集約用海對曹妃甸及鄰近海域生態(tài)環(huán)境的影響評估

武慧超 李志偉

摘?要：為了解不合理的集約用海造成的海洋生態(tài)環(huán)境問題，優(yōu)化用海技術(shù)，需開展集約用海工程對海域生態(tài)環(huán)境影響的評估。為此，采用多級框架結(jié)構(gòu)法構(gòu)建指標(biāo)體系，從海洋生態(tài)系統(tǒng)層面，構(gòu)建了基于海洋環(huán)境和海洋生物群落的集約用海對海域生態(tài)環(huán)境影響的評估指標(biāo)體系;在此基礎(chǔ)上，結(jié)合我國海洋生態(tài)環(huán)境監(jiān)測和評估現(xiàn)狀，確定了各評價因子的評估標(biāo)準(zhǔn)及評估等級;利用綜合賦值評價法，建立了集約用海對海洋生態(tài)環(huán)境影響的綜合評價模型，并在曹妃甸及鄰近海域開展了實證研究，結(jié)果表明集約用海已經(jīng)使曹妃甸及鄰近海域生態(tài)環(huán)境受到較大影響，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量一般，其中對海洋生物群落的影響程度大于對海洋環(huán)境的影響程度。

關(guān)鍵詞：集約用海;海域生態(tài)環(huán)境;評估指標(biāo)體系;曹妃甸

集約用海作為一種資源節(jié)約型、環(huán)境友好型用海新模式，通過對海洋空間資源要素實行優(yōu)化配置，不僅可以節(jié)約自然岸線和海域資源，把對原生態(tài)自然環(huán)境的破壞程度減小到最小化;還可以實現(xiàn)區(qū)域宏觀生態(tài)效益、社會效益和經(jīng)濟(jì)效益的最大化。但是集約用?；顒赢吘箷淖兒Ｓ虻淖匀粚傩?，在一定程度上會對區(qū)域海域生態(tài)環(huán)境造成干擾或損失，如：改變近岸海域水文動力、破壞海洋生物生存空間和濕地景觀、帶來海洋環(huán)境污染等涉及海洋環(huán)境和海洋生態(tài)的相關(guān)問題[1]。為了把集約用海工程對海域生態(tài)環(huán)境的影響降到最低，更科學(xué)地保護(hù)、利用和管理海域資源環(huán)境，急需開展集約用海工程對海域生態(tài)環(huán)境影響的評估。截止到現(xiàn)在，國內(nèi)外關(guān)于集約用海工程對海洋生態(tài)環(huán)境影響的研究比較少，主要以定性和半定量評估為主，開展綜合評估的較少。本研究中以曹妃甸區(qū)域集約用海工程建設(shè)為例，建立集約用海對海域生態(tài)環(huán)境影響評價方法，客觀評價集約用海對海域生態(tài)環(huán)境的影響，為集約用海的科學(xué)管理提供技術(shù)支撐。

曹妃甸區(qū)域位于河北省唐山市南部，地處環(huán)渤海中心地帶，規(guī)劃面積1 943 km2，陸域海岸線約80 km[2]。自2003年起，曹妃甸區(qū)域開始進(jìn)行大規(guī)模的集約用海工程建設(shè)。隨著集約用海工程項目的實施，海域自然屬性被改變程度日益加深。如：2005年曹妃甸海域自然岸線長度是19.97 km，2008年自然岸線長度減少至3.19 km，截止到2010年，人工岸線已經(jīng)把自然岸線全部取代;而填海面積在不斷增加，2008年、2010年、2011年的填海面積分別是154.07 km2、183.92 km2、199.05 km2，2016年圍填?？偯娣e為223.87 km2[3]。隨著曹妃甸區(qū)域的建設(shè)發(fā)展，其鄰近區(qū)域的開發(fā)建設(shè)活動得到推動，由曹妃甸新區(qū)、蘆漢經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)、樂亭新區(qū)和豐南沿海工業(yè)區(qū)組成的 “四點(diǎn)一帶”的集約用海格局在逐步形成。根據(jù)相關(guān)的研究成果[4-7]，曹妃甸區(qū)域集約用海對海洋水動力、海洋生態(tài)等方面具有一定的影響，但曹妃甸及鄰近海域集約用海對海域生態(tài)環(huán)境影響的綜合評估尚未見相關(guān)報道。

1?研究方法

1.1?評估指標(biāo)體系的建立

構(gòu)建合理的評估指標(biāo)體系，是在曹妃甸區(qū)域開展集約用海前后海洋生態(tài)環(huán)境變化研究的重要前提。本研究基于海洋生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)成，從海洋生物群落和海洋環(huán)境兩個方面來建立評估指標(biāo)體系，共選取二級評價指標(biāo)8個，其中，海洋生物群落主要從浮游植物、浮游動物、底棲生物和魚類生物四個方面來構(gòu)建，海洋環(huán)境主要從海水環(huán)境、沉積物環(huán)境、水動力和生物質(zhì)量四個方面來構(gòu)建。具體指標(biāo)體系見表1。

1.2?評估指標(biāo)權(quán)重的確定

不同指標(biāo)在實際評估過程中對評估結(jié)果的重要性存在差異，因此結(jié)合集約用海工程實施區(qū)域開發(fā)利用的重點(diǎn)和所在生態(tài)環(huán)境特征，通過賦予每一個評估指標(biāo)一定的權(quán)重，把評估指標(biāo)在評估中的重要性差異表現(xiàn)出來。在確定評估指標(biāo)的權(quán)重時采用層次分析法。明確目標(biāo)層是集約用海對海域生態(tài)環(huán)境的影響程度，首先運(yùn)用層次分析法構(gòu)造準(zhǔn)則層評估指標(biāo)判斷矩陣，確定準(zhǔn)則層評估指標(biāo)的權(quán)重并進(jìn)行一致性檢驗;在確定準(zhǔn)則層指標(biāo)權(quán)重之后，展開3輪專家調(diào)查（進(jìn)行每輪評估的專家人數(shù)至少為15人），基于分析專家調(diào)查結(jié)果的可信度，再利用德爾菲法確定因素層評估指標(biāo)權(quán)重;評估指標(biāo)確定之后運(yùn)用與因素層同樣的方法，確定指標(biāo)層的權(quán)重。集約用海對海洋生態(tài)環(huán)境影響評估權(quán)重值見表1。

1.3?評估標(biāo)準(zhǔn)

關(guān)于集約用海對海域生態(tài)環(huán)境影響的評估標(biāo)準(zhǔn)，目前學(xué)術(shù)界尚沒有統(tǒng)一認(rèn)可的評估標(biāo)準(zhǔn)。綜合現(xiàn)有的研究成果，根據(jù)國家所規(guī)定的相關(guān)法律法規(guī)、環(huán)境背景值、歷史資料及與前人的研究成果確定曹妃甸區(qū)域集約用海對海域生態(tài)環(huán)境影響評估指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值：（1）海洋生物群落指標(biāo)評估標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)海洋生物群落的結(jié)構(gòu)功能特征，生物量、生物密度、魚卵及仔魚密度指標(biāo)采用《近岸海洋生態(tài)健康評價指南》（HY/T 087-2005）中河口及海灣生態(tài)系統(tǒng)健康評價標(biāo)準(zhǔn)[8]。生物多樣性指標(biāo)評估標(biāo)準(zhǔn)的確定借鑒國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者關(guān)于研究多樣性與污染的關(guān)系來劃分評價標(biāo)準(zhǔn)[9-10]。初級生產(chǎn)力評估標(biāo)準(zhǔn)借鑒1997年國家海洋勘測專項之一“生物資源棲息環(huán)境調(diào)查與研究”中關(guān)于浮游植物初級生產(chǎn)力的評價標(biāo)準(zhǔn)[11]。（2）海洋環(huán)境指標(biāo)評估標(biāo)準(zhǔn)：海水環(huán)境、沉積物環(huán)境和生物質(zhì)量各評價因子的評估標(biāo)準(zhǔn)參考國家《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3097-1997）、《海洋沉積物質(zhì)量》（GB 18668-2002）、《海洋生物質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18421-2001）進(jìn)行確定。借鑒相關(guān)海水環(huán)境、沉積物環(huán)境和海洋生物質(zhì)量的評價，以國家二類標(biāo)準(zhǔn)作為集約用海工程對海域生態(tài)環(huán)境影響嚴(yán)重的分界線。水動力指標(biāo)參考《海灣圍填海規(guī)劃環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則》（GB/T 29726-2013）中關(guān)于水動力評估指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)確定。各評估指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)閾值詳見表2。其中表中A、B、C、D、E為評估標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)值，其值可以根據(jù)評價海域?qū)嶋H情況給出，本文采用的是《近岸海洋生態(tài)健康評價指南》（HY/T 087-2005）中的推薦值[8]。

1.4?評估方法與等級

本研究中采用綜合賦值評估法開展集約用海對海域生態(tài)環(huán)境的影響評估。首先根據(jù)表2評價標(biāo)準(zhǔn)對每個評估指標(biāo)進(jìn)行賦值，如果評估指標(biāo)值處于影響輕微等級，則賦予滿分100分;如果評估指標(biāo)值處于影響較大等級，則賦予70分;如果評估指標(biāo)值處于影響嚴(yán)重等級，則賦予40分;然后分別計算海域生態(tài)綜合指數(shù)IB和海域環(huán)境綜合指數(shù)IE。

海域生物群落綜合指數(shù)：

海域環(huán)境綜合指數(shù)：

式中，Wi為評估指標(biāo)的權(quán)重值;Ei為評估指標(biāo)得分值;n為評估指標(biāo)的數(shù)目。

當(dāng)IB≥75時，表示海域生態(tài)健康良好;當(dāng)55≤IB<75時，表示海域生態(tài)受到輕度干擾;當(dāng)IB<55時，表示海域生態(tài)擾動較嚴(yán)重。當(dāng)IE≥75時，表示海域環(huán)境良好;當(dāng)55≤IE<75時，表示海域環(huán)境輕度污染;當(dāng)IE<55時，表示海域環(huán)境中度以上污染。

根據(jù)式（1）和式（2）計算的海域生態(tài)綜合評價指數(shù)和海域環(huán)境綜合評價指數(shù)，根據(jù)式（3）計算集約用海海域生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)：

其中：當(dāng)I≥75時，表示集約用海海域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量良好;當(dāng)55≤I<75時，說明集約用海工程實施的海域海洋生態(tài)環(huán)境質(zhì)量一般;當(dāng)I<55時，說明集約用海工程實施海域的海洋生態(tài)環(huán)境質(zhì)量差。本研究采用生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)變化量ΔI作為衡量集約用海工程對海域生態(tài)環(huán)境影響程度的參考標(biāo)準(zhǔn)，同時說明集約用海工程的適宜性。綜合指數(shù)變化量的計算方法如下：

式中：ΔI為集約用海項目建成前、后海域生態(tài)環(huán)境綜合指標(biāo)數(shù)的變化值;I2為集約用海項目建成后海域生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù);I1為集約用海項目建成前海域生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)。

通過評價區(qū)域內(nèi)海域生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)的變化幅度來劃分集約用?；顒訉Ｓ蛏鷳B(tài)環(huán)境的影響程度，當(dāng)ΔI>30%時表示海域生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重影響;當(dāng)15%<ΔI≤30%時表示海域生態(tài)環(huán)境受到較大影響;當(dāng)5%<ΔI≤15%時表示海域生態(tài)環(huán)境受到一般影響;當(dāng)ΔI≤5%時表示海域生態(tài)環(huán)境受到輕微影響或無影響。

1.5?采樣與分析方法

根據(jù)2002年（集約用海項目實施前）和2016年（集約用海項目基本完成）曹妃甸及鄰近海域現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果和本文所建立的評估方法和評估指標(biāo)體系，對曹妃甸工業(yè)區(qū)集約用海對海域生態(tài)環(huán)境的影響進(jìn)行綜合評估。

水質(zhì)、沉積物和海洋生物調(diào)查采樣點(diǎn)的布設(shè)如圖1所示，共36個采樣點(diǎn)，采樣及分析方法均按《海洋監(jiān)測規(guī)范》（GB 17378-2007）和《海洋調(diào)查規(guī)范》（GB 12763-2007）執(zhí)行，分別于2002年年和2016年的3、5、8、10月份進(jìn)行采樣。水動力相關(guān)指標(biāo)中漲、落潮流速測定采用直讀式海流計，根據(jù)《海洋調(diào)查規(guī)范》（GB 12763-2007），進(jìn)行了4個站位（1、2、3、4站位）海流的連續(xù)觀測。每批次觀測時間為25 h，觀測頻率為1次/10 min，記錄最大漲落潮流速。海灣納潮量參考了《曹妃甸海域使用適宜性論證報告》（2002年）和908專項調(diào)查（2011年）中關(guān)于曹妃甸海域納潮量的相關(guān)數(shù)據(jù)。所有的調(diào)查或?qū)崪y數(shù)據(jù)經(jīng)平均化處理后，構(gòu)成曹妃甸區(qū)域集約用海前、后海域生態(tài)環(huán)境調(diào)查指標(biāo)原始數(shù)據(jù)。然后根據(jù)本文所確立的賦值方法，對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。

2?結(jié)果與分析

集約用海對曹妃甸及鄰近海域生態(tài)環(huán)境影響的評估結(jié)果見表3。

2.1?集約用海對曹妃甸及鄰近海域生態(tài)的影響

根據(jù)表3，集約用海實施前曹妃甸及鄰近海域生物群落綜合指數(shù)為82.51，海域生物群落健康良好;集約用海實施后其綜合指數(shù)為56.27，海域生物群落受到輕度干擾;海域生物群落綜合指數(shù)降低31.80%，集約用海對曹妃甸及鄰近海域生物群落影響總體上已屬嚴(yán)重影響。這說明集約用海工程已經(jīng)使曹妃甸及鄰近海域生物群落受到嚴(yán)重的損失。

浮游植物在集約用海實施前后，多樣性指數(shù)由3.57降低到2.72，密度由16.21萬個/m3增加到29.3萬個/m3，初級生產(chǎn)力由250.4 mgC·m-2·d-1增加到306.1 mgC·m-2·d-1;浮游植物評估指數(shù)由集約用海實施前的92.5降低到實施后的62.5，降低了32.43%，達(dá)到嚴(yán)重影響的程度。這可能是由于集約用海的建設(shè)使得該區(qū)域內(nèi)人類活動強(qiáng)度加大，人口密度和各類工業(yè)活動強(qiáng)度增大，入海營養(yǎng)鹽的數(shù)量增加，從而使浮游植物數(shù)量和初級生產(chǎn)力有所升高。由于集約用海施工過程中使海水中懸浮物增加，懸浮顆粒黏附在浮游動物體表面或被濾食性浮游動物吞食，擾亂其平衡穩(wěn)定的生理功能，嚴(yán)重時致使內(nèi)部消化系統(tǒng)紊亂，從而對浮游動物產(chǎn)生不良的影響[3]。曹妃甸及鄰近海域浮游動物多樣性指數(shù)由集約用海實施前的2.57降低到實施后的2.13，生物量也由204.45 mg/m3降低到154 mg/m3，浮游動物評估指數(shù)由實施前的70降低到實施后的62.5，降低了10.71%，影響程度一般。

由于集約用海會徹底改變海洋底棲生物原有的底質(zhì)環(huán)境，大部分底棲生物因被掩埋、覆蓋而死亡，所以底棲生物因集約用海工程帶來的損失是巨大的。曹妃甸區(qū)域集約用海實施前，海域底棲生物的多樣性指數(shù)為2.89，底棲生物量為35.6 g/m2，底棲生物密度為213.3個/m2;集約用海完成后，曹妃甸及鄰近海域底棲生物的多樣性指數(shù)為0.94，底棲生物量為17.8 g/m2，底棲生物密度為139個/m2;底棲生物評估指數(shù)由集約用海前的77.5降低到集約用海后的47.5，降低了38.70%，達(dá)到嚴(yán)重影響程度。集約用海施工過程中會導(dǎo)致海水中懸浮顆粒增加。對于懸浮物濃度相同的海域，不同種類的海洋生物其忍受程度不同，一般魚卵及仔魚對懸浮物濃度的忍受程度與成魚相比較差[12];同時集約用?；顒舆€改變工程及周邊區(qū)域環(huán)境，導(dǎo)致重要漁業(yè)資源衰退，甚至使許多重要的漁業(yè)資源產(chǎn)卵場消失，漁場外移[13]。集約用海工程實施前，曹妃甸及鄰近海域魚卵和仔魚的密度為55.45個/m3，工程完成后該海域魚卵和仔魚的密度下降為18.53個/m3，魚類生物評價指數(shù)降低30%?？梢娂s用海對曹妃甸及鄰近海域魚類生物產(chǎn)生了較大的影響。

綜上所述，集約用海對曹妃甸及鄰近海域生物群落的影響比較明顯，但對不同類型生物的影響程度有所差異，對底棲生物的影響最大，其次為浮游植物和魚類生物，對浮游動物的影響最低。

2.2?集約用海對曹妃甸及鄰近海域環(huán)境的影響

從表3的分析結(jié)果來看，曹妃甸及鄰近海域在集約用海前后，海域環(huán)境綜合指數(shù)均大于75，海域環(huán)境狀況良好。但從其綜合指數(shù)的變化來看，集約用海完成后的評價指數(shù)較集約用海實施前降低了15.87%，表明集約用海的實施對曹妃甸及鄰近海域環(huán)境有較大的影響。從海域環(huán)境不同構(gòu)成要素所受的影響來看，海水環(huán)境所受的影響最大，由良好狀態(tài)退化到中度以上污染程度，其評價指數(shù)降低了35.87%，已經(jīng)達(dá)到嚴(yán)重影響程度。隨著集約用海工程的逐步實施，各種臨海產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展，人口也逐步向沿海區(qū)域聚集，曹妃甸沿海區(qū)域的開發(fā)強(qiáng)度也不斷加大。各種工業(yè)廢水、生活污水的產(chǎn)生量也隨之增加。根據(jù)統(tǒng)計，2002年曹妃甸區(qū)域通過入海河流和直排入海的污染物中COD為4.39萬t，氨氮為0.35萬t;2012年入海的COD為6.14萬t，氨氮為0.42萬t;2002年未達(dá)到一類水質(zhì)的面積占整個海域面積的22.02%[14-15]。2005年后，曹妃甸及鄰近海域呈現(xiàn)出中度污染（四類）和嚴(yán)重污染（劣四類）的狀態(tài)[16];2012年海水污染加劇，未達(dá)一類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的海域面積占到了74.8%[15]，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過往年最大值。區(qū)域上，京唐港和黑沿子-南堡近海海域常年處于超標(biāo)狀態(tài);曹妃甸近岸海域水質(zhì)自2007年開始變差，海水中主要污染物為活性磷酸鹽、無機(jī)氮、鉛和油類，其中，活性磷酸鹽和無機(jī)氮在近海廣泛分布，鉛污染主要集中在黑沿子海域，油類污染主要分布在南堡近海、京唐港和大清河[15]。此外，隨著入海污染物的量的增加，曹妃甸及鄰近海域生物質(zhì)量也受到一定的影響，海域貝類體內(nèi)檢出污染物種類和分布范圍均呈現(xiàn)出增加趨勢，超標(biāo)殘余物主要為鉛、鎘、砷、石油烴等。在2005-2006年海水檢出油類超標(biāo)后，自2007-2008年開始貝類體內(nèi)石油烴殘余物檢出超標(biāo)并長期存在[14]。生物質(zhì)量評估指數(shù)由集約用海前的100降低到集約用海后的82，降低了18%。沉積物環(huán)境和水動力在集約用海實施前后沒有受到明顯的影響?？傊?，集約用海對曹妃甸及鄰近海域環(huán)境的影響中，對海水環(huán)境的影響最大，達(dá)到嚴(yán)重影響程度。

2.3?集約用海對曹妃甸及鄰近海域生態(tài)環(huán)境的綜合影響

集約用海工程對曹妃甸及鄰近海域生態(tài)環(huán)境影響的綜合評價結(jié)果見表3。集約用海實施前，曹妃甸及鄰近海域生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)為86.79;集約用海實施后，其綜合指數(shù)為64.08。即曹妃甸集約用海導(dǎo)致周邊海域的生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)衰減了26.16%，海域生態(tài)環(huán)境受到較大影響。其中海洋環(huán)境綜合指數(shù)衰減了15.87%，主要由海水環(huán)境指數(shù)變化引起的，主要由于化學(xué)需氧量COD、無機(jī)氮類污染物濃度增加所致。海洋生態(tài)評價指數(shù)衰減了31.80%，主要由底棲生物、魚類生物和浮游植物評價指數(shù)變化所導(dǎo)致。說明曹妃甸區(qū)域集約用海工程已經(jīng)對其周邊海域產(chǎn)生了較大的影響，但對海洋生態(tài)的影響大于對海洋環(huán)境的影響。從具體影響因子看，集約用海對曹妃甸周邊海域的影響主要表現(xiàn)在水質(zhì)、底棲生物和浮游植物群落方面?？傮w上目前曹妃甸及鄰近海域生態(tài)環(huán)境一般，水體營養(yǎng)鹽、有機(jī)物含量普遍較高，大部分水域都劣于二類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，部分生物體內(nèi)鉛、砷和石油類含量超標(biāo)，生物群落結(jié)構(gòu)狀況較差，魚卵及仔魚密度偏低;重要的經(jīng)濟(jì)魚類消失，海洋生物資源衰退趨勢明顯。

3?結(jié)論

本文采用多級框架結(jié)構(gòu)，從海洋生物群落和海洋環(huán)境兩個方面構(gòu)建了集約用海對海域生態(tài)環(huán)境影響評估指標(biāo)體系;建立了基于綜合賦值評價法的集約用海對海洋生態(tài)環(huán)境影響評價模型，確立了集約用海對海洋生態(tài)環(huán)境影響評價等級、評價標(biāo)準(zhǔn)。通過該評估方法開展了集約用海對曹妃甸及鄰近海域生態(tài)環(huán)境影響評價，結(jié)果表明：集約用海已經(jīng)使曹妃甸及鄰近海域生態(tài)環(huán)境受到較大影響，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量一般，其中對海洋生態(tài)的影響程度大于對海洋環(huán)境的影響程度;從生態(tài)環(huán)境具體構(gòu)成要素來看，對海水水質(zhì)、底棲生物、浮游植物影響最為嚴(yán)重。

針對目前曹妃甸及鄰近海域生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀，提出以下建議：

（1）把海洋生態(tài)環(huán)境保護(hù)放在首位，對近海海域環(huán)境容量開展科學(xué)的規(guī)劃和有效的利用，加強(qiáng)對本區(qū)域廢水、廢氣、廢渣的集中處理，廢水經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后再向深海排放，保護(hù)好本區(qū)域的海水環(huán)境質(zhì)量。

（2）加強(qiáng)對海洋生物資源的保護(hù)與修復(fù)，通過投放人工魚礁、建設(shè)海洋牧場等措施促進(jìn)本區(qū)域海洋生物資源的恢復(fù)，改善區(qū)域海洋生態(tài)環(huán)境。

（3）建立集約用海工程后評估制度，分析工程實施后對毗鄰海域生態(tài)環(huán)境的影響，及時發(fā)現(xiàn)、總結(jié)集約用海的經(jīng)驗和教訓(xùn)，提高集約用海水平，引導(dǎo)集約用海走健康、可持續(xù)發(fā)展之路。

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