郭 輝
(1.新疆師范大學(xué)商學(xué)院,新疆 烏魯木齊830054;2.新疆師范大學(xué)中亞與中國西北邊疆政治經(jīng)濟(jì)研究中心,新疆 烏魯木齊830054)
1995年以來,新疆GDP總額從814.85億元增加到2013年的8 360.24億元(當(dāng)年價(jià)),年均增長率達(dá)13.04%;同期人均 GDP從4 701元增加到37 181元,年均增長率約為11.5%。從各項(xiàng)污染排放指標(biāo)看,同期全疆廢水排放量從39 827萬噸增加到100 700萬噸,年均增長率達(dá)5%;SO2排放總量從36.8萬噸增加到82.94萬噸,年均增長率達(dá)4.37%;煙粉塵排放量從40萬噸增加到75.59萬噸,年均增長率達(dá)3.4%;工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量從602.2萬噸增加到9 283.05萬噸,年均增長率達(dá)15.48%。以CO2為代表的碳排放量從1995年的6 645.573萬噸增加到2011年的23 757.668萬噸,年均增長率達(dá)7.78%。從初步的統(tǒng)計(jì)觀察看,隨著新疆的經(jīng)濟(jì)增長,各類主要污染排放量都呈現(xiàn)正向增長的態(tài)勢(shì)。那么,在我國實(shí)施碳強(qiáng)度約束的背景下,在新疆較高的污染物排放與脆弱的生態(tài)環(huán)境容量間的矛盾日益突出的現(xiàn)實(shí)情形下,有必要分析新疆經(jīng)濟(jì)增長與各污染排放指標(biāo)之間的關(guān)系。為此,需要摸清新疆主要污染物的環(huán)境庫茲涅茨曲線的運(yùn)行特征,對(duì)新疆經(jīng)濟(jì)增長與污染排放之間的關(guān)系做出理性判斷。
美國經(jīng)濟(jì)學(xué)家Grossman和Krueger(1995)提出利用環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)(GEMS)的數(shù)據(jù),研究發(fā)現(xiàn)人均收入與環(huán)境質(zhì)量水平兩者之間呈現(xiàn)先污染、后改善的倒U型曲線關(guān)系,將這種關(guān)系稱為環(huán)境庫茲涅茨曲線(Environmental Kuznets Curve,EKC)[1-3]。自此以后,國內(nèi)外針對(duì)SO2、氮氧化物、煙粉塵懸浮顆粒物(SPM)等污染排放指標(biāo)與收入之間展開了大量的相關(guān)研究[4-21],主要從2個(gè)方面展開:一是檢驗(yàn)ECK的倒U型關(guān)系是否存在。Shafik和Bandyopadhyay(1992)、Panayoutou(1993)、Selden和 Song(1994)、Lucas(1988)、Stern(1996)、張曉(1999)、范金(2002)等發(fā)現(xiàn)其所研究區(qū)域的污染排放指標(biāo)與人均收入之間存在倒U型的EKC關(guān)系,但也有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)由于研究對(duì)象、研究方法、指標(biāo)選取等的差異性,污染排放與經(jīng)濟(jì)增長之間的不存在倒U型特征,EKC曲線可能出現(xiàn) U型、單調(diào)遞增、N型、單調(diào)遞減等形狀[4-10]。Egli 和 Hannes(2003)、Kathleen M.da(2001)、Vincent J(1997)分別利用德國、加拿大和馬來西亞等國家的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)倒U型關(guān)系并不存在[11-13]。Wagner(2008)通過研究1950~2000年100個(gè)國家的人均收入與能源消費(fèi)和碳排放污染指標(biāo)之間存在單調(diào)遞增關(guān)系[14]。包群和彭水軍等(2005)研究發(fā)現(xiàn)污染指標(biāo)的選取差異導(dǎo)致了環(huán)境收入曲線表現(xiàn)為倒U型、N型和U型的差異化[15]。沈滿洪和許云華(2000)、趙細(xì)康等(2005)、李瑞娥和張海軍(2008)、林伯強(qiáng)和蔣竺均(2009)、張學(xué)剛和王玉婧(2010)、周茜(2011)等研究都發(fā)現(xiàn)環(huán)境污染水平與經(jīng)濟(jì)增長之間的關(guān)系并不一定符合經(jīng)典的EKC曲線特征,而是呈現(xiàn)出N型、U型、指數(shù)、線性等多種形式[16-21]。二是剖析EKC曲線形成的動(dòng)因機(jī)制[16-21]。Grossman和 Krueger(1991)和Panayotou(1997)從經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)規(guī)模效應(yīng)方面解釋了EKC現(xiàn)象[2,5]。Thampapillai(2003)認(rèn)為完善的市場(chǎng)機(jī)制會(huì)將環(huán)境污染的外部性轉(zhuǎn)化成內(nèi)部成本[22]。Sender和Song(1994)、Markus(2002)認(rèn)為技術(shù)進(jìn)步將有助于改 善 環(huán) 境 質(zhì) 量[23-24]。Lopez(1994)、Copeland 和Taylor(2004)等認(rèn)為貿(mào)易和外商投資會(huì)產(chǎn)生跨境污染,致使人均收入水平不相同的地區(qū)產(chǎn)生不同的ECK 曲 線 特 征[25-26]。Deacon(1994)、Grainger(1995)、Torras和Boyce(1998)等研究發(fā)現(xiàn)EKC曲線的特征有賴于政府環(huán)境政策的正確實(shí)施[27-29]。國內(nèi)學(xué)者楊海生和賈佳(2005)、張德強(qiáng)和譚晶榮(2006)、何立華和金江(2010)、李時(shí)興(2012)、佘群芝和王文娟(2012)、徐圓(2013)、趙忠秀等(2013)、陳挺和王鼎(2013)、晉盛武和吳娟(2014)等分別從貿(mào)易、FDI、需求者偏好、技術(shù)進(jìn)步、政府干預(yù)和腐敗等角度將這些結(jié)構(gòu)與制度性因素納入模型對(duì)EKC形成的動(dòng)因進(jìn)行了有益探索[30-38]。
迄今為止,國內(nèi)外采取不同國家或者地區(qū)的環(huán)境污染和人均收入的面板數(shù)據(jù)、截面數(shù)據(jù)亦或是時(shí)間序列數(shù)據(jù)對(duì)EKC存在性的實(shí)證研究并沒有得出一致的結(jié)論。雖然EKC模型設(shè)定存在污染物與收入之間的單向性、同質(zhì)性假定、累積污染物的負(fù)外部性和對(duì)生態(tài)閾值忽視等缺陷[39],但是這些研究極大地推動(dòng)了學(xué)術(shù)界對(duì)形成EKC特征的動(dòng)因研究。
鑒于同一個(gè)國家不同地區(qū)在經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、文化傳統(tǒng)和歷史發(fā)展等方面的差異,因此,本研究重點(diǎn)探討新疆經(jīng)濟(jì)發(fā)展與污染排放的EKC特征。全文的主要結(jié)構(gòu)安排為:首先設(shè)定了估計(jì)模型;其次由于孤立看待環(huán)境污染水平也是不科學(xué)的,故采用熵值法測(cè)算得到新疆污染排放綜合指數(shù);第三利用主要污染排放量、綜合污染排放指數(shù)和人均收入等時(shí)間序列數(shù)據(jù)對(duì)新疆污染排放的庫茲涅茨曲線進(jìn)行了計(jì)量檢驗(yàn),以期了解新疆綜合污染排放水平和主要污染排放物的EKC特征,把握現(xiàn)階段污染排放的主要特征;最后對(duì)新疆的污染排放趨勢(shì)做出理性判斷,為政策制定提供借鑒。
采用經(jīng)典的EKC的二次和三次多項(xiàng)式的基本形式進(jìn)行研究,其估計(jì)模型為:
式中,Y代表衡量環(huán)境質(zhì)量水平的變量,X代表人均GDP,α0為常數(shù)項(xiàng),α1、α2、α3為變量 X、X2、X3為估計(jì)系數(shù),ε為隨機(jī)擾動(dòng)項(xiàng)。
對(duì)于模型(1)的系數(shù)估計(jì)結(jié)果有以下情形:
2)當(dāng)α1<0,α2>0時(shí),表示人均 GDP與環(huán)境污染之間的ECK曲線呈U型特征。當(dāng)參數(shù)不顯著時(shí)則利用模型(2)。
對(duì)于模型(2)的參數(shù)估計(jì)結(jié)果有如下情形:
1)當(dāng)α1=α2=α3=0時(shí),表明人均GDP與環(huán)境污染之間呈一條水平線,不存在相關(guān)關(guān)系。
2)當(dāng)α1≠0,α2=α3=0時(shí),表明人均GDP與環(huán)境污染之間存在線性關(guān)系。
4)當(dāng)α1<0,α2>0,α3<0時(shí),表明人均GDP與環(huán)境污染之間的EKC曲線呈反N型。
由于模型的設(shè)定形式對(duì)于最終的參數(shù)估計(jì)的有效性具有重要影響,因此,除了采取模型(1)和(2)進(jìn)行估計(jì)外,還對(duì)式(2)進(jìn)行線性-對(duì)數(shù)、對(duì)數(shù)-線性和雙對(duì)數(shù)等3種形式進(jìn)行參數(shù)估計(jì),以增加模型的解釋能力,分別參見式(3)、(4)和(5)。
EKC的曲線特征研究主要包括2種變量:衡量經(jīng)濟(jì)增長的變量和環(huán)境質(zhì)量水平的變量。從以往研究看,變量的數(shù)據(jù)類型主要采用時(shí)間序列、截面數(shù)據(jù)或者面板數(shù)據(jù)。大多研究選取人均GDP來衡量經(jīng)濟(jì)增長變量,選擇區(qū)域內(nèi)的環(huán)境污染排放物以衡量環(huán)境質(zhì)量水平。因此,本研究的兩類變量主要選取了跨越不同發(fā)展階段的新疆經(jīng)濟(jì)增長和環(huán)境污染數(shù)據(jù)的時(shí)間序列。經(jīng)濟(jì)增長變量選取了人均GDP(元/人)指標(biāo);環(huán)境質(zhì)量變量主要選擇可獲取性并具有代表性的環(huán)境指標(biāo),主要有:廢水排放量、SO2排放量、煙塵排放量、工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量和碳排放等5個(gè)變量。
鑒于新疆目前沒有關(guān)于生產(chǎn)和生活過程中碳排放量的實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),因此需估算研究區(qū)間新疆的碳排放總量,其測(cè)算方法為式(6)[40]。
其中,i代表煤炭、石油和天然氣3種一次能源,E代表它們的消耗量,NCV為2007年《中國能源統(tǒng)計(jì)年鑒》附錄4提供的中國3種一次能源的平均低位發(fā)熱量,CEF為IPCC(2006)提供的碳排放系數(shù),COF是碳氧化因子(本研究煤炭設(shè)定為0.99,原油和天然氣為1),44和12分別為CO2和碳的分子量,由于能源消耗單位不統(tǒng)一,各種能源折算標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù)從2007年《中國能源統(tǒng)計(jì)年鑒》中得到[40]。根據(jù)碳排放總量可以測(cè)算新疆各年的人均碳排放指標(biāo)。
由于要對(duì)新疆的環(huán)境質(zhì)量水平做出動(dòng)態(tài)的綜合評(píng)價(jià),但測(cè)算碳排放總量所需要的新疆能源消費(fèi)數(shù)據(jù)僅更新到2011年。因此,限于數(shù)據(jù)的可得性,將整個(gè)研究區(qū)間界定為1995~2011年。除碳排放指標(biāo)以外其它數(shù)據(jù)來源于《新疆統(tǒng)計(jì)50年》及2005~2013年各年的《新疆統(tǒng)計(jì)年鑒》。數(shù)據(jù)處理使用了SPSS 11.0、EViews 6.0軟件。
依前所述,多數(shù)學(xué)者采用單一的污染指標(biāo)與人均GDP之間的EKC曲線特征進(jìn)行研究,但污染排放是一個(gè)動(dòng)態(tài)、開放的子系統(tǒng),環(huán)境質(zhì)量的綜合水平會(huì)由于排放指標(biāo)之間的相互影響而發(fā)生變化。因此,采用熵值法對(duì)1995~2011年新疆污染排放綜合指數(shù)做出動(dòng)態(tài)評(píng)估,一是可以了解動(dòng)態(tài)發(fā)展情況,二是可以為檢驗(yàn)新疆經(jīng)濟(jì)增長與污染排放綜合水平的EKC曲線特征奠定基礎(chǔ)。
對(duì)影響新疆環(huán)境質(zhì)量的5個(gè)指標(biāo)分別設(shè)置變量名,廢水排放量設(shè)為was、so2排放量設(shè)為so2、煙塵排放量為dus、工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量為sol、碳排放為co2。鑒于各個(gè)污染排放指標(biāo)之間的相關(guān)性會(huì)影響結(jié)果的可靠程度,因此先對(duì)新疆各類人均污染排放指標(biāo)進(jìn)行Pearson相關(guān)性檢驗(yàn)??紤]到能源消費(fèi)的數(shù)據(jù)僅更新到2011年,故人均碳排放指標(biāo)的測(cè)算結(jié)果也只能更新至2011年。由表1可知,除煙塵排放量、工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量、碳排放外,其它變量之間的相關(guān)系數(shù)都大于0.8以上,表示這些變量之間均存在較強(qiáng)的相關(guān)性,信息耦合度較高。
表1 1995~2011年新疆各人均污染排放變量Pearson相關(guān)系數(shù)
在此基礎(chǔ)上,采取熵值法測(cè)算了1995~2011年新疆的污染排放綜合指數(shù)[41]。利用熵值法可以得到1995~2011年新疆污染排放綜合指數(shù)(表2),從該結(jié)果可以看出,新疆污染排放綜合指數(shù)呈動(dòng)態(tài)遞增態(tài)勢(shì)。
表2 基于熵值法測(cè)算1995~2011年新疆的污染排放綜合指數(shù)
新疆的污染排放綜合指數(shù)與人均GDP的擬合結(jié)果模型1到模型5的擬合效果都不理想。雖然擬合優(yōu)度都在0.8以上,但參數(shù)都未通過顯著性檢驗(yàn),這說明用EKC的模型檢驗(yàn)不能詮釋2者之間的關(guān)系。但從2者的散點(diǎn)圖和多項(xiàng)式的趨勢(shì)圖看,隨著人均GDP的增加,新疆的污染排放綜合指數(shù)呈明顯上升的趨勢(shì)(圖1)。進(jìn)一步說明新疆的污染排放與經(jīng)濟(jì)增長之間存在顯著的正向關(guān)系。
圖1 新疆污染排放綜合指數(shù)與人均GDP曲線
對(duì)新疆廢水排放量與人均GDP之間的EKC檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn):模型1和模型2的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)都通過,且經(jīng)濟(jì)意義明顯,模型3到模型5的參數(shù)沒有通過檢驗(yàn)。綜合來看,新疆廢水排放的EKC檢驗(yàn)?zāi)P?優(yōu)于模型2(表3)。從參數(shù)結(jié)果看,新疆廢水排放量在樣本區(qū)間內(nèi)呈現(xiàn)經(jīng)典的倒U型曲線。根據(jù)二次多項(xiàng)式的曲線特征和極值理論,可以求出該曲線達(dá)到轉(zhuǎn)折點(diǎn)時(shí)對(duì)應(yīng)的人均GDP水平分別為47 857元,按樣本區(qū)間人均GDP的平均增速測(cè)算,發(fā)現(xiàn)其轉(zhuǎn)折點(diǎn)發(fā)生的年份大約在2015年左右。顯然,新疆廢水排放量正處于倒U型曲線的爬升階段,若按現(xiàn)在的增速推斷,2015年為最高峰值,其后將會(huì)進(jìn)入到逐漸減少的階段。
新疆SO2排放量的EKC檢驗(yàn)結(jié)果表明,模型5優(yōu)于模型1和模型2(表3)。從參數(shù)結(jié)果看,新疆SO2排放量在樣本區(qū)間內(nèi)呈現(xiàn)反N型曲線,根據(jù)二次多項(xiàng)式的曲線特征和極值理論,可以求出該曲線達(dá)到轉(zhuǎn)折點(diǎn)時(shí)對(duì)應(yīng)的人均GDP水平分別為13 629.96元和129 597.64元,按樣本區(qū)間人均GDP的平均增速測(cè)算,可得其轉(zhuǎn)折點(diǎn)發(fā)生年份在2005到2048年左右??梢娦陆甋O2排放量的EKC曲線已經(jīng)過第1個(gè)拐點(diǎn),現(xiàn)在正處于反N型曲線的爬升階段,說明未來新疆SO2排放量仍有增加趨勢(shì),并達(dá)到第2次轉(zhuǎn)折點(diǎn)。
新疆煙塵排放量與人均GDP的擬合結(jié)果模型1至模型5的擬合優(yōu)度和參數(shù)的顯著性不高,擬合效果都不理想(表3),即EKC模型不能詮釋2者之間的關(guān)系。但從2者的散點(diǎn)圖和多項(xiàng)式的趨勢(shì)圖看,隨著人均GDP的增加,新疆煙塵排放量有明顯的下降趨勢(shì),并保持穩(wěn)定狀態(tài)(圖2)。
圖2 新疆煙塵排放量與人均GDP散點(diǎn)趨勢(shì)圖
雖然新疆工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量與人均GDP的擬合優(yōu)度模型1至模型5都比較高,但整體對(duì)比后發(fā)現(xiàn)模型2的效果較為理想,引入立方項(xiàng)后,異方差和自相關(guān)都明顯消除。隨著人均GDP的增加,新疆工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量的EKC曲線呈N型曲線特征,根據(jù)二次多項(xiàng)式極值解法,可以求出該曲線達(dá)到轉(zhuǎn)折點(diǎn)時(shí)對(duì)應(yīng)的人均GDP水平分別為6279.03元和394656.86元,按樣本區(qū)間人均GDP的平均增速測(cè)算得到2個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn),其發(fā)生的年份大約在1999年和2036年左右,顯然新疆工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量的EKC曲線已經(jīng)過第1個(gè)拐點(diǎn),正處于N型曲線的緩慢下降階段(表3),但未來新疆工業(yè)固體廢物排放量仍將出現(xiàn)增加的階段性特征。
從表3模型估計(jì)結(jié)果看,新疆碳排放量的EKC檢驗(yàn)?zāi)P?最優(yōu)。從參數(shù)結(jié)果看,新疆碳排放量在樣本區(qū)間內(nèi)呈現(xiàn)反N型曲線。根據(jù)二次多項(xiàng)式的曲線特征和極值理論,可以求出該曲線達(dá)到轉(zhuǎn)折點(diǎn)時(shí)對(duì)應(yīng)的人均 GDP水平分別為15 135.11元和710 018.46元,按樣本區(qū)間人均GDP的平均增速測(cè)算,發(fā)現(xiàn)其轉(zhuǎn)折點(diǎn)發(fā)生年份在2007到2042年左右,顯然新疆碳排放量的EKC曲線已經(jīng)過第1個(gè)拐點(diǎn),正處于反N型曲線的爬升階段(表4),這說明新疆的碳排放量仍有大規(guī)模的增加趨勢(shì)。
筆者采取了線性的二項(xiàng)式和三項(xiàng)式的簡化形式以及擴(kuò)展形式對(duì)新疆的5種主要污染物進(jìn)行了EKC檢驗(yàn),結(jié)果見表4。總體得到以下結(jié)論與思考。
1)從模型形式、指標(biāo)選取、樣本容量等估計(jì)結(jié)果看,新疆主要污染物的EKC曲線呈現(xiàn)多樣化的變化特征:僅有廢水排放量的EKC特征呈現(xiàn)為倒U型特征;SO2排放量和碳排放量呈反N型;工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量的EKC曲線呈N型。煙塵排放量和新疆污染排放綜合指數(shù)的EKC曲線不存在,但煙塵排放量呈總體下降趨勢(shì),新疆的污染排放綜合指數(shù)總體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)(表4和圖1)。
表3 新疆污染排放綜合指數(shù)、各污染排放指標(biāo)的EKC模型估計(jì)結(jié)果
表4 新疆污染排放與經(jīng)濟(jì)增長的EKC曲線特征
2)從估計(jì)結(jié)果看,目前影響新疆綜合環(huán)境質(zhì)量的主要污染排放物是SO2、工業(yè)固體廢物和碳排放,因?yàn)檫@3種污染排放量的第1個(gè)拐點(diǎn)時(shí)間已經(jīng)出現(xiàn),未來新疆可能面臨這3類主要污染物的第2次爬升階段。這與新疆主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)以原料采掘業(yè)和能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)以煤為主具有高度的相關(guān)關(guān)系。
3)從各排放物的轉(zhuǎn)折點(diǎn)的時(shí)間跨度看,3類主要污染物的轉(zhuǎn)折跨度較長。新疆SO2排放量已在2005年達(dá)到第1個(gè)轉(zhuǎn)換點(diǎn),其第2個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)的時(shí)間約為2048年,其跨度約為43年;新疆工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量的第1個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)為1999年,第2個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)為2036年左右,其跨度約為37年;碳排放量的第1個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)為2007年左右,第2個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)的到達(dá)時(shí)間約為2042年,其跨度長約35年。綜合來看,對(duì)新疆環(huán)境質(zhì)量影響較大的前3類主要污染物到達(dá)轉(zhuǎn)折點(diǎn)的時(shí)間跨度都較長,這與新疆目前所處的工業(yè)化進(jìn)程階段相關(guān)。但重要的是,轉(zhuǎn)折點(diǎn)跨度長有一個(gè)有益的啟示:即在新疆經(jīng)濟(jì)增長與污染排放的兩難困境下,在較長的時(shí)間段里可以采取政策引導(dǎo)作用來改變EKC曲線的轉(zhuǎn)折點(diǎn),這有利于提升綜合環(huán)境質(zhì)量。
4)盡管新疆SO2、工業(yè)固體廢物和碳排放指標(biāo)的EKC曲線已達(dá)到第1次轉(zhuǎn)折點(diǎn),這并不代表環(huán)境質(zhì)量水平會(huì)自動(dòng)改善。顯然,新疆的工業(yè)化進(jìn)程是以區(qū)域發(fā)展為導(dǎo)向的,在地方政府獲取政府績效時(shí),如不將生態(tài)效率考慮到政府績效內(nèi),這將導(dǎo)致對(duì)生態(tài)環(huán)境的掠奪式的發(fā)展模式。因此,未來政府應(yīng)在環(huán)境污染的外部治理中發(fā)揮主導(dǎo)性的干預(yù)作用,對(duì)于實(shí)施產(chǎn)業(yè)生態(tài)化、研發(fā)環(huán)境治理技術(shù)的主體進(jìn)行鼓勵(lì)和補(bǔ)貼,而對(duì)于造成污染負(fù)外部性的主體給予嚴(yán)格處罰。
5)由于EKC曲線特征僅是通過樣本區(qū)間數(shù)據(jù)分析得來,故其不能反映出新疆經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境治理的動(dòng)態(tài)變化過程。況且新疆總體的環(huán)境質(zhì)量除了受經(jīng)濟(jì)增長影響外,還有諸如貿(mào)易、投資、政策變化、生態(tài)文化觀念、公民環(huán)境意識(shí)等多方面因素的共同影響,這也充分表明污染排放和經(jīng)濟(jì)增長之間的關(guān)系較為復(fù)雜。未來仍需結(jié)合新疆經(jīng)濟(jì)發(fā)展的特點(diǎn)探討EKC曲線運(yùn)行特征背后的影響因素。
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