海洋漁業(yè)碳匯及其擴(kuò)增戰(zhàn)略

唐啟升，劉 慧

（中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所，山東青島，266071）

海洋漁業(yè)碳匯及其擴(kuò)增戰(zhàn)略

唐啟升，劉 慧

（中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所，山東青島，266071）

本文介紹了海洋漁業(yè)碳匯和碳匯漁業(yè)的定義、研究現(xiàn)狀、問(wèn)題及技術(shù)需求。與林業(yè)碳匯比較結(jié)果表明，海洋漁業(yè)碳匯不僅有高效的特性，還有擴(kuò)增的潛質(zhì)。為此，提出海洋漁業(yè)碳匯擴(kuò)增對(duì)策建議，主要包括：查明我國(guó)海洋漁業(yè)碳匯潛力及動(dòng)態(tài)機(jī)制；大力發(fā)展以海水養(yǎng)殖為主體的碳匯漁業(yè)；加強(qiáng)近海自然碳匯及其環(huán)境的養(yǎng)護(hù)和管理；實(shí)施相應(yīng)的漁業(yè)碳匯擴(kuò)增工程建設(shè)，促進(jìn)環(huán)境友好型水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展。

海洋漁業(yè)碳匯；碳匯漁業(yè)；碳匯擴(kuò)增；養(yǎng)護(hù)和管理；貝藻養(yǎng)殖

DOI 10.15302/J-SSCAE-2016.03.011

一、前言

生物固碳是安全高效、經(jīng)濟(jì)可行的固碳途徑與固碳工程。除森林、草地、沼澤等陸地生態(tài)系統(tǒng)外，海洋生物的固碳也已經(jīng)引起全世界的普遍關(guān)注，海洋碳不僅通過(guò)調(diào)控和吸收直接影響全球碳循環(huán)，還以其巨大的碳匯功能吸收了人類(lèi)排放CO2總量的20 %～35 %，大約為2×109t，有效延緩了溫室氣體

排放對(duì)全球氣候的影響[2～4]。根據(jù)聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署《藍(lán)碳》報(bào)告[5]，海洋生物（包括浮游生物、細(xì)菌、海藻、鹽沼和紅樹(shù)林等）固定了全球55 %的碳。海洋植物（海草、海藻、紅樹(shù)林等）的固碳能力極強(qiáng)、效率極高，其生物量雖然只有陸生植物的0.05 %，但兩者的碳儲(chǔ)量不相上下。海洋生物固碳構(gòu)成了碳捕集和移出通道，使生物碳可長(zhǎng)期儲(chǔ)存、最高達(dá)上千年，故海洋生物碳也被稱(chēng)之為“藍(lán)碳”或“藍(lán)色碳匯”。

海洋漁業(yè)碳匯是海洋生物“藍(lán)色碳匯”的重要組成部分。根據(jù)碳匯的定義[6]以及生物固碳的特點(diǎn)，可以將漁業(yè)碳匯定義為：通過(guò)漁業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)促進(jìn)水生生物吸收水體中的CO2，并通過(guò)收獲把這些已經(jīng)轉(zhuǎn)化為生物產(chǎn)品的碳移出水體的過(guò)程和機(jī)制[7]。通過(guò)這個(gè)過(guò)程和機(jī)制，其結(jié)果是更好地發(fā)揮了漁業(yè)生物的碳匯功能，從而提高了水域生態(tài)系統(tǒng)吸收大氣CO2的能力。基于這種考慮，漁業(yè)碳匯實(shí)質(zhì)上是海水和淡水生態(tài)系統(tǒng)中“可移出的碳匯”和“可產(chǎn)業(yè)化的藍(lán)碳”。相應(yīng)的，考慮到部分漁業(yè)產(chǎn)業(yè)所具有的碳匯功能，我們把具有碳匯功能、可直接或間接降低大氣CO2濃度的漁業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)泛稱(chēng)為“碳匯漁業(yè)”，具體包括：藻類(lèi)養(yǎng)殖、貝類(lèi)養(yǎng)殖、濾食性魚(yú)類(lèi)養(yǎng)殖、增殖漁業(yè)、海洋牧場(chǎng)以及捕撈漁業(yè)等生產(chǎn)活動(dòng)。

因此，海洋碳匯漁業(yè)被視為最具擴(kuò)增潛質(zhì)的碳匯活動(dòng)。通過(guò)實(shí)施養(yǎng)護(hù)、拓展和強(qiáng)化等管理措施，并與養(yǎng)護(hù)、恢復(fù)和提升自然海域藍(lán)色固碳能力相結(jié)合，大力發(fā)展健康、生態(tài)、可持續(xù)的碳匯漁業(yè)新生產(chǎn)模式，中國(guó)的海洋漁業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)有望實(shí)現(xiàn)4.6×108t·a–1的藍(lán)色固碳量，約相當(dāng)于每年10 % 的碳減排量[5,7]。同時(shí)，碳匯漁業(yè)也是綠色、低碳發(fā)展新理念在漁業(yè)領(lǐng)域的具體體現(xiàn)，能夠更好地彰顯生態(tài)系統(tǒng)的氣候調(diào)節(jié)、凈化水質(zhì)和食物供給等服務(wù)功能，大力發(fā)展碳匯漁業(yè)不僅對(duì)減緩全球氣候變化做出積極貢獻(xiàn)，同時(shí)對(duì)于食物安全、水資源和生物多樣性保護(hù)、增加就業(yè)和漁民增收都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

二、漁業(yè)碳匯研究現(xiàn)狀

漁業(yè)碳匯既包括養(yǎng)殖貝類(lèi)通過(guò)濾食、藻類(lèi)通過(guò)光合作用從海水中吸收碳元素的“固碳”過(guò)程，也包括以浮游生物、藻類(lèi)和貝類(lèi)為食的捕撈種類(lèi)（如魚(yú)類(lèi)、頭足類(lèi)、甲殼類(lèi)和棘皮動(dòng)物等）通過(guò)攝食和生長(zhǎng)所利用的碳。凡不需投放餌料的漁業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)就具有碳匯功能，屬于碳匯漁業(yè)。迄今為止，海洋漁業(yè)還很少作為碳匯產(chǎn)業(yè)而受到關(guān)注。

（一） 海水貝藻養(yǎng)殖具有高效“固碳”作用

藻類(lèi)等海洋植物是公認(rèn)的高效固碳生物：通過(guò)光合作用直接吸收海水中的CO2，從而增加了海洋的碳匯，促進(jìn)并加速了大氣中的CO2向海水中擴(kuò)散，有利于減少大氣中的CO2。貝類(lèi)在養(yǎng)殖生長(zhǎng)過(guò)程中大量濾食水中浮游植物等，已起到減排作用，貝類(lèi)在外殼形成過(guò)程中，直接吸收海水中的碳酸氫根(HCO3–)形成碳酸鈣(CaCO3)，每形成l mol碳酸鈣即可固定l mol碳[8]。如圖1的研究成果所示，一個(gè)扇貝在一個(gè)生長(zhǎng)周期中所使用的水體中的碳，有30 %通過(guò)收獲被移出水體，40 %沉至海底(大部分被封存在海底)。另外，據(jù)測(cè)算山東桑溝灣養(yǎng)殖扇貝的固碳速率為3.36 t C·(hm2·a)–1[10]，不僅明顯高于自然水域藍(lán)碳生物的固碳速率[5]，同時(shí)，也高于我國(guó)50 年來(lái)人工林平均固碳率（1.9 t C·(hm2·a)–1）[11]，達(dá)到或略高于歐盟、美國(guó)、日本、新西蘭等發(fā)達(dá)國(guó)家單位面積森林生物量中碳儲(chǔ)量的年變化上限(– 0.25～2.60 t C·(hm2·a)–1)[12]?？梢?jiàn)，海水貝藻養(yǎng)殖“固碳”作用是高效的，碳匯功能顯著。據(jù)計(jì)算，1999—2008年我國(guó)海水養(yǎng)殖貝藻類(lèi)的總產(chǎn)量為8.96×106～1.351×107t，平均年固碳量為3.79×106t，其中1.2×106t C從海水中移出（未計(jì)海底封存部分）[13]。按照林業(yè)碳匯的計(jì)量方法[14]，我國(guó)海水貝藻養(yǎng)殖對(duì)減少大氣CO2的貢獻(xiàn)相當(dāng)于每年義務(wù)造林5×105hm2，10年合計(jì)相當(dāng)于造林5×106hm2。 2014年我國(guó)海水養(yǎng)殖貝類(lèi)和藻類(lèi)產(chǎn)量分別為1.317×107t和2×106t，貝藻養(yǎng)殖的固碳量約為5.31×106t，移出的碳1.68×106t（貝類(lèi)1.17×106t、藻類(lèi)5.1×105t），比2008年增加了約38 %。表1的研究結(jié)果表明，不同養(yǎng)殖模式的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值有明顯差異，即碳匯效率是不同的?？梢?jiàn)，不論是整體還是單位面積內(nèi)貝藻養(yǎng)殖碳匯仍有擴(kuò)增的可能。

（二） 其他具有碳匯功能的漁業(yè)產(chǎn)業(yè)

如前所述，漁業(yè)碳匯不僅包括處于食物網(wǎng)較低營(yíng)養(yǎng)級(jí)的貝藻養(yǎng)殖等使用的碳，同時(shí)還包括某些生物資源種類(lèi)通過(guò)攝食和生長(zhǎng)活動(dòng)所使用的碳。這

些較高營(yíng)養(yǎng)級(jí)的海洋動(dòng)物以天然餌料為食，捕食和利用了較低營(yíng)養(yǎng)級(jí)的浮游植物、貝類(lèi)和藻類(lèi)等。通過(guò)捕撈和收獲，這些動(dòng)物被移出水體，實(shí)質(zhì)上是從水域中移出了相當(dāng)量的碳。Pershing 等認(rèn)為重建鯨群和大魚(yú)的種群應(yīng)該是提高海洋碳匯功能的有效方法，其效果甚至可以等同于一些為應(yīng)對(duì)氣候變暖采取的措施，如造林以增加初級(jí)生產(chǎn)力等；Pershing還建議參考森林碳匯的算法來(lái)計(jì)算捕撈生物種群的儲(chǔ)碳量，從而實(shí)現(xiàn)漁業(yè)碳匯的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量，以便將捕撈配額作為碳信用出售[16]。因此，捕撈漁業(yè)等其他漁業(yè)活動(dòng)的碳匯及擴(kuò)增也是值得關(guān)注的部分。

圖1 櫛孔扇貝一個(gè)生長(zhǎng)周期的碳收支(單位：mg C·(個(gè)·500 d)–1)[9]

表1 不同養(yǎng)殖模式的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估比較[15]

三、漁業(yè)碳匯擴(kuò)增面臨的主要問(wèn)題

（一） 漁業(yè)碳匯計(jì)量方法有待建立

海洋碳循環(huán)是全球碳通量變化的核心，而研究海洋碳循環(huán)的基礎(chǔ)是準(zhǔn)確測(cè)定各項(xiàng)參數(shù)。聯(lián)合國(guó)教科文組織政府間海洋學(xué)委員會(huì)和國(guó)際海洋研究科學(xué)委員會(huì)專(zhuān)門(mén)委員會(huì)海洋碳顧問(wèn)組認(rèn)為：準(zhǔn)確測(cè)定四個(gè)參數(shù)（pH、堿度、溶解有機(jī)碳、CO2分壓）是確定海洋碳匯的關(guān)鍵，測(cè)定海洋碳源匯的物理和生物地球化學(xué)常規(guī)方法包括：箱式模型法、環(huán)流模式（GCMS）、現(xiàn)場(chǎng)溶解有機(jī)碳及其13C測(cè)量、大氣時(shí)間序列O2/N2和13C計(jì)算、全球海氣界面碳通量集成等[17]。Chen 等利用碳通量法證明陸架海是巨大的碳匯，且植物群落的固碳作用十分重要[18]。

漁業(yè)碳匯的計(jì)量和監(jiān)測(cè)目前還處于初步嘗試階段，主要沿用了能量生態(tài)學(xué)和箱式生態(tài)模型等方法[10,19～21]，尚缺乏精準(zhǔn)的漁業(yè)碳匯計(jì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)。

（二） 過(guò)度捕撈與發(fā)展碳匯漁業(yè)的矛盾

據(jù)估算，1980—2000年渤海捕撈業(yè)的年固碳量是2.83×106～1.008×107t，黃海捕撈業(yè)的年固碳量是3.61×106～2.613×107t[22]。這些碳主要是由浮游植物固定并轉(zhuǎn)化為捕撈種類(lèi)的生物量。因此，捕撈產(chǎn)量提高意味著從海洋生態(tài)系統(tǒng)移出的碳量增加

了。但是，漁業(yè)資源的過(guò)度捕撈使?jié)O業(yè)碳匯的功能被削弱了；其結(jié)果是黃海和渤海捕撈業(yè)的年固碳量分別減少了23 %和27 %。與此同時(shí)，資源量下降導(dǎo)致封存于水體和海底的碳減少，也不利于捕撈業(yè)發(fā)揮可持續(xù)的碳匯功能。

過(guò)度捕撈使海洋生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)級(jí)下降、食物鏈縮短、食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)趨于簡(jiǎn)單、漁業(yè)捕撈種類(lèi)的個(gè)體小型化，從而減少捕撈漁業(yè)對(duì)海洋碳匯的貢獻(xiàn)。要增加海洋生物碳匯、尤其是捕撈漁業(yè)相關(guān)的碳匯，就需要嚴(yán)格控制過(guò)度捕撈。

四、擴(kuò)增漁業(yè)碳匯的關(guān)鍵技術(shù)需求

要發(fā)展和擴(kuò)增漁業(yè)碳匯，首先應(yīng)從提升漁業(yè)的產(chǎn)出效率入手，發(fā)展新生產(chǎn)模式，主要的技術(shù)需求如下。

（一）多營(yíng)養(yǎng)層次綜合養(yǎng)殖技術(shù)

貝藻養(yǎng)殖和多營(yíng)養(yǎng)層次的綜合養(yǎng)殖是應(yīng)對(duì)多重壓力脅迫下近海生態(tài)系統(tǒng)顯著變化、維護(hù)近海漁業(yè)碳匯的有效途徑。這些生態(tài)友好型養(yǎng)殖方式不僅能促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)的高效產(chǎn)出，而且能最大限度地挖掘生態(tài)系統(tǒng)的氣候調(diào)節(jié)服務(wù)。因此，應(yīng)繼續(xù)大力發(fā)展健康、生態(tài)、多營(yíng)養(yǎng)層次的綜合養(yǎng)殖等碳匯漁業(yè)技術(shù)，不斷優(yōu)化其模式，系統(tǒng)而深入地研究其碳匯功能和機(jī)制。

（二）海草床栽培和養(yǎng)護(hù)技術(shù)

在全球海洋生態(tài)系統(tǒng)中，海草以不足0.2 %的分布面積，占到了全球海洋每年碳埋藏總量的10 %～18 %，而海草床又是漁業(yè)生物的關(guān)鍵生態(tài)環(huán)境，承載著產(chǎn)卵場(chǎng)、育幼場(chǎng)、索餌場(chǎng)等多重生態(tài)功能。因此，海草床在海洋固碳的地位是非常重要的。鑒于目前世界范圍內(nèi)海草床快速消失的狀況，研發(fā)海草床保護(hù)、移植、種植和修復(fù)技術(shù)將對(duì)漁業(yè)碳匯擴(kuò)增發(fā)揮重要作用。

（三） 陸基和淺海集約化高效養(yǎng)殖技術(shù)

發(fā)展陸基工廠化循環(huán)水和池塘循環(huán)水養(yǎng)殖，是我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)升級(jí)改造的重要發(fā)展方向。通過(guò)水體循環(huán)利用、集約增效和養(yǎng)殖廢物的集中收集和處理，可以促進(jìn)養(yǎng)殖業(yè)節(jié)能減排、生態(tài)高效，從而進(jìn)一步推動(dòng)漁業(yè)碳匯擴(kuò)增。2014年，我國(guó)海水養(yǎng)殖總面積2.31×106hm2，其中工廠化養(yǎng)殖面積占0.13 %，而產(chǎn)量則占海水養(yǎng)殖總產(chǎn)量的0.94 %；其中循環(huán)水養(yǎng)殖所占比例還不到50 %[23]。這說(shuō)明循環(huán)水養(yǎng)殖有很大的發(fā)展空間。

（四）深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖設(shè)施和技術(shù)

拓展貝藻等不投餌種類(lèi)的養(yǎng)殖空間、發(fā)展深水養(yǎng)殖是漁業(yè)碳匯擴(kuò)增不可忽視的一個(gè)方面，但突破工程裝備與技術(shù)是關(guān)鍵。以我國(guó)深水網(wǎng)箱為例，經(jīng)過(guò)近10年的發(fā)展，2014年產(chǎn)量?jī)H占海水養(yǎng)殖總產(chǎn)量的0.62 %，占網(wǎng)箱養(yǎng)殖總產(chǎn)量的17 %[23]。制約深水養(yǎng)殖發(fā)展的關(guān)鍵仍然是工程裝備不過(guò)硬，無(wú)法支撐長(zhǎng)時(shí)間、高海況條件的需要。另外，由于缺少高效、耐用的深水養(yǎng)殖配套裝備，如吊裝機(jī)、清洗機(jī)、收獲機(jī)械等，深水養(yǎng)殖風(fēng)險(xiǎn)高、勞動(dòng)強(qiáng)度大的問(wèn)題尚未根本解決。急需發(fā)展相關(guān)的深水裝備技術(shù)以及新生產(chǎn)工藝。

五、對(duì)策建議

（一）查明我國(guó)海洋漁業(yè)碳匯潛力及動(dòng)態(tài)機(jī)制

為全面了解我國(guó)海洋漁業(yè)碳匯潛力，需要建立海洋生物碳匯與漁業(yè)碳匯計(jì)量和評(píng)估技術(shù)，建立系統(tǒng)的近海生態(tài)系統(tǒng)碳通量與漁業(yè)碳匯監(jiān)測(cè)體系和觀測(cè)臺(tái)站。同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)基礎(chǔ)科學(xué)研究，整合生態(tài)學(xué)和生物地球化學(xué)研究手段，完善現(xiàn)有海洋碳通量模型，研究主要海洋生物碳通量和固碳機(jī)理，評(píng)估我國(guó)海洋漁業(yè)生物碳源匯特征及其動(dòng)態(tài)，對(duì)不同漁業(yè)類(lèi)型碳匯進(jìn)行比較，建立漁業(yè)碳源匯收支模型，減少碳匯估算的不確定性。

（二）不斷探索漁業(yè)碳匯擴(kuò)增的新途徑

（1）大力發(fā)展以海水養(yǎng)殖為主體的碳匯漁業(yè)。中國(guó)的海水養(yǎng)殖業(yè)是以貝藻養(yǎng)殖為主體的碳匯型漁業(yè)。這種不投餌型、低營(yíng)養(yǎng)級(jí)的漁業(yè)不但在水產(chǎn)品供給、食物安全保障等方面具有重要作用，而且在改善水域生態(tài)環(huán)境、緩解全球溫室效應(yīng)等方面具有積極意義，其生態(tài)、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益非常顯著。為此，國(guó)家需從戰(zhàn)略高度規(guī)劃和支持海水養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展，擴(kuò)增漁業(yè)碳匯。主要包括：大力發(fā)展健康、生態(tài)、環(huán)境友好型水產(chǎn)養(yǎng)殖，著力推進(jìn)海洋生態(tài)牧場(chǎng)建設(shè)，

降低捕撈強(qiáng)度、擴(kuò)大增殖漁業(yè)規(guī)模，從而增加海洋漁業(yè)碳匯的儲(chǔ)量。

（2）加強(qiáng)近海自然碳匯及其生態(tài)環(huán)境的養(yǎng)護(hù)和管理。紅樹(shù)林、珊瑚礁、鹽沼和天然海藻(草)床是海洋碳匯的重要組成部分，應(yīng)采取有效措施，對(duì)現(xiàn)存的海洋植物區(qū)系進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。開(kāi)展海藻、海草、珊瑚的移植和種植，仍然是恢復(fù)和擴(kuò)增海洋藍(lán)色碳匯的重要手段之一。但是，全世界目前在海藻床移植和重建方面仍有很多技術(shù)問(wèn)題沒(méi)有解決。因此，建設(shè)人工海藻床，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)和管理，恢復(fù)海洋生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，擴(kuò)增藍(lán)色碳匯，是十分必要的。

（三）實(shí)施漁業(yè)碳匯擴(kuò)增工程建設(shè)

（1）碳匯漁業(yè)關(guān)鍵技術(shù)與產(chǎn)業(yè)示范工程。需要端正認(rèn)識(shí)，強(qiáng)力推動(dòng)以海水增養(yǎng)殖為主體的碳匯漁業(yè)的發(fā)展，充分發(fā)揮漁業(yè)生物的碳匯功能，為發(fā)展綠色、低碳的新興產(chǎn)業(yè)提供示范。建議加強(qiáng)五個(gè)方面的建設(shè)：海水增養(yǎng)殖良種工程，生態(tài)健康增養(yǎng)殖工程，安全綠色飼料工程，養(yǎng)殖設(shè)施與裝備工程以及產(chǎn)品精深加工技術(shù)與裝備等，其中重點(diǎn)是大力發(fā)展多營(yíng)養(yǎng)層次綜合養(yǎng)殖和深水增養(yǎng)殖技術(shù)。

（2）規(guī)模化海洋“森林草地”工程建設(shè)與管理。需要大力開(kāi)展意在提升我國(guó)近海自然碳匯功能的公益性工程建設(shè)，包括淺海海藻(草)床建設(shè)、深水大型藻類(lèi)種養(yǎng)殖以及生物質(zhì)能源新材料開(kāi)發(fā)利用等，進(jìn)一步加強(qiáng)海洋自然碳匯生物的養(yǎng)護(hù)和管理。

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Strategy for Carbon Sink and Its Amplification in Marine Fisheries

Tang Qisheng, Liu Hui
(Yellow Sea Fisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences, Qingdao 266071, Shandong, China)

The concepts of the marine fisheries carbon sink and carbon sink fisheries current state of research, main problems, technological needs are introduced in this paper. Compared to forestry carbon sequestration, marine fisheries carbon sink is characterized by both high efficiency and scale-up potential. Therefore, the strategy and measures for scaling up marine fisheries carbon sink are proposed, including: investigating the potential and mechanisms for marine fisheries carbon sink; vigorously developing carbon sink fisheries of which the principal part is aquaculture; strengthening the conservation and management of natural carbon sink and environment of China's seas; implementing fisheries carbon sink amplification project construction, and promoting the development of environmentally friendly aquaculture industry.

marine fisheries carbon sink; carbon sink fisheries; carbon sink amplification; conservation and management; bivalve and seaweed aquaculture

S931

A

2016-04-21；

2016-05-12

唐啟升，中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所，研究員，中國(guó)工程院院士，研究方向?yàn)楹Ｑ鬂O業(yè)與生態(tài)；E-mail: tangqs@public.qd.sd.cn

中國(guó)工程院重點(diǎn)咨詢(xún)項(xiàng)目 “水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)十三五規(guī)劃戰(zhàn)略研究”(2014-XZ-19-3)

本文由《生物碳匯擴(kuò)增戰(zhàn)略研究：海洋生物碳匯擴(kuò)增》改寫(xiě)[1]，聯(lián)系人：劉慧

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