自然资源学报 ›› 2019, Vol. 34 ›› Issue (3): 539-552.doi: 10.31497/zrzyxb.20190308
侯孟阳(), 姚顺波(
), 邓元杰, 丁振民, 鲁亚楠, 郑雪, 李雅男
收稿日期:
2018-08-27
修回日期:
2019-01-25
出版日期:
2019-03-28
发布日期:
2019-03-28
作者简介:
作者简介:侯孟阳(1988- ),男,河北邢台人,博士研究生,研究方向为资源经济与环境管理、农业经济与生态。E-mail: houmengyang@outlook.com
基金资助:
HOU Meng-yang(), YAO Shun-bo(
), DENG Yuan-jie, DING Zhen-min, LU Ya-nan, ZHENG Xue, LI Ya-nan
Received:
2018-08-27
Revised:
2019-01-25
Online:
2019-03-28
Published:
2019-03-28
摘要:
在退耕还林工程背景下,以退耕还林实施后生态效果较显著的延安市为研究对象,基于解译的三期影像数据,通过土地利用转移矩阵,在2 km×2 km的格网尺度下测算延安市不同土地利用类型的生态服务价值(ESV),并结合空间探索性数据分析,探讨ESV的不同土地利用类型转移的时间变化特征及空间转移的关联性和异质性。延安市的实证分析显示:(1)1990-2015年间,ESV的增减主要发生在耕地、林地和草地之间,林地和草地ESV合计转入21.29亿元,且转入量主要发生在退耕还林工程实施之后;(2)生态服务功能主要由林地和草地提供,ESV的时间变化经历了先下降后上升的过程,退耕还林工程的实施促进ESV的增长,2001-2015年间增长了5.34%;(3)空间探索性分析显示,ESV在格网尺度下呈现出显著的“南高北低”分布格局,并在空间上表现出正向的集聚性和依存性,ESV的高高集聚和低低集聚效果比较明显,并且高高集聚区与林地、草地的空间分布相吻合,低低集聚区与耕地、城乡建设用地的空间分布相吻合。整体而言,延安市土地利用类型转移和ESV的增减变化与推行退耕还林工程在时间上呼应、在空间上匹配,政府主导的退耕还林工程对生态环境恢复与保护起到显著的积极作用。因此,对于不同土地利用类型的生态服务功能,以耕地为主的北部地区应在基本农田保护制度基础上,注重农业生产与生态效益平衡,而林草资源丰富的南部地区则继续发挥生态屏障的调节作用。
侯孟阳, 姚顺波, 邓元杰, 丁振民, 鲁亚楠, 郑雪, 李雅男. 格网尺度下延安市生态服务价值时空演变格局与分异特征——基于退耕还林工程的实施背景[J]. 自然资源学报, 2019, 34(3): 539-552.
HOU Meng-yang, YAO Shun-bo, DENG Yuan-jie, DING Zhen-min, LU Ya-nan, ZHENG Xue, LI Ya-nan. Spatial-temporal evolution pattern and differentiation of ecological service value in Yan'an city at the grid scale based on Sloping Land Conversion Program[J]. JOURNAL OF NATURAL RESOURCES, 2019, 34(3): 539-552.
表1
延安市不同土地利用类型单位面积ESV"
一级分类 | 二级分类 | 农田 | 森林 | 草地 | 水域 | 城乡建设用地 | 未利用地 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
供给服务 | 食物生产 | 960.11 | 208.53 | 260.66 | 695.11 | 0 | 4.34 |
原料生产 | 212.88 | 480.78 | 386.65 | 199.84 | 0 | 13.03 | |
水资源供给 | -1133.89 | 249.08 | 212.88 | 7203.03 | 0 | 8.69 | |
调节服务 | 气体调节 | 773.30 | 1581.36 | 1351.11 | 669.04 | 0 | 56.48 |
气候调节 | 404.03 | 4729.61 | 3575.45 | 1989.74 | 0 | 43.44 | |
净化环境 | 117.30 | 1378.63 | 1181.68 | 4822.29 | 0 | 178.12 | |
水文调节 | 1298.98 | 2954.20 | 2619.68 | 88834.47 | 0 | 104.27 | |
支持服务 | 土壤保持 | 451.82 | 1923.12 | 1646.53 | 808.06 | 0 | 65.17 |
维持养分循环 | 134.68 | 147.71 | 125.99 | 60.82 | 0 | 4.34 | |
生物多样性 | 147.71 | 1752.24 | 1498.82 | 2215.65 | 0 | 60.82 | |
文化服务 | 美学景观 | 65.17 | 767.51 | 660.35 | 1642.19 | 0 | 26.07 |
合计 | 3432.08 | 16172.79 | 13519.80 | 109140.24 | 0 | 564.77 |
表1
延安市不同土地利用类型单位面积ESV"
一级分类 | 二级分类 | 农田 | 森林 | 草地 | 水域 | 城乡建设用地 | 未利用地 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
供给服务 | 食物生产 | 960.11 | 208.53 | 260.66 | 695.11 | 0 | 4.34 |
原料生产 | 212.88 | 480.78 | 386.65 | 199.84 | 0 | 13.03 | |
水资源供给 | -1133.89 | 249.08 | 212.88 | 7203.03 | 0 | 8.69 | |
调节服务 | 气体调节 | 773.30 | 1581.36 | 1351.11 | 669.04 | 0 | 56.48 |
气候调节 | 404.03 | 4729.61 | 3575.45 | 1989.74 | 0 | 43.44 | |
净化环境 | 117.30 | 1378.63 | 1181.68 | 4822.29 | 0 | 178.12 | |
水文调节 | 1298.98 | 2954.20 | 2619.68 | 88834.47 | 0 | 104.27 | |
支持服务 | 土壤保持 | 451.82 | 1923.12 | 1646.53 | 808.06 | 0 | 65.17 |
维持养分循环 | 134.68 | 147.71 | 125.99 | 60.82 | 0 | 4.34 | |
生物多样性 | 147.71 | 1752.24 | 1498.82 | 2215.65 | 0 | 60.82 | |
文化服务 | 美学景观 | 65.17 | 767.51 | 660.35 | 1642.19 | 0 | 26.07 |
合计 | 3432.08 | 16172.79 | 13519.80 | 109140.24 | 0 | 564.77 |
表2
不同时期延安市ESV损益矩阵"
1990年 | 2001年 | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
耕地 | 林地 | 草地 | 水域 | 城乡建设用地 | 未利用地 | 转出合计 | |
耕地 | 0 | 0.3840 | 0.0617 | 0.4030 | -0.0658 | 0 | 0.7829 |
林地 | -0.9502 | 0 | -0.1853 | 0.0099 | -0.8598 | 0 | -1.9855 |
草地 | -2.6698 | 0.4782 | 0 | 0.1051 | -0.0114 | 0 | -2.0979 |
水域 | -0.1927 | -0.0702 | -0.2673 | 0 | -0.0001 | 0 | -0.5302 |
城乡建设用地 | 0.0003 | 0.0003 | 0.0001 | 0 | 0 | 0 | 0.0007 |
未利用地 | 0.0007 | 0.0045 | 0.0179 | 0 | 0 | 0 | 0.0231 |
合计 | -3.8117 | 0.7968 | -0.3729 | 0.5180 | -0.9370 | 0 | -3.8069 |
2001年 | 2015年 | ||||||
耕地 | 林地 | 草地 | 水域 | 城乡建设用地 | 未利用地 | 转出合计 | |
耕地 | 0 | 10.6999 | 24.8491 | 1.0457 | -0.2939 | -0.0157 | 36.2852 |
林地 | -3.1926 | 0 | -1.1302 | 0.3198 | -1.0630 | -0.0647 | -5.1307 |
草地 | -8.7018 | 1.3369 | 0 | 1.0898 | -0.3797 | -0.1225 | -6.7772 |
水域 | -1.1458 | -0.2390 | -1.4460 | 0 | -0.1141 | -0.0218 | -2.9668 |
城乡建设用地 | 0.0312 | 0.0230 | 0.0477 | 0.0448 | 0 | 0 | 0.1468 |
未利用地 | 0.0007 | 0.0045 | 0.0179 | 0 | 0 | 0 | 0.0231 |
合计 | -13.0083 | 11.8253 | 22.3386 | 2.5002 | -1.8507 | -0.2247 | 21.5804 |
1990年 | 2015年 | ||||||
耕地 | 林地 | 草地 | 水域 | 城乡建设用地 | 未利用地 | 转出合计 | |
耕地 | 0 | 10.4862 | 24.0653 | 1.2651 | -0.3524 | -0.0156 | 35.4486 |
林地 | -3.7757 | 0 | -1.1695 | 0.3313 | -1.8046 | -0.0610 | -6.4794 |
草地 | -10.3300 | 1.7150 | 1.2015 | -0.4006 | -0.1258 | -7.9399 | |
水域 | -1.2135 | -0.3026 | -1.6700 | 0 | -0.1102 | -0.0218 | -3.3182 |
城乡建设用地 | 0.0269 | 0.0207 | 0.0401 | 0.0353 | 0 | 0 | 0.1228 |
未利用地 | 0.0007 | 0.0045 | 0.0179 | 0 | 0 | 0 | 0.0231 |
合计 | -15.2915 | 11.9238 | 21.2837 | 2.8332 | -2.6678 | -0.2242 | 17.8572 |
表2
不同时期延安市ESV损益矩阵"
1990年 | 2001年 | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
耕地 | 林地 | 草地 | 水域 | 城乡建设用地 | 未利用地 | 转出合计 | |
耕地 | 0 | 0.3840 | 0.0617 | 0.4030 | -0.0658 | 0 | 0.7829 |
林地 | -0.9502 | 0 | -0.1853 | 0.0099 | -0.8598 | 0 | -1.9855 |
草地 | -2.6698 | 0.4782 | 0 | 0.1051 | -0.0114 | 0 | -2.0979 |
水域 | -0.1927 | -0.0702 | -0.2673 | 0 | -0.0001 | 0 | -0.5302 |
城乡建设用地 | 0.0003 | 0.0003 | 0.0001 | 0 | 0 | 0 | 0.0007 |
未利用地 | 0.0007 | 0.0045 | 0.0179 | 0 | 0 | 0 | 0.0231 |
合计 | -3.8117 | 0.7968 | -0.3729 | 0.5180 | -0.9370 | 0 | -3.8069 |
2001年 | 2015年 | ||||||
耕地 | 林地 | 草地 | 水域 | 城乡建设用地 | 未利用地 | 转出合计 | |
耕地 | 0 | 10.6999 | 24.8491 | 1.0457 | -0.2939 | -0.0157 | 36.2852 |
林地 | -3.1926 | 0 | -1.1302 | 0.3198 | -1.0630 | -0.0647 | -5.1307 |
草地 | -8.7018 | 1.3369 | 0 | 1.0898 | -0.3797 | -0.1225 | -6.7772 |
水域 | -1.1458 | -0.2390 | -1.4460 | 0 | -0.1141 | -0.0218 | -2.9668 |
城乡建设用地 | 0.0312 | 0.0230 | 0.0477 | 0.0448 | 0 | 0 | 0.1468 |
未利用地 | 0.0007 | 0.0045 | 0.0179 | 0 | 0 | 0 | 0.0231 |
合计 | -13.0083 | 11.8253 | 22.3386 | 2.5002 | -1.8507 | -0.2247 | 21.5804 |
1990年 | 2015年 | ||||||
耕地 | 林地 | 草地 | 水域 | 城乡建设用地 | 未利用地 | 转出合计 | |
耕地 | 0 | 10.4862 | 24.0653 | 1.2651 | -0.3524 | -0.0156 | 35.4486 |
林地 | -3.7757 | 0 | -1.1695 | 0.3313 | -1.8046 | -0.0610 | -6.4794 |
草地 | -10.3300 | 1.7150 | 1.2015 | -0.4006 | -0.1258 | -7.9399 | |
水域 | -1.2135 | -0.3026 | -1.6700 | 0 | -0.1102 | -0.0218 | -3.3182 |
城乡建设用地 | 0.0269 | 0.0207 | 0.0401 | 0.0353 | 0 | 0 | 0.1228 |
未利用地 | 0.0007 | 0.0045 | 0.0179 | 0 | 0 | 0 | 0.0231 |
合计 | -15.2915 | 11.9238 | 21.2837 | 2.8332 | -2.6678 | -0.2242 | 17.8572 |
表3
延安市不同土地利用类型的ESV变化"
土地利用类型 | ESV/亿元 | 变化率/% | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
1990年 | 2001年 | 2015年 | 1990-2001年 | 2001-2015年 | 1990-2015年 | ||
耕地 | 39.2966 | 40.2649 | 32.4692 | 2.46% | -19.84% | -17.37% | |
林地 | 179.9524 | 180.9463 | 191.5062 | 0.55% | 5.87% | 6.42% | |
草地 | 189.7549 | 184.7740 | 204.9246 | -2.62% | 10.62% | 7.99% | |
水域 | 15.7472 | 15.7074 | 15.3187 | -0.25% | -2.47% | -2.72% | |
城乡建设用地 | 0 | 0 | 0 | — | — | — | |
未利用地 | 0.0015 | 0.0015 | 0.0015 | 0 | 0 | 0 | |
合计 | 424.7526 | 421.6940 | 444.2202 | -0.72% | 5.34% | 4.62% |
表3
延安市不同土地利用类型的ESV变化"
土地利用类型 | ESV/亿元 | 变化率/% | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
1990年 | 2001年 | 2015年 | 1990-2001年 | 2001-2015年 | 1990-2015年 | ||
耕地 | 39.2966 | 40.2649 | 32.4692 | 2.46% | -19.84% | -17.37% | |
林地 | 179.9524 | 180.9463 | 191.5062 | 0.55% | 5.87% | 6.42% | |
草地 | 189.7549 | 184.7740 | 204.9246 | -2.62% | 10.62% | 7.99% | |
水域 | 15.7472 | 15.7074 | 15.3187 | -0.25% | -2.47% | -2.72% | |
城乡建设用地 | 0 | 0 | 0 | — | — | — | |
未利用地 | 0.0015 | 0.0015 | 0.0015 | 0 | 0 | 0 | |
合计 | 424.7526 | 421.6940 | 444.2202 | -0.72% | 5.34% | 4.62% |
[1] | 刘永强, 龙花楼. 长江中游经济带土地利用转型时空格局及其生态服务功能影响. 经济地理, 2017, 37(11): 161-170. |
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[LIU Y Q, LONG H L.Study on the spatio-temporal patterns of land use transition and its impact on ecological service function of the middle of Yangtze River Economic Belt. Economic Geography, 2017, 37(11): 161-170.] | |
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[2] | 李云生, 周广金, 梁涛, 等. 巢湖流域的土地利用变化及其生态系统功能损益. 地理研究, 2009, 28(6): 1656-1664. |
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[LI Y S, ZHOU G J, LIANG T, et al.Study of land use change on the gains and losses of ecosystem service function values of Chaohu Lake Basin. Geographical Research, 2009, 28(6): 1656-1664.] | |
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[OUYANG Z Y, WANG X K, MIAO H.A primary study on Chinese terrestrial ecosystem services and their ecological-economic values. Acta Ecologica Sinica, 1999, 19(5): 19-25.] | |
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[13] | 王航, 秦奋, 朱筠, 等. 土地利用及景观格局演变对生态系统服务价值的影响. 生态学报, 2017, 37(4): 1286-1296. |
王航, 秦奋, 朱筠, 等. 土地利用及景观格局演变对生态系统服务价值的影响. 生态学报, 2017, 37(4): 1286-1296. | |
[WANG H, QIN F, ZHU Y, et al.The effects of land use structure and landscape pattern change on ecosystem service values. Acta Ecologica Sinica, 2017, 37(4): 1286-1296.] | |
[WANG H, QIN F, ZHU Y, et al.The effects of land use structure and landscape pattern change on ecosystem service values. Acta Ecologica Sinica, 2017, 37(4): 1286-1296.] | |
[14] | 蒋晶, 田光进. 1988年至2005年北京生态服务价值对土地利用变化的响应. 资源科学, 2010, 32(7): 1407-1416. |
蒋晶, 田光进. 1988年至2005年北京生态服务价值对土地利用变化的响应. 资源科学, 2010, 32(7): 1407-1416. | |
[JIANG J, TIAN G J.Responses of ecosystem service value to land use change in Beijing from 1998 to 2005. Resources Science, 2010, 32(7): 1407-1416.] | |
[JIANG J, TIAN G J.Responses of ecosystem service value to land use change in Beijing from 1998 to 2005. Resources Science, 2010, 32(7): 1407-1416.] | |
[15] | 荣益, 李超, 许策, 等. 城镇化过程中生态系统服务价值变化及人类活动影响的空间分异: 以黄骅市为例. 生态学杂志, 2017, 36(5): 1374-1381. |
荣益, 李超, 许策, 等. 城镇化过程中生态系统服务价值变化及人类活动影响的空间分异: 以黄骅市为例. 生态学杂志, 2017, 36(5): 1374-1381. | |
[RONG Y, LI C, XU C, et al.Ecosystem service values and spatial differentiation changes during urbanization: A case study of Huanghua city. Chinese Journal of Ecology, 2017, 36(5): 1374-1381.] | |
[RONG Y, LI C, XU C, et al.Ecosystem service values and spatial differentiation changes during urbanization: A case study of Huanghua city. Chinese Journal of Ecology, 2017, 36(5): 1374-1381.] | |
[16] | 陈彧. 湖北省土地生态服务价值时空分异及驱动因素研究. 武汉: 中国地质大学, 2015. |
陈彧. 湖北省土地生态服务价值时空分异及驱动因素研究. 武汉: 中国地质大学, 2015. | |
[CHEN Y.Study on spatial-temporal differentiation of land ecosystem service value and the driving factors in Hubei province. Wuhan: China University of Geosciences, 2015.] | |
[CHEN Y.Study on spatial-temporal differentiation of land ecosystem service value and the driving factors in Hubei province. Wuhan: China University of Geosciences, 2015.] | |
[17] | 李露然. 基于格网GIS的生态系统服务价值时空变化研究. 上海: 上海师范大学, 2015. |
李露然. 基于格网GIS的生态系统服务价值时空变化研究. 上海: 上海师范大学, 2015. | |
[LI L R.The research of ecosystem service value temporal and spatial change based on Grid GIS Method: A case study in Jiuzhaigou Natural Reserve. Shanghai: Shanghai Normal University, 2015.] | |
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[18] | 唐秀美, 刘玉, 刘新卫, 等. 基于格网尺度的区域生态系统服务价值估算与分析. 农业机械学报, 2017, 48(4): 149-153, 205. |
唐秀美, 刘玉, 刘新卫, 等. 基于格网尺度的区域生态系统服务价值估算与分析. 农业机械学报, 2017, 48(4): 149-153, 205. | |
[TANG X M, LIU Y, LIU X W, et al.Estimation and analysis of ecosystem service value based on grid scale. Transactions of the CSAM, 2017, 48(4): 149-153, 205.] | |
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[19] | 李建春, 袁文华. 基于GIS格网模型的银川市土地生态安全评价研究. 自然资源学报, 2017, 32(6): 988-1001. |
李建春, 袁文华. 基于GIS格网模型的银川市土地生态安全评价研究. 自然资源学报, 2017, 32(6): 988-1001. | |
[LI J C, YUAN W H.Assessment of urban land ecological security in Yinchuan city based on the grid method. Journal of Natural Resources, 2017, 32(6): 988-1001.] | |
[LI J C, YUAN W H.Assessment of urban land ecological security in Yinchuan city based on the grid method. Journal of Natural Resources, 2017, 32(6): 988-1001.] | |
[20] | 马骏, 马朋, 李昌晓, 等. 基于土地利用的三峡库区(重庆段)生态系统服务价值时空变化. 林业科学, 2014, 50(5): 17-26. |
马骏, 马朋, 李昌晓, 等. 基于土地利用的三峡库区(重庆段)生态系统服务价值时空变化. 林业科学, 2014, 50(5): 17-26. | |
[MA J, MA P, LI C X, et al.Temporal and spatial variation of ecosystem service value in the Three Gorges Reservoir region (Chongqing Section) based on land use. Scientia Silvae Sinicae, 2014, 50(5): 17-26.] | |
[MA J, MA P, LI C X, et al.Temporal and spatial variation of ecosystem service value in the Three Gorges Reservoir region (Chongqing Section) based on land use. Scientia Silvae Sinicae, 2014, 50(5): 17-26.] | |
[21] | 刘纪远, 匡文慧, 张增祥, 等. 20世纪80年代末以来中国土地利用变化的基本特征与空间格局. 地理学报, 2014, 69(1): 3-14. |
刘纪远, 匡文慧, 张增祥, 等. 20世纪80年代末以来中国土地利用变化的基本特征与空间格局. 地理学报, 2014, 69(1): 3-14. | |
[LIU J Y, KUANG W H, ZHANG Z X, et al.Spatiotemporal characteristics, patterns and causes of land use changes in China since the late 1980s. Acta Geographica Sinica, 2014, 69(1): 3-14.] | |
[LIU J Y, KUANG W H, ZHANG Z X, et al.Spatiotemporal characteristics, patterns and causes of land use changes in China since the late 1980s. Acta Geographica Sinica, 2014, 69(1): 3-14.] | |
[22] | 国家发展和改革委员会价格司. 全国农产品成本收益汇编(1991-2016). 北京: 中国统计出版社, 1991-2016. |
国家发展和改革委员会价格司. 全国农产品成本收益汇编(1991-2016). 北京: 中国统计出版社, 1991-2016. | |
[The Price Department of the State Development and Reform Commission of China. National Agricultural Products Cost Return Assembly. Beijing: China Statistics Press, 1991-2016.] | |
[The Price Department of the State Development and Reform Commission of China. National Agricultural Products Cost Return Assembly. Beijing: China Statistics Press, 1991-2016.] | |
[23] | 韩东薇. 基于GIS的富裕县土地生态系统服务价值研究. 哈尔滨: 东北农业大学, 2016. |
韩东薇. 基于GIS的富裕县土地生态系统服务价值研究. 哈尔滨: 东北农业大学, 2016. | |
[HAN D W.Study on the service value of land ecosystems in Fuyu county based on GIS. Harbin: Northeast Agricultural University, 2016.] | |
[HAN D W.Study on the service value of land ecosystems in Fuyu county based on GIS. Harbin: Northeast Agricultural University, 2016.] | |
[24] | 马晓熠, 裴韬. 基于探索性空间数据分析方法的北京市区域经济差异. 地理科学进展, 2010, 29(12): 1555-1561. |
马晓熠, 裴韬. 基于探索性空间数据分析方法的北京市区域经济差异. 地理科学进展, 2010, 29(12): 1555-1561. | |
[MA X Y, PEI T.Exploratory spatial data analysis of regional economic disparities in Beijing during 2001-2007. Progress in Geography, 2010, 29(12): 1555-1561.] | |
[MA X Y, PEI T.Exploratory spatial data analysis of regional economic disparities in Beijing during 2001-2007. Progress in Geography, 2010, 29(12): 1555-1561.] | |
[25] | 蒲英霞, 葛莹, 马荣华, 等. 基于ESDA的区域经济空间差异分析: 以江苏省为例. 地理研究, 2005, 24(6): 965-974. |
蒲英霞, 葛莹, 马荣华, 等. 基于ESDA的区域经济空间差异分析: 以江苏省为例. 地理研究, 2005, 24(6): 965-974. | |
[PU Y X, GE Y, MA R H, et al.Analyzing regional economic disparities based on ESDA. Geographical Research, 2005, 24(6): 965-974.] | |
[PU Y X, GE Y, MA R H, et al.Analyzing regional economic disparities based on ESDA. Geographical Research, 2005, 24(6): 965-974.] | |
[26] | ANSELIN L .Local Indicators of spatial association: LISA. Geographical Analysis, 1995, 27(2):93-115. |
ANSELIN L .Local Indicators of spatial association: LISA. Geographical Analysis, 1995, 27(2):93-115. |
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