海南蓮霧反季節(jié)種植氣候適宜性區(qū)劃

海南蓮霧反季節(jié)種植氣候適宜性區(qū)劃陳小敏;李偉光;杜關(guān)【摘要】為反季節(jié)蓮霧生產(chǎn)提供合理規(guī)劃布局和可持續(xù)發(fā)展提供參考，利用海南島1971-2010年氣候資料、地理信息數(shù)據(jù)，以及影響反季節(jié)蓮霧產(chǎn)量的氣象因子，應(yīng)用GIS插值技術(shù)，采用模糊綜合評(píng)判方法,制作海南反季節(jié)蓮霧氣候生態(tài)適宜性區(qū)劃圖.分析結(jié)果表明:海南蓮霧最適宜區(qū)主要分布于東部和東南部地區(qū)，該區(qū)地勢(shì)平緩氣候溫暖;適宜區(qū)分布在全島大部分地勢(shì)平坦地區(qū);次適宜區(qū)主要分布在西部、西北部和中部山區(qū),該區(qū)氣候條件比較差，但也能滿足蓮霧的生長(zhǎng)需要.【期刊名稱】《熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)》【年(卷)，期】2018(038)008【總頁(yè)數(shù)】6頁(yè)(P90-95)【關(guān)鍵詞】蓮霧;農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃;氣候變化;GIS;反季節(jié)【作者】陳小敏李偉光;杜關(guān)【作者單位】海南省氣象科學(xué)研究所海南海口570203;海南省南海氣象防災(zāi)減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室海南?？?70203;海南省氣象科學(xué)研究所海南?？?70203;海南省南海氣象防災(zāi)減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室海南海口570203;海南省瓊海市氣象局海南瓊海571400;海南省南海氣象防災(zāi)減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室海南?？?70203【正文語(yǔ)種】中文【中圖分類】S162.2蓮霧［Syzygiumsamarangense(Bl.)Merr.etPerry］是桃金娘科蒲桃屬熱帶果樹［1］。由于風(fēng)味獨(dú)特、市場(chǎng)需求量巨大、經(jīng)濟(jì)效益可觀，是海南“新、特、優(yōu)”水果之一，也是我國(guó)重要特色熱帶水果，在區(qū)域經(jīng)濟(jì)中日顯重要，發(fā)展?jié)摿薮螅?-4］。在市場(chǎng)需求驅(qū)動(dòng)、國(guó)家政策引導(dǎo)和地方政府的大力支持下，近年來(lái)，蓮霧等“新、特、優(yōu)”果樹種植面積和產(chǎn)量迅速增加，已成為我省部分地區(qū)農(nóng)民脫貧致富的重要途徑之一。受季風(fēng)氣候影響和氣候變化影響［5-6］，海南反季節(jié)種植時(shí)常遭受低溫寒害、連陰雨和干旱等氣象災(zāi)害影響［7-10］，加之一些地區(qū)在生產(chǎn)中不遵循氣候規(guī)律［11-13］，在次適宜區(qū)甚至在不適宜區(qū)盲目引種，導(dǎo)致氣象災(zāi)害損失呈增多加重趨勢(shì)，嚴(yán)重制約了蓮霧的健康穩(wěn)定發(fā)展。因此，有效減輕氣象災(zāi)害對(duì)熱帶果樹的危害，確保熱帶果樹的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展已經(jīng)成為大家關(guān)注的焦點(diǎn)［14-16］。隨著GIS技術(shù)在農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃中的廣泛應(yīng)用［17-20］，提高了復(fù)雜地形條件下區(qū)劃結(jié)果的精細(xì)化程度［21-22］。為充分挖掘氣候資源潛力，趨利避害，合理布局，吉志紅［23］、陳小敏［24］和丁麗佳［25］等針對(duì)蘋果、香蕉和荔枝等果樹進(jìn)行種植氣候區(qū)劃，王春乙［26-27］等針對(duì)海南芒果、香蕉等作物進(jìn)行災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃研究，但針對(duì)蓮霧種植區(qū)劃或者風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃還未見(jiàn)報(bào)道。本試驗(yàn)通過(guò)近40年氣象資料和1:25萬(wàn)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，利用GIS插值技術(shù)［17-25］、數(shù)理統(tǒng)計(jì)回歸分析以及氣候資源的細(xì)網(wǎng)格模擬分析方法［22-24］，繪制出反季節(jié)蓮霧氣候適宜性區(qū)劃圖，為反季節(jié)蓮霧生產(chǎn)基地選址和生產(chǎn)提供科學(xué)參考，對(duì)促進(jìn)蓮霧高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)和水果氣象保險(xiǎn)［26-27］發(fā)展具有重要意義。1材料與方法1.1材料海南位于中國(guó)最南端，北緯18°10'~20°10'N,東經(jīng)108°37'~111°03'E。陸地面積3.39x104km2,地貌以山地和臺(tái)地為主，占全省面積的38.7%。海南地處熱帶北緣，屬熱帶季風(fēng)氣候，素來(lái)有〃天然大溫室”的美稱，這里長(zhǎng)夏無(wú)冬，年平均氣溫23.1~27.0°C，最冷的1月份平均氣溫仍達(dá)17.4~23.5°C，年降雨量940.8-2388.2mm，年日照時(shí)數(shù)為1827.6-2810.6h，日照百分率為40%~62%，光溫條件充足，光合作用潛力高［7］。1.2方法選取海南5個(gè)代表東南西北中的氣象觀測(cè)臺(tái)站資料，計(jì)算1971-2010年氣象要素平均值，以及2012-2014年2個(gè)果園蓮霧關(guān)鍵生育期的氣象指標(biāo)值。統(tǒng)計(jì)蓮霧產(chǎn)量資料發(fā)現(xiàn)，反季節(jié)蓮霧生育期時(shí)間花期通常在10-11月，果期通常在12月至翌年2月(即為冬季)，整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程(全年)產(chǎn)量與自動(dòng)氣象資料進(jìn)行逐步回歸分析，得到影響反季節(jié)蓮霧產(chǎn)量的關(guān)鍵氣象因子。地理信息數(shù)據(jù)采用國(guó)家基礎(chǔ)地理信息中心提供的1:25萬(wàn)海南省地理數(shù)據(jù)，用于區(qū)劃指標(biāo)的空間化處理。2結(jié)果與分析2.1氣候條件分析2.1.1反季節(jié)蓮霧生產(chǎn)的氣候條件分析基本氣候條件蓮霧屬熱帶水果，喜溫暖，怕寒冷，最適宜生長(zhǎng)溫度為25-30C［15,28-33］，冬季最低氣溫過(guò)低，一般在10^左右，花果會(huì)停止生長(zhǎng)，造成落花落果［28-30］。喜歡充足的陽(yáng)光，以促進(jìn)枝條和營(yíng)養(yǎng)積累，長(zhǎng)日照有利于蓮霧開花，全年日照時(shí)數(shù)在2000-2500h的蓮霧營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)好，養(yǎng)分積累多，品質(zhì)優(yōu)和豐產(chǎn)。蓮霧喜濕潤(rùn)，在高溫潮濕環(huán)境下，生長(zhǎng)快，結(jié)果多，產(chǎn)量高，年降水量在1500mm以上的地區(qū)生長(zhǎng)發(fā)育良好［11-13］。限制反季節(jié)蓮霧生產(chǎn)的氣候條件反季節(jié)蓮霧生產(chǎn)是指通過(guò)采取人為調(diào)節(jié)蓮霧產(chǎn)期至冬春季節(jié)，例如在9月以后催花，果實(shí)成熟期推遲到翌年1~2月，從催花開始至果實(shí)成熟，約4個(gè)月。該項(xiàng)措施可以延長(zhǎng)市場(chǎng)供應(yīng)，在水果淡季上市售價(jià)高，增加效益［11］。但是1~2月是一年中平均氣溫最低的月份，容易遭受低溫、連陰雨和寡日照等災(zāi)害天氣，導(dǎo)致大量落花落果，限制反季節(jié)蓮霧生產(chǎn)。蓮霧開花結(jié)果最適宜的溫度在15~24°C，氣溫過(guò)高或過(guò)低均會(huì)影響開花坐果。花期缺水，會(huì)縮短花期，影響花芽分化，降低座果率，但水分過(guò)多會(huì)影響開花授粉，誘發(fā)各種病蟲害；在果實(shí)發(fā)育期如遇干旱無(wú)雨，果實(shí)小且品質(zhì)差，但久旱后遇驟雨，易造成落果和裂果?；ü诠庹詹蛔悖瑯潴w營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)積累少，花芽分化不良，果實(shí)夕卜表著色差，造成產(chǎn)量低，品質(zhì)下降［1-3］。2.1.2海南氣候條件分析統(tǒng)計(jì)海南各市縣的氣溫、降水量和日照時(shí)數(shù)可見(jiàn)，全年溫度都適宜蓮霧正常生長(zhǎng)，冬季（12月至翌年2月）是一年中最冷的季節(jié)，平均氣溫在18.1~24.0C，與蓮霧生產(chǎn)需要的熱量相比，氣溫適宜蓮霧安全越冬，并開花結(jié)果。但有些年份，出現(xiàn)低于10C的極端最低溫度，并持續(xù)多日，容易造成大量落花落果。海南是世界上同緯度地區(qū)中降水量最多的地區(qū)之一，但是降水時(shí)空分布不均勻，旱季、雨季分明，雨量東多西少。從空間上，大部分市縣全年降雨量滿足蓮霧生長(zhǎng)需要，僅西部沿海地區(qū)降雨量不足1000mm，限制了蓮霧的生產(chǎn)。從時(shí)間上，冬季降水量最少，平均僅91.4mm，占全年降雨量的5.1%，春季次之，占年降雨量的18.3%，容易發(fā)生冬春干旱，影響反季節(jié)蓮霧小果膨大生長(zhǎng)，嚴(yán)重時(shí)小果脫落。海南各地年日照時(shí)數(shù)差異較大，中部和中北部地區(qū)日照較少，西部和南部地區(qū)日照較多。冬季日照時(shí)數(shù)是一年中最少，為292.7~598.0h，平均每日3.3~6.6h,呈現(xiàn)由南向北遞減的趨勢(shì)。遇到冬季連陰雨寡日照天氣，反季節(jié)蓮霧生產(chǎn)容易造成果實(shí)著色差，糖分累計(jì)不足。2.1.3影響蓮霧產(chǎn)量的主要關(guān)鍵氣象因子分析采用逐步回歸方法，選取0.05水平顯著性檢驗(yàn)對(duì)2012-2014年觀測(cè)點(diǎn)不同年份反季節(jié)蓮霧單產(chǎn)數(shù)據(jù)與相應(yīng)年份開花期、果實(shí)膨大期和全生育期氣象條件進(jìn)行相關(guān)分析（表1）。結(jié)果顯示：年降雨量、最冷月平均氣溫、日平均氣溫＜15°C負(fù)積溫和果期（12月至翌年2月）日照時(shí)數(shù)與蓮霧產(chǎn)量間呈顯著相關(guān)關(guān)系。2.1.4氣候變化對(duì)反季節(jié)蓮霧生產(chǎn)的影響統(tǒng)計(jì)分析海南主要代表市縣氣象站前30年（1971-2000）和近30年（1981-2010）兩個(gè)時(shí)段蓮霧生長(zhǎng)的主要?dú)夂蛸Y源（表2）。結(jié)果表明：近30年，海南年降雨量以中部和西部地區(qū)減少，其他大部分地區(qū)增多為主，因此限制了西部地區(qū)蓮霧發(fā)展；最令月平均氣溫升高了0.2-0.4C，日平均氣溫＜15C負(fù)積溫減少了0.3~6.7°C.d,日平均氣溫＜15C日數(shù)平均減少1d，冬季可能出現(xiàn)的寒害概率有所減少，有利于發(fā)展蓮霧反季節(jié)種植；果期（12月至翌年2月）日照時(shí)數(shù)平均減少了15h，果期寡照日數(shù)反而增加了0.3-3.2d,對(duì)反季節(jié)掛果期蓮霧色澤、甜度等品質(zhì)有一定影響。表1蓮霧產(chǎn)量與氣象條件的相關(guān)關(guān)系降雨量最令月平均氣溫日平均氣溫＜15C負(fù)積溫果期（12月至翌年2月）日照時(shí)數(shù)產(chǎn)量0.58-0.89-0.640.75表2主要市縣站前后30年蓮霧生長(zhǎng)氣候條件比較氣象條件年份?？诃傊协偤|方陵水年降雨量/mm1971-20001651.92438.82060.2961.21700.21980-20101696.62388.12063.9949.71718.0最令月平均氣溫/C1971200017.717.118.519.020.31980-201018.117.418.819.220.6日平均氣溫＜15C負(fù)積溫/CC.d））1971-200018.230.013.48.10.71980-201014.823.49.46.10.4日平均氣溫＜15C日數(shù)/d1971-20009.411.26.85.40.41980-20108.210.15.54.30.3果期日照時(shí)數(shù)/h1971-2000339.9326.3330.1514.3523.41980-2010309.9335.8313.4512.0487.9果期寡照日數(shù)/d1971-200031.931.429.813.68.81980-201034.631.733.014.111.42.2海南反季節(jié)蓮霧生產(chǎn)的氣候區(qū)劃指標(biāo)2.2.1區(qū)劃指標(biāo)的選取海南蓮霧反季節(jié)種植氣候適應(yīng)性區(qū)劃因子的選取主要考慮了2個(gè)方面：(1)蓮霧要求的基本氣候條件。主要為水分和最冷月平均氣溫；(2)各生育期對(duì)蓮霧產(chǎn)量影響較大的主要?dú)庀笠蜃?。選取年降雨量、最冷月平均溫度、日平均氣溫＜15°C負(fù)積溫、果期日照時(shí)數(shù)共4個(gè)指標(biāo)，作為海南蓮霧反季節(jié)種植氣候適宜性區(qū)劃指標(biāo)(表3)。2.2.2區(qū)劃指標(biāo)的歸一化處理蓮霧反季節(jié)種植氣候區(qū)劃分為最適宜區(qū)、適宜區(qū)和次適宜區(qū)，考慮到在不同區(qū)域進(jìn)行指標(biāo)區(qū)劃時(shí)分界處的跳躍性，故將適宜區(qū)指標(biāo)群作為模糊集合，采用模糊集的隸屬函數(shù)計(jì)算單項(xiàng)標(biāo)的評(píng)判值［21］，即指標(biāo)的歸一化處理，各區(qū)劃因子適宜性隸屬函數(shù)如公式(1~4):式中，x1為年降雨量、x2為最冷月平均溫度、x3為日平均氣溫＜15C有效積寒和x4為果期日照時(shí)數(shù)。2.2.3區(qū)劃指標(biāo)的空間化處理在GIS軟件及DEM數(shù)據(jù)支持下，將蓮霧區(qū)劃指標(biāo)與氣象觀測(cè)臺(tái)站的經(jīng)度、緯度和海拔高度進(jìn)行相關(guān)系數(shù)和回歸分析，分別建立年降雨量、最冷月平均氣溫、日平均氣溫＜15C負(fù)積溫和果期日照時(shí)數(shù)的小網(wǎng)格推算模型(表4),用克里金(Kriging)法，實(shí)現(xiàn)各區(qū)劃指標(biāo)的空間插值。2.2.4區(qū)劃圖的制作根據(jù)各區(qū)劃要素隸屬函數(shù)模型，利用GIS軟件建立單因子評(píng)價(jià)柵格圖層，依據(jù)各因子對(duì)蓮霧產(chǎn)量和品質(zhì)的影響程度，結(jié)合實(shí)地調(diào)查確定各指標(biāo)因子的權(quán)重集為：a=(0.4,0.2,0.2,0.2)。在指標(biāo)的歸一化計(jì)算結(jié)果基礎(chǔ)上，乘以各因子權(quán)重比例，利用GIS空間分析技術(shù)并進(jìn)行柵格圖疊加處理，得到海南反季節(jié)蓮霧氣候適宜性綜合評(píng)價(jià)圖(圖1)。圖1海南反季節(jié)蓮霧氣候適宜性區(qū)劃圖表3海南反季節(jié)蓮霧種植氣候適宜性區(qū)劃指標(biāo)指標(biāo)值Value年降雨量x1/mm最冷月平均氣溫x2/oC日平均氣溫<15°C負(fù)積溫x3/(°C.d)果期日照時(shí)數(shù)x4/h最適宜區(qū)21800>19.0<10>480適宜區(qū)1500-180017~1910-30330~480次適宜區(qū)<1500<17>30<330表4氣候區(qū)劃指標(biāo)空間分析模型注：h、i、j分別表示海拔高度(m)、緯度和經(jīng)度;***分別表示通過(guò)0.05和0.01水平的顯著性檢驗(yàn)。因子推算模型R年降雨量/mmY=0.625h-53.82i+422.02j-43562.60.640*最冷月平均氣溫/CY=-0.003h-2.262i+0.008j+61.50.825**日平均氣溫<15C負(fù)積溫/(C.d))Y=0.038h+17.787i+0.256j-360.20.833**果期日照時(shí)數(shù)/hY=-0.064h-90.667i-84.577j+11426.90.899**2.3區(qū)劃結(jié)果分析最適宜區(qū)：主要在東部和東南部地區(qū)。包括瓊海市、萬(wàn)寧市、陵水縣、保亭縣、三亞市和樂(lè)東縣的東南部。該區(qū)是海南水分條件最豐富的地區(qū)，大部分地區(qū)年降雨量>1800mm,南部地區(qū)年降雨量超過(guò)1500mm;熱量條件也是最佳，大部分地區(qū)最冷月平均氣溫>19C，平均每年日平均氣溫<15C的天數(shù)在5d左右，平均每年日平均氣溫<15C負(fù)積溫在10C以內(nèi)；冬季日照時(shí)數(shù)在330h以上，其中南部地區(qū)在480h以上，可見(jiàn)該區(qū)是光溫水條件匹配最好的地區(qū)。冬季氣候溫暖，低溫陰雨寡照日數(shù)少，最適宜蓮霧掛果和果實(shí)膨大。該區(qū)反季節(jié)種植蓮霧，產(chǎn)量高，品質(zhì)好，因此可以充分利用最適宜區(qū)優(yōu)越的氣候條件，大力發(fā)展蓮霧生產(chǎn)，擴(kuò)大種植面積，以提高經(jīng)濟(jì)效益。南部地區(qū)氣候降雨量相對(duì)偏少，應(yīng)注意建設(shè)果園灌溉系統(tǒng)，保證蓮霧小果膨大所需水分。適宜區(qū)：包括文昌市、海口市東南部、定安縣、屯昌縣、瓊中縣、五指山市、樂(lè)東縣、昌江縣、白沙縣西部和東方市東部大部分地區(qū)。該區(qū)是海南水分條件也比較豐沛，該區(qū)年降雨量超過(guò)21500mm；熱量條件也比較豐富，大部分地區(qū)最冷月平均氣溫＞17^，平均每年日平均氣溫＜15^的天數(shù)在5~8d,平均每年日平均氣溫＜15°C負(fù)積溫在10~30°C;冬季日照時(shí)數(shù)在330-480h，光溫水條件也比較好。本區(qū)冬季氣候相對(duì)溫暖，西南部地區(qū)最冷月平均氣溫＞19°C，東北部和中部地區(qū)最冷月平均氣溫在18^左右，低溫陰雨寡照日數(shù)相對(duì)較多，是蓮霧果實(shí)生長(zhǎng)適宜區(qū)。該區(qū)反季節(jié)種植蓮霧，加強(qiáng)低溫寒害防御，水土保持管理得當(dāng)才能得到高產(chǎn)量，總體上氣象條件有利于蓮霧生長(zhǎng)。次適宜區(qū)：該區(qū)包括?？谑形鞅钡貐^(qū)、澄邁縣、臨高縣、儋州市、白沙縣、瓊中山區(qū)和東方市西部等地區(qū)。該區(qū)氣候差異顯著，西南部地區(qū)降雨偏少，年降雨量＜1500mm，部分地區(qū)不足1000mm，氣候比較干旱；西北部地區(qū)降雨量比較豐富，大部分地區(qū)年降雨量＞1500mm。熱量條件西南部地區(qū)比較豐富，大部分地區(qū)最冷月平均氣溫＞19C，平均每年日平均氣溫＜15C的天數(shù)低于5d，平均每年日平均氣溫＜15C負(fù)積溫低于10C;冬季日照時(shí)數(shù)在大于480h，光溫條件也比較好;但西北地區(qū)是全島最冷區(qū)，最冷月平均氣溫＜17C，平均每年日平均氣溫＜15C的天數(shù)8d以上，平均每年日平均氣溫＜15C負(fù)積溫超過(guò)30C。該區(qū)或者干旱，或者低溫陰雨寡照日數(shù)相對(duì)較多，是蓮霧果實(shí)生長(zhǎng)次適宜區(qū)。該區(qū)水熱條件基本能滿足反季節(jié)蓮霧種植，但蓮霧生產(chǎn)商品果的品質(zhì)和質(zhì)量都不如其他地區(qū)，而且生產(chǎn)投入大，投入產(chǎn)出比較低。3結(jié)論(1)通過(guò)綜合分析蓮霧生長(zhǎng)的氣候適宜性、海南氣候特點(diǎn)和反季節(jié)蓮霧產(chǎn)量與生育期氣象條件相關(guān)性，研究發(fā)現(xiàn)年降雨量、最冷月平均氣溫、日平均氣溫＜15C負(fù)積溫和果期(12月至翌年2月)日照時(shí)數(shù)與蓮霧產(chǎn)量間呈顯著相關(guān)關(guān)系。因此，建立氣候適宜性區(qū)劃指標(biāo)因子。(2)本區(qū)劃采用GIS技術(shù)和小網(wǎng)格分析方法，考慮經(jīng)度、緯度、海拔高度等地理因子對(duì)氣候因子的影響，推算出無(wú)測(cè)站點(diǎn)區(qū)域的區(qū)劃指標(biāo)氣候要素值，采用綜合評(píng)判的方法得到反季節(jié)蓮霧氣候適應(yīng)性精細(xì)化區(qū)劃圖，大大提高了區(qū)劃結(jié)果的空間分辨率和精細(xì)化程度，為進(jìn)一步優(yōu)化蓮霧的反季節(jié)生產(chǎn)布局提供了科學(xué)依據(jù)。⑶區(qū)劃結(jié)果顯示，反季節(jié)蓮霧種植最適宜區(qū)主要集中在東部瓊海至南部三亞地區(qū)，應(yīng)充分利用當(dāng)?shù)厮疅釟夂蛸Y源優(yōu)勢(shì)，培肥地力，提高栽培技術(shù)水平，加快優(yōu)質(zhì)蓮霧規(guī)模化種植生產(chǎn)；在適宜區(qū)可以根據(jù)小氣候地形，因地制宜進(jìn)行園區(qū)建設(shè)，田間管理應(yīng)加強(qiáng)水肥，仍然可以獲取較好的經(jīng)濟(jì)效益；次適宜區(qū)發(fā)展蓮霧生產(chǎn)，可以合理搭配正季節(jié)和反季節(jié)種植，根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c(diǎn)和生產(chǎn)實(shí)際，制定一套與之相應(yīng)的科學(xué)栽培技術(shù)，爭(zhēng)取獲得高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。蓮霧的生長(zhǎng)發(fā)育受各種自然環(huán)境因子的共同影響，尤其是反季節(jié)種植更由氣候條件起主導(dǎo)作用。本區(qū)劃僅考慮了氣候因子的影響，對(duì)土壤、土地利用類型等因素未加考慮，今后有待進(jìn)一步修改和完善，使其更具有指導(dǎo)價(jià)值。分析發(fā)現(xiàn)，最近幾十年，海南氣候變化特征，如大部分地區(qū)降水量增多，冬季溫度升高，寒害發(fā)生概率降低，總體有利于發(fā)展蓮霧的反季節(jié)種植。參考文獻(xiàn)【相關(guān)文獻(xiàn)】肖春芬.優(yōu)質(zhì)熱帶水果一一蓮霧[J].中國(guó)南方果樹，2003，32(1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