CN111869391A - 一种栗钙土滴灌马铃薯时空调控的磷肥减量增效施用方法 - Google Patents
一种栗钙土滴灌马铃薯时空调控的磷肥减量增效施用方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种栗钙土滴灌马铃薯时空调控的磷肥减量增效施用方法,栗钙土农田马铃薯生产推荐使用磷酸一铵或聚磷酸铵;磷肥匹配栗钙土高产马铃薯磷素吸收规律的时间分期调控;磷肥以条施方式于种薯侧下方10cm的基肥施用;高垄种植的滴灌管垄内深埋10cm并缩短滴头间距至20cm的磷肥水肥一体化的空间调控;相比农户一次性基施磷肥的用量,在不降低产量的前提下,采用磷酸一铵或聚磷酸铵的磷肥以条施方式于种薯侧下方10cm的基肥施用,同时采用时间调控方法磷肥可减量25%;本发明通过磷肥品种筛选、基肥条施与时空调控技术,大幅增加了磷素与马铃薯根系从时间和空间接触的概率,更利于根系对磷素吸收利用,降低了栗钙土土壤对磷肥的固定损失。
Description
技术领域
本发明属于农作物施肥技术领域,具体涉及一种栗钙土滴灌马铃薯时空调控的磷肥减量增效施用方法。
背景技术
栗钙土约占内蒙古土地总面积的21.3%,大约243.4万hm2,主要分布在阴山丘陵农区,该地区也是内蒙古马铃薯主要产区。滴灌因有效的节水优势在该地区马铃薯种植中被广泛应用,相比其他灌溉方式,滴灌马铃薯的氮肥钾肥利用效率有了较大提高,但磷肥的当季利用率仅为8-15%,成为实现马铃薯高产高效的限制短板。
深入分析马铃薯磷肥利用效率较低的原因,主要包含以下几个原因;
其一原因是栗钙土壤对水溶性磷酸盐吸附固定而降低了磷肥的有效性,其中栗钙土壤对水溶性磷酸盐吸附固定使得磷肥以颗粒或液体施入土壤时几天或几周的垂直与侧向迁移距离只有几个厘米,目前滴灌马铃薯生产中滴灌设置方式造成滴施磷肥在田间形成断点、断层状而非连续性分布问题,出现断点、断层状而非连续性分布使得马铃薯在吸收磷肥时,根系与磷肥的接触面积较小甚至无法与之接触,造成吸收困难,有效性极差,而在实施时,种植人员往往是通过肥料施加量来进行补救,而这又显著拉升了马铃薯的产出成本。
其次,磷肥管理存在磷肥品种施用混杂、磷肥施用方式及施用量不合理等多方面原因,因马铃薯生长最适宜的土壤PH是5.0—5.5,而磷肥又是偏酸(如磷酸一铵)或偏碱(如磷酸二铵)性肥料,因此磷肥的使用品种混杂、会导致土壤过酸或过碱,土壤PH不合适,是非常影响马铃薯的生长的,当土壤过酸时,植株会表现早衰减产,当土壤过碱时,则马铃薯产量会下降;而且施用量不合理会严重破坏土壤中的营养成分平衡,影响作物的生长发育。
理论上,通过优化磷肥时空供应与马铃薯磷素需求匹配可有效降低磷肥固定损失,大大增加马铃薯根系接触磷素的时空概率,促进根系磷素的吸收利用,从而大幅度提高磷肥利用效率。本发明通过适用栗钙土马铃薯磷肥品种筛选及应用、磷肥匹配栗钙土高产马铃薯磷素吸收规律的时间分期调磷肥、基肥施用方式的优化、改进磷肥追肥水肥一体化的空间供应几个方面的组合,最终建立了适用于栗钙土滴灌马铃薯时空调控的磷肥减量增效施用方法。
发明内容
本发明的目的在于解决栗钙土农田滴灌马铃薯磷肥利用效率较低的问题,建立适用于栗钙土滴灌马铃薯时空调控的磷肥减量增效施用方法,该方法通过多个不同方式的调控,使得不仅降低了磷肥的施用量,而且还提升了马铃薯对磷肥的吸收量,实现增产、提效,为实现上述目标,有效解决技术背景中的问题。
本发明采用的技术方案如下:
一种栗钙土滴灌马铃薯时空调控的磷肥减量增效施用方法,包括以下步骤:
1、栗钙土农田马铃薯生产推荐使用磷酸一铵或聚磷酸铵
针对目前内蒙古马铃薯主产区磷肥品种应用混杂,缺乏磷肥品种匹配栗钙土土壤及马铃薯生产的磷肥品种推荐,通过2017-2019年马铃薯生产的磷肥品种筛选试验,结果表明:在相同施磷量(P2O5)下,相比钙镁磷肥、重过磷酸钙、过磷酸钙、磷酸二胺,磷酸一铵与聚磷酸铵施入栗钙土后的固定损失减少4.7-24.2%,马铃薯植株的磷素吸收累积量增加4.2-29.1%、块茎产量提升7.2-26.5%、商品率提升1.8-13.7%、磷肥利用效率提高1.6-8.9%,因此,栗钙土农田马铃薯生产使用磷酸一铵或聚磷酸铵。
2、磷肥匹配栗钙土高产马铃薯磷素吸收规律的时间分期调控
在确定马铃薯总施磷(P2O5)量(A)的基础上(马铃薯总施磷量是通过调查农户之前计划施肥量的重量);根据马铃薯高产群体生长发育对应的苗期、块茎形成期、块茎膨大期以及淀粉积累期四个间段吸磷(P)量的比例(a1-4%),见表5,确定马铃薯各生长发育间段的施磷量(FP1-4),如:FP1=A·a1%,FP2=A·a2%,FP3=A·a3%,FP4= A·a4%,施用时间分别向前推一个生育时期,如:芽条生长期即基肥为FP1,苗期施肥量FP2,块茎形成期施肥量FP3,块茎膨大期施肥量FP4,其中追肥的苗期、块茎形成期、块茎膨大期三个生育阶段磷肥用量超过30kg/hm2,需要在本生育阶段内增加施用磷肥次数,以30kg/hm2为每次用量单位,以5-7天周期直至施用完毕;
表5
3、磷肥以条施方式于种薯侧下方10cm的基肥施用
根通过马铃薯基肥磷肥的撒施、条施及条施与种薯(种植马铃薯)相对位置的对比试验,结果表明:在相同施磷量(P2O5)下,以条施且于种薯侧下方10cm施用,其马铃薯苗期的根系生物量增加23.6-90.6%,马铃薯植株磷素吸收累积量增加16.3-64.6%,生物量增加13.1-49.2%,因此,提出马铃薯以90cm大垄距的高垄种植中,播种每垄两行种薯的垂直间距10cm,垂直株距23cm,深度15cm,基施磷肥以条施方式于种薯侧下方10cm位置。
4、高垄种植的滴灌管垄内深埋10cm并设定滴头间距至20cm的磷肥水肥一体化的空间调控
滴灌马铃薯采用滴灌管且垄内深埋10cm并设定滴头间距至20cm的磷肥水肥一体化追肥施用技术模式,依据2017-2019年试验结果,深埋10cm并调整滴头间距至20cm的磷肥水肥一体化追肥施用,其追肥后垄内土壤速效磷均匀覆盖度提升2.67倍,10~40cm土层马铃薯根系长度增加28.3-37.2%,根系干重增加20.2-38.6%,促进了根系的深扎及磷素的吸收,马铃薯产量提高4.6-9.7%;磷肥利用效率提升4.8-6.8%,因此,推荐高垄种植的滴灌管垄内深埋10cm并设置滴头间距至20cm的磷肥水肥一体化追肥施用技术模式。
5、磷肥品种推荐与时空调控下的磷肥减量
根据2013-2017年阴山丘陵区大于300亩以上马铃薯种植农户的磷肥施用调查显示,其平均磷肥施用为240 kg/hm2,而且磷肥绝大部分以基肥形式一次性施入,通过2017-2019年磷肥时空调控施肥方式与基肥形式一次性施入对比试验表明:相比一次性基施磷肥P2O5 240 kg/hm2,在马铃薯产量不降低的情况下,采用磷酸一铵或聚磷酸铵加磷肥以条施方式于种薯侧下方10cm的基肥施用加时间调控方法磷肥可减量25%,在此基础上再采用空间调控方法磷肥可减量33%。
本发明具有以下优点 :
1、本发明综合考虑了磷肥品种特性与土壤特性及马铃薯生产的匹配,克服了栗钙土上马铃薯种植中没有针对性磷肥品种推荐的缺点;
2、滴灌马铃薯的磷肥分期调控依据高产马铃薯不同生育时期的间断吸磷量,从时间上匹配了马铃薯的磷素需求规律,总体上减少了一次性基施磷肥与土壤接触时间,降低了磷肥的固定损失;
3、磷肥以条施方式于种薯侧下方10cm的基肥施用不仅解决了施肥位置的问题,其条施方式更便于机械化的实现;
4、考虑了目前滴灌马铃薯滴灌带及其铺设限制了磷肥的水分一体化扩散,将滴灌管垄内深埋10cm并缩短滴头间距至20cm的磷肥水肥一体化追肥施用,整体上大大增加了磷肥与马铃薯根系接触的面积,增加磷素的吸收利用,大幅提高磷肥利用效率;
5、基于适用栗钙土马铃薯磷肥品种筛选应用、磷肥供应的时空优化,使磷肥利用效率的大幅提升,可实现目前马铃薯高产水平下磷肥减量25-33%,不仅降低了生产成本,而且对磷矿资源的节约及环境友好意义重大;
6、本发明的磷肥管理操作简便易学,不需要增加额外的材料成本,对农作物没有破坏性,易于大面推广应用。
附图说明
图1:阴山丘陵滴灌马铃薯45000kg/hm2块茎产量不生育阶段植株吸磷量及比例。
图2:滴灌马铃薯播种种薯及磷肥基肥施用位置横切图。
图3:滴灌马铃薯播种种薯相对位置效果图。
图4:滴灌马铃薯铺管中耕后滴灌管深埋及与种薯位置横切图。
具体实施方式
以下举例仅用于说明和解释本发明,但不用来限制本发明的保护范围。
选择在生产上具有代表性推广品种种子,以“克新1号”为例 ( 本发明的实施不限于该品种 ) 说明本发明的实施步骤。
于5月上旬,选取察哈尔右翼中旗、察哈尔右翼前旗、武川县、四子王旗、达茂旗、固阳几个旗县栗钙土滴灌马铃薯农田,选用磷酸一铵为施用磷肥品种,见表1,在相同施磷量(P2O5)下,相比钙镁磷肥、重过磷酸钙、过磷酸钙、磷酸二胺,磷酸一铵施入栗钙土后的固定损失减少4.7-24.2%,马铃薯植株的磷素吸收累积量增加4.2-29.1%、块茎产量提升7.2-26.5%、商品率提升1.8-13.7%、磷肥利用效率提高1.6-8.9%;因此,栗钙土农田马铃薯生产推荐使用磷酸一铵或聚磷酸铵;
表1:2017-2019年栗钙土马铃薯磷肥品种筛选试验各项指标结果
注:2017-2019磷肥品种筛选试验磷肥均为一次性基施,其中,2017年试验磷肥(P2O5)施用量为160 kg/hm2,灌溉方式为喷灌,马铃薯品种为“克新1号”;2018-2019年试验磷肥(P2O5)施用量均为180 kg/hm2,灌溉方式为滴灌,2018年马铃薯品种为“克新1号”,2019年马铃薯品种为“康尼贝壳”;相同年份下不同处理的不同小写字母表示差异达5%的显著水平。
用磷肥匹配栗钙土高产马铃薯磷素吸收规律的时间分期调控:在确定马铃薯总施磷(P2O5)量(A)的基础上,其中马铃薯总施磷量是通过调查农户之前计划施肥量的重量,经调查,目前该地区农户对磷肥的计划施肥量是240kg/hm2;
该调查数据,是出自2013-2017年阴山丘陵区大于300亩以上马铃薯种植农户的磷肥施用的调查结果,其平均磷肥施用为240 kg/hm2,而且磷肥绝大部分以基肥形式一次性施入,通过2017-2019年磷肥时空调控(时间分期调控或时间分期+空间调控)施肥方式与基肥形式一次性施入对比试验表明:相比一次性基施磷肥P2O5 240 kg/hm2,在马铃薯产量不降低的情况下,采用磷酸一铵或聚磷酸铵加磷肥以条施方式于种薯侧下方10cm的基肥施用加时间调控方法(既时间分期调控)磷肥可减量25%,即磷肥总量为0.75A,在此基础上再采用空间调控方法(既时间分期+空间调控)磷肥可减量33%,即磷肥总量为0.67A;那么就可以得出:若采用时间分期调控时,总施肥量是240×(1-25%)=180 kg/hm2;若采用时间分期+空间调控时,中施肥量是240×(1-33%)=160.8≈160 kg/hm2。
表5 不同施肥方式下马铃薯不同生育阶段磷肥(P2O5)用量
如表4,2018-2019年验证试验表明:在农户施磷水平下,采用时间调控方法减磷25%,产量水平无差异,但磷肥效率提升8.0-10.5%,采用时间调控方法减磷33%,产量水平无差异,但磷肥效率提升15.1-16.5%。
表4:2018-2019年滴灌马铃薯时空调控下磷肥减量效果的影响
注:2018-2019试验磷肥均为磷酸一铵,时空调控的磷肥(P2O5)均为基施15%、苗期滴施31%、块茎形成期42%、块茎膨大期12%,2018年马铃薯品种均为“克新1号” ,2019年马铃薯品种均为“冀张薯12号”,相同年份下不同处理的不同小写字母表示差异达5%的显著水平。
如附图1,再根据马铃薯高产群体生长发育,来计算对应的苗期(即出苗0-20天的生长量)、块茎形成期(块茎形成期是现蕾到刚开花这一生长期,即出苗20-40天)、块茎膨大期(块茎膨大期刚开花到花谢这一期时期,即出苗40-70天)以及淀粉积累期(淀粉积累期是从花谢后到收获,即出苗70-100天)四个间段吸磷(P)量的比例,其中该比例的测算方式是:在收获时取完整植株,分根、茎、叶、块茎四个器官分别烘干测定磷含量,再乘以各器官干重并加和,就是整株的吸磷量。在接近苗期结束时、块茎形成期结束时、块茎膨大期结束时,同上收获时取样测定方法,可以获得各生育时期结束时的吸磷量,通过后一次取样的吸磷量减去前一次的计算,可获得后一时期的间断吸磷量。如,苗期吸磷量就是苗期结束时取样计算的吸磷量减去种薯自带含量磷量,一般直接用苗期结束时取样计算的吸磷量(种薯自带含量磷量较低可忽略),块茎形成期吸磷量就是块茎形成期结束时取样计算的吸磷量减去苗期吸磷量,依此类推,计算块茎膨大期吸磷量、淀粉积累期吸磷量,各生育时期吸磷量比例就是各生育时期吸磷量占收获时吸磷量的百分比,经测量计算:a1%=15%、a2%=31%、a3%=42%、a4%=12%,如图1所示;确定马铃薯各生长发育间段的施磷量FP1、FP2、FP3、FP4;如:FP1=A·a1%=180×15%=27kg/hm2,FP2=A·a2%=180×31%=55.8kg/hm2,FP3=A·a3%=180×42%=75.6kg/hm2,FP4=A·a4%=180×12%=21.6kg/hm2,如表1所示;其中,施用时间分别向前推一个生育时期,如:芽条生长期即施用基肥为27kg/hm2,苗期施肥量30+25.8kg/hm2,块茎形成期施肥量75.6kg/hm2,块茎膨大期施肥量21.6kg/hm2;其中追肥的苗期、块茎形成期、块茎膨大期三个生育阶段磷肥用量超过30kg/hm2,要在本生育阶段内增加施用磷肥次数,以30kg/hm2为每次用量单位,以5-7天周期直至施用完毕。
根通过马铃薯基肥磷肥的撒施、条施及条施与种薯(种植马铃薯)相对位置的对比试验,结果表明:见表2,在相同施磷量(P2O5)下,以条施且于种薯侧下方10cm施用,其马铃薯苗期的根系生物量增加23.6-90.6%,马铃薯植株磷素吸收累积量增加16.3-64.6%,生物量增加13.1-49.2%,因此,提出马铃薯以90cm大垄距的高垄种植中,播种每垄两行种薯的垂直间距10cm,垂直株距23cm,深度15cm,基施磷肥以条施方式于种薯侧下方10cm位置,见图2-3。
表2:2017-2018年磷肥不同基施方式对马铃薯苗期植株生物量及累积量的影响
注:2017-2018试验磷肥均为磷酸一铵,各处理基施磷肥(P2O5)用量均为36 kg/hm2,马铃薯品种均为“克新1号” ;相同年份下不同处理的不同小写字母表示差异达5%的显著水平。
根据磷肥以颗粒或液体施入土壤时几天或几周的垂直与侧向迁移距离只有几个厘米的特点,针对目前滴灌马铃薯生产中使用滴头间距均为30cm的滴灌带且在垄表正中铺设造成滴施磷肥在田间形成断点、断层状而非连续性分布问题,提出了滴灌马铃薯采用滴灌管且垄内深埋10cm并缩短滴头间距至20cm的磷肥水肥一体化追肥施用技术模式,见附图4,依据2017-2019年试验结果,见附表3,深埋10cm并调整滴头间距至20cm的磷肥水肥一体化追肥施用,其追肥后垄内土壤速效磷均匀覆盖度提升2.67倍,10~40cm土层马铃薯根系长度增加28.3-37.2%,根系干重增加20.2-38.6%,根系长度和干重的增加,意味着其与磷肥接触面积增大,两者接触面积的增加,促进了根系的深扎及磷素的吸收,马铃薯产量提高4.6-9.7%;磷肥利用效率提升4.8-6.8%,因此,推荐高垄种植的滴灌管垄内深埋10cm并设置滴头间距至20cm的磷肥水肥一体化追肥施用技术模式;而且深埋10cm并调整滴头间距至20cm的磷肥水肥一体化追肥施用的方式,可以做到在土壤层中上下进行渗透,使磷肥得到充分的扩散并且消除断点、断层状,解决磷肥在土壤中非连续性分布的问题。
表3:2017-2019年滴灌马铃薯磷肥不同空间调控对磷素吸收利用的影响
注:2017-2019试验磷肥均为磷酸一铵,各处理磷肥(P2O5)用量均为160 kg/hm2,且施用均为基施15%、苗期滴施31%、块茎形成期42%、块茎膨大期12%,马铃薯品种均为“克新1号”,单株根长及根系干重均为出苗50天测量,相同年份下不同处理的不同小写字母表示差异达5%的显著水平。
通过上述方法,可以确定某产区马铃薯具体施肥量,以及根据上述施肥方式、频率可实现对马铃薯在种植过程中的提效增产,减少磷肥的使用。
实施例1:
磷肥以条施方式于种薯侧下方10cm的基肥施用,磷肥追肥以滴灌管垄内深埋10cm并设置滴头间距至20cm的磷肥水肥一体化施用,总磷肥用量、不同生育阶段施肥量与周期见下表1的序号3;具体施肥设置参数如图2-4所示。
Claims (3)
1. 一种栗钙土滴灌马铃薯时空调控的磷肥减量增效施用方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)栗钙土农田马铃薯生产推荐使用磷酸一铵或聚磷酸铵
针对目前内蒙古马铃薯主产区磷肥品种应用混杂,缺乏磷肥品种匹配栗钙土土壤及马铃薯生产的磷肥品种推荐,通过2017-2019年马铃薯生产的磷肥品种筛选试验,结果表明:在相同施磷量P2O5下,相比钙镁磷肥、重过磷酸钙、过磷酸钙、磷酸二胺,磷酸一铵与聚磷酸铵施入栗钙土后的固定损失减少4.7-24.2%,马铃薯植株的磷素吸收累积量增加4.2-29.1%、块茎产量提升7.2-26.5%、商品率提升1.8-13.7%、磷肥利用效率提高1.6-8.9%,因此,栗钙土农田马铃薯生产使用磷酸一铵或聚磷酸铵;
(2)磷肥匹配栗钙土高产马铃薯磷素吸收规律的时间分期调控
根据多年试验取样,确定栗钙土上马铃薯高产群体生长发育对应的苗期、块茎形成期、块茎膨大期以及淀粉积累期四个间段吸磷量的比例为a1-4%,在确定马铃薯总施磷量A的基础上,根据各生育时期吸磷量比例确定马铃薯各生长发育间段的施磷量分别为FP1-4,如:FP1=A·a1%,... FP4= A·a4%,在田间实际成产中,施用时间分别向前推一个生育时期,如,芽条生长期即基肥为FP1,苗期施肥量FP2,块茎形成期施肥量FP3,块茎膨大期施肥量FP4,其中追肥的苗期、块茎形成期、块茎膨大期三个生育阶段磷肥用量超过30kg/hm2,需要在本生育阶段内增加施用磷肥次数,以30kg/hm2为每次用量单位,以5-7天周期直至施用完毕;
(3)磷肥以条施方式于种薯侧下方10cm的基肥施用
通过马铃薯基肥磷肥的撒施、条施及条施与种薯相对位置的对比试验,结果表明:在相同施磷量P2O5下,以条施且于种薯侧下方10cm施用,相比撒施及条施其他相对位置,马铃薯苗期的根系生物量增加23.6-90.6%,马铃薯植株生物量增加13.1-49.2%、磷素吸收累积量增加16.3-64.6%,因此,提出马铃薯以90cm大垄距的高垄种植中,播种每垄两行种薯的垂直间距10cm,垂直株距23cm,深度15cm,基施磷肥以条施方式于种薯侧下方10cm位置;
(4)高垄种植的滴灌管垄内深埋10cm并缩短滴头间距至20cm的磷肥水肥一体化的空间调控
滴灌马铃薯采用滴灌管且垄内深埋10cm并缩短滴头间距至20cm的磷肥水肥一体化追肥施用技术模式,依据2017-2019年试验结果:深埋10cm并缩短滴头间距至20cm的磷肥水肥一体化追肥施用,其追肥后垄内土壤速效磷均匀覆盖度提升2.67倍,10~40cm土层马铃薯根系长度增加28.3-37.2%,根系干重增加20.2-38.6%,促进了根系的深扎及磷素的吸收,马铃薯产量提高4.6-9.7%;磷肥利用效率提升4.8-6.8%,因此,推荐高垄种植的滴灌管垄内深埋10cm并设置滴头间距为20cm的磷肥水肥一体化追肥施用技术模式;
(5)磷肥品种推荐与时空调控下的磷肥减量
根据2013-2017年阴山丘陵区农户滴灌马铃薯生产实际状况,如果农户磷肥总用量为A,且一次性基肥投入,可保证马铃薯产量不降低的情况下,采用磷酸一铵或聚磷酸铵加磷肥以条施方式于种薯侧下方10cm的基肥施用加时间调控方法磷肥可减量25%,即磷肥总量为0.75A,在此基础上再采用空间调控方法磷肥可减量33%,即磷肥总量为0.67A。
2.根据权利要求1所述的一种栗钙土滴灌马铃薯时空调控的磷肥减量增效施用方法,其特征在于,马铃薯主产区栗钙土农田磷肥品种试验、磷肥分期调控试验,磷肥基肥施肥方式试验、磷肥滴灌深埋及缩短滴头间距试验以及磷肥减量分期调控的产量、植株、土壤数据统计年份在三年及以上;主产区包括但不限定于察哈尔右翼中旗、察哈尔右翼前旗、武川县、四子王旗、达茂旗、固阳。
3.根据权利要求1所述的一种栗钙土滴灌马铃薯时空调控的磷肥减量增效施用方法,其特征在于:栗钙土上马铃薯高产群体生长发育对应的苗期、块茎形成期、块茎膨大期以及淀粉积累期四个间段吸磷量的比例测算方法是:在收获时取完整植株,分根、茎、叶、块茎四个器官分别烘干测定磷含量,再乘以各器官干重并加和,就是整株的吸磷量;在接近苗期结束时、块茎形成期结束时、块茎膨大期结束时,同上收获时取样测定方法,可以获得各生育时期结束时的吸磷量,通过后一次取样的吸磷量减去前一次的计算,可获得后一时期的间断吸磷量;如,苗期吸磷量就是苗期结束时取样计算的吸磷量减去种薯自带含量磷量,一般直接用苗期结束时取样计算的吸磷量,块茎形成期吸磷量就是块茎形成期结束时取样计算的吸磷量减去苗期吸磷量,依此类推,计算块茎膨大期吸磷量、淀粉积累期吸磷量,各生育时期吸磷量比例就是各生育时期吸磷量占收获时吸磷量的百分比。
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