崔軼雄 ,楊華麗 ,黃丹楓
(1.上海交通大學(xué),200240;2.上海城市產(chǎn)銷專業(yè)合作社)
生態(tài)農(nóng)業(yè)在食品安全及土地可持續(xù)利用等方面發(fā)揮著重要和不可替代的作用[1,2],因此,發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)是符合我國國情的農(nóng)業(yè)發(fā)展趨勢[3]。而生態(tài)農(nóng)業(yè)技術(shù)是一種追求生態(tài)效益、社會效益和經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)化的農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展技術(shù)[4]。從可持續(xù)發(fā)展的要求來看,發(fā)展和保護(hù)始終是中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨的一對基本矛盾。近十幾年來,中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力實現(xiàn)了高速增長,但這種高速增長在相當(dāng)程度上是以犧牲生態(tài)環(huán)境為代價的,其結(jié)果是資源和環(huán)境承受的壓力越來越大,甚至不堪重負(fù)。
種養(yǎng)結(jié)合、廢棄物綜合循環(huán)利用的農(nóng)業(yè)生態(tài)園生產(chǎn)模式是一種依據(jù)循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論和工業(yè)生態(tài)學(xué)原理建立的新型組織形態(tài),其模擬自然生態(tài)系統(tǒng)“生產(chǎn)者-消費(fèi)者-分解者”的循環(huán)途徑,實現(xiàn)物質(zhì)閉路循環(huán)和梯級利用,通過應(yīng)用防蟲網(wǎng)、殺蟲燈、性引誘劑、黃板等綠色措施進(jìn)行蔬菜病蟲害防控,有效控制蔬菜病蟲害的發(fā)生、減少蔬菜病蟲害防治用藥量[5,6]。沼氣、沼液和沼渣綜合利用的形式、內(nèi)容與日俱增,在發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè),實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)無害化方面發(fā)揮著不可低估的作用[7]。發(fā)展以沼氣為核心的生態(tài)農(nóng)業(yè),節(jié)本、提質(zhì)、增效、環(huán)保、抗病蟲,對農(nóng)民增收、農(nóng)業(yè)增產(chǎn)具有十分重要的作用;開展種養(yǎng)結(jié)合項目,構(gòu)建“蔬菜種植、畜禽養(yǎng)殖、資源回收與能源再生”三位一體系統(tǒng),利用豬糞尿肥田,增產(chǎn)蔬菜,利用蔬菜廢棄物發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)[8],這種種養(yǎng)結(jié)合,相互依賴、相互促進(jìn)的模式把人、土地、動植物和農(nóng)場視為一個相互關(guān)聯(lián)的整體,把農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中的各種有機(jī)廢棄物重新投入到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi),從而實現(xiàn)物質(zhì)循環(huán)利用的綜合農(nóng)業(yè)系統(tǒng),使得生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)各部分(生物、環(huán)境、人)的結(jié)構(gòu)和功能處于相互適應(yīng)與協(xié)調(diào)的動態(tài)平衡。本文以浦江現(xiàn)代農(nóng)情園為例,介紹了該園可持續(xù)生產(chǎn)模式情況。
浦江現(xiàn)代農(nóng)情園的可持續(xù)生產(chǎn)模式的主要內(nèi)容包括:①蔬菜綠色種植、農(nóng)殘檢測、肉禽輪地休養(yǎng)等相關(guān)技術(shù)培訓(xùn);②浦江現(xiàn)代農(nóng)情園示范基地病蟲害綠色防控措施;③種養(yǎng)結(jié)合生產(chǎn)方式提高標(biāo)準(zhǔn)化蔬菜園藝場廢棄物利用率;④在浦江現(xiàn)代農(nóng)情園建立33.35 hm2“菜—禽—肥”的現(xiàn)代農(nóng)情園,調(diào)整作物茬口結(jié)構(gòu),提升經(jīng)濟(jì)效益;構(gòu)建“蔬菜種植、畜禽養(yǎng)殖、資源回收與能源再生”三位一體系統(tǒng),建立標(biāo)準(zhǔn)化蔬菜園藝場可持續(xù)生產(chǎn)模式示范與集成基地。
該項目自2009年7月實施以來,上海城市食品配送有限公司遵循該課題任務(wù)書的要求,積極投入項目實施工作,已經(jīng)完成項目所規(guī)定的目標(biāo)任務(wù),取得較好經(jīng)濟(jì)和社會效益,主要做了以下幾項工作。
①完成課題前期準(zhǔn)備,包括課題設(shè)計和人員分工 研究了“三位一體”種養(yǎng)結(jié)合模式的建立與運(yùn)作管理技術(shù),主要包括蔬菜綠色種植、肉禽輪地休養(yǎng)、廢棄物分類處理等技術(shù)以及種養(yǎng)結(jié)合系統(tǒng)模式的組建運(yùn)作等。對蔬菜綠色種植、農(nóng)殘檢測、肉禽輪地休養(yǎng)等相關(guān)技術(shù)培訓(xùn)5次,累計100人次。
②完善園藝場基礎(chǔ)設(shè)施 6 m大棚改建成為8 m的大棚;增加了養(yǎng)殖設(shè)施;增加了內(nèi)外遮陽設(shè)施;完成了對沼氣池區(qū)域的建設(shè)。
③蔬菜綠色種植技術(shù)即綠色防控、超低農(nóng)藥殘留蔬菜生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用示范 通過合理安排周年種養(yǎng)茬口與蔬菜品種結(jié)構(gòu)優(yōu)化改善土壤結(jié)構(gòu),降低蔬菜連茬指數(shù);綜合應(yīng)用防蟲網(wǎng)、殺蟲燈、性引誘劑、黃板等綠色措施進(jìn)行蔬菜病蟲害防控,實現(xiàn)示范基地全覆蓋應(yīng)用,有效控制蔬菜病蟲害的發(fā)生、減少蔬菜病蟲害防治用藥量,在改善園藝場空氣、水質(zhì)、土壤的同時,節(jié)約了生產(chǎn)成本。
④肉禽輪地休養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用示范 a.根據(jù)肉禽飼料類型需求特點(diǎn)與養(yǎng)殖技術(shù)要求,結(jié)合園藝場產(chǎn)生蔬菜廢棄物種類與數(shù)量、肉禽銷售情況、動物疫病的控制,研究確定肉禽養(yǎng)殖的種類和規(guī)模,有計劃開展鵝與雞兩種肉禽的養(yǎng)殖研究。
b.根據(jù)蔬菜園藝場的土地資源情況以及相關(guān)政策規(guī)定,開展肉禽輪地休養(yǎng)技術(shù)研究,采用礱糠或木屑等墊料,輪換式利用空茬管棚進(jìn)行肉禽的養(yǎng)殖,每批出售后調(diào)換養(yǎng)殖區(qū)域,對囤積的有機(jī)肥加以回收利用,調(diào)換區(qū)域可使原來的飼養(yǎng)地存在的動物病原體自然凈化,確保養(yǎng)殖安全,同時使土壤中的有機(jī)物累積不至于過剩而影響種植。
c.根據(jù)不同苗齡研究喂料中相應(yīng)的飼料和青料投放比例,通過補(bǔ)飼青料,延長養(yǎng)殖周期2~3個月,提高肉禽品質(zhì)。
⑤廢棄物分類處理技術(shù)應(yīng)用示范 對于不同質(zhì)地類型的蔬菜廢棄物,研究合適的處理方法,將其作為飼料、墊料或者有機(jī)肥的原料;根據(jù)不可飼用的蔬菜廢棄物和畜、禽糞便的儲量,研究合適的腐熟方式以及相應(yīng)的腐熟技術(shù);通過堆制腐熟與沼氣池發(fā)酵腐熟相結(jié)合的方式回收利用廢棄資源,以有機(jī)肥的形式還田,減少環(huán)境污染、節(jié)約肥料成本的同時有效地改善園藝場土壤。
⑥種養(yǎng)結(jié)合模式系統(tǒng)的組建與運(yùn)作 建立“菜—鵝—肥、菜—雞—肥、菜—羊—肥、豬—沼—菜”4種種養(yǎng)結(jié)合模式系統(tǒng),根據(jù)園藝場生產(chǎn)實際情況,進(jìn)行種養(yǎng)示范;研究有機(jī)肥堆制腐熟與沼氣池發(fā)酵腐熟以及地下發(fā)酵腐熟與地面堆制腐熟的合理布局,提高場地的利用率和工作效率;研究利用沼氣開發(fā)電能制冰,滿足蔬菜保鮮需要。
⑦廢棄物生產(chǎn)沼氣的開發(fā)應(yīng)用 利用不同的蔬菜廢棄物,進(jìn)行沼氣開發(fā)應(yīng)用,電能轉(zhuǎn)化應(yīng)用等技術(shù),并取得一定的效果。利用示范園藝場中的豬糞尿和部分蔬菜廢棄物在沼氣池中產(chǎn)生的沼氣可以作為農(nóng)場部分生活能源利用,冬季在大棚內(nèi)安裝沼氣燈,既可為育雛加溫,也可點(diǎn)燈為13 340 m2大棚施二氧化碳肥,同時增加棚溫,提高蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì);夏季利用沼氣發(fā)電,制冰后為蔬菜配送加工保鮮用。沼液經(jīng)酸化處理、固液分離主要作為茄果類蔬菜基質(zhì)栽培的營養(yǎng)液,或通過微灌技術(shù)作為綠葉蔬菜葉面營養(yǎng)液,年沼液微灌3 000畝次,減少化肥使用和病蟲害發(fā)生,提高蔬菜產(chǎn)品質(zhì)量;沼渣可直接還田或作為好氧發(fā)酵的微生物菌源提高秸稈漚堆肥效。
蔬菜綠色種植技術(shù)即綠色防控、超低農(nóng)藥殘留蔬菜生產(chǎn)技術(shù),通過合理安排周年種養(yǎng)茬口與蔬菜品種結(jié)構(gòu)優(yōu)化改善土壤結(jié)構(gòu)、降低蔬菜連茬指數(shù),綜合應(yīng)用防蟲網(wǎng)、殺蟲燈、性引誘劑、黃板等綠色措施進(jìn)行蔬菜病蟲害防控,實現(xiàn)了示范基地全覆蓋應(yīng)用,有效地控制蔬菜病蟲害的發(fā)生、減少蔬菜病蟲害防治用藥量,改善了場地空氣、水質(zhì)、土壤等環(huán)境的同時節(jié)約生產(chǎn)成本5%。綜合應(yīng)用蔬菜綠色種植技術(shù)后,農(nóng)場農(nóng)藥用量明顯減少。浦江園藝場在全面應(yīng)用綠色防控技術(shù)后,防控面積達(dá)100.05 hm2,其中小菜蛾性誘劑誘芯防控20 010 m2、黃板防控20 010 m2、亮掛頻振式殺蟲燈防控20.01 hm2和防蟲網(wǎng)防控76.04 hm2。通過以上措施使得園藝場的全年用藥量比2011年減少10.9%。
經(jīng)檢測,所有農(nóng)場內(nèi)蔬菜的產(chǎn)品農(nóng)殘檢測合格率均達(dá)到100%,農(nóng)藥殘留檢測抑制率不超過30%,符合蔬菜綠色種植的標(biāo)準(zhǔn)。
①利用沼氣燃燒補(bǔ)充氣肥 沼氣中一般含有55%~65%的甲烷和30%~45%二氧化碳,燃燒1 m3沼氣可產(chǎn)生0.975 m3二氧化碳,因此,可通過沼氣在溫室內(nèi)的燃燒,為蔬菜提供二氧化碳來提高蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì)[7]。沼氣燈或沼氣灶在溫室內(nèi)安裝數(shù)量要與溫室面積相配套,二氧化碳?xì)夥适┯脻舛葢?yīng)根據(jù)蔬菜種類、光照強(qiáng)度和溫室溫度的情況而定。一般黃瓜、番茄、芹菜和豆類等蔬菜在營養(yǎng)生長盛期需要二氧化碳濃度高一些,在強(qiáng)光、高溫和葉面積系數(shù)大時宜采用較高二氧化碳濃度,反之,則采用較低濃度。另外,二氧化碳施用時間與光照強(qiáng)度有關(guān),蔬菜上午光合作用最強(qiáng),需要二氧化碳量比較大,特別是在早晨揭開草苫后,隨光照強(qiáng)度增加,光合作用隨之加強(qiáng),溫室內(nèi)二氧化碳濃度迅速降低,這時開始點(diǎn)燃沼氣燈或沼氣灶施放二氧化碳?xì)夥省?/p>
沼氣燃燒后產(chǎn)生的CO2能為蔬菜的光合作用提供原料,使蔬菜增產(chǎn)20%~30%。具體做法是:沿溫棚室北側(cè)每50 m2安裝1盞沼氣燈,日出30 min后開始點(diǎn)火燃1~1.5 h,施放速度以0.5 m3/h為宜。同時注意燃火時間不應(yīng)超過2 h,以免沼氣中所含硫化氫燃燒產(chǎn)生的SO2濃度過高造成危害。陰雨天氣,蔬菜光合效率低,可不燃燒。
②利用沼液追肥防病 選擇產(chǎn)氣30 d以上的沼氣池,從出料口提取浮渣層下面的第2層清夜,通過以下2種處理方式對蔬菜進(jìn)行防蟲和防病。
a.葉面噴施。用紗布過濾澄清沼液,分別在蔬菜緩苗后定期進(jìn)行全株噴霧,濃度應(yīng)根據(jù)料液濃度、生育期和季節(jié)酌情確定。當(dāng)料液濃度為10%時,在苗期和其他季節(jié)每份沼液對水3~4份,在成株期和其他季節(jié)每份對水2~3份,以10:00前或15:00后噴施為宜。一般7~10 d噴施一次。沼液還可與其他農(nóng)藥、化肥混合施用,以提高補(bǔ)養(yǎng)防病效果。
b.溝施和灌施。根據(jù)不同蔬菜的需肥特點(diǎn),每次可結(jié)合澆水順溝每667 m2追施沼液300~350 kg。茄果類蔬菜可按每份沼液對水3~4份灌根,每株灌液500 g左右,對控制根部病害發(fā)生有較好作用。
③利用沼渣施肥改土 a.基肥。蔬菜播種或定植前,每667 m2用沼液2 500~3 000 kg均勻撒施于地表,旋耕30 cm后,按不同栽種方式打壟筑畦。同時還可將部分沼渣在蔬菜栽種前進(jìn)行穴施和溝施增加肥效。
b.追肥??赏右阂黄鹱肥T谑卟诵璺矢叻迤?,提取沼液、沼渣的混合液攪勻,按每次每667 m2300~400 kg,結(jié)合澆水沖施。一般莖葉類蔬菜追施1~2次,茄果類蔬菜追施3~4次,不僅能有效提高產(chǎn)量,還能很好地改善蔬菜的外觀和內(nèi)在品質(zhì),達(dá)到安全無害的目的。
為充分利用資源,提高場地的利用率,項目將研究有機(jī)肥堆制腐熟與沼氣池發(fā)酵腐熟的合理空間布局,構(gòu)建地下發(fā)酵腐熟與地面堆制腐熟的整體布局,同時研究利用沼氣開發(fā)電能制冰以供蔬菜保鮮需要,并在各項技術(shù)研究的基礎(chǔ)上建立 “菜—鵝—肥、菜—雞—肥、菜—羊—肥、豬—沼—菜”4種種養(yǎng)結(jié)合模式系統(tǒng),根據(jù)園藝場生產(chǎn)實際情況因地制宜構(gòu)建適宜的運(yùn)作體系,確保系統(tǒng)布局合理、運(yùn)作科學(xué)、管理便捷。
①模式一:菜—鵝—肥 (蔬菜種植—大棚養(yǎng)鵝—鵝糞還田):年養(yǎng)鵝4 000只,利用可飼類蔬菜廢棄物給鵝補(bǔ)飼青料,年消化多余蔬菜廢棄物4 800 t,減少2/3鵝飼料成本,同時提高鵝肉品質(zhì)。禽糞與池塘污泥混合,并發(fā)酵成有機(jī)肥,用泥漿泵抽取還田,增加了肥效的同時還改良了土壤。
②模式二:菜—雞—肥 (蔬菜種植—雞舍養(yǎng)雞—雞糞還田):年養(yǎng)雞5 000只,多片或散養(yǎng),將嫩菜類多余蔬菜廢棄物喂養(yǎng)雞,年消化多余蔬菜廢棄物400 t,產(chǎn)生的雞糞堆積漚成有機(jī)肥料。
③模式三:菜—羊—肥 (蔬菜種植—羊舍養(yǎng)羊—羊糞還田):年養(yǎng)羊2 000只,將老菜類多余蔬菜廢棄物喂羊,年消化多余蔬菜廢棄物400 t。同時通過輪流方式放養(yǎng)羊,產(chǎn)生的羊糞堆積漚成有機(jī)肥料,年產(chǎn)有機(jī)肥146 t。
④模式四:豬—沼—菜 (肉豬養(yǎng)殖—厭養(yǎng)發(fā)酵—沼氣沼渣沼液綜合利用):大棚養(yǎng)豬800只,用多余蔬菜和自有飼料喂養(yǎng),年消耗200 t。利用產(chǎn)生的豬糞尿和部分蔬菜廢棄物在沼氣池中進(jìn)行厭氧發(fā)酵使之產(chǎn)生沼氣,年產(chǎn)沼氣1.6萬m3。產(chǎn)生的沼氣可以作為農(nóng)場部分生活能源利用,冬季在大棚內(nèi)安裝沼氣燈,既可為育雛加溫,也可點(diǎn)燈為13 340 m2大棚施二氧化碳?xì)夥?,同時增加棚溫,提高蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì);夏季利用沼氣發(fā)電,制冰后作蔬菜配送加工保鮮用。日產(chǎn)沼液30~36 t,沼液經(jīng)酸化處理、固液分離主要作為茄果類蔬菜基質(zhì)栽培的營養(yǎng)液,或通過微灌技術(shù)作為綠葉蔬菜葉面營養(yǎng)液,年沼液微灌3 000畝次,減少化肥使用和病蟲害發(fā)生,提高蔬菜產(chǎn)品質(zhì)量。沼渣可直接還田或作為好氧發(fā)酵的微生物菌源提高秸稈漚堆肥效,具體數(shù)據(jù)見表1。
由表1可以看出,通過采取4種種養(yǎng)結(jié)合的生產(chǎn)方式后,廢棄物被轉(zhuǎn)化量達(dá)到了1 781.3 t/a,減少精飼料用量95.3 t,提高廢棄物利用率30.7%。在未實行種養(yǎng)結(jié)合前,農(nóng)場肥料用量大約為6 500 t/a,現(xiàn)直接生產(chǎn)出有機(jī)肥量達(dá)到了1 781.3 t/a,節(jié)約肥源的量為27.4%。
在示范基地根據(jù)作物的不同生長周期習(xí)性,對園藝場的現(xiàn)有資源合理利用和對作物進(jìn)行科學(xué)的茬口結(jié)構(gòu)安排。通過作物茬口結(jié)構(gòu)調(diào)整來優(yōu)化改善土壤結(jié)構(gòu),降低蔬菜連茬指數(shù),提升經(jīng)濟(jì)效益;再完成周年種養(yǎng)茬口的安排后,優(yōu)化了蔬菜品種結(jié)構(gòu),已將6 m大棚改建成為8 m的大棚,增加了內(nèi)外遮陽設(shè)施,對部分土地進(jìn)行輪作休耕,從而構(gòu)建“蔬菜種植、畜禽養(yǎng)殖、資源回收與能源再生”三位一體系統(tǒng),建立標(biāo)準(zhǔn)化蔬菜園藝場可持續(xù)生產(chǎn)模式示范與集成的示范基地。
種植的蔬菜主要包括綠葉菜、香料、野生蔬菜和其他(表2),全年種植作物16.61 hm2,其中綠葉菜 86 043 m2、香料 12 673 m2、野生蔬菜 17 342 m2、生菜類 43 355 m2和育苗組 6 670 m2。通過對16.34 hm2不同季節(jié)性作物茬口結(jié)構(gòu)的調(diào)整和輪作安排,實現(xiàn)了土地利用效益的最大化,使得蔬菜供應(yīng)量增加了1 000 t/a,2 a內(nèi)新增產(chǎn)值達(dá)到350萬元,凈利潤達(dá)184萬元。
本項目是建立一個農(nóng)業(yè)生態(tài)園模式,開展種養(yǎng)結(jié)合,構(gòu)建“蔬菜種植、畜禽養(yǎng)殖、資源回收與能源再生”三位一體系統(tǒng),利用豬糞尿肥田,增產(chǎn)蔬菜,利用蔬菜廢棄物發(fā)展養(yǎng)殖業(yè),把農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中的各種有機(jī)廢棄物重新投入到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi),從而實現(xiàn)物質(zhì)循環(huán)利用的綜合農(nóng)業(yè)系統(tǒng),是一種以保護(hù)和改善生態(tài)環(huán)境為前提,以提高經(jīng)濟(jì)效益為指標(biāo)的新型農(nóng)業(yè)發(fā)展模式,通過項目的建設(shè)促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化蔬菜園藝場可持續(xù)生產(chǎn)模式示范與集成,提升蔬菜的產(chǎn)能和質(zhì)量,增強(qiáng)蔬菜的綜合競爭力,并帶動周邊地區(qū)的農(nóng)民來參與種植蔬菜,實現(xiàn)增加農(nóng)民收入、農(nóng)業(yè)增效的目的。
本園藝場的耕地面積為80.04 hm2,667 m2產(chǎn)量近5 t,年上市蔬菜5 800 t,每天則有近16 t的蔬菜廢棄物,在處理過程中需要一定的人力和運(yùn)輸工具,本項目籌建生態(tài)養(yǎng)豬場可以使蔬菜廢棄物轉(zhuǎn)換為飼料,可節(jié)省勞力和運(yùn)輸開支;其次,園藝場每年需要花費(fèi)大量資金購買有機(jī)肥,生態(tài)養(yǎng)豬場建成后,豬糞尿轉(zhuǎn)換為有機(jī)肥,可為園藝場節(jié)省購肥資金;再次,以綠葉菜等有機(jī)飼料喂養(yǎng)的優(yōu)質(zhì)豬肉將為市民提供安全、放心的農(nóng)副產(chǎn)品,從而帶來一定的經(jīng)濟(jì)和社會效益。
表1 種養(yǎng)結(jié)合年經(jīng)濟(jì)效益分析
表2 浦江農(nóng)場常年生蔬菜種植面積
另外通過這些農(nóng)作物殘體,如利用菜皮、菜殼和豬糞便發(fā)展沼氣生產(chǎn),生產(chǎn)沼肥,可降低肥料和農(nóng)藥成本近30%以上,而每年每667 m2常規(guī)在1 000元,因此可每667 m2節(jié)約300元,全年可節(jié)約36萬元。
盡管目前在建生態(tài)農(nóng)業(yè)成效顯著,取得了一些成果和經(jīng)驗,但存在的問題也很突出:一是從發(fā)展總體來看,生態(tài)農(nóng)業(yè)只是初具規(guī)模,還沒有成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主導(dǎo)模式;二是循環(huán)模式產(chǎn)出效益仍不夠高,缺少可控性與精準(zhǔn)性;三是生態(tài)農(nóng)業(yè)模式與社會、經(jīng)濟(jì)交融還不夠緊密,屬于初級水平循環(huán)農(nóng)業(yè)。因此,如何在上海市率先構(gòu)建一個以循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論為指導(dǎo),資源高效循環(huán)利用的都市型生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式,實現(xiàn)都市經(jīng)濟(jì)與現(xiàn)代生態(tài)農(nóng)業(yè)交融發(fā)展,是我們近幾年的首要發(fā)展方向。
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