劉軍衛(wèi), 于水瀟, 王印傳, 陳紅月, 崔 欣
(1.河北農業(yè)大學 國土資源學院, 河北 保定 071000; 2.河北農業(yè)大學 資源與環(huán)境科學學院, 河北 保定 071000)
生態(tài)系統(tǒng)為人類提供著眾多的價值與資源,除了有形的物質如糧食、原材料等,還為人類的生活提供著許多無形的財富,如它為人們的生存空間提供了氣體調節(jié)、水土保持以及對水源進行涵養(yǎng)等功能[1-2],這些功能所創(chuàng)造出來的財富雖然無法用肉眼來識別,但是它提供的經濟價值卻遠高于那些肉眼可識別的價值,因此它的意義也非常重大。人們不應該忽視生態(tài)系統(tǒng)所創(chuàng)造出來的這些價值,而應該予以重視,為社會的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎[3]。近些年,人類大力發(fā)展工業(yè),城市化進程不斷發(fā)展導致耕地與生態(tài)用地的面積在不斷減小,而在減少的同時,對生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能也就造成了一系列的破壞,從而對人類的貢獻價值也就大打折扣[4]。生態(tài)系統(tǒng)為人類提供的這一系列的功能價值,就是本文要研究的主要內容,即生態(tài)資產,它是一種國家資產[5]。宏觀來講,生態(tài)資產是以價值為依托來表現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)為我們提供資源的重要程度;但從狹義上講,生態(tài)資產則有另一個定義,即它是隸屬國家的,關于生態(tài)系統(tǒng)為人們帶來較高經濟價值的一種表現(xiàn)形式,它以貨幣的方式來表達,歸屬于國家,它是判別一個國家和地區(qū)可持續(xù)發(fā)展的一項重要因素。因此,對生態(tài)資產有較強的把握和測算能力,對以后國民經濟的快速發(fā)展和區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的保護措施均有較大的意義[6]。在十八屆三中全會,黨中央提出了自然資產在不同方面的制度重要性以及該資產必須建立一個較為完善的負債體系。由此我們可以看出,進行生態(tài)資產的測算工作,較為科學地實現(xiàn)生態(tài)資產負債表的編制,與國家政策相呼應,并符合當今發(fā)展需求[7]。生態(tài)資產研究目前發(fā)展到了資本化階段,因此注重生態(tài)資產資本化,對實現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)增值,保護生態(tài)環(huán)境具有重要的意義[8-9]。而將生態(tài)資產與一個國家或地區(qū)的GDP進行比較,可以較為貼切地體現(xiàn)一個地區(qū)地可持續(xù)發(fā)展狀況[10]。生態(tài)和經濟能否持續(xù)健康的共同發(fā)展,對一個國家或地區(qū)的健康狀況評價和可持續(xù)發(fā)展研究具有決定性作用,也是當今學者研究的一個熱點[11]。
20世紀后期,國外開始研究生態(tài)資產價值,20世紀70年代,Holder等[12]、Westaman[13]第一次將生態(tài)系統(tǒng)資產評估這一名詞進行概括提出;經濟的不斷發(fā)展與增長、生態(tài)系統(tǒng)產生的資產價值以及生態(tài)赤字是近期研究的主要內容[14-15]。20世紀80年代我國才開始研究環(huán)境資產價值評估方面的內容,近年來,從最開始學習國外生態(tài)系統(tǒng)所產生的資產價值的內涵、概念以及評價方法[5],到中期向參數(shù)修正以及模型研究等內容的評估方法進行研究[3-6],最后到現(xiàn)在的生態(tài)資產資本化[8-9]和自然資源資產負債表[7]??傮w來看,對于生態(tài)系統(tǒng)所產生的資產價值的研究還處于初級階段,研究還不夠深入,現(xiàn)在主要存在的問題主要包括以下4個方面:(1) 關于生態(tài)系統(tǒng)功能、結構和調節(jié)方式以及其過程中與經濟的密切聯(lián)系等還缺乏準確的定量認識;(2) 目前關于生態(tài)資產價值評估的方法和理論還不具有統(tǒng)一的標準,研究還不夠深入,不同學者在對某些問題的觀點存在不同的結果,如對生態(tài)系統(tǒng)的內在服務價值問題、生態(tài)系統(tǒng)中的其中一種服務價值的評估方法與程序問題等;(3) 如何將經濟系統(tǒng)和生態(tài)系統(tǒng)緊密聯(lián)系起來,形成一個區(qū)域與全球模型,并準確展示其中的生物過程或者是物理的相關動態(tài),和其中生態(tài)系統(tǒng)過程里對人類產生的價值;(4) 用何種方法構建完整的環(huán)境—經濟—生態(tài)3方面的核實體系。生態(tài)資產價值的估算方法基本可以分為以下兩種類型:一種是靜態(tài)的,簡單來說就是以單位面積價值為基礎,從而對總量進行估算[16-17];第二種是將生態(tài)系統(tǒng)的面積、質量以及類型等多方面參數(shù)的差異匯總分析,通過建立測量模型從而進行生態(tài)資產價值核算[3-6]。本文以第二種方法為主,在其上又應用了一些新的方法技術,如遙感和空間分析,使估算的結果可以做到全空間化展示,進而實現(xiàn)在一定的基礎和數(shù)量上、全面、客觀、迅速地估算生態(tài)資產價值的目標。
環(huán)京津地區(qū)是北京與天津的重要生態(tài)保障地區(qū),無論是在自然資源的提供、工業(yè)生產的排放、廢氣廢物的處理各個方面,都有著其他地區(qū)不能比擬的作用。它是京津在生態(tài)發(fā)展與經濟健康發(fā)展過程中的重要基石,因此,實現(xiàn)對環(huán)京津地區(qū)的生態(tài)狀況評價,能夠將該地區(qū)經濟與生態(tài)狀況協(xié)調,并更好地促進京津冀一體化的和諧發(fā)展與進步。本文從環(huán)京津73個縣入手,對該地區(qū)土地中生態(tài)系統(tǒng)所產生的資產價值進行計算,隨后將所得數(shù)據(jù)與該地區(qū)的GDP進行對比,構建出以柵格為單元的生態(tài)經濟系統(tǒng)評估與發(fā)展模型,測算出環(huán)京津地區(qū)生態(tài)經濟系統(tǒng)的協(xié)調情況,以期為促進京津冀一體化協(xié)同發(fā)展和生態(tài)環(huán)境建設提供參考,實現(xiàn)生態(tài)資產價值量化的全空間覆蓋。
本文以位于河北省中部的環(huán)京津地區(qū)作為研究對象,具體包含以下6個城市:保定、承德、廊坊、張家口、滄州、唐山,這6個不同地級市管轄73個縣,總面積為1.33×107hm2,總人口約3 854.2萬人[16]。該地區(qū)主要包括高原地區(qū)、山地地區(qū)、丘陵地區(qū)、平原地區(qū)等。在前人研究[17-19]的基礎上,結合該地區(qū)土地的開發(fā)利用狀況和當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境特點,將地類劃分為耕地、林地、園地、草地、水域、城鎮(zhèn)村及工礦用地、其他土地7種主要類型,其中大部分是耕地和林地,水域面積最少。
本研究數(shù)據(jù)主要包括兩大類:一是以地理空間數(shù)據(jù)云網站下載的河北省2016年LandSat TM/ETM數(shù)據(jù)為基本數(shù)據(jù)源,利用ENVI 4.7將所獲取的圖集進行一系列變換,從而可以得到Albers等積投影,提取出相應的遙感影像數(shù)據(jù),以解譯獲得研究區(qū)2011年、2016年土地利用數(shù)據(jù)。把環(huán)京津地區(qū)土地利用類型歸并為6大類,不同地類單位面積生態(tài)服務價值參考了謝高地等體系[21],即林地、草地、耕地、園地、水域和未利用地分別為8 983.24,2 976.60,6 931.69,7 957.47,1 889.31,172.68元/hm2。建設用地對應的的單位面積上生態(tài)系統(tǒng)所產生的服務價值取-5 123.04元/hm2。二是通過國家統(tǒng)計局《河北省統(tǒng)計年鑒2011》、《河北省統(tǒng)計年鑒2016》,獲得的2011年、2016年河北省的經濟社會統(tǒng)計數(shù)據(jù),從而獲取這兩年的GDP數(shù)據(jù)。
生態(tài)資產價值即在特定的時間空間下,以貨幣為單位,自然系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境為人類發(fā)展所創(chuàng)造的福利數(shù)量。計算式為[21]:
(1)
式中:V代表生態(tài)資產創(chuàng)造的總價值;c指生態(tài)系統(tǒng)對應的不同類型;Vc代表第c類生態(tài)系統(tǒng)所產生的價值總量,計算公式如下:
(2)
式中:i表示第c類生態(tài)系統(tǒng)的第i種生態(tài)系統(tǒng)所產生的服務功能;Vci表示第c類生態(tài)系統(tǒng)的第i種功能的單位面積對應的價值;j表示的Vci斑塊數(shù);Sij為斑塊面積;Rij表示Vci在不同斑塊的生態(tài)參數(shù),通常選取植被覆蓋度這一指標(f)以及植被凈初級生產力(NPP)來表示:
Rij=(NPPj/NPPmean+fj/fmean)/2
(3)
式中:NPPmean和fmean分別為NPP和植被覆蓋度的均值;NPPj和fj為像元j的NPP和植被覆蓋度。對NPP和f的估算分別采用基于光能利用率的CASA[3]和像元二分模型[6]:
NPP=FPAR×SOL×Tε1×Tε2×Wε×ε*×0.5
(4)
(5)
式中:FPAR代表植被吸收整體光合作用所占的比例;SOL代表總的太陽輻射能(MJ/m2);Tε1和Tε2代表兩個極端溫度下,光合利用效率的不同脅迫程度;Wε為水分脅迫影響系數(shù);ε*代表處于理想情況中的光能利用率最大值(g/MJ);NDVI為歸一化植被指數(shù),NDVImax和NDVImin分別為NDVI的兩個極值(極大、極小值)。
生態(tài)系統(tǒng)的資產價值可以作為一項區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的綜合指標,據(jù)前人研究,生態(tài)資產價值高的地區(qū),GDP可能處于高值區(qū),也可能處于低值區(qū)[10]。由于環(huán)京津地區(qū)包含的省市較多,發(fā)展水平狀況不均,這種異常情況也容易發(fā)生,因此,在借鑒前人的基礎上,我們需要對單位面積下的生態(tài)系統(tǒng)產生的生態(tài)資產與單位面積下的GDP數(shù)值進行相除運算,從而獲取兩者的比值,通過對比值的大小分析,來對該地區(qū)的生態(tài)經濟狀況做一個具體描述。計算公式為:
(6)
式中:Pi為生態(tài)資產價值與GDP比值結果;ESi為單位面積的生態(tài)系統(tǒng)所產生的資產價值(元/km2);GDPi為單位面積的GDP(元/km2)。
為使生態(tài)系統(tǒng)的資產價值與GDP的動態(tài)關系更直接地表達出來,在借鑒王振波等[11]的研究成果基礎上,本文運用生態(tài)與經濟協(xié)調這一指數(shù)(EEH),構建了生態(tài)系統(tǒng)所產生的資產價值,其與經濟發(fā)展的協(xié)調度指數(shù),計算公式為:
(7)
(8)
(9)
式中:GDPpr為單位面積國民生產總值的變化率;ESpr為單位面積生態(tài)服務價值總量的變化率;GDPpi和GDPpj分別為研究區(qū)初始與最終的單位面積GDP(元/km2);ESpi和ESpj分別表示為研究區(qū)初始與最終的單位面積生態(tài)資產價值(元/km2)。參考已有研究,結合環(huán)京津地區(qū)的生態(tài)資產價值及GDP變化狀況,將EEH劃分為12個等級(表1)。
2011—2016年,環(huán)京津地區(qū)生態(tài)資產價值呈現(xiàn)小幅增加趨勢,從7.24×1010元增加到7.32×1010元,增加了7.95億元;單位面積生態(tài)資產價值從5 438.68萬元/hm2增加到5 498.43萬元/hm2。分地區(qū)來說(表2),張家口、承德是環(huán)京津地區(qū)中生態(tài)資產價值相對較大的兩個市,2011年、2016年分別占環(huán)京津地區(qū)總價值的63.23%和62.44%。2011年、2016年生態(tài)系統(tǒng)所產生的資產價值對應的最小的地級市為廊坊市;人均生態(tài)資產價值占有量廊坊市仍是最后一位,導致這一情況的主要原因是廊坊市是一座有基礎和實力的新型工業(yè)城市,近些年大力發(fā)展經濟,相比于其他地區(qū),生態(tài)用地所占面積較小,生態(tài)系統(tǒng)所產生的資產價值較低,且人口相對整個廊坊市面積來說較多,最終導致人均生態(tài)系統(tǒng)所產生的資產價值很低。2011—2016年,承德和張家口市的生態(tài)資產價值小幅度增長,唐山、保定的生態(tài)資產價值大幅提高,其中保定市尤為明顯,5年間增加了8.57%,從94.6億元增加到102.7億元。生態(tài)資產價值減少的是廊坊和滄州市,變化率分別為-11.15%和-3.93%。
表1 生態(tài)經濟指數(shù)等級劃分
環(huán)京津地區(qū)的生態(tài)資產價值空間分布呈現(xiàn)出西南低、東北高的格局特征(圖1—2),生態(tài)資產價值由北向南逐漸減少,這與環(huán)京津地區(qū)植被的地帶性分布梯度基本一致。生態(tài)資產價值的高值地區(qū)主要分布在豐寧滿族自治縣、圍場滿族蒙古族自治縣、沽源縣、張北縣康保縣等地,這些區(qū)域的水熱條件配置較為合理,在張北和圍場縣擁有高覆蓋的草地及森林等,生物多樣性指數(shù)較高,且區(qū)域植被覆蓋較為密集,人類對該地區(qū)所產生的干預較少,因此生態(tài)系統(tǒng)所產生的資產價值較高,每hm2土地生態(tài)系統(tǒng)所產生的資產價值一般在6 532元/hm2以上;單位面積生態(tài)資產價值低值地區(qū)主要分布在保定和唐山等地,這些地區(qū)近些年大力發(fā)展工業(yè),在發(fā)展過程中缺乏對生態(tài)的保護,該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境處于一個相對脆弱的狀態(tài),雖進行治理,但生態(tài)系統(tǒng)產生的資產價值仍較低,每1 hm2所產生的資產價值普遍在4 743.20元/hm2以下。
近些年,受到氣候與各個不同條件的共同作用與營銷,生態(tài)系統(tǒng)產生的資產價值量,也隨著時間的變化發(fā)生變化。環(huán)京津地區(qū)生態(tài)資產價值呈現(xiàn)小幅度上升趨勢,生態(tài)資產價值之所以上升,和氣候因素宜于植被生長有關。此外,國家提出了退耕還林還草、對天然林應加以重視和保護的政策,由此大家生態(tài)的觀念得到提升,重視程度也逐漸增強,對該地區(qū)的生態(tài)發(fā)展產生了較好的影響。2011—2016年,單位積生態(tài)資產價值最大值區(qū)域和最小值區(qū)域雖未發(fā)生明顯改變,但一些原來較低的工業(yè)發(fā)展區(qū)近些年有了明顯的提高,值得一提的是保定市的總價值由原來的94.6億元增加到了102.7億元,生態(tài)資產價值增加的趨勢非常明顯。
依據(jù)指數(shù)Pi計算可知,2011—2016年,環(huán)京津地區(qū)的不同地級市的Pi指數(shù)均不同程度地有所減小。有4個地市的Pi值小于1,也就是說超過了2/3的地市的生態(tài)價值小于GDP(圖3)。全省各市生態(tài)系統(tǒng)所產生的資產價值,它們的增長速度與國民經濟相比,處于較低狀態(tài)。如果各市的國民經濟增長幅度與資產價值的關系一直保持在這種狀態(tài)下,那么該市的生態(tài)狀況應予以注意,且該地區(qū)的生態(tài)壓力也將持續(xù)增高。假若有些市生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞,生態(tài)資產價值不增反降,這就會對這些市的可持續(xù)發(fā)展造成影響,甚至會使該市的經濟社會發(fā)展造成整體的下滑。廊坊市的生態(tài)資產價值減少了11.19%,GDP的增幅為53.52%;滄州市的生態(tài)資產價值減少了3.93%,GDP的增幅為28.45%;這表明這兩市的經濟與生態(tài)資產價值的關系并不和諧,出現(xiàn)不協(xié)調狀態(tài),應當予以重視。
圖1 環(huán)京津地區(qū)單位面積生態(tài)資產價值空間分布
圖2 環(huán)京津地區(qū)生態(tài)資產價值縣域空間分布
地級市2011年生態(tài)資產價值/109元單位面積生態(tài)資產價值/(104元·hm-2)人均生態(tài)資產價值/(元/人)2016年生態(tài)資產價值/109元單位面積生態(tài)資產價值/(104元·hm-2)人均生態(tài)資產價值/(元/人)保定9.464261.7098581.2210.274624.37107038.68滄州7.165003.94105141.976.884708.90101004.40承德26.456719.05766703.8626.616718.39771303.27廊坊3.285102.3375300.252.914510.1666867.48唐山6.574743.2090856.406.704691.5592612.15張家口19.485269.36482476.1019.675327.31487342.49總計72.395438.68204073.6473.185458.59206315.80
圖32011年、2016年生態(tài)資產價值與GDP比值
從全省來看,2011—2016年生態(tài)資產價值的增幅為1.09%,同期GDP的增幅為25.21%,生態(tài)資產價值與GDP增幅相差約25倍。承德和張家口的這一比值相比較于全省來說,處于較高狀態(tài)。上述數(shù)據(jù)表明,達到生態(tài)系統(tǒng)所產生的資產價值與GDP水平相協(xié)調,構建兩者之間的參數(shù)比,使該地區(qū)進一步的協(xié)調工作更為有效,同時也為可持續(xù)發(fā)展工作提供了很好的依據(jù)。生態(tài)系統(tǒng)產生的資產價值作為GDP增長的基礎,人類不斷開發(fā)利用該地區(qū)的自然資源,雖然在一定程度上可以提高GDP,但是不合理的開發(fā)會破壞生態(tài)環(huán)境,從而導致生態(tài)資產價值降低。由此可以得出,環(huán)京津地區(qū)在今后的發(fā)展過程中,應該更加重視自然資源的利用效率,從而使得生態(tài)系統(tǒng)的資產價值得到一定的提升,最終可構成整個地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。
通過利用公式(2),計算出環(huán)京津地區(qū)73個縣(市)生態(tài)—經濟協(xié)調(EEH)(圖4)。結合計算結果和圖可以看出:EEH處于潛在危機區(qū)的面積占據(jù)了環(huán)京津總面積的26.31%,主要分布在環(huán)京津地區(qū)的東北部地區(qū),分別為豐寧滿族自治縣(0.126 3)、圍場滿族蒙古族自治縣(0.169 7)、沽源縣(0.137 8)、康??h(0.145 9),這4個縣均處于壩上地區(qū),作為京津地區(qū)的第一道生態(tài)屏障,這兩個縣的草地退化嚴重,說明雖然在一定程度上重視了對生態(tài)環(huán)境的保護,但是區(qū)域生態(tài)資產價值增長速度落后于GDP的增長速度,這就應該予以高度關注,因為該區(qū)域在生態(tài)方面存在較大的壓力與威脅,若忽視其存在,EEH值將逐漸降低,最終出現(xiàn)負值的可能性,且該地區(qū)的生態(tài)狀況和經濟的發(fā)展水平也將面臨嚴峻的考驗,可能出現(xiàn)高度不協(xié)調狀態(tài)。因此,必須將生態(tài)環(huán)境加以重視與保護。關系惡化區(qū)占環(huán)京津的13.56%,主要分布在廊坊市、永清縣、香河縣、滄縣、孟村回族自治區(qū)等,分別占低度沖突區(qū)的8.36%,7.68%,8.26%,處于區(qū)域的縣市生態(tài)系統(tǒng)所產生的資產價值近幾年一直處于下降狀態(tài),生態(tài)指數(shù)持續(xù)降低,環(huán)境持續(xù)惡化,近些年的經濟發(fā)展以破壞環(huán)境為代價,二者出現(xiàn)了不協(xié)調狀況,可持續(xù)發(fā)展水平也受到嚴重的約束。EEH處于低度協(xié)調區(qū)的面積占據(jù)了環(huán)京津總面積的13.68%,分別為位于西北部的隆化縣、尚義縣、張北縣、崇禮縣,EEH分別為0.213 5,0.359 7,0.269 7,0.387 4。這一區(qū)域雖然生態(tài)系統(tǒng)產生的資產價值在提升,但是與GDP的增幅相比,則相差較大,因此可以解釋為經濟的發(fā)展對生態(tài)環(huán)境所產生的影響存在,但不是特別明顯,因此應加大對該地區(qū)環(huán)境的保護宣傳和力度,從而預防對環(huán)境造成進一步的破壞。較低沖突區(qū)、中度沖突區(qū)、較高沖突區(qū)和高度沖突區(qū)分別占環(huán)京津地區(qū)的2.38%,1.58%,3.45%,0.73%,該區(qū)域所占比重較小,生態(tài)資產價值增加為負,社會經濟發(fā)展已經對生態(tài)環(huán)境產生負面影響。較低度協(xié)調區(qū)、中度協(xié)調區(qū)和較高度協(xié)調區(qū)和高度沖突區(qū)分別占研究區(qū)的4.35%,2.39%,0.69%,0.89%,主要分布在位于中部的定州市、安國市和位于東部地區(qū)的灤南、樂亭等縣。處于該階段的區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)所產生的價值增速盡管低于GDP增速,但是整體來看經濟發(fā)展并沒有嚴重制約生態(tài)狀況的保護,二者表面處于較為和諧的狀態(tài),實質卻存在著潛在危害。環(huán)京津全地區(qū)不存在高度協(xié)調地區(qū),位于該區(qū)域,就證明研究期內生態(tài)資產價值的增長速度高于經濟增長速度。即當該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境與該地區(qū)的經濟發(fā)展水平在同等層面,且能夠較好協(xié)調時,該區(qū)域就處于這個高級協(xié)調的等級;河北省應加強經濟生態(tài)協(xié)調建設,做到經濟與生態(tài)共同發(fā)展。
注:A:關系惡化區(qū),B:高度沖突區(qū),C:較高沖突區(qū),D:中度沖突區(qū),E:較低沖突區(qū),F(xiàn):低度沖突區(qū),G:潛在危機區(qū),H:低度協(xié)調區(qū),I:較低協(xié)調區(qū),J:中度協(xié)調區(qū),K:較高協(xié)調區(qū),L:高度協(xié)調區(qū)。
圖42011-2016年環(huán)京津地區(qū)縣域生態(tài)經濟系統(tǒng)協(xié)調度
近些年,隨著經濟發(fā)展、資源不斷開發(fā)利用,生態(tài)環(huán)境發(fā)生一定的變化。生態(tài)資產價值整體呈現(xiàn)小幅上升趨勢,總量從7.24×1010元增加到7.32×1010元。單位面積生態(tài)系統(tǒng)產生的資產價值從5 438.68萬元/hm2增加到5 498.43萬元/hm2。張家口、承德占整個地區(qū)的三分之二,是重要的組成部分,廊坊市的資產價值總量最低。環(huán)京津地區(qū)生態(tài)資產價值空間分布呈現(xiàn)出西南低、東北高的格局特征,生態(tài)資產價值呈現(xiàn)由東向西遞減、由南向北遞減的趨勢,與該地區(qū)的地形、梯度有一定的聯(lián)系。
從全省來看,2011—2016年生態(tài)資產價值的增幅為1.09%,同期GDP的增幅為25.21%,生態(tài)資產價值與GDP增幅相差約25倍。生態(tài)資產與GDP的比值Pi指數(shù)在不同地級市均有不同程度的減小,其中有4個地市的Pi值小于1。環(huán)京津地區(qū)在協(xié)調度方面有一定的規(guī)律可尋:潛在危機區(qū)所占比重最大,占到26.31%。沖突區(qū)所占的面積達到了10%左右;協(xié)調發(fā)展區(qū)域所占比例不足20%,由此可得,環(huán)京津地區(qū)生態(tài)經濟并未達到協(xié)調發(fā)展狀態(tài)。
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