(jīng)脫堿洗鹽后,5年后水稻產(chǎn)量明顯低于老灌區(qū)平均水平,而且脫堿洗鹽耗水量大,田間管理投入成本高,今后開發(fā)中應(yīng)避開成片分布的重度鹽堿地區(qū),其治理應(yīng)以自然生態(tài)修復(fù)為主。
2.2.1 鹽堿地開發(fā)潛力片的劃分
為便于鹽堿地集中連片開發(fā)與管理,對(duì)研究區(qū)內(nèi)廣泛分布的鹽堿地進(jìn)行開發(fā)潛力片劃分,劃分原則如下。
(1)潛力片盡量選擇鹽堿荒灘、沼澤及退化的低覆被草地,降低耕地比例;(2)潛力片中的鹽堿地應(yīng)集中連片分布,面積應(yīng)接近或超過潛力片面積的50%;(3)潛力片中鹽堿地應(yīng)以輕、中程度為主,重度鹽堿地所占比例不超過潛力片面積的20%;(4)潛力片劃分要避開扎龍、莫莫格、向海和查干湖等國家級(jí)自然保護(hù)區(qū),以及省、市級(jí)自然保護(hù)區(qū)范圍;(5)保證行政區(qū)域的完整性,便于鹽堿地開發(fā)治理的協(xié)調(diào)與管理。
在數(shù)字資源建設(shè)方面,各類型圖書館的需求描述都非常精準(zhǔn),說明各類型圖書館對(duì)數(shù)字資源建設(shè)有清晰的規(guī)劃及認(rèn)識(shí)。但是各類型圖書館所處數(shù)字資源建設(shè)階段不同,高職高專院校圖書館尚在數(shù)字資源建設(shè)起步階段,正開展“WEB前端開發(fā)”“信息安全管理”“信息系統(tǒng)推廣”等業(yè)務(wù);本科院校與科研院所圖書館處在發(fā)展階段,主要工作包括“服務(wù)器系統(tǒng)管理”“云平臺(tái)建設(shè)”“設(shè)備維護(hù)”“資源開發(fā)”等;公共圖書館依托于文化信息資源共享工程,注重“數(shù)據(jù)庫建設(shè)”以及“數(shù)字閱覽”等工作。
依據(jù)上述原則劃分出23個(gè)鹽堿地開發(fā)潛力片 (圖2、表2),土地總面積為126.4萬hm2,其中鹽堿地70.22萬 hm2,占土地面積的55.5%。吉林省有鹽堿地開發(fā)潛力片13片,面積82.82萬hm2,其中鹽堿地面積48.97萬hm2。輕度、中度、重度鹽堿地面積分別為12.27萬hm2、30.85萬hm2和5.07萬hm2,各自占鹽堿地面積的25.1%、63.0%和10.4%。面積較大的鹽堿地開發(fā)潛力片為大安東北片和長(zhǎng)嶺西部片,分別為18.66 萬 hm2和17.19 萬 hm2。
圖2 研究區(qū)鹽堿地開發(fā)潛力片分布
表2 研究區(qū)鹽堿地開發(fā)潛力片面積及鹽堿程度統(tǒng)計(jì)
黑龍江省鹽堿地開發(fā)潛力片共10片,面積43.57萬hm2,其中鹽堿地面積21.25萬hm2,占黑龍江省鹽堿地開發(fā)潛力片面積的48.8%。鹽堿地輕度、中度和重度面積分別為5.33萬hm2、12.78萬hm2和2.39萬hm2,各占鹽堿地面積的25.1%、60.2%和11.2%。黑龍江省超過6.67萬hm2的開發(fā)潛力片為大慶中部片、大慶—肇源—肇洲和杜爾伯特南部片,分別為8.84萬hm2、8.30萬hm2和7.70萬hm2。
2.2.2 鹽堿地開發(fā)潛力分區(qū)
(1)鹽堿地開發(fā)潛力片的分類
對(duì)上述23個(gè)鹽堿地開發(fā)潛力片進(jìn)行地貌、土壤、植被、土地利用以及目前水資源配置條件的分析,將其開發(fā)治理方向分為以下3種類型:1)重點(diǎn)開發(fā)類型:此類鹽堿地片的地勢(shì)低平,土壤養(yǎng)分相對(duì)較高,距離水源近,水資源有所保障。其治理應(yīng)通過連片發(fā)展水稻,使鹽堿地脫鹽脫堿,并利用水稻回歸水恢復(fù)部分草原和濕地,達(dá)到既增加糧食生產(chǎn),又治理鹽堿、改善生態(tài)與環(huán)境的目的。2)適度開發(fā)類型:此類鹽堿地片的地貌和土壤條件相對(duì)較好,距離水源較近,但水資源供應(yīng)不足,難以大規(guī)模發(fā)展水稻。其開發(fā)治理方向應(yīng)在有水源保證地區(qū)適度發(fā)展灌排系統(tǒng)完善的水田,改良一部分鹽堿地,同時(shí)輔以封育和補(bǔ)播耐鹽堿牧草的方式治理鹽堿,恢復(fù)已退化的草原。3)草原生態(tài)恢復(fù)類型:此類鹽堿地片的地貌和土壤條件相對(duì)較差,距離水源較遠(yuǎn),基本無水源保障。其開發(fā)治理方向應(yīng)大規(guī)模封育鹽堿退化草原使其自然恢復(fù)。
(2)鹽堿地開發(fā)潛力分區(qū)及水稻發(fā)展規(guī)模
綜合分析水土資源條件,將相鄰且開發(fā)治理方向相似的鹽堿地片合并,歸并為9個(gè)開發(fā)治理鹽堿地、發(fā)展水稻的潛力區(qū) (表3)。
表3 鹽堿地開發(fā)治理潛力區(qū)統(tǒng)計(jì)及發(fā)展水稻規(guī)模 萬hm2
1)重點(diǎn)開發(fā)潛力區(qū)
大安—乾安—通榆重點(diǎn)開發(fā)潛力區(qū)。該區(qū)包括大安東北片、乾安片和通榆東北部片3片鹽堿地,由西南、西和西北三面環(huán)繞查干湖,地勢(shì)地平,湖沼密布,土壤以鹽化草甸土和鹽化沼澤土為主,土壤有機(jī)質(zhì)高,脫鹽堿后可成為優(yōu)質(zhì)水稻田。區(qū)內(nèi)土地總面積27.24萬hm2,鹽堿地16.80萬hm2,占土地面積的62.2%,其中輕度、中度鹽堿地為14.20萬hm2,占鹽堿地面積的84.5%。此外區(qū)內(nèi)還分布有3.76萬hm2中低產(chǎn)旱田,適宜進(jìn)行“旱改水”。該區(qū)北靠嫩江和第二松花江,部分土地屬于松原和大安兩大灌區(qū)的控制范圍,水源條件較好,是吉林省實(shí)施“種稻改堿”工程的最適宜地區(qū)。但是,區(qū)內(nèi)河流接納鹽堿的能力基本已到極限,洗鹽脫堿發(fā)展水稻產(chǎn)生的鹽堿需要在潛力區(qū)內(nèi)部消化,即要留出湖泡和部分重度鹽堿地接納鹽堿??紤]各種條件粗略匡算,具有開發(fā)約13.30萬hm2水田的土地資源潛力。
杜爾伯特—肇源—肇州重點(diǎn)開發(fā)潛力區(qū)。由杜爾伯特南部鹽堿片、大慶—肇源—肇洲鹽堿片和肇源鹽堿片構(gòu)成,位于嫩江古河道,大片鹽堿沼澤和堿性時(shí)令泡沼水面相間展布,從江橋一直綿延到肇源,土壤以肥沃的草甸土和鹽化草甸土為主。區(qū)內(nèi)土地面積20.53萬hm2,其中鹽堿地8.60萬hm2,占土地總面積的41.8%;輕度、中度鹽堿地合計(jì)6.90萬hm2,占鹽堿地面積的81.0%;區(qū)內(nèi)另有旱地5.24萬hm2。區(qū)內(nèi)水土資源匹配較好,土地可以就近灌溉,上引下排,治理鹽堿兼及改良中低產(chǎn)田,是黑龍江省發(fā)展水田的重點(diǎn)地區(qū)。粗略匡算,該區(qū)具備開發(fā)約10萬hm2水田 (包括旱改水)的土地資源基礎(chǔ)。
鎮(zhèn)賚—泰來重點(diǎn)開發(fā)潛力區(qū)。該區(qū)包括鎮(zhèn)賚—泰來鹽堿片和泰來鹽堿片,地勢(shì)低平,土地面積7.08萬hm2。區(qū)內(nèi)有鹽堿地3.49萬hm2,其中輕度、中度鹽堿地為3萬hm2,占鹽堿地面積的85.9%。區(qū)內(nèi)另有旱耕地2.10萬hm2,土壤以草甸土、鹽化草甸土和草甸堿土為主。該區(qū)緊鄰嫩江,又有綽爾河提供補(bǔ)助水量,且部分土地位于鎮(zhèn)賚灌區(qū)控制范圍內(nèi),具有治理鹽堿開發(fā)水田的明顯優(yōu)勢(shì)。粗略匡算,包括旱改水在內(nèi),該區(qū)可供開發(fā)水田的土地資源數(shù)量約為2.70萬hm2。
2)適度開發(fā)潛力區(qū)
大安—通榆—洮南適度開發(fā)潛力區(qū)。該區(qū)包括大安西部鹽堿片、洮南東部鹽堿片、通榆北部鹽堿片和洮南鹽堿片。區(qū)內(nèi)大部地勢(shì)相對(duì)較高,土地面積19.79萬hm2。區(qū)內(nèi)鹽堿地面積9.79萬hm2,鹽堿程度以中輕度為主,重度鹽堿地僅占6.8%。區(qū)內(nèi)另有旱地5.93萬hm2。該區(qū)土地資源較豐富,但因洮兒河水資源短缺,難為鹽堿地開發(fā)提供足夠的水量,加之地勢(shì)相對(duì)較高,供水也相對(duì)困難,故該區(qū)的鹽堿地開發(fā)治理應(yīng)在水源有保障區(qū)適量發(fā)展水田,旱水結(jié)合,同時(shí)利用封育和補(bǔ)播牧草恢復(fù)鹽堿退化草地。綜合分析區(qū)內(nèi)條件,具備發(fā)展4.7萬hm2水田的資源基礎(chǔ)。
鎮(zhèn)賚適度開發(fā)潛力區(qū)。該區(qū)由鎮(zhèn)賚東部鹽堿片和鎮(zhèn)賚西南部鹽堿片構(gòu)成,地勢(shì)相對(duì)較低,土地總面積8.18萬hm2。區(qū)內(nèi)鹽堿地面積4.57萬hm2,其中輕度、中度鹽堿地面積之和為3.96萬hm2,旱耕地1.32萬hm2。區(qū)內(nèi)兩片鹽堿地靠近引松入白工程的五家子灌區(qū),但五家子灌區(qū)已規(guī)劃發(fā)展水田2.20萬hm2,灌溉改造中低產(chǎn)田1萬hm2,另外灌區(qū)水量還要幫助恢復(fù)莫莫格濕地。因此,灌區(qū)規(guī)劃實(shí)施后已無多余用水供本區(qū)開發(fā)鹽堿地。未來若能從嫩江和月亮湖引水,則可適量種稻改堿治理鹽堿地。粗略匡算,該區(qū)具有發(fā)展約1.30萬hm2水田的資源基礎(chǔ)。
林甸適度開發(fā)潛力區(qū)。該區(qū)位于齊齊哈爾東南部,地勢(shì)略有起伏,土地面積為2.40萬hm2。區(qū)內(nèi)鹽堿地面積為1.07萬hm2,無重度鹽堿地分布,土壤70%以上為鹽化草甸土,肥力較高。該區(qū)鄰近小型江東灌區(qū),若再考慮尼爾基水庫已經(jīng)建成,水資源應(yīng)有所保證。但該區(qū)鄰近國家自然保護(hù)區(qū)扎龍濕地,大規(guī)模發(fā)展水田受到限制。粗略匡算,該區(qū)具有發(fā)展約1萬hm2水田的資源潛力。
肇東適度開發(fā)潛力區(qū)。該區(qū)土地面積僅為1.29萬hm2,但鹽堿地集中連片分布,面積為0.52萬hm2,基本無重度鹽堿地分布。綜合考慮水土資源條件,該區(qū)具有發(fā)展0.30萬hm2水田的資源潛力。
3)草原生態(tài)恢復(fù)潛力區(qū)
大慶—安達(dá)—肇州草原生態(tài)恢復(fù)潛力區(qū)。該區(qū)由肇洲鹽堿片、大慶中部鹽堿片、安達(dá)鹽堿片和大慶北部鹽堿片構(gòu)成,地勢(shì)平坦,土地總面積16.62萬hm2。區(qū)內(nèi)鹽堿地面積9.08萬hm2,現(xiàn)有旱地4.02萬hm2,土壤以鹽化草甸土為主。歷史上該區(qū)為優(yōu)良草原,位于嫩江與通肯河的河間帶上,近年來鹽堿化趨勢(shì)加重[4],如不加改良,則會(huì)喪失支持牧業(yè)的能力。該區(qū)為內(nèi)陸區(qū),中間僅有人工河安肈新河南北貫穿,只起局部排澇作用,不能解決水資源補(bǔ)給問題。區(qū)內(nèi)中部距嫩江直線距離超過100km,而且排水出路困難。因此,區(qū)內(nèi)鹽堿地不適宜開發(fā)水田。建議借助嫩江三引工程,適當(dāng)引入嫩江水資源,再結(jié)合地下水資源,實(shí)施草原生態(tài)恢復(fù)工程。農(nóng)業(yè)則結(jié)合中低產(chǎn)田改良,提高耕地可持續(xù)能力。
通榆—長(zhǎng)嶺草原生態(tài)恢復(fù)潛力區(qū)。該區(qū)包括長(zhǎng)嶺西部鹽堿片、通榆中部鹽堿片和通榆西部鹽堿片,地勢(shì)較高,土地總面積23.27萬hm2,其中鹽堿地面積14.77萬hm2,土壤主要為草甸風(fēng)沙土和鹽化草甸土。該區(qū)位于松遼分水嶺的緯向沙帶上,隆崗干旱草地與鹽堿化草地 (鹽沼)相間分布,向西與通榆東側(cè)的平地鹽堿地相接,面積廣大。草地嚴(yán)重退化,堿斑較多,水源缺乏,主要靠地下水供應(yīng)人畜及農(nóng)業(yè)用水。松原灌區(qū)建成也只能解決長(zhǎng)嶺鎮(zhèn)人畜飲用問題。因此,區(qū)內(nèi)基本無能力開發(fā)水田,而應(yīng)在節(jié)水前提下,重點(diǎn)實(shí)施草原恢復(fù)工程,大力發(fā)展畜牧業(yè),同時(shí)改造中低產(chǎn)田。
綜上所述,研究區(qū)未來具有發(fā)展約33.30萬hm2水田的水土資源基礎(chǔ)。其中吉林省約20萬hm2,黑龍江省約13.30萬hm2。
(1)松嫩低平原現(xiàn)有鹽堿地125.6萬hm2,占該區(qū)土地總面積的16.1%。其中,輕度、中度鹽堿地占到鹽堿地總面積的70%以上,且土壤自然肥力較高,“洗鹽脫堿”后具有將鹽堿地開發(fā)成以水田為主的糧食基地的資源基礎(chǔ)。
(2)杜爾伯特南部、大慶—肇源—肇洲、肇源、泰來片、大安東北、乾安、通榆東北部片、鎮(zhèn)賚—泰來等區(qū),鹽堿地集中連片,地貌和土壤條件較好,水資源有保障,可作為水稻重點(diǎn)開發(fā)區(qū),集中連片地開發(fā)種植水稻。大安—通榆—洮南區(qū)、鎮(zhèn)賚區(qū)、林甸區(qū)和肇東區(qū),條件稍差,可適度發(fā)展水稻。兩者合計(jì)具有發(fā)展約33.30萬hm2水田的資源潛力。其中吉林省約20萬hm2,黑龍江省13.30萬hm2。
(3)大慶-安達(dá)—肇州區(qū)和通榆—長(zhǎng)嶺區(qū),草地退化嚴(yán)重,地勢(shì)相對(duì)較高,水資源匱乏,不宜發(fā)展水稻,應(yīng)重點(diǎn)實(shí)施草原生態(tài)恢復(fù)工程。
[1]王遵親,等.中國鹽漬土.北京:科學(xué)出版社,1993
[2]石玉林.東北地區(qū)有關(guān)水土資源配置、生態(tài)與環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的若干戰(zhàn)略問題研究 (農(nóng)業(yè)卷).北京:科學(xué)出版社,2007,420~429
[3]孫廣友,等.松嫩平原古河道農(nóng)業(yè)工程研究.長(zhǎng)春:吉林科學(xué)技術(shù)出版社,2007,237~240
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