CN102812843B - 滨海地区重盐碱地段道路防护林综合配套营建技术 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种滨海地区重盐碱地段道路防护林综合配套营建技术，在高规格台田整地后，经1年的裸地晒田、冰冻改土和1年的深翻熟耕、种植绿肥后，2年后进行防护林植物材料的种植，其包括以下步骤：1）构建“林网、路网、水网”三位一体，集合“单元模块台田沟渠”工程整地措施；2)裸地晒田，冰冻改土；3)深翻熟耕，种植绿肥；4)防护林植物材料配置。采用本发明技术能有效解决道路防护林植物材料成活率低、地表返盐严重、结构功能不稳定等问题，极大提高了树木成活率和保存率，起到了较好的压碱抑盐、蓄水保墒、改善土壤通气、透水性能，增加土壤养分的效能，经连续3年的试验监测，适合滨海地区重盐碱地段营建道路防护林。

Description

滨海地区重盐碱地段道路防护林综合配套营建技术

技术领域

本发明属于盐碱地改良和道路防护林综合配套营建领域，特别涉及一种滨海地区重盐碱地段道路防护林综合配套营建技术。

背景技术

盐碱地道路防护林建设不同于一般的道路绿化和盐碱地造林，黄河三角洲地区由于土壤次生盐碱化、天然降水不足、蒸降比大及黄河断流等因素，该区域的道路防护林建设一直处于较低水平，特别是在重度盐碱以上的地段，盐碱地道路防护林建设存在结构简单、品种单一、成活率低、防护效能低，特别是随着年份的增长极易出现次生盐碱化和防护林植物材料生长衰退甚至死亡的现象，难以形成有效林，不能持续稳定发挥其防护效能。

目前的盐碱地道路防护林建设技术较为单一，主要是在深翻整地的基础上，进行大水漫灌压盐后直接进行防护林植物材料的栽植。存在问题主要如下：（1）传统的盐碱地道路防护林建设，进行深翻后直接淡水压盐，晒田时间短甚至直接没有晒田过程，易存在淋盐不彻底、返盐严重和土壤熟化滞后等问题。（2）传统的盐碱地道路防护林建设，在进行淡水压盐碱之后，多是直接进行乔木树种的栽植，由于盐碱滩地，土壤碱化和沙化严重，养分含量低，直接进行乔木树种的栽植，易造成地下植被覆盖率低、蒸发面积大、易返盐且土壤氮素水平与有机质含量一直处于较低水平，易造成植物材料成活率低、生长不良，难以发挥其防护效能。（3）重盐碱地段采取有效的道路防护林建设，如采取暗管排碱、铺设隔盐层等技术，树木栽植要求高，造林成本也高，程序繁琐，不易操作。（4）传统的方法，台田整地后直接进行植物材料的栽植，短时间内树木可成活，但随着时间的延长，易发生次生盐碱化，地力衰退严重，树木成活率下降，易形成小老头树，防护效能失效。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供了一种降盐改土效果好、树木成活率和保存率高的滨海地区重盐碱地段道路防护林综合配套营建技术。

本发明是通过如下技术方案实现的：

该发明技术是依据黄河三角洲盐碱地水盐运移规律及盐碱地改土培肥原理，在滨海重度盐碱地段，采用优化集成技术“集合单元模块台田沟渠（至少双渠双田）－裸地晒田，冰冻改土－深翻熟耕，种植绿肥－防护林植物材料配置”，即高规格台田整地后，需经一定的降盐改土、培肥地力措施，约2年后进行防护林植物材料的种植，能有效解决道路防护林植物材料成活率低、地表返盐严重、结构功能不稳定的问题，极大提高了树木成活率和保存率，起到了较好的压碱抑盐、蓄水保墒、改善土壤通气、透水性能，增加土壤养分的效能，利于道路防护林系统的稳定形成。具体技术措施如下：

1）构建“林网、路网、水网”三位一体，集合“单元模块台田沟渠”工程整地措施

本技术主要应用于滨海地区重盐碱化地段，0-40cm全盐含量在2.55-3.56%，平均为3.06%，pH值在8.23-8.74，平均为8.49。由于道路防护林建设区域盐碱含量高，单一的“台田渠”模式，易发生次生盐碱化，效果不佳。因此，应首先修建排灌系统，进行台田沟渠整地，以利于灌水洗盐、蓄淡压盐。具体措施为：① 道路防护林林带走向与道路一致，紧邻道路处栽植宽2.0m的柽柳灌木防护林带，注意以防治水土流失及路基保护为目的，采用3-4a生柽柳幼苗，株行距1m×1m。灌木林带外侧额外修建一小规格水渠，道路路面要高于台田面或小水渠面0.2-0.5m，以利于引水灌溉或集雨造林，也具有防止水土流失的作用。小规格排水渠参数为：上宽1.0m，下宽0.3-0.5m，坡度比0.75，深度0.5m。② 深挖明沟、高筑台田，台田与明沟间隔排列，在台田内营造道路防护林。台田面要整平，整平方式以分畦整地和细致耕耙为主，以避免盐碱地微小地形的起伏引起积盐状况的不同。平整土地可使水分均匀下渗，提高降雨淋盐和灌溉洗盐的效果。经过雨季的淋洗，降低盐度，同时又能疏松表土，改善土壤的团粒结构，增强土壤的透气性和透水性，阻止水盐上升。

“单元模块台田沟渠”在本发明中的含义为：一沟渠一台田为一单元模块。滨海地区重度盐碱地段至少需建立两个单元模块即“双渠双田”模式，在此基础上，依据防护林带的长度，再增设单元模块数，目的是为了达到疏松上层土壤，合理提高台田高度，使台田高程大于地下水的临界深度，相对降低地下水位，可以达到抑制或削弱返盐现象的发生，起到降盐抑碱的效应。“单元模块台田沟渠”参数为：台田长50-80 m，台面宽20-30 m，坡度比0.75；每台面上设置围埝（土埂），上宽1.0-2.0m，下宽2.0-3.0m，高0.5m，坡度比为0.75，以利于雨季集水压碱抑盐；沟渠上宽15-20m，下宽3-4m，坡度比为0.76，深度2.0-4.0m，沟渠两侧设置1.0-2.0m宽的小路，以利于沟渠的日常管理。模式示意图见附图1。

附图1中规格参数说明：1-柽柳防护林：3-4a生柽柳幼苗，株行距1m×1m；2-排水渠参数为：上宽1.0m，下宽0.3-0.5m，坡度比0.75，深度0.5m；3-台田围埝（土埂）：上宽1.0-2.0m，下宽2.0-3.0m，高0.5m，坡度比为0.75；4-台田道路防护林：长50-80 m，台面宽20-30 m，坡度比0.75；5-小路：宽1-2m；6-沟渠：上宽15-20m，下宽3-4m，坡度比为0.76，深度2.0-4.0m；7-单元模块台田沟渠；8-双渠双田模式；9-路网；10-林网；11-水网。

2）裸地晒田，冰冻改土

对整平后的台田，先不需进行大水漫灌，需先进行裸地晒田，冰冻改土，时间约8-12个月。具体措施：① 首先进行自然状态下的裸地晒田。重度盐碱化土地经裸地晒田，可使生土进一步熟化，形成稳定的土壤结构，增强其土壤通气、透水性能；同时聚集表层的盐分，在雨季经雨水淋洗后，盐分可集中渗入到地下层。② 经裸地晒田，可使土体当中的盐分聚集在地表，盐生植物碱蓬、柽柳幼苗易生根发芽，在秋季落叶之前可对其枝干进行收集，以减少土体盐分的存在；③ 经过寒冷的冬季，土体冻结、利用冰雪及低湿可使土壤变得疏松，利于土壤结构的改善和土壤盐分的下降。

3）深翻熟耕，种植绿肥

经过约一年的裸地晒田和冰冻改土，土壤盐碱性能、通气透水性能得到一定改善，0-40cm土层含盐量平均达0.82%，经深翻熟耕，蓄水压盐后，可进行绿肥种植1年。具体措施：① 3-4月份，进行翻耕，翻耕土壤深度在0.2-0.3m即可，然后进行平整土地。翻耕目的是进一步打破原状土体，使土体均匀蓬松，盐分在土壤中的分布情况为地表层多，经过耕翻，可把表层土壤中盐分翻压到耕层下边，把下层含盐较少的土壤翻到表面。② 台面整平后，5cm水深漫灌，可使栽植时含盐量降至0.3%左右，此时进行绿肥种植，种类以苜蓿、红豆草为主。种植绿肥作用：牧草根系发达，枝叶茂密，可增加地表覆盖率，能有效蓄积雨水，防止雨水对土壤的击溅侵蚀，避免表层板结；同时种植绿肥；也可阻止地表强烈蒸发，抑制土壤返盐，促进降雨淋盐；同时可有效提高土壤有机质含量。

4）道路防护林植物材料配置

经过约一年的裸地晒田、冰冻改土和一年的种植绿肥后，土壤盐碱含量维持稳定在0.3%以下，可于春季或秋季直接进行耐盐程度低于0.3%的乔灌木树种的栽植，同时在空闲地段继续草本植物的种植，形成乔灌草结合的立体空间配置结构。具体配置模式如下：采用品字型栽植，乔灌混交比例为2:1-3:1，株行距为1.0～1.5m×2.0～3.0m，其疏透度为0.15-0.20，乔木树种以绒毛白蜡、白榆、竹柳为主，灌木树种以柽柳、紫穗槐、白刺、沙枣为主，林下进行草本植物苜蓿、红豆草的种植。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明在高规格台田整地后，先经降盐改土措施、并依靠生物措施培肥地力，约2年后进行防护林植物材料的种植，能有效解决道路防护林植物材料成活率低、地表返盐严重、结构功能不稳定的问题，极大提高了树木成活率和保存率，起到了较好的压碱抑盐、蓄水保墒、改善土壤通气、透水性能，增加土壤养分的效能，利于道路防护林系统的稳定形成；本发明具有可操作性强，成本低的特点，实现了用地养地、植物-土壤互相积极作用的良性循环。经连续3年的试验监测，适合滨海地区重盐碱地段营建道路防护林。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

附图1为本发明重度盐碱地段道路防护林带示意图；

图中，1柽柳防护林，2排水渠，3台田围埝，4台田道路防护林，5小路，6沟渠，7单元模块台田沟渠，8双渠双田模式，9路网，10林网，11水网。

附图2为本发明实施例不同模式下的盐碱含量图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。

研究区概况及实验方法

1.1 研究区概况

刁口乡，该区位于山东省北部黄河三角洲地区，属于暖温带半湿润地区，大陆性季风气候，年均气温13.8℃，无霜期长达226d，≥10℃的积温约3760℃，年降水量500～600mm，多集中在夏季，7～8月降水量约占全年降水量的一半，且多暴雨，降水量年际变化大，年蒸发量1700~1800mm。研究区地质构造为黄河近代决口沉积平原，全境地势平坦，自西南东北顺河海拔由11米-2米，自然比降为1/11000；背河由近河到远河，自然比降为1/7000，土层厚度一般为500-600米，境内微地貌复杂。研究区土壤为冲积性黄土母质在海浸母质上沉淀而成，机械组成以粉砂和淤泥质粉砂为主，沙粘相间，易于压实，渗透性差，层次变化复杂，盐碱含量高。植被稀少，部分地段仅有柽柳、翅碱蓬等零星分布。

1.2 实验布设及指标测定

2006年在研究区选取典型滨海盐碱地段，进行 “集合单元模块的台田沟渠” 工程整地措施。分别设置3种模式进行实验对比，模式Ⅰ为台田整地后，直接5cm水深灌水压盐，2006年进行栽植树木，可称为传统模式；模式Ⅱ为台田整地后进行1年深翻熟耕、裸地晒田，2007年进行栽植树木，可称为改进模式；模式Ⅲ为经约1年裸地晒田、冰冻改土和1年绿肥种植后， 2009年春季分别进行道路防护林营建，可称为复合模式，具体描述见表1。2009年、2010年、2011年连续三年对单元模块的不同模式进行效益监测，并以工程实施前的裸地作为对照。在各单元模块的台田内，按S型均匀布设6试验采样点，每年9月份底进行样品采集与测试。在0～20cm土层进行土壤样品采样，环刀浸水法测定土壤容重及孔隙度等各项物理指标，pH值采用pH值计(水土比5:1)；可溶性盐采用重量法测定(水土比5:1)，土壤有机质采用重铬酸钾氧化—外加热法测定。

                                                  

2 结果与分析

2.1不同模式下的造林成活率及保存率

  

考虑到紫穗槐、沙枣耐盐能力低于柽柳和白刺，因此在灌木营建时，前两种模式仅考虑栽植柽柳和白刺；竹柳当时未引进，依据适地适树的原则，故在前两种模式下仅依当地乡土树种绒毛白蜡和白榆进行实验。从表2可以看出，在重度滨海盐碱地段，进行工程整地之后，当年栽植树木有部分成活，传统模式和改进模式，乔木造林成活率保持在57%-63%，灌木造林成活率保持在63%-78%之间，两种模式对当年造林成活率差异不显著。但随着林龄的增长，模式Ⅰ和模式Ⅱ造林成活率下降较大，并且开始出现较大差异，栽植两年后，模式Ⅰ和Ⅱ下的乔木造林成活率分别为5%-7%，25%-30%，灌木造林成活率相对差异较小，保持在43%-55%之间。栽植三年后，模式Ⅰ和Ⅱ下的乔木成活率非常低，在2%~10%之间，灌木树种稍高在30%~35%，而模式Ⅲ，乔木树种的成活率和保存率在87%-92%之间，灌木则高达90%以上。可见，在滨海重盐碱地段，为提高树木成活率，不能急功近利，操之过急，应充分熟化土壤、培肥地力，使土壤能够实现水盐运移的良性循环，这样才能有效提高造林成活率，也避免了“小老头树”的形成。从造林成活率来看，在滨海重盐碱地段，依靠传统的台田整地后，直接进行植树造林是不可行的，为有效持续提高造林成活率，需在实施降盐的基础上，还需要进行裸地晒田、冰冻改土、熟化土壤；种植绿肥、培肥地力等措施。

2.2 不同模式下的耐盐树木生长特征

  

由表3可知，模式I和模式Ⅱ的胸径增长量、地径增长量及苗木高增长量均小于模式Ⅲ，即前两种模式下，虽然有部分树木成活，但其生长缓慢，易形成“小老头树”，起不到防风固沙、保持水土的作用，即道路防护效能失效。模式Ⅲ下绒毛白蜡、白榆、竹柳等3种乔木的树高生长增长量在1.84-2.55m之间，灌木树高增长量在0.85-1.23cm；乔木地径增长量在1.12-1.32cm，胸径增长量达0.74-0.89cm，灌木地径增长量达0.32-0.85cm。表明模式Ⅲ措施下，苗木能较好适应当地的盐碱环境，缓苗期短，保存下来的苗木生长良好。

2.3 不同模式下的土壤盐碱含量

栽植3年后不同模式下的盐碱含量见附图2。由附图2可知，滨海重盐碱地段，在采取单元模块台田工程措施之后，不同模式道路防护林类型下含盐量、pH值较裸地均有所下降，降盐抑碱效果显著。但由于模式Ⅰ和模式Ⅱ下，地表裸露，树木成活率低，地表返盐严重，含盐量均值仍分别高达1.21%，0.95%，pH值平均分别为8.28，8.12，而模式Ⅲ含盐量和pH值分别为0.30%，7.77。模式Ⅰ、模式Ⅱ、模式Ⅲ的土壤含盐量分别比裸地下降60.56%，69.07%，90.18%，土壤pH值分别比裸地下降4.78%，6.56%，10.64%。可见，模式Ⅲ由于经过1年的裸地晒田、冰冻改土和1年的种植绿肥、培肥地力后，地表覆盖度高，同时枯枝落叶覆盖地表，在一定程度上抑制了土壤蒸发，防止了返盐，降盐压碱效果显著，树木生活率和保存率高。

2.4 不同模式下的土壤容重、孔隙度及有机质含量

   

数据分析表明（见表4），滨海重盐碱地段实施单元模块台田工程措施后，表现出土壤容重减小、孔隙度增大的变化趋势，其中模式Ⅲ的土壤透水性、通气性和持水能力最佳，通气、透水性能的加强，利于树木成活，这也是模式Ⅲ下树木成活率、保存率较高的一个原因。土壤容重均值大小表现为模式Ⅲ<模式Ⅱ<模式Ⅰ，分别比裸地下降15.4%、8.8%、5.0%，总孔隙度均值大小表现为模式Ⅲ>模式Ⅱ>模式，分别比裸地增加13.9%，7.1%，6.9%。模式Ⅰ和模式Ⅱ工程措施整地后土壤容重和总孔隙度差异不显著，模式Ⅲ经工程措施及配套生物修复措施后土壤变的疏松，利于水分的渗透和贮存；孔隙度的增加，利于降水的下渗，减少地表径流。土壤有机质均值大小表现为模式Ⅰ<模式Ⅱ<模式Ⅲ，分别是裸地的1.01、1.05、2.30倍，模式Ⅰ和模式Ⅱ由于树木成活率较低，地表覆盖度较低，枯枝落叶量少，土壤有机质基本没有提高。模式Ⅲ经单元模块台田工程措施后实施裸地晒田、冰冻改土和深翻熟耕、种植绿肥措施，培肥了地力；同时林下丰富的凋落物形成的腐殖质，富含灰分元素，也利于增加土壤有机质含量。

3  结论

3.1 三种模式效应比较

在同样盐碱地段，在实施统一的单元模块台田工程措施后，传统模式（模式Ⅰ）和单一模式（模式Ⅱ）当年树木虽有部分成活，但栽植3年后，成活率、保存率较低，树木生长也缓慢，防护潜能失效；前两种模式虽有一定的降盐压碱功能，但土壤通气、透水性能力改善较小，土壤有机质含量与裸地差异不显著。综合比较分析，传统模式和单一模式不适合滨海重盐碱地段的实施，而复合模式（模式Ⅲ）的道路防护林建设技术应为类似盐碱地段比较合理的一种工程措施及配套生物修复技术。

3.2 复合模式（即模式Ⅲ）技术要点

实施土壤盐碱概况：在重度滨海盐碱化地段，0-40cm全盐含量在2.55-3.56%，平均为3.06%，pH值在8.23-8.74，平均为8.49。

① 在“林网、路网、水网”三位一体的规划理念下，依据林带长度布设 “集合单元模块台田沟渠”工程整地措施，但至少应为“双渠双田”，以有效降低地下水位，抑制次生盐碱化的发生，此时0-40cm土层含盐量平均为1.45%，从培肥地力和抑制次生盐碱化的角度，建议不宜进行大田漫灌直接进行植物材料的栽植。② 为熟化土壤，稳定土壤孔隙结构，抑制盐分上升，“单元模块台田沟渠”平整土地后，进行约1a的裸地晒田，冰冻改土，此时0-40cm含盐量平均达0.82%。③ 为培肥地力，提高树木成活率，深翻熟耕，蓄水压盐后，可进行绿肥种植1年，整平后5cm水深淡水漫灌使栽植时0-40cm含盐量降至0.3%左右，此时进行绿肥种植，种类以苜蓿、红豆草为主。④ 经过上述措施，0-40cm土层含盐量低于0.3%，此时不需大水漫灌，可直接在上一年的草地上进行耐盐程度低于0.3%的乔灌木树种的栽植，同时在空闲地段继续草本植物苜蓿、红豆草的种植，形成乔灌草结合的立体空间配置结构；即分别进行1a的裸地晒田和种植绿肥后，进行防护林的营建。具体配置模式如下：采用品字型栽植，乔灌混交比例为2:1-3:1，株行距为1.0~1.5m×2.0~3.0m，其疏透度为0.15-0.20，乔木树种以绒毛白蜡、白榆、竹柳为主，灌木树种以柽柳、紫穗槐、白刺、沙枣为主，林下进行草本植物苜蓿、红豆草的种植。

3.3 复合模式（即模式Ⅲ）技术效果

（1）成活率和保存率高，生长性状较好。

该模式（模式Ⅲ可称为复合模式）乔木树种在第三年的成活率和保存率在87%-92%之间，灌木则高达90%以上；绒毛白蜡、白榆、竹柳等3种乔木的树高生长增长量在1.84-2.55m，灌木树高增长量在0.85-1.23；乔木地径增长量在1.12-1.32cm，胸径增长量达0.74-0.89，灌木地径增长量达0.32-0.85cm。

（2） 降盐抑碱效果强。

复合模式经实施3年后，土壤含盐量上、下层分别降至0.28%，0.32%；pH值降至7.71，7.82，土壤含盐量和pH均值分别比裸地下降90.18%，10.64%。

（3）土壤容重变小，总孔隙度增大，土壤通气、透水性能得到良好改善；土壤有机质增加显著。

复合模式经实施3年后，土壤容重上下层分别达1.31，1.38 g/cm³，上、下层土壤总孔隙度增至51.08%，49.36%，土壤容重均值比裸地下降15.4%，总孔隙度均值比裸地增加13.9%。土壤有机质上下层土壤分别增至11.23，13.25 g/kg，土壤有机质均值是裸地的2.30倍。

Claims (3)

1.一种滨海地区重盐碱地段道路防护林综合配套营建技术，其特征在于具体包括以下步骤：

1）构建“林网、路网、水网”三位一体，集合至少2个“单元模块台田沟渠”工程整地措施

所述的“单元模块台田沟渠”为一沟渠一台田为一单元模块，滨海地区重度盐碱地段至少需建立两个单元模块即“双渠双田”模式，在此基础上，依据防护林带的长度，再增设单元模块数；具体措施为：道路防护林林带走向与道路一致，紧邻道路处栽植宽2.0m的柽柳灌木防护林带，采用3-4a生柽柳幼苗，株行距1m×1m；灌木林带外侧额外修建一小规格水渠，道路路面要高于台田面或小水渠面0.2-0.5m；小规格排水渠参数为：上宽1.0m，下宽0.3-0.5m，坡度比0.75，深度0.5m；深挖明沟、高筑台田，台田与明沟间隔排列，在台田内营造道路防护林，台田面要整平，整平方式以分畦整地和细致耕耙为主，以避免盐碱地微小地形的起伏引起积盐状况的不同；

2) 裸地晒田，冰冻改土

对整平后的台田，先不需进行大水漫灌，需先进行裸地晒田，冰冻改土，时间8-12个月；具体措施为：首先进行自然状态下的裸地晒田；经裸地晒田，可使土体当中的盐分聚集在地表，盐生植物碱蓬、柽柳幼苗易生根发芽，在秋季落叶之前可对其枝干进行收集，以减少土体盐分的存在；经过寒冷的冬季，土体冻结、利用冰雪及低湿可使土壤变得疏松，利于土壤结构的改善和土壤盐分的下降；

3)深翻熟耕，种植绿肥

经过一年的裸地晒田和冰冻改土，经深翻熟耕，蓄水压盐后，可进行绿肥种植1年；具体措施：3-4月份，进行翻耕，翻耕土壤深度在0.2-0.3m即可，然后进行平整土地；台面整平后，5cm水深漫灌，可使栽植时含盐量降至0.3%左右，此时进行绿肥种植，种类以苜蓿、红豆草为主；

4)防护林植物材料配置

经过一年的裸地晒田、冰冻改土和一年的种植绿肥后，土壤盐碱含量维持稳定在0.3%以下，可于春季或秋季直接进行耐盐程度低于0.3%的乔灌木树种的栽植，同时在空闲地段继续草本植物的种植，形成乔灌草结合的立体空间配置结构；具体配置模式如下：采用品字型栽植乔灌木树种，乔灌混交比例为2:1-3:1，株行距为1.0~1.5m×2.0~3.0m，其疏透度为0.15-0.20，林下进行草本植物苜蓿、红豆草的种植。

2.根据权利要求1所述的滨海地区重盐碱地段道路防护林综合配套营建技术，其特征在于：步骤1）中所述“单元模块台田沟渠”参数为：台田长50-80 m，台面宽20-30 m，坡度比0.75；每台面上设置围埝，上宽1.0-2.0m，下宽2.0-3.0m，高0.5m，坡度比为0.75；沟渠上宽15-20m，下宽3-4m，坡度比为0.76，深度2.0-4.0m，沟渠两侧设置1.0-2.0m宽的小路。

3.根据权利要求1所述的滨海地区重盐碱地段道路防护林综合配套营建技术，其特征在于：步骤4）中所述乔木树种以绒毛白蜡、白榆、竹柳为主，灌木树种以柽柳、紫穗槐、白刺、沙枣为主。

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