鄔楊明,葉永棋,葉碎高,馬昌臣

(1.浙江省水土保持監(jiān)測中心,浙江 杭州 310009；2.浙江省水利河口研究院,浙江 杭州 310020；3.浙江廣川工程咨詢有限公司,浙江 杭州 310020)

1 問題的提出

水土資源是人類賴以生存的基礎(chǔ)條件和重要前提,保護(hù)水土資源既是保護(hù)現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力,也是保護(hù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的能力。在全面建設(shè)小康社會(huì)、加快推進(jìn)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)的新歷史時(shí)期,水土保持的基礎(chǔ)地位和作用更加凸現(xiàn)。2011年中央1號(hào)文件《中共中央國務(wù)院關(guān)于加快水利改革發(fā)展的決定》[1]中明確做出了“搞好水土保持和水生態(tài)保護(hù),采取小流域綜合治理、坡耕地整治、造林綠化、生態(tài)修復(fù)等措施,有效防治水土流失。進(jìn)一步加強(qiáng)重點(diǎn)區(qū)域及山洪地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)的水土流失防治”,相配套的《中共浙江省委浙江省人民政府關(guān)于加快水利改革發(fā)展的實(shí)施意見》 (浙委 [2011]30號(hào))[2]中,也相應(yīng)提出了 “加強(qiáng)水土保持,推進(jìn)易災(zāi)地區(qū)、江河源頭區(qū)、水源涵養(yǎng)區(qū)水土流失防治,……加大造林綠化、生態(tài)修復(fù)、坡耕地退耕還林力度”的要求；充分體現(xiàn)了黨中央對水利、水土保持工作的高度重視。十八大[3]提出了“大力推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)”,并指出“加大自然生態(tài)系統(tǒng)和環(huán)境保護(hù)力度,……推進(jìn)水土流失綜合治理,堅(jiān)持預(yù)防為主、綜合治理,……強(qiáng)化水、大氣、土壤等污染防治”、實(shí)施“建設(shè)美麗中國”等,對水土流失防治提出了明確要求,為新時(shí)期水土保持事業(yè)發(fā)展指明了方向。

浙江省各地仍有不少坡耕地、園地、經(jīng)濟(jì)林地存在嚴(yán)重的水土流失問題。近幾年,大量的低丘緩坡開發(fā)、土地整理,在提供土地資源、促進(jìn)農(nóng)民增收的同時(shí),由于部分地區(qū)未采取相應(yīng)的水土流失防治措施或措施不當(dāng)?shù)仍?造成的水土流失問題也較為突出。因此,為有效防治水土流失,保護(hù)土地開發(fā)利用和社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的水土資源,推動(dòng)水土保持各項(xiàng)事業(yè)的進(jìn)程,提高整個(gè)社會(huì)對水土保持工作的認(rèn)可,近年來浙江省在水土保持科技創(chuàng)新方面進(jìn)行了有益的探索和實(shí)踐。

2 浙江省水土流失的特點(diǎn)與危害

浙江省日照充足雨量豐沛,森林覆蓋率高達(dá)60%。自然條件下,水源涵養(yǎng)能力、土壤保育能力較強(qiáng),水土流失較少且輕微。根據(jù)全國水利普查水土保持情況普查浙江省普查結(jié)果及2012年度全省水土流失樣地調(diào)查結(jié)果,2012年全省共有水土流失面積9677km2,占全省總土地面積的9.34%。全省以輕、中度為主,輕度水土流失面積占到水土流失總面積的69.9%,中度水土流失面積占水土流失總面積的20.8%。

浙江省陸域面積10.18萬km2,山地多平地少,素有“七山一水二分田”之稱。根據(jù)2010年第六次全國人口普查結(jié)果,浙江全省常住人口5442.69萬,主要集中在平地。人口密度大,基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、低丘緩坡開發(fā)、開發(fā)園區(qū)建設(shè)、經(jīng)濟(jì)林地等各類生產(chǎn)建設(shè)活動(dòng)頻繁,加之降雨強(qiáng)度大,導(dǎo)致水土流失分布廣、強(qiáng)度大,水土保持問題不容忽視。

浙江省水土流失的危害具有鮮明地方特色,主要表現(xiàn)在：

(1)山區(qū)土層薄,稍有流失,土地即喪失生產(chǎn)能力,危及山區(qū)農(nóng)業(yè)(經(jīng)果林業(yè))的可持續(xù)生產(chǎn)。一方面,由于水土流失帶走的細(xì)粒級(jí)組分是土壤中質(zhì)量最高的部分,結(jié)果造成土壤中有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分的大量流失,土壤肥力下降；另一方面,水土流失帶走大量的肥沃表土。浙江省山地和丘陵面積占陸域總面積的70.4%,山區(qū)土層薄,加之浙江省降雨強(qiáng)度大,土壤再生能力差。

(2)污染河道及水庫水環(huán)境、危及城鎮(zhèn)供水水源安全。浙江省縣以上城市有69%以水庫為水源地,占到全省集中式供水人口的62.7%,水庫已成為浙江省城鄉(xiāng)供水的生命線[4]。而水土流失的水土攜帶大量的有機(jī)質(zhì)、重金屬和化肥、農(nóng)藥,流入江河湖庫,為水體富營養(yǎng)化提供補(bǔ)充,污染水質(zhì),危及城鎮(zhèn)供水水源安全。據(jù)統(tǒng)計(jì)研究,水土流失已成為我國水源氮、磷、鉀污染的主要原因。長江中上游宜昌站年均輸沙量5.3億 t,估算其中含氮、磷、鉀500萬t[5]。

(3)泥沙淤積平原河網(wǎng),加劇洪澇災(zāi)害和城市內(nèi)澇,影響工程效益的發(fā)揮。20世紀(jì)60年代以來,浙江省八大水系因泥沙淤積,河床普遍抬高0.5～1.0m,內(nèi)河航程縮短了1000多公里。水流中裹挾的大量泥沙進(jìn)入水庫后,造成水庫淤積,庫容減小,嚴(yán)重影響了工程效益的發(fā)揮。浙江省新安江水庫因周圍山地的水土流失量增加,其使用壽命預(yù)計(jì)將縮短至原設(shè)計(jì)的1/5[6]。

3 浙江省水土保持科技的探索實(shí)踐

3.1 水土保持監(jiān)測技術(shù)與設(shè)備研發(fā)

為提高水土流失監(jiān)測精度與效率,高效開展水土保持工作,提高整個(gè)社會(huì)對水土保持工作的認(rèn)可,近年來開展了土壤侵蝕監(jiān)測設(shè)備研制、核示蹤監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用研究以及無人機(jī)航拍監(jiān)測試驗(yàn)研究工作。

3.1.1 土壤侵蝕監(jiān)測設(shè)備研制

2006 年在浙江省水利廳的支持下,浙江省水利河口研究院開展了“水土流失實(shí)時(shí)監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)研究”,包括徑流中的泥沙含量監(jiān)測、數(shù)字采集、數(shù)字傳輸、數(shù)字分析處理技術(shù)和監(jiān)測儀器設(shè)備等方面的研究開發(fā),在我國首次對傳統(tǒng)的水土流失監(jiān)測設(shè)備設(shè)施進(jìn)行自動(dòng)化改造、設(shè)計(jì),全面提升了監(jiān)測系統(tǒng)的自動(dòng)化水平和監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,并完成了土壤侵蝕實(shí)時(shí)監(jiān)測儀的設(shè)計(jì)與原型機(jī)制作工作[7-9],獲得實(shí)用新型專利2項(xiàng)[10-11],發(fā)明專利1項(xiàng)[12]。目前該儀器已在浙江省水土保持監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)推廣應(yīng)用。浙江省水利河口研究院自主研發(fā)的 “便攜式侵蝕溝測量儀”[13]采用了傳統(tǒng)地表糙率儀并結(jié)合激光掃描技術(shù),實(shí)現(xiàn)了對坡面土壤侵蝕溝的自動(dòng)化跟蹤測量,具備了侵蝕溝地貌特征、侵蝕量變化和侵蝕過程的時(shí)空變化的動(dòng)態(tài)監(jiān)測能力,大大提高了坡面侵蝕溝監(jiān)測的工作效率。通過該儀器的研發(fā),獲得了實(shí)用新型專利和發(fā)明專利各1項(xiàng)[14-15]。該設(shè)備被浙江大學(xué)實(shí)驗(yàn)室采用,并應(yīng)用于林下水土流失監(jiān)測。在此基礎(chǔ)上,浙江省水利河口研究院開發(fā)了一種能較好應(yīng)用于三維面狀水土流失場地的監(jiān)測工具—轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)激光土壤侵蝕監(jiān)測儀。該儀器通過更加精準(zhǔn)地對監(jiān)測對象的定位觀測,實(shí)現(xiàn)對監(jiān)測區(qū)域水土流失量準(zhǔn)確測量和動(dòng)態(tài)演變的把握。獲得實(shí)用新型專利1項(xiàng)[16],申請發(fā)明專利1項(xiàng)[17]。

為了解決土壤侵蝕觀測的自動(dòng)化問題,中國水電顧問集團(tuán)華東勘測設(shè)計(jì)研究院自行研發(fā)了一種不同于傳統(tǒng)人工讀取數(shù)據(jù)的自動(dòng)化觀測技術(shù)—“用于土壤侵蝕觀測的光電測尺”,以及一種專門針對開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目的、廉價(jià)的、采樣數(shù)量少的無人值守式設(shè)備— “用于開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目土壤流失觀測的自動(dòng)采樣瓶”,并分別獲得了實(shí)用新型專利[18-19]。

3.1.2 核示蹤技術(shù)在水土流失監(jiān)測中的應(yīng)用研究

依托浙江省科技計(jì)劃項(xiàng)目“137Cs在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用研究”,浙江省水利河口研究院開展了137Cs核示蹤技術(shù)研究,揭示了浙江省典型用地的土壤侵蝕規(guī)律、分布特征及水土流失背景值,并建立了全省水土流失背景值分區(qū)計(jì)算模型[20-21]。

中國水電顧問集團(tuán)華東勘測設(shè)計(jì)研究院則開展了7Be(鈹)核示蹤技術(shù)研究,并應(yīng)用于大型開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目背景值的估算中,取得了較好效果[22-24]。

3.1.3 無人機(jī)技術(shù)在水土保持監(jiān)測中的應(yīng)用研究

在浙江省水利河口研究院科研基金支持下,2008年開展了 “無人機(jī)低空遙感影像在水利行業(yè)應(yīng)用”項(xiàng)目研究。分別開展了灘涂資源調(diào)查、浙東引水工程水土保持監(jiān)測等試驗(yàn)研究,取得了較好效果。遺憾的是由于當(dāng)時(shí)無人機(jī)售價(jià)昂貴、操作困難,得出了技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上不合理的結(jié)論。近幾年來,隨著無人機(jī)技術(shù)的不斷成熟,造價(jià)逐步下降、操縱日趨簡化,無人機(jī)在水土保持監(jiān)測中的應(yīng)用又被提上了議事日程。目前,浙江省水利河口研究院已組織開展無人機(jī)研制和應(yīng)用研究,適用范圍逐步擴(kuò)大到水域監(jiān)測、水土保持監(jiān)測、水旱災(zāi)情監(jiān)測和海洋測繪、資源調(diào)查等領(lǐng)域。

中國水電顧問集團(tuán)華東勘測設(shè)計(jì)研究院無人機(jī)遙感技術(shù)在江蘇省走馬塘拓浚延伸工程、舟山電廠二期4號(hào)機(jī)“上大壓小”擴(kuò)建工程、浙能舟山六橫電廠工程(2×1000 MW機(jī)組)等工程中得到了應(yīng)用。

3.2 水土流失規(guī)律試驗(yàn)研究

從浙江省水土資源狀況來看,一是人口密度大,人均擁有土地資源不足全國的1/3,土地資源相對匱乏；二是全省丘陵山地面積占總土地面積的70%,土地后備資源嚴(yán)重不足,部分農(nóng)業(yè)生產(chǎn)仍分布在坡陡、土薄的山坡上,土壤保水、保肥性差,不僅開發(fā)利用價(jià)值較低,而且人為的耕作、經(jīng)營等擾動(dòng),還導(dǎo)致了更加嚴(yán)重的水土流失,引發(fā)了土地資源利用的惡性循環(huán)；三是水資源時(shí)空分布不均,水質(zhì)型缺水問題比較突出,水資源供需矛盾非常尖銳,伴隨著水土流失而產(chǎn)生的江河、水庫水體富營養(yǎng)化,水質(zhì)下降的現(xiàn)象已十分普遍。針對浙江省水土流失特點(diǎn),近年來先后開展了 《小流域水土流失規(guī)律研究》、《錢塘江流域降雨侵蝕力模型研究》、《水源地濱水緩沖帶植物凈污能力研究》、《浙江省典型經(jīng)濟(jì)林水土流失防治模式研究》、《浙江省生態(tài)清潔小流域建設(shè)技術(shù)體系及評(píng)價(jià)指標(biāo)研究》、《浙江省小流域水土流失綜合治理技術(shù)導(dǎo)則》以及其它一些省水利廳科技項(xiàng)目等一系列研究課題,對浙江省典型小流域水土流失規(guī)律進(jìn)行了探索[25-28],從而研究、提煉適用于浙江省社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展特點(diǎn)的小流域水土流失治理技術(shù)和水源地保護(hù)技術(shù)。

3.3 低丘緩坡水土流失防治對策研究

低丘緩坡作為浙江省重要的土地后備資源,將成為浙江省未來土地開發(fā)利用的重點(diǎn)。低丘緩坡開發(fā)利用過程的大范圍挖填擾動(dòng),存在著較嚴(yán)重的水土流失隱患,開發(fā)建設(shè)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的矛盾日益凸顯。為探索研究不同開發(fā)方式低丘緩坡土地的水土流失防治對策,有效遏制低丘緩坡土地開發(fā)過程中的水土流失,2007年開展了“浙江省低丘緩坡土地利用與水土流失現(xiàn)狀調(diào)查研究”、“浙江省低丘緩坡水土流失防治對策研究”等研究工作。對不同開發(fā)利用類型水土流失成因及變化規(guī)律進(jìn)行了探索[29-33],提出了不同類型的低丘緩坡水土流失的防治措施及管理模式,為低丘緩坡土地資源開發(fā)利用過程中保護(hù)生態(tài)環(huán)境提供技術(shù)支撐。

3.4 浙江省水土保持應(yīng)用技術(shù)研究

為適應(yīng)新形勢下生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目和生態(tài)建設(shè)項(xiàng)目水土保持工作的需要,2011年浙江省組織相關(guān)技術(shù)服務(wù)及科研單位對近十多年來浙江省生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目和生態(tài)建設(shè)項(xiàng)目水土保持設(shè)計(jì)的新理念、新技術(shù)和新方法進(jìn)行了系統(tǒng)整理和分析,完成《浙江省生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持技術(shù)和管理手冊》、《浙江省水土保持防治實(shí)用技術(shù)指導(dǎo)手冊》和 《浙江省水土保持植物應(yīng)用指導(dǎo)手冊》等系列技術(shù)指導(dǎo)手冊,為水土保持監(jiān)督管理人員、方案設(shè)計(jì)人員及現(xiàn)場施工人員提供技術(shù)參考材料。

此外,由于生產(chǎn)建設(shè)過程中產(chǎn)生的水土流失量的監(jiān)測,是目前水土保持監(jiān)測的一個(gè)難點(diǎn)。根據(jù)浙江省暴雨強(qiáng)度大、地表組成物質(zhì)以石為主、地貌為丘陵山區(qū)的特點(diǎn),積極探索適宜于浙江省生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土流失地面監(jiān)測技術(shù)。2008年完成了《浙江省開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測技術(shù)指導(dǎo)手冊》。根據(jù)新時(shí)期水土保持發(fā)展要求和項(xiàng)目建設(shè)特點(diǎn),2013年立項(xiàng)《浙江省水土保持監(jiān)測技術(shù)規(guī)范研究》。

3.5 水庫水源地水土保持技術(shù)研究

水庫是浙江省重要飲用水源地,目前全省主要供水水庫中,絕大部分已經(jīng)進(jìn)入中、富營養(yǎng)化狀態(tài),水庫水源地的地形、地貌特征以及水系特點(diǎn),決定了面源污染具有分散、不易收集等特點(diǎn),面源污染防治有其特殊性。根據(jù)面源污染與水土流失的相關(guān)性高的特點(diǎn),將水土流失防治與面源污染防治相結(jié)合,依托浙江省重要供水水庫(湯浦水庫、珊溪水庫等),開展并完成了《水源地濱水緩沖帶植物凈污能力研究》、 《浙江省水庫生態(tài)浮床適宜植物遴選研究》、《水庫人工濕地技術(shù)研究》、以及以水源保護(hù)為中心的《浙江省生態(tài)清潔小流域建設(shè)技術(shù)體系及評(píng)價(jià)指標(biāo)研究》等研究課題。經(jīng)過近10a的探索與實(shí)踐,在工程實(shí)踐的基礎(chǔ)上,開展了技術(shù)研究與探索,形成了從山上到水體的水源地保護(hù)水土保持技術(shù)體系,包括生態(tài)修復(fù)與水源涵養(yǎng)技術(shù)、農(nóng)業(yè)農(nóng)村面源污染治理技術(shù)、濱水緩沖帶防污減污技術(shù)、人工濕地技術(shù)、生態(tài)浮床技術(shù)等水源地保護(hù)技術(shù)[34-39]。以水源地保護(hù)為主要目標(biāo)的“浙江省水土保持生態(tài)修復(fù)規(guī)劃報(bào)告2006—2010”榮獲2008年度浙江省優(yōu)秀工程咨詢一等獎(jiǎng)。

3.6 河道生態(tài)建設(shè)水土保持技術(shù)研究

浙江省地處東南沿海,境內(nèi)河流眾多,水網(wǎng)密布。據(jù)初步統(tǒng)計(jì),浙江共有河道6萬余公里,其中95%以上為農(nóng)村河道。河道既承擔(dān)著防洪排澇的重要功能,也是農(nóng)村水資源和水環(huán)境的重要載體,與群眾生產(chǎn)生活和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展密切相關(guān)。因多種原因,長期存在著河道淤積嚴(yán)重、行洪排澇能力不足、水污染問題嚴(yán)重、河道臟亂差等多種問題。河道長期沒有得到全面有效治理,淤積和污染問題比較嚴(yán)重,不僅削弱了農(nóng)村防洪排澇能力,而且制約著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展環(huán)境,甚至影響到廣大農(nóng)民的健康生活[40]。浙江省2003年開始開展以“水清、流暢、岸綠、景美”為目標(biāo)的 “萬里清水河道工程”建設(shè)。2006年以植物措施為突破口,開展植物措施在河道生態(tài)建設(shè)中的應(yīng)用研究。經(jīng)過多年的實(shí)踐和研究,形成了以防止土壤、營養(yǎng)物質(zhì)流入到水體,恢復(fù)河道生態(tài)系統(tǒng)為目標(biāo)的河道生態(tài)建設(shè)水土保持技術(shù)體系,包括生態(tài)護(hù)岸技術(shù)、河道植物技術(shù)、生態(tài)浮床技術(shù)、人工水下森林技術(shù)等?！爸参锎胧┰凇f里清水河道建設(shè)’的應(yīng)用研究”獲2009年浙江省水利科技創(chuàng)新一等獎(jiǎng)。

4 結(jié) 論

浙江省水土保持工作者結(jié)合本地實(shí)際,開展了一些創(chuàng)新性的探索與實(shí)踐,遇到了不少困難、發(fā)現(xiàn)了不少問題,也取得了一些的成果,促進(jìn)了浙江省水土保持科技的進(jìn)步。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,政府和民眾對生態(tài)環(huán)境的要求不斷提高,對水土保持的要求也將隨之提高,水土保持的工作領(lǐng)域?qū)⒉粩鄶U(kuò)展。今后一段時(shí)間,除了對上述領(lǐng)域進(jìn)行深入研究外,尚需在不同土地利用情況下的水土流失規(guī)律、城市水土保持以及水土保持與防災(zāi)減災(zāi)等方面做進(jìn)一步的探索和實(shí)踐。

4.1 水土保持基礎(chǔ)研究

水土保持能夠有效地保護(hù)和培育水土資源,實(shí)現(xiàn)水土資源的可持續(xù)利用。通過采取工程、植物和農(nóng)業(yè)耕作措施,改變原來土地的立地條件,增加地面覆蓋,可有效控制土壤侵蝕,提高土地生產(chǎn)力和資源利用率。因此,為有效防治水土流失,保護(hù)農(nóng)業(yè)開發(fā)利用中的水土資源,有必要對不同土地利用情況下的水土流失規(guī)律進(jìn)行研究,從而有針對性地提出水土保持措施優(yōu)化配置方式,為浙江省水土保持工作提供技術(shù)支撐。

4.2 城市水土保持研究

隨著我國現(xiàn)代化進(jìn)程的推進(jìn),越來越多的農(nóng)村人口涌入城市,房地產(chǎn)開發(fā)飛速增長,城市施工建設(shè)規(guī)模逐漸擴(kuò)大,這就使城市的水土流失、環(huán)境問題日益突出?！胺暧瓯貪?遇澇則癱”一時(shí)之間成為我國城市建設(shè)的面臨的重要問題。究其原因,除了暴雨強(qiáng)度大的客觀原因外,其中一個(gè)重要原因是城鎮(zhèn)化過程中不注意保護(hù)水、土資源,忽視了生態(tài)保護(hù)與恢復(fù),特別在降雨較多、強(qiáng)度較大、經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)的浙江省,水土保持工作顯得尤為重要。

4.3 水土保持與防災(zāi)減災(zāi)研究

浙江省有“七山一水二分田”之說,丘陵山地切割強(qiáng)烈,地形破碎,地表坡度大；但同時(shí)又是我國降水較豐富的地區(qū)之一。由于獨(dú)特的地貌特點(diǎn)和氣候條件,歷來是洪澇臺(tái)旱災(zāi)害的多發(fā)地區(qū)。近年來由于水土流失,河道淤積,行洪、調(diào)洪能力下降,山體滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害增多,嚴(yán)重影響經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和社會(huì)的安定,因此需在水土流失與洪澇災(zāi)害的發(fā)生機(jī)理、防災(zāi)減災(zāi)等方面進(jìn)行探索研究,更好地發(fā)揮水土保持在區(qū)域生態(tài)安全保障中的作用。

[1]中共中央,國務(wù)院.關(guān)于加快水利改革發(fā)展的決定[EB/OL].2010-12-31[2013-11-18].http：//www.gov.cn/gongbao/content/2011/content-1803158.htm.

[2]中共浙江省委,浙江省人民政府.關(guān)于加快水利改革發(fā)展的實(shí)施意見 [EB/OL].2011-3-16[2013-11-18].http：//www.zjwater.gov.cn/pages/document/84/document-567.htm.

[3]胡錦濤.堅(jiān)定不移沿著中國特色社會(huì)主義道路前進(jìn) 為全面建成小康社會(huì)而奮斗—在中國共產(chǎn)黨第十八次全國代表大會(huì)上的報(bào)告 [EB/OL].2012-11-8[2013-11-18].http：//www.gov.cn/ldhd/2012-11/17/content-2268826.htm.

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