中国水土保持科学
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中国水土保持科学
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2021年 19卷 5期
刊出日期 2021-10-30
1
谢发兵, 赵广举, 穆兴民, 高鹏, 孙文义
黄河干流近70年来水沙关系变化
为明确黄河干流径流输沙时空变化及水沙关系，采用线性回归、Mann-Kendall趋势检验法、累积距平法、水沙关系曲线和小波变换等方法分析黄河干流唐乃亥至高村区间的6个水文站近70年的径流输沙变化。结果表明：唐乃亥年径流量和输沙量呈非显著下降趋势，兰州、头道拐、龙门、花园口、高村站的年径流量和输沙量均呈显著下降趋势，且径流和输沙的减少量自上游向下游增加，趋势更加显著。黄河干流径流和输沙序列的突变大多数发生在1985年，主要是干流大型水利工程的调控所致。20世纪90年代以前，黄河干流月径流和输沙具有0.5~1、3~5和7~9年的周期性特征。不同时段的水沙关系曲线表明：黄河干流河道输沙特性发生明显变化。由于上游宁蒙河段泥沙淤积严重，头道拐站自1986年后泥沙供给增加18.2%，而水流挟沙能力下降8.3%；中下游站点1950-1999年，水沙关系存在较好的幂函数关系，但受小浪底水库调水调沙的影响，下游花园口、高村站2000-2017年水沙关系曲线较之前发生明显变化，幂函数关系消失。水土保持措施实施和大型水利工程运行是改变黄河干流水沙关系的主要原因。
2021 Vol. 19 (5): 1-9 [
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10
蔡懿轩, 杨刚, 张成梁, 顾清敏
矿区排矸场地形重塑中自然地形要素的计算与分析——以宁夏宁东羊场湾矿区废弃地为例
以宁夏宁东羊场湾矿区一区排矸场为研究实例，围绕矿区近自然地形重塑中有关自然地形特征的3个关键问题进行探讨并提出解决方案。对于"参照区域选择问题"，提出重点以流域的邻近性、相似性等因素为依据，以流域为选取单位进行参照区域的确定；对于"参数选择问题"，紧密结合近自然地形重塑的应用需求，选取流域地貌形态特征、沟道形态特征和局部地表形态特征3类共14项参数作为刻画参照区自然地形特征的要素；对于"参数计算问题"，给出系统的计算路线。基于所提出的方法，对一区排矸场及其周边的自然地形进行分析，确定参照区域，并对其自然地形特征参数进行计算。参数分析表明：该地区72.74%的区域坡度<5°，在7×7最佳分析窗口下计算得到平均地形起伏度为2.53 m，整体地形较为平缓；地形粗糙度在（1.000~1.019]之间，地表侵蚀程度较小；目标流域内91%的沟道比降<0.03，以低度蜿蜒沟道和中度蜿蜒沟道为主。相比于被扰动的待重塑区，自然流域区域的沟道密度明显更大，流域圆度更小。
2021 Vol. 19 (5): 10-18 [
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19
赵秀兰, 张富, 张金霞, 张宏奎, 王玲莉
黄土区侵蚀沟道环境资源位与植物生态位对位配置
基于甘肃黄土高原小流域侵蚀沟道自然特征，针对水土保持植物措施对位配置模式中存在问题。采用气象学统计、空间插值法和生态适宜度模型，对侵蚀沟道不同地形部位小气候因子的分异规律及数量特征进行研究，分析沟道环境资源位、植物生态需求位及生态适宜度。结果表明：侵蚀沟道立地条件可以按照地形部位、坡向、坡度、土壤类型及水分因子划分为10种类型，不同立地条件类型差异明显，沟台地等环境资源位较好的立地条件具有较高的植物生态适宜度指数，适宜植物种类较多，而沟坡适宜植物种类较少；要选择生态适宜度指数≥ 0.5的植物种进行侵蚀沟道植物措施配置，且应配套相应的整地工程，才能够提高植物种的成活率和水土保持植物措施效益。对位配置模式应用具有良好的植物生长发育效果，能为沟道治理措施的选择及措施间科学配置提供理论依据，指导黄土高原小流域沟道水土流失治理的实践。
2021 Vol. 19 (5): 19-26 [
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苏新宇, 吴镇宇, 刘霞, 唐俊, 李想, 赵传普, 黎家作, 张春强
基于CSLE模型的区域水土流失风险分析
为探究区域水土流失风险及其空间差异，支撑区域水土流失治理、规划及评价。以CSLE模型为基础，在GIS与RS支撑下，采用多阶自然断点法和空间叠置分析法，对国家级重点治理区蒙阴县开展水土流失风险评估，并对其空间分布特征和风险性关系进行分析。结果表明：1）水土流失风险及其风险因子呈现南北风险高、中部风险低的特点，"较高"和"高"风险等级主要分布在垛庄镇、岱崮镇、野店镇和坦埠镇；2）山地丘陵水土流失风险明显高于平原，"较高"和"高"风险主要集中于8°~15°、15°~25°坡度等级，"中等"和"低"风险随海拔与地表起伏高度增加，在各地貌类型中分布面积占比呈增加趋势；3）城镇村建设用地、交通运输用地、水域及水利设施用地均为"无"风险，水"较高"和"高"风险主要分布在坡耕地、坡地果园与采矿用地；4）林草地中"较高"和"高"风险主要分布在中覆盖及其以下等级，园地则集中在低覆盖和中低覆盖等级。在未来的水土流失防治和水土保持规划工作中，应以水土流失风险较高的区域为重点对象。
2021 Vol. 19 (5): 27-36 [
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37
徐志彬, 陈胜楠, 陈立欣, 刘清泉, 刘平生, 张志强
半干旱区油松林分夜间液流变化特征及其影响因子
近年来，随着大气温度升高，树木蒸腾加剧，森林经营管理面临水资源短缺等一系列问题。夜间液流作为树干液流的重要组成部分，对准确估算林分耗水及水资源管理有着重要意义。于2019年生长季，以呼和浩特市树木园60年生油松为研究对象，采用热扩散法（TDP探针）测定树干液流，同步监测林外环境因子，以揭示半干旱区油松夜间液流调控机制。结果表明：1）生长季油松林分夜间液流呈现出明显的日、月变化。在日尺度上，油松林分夜间液流速率呈单一递减趋势，各月在00：00前均可以观测到明显夜间液流，且00：00前液流速率下降幅度更为明显；在月尺度上，油松林分夜间液流量5月最大，其次依次为9月 > 6月 > 8月 > 7月。2）在日尺度上，生长季油松林分夜间液流量与饱和水汽压差、土壤相对含水量和日间液流量呈显著正相关（
P
<0.05），与风速呈显著负相关（
P
>0.05）。生长季油松林分夜间液流平均贡献率为7%，不同影响因子对夜间液流贡献率的作用大小依次为日间液流量 > 饱和水汽压差 > 日间太阳总辐射。研究发现：生长季油松林分各月均存在明显的夜间液流，环境因子与油松林分夜间液流存在显著相关（
P
<0.05）。在林分尺度计算生长季各月液流量时，若不考虑夜间液流，月液流量将被低估3.0%~11.5%。
2021 Vol. 19 (5): 37-44 [
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45
尚白军, 吴书普, 周智彬, 宋春武, 郑博文
新疆莫索湾垦区150团防护林防护效益分析
莫索湾垦区150团地处沙漠腹地，北、西、东三面被沙漠环绕，团场防沙基干林和天然荒漠林是团场农业生产和生活环境的生态屏障，研究团场防护林的防护效益能够为团场生态防护林的合理构建提供科学指导。以莫索湾垦区150团为研究对象，通过ENVI 5.2计算疏透度，并选取疏透度和郁闭度（盖度）评估防护林的防沙效益。结果表明：1）150团各行政单位林地面积、人均林地占有量的变异系数（CV）分别为64.61%和87.89%，表明两者处于中等程度变异（10%
100%），表明各行政单位林地覆盖度差异较大；各行政单位农田林网化变异系数为24.97%，属中等程度变异。2）由疏透度可知，团场防护林疏透度大多高于0.40，防护林的防护效益有待优化。3）外围灌木防护林盖度在30%~44%之间，属于中度郁闭，内部乔木防护林郁闭度大多数高于0.70，属于高度郁闭。强烈的风沙侵蚀、水分供应不足和种植密度过高是导致北部地区防护林出现大面积退化的主要原因，生态环境保护政策和生态屏障建设高投入是团场防护林整体向良性发展的主要原因。
2021 Vol. 19 (5): 45-52 [
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53
左亚凡, 贺康宁, 王帅军, 俞国峰, 柴世秀, 李远航
青海高寒地区典型针叶林的降雨分配特征及Gash修正模型的应用
为了揭示高寒地区典型针叶林的降雨分配特征以及Gash修正模型在同一立地条件下不同林分类型的适用性，并为林分的水源涵养功能评价提供科学依据，以充分发挥林分的水土保持能力。于2019年5月15日-8月15日在青海省大通县闇门滩流域高位浅山阴缓斜坡分别选取华北落叶松（
Larix principis-rupprechtii
）纯林和青海云杉（
Picea crassifolia
）纯林样地各1块，实测其穿透雨量、树干茎流量和冠层截留量，并同步监测林外降雨量及常规气象因子，应用修正后的Gash模型对2种林分样地的冠层截留量进行模拟，并进行误差验证。结果表明：1）观测期内，林外总降雨量为255.83 mm，华北落叶松的冠层截留量、穿透雨量和树干茎流量分别占总降雨量的25.79%、74.06%和0.15%；青海云杉的冠层截留量、穿透雨量和树干茎流量分别占总降雨量的27.78%、71.03%和1.195%。2）Gash修正模型对华北落叶松和青海云杉冠层截留量的模拟结果分别占总降雨量的23.07%和23.98%，相对误差分别为10.55%和13.64%，模拟值均小于实测值，模拟效果比较合理。3）Gash修正模型中各项参数的敏感性排序为
S
>
E
>
R
>
c
>
S
t
>
P
t
。综上所述，Gash修正模型能够较好地模拟该地区华北落叶松和青海云杉的冠层截留，可以为该地区林分的水源涵养功能综合评价提供科学理论指导。
2021 Vol. 19 (5): 53-62 [
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63
沈晗悦, 王敏敏, 梁潇瑜, 信忠保, 闫腾飞
河北坝上地区防护林土壤性质特征
为探明河北坝上不同植被类型防护林土壤性质差异及土壤性质内在联系。以河北坝上地区的5种不同类型植被为对象，探讨土壤性质的变化规律以及各土壤性质的相关关系。结果表明：研究区共有砂土、壤质砂土、砂质壤土等3种土壤质地类型，土壤中砂粒含量为（74.10±5.78）%；5种不同植被类型0~160 cm土层土壤密度差异不显著，防护林对土壤密度的改善程度不明显；各植被类型土壤性质的差异性主要存在于樟子松与草地之间，樟子松土壤有机碳质量分数、砂粒质量分数与草地相比分别显著增加49.79%、21.40%（
P
<0.05），其土壤颗粒的分形维数显著低于草地（
P
<0.05）；土壤颗粒分形维数与黏粒、粉粒质量分数呈极显著正相关（
P
<0.001），与砂粒呈极显著负相关（
P
<0.001）；黏粒质量分数与土壤密度呈显著正相关（
P
<0.05）。4种不同植被类型防护林中，樟子松防护林土壤稳定性更强，对土壤性质的改善效果明显。土壤分形维数可以作为判断土壤质地差异的重要指标，黏粒质量分数变化是土壤性质变化的重要原因。
2021 Vol. 19 (5): 63-71 [
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72
陈珂, 杨胜天, 张利平, 管亚兵, 王兆夺, 张西彤
经济快速增长背景下喀斯特石漠化地区植被生态用水增长分析
喀斯特石漠化地区由于特殊的地质结构以及植被破坏，导致降水很快渗漏流失，随着经济快速发展，面临着保障生产生活用水与植被生态用水的双重压力。为此，采用纵向比较与横向比较相结合的方法，并借助遥感技术手段，分析经济快速增长背景下，喀斯特石漠化典型区贵阳市的生态用水增长潜力。发现：1）贵阳市水资源相对丰富，但每年难以直接利用的地下水量占水资源总量的比例高达30.12%；2）相对于降水量的年度变化，生产生活用水量相对稳定，2008年以来每年维持在10.23亿m
3
左右；3）相比生产生活用水，贵阳市生态环境用水量呈缓慢增长特征，且未来有大幅增长的趋势；4）贵阳市多年平均绿水量占降水的比例为48.71%，低于全球平均水平（65%）16百分点，具有良好的增长潜力。
2021 Vol. 19 (5): 72-81 [
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蔡雄飞, 赵世杰, 徐佩, 王济, 王玉宽
川东紫色土区坡耕地边沟土壤保持效益——以重庆万州区长岭镇砂质壤土为例
为了研究坡耕地边沟（简称地边沟）土壤保持效益，选取重庆市万州区长岭镇作为大田模拟试验点，开展27场人工模拟降雨试验。结果表明：1）当地边沟沟底纵向坡度（简称沟底坡度）为1°或0°时，地边沟具有良好的土壤保持效益，土壤保持率在50.7%~83.5%之间，当沟底坡度增大到3°时，土壤保持效益很差，平均土壤保持率仅为13.6%；2）沟底坡度是影响地边沟土壤保持效益的主要因子，与土壤保持率呈显著线性负相关关系；3）沟底坡度一定时，不同降雨强度和含沙量条件下，沟中泥沙输入量和沉积量均不同，但泥沙沉积率变化较小。当沟底坡度为0°时，沟中泥沙沉积率在77.0%~83.5%之间，平均79.0%；当沟底坡度为1°时，沟中泥沙沉积率在50.7%~62.8%之间，平均55.5%；当沟底坡度为3°时，沟中泥沙沉积率在9.6%~19.1%之间，平均13.6%。同沟底坡度、降雨强度条件下，小区处理方式不同，其坡面总来沙量和沟中总沉积量不同，但沉积率变化不大。
2021 Vol. 19 (5): 82-89 [
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90
杨淏舟, 何光熊, 王艳丹, 李直权, 余建琳, 冉林, 史亮涛
干热河谷燥红土坡面水分时空分布特征及其对覆被类型的响应
土壤水分是干热河谷地区植被恢复的限制性因子。为探讨元谋干热河谷区典型植被覆盖模式下燥红土坡面土壤水分的时空分布特征，于云南省元谋金雷水土保持示范园内选取农地、灌草地、乔灌草地和裸地对照为研究对象，通过测定小区0~100 cm土层土壤含水量，结合地统计法对其进行分析。结果表明：1）元谋干热河谷地区干旱少雨，雨季土壤含水量为旱季的4.22~4.95倍，土壤水分随土层深度的增加呈活跃度降低的趋势，旱季不同植被覆盖模式同一土层水分活跃程度差异不大，速变层、活跃层多集中在0~40 cm范围内；在雨季则呈现出较大差异，灌草地和乔灌草样地雨季土壤水分活跃度较强。2）土壤含水量高值区均表现为由旱季到雨季，逐渐向深层土壤转移的现象。裸地土壤含水量在各土壤层分布相对均匀，其余植被覆盖模式均表现出不同程度高值区集中的特点。3）裸地土壤含水量表现为坡底 > 坡中 > 坡顶，植被覆盖小区除旱季农地、旱季灌草地外，均表现为坡顶 > 坡中 > 坡底的特点。在干热河谷地区，植被覆盖能够协调土壤水分的时空分布差异，有效改善土壤水环境。
2021 Vol. 19 (5): 90-98 [
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99
黄兆玮, 董磊, 王趁义, 付佳佳, 陈仙仙
新型脲酶抑制剂对土壤脲酶活性和土壤微生物量的影响
脲酶活性的抑制剂调控技术是提高尿素利用率最有效的生物化学方法之一。采用分步合成法在室温下合成一种含有Schiff碱的Cooper（II）配合物型脲酶抑制剂（C15H14N3O2SClCu，简称FTUI），利用熔点仪、红外光谱仪、同步热差分析仪进行表征，比较FTUI与市售常用的第2类脲酶抑制剂（乙酰氧肟酸，简称AHA）的抑制脲酶活性，探讨FTUI对脲酶活性和土壤微生物多样性的影响，揭示其微生物效应。结果表明：FTUI抑制脲酶的活性比AHA高，在FTUI为尿素用量的0.1%~1.0%范围内就可高效抑制土壤脲酶活性，且抑制作用随浓度增大而增强，1.0%时达到最高抑制率71.20%；FTUI对土壤细菌、放线菌和真菌的生长都具有一定的促进作用，最高增长率分别达到60.30%、71.70%和1 592.85%，对土壤真菌的影响更为敏感。FTUI对刀豆脲酶和土壤脲酶有良好的抑制作用，且能促进土壤微生物的生长，浓度为1.0%时效果最显著。
2021 Vol. 19 (5): 99-105 [
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106
哈力木拉提·阿布来提, 阿里木江·卡斯木, 祖拜旦·阿克木
基于形态学空间格局分析法和MCR模型的乌鲁木齐市生态网络构建
随着乌鲁木齐市城市化进程的加快与城市规模不断扩大，城市生态斑块显现景观破碎化现象。以乌鲁木齐市为研究区，以2017年土地利用数据为基础，采用形态学空间格局分析（MSPA）法，对研究区景观格局进行分析，根据斑块重要性（dPC）指数提取生态源地，并根据研究区实际状况构建综合阻力面，采用最小成本路径法识别乌鲁木齐市生态廊道。结果表明：MSPA景观类型中，核心区的面积最大，在研究区西南部和中东部较多；通过计算dPC指数，提取研究区内10块生态用地斑块作为生态源地，同时识别9条重要廊道以及45条一般廊道，主要分布在研究区西南部和东北部；根据源地分布特点，优化生态廊道以后新增了7个规划源地、10条一般廊道，生成了1个踏脚石，以解决研究区西南部和中东部之间的断层现象，从而构建合理的生态网络，使整个研究区的景观连通性明显提升，有利于推动乌鲁木齐市生态文明建设，对经济可持续发展及生态环境的保护具有重要意义。
2021 Vol. 19 (5): 106-114 [
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115
李强, 苏迎庆, 冯珍珍, 周鑫, 郭利刚, 马小红, 刘庚
汾河流域三生空间功能耦合协调研究
探究流域三生空间功能耦合协调规律对流域土地资源的科学合理利用和可持续发展具有重要作用。以汾河流域为研究区，构建流域空间功能评价指标体系，运用耦合协调模型测算2006、2013和2018年流域三生空间功能耦合度、耦合协调度及两两间耦合协调度并进行时空分析。结果表明：1）时空格局上，耦合度呈现"北低南高"与低值"斑块"嵌入的空间特征，演变趋势呈现"向上开口的抛物线"的曲线特征；耦合协调度呈现高值区"斑块"嵌入低值区的格局，演变趋势呈现"波浪式"曲线特征。2）"生产-生活"空间功能耦合度较高，"生产-生态""生活-生态"空间功能耦合表现的耦合度较低，并经历耦合度"高-降低-增高"的过程，而耦合协调度同处于较低水平。3）三生空间功能相互矛盾突出，是受汾河流域空间异质性特征影响，累积的历史"生态欠债"较多，短期内彻底改善三生空间功能耦合协调度存在挑战，未来亟需加大对汾河流域三生空间功能协调发展的路径研究。
2021 Vol. 19 (5): 115-125 [
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邹钰文, 黄萱, 佘冬立
基于Web of Science数据库的黄土高原淤地坝环境效应文献计量分析
对黄土高原淤地坝减沙及其环境效应的研究进行文献计量分析，明确该领域研究变化特征与趋势，为黄土高原水土保持工作开展和土壤侵蚀研究提供参考方向。基于Web of Science核心数据库中2010-2019年发表的212篇以"淤地坝""黄土高原"和"土壤侵蚀"为研究主题的文献，利用CiteSpace软件网络可视化分析功能，对淤地坝在黄土高原土壤侵蚀中的研究进行文献计量分析。该领域年文献数量呈持续上升趋势；穆兴民、赵广举、高鹏、方怒放等作为黄土高原淤地坝研究的核心作者，推动了黄土高原淤地坝研究的深入开展；中科院水保所、西北农林科技大学、西安理工大学等机构均致力于该领域的研究；淤地坝建设的减沙效益、泥沙来源示踪方法、淤地坝建设的环境效应、淤地坝沟道减沙的机理揭示是该领域近10年热门研究领域。淤地坝对于黄土高原的水土保持十分重要，今后学者仍需加强挖掘淤地坝在减沙及其环境效应方面的研究深度。
2021 Vol. 19 (5): 126-131 [
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132
闫思华, 高艳明, 王慧茹, 李建设, 王晓艳
基于CiteSpace的农业微咸水灌溉研究现状
在全球淡水资源短缺的背景下，寻找可替代水源已引起了世界各国研究者的广泛关注。微咸水作为淡水重要的可替代资源，其分布广、储量大，目前已经得到了高度的重视。运用CiteSpace可视化软件分析来源于中国知网（CNKI）和Web of Science核心数据库有关农业微咸水灌溉的文献，以期揭示农业微咸水灌溉发展状况及研究前沿。结果表明：1）1999-2019年，农业微咸水灌溉相关文献发文数量呈波动上升态势，并形成中文文献以杨劲松，王全九和外文文献以LI Peiyue、HUO Zailin等为主的核心作者群，中国科学院各研究所、新疆农业大学、中国农业大学及加州大学河滨分校等发文数量较高的研究机构，核心作者群和各机构主要以小团队且分散式存在；2）目前国内外农业微咸水灌溉研究主要聚焦于农业基础科学、自然地理学和测绘学、农作物、农业工程、水资源、环境科学与生态学、农艺学等学科领域，这体现针对农业微咸水的相关研究各学科之间知识内容的相通性；3）微咸水灌溉方式对土壤水盐运移的内在机理研究、作物生长发育研究、脱盐策略、改善盐分积累等情况的研究，以及构建不同检测方法（模型、稳定同位素）可能成为近年来新兴的研究热点趋势。
2021 Vol. 19 (5): 132-141 [
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142
黄小芳, 林丽蓉, 高超, 丁树文, 朱新远, 郭靖东
CSLE模型中水土保持耕作措施因子研究进展
中国土壤流失方程（Chinese soil loss equation，CSLE）是我国用于定量评价和预测区域土壤侵蚀的重要模型。水土保持耕作措施因子（
T
）是该模型中的7个关键因子之一，能反映水土保持耕作措施对土壤侵蚀的削减作用，其准确估算对基于CSLE模型的区域土壤侵蚀评价及动态对比分析至关重要。通过文献资料调研，总结目前获取
T
因子的6种方法，并对比各种方法的优缺点和适用条件。研究表明：水利普查结果查询法和区域水土流失动态监测查询法，获取便捷且应用广泛，但精度有待验证；土地利用类型划分公式法计算简便且适用于流域等大尺度，但受土地利用/覆盖类型解译的限制；径流小区公式法精度较高，适用于小区等小尺度；坡度分级法和水土保持耕作措施赋值法实际应用性强，可用于小流域、区域等尺度，但需考虑空间异质性。
2021 Vol. 19 (5): 142-152 [
摘要
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