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1、培肥地力的關(guān)鍵是給土壤補(bǔ)碳FillCarbontotheSoilistheKeytoMaketheSoilFertile李瑞波吳少全RuiboLi,ShaoquanWu(福建綠洲生化有限公司)摘要:碳營(yíng)養(yǎng)是土壤肥力的核心。植物碳營(yíng)養(yǎng)來(lái)源于葉片光合作用吸收和根系吸收兩通道。傳統(tǒng)有機(jī)肥無(wú)法給土壤補(bǔ)充足夠的碳營(yíng)養(yǎng)。有機(jī)碳肥是精細(xì)高效的碳營(yíng)養(yǎng)肥料。Abstract:Carbonisthecoreofthesoilfertility.Carbonabsorbedbyplantsbymeansoftwomethods,oneisleafphotosynthesis,theotherisrootabsorp

2、tion.Traditionalorganicfertilizercannotfillenoughcarbontothesoil.Organiccarbonfertilizerisefficientfertilizerthatcanprovideenoughcarbon.關(guān)鍵詞:土壤肥力碳營(yíng)養(yǎng)缺碳病有效碳有機(jī)碳肥Keyword:Soilfertility,Carbonnutrition,Carbondeficiencydisease,Effectivecarbon,Organiccarbonfertilizer1、碳營(yíng)養(yǎng)在土壤肥力中的核心作用碳營(yíng)養(yǎng)是植物所需大量元素之首,也是土壤肥力的核心。土

3、壤三大肥力都與碳營(yíng)養(yǎng)有密切的關(guān)系。碳營(yíng)養(yǎng)以有機(jī)化合小分子形式存在,它同土壤中一些礦物質(zhì)離子例如鈣離子、鐵離子等結(jié)合,成為土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的核心。碳營(yíng)養(yǎng)豐富的土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)好,含氧涵水性好,物理肥力強(qiáng);有機(jī)化合小分子與礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)(通常是離子態(tài))結(jié)合成螯合(融合)體,使礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)不揮發(fā)不流失,并更容易被作物根系吸收,因而提高了土壤的化學(xué)肥力;微生物繁殖的基本條件是氧氣和營(yíng)養(yǎng),營(yíng)養(yǎng)主要是碳和氮,碳氮比25左右為宜。這個(gè)碳是水溶性小分子有機(jī)碳。所以土壤中有機(jī)質(zhì)里的碳并不是真實(shí)的碳營(yíng)養(yǎng)。加入碳營(yíng)養(yǎng)提高了土壤碳氮比,土壤微生物大量繁殖,更提高土壤透氣性,好氧菌成了優(yōu)勢(shì)種群,進(jìn)一步分解土壤中有機(jī)質(zhì),代謝更多小分子

4、有機(jī)碳物質(zhì),作物根系受刺激而更加強(qiáng)壯,根端釋放更多有機(jī)酸形成豐富的根際微生物圈,因此土壤生物肥力大大提升。所以碳營(yíng)養(yǎng)不但是土壤化學(xué)肥力的重要成分,還是土壤三大肥力互相聯(lián)系和循環(huán)促進(jìn)的動(dòng)力。要培肥地力,就不能忽視碳營(yíng)養(yǎng)的核心作用而顧其他。我國(guó)有機(jī)農(nóng)業(yè)綿延不絕五千年,農(nóng)業(yè)一直是國(guó)家的穩(wěn)定器和社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ),其重要原因是由于我們的先輩愛(ài)惜地力,注重培肥地力,幾千年不間斷地干物質(zhì)循環(huán)。一直到“人民公社”時(shí)期,農(nóng)民們還經(jīng)?!胺e肥”,成群結(jié)隊(duì)挑糞肥、塘泥、海泥下地,各生產(chǎn)隊(duì)也都十分積極和自覺(jué)種綠肥肥田;社員們更是一把糞一瓢尿地往自家自留地送。所以在那些年代,就沒(méi)聽(tīng)說(shuō)什么土壤板結(jié)、什么土傳病害,更不需要用大

5、量農(nóng)藥。其實(shí)那個(gè)時(shí)代也開(kāi)始使用化肥,只是農(nóng)民們沿襲祖先的“積肥”習(xí)慣,認(rèn)為那是當(dāng)農(nóng)民要干的正經(jīng)事。因而在商品經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)年代之前,土地就是健康的,肥沃的?!胺e肥”的本質(zhì)是什么?就是往耕地輸送有機(jī)碳營(yíng)養(yǎng),當(dāng)然也捎去了品種豐富但相對(duì)比例低得多的礦物質(zhì)養(yǎng)分。我們今天不得不大力呼吁培肥地力,就是因?yàn)槲覀內(nèi)嗄陙?lái)一直在消耗地力,消耗地力就是吃老本,這個(gè)老本就是碳營(yíng)養(yǎng)!缺碳是引發(fā)土壤病變的主因。現(xiàn)在有一句話(huà)很流行:“由于長(zhǎng)期施用化肥所以土壤板結(jié)”化肥似乎成了破壞土壤的禍?zhǔn)琢?。?shí)際上只要向耕地施用有機(jī)碳菌劑,每畝40公斤,數(shù)天后土壤就疏松了,作物的根系也粗壯了。凡是使用有機(jī)碳產(chǎn)品的情況基本如此。連續(xù)幾茬施用,

6、土傳病害沒(méi)有了,連根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)病也不見(jiàn)了。這說(shuō)明:土壤板結(jié)也好,土傳病害也好,都是因?yàn)橥寥绹?yán)重缺碳,土壤三大肥力互相聯(lián)系和循環(huán)促進(jìn)的動(dòng)力消失了。土壤微生態(tài)和物質(zhì)循環(huán)狀態(tài)惡化,它就病了。這里要借用傳統(tǒng)文化中陰陽(yáng)平衡之說(shuō)。土壤中碳營(yíng)養(yǎng)不足,首先導(dǎo)致微生物繁殖障礙和生物多樣性缺失。碳營(yíng)養(yǎng)和微生物都是有機(jī)物質(zhì)屬陰,陰竭就導(dǎo)致陽(yáng)盛,以氮磷鉀為代表的礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)更加強(qiáng)力地“擄”盡稀有的碳營(yíng)養(yǎng),這就形成陰衰而陽(yáng)盛的土壤生態(tài)。平衡既已破壞,耕地質(zhì)量危機(jī)就發(fā)生了。cos營(yíng)養(yǎng)八b(土都是有機(jī)物質(zhì)屬陰.NPK代表礦鉤質(zhì)無(wú)機(jī)養(yǎng)分屋陽(yáng).HO中性,相當(dāng)于圖中形裳,對(duì)BHPB起穿伴作用水平右向弦長(zhǎng)代表收貌收獲二品質(zhì)祭鼬產(chǎn)量.當(dāng)弦

7、在直徑位置時(shí)陰陽(yáng)遠(yuǎn)最佳平衝弦最圮收荻最大.當(dāng)弦越拿近失融t嚴(yán)重,弦趨g收裁越少.圖1土壤陰陽(yáng)平衡動(dòng)態(tài)圖2、缺碳病對(duì)農(nóng)作的嚴(yán)重危害多年來(lái)在我國(guó)學(xué)界一直無(wú)視植物碳營(yíng)養(yǎng)被根系吸收這一事實(shí),幾乎所有農(nóng)業(yè)經(jīng)典著作都把二氧化碳通過(guò)葉片氣孔吸收葉綠素光合作用轉(zhuǎn)化為碳水化合物,作為植物碳營(yíng)養(yǎng)的唯一來(lái)源。這種理論上的片面和無(wú)知導(dǎo)致了國(guó)家有機(jī)肥技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的錯(cuò)誤和生產(chǎn)工藝的荒繆一把小分子有機(jī)碳分解為水和二氧化碳,使有機(jī)肥料成為一堆無(wú)碳營(yíng)養(yǎng)的“腐殖化”空殼。也就是說(shuō)偌大的有機(jī)肥產(chǎn)業(yè)不是在制造植物碳營(yíng)養(yǎng),而是在對(duì)有機(jī)廢棄物做無(wú)害化處理!這就注定了商品有機(jī)肥的低效和慢效。另一面,由于農(nóng)村青壯勞動(dòng)力流向城市,加上過(guò)去以家庭為

8、單位的畜禽養(yǎng)殖業(yè)逐漸被規(guī)模集中養(yǎng)殖取代,而規(guī)模集中養(yǎng)殖的業(yè)主們以利潤(rùn)為目標(biāo),用盡各種法子分散養(yǎng)殖廢棄物而不進(jìn)行有效加工轉(zhuǎn)化。這一切使農(nóng)村傳統(tǒng)的“積肥”活動(dòng)消失了,農(nóng)家肥也就沒(méi)了。現(xiàn)在農(nóng)業(yè)執(zhí)法部門(mén)幾乎無(wú)法對(duì)市場(chǎng)上的有機(jī)肥料質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)管,因?yàn)榇罅考倭佑袡C(jī)肥都鉆了“有機(jī)質(zhì)含量245%”和“總養(yǎng)分(N+P205+K20)25%”這兩個(gè)指標(biāo)的空子。沒(méi)經(jīng)發(fā)酵的臭溝泥、風(fēng)化煤或泥炭的粉粹物,混點(diǎn)碳銨就當(dāng)有機(jī)肥賣(mài)。農(nóng)民因假劣有機(jī)肥造成的損失難以計(jì)數(shù)。所以農(nóng)民對(duì)商品有機(jī)肥普遍沒(méi)有信心。商品有機(jī)肥被邊緣化掉了。由于以上原因,加上務(wù)農(nóng)者年齡和文化程度方面的因素,大量農(nóng)田二、三十年來(lái)少施甚至不施有機(jī)肥,這就造成土壤和

9、農(nóng)作物缺碳。土壤缺碳造成的問(wèn)題已經(jīng)介紹過(guò)了,可是農(nóng)作物有二氧化碳吸收轉(zhuǎn)化,怎么也會(huì)缺碳呢?請(qǐng)看以下幾個(gè)因素。大量研究表明:農(nóng)作物光合作用時(shí)二氧化碳最適宜濃度是0.1%,但大自然空氣中二氧化碳濃度平均為0.03%。也就是說(shuō)正常情況下農(nóng)作物普遍都缺碳。在土壤板結(jié)等條件下,農(nóng)作物根系衰弱,農(nóng)作物肥水輸送供應(yīng)偏低,枝不壯葉不茂,葉片光合作用效率低,就加劇了缺碳。環(huán)境條件差,例如連續(xù)陰雨天,或大棚種植空氣流動(dòng)差,或高原地區(qū)二氧化碳濃度更低等等,農(nóng)作物就更加缺碳。農(nóng)作物嚴(yán)重缺碳就是缺碳病,它使農(nóng)作物直接發(fā)生一系列病害:根系衰弱甚至腐根,早衰、亞健康、易倒伏、葉綠體發(fā)育不正常、防病抗逆機(jī)能差、產(chǎn)量低、品質(zhì)低

10、下,果實(shí)發(fā)育不正常種質(zhì)退化等等。由于農(nóng)作物的缺碳病而并發(fā)的其他農(nóng)作物病害就更多,例如炭疽病、黃萎病、花葉病、黑腐病、青枯病、霜霉病、根腫病、果樹(shù)黃化病和早落葉病等等。由此可見(jiàn),農(nóng)作物缺碳病造成的危害超過(guò)農(nóng)作物的任何一種病害,可稱(chēng)之為農(nóng)作物的“壹號(hào)病”。缺碳病每年造成我國(guó)農(nóng)業(yè)的損失最少超過(guò)全國(guó)農(nóng)業(yè)年產(chǎn)值的20%。根除農(nóng)作物缺碳病,將使農(nóng)業(yè)躍上一個(gè)新臺(tái)階,這是國(guó)家農(nóng)業(yè)戰(zhàn)略層面的大課題!3、農(nóng)作物缺碳病的防治防治農(nóng)作物缺碳病,得從農(nóng)作物碳營(yíng)養(yǎng)兩個(gè)通道來(lái)分析。第一也是主通道,即葉片吸收二氧化碳通道,現(xiàn)在不少專(zhuān)家和企業(yè)在研究,尤其在大棚作物中,如何增加二氧化碳濃度或被吸收率,有許多研究成果。第二也即根部

11、吸收碳營(yíng)養(yǎng)通道,研究的人反而比較少,也許“二通道說(shuō)”還沒(méi)有被普遍認(rèn)可吧。本文著重討論這第二“通道”問(wèn)題。請(qǐng)看下圖:1圖2有效碳、微生物和光合作用關(guān)系圖圖中EC(有效碳)代表施入土壤的小分子有機(jī)碳中的“碳”。這“有效碳”首先作用于B1(土壤微生物)、作物根系和礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng),使B1變B2,B3大量增殖,使作物根系發(fā)達(dá)(肥水吸收量大增),使礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)由離子態(tài)轉(zhuǎn)化為有機(jī)融合態(tài)(易被根部吸收)。這些變化導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)分解,土壤含氧涵水。葉片得到更充分肥水供應(yīng),脈粗葉厚、展開(kāi)度好,在陽(yáng)光下不萎篶,光合作用效率大大提高,碳水化合物轉(zhuǎn)化和營(yíng)養(yǎng)積累更豐富。這就是EC和第一“通道”二氧化碳吸收轉(zhuǎn)化的關(guān)系。下圖是同一

12、塊地同一種作物在下午陽(yáng)光下的不同表現(xiàn)。未施用液態(tài)有機(jī)碳施用液態(tài)有機(jī)肥碳肥圖3午間陽(yáng)光下葉片光合作用情況對(duì)比上圖右側(cè)為每畝加施3千克液態(tài)有機(jī)碳。最終收獲地上生物量增產(chǎn)48%即960千克,折成干物質(zhì)約為210千克。施入土壤里的液態(tài)有機(jī)碳僅3千克,其中干物質(zhì)才1.5千克,卻增收210千克干物質(zhì),說(shuō)明農(nóng)作物的碳積累主要靠二氧化碳吸收轉(zhuǎn)化,但根部吸收“有效碳”大大提高了葉片光合作用效率,起到“四兩撥千斤”的效果。如何給土壤(農(nóng)作物)補(bǔ)碳?首先來(lái)了解各種形態(tài)的“碳”和“碳營(yíng)養(yǎng)”功能的關(guān)系。表1各種形態(tài)的碳的“碳營(yíng)養(yǎng)”功能類(lèi)別物質(zhì)水溶性分子狀態(tài)碳營(yíng)養(yǎng)功能單質(zhì)碳金剛石石墨炭不溶大分子穩(wěn)定態(tài)無(wú)無(wú)機(jī)碳二氧化碳不溶

13、氣體狀態(tài)經(jīng)葉綠素光合作用轉(zhuǎn)化碳酸鹽水溶或微溶固體分解出CO2不能根吸有機(jī)碳農(nóng)家肥水溶性較好大分子小分子肥效好但常產(chǎn)生肥害商品有機(jī)肥水溶性差腐殖化大分子肥效低、慢腐殖物質(zhì)幾乎不溶大分子無(wú)碳營(yíng)養(yǎng)功能可改良土壤液態(tài)有機(jī)碳肥全水溶小分子有機(jī)碳碳呂養(yǎng)是商品有機(jī)肥的十幾倍固體有機(jī)碳肥部分水溶小分子有機(jī)碳豐富碳營(yíng)養(yǎng)是商品有機(jī)肥的五至十倍土壤和農(nóng)作物所需碳營(yíng)養(yǎng)肥料必須具備三個(gè)條件:以有機(jī)物質(zhì)為主,干物質(zhì)中含碳20%以上;水溶或相當(dāng)部分能水溶。水溶性好就具速效性;分子量或分子粒徑足夠小。應(yīng)用試驗(yàn)證明分子粒徑數(shù)百納米級(jí)可被根系和微生物直接吸收。因此,有機(jī)碳肥系的產(chǎn)品才是目前可供選擇的碳營(yíng)養(yǎng)最佳肥料產(chǎn)品。目前市場(chǎng)上

14、以“能水溶”標(biāo)榜有機(jī)碳的某些產(chǎn)品,其實(shí)是用有機(jī)廢水濃縮液泡制或濃縮液噴霧干燥制造的,這類(lèi)產(chǎn)品分子粒徑2000多nm,農(nóng)作物根系和微生物不能直接吸收,施到地理造成根系缺氧,多用就危害耕地安全??纯碊LS納米測(cè)粒儀的檢測(cè)結(jié)果2就可看出真假有機(jī)碳肥產(chǎn)品的區(qū)別了;SeDtstribulonbyIntensify110100Size(d.nni1000100WooQO4321F?ecc)rd5FP圖3液態(tài)有機(jī)碳肥分子團(tuán)粒徑分布圖(DLS)(DLS)呂桂殳DlSlnpiUll&n叭Interim1忡O.t1101Q0100010000Size1dnm)圖5有機(jī)濃縮液噴霧干燥分子團(tuán)粒徑分布圖(DLS)4、有

15、機(jī)碳肥4.1產(chǎn)品所含“有效碳”比率是一般商品有機(jī)肥的5倍以上,以給土壤(農(nóng)作物)提供碳營(yíng)養(yǎng)為目標(biāo)的有機(jī)質(zhì)類(lèi)肥料產(chǎn)品,稱(chēng)為有機(jī)碳肥。有機(jī)碳肥以有機(jī)廢棄物為原料,分固體有機(jī)碳肥和液態(tài)有機(jī)碳肥兩大類(lèi)。有機(jī)碳肥與商品有機(jī)肥的區(qū)別如下。表2有機(jī)碳肥與商品有機(jī)肥比較表類(lèi)另U原材料含有效碳每畝(茬)用量備注商品有機(jī)肥固體有機(jī)廢棄物料11.2%5001000千克有機(jī)碳肥固體有機(jī)廢棄物612%2080千克帶功能菌有機(jī)廢液1215%612千克由表2可見(jiàn):有機(jī)碳肥有效碳的含量是一般商品有機(jī)肥的5至10幾倍。每種有機(jī)碳肥產(chǎn)品含有效碳率是可控的相對(duì)穩(wěn)定的,因此有機(jī)碳肥就有了一個(gè)最主要的技術(shù)指標(biāo):含有效碳率。有效碳含量與

16、碳營(yíng)養(yǎng)(有機(jī)肥效)成正比。正因?yàn)槿绱?,它的單位面積使用量?jī)H為一般商品有機(jī)肥的1020%,每畝(茬)用量與化肥相當(dāng)。這是一種精細(xì)、高效、可計(jì)量應(yīng)用的碳營(yíng)養(yǎng)肥種,開(kāi)了肥料產(chǎn)業(yè)歷史的新篇章。由于小分子有機(jī)碳(有效碳的載體)水溶性極好,又能激活土壤微生物,促進(jìn)土壤肥力的循環(huán)提升,所以有機(jī)碳肥具備了速效性和長(zhǎng)效性。有機(jī)碳肥是化肥的最佳“伴侶”。有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥是肥料界多年來(lái)的追求,但為什么一直推不開(kāi)?原因在有機(jī)部分太粗糙肥效太低,用量少了不頂事,用多了化肥空間太少,肥料廠(chǎng)不干。作為商品,傳統(tǒng)有機(jī)肥與化肥組裝不到一塊,這叫門(mén)不當(dāng)戶(hù)不對(duì)。現(xiàn)在,一種精細(xì)高效的碳營(yíng)養(yǎng)肥種產(chǎn)生了,有機(jī)碳肥和化肥都精細(xì)高效,門(mén)當(dāng)戶(hù)對(duì)

17、了!這應(yīng)該給化肥屆的領(lǐng)導(dǎo)者和專(zhuān)家們無(wú)盡的遐想了:“有機(jī)碳一礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)”混合沖施肥?把有機(jī)肥和化肥全替代的棕色化肥?施肥兼改良土壤?信息化全營(yíng)養(yǎng)施肥?這些美好的夢(mèng)想將在20年內(nèi)實(shí)現(xiàn)。如果說(shuō)20年后我國(guó)有機(jī)碳概念的肥料產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)達(dá)到1000萬(wàn)噸,在消耗同樣多化肥的情況下我們的農(nóng)業(yè)產(chǎn)值每年將增加2000億元以上。而同時(shí)我國(guó)將減排850萬(wàn)噸二氧化碳。那時(shí)世界上還有人會(huì)懷疑中國(guó)是農(nóng)業(yè)強(qiáng)國(guó)嗎?為了實(shí)現(xiàn)有機(jī)碳肥產(chǎn)業(yè)大發(fā)展的目標(biāo),必須舉國(guó)家之力而推之。特別是在市場(chǎng)準(zhǔn)入,行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)、政策優(yōu)惠、列入測(cè)土配方施肥品種等方面,需政府管理部門(mén)早期介入,積極規(guī)范引導(dǎo),使有機(jī)碳肥產(chǎn)業(yè)避免重蹈有機(jī)肥料產(chǎn)業(yè)的覆轍,一

18、開(kāi)始就走上健康規(guī)范發(fā)展之路。附錄一:參考文獻(xiàn)、李瑞波吳少全.生物腐植酸與有機(jī)碳肥P,化工出版101社,2014.、李瑞波吳少全.生物腐植酸與有機(jī)碳肥PP,化工出版095096社,2014.附錄二:李瑞波簡(jiǎn)介李瑞波簡(jiǎn)介李瑞波福建詔安籍,1944年生。1968年清華大學(xué)畢業(yè),高級(jí)工程師。先后在廣東、福建工作。參加深圳特區(qū)第一階段建設(shè),1997年創(chuàng)辦福建省詔安縣綠洲生化有限公司。曾獲省級(jí)科技二等獎(jiǎng)、市級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)、全國(guó)行業(yè)協(xié)會(huì)科技貢獻(xiàn)獎(jiǎng)、“”民營(yíng)科技發(fā)展貢獻(xiàn)獎(jiǎng)”和“中國(guó)優(yōu)秀創(chuàng)新人物”稱(chēng)號(hào)。任詔安縣商會(huì)副會(huì)長(zhǎng),詔安海西經(jīng)濟(jì)發(fā)展研究會(huì)會(huì)長(zhǎng),中國(guó)腐植酸工業(yè)協(xié)會(huì)第四屆常務(wù)理事,并被聘任中國(guó)農(nóng)科院客座研究員、

19、福州大學(xué)客座教授。個(gè)人還獲評(píng)2008年度詔安縣“感動(dòng)詔安十大人物”、2012年“首屆詔安道德模范”和2011年“熱心公益事業(yè)突出貢獻(xiàn)獎(jiǎng)”。公司多次被評(píng)為“福建省高新技術(shù)企業(yè)”、“福建省守合同重信用單位”、“漳州市守合同重信用單位”。1994年開(kāi)始研發(fā)生物腐植酸,1997年創(chuàng)辦公司后,以生物腐植酸技術(shù)為核心開(kāi)發(fā)多項(xiàng)有機(jī)廢棄物回收利用的產(chǎn)品,已獲六項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利,另二項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)已被受理或進(jìn)入公開(kāi)階段。這些發(fā)明專(zhuān)利的推廣對(duì)實(shí)現(xiàn)工農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物零排放,有效地消除有機(jī)廢棄物這一環(huán)境污染源,變廢為寶,有重要的作用。從2000年開(kāi)始,在國(guó)內(nèi)多家雜志刊物發(fā)表科技論文十余篇,其中關(guān)于“甘蔗糖廠(chǎng)廢棄物資源化利用新技術(shù)”的論文被收入由我國(guó)環(huán)境保護(hù)部付部長(zhǎng)潘岳主編的中國(guó)環(huán)境保護(hù)工作與環(huán)境維權(quán)啟示一書(shū)。由化學(xué)工業(yè)出版社出版先后發(fā)行的著作生物腐植酸與生態(tài)農(nóng)業(yè)、生物腐植

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