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论人工草业的生态安全意义

论人工草业的生态安全意义

 

刘宗超  博士

 

   (联合国/国际生态安全科学院院士、 中国生态 学会常务理事、北京生态文明工程研究院院长、中国社会科学院世界农经济研究中心副主任)

 

一、中国面临的国土生态安全和贫困生态安全问题

    生态安全是人类的生存与发展的最基本安全需求,它是一个时代性命题,不仅为生态文明建设提出了优先任务,也是生态文明建设的重要内容。毋庸置疑,生态安全在国家安全体系中未必处于优先地位但应当始终处于基础性地位。与国防安全、经济安全、社会安全等具有同等重要的战略地位 。

    生态不安全分为要素不安全和功能不安全两类.要素不安全是指宇宙辐射、阳光、土壤、水、空气、植被等参数中任何一个或多个参数的变动导致的不安全;功能不安全是指局域或全球性的生态环境的功能性指标如人类及动植物生长适宜度、 地球表层的物质循环状态等有序及紊乱程度等参数的变动导致的不安全。生态不安全也是一个人类生态系统不断从要素不安全向功能不安全的演化过程。最直接显化的生态安全问题如下: 

* 国土生态安全问题

森林是地球表面生态的主题,中国目前森林面积1.75亿公顷,森林覆盖率18.21%,但森林覆盖率仅相当于世界平均水平的61.52%,居世界第130位。仅一次性筷子每年就毁掉3.6万亩森林

   砍伐天然林做料香菇、木耳、灵芝、竹荪等高档食用菌是山区农民最常见的做法,毁林严重,这已经是众所周知的事情。由于森林被伐导致滑坡和水土流失现象非常普遍。森林总量不足、分布不均、质量不高、生态效益低;我国是世界上荒漠化面积较大、分布较广、沙漠化危害较严重的国家之一,石漠化现象突现;土壤流失严重,半个世纪以来,全国水土流失毁掉耕地4000多万亩,平均每年100万亩以上。土壤肥力连年下降,可耕地的土壤有机质含量下降,平均仅为1.3%, 是世界可耕地土壤平均有机质含量一半;美国可耕地的土壤平均有机质含量为5%,仅这一项就表明了美国拥有更多土壤生态财富。作物对土壤养份的吸收,有80%是经过有益微生物转化而完成的,因此,我国土壤有机质持续降低形成了化肥的低效利用和化肥大部分流失导致环境污染增加这一恶性循环,而且所生产的农作物缺乏营养,尤其是缺乏微量元素,长此以往,人口素质必然下降,竞争力减弱,中国可持续发展将会缺少最积极的人才资源。我们要清醒地认识到土壤是文明的基础,如果我国不能及时、有效地改良土壤。从深层次上说,这中国最大生态安全问题。

*  贫困生态安全问题

贫困也是对生态安全的威胁, 我国80%以上的贫困县都属风沙区或生态脆弱带。有些干旱和半干旱地区,在已丧失了生态承载力,留守人口基本上是靠年轻人外出打工输入经济流支撑,一旦经济形势波动,生态难民问题会更加突出。这些地区,由于贫穷,生存第一、所从事的无效耕作更会破坏生态环境,甚至不惜竭泽而渔。最好方法是国家要计划地转移实质上已成为生态难民的贫困人口,使脆弱环境地区生态自行恢复。

农民毁林表现在以下几个方面:一是个别农民发展种植业,把长势喜人的森林破坏后,就地炼山挖穴,甚至引发森林火灾,导致森林资源锐减。二是蚕食林地为了扩大种植面积,农民借助自留地与集体林毗邻之机,小数量分步骤毁坏集体林。三是项目投资林失管失控。出现世行林纸林,伐而不种或稀种少种或不种四是一般家庭年消耗薪材5吨左右,一个上百户的村庄,年耗薪材量可达500吨,相当于每年消耗500亩的天然次生林。五是自己造林随意砍。尤其是中国发展施用菌产业,要大量破坏森林;在落后地区是草原过载、农地超负荷使用,导致生态遭到破坏,在上述两种类型的生态危急中,以森林为主的国土生态安全和以人祸为主贫困生态安全问题,都可以从林占熺教授所提出的菌草产业得到启示。

 

二、以草代木发展菌业是解决国土生态安全有效途径

    菌林矛盾实际上是菌业生产发展与保护生态环境的矛盾。土地是人类赖以生存的基础,全球每年土地损失量已超过新土地形成量,研究表明在自然力的作用下,每生成10厘米厚的土地需100~400/年的漫长岁月。因此,如果继续使用传统方法,用林木资源来发展菌业生产,将破坏生态平衡,造成水土流失,菌业也难以持续发展。

    菌业生产发展和林木资源不足的矛盾,已成为制约菌业生产发展的主要因素。这是菌业生产国普遍存在的问题,也是我国和世界各国菌业生产存在的突出问题。

    1971年,为了解决香菇生产原料问题,福建农林大学的林占熺教授提出了用野生资源极为丰富的芒萁、五节芒等野草来代替阔叶树生产香菇的设想。1983年开始以草本植物代替阔叶树栽培香菇等食用菌的实验,并于1986年10月,用芒萁、类芦、五节芒等野生草本植物栽培香菇试验首次获得成功。

   菌草和菌草技术的定义为可以作为栽培食用菌、药用菌培养基的草本植物简称菌草;运用菌草栽培食用菌、药用菌和生产菌体蛋白饲料的综合技术简称菌草技术;运用菌草技术及相关技术形成的产业简称菌草业。它解决菌业生产中的“菌林矛盾”和“菌粮矛盾”、解决菌业发展与环境保护的关系,为可持续发展的生态菌业——菌草业的发展提供科学依据和生产技术。

    发展生态菌草业对于现代生态农业的意义如下:

    可以有效地利用自然资源和生物资源。首先能较有效地利用太阳能等自然资源,把太阳能转化为林木、菌草等植物;其次能有效的利用植物资源,把人类不能直接食用的林木、菌草转化为优质的菇类食品和菌体蛋白饲料,变废为宝,为解决我国蛋白质食品不足的问题做出贡献。

    占地少,效益高。菇类的栽培可以突破气候及地理限制,可以充分利用空间进行立体生产。在中国大部分地区可以多品种搭配和采用适合当地的生产模式进行周年栽培。1公顷土地周年栽培平菇、木耳等食用菌,年产鲜菇可高达750吨左右。

    菌业的发展可以促进食品加工业、制药和化学工业的发展。由于菌业生产是劳动力密集型产业,菌业生产的发展也为城市和农村剩余劳动力就业提供了新机会。

    与传统菌业相比,能从根本上解决传统菌业发展中存在的“菌林”、“菌粮”两大矛盾,是一条不受林木资源制约的菌业发展新路。菌草业生产发展可把植物、动物、微生物(菌物)中的草业、菌业、饲养业三业有机结合起来,把菌业生产与环境保护统一起来,菌草业具有原料极为丰富,有利于保护生态环境,可持续发展,太阳能的转化率和生物转化率高,资源可多次综合利用的特点;与传统草业相比,它不仅具有良好的生态效益,而且具有较高的经济效益;与传统的牧业相比,菌草业在草畜生物圈之间增加了一个生物圈,即从草一畜成为草一菌一畜(见菌草生物转化综合效益图,该内容摘自林占熺的《菌草学》等资料)。

 

概括地说,应用菌草技术和相关技术发展的菌草业是一个新的生产体系,使植物——动物——微生物(菌物)对资源的利用形成多次循环转化、综合利用,使菌业生产的社会、经济、生态三大效益有机结合起来。

经过半个世纪的努力,中国的菌业得到迅速发展,其中,林占熺教授功不可没,为推动菌草业,他几十年如一日,奔走于中国各地和世界各地,尤其是条件艰苦的一些亚非拉国家,从事着高尚的国际菌草扶贫事业,为中国知识分子赢得了荣誉,其事迹可歌可敬,我经常称他为“中国的菌草白求恩”。

 

三、人工牧草是建构中国现代生态农业的逻辑起点

   

从世界发达国家农业现代化的成功经验来看,食品加工业与农业是一体化的,例如,法国的农业部全称为:农业与食品工业部。畜牧业一般占农业与食品工业产值的6075%左右。草食动物(主要指牛、羊);牛业(包括奶牛和肉牛)占畜牧业的60%以上,奶牛又占牛业的大半。由此可见,牛业在现代农业中占有主导地位,草业在现代农业中则占据着基础地位。

纵观世界各国现代农业的发展历程,横观世界现代农业,大都走的是“以蛋白质为纲”的发展路线。而落后的传统农业大都走的是“以粮为纲”的发展路线,传统的畜牧业则是以游牧业、亦耕亦牧的形式作为补充。

随着全球农耕面积的急剧扩大,农业生态成了地球上的主要生态类型,对现代农业提出了新的要求 , 人们普遍期盼着“现代生态农业“的发展,现代生态农业除了具有规模化、标准化、信息化特征之外,生态化与可持续性成了现代农业必须具有的特征。因此,我们认为与种粮养猪相比,以人工牧草为基础的草食畜牧业则更容易实现现代生态农业的这种功能与目标。

 

  

  从以上基本结构可以看出:可持续现代生态农业由绿色农业、白色农业和蓝色农业组成,其生态的真正含义在于一个农业生态系统必须是植物、动物、微生物三者的平衡,种植方面,为了保持土壤肥力,尽量追求种植多年生植物。

    绿色农业包括农林畜牧及其食品加工业(还包括非化学纤维业)等,它的生物基础来自于陆地的植物与动物,其中动物的饲料均可用各种人工牧草组合或发酵成的饲料;
    白色农业包括食用菌,菌体蛋白、微生态制剂及其食品加工、发酵蛋白饲料加工业等,它的生物基础是有益微生物,其培养基基本上是来自于农林牧渔业所谓的“废弃物”,其实,各类微生物的培养均可用各种人工牧草组合或发酵而成营养丰富的培养基。

    蓝色农业包括海洋渔业、海洋养殖种植、河湖养殖种植及其水生动植物食品加工业等,它的生物基础是水生动植物,其饲料来源于农业废弃物,也可用各种人工牧草组合或发酵而成的饲料;

 

四、要大力发展人工牧草,改造传统农业

 

    为什么人工牧草可以成为绿色农业、白色农业和蓝色农业的基础呢?因为人工牧草含有高蛋白或含有可以通过微生物转化为高蛋白的纤维素和木质素。往往一提到蛋白质来源,人们就会立刻想到大豆,但很少有人去想,高品质大豆的高产需要有机质含量高的土壤和气候适宜的农业生态环境。这样的土壤和环境主要分布在我国东北和美国等地,美国大豆产量占去求得50%左右,我国的产量占全球的10%左右。所以,美国大豆略有波动将影响全球。我国豆粕和食用油价格居高不下的原因就是美国2002年下调了豆农的利率补贴,减少了大豆的种植面积,直接波及我国的食用油加工业和饲料行业,拉动了相关粮食的涨价,又加上投机粮商的推波助澜,造成了我国缺粮的假象。由此可见,依靠大豆作为蛋白质来源,许多相关产业不仅脆弱,而且极容易形成产业危机。因此,农业发展的道路选择是极其重要的!

    长期以来,我国不重视人牧草的培育与种植和开发利用,既有历史、地理的原因,也有现实原因。中国地域广阔,传统农牧业500mm地理分界线随着气候的变迁而变动,北方及西北地区在干旱季节便向南、向东侵犯,致使中原地区防不胜防,长期以来,形成了汉文化的厌草情结,当北方游牧民族在唱着“天苍苍,野茫茫,风吹草低见牛羊”歌谣时,中原农民则有“离离原上草、一岁一枯荣,野火烧不尽、春风吹有生”与之对应。根据中原地区的耕作习惯,这野火大都是人故意烧荒造成的。可见,草是汉文化的敌人,所以就有近代“铲除大毒草、除草务尽”等说法。长期以来,由于对草的忽视,根本无法形成现代草产业和以草为基础形成产业链,形成了以粮为纲的“谷物大田制耕作路线”。许多西方发达国家不仅重视草种的改良与培育,还以草为基础形成了以蛋白质为纲的“混合型耕作制”。往往将最好的土地用于种植人工牧草,成陇种植,施肥保土、水利设施齐全,甚至还有喷灌,与我国放任自生自灭的牧草管理方式形成鲜明对照。例如,欧洲用于反的土地占土地总面积的33%,管理的精细程度与作物耕地相当,这些管理精细的人工牧草地的生产力比天然草场高许多倍,所以,畜牧生产能力很高,许多国家成为畜产品出口强国。在美国,苜蓿成为仅次于玉米、小麦和大豆的第四大作物,由苜蓿及其所带动的动物产品经济价值超过所有其他经济作物的总产值。以苜蓿为代表的草地产业已成为重要的支柱产业(王堃2002)。西方发达国家的先进的耕作制度极大地推动了畜牧业的发展,奠定了现代农业的基础,同时还向草食畜牧业及其深加工产业链上转移了大量的劳动力。

    中国历史上以至当前的许多地区的大田耕作制农业仍在沿袭着两大错误:

    一是用“粮食安全”来混淆“食品安全”概念,盲目追求谷物产量,忽视农业经济效益,连年翻土耕作,导致土壤肥力下降。种粮养猪几乎成了千年不变的农业定律。岂不知,除大豆外,其他粮食的蛋白含量很低,用过猪进行植物蛋白向动物蛋白不仅转化效率低,还造成了极难解决的面源污染。目前,我国土地和河流湖泊污染的50%以上是来自于农业污染,养猪和滥施化肥是主要原因。

    二是把天然草原错误地当成发展畜牧业的优势。在人口稀少年代,载畜量在天然草场生态系统的崩溃点以下,这种传统的游牧方式保护了草原生态的持续性。随着人口的增加,草原畜牧业载畜量过剩将导致草原生态系统崩溃。发达国家的现代畜牧业几乎全部采用人工牧草和饲用农作物,用草本、木本的豆科与禾本科牧草组合成营养全面的饲料。例如,一亩地的玉米产植物粗蛋白50-80Kg,一般情况下,每生产1 Kg动物蛋白需要5.8 Kg植物蛋白。这样一亩的玉米子粒只能生产出8.6-14.3Kg动物蛋白。在北方,一亩地的苜蓿草可生产出160Kg-240Kg植物蛋白,转化成27.6-41.4Kg动物蛋白。在南方,一亩地的皇竹草或桂牧1号牧草可产鲜草15-20吨,折合干草3.755一般干草的粗蛋白含量为9%左右,一亩南方人工亩草可生产植物蛋白 338--450 Kg植物蛋白,可转化成58.3-77.6 Kg动物蛋白。可见种草养牛养羊与种粮养猪相比不仅产值高,而且,人工牧草多为多年生,不仅减少劳动力投入,而且通过减少耕作次数轻松实现减少水土流失、保护土壤肥力目标。中国是一个养猪大国,猪肉的消费量占全部肉类消费量的50-60%,而发达的西方国家牛羊肉的消费量占50-60%。猪肉占的比例很小。我国目前的现状是一边确保粮食种植面积不断提高单产,而另一方面却大量养猪,无味消耗粮食,造成资源浪费和面源污染。作为一个智慧、聪明的民族,再也不能做这种傻事了。应该幡然醒悟。变“粮食安全观”为“食品安全观”,及时改弦更张,大力发展人工牧草选择一条以蛋白质为纲的正确发展路线。

 

五、大力发展人工牧草、循环利用工农业废弃物,形成白色农业体系

 

  1、循环利用工农业废弃物,生产有机生态型肥料,促进农业生态良性循环。

    我国每年产生农业废弃物约40多亿吨,其中畜禽粪便排放量26.1亿吨,农作物秸秆7.0亿吨,处理率不足25%,农业废弃物不能有效和及时地处理与转化,污染了环境又浪费了资源。特别是在农村面源污染、有毒有害有机污染等问题日渐突出。一方面大量的农业秸秆被焚烧而不能还田,造成有机肥施用量不足,导致土壤中有机质含量不断下降,我国土壤的有机质含量仅为0.3%1.3%,已经到了危险的边缘(世界平均为2.4%,美国为5%)。另一方面为了达到农作物的高产高效,就大量地施用高效化肥、高效剧毒农药,造成土壤板结,透气性不好,保水能力差,病虫害加剧;不仅使生产成本增加,随之带来一系列的环境污染和江河湖泊的富营养化等生态环境问题,农业难以可持续发展,严重地影响了作物的产量和品质,农产品中农药残留超标、水果蔬菜中亚硝酸盐含量过高,严重地影响到人们的身体健康。

    为了从根本上解决农业可持续问题,北京生态文明科技发展中心研究出了一条行之有效的技术路线---有机生态肥生产的技术体系,即根据根际土壤微生态学、植物营养学植物生理学原理以及现代生态农业的基本概念,利用大量的作物秸秆、畜禽粪便和造纸草泥等农业废弃物为原料,用纤维分解菌并辅以细菌激活素和固氮、解磷、解钾菌快速腐熟、高温发酵、除臭、低温烘干后,加入氮、磷、钾和钙、镁、硫、锰、锌、铁、硼、铜、钼等多种中、微量元素生产的一种肥料。它既有无污染、无公害、肥效持久、壮苗抗病、改良土壤、提高产量、改善作物品质等优点,又能克服大量用化肥、农药带来的环境污染、生态破坏等弊端。

有机生态肥中含有多种高效的有益微生物,能固定并转化空气中的氮素,活化和分解土壤中的磷、钾矿物供作物吸收利用,同时含有微生物发酵分解过程中所产生的大量激素、植物生长调节剂、及多种微量元素,能有效刺激作物生长发育,增加产量,改善品质

    有机生态肥有肥效高、效果好、增产增收的特点。在腐熟过程中温度可达到75℃的高温,可最大限度地杀死虫卵、病菌和杂草种子;施入土壤后有机腐熟物作为有益微生物的载体,能迅速激活土壤有益微生物,刺激作物根系分泌生长素和抗菌素,有效抑制有害病菌繁殖,提高作物免疫力,减轻病虫害;能够活化土壤,提高土壤团粒结构,调节土壤pH值,加快有机物质的分解,增强固氮、解磷、解钾功效,促进土壤还原,释放矿物营养,提高土壤供肥能力,促进作物生长发育,提高作物产量和品质。

    有机生态肥既提高了土壤的有机质含量,又解决面源环境污染, 实现了资源的有效利用,确保了农业生态系统的良性循环,符合我国生态农业、效益农业的发展方向,是高效农业、绿色无公害农业的理想有机肥,有广泛的应用前景。

   2充分利用可再生资源(农作物秸秆和农产品加工剩余的废弃物如木质素、纤维素等)发展微生态与微生物产业、尤其注重发展发酵蛋白产业,扩充蛋白质来源。

    人类对蛋白质的需求就象对石油的需求一样,是永无止境的。因为蛋白质是人类和动物生存所必需的。用微生物发酵方法获得蛋白质则可改变畜牧业饲料甚至人类食品的生产方式。中国学者研究的菌体蛋白饲料生产方法(郭维烈1987)可将各种薯类、籽实类、糠麸类、渣粕类、饼粕类、草粉和秸秆粉、一些畜禽粪便也可生产出蛋白含量高、营养丰富的饲料。

    如果我们用植物粗蛋白含量较高的人工牧草。如皇竹草、桂牧1号、合欢、锦鸡、柠条等豆科木本或禾本,通过微生物发酵工程生产出美味可口的食品,不断丰富人类食品来源,还可以通过这些多年生植物形成可持续发展的农业生态系统,那将是人类和地球的福音。

 

  六、大力发展人工牧草、搞好海洋河湖的水生种养殖,向海洋要食品

 

    我国有18000多公里的海岸线,近海的大陆架有2亿亩。我南方河湖面积广大、有些省有千湖之省的美称,淡水资源丰富。藻类和浮游生物,不仅是鱼类的食物,有些也是人类的食品。

    我国的水产养殖量虽然占世界的一半以上,但是现在也遇到环境污染的挑战,因食品安全隐患经常被禁,造成了巨大损失。

    究其原因,一是工业污染排放,二是饲料投放污染。如果大规模发展多年生人工牧草,一是可减少每季翻耕所带来的土流失、减少向河流海洋的表层土壤的污染排放,二是投放利用人工牧草加工或发酵生产的无公害饲料则可提高水产渔业的食品安全程度。

    海洋和河湖的农牧场化,其基本生产资料离不开饲料和肥料,人工牧草则是生产渔业饲料和海洋种植肥料的最好选择。将人工牧草作为海洋河湖的农牧场化生物质源,可形成陆地与海洋河湖的良性生态循环,避免近海的有机污染,促进蓝色农业的可持续发展。

    现代生态农业是集绿色农业、蓝色农业和白色农业于一体的现代农业体系。目前,我国对于绿色农业、蓝色农业已有一定的重视,但对白色农业还重视不够,往往只是将其局限于轻工业、副业来看待。其实,随着科学技术的发展,食品营养的来源和生产方式正发生着深刻的变化。与绿色农业相比,白色农业的可控性、规模化、工厂化、标准化更有着无比的优越性。此外,白色农业的发展对于资源的高效利用、循环经济、生态化等有着极其重要意义,因为它增强了一个生态系统平衡必需的“生产---消费----分解”过程的分解环节,这往往是绿色农业最不重视的环节。白色农业的发展可将已断裂的农业生态链条连接起来,形成真正的可持续性现代生态农业。

 

七 、能源草助威低碳经济

 

    近年来,随着传统的发电能源石油、煤炭日益短缺,人类对节能减排的要求日益提高,加上社会上对以粮食作物作为生物质能源与民争粮的批评日益增多,对能源草的研究和应用又掀起热潮。林占熺教授于2008年在浙江兰溪所进行的试验是具有全球能源意义的。

2008 1012日由兰溪市热电公司与福建农林大学林占熺合作,试种的17能源草。经过测量估算,每亩鲜草的年产量达4.5万斤,用于锅炉发电,相当于3.5吨电煤。林占熺指出,与用煤发电相比,能源草发电具备诸多优势和长处:能源草能通过光合作用不断种植、收获,可持续发展;发电CO2排放接近于零,用能源草替代化石燃料发电,可减少CO2的排放量;能源草种一年至少可连续收割二十年,在长达二十年的生产栽培期间,对土壤的耕作仅限于当年,可降低土壤侵蚀,增加土壤碳含量和有机质能源草营养物质可通过根茎系统进行循环利用,因此对化肥的输入要求较低; 能源草天然害虫较少需要杀虫剂少能源草种植可有效利用和改良农业废弃地、农田边际土地、荒地、盐碱地、干旱地、山坡地、重金属污染农田、滨海滩涂、沙地等土地资源;由于长期耕作,再加上晚冬至早春的延迟收获方法,以及无杀虫剂的使用,可增加草丛中不同物种,特别是鸟类、哺乳动物和昆虫的数量。很明显,发展能源草大有可为。
    目前未被利用的荒草地中能适合种植的361万公顷荒草地种植生物乙醇能源植物,每年潜在的生物乙醇产量达1100万吨,可替代当今中国汽油消费的23%

低碳经济成为节能减排的新路径,生物质能源应该成为具有循环经济意义的能源形式,能源草的开发有机地将农林业生产与工业能源进行了无缝连接。

    将要召开哥本哈根气候限排谈判即将开始,中国作为最大的温室气体排放国一定面临减

排压力,这种新的生物质能源则据有重大意义。2012年之后,将进入后京都议定书时代,

中国也将承担相应的减排义务,届时中国粗放式的、高能耗的经济增长也将会遭遇了气候压

力。《京都议定书》允许发达国家通过向发展中国家的减排项目提供资金和转让技术,来“

购买”温室气体减排,这一机制被称为清洁发展机制(CDM)。2012年之前,CDM对中国等

发展中国家既是一个利用来自发达国家的资本和先进技术的机会, 也是生态资产向国外流失

最快速的阶段,应予高度重视。随着后京都议定书时代的到来,中国也要加入减排行列, 

时气候问题会成为与各国发展密切相关国际政治问题。清洁发展机制(CDM)的排放指标交易

使欧盟等发达国家向发展中国家大量购买排放权,我国的也成为(CDM)机制的贸易伙伴,这

种先期交易的很可能导致我国在后京都议定书时代失去发展机会。 这是一个值得我国政府严

密控制的关键问题。

中国共产党首次将“生态文明”写进党代会的政治报告,胡锦涛总书记在十七大报告中提出,实现全面建设小康社会奋斗目标的新要求,其中,要“建设生态文明,基本形成节约能源资源和保护生态环境的产业结构、增长方式、消费模式”,最后还强调,生态文明观念要在全社会牢固树立。我相信,林占熺教授的菌草和能源草在生态文明建设中必将起着越来越重要的作用。

最后,衷心祝愿这次国际菌草大会圆满召开!

                                             

 

20091019日于福州西湖宾馆 

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