摘要 運用水足跡理論方法,結(jié)合脫鉤理論和LMDI方法構(gòu)建Tapio-LMDI模型,分析研究安徽省2011—2020年水資源利用與經(jīng)濟發(fā)展的脫鉤效應(yīng)。結(jié)果表明,安徽省水足跡呈現(xiàn)出逐漸降低的趨勢,雖然人均水足跡和水資源自給率相對較高,水資源緊缺的壓力有所緩解,但是水資源總量仍未能滿足生產(chǎn)和生活的需求,仍處于緊缺狀態(tài)。安徽省水資源最大流向行業(yè)為農(nóng)業(yè),生態(tài)用水占比最小,工業(yè)和生活用水表現(xiàn)出緩慢增加的趨勢。安徽省水資源利用與經(jīng)濟發(fā)展整體處于弱脫鉤狀態(tài),技術(shù)效應(yīng)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)、規(guī)模經(jīng)濟效應(yīng)和常住人口效應(yīng)4個脫鉤因子中,技術(shù)效應(yīng)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)脫鉤因子為脫鉤的主要促進因子,而規(guī)模經(jīng)濟效應(yīng)、常住人口效應(yīng)脫鉤因子對脫鉤均具有負向驅(qū)動作用,但常住人口效應(yīng)脫鉤因子對脫鉤的影響相對較小。因此,需要大力發(fā)展節(jié)水技術(shù),優(yōu)化升級產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),增強居民節(jié)水意識,從而促進安徽省水資源與經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。
關(guān)鍵詞 水資源利用;水足跡;脫鉤效應(yīng);安徽省
中圖分類號 TV 213? 文獻標識碼 A? 文章編號 0517-6611(2024)12-0197-04
doi:10.3969/j.issn.0517-6611.2024.12.041
Study on Decoupling Effect of Water Resources Utilization and Economic Development in Anhui Province Based on Water Footprint
LI Bao-chun
(Anhui and Huaihe River Institute of Hydraulic Research,Hefei,Anhui 230088)
Abstract The Tapio-LMDI model was constructed by combining the water footprint theory with the decoupling theory and LMDI method to analyze the decoupling effect between water resources utilization and economic development in Anhui Province from 2011 to 2020.The result showed that although the per capita water footprint and self-sufficiency rate of water resources were relatively high, and the pressure of water shortage had been alleviated, the total water resources still failed to meet the needs of production and life, and were still in a state of shortage.In Anhui Province, the largest flow industry of water resources was agriculture, the proportion of ecological water use was the smallest, and industrial and domestic water use showed a slow increase trend.On the whole, water resources utilization and economic development showed a weak decoupling state,technology effect decoupling factor and industrial structure effect decoupling factor were the main influencing factors to promote the decoupling,the decoupling factors of scale economy effect and resident population effect had negative driving effects ,and the effect of resident population decoupling factor on decoupling was relatively small.Therefore, it is necessary to vigorously develop water-saving technology, optimize and upgrade industrial structure, and enhance residents awareness of water-saving, so as to promote the sustainable development of water resources and economy in Anhui Province.
Key words Water resources utilization;Water footprint;Decoupling effect;Anhui Province
作者簡介 李寶春(1978—),男,安徽六安人,工程師,從事水利工程設(shè)計研究。
收稿日期 2023-12-12
水資源是重要的基礎(chǔ)資源和戰(zhàn)略資源,水資源的豐盈程度會對人們生活質(zhì)量和區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生重要影響,在社會生產(chǎn)和發(fā)展過程中具有不可替代的作用。近年來,隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展,城市化進程不斷推進,城鎮(zhèn)人口數(shù)量快速增加,水資源短缺、水環(huán)境惡化等問題越來越嚴重,已逐漸成為制約經(jīng)濟發(fā)展的不可忽視的因素[1]。
水足跡是在生態(tài)足跡的概念基礎(chǔ)上被提出的,主要指消費產(chǎn)品中的水資源量,分為虛擬水和實體水2個部分[2]。水足跡理論有效彌補了生態(tài)足跡理論中忽視地表水和地下水資源的缺陷,可以真實反映水資源的消耗和流通程度,是一種科學、全面了解水資源狀況的評價方法[3]。脫鉤理論在被引入資源環(huán)境領(lǐng)域后,常被用來研究資源消耗與經(jīng)濟發(fā)展之間的耦合斷裂關(guān)系,其本質(zhì)是指隨著經(jīng)濟增長,資源利用效率提高,而資源利用總量的增加速度逐漸放緩,直至實現(xiàn)零增長或負增長[4]。沈瑞華等[5]基于水足跡模型和Tapio脫鉤模型,分析評價了京津冀城市群水資源消耗與經(jīng)濟發(fā)展的協(xié)調(diào)關(guān)系;楊燕燕等[6]通過水足跡理論方法和Tapio脫鉤指數(shù)模型,分析了黃河流域水量足跡與經(jīng)濟發(fā)展脫鉤的程度;潘忠文等[7]采用水足跡計算方法并結(jié)合Tapio模型對我國水資源利用與經(jīng)濟增長的協(xié)調(diào)關(guān)系進行了分析。對數(shù)均值迪氏指數(shù)模型(LMDI)可以將因變量分解成多個簡易的指標,已被廣泛應(yīng)用于能源消耗相關(guān)研究中。陸秋雨[8]通過構(gòu)建LMDI模型,探究了河南省水資源與經(jīng)濟發(fā)展之間的脫鉤效應(yīng),并將脫鉤狀態(tài)分解為人口規(guī)模、用水強度、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、規(guī)模經(jīng)濟4個指標;孫付華等[9]利用水足跡-LMDI模型,對江蘇省水資源利用情況進行了分析研究。
安徽省位于我國中東部,降水時空分布不均,隨著城鎮(zhèn)化進程的快速推進,社會經(jīng)濟不斷發(fā)展,對水資源的需求量不斷增加,水資源與經(jīng)濟發(fā)展不匹配以及不同區(qū)域之間的用水矛盾日益凸顯?;诖?,該研究基于水足跡理論方法,結(jié)合脫鉤理論和LMDI方法,構(gòu)建Tapio-LMDI模型,分析安徽省水資源利用與經(jīng)濟發(fā)展的脫鉤效應(yīng),以期為安徽省水資源利用與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展提供理論依據(jù)。
1 研究方法
1.1 水足跡測算模型
水足跡測算模型主要是通過建立境內(nèi)生產(chǎn)和服務(wù)的用水量與境外虛擬水進出口相結(jié)合的模型[10],進而衡量用水總量,通常將境內(nèi)生產(chǎn)和服務(wù)用水分解成農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)用水、生活用水、生態(tài)用水。已有研究大多將農(nóng)業(yè)用水作為基礎(chǔ)指標,而忽略了農(nóng)業(yè)虛擬水在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的影響[11],為了真實反映安徽省水資源利用狀況,筆者結(jié)合農(nóng)業(yè)實體水與虛擬水來構(gòu)建水足跡模型。計算公式為:
TWF=TIWF+TEWF(1)
TIWF=TAGEF+TINWF+TLIWF+TECEF-TEXWF(2)
TEWF=TIMWF-TIEWF(3)
MWP=TWFTPO(4)
RIW=TIWFTWF×100%(5)
IIA=TIWF+TEXWFTAVWF(6)
BGW=TGDPTWF(7)
式(1)~(7)中:TWF為地區(qū)水足跡總量;TIWF為境內(nèi)水足跡總量;TEWF為境外消耗虛擬水量;TAGEF為農(nóng)業(yè)虛擬水量;TINWF為工業(yè)用水量;TLIWF為生活用水量;TECEF為生態(tài)用水量;TEXWF為出口虛擬用水量;TIMWF為進口虛擬水量;TIEWF為進口再出口虛擬水量;MWP為人均水足跡;TPO為人口數(shù)量;RIW為水資源自給率;IIA為水資源匱乏指數(shù);TAVWF為水資源總量;BGW為水資源利用效率;TGDP為地區(qū)生產(chǎn)總值。
1.2 基于水足跡的脫鉤模型
脫鉤模型在資源與經(jīng)濟發(fā)展之間關(guān)系研究中的應(yīng)用較為廣泛,主要是反映地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展與資源消耗不再相互依賴的狀況[12]。目前測度脫鉤狀態(tài)的方法較多,其中,Tapio脫鉤彈性指數(shù)法不會受到量綱變化的影響,在脫鉤狀態(tài)分析過程中具有較大優(yōu)勢[13]。因此,該研究采用Tapio脫鉤彈性指數(shù)法來構(gòu)建安徽省水資源利用與經(jīng)濟發(fā)展的脫鉤模型。計算公式為:
e=ΔTWFΔTGDP(8)
ΔTWF=TWFt-TWF0TWF0(9)
ΔTGDP=TGDPt-TGDP0TGDP0(10)
式(8)~(10)中:e為脫鉤系數(shù);ΔTWF為水足跡變化量;ΔTGDP為生產(chǎn)總值變化量;TWFt、TWF0分別為第t、0期的水足跡總量;TGDPt、TGDP0 分別為第t、0期的經(jīng)濟總量。參考文獻[14]的劃分標準,脫鉤狀態(tài)可劃分為8種類型(表1)。
1.3 基于水足跡的LMDI脫鉤模型及驅(qū)動因素分解
為了更加深入地分析安徽省水資源利用與經(jīng)濟發(fā)展的脫鉤狀態(tài),在Tapio脫鉤模型的基礎(chǔ)上,繼續(xù)引用LMDI模型[15],從技術(shù)改進、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、規(guī)模經(jīng)濟、常住人口4個方面深入分析安徽省水資源利用與經(jīng)濟發(fā)展脫鉤驅(qū)動因素。計算公式為:
TWF=iTWF=iTWFiTGDPi×TGDPiTGDP×TGDPP×P(11)
式中:TWFi為行業(yè)i的水足跡總量;TGDPi為行業(yè)i的生產(chǎn)總值;TGDP為國民經(jīng)濟生產(chǎn)總值;P為常住人口數(shù)量。其中,TGDP=iGDPi,可將式(11)調(diào)整為:
TWF=iTWF=iIi×Si×Inc×P(12)
式中:Ii為行業(yè)i的用水強度;Si為行業(yè)i的生產(chǎn)總值;Inc為人均生產(chǎn)總值。
再將水足跡總量進一步分解為分別反映技術(shù)改進(TWFI)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)(TWFS)、規(guī)模經(jīng)濟(TWFInc)、常住人口(TWFP)的4個變量因素,可得式(13):
ΔTWF=ΔTWFI+ΔTWFS+ΔTWFInc+ΔTWFP(13)
結(jié)合上述公式,推導(dǎo)出水資源利用與經(jīng)濟發(fā)展脫鉤分解模型,公式如下:
e(TWF,TGDP)=ΔTWFΔTGDP(14)
e(TWF,TGDP)=(ΔTWFI+ΔTWFS+ΔTWFInc+ΔTWFP)/TWFΔTGDP/TGDP(15)
e(TWF,TGDP)=eI+eS+eInc+eP(16)
式中:eI、eS、eInc、eP分別表示技術(shù)改進、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、規(guī)模經(jīng)濟、常住人口效應(yīng)導(dǎo)致的脫鉤因子變化。
1.4 數(shù)據(jù)來源
研究數(shù)據(jù)來自2011—2020年《安徽統(tǒng)計年鑒》《安徽環(huán)境年鑒》《安徽省水資源公報》。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水利用農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量乘以單位農(nóng)產(chǎn)品虛擬用水量的方法求得,單位農(nóng)產(chǎn)品虛擬用水量參照焦士興等[16]的研究成果,并根據(jù)安徽省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際,選取糧食、棉花、油料、水產(chǎn)品、豬肉、牛肉、羊肉、牛奶共8個產(chǎn)品,其虛擬含水量分別為1.043、4.230、2.350、5.000、2.211、12.560、5.202、2.200 m3/kg。
2 結(jié)果與分析
2.1 安徽省水足跡狀況分析
2.1.1 水足跡內(nèi)部組成分析。
根據(jù)水足跡測算模型,得出安徽省水足跡和相關(guān)指標測算結(jié)果(表2)。由表2可知,2011—2020年安徽省農(nóng)業(yè)水足跡、工業(yè)水足跡、生活水足跡和生態(tài)水足跡年均值分別占比86.86%、10.33%、2.28%、0.53%,且在2015年水足跡達到最大值979.67億m3。進一步分析可知,研究期內(nèi)水足跡內(nèi)部存在明顯差異,農(nóng)業(yè)水足跡所占比重最大,而生態(tài)水足跡所占比重不到1%,由此可以看出安徽省耗水需求較大的行業(yè)為農(nóng)業(yè),雖然安徽省單位農(nóng)產(chǎn)品虛擬用水量較小,但是由于農(nóng)業(yè)種植規(guī)模龐大,且產(chǎn)量較高,導(dǎo)致農(nóng)業(yè)水足跡占比最大。工業(yè)水足跡和生活水足跡整體上呈現(xiàn)出逐漸增加的狀態(tài),而生態(tài)水足跡經(jīng)歷了短暫降低—升高—降低—升高的趨勢,波動較大。這主要是由于研究期內(nèi)安徽省連續(xù)出臺了一系列關(guān)于水資源的政策和法規(guī),安徽省屬于農(nóng)業(yè)大省,農(nóng)業(yè)水資源需求量大,雖然政府部門實行了區(qū)域年度用水計劃管理政策,也在一定程度上降低了不同行業(yè)的水資源浪費現(xiàn)象,水資源利用效率有所提高,但是部分地區(qū)仍存在農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)落后、水資源承載力弱的問題。
進口虛擬用水量和出口虛擬用水量方面,2011—2020年始終表現(xiàn)為出口虛擬用水量大于進口虛擬用水量,表明安徽省虛擬水交易呈現(xiàn)順差的特征,也進一步加劇了水資源消耗的壓力,也可以反映出安徽省對外貿(mào)易水平較為活躍。研究期內(nèi)進口虛擬用水量和出口虛擬用水量整體上均呈現(xiàn)出降低的趨勢,反映出安徽省對外經(jīng)濟貿(mào)易結(jié)構(gòu)正在逐步優(yōu)化。
一般情況下經(jīng)濟較發(fā)達的地區(qū),其人均水足跡也較高,安徽省2011—2020年的人均水足跡在2015年達到最高,為1 629.80 m3/人,總均值為1 568.87 m3/人,整體表現(xiàn)出緩慢降低的趨勢,但仍高于我國平均水平的1 190.9 m3/(人·a)[17],表明安徽省人均水足跡與預(yù)期具有一定差距。
2.1.2
水資源利用情況。
由表2可以看出,2011—2020年安徽省水資源匱乏指數(shù)表現(xiàn)出一定波動的趨勢,其中2016年的水資源壓力較輕,2019年的水資源壓力最大,2020年水資源壓力有所緩解,這主要與研究期間各年份的降雨量有關(guān)。 雖然2020年安徽省水資源匱乏指數(shù)表現(xiàn)出下降的趨勢,水資源壓力稍有緩解,但是匱乏指數(shù)仍大于1,表明現(xiàn)階段安徽省水資源總量無法滿足人們生活、生產(chǎn)的需要。水資源自給率從2011年的98.03%逐漸增高至2020年的98.97%,表明安徽省對外界水資源的依賴程度在不斷降低。水資源利用效率也由2011年的18.26元/m3逐漸上升為2020的42.68元/m3,年均增長率24.64%。綜合上述水足跡各項指標數(shù)據(jù)可知,安徽省水資源利用效率正在不斷提高,但水資源仍面臨著較大的壓力。
2.2 安徽省水資源利用與經(jīng)濟發(fā)展脫鉤狀況分析
2.2.1 整體脫鉤狀況分析。
由表3可知,2011—2020年安徽省水資源利用與經(jīng)濟發(fā)展之間的脫鉤彈性指數(shù)處于相對平穩(wěn)的狀態(tài),水資源利用與經(jīng)濟發(fā)展整體上呈現(xiàn)出弱脫鉤狀態(tài)。其中,2011—2012年表現(xiàn)為短暫的強脫鉤狀態(tài),其他年份均呈現(xiàn)出弱脫鉤狀態(tài),脫鉤因子小于0.3,處于基本穩(wěn)定階段,這與研究期內(nèi)安徽省的現(xiàn)狀基本相一致。近些年來安徽省逐漸加大了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整力度,同時制定和實施了專項節(jié)水行動,使得各行業(yè)的用水水平和效率得到大幅提高,2013年安徽省人民政府印發(fā)《關(guān)于實行最嚴格水資源管理制度的意見》,使得安徽省在大力發(fā)展經(jīng)濟的同時也降低了總用水量。
2.2.2 不同行業(yè)脫鉤狀況分析。
由表3可知,安徽省水資源最大流向行業(yè)為農(nóng)業(yè),2011—2012、2019—2020年農(nóng)業(yè)水足跡與經(jīng)濟產(chǎn)值表現(xiàn)為強脫鉤狀態(tài),2012—2019年均呈現(xiàn)弱脫鉤狀態(tài),農(nóng)業(yè)水足跡在2011—2015年持續(xù)上漲,2016—2020年有所回落。安徽省為農(nóng)業(yè)大省,自2010年開始就加大了對灌區(qū)節(jié)水改造力度,積極建設(shè)水利工程,大力推廣農(nóng)業(yè)灌溉節(jié)水技術(shù),這些措施的實施促進了農(nóng)業(yè)用水方式與經(jīng)濟發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變,提高了農(nóng)業(yè)水資源的利用效率,但是伴隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展,農(nóng)業(yè)用水的剛性需求也不斷增加,致使農(nóng)業(yè)用水與經(jīng)濟發(fā)展呈現(xiàn)弱脫鉤狀態(tài)。在此期間,隨著安徽省工業(yè)生產(chǎn)總值的增加,工業(yè)用水量也表現(xiàn)出快速增加的趨勢,且水環(huán)境污染等問題也變得日益嚴重。2011—2013年,安徽省工業(yè)水足跡與經(jīng)濟發(fā)展呈現(xiàn)強脫鉤狀態(tài),自2013年安徽省加大產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整力度,并出臺實施專項節(jié)水行動,嚴格控制工業(yè)用水量,提升工業(yè)廢水的回收率,工業(yè)水足跡在2014—2017年有所降低,但是隨著工業(yè)用水總量的增加,自2017年工業(yè)水足跡也呈現(xiàn)出增加的趨勢,持續(xù)處于弱脫鉤狀態(tài)。
2.3 安徽省水資源利用與經(jīng)濟發(fā)展脫鉤效應(yīng)分析
該研究基于Tapio脫鉤模型,并利用LMDI模型,將安徽省水資源利用與經(jīng)濟發(fā)展脫鉤彈性指數(shù)分解為4個脫鉤因子,即技術(shù)效應(yīng)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)、規(guī)模經(jīng)濟效應(yīng)、常住人口效應(yīng)(表4)。表4顯示,技術(shù)效應(yīng)脫鉤因子(eI)是促進安徽省水資源利用與經(jīng)濟發(fā)展脫鉤的主要影響因子,呈現(xiàn)出先降低再持續(xù)升高的趨勢,2012—2013年為研究期內(nèi)最低值,這主要是由于2013年安徽省出臺了一系列專項節(jié)水行動,并大力推廣實施先進的節(jié)水技術(shù)。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)脫鉤因子(eS)是促進脫鉤的另一個主要影響因子,近年來隨著安徽省第二、三產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)得到了明顯優(yōu)化,這就導(dǎo)致第二、三產(chǎn)業(yè)逐漸取代了耗水量最大的第一產(chǎn)業(yè),在保證經(jīng)濟穩(wěn)步發(fā)展的同時也提高了水資源利用效率。盡管第三產(chǎn)業(yè)具有明顯的節(jié)水效率,但是所占比重低,這也就導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)脫鉤因子(eS)的驅(qū)動效應(yīng)不明顯,因此,優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)仍是安徽省今后的工作重點,需要大力發(fā)展、培育節(jié)水型產(chǎn)業(yè)。規(guī)模經(jīng)濟效應(yīng)脫鉤因子(eInc)不但未能促進安徽省水資源利用與經(jīng)濟發(fā)展的脫鉤,反而導(dǎo)致了用水量的增加。常住人口效應(yīng)脫鉤因子(eP)未能有效促進安徽省水資源利用與經(jīng)濟發(fā)展的脫鉤,從2011—2012年的12.27降低為2019—2020年的7.11,降低了42.05%,表明雖然安徽省加大了推廣實施先進的節(jié)水技術(shù)和方法的力度,但是人口增長仍增加了水資源的需求量。
3 結(jié)論與建議
3.1 結(jié)論
安徽省水足跡呈現(xiàn)出逐漸降低的趨勢,雖然人均水足跡和水資源自給率相對較高,水資源緊缺的壓力有所緩解,但是水資源總量仍未能滿足生產(chǎn)和生活的需求,仍處于緊缺狀態(tài)。安徽省水資源最大流向行業(yè)為農(nóng)業(yè),農(nóng)業(yè)用水占比超過80%,而生態(tài)用水占比不到1%,工業(yè)和生活用水表現(xiàn)出緩慢增加的趨勢。安徽省水資源利用與經(jīng)濟發(fā)展總體上呈現(xiàn)出弱脫鉤狀態(tài),即水足跡隨著經(jīng)濟的發(fā)展也在不斷增加。技術(shù)效應(yīng)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)效應(yīng)脫鉤因子為脫鉤的主要促進因子,規(guī)模經(jīng)濟效應(yīng)、常住人口效應(yīng)脫鉤因子對安徽省水資源利用與經(jīng)濟發(fā)展脫均具有負向驅(qū)動作用,但常住人口效應(yīng)脫鉤因子對脫鉤的影響相對較小。
3.2 建議
3.2.1
大力發(fā)展農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)。安徽省水資源量消耗最大的產(chǎn)業(yè)是農(nóng)業(yè),應(yīng)積極引進并推廣農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程的節(jié)水技術(shù),摒棄大水漫灌,積極采用并推廣滴灌、噴灌等高效的和智能化的灌溉方式,促進節(jié)水農(nóng)業(yè)的發(fā)展[18]。
3.2.2
優(yōu)化升級產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),促進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和升級。優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),促進制造業(yè)的轉(zhuǎn)型和升級,建設(shè)產(chǎn)業(yè)集群,推廣水循環(huán)用水技術(shù)、設(shè)備和工藝,優(yōu)先利用再生水等非常規(guī)水源,不斷完善水資源利用與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)發(fā)展的格局??梢詫⑺Y源作為剛性條件,及時淘汰高耗水行業(yè),積極轉(zhuǎn)變能源利用方式,推廣使用清潔能源。
3.2.3
增強居民節(jié)水意識。通過節(jié)水政策、市場機制等引導(dǎo)節(jié)水型生活方式,加大節(jié)約水資源宣傳力度,科學利用價格杠桿的引導(dǎo)作用,不斷增強居民的節(jié)水意識,以達到控制用水總量的目的,逐漸形成一種綠色的水資源消費模式。
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